等速運動在康復醫學中的應用 【康復醫學討論版】

第二軍醫大學附屬長海醫院 康復醫學科 成 鵬

1967年美國學者Hislop和Perrine最先提出了“isokinetic”這一概念[1],指出“isokinetic是用專門設備來保持關節的恒定運動速度,通過全關節運動范圍,控制肌肉運動速度”。“isokinetic”這一概念,于70年代被介紹到我國,當時被譯為“等動”[2],由于“isokinetic”是指肌肉收縮時肢體移動的角速度不變,故譯為“等速”更為合適。目前在體育界和康復醫學領域“等速”這一概念已經逐漸被承認并廣泛地使用。醫學教育網

一、等速運動的基本概念和特點

等速運動(Isokinetic training),又稱可調節抗阻運動(Accommodating resistance training),恒定速度運動[3],指利用專門設備,根據運動過程的肌力大小變化,相應調節外加阻力,使整個關節運動依預先設定速度運動,運動過程中肌肉用力僅使肌張力增高,力矩輸出增加 資料來源 :醫 學 教 育網 。

目前在體育訓練和康復領域中使用的“等長”、“等張”是生理學家用離體肌肉對肌肉收縮特性進行研究時所使用的術語,有其局限性,等長收縮僅反映關節運動某一點的力量,無助于肌肉耐力的強化;等張收縮僅在運動范圍的某一部分達到最大收縮,并且負荷只能按最低肌力輸出而定,因此也有缺陷。

等速與等長、等張相比,顯著特點是運動速度相對穩定,不會產生加速運動,且在整個運動過程中所產生的阻力與作用的肌力成正比,即肌肉在運動全過程中的任何一點都能產生最大的力量[4]。等速運動能依肌力強弱、肌肉長度變化、力臂長短、疼痛疲憊等狀況,提供適合其肌肉本身的最大阻力,且不會超過其負荷的極限。因此,等速運動具有相當高的效率與安全性。

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二、等速運動在康復醫學中的應用

一般來講,等速運動可以應用于康復醫學的兩個方面:康復評定和康復治療。

1.等速測試在康復評定上的應用

等速測試系統主要由二部分組成,一部分是操作系統,它可提供肢體在預定速度下進行肌肉力量的測試;另一部分是電子計算機處理系統,它可以記錄不同運動速度下、不同關節活動范圍下,某個關節周圍拮抗肌群的肌肉峰力矩、爆發力、耐力、功率、達到峰力矩的時間、角度、標準位置和標準時間下的力矩、屈/伸比值、雙側同名肌的力量相差值、肌力占體重的百分率等等一系列數據,這些數據對運動損傷的診斷和治療具有很大的意義,而這些數據除等速測試以外,其它測試方法是無能為力的。資料來源 :醫 學 教 育網

(1)在運動系統傷病預防上的應用

國外許多學者報導膝關節屈/伸比值一般在慢速測試時(60°/sec)為60～69%[5],中速測試(180°/sec)時為70～79%,快速測試時(300°/sec)為80～95%[6],作者認為就膝關節而言,屈/伸比值是膝關節穩定的一個重要指標,該值偏高或偏低在運動中易使弱肌損傷,并導致膝關節內部結構的損傷;通過相應訓練,可使該值趨向正常,從而預防損傷的發生,提高運動能力。

Wilk認為雙下肢同名肌力矩相差值一般在10%以內,且在不同速度下基本穩定,我們的研究提示:如果該值超過20%有臨床診斷價值,弱側容易受傷[7]。

但目前這方面的研究多限于膝關節,其它關節還待于進一步研究。

(2)運動系統傷病治療效果的評定

由于等速測試系統可以提供一系列重復性較好的客觀數據,因此可以用來對運動系統傷病進行評估,并在保守治療或手術治療后提供療效參考,幫助選擇合適的治療方法。

Kannus指出:等速測試的出現,無疑對評定各種膝關節疾患治療效果具有很大的實用價值。他提出了膝關節力量的評分方法與標準表用于評定膝關節傷病患者的治療效果[8]。作者認為如綜合此表并同患者主觀感覺、客觀癥狀及X線診斷進行綜合評定,無疑為膝關節康復提供了客觀標準。

此外,等速測試結果可為運動系統傷病提供客觀的輔助診斷。Bohannon對中樞N損傷者以等速測試作為輔助診斷方法,在下肢伸直、小腿自然下落來描繪其痙攣曲線,從中可以了解中樞N損傷程度[9]。另外,從力矩曲線上可以診斷髕股軟骨形成、滑膜皺襞綜合征、髕骨半脫位、前十字韌帶缺陷等疾患[10]。

2.等速運動在康復治療上的應用

等速肌力訓練有別于傳統的等長、等張訓練,具有如下優點:

(1)安全性:由于等速裝置產生的阻力是根據使用者不同的運動力量而改變,因此如果使用者在受傷、虛弱無力等情況下,其阻力將隨肌力減少而減少,甚至不產生阻力;另外由于運動過程中運動速度的恒定,致使肌肉無法產生加速度,因此等速肌力訓練是一種最安全的肌肉訓練法。

(2)有效性:等速裝置可產生的阻力遠遠高于使用者運動時所發出的極限力量,即無論使用者用多大的力量,儀器都可回報同等的力量強度,令使用者在任何時候、任何角度都可發出極限力量,以作持續最大強度訓練,從而不斷增強肌肉力量,故等速肌力訓練是目前最有效的肌肉訓練儀器。

(3)多重運動速度:為配合不同的運動功能,等速裝置可提供一系列不同的運動速度,令不同的肌群接受不同的力量訓練,此優點也有別于其他訓練方法。

(4)即時反饋及客觀記錄:使用者通過計算機信息處理系統,清楚可知自己在訓練中的即時狀況以作不斷改良,并通過客觀指標的記錄,評定訓練效果。

等速肌力訓練依使用者不同的情況,可使用許多不同形式的訓練方法:

a.多重速度訓練(Velocity Spectrum training)使用者在不同的預設速度下進行等速肌力訓練,以建立不同的肌力,而能符合運動或日常生活中不同速度的動作需求。

b.耐力訓練(Endurance training)采用低限運動量的方式,來提高使用者的肌肉耐力。

c.限弧訓練(Short arc exercise)利用限定動作角度的方式,以避開疼痛的部位或是特別強調某一角度之肌力訓練。

利用等速運動治療運動系傷病,已有大量的研究報告。Kannus報導快速等速訓練是內、外側副韌帶和前十字韌帶損傷的最合適康復訓練方法[11],Lesley等通過等速裝置對運動系統傷病進行康復訓練,取得較好療效[12],Glasser對運動員傷后出現的肌力減退予以等速訓練,效果也相當滿意[13]。

此外,新型等速裝置多可提供等長、等張、被動運動、離心等多種運動模式,從而使肌力訓練可綜合多種模式,達到最佳效果。

三、常用等速運動裝置:

1.CYBEX:自1969年開始使用,隨著計算機技術的發展,由早期的CybexⅡ+已發展至目前的Cybex6000型,Cybex在世界范圍使用相當廣泛,已經積累了大量科研資料,利用附件可以測定和訓練踝、膝、髂、肘、肩、腕、腰背等各關節。

2.BIODEX:1985年其Ⅰ型問世,目前較新型的是ⅡAP,該裝置除可提供等速、等長、等張、離心、被動等運動模式外,可提供自動程序為患者提供康復訓練,配以附件可測試抬舉功能及工作模擬。

3.KIN-COM:1982年問世,目前新型號是OSCER,該裝置運動速度0-275°/sec,力矩極限432ft-1b,被動運動僅能提供60°/sec單一速度,因此在臨床上應用不多。

4.LIDO:1983年最早問世的是Lido Digital,僅能提供等速向心運動,1986年Lido Active問世,可提供離心、向心和被動模式運動,目前尚未見到該型的可靠性及有效性的臨床報告。

5.其它:除上述較常見的類型,尚有Ariel,Tru-Kinetics、Physio-Tek、Hydra-Fitness Gym等多種,但這些多不能提供前述儀器的多重功能,尚無更多的優勢,因此在臨床上應用受到限制。

四、等速裝置使用中的若干問題

等速運動從理論上講具有明顯的優點,為了使其在實際應用中更加準確,在實際應用中需注意以下若干問題:

1.檢查者與被檢查者

有研究證實,如果檢查者富有經驗、態度和藹,能取得被檢查者的依賴與合作,并在檢查過程中不斷給予受試者以指導,則會使測定的力矩值明顯提高。

被檢查者對等速裝置的適應能力同樣影響測試和訓練結果,被檢查者應被告知等速運動的基本知識,并被告知測試的目的和要求,有研究證實:實驗組力矩測試值吻合率達82～88%,而對照組僅60～65%。

2.測試前必要的準備活動

每次測試前,被檢查者應該進行一定強度的熱身活動,這樣不但能提高CNS興奮性,而且能熟悉操作程序。有實驗證實:受測關節在60°/sec下全力收縮三次可作為測試前的最低活動量,否則,所測得的值往往偏低于實際肌力矩值[14]。

3.測試順序

一般講,應先測健側肢體,這樣既可為患側提供基本參考數據,也可使被檢查者了解測試的步驟、方法等,以減少測試中出現不應有的失誤。

4.裝置本身的問題

由于多種裝置并非同一制造商生產,因此源于裝置本身的問題,也是許多該類裝置普遍存在的問題。

受試者的定位和固定影響測試結果,只有經過準確的、可重復的定位,結果才具有可比性。

測試速度的選擇,各類運動角速度不同,如長跑運動員膝關節角速度是240°/sec,而短跑運動員為1100°/sec,故應根據不同情況選擇不同的速度。

測試裝置的定期校準,多數制造商建議應每30天進行儀器的校準,而Wilk建議最好每2周校準一次,以保證其準確性。

測試數據的可比性,目前不同儀器的測量數據是不能比較的,盡管都采用相同的測量單位。

5.等速測試的禁忌情況,

有學者提出了等測試的絕對禁忌癥如下[15]:

(1)軟組織損傷愈合嚴重粘連;

(2)嚴重疼痛;

(3)嚴重關節活動受限;

(4)嚴重滑膜炎;

(5)骨關節不穩;

(6)急性扭傷。

作者認為上述并非絕對禁忌,可先進行等長測試和訓練,經過及時治療處理,若癥狀未加重,也可進行等速測試或訓練。

綜上所述,等速運動的出現對康復醫學起了很大的推動作用,目前由于國內該類裝置有限,其研究發展速度較慢,在康復和臨床醫學工作中,應用仍相對甚少,這還有待于同仁們的共同努力。

參考文獻

[1]Hislop HJ,Perrine JJ:The isokinetic concept of exercise.Phys Ther, 1967;47:114.

[2]沈步乙、馬利華,等動測試、訓練在運動系統傷病防治與康復上的應用。中國康復醫學雜志,1992;4(2):42.

[3]Murray DA. Sports Exere.1986;18(6):603.

[4]Thistle HG,et al.Isokinetic contraction:a new concept of resistive exercise.Arch Phys Med Rehab.1967;48:279.

[5]Oberg B,et al.Isokinetic torque level for knee extensons and knee flexors in soccerplayers.Int J Sports Med,1986;7:50.

[6]Morris A,et al.Hamstring/quadriceps strength rations in collegiatc middle-distance and distance runner.Physici Sports Med.1983;11:77.

[7]成鵬.正常男性膝關節等速向心收縮之力矩研究.中華理療雜志。1996,19(1):27.

[8]Kannus P,et al.Knee strength evaluation. Scand J Sports Sci.1987;9(1):9.

[9]Bohannon RW,et al,CybexⅡ isokinetic dynamometer for documentation of ? spasficity.Phys Ther.1985;65(1):46.

[10]BIODEX Clinical Mangement Protocol 1989.

[11]Kannus P,et al.Strength of quadriceps and hamstrings in knees with medial and lateral collateral ligament insufficiency.Scand J Sports Sci,1987;9(3):79.

[12]Lesiey H,et al.Physiotherapy,1989;75(12):737.

[13]Glasser L.Effect of isokinetic training on the rate of movement during ambulation in hemiparetic patients.Phys Ther.1986;66(5):673.

[14]馬利華.等動測試應注意的問題.山西體育科技,1988;4:35.

[15]馬利華、姚頌一。等速測試在肌肉力量評定上的應用,體育科學.1993;13(1):59.

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總結

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