血流限制訓練誘導的PAP和對下肢肌肉激活效應的Meta分析

王 健，劉海洋，戚皓瑾

（寧波工程學院，浙江 寧波 315016）

伴隨競技水平提高，一些傳統訓練手段已難以滿足運動員對競技能力提升的需求。增強肌肉爆發力是運動員在跳躍、投擲或短跑等項目中的共同目標。在訓練中，運動員會根據專項特征采用專門設計的運動，如增強式運動或阻力運動。研究者發現，血流限制訓練（BFR）可作為大強度抗阻訓練的補充手段以改善肌肉收縮功能并促進肌力增長［1］。通過對四肢肢體外部實施加壓，造成肢體遠端靜脈血流閉塞，再以較低的運動強度進行訓練，在熱身中更易讓肌肉進入最佳的運動狀態［2］。

通常采用表面肌電圖（sEMG）的均方根值（RMS）表示肌肉激活的程度［3］。研究顯示，中度不穩定狀態結合抗阻訓練是激活和募集核心肌肉的有效手段［4］。而BFR訓練更易引發神經肌肉的激活，提高該肌群的肌電振幅［3］。肌肉激活程度越高意味著募集更多的肌纖維參與運動，大強度運動是通過神經速募集肌纖維實現的，因此賽前相關肌肉神經激活程度的增加對運動成績的提高具有重要意義［5］。作為一種力量快速提升的方法，激活后增強效應（PAP）是通過控制性的訓練（如：深蹲、硬拉等）引起神經肌肉的急劇興奮，在短時間內快速提升肌肉的爆發力［6］。然而PAP的誘導方式和作用時間亦有爭議，大多教練員傾向于采用次最大強度的抗阻練習去誘導PAP產生［7-8］。對于高強度大負荷的練習方式易造成運動損傷及肌肉后續的疲勞，而血流限制性訓練是一種耗能小效益高的運動方式。通過限制肢體血流量，代謝物大量累積，讓機體誤認為承受大負荷運動從而募集肌肉纖維產生應激反應［9］。

熱身練習已得到廣泛的研究，科學的熱身方案能夠有效提高運動表現。研究表明，后激活增強效應能夠優化耐力運動熱身方案，提高運動成績［10］。而利用BFR來增強熱身效果還有待評估。鑒于此，本文通過meta分析，匯總有關血流限制訓練誘導下肌肉激活與PAP效應的RCT實驗，下肢肌肉選取髂嵴點以下部位［11］，探析BFR訓練對下肢肌肉激活和PAP的影響，以期為運動員增強肌肉激活、提高爆發力提供參考依據。

1 研究方法

1.1 文獻檢索策略

檢索中國知網（CNKI）、萬方（WAN-Fang）、維普（VIP）、PubMed和Web of Science數據庫，共檢索159篇文獻，時間期限為各數據庫建庫至2022年2月4日。中文檢索詞包括：（“血流限制訓練”OR“加壓訓練”）AND（“后激活增強效應”OR“肌肉激活”OR“肌肉募集”OR“下肢爆發力”）AND（“隨機對照”）。英文檢索詞包括：（“Blood Flow Restriction Training”OR“BFR”“KAATSU training”）AND（“Post-activation Potentiation”OR“PAP”OR“muscle recruitment”OR“explosive power”OR“lower limbs”）AND（“RCT”）。

1.2 納入與排除標準

納入標準：研究類型：所有文獻必須為公開發表并涉及血流限制訓練對肌肉激活和后激活增強效應影響的RCT實驗；研究對象均為健康成人，無論是否有訓練經歷；干預措施：實驗組為血流限制訓練，對照組為其他訓練方式或不參與訓練；結局指標為定量的下肢（髂嵴點以下部位）［11］肌肉激活PAP測試指標：MVC力矩、肌電值、縱跳高度等；研究包含實驗設計、BFR訓練強度等。為降低納入文獻偏倚風險，本文僅納入SCI收錄論文，中文僅納入核心期刊論文和碩博士學位論文。

排除標準：研究類型沒有明確交代的文獻；干預手段非血流限制訓練；重復發表、無法獲取全文或綜述類文章；無量化的結局指標或有效數據；動物實驗。

1.3 文獻篩選與資料提取

檢索的文獻統一導入EndNote軟件，由2名研究員分別篩查。文獻篩選和納入步驟見圖1，最終納入18篇文獻。2名研究員根據自制表格提取信息，主要內容包括：1）一般資料：第一作者、發表年份；2）樣本信息：研究對象、年齡、實驗組與對照組的樣本量；3）運動干預特征：實驗組與對照組的干預措施、實驗組干預方案（訓練手段、訓練量、訓練強度等）4）結局指標：定量的下肢肌肉激活與PAP測試指標。

圖1 納入文獻篩選流程

1.4 統計學處理

用Review Manager 5.3軟件進行統計學分析，本文納入文獻的結局指標為連續型變量，由于各指標測試方法不同，效應量選擇標準化均值差（SMD）和95%置信區間。參考Cochrane風險偏倚評價工具進行文獻質量評價。采用Homogeneity test（Q檢驗，檢驗水準為a=0.1）進行異質性檢驗，I2取值范圍為0～100%之間，I2＞50%，p＜a，表明存在異質性，選擇隨機效應模型進行meta分析，反之選擇固定效應模型。對于異質性的處理方法采用亞組分析，為檢驗結果穩定性運用Stata 16.0進行敏感性分析，通過Egger檢驗并繪制漏斗圖考察是否存在發表偏倚。

2 研究結果

2.1 納入文獻的基本特征

本研究共納入18篇文獻，均為RCT實驗，包括267名被試者，性別為男女混合，年齡范圍18~33歲，基本特征見表1。

表1 本研究納入文獻基本情況

2.2 納入文獻的方法學評估

文獻質量評價參照Cochrane風險偏倚評價工具［27］。通過Review Manager5.3軟件從隨機分配方法、分配方案隱蔽、參與者盲法、結果盲法、結果數據的完整性、選擇性報告研究結果、其他偏倚來源7個方面評估（圖2、3）。其中12篇文獻未明確描述實施分配者是否嚴格了執行了隨機分配，18篇文獻由于實驗前簽訂了知情同意書，故在盲法上存在高風險偏倚。

圖2 本研究文獻質量評估圖

圖3 本研究文獻質量評估各項占比圖

2.3 BFR訓練對下肢肌肉激活的影響

18篇納入文獻中，有10篇文獻比較了127名被試者BFR訓練前后RMS標準值差異（圖4）。經異質性檢驗，I2=0.0%＜50%，且Q檢驗的p=0.70＞0.1，提示納入文獻之間無異質，選擇固定效應進行meta分析。10個研究匯總的SMD值為0.98，95%置信區間為0.71～1.224，且具有統計學意義，Z=7.21，p≤0.05，說明BFR練習能夠顯著提升下肢肌肉的RMS值。

圖4 BFR訓練對神經肌肉激活的影響

2.4 BFR訓練對的PAP的影響

關于BFR訓練誘導的PAP，共納入13篇文獻（16項研究共261名被試），經異質性檢驗，I2=51%＞50%，且Q檢驗的p=0.01＜0.1，說明納入文獻之間存在較強異質性，選擇隨機效應進行meta分析（圖5）。結果顯示：合并效應量SMD=0.28且有統計顯著性（Z=2.13，p=0.03），表明與對照組相比，BFR訓練能夠顯著誘導PAP的產生。

圖5 BFR訓練對PAP的影響

2.5 BFR訓練對PAP影響的亞組分析

基于本研究的數據情況，筆者懷疑異質性來源為PAP效應測試指標不一致。故按照PAP效應的測試指標（MVC力矩、CMJ縱跳、P輸出功率）將13篇文獻（16項研究）劃分成3組進行亞組分析（表2）。按照練習方式，將納入研究分為≤30%1RM抗阻練習、≥70%1RM抗阻練習及自重練習3個亞組。對于加壓強度，根據Loenneke等［28］繪制的動脈閉塞與大腿圍度對應表分為40%AOP及以下、40%～60%AOP、60%AOP及以上3個亞組。

表2 BFR訓練誘導下肢PAP的亞組分析

結局指標亞組分析顯示，3個組別的異質性分別為66%、28%、0%，與總體合并效應（I2=51%）相比，MVC力矩的組內異質性有所增加（I2=66%），提示結局指標為MVC力矩的文獻之間存在較強異質性。其中CMJ縱跳組效應量最高，且具有統計學意義（SMD=0.45，p=0.000 4＜0.01），現有結果提示BFR訓練能夠顯著提高CMJ縱跳高度。

練習方式亞組分析顯示，3個組別的異質性分別為40%、0%、33%，與總體合并效應（I2=51%）相比降低，推測不同練習方式可能是導致研究間異質性的影響因素。相比30%1RM及以下抗阻練習與70%及以上抗阻練習，自重練習產生了最大的效應量SMD=0.57，且顯著（p＜0.01），表示BFR訓練結合自重練習能夠顯著誘導PAP的產生。

加壓強度亞組分析顯示，3個組別的異質性分別為73%、19%、0%，與總體合并效應（I2=51%）相比，40%AOP及以下組內異質性有所增加（I2=73%），提示加壓強度在40%AOP及以下的文獻之間存在較強異質性。其中40%～60%AOP組效應量最高，且具有統計學意義（SMD=0.57，p＜0.01），提示加壓強度為40%～60%AOP的BFR訓練能夠顯著誘導PAP的產生。

2.6 敏感性分析

對納入文獻進行敏感性分析（圖6），并通過剔除每組單個文獻判斷異質性。

圖6 敏感性分析圖

表3納入所有研究的BFR訓練對下肢肌肉激活影響的合并效應量為SMD=0.98，p＜0.01，I2=0%，剔除單個研究合并效應SMD的范圍在0.94～1.06，I2=0%，p均小于0.01，無單篇文獻威脅meta分析結果，說明本研究具有較好穩定性。

表3 剔除單個研究后下肢肌肉激活合并效應

表4納入所有研究的BFR訓練對PAP影響的合并效應量為SMD=0.28，p=0.03，I2=51%，剔除魏宏文［14］或Lauver［25］的研究后，合并效應量分別為0.09、0.002，I2分別為37%、31%，p均小于0.1，異質性顯著降低，剔除其他單項研究后合并效應量SMD范圍在0.02～0.07，p均小于0.1。

表4 剔除單個研究后PAP合并效應

2.7 偏倚檢驗

按照亞組分別進行偏倚檢驗，通過繪制漏斗圖考察納入文獻的發表偏倚，漏斗圖對稱意味著不存在發表偏倚，結果見圖7。本研究的漏斗圖基本對稱，繼續對以上的漏斗圖進行Egger檢驗，得出p值全部大于0.05(表5），因此可以判斷本次研究的文獻不存在發表偏倚。

圖7 發表偏倚漏斗圖

表5 Egger檢驗結果

3 討論

3.1 BFR訓練誘導的下肢肌肉激活

本研究的誘導方式為BFR訓練，結合適宜的訓練量度及強度，探析BFR訓練對下肢肌肉激活的影響，對于下肢肌肉的判斷標準，選取髂嵴點［10］以下部位，主要包括VM（股內側肌）、RF（股直肌）、GM（臀大肌）、BF（股二頭肌）等肌群。

肌肉質量和力量的發展制約于神經與激素的調節［29］。Yasuda等發現BFR訓練后肌電信號增加，可能與肌肉強度增強和快速收縮纖維的激活有關［30］。Meta分析結果顯示，10篇整體效應檢驗的效應量均為正值（p＜0.01），因此BFR訓練能夠顯著提升下肢肌肉的RMS值。異質性檢驗結果顯示，各研究結果之間完全同質（I2=0%），并且敏感性分析中剔除任意單項研究后異質性與合并效應均無顯著變化，表示本研究中的參與者、練習方式、加壓強度等與RMS值之間無差異性，納入研究均指向相同結果。而在評價各環節肌肉激活程度時，通常利用該動作的肌電振幅占其MVC振幅值的百分比（RMS標準值），所以現有結果說明BFR訓練能夠有效誘導下肢肌肉激活。

眾所周知，大強度運動是由神經募集快肌纖維與慢肌纖維來實現。研究表明肌肉激活程度與神經募集肌纖維數量成正相關關系［31］。與單獨的離心運動相比，結合BFR的離心運動會導致更大的神經肌肉激活［32］。而在BFR運動中觀察到的神經肌肉激活是由于加壓過程中肌肉氧氣可用性減少、α運動神經元抑制，機體為了維系能量供應的變化，更多的Ⅱ型（快肌）纖維被募集參與運動［33］。本研究納入肌肉激活的文獻中對照組干預措施均為無加壓的抗阻運動，因此較于傳統的抗阻運動BFR運動可能易募集更多的快肌纖維，對運動員爆發力與肌力的提升有著一定的影響。

3.2 BFR訓練誘導PAP的可能機制

激活后增強效應（PAP）作為一種爆發力急性增加的生理現象，其針對性練習手段大都基于大負荷的深蹲、臥推、高翻等運動［34］。本研究將BFR訓練前后的MVC力矩、CMJ縱跳高度、P最大輸出功率等爆發力測量指標進行Meta分析，結果顯示：16項研究中的整體效應量為0.28（p＜0.05），因此BFR訓練能夠誘導PAP的發生。對于傳統的PAP誘導方式，都需要沉重的訓練器材預先進行短時間最大或次最大強度的抗阻訓練，面對高強度大負荷的練習方式易造成運動損傷及肌肉后續的疲勞。而BFR訓練因其強度小、恢復快等特點，肌酸激酶（代表肌肉創傷程度的指標）增加不明顯，提示肌纖維微損傷比高強度訓練要低［35］。近年來，以PAP效應為基礎的新型熱身方案引起學術界的關注，如通過抗阻訓練與超等長訓練相結合的方式提高運動表現，將該訓練作為賽前熱身方案結合形成PAP熱身方案等［36］。綜上，對于有效誘導出PAP現象，BFR訓練較于傳統大強度抗阻運動相對簡單、便利。

對于PAP的產生，主要認為由肌肉常規輕鏈酸化作用、H-反射加強和肌纖維的羽狀角度的變化和負荷刺激下運動神經興奮導致的募集運動單位數量增加產生［37］，這一現象與上述研究提到的BFR運動中觀察到的神經肌肉激活現象類似。而Cleary［21］在對血限訓練中的PAP效應研究中亦發現激活后增強的腘繩肌在BFR條件下其肌電圖振幅最高，因此下肢肌肉激活產生的PAP亦可能與血流限制性訓練有關。

3.2.1 結局指標的亞組分析

經異質性檢驗I2=51%，為進一步探究各研究間異質性產生的原因，首先對PAP效應選取的結局指標進行亞組分析（表2），結果顯示：1）BFR訓練能顯著提升CMJ縱跳的高度；2）MVC力矩未出現合并結果的顯著效應，這可能與文獻的異質性較高有關（I2=66%，p=0.07），結局指標為MVC力矩的研究可能是異質性的主要來源；3）P輸出功率的文獻僅為2篇，亞組分析結果也未達到顯著水平。

結局指標為MVC力矩的7項研究中，有3項研究的效應量為負值。筆者發現該3篇文獻對比其他文獻的研究對象均為無運動經歷人員。有研究人員認為，高水平的運動員(田徑、橄欖球)可能比非運動員引起更大的PAP［38］。Chiu［39］等發現，參加體育運動受試者下蹲后平均跳躍高度顯著提高，而業余訓練受試者的蹲跳表現下降。一項Meta［40］也表明，與非運動員相比，運動員出現PAP的效應量更大。分析認為，由于訓練適應，運動員對PAP方案的反應可能會增強。因此，無運動經歷者的MVC力矩測試指標可能對BFR練習不敏感。

CMJ縱跳高度作為衡量PAP效應的有效指標，通常用以下公式進行量化［21］：

值大于100表示產生PAP。對比納入CMJ縱跳的文獻中，7項研究的效應量均為正值，且組內無異質（I2=28%）。所以，結合BFR練習可能會進一步增強PAP效果，并優化CMJ縱跳指標，這也進一步證明了Cleary觀點。

3.2.2 練習方式的亞組分析

不同練習方式的亞組分析發現，與結合負重抗阻練習相比，BFR結合自重的練習更容易誘導出PAP。盡管傳統抗阻訓練中，只有≥70%1RM的強度才能有效提高肌肉的絕對力量［41］，但是PAP現象的發生取決于訓練后的疲勞程度［42］。從本結果可知，PAP誘導的最佳方式難以判斷，面對BFR結合的抗阻練習，受試者可能經歷了大于PAP程度的疲勞。而車同同［2］利用RPE測量加壓低強度抗阻練習的主觀疲勞程度中也發現加壓訓練狀態下的主觀疲勞程度更強烈。

高閾值運動單位的募集是PAP提出的機制之一,陳浩［43］等在不同強度熱身對120s運動輸出功率的研究中發現大強度的熱身效果更為顯著。盡管更多肌纖維被募集被認為可以增強肌肉力量［44］，但是BFR運動結合輕負荷（如體重），也可能引起與大負荷練習的類似反應。例如，Miller［26］在BFR結合全身振動的研究中發現BFR條件下全身振動與最大等長收縮練習均顯著提高了跳躍高度。由此可見，BFR訓練僅需要較低的訓練強度即可實現與大負荷訓練類似的效果，從而降低運動損傷風險與過量運動負荷。

3.2.3 加壓強度的亞組分析

伴隨加壓強度的變化，PAP的誘導程度亦不同。對比40%AOP及以下與60%AOP及以上的加壓強度，40%～60%AOP的BFR訓練能夠顯著誘導PAP的產生。盡管與非BFR條件相比，肱動脈收縮壓以上的下肢閉塞誘導了大量的PAP刺激，但高強度加壓強度引起的肌內缺氧易加速肌纖維的疲勞反應［45］。王夢婷的一項研究也表明低強度的血流限制壓力的練習幾乎無法誘導機體的應激反應；而高強度血流限制壓力會引起無氧代謝，導致乳酸堆積，肌肉力矩顯著下降。另一方面，過度的AOP壓力易引起肢體嚴重缺血、肌肉水腫造成的心血管不良事件風險［46］，因此對于肌肉力量增長的即刻效應，推薦使用40%～60%AOP的BFR練習。

3.3 研究局限

納入的18篇文獻未能采用盲法，方法學在這一點有局限。因人體實驗相應倫理學的要求，受試者需簽署知情同意書，這類研究很難采用盲法。本研究檢索到的少數文獻，與作者聯系后仍無法獲取所需數據，理論上而言存在偏倚，但筆者認為這不會對本研究結果造成顛覆性的影響。納入文獻中，評價下肢肌肉功能研究的數量不多，而且納入的研究普遍存在研究樣本量較低的問題，各項研究在BFR練習后的間歇時間不同，上述原因有可能是導致潛在偏倚的原因。此外，BFR訓練雖然得到廣泛的研究，但仍缺乏大規模、高質量的研究。今后的研究應在完善實驗設計的基礎上盡可能地擴大樣本量提高研究的可信度。對于誘導PAP的方式，應進一步明確訓練狀態、運動間歇時間等因素對PAP效應的影響。

4 結論

BFR訓練能夠誘導下肢肌肉激活和PAP效應，克服自重與40%～60%AOP的BFR練習更容易誘導PAP的產生。BFR練習結合克服自重的熱身方式有助于提升CMJ縱跳高度。