Artigo de método

Um protocolo máximo de natação amarrada rapidamente incrementado para avaliação cardiorrespiratória dos nadadores

DOI:

10.3791/60630

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28 de janeiro de 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physical Education, São Paulo State University (UNESP) at Bauru, 2Institute of Bioscience, Graduate Program in Human Development and Technology, São Paulo State University (UNESP) at Rio Claro, 3Ciper, Faculdade de Motricidade Humana, Universidade de Lisboa, 4Department of Science and Technology, School of Education, Polytechnic Institute of Setúbal, 5Quality of Life Research Center, Polytechnic Institute of Santarem, 6Universidade Europeia at Lisbon, 7Division of Endocrinology, Diabetes and Bone Disease, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 8Department of Biobehavioral Sciences, Teachers College, Columbia University

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

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

Ao contrário da medição durante a natação gratuita, que apresenta desafios e limitações inerentes, a determinação de parâmetros importantes da função cardiorrespiratória para os nadadores pode ser feita usando uma natação mais viável e mais fácil de administrar natação amarrada protocolo rapidamente incrementado com troca de gás e coleta de dados ventilatórios.

Resumo

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

O teste incremental de exercícios é o meio padrão de avaliar a capacidade cardiorrespiratória dos atletas de resistência. Embora a taxa máxima de consumo de oxigênio seja tipicamente utilizada como medida de critério nesse sentido, dois breakpoints metabólicos que refletem mudanças na dinâmica da produção/consumo de lactantes à medida que a taxa de trabalho é aumentada são talvez mais relevantes para atletas de resistência do ponto de vista funcional. A economia de exercícios, que representa a taxa de consumo de oxigênio em relação ao desempenho do trabalho submáximo, também é um parâmetro importante para medir para a avaliação do atleta de resistência. Testes incrementais em rampa que compreendem um aumento gradual, mas rápido da taxa de trabalho até que o limite de tolerância ao exercício seja alcançado são úteis para determinar esses parâmetros. Este tipo de teste é normalmente realizado em um erômetro de ciclo ou esteira porque há a necessidade de precisão em relação à incrementação da taxa de trabalho. No entanto, os atletas devem ser testados durante a realização do modo de exercício necessário para o seu esporte. Consequentemente, os nadadores são tipicamente avaliados durante testes incrementais de natação livre onde tal precisão é difícil de alcançar. Sugerimos recentemente que a natação estacionária contra uma carga que é progressivamente aumentada (natação incremental amarrada) pode servir como um "erômetro de natação" permitindo precisão suficiente para acomodar um padrão de carregamento gradual, mas rápido, que revela os quebra-pontos metabólicos acima mencionados e a economia de exercícios. No entanto, o grau em que a taxa máxima de consumo de oxigênio alcançada durante tal protocolo aproxima a taxa máxima medida durante a natação gratuita permanece a ser determinada. No presente artigo, explicamos como esse protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado pode ser empregado para avaliar a capacidade cardiorrespiratória de um nadador. Especificamente, explicamos como a avaliação de um nadador competitivo de curta distância usando este protocolo revelou que sua taxa de captação de oxigênio foi de 30,3 e 34,8 mL-1kg-1BM no limite de troca de gás e ponto de compensação respiratória, respectivamente.

Introdução

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

Um teste de exercícios que envolve um aumento incremental da taxa de trabalho (WR) de baixa para máxima (ou seja, teste incremental de exercícios; Inc) fornece o método padrão-ouro de avaliação cardiorrespiratória para atletas de resistência. Além do maior WR que o atleta pode alcançar(picoWR), a INC também permite a determinação da taxa mais alta em que o indivíduo pode consumir oxigênio (O2) para essa forma de exercício (ViO2peak) se os dados de troca de gás e ventilatório forem coletados durante o teste1. O Vique2peak representa a medida critério de aptidão cardiorrespiratória. Além disso, a análise dos dados de troca de gás e ventilatório coletados à medida que o WR é aumentado fornece uma maneira não invasiva de identificar o ponto em que a concentração de lactato de sangue (sangue [lactato]) aumenta acima do valor da linha de base (limiar de lactato) e o ponto em que começa a se acumular a uma taxa acelerada (ponto de virada de lactato)2. Esses breakpoints metabólicos são estimados determinando o limiar de troca de gás (GET) e o ponto de compensação respiratória (RCP), respectivamente3. É importante ressaltar que o GET fornece uma estimativa robusta do ponto em que o sangue [lactato] aumenta inicialmente, enquanto a "hiperventilação" que caracteriza rcp é um fenômeno mais complexo que pode ser iniciado por entrada afável além da quimiorecepção em si. Consequentemente, conclusões baseadas na identificação da RCP devem ser feitas com cautela.

Quando o exercício é mantido a uma taxa constante de trabalho (CWR), há perfis de resposta fisiológica marcadamente diferentes baseados no "domínio de intensidade de exercício" dentro do qual o WR cai4,5. Especificamente, a realização de um Vao2 e sangue [lactate] "estado estável" é rápida no domínio moderado, atrasada no domínio pesado e inatingível no domínio severo4,5. Está bem estabelecido que a taxa em que o O2 pode ser consumido na GET durante a INC (VitO2GET) serve como a taxa metabólica que separa o moderado do domínio pesado durante o CWR3,6. Embora controverso, uma série de observações recentes indicam equivalência semelhante entre a taxa em que o O2 pode ser consumido na RCP (ViO2RCP) e a separação pesada/grave7,8,9,10. A identificação de VitO2GET e VitO2RCP a partir de dados coletados durante a INC pode, portanto, ser útil para prescrever regimes de treinamento específicos de domínio para atletas de resistência via taxa metabólica com a ressalva de que alinhar uma taxa metabólica com uma taxa de trabalho específica é mais complexo do que simplesmente fazê-lo de acordo com a relação vito2-taxa de trabalho derivada do teste incremental8,11.

Quando o conceito de teste para determinar vao2max foi inicialmente explorado, os pesquisadores tiveram os sujeitos realizando ataques de corrida de pista até o limite de tolerância ao exercício (Tlim) em velocidades crescentes em dias separados1. Seguiu-se uma pesquisa que confirmou que vio2max também pode ser determinado a partir de ataques semelhantes realizados a Tlim no mesmo dia com períodos de descanso intercalados12. Eventualmente, mostrou-se que um protocolo contínuo com WR aumentou de forma incremental em intervalos de tempo específicos (por exemplo, a cada 3 minutos) revelou o mesmo Vio2peak que os testes descontínuos13. Consequentemente, esses "testes de exercícios classificados" tornaram-se o padrão para determinar essa medida critério de aptidão cardiorrespiratória. No entanto, em 1981, Whipp e colegas publicaram pesquisas que indicavam que, para fins de mediçãoVitO 2max, a INC também poderia ser realizada inteiramente no estado não estável; ou seja, com o WR aumentando continuamente como uma "função suave do tempo" (RAMP-INC)14. Ao contrário da INC com estágios estendidos e aumentos relativamente grandes do WR por etapa, o aumento gradual durante o RAMP-INC garante que a "região de buffering isocapônico" que separa GET e RCP será claramente definida15. Além disso, assim como a INC com etapas, o RAMP-INC pode ser usado para avaliar a "economia de exercícios" (ou seja, o VitO2 exigido por determinado WR); no entanto, ao contrário da INC com etapas, neste caso, é o inverso da "eficiência delta" (ou seja, a inclinação da relação VitO2-WR) que é usada para este fim11 com consideração dada ao fato de que devido às complexidades da resposta VitO2 às taxas de trabalho em todo o espectro de intensidade, este parâmetro não será uma característica imutável da INC em si (por exemplo, ramp-INC iniciado a partir de diferentes taxas de trabalho de linha de base ou caracterizado por diferentes encostas de rampa) ou exercício CWR 16.

Para testes gerais de aptidão, o INC geralmente é realizado em um erômetro ou esteira da perna, pois essas modalidades são mais disponíveis e o ciclismo das pernas e caminhada/corrida são familiares para a pessoa média. Além disso, a administração do RAMP-INC requer a capacidade de aumentar o WR continuamente em pequenos incrementos (por exemplo, 1 W a cada 2 s); portanto, um erômetro (tipicamente ciclismo de perna) é mais adequado para este tipo de teste. No entanto, a avaliação do atleta é mais complexa porque os atletas devem ser testados durante a realização do modo específico de exercício necessário para o seu esporte. Para ciclistas e indivíduos que participam de esportes que envolvem corrida, isso não é problemático devido à acessibilidade e aplicabilidade das máquinas de teste acima mencionadas. Por outro lado, testes ecologicamente válidos com troca de gás e coleta de dados ventilatórios e a incrementação gradual de WR necessária para ramp-inc é mais desafiador na avaliação de atletas aquáticos.

Antes do advento dos sistemas automatizados de coleta, a avaliação da troca de gás dos nadadores era frequentemente realizada usando a coleção Douglas-bag após um nado máximo17. Uma vez desenvolvidos sistemas automatizados, a coleta em tempo real ocorreu, mas não condições de natação real (por exemplo, enquanto os nadadores nadavam em um flume que controlava wr)17. Infelizmente, o método anterior tem limitações inerentes devido às premissas de "extrapolação retrógrada", enquanto este último levanta preocupações quanto ao grau em que a natação flume muda a técnica17. O estado atual da arte envolve o uso de sistemas portáteis de coleta de respiração por respiração que se movem com o nadador ao lado da piscina durante a natação gratuita17. Embora esse tipo de medição melhore a validade ecológica, a incrementação gradual do WR é desafiadora. De fato, a INC durante a natação gratuita normalmente envolve intervalos de distância definida (por exemplo, 200 m) em velocidades progressivamente crescentes14,15. Isso significa que um teste consiste em estágios longos com grandes incrementos DEsiguais de WR. Portanto, não surpreende que apenas um único ponto de ruptura metabólica (tipicamente chamado de "limiar anaeróbico") seja relatado por pesquisadores que empregam este teste18,19. Em vez disso, mostramos recentemente que tanto vago2GET quanto VitO2RCP podem ser determinados a partir de dados coletados enquanto nadadores realizavam natação estacionária em uma piscina contra uma carga que foi aumentada gradual e rapidamente (ou seja, nado amarrado incremental)20. Embora o padrão de respiração único presente durante a natação possa tornar os quebra-pontos acima mencionados mais difíceis de identificar em comparação com os modos típicos de avaliação (observação pessoal), acreditamos que esse método de teste pode ser adequado como um "erômetro de natação" que pode ser usado para avaliação cardiorrespiratória dos nadadores de forma semelhante à forma como um ciclo estacionário é usado para ciclistas. De fato, mostramos que vao2GET, V5O2RCP e economia de exercícios (como indicado pela inclinação Vio2-carga) podem ser todos determinados a partir do protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado que é descrito abaixo de20.

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Protocolo

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

Os participantes do estudo, a partir do qual foram explicados os dados do objeto representativo abaixo,20 (n = 11) para dar seu consentimento informado por escrito antes do início dos testes após os procedimentos experimentais, foram explicados riscos associados e potenciais benefícios de participação. A primeira visita foi composta por uma sessão de familiarização durante a qual os nadadores foram introduzidos ao conceito de natação amarrada e às técnicas de medição que estariam em vigor durante os testes reais. Um teste de natação em tethered foi realizado durante a segunda visita e o protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado foi realizado na terceira visita. Ambos os testes foram feitos em uma piscina semiolímpica (25 m) com temperatura da água em 28 °C.

1. Preparação do nadador

  1. Instrua o nadador a evitar exercícios extenuantes por 24h antes de cada sessão de testes.
  2. Instrua o nadador a chegar à piscina em estado descansado e totalmente hidratado ≥3 h pós-prandial.
  3. Instrua o nadador a se abster de ingerir bebidas estimulantes e álcool por 24 h antes de cada teste.

2. Teste de natação amarrada

  1. Prepare a célula de carga de 500 kg que será usada para medir a maior força que o nadador pode exercer durante dois ensaios compostos por 30 s de nataçãototal 21.
    1. Abra o programa N2000PRO Software (Power Din Pro - CEFISE) no computador.
    2. Abra o Menu de Ajuda para verificar o link de comunicação entre o computador e o analisador de células de carga.
      1. Observe um sinal verde que indica que a conexão com a interface RS232 está bem estabelecida.
      2. Defina a contagem regressiva para iniciar o teste dependendo das circunstâncias.
      3. Defina a duração da amostragem. Defina o intervalo de descanso. Defina os quadros por segundo a 100 Hz.
      4. Defina a unidade de medição de força em N ou kg, dependendo da preferência pessoal. Definir o tempo de aquisição em milissegundos.
    3. Calibrar a célula de carga22 com 0 e 10 kg de carga com o nadador fora da piscina.
    4. Conecte uma célula de carga ao bloco de partida através da barra de ferro achatada em forma de L que é projetada pelo CEFISE especificamente para medições de natação amarrada.
    5. Conecte uma extremidade da corda inelástica à célula de carga e a outra extremidade ao nadador por meio do cinto personalizado (CEFISE), que tem cordas presas aos dois quadris de modo que o chute da perna não interferirá na medição da força.
  2. Prepare o nadador para o desempenho do teste de dois testes.
    1. Forneça instruções ao nadador sobre o desempenho correto da natação frontal (por exemplo, evitar que a cabeça e o tronco subam enquanto nadam o mais rápido possível, concentre-se em chutar a uma taxa máxima, além de acariciar maximal, etc.).
    2. Instrua o nadador a realizar alongamentos e balanços de braço/perna à beira da piscina em preparação.
    3. Instrua o nadador a entrar na piscina e realizar um protocolo padrão de aquecimento composto por natação front-crawl por 800 m em uma intensidade leve com cuidado tomado para evitar gerar quaisquer efeitos persistentes que possam influenciar os resultados do teste.
    4. Deixe o nadador sair da piscina e descansar à beira da piscina por 10 min.
    5. Segure o cinto em torno da cintura do nadador. Conecte a extremidade livre da corda inelástica ao cinto.
    6. Determine a carga necessária para manter o corpo do nadador horizontalmente com uma quantidade mínima de tensão no sistema de medição(base decarga).
    7. Sinalize o nadador para começar a #1 de teste do teste.
  3. Monitore o nadador durante o desempenho do teste.
    1. Fornecer encorajamento verbal ao nadador durante o teste dos 30 anos.
    2. Sinalize o nadador para terminar o teste. Desapego o nadador da corda inelástica.
    3. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    4. Deixe o nadador descansar por 30 min à beira da piscina.
    5. Reconecte o nadador à corda inelástica.
    6. Sinalize o nadador para iniciar o Teste #2 do teste que é idêntico ao teste #1 (30 s de natação total).
    7. Sinalize o nadador para terminar o teste.
    8. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    9. Deixe o nadador sair da piscina.
  4. Analise os dados coletados durante o teste de dois testes.
    1. Aplique o processo de suavização aos dados usando o pacote de software N2000PRO23.
    2. Calcule os picos do sinal de frequência de onda a partir da curva sinusoidal em tempo de força (alcance, seno 80°-100°) acima dabase de carga para ensaios #1 e 2.
    3. Defina os picos médios do sinal de frequência de onda de tempo de força nos primeiros 5 s e 10 s inteiros, respectivamente, como a força máxima(picoF ) e a força média (Favg) para cada ensaio.
    4. Use os valores mais elevados parapico F e Favg para novos cálculos.

3. Teste incremental de natação amarrada

  1. Calcule as cargas que serão usadas para resistir ao deslocamento dianteiro do nadador durante o teste incremental.
    1. Calcule a carga inicial como 30% da favg acima dabasede carga .
    2. Calcule os incrementos a serem aplicados por etapa de 60 s como 5% de Favg acima dabase decarga .
  2. Prepare a unidade metabólica portátil automatizada para coleta de dados.
    1. Abra o software da unidade.
    2. Verifique o link de comunicação entre o computador e a unidade metabólica portátil automatizada.
    3. A alimentação na unidade e permitir aquecer por 45 min. Certifique-se de que as baterias estejam totalmente carregadas.
    4. Realizar calibração da unidade para ar ambiental24.
    5. Realizar calibração de unidade para referência O2 (16%), CO2 (5%) e N (equilíbrio) concentra24.
    6. Realize a calibração de atraso de tempo da máscara24.
    7. Realizar calibração da turbina com seringa 3 L24.
    8. Digite os dados do assunto, temperatura ambiente e umidade.
  3. Prepare o nadador para o desempenho do teste incremental.
    1. Instale uma máscara facial e um snorkel no nadador.
    2. Instrua o nadador a descansar à beira da piscina por 10 min para coletar dados de troca de gás e ventilação "linha de base".
    3. Instrua o nadador a entrar na piscina e realizar um protocolo padrão de aquecimento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    4. Segure um cinto na cintura do nadador. Coloque uma corda inelástica no cinto com a outra extremidade da corda presa ao sistema de carregamento.
    5. Instrua o nadador que uma vez que o teste começa a usar os dois marcadores na parte inferior da piscina para pontos de referência, que lhes permitem manter uma posição relativamente fixa (por exemplo, ± 1 m da posição desejada).
    6. Sinalize o nadador para começar o teste.
  4. Monitore o nadador durante o desempenho do teste incremental.
    NOTA: Um assistente de pesquisa experiente no monitoramento desse tipo de teste deve manter a unidade de análise de gás à beira da piscina sendo consciente para fazê-lo sem impedir o deslocamento do nadador e/ou elevar a cabeça do nadador.
    1. Aumente a carga enquanto cronometra os estágios dos 60 s.
    2. Termine o teste e registre o tempo para limitar a tolerância ao exercício quando o nadador não é mais capaz de manter a posição necessária, apesar do forte incentivo verbal dos testadores.
    3. Use o tempo para limitar a tolerância ao exercício para calcular as etapas concluídas.
    4. Registre cargas para cada etapa e carga de pico.
    5. Desapego o nadador da corda inelástica.
    6. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade baixa a moderada.
    7. Deixe o nadador sair da piscina.
  5. Analise os dados coletados durante o teste incremental.
    1. Dados suaves de troca de gás que foram coletados antes e durante o teste usando o programa de software da unidade.
    2. Dados de troca de gás de exportação em médias de caixa consecutivas de 9 s.
    3. Executar média de três pontos rolando em médias consecutivas de caixa 9 s para Vio2.
    4. Recorde de três pontos de valor médio de rolamento como o Vio2peak.
    5. Usando o valor médio final de três pontos para cada etapa completa, calcule a relação VaO2-carga através de regressão linear. Exclua dados de estágios finais de teste se um platô ViO2 parecer estar presente (inspeção visual).
    6. Usando médias de caixa de 9 s consecutivas, determine VaO2GET.
      1. Determine o primeiro aumento desproporcional na taxa de produção de CO2 (V«CO2) em comparação com Vao2.
      2. Determine o aumento da proporção da taxa expirada de ventilação (Vüe) para Vio2 sem aumento na proporção de Ventree para V.CO2.
      3. Determine o aumento da tensão O2 de maré final sem queda na tensão de CO2 de maré final.
    7. Usando médias de caixa de 9 s consecutivas, determine ViO2RCP.
      1. Determine o primeiro aumento desproporcional no V«E em comparação com vaco2.
      2. Determine a diminuição do CO2de maré final .
    8. Express V5O2peak, V5O2GET, V5O2RCP e VaO2-load slope em termos absolutos (L⁄min-1) e relativos (à massa corporal; mL⁄min-1kg-1) termos.
    9. Express V5O2GET e ViO2RCP em termos relativos como uma porcentagem de ViO2peak.

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Resultados

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

Os dados apresentados na Tabela 1 e retratados nos Números 1-4 representam os perfis de resposta observados para um nadador do sexo masculino (idade, 24 anos). Na época da coleta de dados, o nadador vinha treinando para a natação competitiva há 7 anos. Sua especialidade foi de curta distância (ou seja, 50 m e 100 m) eventos de estilo livre.

A carga inicial na INC foi definida em uma carga que ex...

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Discussão

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

Um desafio de exercício que envolve suportar um aumento incremental no WR até que tlim seja atingido é um protocolo padrão de teste para avaliação de atletas de resistência. Quando tal teste é realizado com incrementação gradual, mas rápida, é particularmente útil porque além do V°O2max, a troca de gás e os dados ventilatórios coletados durante o teste podem ser usados para distinguir a região delimitada pela GET e RCP onde a acidose está presente, mas a pressão parcial arterial de CO2 (P...

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Divulgações

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

Os autores não têm divulgações para relatar.

Agradecimentos

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

Este trabalho contou com o apoio da CIPER-Foundation for Science and Technology (FCT), Portugal (UID/DTP/00447/2019) e financiado em parte pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código financeiro 001", e pela Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo - FAPESP (PROCESSO 2016/04544-3 e 2016/17735-1). Os autores agradecem a João Guilherme S. V. de Oliveira a assistência na amostragem de dados. Mário A. C. Espada reconhece o apoio financeiro do IPDJ – Instituto Português de Esportes e Juventude.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Seringa de 3 LHans RudolphDispositivo de calibração
AquatrainerCOSMEDSistema de snorkel/medição de troca gasosa
K4b2COSMEDUnidade CPET portátil/medição de troca gasosa
N200PROCefisePrograma de software para análise do sinal de força
Pacer 2 SwimKulzer TECGerenciamento de velocidade de natação / linha de LED subaquática
Sistema de amarraçãoDesign próprioSistema de polia-corda / gerenciamento de carga
Fixação de amarraçãoCEFISESuporte para fixação ao nadador

Referências

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