Abstract

Introducere

Perioadele de activitate redusă sunt frecvente după intervenții chirurgicale sau leziuni. Inactivitatea fizică duce la atrofia musculară, iar inactivitatea cauzată de descărcarea greutății corporale este asociată cu numeroase consecințe asupra sănătății, inclusiv modificări ale calității și cantității de mușchi și os și o capacitate redusă pentru exerciții de reabilitare [1].

Reabilitarea rezistenței este utilizată pentru a recupera dimensiunea și forța musculară după leziuni sau intervenții chirurgicale. De obicei, unei persoane i se cere să ridice sarcini la sau peste 65% din valoarea maximă a unei repetări (1RM) pentru a avea creșteri vizibile ale dimensiunii și forței musculare [2]. Cu toate acestea, în timpul reabilitării, pacienții cu leziuni se pot limita la efectuarea de exerciții de reabilitare cu rezistență la sarcină redusă, în care beneficiile de rezistență și dimensiune sunt mai puțin evidente comparativ cu exercițiile de reabilitare cu rezistență la sarcină mare.

S-a dovedit că o cantitate tot mai mare de dovezi susține utilizarea restricției fluxului sanguin (BFR) în combinație cu reabilitarea rezistenței la sarcină redusă (

20-40% 1RM) pentru a spori răspunsurile morfologice și de rezistență [3, 4]. Studiile au arătat, de asemenea, că aplicarea BFR fără exerciții de reabilitare după intervenția chirurgicală a membrelor inferioare [5] sau după imobilizarea membrelor [6, 7] diminuează în mod eficient atrofia musculară din cauza neutilizării și a pierderii asociate a forței musculare. Aceste dovezi indică faptul că BFR poate fi util și pentru reabilitare fără exerciții fizice.

Tehnica BFR implică aplicarea unei manșete de garnitură pe un membru și presurizarea acestuia cu un instrument de garnitură pentru a restricționa, dar nu a exclude complet, fluxul sanguin arterial în membră în timpul exercițiului de reabilitare. Fiziologic, se presupune că mediul muscular ischemic și hipoxic creat în timpul BFR provoacă niveluri ridicate de stres metabolic și tensiune mecanică atunci când este utilizat în tandem cu exercițiile fizice. Stresul metabolic și tensiunea mecanică au fost descrise ambele ca „factori primari de hipertrofie” care sunt teorizați pentru a activa alte mecanisme care induc creșterea musculară. Cu toate acestea, în prezent, aceste asociații sunt în primul rând ipotetice, iar identificarea specifică a mecanismelor lipsește în prezent [4]. Cu toate acestea, aceste constatări au implicații semnificative în faptul că exercițiul de reabilitare cu sarcină redusă cu BFR poate facilita modificările musculare la populațiile în care sarcinile mecanice mari pot fi contraindicate sau nu sunt posibile, inclusiv pacienții cu reabilitare postoperatorie și vârstnicii [3].

Deși interesul clinic pentru utilizarea exercițiului de BFR ca instrument de reabilitare a crescut foarte mult în ultimii ani, o revizuire a literaturii de reabilitare a BFR arată că există incoerențe în metodologie, echipament și în nivelurile de presiune de restricție utilizate. De exemplu Jessee și colab. [8] a rezumat cincisprezece studii BFR publicate recent în partea superioară a corpului și presiunile manșetei au variat foarte mult. Unele studii au folosit o presiune aplicată cu o manșetă de garnitură la un nivel stabilit ca procent din presiunea personalizată de ocluzie a membrelor (LOP), alte studii au folosit o presiune fixă ​​a manșetei aplicată cu manșete cu o varietate de dimensiuni și forme și câteva studii stabilesc presiunea pe baza tensiunii arteriale sistolice folosind formule vechi care s-au dovedit inexacte, nesigure și întrerupte în mare măsură în seturile de garnituri chirurgicale [9,10,11]. Aceste neconcordanțe în metodologie și echipamente au făcut dificilă aplicarea unui stimul BFR sigur și consistent pacienților, previn o comparație controlată a diferitelor protocoale BFR și astfel limitează identificarea și livrarea rezultatelor optime ale pacienților.

Această lucrare explică de ce este esențială utilizarea tehnologiei de garnitură de nivel chirurgical cu capacitate de măsurare automată a LOP, adaptată pentru a încorpora și furniza protocoale optime, pentru o aplicare sigură și eficientă a BFR pentru a obține în mod consecvent rezultate optime ale pacientului în reabilitare.

Presiunea de ocluzie a membrelor (LOP)

Pentru a depăși inconsecvențele descrise mai sus, multe studii [8,9,10, 12] au recomandat utilizarea unor presiuni personalizate bazate pe LOP pentru reabilitarea BFR. LOP este definită ca presiunea minimă necesară, la un moment specific într-o manșetă specifică de garnitură aplicată pe membrul unui anumit pacient la o anumită locație, pentru a opri fluxul de sânge arterial în membrul distal de manșetă. LOP este afectat de variabile, inclusiv caracteristicile membrelor pacientului; caracteristicile manșetei de garnitură selectate, inclusiv forma, lățimea, lungimea, prezența sau absența vezicii circumferențiale și a rigidizatorului intern; tehnica de aplicare a manșetei pe membru; caracteristicile fiziologice ale pacientului, inclusiv tensiunea arterială și temperatura membrelor; și alți factori clinici (de exemplu, amploarea oricărei înălțimi a membrului în timpul măsurării LOP și amploarea oricărei mișcări a membrelor în timpul măsurării) [11].

Nevoia de presiuni personalizate

Un nivel de presiune de restricție stabilit pentru fiecare pacient individual, bazat pe un procent de LOP măsurat în repaus și aplicat folosind o manșetă de garnitură de calitate chirurgicală, permite pacienților individuali să primească un stimul BFR sigur și consistent comparativ cu alte metode de stabilire a restricției nivelul de presiune [10]. Metodele actuale nepersonalizate de stabilire a presiunilor BFR au probleme semnificative de siguranță și eficacitate.

Aspecte legate de siguranță ale tehnicilor BFR existente

Problema principală de siguranță cu metodologiile actuale de stabilire a presiunilor de restricție pentru BFR este potențialul utilizării presiunilor care sunt mai mari decât LOP. O analiză a studiilor anterioare utilizând o presiune fixă ​​arbitrară de 200 mmHg sau folosind un procent de tensiune arterială sistolică brahială (SBP) (de exemplu, 130% din SBP) și manșete cu lățimi diferite a arătat că aceste metodologii de stabilire a presiunii pot duce la un număr semnificativ a subiecților cu presiuni ale manșetei peste LOP, astfel ocluzând mai degrabă decât restricționând fluxul de sânge în timpul perioadei de odihnă și posibil în timpul exercițiului [13]. Alte benzi non-pneumatice și folii elastice [10] aplică presiuni necunoscute asupra membrului, care s-au dovedit în unele cazuri a fi periculoase mai mari decât LOP [11, 14, 15].

În literatura de specialitate este bine stabilit că nivelurile mai ridicate de presiune a turnichetului și gradienții de presiune mai mari sub manșetele de turnichet sunt asociate cu un risc mai mare de leziuni legate de nervi [11]. Deși vătămarea cauzată de reabilitarea BFR este neobișnuită, utilizarea presiunilor care sunt inutil de ridicate crește riscul de efecte secundare nocive, inclusiv posibile leziuni ale nervilor și leziuni ischemice [11].

Mai mult decât atât, utilizarea presiunilor care oclud mai degrabă decât restricționează fluxul sanguin este asociată cu alte limitări și pericole. Ocluzia arterială completă reduce eficacitatea intervenției BFR și poate provoca formarea unui tromb. De asemenea, niveluri inutil de ridicate ale compresiei membrelor pot determina o încetinire a vitezei de conducere a nervilor, potențial dăunătoare pentru durata lungă de reabilitare a BFR. Mai mult, presiunile mai mari pun o cerere mai mare asupra sistemului cardiovascular, comparativ cu presiunile mai mici în timpul reabilitării BFR [16].

Aspecte legate de eficacitate ale tehnicilor BFR existente

Loenneke și colab. [9, 10] a demonstrat că setarea presiunii BFR în funcție de tensiunea arterială sau la o presiune fixă ​​nu oferă un stimul consistent la pacienți, deoarece aceste metode de stabilire a presiunii neglijează factori importanți care afectează LOP, inclusiv circumferința membrelor și lățimea manșetei, Fig. . 1. Acest lucru confirmă ceea ce a fost bine stabilit în literatura de turnichete chirurgicale despre LOP [11]. Fatela și colab. [12] a analizat efectul presiunii BFR relative asupra răspunsului neuromuscular acut la exercițiul de rezistență la BFR și a arătat că activarea musculară și oboseala neuromusculară variază în funcție de BFR relativ. În consecință, Fatela și colab. [12] a concluzionat că este crucial să se determine nivelurile individuale de restricție vasculară, prin cuantificarea LOP de repaus, înainte de a se angaja în exerciții de reabilitare BFR.

crucial

Reprodus cu permisiunea lui Graham și colab. [20]

Presiunea de ocluzie a membrelor (LOP) față de raportul dintre lățimea manșetei de turnichet și circumferința membrelor. Pentru orice circumferință dată a membrelor, presiunea de turnichet necesară pentru a opri fluxul sanguin arterial scade odată cu creșterea lățimii manșetei de turnichet.

Avantajele presiunilor personalizate

Există trei avantaje principale ale utilizării presiunilor personalizate bazate pe un procent relativ de LOP, determinat automat la un pacient în repaus de un instrument de turnichet de calitate chirurgicală și aplicat în siguranță și în mod consecvent printr-o manșetă de tornichet de calitate chirurgicală, Fig. 2. În primul rând, utilizarea unor astfel de instrumente și manșete de turnichet se bazează pe decenii de experiență în medii chirurgicale și asigură aplicarea sigură, precisă și fiabilă a presiunii asupra membrelor pacientului [11]. Setarea și reglarea presiunii ca procent predeterminat din LOP poate ajuta la evitarea evenimentelor adverse care pot rezulta din aplicarea accidentală a presiunilor care duc la ocluzia arterială completă [8]. În al doilea rând, aplicarea unui nivel consistent de presiune de restricție limitează variabilitatea intensității BFR pentru pacienții individuali, deoarece activarea musculară, precum și oboseala neuromusculară, variază în funcție de intensitatea relativă a BFR [12]. În al treilea rând, aplicarea precisă a unui nivel consistent de presiune de restricție permite compararea rezultatelor și rezultatelor unei game complete de studii BFR pe o bază semnificativă, astfel încât să poată fi identificate și aplicate protocoale optime [17].

Instrument modern și manșetă de garnitură de calitate chirurgicală adaptată pentru reabilitarea BFR, care prezintă elemente care oferă siguranță, precizie și fiabilitate îmbunătățite pentru a obține în mod constant rezultate optime pentru pacient

Limitări ale altor abordări

Reprodus cu permisiunea lui McEwen și Casey [15]. CMBEC32, Calgary, Canada, 2009 20-22 mai

O comparație a presiunilor aplicate și a gradienților de presiune produsă de obicei de A o manșetă pneumatică modernă de garnitură chirurgicală, b un turnichet de tip curea nepneumatic, non-chirurgical și c un inel elastic nepneumatic conceput pentru a combina funcțiile de exsanguinare și turnichet. Fiecare garou a fost selectat și aplicat conform recomandărilor producătorului respectiv pentru a opri fluxul sanguin arterial într-un membru superior. Nivelurile mai ridicate de presiune și gradienții mai mari de presiune sunt asociați cu probabilități mai mari de leziuni ale pacienților.

Concluzie

Având în vedere cele de mai sus, este esențial să se utilizeze tehnologia de garnitură de calitate chirurgicală cu capacitate de măsurare automată a LOP, adaptată pentru a încorpora și furniza protocoale optime, pentru o aplicare sigură și eficientă a BFR pentru a obține în mod consecvent rezultate optime ale pacientului în reabilitare.

Referințe

Loenneke, J., Abe, T., Wilson, J., Thiebaud, R., Fahs, C., Rossow, L., și colab. (2012). Restricția fluxului sanguin: un model progresiv bazat pe dovezi. Acta Physiologica Hungarica, 99(3), 235–250.

ACSM. (2009). Poziția Colegiului American de Medicină Sportivă. Modele de progresie în antrenamentul de rezistență pentru adulți sănătoși. Medicină și știință în sport și exerciții fizice, 41, 687-708.

Scott, B. R., Loenneke, J. P., Slattery, K. M. și Dascombe, B. J. (2015). Exercițiu cu restricție a fluxului sanguin: o abordare actualizată bazată pe dovezi pentru o dezvoltare musculară îmbunătățită. Medicamente pentru sportivi, 45(3), 313-325.

Hughes, L., Paton, B., Rosenblatt, B., Gissane, C. și Patterson, S. D. (2017). Antrenament de restricție a fluxului sanguin în reabilitarea musculo-scheletică clinică: o analiză sistematică și meta-analiză. British Journal of Sports Medicine. https://doi.org/10.1136/bjsports-2016-097071.

Takarada, Y., Takazawa, H. și Ishii, N. (2000). Aplicațiile ocluziei vasculare diminuează atrofia inutilă a mușchilor extensori ai genunchiului. Medicină și știință în sport și exerciții fizice, 32(12), 2035–2039.

Kubota, A., Sakuraba, K., Koch, S., Ogura, Y., și Tamura, Y. (2011). Restricția fluxului de sânge prin forța de compresie scăzută previne slăbiciunea musculară. Journal of Science and Medicine in Sport, 14(2), 95-99.

Kubota, A., Sakuraba, K., Sawaki, K., Sumide, T. și Tamura, Y. (2008). Prevenirea slăbiciunii musculare din uz prin restricția fluxului sanguin. Medicină și știință în sport și exerciții fizice, 40(3), 529-534.

Jessee, M. B., Buckner, S. L., Dunkel, S. J., Counts, B. R., Abe, T. și Loenneke, J. P. (2016). Influența lățimii manșetei, sexului și rasei asupra ocluziei arteriale: implicații pentru cercetarea restricției fluxului sanguin. Medicamente pentru sportivi, 46(6), 913-921.

Loenneke, J. P., Wilson, J. M., Wilson, G. J., Pujol, T. J. și Bemben, M. G. (2011). Probleme potențiale de siguranță cu antrenamentul de restricționare a fluxului sanguin. Revista Scandinavă de Medicină și Știință în Sport, 21(4), 510-518.

Loenneke, J. P., Fahs, C. A., Rossow, L. M., Sherk, V. D., Thiebaud, R. S., Abe, T., și colab. (2012). Efecte ale lățimii manșetei asupra ocluziei arteriale: Implicații pentru exercițiul restricționat al fluxului sanguin. Jurnalul European de Fiziologie Aplicată, 112(8), 2903-2912.

Noordin, S., McEwen, J. A., Kragh, J. F., Eisen, A. și Masri, B. A. (2009). Turnichete chirurgicale în ortopedie. Journal of Bone and Joint Surgery. Volumul american, 91(12), 2958–2967.

Fatela, P., Reis, J. F., Mendonca, G. V., Avela, J. și Mil-Homens, P. (2016). Efectele acute ale exercițiilor fizice sub diferite niveluri de restricție a fluxului sanguin asupra activării și oboselii musculare. Jurnalul European de Fiziologie Aplicată, 116(5), 985-995.

Loenneke, J. P., Fahs, C. A., Rossow, L. M., Thiebaud, R. S., Mattocks, K. T., Abe, T. și colab. (2013). Recomandări privind presiunea de restricție a fluxului sanguin: o poveste despre două manșete. Frontiere în fiziologie, 4, 249. https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00249.

McEwen, J. A. (1981). Complicații și îmbunătățiri ale turnichetelor pneumatice utilizate în chirurgie. Instrumentație medicală, 15(4), 253–257.

McEwen, J. și Casey, V. (2009). Măsurarea nivelurilor și gradienților de presiune periculoși produși pe membrele umane de către turnichete nepneumatice. În Lucrările celei de-a 32-a conferințe a Societății canadiene de inginerie medicală și biologică Calgary, Canada, 20-22 mai 2009 (pp. 1-4).

Loenneke, J. P., Thiebaud, R. S., Abe, T. și Bemben, M. G. (2014). Recomandări privind presiunea de restricție a fluxului sanguin: ipoteza hormezei. Ipoteze medicale, 82(5), 623-626.

McEwen, J., Owens, J. și Jeyasurya, J. (2016). Cum pot tornichetele personalizate să accelereze reabilitarea războinicilor răniți, a sportivilor profesioniști și a pacienților ortopedici. În CMBEC 2016, Calgary, AB, 24-27 mai (pp. 1-4).

Loenneke, J. P. și Pujol, T. J. (2009). Utilizarea antrenamentului de ocluzie pentru a produce hipertrofie musculară. Jurnal de rezistență și condiționare, 31(3), 77-84.

Takano, H., Morita, T., Iida, H., Asada, K. I., Kato, M., Uno, K., și colab. (2005). Răspunsuri hemodinamice și hormonale la un exercițiu de rezistență de intensitate redusă pe termen scurt cu reducerea fluxului sanguin muscular. Jurnalul European de Fiziologie Aplicată, 95(1), 65–73.

Graham, B., Breault, M. J., McEwen, J. A. și McGraw, R. W. (1993). Ocluzia fluxului arterial la extremități la presiuni subsistolice prin utilizarea de manșete largi de garnitură. Ortopedie clinică și cercetări conexe, 286, 257–261.

Informatia autorului

Afilieri

Departamentul de Ortopedie și Inginerie Electrică și Calculatoare, Universitatea British Columbia, 2775 Laurel Street, Vancouver, BC, V5Z 1M9, Canada

Owens Recovery Science, 321 6th Street, San Antonio, TX, 78215, SUA

Western Clinical Engineering, 207-1099 West 8th Avenue, Vancouver, BC, V6H 1C3, Canada

James A. McEwen și Jeswin Jeyasurya

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

autorul corespunzator

Declarații de etică

Conflict de interese

Autorul Johnny Owens este acționar al Owens Recovery Science și este consultant medical pentru Delfi Medical Innovations Inc. Owens Recovery Sciences are o relație financiară cu Delfi Medical Innovations Inc. Autorul Jeswin Jeyasurya este angajat al Western Clinical Engineering Ltd.; În plus, dl. Jeyasurya are un brevet US 9.039.730 emis și o cerere de brevet PCTCA/2015/050458 depusă. Autorul James McEwen este președintele și acționarul Western Clinical Engineering Ltd. În plus, Dr. McEwen are un brevet US 9.039.730 și un brevet PCT CA/2015/050458 în așteptare și servește ca membru al consiliului și acționar al Delfi Medical Innovations Inc. care are o relație financiară cu Owens Recovery Sciences.