Eksperymentalny protokół trzyminutowego, całkowitego testu ćwiczeń korby ramienia u osób z uszkodzeniem rdzenia kręgowego i pełnosprawnych
8 czerwca 2017
Przedstawiamy protokół do testowania siły tlenowej i beztlenowej mięśni górnej części ciała przez okres 3 minut u osób pełnosprawnych, jak również u osób z paraplegią i tetraplegią. W protokole przedstawiono konkretne modyfikacje w jego zastosowaniu do ćwiczeń górnych partii ciała u osób z niepełnosprawnością lub bez niepełnosprawności.
Ogólnym celem tego protokołu jest obiektywny pomiar siły ramion pacjentów z urazem kręgosłupa za pomocą trzyminutowego ćwiczenia. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie nauk o sporcie, takie jak wpływ suplementów diety na wydajność ćwiczeń. Główną zaletą tego testu jest to, że ma on zastosowanie zarówno dla sportowców sprawnych, jak i z kontuzjami rdzenia kręgowego.
Najpierw włącz ergometr korby ramienia. Następnie otwórz powiązane oprogramowanie. W kontrolce oprogramowania wybierz trzyminutowy, pełny test ergometru.
Na podstawie masy uczestnika ustaw względny współczynnik momentu obrotowego na 0,2. Na przykład 100-kilogramowy uczestnik potrzebowałby 20 niutonometrów momentu obrotowego. Współczynnik momentu obrotowego dla uczestnika z porażeniem czterokończynowym zależy jednak od zmiany.
Następnie dostosuj wysokość korby ramienia do stawu barkowego uczestnika i zwróć uwagę na ustawienie. Wysokość mierzy się od podłogi do zamocowania korby. Następnie ustaw krzesło.
Pełnosprawni uczestnicy mogą korzystać z udostępnionego krzesełka. Ustaw pozycję krzesła i zapisz odległość między mocowaniem ściennym a krzesłem. W przypadku uczestników poruszających się na wózku inwalidzkim należy użyć zestawu mocującego, aby zabezpieczyć wózek inwalidzki względem korby ramienia.
Następnie zwróć uwagę na odległość między krzesłem a ścianą. Uczestnicy poruszający się na wózkach inwalidzkich muszą również zabezpieczyć górną część ciała i w razie potrzeby przymocować ręce do pedpedców za pomocą opasek na nadgarstki. Aby przeanalizować stężenie mleczanu we krwi pełnej, najpierw skalibruj analizator krwi przy użyciu 12-milimolowego wzorca.
Następnie zdezynfekuj płatek ucha uczestnika i pobierz pierwszą próbkę krwi za pomocą naczynia włosowatego. Uwolnij krew do komercyjnego kubka do hemolizy i wstrząśnij nią do roztworu. Następnie umieścić kubek w pierwszej pozycji próbki analizatora mleczanu.
Aby monitorować tętno uczestnika, przymocuj pas do pomiaru tętna wokół klatki piersiowej uczestnika. I przymocuj monitor do ergometru korby ramienia. Korzystając z elementów sterujących monitora, zbierz dane.
Aby zebrać dane dotyczące zużycia tlenu, skalibruj system tuż przed testem przy zdjętej masce. Z poziomu sterowania oprogramowania rozpocznij kalibrację objętości i zapisz wyniki, gdy błąd spadnie poniżej 3%Następnie za pomocą gazu kalibracyjnego kontynuuj automatyczną kalibrację gazu. Gdy pojawi się 8 zielonych świateł, kalibracja została zakończona, a proces zakończył się sukcesem.
Zapisz wyniki, a następnie dokładnie zamknij butlę z gazem kalibracyjnym. Następnie wyjmij spirometr z maski przeciwgazowej, aby skalibrować go w powietrzu w pomieszczeniu. Następnie rozpocznij sterowaną programowo kalibrację spirometru.
Teraz ponownie przymocuj spirometr do maski przeciwgazowej i tylko maskę na uczestniku. Następnie przymocuj wąż do uczestnika, aby nie przeszkadzał w ruchu korby. Można teraz mierzyć zużycie tlenu.
Pomiary podstawowe należy rozpocząć na minutę przed rozpoczęciem badania. Następnie rozpocznij test od dwuminutowej rozgrzewki. Podczas ostatnich 30 sekund rozgrzewki utrzymuj kadencję na poziomie 60 obr./min, a następnie odliczaj ostatnie 10 sekund do rozpoczęcia fazy testu all-out.
Teraz poproś uczestnika, aby przyspieszył ergometr korby ramienia tak szybko, jak to możliwe i spróbował utrzymać tę kadencję przez pełne trzy minuty. Aby utrzymać standardy, nie zachęcaj uczestników, ale informuj ich o każdym 30-sekundowym interwale. Po trzech minutach rozpocznij fazę schładzania.
I natychmiast pobierz kapilarnie próbkę krwi z płatka ucha w celu pomiaru mleczanu. Kontynuuj pobieranie próbek krwi w dwuminutowych odstępach przez następne 10 minut. Po trzech minutach schładzania przerwij pomiar zużycia tlenu i zdejmij maskę.
Po pobraniu wszystkich próbek krwi należy je jednocześnie przetworzyć za pomocą analizatora mleczanu. Test mający na celu ponowne sprawdzenie wiarygodności opisywanego ćwiczenia został przebadany na 21 osobach niepalących przeszkolonych rekreacyjnie. Z wyjątkiem czasu do szczytu, który zależał od czasu reakcji uczestnika, pozostałe parametry były umiarkowanie spójne między dwoma testami.
Opierając się na porównaniu mocy szczytowej między testami i wykresie Blanda-Altmana, trzyminutowy test korby ramienia był wiarygodny u pełnosprawnych uczestników. W drugim eksperymencie test przeprowadzono na 17 pełnosprawnych uczestnikach, 10 uczestnikach sparaliżowanych i siedmiu uczestnikach tetraplegicznych z całkowitymi zmianami między C5 a C7. Ogólnie rzecz biorąc, pełnosprawni i sparaliżowani uczestnicy wykazywali bardzo podobne wyniki dla maksymalnej i średniej mocy, podczas gdy uczestnicy z tetraplegią osiągali znacznie niższą moc wyjściową. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzić trzyminutowy test całościowy na ergometrze korby ramienia.
Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w 45 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Podejmując tę procedurę, należy pamiętać o wcześniejszym przeprowadzeniu próby zapoznawczej i skalibrowaniu wszystkich urządzeń używanych podczas procedury testowej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Celem protokołu jest obiektywne zmierzenie mocy tlenowej i beztlenowej mięśni górnej części ciała u osób zdrowych i z uszkodzeniami kręgosłupa przez okres trzech minut. Obejmuje on specyficzne modyfikacje dotyczące ćwiczeń na górną część ciała dostosowane do potrzeb pacjentów z porażeniem podbrzusza i nadbrzuszem.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nauki o sporcie
- Fizjologia wysiłku
- Rehabilitacja
Tło
- Pomiar siły ramion jest kluczowy dla oceny wydajności u pacjentów z uszkodzeniami kręgosłupa.
- Protokół został zaprojektowany tak, aby był przyjazny zarówno dla osób zdrowych, jak i sportowców z uszkodzeniami rdzenia kręgowego.
- Rozumienie wpływu suplementów diety na wydajność podczas ćwiczeń jest kluczowym obszarem badań.
- Wykorzystanie ergometru na ręce umożliwia standaryzowane warunki testowania.
Cel badania
- Ocenić skuteczność protokołu trzyminutowego ćwiczenia w mierzeniu siły górnej części ciała.
- Zapewnić niezawodną metodę oceny wydajności u sportowców z uszkodzeniami kręgosłupa.
- Zbadać wpływ różnych czynników na wyniki ćwiczeń.
Stosowane metody
- Aktywacja ergometru na ręce.
- Wykorzystanie powiązanego oprogramowania do sterowania testem.
- Wybór trzyminutowego, maksymalnego testu na ergometrze.
- Zbieranie i analiza danych w celu oceny wskaźników wydajności.
Główne wyniki
- Uzyskano obiektywne pomiary mocy tlenowej i beztlenowej.
- Wyniki wskazują na wykonalność protokołu dla różnorodnych populacji.
- Zebrano informacje na temat wpływu suplementów diety na wydajność.
- Dane wspierają stosowanie tego protokołu zarówno w środowiskach klinicznych, jak i sportowych.
Wnioski
- Protokół jest skuteczny w mierzeniu siły górnej części ciała w różnych populacjach.
- Dostarcza cennych danych dla badań w naukach o sporcie i rehabilitacji.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodologii, aby zbadać dodatkowe zmienne.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This protocol enables standardized, high-intensity upper-body exercise testing for both able-bodied and spinal cord-injured populations, supporting reliable assessment of exercise performance changes. It provides a sensitive tool for detecting small performance improvements in elite athletes, which is critical in sports science and rehabilitation research. The method’s focus on replicable conditions and sport-specific relevance enhances its utility in preclinical and translational exercise physiology studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to neuromuscular function and dietary supplement effects on exercise capacity.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing quantifiable, repeatable measures of arm strength and power output across participant groups.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers standardized quantitative outputs including peak power, mean power, and blood lactate concentration for assay-like performance assessment.
- Operational Value: Ensures assay readiness through precise replication of resistance, participant positioning, and warm-up cadence protocols.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Offers disease-relevant system modeling for spinal cord injury populations, enabling translational biomarker alignment via lactate and power metrics.
- Operational Value: Facilitates risk-adjusted advancement decisions by demonstrating consistent test-retest reliability in able-bodied and paraplegic cohorts.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery biology to lead identification continuum by providing objective, mechanistically informative upper-body exercise data that supports go/no-go evaluations in preclinical programs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on neuromuscular pathways and metabolic responses to interventions like dietary supplements.
- Screening: Enables reliable compound or intervention evaluation through standardized, high-intensity upper-body exertion with measurable physiological outputs.
- Analytics: Generates time-resolved data on oxygen consumption, heart rate, and lactate levels, allowing comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects upper-body functional performance in spinal injury models to preclinical continuity through measurable, clinically relevant endpoints.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable platform for assessing upper-body ergometer-based interventions across multiple therapeutic areas.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in upper-body exercise physiology.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility through fixed torque factors, precise ergometer setup, and calibrated measurement systems.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early go/no-go decisions based on reliable exercise performance data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of interventions affecting neuromuscular function or metabolic endurance.
Implementation Considerations
- Requires expertise in exercise physiology, ergometer operation, and blood lactate analysis.
- Dependent on arm crank ergometer with calibrated software, lactate analyzer, and gas exchange measurement systems.
- Necessitates cross-team standardization of participant positioning, warm-up protocols, and data collection timing.
- Involves adaptation considerations for varying lesion levels in spinal cord injury, particularly tetraplegic vs. paraplegic responses.
- Limited by the need for familiarization trials and precise device calibration to ensure test-retest reliability.
