有酸素サイクリング中の血流制限の有効性

実験計画とサンプルサイズ: この研究は、それぞれ 11 人の参加者からなる 5 つのグループ (N=55) によるランダム化比較試験です。 サンプルサイズは、5グループ内およびグループ間反復測定デザインを使用してGPowerで推定され、3回のフォローアップ訪問（0、3、6週間）で、10％の消耗または欠損データを含む80％を超える検出力が得られました。 人口: 21 歳から 35 歳までの健康な成人が募集されます。 BFR トレーニングの有効性を評価する介入研究への女性の参加は 17% 以下であることが記録されているため、採用はすべてのグループで可能な限り女性と男性の同数に近づけます。 研究に参加するためのその他の基準は、トレーニングとテストセッションに参加すること、健康であること、およびエアロバイクに乗ることを含む身体活動と運動に慣れることです。 参加者は、次のいずれかがある場合は除外されます: 1) 過去 3 か月以内に下肢または腰の筋骨格系の損傷を受けた 2) 有酸素運動テストの禁忌であると判断された米国スポーツ医学会 [12 ]、3) 血流制限トレーニングの禁忌、4) 週 5 回の有酸素運動が 20 分以上、筋力トレーニングが週 2 日以上の推奨 ACSM 運動ガイドラインを満たすか超える [12]、および 5)女性参加者の妊娠（自己申告）。 各参加者は、研究に登録する前に、治験審査委員会によって承認されたインフォームドコンセント文書を読み、署名する必要があります。 11 人の参加者からなる 5 つのグループの 55 人の参加者は、乱数発生器を使用してランダム化されます。 5 つのグループは次のように無作為化されます: 1) コントロール (Con)、2) 60% 両側閉塞 BFR (60BILAT)、3) 80% 両側閉塞 BFR (80BILAT)、60% 片側 BFR 閉塞 (60UNIT)、および 80%片側BFR閉塞（80UNIT）。

機器と結果: バランス システム SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) を使用して、片脚のバランスを測定します。 このデバイスは、検証済みのバランス エラー スコアリング システム (BESS) を使用して、次の条件で目を閉じて揺れを測定することにより、静的および動的多方向バランスを測定します。タンデムスタンス固い表面、および 4) フォーム (不安定な) 表面で前のテストを繰り返します。 バランスと姿勢の安定性は、運動能力と日常生活の活動の基本的な要素であり、その評価は、怪我、疲労、脳震盪などのさまざまな状態での変化を測定するために不可欠です. さらに、最近の証拠は、BFR トレーニングが機能的活動のバランスを改善することを示唆していますが、唯一の証拠は高齢者集団にあります。 膝の安定性は、10 台のカメラ (120Hz サンプリング レート) モーション分析キャプチャ システム (Qualisys AB、ヨーテボリ、スウェーデン) をワイヤレスに時間同期させて、30 cm のステップ プラットフォームから 5 回繰り返し片足ステップ ダウン中に測定されます。筋電図（EMG）システム（Trigno、Delsys、Inc.、Natick、MA）。 EMG データは、3 つの事前増幅 (Ag) 電極 (マサチューセッツ州ナティックの Trigno、Delsys Inc.、帯域幅: 450 ± 50 Hz > 80 dB/dec、全体のチャネル ノイズ: <0.75uV) を介して内側広筋から両側に収集されます。 、大腿直筋、および外側広筋を 2kHz で、2 次バターワース フィルターでフィルター処理します。 膝の安定性は、怪我を防ぐための適切な位置合わせの基礎であるため、リハビリテーションにおいて不可欠な結果です [14]。一方、筋肉の活性化は、膝の不安定性に対する主な制約の 1 つであり、怪我の防止に役立ちます。 BFRトレーニングがEMGの使用によって筋肉の動員と筋肉の活性化を増加させることを示す証拠があることを考えると、そのような改善が機能的活動中のより良い運動制御と膝の安定性につながるかどうかを判断することが不可欠です. 大腿四頭筋およびハムストリングスの筋力は、等速性ダイナモメーター (System 4 Pro、Biodex Medical Systems, Inc、ニューヨーク州シャーリー) を使用して、毎秒 60° および 180° の速度で測定されます。 動力計は、製造元の推奨に従って校正されます。 いくつかの調査では、BFR トレーニング後の等速性筋力の改善が見られました。 したがって、等速性ダイナモメーターによる筋力の評価により、研究と現在の文献との比較が可能になります。 有酸素運動能力は、酸素消費量の評価のためにガス分析器 (TruOne 2400、Parvomedics、ソルトレイクシティ、ユタ州) に接続しながら、固定エルゴメーター (Velotron、Quarq Technology、Spearfish、SD) でサイクルエルゴメータープロトコル中に測定されます [VO2 (ml/分)]。 これは、15 分間のサイクル運動での有酸素運動が心血管代謝性能を改善するとは予想されないため、探索的結果です。 しかし、Abe et al 2010 は、BFR カフを使用した 15 分間のサイクリングのこの研究と同様のプロトコルで VO2max の改善を報告しました。 したがって、VO2 を評価することにより、この研究では、有酸素運動中の BFR トレーニングの利点があるかどうかを判断し、結果を BFR カフを使用した小さなサイクリングの証拠と比較することができます。

手順: 参加に同意した後、人口統計学的および人体測定情報が記録されます。 測定後、参加者は Qualisys CAST モデルごとに再帰反射マーカーを装備し、個々のマーカーには適切な低刺激性の両面再帰反射マーカーを使用し、再帰反射キャストにはベルクロ付きの弾性包帯を使用します。 EMG 電極の配置は、Ortiz らによって以前に公開された標準化されたセットアップに従います。 タスク パフォーマンスにおける疲労の影響を最小限に抑えるために、テストの順序は、1) BESS、2) 片足ステップ ダウン、3) 等速性テスト、および 4) 有酸素能力の順で一定のままになります。 BESS の場合、テストの順序は、プラットフォームのコンピューター画面に表示されるプロトコルに従います。 参加者は、条件の間に 10 秒の休憩を入れて 20 秒間目を閉じてすべてのテストを実行します。 各参加者は、最初に 3 つの安定した状態 (ダブルレッグ、シングルレッグ、タンデム) を実行し、続いてバランス プラットフォーム上に厚さ 6 cm のフォーム パッドを配置した後、同じ状態を実行します。 シングルレッグ BFR グループの参加者向けの特別なメモが書かれ、BFR カフに使用されたレッグが示されます。 片脚ステップダウンは、30 cm のステップから、脚ごとに 5 ステップを 3 回繰り返し、脚を交互に行います。 各参加者は、最初は両足でステップに立ちます。 「go」というコマンドで、対応する脚を持ち上げて降り、体重を支えていない脚で床 (フォース プレート) に触れ、元のスタンス ポジションに戻ります。 このプロセスは、連続して 5 回連続して実行されます。 外反運動は、3 次元運動システムと EMG を使用して、5 回の片脚立脚時間エポック全体を通じて追跡されます。 外反母趾は、参加者がフォース プレートに触れるポイントで測定されます。 3 つの中間試験の最高の外反と EMG 振幅 (RMS) が分析のために考慮されます。 シングルレッグ BFR グループの参加者向けの特別なメモが書かれ、BFR カフに使用されたレッグが示されます。 疲労分析では、運動分析の 5 回の試行の平均と EMG 信号の全周波数が分析のために考慮されます。 大腿四頭筋とハムストリングスの筋力評価は、ステップダウン評価に続きます。 各参加者は、標準化された位置に基づいて動力計に着座します。 右足が最初にテストされ、次に左足がテストされます。 シングルレッグ BFR グループの参加者には、BFR カフにどのレッグが使用されたかを示す特別なメモが書き込まれます。 ダイナモ コンピューターによって設定された標準化されたプロトコルは、毎秒 60 度と 180 度に従います。 各速度でのテストの前に、各速度で 3 ～ 5 回の繰り返しの慣れ親しんだウォームアップを行い、その後に 1 分間の休憩をとります。 合計 5 回の収縮を 60°/秒で実行し、10 回を 180°/秒で繰り返します。 有酸素能力は、標準化された最大サイクル エルゴメーター プロトコルによって評価されます。 VO2 max、VO2 ピーク、および心拍数は、このプロトコル中にメタボリック アナライザーから直接測定されます。 安静時心拍数を取得するために 10 分間休憩した後、参加者は 25 ワットの負荷で毎分 70 回転でペダリングを開始します。 心拍数 (HR) はリアルタイムで継続的に監視され、最初の 3 分間の終わりの心拍数は、さらなる負荷の増加を判断するために使用されます。 テストは、参加者が次の基準の 1 つまたは複数に達するまで続行されます。心拍数予備式を使用して予測心拍数の 80% に達する。 (([220-age] - 安静時心拍数) x 80%) + 安静時心拍数、RER >1.0 に達する、または酸素曲線の平準化がある。 介入: 対照群: 対照群は、6 週間、週 3 回、70 回転/分で固定サイクル エルゴメーターで 15 分間のサイクリングを行います。 被験者は、15 分間のトレーニング中の心拍数反応を記録するために、トレーニング中に極心拍数モニターを着用します。 BFR グループ: 4 つの BFR グループすべてが、BFR カフを使用しながら対照グループと同じトレーニングを行います。 このトレーニング プログラムは、週に 45 ～ 60 分の BFR カフを着用しながら、固定サイクリングの推奨事項に従います。 BFR グループの各参加者は、Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc.、バンクーバー BC、カナダ) によって定義されたプロトコルを受けます。これは、参加者がテーブルに仰臥位で横たわっている間に BFR カフを太ももの上部に配置することで構成されます。重力を使用して完全なオクルージョンを決定し、次に目的のオクルージョンのパーセンテージ (60% または 80%) を導き出します。

データ分析: データは、正規性、等分散性、および外れ値についてスクリーニングされます。 グループ間の人口統計学的（年齢、体重、身長、BMI）変数を比較するために、独立した t 検定が実行されます。 グループ内およびグループ間 (5) 時間ごと (3) 反復測定 ANOVA と相互作用を使用して、関心のあるすべての結果についてグループを比較します。 事後分析を使用して、グループ、時間、およびグループ間の有意差を時間の相互作用によって追跡します。