加压力量训练对下肢骨骼肌影响的Meta分析

2019-04-03包大鹏

中国体育科技 2019年3期

吴旸，李倩，包大鹏

加压力量训练（KAATSU training）于1983年被提出，又称血流限制训练（blood fl ow restriction training），是一种通过加压造成肢体远端肌肉缺血，从而以相对较小的运动强度刺激肌肉生长、提高肌肉适能的一种新型训练方法。近年来，加压训练被广泛应用于大众健身、伤病康复等领域。有研究表明，加压训练与传统的抗阻训练相比可以更加高效地提高肌肉力量、减少伤病风险。但与此同时，也有研究认为，加压训练因为强度过小，无法对肌肉产生足够的刺激以提高肌肉力量。综上所述，关于加压训练的效果仍然存在一定的争议，且目前具有完善的实验设计、变量控制的研究较少，各研究的受试者数量也比较有限，导致研究的可信度较低，进而判断加压训练的效果较为困难，因此，对这一类型的研究进行整合分析十分有必要。

本研究通过查阅国内外关于加压力量训练对下肢肌肉力量影响的文献，就目前该领域的研究进行整合。本研究将以目前研究较多的下肢作为评价部位，选取下肢伸肌最大力量和股四头肌横截面积（cross-sectional area，CSA）两个评价指标，从肌肉力量和形态两个角度评价训练效果。最终通过定量的分析，判断加压训练对肌肉力量的影响。

1 研究方法

1.1 文献检索

文献的检索全程由两名人员进行，两名检索人员在检索过程中采用独立双盲的方式，从中国知网、万方数字资源数据库、Web of Science、Pubmed、EBSCO等数据库进行检索，检索时间为1990年1月—2019年1月，最后一次检索日期为2019年1月23日。中文检索词以“加压训练”“血流限制训练”“KAATSU”等为主题词进行组合式混合检索；外文检索词以“KAATSU training”“blood flow restriction training”“BFRT”“Occlusion training”等为主题词进行组合检索，并对文献的参考文献进行手工检索，未检索未发表的文献。

1.2 纳入和排除标准

1.2.1 纳入标准

1）文献类型：均为随机对照实验（RCT）或自身对照试验，无论是否盲法或实行分配隐藏；2）实验对象均为健康人群，无论是否有训练经历；3）实验干预均为小强度的力量训练；4）研究包含实验的设计、限制血流的程度；5）结局指标包含下肢伸肌最大力量、股四头肌横截面积中的一种或多种。

1.2.2 排除标准

1）不符合前文纳入标准要求的文献；2）综述类文章；3）文献中与本研究所需资料较少、数据结果重复的文献；4）非汉语或英语的文献；5）动物实验；6）研究对象为老人；7）实验干预为单次急性干预；8）没有全文，并向作者索要无果的文献；9）实验结果未用平均数±标准差（M±SD）表示的文献（图1）。

1.3 数据提取

两名检索人员在检索过程中采用独立双盲的方式对纳入的文献进行相关指标的提取，内容包括：文献的第一作者、发表年限、研究对象人群、样本量、性别、年龄、干预周期、实验设计方案、结局指标等。对缺乏数据信息或信息不明确的资料通过电子邮件形式对作者进行联系获取。

图1 文献筛选流程图Figure 1. Flow Diagram of Study Selection

1.4 文献质量评价

本研究采用改良版的Cochrane风险偏倚评估工具对纳入的文献进行评分。Cochrane手册共有序列产生（A）、盲法（B）、不完全结局资料（C）、选择性结局报告（D）、其他偏倚（E）5个方面。每条以“是”“否”“不清楚”作为评价结果。本研究采用给分制，每点低风险时给1分，“不清楚”或“否”不给分。总分5分为最高（表1）。

表1 Cochrane文献质量评价表Table 1 Literature Quality Evaluation Form of Cochrane

1.5 数据分析

运用Revman 5.3软件的随机效应模型对所纳入文献的结局指标进行分析。由于所纳文献的结局指标属于连续性结局变量，且测试单位均相同。因此，本研究选用均数差（MD）作为效应尺度指标。用I2统计量进行各研究间抑制性的检验。当I2=0时，表示各研究间无异质性；当I2＞50%时，表明研究间存在异质性。异质性较小时采用固定效应模型分析，若存在异质性时，进行亚组分析寻找并确定异质性。采用森林图确定均数差，采用漏斗图进行发表偏倚分析。

2 研究结果

2.1 文献纳入的基本情况

2.1.1 纳入文献的研究特征

通过制定文献纳入标准和排除标准对检索结果进行筛查和阅读，共计14篇文献涉及加压力量训练对下肢肌肉力量影响的随机对照实验（RCT）或自身对照试验符合纳入标准。受试者均为健康人群，部分研究的受试者具有一定的训练经历或为运动员。样本量共计147人，全部为男性，年龄范围为15～37岁（表2）。纳入文献Cochrane得分。

表2 纳入文献的基本特征Table 2 Basic Information of Included Studies

2.1.2 纳入文献的干预特征

本研究共纳入14篇文献，结局指标有的涵盖1项，有的均有涉及。其中，涉及下肢伸肌最大力量指标的有11篇，有10篇包含股四头肌CSA指标的研究。各实验均在实验前对研究对象进行了各项指标基础值的测试，并在训练干预结束后对研究对象进行了各项指标的第2次测试。各实验方案涉及较为灵活，但训练强度均未超过40% 1RM，加压程度为50～250 mmHg不等（表3）。

表3 纳入文献实验设计方案及结局指标Table 3 Experimental Design and Outcome Index of Included Studies

2.2 敏感性分析

对纳入的14篇文献进行了敏感性分析，具体包括改变分析模型、效应量的选择、逐篇排除文献等，并在此基础上重新进行Meta分析。研究发现，Meta分析的结果改变并不明显，说明本研究的Meta分析结果较为可信。

2.3 发表偏倚分析

分别以加压力量训练对下肢伸肌最大力量及股四头肌CSA的干预效果做传统漏斗图。研究发现，两指标的漏斗图均显示有一篇文献与其他文献存在较大的异质性。除此之外，两指标的漏斗图都能形成较好的左右对称性分布，说明，不存在明显的发表偏倚或其他偏倚（图2）。

图2 发表偏倚漏斗图Figure 2. Funnel Plots

2.4 加压力量训练的Meta分析结果

2.4.1 加压力量训练对下肢伸肌最大力量的影响

在纳入的文献中，共有11篇报道了加压力量训练对下肢伸肌最大力量的影响，纳入的研究对象共119人。各研究均在实验前对研究对象进行了各项指标基础值的测试，并在训练干预结束后进行了各项指标的第2次测试。Meta分析的结果显示，加压力量训练对下肢伸肌最大力量有显著性的提升效果（P＜0.01），且各研究结果之间具有同质性（异质性检验P=0.21，I²=25%，图3）。

图3 加压力量训练对下肢伸肌最大力量的影响Figure 3. The Effects of KAATSU Training on Strength of Extensor Muscles of Lower Limbs

通过对比各文献发现，各研究在实验设计、受试者的选择等方面存在一定差异，因此，本研究设立干预周期、受试人群等亚组，进行亚组分析（表4）。

表4 分层亚组分析结果Table 4 Results of Subgroup Analysis

2.4.2 加压力量训练对股四头肌CSA的影响

在纳入的文献中，共有10篇报道了加压力量训练对股四头肌CSA的影响，纳入的研究对象共有96人。各研究均在实验前对研究对象进行了各项指标基础值的测试，并在训练干预结束后进行了各项指标的第2次测试。Meta分析的结果显示，加压力量训练对股四头肌CSA有显著性的提升效果（P＜0.01），且各研究结果之间具有同质性（异质性检验P=0.99，I²=0%，图4）。

通过对比各文献发现，各研究在实验设计、受试者的选择等方面存在一定差异，因此，本研究设立干预周期、受试人群等亚组，进行亚组分析（表5）。

图4 加压力量训练对股四头肌CSA的影响Figure 4. The Effects of KAATSU Training on Cross-sectional Area of the Quadriceps Femoris

表5 分层亚组分析结果Table 5 Results of Subgroup Analysis

3 讨论

3.1 加压力量训练提高肌肉力量的结果与机制

美国运动医学学会（The American College of Sports Medicine，ACSM）曾指出，在进行传统的抗阻训练时，只有≥70% 1RM的强度才能促进肌肉肥大，从而提高肌肉的绝对力量和绝对耐力。当训练强度＜70% 1RM时，对于肌肉生长的刺激作用甚微（ACSM Position Stand，2009）。而本研究的Meta分析结果显示，在整合了对147名研究对象进行的研究后发现，即使强度≤40% 1RM的加压力量训练仍可显著提高下肢伸肌最大力量及股四头肌的横截面积（P＜0.01）。由此可见，与传统力量训练相比，加压力量训练仅需要较小的训练强度即可以实现与大强度训练相似的效果，从而降低骨骼肌运动损伤风险和大强度训练带来的过量运动负荷。

研究表明，小强度的加压力量训练会显著性增加胰岛素样生长因子1（insulin like growth factor-1，IGF-1）的浓度。IGF-1的表达上调是促进肌肉力量和肌肉肥大主要生理学机制（Abe et al.，2005b）。Yasuda等（2006）还认为，加压训练能够通过限制血液流动引起机体缺氧和产生酸性环境，导致乳酸的大量堆积，从而在抑制慢肌纤维收缩的同时动员大量额外的快肌纤维，以维持机体运动的需求。而在运动过程中动员和刺激到额外的快速收缩纤维可能是加压训练诱发肌肉肥大、肌力增强的原因之一（Sumide et al.，2009）。Takarada等（2000）研究发现，低强度加压力量训练与传统高强度抗阻训练的积分肌电（integrated electromyogram，iEMG）活动几乎一致。这进一步证明了Yasuda等（2006）的观点。除此之外，肌细胞肿胀也被认为是加压训练导致肌肉肥大的主要原因之一（Yasuda et al.，2012）。当使用加压袖带进行加压时，静脉血流量得到限制，造成肢体远端出现“静脉池效应”，从而诱发肌细胞肿胀（Loenneke et al.，2012）。而细胞肿胀能抑制蛋白质分解代谢（Haussinger et al.，1993），并通过蛋白质的节约作用促进脂肪分解，从而进一步促进蛋白质合成代谢（Keller et al.，2003）。

3.2 加压力量训练在竞技体育中的应用启示

加压力量训练除了有高效、低风险的特点外，还存在着效果转移现象。Madarame等（2008）发现，当对一侧的肢体进行加压训练时，便会出现效果转移，从而使得另一侧未受训练肢体的力量出现提高。而当常规的上肢练习后再进行下肢小强度的加压训练，则会使上肢的训练效果更为明显。此发现提示，在进行常规的上肢（下肢）训练时，可以辅以小强度的下肢（上肢）加压训练，从而在不大量增加训练量的前提下实现上下肢肌肉力量更加高效的提高。上述特点使得加压力量训练具备了在竞技体育领域应用的条件。

3.2.1 加压训练在帮助运动员提高竞技水平中的作用

本研究Meta分析的分层亚组分析显示，有训练经历的受试者进行小强度加压力量训练会比没有训练经历的受试者获得更好的训练效果，因而提示，运动员在日常训练中加入加压力量训练或将取得良好的效果。

Luebbers等（2014）对72名橄榄球运动员进行了为期7周的加压力量训练，研究发现，其力量水平显著性提高，并优于不加压的对照组。Yamanaka等（2012）对31名（训练经历≥5年）橄榄球运动员进行了4周的低负荷加压力量训练，同样发现其上下肢力量水平得到提高，且改善幅度明显好于不加压的对照组。除此之外，还有多项研究证明，小强度的加压力量训练对于提高高水平运动员的力量素质而言同样有效（Abe et al.，2005a；Luebbers et al.，2014，2017）。除了基础力量水平的提高之外，同样有研究表明，低强度的加压力量训练可以提高运动表现。Miller等（2018）研究发现，除了基础力量得以提高之外，受试者的下蹲跳（counter-movement jump, CMJ）成绩也得到了显著性的提高。另一项研究则证明，小强度加压力量训练能显著提高运动员的短跑冲刺能力（Abe et al.，2005a）。由此可见，加压力量训练不仅可以提高运动员的最大力量，还有助于提高运动员的跑跳能力。

最大力量对于许多运动项目而言至关重要，所以力量训练在运动员的训练周期中不可或缺。但是，传统的抗阻训练因为强度较大，容易产生运动性疲劳，恢复周期较长，而且，运动员通常被要求同时发展多项运动素质。所以，反复进行大强度的抗阻训练不仅会带来较大的疲劳风险，也会对其他训练造成一定影响。本研究证实，小强度的加压力量训练能够与传统大强度力量训练起到类似的训练效果，且因其强度较小，所带来的损伤风险也就较低（Fujita et al.，2008）。因此，加压力量训练在竞技体育日常训练中有着广阔的应用前景。

3.2.2 加压训练与运动康复

加压训练除了可以提高运动员的竞技水平外，也因为其高效、低强度、低风险的特点，成为了运动员在伤病康复期内保持和恢复竞技状态的最佳选择。

有研究表明，单纯的限制血流便可以减轻前交叉韧带重建术后患者的废用性萎缩（Takarada et al.，2000）。而加压配合上低负荷的训练已经被证明可以促进前交叉韧带重建中患者的肌肉恢复（Ohta et al.，2003）。除此之外，对于一侧肢体受伤的运动员而言，在康复期内可以充分利用加压训练所带来的效果转移效应，通过进行另一侧的肢体训练保持和提高伤肢的肌肉力量。因此，加压训练被认为可以缩短运动员伤病的恢复时间（Brendan et al.，2015）。Loenneke等（2012）提出了一个运动员从康复的早期一直到恢复高负荷训练的过程中逐步使用加压训练的模型：1）在卧床休息或静止时，使用单纯的血流限制帮助恢复；2）使用加压配合步行；3）使用加压配合低强度的抗阻训练帮助恢复肌肉功能；4）低负荷的加压训练配合正常的高负荷训练，在不带来额外风险的前提下巩固和提高身体机能。

加压力量训练在提高运动员竞技水平和帮助运动员从伤病中恢复都能起到良好的作用。运动员们在进行常规训练的同时配合进行小强度的加压力量训练将会逐渐发展为一种高效而又低风险的训练模式。

3.3 加压训练中压力因素的选择

在加压训练的实际应用中，加压压力大小、加压袖带宽度等压力因素的选择将直接决定训练效果。在早期的研究中，常采用较高的加压程度实现对机体的充分刺激。近年来，陆续有研究表明，随着加压所用袖带宽度的增加，达到一定程度血流限制所需要的压力要求会有所降低（Crenshaw et al.，1998；Loenneke et al.，2011）。而当采用较窄的袖带进行加压时，加压的程度应该主要由大腿的维度来决定（Loenneke et al.，2011）。

Takarada等（2000）发现，使用90 mm宽的袖带配合上50 mmHg的加压压力便可以使得受试肌肉的肌电活性大幅增加。而在一定的范围内增加加压的程度有利于更好的利用“静脉池效应”使得肌细胞体积增大，从而提高训练效果。但值得注意的是，加压的目的并非阻断静脉血流，而是限制静脉血流。倘若加压程度过大，血流的过度限制将减少了肌肉的供氧量，同时代谢产物的静脉清除能力下降，使得代谢性酸中毒水平升高，进而更早地导致外周疲劳的产生，严重的甚至会出现血栓、肌细胞坏死等病症。这对于运动的持续以及身体的健康都十分不利。

在目前的研究应用中，最常选用50～140 mm宽的加压袖带，常用压力为110～200 mmHg（Hernández et al.，2013；Kim et al.，2016；Luebbers et al.，2017；Madarame et al.，2008），这一加压方案可以获得满意的训练效果，且带来的负面影响较少。如果需要进行较长周期的加压训练，通常会从相对较低的压力水平开始，随着人体逐步适应后再逐渐增加压力。

3.4 研究的局限性与展望

在目前绝大多数关于加压训练的研究中，研究对象均以男性为主。而女性因月经周期等因素，导致其被有较长训练周期的研究所排除，建议今后的研究中应该将健康的女性纳为受试对象，从而探讨加压训练中存在的性别差异。此外，各研究中普遍存在研究对象较少的问题，这也导致犯I型错误的风险增加，因此，尽可能扩大样本量从而提高研究的可信度至关重要。

当前研究中加压训练虽然日益受到学界的关注，但仍处于起步阶段，缺乏大规模、持续的深入研究。今后的研究在完善实验设计、变量控制等前提下，应着力于深入研究加压训练的作用机制、探讨加压剂量与收益之间的关系及其安全性、加压训练在竞技体育中的应用并建立应用标准等。