血流限制訓練的影響因素與適用范圍

曾新

摘? 要：血流限制訓練（BFRT）是一種低負荷、高經濟性的訓練方式，通過在肢體近心端施加壓力以達到限制動脈血流量和靜脈回心血流量，提高肌肉的代謝水平，從而達到提升肌肉力量和肌肉維度增加的訓練效果。本文通過對國內、外相關文獻進行梳理與總結對血流限制的生理機制問題進行闡述并基于相關研究證據對血流限制的相關影響因素和適用范圍進行驗證。BFRT可通過靜脈回流受阻和肌肉缺氧誘導肌肉發生代謝衰竭和組織損傷，從而激發生長因子的釋放和肌纖維募集程度、肌細胞的肥大。此外，BFR也能夠提高肌肉內的乳酸濃度，進而刺激相關蛋白的合成和代謝途徑的改變，從而促進代謝水平的提高和肌肉組織的增長。在使用BFR時，影響其有效性的因素包括加壓裝置、加壓壓力、負荷量、間歇時間等。雖然BFR對力量和肌肉生長的促進已被廣泛驗證，但其適用范圍仍需進一步探討。目前，BFR主要應用于宇航員在無重力環境下的肌力訓練，競技項目運動員的訓練與康復。

關鍵詞：血流限制訓練；影響因素；適用范圍；生理機制

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，高負荷的抗阻訓練手段是骨骼肌肥大和肌肉力量得以提高的有效方法，但是伴隨大強度，高負荷的抗阻訓練的過程中也極易出現因動作不規范而導致的運動損傷。因此，使用血流限制對抗阻訓練進行干預的訓練方法對于為了競技目標達成而選擇具有易出現較高訓練風險的高負荷、大強度的訓練具有一定的替代意義。

1 血流限制訓練的概念

血流限制訓練（Blood Flow Restriction Training，BFRT）也被稱為加壓訓練（KAATSU training），是一種在訓練中通過在肢體近心端佩戴充氣袖帶或其他加壓設備，減少流向肌肉的動脈血流量阻斷靜脈血液回流以達到在局部肌肉組織中產生嚴重缺血和缺氧的目的同時配合較低強度的力量訓練，從而達到骨骼肌肥大和提高骨骼肌力量的作用。

2 血流限制的歷史溯源

血流限制現象最早于1966年被Yoshiaki Sato佐藤昭儀博士在一次佛教活動中的長時間跪坐中偶然發現，當時Sato博士在按摩小腿時發現長時間跪坐所引起的腿部腫脹的不適感與提踵訓練后的感覺相似，隨即得到增加壓力降低血流量并同時進行肌力訓練可能有助于肌力快速增長和肌肉快速增大的設想[1]。1983年最早的血流限制裝置問世，同年Shinohara等首次報道了血流限制可有效提升肌肉力量的現象。自此以后，BFR受到了國內外學者的高度重視，并進行了大量研究。目前血流限制訓練在運動員提高肌肉力量和運動表現以及運動康復醫學防止廢用肌萎縮等領域得到了應用。

3 BFRT的生理機制

在BFRT進入學術界的視野后，盡管國內外大量學者對于BFRT后產生肌肥大和肌肉力量增長的生理機制進行了大量探究，但有關BRFT的生理機制仍不能完全明晰。目前學術界認為BFRT背后的生理機制大致分為4種：一是生長激素（GH）和類胰島素增長因子1（IGF-1）等合成代謝激素的濃度增加；二是肌纖維募集程度增加；三是細胞腫脹；四是促進蛋白質合成和抑制肌肉生長蛋白表達降低作用。

第一種，在進行抗阻訓練后，生長激素（GH）和類胰島素增長因子（IGF-1）等合成代謝激素的濃度增加被認為是肌肉肥大和肌肉生長的主要影響因素。在進行血流限制訓練中，由于在肢體的近心端施加壓力導致血流受限從而導致運動過程中產生的代謝產物大量累積，使得內環境PH值降低并通過Ⅲ和Ⅳ組的化學感受性反射刺激垂體釋放生長激素GH[2][2]?。

第二種，肌纖維募集遵循大小原則即在肌肉運動中先對慢肌纖維進行募集，隨著運動強度的增加，肌肉中的高閾值的快肌纖維募集程度不斷增加。Katz等[3]研究發現高閾值的快肌纖維募集不僅與肌肉收縮的力量與速度相關，而且與運動中的氧濃度相關。由于在血流限制訓練中，大量的代謝產物累積可以通過Ⅲ和Ⅳ組傳入神經代謝刺激或橫橋循環抑制，快速的引起肌肉神經疲勞，從而被認為血流限制訓練能夠對更多的肌纖維進行刺激。

第三種，在血流限制訓練后產生肌肉增長的可能機制是肌細胞肥大。對肢體近心端加壓后，加壓部分的靜脈血流量下降會造成肢體遠端出現靜脈池效應，從而造成肌細胞體積增大。研究證明，肌細胞腫脹體積增大能夠抑制蛋白質分解代謝，并對蛋白合成產生積極作用。

最后一種，血流限制的可能生理機制是促進蛋白質合成和抑制肌肉生長蛋白表達降低作用。在BFRT中，由于缺血、缺氧和代謝產物的累積使得具有利于蛋白質合成和肌肉增長的雷帕霉素蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和熱休克蛋白（Heat Shock Proteins，HSP）活性發生改變，同時也使得抑制肌肉生長蛋白缺失從而引起肌肉增長。

5 血流限制效果的影響因素分析

5.1加壓裝置

血流限制訓練的研究將加壓裝置一般分為充氣型加壓袖帶和非充氣型的加壓袖帶兩類。充氣型加壓袖帶一般由非彈性材料制成，如醫學用血壓計，特制的帶有壓力讀數的充氣加壓袖帶，尼龍充氣袖帶；非充氣型的加壓袖帶一般使用醫用彈力繃帶或止血帶以達到對肢體施加外部壓力限制血流量的效果。研究發現，材質不同的，但寬度與施加壓力相同的加壓袖帶對血流限制程度以及所引起的急性反應相同。在對袖帶寬度對肢體血流限制效果的研究中發現，在對比施加相同壓力下寬、窄袖帶的血流限制程度時，寬袖帶能夠更大程度限制血液流動，且在較高壓力下使用時能夠減輕干預位置的不良后果，窄袖帶可能會增加受壓后所出現的神經壓迫和肢體淤傷。一般認為，上肢袖帶寬為（8-10cm）下肢袖帶寬為（10-14cm）的寬袖帶較之傳統窄袖帶（上肢寬3cm、下肢寬5cm）相比能夠更有效的傳遞壓力，減輕對身體的損害。

5.2加壓壓力

在BFRT中，通過特定裝置在肢體近心端施加特定壓力，以達到限制靜脈血流量的目的。加壓壓力是影響血流限制訓練效果的重要因素。由于加壓袖帶的材質和種類不同以及生物的個體差異性，對于加壓壓力的量化有相對不同的標準，因此使用絕對壓力值并不是十分適宜。有研究發現過低或過高的壓力值均不能產生肌肉力量增長和肌肉肥大的效果。因此探究對于訓練者更加舒適有效的壓力值是眾多血流限制研究的研究重點。靜息動脈閉塞壓（artery of Percheron，AOP）是量化血流限制程度的重要指標，在BFRT中常用的限制壓力為40%-80%AOP，初始捆綁壓在40-60mmHg為宜，這是對于可量化的血流限制裝置而言，對于無法量化的血流限制裝置如彈性繃帶，通常使用感知壓力的主觀量化壓力辦法，將無不適和疼痛感下的7級主觀壓力（共10級）作為BFRT的壓力標準。[4]

相關血流限制訓練的研究認為在BFR結合20%1RM負荷的訓練中，限制壓力的增加可能會引起肌肉厚度（muscle thickness，MTH）和伸膝肌群峰值力矩（relative peak knee extensor moment，rM）的增加。國內學者蘆劼明等[5]，將27名普通大學生受試者分為壓力值120mmHg組、 180mmHg組、 和對照組三組，通過十二周的對下肢加壓的血流限制結合20%1RM的抗阻訓練對肌力增長、肌肉肥大程度 以及心肺功能進行檢驗，發現經過十二周120mmHg組，180mmHg組的肌肉厚度（muscle thickness，MTH）和伸膝肌群峰值力矩（relative peak knee extensor moment，rM）均較訓練前和對照組顯著提高，最大攝氧量（Vo2max）和最大代謝當量較訓練前和對照組顯著提高；每搏輸出量（stroke volume，SV）、心輸出量（cardiac output，CO）、射血分數（ejection fraction，EF）較訓練前和對照組顯著提高；心臟形態無顯著差異。但120mmHg組和180mmHg組間并無顯著差異。因此，在20%1RM結合BFR的抗阻訓練中，增加限制壓力并不能帶來肌肉厚度（MTH）和峰值力矩（rM）的增長，血流限制壓力應以訓練者在40%-80%AOP范圍內以個人無不適感且能夠完成訓練進行合理調配。

5.3負荷量

1RM表示力量訓練當中的最大重復次數。在BFRT中一般采用%1RM作為強度指標。[4]在BFRT中，應拋棄傳統抗阻訓練思維，即強度越大訓練取得的收益越好。研究表明，進行強度≥70%1RM的BFR結合抗阻訓練時肌肉激活程度并不會增加（Dankel et al，2018）[6]，反而會造成肌肉激活程度的減少（Teixeira et al，2017）[7]，其原因可能是由于在進行較高強度的抗阻訓練時由于肌肉的張力本身會引起一定的內源性的血流限制，從而導致外部的加壓并不能顯著的改變血流量（Teixeira et al，2017）[7]。Loenneke[8]指出在動脈血流閉塞的條件下進行超過中等強度的訓練不僅會帶來巨大的疼痛感，而且還會導致安全性問題（Loenneke et al，2011b）。因此在進行BFRT時，建議采用低于中等強度的負荷量，以20%-40%1RM為宜。

5.4間歇時間

在BFRT中，代謝產物堆積被認為是引起肌肉肥大和肌肉生長的重要機制。由于在訓練組間休息期間，人體訓練中產生并累積的代謝產物會得到一定的清除（Kraemer et al，1990）[9]，因此訓練組間歇時長對訓練過程中肌肉內代謝產物的累積起到重要作用（De Freitas et al，2017）[10]。所以，在進行BFRT時建議采用短間歇以達到目標訓練效果。

6.血流限制訓練的適用范圍

6.1作為宇航員在軌飛行期的肌力訓練手段

人體在離開地球，進入到宇宙，這種無重力環境會對人體各部機能造成相應影響。人體在宇宙這一無重力環境下飛行會造成其骨骼肌萎縮、骨鹽降低和心血管功能下降，LeBlanced在1995年的研究中指出，宇航員經過8天的太空飛行，其下肢肌肉含量減少了6%-8%。同年Edgertond在相關研究中指出，在經過11天的宇宙飛行后，宇航員的肌纖維橫斷面積減少了16%-36%。日本宇航員在太空飛行中日均肌肉萎縮率為1%與長期安靜臥床導致的肌肉萎縮率0.5%相近[11]。由于宇宙中的特殊重力環境，常規重力環境中所運用的大部分抗阻訓練器材和手段在此種環境中并不適宜。BFRT成為在宇宙無重力環境下防止宇航員肌肉萎縮和肌肉量減少的一中肌肉訓練可靠手段。

Lida等[12]的研究表明，肢體外施加壓力對于血流動力學及神經激素具有良好的刺激作用，該效果與美國國家航天局（NASA）所提出的宇航員在軌時期強制鍛煉計劃中的下肢負壓（LBNP）訓練在對抗宇航員在軌和返回后出現的立位耐力不良，具有同等效果。Cook等[13]在30天的下肢懸垂模型加壓對照實驗中發現，加壓組的膝關節伸肌肌橫截面積（cross sectional area，CSA）和肌力僅下降1.2-2.0%，對照組則下降7.4-21%，結果表明BFRT課有效緩解廢用和慢性卸載造成的CSA和肌力下降癥狀。Kubota等[14]在將BFRT在航空航天領域的前期實驗基礎上，發現施以50mmHg外部壓力經過兩周干預可有效減緩慢性卸載導致的CSA和骨骼肌質量丟失。在近期的研究中發現BFRT導致的肌肉肥大存在交叉轉移效應（cross-transfer effects）即在下肢進行BFRT能夠連帶促進軀干肌肉肥大，上肢進行BFRT能夠連帶促進胸部肌肉肥大。因此，BFRT的多效益和經濟性特點對于在宇宙軌道飛行的空間站和飛行器這種狹小且無重力的環境中的宇航員進行防止CSA和肌肉質量下降是非常適宜的。

6.2作為提高運動員體能的有效手段

“更高、更快、更強”是全世界從事競技體育的運動員和教練員共同追求的目標，為了達到這一目標，高強度，大負荷的訓練成為了大多數運動員和教練員的共同選擇，在體現其有效性的同時，也會有一定的概率使運動員出現運動損傷。BFRT能夠在一定程度上替代高強度、大負荷的訓練方式，以達到肌肉力量增長和肌肉厚度（Mth）增加的效果。Takarada[15]對橄欖球運動員進行8周的低負荷抗阻結合血流限制干預訓練的實驗，分為實驗組和對照組，實驗組加壓（196±6mmhg）對照組不加壓，實驗采取50%1RM，4組直至力竭，組間休息30s，每周進行兩次訓練。結果發現實驗組的膝關節肌肉力量和耐力較實驗前增加，肌肉橫截面積（CSA）顯著增加，對照組無變化。Manimmanakorn[16]等發現，BFRT后所增強的肌肉反應可以轉化為靈敏，速度力量，耐力并在體能測試中得以體現。即便使用中低負荷結合BFR仍可以使機體的肌肉維度、厚度和肌肉力量，耐力得以增長并進行轉化，因此BFRT可以作為一種高強度，大負荷訓練的替代手段在競技體育訓練中使用，以達到降低訓練過程中出現運動損傷的概率的目的。

6.3作為于運動員術后的有效運動康復手段

競技運動員的運動損傷出現，常見于膝關節半月板撕裂、前交叉和后交叉韌帶撕裂以及跟腱斷裂中。運動員遭受這類運動損傷后，往往需要借用手術手段對受損部位進行人工重建，術后需要一段時期的靜臥在這一時期中患肢的運動功能受損，肌肉功能出現相應程度的下降。

跟腱斷裂的2名患者分別接受了Yow等（2018）[17]對其股四頭肌的BFRT，其中一名患者在五周的BFRT后，其跖屈能力得到顯著的改善，能夠獨立完成行走；另一名患者在6周的BFRT后，其運動能力得到恢復。Tennent等[18][3]?（2017）將17例接受膝關節鏡手術2周后的患者進行雙盲隨機分組實驗，一組為實驗組一組為對照組，實驗組在進行為期12周的物理治療之外給予30%1RM的4組*30/15/15/15次的腿推舉、腿伸展、反向壓腿的BFRT，組間休息30s并且在組間休息時保持加壓；對照組進行為期12周的物理治療。12周后實驗組的大腿維度較實驗前顯著改善，對照組無顯著變化、自選步行速度（SSWV）、定時爬樓梯（TSA）等指標較對照組均有顯著改善，膝關節伸展和屈曲活動度較對照組相比提升大約2倍。

以上兩個研究均證實了BFRT結合低強度（≤50%1RM）抗阻訓練具有能夠有效提高肌肉力量，增加肌肉質量又能夠避免因為負荷量過大而引起的二次損傷和疼痛（Dephillipo et al.，2018）[19]。因此，BFRT因其能夠避免引起與高負荷強度訓練相關的高水平關節應力風險，從而可以在運動損傷的術后作為有效的運動康復手段使用以加快預后康復速度和防止肌肉萎縮。

7 總結與展望

血流限制訓練是一種獨特的運動方式，通過施加外部壓力來限制血液流量，從而在較低的訓練負荷下達到高負荷、大強度抗阻訓練的肌力增長和肌肥大效果。血流限制訓練可以通過限制肌肉的血液供應來刺激肌肉生長激素的分泌。當外部施壓限制動脈血流量和靜脈回心血流量后，肌肉會缺氧缺血，產生大量的代謝產物。這些代謝產物可以刺激肌肉生長激素的分泌，從而促進肌肉纖維的募集和肌肉細胞的肥大。通過增強蛋白質合成作用，血流限制訓練可以幫助肌肉快速恢復并增長。血流限制訓練的訓練效果與訓練條件有關。在進行血流限制訓練時，需要考慮加壓裝置、加壓壓力、負荷量、間歇時間等因素。這些因素應根據整體的個體差異性因素及訓練目標的經濟效益進行合理配置。只有在合理的訓練條件下，血流限制訓練才能達到最佳的訓練效果。

雖然已有諸多實驗驗證了血流限制訓練是一種有效的運動方式，可以作為提高肌肉力量并增強肌肉的肥大效果的訓練手段。但是，由于目前對于血流限制訓練背后的機制性問題尚未有定論，且肌肉力量增長及肌肉肥大僅是運動員競技運動表現的一部分。因此，未來仍需對血流限制訓練的背后的生理機制及其結合不同訓練方式后對運動員所帶來的有益影響進行深入探究。

血流限制訓練還需進一步驗證其安全性和可靠性。在未來的研究中，需要更好地理解運動員在進行血流限制訓練時可能會遭受的潛在風險，并確定如何最大程度地縮小這些風險，以使這種訓練更加安全可靠。因此，有必要對血流限制訓練進行長期的跟蹤研究，以確定其長期效果和潛在風險。

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