Wirksamkeit der Blutflussbeschränkung während des aeroben Radfahrens

Experimentelles Design & Stichprobengröße: Diese Studie ist eine randomisierte kontrollierte Studie mit fünf Gruppen von jeweils 11 Teilnehmern (N=55). Die Stichprobengröße wurde mit GPower geschätzt, indem ein 5-Gruppen-Design mit wiederholten Messungen innerhalb und zwischen Gruppen mit drei Folgebesuchen (0, 3, 6 Wochen) verwendet wurde, was eine Aussagekraft von mehr als 80 % ergab, einschließlich 10 % an Attrition oder fehlenden Daten. Bevölkerung: Es werden gesunde Erwachsene im Alter zwischen 21 und 35 Jahren rekrutiert. Die Rekrutierung erfolgt für alle Gruppen so nah wie möglich an der gleichen Anzahl von Frauen und Männern, da die Beteiligung von Frauen an Interventionsstudien zur Bewertung der Wirksamkeit des BFR-Trainings mit nicht mehr als 17 % dokumentiert wurde. Weitere Kriterien für die Teilnahme an der Studie sind die Teilnahme an den Trainings- und Testsitzungen, ein guter Gesundheitszustand und die Vertrautheit mit körperlicher Aktivität und Bewegung, einschließlich des Fahrens mit einem stationären Fahrrad. Teilnehmer werden ausgeschlossen, wenn sie eines der folgenden Merkmale aufweisen: 1) erlitten in den letzten drei Monaten eine Muskel-Skelett-Verletzung in den unteren Extremitäten oder im unteren Rückenbereich, 2) jegliche Kontraindikation für aerobe Belastungstests, wie vom American College of Sports Medicine [12 ], 3) jegliche Kontraindikation für ein Training zur Einschränkung des Blutflusses, 4) Erfüllung oder Überschreitung der empfohlenen ACSM-Übungsrichtlinien für Aerobic-Übungen 5-mal/Woche für > 20 Minuten und Kräftigungsübungen > 2 Tage/Woche [12] und 5) Schwangerschaft für weibliche Teilnehmer (Selbstauskunft). Jeder Teilnehmer muss ein vom Institutional Review Board genehmigtes Einverständniserklärungsdokument lesen und unterschreiben, bevor er sich für die Studie anmeldet und irgendwelche Tests durchführt. Die 55 Teilnehmer in den fünf Gruppen zu je 11 Teilnehmern werden mit Hilfe eines Zufallszahlengenerators randomisiert. Die fünf Gruppen werden wie folgt randomisiert: 1) Kontrolle (Con), 2) 60 % bilaterale Okklusion BFR (60BILAT), 3) 80 % bilaterale Okklusion BFR (80BILAT), 60 % unilaterale BFR Okklusion (60UNIT) und 80 % einseitiger BFR-Verschluss (80 EINHEIT).

Instrumente und Ergebnisse: Das Gleichgewicht auf einem Bein wird mit einem Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) gemessen. Dieses Gerät misst das statische und dynamische multidirektionale Gleichgewicht mithilfe des validierten Balance Error Scoring System (BESS) durch Messen des Schwankens mit geschlossenen Augen unter den folgenden Bedingungen: 1) zweibeinige feste Oberfläche, 2) einbeinige feste Oberfläche, 3) Tandemstellung auf fester Oberfläche und 4) Wiederholen der vorherigen Tests auf einer (instabilen) Schaumoberfläche. Gleichgewicht und posturale Stabilität sind grundlegende Komponenten der sportlichen Leistung und der Aktivitäten des täglichen Lebens, weshalb ihre Bewertung unerlässlich ist, um Veränderungen unter verschiedenen Bedingungen wie Verletzungen, Ermüdung, Gehirnerschütterungen usw. zu messen. Darüber hinaus deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass das BFR-Training das Gleichgewicht bei funktionellen Aktivitäten verbessert, aber der einzige Beweis liegt in der Population älterer Erwachsener vor. Die Kniestabilität wird während eines einbeinigen Schritts mit 5 Wiederholungen von einer 30-cm-Stufenplattform mit einem Bewegungsanalyse-Erfassungssystem mit 10 Kameras (120 Hz Abtastrate) (Qualisys AB, Göteborg, Schweden) gemessen, das zeitsynchronisiert mit einem drahtlosen Gerät ist Elektromyographie (EMG)-System (Trigno, Delsys, Inc., Natick, MA). EMG-Daten werden über drei vorverstärkte (Ag) Elektroden (Trigno, Delsys Inc., Natick, MA; Bandbreite: 450 ± 50 Hz > 80 dB/dec; Gesamtkanalrauschen: <0,75 uV) bilateral vom Vastus medialis gesammelt , Rectus femoris und Vastus lateralis bei 2 kHz und durch ein Butterworth-Filter 2. Ordnung gefiltert. Die Kniestabilität ist ein wesentliches Ergebnis in der Rehabilitation, da sie die Grundlage für die richtige Ausrichtung zur Vermeidung von Verletzungen darstellt [14], während die Muskelaktivierung eine der Hauptbeschränkungen für die Knieinstabilität ist und zur Vermeidung von Verletzungen beiträgt. Da es Beweise dafür gibt, dass BFR-Training die Muskelrekrutierung und Muskelaktivierung durch den Einsatz von EMG erhöht, ist es unerlässlich zu bestimmen, ob sich solche Verbesserungen in einer besseren motorischen Kontrolle und Kniestabilität bei funktionellen Aktivitäten niederschlagen. Die Muskelkraft des Quadrizeps und der hinteren Oberschenkelmuskulatur wird mit einem isokinetischen Dynamometer (System 4 Pro, Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) bei Geschwindigkeiten von 60° und 180° pro Sekunde gemessen. Der Dynamometer wird gemäß den Empfehlungen des Herstellers kalibriert. Mehrere Untersuchungen haben Verbesserungen der isokinetischen Kraft nach BFR-Training festgestellt. Daher wird die Bewertung der Muskelkraft mit einem isokinetischen Dynamometer Vergleiche zwischen der Studie und der aktuellen Literatur ermöglichen. Die aerobe Kapazität wird während eines Fahrradergometerprotokolls in einem stationären Ergometer (Velotron, Quarq Technology, Spearfish, SD) gemessen, während es an ein Gasanalysegerät (TruOne 2400, Parvomedics, Salt Lake City, UT) zur Beurteilung des Sauerstoffverbrauchs angeschlossen ist [VO2 (ml/min)]. Dies ist ein exploratives Ergebnis, da nicht erwartet wird, dass aerobes Training in einem Fahrradtraining für 15 Minuten die kardiovaskuläre Stoffwechselleistung verbessert. Abe et al. 2010 berichteten jedoch über Verbesserungen der VO2max mit einem ähnlichen Protokoll wie diese Studie über 15 Minuten Radfahren mit BFR-Manschetten. Durch die Bewertung von VO2 wird die Studie also in der Lage sein, festzustellen, ob es einen Nutzen des BFR-Trainings während des Aerobic-Trainings gibt, und unsere Ergebnisse mit den kleinen Beweisen beim Radfahren mit BFR-Manschetten vergleichen.

Verfahren: Nach Zustimmung zur Teilnahme werden demografische und anthropometrische Informationen erfasst. Nach den Messungen werden die Teilnehmer mit retroreflektierenden Markern pro Qualisys CAST-Modell ausgestattet, wobei geeignete hypoallergene doppelseitige retroreflektierende Marker für individuelle Marker und elastische Bandagen mit Klettverschluss für retroreflektierende Verbände verwendet werden. Die EMG-Elektrodenplatzierung folgt einem standardisierten Aufbau, der zuvor von Ortiz et al. veröffentlicht wurde. Um die Auswirkungen von Ermüdung auf die Aufgabenleistung zu minimieren, bleibt die Testreihenfolge in der folgenden Reihenfolge konstant: 1) BESS, 2) Einbeiniger Schritt nach unten, 3) isokinetischer Test und 4) aerobe Kapazität. Beim BESS richtet sich die Reihenfolge der Tests nach dem Protokoll, das auf dem Computerbildschirm der Plattform angezeigt wird. Die Teilnehmer führen alle Tests mit geschlossenen Augen für 20 Sekunden mit 10 Sekunden Pause zwischen den Bedingungen durch. Jeder Teilnehmer führt zuerst die drei stabilen Bedingungen (zweibeinig, einbeinig, Tandem) durch, gefolgt von den gleichen Bedingungen, nachdem er eine 6 cm dicke Schaumstoffplatte über die Balanceplattform gelegt hat. Es wird ein spezieller Hinweis für die Teilnehmer in der einbeinigen BFR-Gruppe geschrieben, der angibt, welches Bein für die BFR-Manschetten verwendet wurde. Der einbeinige Step-down wird von einem 30-cm-Schritt für drei 5-Schritte-Wiederholungen pro Bein abwechselnd ausgeführt. Jeder Teilnehmer steht zunächst mit beiden Füßen auf der Stufe auf der Stufe. Auf das Kommando „Los“ heben sie das entsprechende Bein an und treten nach unten, berühren den Boden (Kraftplatte) mit dem nicht belasteten Bein und kehren in die ursprüngliche Standposition zurück. Dieser Vorgang wird kontinuierlich fünf Mal hintereinander durchgeführt. Die Valgus-Bewegung wird mit dem 3-dimensionalen Bewegungssystem und EMG über die Gesamtheit der fünf Einzelbein-Standzeitepochen hinweg verfolgt. Der Valgus wird an dem Punkt gemessen, an dem der Teilnehmer die Kraftmessplatte berührt. Die höchste Valgus- und EMG-Amplitude (RMS) der drei mittleren Versuche wird für die Analyse berücksichtigt. Es wird ein spezieller Hinweis für die Teilnehmer in der einbeinigen BFR-Gruppe geschrieben, der angibt, welches Bein für die BFR-Manschetten verwendet wurde. Für die Ermüdungsanalysen wird der Durchschnitt der fünf Versuche für die Bewegungsanalyse und die gesamte Frequenz des EMG-Signals für die Analyse berücksichtigt. Die Beurteilung der Muskelkraft des Quadrizeps und der Kniesehnen folgt der Step-down-Beurteilung. Jeder Teilnehmer wird auf der Grundlage standardisierter Positionen auf dem Dynamometer platziert. Zuerst wird das rechte Bein getestet, dann das linke. Für die Teilnehmer in der einbeinigen BFR-Gruppe wird eine spezielle Notiz geschrieben, die angibt, welches Bein für die BFR-Manschetten verwendet wurde. Das vom Dynamometer-Computer festgelegte standardisierte Protokoll wird mit 60˚ und 180˚ pro Sekunde befolgt. Vor dem Testen bei jeder Geschwindigkeit wird eine Eingewöhnungsaufwärmung mit drei bis fünf Wiederholungen bei jeder Geschwindigkeit durchgeführt, gefolgt von einer Minute Pause. Insgesamt werden fünf Kontraktionen mit 60°/Sekunde und 10 Wiederholungen mit 180°/Sekunde durchgeführt. Die aerobe Kapazität wird durch ein standardisiertes maximales Fahrradergometer-Protokoll bewertet. VO2max, VO2-Spitze und Herzfrequenz werden während dieses Protokolls direkt vom Stoffwechselanalysegerät gemessen. Nach einer 10-minütigen Pause, um den Ruhepuls zu erreichen, treten die Teilnehmer mit 70 U/min und einer Belastung von 25 Watt in die Pedale. Die Herzfrequenz (HR) wird kontinuierlich in Echtzeit überwacht und die Herzfrequenz am Ende der ersten drei Minuten wird verwendet, um weitere Belastungssteigerungen zu bestimmen. Der Test wird fortgesetzt, bis der Teilnehmer eines oder mehrere der folgenden Kriterien erreicht: Erreicht 80 % seiner vorhergesagten Herzfrequenz unter Verwendung der Herzfrequenz-Reserveformel; (([220-Alter] -Ruheherzfrequenz) x 80 %) + Ruheherzfrequenz, erreicht eine RER > 1,0 oder es gibt eine Nivellierung der Sauerstoffkurve. Intervention: Kontrollgruppe: Die Kontrollgruppe fährt sechs Wochen lang dreimal pro Woche 15 Minuten Radfahren auf einem stationären Fahrradergometer bei 70 U/min. Die Probanden tragen während des Trainings ein Polar-Herzfrequenzmessgerät, um ihre Herzfrequenzreaktion während des 15-minütigen Trainings aufzuzeichnen. BFR-Gruppen: Alle vier BFR-Gruppen führen das gleiche Training wie die Kontrollgruppe durch, während sie die BFR-Manschetten verwenden. Dieses Trainingsprogramm folgt den Empfehlungen für stationäres Radfahren mit BFR-Manschetten von 45-60 Minuten pro Woche. Jeder Teilnehmer der BFR-Gruppe wird dem von Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc., Vancouver BC, Kanada) definierten Protokoll unterzogen, das darin besteht, die BFR-Manschette im oberen Teil des Oberschenkels anzulegen, während der Teilnehmer in Rückenlage auf einem Tisch dagegen liegt Schwerkraft, um die vollständige Okklusion zu bestimmen und dann den Prozentsatz der gewünschten Okklusion abzuleiten (60 % oder 80 %).

Datenanalyse: Die Daten werden auf Normalität, Homoskedastizität und Ausreißer untersucht. Unabhängige t-Tests werden durchgeführt, um demografische Variablen (Alter, Gewicht, Größe, BMI) zwischen den Gruppen zu vergleichen. Eine ANOVA mit wiederholter Messung innerhalb und zwischen Gruppen (5) nach Zeit (3) mit Wechselwirkungen wird verwendet, um Gruppen für alle interessierenden Ergebnisse zu vergleichen. Post-hoc-Analysen werden verwendet, um signifikante Unterschiede zwischen Gruppen, Zeit und der Interaktion der Gruppe nach Zeit zu verfolgen.