运动训练领域的运动员对肌肥大和肌肉力量有着特殊的需求,为满足这一需求,抗阻训练成为普遍采用的训练方法。要有效增加肌肥大,通常可以采取高负荷、少重复次数的高负荷抗阻训练或低负荷、多重复次数的中低负荷抗阻训练;而要有效增加肌肉力量,通常需要采取高负荷抗阻训练,外部抗阻负荷通常不能低于70%1RM。进行高负荷抗阻训练对于运动员来说是家常便饭,但承受过高的外部抗阻负荷也是导致运动员发生运动伤病的重要原因。为了缓解因高负荷抗阻训练带来的高伤病率,探索无需运用高负荷的既可以刺激肌肥大又可以增强肌肉力量的抗阻训练方法成为运动训练领域的迫切需求。在此背景下,借鉴临床康复领域的血流限制康复方案,RT-BFR被发掘出来成为可供运动训练领域选择的一种新方法。在有关RT-BFR的研究中,外部抗阻负荷设置为低负荷的效果最佳,低负荷的RT-BFR(20%～40%1RM)能够有效地诱发骨骼肌的生长并适当增加肌肉的力量表现,特别是在肌肉横截面积增加方面,能够起到与传统高负荷抗阻训练类似的效果。虽然RT-BFR具有显著的积极效果,但在应用过程中却有诸多要求和禁忌,如果应用不当,非但不能取得理想的训练效果,还有可能导致安全性问题。因此,本文就RT-BFR在运动训练领域中的应用进行分析和探讨,总结在应用RT-BFR过程中需要注意的问题,归纳RT-BFR在运动训练领域的应用策略,为相关理论研究和实践操作提供参考与借鉴。

1、RT-BFR的基本理论

1.1基本机制

RT-BFR是指在运动期间运用止血带、可充气袖带或弹性包裹物等特殊加压装置,对肢体进行外部加压以减少运动过程中的动脉血流并闭塞静脉血流[1],并结合使用外部负荷抗阻训练的形式来刺激肌肉生长、改善肌肉功能的训练方法[2]。RT-BFR的作用机制尚未完全明确,目前认为,机械张力和代谢压力的增加是导致肌肉适应性反应的主要机制。伴随肌肉收缩的机械张力的增加,细胞内合成代谢和分解代谢途径的信号传导得到增强,从而增强了肌肉蛋白质的合成。在血流限制期间发生的代谢应激增强,也源于肌肉训练导致的代谢副产物累积,代谢副产物的累积导致了快肌纤维的更强烈募集、细胞的更强烈肿胀以及运动后生长激素更高水平的提高[3]。重要的是,RT-BFR即使运用较低的外部抗阻负荷,也可以立即启动生理反应,例如代谢应激反应增强、内分泌系统反应增强、肌内信号传导增强、细胞肿胀增强和快肌纤维募集增强等[4],这些相互依赖的生理反应增强为RT-BFR的作用机制提供部分理论注解。RT-BFR可以导致运动量的减少,从而降低肌肉生成抑制素基因的表达(45%),这种影响与传统高负荷抗阻训练中观察到的结果(41%)相当,这对于肌肥大尤其重要[5]。RT-BFR增强了肌内信号传导,从而刺激了肌肉蛋白的合成,例如雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和卫星细胞的增殖[6]。RT-BFR后肌肉损伤标志物(肌酸激酶CK,肌红蛋白,白细胞介素-6)水平的有限升高以及蛋白水解过程水平的显著降低,都为肌肥大创造了适宜条件[7]。RT-BFR后肌肉力量的增加很可能是由肌肉横截面积的增加导致的,而不是由神经适应导致的,因为RT-BFR对神经适应的促进作用并不明显。

1.2基本要素

RT-BFR主要是通过使用能够施加限制压力的特殊装置来完成的,这涉及到加压装置的选择和血流限制压力的设定。充气袖带是最为常用的加压装置,而充气袖带的材质、宽度、血流限制压力和外部抗阻负荷是实施RT-BFR时必须考虑的重要因素。

1.2.1袖带材质。

弹性材质和尼龙材质是RT-BFR研究中最常用的两种袖带材质。针对下肢进行的RT-BFR研究发现,5cm宽的弹性材质和尼龙材质的袖带在导致静息动脉闭塞压力或力竭的重复次数方面无明显差异[8]。另有研究发现,弹性止血带和弹性包裹物也能起到与充气袖带类似的加压限制效果,可以作为充气袖带的可行替代品[9]。

1.2.2袖带宽度。

相对于袖带材质方面较为统一的认识,袖带宽度方面则分歧较多。RT-BFR没有恒定的袖带宽度标准,一般介于5～14cm之间。在恒定压力的前提下,袖带宽度越大,越容易导致血流闭塞,袖带宽度对血流限制效率有显著影响,进而影响到心率和血压,使用不同宽度的袖带会导致不同的生理反应和肌肉适应性变化。有研究将两种不同宽度的袖带充气至相同的血流限制压力值(约150mmHg)后进行RT-BFR,研究结果显示,与使用5cm宽袖带相比,使用13.5cm宽袖带会导致心率和血压的变化更大,5cm宽袖带在血流限制压力值约为235mmHg时可以导致静脉血流闭塞,而13.5厘米宽袖带在血流限制压力值约为144mmHg时即可实现静脉血流闭塞[10]。从这个意义上,似乎使用宽袖带更容易实现血流的限制作用,但需要注意的是,袖带宽度有可能会对袖带下方的肌肉生长产生负面影响。一项针对下肢的4周RT-BFR(13cm宽袖带、限制压力230mmHg)实验研究发现,4周RT-BFR对股四头肌的肌肉生长产生了显著影响,股四头肌的整体横截面积增加了,但袖带所处位置正下方的肌肉生长减弱了[11]。另一项针对下肢的12周RT-BFR(18cm宽袖带、限制压力90～100mmHg)和高负荷抗阻训练的对比实验研究发现,RT-BFR和高负荷抗阻训练导致了类似的股四头肌远端位置的肌肉横截面积增加,但在RT-BFR中观察到股四头肌近端位置肌肉横截面积减小的状况[12]。这些研究表明,袖带宽度可能会影响肢体肌肉的肌肉生长。但是这两项研究都在RT-BFR期间使用了任意限制压力,这可能会使某些人处于完全动脉闭塞和/或不必要的高压下,这也可能是导致肌肉生长减弱的原因。为了解决这个问题,有研究比较了上肢使用两种不同袖带宽度(5cm和10cm)的RT-BFR在相对较高的限制压力(80%完全动脉闭塞压力)下的肌肉适应性。研究发现,尽管10cm袖带覆盖了上肢的更多区域,但两种情况下的肌肉大小均以类似的方式增加。这可能表明,在确保不在完全动脉闭塞压力的情况下进行训练,对使用的袖带施加相对限制压力可以防止肌肉的生长减弱。这项研究也可能表明,上肢和下肢的RT-BFR效果可能会存在差异[12]。根据现有的研究成果,如果希望在血流限制训练后产生最大的肌肉适应性反应,建议相对于所使用的袖带宽度加大限制压力,并在较小的袖带面积上施加压力,由于上下肢围度上的差异,上肢建议选取较窄的袖带(目的是尽量规避有可能存在的袖带下方肌肉生长减弱),而下肢可以选取一些较宽的袖带(目的是为了方便施加更大的限制压力),无论采取宽袖带还是窄袖带,限制压力均不要完全闭塞动脉血流。

1.2.3血流限制压力。

无论选择何种袖带材质和宽度,其主要目的是为了实现RT-BFR所需的血流限制压力,确定最佳的血流限制压力是RT-BFR的基本方法问题。血流限制压力不仅与袖带的材质和宽度有关,还与被施加血流限制压力的个体特征有关。研究表明,肢体围度较大的个体需要施加更大的血流限制压力,肢体围度较小的个体需要施加更小的血流限制压力。对同一个个体而言,上肢所需的血流限制压力较小,下肢所需的血流限制压力较大。最佳的血流限制压力既要能限制静脉血从运动肌肉区域的回流,也要能保证动脉血对运动肌肉的血液供应。血流限制压力不足会降低RT-BFR诱发肌肉适应的有效性,而血流限制压力过大则会导致运动员感觉不适,血流限制压力过大与血流限制压力适宜相比并没有明显的训练益处,而且会带来一些安全问题,特别是在完全闭塞动脉血流的情况下,有可能会导致血栓的形成和神经传导速度变慢。在确定血流限制压力的标准方面,有许多研究进行过探讨,有研究根据肱动脉收缩压来确定血流限制压力,常见的血流限制压力值为130%肱动脉收缩压[14],但这种确定方案受到诸多质疑,因为上下肢之间的围度差异明显。而根据完全闭塞动脉血流的压力值来决定血流限制压力值似乎更为客观和准确,采用完全闭塞动脉血流压力值的50%作为血流限制压力可能是最佳的抗阻训练选择[15],但也有研究建议采用更高的血流限制压力(80%)[16]。但难点在于,完全闭塞动脉血流的压力值不是固定的,这个压力值在不同的时间点会有变化,因此最好在每次训练前都进行测定。目前,在确定最佳血流限制压力值的方法方面尚未形成共识,有研究指出,可以根据肢体周长和袖带宽度来选择血流限制的方法,并给出了最佳血流限制压力的参考值。该研究针对下肢大腿,运用5cm宽袖带,首先测量大腿周长,测量位置为腹股沟折痕至髌骨上缘距离的约三分之一处,然后测试评估完全闭塞动脉血流的压力值,最后计算60%完全闭塞动脉血流压力值,以此作为最佳血流限制压力参考值。根据获得的结果,研究给出5cm宽袖带在不同大腿周长范围内的最佳血流限制压力值的参考:周长在45～50cm之间的最佳血流限制压力值约为120mmHg;周长在51～55cm之间的最佳血流限制压力值约为150mmHg;周长在56～59cm之间的最佳血流限制压力值约为180mmHg;周长超过60cm的最佳血流限制压力值约为210mmHg[16]。这种确定最佳血流限制压力值的方法和思路具有一定的科学合理性,它兼顾了生理学因素和个体特征,但值得注意的是,并非每个接受RT-BFR的运动员都可以使用精确的设备来检测完全闭塞动脉血流的压力值,这在一定程度上限制了RT-BFR的普及使用。基于此种情况,有研究指出,可以根据主观感知疼痛量表来评估确定最佳血流限制压力,该研究认为,最佳的血流限制压力应该保证弹性包裹物包裹的足够牢固且不会引起疼痛,该研究提出用主观感知疼痛量表(0-10级)来评估血流限制压力,其中0表示没有血流限制压力,而10意味着血流限制压力过高且导致高疼痛感,作者发现,使用弹性包裹物的最佳血流限制压力对应主观感知疼痛量度的等级7。该研究还提出,可以利用感知弹性包裹物紧密度(0-10级)的方法来确定最佳血流限制压力,但自我感知紧密度的方法显然不够科学,所以这种方法通常与触诊桡动脉(上肢)或胫后动脉(下肢)相结合,如果未检测到脉搏,则表明包扎太紧,应松开以确保动脉血流入[17]。结合触诊的方法虽然纳入了一些科学手段,但仍然属于主观感知的范畴,无法精确量化。这种利用主观感知疼痛和紧密度的方法虽然简便易行,但依据主观感知疼痛或紧密性的方式来评估血流限制压力似乎不够精确,而且这种方法也未考虑肢体周长和袖带宽度等情况。显然,很难精确评估RT-BFR期间的最佳血流限制压力,在确定最佳血流限制压力时需综合考虑肢体周长、肢体加压前后的静息血压和袖带宽度。一般认为采用完全闭塞动脉血流压力值的50%～80%可能是最佳的[18]。

1.2.4外部抗阻负荷。

大量研究显示,进行RT-BFR时要注意外部抗阻负荷的选择。以30%～40%1RM外部抗阻负荷进行RT-BFR时,中等程度的血流限制压力似乎足以引起肌肉适应性反应的最适宜改善,而继续增加血流限制压力似乎不会继续增强肌肉的适应性反应,这意味着低负荷的RT-BFR能够取得最佳的训练效益,在运用RT-BFR时,无需使用较大的外部抗阻负荷,这也是RT-BFR的优势所在。一项实研究观察了运用中等程度血流限制压力(40%动脉闭塞压力)训练时,通过控制外部抗阻负荷的变化来观察胸大肌的适应性反应,研究发现,当运动至力竭时,控制外部抗阻负荷变化(30%或50%1RM)对胸大肌适应性反应的影响没有差异,而且中等程度血流限制压力进行RT-BFR后导致的肌肥大与传统高负荷抗阻训练后所观察到的效果没有差异[19]。而研究表明,当RT-BFR中的外部抗阻负荷小于30%1RM时,如果想达到与传统高负荷抗阻训练类似的肌肥大效果,则可能需要提高血流限制压力[20]。这些研究表明,在进行RT-BFR时,外部抗阻负荷不用过高,低负荷即可产生较好的效果,提高外部抗阻负荷不仅无益,还会诱发安全性问题,如果外部抗阻负荷过低,则需要提高血流限制压力。一般认为,外部抗阻负荷为20%～40%1RM的效果比较好。

2、运动训练领域的运用

2.1运用效果

RT-BFR的运用不仅能为康复患者、普通健身群体提供了帮助,还能为运动员提供益处。大量研究已表明,RT-BFR可以改善肌肉力量、爆发力、敏捷性、最大冲刺表现、重复冲刺表现、有氧穿梭跑能力等与运动能力密切相关的整体体能能力。一项针对运动员的研究评估了为期8周的低负荷RT-BFR方案对膝关节伸展训练的有效性,与对照组相比,实验组中观察到了肌肉力量的改善和膝关节伸肌肌肉横截面的增加[21]。一项针对美式橄榄球运动员的研究发现,与对照组相比,运用为期4周的低强度RT-BFR(20%1RM)后,卧推和深蹲的肌肉力量得到了显著改善(分别提高了8%和7%)[22]。一项针对优秀运动员的研究表明,3周的RT-BFR(70%1RM,5组,每组重复5次)不仅可以提高血流限制区域的肌肉力量,而且还有利于提高整体力量表现,如深蹲(2.0±0.6%)和卧推(1.4±0.8%)[23]。这些发现扩大了RT-BFR的适用范围,因为由于技术原因,一些身体部位(例如躯干、胸部、肩带)不易于实施血流限制。

在大部分体育运动中,运动员运用抗阻训练作为一种训练手段,不仅可以提高肌肉力量,而且可以间接提高许多运动专项技能。一些研究也证明了运用RT-BFR对提高专项成绩的效用。一项针对田径运动员(跳跃和短跑)的研究发现,运用8天的RT-BFR后,田径运动员的肌肉质量(大腿中部肌肉横截面积)和肌肉力量显著增加,短跑成绩也得到了提高。考虑到仅8天的训练时间以及研究参与者是高水平运动员,显著改善的结论尤其令人印象深刻。但应该注意的是,参与者在8天内进行了多达23次训练,每次训练包括3组、每组15次的深蹲和腿弯举(20%1RM),这是强烈刺激肌肉适应性变化的训练安排[21]。

这些研究证实了在运动员的抗阻训练中纳入血流限制的合理性和有效性。但是,与抗阻训练相比,RT-BFR是否始终是更好的训练形式似乎值得怀疑,因为与抗阻训练相似,RT-BFR的功效也依赖众多训练变量的选择。针对美国橄榄球运动员进行的研究表明,无论是否使用血流限制,外部抗阻负荷都会对训练的有效性产生重大影响。该研究采用的7周高负荷RT-BFR方案诱发了深蹲中最大肌肉力量增加,但低负荷RT-BFR组达到的肌肉适应性变化水平与高强度抗阻训练组类似[22]。因此,可以说外部抗阻负荷决定了适应性变化的范围。但总体来说,在抗阻训练中纳入血流限制是有促进意义的,低负荷RT-BFR可以起到类似传统高负荷抗阻训练的效果,而高负荷RT-BFR有可能会诱发最大程度的肌肉适应性变化,但这种训练设置的安全隐患也非常大,只有在有严格科学监测的情况下才能使用,受训对象也必须有高水平的抗阻训练经验。

2.2运用策略

2.2.1与高负荷抗阻训练组合使用。

运用RT-BFR时需要注意,必须根据运动员的训练周期优化所有训练手段的运用,以诱导所需的肌肉适应性变化。传统抗阻训练和RT-BFR可以组合使用,也可以在训练周期或训练课程中交替使用。一项研究对低负荷RT-BFR、高负荷抗阻训练和两者组合训练的效用进行了对比实验,在为期6周的训练小周期中,参与者分为三个训练组进行卧推训练,第一组只进行RT-BFR(30%1RM),第二组只进行传统高负荷抗阻训练(75%1RM),第三组结合使用这两种训练。研究发现,高负荷抗阻训练组和组合训练组在力量改善方面的效果相似,分别为19.9%和15.3%,但只使用低负荷RT-BFR的组,肌肉力量增加幅度较低(7%)。相对力量(1RM除以肱三头肌的横截面积)方面,高负荷抗阻训练组增加10.5%,结合训练组增加6.7%,低负荷RT-BFR组没有显著提高[24]。除了在训练周期中使用组合训练外,研究者还建议在一次训练课程中将两种训练方式组合起来,研究证实,低强度RT-BFR可以作为高负荷抗阻训练的一种补充(额外的刺激手段),针对美国橄榄球运动员的实验研究表明,采取这种方式可以显著改善卧推和深蹲的表现[22]。尽管该研究没有发现额外刺激对神经适应有所促进,但如果在高负荷抗阻训练后纳入低负荷的RT-BFR,有可能会强烈刺激由高负荷抗阻训练诱导的神经适应性,并增加肌肉形态学方面的适应性反应。

2.2.2考虑运动项目特征和运动员个体特征。

除了外部抗阻负荷变量和血流限制压力外,还有一些因素会影响RT-BFR对运动员肌肉适应性反应的刺激程度,这些因素包括:运动项目类型、运动代谢的性质以及运动员快慢机肌纤维比例。一项针对短跑运动员和长跑运动员运用RT-BFR的对比研究表明,与短跑运动员相比,长跑运动员在RT-BFR过程中的代谢压力要大得多[21]。可能的原因在于,长跑运动员比短跑运动员具有更高的有氧运动能力,长跑运动员在运动过程中更依赖于有氧代谢,因此在血流限制期间遭受到更大的代谢紊乱,而短跑运动员在生理上可能更习惯于由血流限制引起的缺氧环境,血流限制给予短跑运动员的代谢压力要小于给予长跑运动员的代谢压力。因此,在运用RT-BFR的过程中,要考虑到运动项目类型、运动代谢的性质及运动员快慢机纤维比例情况,以便合理调整RT-BFR的有关变量。

2.3运用局限

RT-BFR在运用中也存在诸多局限。例如,虽然低负荷RT-BFR在肌肥大和肌肉力量增加方面显示出积极的效果,但中、高负荷RT-BFR在肌肥大和肌肉力量增加方面未显示出积极效果,低负荷RT-BFR对肌肉相对力量的提升效果没有传统高负荷抗阻训练的提升效果好,低负荷RT-BFR似乎不能将肌肉活动水平提高到与高负荷抗阻训练相同的水平,这似乎也是一个缺陷。针对运动员运用RT-BFR的另一个重要缺陷是,RT-BFR在诱发肌肥大的同时,会导致袖带下方区域肌肉的受损,这种有限的肌肉受损对普通群体而言可能无关紧要,但对肌肉功能要求极高的运动员而言,可能就是一个重大缺陷。一项针对运动员的研究显示,使用13cm宽袖带(血流限制压力为230mmHg)进行4周的RT-BFR后,股四头肌的横截面积有所增加,但袖带下方位置的肌肉生长受到抑制,这不仅会对运动表现形成影响,还会对运动员的健康和安全构成巨大威胁[25]。另一项针对运动员的研究还发现,与高负荷抗阻训练相比,12周的低负荷RT-BFR后,血流限制位置附近肌肉的横截面积出现减少[12]。所有这些研究发现表明,RT-BFR不能以单一的训练形式运用于运动员,高负荷抗阻训练与RT-BFR的组合似乎提供了一种最有益的解决方案,但有关RT-BFR的最佳剂量效应,即如何搭配血流限制压力(加压装置宽度、限制压力、加压部位、加压持续时间[26])、训练变量(训练负荷、量、频率和间歇时间)和个体特征(肢体围度和性别等)以达到最优训练效果还尚未确定[27]。

3、结语

RT-BFR能有效促进肌肥大并适度提高肌肉力量,肌肉力量的提高主要源于肌肥大效应而非神经适应效应。低负荷(20%～40%1RM)RT-BFR能够诱发最佳的肌肥大效应,肌肥大导致肌肉力量的增加,但肌肉的神经适应并未得到有效提高,神经适应的提高更依赖于高负荷抗阻训练。高负荷抗阻训练诱发的肌肉力量增加主要源于神经适应提高和肌肉质量增加,这是两种训练方法的重要差异所在。因此,对于运动员的全面发展而言,重要的是不能把RT-BFR作为唯一的训练手段。高负荷抗阻训练与低负荷RT-BFR的组合可能会诱发最佳的肌肉适应性反应,考虑到RT-BFR的低负荷特征以及有限的运动后肌肉损伤情况,在实践运用中先安排高负荷抗阻训练后安排RT-BFR似乎更合理,尤其是在训练目的为增强肌肉力量的情况下。RT-BFR是一种要求比较严苛的训练形式,在运用RT-BFR时,训练的持续时间、与常规训练的比例配置、血流限制压力、袖带材质与宽度、加压的部位、外部抗阻负荷等训练变量都需要根据运动员的实际情况进行调整。

参考文献：

[1]魏佳,李博,杨威,等.血流限制训练的应用效果与作用机制[J].体育科学,2019,39(4):71-80.

[2]彭一腾,黄骅.加压力量训练的研究评述[J].基因组学与应用生物学,2018,37(12):5676-5691.

[26]瞿超艺,覃飞,徐旻霄,等.加压训练在体育应用时的禁忌与风险防范[J].中国体育科技,2019,55(5):3-7.

[27]魏佳,李博,冯连世,等.血流限制训练的方法学因素及潜在安全性问题[J].中国体育科技,2019,55(3):5-14.

陆锦华.血流限制抗阻训练的基本理论及其在运动训练领域的运用[J].浙江体育科学,2020,42(06):100-106.