低强度激光疗法在运动医学领域的应用研究进展

李春林 曾泳 李旭 赵霄净

暨南大学体育学院（广州 510032）

低强度激光（low level laser，LLL）通常是指波长在600～1000nm 的单色光，具有低输出能量、低光热等效应，可产生某种类似超声波、针灸等物理因子的光生物调节作用，可缓解疼痛、消除炎症、促进愈合[1-4]。低强度激光治疗已应用于鼻窦炎、高脂血症、冠心病、慢性阻塞支气管、肺结核等疾病的临床治疗[5-9]。其产生的光子没有静止质量，光生物调节作用不存在代谢问题，因此不会引起肝或肾的不良反应，且低强度激光不影响处于内稳态的生物系统[1]。近些年来低强度激光疗法（low level laser therapy，LLLT）已成为一种具有发展潜力的调节运动能力、缓解疲劳、促进运动系统疾病康复和大众人群健康促进的新方法。但是，关于该方法的干预效果和作用机制仍缺少客观、全面的认识。鉴于此，本文对LLLT 在运动医学与健康促进领域中的应用效果及其作用机制进行综述，旨在为科学认识和应用该方法提供理论支撑和实践指导。

1 低强度激光疗法的照射方法和作用特点

低强度激光治疗分为激光理疗、激光针刺和激光血液辐照治疗三种。激光理疗是应用不同波长的激光，选择不同的输出功率和照射方法作用于人体，有针对性地治疗不同疾病，达到保健、预防、治疗和康复的目的[2]。激光针灸是指低强度激光光束直接聚焦或扩束照射穴位，以达到疏通经络、调节肺腑、行气活血的作用，从而扶正祛邪、治疗疾病[3]。激光血液辐照起源于美国和俄罗斯，是将患者200～300ml 血液抽出体外，经过照射后再回输入体内，虽然这种疗法效果显著，但面临污染、专业技术要求高等问题，因而我国学者首创了无损伤的激光血管外辐射方法，已成为激光血液疗法的主流[4]。激光进入到血液内，引起血液内一些成分吸收激光的能量而发生变化，这种变化有利于身体健康，促进疾患的康复。研究表明激光血液辐照可通过血液这一媒介，实现机体由局部炎症治疗到全身免疫功能调理[10，11]。目前，激光鼻腔内照射、激光桡动脉照射、内关穴照射是常见方法。其中，鉴于鼻腔内有丰富的血管网，如动脉的黎氏丛、静脉的克氏丛和吴氏丛，鼻甲组织的血流量比肝、脑和肌肉等组织相对要多[1]；鼻腔中含有丰富的自主神经，鼻腔内感受器的任何刺激都可以反射性改变内脏（心、肺、胃肠道等）的活动；鼻黏膜固有层和黏膜下层含有很多重要的免疫细胞和免疫组织，低强度激光照射后可更好地实现血液介导的局部炎症治疗和全身免疫功能的光生物学调节效应[5]，因此，鼻腔内照射被广泛推广应用。

低强度激光治疗存在以下特点：1）激光照射对正常细胞生理功能干预效果不显著，而对病理状态或机体内稳态失衡的状态可起到干预作用[12]。2）激光照射具有双向调节作用，对疾病和内稳态失衡状态下的亢进功能具有下调作用，对低下的功能则产生上调效应，有利于重建内稳态[12]。3）激光照射存在一个最佳照射强度范围，在此范围内激光照射效果最佳，若大于某一强度则产生相反的抑制作用[13]。4）激光照射的累积效应：多次小剂量照射与一次大剂量照射效果一致，但机体有修复能力，受刺激后在一定时间内可恢复到原先的状态。因此，若下一次照射出现在机体修复过程中则累积有效，若出现在机体修复后，则无累积作用[2]。5）激光照射的抛物线效应：在激光治疗过程中，随着疗程的增加（照射次数增多），组织的反应效果不断增加直到达到最高值，若继续增加疗程（激光照射次数），反应效果不再增加反而下降，甚至产生抑制效应[2]。

2 低强度激光疗法在运动医学领域中的应用

近些年来，LLLT 在运动医学领域中的应用主要集中在以下几个方面：①LLLT 对运动员运动损伤及运动系统疾病的治疗作用（肌肉、韧带、关节和骨骼等的运动性损伤及运动系统慢性疾病）；② LLLT 对运动人群免疫系统的干预作用（运动性免疫抑制、慢性低度炎症）；③ LLLT 对运动员运动能力和疲劳恢复的调控作用。此类研究主要通过细胞水平[14]、动物模型[15]、人群实验[16，17]进行效果验证。治疗部位集中在骨骼肌、鼻黏膜、桡动脉等。已有研究表明，局部照射后，机体可通过光生物效应产生全身性调节作用，改善机体整体健康状态[5，18，19]。

2.1 LLLT对运动系统疾病的治疗作用

低强度激光治疗在缓解肌肉、骨骼、筋膜或神经疼痛和提高生活质量方面有一定疗效。在治疗关节相关疾病方面，LLLT 已应用于对颞下颚关节紊乱[20-22]、肩峰下撞击综合症[23，24]、肱骨外上髁炎[25]、手部关节炎[26]和膝关节炎[27-29]等的治疗，LLLT 在改善患者关节受限程度、疼痛感、生活质量等方面均有较好效果。此外，已有报道指出，LLLT 被应用于治疗颈部肌筋膜疼痛综合征[25，30]、上斜方肌筋膜疼痛综合征[31]、肩部肌腱炎[32]、肘外侧肌腱炎[33]、腱鞘炎[34]、跟腱炎[35，36]等，可有效改善患者功能，降低疼痛感，改善肌肉力量。

近些年关于低强度激光对慢性颈痛[37]、慢性肩背痛[38-40]、慢性腰痛[38]和纤维肌痛[21，41-43]等慢性运动系统疾病的相关临床研究较多。Yeh 对9 项关于低强度激光治疗纤维肌痛综合征的随机对照实验进行荟萃分析发现，LLLT 可有效减轻疼痛，改善患者抑郁、焦虑情绪，是一种有效、安全、耐受性好的治疗方法[43]。美国医师学会指出，对比多种无创治疗腰痛的方法，LLLT可有效缓解慢性腰痛患者的疼痛和活动受限问题[38]。

关于LLLT 对慢性运动系统疾病干预的相关机制，涉及光化学反应，LLLT 可改变细胞膜通透性，增加信使RNA 的积累，并导致细胞增殖。光生物效应产生的细胞色素C 氧化酶与线粒体中的呼吸酶反应，并增加三磷酸腺苷（ATP）的产生并降低活性氧水平；这有助于减少细胞炎症和死亡[44]，进而消除肿胀，缓解疼痛。关于运动后肌肉损伤治疗的相关研究，目前多集中于动物模型和细胞体外实验研究[45，46]。研究表明，弱光调节炎症反应及促进肌肉再生依赖于对机体过度的炎症反应及促炎症因子过度表达的抑制；同时也依赖于对肌肉营养因子的调节，如胰岛素样生长因子-1（in⁃sulin-like growth factor-I，IGF-I ）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF ）、转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）等[47]。也有较少人群实验研究指出，运动参与者肌肉损伤后接受单次半导体激光（808 nm）干预，可在一定程度上改善肌肉损伤产生的肿胀、疼痛，而更多治疗建议的提出仍需进一步临床实验加以验证[48]。

2.2 LLLT对运动人群免疫系统的干预作用

运动过程中，免疫屏障是保障运动参与者机体健康的关键因素。流行病学研究表明运动应激导致的感染性（感冒、消化道感染）及过敏性（哮喘等）疾病均与运动导致的运动性免疫抑制有关[49]。运动导致的运动损伤、局部组织出血、肿胀或病原体感染等刺激所引起的生理反应，均是免疫细胞及炎症因子参与的生物体先天性免疫防御性反应[49]。大强度运动负荷引发的机体损伤与疾病直接影响运动参与者健康状态和运动表现。因此，LLLT 受到运动医学工作者的关注。郝选明研究团队研究发现，对运动性免疫抑制大鼠运动后进行为期6 周的氦氖激光（632.8 nm）鼻腔外照射治疗（辐射功率1mw，能量密度6.8J/cm2，功率密度0.06mw/cm2），大鼠循环血中免疫细胞数目、炎性细胞因子、T淋巴细胞增殖能力明显改善，鼻、肺灌洗液中sIgA 分泌水平显著升高，肺部炎症明显改善[18，19，50]。此外，研究表明，激光降低损伤肌肉的C-反应蛋白（C-reactive pro⁃tein，CRP），白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）含量，改善损伤肌肉局部炎症和水肿程度[46，51-53]。关于LLLT 对运动性免疫抑制和运动损伤导致的局部炎症的治疗效应，目前尚处于实验研究阶段，动物相关研究较多且效果良好，人群验证较少，照射部位、照射强度和疗程仍需更多研究进一步验证。但基于LLLT 无创、环保、节能等诸多优势性能及其产生的光生物化学效应，可避免营养补剂、药物治疗对运动参与者产生的兴奋剂风险，是一种具有发展潜力的调节运动性免疫相关疾病的干预手段。

LLLT 对机体各种炎症反应影响的相关研究，目前已有一些基础研究及临床应用。Alves 等用780 nm激光辐照患有风湿性关节炎的大鼠，组织学检查发现该波长激光在关节炎早期以及后期都能够减少单核炎症细胞、改善成软骨细胞和造骨细胞功能、缓解关节充血和坏死等，显示该波长激光具有很好的抗炎效果[54]。Albertini 研究发现 660 nm 和 684 nm 红 光波长均可减少大鼠足部水肿和炎性细胞的迁移[55]。一些学者研究发现，LLLT 结合运动改善炎症促进肌肉再生的良好效应也出现于增龄大鼠[56，57]，这也为激光联合运动治疗老年肌少症提供了实验基础和理论支持。此外，慢性低度炎症已成为诱发多种慢性疾病（高血压、胰岛素抵抗、肥胖、抑郁症）的主要诱因，其发病机制与脂肪细胞堆积和脂肪细胞炎性浸润有关[58]。有研究表明，LLLT 可有效减少脂肪，减低脂肪细胞周围炎性浸润，促进脂肪组织褐变，有助于临床控制肥胖及相关并发症[59，60]。

关于LLLT 对机体产生的抗炎作用的相关机制，目前研究主要集中在以下几个方面：①LLLT 能抑制炎性细胞分泌的在炎症反应中扮演重要角色的促炎症因子。研究表明LLLT 后，促炎症因子IL-1β、TNF-α基因表达受到抑制，这说明低强度激光可能通过抑制炎症因子的表达达到抗炎作用[61，62]；②LLLT 可阻断转录因子核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）介导的炎症通路。Wu应用激光照射间充质干细胞时发现，激光照射能显著抑制脂多糖（LPS）诱导的促炎性细胞因子的表达，并下调核因子NF-κB，这可能是低强度激光抗炎的重要通路[63]；③ LLLT能通过抑制凋亡因子的表达抑制凋亡，进而达到抗炎的作用。Chen 发现，LLLT不仅可提高线粒体的呼吸功能，抑制NF-κB信号通路，还可抑制凋亡基因生成[64]。

2.3 LLLT对运动能力和疲劳恢复的调控作用

随机对照实验发现光生物疗法可改善运动员的运动能力[65]，低强度激光疗法（LLLT）和发光二极管疗法（LEDT）的光生物调节疗法已被应用于提高运动员肌肉性能和缓解机体疲劳等（见表1）。一些研究发现，运动前LLL 光生物疗法可有效增加运动参与者肌肉体积，增强肌肉力量，并降低力量训练后肌肉的酸痛与不适感[16，66]。这种LLL 光生物疗法可对肌肉力量产生良好调控效应，不仅应用于高水平运动员、运动爱好者，也被应用于慢性肾炎[67]、心衰病人[68]、老年肌少症[69]的治疗和康复中。Miranda 研究发现，LLLT 参与的光生物疗法，可增加慢性阻塞性肺疾病（chronic obstruc⁃tive pulmonary disease，COPD）患者运动能力，降低呼吸困难和下肢疲劳感[70]。近年来，也有一些研究发现，光生物疗法可有效提高运动参与者的有氧耐力，改善运动参与者的摄氧能力和氧耐受[71，72]。

血液中的肌酸激酶（creatine kinase，CK）通常被看作是预测运动损伤发生风险和运动恢复状态的重要指标。Machado 研究团队筛选14 篇文献进行荟萃分析，结果表明光疗对运动后CK 活性产生有益调节作用[73]。一些临床报道指出，运动前光生物疗法可有效改善肌肉疲劳程度、缓解延迟性肌肉酸痛，促进肌肉微损伤的恢复[74-76]。

目前虽然LLL 光生物疗法已被广泛应用于治疗运动性疾病、促进大众健康等多个领域，且已有大量研究证明LLLT 对于改善骨骼肌的收缩机能、提高机体有氧工作能力、促进运动性疲劳消除和改善延迟性肌肉酸痛等具有积极作用[77，78]，但激光类型、照射剂量、照射功率、照射波长，照射最佳时间、照射时长、照射方式仍是影响光子产生最佳光生物效应的主要因素。李方晖等研究发现，力竭性疲劳后LLLT 照射股直肌对机体疲劳恢复有积极作用，其中LLLT 光照剂量0.18 J/cm2促进疲劳恢复的效果最佳[79]。Antonialli 等观察到905nm激光、875nm 红外光和670 nm 红光并联成多极管照射系统，光照剂量30 J/cm2促进运动疲劳恢复效果最明显[80]。结合已发表的荟萃分析，运动前使用LLLT 和LEDT 或两种光源组合的光照治疗可有效改善骨骼肌机能，缓解疲劳状态。波长范围在655～950 nm，能量剂量范围为20～60 J（小肌群）和60～300 J（大肌群），最大输出功率为每个二极管50～200 mW 时，光生物效应的治疗干预效果最佳[81]。根据相关研究[82，83]，激光提高骨骼肌机能及缓解运动后疲劳的最佳剂量-效应治疗方案如表2 所示，可为运动后疲劳恢复的LLLT 干预方案的建立提出参考依据。但此方案仅适用于健康成年人[82]，而对于不同年龄和身体状态个性化方案的建立，仍需更多研究加以支撑。因此，综合考虑研究对象、项目特征与LLLT 剂量、强度和波长等因素之间的最佳量效关系，将是未来很有意义的研究选题。

表1 低强度激光疗法对运动能力和疲劳恢复的调控作用

（续表1）

表2 低强度激光疗法对运动能力和疲劳恢复的调控治疗方案[82，83]

（续表2）

3 总结与展望

低强度激光疗法以安全、方便、绿色环保的优势，在运动医学领域已有较为广泛的应用。在竞技体育方面，低强度激光疗法可有效引起肌肉肥大和肌力增长，提升机体有氧能力。运动前使用低强度激光疗法可有效改善肌肉疲劳程度、缓解延迟性肌肉酸痛，促进肌肉微损伤的恢复。波长范围在655～950 nm，能量剂量范围为20～60 J（小肌群）和60～300 J（大肌群），最大输出功率为每个二极管50～200 mW 时，光生物效应的治疗干预效果最佳。此外，低强度激光局部照射后产生的全身光生物调节效应，可有效调节大强度训练后产生的运动性免疫抑制，但此类研究尚停留在动物实验研究层面，仍需进一步临床实验验证。在健康促进方面，低强度激光疗法可有效缓解骨关节病、韧带与筋膜慢性损伤导致的运动受限和肿胀酸痛。此外，低强度激光疗法可有效减少脂肪，减低脂肪细胞周围炎性浸润，促进脂肪组织褐变，有助于临床控制肥胖及相关并发症。

低强度激光疗法的作用具有双向调理、累及效应和抛物线效应等特征，且治疗效果受激光类型、照射强度、照射部位、照射时间、照射疗程，以及被照射靶器官/组织自身的特性等多种因素的影响，因此，低强度激光疗法的实践应用效果及其作用机制的验证与阐明，仍需研究。后续研究中，综合考虑研究对象、项目特征与低强度激光剂量、强度和波长等因素十分重要。