阻血下肌肉力量训练的应用现状

胡珊 王健 徐守宇，3

1 浙江中医药大学第三临床医学院康复医学教研室（杭州310053）

2 浙江大学体育科学与技术研究所

3 日本顺天堂大学医学部运动器医学科

日本的佐藤义昭博士在按摩因跪坐而发麻的小腿时，发现肌肉被动收缩的感觉与力量训练相似，进而设想：通过增大压力使血流量降低，同时结合肌力训练，可能会促进肌肉快速肥大。 从1973年开始，他逐步改善阻血装置来优化训练方法， 并在1983年确立此技术[1]。阻血训练在日本被称为KAATSU training， 是通过使用专用设备（如止血带或充气加压带）对上臂或大腿进行捆绑施加压力（>50 mmHg，<150 mmHg）来限制远端肢体血流，并结合相对较小的约为20%～30% 1RM（单次完成最大用力值，One repetition maximum）的运动强度来进行训练，以刺激肌肉生长、提高肌肉适应性的一种方法， 也被称为 “血流限制性训练”（Blood flow restriction training，BFRT），简称“阻血下训练”。 与传统抗阻训练相比，在保证了同等治疗效果的前提下，阻血下训练不仅能使老年患者等更轻松地完成训练量，还可以降低运动中损伤的风险。 且因其操作简便，近年来已经应用于日本的体育运动选手训练和部分医院的骨科、康复科肌萎缩患者的康复。 在国内，阻血下训练也被称作“加压训练”。 本文就目前阻血下训练（加压训练）的可能作用机理及其应用作一回顾，为进一步研究和应用提供参考。

1 阻血下训练的作用机制

阻血下训练能使肌肉肥大及肌力增加， 但是其作用机制尚未十分明确。有实验指出血流阻断后，远端相继出现组织缺氧及代谢产物堆积， 可刺激交感神经和下丘脑－垂体系统，导致去甲肾上腺素、肾上腺素及生长激素、 睾酮以及胰岛素样生长因子I的浓度升高，而这些化学物质正好与肌肉的肥大成正相关[2-4，11]。Loenneke等[5-8]的研究则发现阻血所致的细胞含水量增加将刺激内在容量传感器， 激活哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），促使合成代谢信号通路的大量开放，肌肉蛋白合成增加。

有研究发现阻血所致的缺氧环境不仅促使慢肌纤维向快肌纤维转换[9]，还使阻血部位糖原含量增加和糖分解酶活性增强，快肌纤维糖酵解能力得到提高，从而提高肌耐力[10]。 在阻血带松开后的再灌注过程中，缺血部位黄嘌呤氧化酶活性升高，可产生活性氧。 而活性氧可能通过修饰调节蛋白的氧化还原水平，促进某些组织中与生长和繁殖有关信号的转换， 从而使肌肉肥大[11]。Nielsen等[12]的研究则表明短期局部血阻下的低强度抗阻运动会导致肌源性干细胞的明显增殖， 引起人骨骼肌急剧肥大。

而在分子水平方面， 本文作者在成功制作阻血诱导下骨骼肌肥大大鼠模型的基础上， 发现肌肉肥大的程度与HSP72（heat stress protein 72）的表达量相关[13]；之后， 作者进一步用AffymetrixGenechip Rat Genome U34基因芯片筛查阻血诱导下肥大的骨骼肌，结果发现两组表达量变化的基因[14]。

2 阻血下训练的应用

2.1 应用于运动员训练

阻血下训练应用于运动员的目的是提高肌肉适能， 主要包括提高肌力和肌耐力两个方面。 但是当<70% 1RM强度时，并不能获得满意的效果。普通人需≥70% 1RM强度的训练才能使肌力和肌耐力得到较大的提高，而对于运动员，至少需85% 1RM强度的训练才能达到训练目的[15]。 但是若采用阻血下训练，则只需要较低强度抗阻训练即能增粗运动员的肌肉并改善其骨骼肌性能，效益等同于高强度的抗阻训练。 赵彦等[16]将24名健康男性（20.78 ± 1.63岁）随机分为3组：1）单纯阻血组（袖带加压阻断肱动脉血流，EN）；2）抗阻训练组（一侧上肢进行强度为20% 1RM的屈肘举哑铃训练，ER）；3）阻血下训练组（袖带加压阻断肱动脉血流，同时进行强度为20% 1RM的上肢屈肘举哑铃训练，ET）。 各组训练4周后， 采用表面肌电图 （Surface electromyography，sEMG）、 核磁共振成像 （Magnetic resonance imaging，MRI）对骨骼肌的耐力、肌力及肌肉大小进行测定。 实验结果表明：1）与4周前相比，3个实验组的持续运动时间均有显著性延长（P < 0.05）；2）sEMG测定结果显示3个实验组在4周后均有显著性改变， 而ET组变化优于EN组和ER组 （P < 0.05）；3）4周后ET组、ER组和EN组最大肌力分别增加4.68%、2.01%和0.67%；4） 使用MRI检测肱二头肌的横截面积，4周后ET组增加了3.25%；5）4周后各组相对肌力均有增加，ET组改变最为明显（P <0.05），与EN组相比具有显著性差异（P < 0.05）。这一研究证实了无论是单纯的阻血训练还是阻血下低强度抗阻训练均能提高骨骼肌的短时间耐力， 但阻血下低强度抗阻训练相比单纯阻血训练和单纯低强度抗阻训练能更好地提高骨骼肌肌力。 Yamanaka等[17]对足球运动员作4周阻血下低强度耐力训练也得出了阻血下低强度训练能使运动员肌肉肥大和肌力增强的结论， 这与Manimmanakorn等[18]对精英橄榄球队员进行为期8周的阻血下低强度（50% 1RM）抗阻训练后所得出的轻度阻血下训练能引起肌肉肥大及肌力增强、 促进肌耐力增强的结论一致。

此外， 阻血下抗阻训练能更快地使训练者肌肉增大和肌力提高。 Takada等[19]通过研究14名健康男性（约22岁）接受阻血下4周单侧下肢训练（含2项20% 1RM的跖屈训练，中间休息30 s，2次/天，3天/周），分别在训练2周和4周后测量跖屈肌横截面积和其1RM值的大小，结果显示：训练2周后，跖屈肌横截面积和1RM值即已有显著的增加（P < 0.05）。说明即使是短时间的阻血下低强度抗阻训练，也能收到较好的效果。 Park[20]还发现阻血结合2周的步行训练能提高VO2max和VEmax，使肌耐力得到改善。

而对于运动员来说，提高其肌肉功能适应性（即肌肉为适应所在环境或运动强度等而发生的功能性变化）也尤为重要。Yasuda等[21]通过将40名年轻男性（年龄为22～32岁）随机分成4组，每组10人，分为高强度抗阻训练组 （75% 1RM，High-intensity resistance training，HI-RT）、 阻血下低强度抗阻训练组 （30% 1RM，Lowintensity resistance training with BFR，LI-BFR）、HI-RT和LI-BFR联合训练组（每周2次的LI-BFR训练和每周1次的HI-RT训练，CB-RT）和无训练对照组（CON）。 3个训练组均接受为期6周的卧推训练，每周3天。LI-BFR组在训练过程中受试者双上肢使用气压为100 ～160 mmHg的袖带阻血。 训练前后检测结果比较：HI-RT组和CB-RT组在1RM的增加上具相似性，分别为19.9%和15.3%，而LI-BFR组（8.7%，P < 0.05）则较低，CON组无明显变化； 最大等长肘伸肌力量的增加分别HI-RT组11.3%、CB-RT组6.6%，而LI-BFR组和CON组则无明显改变； 肱三头肌横截面积 （Triceps brachii-cross sectional area，TB-CSA） 的增粗分别为HI-RT组8.6%、CB-RT组7.2%、LI-BFR组4.4%、CON组－1.1%。 各组相对最大用力强度（1-RM/TB-CSA）增加情况为HI-RT组10.5%、CB-RT组6.7%、LI-BFR组4.0%，CON组则无明显变化。 本研究表明：在改善肌力和提高1-RM这两个方面，CB-RT较LI-BFR更具优势，可以达到类似HI-RT的训练效果。且若只接受阻血下低强度训练，并不能改变相对最大用力强度， 而CB-RT在相对最大用力强度的增加上虽然没有HI-RT变化明显，但比LI-BFR有效。

另有实验显示阻血疗法并不能提高肌腱刚度[22]，而高强度抗阻训练可以提高肌腱刚度， 如果将LI-BFR和HI-RT结合起来训练（CB-RT），也许更为有效。 这与Yamanaka等[17]的实验结果是一致的。 但是结合起来训练量偏大，可能训练者难以完成。 而Yasuda等[21]的研究则显示只需每周一次的高强度抗阻训练结合每周2次的阻血下低强度训练，就能明显改善身体机能，该实验为未来最佳训练计划提供了参考。

2.2 应用于运动损伤或手术后的康复

对于运动损伤后的康复， 阻血下训练目前研究对象多为前交叉韧带 （anterior cruciate ligament，ACL）修复术后患者。 Takarada等[11]对行ACL修复术的患者，在术后3～14天内，每天进行大腿近端阻血训练2次（重复5下/次，5 min血管阻血，3 min血管放松，阻血带宽9 cm，气压为238 mmHg）。通过MRI分析大腿伸膝肌群与屈膝肌群的横截面积发现， 对照组伸膝肌群和屈膝肌群横截面积分别减少20.7%和11.3%， 而阻血组的伸膝肌群与屈膝肌群横截面积仅分别减少9.4%和9.2%。 结果表明了阻血刺激能够有效地缓解术后骨骼肌废用性肌萎缩，且对伸肌群作用尤为显著。

Ohta等[23]在ACL重建术后的16周内，阻血R组采取阻血下低强度（以闭链运动为主）的抗阻训练，对照N组仅采取同等强度的抗阻训练。 结果手术16周前、后两侧膝关节伸肌和屈肌的肌力增加程度R组明显高于N组（P < 0.05）， 且术后16周后R组股外侧肌的1型和2型纤维直径相对于N组也有所增加，但差异不显著。 这些发现可以进一步说明， 阻血下低强度抗阻训练对ACL重建术后的早期肌肉训练是有效的。

Kubota等[24]在对健康人石膏制动后，进行为期14天的阻血训练，每天2次，每次含5次重复的阻血（5分钟）和休息（3分钟），与对照组（进行等长收缩）比较后发现：即使使用单纯的阻血疗法，不结合任何训练，也能减缓石膏制动后膝关节伸肌和屈肌的肌力减退和肌肉萎缩。 其后期的实验还认为，即使是低至50 mmHg的压力也能缓解石膏固定后肌力的减退[25]。

Nakajima等[26]发现在对24小时卧床的患者进行阻血训练时，其心率、每搏输出量、去甲肾上腺素、抗利尿激素、肾素达到了站立时的相应水平。也就是说阻血训练在卧床时提供了类似于重力的作用， 说明阻血疗法对卧床病人的心血管系统也是有益的。

还有一些个案也能说明阻血下训练对某些运动损伤康复有效。 如一名高水平的少年男篮运动员右膝关节剧烈疼痛，经MRI确诊为髌骨肌腱炎，保守治疗（持续1个月注射内固醇药物）效果不佳，尝试性进行阻血下抗阻（30% 1RM）训练，3周后疼痛缓解，MRI信号减弱，且大腿围增加9 mm[27]。 Loenneke等[28]为一名因深蹲致膝关节半月板撕裂和软骨骨折的健美运动员使用阻血下小强度抗阻训练后，发现其肌力的保持、骨软骨的增生和愈合情况均良好。 提示阻血下训练有利于运动损伤的康复。

2.3 应用于老年人废用性肌萎缩康复

老年慢性疾病、 运动器官的外伤或老龄化均可导致肌肉的弱化，从而引起废用性肌萎缩。目前用于防治老年人废用性肌萎缩的主要方法是康复运动及功能锻炼。但是康复训练一般要求高强度（>65% 1RM）抗阻训练，而老年人大多存在原发疾病，使得高强度的训练往往难以实现。且由于其肌肉骨骼系统弱化，过强的机械力也会带来损伤风险[29]。 而阻血下训练的出现则弥补了这些不足， 低强度运动和简便的操作使老年人易于完成计划任务，也相对安全。更重要的是有实验指出其既能改善骨质疏松[30]，还可以提高静脉顺应性[32]，从而使腿部静脉血栓的形成几率降低。

Patterson等[31]对10名老年人进行为期4周的低强度抗阻训练（25% 1RM单侧跖屈训练，一侧大腿阻血、一侧不作处理），左右对比发现：阻血下训练侧腿较单纯抗阻训练侧腿最大等长收缩肌力及最大等速（0.52 rad/s）收缩肌力均有明显增加，表明阻血下训练对于老年人肌力的提高是有效的。 Ozaki等[32]和Abe等[22]研究老年人在双下肢阻血下进行步行训练， 发现即使只训练3周，也可以检测到肌肉的肥大和肌力的增强，这说明阻血下极低强度抗阻训练也可以达到防治老年人废用性肌萎缩的康复目的。

有研究已经显示，在提高老年人肌力方面，阻血下低强度训练效果类似于高强度训练。Karabulut等[30]将37名健康中老年男性 （年龄50～64岁） 随机分成高强度（80% 1RM）抗阻训练组（RT80）、阻血下低强度（20%1RM）抗阻训练组（VR-RT20）和无任何训练的对照组（CON）。 训练6周后与预期结果相似， 相比于对照组，RT80组和VR-RT20组下肢蹬伸力量较对照组均明显增加（P < 0.01），且RT80组和VR-RT20组绝对力量的增加非常相似（P > 0.05）。 而Takarada等[29]和Thiebaud等[33]分别研究阻血下训练对绝经期妇女的肌肉训练效果，得出了类似的结论。

尽管较多的研究已表明阻血训练对肌肉功能改善颇具优势， 但是阻血下抗阻训练也有其尚待完善的方面：1）当阻血带充气加压的时候，会引起训练者不安，且即使是阻血下低强度训练， 所造成的疲劳也类似于或高于高强度训练[34]；2）在初始训练后会出现明显的肌肉酸痛[35，36]，故阻血训练的完成也需要训练者有较高的依从性和忍受力。而阻血训练的临床推广，仍需要大量实验数据来规范适应症和制定具体处方[37]。 阻血下训练改善肌肉功能的具体作用机理尚待阐明。

[1] Sato Y. The history and future of KAATSU Training [J]. Int J Kaatsu Training Res， 2005， 1(1): 1-5.

[2] Kvorning T， Andersen M， Brixen K， et al. Suppression of endogenous testosterone production attenuates the response to strength training: a randomized， placebo -controlled， and blinded intervention study [J]. Am J Physiol Endocrinol Metab， 2006， 291(6): 1325-1332.

[3] Loenneke JP， Pujol TJ. The use of occlusion training to produce muscle hypertrophy [J]. Strength Cond J， 2009， 31(3):77-84.

[4] Kraemer WJ， Ratamess NA. Hormonal responses and adaptations to resistance exercise and training [J]. Sports Med，2005， 35(4): 339-361.

[5] Loenneke JP， Fahs CA， Rossow LM， et al. The anabolic benefits of venous blood flow restriction training may be induced by muscle cell swelling[J]. Med hypotheses， 2012， 78(1): 151-154.

[6] Fry CS， Glynn EL， Drummond MJ， et al. Blood flow restriction exercise stimulates mTORC1 signaling and muscle protein synthesis in older men[J]. J Appl Physiol， 2010， 108(5):1199-1209.

[7] Martín-Hernández J， Marín PJ， Menéndez H， et al. Changes in muscle architecture induced by low load blood flow restricted training [J]. Acta Physiol Hung， [1]2013， 100(4):411-418.

[8] Gundermann DM， Walker DK， Reidy PT， et al. Activation of mTORC1 signaling and protein synthesis in human muscle following blood flow restriction exercise is inhibited by rapamycin [J]. Am J Physiol Endocrinol Metab， 2014， 306(10):1198-1204.

[9] Takarada Y， Nakamura Y， Aruga S， et al. Rapid increase in plasma growth hormone after low-intensity resistance exercise with vascular occlusion[J]. J Appl Physiol， 2000， 88(1): 61-65.

[10] Takarada Y， Sato Y， Ishii N. Effects of resistance exercise combined with vascular occlusion on muscle function in athletes[J]. Eur J Appl Physiol， 2002， 86(4): 308-314.

[11] Takarada Y， Takazawa H， Ishii N. Applications of vascular occlusions diminish disuse atrophy of knee extensor muscles[J]. Med Sci Sports Exerc， 2000， 32(12): 2035-2039.

[12] Nielsen JL， Aagaard P， Bech RD， et al. Proliferation of myogenic stem cells in human skeletal muscle in response to low-load resistance training with blood flow restriction [J]. J Physiol， 2012， 590(17): 4351-4361.

[13] Xu Shouyu，Naitou Hisashi，Takazawa Syunji，et al.Induction of heat-shock protein 72 expression by blood flow limit in a rat model of skeletal musclar myopachynsis.Juntendo Med，2005，51(2)：160-166.

[14] Xu Shouyu，Naitou Hisashi，Kurosawa HisashiI，et al.Gene expression by blood flow limit in a rat model of skeletal musclar myopachynsis.Juntendo Med，2005，51(4)：562-568.

[15] American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Progression models in resistance training for healthy adults [J]. Med Sci Sports Exerc,2009, 41(3): 687.

[16] 赵彦, 励建安, 孙飙, 等. 短时动脉血流阻断训练对健康大学生骨骼肌性能的影响[J]. 北京体育大学学报，2013，36(5):54-58.

[17] Yamanaka T, Farley RS, Caputo JL. Occlusion training increases muscular strength in division IA football players [J]. J Strength Cond Res, 2012, 26(9): 2523-2529.

[18] Manimmanakorn A, Manimmanakorn N, Taylor R, et al. Effects of resistance training combined with vascular occlusion or hypoxia on neuromuscular function in athletes [J]. Eur J Appl Physiol, 2013, 113(7): 1767-1774.

[19] Takada S, Okita K, Suga T, et al. Low-intensity exercise can increase muscle mass and strength proportionally to enhanced metabolic stress under ischemic conditions[J]. J Appl Physiol,2012, 113(2): 199-205.

[20] Park S, Kim JK, Choi HM, et al. Increase in maximal oxygen uptake following 2-week walk training with blood flow occlusion in athletes [J]. Eur J Appl Physiol, 2010, 109 (4): 591-600.

[21] Yasuda T, Ogasawara R, Sakamaki M, et al. Combined effects of low-intensity blood flow restriction training and high-intensity resistance training on muscle strength and size[J]. Eur J Appl Physiol, 2011, 111(10): 2525-2533.

[22] Abe T, Kearns CF, Sato Y, et al. Muscle, tendon, and somatotropin responses to the restriction of muscle blood flow induced by KAATSU‐walk training [J]. Equine Vet J Suppl,2006, 38(S36): 345-348.

[23] Ohta H, Kurosawa H, Ikeda H, et al. Low-load resistance muscular training with moderate restriction of blood flow after anterior cruciate ligament reconstruction [J]. Acta Orthop,2003, 74(1): 62-68.

[24] Kubota A, Sakuraba K, Sawaki K, et al. Prevention of disuse muscular weakness by restriction of blood flow [J]. Med Sci Sports Exerc, 2008, 40(3): 529-534.

[25] Kubota A, Sakuraba K, Koh S, et al. Blood flow restriction by low compressive force prevents disuse muscular weakness[J].J Sci Med Sport, 2011, 14(2): 95-99.

[26] Nakajima T, Iida H, Kurano M, et al. Hemodynamic responses to simulated weightlessness of 24-h head-down bed rest and KAATSU blood flow restriction [J]. Eur J Appl Physiol,2008, 104(4): 727-737.

[27] Sata S. Kaatsu training for patella tendinitis patient [J]. Int J Kaatsu Training Res, 2005, 1(1): 29-32.

[28] Loenneke JP, Young KC, Wilson JM, et al. Rehabilitation of an osteochondral fracture using blood flow restricted exercise:A case review[J]. J Bodyw Mov Ther, 2013, 17(1): 42-45.

[29] Takarada Y, Takazawa H, Sato Y, et al. Effects of resistance exercise combined with moderate vascular occlusion on muscular function in humans [J]. J Appl Physiol, 2000, 88(6):2097-2106.

[30] Karabulut M, Abe T, Sato Y, et al. The effects of low-intensity resistance training with vascular restriction on leg muscle strength in older men [J]. Eur J Appl Physiol, 2010, 108(1):147-155.

[31] Patterson SD, Ferguson RA. Enhancing strength and postocclusive calf blood flow in older people with training with blood-flow restriction[J]. J Aging Phys Act, 2011, 19(3): 201-213.

[32] Ozaki H, Miyachi M, Nakajima T, et al. Effects of 10-weeks walk training with leg blood flow reduction on carotid arterial compliance and muscle size in the elderly adults[J]. Angiology, 2011, 62(1): 81-6.

[33] Thiebaud RS, Loenneke JP, Fahs CA, et al. The effects of elastic band resistance training combined with blood flow restriction on strength, total bone‐free lean body mass and muscle thickness in postmenopausal women [J]. Clin Physiol Funct Imaging, 2013, 33(5): 344-352.

[34] Cook SB, Clark BC, Ploutz-Snyder LL. Effects of exercise load and blood-flow restriction on skeletal muscle function[J].Med Sci Sports Exerc, 2007, 39(10): 1708-1713.

[35] Hollander DB, Reeves GV, Clavier JD, et al. Partial occlusion during resistance exercise alters effort sense and pain [J]. J Strength Cond Res, 2010, 24(1): 235-243.

[36] Fitschen P , Kistler BM, Jeong JH, et al. Perceptual effects and efficacy of intermittent or continuous blood flow restriction resistance training [J]. Clin Physiol Funct Imaging, 2014,34(5): 356-363.

[37] Loenneke JP, Abe T, Wilson JM, et al. Blood flow restriction:an evidence based progressive model (Review)[J]. Acta Physiol Hung, 2012, 99(3): 235-250.