脊髄損傷および肥満者における3分間の全身アームクランク運動試験の実験プロトコル

サマリー

我々は、上半身の筋肉の好気性および嫌気性の力を、被験者ならびに対麻痺者および四肢麻痺者において3分間にわたって試験するためのプロトコールを提示する。このプロトコルは、身体障害の有無にかかわらず、上半身の運動に適用する際の具体的な変更を示している。

要約

エリート選手の運動能力の変化を試験するためには、信頼できる運動プロトコルが必要です。これらのアスリートのパフォーマンスの改善は小さいかもしれません。したがって、敏感なツールは生理学を行うための基本的なものです。主に下半身または全身運動のためのプロトコールを有する、有能な身体の運動選手の運動能力の検査を可能にする多くの運動試験が存在する。競技者が行っている行動によく似たスポーツ特有の設定で選手をテストする傾向があります。下位身体の障害を有する参加者において、短期間で高強度の運動能力を試験するプロトコールはほんのわずかである。これらのプロトコルのほとんどはスポーツ特有のものであり、広範囲の選手には適用されません。 1つのよく知られている試験プロトコールはサイクリングおよびアームクランク運動試験において十分に確立されている30秒ウィンゲート試験である。この試験では、30秒間の長期間にわたって高強度の運動能力を分析するn。より長期間にわたって運動能力をモニターするために、上体への適用のために異なる方法を修正した。 3分間のオールアウト・アーム・クランク・エルゴメータ・テストにより、1,500mの車いすレース（運動時間の点で）に特化した方法、ローイングやハンド・サイクリングなどの上半身のエクササイズが可能になります。同一の試験条件で信頼性を高めるためには、抵抗（トルク係数）や参加者の位置などの設定を正確に複製することが重要です（クランクの高さ、クランクと参加者、および参加者の固定）。もう一つの重要な問題は、運動テストの開始に関係します。運動テスト開始時のテスト条件を標準化するためには、毎分回転数が固定されている必要があります。このエクササイズプロトコルは、同じテスト条件と設定を再現するための正確な操作の重要性を示しています。

概要

1、2、3、4、5のトレーニング期間中、エリート選手の運動能力の上昇を正確に判断するいくつかの運動テストがあります。これらの試験の1つは、ブレーキングされたサイクリングエルゴメーター3,4,5,6で信頼性の高い3分間のオールアウト運動テストです。このテストはクリティカルパワーを決定するために使用されましたが、運動選手のテストや^7,8,9のリサーチにも適用されました。この試験は、ローイング⁷およびサイクリング^3,5のような下肢の機能に主に用いられたので、同様のt上半身のエクササイズが必要でした。主に上半身を使用するスポーツ分野は、下半身筋肉の障害を有するアスリートまたは個人（ 例えば、切断または脊髄損傷による四肢の障害）に加えて、そのような新しい検査プロトコールのための可能な受益者であり得る。したがって、アームクランクエルゴメーターのテストプロトコルは、さまざまなスポーツ分野のさまざまな選手の上半身の運動能力を簡単にテストするのに適したツールです。

非常によく似た30秒のウィンゲートアームクランクエルゴメーター試験^{10,11の存在}は、3分間のオールアウトアームクランクエルゴメーター試験のプロトコールの開発を助けた。その持続時間は、1,500mの車いすレースと非常に似ています。したがって、3分、全アウトアームクランクエルゴメーター試験のこの新しい試験プロトコールは、その試験 - 再試験の信頼性について試験された¹² 。全体として、thiの信頼性テストプロトコールは優れていたので、上半身の運動試験の分野における将来のテストツールとなる可能性があります。それにもかかわらず、特に、脊髄損傷を有する個体を試験する場合、この運動試験の使用は注意を必要とする。したがって、この実験記事の目的は、テストの設定とテスト結果の分析だけでなく、有能な人と脊髄損傷を持つアスリートとのテストの違いを示す詳細なプロトコルを示すことです。

プロトコル

研究は地方倫理委員会（Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz、スイス、バーゼル）によって承認され、研究開始前に書面による同意が得られた。

1.試験準備と参加者指導

1. アームクランクエルゴメーター
   1. ソフトウェアを開く前に、回転速度に依存するアームクランクエルゴメーターの電源を入れます。
   2. 3分、オールアウト・エルゴメーター・テストのテスト・プロトコルを選択します。
      1. 120秒のウォームアップ、180秒の試験時間、および720秒の冷却時間を備えた新しいプロトコルを挿入します。このテストプロトコルを選択し、新しい参加者シートを開きます。
   3. 新しいテストごとに、参加者の体重を事前に決定します。
   4. 有能な身体対麻痺者の場合、相対トルク係数を0.2に設定する（ 例えば、相対トルク係数が0.2、トルクが2の100kg参加者の場合0 Nm結果） ¹² 。
      1. 脊髄損傷の病変レベルに応じて、四肢麻痺者にはより低いトルク係数を適用する;関連する参加者のための最適な相対的なトルク係数を決定するためには、2つ以上の馴染み試験が必要である。
      2. 習熟試験からデータを印刷した後にピークが現れない場合、または参加者が3分間全体をクランクできなかった場合は、トルク係数。参加者に各試行の間に少なくとも2日間の休息を与える。
2. エクササイズテストの設定
   1. アームクランクの高さを調整し、次のテストセッションで同じテスト設定を複製するように記録します。アームクランクエルゴメーターと参加者との距離を調整して記録する。
      1. 高さを決定するには、distaを測定する床とクランクの固定との間の距離である。クランクと参加者の距離を記録するには、壁と椅子固定の間の距離を測定し記録します。アームのクランク軸を肩関節に水平な高さに調整します。
   2. 壁の固定と椅子の間の距離、またはエルゴメータと椅子の固定の間の距離を記録する。参加者がa）有能な、b）対麻痺、c）四肢麻痺のいずれかに応じて、椅子の設定を調整する。
      1. 参加者が能力がある場合は、参加者を代理店が提供する椅子に座らせる。
      2. 参加者が対麻痺で、自分の車椅子に座る必要がある場合は、アームクランクエルゴメーターに車椅子を固定する固定セットを使用します。参加者が自分の車椅子を必要としない場合は、参加者を代理店が提供する椅子に座らせてください。
      3. 参加者が四肢麻痺である場合、上半身をペダルに手を固定する可能性があります。上体を固定するには、留め金具付きストラップを使用してください。手固定のために、四肢麻痺患者のリストバンドを使用する。
3. 追加測定
   1. 乳酸分析計を使用する前に、乳酸塩システムの溶液が再充填されていることを確認してください。 6ヶ月ごとに新しいチップセンサーを挿入してください。品質管理溶液（12mM）を毎日、3mM品質管理溶液を2週間ごとに使用してください。
      1. 毎朝 "STD 1"スロットに12 mMの品質管理溶液を入れてください。
      2. 品質をさらに向上させるには、ギャップ「1」および「2」に3 mM品質管理溶液を加え、2週間ごとに「開始」を押すことによって測定を実行します。測定は、2.96〜3.10mMの範囲になるはずである。
   2. 前もって全血の乳酸塩濃度を測定するには、3分、全アウトアームクランクエルゴメーター試験を行い、ベースラインの乳酸塩濃度を得る。消毒剤で耳たぶを消毒してから、耳たぶから血液サンプルを抜き取り、10μLキャピラリを使用します。ランセットを使用して全血サンプルを採取する。
      1. 毛細血管が完全に血液で満たされたら、それを溶血カップに入れます。
         注：これらのカップは市販されており、溶血液があらかじめ充填されています。乳酸分析計のトレイに血液を入れる前に、血液が完全に混合されるまで溶液を振盪する。
      2. 乳酸塩濃度を分析する前に較正を実行する。品質管理用カップを乳酸分析計に入れます（ステップ1.3.1.1を参照）。較正の結果、12 mMの乳酸塩濃度が得られることを確認する。それ以外の場合は、チップセンサーを交換してください。
      3. 最初に採取されたサンプルの番号が「1」から始まる番号の付いたスロットにサンプルを置きます。
         注：較正が完了した後、サンプルはmeasチップセンサーシステムによって自動的に制御されます。
   3. 心拍数を決定するには、参加者の胸の周りに心拍ベルトを置き、心拍モニターをアームクランクエルゴメーターに固定します。モニタの赤いスタートボタンを押して測定を開始します。腕時計に心拍数が表示されていない場合は、鼓動ベルトを水で濡らして心拍数を記録してください。
   4. ウォームアップ中および3分間の全アウトテスト中に酸素消費量を測定するには、試験前に代謝カートを較正する。テストの直前およびマスクを貼る前に、自動的にボリュームとガスの自動校正を実行してください。
      1. ソフトウェアで自動音量較正を開き、開始ボタンを押します。エラーが画面上で3％以下になった場合は結果を保存します。
      2. ソフトウェアでガス校正を開き、校正ガスを開き、自動校正から始めます。
         注記：校正ガスは5％CO ₂ 、16％のO ₂ 、および79％のN _2を含む 。キャリブレーションの終了時に8つの緑色のボタンが画面に表示されると、キャリブレーションは成功し、結果を保存することができます。ガスが漏れないようにガスボンベを閉じます。
      3. 参加者の実際の体重がコンピュータプログラムに挿入されていることを確認します。参加者がコンピュータ上の検索エンジンによって選択された後、ソフトウェアで「エルゴスピロメトリー」を選択し、スタートボタンを押して室内の空気濃度を測定することから始めます。
      4. このキャリブレーションを実行するには、スパイロメーターからセンサーを取り出し、開始ボタンを押します。コンピュータに「ok」と表示されたら、キャリブレーションが終了します。
      5. その間、較正中に、酸素マスクを参加者に置く。
      6. 室内の空気濃度の測定が終了し、プログラムが測定可能な状態になると、センサーを肺活量計に戻します。その後、肺活量計全体を空洞に入れてください。fマスク。酸素消費量を測定する準備が整いました。
      7. さらに、アームクランク運動中に干渉しないように、スパイロメーターのホースをどこかに（ 例えば、肩に粘着テープで）固定する。

2.運動プロトコルの実行

1. 準備し始める
   1. ウォーミングアップを開始する1分前に、参加者が動いたり話したりせずにアームクランクエルゴメーターに座ったときに、安静時の酸素消費量を測定し始める。ソフトウェアプログラムのスタートボタンを押します。
   2. 同時に、赤いボタンを押して心拍数の測定を開始します。ウォームアップ中、および試験中および試験後に心拍数を測定する。
   3. テストの開始前に20Wで2分間にわたって標準化されたウォームアップを実行します。ウォーミングアップの最後の30秒間に、ケイデンスを60 rpmで一定に保つ。 30秒のウォーミングアップの最後の10秒をカウントダウンします。
2. 3分オールアウトエクササイズテスト
   1. カウントダウンが終わったら、「go」と叫んで明瞭な開始信号を与えてください。開始信号が与えられた後、参加者を加速させる。
   2. 参加者に、試験の開始時にアームクランクエルゴメーターを可能な最大速度まで加速させるよう指示する。全テスト中に最大限のスピードでケイデンスを維持してください。標準化の理由から、テスト中に参加者を奨励しないでください。
   3. 30秒ごとの継続時間に関する情報を提供する。試験を3分後に終了する。
3. クールダウンとポスト分析
   1. 3分の全量試験を終了した後、必要に応じて乳酸最終濃度を測定し、その後、次の10分間2分ごとに測定する。試験前に使用したのと同じ採血のために同じ穿刺部位を再使用する。
   2. これらの3を終えた後、酸素消費の測定を停止する停止ボタンを押してください。酸素マスクを取り外します。コンピュータに酸素消費の測定値を保存するには、終了ボタンを押し、ソフトウェアがデータ保存を要求するときに「はい」をクリックします。
      注記：データはソフトウェアプログラムに保存され、後で簡単にCSVファイルに変換できます。
   3. データをエクスポートするには、「エクスポート」ボタンを押して、後で分析できるようにファイルをCSVファイルに変換します。すべての血液サンプルが耳たぶから引き出された後、心拍モニタの左側にある停止ボタンを押して、心拍数測定を停止します。

データ分析と結果の解釈

1. パフォーマンスパラメータ
   1. このパフォーマンステストを終了した後、いくつかの異なるパラメータを分析します。
      まず、テストを保存してスプレッドシートにエクスポートします。
   2. 平均パワーを計算する（P _mean =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg "/> 3分以上、ピーク電力、およびこれら3分間の最小電力¹² 。
      注：ピーク電力（P _ピーク ）は3分間の最大電力です。パワーは0.2秒の間隔で測定されます。ピーク電力は最高であり、最低電力（P _min ）は最低単一電力測定値です。
   3. ピークパワーから最終パワーまでの1秒あたりのパワー低下としての疲労指数を計算する（（P _peak [W] -P _min [W] / t _min [s] -t _peak [s]））。
   4. 1秒ごとに行われる仕事（仕事[J] =抵抗[kg] *回転数/フライホイール距離[m] *時間[分]）を加えることによって、3分全体の合計仕事を計算します。
   5. 開始からピーク電力までの時間を計算します（ピーク出力までの時間= t _peak [s]）。さらに、相対ピーク（相対P _pe絶対値を参加者の体重で割ることにより平均パワー（相対P _mean = P _mean / kg体重）を算出する。
   6. 3分間のオールアウトテストを30秒間に分けて、これらの3分間のペーシング戦略と疲労をチェックします。 30秒ごとのセグメントの平均パワーを計算する（P _mean = 。
2. その他の測定
   1. すべての血液サンプルを血液乳酸分析計の番号付きスロットに入れ、「分析」を押すと測定が自動的に実行されます。後で分析するために血液の乳酸塩濃度を印刷し、プリンタの電源を入れます。
   2. 製造元の赤外線デバイスを使用して、心拍数の測定値をコンピュータに送信します。心拍モニタのソフトウェアを開き、心臓からデータをインポートするソフトウェアを監視してください。データをローカルに保存し、必要に応じて後で分析するためにスプレッドシートにエクスポートします（セグメント分析など）。
   3. 3分間の開始時と3分間の最後にマーカーを設定し、このセグメントの平均、最大および最小心拍数を自動的に計算することができます。
      注：心拍数はソフトウェアによって5秒間隔で自動的に平均化されます。
   4. 酸素消費のためのデータをcsvファイルにエクスポートし（ステップ2.3）、分析のためにスプレッドシートで開きます。安静時の平均酸素消費量を計算する：（VO _{2_rest} = 3分間（VO _{2_180s} = 、ならびにピーク酸素消費量、および酸素消費量を示しています。（VO _{2_30s} = 。
      注記：酸素消費量のデータは呼吸ごとに測定され、1セグメントにつき15秒間自動的に平均化されます。ピーク酸素消費量は、3分間の運動試験中、15秒間隔で最高値である。
3. 統計
   1. Shapiro-Wilk検定、QQ-プロット、Kolmogorov Smirnov検定を使用して、データの正規分布を調べます。データが正常に分布している場合は、平均と標準偏差（SD）として提示します。
   2. クラス内相関係数（ICC; 3,1モデル）を用いて試験 - 再試験信頼性を分析する¹⁵ 。
   3. 測定の標準誤差（SEM）、係数ICC16の変動（CV）、最小実差（SRD）、および95％信頼区間を含む。
      注：ICCはMunroの分類¹⁷に従って解釈されるべきである：0.26から0.49は低い相関を反映する。 0.50〜0.69は中程度の相関を反映する。 0.70〜0.89は高い相関を反映する。 0.90〜1.0は非常に高い相関を示す。絶対的な信頼性は、SRD、CV、およびSEMとして提示されるべきであり、相対的な信頼性は、ICC ^16,18の形式でなければならない。
   4. ペアになったt検定を使用して、2つのテストセッション間の重要な変更を分析します。両方のテストセッションのデータセットの一致を表示するには、Bland-Altman ¹⁹プロットを使用します。統計的ソフトウェアを使用してデータ分析を実行する。統計的有意水準を0.05に設定する。

結果

（9人の男性、12人の女性、年齢：34±11歳、体重：69.6±11.1 kg、および身長： 175.5±6.9cm）。 表1は、相対的および絶対的な試験 - 再試験信頼性^12の結果を示す。試験と再​​試験との間で比較したピーク出力を図 112に示す 。この試験再試験のためのBland Altmanプロットを図2に ^示す 。その後、この3分、全アウトアームクランクエルゴメーター試験を、17人の健常者（38±7歳、身長：183±13cm、体重：79±6kg）、10人の対麻痺者、および7肢奇形患者（ 表2 ）。健常者および四肢麻痺者を表す個々のデータが提示されるin 図3 。有声身体の参加者は483±94Wのピークパワーを示したが、対麻痺者および四肢麻痺者のピークパワーはそれぞれ...

ディスカッション

数ヶ月または数年間のトレーニングで運動能力を追跡するには、脊髄損傷を受けたアスリートの運動テストが不可欠です。腕のクランクエルゴメーターで短期間で、高強度の運動能力をチェックするための運動テストは、ほんのわずかです。この方法では、サイクリング⁵およびローイング^7の信頼性について既に検査された運動テストが、アームクランクエルゴメーターにどのように適用されるのかについて詳しく説明します。信頼性と意味のある結果を得るためには、2つの要素が非常に重要です。第1に、この運動テストの参加者の準備、第2に、テストの標準化です。このように、参加者は休憩状態で実験室に入るように指示される。これは、試験前の2日間に激しい訓練がないことを意味する。試験の24時間前に炭水化物に富んだ栄養などの食物摂取や睡眠（ 例えば、試験前の2泊の間に少なくとも7時間の睡眠）もタクにする必要があります考慮する。さらに、最初の「本当の」運動試験を行う前に、参加者が試験プロトコルを理解できるように熟知試験を実施する必要があります。第2の条件は、ウォー...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
Angio V2 アームクランクエルゴメーター	Lode BV, Groningen, NL	N/A	アームクランクエルゴ
メーター Lode Ergometry Manager Software	Lode BV, Groningen, NL	N/A	Software
10 µl エンドツーエンドの毛細血管	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0209-0100-005	毛細血管
溶血カップ	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0209-0100-006	溶血カップ
乳酸分析装置	Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH	5213-0051-6200	乳酸分析装置
心拍数モニター, Polar 610i	Polar, Kempele, Finland	P610i	heartレートモニター
代謝カート, 酸素プロ	イェーガーGmbH	N / A	代謝カート
酸素マスク, ハンスルドルフ	ハンスルドルフ株式会社, 米国	113814	酸素マスク
統計ソフトウェア, PSAWソフトウェア	SPSS Inc., シカゴ米国	N / A	統計ソフトウェア
消毒剤, Soft-Zellin	Hartmann GmbH, オーストリア		999979消毒剤
品質管理カップ、EasyCon Norm	EKF-diagnostics GmbH、バーレーベン、ドイツ	0201-005.012P6	品質管理
カップ 3mmol/L	EKF-diagnostics GmbH、バーレーベン、ドイツ	5130-6152	コントロールカップ
チップセンサー乳酸分析装置	EKF-diagnostics GmbH、バーレーベン、ドイツ	5206-3029	チップセンサー
乳酸システムソリューション	EKF-diagnostics GmbH、バーレーベン、ドイツ	0201-0002-025	乳酸システム溶液
ランセット、Mediware Blutlanzetten	medilab	54041	ランセット
校正ガス、	Jaeger GmbH	36-MC G020	ディストリビューター
(ergoselect) が提供する	ergoline GmbH、ドイツ	N/A	ディストリビューターが提供するチェア