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等速运动在康复医学中的应用

(2006-08-10 18:06:01)
分类: 康复医学与理疗学
等速运动在康复医学中的应用

第二军医大学附属长海医院 康复医学科 成 鹏

1967年美国学者Hislop和Perrine最先提出了“isokinetic”这一概念[1],指出“isokinetic是用专门设备来保持关节的恒定运动速度,通过全关节运动范围,控制肌肉运动速度”。“isokinetic”这一概念,于70年代被介绍到我国,当时被译为“等动”[2],由于“isokinetic”是指肌肉收缩时肢体移动的角速度不变,故译为“等速”更为合适。目前在体育界和康复医学领域“等速”这一概念已经逐渐被承认并广泛地使用。

一、等速运动的基本概念和特点
等速运动(Isokinetic training),又称可调节抗阻运动(Accommodating resistance training),恒定速度运动[3],指利用专门设备,根据运动过程的肌力大小变化,相应调节外加阻力,使整个关节运动依预先设定速度运动,运动过程中肌肉用力仅使肌张力增高,力矩输出增加。
目前在体育训练和康复领域中使用的“等长”、“等张”是生理学家用离体肌肉对肌肉收缩特性进行研究时所使用的术语,有其局限性,等长收缩仅反映关节运动某一点的力量,无助于肌肉耐力的强化;等张收缩仅在运动范围的某一部分达到最大收缩,并且负荷只能按最低肌力输出而定,因此也有缺陷。
等速与等长、等张相比,显著特点是运动速度相对稳定,不会产生加速运动,且在整个运动过程中所产生的阻力与作用的肌力成正比,即肌肉在运动全过程中的任何一点都能产生最大的力量[4]。等速运动能依肌力强弱、肌肉长度变化、力臂长短、疼痛疲惫等状况,提供适合其肌肉本身的最大阻力,且不会超过其负荷的极限。因此,等速运动具有相当高的效率与安全性。

二、等速运动在康复医学中的应用
一般来讲,等速运动可以应用于康复医学的两个方面:康复评定和康复治疗。
1.等速测试在康复评定上的应用
等速测试系统主要由二部分组成,一部分是操作系统,它可提供肢体在预定速度下进行肌肉力量的测试;另一部分是电子计算机处理系统,它可以记录不同运动速度下、不同关节活动范围下,某个关节周围拮抗肌群的肌肉峰力矩、爆发力、耐力、功率、达到峰力矩的时间、角度、标准位置和标准时间下的力矩、屈/伸比值、双侧同名肌的力量相差值、肌力占体重的百分率等等一系列数据,这些数据对运动损伤的诊断和治疗具有很大的意义,而这些数据除等速测试以外,其它测试方法是无能为力的。
(1)在运动系统伤病预防上的应用
国外许多学者报导膝关节屈/伸比值一般在慢速测试时(60°/sec)为60~69%[5],中速测试(180°/sec)时为70~79%,快速测试时(300°/sec)为80~95%[6],作者认为就膝关节而言,屈/伸比值是膝关节稳定的一个重要指标,该值偏高或偏低在运动中易使弱肌损伤,并导致膝关节内部结构的损伤;通过相应训练,可使该值趋向正常,从而预防损伤的发生,提高运动能力。
Wilk认为双下肢同名肌力矩相差值一般在10%以内,且在不同速度下基本稳定,我们的研究提示:如果该值超过20%有临床诊断价值,弱侧容易受伤[7]。
但目前这方面的研究多限于膝关节,其它关节还待于进一步研究。
(2)运动系统伤病治疗效果的评定
由于等速测试系统可以提供一系列重复性较好的客观数据,因此可以用来对运动系统伤病进行评估,并在保守治疗或手术治疗后提供疗效参考,帮助选择合适的治疗方法。
Kannus指出:等速测试的出现,无疑对评定各种膝关节疾患治疗效果具有很大的实用价值。他提出了膝关节力量的评分方法与标准表用于评定膝关节伤病患者的治疗效果[8]。作者认为如综合此表并同患者主观感觉、客观症状及X线诊断进行综合评定,无疑为膝关节康复提供了客观标准。
此外,等速测试结果可为运动系统伤病提供客观的辅助诊断。Bohannon对中枢N损伤者以等速测试作为辅助诊断方法,在下肢伸直、小腿自然下落来描绘其痉挛曲线,从中可以了解中枢N损伤程度[9]。另外,从力矩曲线上可以诊断髌股软骨形成、滑膜皱襞综合征、髌骨半脱位、前十字韧带缺陷等疾患[10]。
2.等速运动在康复治疗上的应用
等速肌力训练有别于传统的等长、等张训练,具有如下优点:
(1)安全性:由于等速装置产生的阻力是根据使用者不同的运动力量而改变,因此如果使用者在受伤、虚弱无力等情况下,其阻力将随肌力减少而减少,甚至不产生阻力;另外由于运动过程中运动速度的恒定,致使肌肉无法产生加速度,因此等速肌力训练是一种最安全的肌肉训练法。
(2)有效性:等速装置可产生的阻力远远高于使用者运动时所发出的极限力量,即无论使用者用多大的力量,仪器都可回报同等的力量强度,令使用者在任何时候、任何角度都可发出极限力量,以作持续最大强度训练,从而不断增强肌肉力量,故等速肌力训练是目前最有效的肌肉训练仪器。
(3)多重运动速度:为配合不同的运动功能,等速装置可提供一系列不同的运动速度,令不同的肌群接受不同的力量训练,此优点也有别于其他训练方法。
(4)即时反馈及客观记录:使用者通过计算机信息处理系统,清楚可知自己在训练中的即时状况以作不断改良,并通过客观指标的记录,评定训练效果。
等速肌力训练依使用者不同的情况,可使用许多不同形式的训练方法:
a.多重速度训练(Velocity Spectrum training)使用者在不同的预设速度下进行等速肌力训练,以建立不同的肌力,而能符合运动或日常生活中不同速度的动作需求。
b.耐力训练(Endurance training)采用低限运动量的方式,来提高使用者的肌肉耐力。
c.限弧训练(Short arc exercise)利用限定动作角度的方式,以避开疼痛的部位或是特别强调某一角度之肌力训练。
利用等速运动治疗运动系伤病,已有大量的研究报告。Kannus报导快速等速训练是内、外侧副韧带和前十字韧带损伤的最合适康复训练方法[11],Lesley等通过等速装置对运动系统伤病进行康复训练,取得较好疗效[12],Glasser对运动员伤后出现的肌力减退予以等速训练,效果也相当满意[13]。
此外,新型等速装置多可提供等长、等张、被动运动、离心等多种运动模式,从而使肌力训练可综合多种模式,达到最佳效果。

三、常用等速运动装置:
1.CYBEX:自1969年开始使用,随着计算机技术的发展,由早期的CybexⅡ+已发展至目前的Cybex6000型,Cybex在世界范围使用相当广泛,已经积累了大量科研资料,利用附件可以测定和训练踝、膝、髂、肘、肩、腕、腰背等各关节。
2.BIODEX:1985年其Ⅰ型问世,目前较新型的是ⅡAP,该装置除可提供等速、等长、等张、离心、被动等运动模式外,可提供自动程序为患者提供康复训练,配以附件可测试抬举功能及工作模拟。
3.KIN-COM:1982年问世,目前新型号是OSCER,该装置运动速度0-275°/sec,力矩极限432ft-1b,被动运动仅能提供60°/sec单一速度,因此在临床上应用不多。
4.LIDO:1983年最早问世的是Lido Digital,仅能提供等速向心运动,1986年Lido Active问世,可提供离心、向心和被动模式运动,目前尚未见到该型的可靠性及有效性的临床报告。
5.其它:除上述较常见的类型,尚有Ariel,Tru-Kinetics、Physio-Tek、Hydra-Fitness Gym等多种,但这些多不能提供前述仪器的多重功能,尚无更多的优势,因此在临床上应用受到限制。

四、等速装置使用中的若干问题
等速运动从理论上讲具有明显的优点,为了使其在实际应用中更加准确,在实际应用中需注意以下若干问题:
1.检查者与被检查者
有研究证实,如果检查者富有经验、态度和蔼,能取得被检查者的依赖与合作,并在检查过程中不断给予受试者以指导,则会使测定的力矩值明显提高。
被检查者对等速装置的适应能力同样影响测试和训练结果,被检查者应被告知等速运动的基本知识,并被告知测试的目的和要求,有研究证实:实验组力矩测试值吻合率达82~88%,而对照组仅60~65%。
2.测试前必要的准备活动
每次测试前,被检查者应该进行一定强度的热身活动,这样不但能提高CNS兴奋性,而且能熟悉操作程序。有实验证实:受测关节在60°/sec下全力收缩三次可作为测试前的最低活动量,否则,所测得的值往往偏低于实际肌力矩值[14]。
3.测试顺序
一般讲,应先测健侧肢体,这样既可为患侧提供基本参考数据,也可使被检查者了解测试的步骤、方法等,以减少测试中出现不应有的失误。
4.装置本身的问题
由于多种装置并非同一制造商生产,因此源于装置本身的问题,也是许多该类装置普遍存在的问题。
受试者的定位和固定影响测试结果,只有经过准确的、可重复的定位,结果才具有可比性。
测试速度的选择,各类运动角速度不同,如长跑运动员膝关节角速度是240°/sec,而短跑运动员为1100°/sec,故应根据不同情况选择不同的速度。
测试装置的定期校准,多数制造商建议应每30天进行仪器的校准,而Wilk建议最好每2周校准一次,以保证其准确性。
测试数据的可比性,目前不同仪器的测量数据是不能比较的,尽管都采用相同的测量单位。
5.等速测试的禁忌情况,
有学者提出了等测试的绝对禁忌症如下[15]:
(1)软组织损伤愈合严重粘连;
(2)严重疼痛;
(3)严重关节活动受限;
(4)严重滑膜炎;
(5)骨关节不稳;
(6)急性扭伤。
作者认为上述并非绝对禁忌,可先进行等长测试和训练,经过及时治疗处理,若症状未加重,也可进行等速测试或训练。
综上所述,等速运动的出现对康复医学起了很大的推动作用,目前由于国内该类装置有限,其研究发展速度较慢,在康复和临床医学工作中,应用仍相对甚少,这还有待于同仁们的共同努力。

参考文献
[1]Hislop HJ,Perrine JJ:The isokinetic concept of exercise.Phys Ther, 1967;47:114.
[2]沈步乙、马利华,等动测试、训练在运动系统伤病防治与康复上的应用。中国康复医学杂志,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]成鹏.正常男性膝关节等速向心收缩之力矩研究.中华理疗杂志。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]马利华.等动测试应注意的问题.山西体育科技,1988;4:35.
[15]马利华、姚颂一。等速测试在肌肉力量评定上的应用,体育科学.1993;13(1):59.

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