低負荷血流限制運動對感覺反應的影響

許弟群,曹 芳,陳雅蘭,嚴浩洋,鄧靈欣,黃俊棟,曾凡銀

（1.閩南師范大學體育學院,福建 漳州 363000;2.閩南師范大學生物科學與技術學院,福建 漳州 363000）

血流限制（blood flow restriction，BFR）訓練是一種新的通過加壓或其他限制血壓的裝置[1]減少血液流向活躍肌肉的鍛煉形式.血流阻斷運動通常僅采用一個最大重復的20%（one repetition maximum，1RM）的負荷，對骨骼肌損傷、力量素質下降的人（例如老年人）這樣的負荷更為合理.與之對照的，美國運動醫學會（ACSM）推薦一般人群的傳統的抗阻訓練至少65%的1RM的負荷質量[2].事實上，一些特殊人群如高血壓病人、糖尿病患者、神經肌肉疾病患者、遭受骨骼肌損傷的個體及老年人[1,3-5]等已經運用了血流阻斷運動方法防治相關疾病.在各種人群中，當與低負荷（20%～30%1RM）阻力運動相結合時，血流限制的應用已證明可以減輕肌萎縮[6]，增加肌肉大小和力量[7].此外，還有證據表明，這種刺激對血管系統產生了有利的適應性[8].盡管觀察到低負荷抗阻運動結合BFR 的益處，但對不同相對壓力下的感覺反應知之甚少.最近的研究表明，較低的相對壓力（靜息動脈閉塞的40%）可能是骨骼肌適應所需的條件[7]，然而，目前尚不清楚是否需要較高的壓力（靜息動脈閉塞或接近靜息動脈閉塞時）來適應與此類運動相關的血管適應[9].鑒于BFR 的潛在臨床實用性，因此，了解各種相對壓力下的主觀疲勞（RPE）和不適感覺從而確保受訓人員的安全，以及從業者科學合理訓練顯得重要，因為個體的感覺反應可能最終決定受訓人員的依從性.因此，本研究試圖量化同一實驗參與者對兩種低負荷（20%～30%1RM）和三種阻斷壓（40%、60%和80%動脈收縮壓）總共六種不載荷的感覺反應，以期為有關人員參考.

1 方法

1.1 實驗對象

12名有鍛煉習慣者（8名男性和4名女性）自愿參與該研究，并完成了所有測試.此前實驗參與者有抗阻訓練經歷和習慣，并且熟悉啞鈴肘屈曲（肱二頭肌卷曲）訓練.體力活動實驗參與者可更好地反映對不同運動的實際急性反應，并減少由于重復測試而產生訓練痕跡效應的可能性[7].每位實驗參與者在試驗前均被告知試驗程序、與研究相關的可能潛在風險以及收益，并簽訂知情同意書.

1.2 實驗設計

所有實驗參與者實驗參與者需要來實驗室總計4 次，每次間隔時間至少5 d，不超過7 d.實驗參與者第一次來實驗室全面了解試驗流程，簽訂書面知情同意書，并測量身高、體重、站姿肱動脈收縮壓和每只手臂的單側啞鈴肘屈曲1RM.然后讓實驗參與者熟悉BFR 刺激.隨后的3次，對六種可能條件中的兩種進行測試（每只手臂一種），直到所有六種條件在隨后三次不同的試驗中實施.兩種負荷（20%和30%1RM）和其站立肱動脈收縮壓的40%、60%、80%阻斷壓的不同組合.每個測試時，實驗參與者實驗參與者首先安靜休息10 min，然后使用歐姆龍血壓儀測量每只手臂上的站立動脈壓.對于每種情況，要求實驗參與者先完成一組30 次重復，之后，實驗參與者進行4 組（目標重復：30、15、15、15）單側肘關節屈曲運動和血流限制.在單側屈肘運動中，使用節拍器確保實驗參與者的向心動作和離心動作的節奏分別為1 s 和1 s.如果實驗參與者在特定的一組中不能保持節奏，則該組運動被停止，實驗參與者休息30 s 后進行下一組[10].在每組運動之間觀察30 s的休息時間內，實驗參與者報告主觀疲勞（RPE）評分和不適程度評分.然后，實驗參與者安靜地休息15 min，然后使用新的負荷和壓力組合，在對側手臂重復所有測試.在每次開始前，重新評估站姿肱動脈收縮壓（待運動的手臂）.在對兩種情況進行測試（每次每支手1種情況）后，實驗參與者該天試驗結束，隨后的四種情況后續兩次完成（每次兩種情況）.在第1 次來實驗室時，隨機生成每個實驗參與者每次試驗的手臂、負荷和BFR的順序.施加的所有BFR對實驗參與者實驗參與者保密（單盲），且均基于每次運動前測量的站姿肱動脈收縮壓.

1.3 站姿肱動脈收縮壓的測定

每次運動前測量站立肱動脈收縮壓.實驗參與者以站立舉啞鈴姿勢，血壓儀與心臟同高，待站立5 min后，測試3次血壓，每次間隔5 min，取三次測量值的中間值作為肱動脈壓阻斷的標準值.

1.4 一次最大重復試驗（1RM）

實驗參與者在第1次進實驗室時，評估了雙臂單側肘關節屈曲的最大重復次數，以確定隨后的相對負荷.實驗參與者在5～10次熱身后開始測試，使用假設最大值的30%.測試過程中要求實驗參與者雙腳分開與肩同寬，腳后跟和背部靠墻站立開始，手臂完全伸開，并由側邊翻轉.待處于正確的位置，遞給實驗參與者一個啞鈴，并鼓勵其在保持直立姿勢的同時完成肘部的全方位彎曲.開始時，完成一次重復，估計為最大重復次數的60%～75%，負荷逐漸增加，直到實驗參與者無法舉起比先前更大的負荷.在每次嘗試之后，實驗參與者在下一次更大負荷之前有1 min的休息時間.如果實驗參與者不能完成整個動作范圍，或者不能用腳后跟和背靠墻保持嚴格的姿勢，則認為嘗試失敗.一次最大重復次數被確定為實驗參與者在整個運動范圍內能夠正確舉起的最大負荷（1RM）.

1.5 血流限制（BFR）方案

通過將5 cm 寬的彈性綁帶（KAATSUMASTER，日本）放置在實驗參與者運動上臂的近端部分，并將其充氣至運動前肱動脈收縮壓的40%、60%或80%來作為血流限制的阻斷值（綁帶內裝有氣囊，與氣壓控制系統相連，該系統可以監測和控制壓力）.這些阻斷壓經常用于血流限制研究[10-12]，并已證明都能引起肌肉適應[7,13].充氣后，實驗參與者用設計好的實驗負荷中的一種進行4組肘關節屈曲.目標重復是根據常用的30、15、15、15的血流限制建模，每組之間休息30 s[14].

1.6 疲勞感覺（RPE）和不適評分

每次試驗前指導實驗參與者如何評價他們的疲勞感覺（RPE）和不適，以確保他們理解所使用的量表.疲勞感覺使用標準的Borg 6-20量表[15]對他們的體力消耗水平進行評分.在每次運動前和結束后立即詢問RPE.使用Borg不適量表（CR10+）[15]進行不適等級評分.該量表的評分范圍為0～10分，10分代表了他們之前最嚴重的不適感.在運動前、第1、2、3組后20 s以及第4組后立即進行不適評分.不適感是在每組20 s后進行的，因為之前的研究報道實驗參與者在休息期的后期會有更大的不適感，認為這提供了的表示運動引起的不適程度的更準確方法[7].

1.7 統計分析

所有數據均使用SPSS 23.0 統計軟件包進行分析.為了檢測動脈閉塞條件和時間的交互作用，采用6（條件）×2（時間）重復測量方差分析.如果存在顯著的交互作用，則使用單向重復測量方差分析來揭示每個時間點內各條件之間的差異，并使用配對樣本t檢驗來發現每個條件下各時間點之間的差異.為了比較知覺反應（RPE和不適感），使用Friedman非參數測試來揭示每個時間點內條件之間的任何差異（試驗前、第一組、第二組、第三組、第四組）.如果發現有顯著統計學差異，則使用Wilcoxon 相關樣本非參數測試來檢驗組間差異.為了比較不同條件下的運動量，采用了單因素重復測量方差分析.所有數據均以平均值和95%置信區間表示.對于感覺反應，數據以第25、50和75百分位表示.統計顯著性水平設定為0.05.

2 研究結果

2.1 實驗參與者基本情況

總共有4名女性和8名男性[平均（95%CI）；年齡：23.2（22.4，24.0）歲；身高：173.3（169.3，177.2）cm；體重：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]完成了所有測試.

2.2 自我疲勞感覺評分（RPE）

同一試驗負荷條件下的四組間比較，RPE未見顯著差異（表1，P=0.216）.在不同條件下的同組運動比較，不同條件下顯示出顯著差異(表1，P<0.001），RPE通常隨著負荷和血流阻斷壓力的增大而升高.

表1 不同負荷和阻斷壓疲勞感覺（RPE）評分一覽表Tab.1 RPE of across condition within each set of exercise

2.3 不適評分

與RPE 相似，在20%1RM 的40%、60%和80%阻斷壓條件下，實驗參與者不適感未見顯著差異(表2，P=0.103），但在30%1RM 的40%、60%和80%阻斷壓條件下，實驗參與者第三、四組運動不適感顯示有統計學差異（P≤0.05）.在每組運動中，不同的條件下有顯著差異(表2，P<0.001），負荷和阻斷壓越大，不適感越高.

表2 不同負荷和阻斷壓不適感評分一覽表Tab.2 Discomfort of across condition within each set of exercise

2.4 總運動量

運動量在不同條件下有顯著差異（P<0.001）.總的來說，隨著載荷的增加，負荷總量增大，但隨著阻斷壓的增加，總完成次數并沒有明顯減少（表3）.由于總負荷量的變化是由加載負荷的實驗差異決定的，因此還選擇比較不同條件下完成的總重復次數，以確定參與者在任何條件下是否達到完成預定次數.盡管有一些實驗參與者無法在30%1RM 時完成完整的運動方案，統計結果顯示總重復次數無顯著性差異（P≥0.052）.例如，一人無法完成負荷30%1RM 和60%BFR 的所有重復，三名實驗參與者無法完成負荷30%1RM和80%BFR的所有重復.

表3 負荷總量一覽表Tab.3 Total repetitions completed

3 討論

目前的研究結果表明，當實驗參與者對施加的阻斷壓不知情的情況下，在低負荷聯合40%、60%和80%的肱動脈阻斷壓的載荷下，在同一載荷下運動組間的RPE 和不適感幾乎沒有差異.隨著負荷的增加和阻斷壓的增加，自我疲勞感覺和不適程度增加.

對于RPE而言，Yasuda等[13]研究了以160 mmHg或100 mmHg阻斷壓在20%1RM（30次重復，然后是3組15次）條件下完成的單側肘部屈曲肌肉收縮.他們觀察到160 mmHg的RPE明顯高于100 mmHg.相反，最近的一項研究發現，當阻斷壓從最低（120～150 mmHg）增加到最高（240～270 mmHg）時，RPE 沒有增加[14].盡管由于后一項研究使用彈性綁帶進行運動，因此可能無法量化20%1RM 值，因此存在推測性差異，但這種差異可能是由于兩項研究之間提升的負荷不同.例如，之前的一項研究發現，RPE 在20%1RM的壓力范圍內似乎有所增加，但在30%1RM的壓力范圍內未發現這種RPE增加的情況[9].

兩項研究量化了不同血流阻斷壓的不適程度[2,9].與RPE類似，一項針對下半身的研究表明，接受過力量訓練的男性在低負荷運動時，隨著阻斷壓的增加，不適感增加[9].這與目前的研究結果是一致的，這表明隨著血流阻斷壓的增加，不適感增加.先前的一項上半身訓練研究確實觀測到，在整個研究期間，未經訓練的男性和女性的不適評分明顯較高，心理壓力較高[2].造成差異的原因可能是受試人群和/或研究參與者未使用盲法試驗而導致的額外知情壓力.

Hollander等[6]推測，缺血性疼痛，加上代謝物（如乳酸）清除率降低和動脈變形，可分別增強不適感和勞累感.雖然本研究中沒有測量有關變量，但一些學者指出，從低（40%動脈閉塞壓）到中等壓力（60%動脈閉塞壓），乳酸并沒有大幅增加.鑒于本試驗沒有看到RPE 持續增加或壓力不適，這表明運動期間的感覺反應隨著阻斷壓的增加而增加.

鑒于本研究的結果，研究存在一些局限.首先，根據每位實驗參與者的肱動脈收縮壓設置BFR 量.心血管反應隨運動而改變[1]，但每個實驗參與者仍然按接受研究預設的BFR，這就引出了“施加閉塞壓力本身是否能增強感覺反應？”的核心問題有待回答.其次，動脈阻斷壓是對“流量”或“無流量”的測量，但不是對血流本身的測量（即40%的動脈阻斷壓不一定是血流減少40%）.最后，值得注意的是，這些測量是為了量化運動期間的感覺反應；然而，這并不一定能反映出休息期內可能存在的差異.

4 結論

低負荷結合血流限制進行抗阻運動時，感覺反應會隨著運動的相對負荷的增加而增強.與以往實施傳統高負荷訓練的研究相比，雖然RPE 隨著負荷和壓力的增加而增加，但比之前在高負荷訓練中觀察到的要少，這表明RPE 可能不是參與者依從性的限制因素；然而，由于不適感也會隨著更高的壓力而增加，運動應用因此而受限.因此，以后有必要進一步應用中、高閉塞壓聯合低負荷進行血流限制訓練研究，以確定對感覺和心血管反應的長期影響.