DET akutte hæmodynamiske respons efter okklusionstræning

Af Daniel Marsi Jensen

Low-load okklusionstræning (LL-BFR) er et stigende anvendt og dokumenteret effektivt genoptræningsredskab til at accelerere og forbedre rehabiliteringsforløb efter skade eller operation hos individer, der ikke tåler træning med høj mekanisk belastning. Okklusionstræning er ligeledes et brugbart redskab hos den yngre raske befolkning som et præstationsfremmende supplement til styrke- og konditionstræning. For den ældre del af befolkningen, kan okklusionstræning potentielt forebygge hjertekarsygdomme og aldersrelateret sarkopæni.

Ved LL-BFR vil der akut forekomme en stigning i det hæmodynamiske respons, herunder øget blodtryk (systolisk og diastolisk) samt øget puls. Det har hos nogle sundhedsprofesionelle ført til en bekymring om, hvorvidt det hæmodynamiske respons ved BFR, kan have skadelige konsekvenser eller er farligt. Ny forskning har imidlertid vist, at BFR kan medføre positive kardiovaskulære adaptationer hos ældre, og at de observerede akutte stigninger i blodtryk ved LL-BFR i øvrigt ikke er forskellig fra traditionel styrketræning [1].

Da det hæmodynamiske respons i forbindelse med okklusionstræning fortsat er et omdiskuteret område, der kalder på tydeligere retningslinjer og anbefalinger, særligt for patientgrupper, har dette blogindlæg til formål at klarlægge betydningen af det hæmodynamsiske respons ved BFR-træning på raske individer og for forskellige patientgrupper.

Søger du viden om okklusionstræning generelt, dets relevans, hvordan det udføres, og tilpasninger til træningen, henviser vi til blogindlægget ”Fitness, forskere og elite: Alle vil have okklusionstræning”.

Effekterne af LL-BFR træning på hæmodynamisk repons og vaskulær funktion hos raske individer

Under LL-BFR træning er de arbejdende muskler i et stadie af relativ iskæmi og hypoxi som resultat af manchettrykket og en utilstrækkelig ilttilførsel. I takt med at en række metabolitter ophober sig, bl.a. kreatinfosfat og laktat, reagerer kroppen ved at øge hjerteaktiviteten (puls og blodtryk stiger), i et forsøg på at pumpe blod til de arbejdende muskler. Da det arterielle blodflow til de arbejdende muskler også er delvist afklemt under LL-BFR, får det blodtrykket til at stige yderligere under træning, og det resulterer i et akut øget hæmodynamisk respons [2-4].

I et nyt review af Zhang et al. fra 2022, har man fundet ud af, at LL-BFR inducerer øget puls, systolisk og diastolisk blodtryk hos ældre individer (se figur 1-3 under bagerst i indlægget). Sammenlignet med konventionel tung styrketræning (HL), havde LL-BFR lignende effekter [5]. Disse fund stemmer overens med fundene fra et andet review af Pedon et al. fra 2022 [6]. Det hæmodynamiske respons er altså ikke højere end ved konventionel tung styrketræning hos ældre. BFR anbefales i øvrigt både til unge og ældre.

Neto et al. (2015) har undersøgt det akutte hæmodynamiske respons af lavintens styrketræning kombineret med BFR hos unge med normalt blodtryk. De udførte 4 forskellige protokoller på 24 normalvægtige, unge mænd (højintens styrketræning ved 80% 1RM (HI), lavintens styrketræning ved 20% 1RM (LI) lavintens styrketræning ved 20% 1RM + BFR (LI+BFR) og kontrol (CON). Styrketræningen inkluderede bilaterale biceps curls, triceps ekstension, samt knæekstension og knæfleksion i maskiner. HI-gruppen udførte 4 sæt af 8 repetitioner ved 80% 1RM med 2 min. pause. LI-gruppen udførte 1 sæt af 30 repetitioner efterfulgt af 3 sæt af 15 repetitioner ved 20% 1RM med 30 sek. pause. LI+BFR-gruppens træning var identisk med LI-gruppens udover tilføjelse af okklusionsmanchet under træningen. Manchettrykket blev frigivet i sætpauserne, dette er også kendt som ”intermittent BFR”, for at mindske smerte og ubehag, hvilket er en vigtig overvejelse i brugen af BFR. Imidlertid kan udbyttet af træningen potentielt hæmmes, hvis intermittent BFR benyttes. Dette afhænger dog af antal og længden af træningen [7]. Occlude anbefaler, at manchetten beholdes på under hele træningen, hvis dette kan gøres uden høj grad af smerte og ubehag, dog maksimalt 10-12 minutter ad gangen.

Ved måling af blodtryksflow over 60 min. efter træningspasset fandt man at alle tre protokoller (HI, LI og LI+BFR) resulterede i hypotensivt systolisk blodtryk (HI = -3.8%, LI = -3.3%, LI+BFR = – 5.5%). LI+BFR resulterede i hypotensiv (-11.5%) respons i diastolisk blodtryk og både HI og LI+BFR gav hypotension i gennemsnitsblodtryk (MBP). Studiet viser, at der er større reduktioner i systolisk blodtryk ved HI og LI+BFR, i diastolisk blodtryk efter LI+BFR og i MBP efter HI og LI+BFR sammenlignet med kontrol [8]. Der forekommer altså hypotension 1 time efter et styrketræningspas uanset om det er højintens, lavintens eller lavintens kombineret med okklusionstræning hos unge individer. Forfatterne beskriver at tidligere forskning har vist, at et hypotensivt respons tyder på at opstå ved træning med højere intensiteter end nærværende studie. I et studie af Simões et al. fandt man posttrænings hypotension ved træning med en intensitet på 43% 1RM [9]. Studiet af Neto et al. (2015) viser modsat at dette respons forekommer selv ved lav intensitet (20% 1RM), både med og uden BFR. Forfatterne forklarer dette med en stigning i et enzym, der konverterer L-arginin til nitrogen oxid (NO), som er involveret i kardilation. Forfatterne konkluderer at, der opstår posttrænings hypotension efter både HI, LI og LI+BFR protokoller med større effekt på SBP efter højintens træning og hypotensiv effekt forekommer kun ved HI og LI+BFR.

Staunton et al. (2015) sammenlignede det akutte hæmodynamiske respons hos unge og ældre. Deltagerne udførte to træningspas i randomiseret rækkefølge. Det første træningspas bestod af benpres, henholdsvis med og uden okklusion. Det andet træningspas bestod af aerobt arbejde i form af gangtræning, henholdsvis med og uden okklusion. Ved hvert træningspas fungerede det ene arbejde som lavintens kontrol uden BFR, mens det andet var ved samme intensitet med BFR. Træningen inkluderede benpres ved 20% 1RM (LP) og gang på løbebånd ved 4 km/t (TM). Okklusionstrykket blev individualiseret til 60% af arterielt okklusionstryk (LOP/AOP). Forskerne fandt at pulsen steg og at stigningen var højest ved BFR. Stigningen var også større hos unge sammenlignet med ældre. Det gennemsnitlige og det systoliske blodtryk var højere hos ældre sammenlignet med yngre. Med hensyn til TM steg pulsen og det gennemsnitlige og systoliske blodtryk ens for unge og ældre. Overordnet set fandt studiet, at det akutte hæmodynamiske respons til lavintens styrketræning kombineret med BFR var højere end kontrol for både unge og ældre [10]. Fundene fra dette studie stemmer overens med et lignende studie af Vieira et al. (2013) [11]. Hermed understøttes at okklusionstræning kombineret med både let styrketræning og aerob træning, giver stigninger i akut hæmodynamisk respons for både unge og ældre. Hvorvidt denne effekt kan være problematisk, vil blive uddybet i de følgende afsnit.  

Recovery af puls og blodtryk

Det akutte respons af puls og blodtryk forårsaget af LL-BFR kan vende tilbage til normale niveauer 30 min. efter træning. Dermed tyder det på, at den akutte stigning er forbigående og ikke vedblivende. Det vigtige at forholde sig til i studiers observationer er fx hvorvidt manchettrykket bibeholdes under hele træningen, om manchettrykket individualiseres og hvilken træningsprotokol, der appliceres. Desuden er det blevet observeret at det systoliske blodtryk i hvile er signifikant lavere efter LL-BFR sammenlignet med træningsprotokoller uden BFR. Dette indikerer, at hvile-blodtrykket falder efter en periode med okklusionstræning, hvilket er en hensigtsmæssig adaptation for mange patientgrupper.

Forklaringen på dette kan skyldes effekterne af den kraftige reperfusion (gendannelse af blodflow, når manchetten løsnes) efter træningen [5]. Dette medfører frigivelse af en såkaldt vasodilator (endothelium-dependent vasodilator), som dilaterer/forstørrer blodkarrene så det lokale blodflow øges samtidig med at den vaskulære modstand og blodtrykket sænkes [8]. Det betyder at reperfusion efter BFR træning får de involverede blodkar til at dilatere, hvilket kan resultere i fald i blodtryk på længere sigt. I et studie af Crisafulli et al. (2018) faldt blodtrykket efter 1 måned hvor 17 raske mænd i alderen 18-25 år trænede 3 min. håndgrebstræning 3 gange/uge (30 kontraktioner/min ved 30% maksimal voluntær kontraktion (MVC)) i den dominante arm. Studiet benyttede progressivt okklusionstryk som endte på 150% af det systoliske blodtryk i hvile [12]. Ovennævnte studier viser at fald i blodtryk er en adaption, som forekommer 1 måned efter okklusionstræning.

Vaskulær funktion

Zhang et al. undersøgte effekten af BFR-træning på vaskulær funktion ved måling af flow-medieret dilation (FMD). FMD referer til dilation af en arterie når blodflow øges i den pågældende arterie. Studiet viste at FMD blev forbedret hos ældre individer, der udførte LL-BFR træning. Den primære årsag til dette kan skyldes øget aktivering af vascular endothelial growth factor (VEGF) [13] og væksthormon (GH) [14, 15], der kan opregulere NO og dermed dilatere blodkarrene [5]. Hermed tyder det på at okklusionstræning har en gavnlig effekt på kardilation og hormoner involveret i regulering af blodtryk.

Billede 1: Effekten af BFR på vaskulær respons og fysiologisk effekt. GH – væksthormon, NO – nitrogenoxid, VEGF – vascular endothelial growth factors [16].

Arteriel funktion

Cardio ankle vascular index (CAVI) og ankle brachial index (ABI) er de to mest almindelige parametre til at vurdere arteriel funktion. Zhang et al. fandt at 12 ugers LL-BFR havde signifikant positiv effekt på disse [5]. Dette viser at LL-BFR forbedrer arteriernes transport af blod rundt i kroppen (væk fra hjertet, fx ud til arbejdende muskler) sammenlignet med konventionel lavintens styrketræning. Et fund, der specielt kan have implikationer for patienter med åreforkalkning og forhøjet blodtryk.

Venernes eftergivelighed

Mindsket venøs eftergivelighed er en af risikofaktorerne ved dyb venøs trombose (DVT) [17]. Zhang et al. fandt at LL-BFR kombineret med gangtræning forbedrede venernes funktion hos ældre individer sammenlignet med traditionel styrketræning alene [5]. Dette skyldes formentligt at blodophobning i underekstremiteterne medfører ændringer i det hydrostatiske tryk i benene. Et fund, der specielt kan have implikationer for individer med besværet gang, som fx ældre, og patienter med slidgigt i knæ og/eller hofte.

De følgende afsnit uddyber brugen af BFR i forskellige patientgrupper.

Hæmodynamisk respons af LL-BFR træning i forskellige patientgrupper

Coronary artery disease (CAD)

Et randomiseret, kontrolleret studie af Kambic et al. fra 2020 undersøgte akut og træningsinduceret effekt af okklusion kombineret med styrketræning (BFR-RT) på hæmostatisk og hæmodynamisk respons i patienter med CAD. De inkluderede patienter i studiet var i gennemsnit 60 år gamle og var stabile i deres sygdomsforløb. De blev først randomiseret til to grupper: 8 ugers BFR-RT kombineret med aerob træning (30-40% 1RM unilateral knæekstension) eller kun aerob træning (CON). Der blev taget blodprøver ved baseline, efter 4 uger og 8 uger samt før og efter hvert træningspas. De hæmodynamiske parametre blev målt igennem hele træningspasset. Træningen bestod af 16 progressive træningssessioner adskilt af 48 timers hvile med et manchettryk på 15-20 mmHg større end resting brachial systolic pressure for BFR-gruppen. Hver træning var bygget op som 3 sæt af 8, 10 og 12 gentagelser ved 30% 1RM med 45 sekunders pause imellem sæt med progressiv træningsintensitet. For BFR-gruppen blev manchettrykket bibeholdt gennem hele træningen. Resultaterne viste at BFR-RT medførte signifikant fald i systolisk blodtryk og tendens til lavere diastolisk blodtryk [18].

Studiet viser at, der ikke forekommer skadelige konsekvenser af okklusionstræning i patienter med CAD. Praktiske anbefalinger til sundhedsprofessionelle er dermed at BFR-RT kan benyttes som en tidlig træningsrehabiliteringsmodalitet til sikkert at øge muskelstyrke før applicering af højere træningsbelastning hos stabile CAD-patienter.

Hæmodialysepatienter

Nobre et al. har undersøgt om det er sikkert for hæmodialysepatienter at udføre BFR træning i forbindelse med deres behandling. De sammenlignede blodtrykket under de første 2 timer af hæmodialyse i 3 grupper: en kontrolgruppe (ingen træning), en lav/moderat intensitets aerob træningsgruppe kombineret med BFR og en konventionel aerob træningsgruppe (AE) [19]. Studiet udførte 12 ugers intradialytisk aerob træning (det vil sige aerob træning samtidig med dialysebehandling) med BFR eller aerob træning sammenlignet med kontrol. De fandt at der forekom et større fald i blodtryk for begge grupper, dog uden forskel på blodtryk i BFR og AE grupperne [19].

Intradialytisk aerob træning kombineret med BFR tyder derfor ikke på at være associeret med højere hæmodynamisk byrde end konventionel aerob træning hos hæmodialysepatienter. Derfor er de praktiske anbefalinger til sundhedsprofessionelle at overveje denne træningsform i rehabiliteringen af disse patienter. Dog kan fremtidig forskning i effekterne af BFR på nyrefunktion potentielt belyse adaptationer, der kan være relevante at have for øje i appliceringen af BFR-træning til denne patientgruppe. Hvis BFR-træning benyttes efter et forsigtighedsprincip til denne patientgruppe, vil det kunne hjælpe med at sænke blodtrykket og hjælpe patienterne i deres sygdomsforløb.

Hjerteoperationspatienter

Ogawa et al. undersøgte sikkerheden og effekterne af lavintens styrketræning med moderat blodflowrestriktion (KAATSU-RT) i patienter tidligt efter hjerteoperation. De inkluderede patienter var i gennemsnit 69 år gamle og blev randomiseret til kontrol eller KAATSU-RT. 5-7 dage efter operation blev styrketræning påbegyndt hvis patienterne var i stand til at gå 200 m. KAATSU-RT-gruppen udførte, udover standard aerob hjerterehabilitering, styrketræning med knæekstension og fleksion samt benpres 2 gange/uge i 3 måneder. Hver øvelse blev udført ved meget lav intensitet (5-10 kg knæekstension og 20-30 kg benpres). De fandt at KAATSU-RT øgede patienternes muskelstyrke- og masse [20].

Praktiske anbefalinger til sundhedsprofessionelle er at lavintens KAATSU-RT som supplement til standard hjerterehabilitering tyder på at være sikker til at øge skeletmuskelstyrke og masse i hjerteoperationspatienter.

Konklusion

Det akutte hæmodynamiske respons på okklusionstræning udtrykkes, ved at blodtryk (systolisk og diastolisk) og pulsen stiger. Den tilgængelige forskning på området viser at dette respons hverken er farligt eller skadeligt for raske unge, ældre eller mange patientgrupper. Tværtimod, er det blevet observeret at okklusionstræning kan medføre positive hæmodynamiske adaptationer, fx fald i blodtryk. Forskningen viser også at okklusionstræning i mange tilfælde, er lige så effektiv som både aerob træning (konditionstræning) og tungere styrketræning, hvorfor okklusionstræning er et effektivt træningsalternativ for individer, der ikke kan tåle at træne ved høje belastninger.

Ud fra et forsigtighedsprincip, anbefaler vi fortsat, at den sundhedsprofessionelle screener sine patienter for potentielle kontraindikationer, før okklusionstræning igangsættes. Selvom forskningen stiller sig mere og mere positiv i takt med at okklusionstræning afprøves på patienter, og har vist sig både gennemførbar og med positive outcomes, så mangler vi fortsat mere viden på området før at de potentielle kontraindikationer definitivt kan afkræftes.

Figur 1 – Akut effekt af LL-BFR på puls

Figur 2 – Akut effekt af LL-BFR på systolisk blodtryk

Figur 3 – Akut effekt af LL-BFR på diastolisk blodtryk

Referenceliste

1. Nascimento, D.D.C., et al., Effects of blood flow restriction exercise on hemostasis: a systematic review of randomized and non-randomized trials. Int J Gen Med, 2019. 12: p. 91-100.
2. Augustyniak, R.A., E.J. Ansorge, and D.S. O’Leary, Muscle metaboreflex control of cardiac output and peripheral vasoconstriction exhibit different latencies. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2000. 278: p. H530-H537.
3. Crisafulli, A., et al., Role of heart rate and stroke volume during muscle metaboreflex-induced cardiac output increase: differences between activation during and after exercise. J Physiol Sci, 2011. 61(5): p. 385-94.
4. Fisher, J.P., et al., Muscle metaboreflex and autonomic regulation of heart rate in humans. The Journal of Physiology, 2013. 591(15): p. 3777-3788.
5. Zhang, T., G. Tian, and X. Wang, Effects of Low-Load Blood Flow Restriction Training on Hemodynamic Responses and Vascular Function in Older Adults: A Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health, 2022. 19(11).
6. Pedon, W.R., et al., Acute hemodynamic responses from low-load resistance exercise with blood flow restriction in young and older individuals: A systematic review and meta-analysis of cross-over trials. Clin Physiol Funct Imaging, 2022. 42(6): p. 396-412.
7. Fitschen, P.J., et al., Perceptual effects and efficacy of intermittent or continuous blood flow restriction resistance training. Clin Physiol Funct Imaging, 2014. 34(5): p. 356-63.
8. Neto, G.R., et al., Hypotensive Effects of Resistance Exercises With Blood Flow Restriction. Journal of Strength and Conditioning Research, 2015. 29(4): p. 1064-1070.
9. Simões, G.C., et al., Postresistance Exercise Blood Pressure Reduction is Influenced by Exercise Intensity in Type-2 Diabetic and Nondiabetic Individuals. J Strength Cond Res, 2010. 24(5): p. 1277-84.
10. Staunton, C.A., et al., Haemodynamics of aerobic and resistance blood flow restriction exercise in young and older adults. Eur J Appl Physiol, 2015. 115(11): p. 2293-302.
11. Vieira, P.J., et al., Hemodynamic responses to resistance exercise with restricted blood flow in young and older men. J Strength Cond Res, 2013. 27(8): p. 2288-94.
12. Crisafulli, A., et al., Blood Flow Restriction Training Reduces Blood Pressure During Exercise Without Affecting Metaboreflex Activity. Front Physiol, 2018. 9: p. 1736.
13. Tammela, T., et al., The biology of vascular endothelial growth factors. Cardiovasc Res, 2005. 65(3): p. 550-63.
14. Shimizu, R., et al., Low-intensity resistance training with blood flow restriction improves vascular endothelial function and peripheral blood circulation in healthy elderly people. European Journal of Applied Physiology, 2016. 116(4): p. 749-757.
15. Ji, J.W., F. Mac Gabhann, and A.S. Popel, Skeletal muscle VEGF gradients in peripheral arterial disease: simulations of rest and exercise. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2007. 293(6): p. H3740-9.
16. S, A., et al., The effects of blood flow restriction exercise on vascular function in the elderly: A systematic review. Integrative Clinical Medicine, 2019. 3(1).
17. Olsen, H. and T. Länne, Reduced venous compliance in lower limbs of aging humans and its importance for capacitance function. The American Physiological Society, 1998: p. H878-H886.
18. Kambic, T., et al., Hemodynamic and Hemostatic Response to Blood Flow Restriction Resistance Exercise in Coronary Artery Disease: A Pilot Randomized Controlled Trial. J Cardiovasc Nurs, 2021. 36(5): p. 507-516.
19. Nobre, R., et al., Is It Safe for Hemodialysis Patients to Seek Gains with Less Pain? Acute Hemodynamic Response to Intradialytic Blood Flow Restriction Training. International journal of exercise science, 2022. 15(2): p. 434-441.
20. Ogawa, H., et al., Low-Intensity Resistance Training with Moderate Blood Flow Restriction Appears Safe and Increases Skeletal Muscle Strength and Size in Cardiovascular Surgery Patients: A Pilot Study. J Clin Med, 2021. 10(3).