高强度间歇性训练运动处方对慢性病疗效的研究进展

郭志诚，蔡建光，敬龙军

（湖南科技大学 体育学院，湖南 湘潭411100）

2020中国健康大数据显示，我国超重及肥胖症人口有5.07亿，有近4.2亿人患高血压人，2亿人存在血脂异常，1.21亿人有糖尿病，1.2亿有脂肪肝。我国身患慢性病的人口已接近半数，慢性病已成为威胁国民健康的首要大敌，单单依靠以往传统的针对慢性病的临床治疗手段无法完全有效应对。近年随着体医融合的不断深入，有关高强度间歇性训练（HIIT）对于慢性病的治疗效果的研究不断增多，越来越多的证据表明高强度间歇性训练能够有效促进慢性病的防治，为减少慢性病对民众健康的影响提供高效而经济的方案。

1 我国慢性病的现状及危害

根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2020）》显示，我国18岁以上居民高血压患病率达到了27.5%，糖尿病为11.9%，40岁以上居民慢性阻塞性肺病患病率达到了13.6%，包括癌症发病率在内，相比2015年的报告结果均有所上升。虽然我国居民因心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病和糖尿病等4类重大慢性病导致的过早死亡较2015年下降了2个百分点，仅为16.5%，但就2019年而言我国慢性病导致的死亡已占到总死亡的88.5%，其中心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病更是占到了80.7%。慢性病仍是我国致死率、致残率的最主要原因，我国对慢性病的防控工作仍面临着巨大的挑战［1］。

慢性病主要有高血压，心脑血管疾病（如冠心病，脑梗塞等）、癌症肿瘤、糖尿病、慢性呼吸系统疾病（如COPD），是慢性非传染性疾病的通称。其起病通常较轻，多因患者不良生活习惯和忽视治疗而不断加重，最终发展成病因复杂只可控制难以治愈的困扰患者终身的恶疾。生理上常有疲倦、乏力、视力下降、便秘、腹泻、失眠等，严重者会出现各种致残甚至致死的并发症；心理上则有悲观、弃世、情绪低落等，长时间不处理可发展为抑郁症；社会层面上慢性疾病对全球的患者家庭造成了无法估量的损失，给国家医疗系统带来了沉重的压力。成为阻碍国民健康安全，国家经济发展的不可忽视的威胁［2］。同时由于慢性病患者的行动能力受限，与健康工人相比，他们的工作时间会大打折扣，甚至完全没有工作能力，严重影响了生产力［3］。

2 临床高强度间歇性训练方案

HIIT因其能够以短时间有节奏有计划的动作重复锻炼就能达到一般体育训练对心肺及运动能力的改善效果，而被训练机构所推崇［4］。心肺功能不仅是衡量心血管健康的重要指标，该项指标的改善还有助于整个循环系统的改善，从而降低慢性病发病风险，缓解慢性病患者的相关症状、提高生活质量［5］。为针对慢性病的防治达到更好的效果，HIIT训练方案的制定需要医疗与运动专业的相关人士共同制定，在符合HIIT基本的训练原则上针对不同慢性病患者调整合适的运动量、运动强度和间歇时间。

HIIT一般要求较高强度的运动中间穿插着休息或低强度运动，整个训练过程耗时较短，且都有准备活动与运动结束后的放松活动。Eser［6］等在一项针对HIIT对心肌梗死后患者心率影响的比较研究中采用了4min的高强度训练中间间歇3min的休息，结果显示HIIT与中强度持续性训练（MICT）对患者的静息心率的影响无明显差异。Ram［7］等在HIIT对超重或肥胖青年身体机能影响的的研究中采用了1min、15RPE（本体感觉运动强度、15RPE为80%体力强度相当吃力）与1min、3RPE恢复运动相间歇重复10组的训练，HIIT与MICT对肥胖超重人群体重及体脂影响相当。两组不同实验均有适当的准备活动与放松活动，及完备的医务监督。临床上HIIT的应用更加强调安全和患者的自身感受，可针对不同慢性病的病程和症状对运动方式及运动强度进行个性化的调整，以期获得最好的疗效。

3 HIIT对不同慢性病的疗效

3.1 HIIT对糖尿病患者的疗效

临床常见糖尿病主要分为1型（T1DM）和2型糖尿病（T2DM），近年HIIT对糖尿病疗效的运动处方如表1。

表1 高强度间歇训练对糖尿病患者治疗的运动处方

T1DM主要由不同病因造成的胰岛β细胞失能，机体无法正常产生胰岛素而造成的糖尿病。一项4周的针对超重和正常体重的T1DM患者的HIIT的研究中显示，在进行4周HIIT训练期后T1DM患者相较于训练前所需的胰岛素总量要少，且对于超重的患者HIIT能更有效的改善心脏代谢功能［8］。但在糖尿病性视网膜病上，HIIT对健康人群的脉络膜毛细血管灌注有影响，而对T1DM患者无明显效果［9］。

T2DM占到糖尿病的90%以上，主要是多种原因造成的胰岛素抵抗所致，其并发症可累及人体的心、脑、眼等多个器官，对患者的生活造成多方面的不便。在有医护人员的监护与正确指导下，相较于MICT，HIIT能更好地控制年轻肥胖T2DM患者的血糖，缓解其胰岛素抵抗，减少降糖药物的使用［10］，且因其还能在短期有高效减重减脂功效，HIIT的疗效持续时间更长［11］。动物实验上，HIIT能够降低T2DM小鼠的脂肪生成，改善蛋白质的脂解，从而改善胰岛素抵抗［12］。运动干预T2DM的炎症与脂质标志物的研究中，HIIT联合抗阻训练能更好地阻止总胆固醇和低密度脂蛋白-C的进一步紊乱［13］。进行HIIT的T2DM患者较普通治疗能更好地控制血糖，并缓解相关并发症的发展［14］。HIIT不仅能通过减脂减重来降低T2DM的发病风险，还能从病因上改善胰岛素抵抗，从而缓解T2DM并发症。

3.2 HIIT对高血压患者的疗效

高血压是最常见的慢性病，大部分心脑血管疾病与代谢疾病的患者都有数年的高血压病史。现阶段已有学者运用不同形式的HIIT方案对高血压患者进行干预，并研究了HIIT对高血压患者各项功能指标的疗效，近年多项HIIT对高血压患者的运动处方及其比较组的描述如表2。

表2 高强度间歇训练对高血压患者治疗的运动处方

Aghaei［15］等在对30位Ⅰ型高血压患者（收缩压>140mmHg，舒张压>90mmHg）进行不同强度的HIIT训练研究中得出，不同的持续时间的HIIT均可以使收缩压和脉搏传导速度（PWV）显著降低（p＜0.05），甘油三酸脂减少，炎症标志物减少。Sajad［16］等在上述研究的结果进一步分析得出，不同强度的HIIT的效果并无太大差异（p＞0.05），但收缩压，纤维蛋白原浓度，红细胞聚集均有显著（p＜0.05）降低，患者的血液粘度也呈下降趋势，提示HIIT训练可降低1型高血压患者的收缩压和血液流动性标志物。针对肥胖高血压患者，在同进行低热量饮食的前提下，HIIT相较于MICT能更显著地改善患者的心肺适能，且HIIT与合理低热量饮食结合的生活作息可成为高血压患者高效的非药物治疗手段［17］。对于轻度高血压的女性患者，进行高强度游泳的患者能在耗时更短的情况下改善患者的心血管健康和身体机能［18］。有研究表明在降压效果方面，HIIT能将收缩压和舒张压降低12.0mmHg和8.0mmHg，而MICT降低收缩压和舒张血压分别增加4.5mmHg和3.5mmHg，与MICT相比，HIIT在提高有氧能力、心率恢复以及心脏和内皮功能方面更有效［19］。在动物实验中，李晓勇等［20］的研究表明8周的HIIT可以使高血压大鼠血压显著下降，心脏及肾上腺的G蛋白耦联受体激酶2（GRK2）均有所下调，心脏β1-AR及肾上腺α2-AR表达均上调（p＜0.05），有效提高了心血管功能，降低了交感神经的兴奋性。

综上所述HIIT训练对不同人群，不同程度及不同致病原因的高血压均有良好的疗效，且相对优于其他运动锻炼的降压效果，是临床上可选择的高效安全的治疗高血压的手段。

3.3 HIIT对心脑血管疾病的疗效

心脑血管疾病是全身性血管病变或系统性血管病变在心脏和脑部的表现。由于心脑血管疾病的病因复杂，症状繁多，相关领域的学者往往单针对HIIT对单个或数个病症及身体机能变化进行研究，具体的运动处方如表3。

表3 高强度间歇训练对心脑血管疾病治疗的运动处方

单从心肺及运动能力上，Choi等［21］在HIIT对心肌梗死患者心血管功能及心理的影响的研究中表明HIIT能比MICT更有效地改善心血管功能、提高心肌的收缩能力，给患者一个更好的情绪状态。对于患有心血管疾病的糖尿病患者，Kimberley等［22］在HIIT与MICT的疗效比较实验中，得出每周12min的低容量HIIT可改善中心动脉僵硬度和心血管健康不活跃的肥胖T2DM患者，改善其心肺功能，在取得与MICT相同效果的情况下更加省时。

对于心源性疾病，主要的病症集中表现急慢性心力衰竭，冠心病等，目前的研究已充分证实了HIIT对此类疾病的疗效。Besnier等［23］进行的优化HIIT与常规MICT对慢性心力衰竭的患者心率变异性影响的比较研究中表明HIIT能更好地改善副交感神经的兴奋性，对VO2max的改善也更加显著。而长期效果方面，一项慢性心力衰竭患者的8年的长期生存率的研究中显示坚持进行HIIT训练的患者有更好的最大运动能力，可成为慢性心力衰竭的长期生存的显著预后因素［24］。关于术后的疗效方面，Trachsel等［25］对19名急性心肌梗死心室重构进行HIIT干预实验的显示HIIT组相对常规护理组有更好的VO2max和氧气吸收效率，进行HIIT的患者在心肺运动实验中有更好的表现，左心室超声心电图显示有更好的心脏重塑。血流动力学上，Chou等［26］的研究得出对心力衰竭的患者进行12周的HIIT训练可以有效提高其通气效率和心肌收缩力，提高血小板中线粒体的电子传递链的效率从而增强线粒体的氧化磷酸化能力，减少血栓形成的风险。

对于脑血管疾病，心脑血管疾病引起的脑出血，脑卒中等已成为威胁我国居民死亡的主要原因，全球疾病负担工作组估算卒中终生风险中，全球为24.9%，中国为39.3%，已远高出世界平均值，我国已然成为卒中终生风险和负担最重的国家［27］。一项对23名脑卒中2年多患者HIIT与MICT疗效的比较疗效的实验结果显示，进行HIIT的患者的VO2max（p=0.008），峰值心输出量CO（p=0.038），脱氧血红蛋白Δ［HHb］（p=0.046），总血红蛋白Δ［THb］（p=0.046）以及血清BDNF水平（p=0.012）显著增加，其改善效果均明显优于MICT，且HIIT能更好地提高神经元的活性［28］。日常生活方面，Gjellesvik等［29］的研究结果显示进行HIIT锻炼的新发脑卒中患者在步行距离、平衡和执行功能方面有了明显改善，并且这种改善在12个月后的随访中仍旧存在，同时认知方面HIIT组的患者的觉醒程度要优于对照组。

3.4 HIIT对癌症的治疗效果

在癌症的诊断与治疗过程中，患者要承受癌症引发的症状及并发症的身心上的煎熬，还要承受癌症保守治疗措施带来的痛苦和后遗症。患者的运动能力，心肺能力，代谢功能均受到影响，严重影响到患者的日常生活。现有很多研究显示HIIT能有效地改善癌症患者的生命体征，提高患者的生活质量，近年HIIT在不同癌症治疗中应用的运动处方如表4。

表4 高强度间歇训练对癌症患者治疗的运动处方

Ali［30］等应用HIIT对52名乳腺癌患者的全身炎症及HSP70影响的对照实验中得出结论显示HIIT组相较于常规护理组血清TNF-α（p=0.001），IL-6（p=0.007）和IL-10（p=0.001）较低，外周血单核细胞中IL-4的水平（p=0.050）显著增加，HSP70血清水平明显高于常规护理组（p=0.050），提示HIIT对处于激素治疗的患者的心肺功能及炎性细胞因子有积极的治疗效果。另一项关于HIIT对30名乳腺癌患者血管内皮功能和血管厚度影响的实验中，显示其可以显著提高动脉尤其是肱动脉的血流介导的扩张（p=0.005），患者血管壁内膜中层厚度显著增厚（p=0.003），提示HIIT可以有效改善乳腺癌患者血管内皮功能并维持其血管壁厚度［31］。Bhatia［32］等在一项针对术前肺癌患者的实验中得出，术前进行短期HIIT的患者体内线粒体含量增加，改善了患者呼吸功能和静息心率，同时进行过HIIT的患者有更好的心理状态，在术后的康复训练中表现的也更加积极，且HIIT对严重患者的效果可能更好。对于直肠癌患者，HIIT组的患者的内脏脂肪量要明显低于MICT组，心肺功能有更显著的改善，且这些改善在完全停止训练的4周后仍能保持［33］。对于睾丸癌患者，HIIT可以明显减少患者日常生活中癌症相关疲劳感，提高精神上的生活质量，并缓解患者的自卑感［34］。无论术前还是愈后，HIIT对不同癌症患者均有各方面的改善，是非药物治疗的重要手段。

3.5 HIIT对慢性阻塞性肺病（COPD）的疗效

COPD是一种病因尚不明确，具有气流阻塞特征的慢性支气管炎或肺气肿。外因为吸烟、环境污染、化学物质吸入，内因则为遗传因素、肺发育、生长不良等。至今已有很多研究表明适量的不同形式的运动均可以提高患者的呼吸功能，改善肺通气和肺换气［35］。运动训练在增强心肺功能指标（VO2max）和运动能力（最大工作量（Wmax））卓有成效。此外，运动训练还被证明可以减少COPD患者日常生活中呼吸困难的严重程度，改善患者的运动呼吸耐力，从而提高了患者的生活质量［36］。常规的运动训练和HIIT均可以改善患者的健康状态，但对于部分患者，持续运动可能难以耐受导致运动无法完成，运动量达不到足以改善心肺功能的标准，而HIIT则可以根据COPD患者的症状严重程度及运动的难受能力来调整运动和休息的间歇时间。运动时间和间歇时间的交替可以间歇性缓解运动相关的呼吸需求，能有效防止患者出现呼吸困难的情况［37］。

在HIIT与常规护理对于COPD患者治疗治疗效果的比较研究中，Alcazar［38］等在一项运动改善老年COPD患者的肌肉功能障碍和全身氧化应激的实验中，采取了80%Wmax的运动间歇40%Wmax的休息，以30s、90s的交替间歇进行20min的HIIT，每周重复两次，与常规护理组（n=15，80±6岁）相比HIIT组（n=14，80±8岁）的VO2max有明显改善。另一项对COPD患者进行的每周3次为期12周45min以30s130±18%的Wmax运动间歇30s休息的实验结果显示，HIIT组（n=85，65±8岁）相较于常规护理组（n=43，67±8岁）在VO2max和Wmax上有显著改善［39］。

在HIIT与MICT的治疗效果的比较研究中，多项研究采取了不同的运动类型比较了两种运动方式对于COPD的影响如表5。实验结果均表明HIIT与MICT都可以一定程度上改善COPD患者的心肺能力，提高患者的运动功能和运动耐力。

表5 高强度间歇训练与中强度持续训练对慢性阻塞性肺病患者治疗的运动处方

但对于患者的自主神经功能［39］，运动表现及生活质量［40］，BODE指数［41］，心率、心室收缩功能［42］，运动耐量及呼吸功能［40-43］HIIT与MICT均无显著性差异。

HIIT能有效增强COPD患者的心肺能力，缓解其呼吸困难，增强运动耐力，提高生活自理能力，但单就疗效而言HIIT与常规的MICT并未明显差异，仅在趣味性和患者接受程度上要优于MICT，且耗时较少在临床上更容易执行。

4 结语

HIIT因其有一定运动强度的要求，在对慢性病患者进行训练时需要完善的医务监督与保护。慢性病患者进行HIIT的强度一般采用VO2max，RPE，Wmax，6min步行实验结果等来界定。慢性病患者一般运动能力较差，HIIT训练多为室内训练，与广泛应用于大众健身中的多种动作相结合的HIIT不同，为患者的安全起见，临床上应用的HIIT运动方式，多采用功率自行车，跑台，变速跑步机等。且慢性病患者在进行HIIT时需要监测心率、血压、心电图变化等。

HIIT虽已广泛应用于稳定期慢性病患者的长期康复治疗中，在有完备的医务保障与生命体征监测的条件下，部分处于早期治疗的慢性病患者也可进行HIIT训练。持续数周至数月的短期HIIT可以改善T1DM患者的胰岛素需求量［8］，T2DM患者的胰岛素抵抗［11-13］，有效控制高血压患者的血压［14-18］，改善患者的肺通气功能及心肌收缩能力［22-24］等。持续1年以上HIIT的慢性病患者在运动能力则有明显的改善，生活质量有明显的提高［23］。

在部分慢性病的治疗中HIIT的疗效与常规的运动疗法无显著差异，在静息心率及平均体重上甚至要逊色于MICT［39-44］；由于病情的危重程度的影响HIIT的应用范围较窄，常为病情稳定具有较大活动能力的癌症患者［29-33］；且目前的研究多集中于慢性病患者短期应用HIIT所取得的疗效，长期应用的疗效及慢性病患者长期康复治疗应用HIIT的可行性的研究仍相当匮乏。

5 HIIT对慢性病治疗的未来展望

由于HIIT具有高强度间歇的特性，为保证慢性病患者安全的医务成本相对较高，因此样本量过少是这类实验普遍存在的问题，未来需要探索更加经济的HIIT适用方案并进一步扩大研究的规模；针对临床上HIIT模式过于单一的问题，未来的相关实验可进一步参考常规运动锻炼中的HIIT多样的运动模式并加长进行HIIT的时间；考虑到HIIT与MICT都有比较明显的疗效，目前研究多为比较两种训练方法的优劣，建议未来研究进行这两种训练方法相结合的运动处方治疗效果的探索。