Чому вирішальне значення має використання персоналізованого тиску прикусу при реабілітації з обмеженням кровотоку (BFR)?

Анотація

Вступ

Періоди зниження активності є загальними після операції або травми. Фізична бездіяльність призводить до атрофії м’язів, а бездіяльність, спричинена розвантаженням ваги тіла, пов’язана з численними наслідками для здоров’я, включаючи зміни якості та кількості м’язів та кісток та зниження здатності до реабілітаційних вправ [1].

Реабілітація на опір використовується для відновлення розміру та сили м’язів після травми або операції. Як правило, людина повинна піднімати навантаження на 65% або більше, ніж максимум одного повторення (1 об/хв), щоб помітно збільшити розмір і силу м’язів [2]. Однак під час реабілітації після травм пацієнти можуть обмежитися виконанням реабілітаційних вправ з низьким навантаженням, в яких переваги сили та розміру менш очевидні порівняно з реабілітаційними вправами з високим навантаженням.

Показано, що зростає кількість доказів, що підтверджують використання обмеження кровотоку (BFR) у поєднанні з реабілітацією на опір низьким навантаженням (

20–40% 1RM) для посилення морфологічних та силових характеристик [3, 4]. Дослідження також показали, що застосування BFR без реабілітаційних вправ після операції на нижніх кінцівках [5] або після іммобілізації кінцівок [6, 7] ефективно зменшує атрофію м’язів внаслідок відмови та пов’язаної з цим втрати м’язової сили. Ці дані свідчать про те, що BFR також може бути корисним для реабілітації без фізичних вправ.

Техніка BFR передбачає накладення манжети джгута на кінцівку та тиск на неї інструментом джгута, щоб обмежити, але не повністю закупорити артеріальний потік крові в кінцівці під час реабілітаційних вправ. Фізіологічно висловлюється гіпотеза, що ішемічне та гіпоксичне м’язове середовище, яке створюється під час BFR, спричиняє високий рівень метаболічного стресу та механічного напруження при використанні в тандемі з фізичними вправами. Метаболічний стрес та механічне напруження були описані як „первинні фактори гіпертрофії”, які теоретично активують інші механізми, що індукують ріст м’язів. Однак в даний час ці асоціації є в першу чергу гіпотетичними, і конкретної ідентифікації механізмів в даний час бракує [4]. Тим не менше, ці висновки мають суттєві наслідки в тому, що реабілітаційні вправи з низьким навантаженням з BFR можуть сприяти м'язовим змінам у популяціях, де високі механічні навантаження можуть бути протипоказані або неможливі, включаючи пацієнтів післяопераційної реабілітації та літніх людей [3].

Хоча клінічний інтерес до використання вправ BFR як реабілітаційного інструменту значно зріс за останні роки, огляд літератури з реабілітації BFR показує, що існують суперечності в методології, обладнанні та рівнях обмежувального тиску. Наприклад, Jessee et al. [8] резюмував п’ятнадцять нещодавно опублікованих досліджень BFR у верхній частині тіла та тиску в манжеті коливалися в широких межах. В деяких дослідженнях використовувався тиск, що застосовується манжетою джгута, на рівні, встановленому як відсоток персоналізованого тиску прикусу кінцівок (LOP), в інших дослідженнях застосовувався фіксований тиск манжети, що застосовується манжетами, що мають різні розміри та форми, а деякі дослідження встановлювали тиск заснований на систолічному артеріальному тиску із використанням старих формул, які, як було доведено, є неточними, ненадійними та в основному припинені в умовах хірургічного джгута [9,10,11]. Ці невідповідності методології та обладнання ускладнили застосування безпечного та послідовного стимулювання BFR до пацієнтів, вони перешкоджають контрольованому порівнянню різних протоколів BFR, а отже, обмежують ідентифікацію та надання оптимальних результатів для пацієнтів.

Ця стаття пояснює, чому важливо використовувати технологію джгутів хірургічного класу з можливістю автоматичного вимірювання LOP, пристосовану для включення та доставки оптимальних протоколів, для безпечного та ефективного застосування BFR для постійного досягнення оптимальних результатів пацієнта в реабілітації.

Тиск оклюзії кінцівок (LOP)

Щоб подолати вищеописані невідповідності, багато досліджень [8,9,10, 12] рекомендували використовувати персоналізований тиск на основі LOP для реабілітації BFR. LOP визначається як мінімальний тиск, необхідний у визначений час у певній манжеті джгута, що накладається на кінцівку конкретного пацієнта у певному місці, для зупинки надходження артеріальної крові в кінцівку, дистальну від манжети. На LOP впливають змінні, включаючи характеристики кінцівок пацієнта; характеристики обраної манжети джгута, включаючи форму, ширину, довжину, наявність або відсутність окружного сечового міхура та внутрішнього ребра жорсткості; техніка накладання манжети на кінцівку; фізіологічні характеристики пацієнта, включаючи артеріальний тиск і температуру кінцівок; та інші клінічні фактори (наприклад, ступінь будь-якого підняття кінцівки під час вимірювання LOP та ступінь будь-якого руху кінцівки під час вимірювання) [11].

Потреба в персоналізованому тиску

Рівень обмежувального тиску, встановлений для кожного окремого пацієнта, на основі відсотка LOP, виміряного в стані спокою, і застосовуваного за допомогою манжети джгута хірургічного класу, дозволяє цим окремим пацієнтам отримувати безпечний та послідовний стимул BFR порівняно з іншими методами встановлення обмеження рівень тиску [10]. Сучасні неперсоніфіковані методи встановлення тиску BFR мають значні проблеми безпеки та ефективності.

Аспекти існуючих методів BFR, пов’язані з безпекою

Основним питанням безпеки при сучасних методологіях встановлення обмежувального тиску для BFR є потенціал використання тисків, що перевищують LOP. Аналіз попередніх досліджень із використанням довільного фіксованого тиску 200 мм рт.ст. або використання відсотка брахіального систолічного артеріального тиску (SBP) (наприклад, 130% SBP) та манжет різної ширини показав, що ці методології встановлення тиску можуть призвести до значної кількості пацієнтів, у яких тиск на манжету перевищує LOP, таким чином закриває, а не обмежує кровотік під час відпочинку та, можливо, під час самої фізичної навантаження [13]. Інші непневматичні стрічки та еластичні обгортання [10] чинять невідомий тиск на кінцівку, який, як було показано в деяких випадках, небезпечно перевищує LOP [11, 14, 15].

У літературі добре встановлено, що більш високий рівень тиску на джгут і вищий градієнт тиску під манжетами джгута асоціюються з вищим ризиком травмування нервів [11]. Хоча травма внаслідок реабілітації BFR є рідкістю, використання надмірно великого тиску збільшує ризик шкідливих побічних ефектів, включаючи можливу травму нервів та ішемічну травму [11].

Крім того, використання тисків, які закривають, а не обмежують кровотік, пов'язане з іншими обмеженнями та небезпеками. Повна оклюзія артерій знижує ефективність втручання BFR і може спричинити утворення тромбу. Крім того, надмірно високий рівень стиснення кінцівок може спричинити уповільнення швидкості нервової провідності, що може призвести до згубної тривалої реабілітації BFR. Крім того, більш високий тиск ставить більший попит на серцево-судинну систему порівняно з меншим тиском під час реабілітації BFR [16].

Аспекти ефективності існуючих методів BFR

Loenneke та співавт. [9, 10] продемонстрували, що встановлення тиску BFR як функції артеріального тиску або при фіксованому тиску не забезпечує послідовного стимулу для пацієнтів, оскільки ці методи встановлення тиску нехтують важливими факторами, що впливають на LOP, включаючи окружність кінцівки та ширину манжети, Рис. 1. Це підтверджує те, що було добре встановлено в літературі про хірургічні джгути щодо ЛОП [11]. Фатела та ін. [12] проаналізували вплив відносного тиску BFR на гостру нервово-м'язову реакцію на вправу до резистентності до BFR і показали, що м'язова активація та нервово-м'язова втома змінюються як функція відносної BFR. Отже, Fatela et al. [12] дійшов висновку, що дуже важливо визначити індивідуальні рівні судинної рестрикції шляхом кількісної оцінки ЛОП у спокої перед початком реабілітаційних вправ BFR.

Відтворено з дозволу Graham et al. [20]

Тиск оклюзії кінцівок (LOP) проти співвідношення ширини манжети джгута до окружності кінцівки. Для будь-якої певної окружності кінцівки тиск на джгут, необхідний для зупинки артеріального кровотоку, зменшується із збільшенням ширини манжети джгута.

Переваги персоналізованого тиску

Є три основні переваги використання персоналізованих тисків, заснованих на відносному відсотковому співвідношенні LOP, яке автоматично визначається у пацієнта, що перебуває у стані спокою, інструментом джгута хірургічного класу, і застосовується безпечно та послідовно манжетою джгута хірургічного класу, рис. використання таких джгутних інструментів та манжетів ґрунтується на десятилітньому досвіді в хірургічних умовах та забезпечує безпечне, точне та надійне тиск на кінцівку пацієнта [11]. Встановлення та регулювання тиску як заздалегідь визначеного відсотка LOP може допомогти уникнути несприятливих явищ, які можуть виникнути внаслідок ненавмисного застосування тиску, що призводить до повної закупорки артерій [8]. По-друге, застосування стабільного рівня обмежувального тиску обмежує варіабельність інтенсивності BFR для окремих пацієнтів, оскільки м’язова активація, як і нервово-м’язова втома, варіюється залежно від відносної інтенсивності BFR [12]. По-третє, точне застосування постійного рівня обмежувального тиску дозволяє суттєво порівнювати результати та результати повного спектру досліджень BFR, щоб можна було ідентифікувати та застосовувати оптимальні протоколи [17].

Сучасний інструмент та манжета джгута хірургічного класу, пристосовані для реабілітації BFR, демонструючи елементи, що забезпечують покращену безпеку, точність та надійність для постійного досягнення оптимальних результатів для пацієнта

Обмеження інших підходів

Відтворено з дозволу Макьюена та Кейсі [15]. CMBEC32, Калгарі, Канада, 2009 р., 20–22 травня

Порівняння прикладеного тиску та градієнтів тиску, як правило, виробляється a сучасна пневматична хірургічна манжета джгута, b непневматичний, нехірургічний джгут типу ремінця та c непневматичне еластичне кільце, призначене для поєднання функцій знекровлення та джгута. Кожен джгут був обраний і застосований відповідно до рекомендацій відповідного виробника для зупинки артеріального кровотоку у верхній кінцівці. Більш високі рівні тиску та вищі градієнти тиску пов'язані з більшою ймовірністю травм пацієнта.

Висновок

З огляду на вищевикладене, дуже важливо використовувати технологію джгутів хірургічного класу з можливістю автоматичного вимірювання LOP, адаптовану для включення та доставки оптимальних протоколів, для безпечного та ефективного застосування BFR для постійного досягнення оптимальних результатів пацієнта в реабілітації.

Список літератури

Loenneke, J., Abe, T., Wilson, J., Thiebaud, R., Fahs, C., Rossow, L., et al. (2012). Обмеження кровотоку: прогресивна модель, що базується на фактичних даних. Acta Physiologica Hungarica, 99(3), 235–250.

ACSM. (2009). Американський коледж спортивної медицини позиційний стенд. Моделі прогресування в тренінгу опору для здорових дорослих. Медицина та наука у спорті та фізичних вправах, 41, 687–708.

Скотт, Б. Р., Лоеннеке, Дж. П., Слаттері, К. М., і Даскомб, Б. Дж. (2015). Вправи з обмеженням кровотоку: оновлений підхід, що базується на доказах, для посиленого розвитку м’язів. Спортивна медицина, 45(3), 313–325.

Хьюз, Л., Патон, Б., Розенблат, Б., Гіссан, С., та Паттерсон, С. Д. (2017). Тренінг з обмеження кровотоку в клінічній реабілітації опорно-рухового апарату: систематичний огляд та мета-аналіз. Британський журнал спортивної медицини. https://doi.org/10.1136/bjsports-2016-097071.

Takarada, Y., Takazawa, H., & Ishii, N. (2000). Застосування судинної оклюзії зменшує порушення атрофії м’язів-розгиначів колін. Медицина та наука у спорті та фізичних вправах, 32(12), 2035–2039.

Kubota, A., Sakuraba, K., Koh, S., Ogura, Y., & Tamura, Y. (2011). Обмеження кровотоку низькою стискаючою силою запобігає втраті м’язової слабкості. Журнал науки та медицини у спорті, 14(2), 95–99.

Kubota, A., Sakuraba, K., Sawaki, K., Sumide, T., & Tamura, Y. (2008). Запобігання зникненню м’язової слабкості шляхом обмеження кровотоку. Медицина та наука у спорті та фізичних вправах, 40(3), 529–534.

Jessee, M. B., Buckner, S. L., Dankel, S. J., Counts, B. R., Abe, T., & Loenneke, J. P. (2016). Вплив ширини манжети, статі та раси на оклюзію артерій: наслідки для дослідження обмеження кровотоку. Спортивна медицина, 46(6), 913–921.

Loenneke, J. P., Wilson, J. M., Wilson, G. J., Pujol, T. J., & Bemben, M. G. (2011). Потенційні проблеми безпеки при навчанні з обмеження кровотоку. Скандинавський журнал медицини та науки у спорті, 21(4), 510–518.

Loenneke, J. P., Fahs, C. A., Rossow, L. M., Sherk, V. D., Thiebaud, R. S., Abe, T., et al. (2012). Вплив ширини манжети на артеріальну оклюзію: наслідки для обмеженого фізичного навантаження. Європейський журнал прикладної фізіології, 112(8), 2903–2912.

Noordin, S., McEwen, J. A., Kragh, J. F., Eisen, A., & Masri, B. A. (2009). Хірургічні джгути в ортопедії. Журнал хірургії кісток та суглобів. Американський том, 91(12), 2958–2967.

Fatela, P., Reis, J. F., Mendonca, G. V., Avela, J., & Mil-Homens, P. (2016). Гострі наслідки фізичних вправ при різних рівнях обмеження кровотоку на активацію м’язів та втому. Європейський журнал прикладної фізіології, 116(5), 985–995.

Loenneke, J. P., Fahs, C. A., Rossow, L. M., Thiebaud, R. S., Mattocks, K. T., Abe, T., et al. (2013). Рекомендації щодо обмеження кровотоку: Казка про дві манжети. Межі у фізіології, 4, 249. https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00249.

McEwen, J. A. (1981). Ускладнення та вдосконалення пневматичних джгутів, що застосовуються в хірургії. Медичний інструментарій, 15(4), 253–257.

McEwen, J., & Casey, V. (2009). Вимірювання небезпечних рівнів тиску та градієнтів, що виробляються на кінцівках людини непневматичними джгутами. В Матеріали 32-ї конференції Канадського товариства медичної та біологічної інженерії Калгарі, Канада, 20–22 травня 2009 р. (Стор. 1–4).

Loenneke, J. P., Thiebaud, R. S., Abe, T., & Bemben, M. G. (2014). Рекомендації щодо обмеження тиску крові: Гіпотеза гормезису. Медичні гіпотези, 82(5), 623–626.

McEwen, J., Owens, J., & Jeyasurya, J. (2016). Як персоналізовані джгути можуть пришвидшити реабілітацію поранених воїнів, професійних спортсменів та пацієнтів-ортопедів. В CMBEC 2016, Калгарі, АБ, 24–27 травня (стор. 1–4).

Loenneke, J. P., & Pujol, T. J. (2009). Застосування тренувань оклюзії для отримання гіпертрофії м’язів. Журнал міцності та кондиціонування, 31(3), 77–84.

Такано, Х., Моріта, Т., Іїда, Х., Асада, К. І., Като, М., Уно, К. та ін. (2005). Гемодинамічні та гормональні реакції на короткочасні вправи з низькою інтенсивністю опору зі зменшенням м’язового кровотоку. Європейський журнал прикладної фізіології, 95(1), 65–73.

Graham, B., Breault, M. J., McEwen, J. A., & McGraw, R. W. (1993). Оклюзія артеріального потоку в кінцівках при субсистолічному тиску за допомогою широких манжет з джгутом. Клінічна ортопедія та супутні дослідження, 286, 257–261.

Інформація про автора

Приналежності

Кафедра ортопедії та електротехніки та обчислювальної техніки, Університет Британської Колумбії, 2775 Laurel Street, Ванкувер, Британія, V5Z 1M9, Канада

Owens Recovery Science, 321 6th Street, Сан-Антоніо, Техас, 78215, США

Western Clinical Engineering, 207-1099 West 8th Avenue, Ванкувер, Британська Колумбія, V6H 1C3, Канада

Джеймс А. Мак'юен та Джесвін Джеясуря

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar

Відповідний автор

Декларації про етику

Конфлікт інтересів

Автор Джонні Оуенс є акціонером Owens Recovery Science і є медичним консультантом компанії Delfi Medical Innovations Inc. Owens Recovery Sciences має фінансові відносини з Delfi Medical Innovations Inc. Автор Джесвін Джеясуря - співробітник Western Clinical Engineering Ltd .; Крім того, пан Джеясуря має виданий патент США 9 039 730 та заявку на патент PCTCA/2015/050458. Автор Джеймс Макьюен є президентом та акціонером Western Clinical Engineering Ltd. Крім того, доктор Макьюен має патент США 9 039 730 та патент PCT CA/2015/050458, що розглядається, і є членом правління та акціонером Delfi Medical Innovations Inc який має фінансові відносини з Owens Recovery Sciences.