血流限制训练的影响因素与适用范围

曾新

摘  要：血流限制训练（BFRT）是一种低负荷、高经济性的训练方式，通过在肢体近心端施加压力以达到限制动脉血流量和静脉回心血流量，提高肌肉的代谢水平，从而达到提升肌肉力量和肌肉维度增加的训练效果。本文通过对国内、外相关文献进行梳理与总结对血流限制的生理机制问题进行阐述并基于相关研究证据对血流限制的相关影响因素和适用范围进行验证。BFRT可通过静脉回流受阻和肌肉缺氧诱导肌肉发生代谢衰竭和组织损伤，从而激发生长因子的释放和肌纤维募集程度、肌细胞的肥大。此外，BFR也能够提高肌肉内的乳酸浓度，进而刺激相关蛋白的合成和代谢途径的改变，从而促进代谢水平的提高和肌肉组织的增长。在使用BFR时，影响其有效性的因素包括加压装置、加压压力、负荷量、间歇时间等。虽然BFR对力量和肌肉生长的促进已被广泛验证，但其适用范围仍需进一步探讨。目前，BFR主要应用于宇航员在无重力环境下的肌力训练，竞技项目运动员的训练与康复。

关键词：血流限制训练；影响因素；适用范围；生理机制

The factors and scope of application of blood flow restriction training

ZENG Xin 1 LIU Haiyan 2  WU Wanxiang 3 WANG Jingming 4 WANG Zixian 5

（Shenyang Normal University，Shenyang，Liaoning Province，110034 China）

Abstract：Blood flow restriction training （BFRT） is a low load and cost-effective training method. It restricts arterial blood flow and venous return by applying pressure near the heart to increase muscle metabolism， resulting in improved muscle strength and muscle volume. This article discusses the physiological mechanisms of blood flow restriction by reviewing both domestic and foreign literature. It also validates the relevant factors and applications of blood flow restriction based on research evidence. With BFRT， metabolic fatigue and tissue damage occur due to venous reflux and muscle hypoxia， leading to the release of growth factors and the recruitment and hypertrophy of muscle fibers. Additionally， BFR increases lactate concentration within muscles and stimulates protein synthesis and metabolic pathways， promoting increased metabolism and muscle tissue growth. Factors that affect the effectiveness of BFR include the compression device， pressure， load， and rest intervals. Although the promotion of strength and muscle growth with BFR has been extensively validated， its scope of use still requires further exploration. Currently， BFRT is mainly used for strength training and rehabilitation of astronauts in a zero-gravity.

Key Words：Blood flow restriction training;Influencing factors;Scope of application；Physiological mechanism

大強度，高负荷的抗阻训练手段是骨骼肌肥大和肌肉力量得以提高的有效方法，但是伴随大强度，高负荷的抗阻训练的过程中也极易出现因动作不规范而导致的运动损伤。因此，使用血流限制对抗阻训练进行干预的训练方法对于为了竞技目标达成而选择具有易出现较高训练风险的高负荷、大强度的训练具有一定的替代意义。

1 血流限制训练的概念

血流限制训练（Blood Flow Restriction Training，BFRT）也被称为加压训练（KAATSU training），是一种在训练中通过在肢体近心端佩戴充气袖带或其他加压设备，减少流向肌肉的动脉血流量阻断静脉血液回流以达到在局部肌肉组织中产生严重缺血和缺氧的目的同时配合较低强度的力量训练，从而达到骨骼肌肥大和提高骨骼肌力量的作用。

2 血流限制的历史溯源

血流限制现象最早于1966年被Yoshiaki Sato佐藤昭仪博士在一次佛教活动中的长时间跪坐中偶然发现，当时Sato博士在按摩小腿时发现长时间跪坐所引起的腿部肿胀的不适感与提踵训练后的感觉相似，随即得到增加压力降低血流量并同时进行肌力训练可能有助于肌力快速增长和肌肉快速增大的设想[1]。1983年最早的血流限制装置问世，同年Shinohara等首次报道了血流限制可有效提升肌肉力量的现象。自此以后，BFR受到了国内外学者的高度重视，并进行了大量研究。目前血流限制训练在运动员提高肌肉力量和运动表现以及运动康复医学防止废用肌萎缩等领域得到了应用。

3 BFRT的生理机制

在BFRT进入学术界的视野后，尽管国内外大量学者对于BFRT后产生肌肥大和肌肉力量增长的生理机制进行了大量探究，但有关BRFT的生理机制仍不能完全明晰。目前学术界认为BFRT背后的生理机制大致分为4种：一是生长激素（GH）和类胰岛素增长因子1（IGF-1）等合成代谢激素的浓度增加；二是肌纤维募集程度增加；三是细胞肿胀；四是促进蛋白质合成和抑制肌肉生长蛋白表达降低作用。

第一种，在进行抗阻训练后，生长激素（GH）和类胰岛素增长因子（IGF-1）等合成代谢激素的浓度增加被认为是肌肉肥大和肌肉生长的主要影响因素。在进行血流限制训练中，由于在肢体的近心端施加压力导致血流受限从而导致运动过程中产生的代谢产物大量累积，使得内环境PH值降低并通过Ⅲ和Ⅳ组的化学感受性反射刺激垂体释放生长激素GH[2][2] 。

第二种，肌纤维募集遵循大小原则即在肌肉运动中先对慢肌纤维进行募集，随着运动强度的增加，肌肉中的高阈值的快肌纤维募集程度不断增加。Katz等[3]研究发现高阈值的快肌纤维募集不仅与肌肉收缩的力量与速度相关，而且与运动中的氧浓度相关。由于在血流限制训练中，大量的代谢产物累积可以通过Ⅲ和Ⅳ组传入神经代谢刺激或横桥循环抑制，快速的引起肌肉神经疲劳，从而被认为血流限制训练能够对更多的肌纤维进行刺激。

第三种，在血流限制训练后产生肌肉增长的可能机制是肌细胞肥大。对肢体近心端加压后，加压部分的静脉血流量下降会造成肢体远端出现静脉池效应，从而造成肌细胞体积增大。研究证明，肌细胞肿胀体积增大能够抑制蛋白质分解代谢，并对蛋白合成产生积极作用。

最后一种，血流限制的可能生理机制是促进蛋白质合成和抑制肌肉生长蛋白表达降低作用。在BFRT中，由于缺血、缺氧和代谢产物的累积使得具有利于蛋白质合成和肌肉增长的雷帕霉素蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和热休克蛋白（Heat Shock Proteins，HSP）活性发生改变，同时也使得抑制肌肉生长蛋白缺失从而引起肌肉增长。

5 血流限制效果的影响因素分析

5.1加压装置

血流限制训练的研究将加压装置一般分为充气型加压袖带和非充气型的加压袖带两类。充气型加压袖带一般由非弹性材料制成，如医学用血压计，特制的带有压力读数的充气加压袖带，尼龙充气袖带；非充气型的加压袖带一般使用医用弹力绷带或止血带以达到对肢体施加外部压力限制血流量的效果。研究发现，材质不同的，但宽度与施加压力相同的加压袖带对血流限制程度以及所引起的急性反应相同。在对袖带宽度對肢体血流限制效果的研究中发现，在对比施加相同压力下宽、窄袖带的血流限制程度时，宽袖带能够更大程度限制血液流动，且在较高压力下使用时能够减轻干预位置的不良后果，窄袖带可能会增加受压后所出现的神经压迫和肢体淤伤。一般认为，上肢袖带宽为（8-10cm）下肢袖带宽为（10-14cm）的宽袖带较之传统窄袖带（上肢宽3cm、下肢宽5cm）相比能够更有效的传递压力，减轻对身体的损害。

5.2加压压力

在BFRT中，通过特定装置在肢体近心端施加特定压力，以达到限制静脉血流量的目的。加压压力是影响血流限制训练效果的重要因素。由于加压袖带的材质和种类不同以及生物的个体差异性，对于加压压力的量化有相对不同的标准，因此使用绝对压力值并不是十分适宜。有研究发现过低或过高的压力值均不能产生肌肉力量增长和肌肉肥大的效果。因此探究对于训练者更加舒适有效的压力值是众多血流限制研究的研究重点。静息动脉闭塞压（artery of Percheron，AOP）是量化血流限制程度的重要指标，在BFRT中常用的限制压力为40%-80%AOP，初始捆绑压在40-60mmHg为宜，这是对于可量化的血流限制装置而言，对于无法量化的血流限制装置如弹性绷带，通常使用感知压力的主观量化压力办法，将无不适和疼痛感下的7级主观压力（共10级）作为BFRT的压力标准。[4]

相关血流限制训练的研究认为在BFR结合20%1RM负荷的训练中，限制压力的增加可能会引起肌肉厚度（muscle thickness，MTH）和伸膝肌群峰值力矩（relative peak knee extensor moment，rM）的增加。国内学者芦劼明等[5]，将27名普通大学生受试者分为压力值120mmHg组、 180mmHg组、 和对照组三组，通过十二周的对下肢加压的血流限制结合20%1RM的抗阻训练对肌力增长、肌肉肥大程度 以及心肺功能进行检验，发现经过十二周120mmHg组，180mmHg组的肌肉厚度（muscle thickness，MTH）和伸膝肌群峰值力矩（relative peak knee extensor moment，rM）均较训练前和对照组显著提高，最大摄氧量（Vo2max）和最大代谢当量较训练前和对照组显著提高；每搏输出量（stroke volume，SV）、心输出量（cardiac output，CO）、射血分数（ejection fraction，EF）较训练前和对照组显著提高；心脏形态无显著差异。但120mmHg组和180mmHg组间并无显著差异。因此，在20%1RM结合BFR的抗阻训练中，增加限制压力并不能带来肌肉厚度（MTH）和峰值力矩（rM）的增长，血流限制压力应以训练者在40%-80%AOP范围内以个人无不适感且能够完成训练进行合理调配。

5.3负荷量

1RM表示力量训练当中的最大重复次数。在BFRT中一般采用%1RM作为强度指标。[4]在BFRT中，应抛弃传统抗阻训练思维，即强度越大训练取得的收益越好。研究表明，进行强度≥70%1RM的BFR结合抗阻训练时肌肉激活程度并不会增加（Dankel et al，2018）[6]，反而会造成肌肉激活程度的减少（Teixeira et al，2017）[7]，其原因可能是由于在进行较高强度的抗阻训练时由于肌肉的张力本身会引起一定的内源性的血流限制，从而导致外部的加压并不能显著的改变血流量（Teixeira et al，2017）[7]。Loenneke[8]指出在动脉血流闭塞的条件下进行超过中等强度的训练不仅会带来巨大的疼痛感，而且还会导致安全性问题（Loenneke et al，2011b）。因此在进行BFRT时，建议采用低于中等强度的负荷量，以20%-40%1RM为宜。

5.4间歇时间

在BFRT中，代谢产物堆积被认为是引起肌肉肥大和肌肉生长的重要机制。由于在训练组间休息期间，人体训练中产生并累积的代谢产物会得到一定的清除（Kraemer et al，1990）[9]，因此训练组间歇时长对训练过程中肌肉内代谢产物的累积起到重要作用（De Freitas et al，2017）[10]。所以，在進行BFRT时建议采用短间歇以达到目标训练效果。

6.血流限制训练的适用范围

6.1作为宇航员在轨飞行期的肌力训练手段

人体在离开地球，进入到宇宙，这种无重力环境会对人体各部机能造成相应影响。人体在宇宙这一无重力环境下飞行会造成其骨骼肌萎缩、骨盐降低和心血管功能下降，LeBlanced在1995年的研究中指出，宇航员经过8天的太空飞行，其下肢肌肉含量减少了6%-8%。同年Edgertond在相关研究中指出，在经过11天的宇宙飞行后，宇航员的肌纤维横断面积减少了16%-36%。日本宇航员在太空飞行中日均肌肉萎缩率为1%与长期安静卧床导致的肌肉萎缩率0.5%相近[11]。由于宇宙中的特殊重力环境，常规重力环境中所运用的大部分抗阻训练器材和手段在此种环境中并不适宜。BFRT成为在宇宙无重力环境下防止宇航员肌肉萎缩和肌肉量减少的一中肌肉训练可靠手段。

Lida等[12]的研究表明，肢体外施加压力对于血流动力学及神经激素具有良好的刺激作用，该效果与美国国家航天局（NASA）所提出的宇航员在轨时期强制锻炼计划中的下肢负压（LBNP）训练在对抗宇航员在轨和返回后出现的立位耐力不良，具有同等效果。Cook等[13]在30天的下肢悬垂模型加压对照实验中发现，加压组的膝关节伸肌肌横截面积（cross sectional area，CSA）和肌力仅下降1.2-2.0%，对照组则下降7.4-21%，结果表明BFRT课有效缓解废用和慢性卸载造成的CSA和肌力下降症状。Kubota等[14]在将BFRT在航空航天领域的前期实验基础上，发现施以50mmHg外部压力经过两周干预可有效减缓慢性卸载导致的CSA和骨骼肌质量丢失。在近期的研究中发现BFRT导致的肌肉肥大存在交叉转移效应（cross-transfer effects）即在下肢进行BFRT能够连带促进躯干肌肉肥大，上肢进行BFRT能够连带促进胸部肌肉肥大。因此，BFRT的多效益和经济性特点对于在宇宙轨道飞行的空间站和飞行器这种狭小且无重力的环境中的宇航员进行防止CSA和肌肉质量下降是非常适宜的。

6.2作为提高运动员体能的有效手段

“更高、更快、更强”是全世界从事竞技体育的运动员和教练员共同追求的目标，为了达到这一目标，高强度，大负荷的训练成为了大多数运动员和教练员的共同选择，在体现其有效性的同时，也会有一定的概率使运动员出现运动损伤。BFRT能够在一定程度上替代高强度、大负荷的训练方式，以达到肌肉力量增长和肌肉厚度（Mth）增加的效果。Takarada[15]对橄榄球运动员进行8周的低负荷抗阻结合血流限制干预训练的实验，分为实验组和对照组，实验组加压（196±6mmhg）对照组不加压，实验采取50%1RM，4组直至力竭，组间休息30s，每周进行两次训练。结果发现实验组的膝关节肌肉力量和耐力较实验前增加，肌肉横截面积（CSA）显著增加，对照组无变化。Manimmanakorn[16]等发现，BFRT后所增强的肌肉反应可以转化为灵敏，速度力量，耐力并在体能测试中得以体现。即便使用中低负荷结合BFR仍可以使机体的肌肉维度、厚度和肌肉力量，耐力得以增长并进行转化，因此BFRT可以作为一种高强度，大负荷训练的替代手段在竞技体育训练中使用，以达到降低训练过程中出现运动损伤的概率的目的。

6.3作为于运动员术后的有效运动康复手段

竞技运动员的运动损伤出现，常见于膝关节半月板撕裂、前交叉和后交叉韧带撕裂以及跟腱断裂中。运动员遭受这类运动损伤后，往往需要借用手术手段对受损部位进行人工重建，术后需要一段时期的静卧在这一时期中患肢的运动功能受损，肌肉功能出现相应程度的下降。

跟腱断裂的2名患者分别接受了Yow等（2018）[17]对其股四头肌的BFRT，其中一名患者在五周的BFRT后，其跖屈能力得到显著的改善，能够独立完成行走；另一名患者在6周的BFRT后，其运动能力得到恢复。Tennent等[18][3] （2017）将17例接受膝关节镜手术2周后的患者进行双盲随机分组实验，一组为实验组一组为对照组，实验组在进行为期12周的物理治疗之外给予30%1RM的4组*30/15/15/15次的腿推举、腿伸展、反向压腿的BFRT，组间休息30s并且在组间休息时保持加压；对照组进行为期12周的物理治疗。12周后实验组的大腿维度较实验前显著改善，对照组无显著变化、自选步行速度（SSWV）、定时爬楼梯（TSA）等指标较对照组均有显著改善，膝关节伸展和屈曲活动度较对照组相比提升大约2倍。

以上两个研究均证实了BFRT结合低强度（≤50%1RM）抗阻训练具有能够有效提高肌肉力量，增加肌肉质量又能够避免因为负荷量过大而引起的二次损伤和疼痛（Dephillipo et al.，2018）[19]。因此，BFRT因其能够避免引起与高负荷强度训练相关的高水平关节应力风险，从而可以在运动损伤的术后作为有效的运动康复手段使用以加快预后康复速度和防止肌肉萎缩。

7 总结与展望

血流限制训练是一种独特的运动方式，通过施加外部压力来限制血液流量，从而在较低的训练负荷下达到高负荷、大强度抗阻训练的肌力增长和肌肥大效果。血流限制训练可以通过限制肌肉的血液供应来刺激肌肉生长激素的分泌。当外部施压限制动脉血流量和静脉回心血流量后，肌肉会缺氧缺血，产生大量的代谢产物。这些代谢产物可以刺激肌肉生长激素的分泌，从而促进肌肉纤维的募集和肌肉细胞的肥大。通过增强蛋白质合成作用，血流限制训练可以帮助肌肉快速恢复并增长。血流限制训练的训练效果与训练条件有关。在进行血流限制训练时，需要考虑加压装置、加压压力、负荷量、间歇时间等因素。这些因素应根据整体的个体差异性因素及训练目标的经济效益进行合理配置。只有在合理的训练条件下，血流限制训练才能达到最佳的训练效果。

雖然已有诸多实验验证了血流限制训练是一种有效的运动方式，可以作为提高肌肉力量并增强肌肉的肥大效果的训练手段。但是，由于目前对于血流限制训练背后的机制性问题尚未有定论，且肌肉力量增长及肌肉肥大仅是运动员竞技运动表现的一部分。因此，未来仍需对血流限制训练的背后的生理机制及其结合不同训练方式后对运动员所带来的有益影响进行深入探究。

血流限制训练还需进一步验证其安全性和可靠性。在未来的研究中，需要更好地理解运动员在进行血流限制训练时可能会遭受的潜在风险，并确定如何最大程度地缩小这些风险，以使这种训练更加安全可靠。因此，有必要对血流限制训练进行长期的跟踪研究，以确定其长期效果和潜在风险。

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