Przeprowadzanie testów wytrzymałości maksymalnej i submaksymalnej w celu zmierzenia fizjologicznych i biologicznych reakcji na ostry wysiłek fizyczny u ludzi

Podsumowanie

Aby ocenić wpływ intensywności ćwiczeń na reakcje fizjologiczne i biologiczne, wykorzystano dwa różne protokoły testowania ćwiczeń. Opisano metody przedstawiające testy wysiłkowe na ergometrze rowerowym jako przyrostowy test maksymalnego zużycia tlenu i wytrzymałość, test wytrzymałości submaksymalnej w stanie ustalonym.

Streszczenie

Regularna aktywność fizyczna ma pozytywny wpływ na zdrowie człowieka, ale mechanizmy kontrolujące te efekty pozostają niejasne. Na fizjologiczne i biologiczne reakcje na ostry wysiłek fizyczny wpływa głównie czas trwania i intensywność ćwiczeń. Ponieważ ćwiczenia są coraz częściej uważane za leczenie terapeutyczne i/lub narzędzie diagnostyczne, ważne jest, aby wykorzystać ustandaryzowane metodologie w celu zrozumienia zmienności i zwiększenia odtwarzalności wyników ćwiczeń i pomiarów odpowiedzi na takie schematy. W tym celu opisujemy dwa różne schematy ćwiczeń rowerowych, które dają różne wyniki fizjologiczne. W teście maksymalnego wysiłku intensywność ćwiczeń jest stale zwiększana wraz z większym obciążeniem pracą, co skutkuje zwiększoną odpowiedzią krążeniowo-oddechową i metaboliczną (tętno, objętość wyrzutowa, wentylacja, zużycie tlenu i produkcja dwutlenku węgla). W przeciwieństwie do tego, podczas testów wytrzymałościowych, zapotrzebowanie jest zwiększone w stosunku do tego w spoczynku, ale jest podnoszone do stałej submaksymalnej intensywności ćwiczeń, co powoduje reakcję krążeniowo-oddechową i metaboliczną, która zwykle utrzymuje się na stałym poziomie. Wraz z protokołami podajemy sugestie dotyczące pomiaru wyników fizjologicznych, które obejmują między innymi tętno, wolną i natężoną zdolność życiową, wskaźniki wymiany gazowej i ciśnienie krwi, aby umożliwić porównanie wyników ćwiczeń między badaniami. Następnie można pobrać próbki biologiczne w celu oceny reakcji ekspresji komórek, białek i/lub genów. Ogólnie rzecz biorąc, podejście to można łatwo dostosować zarówno do krótko-, jak i długoterminowych skutków dwóch różnych schematów ćwiczeń.

Wprowadzenie

Aktywność fizyczna jest definiowana jako dowolny ruch ciała wytwarzany przez mięśnie szkieletowe, który wymaga wydatku energetycznego¹. Ćwiczenia to aktywność fizyczna, która polega na powtarzalnych ruchach ciała wykonywanych w celu poprawy lub utrzymania jednego lub więcej elementów zdrowia fizycznego². Kiedyś aktywność fizyczna nie była zalecana dla osób poważnie chorych. Dla osób z rakiem, niewydolnością serca, a nawet dla kobiet w ciąży, leżenie w łóżku było preferowane zamiast aktywności fizycznej. Od tego czasu praktyka kliniczna drastycznie się zmieniła, ponieważ korzyści płynące z ćwiczeń dla ogólnego stanu zdrowia stają się niezaprzeczalne³. Wykazano, że regularne ćwiczenia pomagają zmniejszyć ryzyko chorób sercowo-naczyniowych, śmiertelność z jakiejkolwiek przyczyny, ryzyko raka i nadciśnienia, poprawiają kontrolę poziomu cukru we krwi, ułatwiają utratę lub utrzymanie wagi oraz zapobiegają utracie kości i mięśni^4,5,6,7,8.

Rozległe korzyści płynące z ćwiczeń skłoniły wiele osób do korzystania z ćwiczeń jako rodzaju "lekarstwa" i alternatywnej lub wspomagającej opcji leczenia różnych schorzeń³. Shulman i wsp. wykazały, że połączenie bieżni i ćwiczeń oporowych może skutkować poprawą prędkości chodu, wydolności tlenowej i siły mięśniowej, co może poprawić kontrolę motoryczną i ogólną jakość życia u pacjentów z chorobą Parkinsona⁹. U pacjentów z niewydolnością serca nietolerancja wysiłku fizycznego i nieodpowiednie interwencje farmaceutyczne przyczyniają się do niskiej jakości życia¹⁰. Wstępne wyniki badań u pacjentów z niewydolnością serca poddawanych treningowi ruchowemu w badaniu HF-ACTION wykazały poprawę jakości życia oraz zmniejszenie liczby hospitalizacji i śmiertelności¹¹. Dodatkowo, zastosowanie ćwiczeń w celu zmiany kardiotoksycznego działania chemioterapii zawierającej antracykliny (np. doksorubicyny) wykazało, że niezależnie od tego, kiedy została ona rozpoczęta w odniesieniu do podawania chemioterapii pacjentom (przed, w trakcie lub po), ćwiczenia mogą przynieść korzystne efekty, takie jak zmniejszenie spadku wydolności tlenowej, złagodzenie dysfunkcji lewej komory i zmniejszenie uszkodzeń oksydacyjnych¹².

Korzyści płynące z ćwiczeń w zdrowiu i dobrym samopoczuciu to nie tylko ich zastosowanie jako lek/leczenie, ale także jako narzędzie diagnostyczne. Testy wysiłkowe są na przykład wykorzystywane do diagnozowania nietolerancji wysiłku, niedokrwienia serca lub do zrozumienia przyczyny duszności¹³. Być może ważniejsze jest to, że testy wysiłkowe mogą być wykorzystane do identyfikacji dysfunkcji subklinicznych. Ludzkie ciało jest w większości sytuacji "przebudowane", tak że dysfunkcja lub patofizjologia często mogą pozostać ukryte i niewidoczne dla jednostki przez miesiące lub lata. Ta obserwacja może wyjaśniać, dlaczego stany takie jak tętnicze nadciśnienie płucne lub rak trzustki mogą po cichu nasilać się, tak że do czasu zauważenia objawów stany te wydają się być bardzo zaawansowane i niezwykle trudne do leczenia². W niektórych z tych sytuacji testy wysiłkowe mogą dostarczyć organizmowi bodźca stresowego, który zwiększa zapotrzebowanie ponad codzienne życie, a czasami może zidentyfikować dysfunkcję (sercową, oddechową, metaboliczną), która nie była obserwowana w spoczynku, pomagając zdiagnozować chorobę i wcześniej rozpocząć leczenie.

Aby w pełni wykorzystać potencjał terapeutyczny i diagnostyczny ćwiczeń, potrzebne są standardowe metody ilościowego określania reakcji na aktywność fizyczną, aby dokładnie ocenić wpływ ćwiczeń na ogólny stan zdrowia immunologicznego. Różnice w obciążeniu, nachyleniu, czasie trwania, rodzaju ćwiczeń i czasie pobierania próbek mogą wpływać na pomiary reakcji fizjologicznych. W tym miejscu przedstawiamy metody ćwiczeń wytrzymałości maksymalnej i submaksymalnej w celu zebrania danych fizjologicznych podczas zbierania próbek do odpowiedzi biologicznych. Metodologia ta została wykorzystana do zrozumienia, w jaki sposób ostry wysiłek fizyczny wpłynął na rozmieszczenie i częstość występowania populacji leukocytów we krwi obwodowej¹⁴ poprzez pomiar populacji komórek odpornościowych w różnych punktach czasowych przed i po wysiłku za pomocą cytometrii przepływowej z 10-kolorowymi protokołami przepływu, które pozwalają na kwantyfikację wszystkich głównych podzbiorów leukocytów jednocześnie¹⁵. Poniższy protokół może być stosowany jako znormalizowana metoda dla dwóch różnych schematów ćwiczeń do pomiaru fizjologicznych i biologicznych reakcji na ćwiczenia.

Protokół

Protokół został zatwierdzony przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną Mayo i był zgodny z Deklaracją Helsińską. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed wzięciem udziału w opisanych testach.

1. Kalibracja i konfiguracja wózka metabolicznego

1. Kalibracja przepływu i objętości (pneumotach)
   UWAGA: Konkretne materiały i wyposażenie są wymienione w Tabeli materiałów.
   1. Otwórz oprogramowanie do czynności płuc i wymiany gazowej, aby przeprowadzić kalibrację do testu.
   2. Kliknij przycisk "kalibruj", aby otworzyć okno kalibracji. U dołu okna kalibracji zanotuj temperaturę w pomieszczeniu, ciśnienie atmosferyczne i wilgotność — upewnij się, że te wartości są dokładne za pomocą barometru.
   3. Wprowadzić przewód pępowinowy i przewód do pobierania próbek do pneumotach, a następnie włożyć pneumotach do strzykawki o pojemności 3 l.
   4. Przed rozpoczęciem kalibracji należy kliknąć przycisk "zerowy przepływ", aby upewnić się, że przez strzykawkę nie przepływa żaden przepływ.
   5. Kliknij "start", aby rozpocząć kalibrację. Najpierw należy wycofać sieć, a następnie wstrzyknąć. Powtórz jeszcze 4 razy (w sumie 5), chyba że za każdym razem przy różnych natężeniach przepływu. Utrzymuj stałe natężenie przepływu dla każdego odpowiedniego pobrania/wstrzyknięcia, a następnie zmieniaj natężenie przepływu dla następnej iteracji.
2. Kalibracja gazu
   1. Podłącz linię próbkowania ze spektrometru mas oddechowych/analizatora gazów/wózka metabolicznego do portu kalibracyjnego/domowego w systemie.
   2. W oprogramowaniu do pomiaru czynności płuc wybrać zakładkę Analizatory_O2/CO₂ w oknie kalibracji. Otwórz zbiorniki gazu odniesienia (powietrze w pomieszczeniu 21%_O2, 0,04% CO₂) i kalibracyjne (12% O₂ i 5% CO_{2 ).}
   3. Wybierz przycisk kalibracji.
      UWAGA: Oprogramowanie będzie obsługiwać zawory elektromagnetyczne w systemie wózka metabolicznego, aby przełączać się między gazami odniesienia i kalibracyjnymi, które są próbkowane w porcie kalibracji. Na tej podstawie oprogramowanie oceni wszelkie przesunięcia, próbkując opóźnienie spowodowane długością linii próbkowania i czasem odpowiedzi 2–90%. Po zakończeniu kalibracji pojawi się zielony komunikat "Kalibracja powiodła się".
3. Konfiguracja końcowa
   1. Wyjmij przewód próbkowania z portu kalibracji gazu i włóż go z powrotem do pneumotach. Następnie przymocuj ustnik do pneumotach.
   2. Poczekaj, aż obiekt przybędzie na test wysiłkowy.
   3. Po przybyciu pacjenta poinformuj go o badaniu i o tym, na czym będzie polegał jego udział, przejrzyj z nim formularz zgody i poproś go/jej podpisanie, a w trakcie wizyty stale omawiaj z nim, co będzie robił dalej i wyjaśnij procedury przed ich wykonaniem.
      UWAGA: Kryteria włączenia i wykluczenia będą się różnić w zależności od celu testów wysiłkowych, w tym badaniu zrekrutowani byli zdrowi, niepalący, bez znanych chorób krążeniowo-oddechowych lub immunologicznych i nie przyjmujący żadnych sterydów ani leków immunomodulujących.

2. Test funkcji płuc (PFT)

UWAGA: Opisane metody testowania funkcji płuc są krótkim podsumowaniem tych opublikowanych przez American Thoracic Society i European Respiratory Society, dodatkowe informacje można znaleźć w ich publikacjach^16,17.

1. Manewr powolnej pojemności życiowej (SVC)
   1. Poinstruuj badanego, aby siedział z wyprostowanymi plecami i stopami płasko na podłodze z nieskrzyżowanymi nogami.
   2. Poinstruuj badanego, aby objął usta ustnikiem i ugryzł; dopasuj również badanego do klipsa na nos, aby uszczelnić jamę nosową.
   3. Rozpocznij manewr w oprogramowaniu. Rozpoczynając manewr, poinstruuj testera, aby kontynuował normalne oddychanie.
   4. Obserwuj oddychanie oddechowe pacjenta i pozwól mu kontynuować oddychanie, czekając, aż osiągnie stabilny wzorzec oddychania.
   5. Poinstruuj pacjenta, aby wdychał maksymalnie dużo, a następnie wydychał powoli. Pacjent będzie opróżniał swoje płuca, aż nie będzie już mógł wydychać powietrza. Punkt ten będzie widoczny przez plateau w śledzeniu przepływu. W tym momencie poinstruuj testera, aby wziął maksymalny wdech.
   6. Przerwij pomiar i poinstruuj badanego, aby zwolnił ustnik i zdjął klips na nos, aby w razie potrzeby zrobić przerwę.
      UWAGA: Wykonywane są co najmniej trzy SVC. Aby spełnić standardy American Thoracic Society, muszą one zgadzać się w granicach 5% lub 150 ml zarówno dla największych wartości VC, jak i pojemności wdechowej (IC). Można wykonać do 4 manewrów, aby uzyskać trzy, które są zgodne^16,17.
2. Manewr wymuszonej pojemności życiowej (FVC)
   1. Poinstruuj badanego, aby chwycił ustnik i założył klips na nos, pozostając w tej samej pozycji siedzącej.
   2. Rozpocznij manewr w oprogramowaniu i poinstruuj badanego, aby nadal oddychał normalnie. Upewnij się, że pacjent ustalił stabilny wzorzec oddychania z co najmniej czterema oddechami oddechowymi.
   3. Poinstruuj badanego, aby wykonał pełny i szybki wdech, a następnie natychmiast wydychał powietrze (przerwa < 1 s) tak szybko i mocno, jak to możliwe.
   4. Powiedz pacjentowi, aby kontynuował próbę wydmuchania/wypchnięcia całego powietrza z jego płuc, osiągając pełny wydech, pozostając w pozycji wyprostowanej. Jest to postrzegane jako plateau na krzywej głośności-czasu. Poproś ich, aby kontynuowali próbę wydechu tak długo, jak to możliwe; Najlepiej na 6 s.
   5. Gdy to zostanie osiągnięte, poinstruuj testera, aby wziął maksymalny wdech i zatrzymał manewr na oprogramowaniu.
      UWAGA: Test należy powtórzyć jeszcze co najmniej dwa razy - upewniając się, że zgadzają się one w granicach 5% lub 150 ml od siebie zarówno dla dwóch największych wartości FVC, jak i FEV₁. Można wykonać do 8 manewrów, aby uzyskać dwa, które się zgadzają.
3. Manewr maksymalnej dobrowolnej wentylacji (MVV)
   UWAGA: Celem tego manewru jest sprawienie, aby obiekt poruszał się tak szybko, jak to tylko możliwe. Zostaną przeszkoleni, aby starać się brać jak najwięcej oddechów, jednocześnie oddychając szybko.
   1. Poinstruuj badanego, aby chwycił ustnik i założył klips na nos, utrzymując tę samą pozycję siedzącą.
   2. Rozpocznij manewr na oprogramowaniu.
      UWAGA: Pasek odliczający u góry wskaże liczbę wymaganych oddechów (zwykle trzy) przed rozpoczęciem zbierania danych/pomiarów.
   3. Mając jeden oddech do końca odliczania, skieruj pacjenta, aby zaczął głęboko i szybko oddychać przez ustnik. Będą to kontynuować przez 12 sekund.
   4. Przez cały czas trwania zabiegu należy zachęcać pacjenta do głębokiego i szybkiego oddychania. Jeśli pacjent nie jest w stanie kontynuować, przerwij test.
   5. Po upływie 12 sekund poinstruuj pacjenta, aby wznowił normalne oddychanie. Mogą odczuwać zawroty głowy, więc zachęć je, aby usiadły i wzięły powolne, głębokie oddechy.
      UWAGA: Aby zapewnić powtarzalność, badanie należy wykonać co najmniej dwa razy, a sugerowana zmienność powinna być mniejsza niż 20%.

3. Testy wysiłkowe

1. Umieszczenie elektrod
   1. Przygotuj skórę na elektrody, goląc włosy z dala od miejsca umieszczenia elektrody, jeśli jest obecne. Przetrzyj miejsce wacikiem nasączonym alkoholem, a następnie wacikiem ściernym, aby usunąć martwe komórki skóry.
      UWAGA: Elektrodę można umieścić po zakończeniu, ale upewnij się, że elektroda ma odpowiedni żel i nie jest sucha.
   2. Wyposaż pacjenta w elektrody do 12-odprowadzeniowego elektrokardiogramu, korzystając z następującego rozmieszczenia elektrod.
      1. Ustawić elektrody odprowadzające kończyny w następujący sposób: RA: dół podobojczykowy po prawej stronie; LA: dół podobojczykowy po lewej stronie; RL: prawy grzbiet tuż nad tylnym górnym kręgosłupem biodrowym; LL: lewy tył tuż nad tylnym górnym kręgosłupem biodrowym
      2. Ustawić przewody przedsercowe w następujący sposób: V1: prawa strona mostka w 4. przestrzeni międzyżebrowej; V2: na lewo od mostka w 4. przestrzeni międzyżebrowej (w linii z V1); V3: lewa strona bezpośrednio między V2 i V4; V4: lewa strona w 5. przestrzeni międzyżebrowej na linii środkowej obojczyka (zwykle pod piersią/sutkiem); V5: umieścić poziomo z V4 na przedniej linii pachowej (w dół od krawędzi pachy (przedni fałd pachowy ramienia); V6: umieść poziomo z V4 i V5 na środkowej linii pomocniczej.
2. Przyrostowy test maksymalnej liczby cykli — Odwiedź 1
   UWAGA: Wykonanie testu maksymalnego wysiłku wiąże się z ryzykiem. American College of Sports Medicine opisuje, jak zidentyfikować osoby, które są bardziej narażone na zdarzenie niepożądane podczas testu¹³. Osoby, które zostałyby uznane za osoby o znacznym ryzyku, mają: znaną chorobę układu krążenia, płuc i/lub metaboliczną; główne objawy: ból w klatce piersiowej, duszność (SOB) w spoczynku lub przy łagodnym wysiłku, zawroty głowy lub omdlenia, spłycenie oddechu, obrzęk kostki, kołatanie serca lub tachykardia, chromanie przestankowe, znany szmer serca, nietypowe zmęczenie lub SOB podczas zwykłych czynności; lub co najmniej dwa czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych: zawał mięśnia sercowego lub nagły zgon w wywiadzie rodzinnym, wiek (mężczyźni ≥ 45 lat, kobiety ≥ 55 lat), palący obecnie papieros, siedzący tryb życia (< 30 minut umiarkowanej aktywności fizycznej 3 dni w tygodniu przez co najmniej 3 miesiące), otyłość (BMI ≥ 30 kg/^m2), nadciśnienie tętnicze (skurczowe ciśnienie krwi (SBP) ≥ 140 mmHg lub rozkurczowe ciśnienie krwi (DBP) ≥ 90 mmHg), dyslipidemia (cholesterol całkowity ≥ 200 mg/dl; LDL ≥ 130 mg/dl; HDL < 40 mg/dl lub na leki obniżające stężenie lipidów), stan przedcukrzycowy (stężenie glukozy we krwi na czczo > 100 mg/dl). Wszystkie testy maksymalnego wysiłku fizycznego powinny być wykonywane pod nadzorem pracownika służby zdrowia przeszkolonego w klinicznych testach wysiłkowych, w obecności co najmniej dwóch osób, z których jedna monitoruje EKG, a druga mierzy ciśnienie krwi i monitoruje pacjenta. W przypadku osób z grupy podwyższonego ryzyka lekarz powinien być również obecny podczas badania, natomiast w przypadku osób z grupy niższego ryzyka test można wykonać bez obecności lekarza; Zaleca się, aby lekarz był w pobliżu i dostępny natychmiast w razie potrzeby. Personel wykonujący badanie powinien mieć zapewnione podstawowe zabiegi resuscytacyjne z automatycznym defibrylatorem zewnętrznym (AED) w pomieszczeniu, a co najmniej jeden lub więcej wykonujących zabiegów powinno przejść zaawansowane szkolenie w zakresie resuscytacji serca. Osoby wykonujące test powinny znać plan reagowania w nagłych przypadkach medycznych i posiadać odpowiednie numery kontaktowe.
   1. Dopasuj przedmiot do roweru, upewniając się, że siodełko i kierownica są wygodnie ustawione.
      UWAGA: Ogólna sugestia dotycząca wysokości siedziska jest taka, że noga ma lekkie zgięcie u dołu skoku pedału, a siedzenie powinno być wyregulowane poziomo tak, aby gdy ramię korby jest równoległe do podłoża, kolano powinno opaść na śródstopie, które powinno znajdować się nad trzpieniem pedału. Kierownica powinna znajdować się na tej samej wysokości co siedzenie lub nieco wyżej i na tyle blisko, aby osoba fotografowana miała lekkie zgięcie w łokciach. Pozycja kierownicy będzie zależeć od doświadczenia rowerzysty, bardziej doświadczeni rowerzyści będą chcieli być bardziej pochyleni, gdzie ci, którzy często nie jeżdżą na rowerze, będą preferować bardziej wyprostowaną pozycję.
   2. Umieść pulsoksymetr na czole fotografowanej osoby. Przetrzyj miejsce umieszczenia chusteczką nasączoną alkoholem, aby usunąć makijaż, brud itp., a następnie przymocuj je do czoła za pomocą opaski na głowę.
   3. Omów z badanym procedurę testu wysiłkowego. Poinformuj badanego, że będzie musiał oddychać przez ustnik przez cały czas trwania testu i oddychać tylko przez usta, ponieważ nos zostanie zatkany klipsem na nos.
      UWAGA: Używanie ustnika i klipsa na nos nie jest jedyną opcją; Dostępne są maski, które zakrywają nos i usta, umożliwiając uczestnikowi oddychanie przez usta lub nos¹⁸. Wskaźniki wymiany gazowej są w sposób ciągły mierzone i rejestrowane za pomocą oprogramowania do pomiaru funkcji płuc. Tętno (HR) i rytm będą stale monitorowane za pomocą 12-odprowadzeniowego elektrokardiogramu (EKG). Obwodowe nasycenie tlenem (SpO₂) będzie stale monitorowane za pomocą pulsoksymetru. Te sygnały zewnętrzne (HR, SpO₂) można połączyć z wózkiem metabolicznym, dzięki czemu wszystkie pomiary są dokumentowane razem. Jeśli nie jest to możliwe, HR i SpO₂ powinny być rejestrowane w arkuszu co minutę.
   4. Pobrać próbkę krwi o objętości 5 ml z żyły łokciowej (podstawowe pobieranie krwi z ćwiczeń).
   5. Po 2 minutach odpoczynku rozpocznij zbieranie danych. Następnie uruchom protokół ćwiczeń i poinstruuj uczestnika, aby zaczął pedałować. Poproś ich, aby osiągnęli prędkość pedałowania między 60 a 80 obr./min.
      UWAGA: W tym badaniu zastosowanym maksymalnym protokołem testu wysiłkowego było początkowe obciążenie 50 W z przyrostami 30 W co 2 minuty. Zastosowany protokół może się różnić w zależności od populacji i celów testu. W przypadku osób starszych lub populacji pacjentów pierwszy etap można wykonać bez obciążenia, aby umożliwić osobom poruszanie nogami przed dodaniem oporu. U młodszych, zdrowych osób zwykle nie jest to konieczne, ponieważ 50 W to wystarczająco niskie obciążenie, aby się rozgrzać. Pedałowanie z mocą 0 W przy jednoczesnym utrzymaniu pożądanej prędkości pedałowania jest w rzeczywistości trudniejsze niż rozpoczęcie od oporu od samego początku.
   6. Poproś technika pomocniczego o zmierzenie ciśnienia krwi (BP) 1 minutę po każdym etapie, podczas gdy drugi technik pomaga w teście. Następnie poproś badanego, aby ocenił jego/jej poziom wysiłku w skali Borg Rating of Perception Exercise (RPE), gdzie 6 oznacza, że wysiłek jest postrzegany jako łatwy (jakby siedział/stał i nic nie robił), a 20 oznacza, że odczuwany wysiłek jest najcięższą pracą, jaką może sobie wyobrazić¹⁸. Wykonaj 12-odprowadzeniowy wydruk EKG w ciągu ostatnich 30 sekund każdego etapu.
   7. Kontynuuj badanie aż do wyczerpania uczestnika, które jest oznaczone wystąpieniem co najmniej dwóch z następujących warunków: gdy 60-80 obrotów na minutę na rowerze nie może być już utrzymane, VO₂ uczestnika utrzymuje się na stałym poziomie i nie wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia pracą, jego/jej współczynnik wymiany oddechowej (RER) jest równy lub większy niż 1,1-1,2, i/lub ocenianie odczuwanego wysiłku (RPE) ≥ 18.
   8. Przerwij test, jeśli wystąpi którakolwiek z następujących sytuacji¹³: wystąpienie objawów dławicy piersiowej lub bólu w klatce piersiowej; spadek SBP o ≥ 10 mmHg wraz ze wzrostem pracy; nadmierny wzrost ciśnienia tętniczego: SBP > 250 mmHg i/lub DBP > 115 mmHg; duszność, świszczący oddech, skurcze nóg lub chromanie; oznaki słabego ukrwienia: zawroty głowy, splątanie, nudności, sinica, zimna lub wilgotna skóra; brak wzrostu tętna wraz ze wzrostem intensywności ćwiczeń; zmiana rytmu serca z objawami; podmiot żąda zaprzestania; obserwuje się wokalizacje podmiotu lub silne zmęczenie; sprzęt testowy nie działa prawidłowo.
   9. Po osiągnięciu wyczerpania przejdź do fazy regeneracji: zmniejsz opór do początkowego obciążenia i poinstruuj badanego, aby kontynuował cykl przez kolejne 2 minuty.
   10. Pobrać kolejne 5 ml krwi od pacjenta (po wysiłku fizycznym) poprzez nakłucie dożylne przedłokciowe.
   11. Poinstruuj pacjenta, aby wrócił w ciągu 3 godzin i 24 godzin po zakończeniu testu w celu pobrania dodatkowych 5 ml krwi. Poinstruuj pacjenta, aby nie brał udziału w dalszych ćwiczeniach do czasu zakończenia 3. pobrań krwi po ćwiczeniach o godzinie 24 godziny
       UWAGA: Były to punkty czasowe wybrane do tego badania, aby ocenić linię czasu zmian w komórkach odpornościowych. Pytania i parametry będące przedmiotem zainteresowania będą decydować o tym, kiedy powinno dojść do pobrania próbki.
3. Test wytrzymałościowy w submaksymalnym stanie ustalonym na rowerze — Wizyta 2
   1. Wykonaj kroki 1 dla kalibracji, 3.1 dla przygotowania EKG, 3.2.1 dla dopasowania roweru i 3.2.2 dla instalacji pulsoksymetru na czoło.
   2. Omów z badanym procedurę testu wysiłkowego. Poinformuj osobę, że będzie jeździć na rowerze przez 45 minut, ale w przeciwieństwie do testu maksymalnego wysiłku, zostanie poproszona o oddychanie przez ustnik z klipsem na nos tylko w przypadku odcinków testu, a nie w sposób ciągły.
      UWAGA: Podobnie jak w przypadku testu maksymalnego wysiłku fizycznego, tętno i rytm będą stale monitorowane przez 12-odprowadzeniowe EKG. SpO₂ będzie stale monitorowane za pomocą pulsoksymetru.
   3. Przed rozpoczęciem badania pobrać 5 ml próbki krwi żylnej z żyły łokciowej (podstawowe pobieranie krwi przy wysiłku wysiłkowym submaksymalnym) przed rozpoczęciem badania.
   4. Poinstruuj badanego, aby chwycił ustnik ustami i założył klips na nos.
   5. Rozpocznij zbieranie danych, a następnie uruchom protokół ćwiczeń. Poinstruuj uczestnika, aby zaczął pedałować i poproś, aby osiągnął prędkość pedałowania w zakresie od 60 do 80 obr./min.
      UWAGA: W tym badaniu protokół wytrzymałości w stanie ustalonym wynosi 45 minut z 3-5 minutową rozgrzewką przy 50 W. Po rozgrzewce moc jest zwiększana do 60% maksymalnego obciążenia pacjenta określonego na podstawie wizyty 1. Różni się to od wizyty 1 tym, że obciążenie pracą jest stałe, a atak jest ustawiony na określony czas, a nie zwiększa obciążenie do momentu osiągnięcia szczytowego VO₂.
   6. Zmierz ciśnienie krwi (użyj tego samego technika, co poprzednio) i poproś badanego, aby zgłaszał poziom wysiłku z przerwami (co 3-5 minut) przez cały czas trwania ćwiczenia.
   7. Poinstruuj badanego, aby zwolnił ustnik od 10 do 25 minuty i ponownie chwycił ustnik od 25 do 30 minuty i podczas ostatnich 5 minut 45 minut (40 ^do 45 minut).
      UWAGA: Metryki wymiany gazowej są okresowo monitorowane tylko wtedy, gdy tester znajduje się na ustniku; Okresowe monitorowanie jest wykonywane, ponieważ ustnik może być suchy i niewygodny dla pacjenta, gdy jest używany przez dłuższy czas. Ponieważ celem tego typu testu wysiłkowego jest osiągnięcie przez badanego określonej intensywności ćwiczeń, a następnie utrzymanie tego stanu jako stanu ustalonego, wymiana gazowa badanego nie musi być stale monitorowana, chyba że jest to podstawowa miara wyniku. W przypadku tego badania był to bodziec, a nie wynik zainteresowania.
   8. Upewnij się, że test pozostaje w stanie stałym, monitorując następujące metryki:
      1. Sprawdź, czy VO₂ nie zwiększył się znacząco (+/- 5 ml/min/kg), gdy pacjent jest z powrotem na ustniku.
      2. Sprawdź, czy tętno osoby badanej nie wzrasta o więcej niż 5 uderzeń na minutę.
      3. Obserwuj, czy pacjent wydaje się zmęczony lub czy jego ocena RPE rośnie.
   9. Zmniejsz obciążenie pracą o ~5–10%, aby zapewnić ukończenie 45 minut jazdy na rowerze, jeśli wystąpi którakolwiek z powyższych sytuacji.
   10. Po 45 minutach poinstruuj uczestnika, aby wykonał 2-minutowy okres regeneracji polegający na łatwym pedałowaniu, a następnie pobierz 5 ml krwi żylnej (pobranie krwi po wysiłku
   ).
   11. Przekaż te same instrukcje po ćwiczeniach, co podczas wizyty 1, tj. nie angażuj się w ćwiczenia do czasu po upływie 24 godzin i wróć do laboratorium w celu pobrania krwi 3 godziny i 24 godziny po wysiłku.

4. Analiza krwi

1. Przetwarzaj próbki krwi do analizy.
   UWAGA: Potencjalne metody mogą obejmować, między innymi, cytometrię przepływową krążących leukocytów, analizę cytokin próbek osocza i/lub analizę ekspresji genów leukocytów. Ponadto może być konieczne empiryczne określenie optymalnych punktów czasowych.

Wyniki

Zastosowanie maksymalnych lub submaksymalnych testów wytrzymałościowych dostarcza bodźca lub czynnika stresogennego, w którym ciało reaguje, aby sprostać zwiększonym wymaganiom fizjologicznym. Różne tryby ćwiczeń mogą być używane do porównywania fizjologicznych i biologicznych reakcji na określone ćwiczenie samo w sobie lub gdy stosowany jest lek/interwencja, lub do oceny różnic w reakcjach między różnymi obciążeniami fizycznymi. Maksymalne i wytrzymałościowe obciążenia ćwiczeń różnią się...

Dyskusja

Istnieje ogromny potencjał dla ćwiczeń, które można włączyć jako wspomagające/alternatywne narzędzie terapeutyczne. Rzeczywiście, pojawiające się dowody silnie sugerują, że aktywność fizyczna sprzyja dobremu zdrowiu. Stosowanie ćwiczeń jako leku lub narzędzia diagnostycznego wymagałoby zrozumienia właściwej ilości lub "dawki" ćwiczeń, aby osiągnąć pożądany efekt. Należy oszacować optymalną dawkę ćwiczeń, ponieważ zbyt duża ilość ćwiczeń może być szkodliwa dla poprawy zdrowia. W związku z tym może być konieczne dostosowan...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Wózek metaboliczny/system przenośny	MCG Diagnostics	Mobile Ultima CPX System	Strzykawka do kalibracji przepływu i gazy kalibracyjne powinny być dostarczane z systemem. Istnieje wiele możliwych opcji/alternatyw.
Oprogramowanie do czynności płuc (Breeze Suite)	Diagnostyka MCG Używane		oprogramowanie będzie zależeć od układu metabolicznego
Pionowy ergometr rowerowy	Lode ergoline	960900	Liczne możliwe opcje/alternatywy
12-odprowadzeniowe EKG	System	testowania	wysiłkowego GE Healthcare CASESłuży do przechwytywania 12 odprowadzeń EKG, roweru sterującego. Posiadanie pełnego 12-odprowadzeniowego jest idealne do maksymalnego testu wysiłkowego, dzięki czemu może monitorować arytmie, ale alternatywą dla samego HR byłby bezprzewodowy pulsoksymetr z paskiem na klatkę piersiową
Pulsoksymetr	Masimo	MAS-9500	Zwykle wiele opcji sondy: palec, czoło, płatek ucha. Zwykle unikaj palca, ponieważ ciasny uchwyt kierownicy może powodować niedokładności pomiarów
Pneumotach (czujnik przepływu preVent)	MCG Diagnostics	758100-003	Alternatywne systemy mogą wykorzystywać turbinę
Końcówka nosowa (jednorazowa)	MCG Diagnostics	536007-001	Wiele możliwych opcji/alternatyw
Usta z pułapką na ślinę	MCG Diagnostics	758301-001	Zasugeruj wypełnienie pułapki na ślinę ręcznikiem papierowym/gazą i nasadką z taśmy, aby ograniczyć kapanie
Opaska na głowę	Cardinal Health	292866	Służy do mocowania pulsoksymetru na czoło i przewodów do wózka
Stethescope	3M Littman	3157SM	Wiele możliwych opcji/alternatyw
Mankiet do pomiaru ciśnienia krwi	HCS	HCS9005-7	Rozmiar mankietu będzie zależał od populacji planującej badanie
elektrod EKG	Cardinal Health	M2570	potrzebne tylko z monitorowaniem EKG / HR opartym na ołowiu
Rurka K2EDTA 5 ml	Becton Dickinson	368661
*Tabela zawiera listę materiałów eksploatacyjnych i sprzętu wykorzystanych w niniejszym protokole oraz uwagi dotyczące sprzętu. Podana jest nazwa marki/firmy, ale użycie innych marek nie wpłynie na wyniki, kluczowe jest zachowanie spójności przez cały czas trwania testów w danym badaniu.