Blood Flow Restriction Training (BFRT): verso una nuova definizione di “terapia strumentale” in fisioterapia

Il Blood Flow Restriction Traning si concretizza nella somministrazione di esercizi a basso carico durante l’applicazione di un laccio emostatico…

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Per avere un’idea di cosa sia il Blood Flow Restriction Training è sufficiente tradurre dall’inglese questo acronimo, il risultato è: “allenamento con restrizione del flusso sanguigno”.

L’intuizione di questo tipo di intervento, da applicare durante l’esercizio con carichi ridotti, risale agli anni 70 del secolo scorso1.

Rispetto a quel periodo, però, molto è cambiato: gli ambiti di impiego, prima era usato largamente nel fitness, oggi ha un ruolo da protagonista in riabilitazione; i dispositivi, che grazie all’avvento della tecnologia sono stati implementati; l’aumento della sicurezza nella somministrazione di questa terapia.


In cosa consiste il Blood Flow Restriction Training?

Il Blood Flow Restriction Traning si concretizza nella somministrazione di esercizi a basso carico, cioè con una resistenza tarata tra il 20% ed il 40% di 1 ripetizione massimale (RM) durante l’applicazione di una cuffia gonfiabile o di un laccio emostatico attorno a un arto (prossimalmente rispetto ai muscoli target), che limita l’afflusso di sangue da e verso i muscoli che si contraggono2, 3.

Per questo, tale modalità di allenamento è anche nota con il più completo nome di: Low Load resistance training with Blood Flow Restriction (LL-BFR)3.

Nella somministrazione di questa terapia l’obiettivo principale è quello di aumentare la risposta di adattamento trofico, migliorare la forza muscolare e stimolare l’angiogenesi dei distretti coinvolti in tempi precoci.

Infatti, permetterà di sintetizzare il percorso riabilitativo soprattutto nei casi in cui ci siano alcune strutture che necessitano di essere preservate e protette (basti pensare ad esempio ai pazienti immobilizzati post-chirurgia). Ciò è reso possibile dal vantaggio di non dover applicare stimoli meccanici intensi e potenzialmente pericolosi (come l’uso di alti carichi), compensando con la riduzione del flusso ematico.

Per rendere più chiaro quanto il Blood Flow Restriction Traning agevoli la riabilitazione potremmo metaforicamente paragonare il suo utilizzo all’intervento di un “enzima catalizzatore” in una reazione chimica: così come quest’ultimo permette di velocizzare una reazione lenta, allo stesso modo l’esercizio con restrizione del flusso sanguigno sintetizza le tempistiche riabilitative portando miglioramenti trofici e metabolici che altrimenti arriverebbero tardivamente (figura 1).

Blood Flow Restriction Training
Illustrazione ipotetica di adattamenti di addestramento senza (blu) o con (rosso) Blood Flow Restriction Training in soggetti non allenati (linee continue) e allenati (linee tratteggiate). Si noti che l’aggiunta del Blood Flow Restriction Training può accelerare gli adattamenti all’inizio dell’allenamento in entrambi gli scenari, ma l’entità e la tempistica del cambiamento possono essere diverse.

Meccanismi d’azione

Il modo con cui il Blood Flow Restriction Training genera cambiamenti all’interno del nostro corpo è ancora oggi oggetto di studio; tuttavia, la letteratura si è espressa a riguardo specificando che i risultati possono essere spiegati alla luce della combinazione di due fattori principali: lo stress metabolico e lo stress meccanico.

Questi fattori agiscono sinergicamente attivando una cascata di processi secondari tra cui:

  • l’ipossia tissutale
  • l’accumulo di metaboliti
  • il gonfiore cellulare

a cui seguono:

  • aumento della sintesi proteica: attraverso l’aumento del fluido extracellulare e l’accumulo di metaboliti viene creato un gradiente di pressione che guida i fluidi nelle fibre muscolari. Questo provoca un generale rigonfiamento delle fibrocellule e degli osteociti che promuove la sintesi proteica1,2,3,4.
  • Reclutamento di fibre muscolari di tipo 2: attraverso il BFRT si riescono ad attivare un numero di fibre maggiore e fibre di tipologia diversa.

Oltre a sollecitare le fibre di tipo 1, fibre a metabolismo aerobico e adatte a lavorare per lunghi periodi di tempo, si riescono ad attivare anche le fibre di tipo 2 ben più forti delle precedenti.

Queste fibre hanno una contrazione rapida, un diametro maggiore e una soglia di stimolazione più elevata, per cui non verrebbero reclutate dall’organismo se non per mezzo di allenamenti ad alti carichi e in un ambiente ipossico (condizioni non facilmente riproducibili in riabilitazione)1,2,3.

  • Angiogenesi: subito dopo questo tipo di allenamento è stato rilevato un aumento dei fattori angiogenici a livello locale, in particolare: il fattore di crescita endoteliale vascolare, il fattore 1 alfa e l’ossido nitrico. La secrezione di queste sostanze promuove il flusso sanguigno post-esercizio, la somministrazione di ossigeno nei tessuti, l’angiogenesi e l’aumento della resistenza delle pareti vasali alla pressione ematica1,2,3,4,5.
  • Stimolazione delle cellule staminali miogeniche: il BFRT porta ad una marcata proliferazione delle cellule staminali muscolari e all’incremento del numero di mionuclei nel muscolo scheletrico19. Ciò si traduce nel miglioramento di parametri obiettivi quali: forza, resistenza, funzione e significativi guadagni di fibre muscolari1,2,3.
  • Maggiore sintesi di ormoni anabolici (sia a livello locale che sistemico): due trial clinici hanno riscontrato che i livelli di concentrazione di ormone della crescita a livello sistemico erano significativamente maggiori nei pazienti che sono andati incontro ad esercizio a basso carico con restrizione del flusso ematico, rispetto ai controlli in cui è stata applicata solo una restrizione del flusso sanguigno senza esercizio oppure erano stati somministrati esercizi a basso carico senza occlusione del flusso4,6,7.
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Una schematica illustrazione di alcuni possibili adattamenti muscoloscheletrici e cardiovascolari che vengono migliorati con l’allenamento con restrizione del flusso sanguigno.

Applicazione nel setting clinico

Già sappiamo che la tecnica Blood Flow Restriction Training prevede l’applicazione di un laccio emostatico, un bracciale gonfiabile o fasce elastiche nel terzo prossimale di ciascun braccio o gamba.

La scelta del mezzo di occlusione però, può variare in base ai contesti, ad esempio:

  • l’uso di rudimentali fasce elastiche da applicare manualmente è il primo e più economico approccio a questa terapia ed ha il vantaggio di essere utile nei casi in cui il Blood Flow Restriction Training vada somministrato a più persone contemporaneamente.

In tal caso, come suggerisce uno studio del 20138, la regolazione dell’occlusione potrà essere eseguita in maniera empirica con l’utilizzo di una scala NRS che valuta la percezione della pressione: a “0” sarà attribuita assenza di pressione, a “10” dovrebbe essere avvertita una pressione intensa che provoca dolore.

Il suddetto studio suggerisce che per poter iniziare la sessione di allenamento le fasce dovrebbero essere applicate ad una tensione che si attesti a “7” (in cui viene avvertita una pressione moderata senza dolore).

  • L’evoluzione delle fasce elastiche è rappresentata dalle più precise cuffie gonfiabili, le prime ad essere state introdotte sono state quelle a gonfiaggio manuale la cui pressione di occlusione veniva portata direttamente a 200 mmHg procedendo poi a far eseguire gli esercizi.

Più recentemente, uno studio9 ha suggerito di differenziare l’impostazione della pressione d’esecuzione dell’esercizio in base alla circonferenza della coscia del paziente (misurata al 33% della distanza dalla cresta inguinale al margine superiore della rotula). È consigliato quindi raggiungere i seguenti livelli di pressione a seconda della circonferenza misurata:

  1. 45–50 cm = 120 mmHg;
  2. 51–55 cm = 150 mmHg;
  3. 56–59 cm = 180 mmHg;
  4. 60cm = 210mmHg.
  • Oggi esistono dispositivi tecnologici in grado:
  • di regolare e monitorare autonomamente la pressione d’occlusione durante l’esecuzione dell’esercizio ed in base all’anatomia del paziente,
    • di fornire feedback istantanei al paziente ed al fisioterapista,
    • di permettere di lavorare con minimi margini di rischio.

Posologia dell’esercizio

Avendo approfondito nei precedenti paragrafi gli aspetti legati alla variabile “pressione d’occlusione”, andiamo adesso ad indagare quelli inerenti alle modalità di somministrazione dell’esercizio:

  • una meta-analisi10 ha riscontrato che il Blood Flow Restriction Training ha maggiore effetto sull’ipertrofia e sulla forza quando i carichi vengono tarati su una percentuale corrispondente al 15 – 30% di una 1RM. Tuttavia, la maggior parte delle raccomandazioni convergono nel suggerire l’applicazione di percentuali di carico pari al 20-40% di 1RM allo scopo di migliorarle suddette variabili.
  • Gli effetti del Blood Flow Restriction Training sono stati misurati in combinazione con varie tipologie di esercizio: con l’allenamento aerobico11, 12 (i.e. camminata, bicicletta), l’allenamento con alti carichi e più comunemente l’allenamento a basso carico. Quest’ultima modalità gode di una evidenza più consistente rispetto alle altre menzionate1,2,3.
  • Dal momento che il livello di stress metabolico che si raggiunge durante il Blood Flow Restriction Training rappresenta il principale fattore di innesco dell’ipertrofia e dell’aumento della forza è fondamentale essere consapevoli che il BFR deve essere applicato in modo costante e non intermittente durante  l’esercizio2.
  • Oggi il protocollo Blood Flow Restriction Training con bassi carichi maggiormente diffuso nella pratica clinica è quello descritto dalla meta – analisi di Loenneke che raccomanda di somministrare13:
  1. una serie da 30 ripetizioni,
  2. seguita da tre serie da 15 ripetizioni,
  3. con pause di 30 secondi tra le serie,
  4. tale routine deve essere eseguita 2 o 3 volte a settimana.
applicazioni blood flow restriction training
Nella tabella sono organizzate in modo facilmente fruibile alcune raccomandazioni sulla somministrazione del BFRT2.

Ambiti d’impiego

Il BFRT è uno strumento versatile che permette di intervenire in contesti diversi; infatti, trova applicazione in un grosso sotto insieme di popolazione al cui interno rientrano:

  • popolazione in età avanzata: si è rivelato un’ottima strategia per contrastare la perdita di massa muscolare, portando all’aumento della “Cross Sectional Area” dei distretti interessati e migliorando quindi la funzione e la sintomatologia (soprattutto legata a contesti dolorosi dovuti all’osteoartrosi)14, 15.
  • Post – operazione: come già sappiamo, la ricerca ha dimostrato che il BFR è in grado di attenuare l’atrofia da disuso e limitare i cali funzionali della forza muscolare dovuti all’immobilizzazione.

Uno studio16 ha proposto un modello progressivo per l’implementazione del BFR dalle prime fasi fino alla ripresa dell’allenamento con resistenza ad alto carico.

Questo modello segue un approccio in quattro fasi:

  1. BFR senza esercizio, durante i periodi di riposo a letto
  2. BFR combinata con esercizio aerobico (e.g. camminata)
  3. BFR combinato con esercizio di resistenza a basso carico
  4. BFR combinato con esercizio di resistenza a basso carico insieme al tradizionale esercizio di resistenza ad alto carico.
  • Atleti: i principali vantaggi del BFRT nell’atleta sono ascrivibili al supplemento che rappresenta nelle fasi in cui le sessioni di esercizio ad alto carico rappresentano un forte stress sia per la loro frequenza che per la loro intensità.

Inserendolo in tali periodi permette di ridurre gli effetti negativi di questo tipo di routines mantenendo alti gli standard di allenamento, migliorando le caratteristiche fisiche ed ottimizzando la performance5.

Negli atleti che eseguono esercizi cardiovascolari a bassa intensità, le indagini hanno rilevato anche un piccolo ma significativo aumento della capacità aerobica e della ventilazione dopo 2 settimane di allenamento sul tapis roulant (cinque serie da 3 minuti, due volte al giorno)17.


Controindicazioni e raccomandazioni

Lo studio di maggiore rilievo ad oggi disponibile riguardo la sicurezza della somministrazione del BFRT è un’indagine nazionale giapponese18 svoltasi dal 2006 al 2011, in cui sono stati reclutati circa 700 individui all’anno ed ha rilevato che i principali eventi avversi registrati durante il BFRT sono stati:

  1. emorragia sottocutanea (petecchie) 13%
  2. parestesie sensoriali (1,3%)
  3. dizziness (0,3%)

sono stati inoltre riportati rari casi di:

  • intorpidimento degli arti (durato più di un giorno)
  • un caso di rabdomiolidsi
  • un caso di trombosi venosa
  • un caso di emorragia cerebrale

Indipendentemente dai benefici riportati dal BFRT, la sicurezza del suo utilizzo è spesso messa in discussione perché il limitare fisicamente il flusso sanguigno a un’estremità può preoccupare i clinici, soprattutto per quanto riguarda i rischi per il sistema cardiovascolare1.

Una potenziale preoccupazione sollevata dai cardiologi riguarda l’effetto del BFRT sul riflesso pressorio da esercizio (EPR). L’EPR è la risposta autonomica fisiologica del corpo all’esercizio che consiste nell’aumento dell’attività simpatica (frequenza cardiaca, contrattilità e della pressione arteriosa media).

Il BFRT provoca una risposta di questo tipo a volte maggiore della norma e quindi può avere il potenziale di causare eventi cardiaci avversi (aritmie, ictus o infarto del miocardio). Rischio particolarmente alto nei pazienti con comorbilità cardiovascolari1.

I dati sugli effetti a breve o lungo termine di questo riflesso in relazione al BFRT sono però ad oggi insufficienti, è dunque necessario eseguire sempre un corretto screening dei fattori di rischio del paziente che si intende sottoporre a questo tipo di terapia.

A tale proposito, è raccomandato18:

  1. valutare le informazioni di base: sintomi, storia medica passata e storia medica familiare, abitudini e problematiche relative allo stile di vita
  2. l’uso di una classificazione a punteggio dei pazienti in base alla presenza o meno di alcuni fattori di rischio (più è alto il punteggio, maggiore è il rischio):
  • 5 punti:
    • Storia di trombosi venosa profonda
    • Storia familiare di eventi trombotici positiva
    • Sindrome da anticorpi fosfolipidici
  • 4 punti: gravidanza
  • 3 punti:
    • Presenza di vene varicose agli arti inferiori
    • Immobilizzazione prolungata
    • Fibrillazione atriale
  • 2 punti:
    • Età maggiore di 60 aa
    • BMI > 30
    • Iperlipidemia
    • Tumore
    • BFR agli aaii
    • Uso di contraccettivi orali o steroidi
    • Tetraplegia
    • Alto livello di emoglobina
  • 1 punto:
    • 40 < età < 58
    • Sesso femminile
    • 25 < BMI < 30
Raccomandazioni e screening dei fattori di rischio per il BFRT
Nella tabella sono organizzate in modo facilmente fruibile alcune raccomandazioni sulla somministrazione del BFRT2.

Nel complesso, il rischio associato al BFRT sembra non essere maggiore di quello legato all’esercizio con resistenza ad medio o alto carico1,2.


Conclusioni

L’esercizio con carichi bassi associato alla restrizione del flusso sanguigno rappresenta un’ottima strategia per migliorare ipertrofia, forza e capacità aerobica, senza l’uso di carichi potenzialmente dannosi (giacché ingenti) ed in tempi ristretti rispetto al normale.

Prima della somministrazione è importante che il fisioterapista valuti attentamente il quadro clinico del paziente ed i suoi fattori di rischio per evitare l’insorgenza di eventi avversi (la maggior parte dei quali sono transitori e lievi).

Possono beneficiarne pazienti in età avanzata, quelli che sono stati costretti a mobilità ridotta da periodi prolungati di allettamento (es. post chirurgia) fino agli atleti, che possono associare alla restrizione del flusso sanguigno anche l’esercizio con alti carichi o attività di tipo aerobico.

    1. Vopat, B. G., Vopat, L. M., Bechtold, M. M., & Hodge, K. A. (2020). Blood Flow Restriction Therapy: Where We Are and Where We Are Going. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 28(12), E493–E500. https://doi.org/10.5435/JAAOS-D 19-00347
    2. Scott, B. R., Loenneke, J. P., Slattery, K. M., & Dascombe, B. J. (2015). Exercise with Blood Flow Restriction: An Updated Evidence-Based Approach for Enhanced Muscular Development. Sports Medicine, 45(3), 313–325. https://doi.org/10.1007/s40279-014-0288-1
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    12. Ozaki, H., Brechue, W. F., Sakamaki, M., Yasuda, T., Nishikawa, M., Aoki, N., Ogita, F., & Abe, T. (2010). Metabolic and cardiovascular responses to upright cycle exercise with leg blood flow reduction. Journal of Sports Science and Medicine, 9(2), 224–230.
    13. Loenneke, J. P., Wilson, J. M., Marín, P. J., Zourdos, M. C., & Bemben, M. G. (2012). Low intensity blood flow restriction training: a meta-analysis.European journal of applied physiology112(5), 1849–1859. https://doi.org/10.1007/s00421-011-2167-x
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    17. Park, S., Kim, J. K., Choi, H. M., Kim, H. G., Beekley, M. D., & Nho, H. (2010). Increase in maximal oxygen uptake following 2-week walk training with blood flow occlusion in athletes.European journal of applied physiology109(4), 591–600. https://doi.org/10.1007/s00421-010-1377-y
    18. Nakajima, T., Morita, T., & Sato, Y. (2011). Key considerations when conducting KAATSU training. International Journal of KAATSU Training Research, 7(1), 1–6. https://doi.org/10.3806/ijktr.7.1
    19. Nielsen, J. L., Aagaard, P., Bech, R. D., Nygaard, T., Hvid, L. G., Wernbom, M., Suetta, C., & Frandsen, U. (2012). Proliferation of myogenic stem cells in human skeletal muscle in response to low-load resistance training with blood flow restriction.The Journal of physiology590(17), 4351–4361. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2012.237008