脊髓损伤患者的有氧和抗阻训练

摘要

脊髓损伤(SCI)是疾病或损伤导致的感觉、运动和自主神经功能丧失或损伤水平以下的这些功能组合丧失的结果。研究表明，除了药物治疗，运动可能有助于维持脊髓损伤患者的心血管、肌肉和成骨健康。对脊髓损伤患者进行全身心肺和阻力运动规划和进展的实践、禁忌证、特殊考虑和一般建议将贯穿讨论。

简介

脊髓损伤(SCI)被定义为脊髓的创伤或损伤。脊髓是一圆柱形神经组织，从枕骨大孔开始，延伸至第一或第二腰椎(L1或L2)。脊髓产生了31对脊神经，它们穿过椎间孔。脊髓分为颈、胸、腰和骶部。这些区域是以脊椎动物脊神经出现的区域命名的。脊髓逐渐变细，形成一个称为髓锥的点，形成一束神经，从L2到S5占据椎管。这一束被称为马尾，类似于马的尾巴，它支配骨盆器官和下肢。

脊髓被一种叫做脑膜的膜包裹着。脑膜由硬脑膜、软脑膜和蛛网膜三层组成。脑膜的主要功能是保护脊髓。脑膜从神经根延伸并与神经一起延伸到骶骨。当一个人遭受脊髓损伤时，它会影响感觉、运动和自主功能以及这些功能的组合。当损伤的神经水平以下有部分感觉或运动活动时，称为不完全损伤。当骶部最低水平无感觉和运动活动时，称为完全损伤(13,15)。

每年新增脊髓损伤病例17810例(12)。据估算，生活在美国的脊髓损伤患者人数约为294,000人，范围从250,000到368,000人(17)。国家脊髓损伤统计中心(NSCSC)报告称，损伤的平均发病年龄为43岁; 而在20世纪70年代，平均发病年龄为29岁(19)。近78%的新发脊髓损伤病例发生在男性中(20)。此外，23.9%的非西班牙裔黑人、58.9%的非西班牙裔白人和12.8%的西班牙裔作为不同种族/族裔群体的伤害，而伤害的原因最常发生在交通事故(38.6%)、跌倒(32.2%)和暴力(14%)(19)。脊髓损伤导致约40%的人被视为截瘫(腿和下半身瘫痪,损伤通常发生在第一胸段脊神经(T1),下图)(19.6%不完全，20.2%完全)，59.5%为四肢瘫痪(损伤发生在脊神经的颈椎区域)(47.2%不完全和12.3%完全)(20)。

脊髓损伤的分类

脊髓损伤神经学分类国际标准 (ISNCSCI) 是国际公认的分类系统，用于导致神经肌肉、感觉和自主神经功能丧失的创伤性或非创伤性 脊髓损伤 (1)。ISNCSCI 定义了使用的术语，详细说明了检查，并使用美国脊髓损伤协会 (ASIA) 损伤量表 (AIS) (1) 对损伤的程度和严重程度进行分类。当处理脊髓损伤患者时，通常表示损伤程度和功能缺损程度。医生 (M.D. or D.O.) 或物理治疗师将完成检查，以确定个体的功能水平和缺陷。功能缺陷的确定决定了个体是否具有全部、部分或没有感觉和运动功能。

ASIA 损伤分类定义为从 A 到 E 的字母评分。被描述为完全损伤的个体，将被评为 A 级。对于不完全损伤，评级为 B-D。评为 B级者，必须具有感觉功能，但无保留低于神经水平并包括骶段 S4-S5 的运动功能。评级为 C 的者，运动功能应保留在神经水平以下，并且神经水平以下一半以上的关键肌肉必须具有大于或等于 3/5 的肌肉等级(能够收缩肌肉，有或无运动或非常轻微的收缩)。评为 D级者，运动功能应保留在神经水平以下，并且神经水平以下一半以上的关键肌肉的肌肉等级必须小于 3/5(能够以很大的力量收缩肌肉，可能接近正常)。评为E级者，运动和感觉功能应该是正常的。

例如，在 C7 损伤的情况下，由 C7 肌节支配的肌肉(肘伸肌、腕屈肌和手指伸肌)会出现损伤，尽管功能不全;然而，受 C7 以下脊髓水平支配的肌肉(包括部分手部功能、躯干和躯干以及下肢)将失去功能并完全受损 (1,15,30)。感觉在 C7 及以上水平时会完好无损;但是，低于此水平(1,15,30)，感觉会受损或消失。

脊髓损伤患者的运动建议

几项研究表明，在截瘫和四肢瘫患者中，有氧训练的好处是增加峰值耗氧量(vo2 peak)，以及在手摇式自行车运动试验(arm-crank)中延迟到达力竭的时间(10,11,14,16)。 Jacobs 等人 (11) 报告说， T5-L1 水平完全截瘫的个体，在多站式健身房(multistation gym)中进行交替等惯性循环抗阻训练，此后在高速和低阻力手摇式自行车运动试验中vo2 peak 增加了 29.7%。相比之下，Kressler 等人 (16) 报告称，在四肢瘫痪 (C5C8) ASIA A-D 个体中，每周 3 次循环训练，每次 40-45 分钟，随着蛋白质补充的增加，峰值耗氧量(vo2 peak)增加35% 。

手摇式自行车(arm-crank)

为脊髓损伤 患者设计的，基于训练频率、强度、类型、持续时间或个人目标特异性的运动处方，不应与身体健全者有所不同。有氧运动应该满足美国运动医学学会(ACSM)和美国心脏协会(AHA)建议，成年人每周至少完成150分钟中等强度有氧运动或75分钟高强度有氧运动，或最好在一周内结合二者，并且每周至少2天进行中到高强度的肌肉锻炼(8,22)。

训练必须基于自主控制的肌群。根据个人的损伤分类，有氧训练可能包括以下类型：NuStep卧式训练器训练(截瘫或四肢瘫痪)、Vita Glide坐姿训练器训练 (截瘫和四肢瘫痪)，功能性电刺激(FES)辅助手摇式自行车运动(四肢瘫痪)、功能性电刺激辅助下肢运动(截瘫和四肢瘫痪)、Invictus Active Trainer轮椅训练台训练(截瘫患者)。

抗阻训练应在固定在地板或墙壁上的设备上进行。制造商设计了专门的设备，以减少从轮椅到机器的转移。这将允许个人使用他们的轮椅作为他们设备的一部分(如轮椅训练台)。由于损伤水平，四肢瘫痪患者可能需要专门的手套来帮助他们抓握。

四肢瘫痪患者在进行上半身有氧和抗阻训练时使用的专用手套

除了使用重量训练器械外，哑铃和弹力带也可以作为运动处方的一部分。

与其他训练计划一样，新手可从较低的训练强度(即 30-60% vo2或储备心率)开始，尝试进行 15-20 分钟的有氧训练。后期可根据强度和持续时间，逐步进阶至每次30 分钟，最终达到一周有氧训练建议量。几项研究表明，在截瘫和四肢瘫痪患者中，抗阻训练的好处是增加峰值功率输出和肌肉力量 (8-10,16,21)。Jacobs 等人 (10) 报告称，在多站运动系统对完全截瘫受试者进行不同的上肢抗阻训练时，力量增加了 11.9-30.2%。Kressler 等人 (16) 报告说，在循环训练期间，四肢瘫痪患者(基于 ASIA 评分，完全和不完全)的单次重复最大负重 (1RM) 增加了 8-11%。

对脊髓损伤患者的建议与健全的人相似。应从每周2次训练开始，选择8-10个练习，每个练习完成1-2组，重复8-12次。强度从中等开始逐渐递增。自由重量、负重器械、瓶装水/桶装水等日常生活用品，以及弹力绳、弹力带都可作为训练方式。

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脊髓损伤患者在运动时的调整

为脊髓损伤患者创建的运动处方，须根据不同损伤程度的特定需求进行针对性调整。无论患者是否健全，都需要为其创建安全有效的训练环境。这些调整包括：训练环境的设置、躯干绑带的使用、专用手套和腿部引导器的使用。

训练环境可能为脊髓损伤患者带来物理障碍，一般体现在锻炼区入口、楼梯、狭窄的大门、局促的停车位和拥挤的器材区。设施建造如果符合美国残疾人法案 (ADA)，这些物理障碍都应被考虑在内。管理者须制定详细措施以确保每个客户都可以无障碍地使用所有设施。

脊髓损伤患者的体温调节将带来巨大的挑战。自主神经系统的中断会影响外部出汗和内部出汗，以及皮肤血管舒张的能力。脊髓损伤患者的出汗仅限于受伤水平以上的区域。这些患者们无论是在竞技运动中，还是在日常训练中，都面临热相关疾病的较高风险。以下几种不同方法可用来冷却身体，以减小体温调节对个人的影响。包括：使用冷却背心、冷冻头带、对手脚进行冷却，以及进行预冷却。虽然这些已经在身体健全的人群中进行了研究，但在脊髓损伤人群中还没有进行研究。训练室的温度和湿度非常重要，应保持凉爽和较低的湿度。

在使用下肢锻炼设备时，利用腿部引导器(或AFO踝-足矫形器)可能有助于修正踩踏或步行中的生物力学，从而帮助下肢移动，具体将取决于训练的类型。腿部引导器或 AFO 可充当支具， 在使用功能性电刺激自行车时，脚通过这类支具被放置在踏板上，它们不仅起到垫衬作用，还能为足和足踝提供支撑。另外可能会在股四头肌位置使用绑带，来帮助腿部保持适当的运动，以确保膝盖不会向外张开增加骑行的难度。

对脊髓损伤患者的特殊考虑

在为脊髓损伤患者设计、制定或执行运动处方时需要进行一些特殊考虑。其中一些考虑因素与健康人群相似，而另一些因素则需针对脊髓损伤个体。包括自主神经反射异常 (AD)、过度使用损伤、热失调和对药物的反应。

自主神经反射异常 (AD) 是对 T6 以上受伤的个体在暴露于有害刺激时的血压异常(收缩压急性升高 > 20 mm Hg)反应，可能危及生命 (7,9)。AD 发作伴随着剧烈的头痛和高于损伤水平的潮红 (4)。传入刺激发生在损伤水平以下，但由于损伤，导致问题信息无法传送至脑部，可能出现导致危险的心血管反应，包括心率和血压升高。

然而，许多 AD 发作可能是无症状的，但很快危及个人生命。这些有害刺激可能是由于肌肉痉挛、褥疮、膀胱或肠道扩张或下肢损伤(即骨折)所引起。最常见问题之一是导尿管扭结导致膀胱中的潴留尿液无法排出。识别体征和症状、给予药物(即硝酸甘油或其他药物)以及停止刺激可能是预防严重并发症发生的关键。如果不及时治疗，AD 发作可能导致包括心律失常、脑出血、视网膜脱离、癫痫发作和死亡的并发症 (25,29)。

第二个需要注意的是肩关节的过度使用，这涉及脊髓损伤患者们主要的运动形式。脊髓损伤患者肩关节疼痛的病因，往往是由于使用轮椅所带来的慢性过度使用。脊髓损伤患者的肩关节疼痛发生率在30%-73%之间，是最常见的上肢疼痛(2,3,23,24,26,27)。这种疼痛可分为两类：1)肩袖和周围结构疼痛(例如，关节囊和二头肌肌腱)，2)肩带肌群疼痛(19)。

最常见的肩袖相关疼痛是肩峰下撞击所致，而非外伤(27)。与肩关节和肩带有关的疼痛则可能是由于急性肌肉拉伤或慢性肌肉疼痛所致。《轮椅使用者肩部疼痛指数(WUSPI) 》可用于识别日常生活活动(ADL)期间的疼痛强度，包括移动、搬运轮椅、穿衣、洗澡、过头上举、做家务和睡眠。curtis等人(5)报道了59%的四肢瘫痪患者和42%的截瘫患者主述肩痛。与截瘫患者相比，四肢瘫痪患者的WUSPI得分显著更高(5)。

抗阻训练应该在每周 2 天或更多天对所有主要的肌群进行，同样最初以轻强度(40-60% 1RM)进行。随后逐渐从 60%增加到 85% 1RM (17)。在抗阻训练中，除了上身的肌肉外，还可以重点加强肩袖肌、肩胛肌和胸肱肌群。表3和表4是运动处方的示例，包括了脊髓损伤患者的有氧训练和抗阻训练。

患有 脊髓损伤 的人通常缺乏低于其损伤水平的排汗反应，并且在热调节方面存在困难 (29)。随着脊髓损伤程度的降低，这个问题会有所减轻。建议在控制湿度和温度的环境中锻炼，对个人更为有益。保持良好水合状态对 脊髓损伤 客户来说至关重要。

最后，了解患者服用的药物也是非常有必要的。脊髓损伤患者可能会服用多种不同类型的药物，从而导致运动耐受性受到影响。这些药物往往被用来治疗痉挛、疼痛、膀胱控制障碍和抑郁。治疗疼痛的药物包括三环类药物、选择性 5-羟色胺再吸收抑制和去甲肾上腺素再摄取抑制剂。这些药物的副作用包括恶心、困倦、镇静、头昏、头晕和肌肉无力。膀胱控制药物，如奥昔布宁可能会产生头晕，困倦和虚弱。治疗抑郁症的药物包括安非他酮、百忧解、左洛复等，这些药物会使患者感到疲劳、困倦和恶心。表5列出了常用药物。这不是一个确定的列表，请参阅参考资料(14,28)，了解它们如何工作，常见的副作用，以及对脊髓损伤患者的锻炼效果。

总结

脊髓损伤患者的运动计划，对于减少与慢性脊髓损伤相关的心血管疾病、骨质疏松和肌无力而言非常重要。脊髓损伤患者的运动处方应根据损伤程度和目前的功能水平进行个性化调整。对于脊髓损伤患者，心肺和抗阻训练可安全进行，它们提供了一种有效的手段以提高整体生活质量。