Bestimmung des Beitrages der Energy Systems während des Trainings

Hallo, ich bin Dr. Emerson Frank. Unsere Gruppe zeigt, wie man die Energiesysteme bei Sportarten bestimmt, die sich nur schwer in kontrollierten Umgebungen wie beispielsweise physiologischen Trainingslaboren reproduzieren lassen. Jede Sportart weist spezifische Eigenschaften auf, die ihnen unterschiedliche metabolische Anforderungen verleihen.

Einer der wichtigsten Aspekte des metabolischen Bedarfs ist der relative Beitrag der Energiesysteme, nämlich des aeroben, laktischen, anaeroben, laktischen und aeroben Systems. Einige Sportarten lassen sich leicht im Labor nachahmen und daher unter kontrollierten Bedingungen untersuchen, da sie zyklisch und vorhersehbar sind. Andere Sportarten hingegen sind unvorhersehbar und hängen von komplexen Wechselwirkungen zwischen Teammitgliedern und/oder Gegnern ab.

Dies gilt für die Mehrheit der Mannschaftssportarten sowie einer Reihe von Individualsportarten. Hier zeigen wir, wie der relative Beitrag der Energiesysteme während körperlicher Belastung beurteilt werden kann. Obwohl das Verfahren für jede Art von körperlicher Aktivität geeignet ist, werden wir seinen Einsatz bei unvorhersehbaren Bewegungsanteilen hervorheben, aufgrund seiner besonderen Eigenschaften.

Judo dient als Beispiel dafür, wie das Verfahren angepasst werden kann. Abhängig von den Bewegungen des Athleten können Forschungen zu anderen Sportarten das Verfahren leicht übernehmen. Basierend auf dem, was hier gezeigt wird, werden die folgenden physiologischen Variablen erfasst.

Ruhe, Sauerstoffverbrauch, Belastung, Sauerstoffverbrauch, nach der Belastung, Sauerstoffverbrauch, Ruhe-Plasmalaktatkonzentration, Konzentration, nach der Belastung, maximale Plasmalaktatkonzentration. Zunächst muss eine Blutprobe im Ruhezustand entnommen und der Sauerstoffverbrauch im Ruhezustand mindestens fünf Minuten lang gemessen werden. Die Sauerstoffaufnahme während der letzten 30 Sekunden dieses Zeitraums wird verwendet, um den Basiswert zu berechnen, und der Beitrag des oxidativen Stoffwechsels für die Blutprobenentnahme ist gering; eine kleine Menge kapillären Blutes wird aus dem Ohrläppchen oder von der Fingerspitze entnommen. Nach der Entnahme wird mithilfe einer Mikropipette ein bekanntes Volumen des Blutes in das gleiche Volumen einer 1 %igen Natriumfluoridlösung gegeben. Belastung.

Der Sauerstoffverbrauch muss mithilfe eines tragbaren Gasanalysators gemessen werden, der in der Lage ist, den Sauerstoffverbrauch atemzugweise zu erfassen. Setzen Sie die Maske auf und stellen Sie sicher, dass sie richtig abgedichtet ist, sodass keine Atemluft entweichen kann.

Kalibrieren Sie die Ausrüstung vor der Datenerfassung immer gemäß den Anweisungen des Herstellers. Normalerweise wird die Ausrüstung am Rücken des Athleten angebracht. Bei komplexen Sportarten muss die Position der Ausrüstung jedoch mithilfe von Judo angepasst werden.

Als Beispiel: Wenn die Technik einen dorsalen Kontakt erfordert, wird die Ausrüstung an der Brust angebracht. Wenn die Technik einen frontalen Kontakt erfordert, wird die Ausrüstung auf dem Rücken platziert. Dasselbe ist durchzuführen, wenn der Rücken den Boden berührt.

Wenn die Technik einen seitlichen Kontakt erfordert, wird die Ausrüstung auf der gegenüberliegenden Seite angebracht. Mit einigen Anpassungen an die Regeln des Wettkampfs ist es möglich, eine Übung zu erstellen, bei der der Athlet einer dem Sport sehr ähnlichen Belastung ausgesetzt wird. Hier simulieren wir beispielsweise einen Judo-Kampf, um Schäden an der Ausrüstung auszuschließen.

Der Gegner wendet keinen wirksamen Wurf an. Außerdem darf der zu bewertende Athlet keinen Wurf ausführen, der einen dorsalen Kontakt erfordert. Sobald die Datensammlung abgeschlossen ist, können wir mit den Verfahren zur Berechnung des Energiebeitrags beginnen.

Sehen wir uns an, wie das gemacht wird. Zunächst muss die Plasmalaktatkonzentration bestimmt werden; dazu das Blut zentrifugieren, um das Plasma von den Erythrozyten zu trennen. Anschließend kann die Plasmalaktatkonzentration spektrophotometrisch, fluorimetrisch oder elektrochemisch gemessen werden.

In unserem Labor verwenden wir normalerweise die elektrochemische Methode mithilfe eines automatisierten Lactat-Analysators. Das Ergebnis wird sofort auf einem kleinen Bildschirm angezeigt und muss anschließend um den Verdünnungsfaktor korrigiert werden. Dies ist eine typische Kurve des Sauerstoffverbrauchs in Ruhe oder als Grundlinie während der körperlichen Belastung nach der Belastung.

Bei genauer Betrachtung der Kurve nach der Belastung lassen sich zwei verschiedene Komponenten erkennen. Die schnelle Komponente, die langsame Komponente, um den Beitrag des aeroben Stoffwechsels zur gesamten während der Belastung verbrauchten Energie zu berechnen, und der Ausgangs- oder Ruhewert für den Sauerstoffverbrauch. Dieser kann durch Berechnung des Mittelwerts der letzten 30 Sekunden der Kurve ermittelt werden.

Dann den erhaltenen Wert mit der Gesamtdauer der körperlichen Belastung multiplizieren. Wenn beispielsweise die Dauer der Belastung fünf Minuten betrug, multiplizieren Sie den Ruhesauerstoffverbrauch mit fünf. Den gesamten Sauerstoffverbrauch während der Belastung ermitteln, indem die Fläche unter der Kurve des Belastungssauerstoffverbrauchs berechnet wird.

Verwenden Sie die Trapezregel, um die Fläche unter der Kurve zu berechnen. Ziehen Sie abschließend den basislinienbezogenen Sauerstoffverbrauch vom Sauerstoffverbrauch während der körperlichen Belastung ab. Um den Beitrag des anaeroben Stoffwechsels über die Laktatbildung zu berechnen, muss die Kinetik der Kurve nach der Belastung an ein mono- oder biexponentielles Modell angepasst werden.

Unter Verwendung der bei jedem Atemzug gewonnenen Daten, die an eine monoexponentielle Kurve und an eine biexponentielle Kurve angepasst werden. Dies kann mithilfe einer mathematischen Software erfolgen. Wenn das von Ihnen untersuchte Training ein unbekanntes Kurvenmuster aufweist, sollten beide Modelle – das monoexponentielle und das biexponentielle – getestet werden, um zu überprüfen, welches am besten zu Ihren Daten passt.

Verwenden Sie dazu die Software, um die monoexponentielle und die biexponentielle Anpassung zu generieren. Im besten Modell liegt die reale Kurve näher an der angepassten Kurve. Berechnen Sie unter Verwendung der Daten der realen und der angepassten Kurve das Residuum des Modells für jeden Atemzug.

Subtrahieren Sie dazu den angepassten Wert vom tatsächlichen Wert und quadrieren Sie das Ergebnis. Nach der Berechnung der Restgrößen jedes Kurvenpunkts für die mono- und biexponentielle Anpassung prüfen Sie mithilfe des F-Tests, ob sich die Restgrößen zwischen den Modellen unterscheiden. Das beste Modell ist dasjenige, das die geringste Restgröße erzeugt hat.

Wenn kein signifikanter Unterschied zwischen den Modellen besteht, verwenden Sie das einfachste, also das monoexponentielle Modell. Verwenden Sie abschließend die Parameter der Gleichung, die durch die am besten angepasste Kurve bereitgestellt wird, um den Beitrag des elektrischen Stoffwechsels zu berechnen. Als Beispiel folgt die Gleichung für die monoexponentielle Anpassung.

Verwenden Sie diese Terme, um den anaeroben elastischen Beitrag anhand der folgenden Gleichung zu berechnen. Die Amplitude A eins muss durch 60 geteilt werden, damit die Einheit Milliliter pro Minute in Milliliter pro Sekunde umgerechnet wird. Um den Beitrag des laktoaziden und anaeroben Stoffwechsels zu berechnen, gehen wir davon aus, dass ein Millimol Laktat über den Ruhewerten drei Milliliter verbrauchten Sauerstoffs pro Kilogramm Körpermasse entspricht.

Daher wird die Deltaspitzenplasmalaktatkonzentration, also die Differenz aus Spitzen- und Ruheplasmalaktatkonzentration, mit drei und mit der Körpermasse des Athleten multipliziert. Das Ergebnis in Milliliter wird anschließend in Liter umgerechnet und in Energie umgewandelt, unter der Annahme, dass jedes Liter Sauerstoff 20,92 Kilojoule entspricht. Zuletzt werden die Ergebnisse jedes Systems summiert, sodass die gesamte während der Belastung verbrauchte Energie ermittelt werden kann und der relative Anteil jedes Systems an der Gesamtenergie berechnet werden kann.

Die hier gezeigte Methode kann sowohl für kontinuierliche als auch für intermittierende Übungen verwendet werden. Der größte Vorteil der Methode liegt darin, dass sie an Übungen und Sportarten angepasst werden kann, die im kontrollierten Laborumfeld nur schwer nachzuahmen sind. Außerdem ist dies die einzige verfügbare Methode, die in der Lage ist, den Beitrag der drei verschiedenen Energiesysteme zu schätzen.

Daher ermöglicht diese Methode die Untersuchung physiologischer Reaktionen mit großer Ähnlichkeit zu realen Belastungssituationen und verleiht dieser Studie eine gewünschte ökologische Validität. Zum Beispiel zeigte eine Studie von Benefit L, dass die hauptsächliche Energiequelle während eines der am häufigsten verwendeten anaeroben Tests, des Wingate-Anaerobietests, der anaerobe Stoffwechsel ist. Genauer gesagt zu 50 % glykolytisch, 30 % ATP-PCr und 20 % aerob.

Aktuelle Studien unserer Gruppe haben ebenfalls die energetischen Beiträge des Kletterns in der Halle, des Ruderns und des Judo, wie in diesem Beispiel dargestellt, charakterisiert. Tatsächlich ist die Kenntnis des energetischen Beitrags entscheidend für die Entwicklung genetischer Strategien, das Training, die Überwachung oder sogar die Validierung eines Tests.