Skuteczność ograniczenia przepływu krwi podczas aerobowej jazdy na rowerze

Projekt eksperymentu i wielkość próby: To badanie jest randomizowaną, kontrolowaną próbą z pięcioma grupami po 11 uczestników każda (N=55). Wielkość próby oszacowano za pomocą GPower przy użyciu 5-grupowego projektu powtarzanych pomiarów w ramach i między grupami z trzema wizytami kontrolnymi (0, 3, 6 tygodni), uzyskując moc większą niż 80%, w tym 10% w przypadku utraty lub brakujących danych. Populacja: Rekrutowane będą zdrowe osoby dorosłe w wieku 21-35 lat. Rekrutacja będzie prowadzona w sposób zbliżony do równej liczby kobiet i mężczyzn dla wszystkich grup, ponieważ udokumentowany udział kobiet w badaniach interwencyjnych oceniających skuteczność szkolenia BFR wynosi nie więcej niż 17%. Kolejnymi kryteriami udziału w badaniu będzie zaangażowanie w treningi i sesje testowe, dobry stan zdrowia oraz zapoznanie się z aktywnością fizyczną i ćwiczeniami, w tym z jazdą na rowerze stacjonarnym. Uczestnicy zostaną wykluczeni, jeśli wystąpią którekolwiek z poniższych: 1) doznały urazu mięśniowo-szkieletowego kończyn dolnych lub dolnej części pleców w ciągu ostatnich trzech miesięcy, 2) jakiekolwiek przeciwwskazania do aerobowego testu wysiłkowego określone przez American College of Sports Medicine [12] ], 3) wszelkie przeciwwskazania do treningu z ograniczeniem przepływu krwi, 4) spełnienie lub przekroczenie zaleceń ACSM dotyczących ćwiczeń aerobowych 5 razy w tygodniu przez >20 minut i ćwiczeń wzmacniających > 2 dni w tygodniu [12], oraz 5) ciąża u uczestniczek (zgłoszenie własne). Każdy uczestnik będzie zobowiązany do przeczytania i podpisania dokumentu świadomej zgody zatwierdzonego przez instytucjonalną komisję rewizyjną przed zapisaniem się do badania i wykonaniem jakichkolwiek testów. 55 uczestników w pięciu grupach po 11 uczestników zostanie losowo przydzielonych za pomocą generatora liczb losowych. Pięć grup zostanie losowo przydzielonych w następujący sposób: 1) kontrola (Con), 2) 60% obustronna okluzja BFR (60BILAT), 3) 80% obustronna okluzja BFR (80BILAT), 60% jednostronna okluzja BFR (60 JEDNOSTEK) i 80% jednostronna okluzja BFR (80 JEDNOSTEK).

Oprzyrządowanie i wyniki: Równowaga jednej nogi zostanie zmierzona za pomocą Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY). To urządzenie mierzy statyczną i dynamiczną równowagę wielokierunkową za pomocą zatwierdzonego systemu oceny błędów równowagi (BESS), mierząc kołysanie z zamkniętymi oczami w następujących warunkach: 1) twarda nawierzchnia z dwiema nogami, 2) twarda nawierzchnia z jedną nogą, 3) stanie tandemowym na twardym podłożu oraz 4) powtórzenie poprzednich testów na piankowej (niestabilnej) powierzchni. Równowaga i stabilność postawy są podstawowymi składnikami wyników sportowych i czynności życia codziennego, co sprawia, że ​​jej ocena jest niezbędna do pomiaru zmian w różnych warunkach, takich jak uraz, zmęczenie, wstrząs mózgu itp. Ponadto ostatnie dowody sugerują, że trening BFR poprawia równowagę w czynnościach funkcjonalnych, ale jedyne dowody dotyczą populacji osób starszych. Stabilność kolana zostanie zmierzona podczas 5-krotnego zejścia na jednej nodze z 30-centymetrowej platformy z 10-kamerowym (częstotliwość próbkowania 120 Hz) systemem przechwytywania analizy ruchu (Qualisys AB, Göteborg, Szwecja) zsynchronizowanym czasowo z bezprzewodowym system elektromiografii (EMG) (Trigno, Delsys, Inc., Natick, MA). Dane EMG będą zbierane przez trzy wstępnie wzmocnione elektrody (Ag) (Trigno, Delsys Inc., Natick, MA; szerokość pasma: 450 ± 50 Hz > 80 dB/dec; całkowity szum kanału: <0,75 uV) obustronnie z mięśnia obszernego przyśrodkowego , rectus femoris i vastus lateralis przy 2 kHz i przefiltrowano przez filtr Butterwortha drugiego rzędu. Stabilność stawu kolanowego jest istotnym wynikiem rehabilitacji, ponieważ jest podstawą prawidłowego ustawienia w celu zapobiegania urazom [14], podczas gdy aktywacja mięśni jest jednym z głównych ograniczeń niestabilności kolana, pomagając zapobiegać kontuzjom. Biorąc pod uwagę, że istnieją dowody na to, że trening BFR zwiększa rekrutację mięśni i aktywację mięśni za pomocą EMG, konieczne jest ustalenie, czy taka poprawa przekłada się na lepszą kontrolę motoryczną i stabilność kolana podczas czynności funkcjonalnych. Siła mięśnia czworogłowego i ścięgna podkolanowego będzie mierzona za pomocą dynamometru izokinetycznego (System 4 Pro, Biodex Medical Systems, Inc, Shirley, NY) przy prędkościach 60˚ i 180˚ stopni na sekundę. Hamownia zostanie skalibrowana zgodnie z zaleceniami producenta. Kilka badań wykazało poprawę siły izokinetycznej po treningu BFR. Dlatego ocena siły mięśniowej za pomocą dynamometru izokinetycznego pozwoli na dokonanie porównań badania z aktualną literaturą. Wydolność tlenowa zostanie zmierzona podczas protokołu ergometru rowerowego na ergometrze stacjonarnym (Velotron, Quarq Technology, Spearfish, SD) podłączonym do analizatora gazów (TruOne 2400, Parvomedics, Salt Lake City, UT) w celu oceny zużycia tlenu [VO2 (ml/min)]. Jest to wynik rozpoznawczy, ponieważ nie oczekuje się, że ćwiczenia aerobowe w cyklu ćwiczeń przez 15 minut poprawią wydolność metaboliczną układu sercowo-naczyniowego. Jednak Abe i wsp. 2010 odnotowali poprawę VO2max przy zastosowaniu protokołu podobnego do tego badania, polegającego na 15-minutowej jeździe na rowerze z mankietami BFR. Tak więc, oceniając VO2, badanie będzie w stanie określić, czy istnieją jakiekolwiek korzyści z treningu BFR podczas ćwiczeń aerobowych i porównać nasze wyniki z niewielkimi dowodami dotyczącymi jazdy na rowerze z mankietami BFR.

Procedury: Po wyrażeniu zgody na udział zostaną zarejestrowane dane demograficzne i antropometryczne. Po pomiarach uczestnicy zostaną wyposażeni w markery odblaskowe zgodne z modelem Qualisys CAST, przy użyciu odpowiednich hipoalergicznych dwustronnych markerów odblaskowych do poszczególnych markerów oraz bandaży elastycznych z rzepem do odlewów odblaskowych. Umieszczenie elektrod EMG będzie zgodne ze standardową konfiguracją opublikowaną wcześniej przez Ortiza i in. Aby zminimalizować skutki zmęczenia podczas wykonywania zadania, kolejność testowania pozostanie niezmienna w następującej kolejności: 1) BESS, 2) zejście na jednej nodze, 3) test izokinetyczny i 4) wydolność tlenowa. W przypadku BESS kolejność testów będzie zgodna z protokołem wyświetlanym na ekranie komputera platformy. Uczestnicy będą wykonywać wszystkie testy z zamkniętymi oczami przez 20 sekund z 10-sekundową przerwą między warunkami. Każdy uczestnik najpierw wykona trzy warunki stabilne (podwójna noga, pojedyncza noga, tandem), a następnie te same warunki po umieszczeniu podkładki piankowej o grubości 6 cm na platformie balansowej. Zostanie napisana specjalna notatka dla uczestników grupy BFR z jedną nogą, wskazująca, która noga została użyta do mankietów BFR. Zejście na jednej nodze zostanie wykonane z 30-centymetrowego kroku w trzech powtórzeniach po 5 kroków na nogę, naprzemiennie nogami. Każdy uczestnik początkowo stanie na stopniu z obiema stopami na stopniu. Na komendę „idź” podnoszą odpowiednią nogę i schodzą dotykając podłogi (płyty siłowej) nieobciążoną nogą i wracają do pierwotnej pozycji. Ten proces będzie wykonywany w sposób ciągły pięć kolejnych razy. Ruch koślawy będzie śledzony za pomocą trójwymiarowego systemu ruchu i EMG przez wszystkie pięć okresów czasu w pozycji na jednej nodze. Koślawość będzie mierzona w miejscu, w którym uczestnik dotyka płyty siłowej. Do analizy zostanie wzięta pod uwagę najwyższa amplituda koślawości i EMG (RMS) z trzech środkowych prób. Zostanie napisana specjalna notatka dla uczestników grupy BFR z jedną nogą, wskazująca, która noga została użyta do mankietów BFR. Do analizy zmęczenia zostanie wzięta pod uwagę średnia z pięciu prób analizy ruchu i cała częstotliwość sygnału EMG. Ocena siły mięśni czworogłowych i ścięgien podkolanowych będzie następować po ocenie stopniowej. Każdy uczestnik zostanie posadzony na hamowni w oparciu o wystandaryzowane pozycje. Najpierw zostanie przebadana prawa noga, a następnie lewa. Dla uczestników grupy BFR z jedną nogą zostanie napisana specjalna notatka wskazująca, która noga została użyta do mankietów BFR. Standardowy protokół ustawiony przez komputer dynamometru będzie realizowany z prędkością 60˚ i 180˚ na sekundę. Rozgrzewka zapoznawcza składająca się z trzech do pięciu powtórzeń dla każdej prędkości zostanie przeprowadzona przed badaniem dla każdej prędkości, po czym nastąpi minuta odpoczynku. W sumie wykonamy pięć skurczów z szybkością 60˚/sekundę i 10 powtórzeń z szybkością 180˚/sekundę. Wydolność tlenowa zostanie oceniona za pomocą standardowego protokołu ergometru maksymalnego cyklu. Podczas tego protokołu VO2 max, szczytowe VO2 i tętno będą mierzone bezpośrednio z analizatora metabolicznego. Po 10-minutowym odpoczynku w celu uzyskania tętna spoczynkowego uczestnicy zaczną pedałować z prędkością 70 obr./min z obciążeniem 25 watów. Tętno (HR) będzie monitorowane w sposób ciągły w czasie rzeczywistym, a tętno na koniec pierwszych trzech minut zostanie wykorzystane do określenia dalszego wzrostu obciążenia. Test będzie kontynuowany, dopóki uczestnik nie osiągnie co najmniej jednego z następujących kryteriów: osiągnie 80% przewidywanego tętna przy użyciu formuły rezerwy tętna; (([220-wiek] - tętno spoczynkowe) x 80%) + tętno spoczynkowe, osiąga RER >1,0 lub dochodzi do wyrównania krzywej tlenowej. Interwencja: Grupa kontrolna: grupa kontrolna wykona 15 minut jazdy na stacjonarnym ergometrze rowerowym przy 70 obr./min trzy razy w tygodniu przez sześć tygodni. Podczas treningu uczestnicy będą nosić czujnik tętna Polar, aby rejestrować reakcję tętna podczas 15 minut treningu. Grupy BFR: wszystkie cztery grupy BFR wykonują ten sam trening, co grupa kontrolna, używając mankietów BFR. Ten program treningowy jest zgodny z zaleceniami dotyczącymi jazdy na rowerze stacjonarnym z założonymi mankietami BFR przez 45-60 minut tygodniowo. Każdy uczestnik grupy BFR zostanie poddany określonemu przez firmę Delfi (Delfi Medical Innovations, Inc., Vancouver BC, Kanada) protokołowi polegającemu na umieszczeniu mankietu BFR w górnej części uda w pozycji leżącej na stole grawitacji, aby określić pełną okluzję, a następnie wyprowadzić procent pożądanej okluzji (60% lub 80%).

Analiza danych: Dane zostaną sprawdzone pod kątem normalności, homoskedastyczności i wartości odstających. Niezależne testy t zostaną przeprowadzone w celu porównania zmiennych demograficznych (wiek, waga, wzrost, BMI) między grupami. ANOVA z powtarzanymi pomiarami wewnątrz i między grupami (5) według czasu (3) z interakcjami zostanie wykorzystana do porównania grup pod kątem wszystkich interesujących wyników. Analizy post-hoc zostaną wykorzystane do śledzenia znaczących różnic między grupami, czasem i interakcją między grupami według czasu.