Protocole expérimental d'un essai d'exercices de manivelle à trois minutes et à tous les bras dans les individus blessés et sans douleur de la moelle épinière

Résumé

Nous présentons un protocole pour tester la puissance aérobie et anaérobie des muscles du haut du corps sur une durée de 3 min chez des personnes valides aussi bien que paraplégiques et tétraplégiques. Le protocole présente des modifications spécifiques dans sa demande d'exercice du haut du corps chez les personnes ayant ou non un handicap.

Résumé

Des protocoles d'exercice fiables sont nécessaires pour tester les changements dans la performance de l'exercice chez les athlètes d'élite. L'amélioration de la performance de ces athlètes peut être faible; Par conséquent, les outils sensibles sont fondamentaux pour exercer la physiologie. Il existe actuellement de nombreux tests d'exercice qui permettent d'examiner la capacité d'exercice chez les athlètes valides, avec des protocoles principalement pour l'exercice du corps inférieur ou du corps entier. Il existe une tendance à tester les athlètes dans un cadre spécifique au sport qui ressemble beaucoup aux actions que les participants utilisent. Seuls quelques protocoles testent une capacité d'exercice à court terme et à haute intensité chez les participants ayant une altération du bas du corps. La plupart de ces protocoles sont très spécifiques au sport et ne sont pas applicables à un large éventail d'athlètes. Un protocole de test bien connu est le test Winged de 30 s, qui est bien établi dans le cyclisme et dans les tests d'exercices de manivelle. Ce test analyse la performance de l'exercice de haute intensité sur une durée de vie de 30 sN. Afin de surveiller les performances de l'exercice sur une durée plus longue, une autre méthode a été modifiée pour une application dans le haut du corps. Le test d'ergomètre de manivelle à bras ouvert de 3 min permet aux athlètes d'être testés d'une manière spécifique aux courses en fauteuil roulant de 1 500 m (en termes de durée d'exercice), ainsi qu'aux exercices du haut du corps tels que l'aviron ou le vélo à la main. Afin d'augmenter la fiabilité avec des conditions d'essai identiques, il est essentiel de reproduire précisément des paramètres tels que la résistance ( c'est-à-dire le facteur de couple) et la position des participants ( c.-à-d. La hauteur de la manivelle, la distance entre la manivelle et la manivelle Participant et la fixation du participant). Une autre question importante concerne le début du test d'exercice. Des révolutions fixes par minute sont nécessaires pour normaliser les conditions de test pour le début du test d'exercice. Ce protocole d'exercice montre l'importance d'opérations précises pour reproduire des conditions et des paramètres de test identiques.

Introduction

Il existe plusieurs tests d'exercice qui déterminent avec précision l'augmentation de la performance de l'exercice chez les athlètes d'élite au cours d'une période de formation ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . L'un de ces tests est le test d'exercice complet de 3 minutes sur un ergomètre à vélo freiné ^{3 , 4 , 5 , 6} . Ce test a été utilisé pour déterminer le pouvoir critique, mais il a également été appliqué aux tests d'exercice avec les athlètes, ainsi qu'à la recherche ^{7 , 8 , 9} . Comme ce test a été principalement utilisé pour les performances de l'extrémité inférieure, comme dans l'aviron ⁷ et le cyclisme ^{3 , 5} , un t similaireUn protocole d'étude pour l'exercice du haut du corps était nécessaire. Les disciplines sportives qui utilisent principalement le haut du corps pourraient être des bénéficiaires possibles d'un tel nouveau protocole d'essai, en plus des athlètes ou des personnes ayant une altération des muscles inférieurs ( par exemple, une amputation ou une altération des membres en raison d'une lésion de la moelle épinière). Par conséquent, un protocole de test sur l'ergomètre de manivelle est un bon outil pour tester facilement la performance de l'exercice du haut du corps dans une variété d'athlètes de différentes disciplines sportives.

L'existence d'un test d'ergomètre à manivelle à bras oscillant Winged 30 semblable à celui de 30 s 30 a aidé à l'élaboration d'un protocole pour un test d'ergomètre à manivelle de bras complet de 3 minutes. Sa durée est très semblable à celle d'une course de fauteuil roulant de 1 500 m. Par conséquent, ce nouveau protocole de test du test d'ergomètre à manivelle de bras de 3 minutes a été testé pour sa fiabilité test-retest ¹² . Dans l'ensemble, la fiabilité deLe protocole de test de s était excellent, donc il pourrait s'agir d'un futur outil de test dans le domaine des tests d'exercices du haut du corps. Néanmoins, l'utilisation de ce test d'exercice nécessite une attention particulière, en particulier lorsqu'on teste les personnes atteintes d'une lésion de la moelle épinière. Par conséquent, le but de cet article expérimental est de démontrer un protocole détaillé qui décrit non seulement les paramètres de test et l'analyse des résultats des tests, mais aussi les différences entre les tests des personnes valides et les athlètes ayant une lésion de la moelle épinière.

Protocole

L'étude a été approuvée par le comité éthique local (Ethikkommission Nordwest-und Zentralschweiz, Bâle, Suisse), et un consentement éclairé par écrit a été obtenu auprès des participants avant de commencer l'étude.

1. Préparation au test et instruction des participants

1. Armement de manivelle
   1. Mettez sous tension l'ergomètre à manivelle dépendant de la vitesse de rotation avant d'ouvrir le logiciel.
   2. Choisissez le protocole de test pour le test d'ergomètre complet de 3 min.
      1. Insérez un nouveau protocole avec un réchauffement de 120 s, 180 s de durée de test et une période de recharge de 720 s. Choisissez ce protocole de test et ouvrez une nouvelle feuille de participation.
   3. Pour chaque nouveau test, déterminer préalablement la masse corporelle du participant.
   4. Réglez le facteur de couple relatif à 0,2 pour les individus valides et paraplégiques ( par exemple, pour un participant de 100 kg avec un facteur de couple relatif de 0,2, un couple de 20 résultats Nm) ¹² .
      1. Appliquer un facteur de couple plus faible pour les participants tétraplégiques en fonction du niveau de lésion de la lésion de la moelle épinière; Deux ou plusieurs essais de familiarisation sont nécessaires pour déterminer le facteur de couple relatif optimal pour le participant concerné.
      2. Effectuez un essai de familiarisation de la même manière que décrit à la section 2. Si aucun pic ne s'affiche après avoir imprimé les données de l'essai de familiarisation, ou si le participant n'a pas pu démarrer pendant l'ensemble de 3 min, effectuez un deuxième essai de familiarisation avec un bas Facteur de couple. Donner aux participants un reste d'au moins deux jours entre chaque essai.
2. Paramètres de test d'exercice
   1. Réglez la hauteur de la manivelle du bras et enregistrez-la pour répliquer les paramètres de test identiques lors de la prochaine session de test. Réglez et enregistrez la distance entre l'ergomètre de manivelle et le participant.
      1. Pour déterminer la hauteur, mesurez la distaEntre le sol et la fixation de la manivelle. Pour enregistrer la distance entre la manivelle et le participant, mesurez et enregistrez la distance entre le mur et la fixation de la chaise. Réglez l'axe du manivelle du bras à une hauteur horizontale sur l'articulation de l'épaule.
   2. Enregistrez soit la distance entre la fixation murale et la chaise, soit la distance entre l'ergomètre et la fixation de la chaise. Réglez les réglages de la chaise selon que le participant soit a) valide, b) paraplégique ou c) tétraplégique.
      1. Si le participant est valide, demandez-lui de participer à la chaise fournie par le distributeur.
      2. Si le participant est paraplégique et doit s'asseoir dans son fauteuil roulant, utilisez un ensemble de fixation pour fixer le fauteuil roulant sur l'ergomètre à manivelle. Si le participant n'a pas besoin de son fauteuil roulant, demandez-lui de participer à la chaise fournie par le distributeur.
      3. Si le participant est tétraplégique, réparez le haut du corps avec leChaise fournie par le distributeur ou à leur propre fauteuil roulant et peut-être fixer leurs mains sur les pédales. Pour fixer le haut du corps, utilisez une sangle avec attache crochet et boucle. Pour la fixation à la main, utilisez un bracelet dans des patients tétraplégiques.
3. Mesures supplémentaires
   1. Assurez-vous que la solution du système de lactate est remplie avant d'utiliser l'analyseur de lactate. Insérez un nouveau capteur de puce tous les six mois. Utilisez la solution de contrôle de la qualité (12 mM) tous les jours et la solution de contrôle de qualité 3 mM toutes les deux semaines.
      1. Mettez la solution de contrôle de la qualité 12 mM dans le logement "STD 1" tous les matins.
      2. Pour améliorer encore la qualité, ajoutez des solutions de contrôle de qualité 3 mM dans l'espace "1" et "2" et exécutez une mesure en appuyant sur "démarrer" toutes les deux semaines. La mesure devrait aboutir à une plage entre 2,96 et 3,10 mM.
   2. Pour déterminer la concentration totale de lactate sanguin avant et unPendant le test de l'ergomètre à manivelle du bras, de 3 min, obtenez une concentration initiale de lactate. Désinfectez le lobe de l'oreille avec un désinfectant avant d'extraire un échantillon de sang du lobe de l'oreille en utilisant un capillaire de 10 μL. Utilisez une lancette pour obtenir l'échantillon de sang entier.
      1. Lorsque le capillaire est complètement rempli de sang, placez-le dans la tasse d'hémolyse.
         REMARQUE: Ces tasses sont disponibles dans le commerce et préremplies avec une solution d'hémolyse. Agiter la solution jusqu'à ce que le sang soit complètement mélangé avant de l'introduire dans le bac de l'analyseur de lactate.
      2. Effectuez un étalonnage avant d'analyser la concentration de lactate. Placez la coupelle de contrôle de qualité dans l'analyseur de lactate (voir l'étape 1.3.1.1.). Assurez-vous que l'étalonnage aboutit à une concentration de lactate de 12 mM; Sinon, remplacez le capteur de puce.
      3. Placez les échantillons dans les fentes numérotées, en commençant par "1" pour l'échantillon qui a été pris en premier.
         REMARQUE: Une fois l'étalonnage terminé, les échantillons sont mesurésAutomatiquement par le système de détection de puce.
   3. Pour déterminer le toucher du cœur, placez une ceinture de heartrate autour de la coque du participant et fixez le moniteur de heartrate à l'ergomètre de manivelle. Commencez la mesure en appuyant sur le bouton de démarrage rouge sur le moniteur. Si aucun message sur le visage n'est affiché sur la montre, humectez la courroie de cœur avec de l'eau pour assurer un bon enregistrement du toulon musculaire.
   4. Pour déterminer la consommation d'oxygène pendant le réchauffement et pendant le test total de 3 minutes, calibrez le chariot métabolique avant l'essai. Exécutez le volume automatique et l'étalonnage du gaz immédiatement avant le test et avant de mettre le masque.
      1. Ouvrez l'étalonnage automatique du volume dans le logiciel et appuyez sur le bouton de démarrage. Conservez les résultats si l'erreur est inférieure à 3% sur l'écran.
      2. Ouvrez le calibrage du gaz dans le logiciel, ainsi que le gaz d'étalonnage, et commencez par l'étalonnage automatique.
         REMARQUE: Le gaz d'étalonnage se compose de 5% de CO ₂ ,16% O ₂ et 79% N ₂ . Lorsque 8 boutons verts sont affichés à l'écran à la fin de l'étalonnage, l'étalonnage est réussi et les résultats peuvent être enregistrés. Fermez la bouteille de gaz pour éviter toute fuite de gaz.
      3. Assurez-vous que la masse corporelle effective du participant est insérée dans le programme informatique. Une fois que le moteur de recherche a choisi le participant, choisissez "ergospirometry" dans le logiciel et commencez par mesurer la concentration de l'air ambiant en appuyant sur le bouton de démarrage.
      4. Pour exécuter ce calibrage, retirez le capteur du spiromètre et appuyez sur le bouton de démarrage. L'étalonnage est terminé lorsque «ok» s'affiche sur l'ordinateur.
      5. Pendant ce temps, pendant l'étalonnage, placez le masque d'oxygène sur le participant.
      6. Lorsque la mesure de la concentration d'air ambiant est terminée et que le programme est prêt à mesurer, remettre le capteur dans le spiromètre. Ensuite, placez le spiromètre entier dans la cavité oF le masque; L'appareil est maintenant prêt à mesurer la consommation d'oxygène.
      7. En outre, fixez le tuyau du spiromètre quelque part ( p. Ex., Sur l'épaule avec un ruban adhésif) de sorte qu'il n'interfère pas lors de l'exercice de manivelle.

2. Exécution du protocole d'exercice

1. Réchauffer
   1. 1 min avant de commencer le réchauffement, commencez à mesurer la consommation d'oxygène au repos lorsque le participant est assis au brassard de l'ergomètre à manivelle sans bouger ou parler. Appuyez sur le bouton Démarrer dans le programme logiciel.
   2. Dans le même temps, commencez la mesure du cœur en appuyant sur le bouton rouge. Mesurez le toucher du cœur pendant le réchauffement, ainsi que pendant et après le test.
   3. Effectuer un échauffement normalisé pendant 2 min à 20 W avant le début du test. Au cours des 30 dernières années du réchauffement, maintenir la cadence constante à 60 tr / min. Comptez les 10 dernières s de l'échauffement de 30 s.
2. Essai d'exercice complet de 3 min
   1. À la fin du compte à rebours, assurez-vous de donner un signal de départ clair en criant "go". Une fois le signal de démarrage donné, permettre au participant d'accélérer.
   2. Demandez au participant d'accélérer l'ergomètre à manivelle jusqu'à la vitesse maximale possible au début du test. Garder la cadence à la vitesse maximale possible durant l'ensemble du test. Pour des raisons de normalisation, n'invitez pas les participants pendant les tests.
   3. Donner des informations sur la durée tous les 30 s. Terminer le test après une durée de 3 min.
3. Analyse de recharge et de publication
   1. Après avoir terminé le test complet de 3 min, mesurez la concentration finale de lactate, si vous le souhaitez, et ensuite toutes les 2 min pour les 10 prochaines minutes. Réutilisez le même site de ponction pour l'échantillonnage du sang, comme cela a été utilisé avant le test.
   2. Arrêtez la mesure de la consommation d'oxygène après avoir fini ces 3 Min en appuyant sur le bouton d'arrêt. Retirez le masque d'oxygène. Enregistrez la mesure de la consommation d'oxygène sur l'ordinateur en appuyant sur le bouton de sortie et en cliquant sur "oui" lorsque le logiciel demande le stockage de données.
      REMARQUE: les données sont stockées dans le logiciel et peuvent facilement être converties en un document csv ultérieurement.
   3. Pour exporter les données, appuyez sur le bouton "Exporter" pour convertir le fichier en un document csv pour une analyse ultérieure. Arrêtez la mesure du heartrate en appuyant sur le bouton d'arrêt sur le côté gauche du moniteur de heartrate après que tous les échantillons de sang ont été tirés du lobe de l'oreille.

3. Analyse des données et interprétation des résultats

1. Paramètres de performance
   1. Analyser plusieurs paramètres différents après avoir terminé ce test de performance.
      D'abord, sauvegarder le test et l'exporter vers une feuille de calcul.
   2. Calculer la puissance moyenne (P _signifie =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg "/> Plus de 3 minutes, la puissance de crête et la puissance minimale entre ces 3 min. ¹² .
      REMARQUE: la puissance de crête (P _peak ) est la puissance maximale pendant l'ensemble de 3 min. La puissance est mesurée dans des intervalles de 0,2 s. La puissance de crête est la plus élevée et la puissance minimale (P _min ) la plus faible mesure de puissance unique.
   3. Calculez l'indice de fatigue lorsque la puissance diminue par seconde de la puissance de crête à la puissance finale ((P _peak [W] - P _min [W]) / (t _min [s] - t _peak [s])).
   4. Calculez le travail total sur l'ensemble de 3 minutes en ajoutant le travail effectué à chaque seconde (Travail [J] = résistance [kg] * tours par minute * distance du volant [m] * temps [min]).
   5. Calculez le temps entre le début et la puissance de crête (temps jusqu'à puissance de crête = t _pic [s]). En outre, calculez le pic relatif (PAk = P _pic / kg de masse corporelle) et la puissance moyenne (moyenne relative P = P _moyenne / kg masse corporelle) en divisant les valeurs absolues par la masse corporelle du participant.
   6. Divisez le test total de 3 minutes en segments de 30 s pour vérifier la stratégie de stimulation et la fatigue pendant ces 3 minutes. Calculez la puissance moyenne pour chaque segment de 30 s (P _signifie = .
2. Autres mesures
   1. Placez tous les échantillons de sang dans les fentes numérotées de l'analyseur de lactate sanguin et exécutez les mesures automatiquement en appuyant sur "analyser". Imprimez les concentrations de lactate sanguin pour une analyse ultérieure en allumant l'imprimante.
   2. Transmettre les mesures de la sonnette à l'ordinateur à l'aide d'un appareil infrarouge du fabricant. Ouvrez le logiciel du moniteur de heartrate et importez les données du heartraTe moniteur au logiciel. Stockez les données localement et, si vous le souhaitez, exportez-la vers une feuille de calcul pour une analyse ultérieure ( par exemple, analyse des segments) ¹³ .
   3. Réglez un marqueur juste au début des 3 min et à la fin des 3 minutes, ce qui permet de calculer automatiquement le champ sonore moyen, maximal et minimal pour ce segment.
      REMARQUE: Le programme de gestion de la sonde est calculé en moyenne par intervalles sur 5 s.
   4. Exportez les données pour la consommation d'oxygène vers un fichier csv (étape 2.3) et ouvrez-le dans une feuille de calcul pour l'analyse ¹⁴ . Calculer la consommation moyenne d'oxygène en repos: (VO _{2_rest} = Et pendant les 3 min (VO _{2_180s} = , Ainsi que le picConsommation d'oxygène et consommation d'oxygène pendant les segments de 30 s: (VO _{2_30s} = .
      REMARQUE: les données pour la consommation d'oxygène sont mesurées à la respiration par respiration, puis ont été calculées en moyenne sur une durée de 15 s par segment. La consommation maximale d'oxygène est la valeur la plus élevée sur un intervalle de 15 s pendant le test d'exercice de 3 minutes.
3. Statistiques
   1. Utilisez le test Shapiro-Wilk, le QQ-plot et les tests Kolmogorov Smirnov pour vérifier la distribution normale des données. Si les données sont normalement distribuées, présentez-la comme moyen et écart-type (SD).
   2. Analyser la fiabilité test-retest en utilisant le coefficient de corrélation intra-classe (ICC; 3,1 model) ¹⁵ .
   3. Calculez la fiabilité absolue et relative en utilisant l'erreur standard de la mesure (SEM), coefficDe variation (CV), la plus petite différence réelle (SRD) et 95% d'intervalle de confiance de la CPI ¹⁶ .
      NOTE: La CPI doit être interprétée selon la classification de Munro ¹⁷ : 0,26 à 0,49 reflète une faible corrélation; 0,50 à 0,69 reflète une corrélation modérée; 0,70 à 0,89 reflète une corrélation élevée; Et 0,90 à 1,0 indique une corrélation très élevée. La fiabilité absolue devrait être présentée comme SRD, CV et SEM, et la fiabilité relative devrait être sous la forme de la CPI ^{16 , 18} .
   4. Analyser les changements importants entre les deux sessions de test en utilisant un test t apparié. Pour montrer l'accord des ensembles de données des deux sessions de test, utilisez Blad-Altman ¹⁹ parcelles. Utiliser un logiciel statistique pour effectuer une analyse de données; Établissez un niveau de signification statistique de 0,05 dans l'ensemble.

Résultats

La fiabilité test-retest a été vérifiée chez 21 personnes formées à des fins récréatives (mais pas spécialement dans le corps supérieur), non-fumeurs (9 hommes, 12 femmes, âge: 34 ± 11 ans, masse corporelle: 69,6 ± 11,1 kg et hauteur: 175,5 ± 6,9 cm). Le tableau 1 montre les résultats pour les fiabilités relatives et absolue-test-retest ¹² . La puissance de crête comparée entre le test et le nouveau test est présentée à la Figure 1

Discussion

Les tests d'exercice chez les athlètes blessés par la moelle épinière sont essentiels au suivi de la performance de l'exercice pendant plusieurs mois ou des années de formation. Il n'existe que quelques tests d'exercice pour vérifier les performances d'exercice à court terme et à haute intensité sur l'ergomètre à manivelle. Cette méthode décrit en détail comment un test d'exercice qui a déjà été examiné pour sa fiabilité dans le cycle ⁵ et l'aviron

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Angio V2 ergomètre à manivelle	Lode BV, Groningue, NL	N/A Ergomètre	manivelle
Lode Ergometry Manager Software	Lode BV, Groningue, NL	N/A	Software
10 µ ; l capillaire de bout en bout	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	0209-0100-005	Cupule d’hémolyse
	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	0209-0100-006	cupule d’hémolyse
analyseur de lactate	Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH	5213-0051-6200	analyseur de lactate
Moniteur de fréquence cardiaque, Polar 610i	Polar, Kempele, Finlande	P610i	heart chariot
métabolique, Oxygen Pro	Jaeger GmbH	N/A	chariot métabolique
masque à oxygène, Hans Rudolph	Hans Rudolph Inc. , États-Unis	113814	masque à oxygène
, PSAW Software	SPSS Inc., Chicago États-Unis	N/A	logiciel statistique
désinfectant, Soft-Zellin	Hartmann GmbH, Autriche	999979	désinfectant
Gobelet de contrôle de la qualité, EasyCon Norm	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	0201-005.012P6	Contrôle de la qualité
Gobelet de contrôle de la qualité 3mmol/L	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	5130-6152	Gobelet de contrôle
Capteur de copeaux Analyseur de lactate	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	5206-3029 Capteur de	copeaux
Solution système de lactate	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Allemagne	0201-0002-025	lactate system
solution lancet, Mediware Blutlanzetten	medilab	54041
lancet Gaz d’étalonnage,  ;	Jaeger GmbH	36-MC G020	gaz d’étalonnage
fourni par le distributeur (ergoselect)	ergoline GmbH, Allemagne	N/A	fauteuil fourni par le distributeur