Articolo metodologico

Protocollo sperimentale di un esercizio di tre minuti di allenamento a braccio del braccio in pazienti con lesioni colpite da spinali e abilità corporee

DOI:

10.3791/55485

⸱

8 giugno 2017

1Institute of Sports Medicine, Swiss Paraplegic Center Nottwil

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Presentiamo un protocollo per testare la potenza aerobica e anaerobica dei muscoli del corpo superiore per una durata di 3 minuti in persone corposose e in soggetti paraplegici e tetraplegici. Il protocollo presenta modifiche specifiche nella sua applicazione per l'esercizio del corpo superiore in soggetti con o senza disabilità.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sono necessari protocolli di esercizio affidabili per testare le variazioni delle prestazioni degli esercizi in atleti elitari. Il miglioramento delle prestazioni in questi atleti potrebbe essere piccolo; Quindi, strumenti sensibili sono fondamentali per esercitare la fisiologia. Attualmente ci sono molti test di esercizio che consentono l'esame della capacità di esercizio in atleti coraggiosi, con protocolli principalmente per esercizio fisico a basso corpo o intero corpo. C'è una tendenza per testare gli atleti in un ambiente specifico per lo sport che assomiglia molto alle azioni che i partecipanti sono abituati a svolgere. Solo pochi protocolli dimostrano la capacità di esercizio a breve termine e ad alta intensità nei partecipanti con una diminuzione del corpo inferiore. La maggior parte di questi protocolli sono molto specifici per lo sport e non sono applicabili a una vasta gamma di atleti. Un noto protocollo di prova è il test Wingate a 30 s, che è ben accertato nel ciclo e nell'esercizio fisico della manovella. Questo test analizza le prestazioni di esercizio ad alta intensità per una durata di 30 secondin. Per monitorare la prestazione di esercizio per una durata più lunga, un metodo diverso è stato modificato per l'applicazione al corpo superiore. Il test di ergometro a manovella a 3 min. Permette di provare gli atleti in modo specifico a 1.500 m di corsa su sedia a rotelle (in termini di durata di esercizio), nonché di esercizi di corpo superiore come il canottaggio o il ciclismo a mano. Per aumentare l'affidabilità con le stesse condizioni di prova, è fondamentale replicare con precisione le impostazioni quali la resistenza ( cioè, il fattore di coppia) e la posizione dei partecipanti ( cioè l'altezza della manovella, la distanza tra la manovella e la manovella Partecipante e la fissazione del partecipante). Un'altra questione importante riguarda l'inizio del test di esercizio. Sono necessarie giri / minuto fisso per standardizzare le condizioni di prova per l'inizio del test di esercizio. Questo protocollo di esercizio mostra l'importanza di operazioni precise per riprodurre condizioni e impostazioni identiche.

Introduzione

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Ci sono diversi esercizi di esercizio che determinano con precisione l'aumento delle prestazioni degli esercizi in atleti di elite durante un periodo di allenamento 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . Uno di questi test è l'affidabile test di allenamento di 3 minuti su un ergometro a ciclo frenato 3 , 4 , 5 , 6 . Questo test è stato utilizzato per determinare la potenza critica, ma è stato anche utilizzato per esercitare i test con gli atleti, così come per la ricerca 7 , 8 , 9 . Poiché questo test è stato utilizzato principalmente per le prestazioni inferiori, come nel canottaggio 7 e nel ciclismo 3 , 5 , un simile tÈ stato necessario proteggere il protocollo per l'esercizio del corpo superiore. Le discipline sportive che utilizzano principalmente il corpo superiore possono essere beneficiari di un nuovo protocollo di prova, oltre agli atleti o individui con una riduzione dei muscoli del corpo inferiore ( ad es., Un'amputazione o un danneggiamento degli arti dovuti a lesioni del midollo spinale). Di conseguenza, un protocollo di prova sull'erba ergometrica a braccio è un buon strumento per testare facilmente le prestazioni fisiche del corpo superiore in una varietà di atleti provenienti da diverse discipline sportive.

L'esistenza di un simile test di ergometro a manovella Wingate da 30 s , 10 , 11 ha contribuito allo sviluppo di un protocollo per un test ergometrico a 3 min. La sua durata è molto simile a quella di una corsa su sedia a rotelle di 1.500 m. Pertanto, questo nuovo protocollo di prova del test di ergometro a manovella a 3 minuti, esteso, è stato testato per la sua affidabilità di test-retest 12 . In generale, l'affidabilità di questoIl protocollo di prova è stato eccellente, quindi potrebbe essere uno strumento di test futuro nel campo del test di esercizio del corpo superiore. Tuttavia, l'uso di questo esercizio richiede l'attenzione, specialmente quando si verifica l'individuo con lesioni del midollo spinale. Pertanto, l'obiettivo di questo articolo sperimentale è quello di dimostrare un protocollo dettagliato che descrive non solo le impostazioni dei test e l'analisi dei risultati dei test, ma indica anche le differenze tra i test di individui e atleti con un infortunio del midollo spinale.

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Protocollo

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Lo studio è stato approvato dal comitato etico locale (Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz, Basilea, Svizzera) e il consenso informato scritto è stato ottenuto dai partecipanti prima di iniziare lo studio.

1. Preparazione del test e istruzione del partecipante

  1. Ergometro a manovella
    1. Prima di aprire il software, spegnere l'ergometro a manovella a velocità variabile.
    2. Scegliere il protocollo di prova per il test di ergometro 3 minuti.
      1. Inserire un nuovo protocollo con un riscaldatore a 120 s, 180 s della durata della prova e un periodo di cooldown di 720 secondi. Scegliere questo protocollo di prova e aprire un nuovo foglio di partecipanti.
    3. Per ogni nuovo test, determinare in anticipo la massa corporea del partecipante.
    4. Impostare il fattore di coppia pari a 0,2 per individui corporei e paraplegici (per es. Per un partecipante di 100 kg con un fattore di coppia pari a 0,2, una coppia di 20 Nm risultati) 12 .
      1. Applicare un fattore di coppia minore per i partecipanti tetraplegici a seconda del grado di lesione del danno del midollo spinale; Sono necessarie due o più prove di familiarizzazione per determinare il fattore di coppia ottimale relativo per il partecipante rilevante.
      2. Eseguire una prova di familiarizzazione nello stesso modo descritto nella sezione 2. Se non viene visualizzato alcun picco dopo la stampa dei dati dalla prova di familiarizzazione o se il partecipante non è stato in grado di girare per l'intero 3 min, eseguire una seconda prova di familiarizzazione con un livello inferiore Fattore di coppia. Dare ai partecipanti un periodo di almeno due giorni tra ciascun processo.
  2. Impostazioni del test di esercizio
    1. Regolare l'altezza della manopola del braccio e registrarla per replicare le impostazioni di prova identiche nella prossima sessione di test. Regolare e registrare la distanza tra l'ergometro e il partecipante.
      1. Per determinare l'altezza, misurare la distaNce tra il pavimento e la fissazione della manovella. Per registrare la distanza tra la manovella e il partecipante, misurare e registrare la distanza tra la parete e la fissazione della sedia. Regolare l'asse della manovella a un'altezza orizzontale al giunto a spalla.
    2. Registrare la distanza tra la fissazione della parete e la sedia o la distanza tra l'ergometro e la fissazione della sedia. Regolare le impostazioni della sedia in base al fatto che il partecipante sia a) corto, b) paraplegico, o c) tetraplegico.
      1. Se il partecipante è abile, il partecipante deve essere seduto sulla sedia fornito dal distributore.
      2. Se il partecipante è paraplegico e deve sedersi sulla propria sedia a rotelle, utilizzare un set di fissaggio per fissare la sedia a rotelle all'ergometro a manovella. Se il partecipante non ha bisogno della propria sedia a rotelle, il partecipante deve sedersi sulla sedia fornito dal distributore.
      3. Se il partecipante è tetraplegico, fissare il proprio corpo superiore alSedia fornita dal distributore o sulla propria sedia a rotelle e possibilmente fissare le mani ai pedali. Per fissare il corpo superiore, utilizzare una cinghia con chiusura ad anello e gancio. Per la fissazione a mano, utilizzare un braccialetto in pazienti tetraplegici.
  3. Ulteriori misurazioni
    1. Assicurarsi che la soluzione del sistema lattato sia riempita prima di utilizzare l'analizzatore di lattato. Inserire un nuovo sensore di chip ogni sei mesi. Utilizzare ogni giorno la soluzione di controllo della qualità (12 mM) e la soluzione di controllo qualità di 3 mM ogni due settimane.
      1. Mettere la soluzione di controllo qualità 12 mM nello slot "STD 1" ogni mattina.
      2. Per migliorare ulteriormente la qualità, aggiungere 3 mM di soluzioni di controllo della qualità nel gap "1" e "2" e eseguire una misurazione premendo "avviare" ogni due settimane. La misura dovrebbe avere un intervallo compreso tra 2.96 e 3.10 mM.
    2. Per determinare la concentrazione di lattato nel sangue prima e aIl test di ergometro a manovella a 3 minuti, a tutto tondo, ottiene una concentrazione di lattato di base. Disinfettare l'orecchio con un disinfettante prima di disegnare un campione di sangue dal lobo d'orecchio utilizzando un capillare da 10 μL. Usate una lancetta per ottenere il campione di sangue intero.
      1. Quando il capillare è pieno di sangue, inserirlo nella coppa di emolisi.
        NOTA: Queste coppe sono commercialmente disponibili e prefilled con una soluzione di emolisi. Agitare la soluzione fino a che il sangue non sia completamente miscelato prima di metterlo nel vassoio dell'analizzatore di lattato.
      2. Eseguire una calibrazione prima di analizzare la concentrazione di lattato. Posizionare la tazza di controllo di qualità nell'analizzatore di lattato (vedere punto 1.3.1.1.). Assicurarsi che la calibrazione provoca una concentrazione di lattato di 12 mM; Altrimenti, sostituire il sensore del chip.
      3. Posizionare i campioni negli slot numerati, a partire da "1" per il campione prelevato in precedenza.
        NOTA: Una volta completata la calibrazione, i campioni vengono misuratiOffice automaticamente dal sistema di sensori del chip.
    3. Per determinare la frequenza cardiaca, posizionare una cintura del cuore a forma di cuore intorno al petto del partecipante e fissare il monitor a frequenza cardiaca all'erogatore a manovella. Avviare la misura premendo il pulsante di avvio rosso sul monitor. Se l'orologio non viene visualizzato sul cuore, bagnare la cintura con l'acqua per assicurare una buona registrazione del cuore.
    4. Per determinare il consumo di ossigeno durante il riscaldamento e durante il test di 3 min all-out, calibrare il carrello metabolico prima della prova. Eseguire la calibrazione automatica del volume e del gas immediatamente prima della prova e prima di mettere la maschera.
      1. Aprire la calibrazione del volume automatico nel software e premere il pulsante di avvio. Memorizzare i risultati se l'errore è inferiore al 3% sullo schermo.
      2. Aprire la calibrazione del gas nel software, come pure il gas di taratura, e iniziare con la calibrazione automatica.
        NOTA: Il gas di calibrazione è costituito da 5% di CO 2 ,16% O 2 e 79% N 2 . Quando sullo schermo vengono visualizzati 8 pulsanti verdi alla fine della calibrazione, la calibrazione è riuscita e i risultati possono essere memorizzati. Chiudere la bombola del gas per evitare perdite di gas.
      3. Assicurarsi che la massa corporea del partecipante sia inserita nel programma del computer. Dopo che il partecipante viene scelto dal motore di ricerca sul computer, scegliere "ergospirometria" nel software e iniziare con la misura della concentrazione dell'aria ambiente premendo il pulsante di avvio.
      4. Per eseguire questa calibrazione, togliere il sensore dal spirometro e premere il pulsante di avvio. La calibrazione viene terminata quando sul computer viene visualizzato "ok".
      5. Nel frattempo, durante la calibrazione, mettere la maschera dell'ossigeno sul partecipante.
      6. Quando la misura della concentrazione dell'aria ambiente è terminata e il programma è pronto per la misurazione, mettere il sensore nel spirometro. Poi, mettere l'intero spirometro nella cavità oLa maschera; Il dispositivo è ora pronto a misurare il consumo di ossigeno.
      7. Inoltre, fissare il tubo dello spirometro da qualche parte ( ad esempio, sulla spalla con un nastro adesivo) in modo che non interferisca durante l'esercizio della manovella.

2. Esecuzione del protocollo di esercizio

  1. Riscaldamento
    1. 1 min prima di iniziare il riscaldamento, iniziare a misurare il consumo di ossigeno durante il riposo quando il partecipante siede all'ascensore di manovella senza spostare o parlare. Premere il pulsante di avvio nel programma software.
    2. Allo stesso tempo, avviare la misurazione della frequenza cardiaca premendo il pulsante rosso. Misurare il battito cardiaco durante il riscaldamento, come durante e dopo il test.
    3. Eseguire un warmup standardizzato per 2 min a 20 W prima dell'inizio della prova. Durante gli ultimi 30 s del riscaldamento, tenere la cadenza costante a 60 giri / min. Conti le ultime 10 s del warmup di 30 anni.
  2. 3 min all-out test di esercizio
    1. Alla fine del conto alla rovescia, assicurati di dare un chiaro segnale di partenza gridando "vai". Dopo che il segnale di avvio è dato, consentire al partecipante di accelerare.
    2. Indica il partecipante ad accelerare l'ergometro a manovella alla massima velocità possibile all'inizio del test. Tenere la cadenza alla massima velocità possibile durante l'intero test. Per motivi di standardizzazione, non incoraggiare i partecipanti durante i test.
    3. Dai informazioni sulla durata ogni 30 s. Terminare il test dopo una durata di 3 minuti.
  3. Coagulazione e post analisi
    1. Dopo aver terminato il test di 3 min all-out, misurare la concentrazione di lattato finale, se lo si desidera, e successivamente ogni 2 minuti per i prossimi 10 minuti. Riutilizzare lo stesso sito di foratura per il campionamento del sangue come è stato utilizzato prima della prova.
    2. Interrompere la misurazione del consumo di ossigeno dopo aver terminato questi 3 Premendo il pulsante di arresto. Rimuovere la maschera dell'ossigeno. Salvare la misurazione del consumo di ossigeno sul computer premendo il pulsante di uscita e facendo clic su "sì" quando il software richiede l'immagazzinamento dei dati.
      NOTA: I dati vengono memorizzati nel programma software e possono essere facilmente convertiti in un documento csv più tardi.
    3. Per esportare i dati, premere il pulsante "Esporta" per convertire il file in un documento csv per l'analisi successiva. Interrompere la misurazione del battito cardiaco premendo il pulsante di arresto sul lato sinistro del monitor della frequenza cardiaca dopo che tutti i campioni di sangue sono stati prelevati dall'orecchio.

3. Analisi dei dati e interpretazione dei risultati

  1. Parametri di prestazione
    1. Analizzare diversi parametri dopo aver terminato questa prova di prestazione.
      Innanzitutto, salvare il test e esportarlo in un foglio di calcolo.
    2. Calcola la potenza media (P significa =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg "/> figure-protocol-1 Oltre 3 min, la potenza di picco e la potenza minima tra questi 3 minuti 12 .
      NOTA: la potenza di picco ( picco P) è la potenza massima durante l'intero 3 min. La potenza viene misurata in intervalli di 0,2 secondi. La potenza di picco è la più alta e la potenza minima (P min ) la misura più bassa della potenza singola.
    3. Calcolare l'indice di affaticamento come la caduta di potenza al secondo dalla potenza di picco alla potenza finale ( picco [W] - P min [W]) / (t min [s] - t picco [s])).
    4. Calcolare il lavoro totale per tutto 3 minuti aggiungendo il lavoro svolto ogni secondo (lavoro [J] = resistenza [kg] * giri per min * distanza del volano [m] * tempo [min]).
    5. Calcolare il tempo dall'inizio alla potenza di picco (tempo a picco di potenza = t picco [s]). Inoltre, calcolare il picco relativo (relativo P peK = P pic / kg massa corporea) e la potenza media (relativa P media = media P / kg massa corporea) dividendo i valori assoluti dalla massa corporea del partecipante.
    6. Dividere il test di 3 minuti su tutti i segmenti di 30 per controllare la strategia di stimolazione e la fatica durante questi 3 minuti. Calcola la potenza media per ogni segmento di 30 secondi (P = = figure-protocol-2figure-protocol-3 .
  2. Altre misurazioni
    1. Posizionare tutti i campioni di sangue nelle scanalature numerate dell'analizzatore di lattato di sangue e eseguire automaticamente le misurazioni premendo "analisi". Stampare le concentrazioni di lattato di sangue per ulteriori analisi accendendo la stampante.
    2. Trasmetta le misurazioni della frequenza cardiaca al computer utilizzando un dispositivo a infrarossi del produttore. Aprire il software del monitor heartrate e importare i dati dal cuoreMonitorare il software. Memorizzare i dati localmente e, se lo si desidera, esportarlo in un foglio di calcolo per l'analisi successiva ( es., Analisi del segmento) 13 .
    3. Impostare un marcatore a destra all'inizio di 3 minuti e alla fine dei 3 minuti, consentendo di calcolare automaticamente il ritmo cardiaco medio, massimo e minimo per questo segmento.
      NOTA: il ritmo cardiaco viene calcolato automaticamente dal software per intervalli di 5 secondi.
    4. Esportare i dati per il consumo di ossigeno in un file csv (passo 2.3) e aprirlo in un foglio di calcolo per l'analisi 14 . Calcolare il consumo medio di ossigeno al resto: (VO 2_rest = figure-protocol-4figure-protocol-5 E durante i 3 minuti (VO 2_180s = figure-protocol-6figure-protocol-7 , Così come il piccoConsumo di ossigeno e consumo di ossigeno durante i segmenti di 30 anni: (VO 2_30s = figure-protocol-8figure-protocol-9 .
      NOTA: I dati per il consumo di ossigeno sono misurati alito da respirare e quindi mediati automaticamente per una durata di 15 s per segmento. Il picco di consumo di ossigeno è il valore più alto per un intervallo di 15 secondi durante il test di esercizio di 3 minuti.
  3. statistica
    1. Utilizza il test Shapiro-Wilk, il QQ-plot e i test Kolmogorov Smirnov per controllare la normale distribuzione dei dati. Se i dati sono normalmente distribuiti, presentarla come media e deviazione standard (SD).
    2. Analizzare l'affidabilità del test-retest utilizzando il coefficiente di correlazione intra-classe (ICC; modello 3,1) 15 .
    3. Calcolare l'affidabilità assoluta e relativa utilizzando l'errore standard della misura (SEM), coefficVariabile (CV), differenza reale minima (SRD) e intervallo di confidenza del 95% dell'ICC 16 .
      NOTA: L'ICC deve essere interpretato secondo la classificazione di Munro da 17 : 0,26 a 0,49 riflette una correlazione bassa; 0,50 - 0,69 riflette una moderata correlazione; Da 0,70 a 0,89 riflette una correlazione elevata; E da 0,90 a 1,0 indica una correlazione molto elevata. L'affidabilità assoluta deve essere presentata come SRD, CV e SEM e la relativa affidabilità dovrebbe essere sotto forma di ICC 16 , 18 .
    4. Analizzare cambiamenti significativi tra le due sessioni di prova usando un t-test accoppiato. Per mostrare l'accordo dei set di dati di entrambe le sessioni di test, utilizzare le tracce di Bland-Altman 19 . Utilizzare il software statistico per eseguire l'analisi dei dati; Impostare un livello di significatività statistica di 0,05 in tutto.

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Risultati

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L'affidabilità test-test è stata verificata in 21 persone ricreative (9, 12 femmine: 34 ± 11 anni, massa corporea: 69,6 ± 11,1 kg e altezza: 175,5 ± 6,9 cm). La tabella 1 mostra i risultati relativi alle relative relazioni assolute e test assolute 12 . La potenza di picco tra il test e il riesame è riportata in Figura 1 12 . Un diagramma di Bland Altman per questo test-retest è riportato in Figura 2...

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Discussione

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Il test di esercitazione negli atleti feriti da midollo spinale è cruciale per monitorare le esercitazioni durante diversi mesi o anni di allenamento. Esistono solo alcuni esercizi di esercizio per controllare le prestazioni di esercizio a breve e ad alta intensità sull'ergometro a manovella. Questo metodo descrive in dettaglio come potrebbe essere applicato un test di esercizio già esaminato per la sua affidabilità nel ciclismo 5 e nel canottaggio 7 sull'aspetto e...

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno niente da rivelare.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Siamo grati per l'assistenza di Martina Lienert e Fabienne Schaufelberger durante i test di esercizio, nonché dal dottor PhD Claudio Perret per il suo consiglio scientifico.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Angio V2 manovella a braccioLode BV, Groningen, NLN/Amanovella a braccio
Lode Ergometria Manager SoftwareLode BV, Groningen, NLN/ASoftware
10 µ l capillare end-to-endEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania0209-0100-005Capillari
coppetta per emolisiEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania0209-0100-006per emolisi
Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH5213-0051-6200analizzatore di lattato
Cardiofrequenzimetro, Polar 610iPolar, Kempele, FinlandiaP610icuore carrello metabolico per il monitoraggio della velocità
, Oxygen ProJaeger GmbHN/Acarrello metabolico
maschera per ossigeno, Hans RudolphHans Rudolph Inc. , Softwareper maschera diossigeno
, PSAW SoftwareSPSS Inc., Chicago USAN/Aper software statistico
, Soft-ZellinHartmann GmbH, Austria999979disinfettante
Tazza per il controllo di qualità, EasyCon NormEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania0201-005.012P6per il controllo di qualità
controllo di qualità 3mmol/LEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania5130-6152Coppa di controllo
Sensore chip analizzatore di lattatoEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania5206-3029Sensore per chip
Soluzione di sistema per lattatoEKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germania0201-0002-025per la soluzione del sistema di lattato
, Mediware Blutlanzettenmedilab54041lancetta
Gas di calibrazione, Jaeger GmbH36-MC G020a gas
di calibrazione fornita dal distributore (ergoselect)ergoline GmbH, GermaniaN/Asedia fornita dal distributore
analizzatore di lattato statistico 113814 USA Disinfezione Tazza per il lancetta sedia

Riferimenti

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