Effektiviteten av blodstrømsbegrensning under aerobic sykling

Eksperimentell design og prøvestørrelse: Denne studien er en randomisert kontrollert studie med fem grupper på 11 deltakere hver (N=55). Prøvestørrelsen ble estimert med GPower ved å bruke et design med 5-grupper innenfor og mellom grupper med gjentatte målinger med tre oppfølgingsbesøk (0, 3, 6 uker) som ga en kraft større enn 80 % inkludert 10 % i avgang eller manglende data. Befolkning: Friske voksne mellom 21-35 år vil bli rekruttert. Rekrutteringen vil være så nær lik mengde kvinner og menn som mulig for alle grupper, da det er dokumentert at kvinners deltakelse i intervensjonsstudier som vurderer effektiviteten av BFR-trening ikke er mer enn 17 %. Andre kriterier for deltakelse i studien vil være å forplikte seg til trenings- og testøktene, være ved god helse, og bli kjent med fysisk aktivitet og trening, inkludert å sykle på en stillestående sykkel. Deltakere vil bli ekskludert hvis de har noen av følgende: 1) hatt en muskel- og skjelettskade i underekstremitetene eller korsryggen de siste tre månedene, 2) enhver kontraindikasjon for aerobic treningstesting som bestemt av The American College of Sports Medicine [12 ], 3) enhver kontraindikasjon for trening med begrenset blodstrøm, 4) oppfylle eller overskride de anbefalte ACSM-retningslinjene for trening for aerobic trening 5 ganger/uke i >20 minutter og styrketrening > 2 dager/uke [12], og 5) graviditet for kvinnelige deltakere (egenrapportert). Hver deltaker vil bli pålagt å lese og signere et informert samtykkedokument godkjent av Institutional Review Board før de melder seg på studien og eventuelle tester som utføres. De 55 deltakerne i de fem gruppene på 11 deltakere vil bli randomisert ved å bruke en tilfeldig tallgenerator. De fem gruppene vil bli randomisert som følger: 1) kontroll (Con), 2) 60 % bilateral okklusjon BFR (60BILAT), 3) 80 % bilateral okklusjon BFR (80BILAT), 60 % unilateral BFR okklusjon (60UNIT) og 80 % unilateral BFR okklusjon (80UNIT).

Instrumentering og resultater: Balanse på enkeltben vil bli målt ved hjelp av et Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY). Denne enheten måler statisk og dynamisk multidireksjonell balanse ved å bruke det validerte Balance Error Scoring System (BESS) ved å måle svaiing med øynene lukket under følgende forhold: 1) dobbeltbens fast overflate, 2) enkeltbeins fast overflate, 3) tandemstilling fast overflate, og 4) gjenta de forrige testene på en skumoverflate (ustabil). Balanse og postural stabilitet er grunnleggende komponenter i atletisk ytelse og daglige aktiviteter, noe som gjør vurderingen avgjørende for å måle endringer under forskjellige forhold som skade, tretthet, hjernerystelse, etc. Videre tyder nyere bevis på at BFR-trening forbedrer balansen i funksjonelle aktiviteter, men det eneste beviset er i befolkningen av eldre voksne. Knestabilitet vil bli målt under et 5-repetisjons-trinn ned fra en 30-cm trinnplattform med et 10-kamera (120Hz samplingsfrekvens) bevegelsesanalysesystem (Qualisys AB, Göteborg, Sverige) tidssynkronisert til en trådløs elektromyografi (EMG) system (Trigno, Delsys, Inc., Natick, MA). EMG-data vil bli samlet inn gjennom tre forhåndsforsterkede (Ag) elektroder (Trigno, Delsys Inc., Natick, MA; Båndbredde: 450 ± 50 Hz > 80 dB/des; total kanalstøy: <0,75uV) bilateralt fra vastus medialis , rectus femoris og vastus lateralis ved 2kHz og filtrert gjennom et 2. ordens Butterworth-filter. Knestabilitet er et essensielt resultat i rehabilitering siden det er grunnlaget for riktig justering for å forhindre skader [14], mens muskelaktivering er en av hovedbegrensningene for kneustabilitet, og hjelper til med å forhindre skader. Gitt at det er bevis som viser at BFR-trening øker muskelrekruttering og muskelaktivering ved bruk av EMG, er det viktig å avgjøre om slike forbedringer kan føre til bedre motorisk kontroll og knestabilitet under funksjonelle aktiviteter. Muskelstyrken til quadriceps og hamstrings vil bli målt med et isokinetisk dynamometer (System 4 Pro, Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) ved hastigheter på 60˚ og 180˚ grader per sekund. Dynamometeret vil bli kalibrert i henhold til produsentens anbefalinger. Flere undersøkelser har funnet forbedringer i isokinetisk styrke etter BFR-trening. Derfor vil vurdering av muskelstyrke via isokinetisk dynamometer tillate å foreta sammenligninger mellom studien og gjeldende litteratur. Aerob kapasitet vil bli målt under en syklusergometerprotokoll i et stasjonært ergometer (Velotron, Quarq Technology, Spearfish, SD) mens det er koblet til en gassanalysator (TruOne 2400, Parvomedics, Salt Lake City, UT) for vurdering av oksygenforbruk [VO2 (ml/min)]. Dette er et utforskende resultat ettersom aerob trening i en syklusøvelse i 15 minutter ikke forventes å forbedre kardiovaskulær metabolsk ytelse. Imidlertid rapporterte Abe et al 2010 forbedringer i VO2max med en lignende protokoll som denne studien med 15 minutters sykling med BFR-mansjetter. Dermed vil studien, ved å evaluere VO2, kunne avgjøre om det er noen fordel med BFR-trening under aerobic trening og sammenligne resultatene våre med de små sykkelbevisene med BFR-mansjetter.

Prosedyrer: Etter samtykke til deltakelse vil demografisk og antropometrisk informasjon bli registrert. Etter målinger vil deltakerne utstyres med retroreflekterende markører i henhold til Qualisys CAST-modell, ved bruk av passende hypoallergene dobbeltsidige retroreflekterende markører for individuelle markører og elastiske bandasjer med borrelås for retroreflekterende gips. EMG-elektrodeplassering vil følge et standardisert oppsett tidligere publisert av Ortiz et al. For å minimere effektene av utmattelse i oppgaveutførelse, vil testrekkefølgen forbli konstant i følgende rekkefølge: 1) BESS, 2) enkeltbens nedtrapping, 3) isokinetisk testing og 4) aerob kapasitet. For BESS vil rekkefølgen på testingen være i henhold til protokollen som vises på plattformens dataskjerm. Deltakerne vil utføre alle testene med lukkede øyne i 20 sekunder med 10 sekunders hvile mellom forholdene. Hver deltaker vil først utføre de tre stabile forholdene (dobbeltben, enkeltben, tandem) etterfulgt av de samme forholdene etter å ha plassert en 6 cm tykk skumpute over balanseplattformen. En spesiell merknad for deltakerne i BFR-gruppen med ett ben vil bli skrevet, som angir hvilket ben som ble brukt til BFR-mansjettene. Nedtrappingen med ett ben vil bli utført fra et 30 cm-trinn for tre 5-trinns repetisjoner per etappe, alternerende ben. Hver deltaker vil først stå på trinnet med begge føttene på trinnet. Ved kommandoen "gå" vil de løfte det tilsvarende benet og gå ned ved å berøre gulvet (kraftplaten) med det ikke-vektbærende benet og gå tilbake til den opprinnelige stillingsposisjonen. Denne prosessen vil bli utført kontinuerlig fem ganger på rad. Valgus-bevegelse vil bli sporet med det 3-dimensjonale bevegelsessystemet og EMG gjennom hele de fem enkeltbens stance-epokene. Valgus vil bli målt på punktet hvor deltakeren berører kraftplaten. Den høyeste valgus- og EMG-amplitude (RMS) av de tre midterste forsøkene vil bli vurdert for analyse. En spesiell merknad for deltakerne i BFR-gruppen med ett ben vil bli skrevet, som angir hvilket ben som ble brukt til BFR-mansjettene. For utmattelsesanalysene vil gjennomsnittet av de fem forsøkene for bevegelsesanalyse og hele frekvensen til EMG-signalet vurderes for analyse. Muskelstyrkevurdering av quadriceps og hamstrings vil følge nedtrappingsvurderingen. Hver deltaker vil sitte i dynamometeret basert på standardiserte posisjoner. Høyre ben vil bli testet først, etterfulgt av venstre. For deltakerne i enkeltbens BFR-gruppen vil det bli skrevet en spesiell merknad som angir hvilket ben som ble brukt til BFR-mansjettene. Den standardiserte protokollen satt av dynamometerdatamaskinen vil bli fulgt med 60˚ og 180˚ per sekund. En kjent oppvarming på tre til fem repetisjoner ved hver hastighet vil bli utført før testingen ved hver hastighet, etterfulgt av et minutts hvile. Totalt fem sammentrekninger vil bli utført med 60˚/sekund og 10 repetisjoner med 180˚/sekund. Aerob kapasitet vil bli vurdert gjennom en standardisert maksimal syklus ergometerprotokoll. VO2 max, VO2 topp og hjertefrekvens vil bli målt direkte fra den metabolske analysatoren under denne protokollen. Etter en 10-minutters hvile for å oppnå hvilepuls, vil deltakerne begynne å tråkke på 70 omdreininger/min med en belastning på 25 watt. Hjertefrekvens (HR) vil bli overvåket kontinuerlig i sanntid, og pulsen på slutten av de første tre minuttene vil bli brukt til å bestemme ytterligere belastningsøkninger. Testen vil fortsette til deltakeren når ett eller flere av følgende kriterier: når 80 % av sin anslåtte hjertefrekvens ved å bruke pulsreserveformelen; (([220-alder] -hvilepuls) x 80%) + hvilepuls, når en RER >1,0, eller det er en utjevning av oksygenkurven. Intervensjon: Kontrollgruppe: kontrollgruppen skal utføre 15 minutters sykling i et stasjonært syklusergometer med 70 omdreininger/min. tre ganger i uken i seks uker. Deltakerne vil bruke en polar pulsmåler gjennom treningen for å registrere pulsresponsen i løpet av de 15 minuttene med trening. BFR-grupper: alle fire BFR-gruppene vil utføre samme trening som kontrollgruppen mens de bruker BFR-mansjettene. Dette treningsprogrammet følger anbefalingene for stasjonær sykling mens du bruker BFR-mansjetter på 45-60 minutter per uke. Hver deltaker i BFR-gruppen vil gjennomgå protokollen definert av Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc., Vancouver BC, Canada), som består av å plassere BFR-mansjetten i øvre del av låret mens deltakeren ligger rygg på et bord mot gravitasjon for å bestemme full okklusjon og deretter utlede prosentandelen av ønsket okklusjon (60 % eller 80 %).

Dataanalyse: Data vil bli screenet for normalitet, homoskedastisitet og uteliggere. Uavhengige t-tester vil bli utført for å sammenligne demografiske (alder, vekt, høyde, BMI) variabler mellom grupper. En innenfor- og mellom-gruppe (5) etter tid (3) gjentatt mål ANOVA med interaksjoner vil bli brukt for å sammenligne grupper for alle utfall av interesse. Post-hoc analyser vil bli brukt for å følge opp signifikante forskjeller mellom grupper, tid og gruppe ved tidsinteraksjon.