Effectiviteit van bloedstroombeperking tijdens aerobe fietsen

Experimenteel ontwerp en steekproefomvang: Deze studie is een gerandomiseerde, gecontroleerde studie met vijf groepen van elk 11 deelnemers (N=55). De steekproefomvang werd geschat met GPower met behulp van een ontwerp met herhaalde metingen van 5 groepen binnen en tussen groepen met drie vervolgbezoeken (0, 3, 6 weken) die een vermogen van meer dan 80% opleverden, inclusief 10% verloop of ontbrekende gegevens. Bevolking: gezonde volwassenen tussen de 21 en 35 jaar zullen worden aangeworven. Werving zal voor alle groepen zo dicht mogelijk bij een gelijk aantal vrouwen en mannen zijn, aangezien is gedocumenteerd dat de deelname van vrouwen aan interventiestudies die de effectiviteit van BFR-training beoordelen, niet meer dan 17% bedraagt. Andere criteria voor deelname aan het onderzoek zijn deelname aan de trainings- en testsessies, een goede gezondheid en vertrouwdheid met lichamelijke activiteit en lichaamsbeweging, waaronder het rijden op een hometrainer. Deelnemers worden uitgesloten als ze een van de volgende symptomen hebben: 1) in de afgelopen drie maanden een musculoskeletale blessure opgelopen in de onderste ledematen of onderrug, 2) enige contra-indicatie voor aerobe inspanningstesten zoals vastgesteld door The American College of Sports Medicine [12 ], 3) eventuele contra-indicaties voor training met beperking van de bloedstroom, 4) voldoen aan of overtreffen van de aanbevolen ACSM-oefeningsrichtlijnen van 5 keer per week aerobe training gedurende >20 minuten en krachttraining > 2 dagen/week [12], en 5) zwangerschap voor vrouwelijke deelnemers (zelfgerapporteerd). Elke deelnemer moet een geïnformeerd toestemmingsdocument lezen en ondertekenen dat is goedgekeurd door de Institutional Review Board voordat hij zich inschrijft voor het onderzoek en eventuele tests worden uitgevoerd. De 55 deelnemers in de vijf groepen van 11 deelnemers worden gerandomiseerd met behulp van een random number generator. De vijf groepen worden als volgt gerandomiseerd: 1) controle (Con), 2) 60% bilaterale occlusie BFR (60BILAT), 3) 80% bilaterale occlusie BFR (80BILAT), 60% unilaterale BFR-occlusie (60UNIT) en 80% unilaterale BFR-occlusie (80UNIT).

Instrumentatie en resultaten: De balans op één been wordt gemeten met behulp van een Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY). Dit apparaat meet de statische en dynamische balans in meerdere richtingen door gebruik te maken van het gevalideerde Balance Error Scoring System (BESS) door de zwaai te meten met gesloten ogen in de volgende omstandigheden: 1) stevig oppervlak met twee benen, 2) stevig oppervlak met één been, 3) tandemstand stevige ondergrond, en 4) het herhalen van de voorgaande testen op een schuim (onstabiele) ondergrond. Evenwicht en houdingsstabiliteit zijn fundamentele componenten van atletische prestaties en activiteiten van het dagelijks leven, waardoor de beoordeling ervan noodzakelijk is om veranderingen te meten tijdens verschillende omstandigheden zoals letsel, vermoeidheid, hersenschudding, enz. Bovendien suggereert recent bewijs dat BFR-training de balans in functionele activiteiten verbetert, maar het enige bewijs is in de populatie van oudere volwassenen. De kniestabiliteit wordt gemeten tijdens een stap van 5 herhalingen met één been vanaf een platform van 30 cm met een bewegingsanalyse-opnamesysteem met 10 camera's (120 Hz bemonsteringsfrequentie) (Qualisys AB, Göteborg, Zweden) in de tijd gesynchroniseerd met een draadloos elektromyografie (EMG) systeem (Trigno, Delsys, Inc., Natick, MA). EMG-gegevens worden verzameld via drie voorversterkte (Ag) elektroden (Trigno, Delsys Inc., Natick, MA; Bandbreedte: 450 ± 50 Hz > 80 dB/dec; totale kanaalruis: <0,75uV) bilateraal van de vastus medialis , rectus femoris en vastus lateralis op 2 kHz en gefilterd door een 2e orde Butterworth filter. Kniestabiliteit is een essentieel resultaat bij revalidatie, aangezien het de basis vormt voor een goede uitlijning om blessures te voorkomen [14], terwijl spieractivatie een van de belangrijkste beperkingen is voor knie-instabiliteit en blessures helpt voorkomen. Aangezien er bewijs is dat aantoont dat BFR-training spierrekrutering en spieractivatie verhoogt door het gebruik van EMG, is het absoluut noodzakelijk om te bepalen of dergelijke verbeteringen zich vertalen in betere motorische controle en kniestabiliteit tijdens functionele activiteiten. De spierkracht van de quadriceps en hamstrings wordt gemeten met een isokinetische dynamometer (System 4 Pro, Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) met snelheden van 60˚ en 180˚ graden per seconde. De rollenbank wordt gekalibreerd volgens de aanbevelingen van de fabrikant. Verschillende onderzoeken hebben verbeteringen gevonden in de isokinetische kracht na BFR-training. Daarom zal beoordeling van de spierkracht via een isokinetische dynamometer het mogelijk maken om vergelijkingen te maken tussen de studie en de huidige literatuur. De aerobe capaciteit wordt gemeten tijdens een fietsergometerprotocol in een stationaire ergometer (Velotron, Quarq Technology, Spearfish, SD) terwijl deze is aangesloten op een gasanalysator (TruOne 2400, Parvomedics, Salt Lake City, UT) voor de beoordeling van het zuurstofverbruik [VO2 (ml/min)]. Dit is een verkennend resultaat aangezien aerobe training in een fietstraining gedurende 15 minuten naar verwachting de cardiovasculaire metabole prestaties niet zal verbeteren. Abe et al 2010 rapporteerden echter verbeteringen in VO2max met een vergelijkbaar protocol als dit onderzoek van 15 minuten fietsen met BFR-manchetten. Door VO2 te evalueren, zal de studie dus kunnen bepalen of er enig voordeel is van BFR-training tijdens aerobe oefeningen en onze resultaten kunnen vergelijken met het kleine fietsbewijs met BFR-manchetten.

Werkwijze: Na toestemming voor deelname worden demografische en antropometrische gegevens vastgelegd. Na metingen worden deelnemers uitgerust met retroreflecterende markeringen per Qualisys CAST-model, waarbij geschikte hypoallergene dubbelzijdige retroreflecterende markeringen worden gebruikt voor individuele markeringen en elastische bandages met klittenband voor retroreflecterende casts. De plaatsing van EMG-elektroden volgt een gestandaardiseerde opstelling die eerder is gepubliceerd door Ortiz et al. Om de effecten van vermoeidheid op de taakuitvoering tot een minimum te beperken, blijft de volgorde van testen constant in de volgende volgorde: 1) BESS, 2) stap naar beneden op één been, 3) isokinetische tests en 4) aërobe capaciteit. Voor de BESS is de volgorde van testen volgens het protocol dat op het computerscherm van het platform wordt weergegeven. Deelnemers voeren alle tests uit met gesloten ogen gedurende 20 seconden met 10 seconden rust tussen de condities. Elke deelnemer voert eerst de drie stabiele condities uit (dubbelbenig, enkelbenig, tandem) gevolgd door dezelfde condities na het plaatsen van een 6 cm dik schuimkussen over het balansplatform. Er zal een speciaal bericht worden geschreven voor de deelnemers aan de BFR-groep met één been, die aangeeft welk been werd gebruikt voor de BFR-manchetten. De single-leg step-down wordt uitgevoerd vanaf een stap van 30 cm voor drie herhalingen van 5 stappen per been, afwisselende benen. Elke deelnemer staat in eerste instantie op de trede met beide voeten op de trede. Na het commando "gaan" zullen ze het overeenkomstige been optillen en naar beneden stappen terwijl ze de vloer (krachtplaat) raken met het niet-dragende been en terugkeren naar de oorspronkelijke standpositie. Dit proces wordt continu vijf opeenvolgende keren uitgevoerd. Valgusbeweging zal worden gevolgd met het 3-dimensionale bewegingssysteem en EMG gedurende het geheel van de vijf standtijdperiodes op één been. Valgus wordt gemeten op het punt waar de deelnemer de krachtplaat aanraakt. De hoogste valgus- en EMG-amplitude (RMS) van de drie middelste onderzoeken komen in aanmerking voor analyse. Er zal een speciaal bericht worden geschreven voor de deelnemers aan de BFR-groep met één been, die aangeeft welk been werd gebruikt voor de BFR-manchetten. Voor de vermoeidheidsanalyses wordt het gemiddelde van de vijf pogingen voor bewegingsanalyse en de volledige frequentie van het EMG-signaal in aanmerking genomen voor analyse. De beoordeling van de spierkracht van de quadriceps en hamstrings volgt op de step-down beoordeling. Elke deelnemer zit op de dynamometer op basis van gestandaardiseerde posities. Eerst wordt het rechterbeen getest, daarna het linker. Voor de deelnemers aan de BFR-groep met één been wordt een speciale notitie geschreven die aangeeft welk been is gebruikt voor de BFR-manchetten. Het door de dynamometercomputer ingestelde gestandaardiseerde protocol wordt gevolgd met 60˚ en 180˚ per seconde. Een gewenningsopwarming van drie tot vijf herhalingen bij elke snelheid wordt uitgevoerd voorafgaand aan het testen bij elke snelheid, gevolgd door een minuut rust. Er worden in totaal vijf contracties uitgevoerd met 60˚/seconde en 10 herhalingen met 180˚/seconde. De aerobe capaciteit zal worden beoordeeld door middel van een gestandaardiseerd maximale fietsergometerprotocol. Tijdens dit protocol worden VO2 max, VO2 peak en hartslag rechtstreeks gemeten door de metabole analysator. Na een rust van 10 minuten om de hartslag in rust te verkrijgen, gaan de deelnemers trappen met 70 omw/min met een belasting van 25 Watt. De hartslag (HR) wordt continu in real-time gemonitord en de hartslag aan het einde van de eerste drie minuten wordt gebruikt om verdere toename van de belasting te bepalen. De test gaat door totdat de deelnemer een of meer van de volgende criteria bereikt: 80% van zijn voorspelde hartslag bereikt door gebruik te maken van de hartslagreserveformule; (([220-leeftijd] -rusthartslag) x 80%) + rusthartslag, bereikt een RER >1,0, of er is een nivellering van de zuurstofcurve. Interventie: Controlegroep: de controlegroep gaat zes weken lang driemaal per week 15 minuten fietsen op een stationaire fietsergometer met 70 omw/min. De proefpersonen zullen tijdens de training een polaire hartslagmeter dragen om hun hartslagrespons tijdens de 15 minuten training te registreren. BFR-groepen: alle vier de BFR-groepen voeren dezelfde training uit als de controlegroep terwijl ze de BFR-manchetten gebruiken. Dit trainingsprogramma volgt de aanbevelingen voor stationair fietsen met BFR-manchetten van 45-60 minuten per week. Elke deelnemer aan de BFR-groep ondergaat het protocol gedefinieerd door Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc., Vancouver BC, Canada), bestaande uit het plaatsen van de BFR-manchet in het bovenste deel van de dij terwijl de deelnemer op zijn rug op een tafel ligt tegen zwaartekracht om de volledige occlusie te bepalen en vervolgens het percentage van de gewenste occlusie af te leiden (60% of 80%).

Gegevensanalyse: gegevens worden gescreend op normaliteit, homoscedasticiteit en uitschieters. Er zullen onafhankelijke t-testen worden uitgevoerd om demografische variabelen (leeftijd, gewicht, lengte, BMI) tussen groepen te vergelijken. Een ANOVA met herhaalde metingen binnen en tussen groepen (5) op tijd (3) met interacties zal worden gebruikt om groepen te vergelijken voor alle uitkomsten die van belang zijn. Post-hoc analyses zullen worden gebruikt om significante verschillen tussen groepen, tijd en de interactie tussen groepen op te volgen.