Blood Flow Restriction (BFR) is een opkomende methode in de revalidatie die gebruikmaakt van een tourniquet om de arteriële instroom te verminderen en de veneuze uitstroom af te sluiten tijdens weerstandstraining of oefening. Aanvankelijk werd deze techniek gezien als een middel om spierontwikkeling te bevorderen. Echter, een dieper begrip van de fysiologische voordelen en werkingsmechanismen heeft geleid tot innovatieve klinische toepassingen. BFR biedt een manier om de belasting op de gewrichten te verminderen zonder concessies te doen aan de verbeteringen in kracht. Voor personen die postoperatief zijn, geblesseerd zijn of beperkt zijn in belasting, versnelt BFR het herstel en voorkomt het spieratrofie. Bovendien groeit het bewijs dat suggereert dat BFR de cardiovasculaire fitheid verbetert en pijn vermindert.
In deze blog werpen we een licht op de fysiologie en het bewijs achter verschillende toepassingen van BFR, met speciale aandacht voor postoperatieve revalidatie. Hoewel er nog veel te ontdekken valt, is het duidelijk dat BFR-therapie spierhypertrofie stimuleert door een synergistische reactie op metabolische stress en mechanische spanning, met bijkomende voordelen voor cardiovasculaire fitheid en pijnverlichting. De ontwikkeling van nieuwe vormen van BFR en uitbreidingen in toepassingen bij postoperatieve patiënten en atleten beloven een versneld herstel.
Wetenschappelijk bewijs
De afgelopen jaren heeft Blood Flow Restriction therapie (BFR-therapie), een gecontroleerde vorm van vasculaire occlusie gecombineerd met weerstandstraining of oefening, aanzienlijke vooruitgang geboekt. Oorspronkelijk kreeg deze revalidatiemethode erkenning vanwege het gebruik ervan bij gewonde militairen met volumetrisch spierverlies en ledemaatbehoudsituaties. Echter, de toepassingen ervan hebben zich uitgebreid naar diverse gebieden, waaronder reguliere krachttraining, postoperatieve revalidatie en preventie van spieratrofie.
Nieuwere klinisch toegepaste varianten omvatten BFR in combinatie met aerobe oefening, passieve toepassing (BFR zonder actieve oefening) en neuromusculaire stimulatie. Met de groeiende bekendheid van BFR is ook de kennis over het fysiologische werkingsmechanisme ervan toegenomen. Dit heeft diverse voordelen aan het licht gebracht, niet alleen op het gebied van spiergroei, maar ook met betrekking tot verbeteringen in spieruithoudingsvermogen, cardiovasculaire fitheid, pijnvermindering en botdichtheid.
Fysiologie/Werkingsmechanisme
Voordat we ons verdiepen in de praktische toepassingen en richtlijnen voor het implementeren van Blood flow restriction therapie (BFR), is het cruciaal om het werkingsmechanisme ervan te begrijpen. Hoewel verschillende mechanismen theoretisch zijn voorgesteld, wordt momenteel aangenomen dat de combinatie van metabole stress door vasculaire occlusie en mechanische spanning door weerstandstraining of oefening synergetisch bijdraagt aan toegenomen spierhypertrofie en kracht.
Op cellulair niveau zijn metabolieten, hormonale veranderingen, cel-naar-cel-signalering, celzwelling en intracellulaire signaalpaden allemaal betrokken. Metabolieten, die tijdens lichaamsbeweging accumuleren en bekend zijn als bemiddelaars van spierhypertrofie, worden versterkt door de relatieve ischemische en hypoxische omstandigheden gecreëerd door BFR. Deze omstandigheden zouden perifere vermoeidheid induceren, wat resulteert in een grotere rekrutering van motorische eenheden. Opvallend is dat BFR onder lage belastingen vergelijkbare rekrutering vertoont als zware weerstandstraining.
Bovendien worden onder BFR-omstandigheden type II snel samentrekkende spiervezels, normaal gesproken alleen gerekruteerd bij hogere intensiteit, geactiveerd bij lagere belastingen. Dit verklaart de toegenomen spierhypertrofie bij lage belastingen met BFR in vergelijking met vergelijkbare lage belastingsoefeningen zonder BFR. Interessant genoeg beperkt de grotere rekrutering van motorische eenheden zich niet tot spieren distaal van het occlusiegebied. Bij BFR van zowel de bovenste als onderste extremiteiten is aangetoond dat meer proximale spiergroepen een grotere mate van rekrutering ervaren, wat wordt toegeschreven aan de vroege vermoeidheid van synchrone spiergroepen distaal van de occlusieplaats. Dit heeft belangrijke implicaties voor het gebruik van BFR na procedures of blessures waarbij een tourniquet niet proximaal kan worden aangebracht.
Suprafysiologische voordelen van BFR-oefening kunnen ook deels worden verklaard door de proliferatie van satellietcellen, multipotente cellen binnen het spierbindweefsel die verantwoordelijk zijn voor spiergroei en regeneratie. Hoewel satellietcellen oorspronkelijk alleen werden geactiveerd bij hoge weerstandstraining, neemt hun proliferatie zelfs toe onder lage belastingen met BFR, met bijbehorende toenames in spiereiwitsynthese, myonucleaire inhoud, myofibergrootte en spierkracht.
De fysiologische aanpassingen die tijdens en na BFR worden waargenomen, worden ook bemiddeld door verschillende opmerkelijke cel-signaleringstrajecten. De stimulatie van eiwitvertaling via het mechanistische doelwit van het rapamycine-pad, cruciaal bij spiereiwitsynthese en hypertrofie, lijkt een fundamentele rol te spelen in de effecten van BFR. Tegelijkertijd is aangetoond dat myostatine, een negatieve regulator van spiergroei en een promotor van spierfibrose, na BFR afneemt. Hoewel de exacte bijdrage van elk mechanisme mogelijk nog niet volledig wordt begrepen, biedt het beschikbare bewijs waardevol inzicht dat zal bijdragen aan verder onderzoek om revalidatie-inspanningen te optimaliseren.
Toepassingen
In de eerste toepassingen van BFR werd het voornamelijk ingezet om spiergroei te stimuleren. Naarmate het potentieel ervan bekend werd, zijn de toepassingen en indicaties echter aanzienlijk uitgebreid. Huidige vormen van BFR omvatten onder andere BFR met lage belasting weerstandstraining, aerobe oefening, passieve BFR en neuromusculaire stimulatie. Deze modaliteiten zijn uitvoerig bestudeerd bij diverse demografische subgroepen, waaronder atleten en niet-atleten, gezonde en geblesseerde personen, preoperatieve en postoperatieve patiënten, en zowel jonge als oudere individuen.
Verreweg de meest voorkomende vorm van BFR is de weerstandsoefening met lage belasting (BFR-RE), waarbij meerdere systematische reviews en meta-analyses de superieure voordelen ervan aantonen. BFR-RE met lage belasting blijkt op meerdere fronten uitmuntend te zijn, waaronder het opbouwen van spierkracht en omvang, in vergelijking met geïsoleerde lage belasting weerstandstraining, en vergelijkbaar met alleen zware weerstandstraining. Hoewel BFR-RE met lage belasting mogelijk niet per se superieur is aan zware weerstandstraining qua spierkracht, maakt de mogelijkheid om met minder mechanische belasting op de gewrichten met een grotere frequentie te trainen het breed toepasbaar, met name bij postoperatieve, geblesseerde, hartrevalidatiepatiënten, atleten in het seizoen en oudere personen.
Om beknopte, praktische aanbevelingen te geven voor het bereiken van spierhypertrofie met BFR-RE, wordt aanbevolen om 20% tot 40% van het 1-rep maximaal te gebruiken in combinatie met BFR-manchetdrukken ingesteld tussen 40% en 80% van de druk voor ledemaatafsluiting (LOP). Vier sets herhalingen (30, 15, 15, 15) worden het meest gebruikt in de praktijk en produceren gunstige aanpassingen die worden opgemerkt bij BFR. Over het algemeen wordt rust tussen sets van 30 tot 60 seconden aanbevolen, met zorg dat langere periodes en intermitterend BFR (het verlichten van de manchetdruk tussen sets) de stress voor aanpassing kunnen beperken. Twee tot drie BFR-sessies per week worden aanbevolen, in lijn met aanbevelingen voor skeletspierhypertrofie bij standaard weerstandstraining van 2 tot 4 keer per week. Een agressievere aanpak, inclusief tweemaal daags BFR-trainen, kan een redelijke optie zijn om het herstel te versnellen in de vroege revalidatieperiode na een blessure of operatie.
Een cruciale parameter voor het terugbrengen van patiënten naar activiteit of sport is de verbetering en het behoud van hun aerobe fitheid. De postoperatieve periode kan de aerobe capaciteit ernstig verminderen, en bij gehospitaliseerde of oudere personen kan dit onderdeel van de fysieke gezondheid cruciaal zijn voor functioneel herstel. Onderzoek naar BFR met aerobe oefening (BFR-AE) is beperkter in vergelijking met weerstandstraining, maar parameters van aerobe fitheid, zoals absolute en relatieve zuurstofopname (VO2), samen met de oefentijd tot uitputting, hebben allemaal aangetoond te verbeteren in vergelijking met controlegroepen die standaardtraining kregen. Bovendien hebben laag-intensieve oefeningen in combinatie met BFR vergelijkbare aanzienlijke verbeteringen in VO2 en kracht laten zien, zelfs bij al zeer getrainde atleten. Hoewel vaak wordt aangenomen dat een drempel van 50% VO2 moet worden bereikt om de aerobe capaciteit te verbeteren, kan een klinisch protocol voor BFR-AE van 40% van het maximale VO2 (of wandelen op ongeveer 2-4 mijl per uur) gedurende slechts 15 tot 20 minuten vergelijkbare effecten bereiken over een periode van 2 tot 6 weken. Deze effecten worden verondersteld te worden bemiddeld door een afname van de veneuze terugkeer, gecompenseerd door verhogingen van de hartslag, wat leidt tot aanpassingen aan het effectieve venster voor aerobe aanpassing. Hoewel niet noodzakelijkerwijs de belangrijkste focus van BFR-AE, zijn verbeteringen in kracht, spieromvang, glycogeensamenstelling, capillaire vezeldichtheid en functionele metingen, zoals de timed-up-and-go en stoel-zit-naar-sta-techniek, ook opgemerkt in verschillende studies.
Hoewel de voordelen van BFR en lichaamsbeweging als het meest gunstig worden beschouwd wanneer ze samen worden toegepast, is aangetoond dat het positieve effect van BFR ook aanwezig is in afwezigheid van lichaamsbeweging. Voor individuen in de postoperatieve periode, geïmmobiliseerd, gegipst of opgenomen in het ziekenhuis, vertegenwoordigt BFR alleen een potentieel middel om disuse-atrofie te voorkomen. Een systematische review van 3 studies bij niet-gewichtdragende of geïmmobiliseerde individuen (1 na reconstructie van de voorste kruisband [ACLR] en 2 voor korte gipsimmobilisatie en niet-gewichtdragende status bij gezonde individuen) toonde aan dat BFR verminderingen in kniekoppel verminderde en disuse-atrofie voorkwam. De conclusies van de review zelf waren echter beperkt vanwege het hoge risico op vertekening in elk van de studies. Een andere studie die keek naar intensive care-patiënten in coma die BFR kregen met passieve mobilisatie, waarbij de contralaterale ledemaat als controle diende, toonde aan dat BFR een effectieve manier was om spierafbraak van het dijbeen te verminderen. Over de studies die keken naar alleen BFR en met passieve beweging, zijn echter grote drukbereiken toegepast zonder relatieve referentienummers zoals LOP, wat de standaardisatie en generaliseerbaarheid van de bevindingen beperkt. Desondanks lijkt het erop dat hoge drukken (70%-100% LOP) een sterkere stimulus bieden om atrofie te voorkomen, terwijl het meest gangbare protocol in deze scenario’s 5 minuten BFR is, gevolgd door 3 minuten reperfusie, gedurende 3 tot 4 cycli, een of twee keer per dag gedurende 1 tot 8 weken.
Een ander opkomend interessegebied omvat het gebruik van BFR met neuromusculaire stimulatie. Neuromusculaire stimulatie wordt vaak gebruikt in de vroege postoperatieve periode en als onderhouds-/preventieve therapie in trainingsruimtes voor universitaire en professionele atleten. Voorlopig bewijs suggereert dat het effect van deze therapie, die onbelaste, isometrische contracties biedt, mogelijk wordt versterkt door BFR. Met verder onderzoek zou dit nuttig kunnen blijken als aanvulling in de vroege herstelperiode na knieoperaties, waar beheersing van de quadriceps vaak een beperkende factor is in de revalidatieprogressie.
Postoperatieve Revalidatie
Het is goed gedocumenteerd dat atrofie snel optreedt na chirurgie en/of immobilisatie, met aanzienlijke gevolgen voor herstel, algemene functie en het risico op herhaald letsel. Bij gezonde, niet-chirurgische patiënten resulteerde alleen immobilisatie al in een 7% afname van de spieromvang van de quadriceps na 7 dagen. In het geval van knieoperaties was de atrofie zelfs groter, tot wel 33% na 3 weken. De voordelen van lage belasting (of geen belasting) BFR zijn bijzonder geschikt voor deze populatie, gezien de verbetering van het behoud van skeletspier, verminderde spierschade na inspanning, hypoalgesie en verminderde mechanische stress op de gewrichten.
BFR wordt onderzocht na zowel boven- als onderste extremiteitschirurgie, met specifieke aandacht voor voorste kruisbandreconstructie (ACLR). Verschillende gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken met uiteenlopende postoperatieve protocollen hebben variërende resultaten waargenomen, maar het lijkt erop dat BFR met lage belasting, toegepast binnen de eerste paar weken na de operatie, effectief is bij het verbeteren van spieromvang en -kracht in vergelijking met standaard revalidatie. Recente studies tonen ook verbeteringen aan in door de patiënt gerapporteerde knie-specifieke uitkomsten, evenals verminderde kniepijn en effusies vergeleken met standaard revalidatie. Hoewel het grootste deel van het onderzoek zich richt op het verminderen van acuut spierverlies, heeft BFR ook voordelen laten zien bij meer chronische postoperatieve tekorten. Bij personen met ernstige chronische dijspierzwakte na een knieoperatie nam de meerderheid significant toe in kracht na slechts 9 BFR-sessies. Bovendien bleek uit één onderzoek dat patiënten gemiddeld 5 jaar na ACLR met milde aanhoudende quadriceps-deficiënties baat hadden bij BFR. Een literatuuroverzicht benadrukte echter dat metingen van spieromvang en/of kracht beperkte waarde hebben bij het beoordelen van de voordelen voor de functionaliteit. Een andere relevante beperking is het gebrek aan studies naar BFR bij ACLR met autografts afkomstig van het extensor mechanisme, zoals de quadricepspees of de knieschijfpees. Dit is belangrijk omdat de quadriceps-spier mogelijk gevoeliger is voor atrofie in deze gevallen, wat de potentiële voordelen van BFR zou kunnen vergroten.
Hoewel het voorschrijven van BFR na ACLR effectief is gebleken, kan BFR ook gerechtvaardigd zijn in gevallen van langdurige niet-gewichtdragende/immobilisatie (bijv. meniscusreparatie, meniscustransplantatie, procedures voor gewrichtskraakbeen, osteotomie), meervoudige ligamentreconstructies of bij personen met langdurige en therapieresistente atrofie. Verder klinisch bewijs is nodig voordat BFR routinematig wordt aanbevolen, van arthroscopie tot artroplastie.
Veiligheidsoverwegingen
Hoewel het opmerkelijk is om de invloed van wetenschappelijk bewijs op sportprestaties te zien, is enige voorzichtigheid geboden gezien de risico’s verbonden aan onjuist gebruik van BFR. Dit is met name het geval waarin druk wordt toegepast via minder nauwkeurige methoden dan pneumatische tourniquets met gekalibreerde drukken.
Tijdelijke tintelingen, blauwe plekken en spierpijn kunnen allemaal optreden na routinematig gebruik van BFR, maar ernstige nadelige gebeurtenissen, waaronder rabdomyolyse, langdurige pijn en syncope, kunnen voortvloeien uit onjuist gebruik, overbelasting of bij personen die niet gezond genoeg zijn voor matige of intense lichamelijke activiteit.
Ten slotte, hoewel bloedstolsels vaak werden genoemd als een risico in vroegere studies en discussies over BFR, is er geen bewijs voor een verhoogd risico op trombo-embolische gebeurtenissen . Sterker nog, het tegenovergestelde zou zelfs waar kunnen zijn, waarbij BFR een beschermend effect biedt tegen dergelijke gebeurtenissen, gezien de stimulatie van het fibrinolytische systeem. Ondanks deze punten lijkt de implementatie van BFR, binnen consensusrichtlijnen, het risico op nadelige gebeurtenissen niet meer te vergroten dan bij standaard oefenmodaliteiten.
Conclusies
BFR-therapie stimuleert spierhypertrofie via een synergistische respons op metabole stress en mechanische spanning, met aanvullende voordelen voor de cardiovasculaire conditie en pijn. Nieuwe vormen van BFR en uitbreiding van toepassingen bij postoperatieve patiënten en atleten beloven een versneld herstel.
Bronnen: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8811521/
Referenties: