Účinnost omezení průtoku krve během aerobní cyklistiky

Experimentální design a velikost vzorku: Tato studie je randomizovaná kontrolovaná studie s pěti skupinami po 11 účastnících (N=55). Velikost vzorku byla odhadnuta pomocí GPower pomocí 5-skupinového návrhu opakovaných měření v rámci a mezi skupinami se třemi následnými návštěvami (0, 3, 6 týdnů), které poskytly sílu vyšší než 80 %, včetně 10 % v otěru nebo chybějících datech. Populace: Budou přijati zdraví dospělí ve věku 21–35 let. Nábor bude co nejblíže stejnému počtu žen a mužů pro všechny skupiny, protože účast žen v intervenčních studiích hodnotících efektivitu tréninku BFR nebyla zdokumentována vyšší než 17 %. Dalšími kritérii pro účast ve studii bude závazek k tréninku a testování, dobrý zdravotní stav a seznámení s fyzickou aktivitou a cvičením, včetně jízdy na stacionárním kole. Účastníci budou vyloučeni, pokud budou mít některou z následujících situací: 1) utrpěli v posledních třech měsících muskuloskeletální poranění dolních končetin nebo dolní části zad, 2) jakoukoli kontraindikaci k aerobnímu zátěžovému testování, jak stanoví The American College of Sports Medicine [12 ], 3) jakákoliv kontraindikace tréninku s omezením průtoku krve, 4) splnění nebo překročení doporučených směrnic ACSM pro cvičení aerobního cvičení 5x týdně po dobu >20 minut a posilovacího cvičení > 2 dny/týden [12] a 5) těhotenství pro účastnice (samy hlášené). Každý účastník si bude muset přečíst a podepsat dokument informovaného souhlasu schválený Institucionální revizní radou před přihlášením do studie a provedením jakéhokoli testování. 55 účastníků v pěti skupinách po 11 účastnících bude náhodně rozděleno pomocí generátoru náhodných čísel. Pět skupin bude randomizováno následovně: 1) kontrola (Con), 2) 60% bilaterální okluze BFR (60BILAT), 3) 80% bilaterální okluze BFR (80BILAT), 60% unilaterální BFR okluze (60UNIT) a 80% jednostranná BFR okluze (80UNIT).

Instrumentace a výsledky: Rovnováha na jedné noze bude měřena pomocí Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY). Toto zařízení měří statickou a dynamickou vícesměrnou rovnováhu pomocí ověřeného systému hodnocení chyb rovnováhy (BESS) měřením houpání se zavřenýma očima za následujících podmínek: 1) pevný povrch pro dvě nohy, 2) pevný povrch pro jednu nohu, 3) tandemový postoj pevný povrch a 4) opakování předchozích testů na pěnovém (nestabilním) povrchu. Rovnováha a posturální stabilita jsou základními složkami atletického výkonu a činností každodenního života, takže jejich posouzení je nezbytné pro měření změn za různých podmínek, jako je zranění, únava, otřesy mozku atd. Kromě toho nedávné důkazy naznačují, že trénink BFR zlepšuje rovnováhu ve funkčních aktivitách, ale jediný důkaz je v populaci starších dospělých. Stabilita kolena bude měřena během 5-opakovaného sestupu jednou nohou z 30cm platformy s 10-kamerovým (120Hz vzorkovací frekvencí) systémem zachycení analýzy pohybu (Qualisys AB, Göteborg, Švédsko) časově synchronizovaného s bezdrátovým elektromyografický (EMG) systém (Trigno, Delsys, Inc., Natick, MA). EMG data budou shromažďována prostřednictvím tří předem zesílených (Ag) elektrod (Trigno, Delsys Inc., Natick, MA; šířka pásma: 450 ± 50 Hz > 80 dB/dec; celkový šum kanálu: <0,75uV) bilaterálně z vastus medialis , rectus femoris a vastus lateralis při 2 kHz a filtrovány přes Butterworthův filtr 2. řádu. Stabilita kolena je nezbytným výsledkem rehabilitace, protože je základem správného vyrovnání, aby se předešlo zraněním [14], zatímco aktivace svalů je jednou z hlavních překážek nestability kolena, která pomáhá předcházet zraněním. Vzhledem k tomu, že existují důkazy prokazující, že trénink BFR zvyšuje nábor svalů a svalovou aktivaci pomocí EMG, je nezbytné určit, zda se tato zlepšení promítnou do lepší kontroly motoriky a stability kolena během funkčních aktivit. Svalová síla kvadricepsu a hamstringů bude měřena izokinetickým dynamometrem (System 4 Pro, Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) při rychlostech 60˚ a 180˚ stupňů za sekundu. Dynamometr bude kalibrován podle doporučení výrobce. Několik výzkumů zjistilo zlepšení izokinetické síly po tréninku BFR. Proto hodnocení svalové síly pomocí izokinetického dynamometru umožní srovnání mezi studií a současnou literaturou. Aerobní kapacita bude měřena během protokolu cyklického ergometru ve stacionárním ergometru (Velotron, Quarq Technology, Spearfish, SD) připojeném k analyzátoru plynů (TruOne 2400, Parvomedics, Salt Lake City, UT) pro posouzení spotřeby kyslíku [VO2 (ml/min)]. Toto je průzkumný výsledek, protože se neočekává, že by aerobní cvičení v cyklu cvičení po dobu 15 minut zlepšilo kardiovaskulární metabolický výkon. Abe et al 2010 však oznámili zlepšení VO2max s podobným protokolem jako tato studie 15 minut jízdy na kole s manžetami BFR. Vyhodnocením VO2 tedy bude studie schopna určit, zda je nějaký přínos BFR tréninku během aerobního cvičení, a porovnat naše výsledky s malými cyklistickými důkazy s BFR manžetami.

Postupy: Po souhlasu s účastí budou zaznamenány demografické a antropometrické informace. Po měření budou účastníci vybaveni retroreflexními značkami podle modelu Qualisys CAST s použitím vhodných hypoalergenních oboustranných retroreflexních značek pro jednotlivé značky a elastických bandáží se suchým zipem pro retroreflexní sádry. Umístění elektrod EMG se bude řídit standardizovaným nastavením, které dříve publikovali Ortiz et al. Aby se minimalizovaly účinky únavy při plnění úkolu, pořadí zkoušek zůstane konstantní v následujícím pořadí: 1) BESS, 2) krok dolů po jedné noze, 3) izokinetické testování a 4) aerobní kapacita. U BESS bude pořadí testování podle protokolu zobrazeného na obrazovce počítače platformy. Účastníci provedou všechny testy se zavřenýma očima po dobu 20 sekund s 10 sekundovou přestávkou mezi podmínkami. Každý účastník nejprve provede tři stabilní podmínky (dvounohé, jednonohé, tandem) a poté stejné podmínky po umístění 6 cm silné pěnové podložky na balanční plošinu. Pro účastníky ve skupině BFR s jednou nohou bude napsána zvláštní poznámka, která označí, která noha byla použita pro manžety BFR. Krok dolů jednou nohou bude proveden z kroku 30 cm pro tři opakování po 5 krocích na nohu, střídání nohou. Každý účastník bude stát zpočátku na schodu s oběma nohama na schodu. Po povelu „jdi“ zvednou odpovídající nohu a sestoupí, přičemž se dotknou podlahy (silové desky) nohou nenesoucí váhu a vrátí se do původní polohy postoje. Tento proces bude prováděn nepřetržitě pětkrát za sebou. Pohyb Valgusu bude sledován pomocí 3-rozměrného pohybového systému a EMG v průběhu všech pěti časových epoch postojů jedné nohy. Valgus bude měřen v místě, kde se účastník dotkne silové desky. Pro analýzu bude zvážena nejvyšší valgozita a EMG amplituda (RMS) ze tří středních studií. Pro účastníky ve skupině BFR s jednou nohou bude napsána zvláštní poznámka, která označí, která noha byla použita pro manžety BFR. Pro analýzy únavy bude pro analýzu uvažován průměr z pěti pokusů pro analýzu pohybu a celá frekvence EMG signálu. Hodnocení svalové síly kvadricepsů a hamstringů bude následovat po vyhodnocení sestupného výkonu. Každý účastník bude sedět v dynamometru na základě standardizovaných pozic. Nejprve se bude testovat pravá noha a poté levá. Pro účastníky ve skupině BFR s jednou nohou bude napsána zvláštní poznámka označující, která noha byla použita pro manžety BFR. Standardizovaný protokol nastavený počítačem dynamometru bude sledován s 60˚ a 180˚ za sekundu. Před testováním při každé rychlosti bude provedeno seznamovací zahřátí o třech až pěti opakováních pro každou rychlost, po kterém bude následovat minuta odpočinku. Celkem bude provedeno pět kontrakcí při 60˚/s a 10 opakování při 180˚/s. Aerobní kapacita bude hodnocena pomocí standardizovaného protokolu maximálního cyklu ergometru. VO2 max, VO2 vrchol a srdeční frekvence budou měřeny přímo z metabolického analyzátoru během tohoto protokolu. Po 10minutovém odpočinku pro získání klidové srdeční frekvence začnou účastníci šlapat rychlostí 70 ot/min se zátěží 25 Wattů. Srdeční frekvence (HR) bude nepřetržitě monitorována v reálném čase a srdeční frekvence na konci prvních tří minut bude použita k určení dalšího zvýšení zátěže. Test bude pokračovat, dokud účastník nedosáhne jednoho nebo více z následujících kritérií: dosáhne 80 % své předpokládané srdeční frekvence pomocí vzorce rezervy srdeční frekvence; (([220-věk] -klidová tepová frekvence) x 80%) + klidová tepová frekvence, dosáhne RER >1,0, nebo dojde k vyrovnání kyslíkové křivky. Intervence: Kontrolní skupina: kontrolní skupina bude provádět 15 minut jízdy na stacionárním cyklovém ergometru při 70 ot/min třikrát týdně po dobu šesti týdnů. Subjekty budou během tréninku nosit polární monitor srdečního tepu, aby zaznamenaly svou odezvu srdečního tepu během 15 minut tréninku. BFR skupiny: všechny čtyři BFR skupiny provedou stejný trénink jako kontrolní skupina při použití BFR manžet. Tento tréninkový program se řídí doporučeními pro stacionární cyklistiku s nošením BFR manžet 45-60 minut týdně. Každý účastník skupiny BFR podstoupí protokol definovaný společností Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc., Vancouver BC, Kanada), který spočívá v umístění BFR manžety do horní části stehna, zatímco účastník leží na zádech na stole proti gravitace, aby se určila plná okluze a poté se odvodilo procento požadované okluze (60 % nebo 80 %).

Analýza dat: Data budou testována na normalitu, homoskedasticitu a odlehlé hodnoty. K porovnání demografických (věk, váha, výška, BMI) proměnných mezi skupinami budou provedeny nezávislé t-testy. K porovnání skupin pro všechny sledované výsledky se použije opakovaná měření ANOVA v rámci skupiny a mezi skupinami (5) podle času (3) s interakcemi. Post-hoc analýzy budou použity ke sledování významných rozdílů mezi skupinami, časem a interakcí skupiny podle času.