血流限制训练法的研究阻碍及对老年人群的干预效益

苏国柏 李紫荆 孙嘉伟 孟庆华，4 鲍春雨

(1天津医科大学体育部，天津 300070；天津体育学院 2体育教育与教育科学学院；3社会体育与健康科学学院；4天津市运动生理与运动医学重点实验室)

血流限制法(BFR)是一种独特的训练方法，通过在运动期间限制肢体动脉的部分流入及静脉流出来减少肌肉组织附近血管系统的血流量，进而增强目标肌群的局部代谢水平，实现肌肉的力量增长和骨骼肌肥大〔1〕。此方法由佐藤医生于50年前所创，也被称为Kaatsu训练，意指增加压力的训练。Kaatsu训练通常由气动止血带或普通袖带在上肢或下肢的近端区域施加外部压力从而达到限制血流的目的。当袖带充气时，袖带下方的脉管系统会逐渐受到机械压缩，导致动脉血流受限于袖带，同时这也会加重影响袖带下方的静脉流出，使得骨骼肌局部缺氧引发肌肉组织内供氧不足，从而产生更大的应激代谢产物累积〔2〕。有证据表明，在低于45%最大摄氧量和20%～50%极限最大力量(1RM)的负荷强度下进行训练时〔3〕，运用BFR技术可以显著提高有氧能力、肌肉力量和骨骼肌肥大。这些改善已在一系列人群中得到证实，包括大学生、老年人、肌肉骨骼疾病患者和运动员。BFR虽已被证明其有独特的训练效果，但仍有着许多无法回避的问题和研究限制。例如在目前的研究中，对于压力的使用范围过于广泛、无法明确解释其使用理由、袖带的材质和款式多样化及受试者人群的广泛性。因此，本文通过对BFR的作用优势和现有缺陷进行综合分析并整理，根据实际情况提出解决构想，以期为BFR的研究领域提供有价值的参考。

1 BFR的应用优势及作用机制

近年来，BFR作为传统抗阻训练的一种衍生手段，其在运动训练中得到广泛应用，许多专业机构也用此方法减轻运动员的肌肉骨骼压力。传统上，BFR是在运动中应用气动阻力装置来限制动静脉血液的流动，以此促进或增强肌肉-神经适应过程。现今BFR结合低负荷阻力训练已被证明可以引起与非BFR条件更大的肌肉力量和骨骼肌围度增长〔4〕。这种现象是通过众多机制综合调节而引发，其中主要的机制为：①促进合成代谢生长因子增加的代谢积累速度;②增强快速收缩纤维的募集;③通过哺乳动物雷帕霉素蛋白(mTOR)途径增加蛋白质合成和减少肌抑制素的表达〔5〕。基于这些机制，BFR以其独特的低负荷训练特性被更广泛应用于运动康复领域。

实验证明，相较于传统抗阻训练，BFR能在相同负荷条件下更快速提升肌肉力量。在Pignanelli等〔6〕的实验中，受试者被随机分为BFR组和NOBFR组进行为期6 w，每周3次的腿部蹲起训练，受试者均在相同负荷强度下进行，于第3周的例行检测报告中显示，BFR组的力量增长显著高于NOBFR组。在2017年的一篇Meta分析报告中，Hughes等〔7〕对20项BFR研究数据进行统计分析，结果表明与传统的低负荷抗阻训练(LL-RE)相比较，LL-BFR在增加肌肉力量方面更有效。当LL-RE与LL-BFR训练容量相匹配时，BFR能在更大程度上对骨骼肌重塑产生积极影响；然而，与LL-RE对照组相比，在阻力训练期间应用BFR技术后，肌肉纤维募集和疲劳的产生会更早发生〔8〕。这可能是由于BFR的止血装置导致部分动脉闭塞，进而在肌肉组织内造成缺氧环境，由此增加了肌肉内的酸性条件，此条件已被证明能够刺激生长激素的合成〔9〕，提升肌肉纤维的募集速度并增强核糖体蛋白S6激酶(S6K)1磷酸化。在大多数研究中〔10〕，使用BFR-RE诱导的肌肉肥大和力量增长要显著大于孤立的LL-RE，但并非所有的研究结果都是如此。这种适应性变化仅在开始训练的1～3 w被观察到〔11〕，而在高负荷抗阻运动(HL-RE)研究中，于HL-RE后1～3 w内通常不会观察到相似的适应性变化〔12〕。显然这不是典型的肌肉质量情况改变所导致的。虽然肌肉尺寸的增加可能是部分因为BFR-RE期间和之后观察到的急性水肿〔13〕，但在训练后的2～10 d仍可观察到肌肉尺寸的改善〔14〕。

BFR不仅在LL条件下展现出优于传统抗阻训练的强大优势，与HL的传统抗阻训练比较中仍显示出其突出一面。Luebbers等〔15〕将25名高中生分为3组进行为期8 w，每周2次的深蹲训练，随机分组为：HI组(HL低次数传统组，负荷强度大于60%1RM)；LO组(LL高次数传统组，负荷强度为30%1RM)；LO-BFR组(BFR模式下LL高次数组，负荷强度为30%1RM)。在8 w后的力量测验中显示：1RM的提升，HI组与LO-BFR组之间并无显著性差异，且LO-BFR的增长幅度更大；而LO组与LO-BFR组虽然在训练量上维持相同，但LO组在前6 w内均维持着训练前的力量水平。与之相似的实验结果还有很多，这些实验均显示出BFR在训练早期所具备的强力优势。以举重运动为例，新手举重运动员在早期阶段，其机体通常对训练有着积极反应，即使在训练频率和训练量相对较低的情况下也是如此。这主要由神经-肌肉适应水平增强所致，而不是骨骼肌的形态变化〔16〕。也就是说，当一个人学习一项新的运动技能(如深蹲)，身体会在运动单位的招募和同步性方面产生快速适应。在举重运动中，这种运动效率的提高会导致力量增加，在训练开始后很快就会显现出来。然而，当这些动作的熟练程度达到极限时，力量的进一步增强就通常需要肌肉肥大及骨骼肌质量上的增长〔17〕。而BFR训练则显著加快了神经-肌肉适应过程。这种独特优势，使其能够在无训练经历人群中得到更好应用。对于普通健身爱好者和职业运动员而言，在运动项目开始训练的早期阶段，BFR将是十分优秀的适应过渡手段。

2 BFR对老年人群体的影响干预

与传统抗阻训练相比较，BFR不仅能在训练的早期快速提升机体神经-肌肉适应性，同时还因其较低的负荷强度特性，使得个体在运动过程中的关节压力显著降低〔18〕，这为HL运动承受能力较差的老年人和术后无法立即进行一定强度运动的伤病患者及因长时间制动而具有肌肉萎缩风险人群提供了更好的恢复手段。文献综述和Meta分析表明〔19〕，BFR-RE不仅可以有效增加健康年轻人的肌肉力量和骨骼肌肥大，对于老年人同样有着显著作用〔20〕。可能机制是mTOR复合物靶点信号增强了肌肉蛋白的合成，已被证明在年轻人和老年人BFR后有所增加。但是有研究发现，与年轻男性相比，老年男性在BFR运动后的生长激素反应更为迟钝〔21〕，这表明年龄因素可能是影响BFR反应中肌肉肥大发生率和程度不同的一个潜在因素。然而在老年人中，肌肉肥大的其他重要影响因素，如合成代谢激素和性激素等，在BFR后均有所增长〔22〕。

BFR不仅在LL强度训练下有显著作用，在无负荷条件下同样可发挥明显功效。在没有伴随运动的情况下使用BFR可以减轻因停用而造成的力量和肌肉尺寸的减少〔23〕，例如在生病、受伤、手术、关节固定或卧床休息期间，长期减少负重活动会导致力量和肌肉围度的减少，并随之出现功能缺陷〔24〕，如在卧床休息30 d后，股四头肌力量会下降20%～60%〔25〕，后膝关节伸肌的肌肉围度平均下降幅度在11%～16%〔26〕。目前在不运动的情况下，用BFR维持骨骼肌质量的确切机制尚未明确〔27〕。可能是由代谢产物的血液积聚和反应性充血引起的细胞肿胀，可由内在容积传感器检测，并因此导致肌源性信号通路的激活。此外，通过β2肾上腺素受体〔28〕发出信号刺激的儿茶酚胺(去甲肾上腺素)的释放也可能对肌肉蛋白质代谢产生积极影响。总的来说，目前研究表明，无运动下的BFR能够很大限度地减少制动后的力量下降和肌肉萎缩。然而必须强调的是，当前纳入的研究同样显示出较高的风险偏差。

虽然肌肉力量和肌肉质量经过训练后会得到明显增长，但这种增长是否会为个体的日常生活能力和运动功能(如爬楼梯、站起和坐下等)带来显著改善还有待研究。有资料显示，对健康或运动受限的老年人进行传统抗阻训练后，其力量确实有明显增长〔29〕，但身体功能却没有得到改善或仅得到中度改善〔30〕。与之相似的是，在一项使用BFR对完全由老年人组成的小组进行的研究中，没有得到充分证据证明BFR可以提升身体功能。一篇2020年的Meta分析也表明〔31〕BFR训练计划对老年人的身体功能表现没有额外影响。所以目前对于BFR的应用更多是单纯提升个体基础力量和维持肌肉质量及减少因制动而导致的失用性改变。而有关老年人的运动能力包括对于满足日常生活所需的基本活动功能，仍需在有专业人员的陪同下进行针对性训练。

3 BFR的实际应用问题及研究缺陷

尽管现阶段BFR技术很受欢迎，但在该领域的一个共同限制是应用此技术时所使用的方法不一致。同样，BFR虽然可以应用于广泛的运动模式，但是针对目标人群的BFR运动指南处方却依旧很少。最近的系统性综述可能是迄今为止此类指南的最佳来源，但仍然只提供了适用于一般健康人群的训练变量，并且含有过高的相似性及相当广泛的变量范围〔32〕。Murray等〔33〕在其Meta分析报告中〔33〕得出有56.6%的研究确定阻塞压力方法是预先选择一个确定的、非个性化的任意数字。而在剩下的研究中，25.6%的研究者根据个人肢体闭塞压(LOP)来确定阻塞压力，10.9%的研究者根据个体肱动脉收缩压确定压力，3.9%的研究者根据感知紧绷度来确定，而3.0%的研究者使用其他方法或没有报告其干预压力的方法。目前应用的限制压力通常基于个体动脉闭塞压力(AOP)的百分比或阻断所有流向肢体血流所需LOP〔34〕。有关讨论BFR运动最佳应用的文献表明，为了最大限度提高参与者安全性并实现所需要的闭塞压力，压力的衡量标准应当基于LOP〔32〕。大量的实验支持使用LOP不仅确保参与者的安全，而且加强了对BFR方案的干预控制，提升了研究结果的质量，所有参与者都将具有相同的相对闭塞压力(无论肢体或袖口大小)〔35〕。

相关从业人员使用BFR进行一定强度的锻炼、身体调节及现阶段康复环境需求的增长也促进了对临床人群的研究，例如慢性阻塞性肺疾病〔36〕、终末期肾脏疾病〔37〕、缺血性心脏病〔38〕和散发性包涵体肌炎〔39〕。与健康人群相比，以上患者需要考虑各种不同的血流动力学反应和个体所特有的禁忌证。因此，有必要确保在这些人群中使用的方法是精确的、一致的，以便考虑到可能受BFR应用影响的任何特定情况，特别是在研究环境中，以减少在各研究间对比所产生的问题异质性〔40〕。例如，BFR运动期间的个体化压力可通过测量LOP或AOP得出，通常以该值的百分比表示〔41〕。当在BFR运动中通过袖带施加压力时，这些个性化的压力是有利的，因为它们有助于解决在相同绝对压力下，由于所用设备的差异(例如不同的袖带宽度)而引起的一系列变化。尽管如此，直到最近才有研究开始确定最小压力范围阈值〔42〕。然而，由于对应用压力体现出显著的异质性，所以在BFR 期间理想的个体化压力仍然没有达成明确的共识。此外，施加压力后与运动所产生的急性或慢性结果之间似乎没有剂量-反应关系，尽管目前这还尚未成为一项综述或独立研究的重点。

规范的压力使用范围是应用BFR的重要因素，对于必须考虑血管损伤的临床人群更是如此。这也将有助于确保在不影响技术疗效的情况下〔43〕，使活动肌肉组织压迫引起的不适降至最低。然而，问题仍是压力的应用无法达成一致。一些研究应用任意压力〔44〕，而另一些研究使用测量闭塞压力的可变百分比〔45，46〕；一些研究使用静态袖带，而另一些研究使用动态袖带〔46，47〕；一些研究应用基于个体参与者特征的估计方程从而计算压力〔48〕。对于为什么在BFR期间选择使用特定的个体化压力也无明确解释。所以这也是目前在BFR应用领域内存在的最大问题。

现阶段，关于限制性袖带的选择大致分为两种：个体化和实用化。个体化BFR本质上是一种先进的外科止血带，允许个体调节为特定百分比，并在整个训练过程中保持这种压力，这已被证明是有益的，特别是在提供标准化结果的研究环境中。而另一个选择则是单纯限制血流，使用血压袖带或弹性带来提供较低的非特异性值的外部压力，这为进行大批量BFR活动提供了一种安全、经济且有效的方法〔49〕。这一理论的基础是，特定准确的压力百分比并不重要，因此可以用较低的成本获得类似的强度增益。虽然没有直接比较个体化BFR和实用化BFR的研究，但有研究表明，实用化BFR对肌肉发育有着积极影响〔17〕。利用个体化袖带压力的目的是克服肢体血流大小的变化，当使用任意压力或一定比例的收缩压时，肢体血流的大小会受到限制，这是由于个体参与者的身体成分和血流动力学差异所致〔32，41〕。通过直接测量完全阻塞肢体血流所需的压力(即AOP/LOP)，然后使用预期允许动脉流入但限制静息时静脉流出的百分比，由此可以直接获得这些单独的袖带压力。尽管有大量的研究采用这种方法，但所使用的AOP或LOP的百分比却明显不同，研究的AOP/LOP的范围从30%～100%不等，并且没有针对所选压力的明确理由。此外，最近的BFR运动建议使用较为广泛的个性化限制压力(40%～80%AOP/LOP)，但在Clarkson等〔50〕的文章中12%的纳入研究均超出了该范围，所以目前尚无法对此建议做出支持表态。这是一个需要进一步探讨的领域，以便为从业人员如何应用该技术提供明确的理由。

与选用的压力计量方案不同，袖带的宽度和材质同样会对BFR运动效果产生不同影响。停止肢体血流所需的压力(即AOP)很大程度上取决于施加在肢体上的袖带宽度；更宽的袖带需要更低的压力〔51，52〕，这主要是由于施加压力的表面积更大。因为有关BFR文献中使用了范围非常广泛的袖带宽度(3～18 cm)，将两个不同尺寸的袖带置于相同的压力下可能会产生完全不同程度的肢体血流限制程度〔53〕。研究发现，对3个不同尺寸的袖带施加压力(以AOP的百分比计)会产生类似的静息血流变化〔54〕，宽袖带需要较少的绝对压力来限制任何给定的AOP%的血流，但窄袖带充气到较高的绝对压力才会产生(但与宽袖带相同的AOP%的绝对压力)相似的血流减少。与尼龙袖带〔55，56〕相比，较窄的袖带宽度需要更高的压力才能完全阻塞肢体血流，弹性袖带也是如此，因此在文章中仅报告所用压力而没有指示AOP/LOP百分比或所用设备，也会降低实验的可重现性。但是，如果利用LOP或AOP的测量值并使其与锻炼过程中所应用的袖带相同，则可以通过使用特定的压力来缓解该问题。

关于在运动中是否保持持续的血流限制目前众说纷纭，有资料显示连续充气与间歇充气相比显示出类似的氧化应激〔57〕，但现已证明持续BFR与间歇BFR相比会带来更大的不适感和更高的代谢产物累积〔58〕。有资料显示，对于间歇方案和持续方案，在相同压力下持续BFR的生化反应更大〔58〕，但另一项研究发现〔59〕，对于持续方案使用较低压力的方式，血液动力学应力相对较低。这进一步强调了在报告中施加压力和针对个性化压力的选择时应保持透明的必要性。

综上，现阶段对于BFR的应用研究已获得一定程度的进展。BFR技术具备以较小负荷强度获得更大神经-肌肉适应性的优势，并拥有较为广泛的潜在受众群体。相对于大负荷强度的传统抗阻训练，BFR能以更快的速度诱导相似程度的骨骼肌肥大和力量增长。但与此同时，BFR同样存在许多无法回避的问题与研究限制。目前在有关BFR运动的研究中倾向于使用个体化袖带压力，以此减少袖带宽度和材料设备等差异带来的干扰，并减少在参与者之间使用预先设定的任意压力值时对BFR运动所产生的急性反应差异。尽管在制定BFR运动方案时已逐步规范化，但文献中所应用的限制性压力仍然缺乏一致性。并且在绝大多数的BFR运动研究中，没有任何明确的理由来解释所选择的BFR压力。鉴于BFR技术在方案的制定、应用人群和报告方面的差异性，在未来研究中需重点系统的测量和报告所有相关的急性反应和适应BFR压力训练下的实验记录，只有具备这种规范和深度的数据，理想的限制压力才能最终证明对任何特定人群都是合理的，为BFR的实际应用提供有价值的参考。