低负荷血流限制运动对感觉反应的影响

许弟群,曹 芳,陈雅兰,严浩洋,邓灵欣,黄俊栋,曾凡银

（1.闽南师范大学体育学院,福建 漳州 363000;2.闽南师范大学生物科学与技术学院,福建 漳州 363000）

血流限制（blood flow restriction，BFR）训练是一种新的通过加压或其他限制血压的装置[1]减少血液流向活跃肌肉的锻炼形式.血流阻断运动通常仅采用一个最大重复的20%（one repetition maximum，1RM）的负荷，对骨骼肌损伤、力量素质下降的人（例如老年人）这样的负荷更为合理.与之对照的，美国运动医学会（ACSM）推荐一般人群的传统的抗阻训练至少65%的1RM的负荷质量[2].事实上，一些特殊人群如高血压病人、糖尿病患者、神经肌肉疾病患者、遭受骨骼肌损伤的个体及老年人[1,3-5]等已经运用了血流阻断运动方法防治相关疾病.在各种人群中，当与低负荷（20%～30%1RM）阻力运动相结合时，血流限制的应用已证明可以减轻肌萎缩[6]，增加肌肉大小和力量[7].此外，还有证据表明，这种刺激对血管系统产生了有利的适应性[8].尽管观察到低负荷抗阻运动结合BFR 的益处，但对不同相对压力下的感觉反应知之甚少.最近的研究表明，较低的相对压力（静息动脉闭塞的40%）可能是骨骼肌适应所需的条件[7]，然而，目前尚不清楚是否需要较高的压力（静息动脉闭塞或接近静息动脉闭塞时）来适应与此类运动相关的血管适应[9].鉴于BFR 的潜在临床实用性，因此，了解各种相对压力下的主观疲劳（RPE）和不适感觉从而确保受训人员的安全，以及从业者科学合理训练显得重要，因为个体的感觉反应可能最终决定受训人员的依从性.因此，本研究试图量化同一实验参与者对两种低负荷（20%～30%1RM）和三种阻断压（40%、60%和80%动脉收缩压）总共六种不载荷的感觉反应，以期为有关人员参考.

1 方法

1.1 实验对象

12名有锻炼习惯者（8名男性和4名女性）自愿参与该研究，并完成了所有测试.此前实验参与者有抗阻训练经历和习惯，并且熟悉哑铃肘屈曲（肱二头肌卷曲）训练.体力活动实验参与者可更好地反映对不同运动的实际急性反应，并减少由于重复测试而产生训练痕迹效应的可能性[7].每位实验参与者在试验前均被告知试验程序、与研究相关的可能潜在风险以及收益，并签订知情同意书.

1.2 实验设计

所有实验参与者实验参与者需要来实验室总计4 次，每次间隔时间至少5 d，不超过7 d.实验参与者第一次来实验室全面了解试验流程，签订书面知情同意书，并测量身高、体重、站姿肱动脉收缩压和每只手臂的单侧哑铃肘屈曲1RM.然后让实验参与者熟悉BFR 刺激.随后的3次，对六种可能条件中的两种进行测试（每只手臂一种），直到所有六种条件在随后三次不同的试验中实施.两种负荷（20%和30%1RM）和其站立肱动脉收缩压的40%、60%、80%阻断压的不同组合.每个测试时，实验参与者实验参与者首先安静休息10 min，然后使用欧姆龙血压仪测量每只手臂上的站立动脉压.对于每种情况，要求实验参与者先完成一组30 次重复，之后，实验参与者进行4 组（目标重复：30、15、15、15）单侧肘关节屈曲运动和血流限制.在单侧屈肘运动中，使用节拍器确保实验参与者的向心动作和离心动作的节奏分别为1 s 和1 s.如果实验参与者在特定的一组中不能保持节奏，则该组运动被停止，实验参与者休息30 s 后进行下一组[10].在每组运动之间观察30 s的休息时间内，实验参与者报告主观疲劳（RPE）评分和不适程度评分.然后，实验参与者安静地休息15 min，然后使用新的负荷和压力组合，在对侧手臂重复所有测试.在每次开始前，重新评估站姿肱动脉收缩压（待运动的手臂）.在对两种情况进行测试（每次每支手1种情况）后，实验参与者该天试验结束，随后的四种情况后续两次完成（每次两种情况）.在第1 次来实验室时，随机生成每个实验参与者每次试验的手臂、负荷和BFR的顺序.施加的所有BFR对实验参与者实验参与者保密（单盲），且均基于每次运动前测量的站姿肱动脉收缩压.

1.3 站姿肱动脉收缩压的测定

每次运动前测量站立肱动脉收缩压.实验参与者以站立举哑铃姿势，血压仪与心脏同高，待站立5 min后，测试3次血压，每次间隔5 min，取三次测量值的中间值作为肱动脉压阻断的标准值.

1.4 一次最大重复试验（1RM）

实验参与者在第1次进实验室时，评估了双臂单侧肘关节屈曲的最大重复次数，以确定随后的相对负荷.实验参与者在5～10次热身后开始测试，使用假设最大值的30%.测试过程中要求实验参与者双脚分开与肩同宽，脚后跟和背部靠墙站立开始，手臂完全伸开，并由侧边翻转.待处于正确的位置，递给实验参与者一个哑铃，并鼓励其在保持直立姿势的同时完成肘部的全方位弯曲.开始时，完成一次重复，估计为最大重复次数的60%～75%，负荷逐渐增加，直到实验参与者无法举起比先前更大的负荷.在每次尝试之后，实验参与者在下一次更大负荷之前有1 min的休息时间.如果实验参与者不能完成整个动作范围，或者不能用脚后跟和背靠墙保持严格的姿势，则认为尝试失败.一次最大重复次数被确定为实验参与者在整个运动范围内能够正确举起的最大负荷（1RM）.

1.5 血流限制（BFR）方案

通过将5 cm 宽的弹性绑带（KAATSUMASTER，日本）放置在实验参与者运动上臂的近端部分，并将其充气至运动前肱动脉收缩压的40%、60%或80%来作为血流限制的阻断值（绑带内装有气囊，与气压控制系统相连，该系统可以监测和控制压力）.这些阻断压经常用于血流限制研究[10-12]，并已证明都能引起肌肉适应[7,13].充气后，实验参与者用设计好的实验负荷中的一种进行4组肘关节屈曲.目标重复是根据常用的30、15、15、15的血流限制建模，每组之间休息30 s[14].

1.6 疲劳感觉（RPE）和不适评分

每次试验前指导实验参与者如何评价他们的疲劳感觉（RPE）和不适，以确保他们理解所使用的量表.疲劳感觉使用标准的Borg 6-20量表[15]对他们的体力消耗水平进行评分.在每次运动前和结束后立即询问RPE.使用Borg不适量表（CR10+）[15]进行不适等级评分.该量表的评分范围为0～10分，10分代表了他们之前最严重的不适感.在运动前、第1、2、3组后20 s以及第4组后立即进行不适评分.不适感是在每组20 s后进行的，因为之前的研究报道实验参与者在休息期的后期会有更大的不适感，认为这提供了的表示运动引起的不适程度的更准确方法[7].

1.7 统计分析

所有数据均使用SPSS 23.0 统计软件包进行分析.为了检测动脉闭塞条件和时间的交互作用，采用6（条件）×2（时间）重复测量方差分析.如果存在显著的交互作用，则使用单向重复测量方差分析来揭示每个时间点内各条件之间的差异，并使用配对样本t检验来发现每个条件下各时间点之间的差异.为了比较知觉反应（RPE和不适感），使用Friedman非参数测试来揭示每个时间点内条件之间的任何差异（试验前、第一组、第二组、第三组、第四组）.如果发现有显著统计学差异，则使用Wilcoxon 相关样本非参数测试来检验组间差异.为了比较不同条件下的运动量，采用了单因素重复测量方差分析.所有数据均以平均值和95%置信区间表示.对于感觉反应，数据以第25、50和75百分位表示.统计显著性水平设定为0.05.

2 研究结果

2.1 实验参与者基本情况

总共有4名女性和8名男性[平均（95%CI）；年龄：23.2（22.4，24.0）岁；身高：173.3（169.3，177.2）cm；体重：65.0（60.5，69.5）kg；1-RM 左臂23.0（17.2，28.8）kg；1-RM 右臂25.7（20.0，31.3）kg]完成了所有测试.

2.2 自我疲劳感觉评分（RPE）

同一试验负荷条件下的四组间比较，RPE未见显著差异（表1，P=0.216）.在不同条件下的同组运动比较，不同条件下显示出显著差异(表1，P<0.001），RPE通常随着负荷和血流阻断压力的增大而升高.

表1 不同负荷和阻断压疲劳感觉（RPE）评分一览表Tab.1 RPE of across condition within each set of exercise

2.3 不适评分

与RPE 相似，在20%1RM 的40%、60%和80%阻断压条件下，实验参与者不适感未见显著差异(表2，P=0.103），但在30%1RM 的40%、60%和80%阻断压条件下，实验参与者第三、四组运动不适感显示有统计学差异（P≤0.05）.在每组运动中，不同的条件下有显著差异(表2，P<0.001），负荷和阻断压越大，不适感越高.

表2 不同负荷和阻断压不适感评分一览表Tab.2 Discomfort of across condition within each set of exercise

2.4 总运动量

运动量在不同条件下有显著差异（P<0.001）.总的来说，随着载荷的增加，负荷总量增大，但随着阻断压的增加，总完成次数并没有明显减少（表3）.由于总负荷量的变化是由加载负荷的实验差异决定的，因此还选择比较不同条件下完成的总重复次数，以确定参与者在任何条件下是否达到完成预定次数.尽管有一些实验参与者无法在30%1RM 时完成完整的运动方案，统计结果显示总重复次数无显著性差异（P≥0.052）.例如，一人无法完成负荷30%1RM 和60%BFR 的所有重复，三名实验参与者无法完成负荷30%1RM和80%BFR的所有重复.

表3 负荷总量一览表Tab.3 Total repetitions completed

3 讨论

目前的研究结果表明，当实验参与者对施加的阻断压不知情的情况下，在低负荷联合40%、60%和80%的肱动脉阻断压的载荷下，在同一载荷下运动组间的RPE 和不适感几乎没有差异.随着负荷的增加和阻断压的增加，自我疲劳感觉和不适程度增加.

对于RPE而言，Yasuda等[13]研究了以160 mmHg或100 mmHg阻断压在20%1RM（30次重复，然后是3组15次）条件下完成的单侧肘部屈曲肌肉收缩.他们观察到160 mmHg的RPE明显高于100 mmHg.相反，最近的一项研究发现，当阻断压从最低（120～150 mmHg）增加到最高（240～270 mmHg）时，RPE 没有增加[14].尽管由于后一项研究使用弹性绑带进行运动，因此可能无法量化20%1RM 值，因此存在推测性差异，但这种差异可能是由于两项研究之间提升的负荷不同.例如，之前的一项研究发现，RPE 在20%1RM的压力范围内似乎有所增加，但在30%1RM的压力范围内未发现这种RPE增加的情况[9].

两项研究量化了不同血流阻断压的不适程度[2,9].与RPE类似，一项针对下半身的研究表明，接受过力量训练的男性在低负荷运动时，随着阻断压的增加，不适感增加[9].这与目前的研究结果是一致的，这表明随着血流阻断压的增加，不适感增加.先前的一项上半身训练研究确实观测到，在整个研究期间，未经训练的男性和女性的不适评分明显较高，心理压力较高[2].造成差异的原因可能是受试人群和/或研究参与者未使用盲法试验而导致的额外知情压力.

Hollander等[6]推测，缺血性疼痛，加上代谢物（如乳酸）清除率降低和动脉变形，可分别增强不适感和劳累感.虽然本研究中没有测量有关变量，但一些学者指出，从低（40%动脉闭塞压）到中等压力（60%动脉闭塞压），乳酸并没有大幅增加.鉴于本试验没有看到RPE 持续增加或压力不适，这表明运动期间的感觉反应随着阻断压的增加而增加.

鉴于本研究的结果，研究存在一些局限.首先，根据每位实验参与者的肱动脉收缩压设置BFR 量.心血管反应随运动而改变[1]，但每个实验参与者仍然按接受研究预设的BFR，这就引出了“施加闭塞压力本身是否能增强感觉反应？”的核心问题有待回答.其次，动脉阻断压是对“流量”或“无流量”的测量，但不是对血流本身的测量（即40%的动脉阻断压不一定是血流减少40%）.最后，值得注意的是，这些测量是为了量化运动期间的感觉反应；然而，这并不一定能反映出休息期内可能存在的差异.

4 结论

低负荷结合血流限制进行抗阻运动时，感觉反应会随着运动的相对负荷的增加而增强.与以往实施传统高负荷训练的研究相比，虽然RPE 随着负荷和压力的增加而增加，但比之前在高负荷训练中观察到的要少，这表明RPE 可能不是参与者依从性的限制因素；然而，由于不适感也会随着更高的压力而增加，运动应用因此而受限.因此，以后有必要进一步应用中、高闭塞压联合低负荷进行血流限制训练研究，以确定对感觉和心血管反应的长期影响.