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Medicine

최대한 하 고 Submaximal 지구력 운동 인간에서 급성 운동 생리 및 생물학 응답을 측정 하기 위해 테스트를 실시

doi: 10.3791/58417 Published: October 17, 2018

Summary

생리 및 생물 학적 반응에 운동 강도의 영향을 평가 하기 위해 두 개의 서로 다른 운동 테스트 프로토콜 활용 했다. 방법 운동 주기 측에 증분 극대 산소 소비 테스트 및 지구력 테스트 개요, 정상 상태 submaximal 지구력 테스트 설명 합니다.

Abstract

정기적인 신체 활동은 인간의 건강에 긍정적인 영향을 하지만이 효과 제어 하는 메커니즘 불분명 남아 있다. 급성 운동 생리 및 생물 학적 응답 기간 및 운동 처방의 강도 의해 주로 좌우 된다. 운동 치료 치료 또는 진단 도구로 점점 생각 이다, 그것은 중요 한 다양성을 이해 하 고 운동 출력의 재현성 및 측정의 증가 standardizable 방법론 활용 될 이러한 regimens 응답 합니다. 이 위해, 우리는 두 다른 자전거 운동 regimens 다른 생리 적인 출력을 생성 하는 설명 합니다. 극대 운동 시험에 운동 강도 (심장 박동, 선 볼륨, 환기, 산소 소비와 이산화탄소 생산) 증가 심폐 및 대사 반응에서의 결과로 더 큰 작업 부하와 함께 지속적으로 증가 합니다. 대조적으로, 지구력 운동 테스트 중 수요 휴식, 그 증가 하지만 일반적으로 고원 심폐 및 대사 반응의 결과로 고정된 submaximal 운동 강도 발생. 프로토콜, 함께 포함, 하지만 심장 박동, 느리고 강제 중요 한 용량, 가스 교환 통계, 및 사이 운동 출력의 비교 있도록 혈압에 국한 되지 않은 생리 출력 측정에 제안을 제공합니다 연구입니다. Biospecimens 휴대, 단백질 및 유전자 식 응답을 평가 하기 위해 다음 샘플링할 수 있다. 전반적으로,이 방법은 모두 단기 및 장기 효과의 두 가지 운동 regimens에 쉽게 적응 될 수 있다.

Introduction

신체 활동은 에너지 비용1필요로 하는 골격 근육에 의해 생성 하는 어떤 신체 운동으로 정의 됩니다. 운동은 개선 하거나 신체 건강2의 하나 이상의 구성 요소를 유지 할 반복적인 신체 움직임을 포함 하는 신체 활동 이다. 한 번에 신체 활동은 심각 하 게 아픈 사람들에 대 한 권장 하지 않습니다. 암, 심장 마비, 개인에 대 한 나도 임신 하는 사람들을 위해 침대 나머지 신체 활동 통해 선호 했다. 임상 실습은 이후 대폭 변경, 전반적인 건강에 운동의 혜택 부인할3되고있다. 규칙적인 운동은 고혈압, 암 위험, 모든 원인의 사망률, 심혈 관 질환 위험을 줄일 수, 혈당 조절 개선, 체중 감소 또는 유지 관리를 용이 하 게 하 고 뼈와 근육 손실4,5 방지 표시 되었습니다. ,6,,78.

운동의 광범위 한 혜택 지금 운동 조건3의 다양 한 "약"와 대안 또는 외래 치료 옵션의 형식으로 활용 하는 많은 끌고있다. 셜 먼 외. 시연 디딜 방 아 및 저항 운동의 조합 걸음 걸이 속도, 에어로빅 용량 및 모터 제어를 향상 시킬 수 있습니다. 있는 근 력 향상 및 전반적인 삶의 질9 파 킨 슨 병 환자에서 발생할 수 있습니다. . 심장 마비 환자, 운동 옹 졸 및 부적당 한 제약 개입10가난한 삶의 질 기여할. 심장 마비 환자 삶의 질에 HF 액션 재판 시연된 개선에 입원 및 사망11감소 운동 훈련에서에서 초기 결과. 또한, 운동의 응용 프로그램 안트라사이클린 포함 된 화학 요법 (예를 들어, 독 소 루비)의 cardiotoxic 효과 변경 하는 설명 했다 그 환자 화학 요법에 관하여 시작 하는 때에 관리 감소 에어로빅 용량에, 왼쪽된 심 실 역 기능을 약하게 줄이고 줄이고 산화 손상12와 같은 (전에, 도중 또는 후), 운동 효능을 제공할 수 있습니다.

건강과 웰빙에 운동의 장점 약/치료, 뿐만 아니라 진단 도구로 서의 응용 프로그램에 없습니다. 운동 검사 운동 옹 졸, 심장 허 혈을 진단 하거나13호흡 곤란의 원인을 이해 사용 예를 들어. 아마도 더 중요 한 것은, 운동 테스트 수 있습니다 활용할 수 subclinical 역 기능을 식별. 인체는 대부분의 경우 "overbuilt" 장애 또는 이상 자주 남아 있을 수 숨겨진 개인 unapparent 달 또는 몇 년 동안. 이 관측은 왜 폐 동맥 고혈압 이나 췌장암 같은 조건을 자동으로 증가할 수 있다 설명할 수 심각도에 그런 시간으로 증상 주의 된다, 이러한 조건 경향이 매우 고급 매우 어려워 치료2 . 이러한 상황에서 운동 테스트 몸 위의 수요를 증가 하 고 시간에 일상 생활의 기능 장애 (심장, 호흡, 대사) 나머지, 질병을 진단 하는 데 도움에 본적이 아니 었을 식별할 수 있는 스트레스 자극을 제공할 수 있습니다. 그리고 이전에 치료를 시작 합니다.

주문 완전히 운동 치료와 진단 잠재력 극대화, 신체 활동에 대 한 응답 척도를 표준화 된 방법 정확 하 게 운동 전반적 면역 건강에의 기여를 평가 하기 위해 필요 합니다. 작업, 성향, 지속 시간, 운동의 종류와 샘플 컬렉션의 타이밍에 있는 변이는 생리 적인 응답의 모든 영향 측정을 할 수 있다. 여기, 우리가 생물학 응답에 대 한 샘플을 수집 하는 동안 생리 데이터를 수집 하기 위해 최대한 및 submaximal 지구력 운동에 대 한 방법을 설명 합니다. 이 방법론 어떻게 급성 운동 영향을 이해 하는 데 사용 되었다 배포 하 고 주변에 백혈구 인구의 주파수14 cytometry에 의해 운동 전과 후 여러 시간 지점에서 면역 세포 인구를 측정 하 여 혈액 동시에 모든 주요 백혈구 하위 집합의 정량화를 허용 10 컬러 흐름 프로토콜15. 다음 프로토콜 두 가지 운동 식이요법에 대 한 표준화 된 방법으로 생리 적 생화학 반응을 측정 하기 위한 운동에 사용할 수 있습니다.

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Protocol

프로토콜은 마요네즈 기관 검토 위원회에 의해 승인 되었고 헬싱키의 선언에 일치. 제공 하는 모든 참가자는 테스트 하는 설명에 참여 하기 전에 동의 작성.

1. 교정 및 대사 카트 설치

  1. 흐름과 볼륨 (pneumotach) 교정
    참고: 특정 재료와 장비 재료 테이블에 나열 됩니다.
    1. 폐 기능 및 테스트에 대 한 보정을 가스 교환 소프트웨어를 엽니다.
    2. 보정 창을 엽니다 "보정" 버튼을 클릭 합니다. 교정 창 아래쪽에서 실내 온도, 기 압, 고 습도 참고-이 값은 정확 하 게는 기압계를 사용 하 여 확인.
    3. 삽입 배꼽 및 샘플은 pneumotach로 선 다음 3 L 주사기에는 pneumotach를 삽입 합니다.
    4. 보정을 시작 하기 전에 주사기를 통해가 없는 흐름을 "제로 흐름" 단추를 클릭 합니다.
    5. 보정을 시작 하려면 "시작"을 클릭 합니다. 먼저, 철회 다음 주입 합니다. 4 더 (총), 5 번을 제외 하 고 다른 흐름 율에서 매번 반복 합니다. 각 각각 철수/주입, 일정 유량을 유지 후 다음 반복에 대 한 흐름 속도 다.
  2. 가스 교정
    1. 교정/홈 포트 시스템에 호흡기 질량 분석기/가스 분석기/대사 장바구니에서 샘플 라인을 연결 합니다.
    2. 폐 기능 소프트웨어에서 보정 창에서 O2/CO2 분석기 탭을 선택 합니다. 참조 (룸 공기 21% O2, 0.04% CO2) 및 (12% O2 와 5% CO2) 교정 가스 탱크를 엽니다.
    3. 보정 버튼을 선택 합니다.
      참고: 소프트웨어 참조 및 교정 가스 교정 포트에 샘플링 되 고 사이 전환할 대사 카트 시스템에 솔레노이드 밸브를 작동 합니다. 이 소프트웨어는 오프셋, 샘플 줄 길이와 2-90% 응답 시간 지연 샘플링에 대 한 평가 합니다. 교정 완료 되 면 녹색 "교정 성공" 메시지가 표시 됩니다.
  3. 최종 설치
    1. 가스 교정 포트에서 샘플 라인을 제거 하 고는 pneumotach로 다시 그것을 삽입. 다음은 pneumotach에 마우스 피스를 연결 합니다.
    2. 연습 시험에 대 한 도착을 기다립니다.
    3. 피사체의 도착 정보 연구에 대 한 그들 그들의 참여가 될 것입니다 그들과 함께 동의서를 검토 하 고 서명, 그 방문 수익금 지속적으로 논의 그들과 어떤 (들) 그 다음에 하 고 있을 고의 설명을 제공 합니다 그들을 하기 전에 절차입니다.
      참고: 포함 및 제외 기준 운동 테스트의 목적에 따라 달라 집니다, 그리고 그 보충 학습의이 건강, 비-흡연 자, 함께 알려졌다 구급 또는 면역 질환 약물 복용 하지 어떤 스테로이드 또는 면역 변조.

2. 폐 기능 시험 (PFT)

참고: 설명 하는 폐 기능 시험 방법을 미국 흉부 학회에 의해 출판 그의 간단한 요약 이며 유럽 호흡기 학회, 대 한 자세한 내용은를 참조 하십시오 그들의 간행물16,17.

  1. 느린 중요 한 용량 (SVC) 책략
    1. 바로 다시 고 다리 바닥에 편평한 발 uncrossed와 함께 앉아 주제에 지시 합니다.
    2. 마우스 피스, 주위에 자신의 입을 넣고 물 면;을 지시합니다 또한 비 강 봉쇄 코 클립와 주제를 맞습니다.
    3. 소프트웨어에는 책략을 시작 합니다. 작전 시작 때 정상적으로 호흡을 계속 하는 주제를 지시 합니다.
    4. 피사체의 갯벌 호흡을 관찰 하 고 안정적인 호흡 패턴에 도달 그를 기다리는 동안 호흡을 계속 그가.
    5. 극대 흡입 하 고 천천히 내 쉬고에 주제를 지시 합니다. 때까지 그들은 더 이상 배출 수의 폐 주제 비우는 유지. 이 이때 흐름 추적에 고원에 의해 명백한 될 것입니다. 이 시점 최대한 호흡을 지시 합니다.
    6. 측정을 중지 하 고 마우스 피스를 놓고 휴식을 취하는 필요 하다 면 코 클립을 제거 하는 주제를 지시.
      참고: 3 Svc의 최소 수행 됩니다. 미국 흉부 학회 기준에 맞게, 그들은 5% 내에서 동의 해야 합니다 또는 가장 큰 VC와 inspiratory 용량 (IC) 값에 대 한 서로 150 mL. 4 훈련까지 세16,17동의 얻기 위해 수행할 수 있습니다.
  2. 강제 중요 한 용량 (FVC) 책략
    1. 마우스 피스를 파악 하 고 위치 장착 동일에 남아 있는 하는 동안 코 클립을 연결 하는 주제를 지시 합니다.
    2. 소프트웨어에는 기동을 시작 하 고 정상적으로 호흡을 계속 하는 주제를 지시. 주제는 최소 4 개의 조력 호흡의 안정 된 호흡 패턴을 설립 했다 있는지 확인 합니다.
    3. 완벽 하 게 그리고 빠르게, 흡입 하 여 다음 즉시 배출 (< 1 s의 일시 중지) 신속 하 고 강력 하 게 가능한 주제를 지시 합니다.
    4. 시도 하 고 폭발/푸시의 폐는 직 립 자세에 남아 있는 하는 동안 전체 증발 기에 도달 모든 공기 계속 주제/환자에 게. 이것은 볼륨-시간 곡선에서 고원으로 보인다. 그들은 수 있습니다;으로 내 쉬고 하려고 계속 하도록 요청 이상적으로 6에 대 한 s.
    5. 이 달성 되 면 주제 최대한 호흡 하 고 소프트웨어에 작전 중지를 지시 합니다.
      참고: 테스트 적어도 두 번 더 반복 한다-그들은 5% 이내 동의 보장 또는 두 개의 큰 FVC와 FEV1 값을 모두에 대 한 서로 150 mL. 8 기동까지 2 동의 얻기 위해 수행할 수 있습니다.
  3. 최대 자발적인 환기 (MVV) 책략
    참고:이 작전의 목표는 빠르게 할 수 있는 많은 공기를 이동 하는 주제를가지고. 그들은 여전히 빠르게 호흡 하면서 최대한 큰 호흡으로 걸릴 하려고 감독 될 것 이다.
    1. 마우스 피스를 파악 하 고 동일한 장착된 위치를 유지 하면서 코 클립을 연결 하는 주제를 지시 합니다.
    2. 소프트웨어에는 책략을 시작 합니다.
      참고: 상단에 카운트 다운 막대 수를 나타냅니다 호흡 필요한 (보통 3) 하기 전에 데이터 컬렉션/측정 시작.
    3. 카운트 다운에가 서 한 숨을 깊이 그리고 급속 하 게 마우스 피스를 통해 호흡을 시작 하는 환자를 직접. 그들은 12에 대 한 이것을 계속 것입니다 s.
    4. 숨을 깊이와 빠른 절차를 통해 환자를 격려 한다. 주제를 계속할 수 없는 경우는 테스트를 중지 합니다.
    5. 12의 끝에 s, 정상적인 호흡을 다시 시작 하는 환자를 지시. 그들은 빛가 느낄 수 있습니다, 그리고 그래서 그들을 편안 하 고 느린 심 호흡을 격려.
      참고: 테스트를 수행 해야 하는 반복성 두 번 및 제안된 다양성의 최소 20% 미만 이어야 합니다.

3. 운동 테스트

  1. 전극 배치
    1. 준비 피부 전극을 전극 배치 사이트 떨어져 면도 머리카락으로 존재 하는 경우. 사이트는 알콜 패드와 함께 다음 모든 죽은 피부 세포를 제거 하는 연마 패드를 문질러.
      참고: 일단이 완료 되 면, 하지만 전극 적절 한 젤 있으며 건조는 반드시 전극을 배치할 수 있습니다.
    2. 다음과 같은 전극 배치를 사용 하 여 12 리드 심전도에 전극을 가진 주제를 장비.
      1. 다음과 같이 사지 리드 전극 위치: RA: 오른쪽 subclavicular 포; 라: 왼쪽 subclavicular 포; RL: 뒤 우량한 장 골 등뼈; 바로 위에 다시 청각: 왼쪽 뒤 우량한 장 골 등뼈 바로 위에 다시
      2. 위치 precordial 지도 같습니다: V1: 4 있는 공간;에서 흉 골의 오른쪽 V2: 왼쪽 (V1); 라인 4 있는 공간에서 흉 골의 V3: v 2와 V4; 간에 직접 왼쪽 V4: 왼쪽 (일반적으로 유 방/니플); 아래 midclavicular 선에 5 있는 공간에서 V5: 앞쪽 겨드랑이 선에 v 4와 수평으로 배치 (아래 겨드랑이 (팔 위쪽의 앞쪽 액 배);의 가장자리에서 V6: 중간 보조 라인에 v 4와 V5 가로로 놓습니다.
  2. 증분 최대한 자전거 테스트-방문 1
    참고: 위험 온다 극대 운동 시험을 수행. 미국 대학 스포츠 의학 테스트 하는 동안 불리 한 이벤트에 대 한 높은 위험이 있는 개인을 식별 하는 방법을 설명합니다13. 상당한 위험 하 간주 될 것 이라고 하는 사람들: 알려진 심장 혈관, 폐 및 대사 질환; 주요 증상: 가슴 통증, 호흡 곤란 (흐 느낌) 나머지에 또는 온화한 노력, 현기증 또는 실 신, orthopnea, 발목 부 종, 두 근 두 근 또는 심 박 급진, 간헐적 파행, 알려진된 심장 중 얼 거 림, 특이 한 피로 또는 흐 느낌으로 평소 활동; 또는 적어도 2 심혈 관 질환의 위험 요인: 가족 역사의 심근 경색 이나 급 사, 연령 (남성 ≥ 45, 여성 ≥ 55), 현재 흡연 자, 정 주의 라이프 스타일 (< 30 min of moderate intensity physical activity 3 days a week for at least 3 months), obesity (BMI ≥ 30 kg/m 30="" min="" of="" moderate="" intensity="" physical="" activity="" 3="" days="" a="" week="" for="" at="" least="" 3="" months),="" obesity="" (bmi="" ≥="" 30="">2), 고혈압 (수축 기 혈압 (SBP) ≥ 140 mmHg 또는 확장기 혈압 (DBP) ≥ 90 mmHg), dyslipidemia (총 콜레스테롤 ≥ 200 mg/dL; LDL ≥ 130 mg/dL; HDL < 40="" mg/dl,="" or="" on="" lipid="" lowering="" medication),="" prediabetes="" (fasting="" blood="" glucose=""> 100 mg/dL). 모든 최대한 운동 테스트는 테스트, 현재, 적어도 두 사람과 ECG와 다른 혈액 압력을 복용 하는 환자를 모니터링 한 임상 연습에서 훈련 건강 관리 전문가의 감독 하에 수행 되어야 합니다. 사람은 더 높은 위험이, 의사 또한 존재 해야 테스트 중. 의사 없이 테스트를 수행 수 있습니다 낮은 위험에 있는 반면 근처와 필요한 경우 즉시 사용할 수 있는 의사를 선호 하 고. 테스트를 수행 하는 담당자는 자동된 외부 제 세 동기 (AED) 방에 지원 기본 생활 고 적어도 하나 이상의 수행 인원 사전 심장 생활 훈련 지원 해야. 그는 테스트를 수행 해야 의료 비상 사태에 응답에 대 한 계획을 알고 있고 적절 한 연락처.
    1. 좌석과 핸들 편안 하 게 위치 확인 하 고 자전거를 주제에 맞게.
      참고: 좌석 높이 대 한 일반적인 제안은 다리는 페달 스트로크의 하단에 약간의 굴곡과 무릎 오 해야 중반 넘어 한다 때 크랭크 팔은 땅에 병렬 있도록 좌석 가로 조정 되어야 한다 ver 페달 스핀 들입니다. 자전거 핸들 좌석으로 또는 약간 높은 같은 높이 하 고는 주제 약간의 벤드 그들의 팔꿈치에 가까운 해야 합니다. 핸들 위치는 라이더의 경험에 따라 달라 집니다, 그리고 경험된 많은 사이클 굽은 더 많은 것을 원할 것입니다, 그리고 어디 자주 자전거를 하지 않는 사람들은 더 똑바로 위치를 선호 합니다.
    2. 피사체의이 마에 펄스 산소 농도계를 놓습니다. 어떤 메이크업 또는 먼지, 을 제거 하 고 머리 띠로이 마에 확보 하는 알코올 닦아와 배치 위치를 닦아냅니다.
    3. 주제와 운동 테스트 절차를 검토 합니다. 테스트의 전체 기간에 대 한 마우스 피스를 통해 호흡을 유지 하 고 코 코 클립으로 연결 될 것입니다로 자신의 입을 통해 호흡을 해야 합니다 그들은 주제를 알려.
      참고: 마우스 피스 및 코 클립을 사용 하 여 선택은 아닙니다만; 마스크는 코와 입 호흡 하거나 그들의 입 또는 코18참가자 수 있도록 커버 사용할 수 있습니다. 가스 교환 통계는 지속적으로 측정 하 고 폐 기능 소프트웨어를 통해 기록. 심장 박동 (인사)와 리듬 12 리드 심전도 (ECG)에서 지속적으로 모니터링 됩니다. 주변 산소 포화 (SpO2) 펄스 속도도 함께 지속적으로 모니터링 될 것 이다. 모든 측정은 함께 설명 되어 있습니다 있도록 이러한 외부 신호 (HR, SpO2) 대사 장바구니에 연결할 수 있습니다. 만약이 가능 하지, HR 및 SpO2 기록 되어야 합니다 워크시트에 매 순간.
    4. Antecubital 정 맥 (초기 운동 혈액 무승부)에서 5 mL 혈액 샘플을 그립니다.
    5. 나머지의 2 분 후에 데이터 수집을 시작 합니다. 다음, 운동 프로토콜을 시작 하 고 참가자가 페달 시작 지시. 60 및 80 rpm 사이의 페달 속도 도달 하도록 요청 합니다.
      참고:이 연구를 위해 사용 하는 최대 운동 테스트 프로토콜은 30 W W 50의 초기 작업 증가 마다 2 분. 사용 하는 프로토콜은 인구와 테스트의 목표에 따라 달라질 수 있습니다. 더 오래 된 개인 이나 환자 집단에 대 한 첫 번째 단계는 수행할 수 있습니다 그들의 다리를 개인 수 있도록 언로 저항을 추가 하기 전에 이동. 젊은 건강 한 개인에서이 일반적으로 필요 하지 않습니다 50 승은 워밍업을 충분히 낮은 작업. 0 W에서 원하는 페달 속도 유지 하면서 페달 저항부터 시작 하는 것 보다 실제로 더 많은 도전 이다.
    6. 가지고 지원 기술 자가 측정 혈압 (BP) 각 단계에 1 분 동안 두 번째 기술 테스트와 함께 지원. 주제 보 그 평가의 인식 노력 (RPE) 규모에 6 분 발 쉽게 인식을 나타냅니다 자신의 노력 수준 평가를 부탁 드립니다 ((s) 처럼 그가 앉아/서 아무것도), 20 이면 인식된 노력에이 그들은18하 고 상상할 수 있는 어려운 작품. 각 스테이지의 마지막 30 초 이내 12 리드 ECG 인쇄물을 가져가 라.
    7. 적어도 두 다음 발생 함으로써 지정 된 주제의 고갈 될 때까지 시험을 계속: 자전거에 60-80 rpm 이상 유지 될 수의 VO2 대지의 고 워크 로드의 증가와 증가 하지 않습니다 그 호흡 교환 비율 (RER)은 1.1-1.2, 및 과목 보다 크거나 인식된 노력 (RPE) ≥ 18의 등급.
    8. 다음의13를 발생 하는 경우 테스트를 중지: 협 심 증 또는 가슴 통증 증상; ≥ SBP 10 mmHg 일;의 증가와 드롭 BP에 과도 한 상승: SBP > 250 mmHg 또는 DBP > 115 mmHg; 곤란 호흡, wheezing, 다리 경련, 또는 파행; 불 쌍 한 관류의 징후: 몽 롱, 혼란, 구역 질, 청색 증, 감기 또는 끈적끈적한 피부; 운동 강도 증가 함께 증가 하는 HR의 실패 증상; 심장 리듬 변경 주제 요청을 중지; 제목 vocalizes 또는 심한 피로 관찰 된다; 테스트 장비는 제대로 작동 하지 않습니다.
    9. 복구 단계에 도달 되 면 피로, 진행: 초기 작업에 저항을 삭제 하 고 또 다른 2 분 주기를 계속 하는 주제를 지시.
    10. 환자 (포스트 운동 혈액 무승부)에서 또 다른 5 mL의 혈액을 그리기 antecubital venipuncture 통해 .
    11. 3 h에 반환을 직접 그리고 24 시간 추가 5 mL 혈액에 대 한 테스트의 완료에 따라 그립니다. 주제 3rd 포스트 운동 혈액의 완료 24 시간에서 그릴 때까지 추가 운동에 참여 하지를 지시 합니다.
      참고: 이러한 면역 세포에 변경의 타임 라인을 평가 하는이 연구에 대 한 선택 하는 시간 포인트를 했다. 질문 및 관심의 매개 변수는 샘플링 발생할 때 쓰게 됩니다.
  3. 지구력 정상 submaximal 자전거 테스트-방문 2
    1. 교정에 대 한 1, ECG 준비를 위한 3.1, 자전거 피팅 위한 3.2.1, 3.2.2 마 펄스 속도도 설치에 대 한 단계를 완료 합니다.
    2. 주제와 운동 테스트 절차를 검토 합니다. 그들은 45 분, 자전거 타기 것입니다 하지만 최대한 운동 테스트와 달리 그들은 하 게 됩니다 아니라 지속적으로 테스트의 섹션에 대 한 코 클립 마우스 피스를 통해 숨을 주제를 알려.
      참고: 최대 운동 테스트와 마찬가지로 시간 및 리듬 지속적으로 모니터링 됩니다 12 리드 ECG에 의해. SpO2 펄스 속도도 함께 지속적으로 모니터링 될 것 이다.
    3. 테스트를 시작 하기 전에 antecubital 정 맥 (기준선 지구력 submaximal 운동 혈액 무승부)에서 정 맥 혈액 샘플의 5 mL을 그립니다.
    4. 입으로 마우스 피스를 파악 코 클립을 연결 하는 주제를 지시 합니다.
    5. 데이터 수집을 시작 하 고 운동 프로토콜을 시작 합니다. 페달, 시작에 참가자를 지시 하 고 60 및 80 rpm 사이의 페달 속도 도달 하는 그들을 부탁 드립니다.
      참고:이 연구에 대 한 내구성 정상 프로토콜은 3-5 분 W. 50에 워밍업으로 45 분 평가 전, 다음 와트 방문 1에서에서 결정의 최대 작업의 60%로 증가 된다. 이 다른 방문 1 작업 일정 하 고 특정 기간에 대 한 설정 한판 피크 VO2 에 도달할 때까지 부하를 증가 하는 대신.
    6. BP (동일한 기술 자가 사용 이전)를 측정 하 고 운동을 통해 간헐적으로 보고 분 발 수준에 주제 (매일 3-5 분)에 게.
    7. 25 분에 10 분에서 마우스 피스를 풀어 주제를 지시 하 고 다시 마우스 피스 25 분에서 30 분을 한판 승부 45 분 (45 분을 40 분)의 마지막 5 분 동안 파악.
      참고: 가스 교환 메트릭을 모니터링 하 고 간헐적으로 주제 마우스 피스;에 있을 때만 간헐적인 모니터링 마우스 피스는 건조 하 고 오랜 시간 동안 사용 하면 주제에 대 한 불편 될 수 이루어집니다. 이후 연습 시험의이 종류의 목표는 주제 지정된 운동 강도 도달을 누르고 그를 정상으로의 가스 교환 필요 하지 않습니다 기본 결과 측정 하지 않는 한 지속적으로 모니터링할 것입니다. 이 연구의 경우 자극 및 하지의 결과 이었다.
    8. 테스트는 다음과 같은 통계를 모니터링 하 여 정상 상태에 남아 확인 합니다.
      1. VO2 크게 증가 하지 않은 체크 (+ 5 mL/min/kg) 때 주제는 마우스 피스.
      2. 확인의 시간 5 개 이상의 bpm으로 증가 하지 않습니다.
      3. 나타나는 주제 피곤 하거나 자신의 RPE 등급 상승에 대 한 관찰.
    9. 위의 경우 45 분 사이클링의 완료를 보장 하기 위해 5 ~-10%에 의해 작업을 드롭.
    10. 45 분에 따라 쉽게 페달의 2 분 회복 기간을 완료 하는 참가자를 지시 하 고 정 맥 혈액 (포스트 운동 혈액 무승부)의 5 mL을 그립니다.
    11. 방문 1 에서 동일한 게시물 운동 지침을 주고, 혈액에 대 한 실험실 3 h 무 후 24 h 포인트 시간과 돌아가기 때까지 운동과 24 시간 게시물 운동에 관여 하지 마십시오.

4. 혈액 분석

  1. 프로세스 혈액 샘플 분석을 위해입니다.
    참고: 잠재적인 방법을 포함할 수 있지만 국한 되지 않습니다, cytometry 순환 백혈구, 혈장 샘플의 사이토카인 분석 및 백혈구 유전자 표정 분석의. 또한, 최적의 시간 포인트 실험적으로 결정 될 필요가 있습니다.

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Representative Results

최대 또는 submaximal 지구력 운동 테스트 응용 프로그램 자극 또는 스트레스 증가 생리 적 요구에 맞게 본문 응답을 제공 합니다. 단독으로 또는 약물/개입을 사용 하는 경우 특정 운동 생리 및 생물학 응답을 비교 하거나 다른 운동 부하 응답 차이 평가 하 운동의 다양 한 모드를 사용할 수 있습니다. 최대한과 지구력 운동 부하 기간에 다 (짧은/긴 각각)와 강도 (높은/낮은 각각), 모드, 동안 (즉, 사이클링), 일정 하 게 유지 됩니다. 연습 테스트와 연구를 설계할 때 운동의 사용의 목표는 무엇을 설정 하 고 응답의 어떤 종류를 원하는 중요 하다. 차이 submaximal 지구력과 최대한 운동 테스트 사이의 유사성을 강조 하는 표 1 하지만 연구자 또한 운동의 다른 형식 매개 변수를 평가에 해야한다 효과의 인식 해야 합니다. 최대한 운동에서 테스트, 또는 운동 강도를 증가 지속적으로 증가 작업 (저항/와트는 자전거 또는 속도에 디딜 방 아 등급에) (심장 박동, 뇌졸중 볼륨, 심폐 및 대사 응답 환기, 산소 소비와 이산화탄소 생산)도 지속적으로 증가 (그림 1A). 반면, 수요가, 나머지에서에서 증가 하지만 발생 submaximal 지구력 운동 테스트 중 운동 강도 고정. 따라서, 심폐 반응 초기 증가, 하지만 다음 정점 몸 (그림 1B) 일관 된 요구에 맞게 적응. 강도와 수요 최대 및 submaximal 지구력 운동 테스트 사이의 차이가 또한 명백한 각각 운동 시 합을 통해 인식된 노력 (RPE)의 평가 호흡 교환 비율 (RER)에 변화를 검토 하는 경우는 에너지와 함께 시체를 공급 하는 데 사용 되는 연료를 견적 한다. 극대 운동 시험에 RPE 및 RER 꾸준히 증가 합니다 어디에서 submaximal 지구력 운동 테스트 이러한 매개 변수는 테스트 (그림 2A)의 끝 (그림 2B) 고원 것 이다 때까지.

필요 하지 않지만 운동 테스트를 수행 하기 전에 폐 기능 테스트를 수행 하려면 유용할 수 있습니다. 운동은 심장 및 폐 응답 elicits와 연습 시험 동안 성능 대사 기능과 대응 하는 심장, 폐 또는 둘 다의 능력에 의해 제한 될 수 있습니다. 평가할 때 폐 제한 경우, 느린 중요 한 용량 (SVC)를 통해 폐쇄성 또는 제한적인 한계를 식별할 수 있는 휴식 폐 기능을 알고 도움이 됩니다 그리고 강제 중요 한 용량 (FVC) 연습. Ventilatory 용량이 다음 얼마나 많은 ventilatory 예약 확인 이용 될 수 있다 또는 개인 자신의 ventilatory 한계에 잠식 하는 경우 유용 확인 하려면 최대한 자발적 환기 (MVV) 책략을 수행 합니다. 그러나,이 값 또한 FEV1에서 추정 수 있습니다. 폐 기능 테스트를 수행 하기 전에 하나는 미국 가슴 사회 및 유럽 호흡 사회16,17제공한 spirometry에 대 한 표준화 된 방법을 검토 해야 합니다.

Figure 1
그림 1: 가스 교환 및 심장 박동 데이터 최대한 및 Submaximal 지구력 운동 테스트. (시간별) 지구력 테스트에서 최대한 테스트 (A) 및 변경 작업 (와트에서 저항) 증가에 생리 적 변화 관찰 (B). 패널 왼쪽된 y 축 및 환기 (VE, 검은 동그라미)과 심장 박동 (인사, 회색 서클) 오른쪽 y 축에에 산소 소비 (VO2, 오픈 하향 삼각형), 이산화탄소 생산 (VCO2, 검은 삼각형)에 변화를 보여줍니다. 최대 산소 소비 (VO2 피크) 및 테스트 기간 또는 지구력 submaximal 작업은 각 패널 그림에 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 운동 강도 최대 및 지구력 운동 테스트의 매개 변수
두 개의 패널 왼쪽된 y 축과 호흡 교환 비율 (RER, 검은 하향 삼각형) 최대한 운동 테스트 (A) 및 시간에 대 한 작업 (와트) 증가에 대 한 응답 오른쪽 y 축에에 인식 노력 (RPE, 별표) 등급에 변화를 표시 (분) x 축에 submaximal 지구력 테스트 (B)에 대 한. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

극대 운동 시험 유사성 지구력 Submaximal 연습 시험
-목표 기간 10-20 분 -시간 지속적으로 모니터링 -기간 30 + 분
-강도 증가: 램프 또는 단계 -혈압 정기적으로 측정 -정상 상태, 원하는 강도 선택 및 개최
-가스 교환 되도록 지속적으로 모니터링 -RPE 측정 -간헐적으로 가스 exchange 모니터링
-인사, VO2, VCO2 및 VE 작업 부하 증가 함께 꾸준히 증가 -펄스 프로브가 지속적으로 모니터링 -인사, VO2, VCO2 및 VE 고원 및 경우 작업 부하 감소 목표가을 꾸준한 유지 하는으로 상승 하기 시작
-RER은 ≥ 1.1 -RER < 1.0 아래 유지
-끝에 측정 개인의 신체를 생산할 수 있는 최대 있을 것입니다 (HR, VO2, VCO2, VE, 작업, 등.) -끝에 측정 개인의 신체를 생산할 수 있는 최대의 비율이 될 것입니다 (HR, VO2, VCO2, VE, 작업, ). 비율 submaximal 운동 기간의 강도 의해 결정 됩니다.
-최대의 비율을 알고 그것은 극대 운동 시험 이전 방문에서 일반적으로 수행 될 필요가 있을 것
할머니2: 산소 소비; VCO2: 이산화탄소 생산; VE: 환기; HR: 심장 박동; RER: 호흡 교환 비율

표 1: 최대 Submaximal 지구력 운동 테스트의 비교. 테이블 차이 설명 하는 두 운동 테스트 간의 유사점 요약 되어 있습니다.

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Discussion

외래/대체 치료 도구로 통합 운동에 대 한 큰 잠재력이 있다. 사실, 증거의 신흥 바디는 강하게 신체 활동 건강 증진 제안 합니다. 약 또는 진단 도구 운동을 사용 하 여 적당량의 이해 또는 "복용량" 원하는 효과 달성 하기 위해 운동을 해야 합니다. 운동의 최적 복용량으로 너무 많은 운동을 개선 건강에 해로운 수 있습니다 추정 한다. 따라서, 운동 처방 운동에서 최적의 혜택을 달성 하기 위해 각 개인에 맞게 할 수 있습니다. 이 위해, 변수를 운동에 대 한 다양 한 응답의 성격을 이해 하 고 제어 필요가 있다. 따라서, 운동 테스트를 표준화 된 방법론 분야를 앞으로 이동에 중요 한 될 것입니다.

Submaximal 운동 테스트를 위해 운동 강도 정상화를 위한 최선의 방법 논쟁의 대상이 되 고 있습니다. 우리 하기로 달성, 최대한 작업의 60%를 사용 하지만 피크/보2최대의 비율 HRmax 또는 HRRmax 운동 훈련 강도 영역19처방에 대 한 일반적으로 사용 됩니다. 더 최근에, 다른 방법은 연구에 대 한 운동 강도 정상화에 더 효과적인 것으로 제안 했다 되었습니다. 하나 되는 비율 델타 개념, 어디 최대 가스 교환 임계값 및 VO2사이의 차이의 지정된 된 백분율으로 설정 되어 강도와 지구력 submaximal 더 일관 된 주제 사이의 응답 제공을 보여줘 왔다 운동 보2최대20의 비율을 사용 하 여 보다 테스트. 소비 세 테스트 사이클에 대 한 두 번째 방법은 전원이 중요 한 (CP)는 피로 임계값에 해당 하는 전원 출력에 설명 합니다. 이 시점에서 심폐 및 대사 응답은 가장 동기화 또는 통합. 주변 피로 기간을 제한 하지 않습니다 운동이이 임계값 아래 수행 되는 운동, 수행할 수 있으며 운동 강도 안정화 될 수 있다. 다른 한편으로, CP, 할 수 있는 작업의 양 또는 W 위의 ' 확인 될 수 있다 W까지 기간 '은 소진 예상된21수. Submaximal 운동 강도 결정 하는 방법에 대 한 최선의 선택 결정, 아직 남아 있지만 운동 생리학 분야에 많은 더 오래 된 방법에서 이동 하 고 설명 하는 새로운 방법 중 하나를 향해 이동 합니다. 선택한 프로토콜 연구 평가 1 차 결과에 따라 다릅니다. 또한,이 연구에서 간헐적인 가스 교환의 모니터링 선정 되었다 테스트 더 편안 하 게 참가자에 대 한 오랜 기간 동안 피스에서 호흡은 구강 건조로 인해 불편. 타 액 누적 될 수 있습니다 하 고 입에 마우스 피스를 들고 문 턱에 대 한 피곤 하실 수 있습니다. 이후 기본 결과 말 초 혈액 백혈구에 변화와 변화를 심장과 응답 submaximal 지구력 운동으로, 운동 테스트 정상에서 남아 있도록 가스 교환의 간헐적인 모니터링 충분 했다.

우리 표준화 운동을 프로토콜을 설명 했습니다 있지만 앞의 테스트를 더욱 일관성과 운동 테스트 결과의 재현성을 향상 시키기 위해 운동 추가 단계를 취할 수 있습니다. 예를 들어 특정 연구에 대 한 모든 혈압 측정을 수행 하는 동일한 기술자를가지고 또는 최소한 여러 반복 테스트를 통해 주제를 측정 하는 동일한 기술 자가 있다. 둘째, 모든 시험 장비, 특히 대사 분석기의 적절 한 교정 각 실험 전에 수행 되어야 합니다. 마지막으로, 주제 인구와이 개별 응답 및 개인 간 비교 변경 방법의 다양성으로 간주 한다 고 최소화. 이 제한 하는 자극 (즉, 카페인), 및 제어 음식 섭취 량과 운동 과목 휴식 잘 테스트 하 고 또한 이전에의 사용을 통해 여러 가지 방법으로 완화 될 수 있습니다. 테스트 조건 (장비, 실내 온도, 시간 날, 등등) 테스트 반복 하려고 하는 경우 일관 된 유지 되어야 한다. 일부 시나리오에서 그들의 월 경 주기의 특정 단계에 대 한 테스트를 완료 하는 여성 참가자는 데 (예를 들어, 초기 소 낭 모양 단계)는 또한 중요 한 제어. 또한, 연구원 경우 허용할 것 이다 보충 교재 및 약물을, 이러한 운동에 대 한 응답을 변경할 수로 결정 해야 합니다. 특정 연구에 대 한 제어를 추가 변수를 있을 수 있습니다, 하는 동안이 단계 어떤 연구 디자인 관련 된 운동 테스트에 통합 될 것이 좋습니다.

여기에 설명 된 운동 regimens 급성 운동 생리 적인 응답을 공부에 활용할 수 있습니다. 이전 두 개의 다른 운동 regimens14건강 한 개인에서 면역 변화를 이해 하이 방법을 사용 했습니다. 우리는 운동 운동 후 다른 시간 지점에서 수집 된 3 개의 혈액 샘플을 테스트 하기 전에 혈액 샘플을 수집. 모두 최대한 지구력 운동 regimens 여러 백혈구 인구의 급속 한 축적에, 하는 동안 최대한 처방 이어질 대부분 백혈구 모집단의 큰 증가 수행한 테스트 후에 즉시. 우리 또한 발견 CD56+CD16+ 운동, 하지만 CD15 후 즉시 가장 자연 킬러 세포 증가+ granulocytes 3 시간 게시물 운동에서 정점으로 지연 된 응답을 했다. 그것은 잘 알려진 말 초 혈액 백혈구 빠르게 순환 운동 (Freidenreich와 볼 렉22의 검토) 다음으로 축적, 우리의 연구 동원의 활동 꽤 다른 고 형식을 특정 셀 설명 했다. 자연 킬러 (NK) 세포와 CD8+ 세포 독성 T 세포 운동23, 시 가장 영향을 표시 하지만 다른 인구 또한 골수성 세포와 B 세포를 포함 하 여 어느 정도 증가. 많은 연구는 단일 운동 이벤트의 급성 효과 중점적으로, 경도 훈련 기반 운동 regimens 가능성이 운동 장기 면역 성능에 미치는 영향으로 추가적인 통찰력을 제공 하기 위해 필요 합니다.

여기에 설명 된 프로토콜 생물 및 생리 반응에 대 한 운동 regimens를 통합 하는 표준화 된 방법론을 제공 합니다. 이러한 프로토콜 쉽게 수정할 수 있습니다 모두 단일 운동 뿐만 아니라 장기 경도 여러 테스트 테스트. 생리 측정 포함 될 수 있습니다, 하지만, 심장 박동, 혈압, 산소 소비, 및 몸 대량 색인 (BMI)에 국한 되지 않습니다. 생물 학적 응답 표본 주변 혈액, 타 액, 소변, 땀 등의 다양 한에서 측정할 수 있습니다. 이 샘플에서 여러 개의 동시 분석 세포 구성, proteomics 분석, 유전자 식 배열, 또는 생 화 학적 및 분자 접근의 다른 종류의 cytometry 수행 을 통해 수 있습니다. 말 초 혈액 백혈구의 구성에 이해 변화, 이외에 다른 염증24, cytokines25, 그리고 훈련 regimens를 사용 하 수 있습니다 운동 유도 된 변화26 변경 하는 방법의 플라즈마 표시에서 봤어요 . 합쳐, 표준화 된 프로토콜 허용 다른 기간의 신체 활동의 측정 및 농도와 생리 적 매개 변수는 정의 된 방식으로.

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Disclosures

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

Acknowledgments

이 연구는 실험실 의학의 메이 요 클리닉 부와 병 리 및 기타 다양 한 내부 소스에 의해 투자 되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Metabolic cart/portable system MCG Diagnostics Mobile Ultima CPX System The flow calibration syringe, and calibration gases should come with system. There are numerous possible options/alternatives.
Pulmonary function software (Breeze Suite) MCG Diagnostics Software used will depend on the metabolic system
Upright cycle ergometer Lode ergoline 960900 Numerous possible options/alternatives
12-Lead ECG GE Healthcare CASE Exercise Testing System Used for 12 lead ECG capture, control bike. Having a full 12-lead is ideal for maximal exercise test so can monitor for arhythmias, but alternative for just HR would be a wireless chest strap heart rate monitor
Pulse oximeter Masimo MAS-9500 Usually multiple probe options: finger, forehead, ear lobe.  Usually avoid finger as tight handlebar grip can cause measurement inaccuracies
Pneumotach (preVent Flow Sensor) MCG Diagnostics 758100-003 Alternative systems can use a turbine
Nose piece (disposable) MCG Diagnostics 536007-001  Numerous possible options/alternatives
Mouthpeice with saliva trap MCG Diagnostics 758301-001 Suggest filling the saliva trap with paper towel/gauze and tape cap to limit dripping
Headband Cardinal Health 292866 Used to secure the forehead pulse oximeter and the lines for the cart
Stethescope  3M Littman 3157SM Numerous possible options/alternatives
Blood pressure cuff HCS HCS9005-7 Cuff size will depend on the population planning to test
ECG Electrodes Cardinal Health M2570 only needed with lead based ECG/HR monitoring
K2EDTA tube 5 mL Becton Dickinson 368661
*The table provides a list of the supplies and equipment utilized in this protocol and comments related to the equipment. Brand name/company is provided, but the use of other brands will not affect the results, key is to keep it consistent throughout testing in a particular study.

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References

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최대한 하 고 Submaximal 지구력 운동 인간에서 급성 운동 생리 및 생물학 응답을 측정 하기 위해 테스트를 실시
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Wheatley, C. M., Kannan, T., Bornschlegl, S., Kim, C. h., Gastineau, D. A., Dietz, A. B., Johnson, B. D., Gustafson, M. P. Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans. J. Vis. Exp. (140), e58417, doi:10.3791/58417 (2018).More

Wheatley, C. M., Kannan, T., Bornschlegl, S., Kim, C. h., Gastineau, D. A., Dietz, A. B., Johnson, B. D., Gustafson, M. P. Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans. J. Vis. Exp. (140), e58417, doi:10.3791/58417 (2018).

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