Een real-world intervaltrainingsprotocol met hoge intensiteit voor cardiorespiratoire fitnessverbetering

Summary

Deze studie presenteert een goedkoop en eenvoudig te implementeren "real-world" high-intensity interval training (HIIT) protocol voor wetenschappelijk onderzoek en bespreekt de efficiëntie ervan voor cardiorespiratoire fitness.

Abstract

High-Intensity Interval Training (HIIT) is naar voren gekomen als een interessante tijdsefficiënte aanpak om de therapietrouw te verhogen en de gezondheid te verbeteren. Er zijn echter maar weinig studies die de efficiëntie van HIIT-protocollen in een "echte wereld" -omgeving hebben getest, bijvoorbeeld HIIT-protocollen die zijn ontworpen voor buitenruimtes zonder gespecialiseerde apparatuur. Deze studie presenteert een "real-world" trainingsprotocol, genaamd "beep training", en vergelijkt de efficiëntie van een HIIT regiment versus een traditioneel langdurig Moderate-Intensity Continuous Training (MICT) regiment met behulp van dit pieptrainingsprotocol op VO₂ max van ongetrainde mannen met overgewicht. Tweeëntwintig proefpersonen deden buiten hardlopen met MICT (n = 11) of HIIT (n = 11). Cardiorespiratoire fitheid werd beoordeeld voor en na trainingsprotocollen met behulp van een metabole analyzer. Beide trainingsprotocollen werden 3 dagen per week gedurende 8 weken uitgevoerd met behulp van de Beep Test-resultaten. De MICT-groep voerde het oefenprogramma uit op 60%-75% van de maximale snelheid van de 20 m shuttle test (Vmax) en met een progressie van de afstand van 3.500-5.000 m. De HIIT-groep voerde de intervaloefening uit met 7-10 bouten van 200 m bij 85%-100% van de maximale snelheid van de 20 m shuttletest (Vmax), afgewisseld met 1 minuut passief herstel. Hoewel de HIIT-groep na 8 weken pieptraining een significant lager trainingsvolume vertoonde dan de MICT-groep (p < 0,05), was HIIT superieur aan MICT in het verbeteren van VO₂ max (MICT: ~4,1%; HIIT: ~ 7,3%; p < 0,05). Het "echte wereld" HIIT-regiment op basis van het pieptrainingsprotocol is een tijdsefficiënt, goedkoop en gemakkelijk te implementeren protocol voor ongetrainde mannen met overgewicht.

Introduction

Robuust bewijs heeft aangetoond dat High-Intensity Interval Training (HIIT) vergelijkbare of zelfs superieure positieve fysiologische aanpassingen induceert dan een traditionele langdurige Moderate-Intensity Continuous Training (MICT)^1,2,3. Een HIIT-sessie bestaat uit korte periodes van hoge intensiteitsoefeningen afgewisseld met oefeningen met lage intensiteit (actief herstel) of rust (passief herstel). Hoewel een dagelijkse sessie met een MICT-protocol gemiddeld 30 tot 60 minuten duurt, kan een dagelijkse sessie met HIIT de helft of minder tijd van een MICT-sessie in beslag nemen. Vervolgens, gezien het feit dat sedentaire personen tijdgebrek hebben aangegeven als de belangrijkste barrière om deel te nemen aan een regelmatig lichaamsbewegingsprogramma⁴, kan HIIT een interessante tijdsefficiënte aanpak zijn om de therapietrouw te verhogen en de gezondheid te verbeteren⁵.

Ondanks het groeiende bewijs dat wijst op de gezondheidsvoordelen van HIIT, hebben de meeste studies HIIT-protocollen ontworpen voor goed gecontroleerde laboratoriumomgevingen met behulp van dure gespecialiseerde apparatuur, zoals loopbanden en fietsergometers. In de afgelopen 5 jaar hebben sommige studies het belang benadrukt van nieuwe studies die de gezondheidsvoordelen van HIIT bevestigen met behulp van trainingsprotocollen voor de echte wereld, bijvoorbeeld HIIT-protocollen uitgevoerd in buitenruimtes zonder gespecialiseerde apparatuur⁶. De moeilijkheid bij het ontwerpen van goed gecontroleerde studies om HIIT-protocollen in niet-laboratoriumomgevingen te testen, is echter de grootste uitdaging geweest voor onderzoekers op dit gebied.

Als antwoord op deze uitdaging werd hier een real-world HIIT-protocol ontwikkeld voor wetenschappelijk onderzoek en werd de efficiëntie ervan in cardiorespiratoire fitness getest. Een trainingsprotocol werd ontwikkeld met behulp van de shuttletest voorgesteld door Leger et ^al.7 (genaamd Beep Training), en de effecten van HIIT- en MICT-regimenten op basis van deze Beep-training op VO₂ max werden vergeleken bij ongetrainde mannen met overgewicht. Kortom, hoewel de duur van de dagelijkse sessies met HIIT bijna de helft was van de duur van het MICT-protocol, was de Beep Training met HIIT superieur aan de Beep Training met MICT in het verhogen van VO₂ max. Pieptraining met HIIT is dus een tijdsefficiënte en haalbare aanpak om de cardiorespiratoire conditie te verbeteren bij ogenschijnlijk gezonde personen met overgewicht / obesitas. Bovendien kunnen algemene mensen het pieptrainingsprotocol gemakkelijk oefenen, omdat het een goedkope en gemakkelijk te implementeren fysieke training is in een real-world scenario.

Protocol

Deze studie werd goedgekeurd door de Federal University of the Jequitinhonha and Mucuri Valleys Ethics and Research Committee. Alle deelnemers werden geïnformeerd over de onderzoeksdoelstellingen en experimentele procedures van het onderzoek en ondertekenden een schriftelijk geïnformeerd toestemmingsformulier voor hun deelname.

1. Experimenteel ontwerp

1. Selecteer personen die voldoen aan de inclusiecriteria: niet-rokende gezonde personen tussen 30 en 50 jaar met een body mass index (BMI) van ≥25 kg ·^m-2 en een maximaal zuurstofverbruik van minder dan 50 ml O₂ · ^kg-1 · ^min-1 en betrek hen de afgelopen 3 maanden niet meer dan 2 dagen per week bij regelmatige lichaamsbeweging.
2. Pas de vragenlijst voor gereedheid voor fysieke activiteit (PARq)⁸ toe om tekenen of symptomen van hart- en vaatziekten, stofwisseling of een andere aandoening die de lichaamsbeweging belemmert, te stratificeren.
3. Koppel de deelnemers eerst op BMI en ten tweede op maximale zuurstofopname (VO₂ max), en verdeel ze willekeurig in een van de twee groepen, de Moderate-Intensity Continuous Training-groep (MICT; n = 11) en de High-Intensity Interval Training-groep (HIIT; n = 11).
4. Voer het MICT- of HIIT-protocol uit (figuur 1).
5. Noteer de VO₂ max voor en na de trainingsprotocollen.

2. VO₂ max test (Ramp protocol)

1. Maak de deelnemers vertrouwd met de loopband en het mondstuk dat gedurende ten minste 24 uur vóór het testen op de metabole analysator wordt gebruikt.
2. Kalibreer de metabole analysator volgens de aanbevelingen van de fabrikant.
3. Gebruik een hartslagmeter om de hartslag van de deelnemers te meten.
4. Plaats het niet-rebreathing unilaterale mondstuk op de patiënt en zorg ervoor dat de mond en neus van de deelnemer volledig worden bedekt.
5. Gebruik het fysieke activiteitsniveau van de proefpersoon om de snelheid en mate van maximaal metabolisch equivalent (MET) stappen^{9 te programmeren}.
6. Schakel de loopband in, selecteer het Ramp-protocol en voer het fysieke activiteitsniveau van de proefpersoon in (d.w.z. geschatte maximale MET).
7. Druk op ON om het Ramp-protocol te starten, dat begint met een warming-up van 3 minuten bij 5 km/u.
   OPMERKING: Het rampprotocol schat de progressie van de test op basis van het fysieke activiteitsniveau van de geïnformeerde proefpersoon en berekent een inspanningstestduur tussen 8 en 12 minuten.
8. Registreer de hartslag (HR) en de beoordeling van de waargenomen inspanning (RPE) met behulp van de Borg-schaal 6-20 elke minuut van de test.
9. Bedenk dat VO₂ max wordt bereikt wanneer aan alle volgende criteria is voldaan: rer (rer) groter dan 1,10; HR groter dan 95% van de maximale HR voorspeld voor de leeftijd (220-leeftijd); en RPE gelijk aan of groter dan 18.
10. Breng de loopbandsnelheid terug naar 5 km/u (opwarmwaarde) en blijf nog 3 minuten op de loopband staan.
11. Zet de loopband uit en verwijder het mondstuk van de deelnemer.

3. Pieptest (Leger et ^al.7)

1. Kies een vlak oppervlak waarmee twee kegels met 20 m van de afstand ertussen kunnen worden geplaatst.
2. Oriënteer deelnemers om 20 m (gemarkeerd door kegels) te rennen binnen een vooraf bepaalde periode die wordt gesignaleerd door een piepgeluid dat wordt geproduceerd door een specifieke software die voor deze test is ontwikkeld.
3. Pas de geluidsapparatuur aan die met de software op de computer is aangesloten.
4. Maak de deelnemers vertrouwd met de test.
5. Start de test.
   OPMERKING: De Beep Test-software vermindert automatisch de timing van het piepgeluid, zodat de rijsnelheid voor elke testfase met 0,5 km/h toeneemt.
6. Beëindig de test wanneer de vrijwilliger de 20 m run niet meer kan voltooien binnen de tijd die is bepaald door het piepgeluid.

4. Trainingsprotocollen

OPMERKING: Tabel 1 geeft een overzicht van de progressie van de trainingsprotocollen (MICT en HIIT) gedurende de 8 weken training.

1. MICT-protocol
   1. Oriënteer elke deelnemer om de hardloopsnelheid tijdens de trainingssessies te behouden volgens de GPS van de hartslagmeter.
   2. Instrueer de deelnemers om een warming-up van 5 minuten te voltooien door dynamische stretches uit te voeren en te lopen voor elke trainingssessie.
   3. Zet voor elke trainingssessie een hartslagmeter (HR) op die is uitgerust met GPS-tracking.
   4. Start de oefensessie.
   5. Instrueer de deelnemers om de juiste snelheid en afstand te behouden door periodiek de snelheid en afstand van de klok op de hartslagmeter te controleren.
   6. Train de deelnemers gedurende 2 weken, drie keer per week (maandag, woensdag en vrijdag), eenmaal per dag op 60% van de individuele maximale snelheid die wordt bereikt tijdens de 20 m-test (Vmax), over een afstand van 3.500 m per sessie in de eerste week en 4.000 m per sessie in de tweede week.
   7. Train de deelnemers gedurende 4 weken, drie keer per week (maandag, woensdag en vrijdag), eenmaal per dag op 65% van Vmax, over een afstand van 4.000 m per sessie in de derde week, 4.500 m per sessie in de vierde en vijfde week en 5.000 m per sessie in de zesde week.
   8. Train de deelnemers gedurende 1 week, drie keer per week (maandag, woensdag en vrijdag), eenmaal per dag op 70% van Vmax, over een afstand van 5.000 m per sessie in de zevende week.
   9. Train de deelnemers gedurende 1 week, drie keer per week (maandag, woensdag en vrijdag), eenmaal per dag op 75% van Vmax, over een afstand van 5.000 m per sessie in de achtste week.
   10. Train de deelnemers op 70% van Vmax en leg in de zevende week een dagelijkse afstand van 5.000 m af.
   11. Train de deelnemers op 75% van Vmax en leg in de achtste week een dagelijkse afstand van 5.000 m af.
   12. Train de MICT-groep 's ochtends of' s middags.
   13. Breng de door de HR-monitor geregistreerde gegevens na elke trainingssessie over naar een computer om te controleren of de voorgeschreven afstand en loopsnelheid zijn bereikt.
   14. Sluit de deelnemers uit die niet alle trainingssessies in de week hebben voltooid.
   15. Analyseer de gegevens om ervoor te zorgen dat elke deelnemer het respectieve trainingsregime uitvoert volgens de voorgeschreven afstand en snelheid.
2. HIIT-protocol
   1. Bereken het tijdsinterval tussen piepgeluiden om de 20 m volgens de Vmax% die voor elke trainingssessie is voorgeschreven.
   2. Open de Sound Forge PRO-software.
   3. Voer de informatie in, zoals hoeveel seconden het piepgeluid moet schieten, hoe vaak de opnamen moeten plaatsvinden om elke trainingssprint te voltooien en de intervalperiode tussen de sprints (overeenkomend met passief herstel).
   4. Download de afzonderlijke geluidsbestanden in MP3-formaat.
   5. Stuur het piepgeluidsbestand naar de mobiele telefoon van elke deelnemer.
   6. Markeer elke 20 m een rijstrook met kegels.
   7. Instrueer de deelnemer om het commando van de piepgeluiden te volgen (door ernaar te luisteren via een koptelefoon), waarbij het exacte moment wordt geleid waarop elk onderwerp de kegel moet bereiken (om de 20 m afstand geplaatst).
   8. Instrueer de deelnemers om een warming-up van 5 minuten te voltooien door dynamische stretches uit te voeren en te lopen voor elke trainingssessie.
   9. Zet voor elke trainingssessie een hartslagmeter (HR) op die is uitgerust met GPS-tracking.
   10. Start de oefensessie.
   11. Train de deelnemers met zeven sprints (eerste week) en acht sprints (tweede week) van 200 m op 85% van Vmax, afgewisseld door 1 minuut passief herstel tussen sprints.
   12. Train de deelnemers met acht sprints (derde week), negen sprints (vierde en vijfde week) en 10 sprints (zesde week) van 200 m bij 90% Vmax, afgewisseld door 1 minuut passief herstel.
   13. Train de deelnemers met 10 sprints (zevende week) van 200 m op 95% Vmax afgewisseld met 1 min passief herstel.
   14. Train de deelnemers met 10 sprints (achtste week) van 200 m op 100% Vmax afgewisseld met 1 min passief herstel.
   15. Train de HIIT-groep eenmaal per dag, drie keer per week (maandag, woensdag en vrijdag) in de ochtend of middag.
   16. Breng de door de HR-monitor geregistreerde gegevens na elke trainingssessie over naar een computer.
   17. Sluit de deelnemers uit die niet alle trainingssessies in de week hebben voltooid.
   18. Analyseer de gegevens om ervoor te zorgen dat elke deelnemer het respectieve trainingsregime uitvoert volgens de voorgeschreven afstand en snelheid.

5. Statistische analyse

1. Druk alle gegevens uit als gemiddelde ± standaarddeviatie.
2. Controleer de normaliteit van de gegevens met behulp van de Shapiro-Wilk-test.
3. Analyseer de gegevens met behulp van een of tweerichtings-ANOVA gevolgd door de post-hoc test van Tukey; stel het significantieniveau in op 5%.

Results

Tabel 1 toont gegevens over afstand, snelheid, rusttijd, sessieduur en gemiddelde hartslag van HIIT- en MICT-groepen. Tijdens de 8 weken pieptraining waren de hardloopafstand en -duur hoger in MICT dan in de HIIT-groep (p < 0,05), terwijl de loopsnelheid en hartslag hoger waren in HIIT dan in de MICT-groep (p < 0,05). Deze gegevens bevestigen de belangrijkste verschillen tussen MICT- en HIIT-protocollen, d.w.z. terwijl MICT wordt gekenmerkt door langdurige continue oefeningen met matige intensiteit, word...

Discussion

HIIT is een tijdbesparend alternatief geworden voor het traditionele MICT. Deze studie presenteert een goedkoop, eenvoudig te implementeren HIIT-protocol voor een real-world setting. De meeste studies hebben de gezondheidsvoordelen van HIIT bewezen met behulp van laboratoriumgebaseerde HIIT-protocollen ^6,10, en onlangs hebben weinig studies de effecten van echte HIIT-protocollen onderzocht bij ongetrainde personen met overgewicht^10,14...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Beep Test software	Bitworks	N/A	version 2.0
Exercise Physiology Measurement & Analysis System	ADI INSTRUMENT	PL3508B80	PowerLab 8/35 en LabChart Pro software (die het Metabolic Module omvat voor het berekenen van metabolische parameters zoals VCO2, VO2, ademhalingsquotiënt (RER) en minutenventilatie) Bio Amp Gas Analyzer Gas Mixing Chamber Spirometer Thermistor Pod Exercise Physiology Accessory Kit
GraphPad Software	GraphPad Prism	N/A	version 7.00
Hartslagmeter	Polar	N/A	RS800 Running Computer: De hardloopcomputer geeft je hartslag en andere trainingsgegevens tijdens het sporten weer en registreert deze. 2. Polar WearLink W.I.N.D. zender: De zender verzendt het hartslagsignaal naar de hardloopcomputer. De zender bestaat uit een connector en een band.
Sound Forge PRO software	Sound Forge	N/A	version 14.00
Laufband	IMBRASPORT	N/A	Snelheid van 0 tot 24 km/h. Stijging van 0 tot 26%. Gewichtscapaciteit voor gebruikers tot 220 kg. 4 pk motor (220 v). Automatisch smeersysteem. Met veiligheidssleutel en noodstopknop. Werkt met 14 voorinstellingen: Bruce, Modified Bruce, mini Bruce, Naughton Ellestad, Balke, Balke-Ware, Astrand, Cooper, Kattus, Male Mader, Female Mader, Stanford en Modified Stanford. Run RAMP PROTOCOL.