Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biochemistry
Click here for the English version

Biochemistry

En hurtigt forøget Tethered-Svømning Maximal protokol for cardiorespiratory vurdering af svømmere

Published: January 28, 2020 doi: 10.3791/60630
Automatic Translation
*1,2, *2, *2, *2, *2, *1,3, *4,5, *3,6, *3, *7,8
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

Summary

I modsætning til måling under fri svømning, som giver iboende udfordringer og begrænsninger, bestemmelse af vigtige parametre for kardiorespiratorisk funktion for svømmere kan gøres ved hjælp af en mere realistisk og lettere at administrere tøjret-svømning hurtigt forøget protokol med gasudveksling og indsamling af ventilatordata.

Abstract

Trinvis motion test ning er standard midler til vurdering af kardiorespiratoriske kapacitet udholdenhed atleter. Mens den maksimale sats for iltforbrug typisk bruges som kriterium måling i denne henseende, to metaboliske breakpoints, der afspejler ændringer i dynamikken i laktat produktion / forbrug som arbejdsfrekvensen er steget er måske mere relevant for udholdenhed atleter fra et funktionelt synspunkt. Motion økonomi, som repræsenterer hastigheden af iltforbrug i forhold til udførelsen af submaximal arbejde, er også et vigtigt parameter til at måle for udholdenhed-atlet vurdering. Rampe trinvise test bestående af en gradvis, men hurtig stigning i arbejdshastigheden, indtil grænsen for motion tolerance er nået, er nyttige til bestemmelse af disse parametre. Denne type test udføres typisk på et cyklusergometer eller løbebånd, fordi der er behov for præcision med hensyn til forøgelse af arbejdshastigheden. Men, atleter bør testes, mens de udfører den form for motion, der kræves for deres sport. Derfor vurderes svømmere typisk under trinvise frisvømningstest, hvor en sådan præcision er vanskelig at opnå. Vi har for nylig foreslået, at stationær svømning mod en belastning, der gradvist øges (trinvis tøjret svømning) kan tjene som en "svømme ergometer" ved at tillade tilstrækkelig præcision til at rumme en gradvis, men hurtig lastning mønster, der afslører de førnævnte metaboliske breakpoints og motion økonomi. I hvor høj grad den maksimale iltforbrug, der opnås under en sådan protokol, tilnærmer imidlertid den maksimale hastighed, der måles under fri svømning, er dog endnu uvist. I denne artikel forklarer vi, hvordan denne hurtigt formerede tøjret-svømning protokol kan anvendes til at vurdere kardiorespiratoriske kapacitet af en svømmer. Konkret forklarer vi, hvordan vurdering af en kortdistancesvømmer ved hjælp af denne protokol viste, at hans udbredelse af ilt var henholdsvis 30,3 og 34,8 mL∙min-1∙kg-1BM ved sin gasbørstærskel og respiratoriske kompensationspunkt.

Introduction

En øvelsestest, der indebærer en trinvis stigning i arbejdsfrekvensen fra lav til maksimal (dvs. trinvis træningstest; INC) giver guld standard metode cardiorespiratory vurdering for udholdenhed atleter. Ud over den højeste WR, atleten kan opnå (WRpeak),INC giver også mulighed for bestemmelse af den højeste sats, hvormed den enkelte kan forbruge ilt (O2) for denne form for motion (VיO2peak), hvis gasudveksling og ventilatordata indsamles under test1. VיO2peak repræsenterer kriteriet mål for cardiorespiratory fitness. Desuden er analyse af gasudvekslings- og ventilatordata, der indsamles som WR,forøget, en ikke-invasiv måde at identificere det punkt, hvor koncentrationen af blodlaktat (blod [laktat]) stiger over basisværdien (laktattærsklen) og det punkt, hvor den begynder at akkumulere med et accelereret tempo (laktat-flammepunkt)2. Disse metaboliske brudpunkter anslås ved at fastsætte gasbørstærsklen (GET) og respiratorisk kompensationspunkt (RCP), henholdsvis3. Vigtigere er det, GET giver et robust skøn over det punkt, hvor blod [laktat] i første omgang stiger, mens "hyperventilation", der karakteriserer RCP er et mere komplekst fænomen, der kan indledes ved afferent input andre end kemomodtagelse i sig selv. Derfor bør der med forsigtighed drages forsigtighed med konklusioner baseret på identifikation af RCP.

Når motionen opretholdes med en konstant arbejdshastighed, er der markant forskellige fysiologiske responsprofiler baseret på "øvelsesintensitetsdomænet", inden for hvilket wr'en falder4,5. Konkret er opnåelsen af en VיO2 og blod [laktat] "steady state" hurtig i det moderate domæne, forsinket i det tunge domæne og uopnåelige i det alvorlige domæne4,5. Det er veletableret , at den hastighed , hvormed O2 kan indtages på GET under INC (VיO2GET),fungerer som den stofskifte , der adskiller moderat fra tunge domæne under CWR3,6. Selv om det er kontroversielt, viser en række nylige observationer en tilsvarende ækvivalens mellem den hastighed , hvormed O2 kan indtages ved RCP (VיO2RCP) og svær/svær adskillelse7,8,9,10. Identifikation af VיO2GET og VיO2RCP fra data indsamlet under INC kan derfor være nyttig til at ordinere domæne-specifikke uddannelse regimer for udholdenhed atleter via stofskiftet med det forbehold, at tilpasse en stofskifte med en bestemt arbejdsfrekvens er mere kompleks end blot at gøre det i henhold til VיO2-arbejdesats forhold stammer fra den trinvise test8,11.

Når begrebet test for at bestemme VיO2max blev oprindeligt undersøgt, forskere havde emner udføre anfald af spor kører til grænsen for motion tolerance (Tlim)ved stigende hastigheder på separate dage1. Forskning fulgte som bekræftede, at VיO2max også kan bestemmes fra lignende anfald udført til Tlim på samme dag med hvileperioder afbrudt12. Til sidst blev det vist sig, at en kontinuerlig protokol med WR steg trinvist med bestemte tidsintervaller (f.eks. hver 3 min. ) afslørede den samme VיO2peak som de diskontinuerlige test13. Disse "graduerede træningstest" blev derfor standarden for bestemmelse af dette kriterium mål for kardiorespiratorisk egnethed. Men i 1981 offentliggjorde Whipp og kolleger forskning, der viste, at INC med henblik på VיO2max-måling også kunne udføres udelukkende i ikke-stabil tilstand; det vil sig, med WR stigende kontinuerligt som en "glat funktion af tid" (RAMP-INC)14. I modsætning til INC med udvidede faser og relativt store WR stigninger pr fase, den gradvise stigning i løbet af RAMP-INC sikrer, at "isocapnic buffering region", der adskiller GET og RCP vil være klart defineret15. Desuden kan RAMP-INC ligesom INC med etaper bruges til at vurdere "motioneconomy" (dvs. den VיO2, der kræves pr. given WR); i modsætning til INC med faser, i dette tilfælde, Det er det modsatte af "delta effektivitet" (dvs. hældningen af VיO2-WRforholdet), der anvendes til dette formål11 med hensyn tagen til det faktum, at på grund af kompleksiteten af VיO2 respons på arbejdshastigheder på tværs af intensitetspektrum, vil denne parameter ikke være en uforanderlig funktion af INC i sig selv (f.eks, RAMP-INC indledt fra forskellige baseline arbejdshastigheder eller karakteriseret ved forskellige skråninger rampe) eller CWR motion 16.

For generelle fitness test, INC er normalt udføres på et ben ergometer eller løbebånd, fordi disse modaliteter er mere tilgængelige og ben cykling og gang / løb er velkendte for den gennemsnitlige person. Desuden kræver administration af RAMP-INC evnen til at øge WR kontinuerligt i små intervaller (f.eks 1 W hver 2 s); derfor er et ergometer (typisk bencykling) bedst egnet til denne type test. Men, atlet vurdering er mere kompleks, fordi atleter skal testes, mens de udfører den specifikke form for motion, der kræves for deres sport. For cyklister og enkeltpersoner, der deltager i sportsgrene, der involverer løb, er dette ikke problematisk på grund af tilgængeligheden og anvendeligheden af de førnævnte testmaskiner. Omvendt er økologisk gyldige test med gasudveksling og indsamling af ventilatordata og den gradvise wr-forøgelse, der kræves til RAMP-INC, mere udfordrende, når man vurderer akvatiske atleter.

Forud for fremkomsten af automatiserede indsamlingssystemer, gas-udveksling vurdering af svømmere blev ofte udført ved hjælp af Douglas-taske indsamling efter en maksimal svømme17. Når automatiserede systemer blev udviklet, "real-time" indsamling fandt sted, men ikke under "real-svømning" betingelser (f.eks, mens svømmere svømmede i en flume, der kontrollerede WR)17. Desværre har den tidligere metode iboende begrænsninger på grund af antagelserne om "tilbagestående ekstrapolering", mens sidstnævnte giver anledning til bekymring med hensyn til, i hvilket omfang flume svømning ændrer teknik17. Den nuværende state of the art indebærer brug af bærbare ånde-by-breath indsamlingssystemer, der bevæger sig med svømmeren ved siden af poolen under gratis svømning17. Mens denne type måling forbedrer den økologiske gyldighed, er gradvis stigning i antallet af wr-indikatorer udfordrende. Inc under fri svømning indebærer typisk intervaller af indstillet afstand (f.eks 200 m) ved gradvist stigende hastigheder14,15. Det betyder, at en test består af langvarige faser med store ulige WR intervaller. Det er derfor ikke overraskende, at kun et enkelt metabolisk brudpunkt (typisk kaldet "anaerob tærskel") er rapporteret af forskere, der anvender denne test18,19. I stedet har vi for nylig vist, at både VיO2GET og VיO2RCP kan bestemmes ud fra data indsamlet, mens svømmere udførte stationær svømning i en pulje mod en belastning, der blev øget gradvist og hurtigt (dvs. trinvis tøjret svømning)20. Mens den unikke vejrtrækning mønster, der er til stede under svømning kan gøre de førnævnte breakpoints sværere at identificere i forhold til typiske former for vurdering (personlig observation), mener vi, at denne metode til test kan være egnet som en "svømme ergometer", der kan bruges til kardiorespiratory vurdering af svømmere på en måde svarende til, hvordan en stationær cyklus bruges til cyklister. Faktisk har vi vist, at VיO2GET, VיO2RCP og motion økonomi (som angivet af VיO2-loadhældning) kan alle bestemmes ud fra den hastigt forstørrede tøjret-svømning protokol, der er beskrevet under20.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deltagerne i den undersøgelse, hvorfra de nedenfor fremlagte repræsentative data blev udtrukket, skulle20 (n = 11) give deres skriftlige informerede samtykke, inden prøvningen blev indledt efter forsøgsprocedurerne, dervar forbundet risici og potentielle fordele ved deltagelse. Det første besøg omfattede en familiarization session, hvor svømmerne blev introduceret til begrebet tøjret svømning og de måleteknikker, der ville være i kraft under den faktiske test. En alt-out tøjret-svømning test blev udført under det andet besøg og den hastigt forstørrede tøjret-svømning protokol blev udført på det tredje besøg. Begge test blev udført i en semi-olympisk pool (25 m) med vandtemperatur ved 28 °C.

1. Forberedelse af svømmer

  1. Bed svømmeren om at undgå anstrengende motion i 24 timer forud for hver testsession.
  2. Bed svømmeren om at ankomme til poolen i en udhvilet og fuldt hydreret tilstand ≥3 h efterbord.
  3. Bed svømmeren om at afstå fra at indtage stimulerende drikkevarer og alkohol i 24 timer før hver test.

2. All-out tøjret-svømning test

  1. Forbered den 500 kg vejecelle, der vil blive brugt til at måle den højeste kraft, som svømmeren kan udøve under to forsøg bestående af 30 s all-out svømning21.
    1. Åbn N2000PRO Software (Power Din Pro - CEFISE) programmet på computeren.
    2. Åbn hjælp-menuen for at kontrollere kommunikationsforbindelsen mellem computeren og load-cell analyzer.
      1. Overhold et grønt signal, der angiver, at forbindelsen til RS232-grænsefladen er veletableret.
      2. Indstil nedtællingen til at starte testen afhængigt af omstændighederne.
      3. Angiv prøvetagningsvarigheden. Angiv hvileintervallet. Indstil rammerne pr. sekund til 100 Hz.
      4. Indstil kraftmålingen til N eller kg afhængigt af personlige præferencer. Indstil anskaffelsestiden i millisekunder.
    3. Lægscellen22 kalibreres med 0 og 10 kg belastninger med svømmeren uden for poolen.
    4. Fastgør en vejecelle til startblokken via den L-formede fladtrykt jernstang, der er designet af CEFISE specielt til tøjrede-svømning målinger.
    5. Fastgør den ene ende af det uelastiske reb til lastcellen og den anden ende på svømmeren ved hjælp af det specialdesignede bælte (CEFISE), som har reb fastgjort til begge hofter, således at benspark ikke forstyrrer kraftmålingen.
  2. Forbered svømmeren til udførelsen af to-forsøgstesten.
    1. Giv instruktioner til svømmeren om korrekt udførelse af all-out front-crawl svømning (f.eks forhindre hoved og bagagerum i at stige, mens svømning så hurtigt som muligt, koncentrere sig om at sparke på et maksimalt tempo ud over maksimal strøg, osv.).
    2. Instruere svømmeren til at udføre stretching og arm / ben gynger ved poolen i forberedelse.
    3. Bed svømmeren om at komme ind i poolen og udføre en standardopvarmningsprotokol bestående af front-crawl svømning i 800 m ved lysintensitet med omhu for at undgå at skabe eventuelle dvælende virkninger, der kan påvirke resultaterne af testen.
    4. Lad svømmeren forlade poolen og hvile ved poolen i 10 minutter.
    5. Fastgør bæltet omkring svømmerens talje. Fastgør den frie ende af det uelastiske reb til bæltet.
    6. Den belastning, der kræves for at opretholde svømmerens krop vandret med en minimal spænding på målesystemet(belastningsbase).
    7. Signal svømmeren til at begynde Trial #1 af testen.
  3. Overvåg svømmeren under testens udførelse.
    1. Giv verbal opmuntring til svømmer i hele 30 s test.
    2. Signal svømmeren til at afslutte testen. Tag svømmeren af det uelastiske reb.
    3. Bed svømmeren om at udføre en standard cool-down-protokol bestående af front-crawl svømning med en lys intensitet.
    4. Lad svømmeren hvile i 30 minutter ved poolen.
    5. Sæt svømmeren på det uelastiske reb igen.
    6. Signal svømmeren til at starte Trial #2 af testen, som er identisk med Trial #1 (30 s af all-out svømning).
    7. Signal svømmeren til at afslutte testen.
    8. Bed svømmeren om at udføre en standard cool-down-protokol bestående af front-crawl svømning med en lys intensitet.
    9. Lad svømmeren forlade poolen.
  4. Analysér de data, der blev indsamlet under toforsøgstesten.
    1. Anvend udjævningsprocessen på dataene ved hjælp af N2000PRO-softwarepakken23.
    2. Bølgefrekvenssignalets toppe beregnes fra den sinusnoide kurve (område, sinus 80°-100°) overbelastningsbasen for forsøg #1 og 2.
    3. Definer de gennemsnitlige toppe af kraft-time bølge-frekvens signal i de første 5 s og hele 30 s, henholdsvis som peak force (Fpeak) og gennemsnitligkraft (Favg) for hver forsøg.
    4. Brug de højere værdier for Fpeak og Favg til yderligere beregninger.

3. Trinvis tøjret-svømning test

  1. Beregn de belastninger, der vil blive brugt til at modstå svømmerens fremadforskydning under den trinvise test.
    1. Startbelastningen beregnes som 30 % afF-avgen overbelastningsbasen.
    2. Beregn de intervaller , der skal anvendes pr. 60-s fase , som 5 % af Favg overbelastningsbasen.
  2. Forbered den automatiserede bærbare metaboliske enhed til dataindsamling.
    1. Åbn enhedens software.
    2. Kontroller kommunikationsforbindelsen mellem computeren og den automatiserede bærbare metaboliske enhed.
    3. Tænd for enheden, og lad det varme i 45 min. Sørg for, at batterierne er fuldt opladet.
    4. Udfør kalibrering af enheden til miljøluft24.
    5. Udfør kalibrering af enheden for referenceO 2 (16%), CO2 (5%) og N (balance) koncentrationer24.
    6. Udfør kalibrering af masketidsforsinkelse24.
    7. Udfør kalibrering af turbine med 3 L sprøjte24.
    8. Indtast emnedata, omgivelsestemperatur og fugtighed.
  3. Forbered svømmeren til udførelsen af den trinvise test.
    1. Installer en ansigtsmaske og en snorkel på svømmeren.
    2. Bed svømmeren om at hvile ved poolen i 10 minutter for at indsamle "baseline" gasudveksling og ventilatordata.
    3. Bed svømmeren om at komme ind i poolen og udføre en standard opvarmningsprotokol bestående af front-crawl svømning med en lys intensitet.
    4. Fastgør et bælte omkring svømmerens talje. Fastgør et uelastisk reb til bæltet med den anden ende af tovværk fastgjort til læssesystemet.
    5. Bed svømmeren om, at når testen begynder at bruge de to markører i bunden af puljen til referencepunkter, som giver dem mulighed for at opretholde en relativt fast position (f.eks. ± 1 m fra den ønskede position).
    6. Signal svømmeren til at begynde testen.
  4. Overvåg svømmeren under udførelsen af den trinvise test.
    BEMÆRK: En forskningsassistent, der har erfaring med at overvåge denne type test, bør holde gasanalyseenheden ved poolen cognizant til at gøre det uden at hindre svømmer forskydning og / eller opløftende svømmerhoved.
    1. Forøg belastningen, mens timingen af 60'erne faser.
    2. Afslut testen og registrere tid til at begrænse motion tolerance, når svømmeren ikke længere er i stand til at opretholde den nødvendige position på trods af stærk verbal opmuntring fra testerne.
    3. Brug tiden til at begrænse træningstolerancen til at beregne de fuldførte faser.
    4. Optag belastninger for hvert trin og spidsbelastning.
    5. Tag svømmeren af det uelastiske reb.
    6. Bed svømmeren om at udføre en standard cool-down-protokol bestående af front-crawl svømning med lav til moderat intensitet.
    7. Lad svømmeren forlade poolen.
  5. Analysér de data, der indsamles under den trinvise test.
    1. Glat indånding gas-udveksling data, der blev indsamlet før og under test ved hjælp af enhedens softwareprogram.
    2. Eksporter gasudvekslingsdata i sammenhængende 9 s bin gennemsnit.
    3. Udfør et rullende gennemsnit på tre punkter i træk 9 s bin gennemsnit for VיO2.
    4. Optag den højeste rullende gennemsnitsværdi på tre point som VיO2peak.
    5. Ved hjælp af den endelige trepunktsværdi for rullende gennemsnit for hvert afsluttet trin skal du beregne VיO2-load-forholdet via lineær regression. Udeluk data fra testfaserne, hvis et VיO2-plateau ser ud til at være til stede (visuel inspektion).
    6. Ved hjælp af fortløbende 9 s bin gennemsnit, bestemme VיO2GET.
      1. Den første uforholdsmæssige stigning i CO2-produktionen (VיCO2) i forhold til VיO2.
      2. Der bestemmes stigningen i forholdet mellem den udløbne ventilationshastighed (VיE) til VיO2 uden stigning i forholdet mellem VיE og VיCO2.
      3. Der bestemmes stigningen i ende-tidevand O2 spænding uden fald i end-tidal CO2 spænding.
    7. Ved hjælp af fortløbende 9-s bin gennemsnit, bestemme VיO2RCP.
      1. Den første uforholdsmæssige stigning i VיE i forhold til VיCO2.
      2. Der bestemmes faldet i end-tidal CO2.
    8. Express VיO2peak, VיO2GET, VיO2RCP og VיO2-load hældning i både absolutte (L∙min-1)og relativ (til kropsmasse; mL∙min-1∙kg-1)udtryk.
    9. Express VיO2GET og VיO2RCP i relative tal som en procentdel af VיO2peak.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De data, der præsenteres i tabel 1 og afbildet i figur 1-4, repræsenterer de responsprofiler, der er observeret for en mandlig svømmer (alder, 24 år). På tidspunktet for dataindsamlingen havde svømmeren trænet til konkurrencesvømning i 7 år. Hans speciale var kort distance (dvs. 50 m og 100 m) freestyle begivenheder.

Den første belastning på INC blev indstillet til en belastning, der oversteg den belastning, der var nødvendig for denne svømmer til at opretholde kroppen justering før indledningen af all-out svømme (Fbase)med 30% af forskellen mellem den gennemsnitlige kraft målt under all-out svømme og Fbase (ΔF). For denne svømmer var den belastning 4,17 kg. Belastningen blev derefter forhøjet med 0,7 kg for hver 60 s etape(figur 1). Grænsen for motion tolerance for denne svømmer fandt sted på 576 s (fase 10).

Når ånde-by-breath VיO2 data indsamlet under baseline og motion dele af INC blev gennemsnit i hinanden følgende 9 s skraldespande, det højeste trepunktsrullende gennemsnit var 3,44 L∙min-1 (40,6 mL∙min-1∙kg-1BM) (Figur 2) og VיO2-loadhældningen var 261 mL∙min-1∙kg-1 (3,1 mL∙min-1∙kg-1BM∙kg-1) (Figur 3). Identifikationen af GET og RCP blev foretaget ved konsensus fra et panel af uafhængige korrekturlæsere, der havde erfaring med at foretage disse afgørelser fra en klynge af målinger. Er, at GET repræsenterer det punkt under INC, hvor ventilation ændringer på grund af metabolisk acidose og den øgede VיCO2, der opstår som følge af sin buffering (dvs. passage af "laktat tærskel"), kan det identificeres ved en stigning i forholdet mellem både VיCO2 og VיE til VיO2, der forårsager end-tidal O2 til at stige. For data, der er indsamlet under INC med tilstrækkelig følsomhed, vil denne ændring i gasudvekslings- og respiratorisk responsprofil dog ikke blive ledsaget af et fald i sluttidevands-CO2, fordi stigningen i VיCO2 og VיE vil stå i et forhold. Derfor vil det delvise tryk på CO2 i arterielt blod (PaCO2) forblive konstant (dvs. isocapnic buffering; iso = samme, capnic = CO2) (figur 4). Under inc-programmet for hurtig indvoldning vil faldet i PaCO2 og co2-sluttidevandet, der karakteriserer "respiratorisk kompensation" som reaktion på metaboliskacidose, ikke forekomme for ≥ 2 ekstra min. For denne svømmer, de metaboliske satser karakteriserer disse forskellige ændringer i gas-udveksling og ventilatorrespons drevet af det øgede bidrag af "anaerobe vej" til energiefterspørgslen fandt sted på 75% og 86% af VיO2peak, henholdsvis (tabel 1).

Figure 1
Figur 1: Skematisk repræsentation af den hurtigt formerede tøjret-svømning test, der kan bruges til at bestemme vigtige parametre for kardiorespiratorisk egnethed for svømmere. Den belastningsprofil og tid til at begrænse motionstolerancen, der er afbildet, er for et repræsentativt emne, en 24-årig svømmer, der konkurrerer i kortdistancearrangementer. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Pulmonal O 2-optagelsesrespons under den hurtigt tiltrængte tøjret svømningstest, der udføres af det repræsentative emne. Den lodrette stiplede linje repræsenterer det punkt, hvor indlæsningsforøgelsen begyndte. De røde cirkler repræsenterer den højeste rullende gennemsnitshastighed på tre point på O2, der blev målt under testen. Vi definerede denne værdi som denne svømmers VיO2peak for denne form for trinvis motion. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: VיO 2-belastningskoordinaterne for det repræsentative emne for hvert afsluttet trin i den hurtigt formerede tøjret svømningstest. Lineær regressionsanalyse blev brugt til at udlede den linje med den bedste pasform, der er afbildet. Hældningen af denne linje bruges som et mål for motion økonomi. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Gasudveksling og ventilatorreaktioner for det repræsentative emne under den hurtigt formerede tøjret svømningstest. Fra venstre mod højre er lodrette stiplede linjer på linje med henholdsvis gasvekslen og åndedrætsgarantipunktet. Vandrette stiplede linjer placeres ved nadir (top tre grafer) eller spids (nederste graf) af datapunkter. Se tekst for detaljer om, hvordan disse metaboliske brudpunkter blev bestemt af visuel inspektion. Med en lille ændring er dette tal blevet genoptrykt med tilladelse fra de oprindelige udgivere20. Klik her for at se en større version af denne figur.

Kropsmasse (kg) 84.7
Statur (cm) 184
Tid til at begrænse træningstolerance (r) 576
Faser afsluttet 9.6
Spidsbelastning (kg) 10.5
VיO2peak (L∙min-1) 3.44
VיO2peak (mL∙min-1∙kg-1BM) 40.6
VיO2GET (L∙min-1) 2.57
VיO2GET (mL∙min-1∙kg-1BM) 30.3
VיO2GET (% VיO2peak) 75
VיO2RCP (L∙min-1) 2.95
VיO2RCP (mL∙min-1∙kg-1BM) 34.8
VיO2RCP (% VיO2peak) 86
VיO2-loadhældning (mL∙min-1∙kg-1) 261
VיO2-belastningshældning (mL∙min-1∙kg-1BM∙kg-1) 3.1

Tabel 1: Kardiorespiratoriske parametre for det repræsentative motiv målt under den hurtigt formerede tøjret svømningstest.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En øvelse udfordring, der indebærer varige en trinvis stigning i WR indtil Tlim er nået, er en standard test protokol for vurdering af udholdenhed atleter. Når en sådan test udføres med gradvis, men hurtig tilvækst, er det særlig nyttigt, fordi der ud over VיO2maxkan anvendes gasudvekslings- og ventilatordata, der er indsamlet under prøvningen, til at skelne mellem den region, der afgrænses af GET og RCP, hvor acidose er til stede, men arterielt delvis tryk på CO2 (PaCO2) opretholdes14,15. De stofskifte, der tjener som lavere3,6 og øvre 7 ,8,9,10 grænser for denne region omtrentlige dem, der partitionerer den tunge intensitet domæne under CWR.

Generelt er den primære parameter af interesse stammer fra vurderingen af udholdenhed atleter med INC er VיO2max, som bruges til at overvåge atletens niveau af cardiorespiratory fitness. Desuden bruges VיO2max ofte som en måde at tildele øvelse WR ved ordinering af uddannelsesprogrammer (dvs. WR angivet som en procentdel af VיO2max). Men, en voksende mængde af forskning bekræfter, at den pulmonal gas udveksling (og i forlængelse heraf, muskel metabolisk) reaktion på en lineær stigning i WR er ikke lineær, og, vigtigere, de særlige kendetegn ved denne ikke-linearitet varierer for forskellige individer (og for den samme person på forskellige niveauer af konditionering)11. Normalisering af motionintensiteten ifølge VיO2max er derfor fejlbehæftet, fordi den ikke garanterer et tilsvarende niveau af "metabolisk belastning" for forskellige personer11,26,27. Omvendt sikrer normalisering af intensiteten i forhold til intensitetsdomænerne, der afspejler den ikke-linearitet på tværs af intensitetsspektret, at der vil opstå en lignende metabolisk udfordring. I modsætning til VיO2maxer det derfor stofskiftet, der bandt de træningsintensitetsdomæner, der er vigtige at overveje, når målet er at ordinere udholdenhedstræning på en ensartet måde.

Under CWR, metaboliske satser beliggende under VיO2GET omfatter moderat intensitet domæne, hvor en VיO2 stabil tilstand kan opnås hurtigt, muskel metabolisk forstyrrelser er minimal og motion er bæredygtig i en længere periode (f.eks ~ 4 h)4,5. Inden for dette område, udtømning af muskel [glykogen] og svækkelse i neuromuskulær ophidselse / transmission er for nylig blevet impliceret som grunde til at nå Tlim5. For stofskiftet over VיO2GET, men under hvad der er blevet kaldt den "kritiske stofskifte," en stabil tilstand VיO2 er også opnåeligt; i dette tilfælde er opnåelsen dog forsinket af tilstedeværelsen af en Langsom VיO 2-komponent, der øger VיO2-omkostningerne ved arbejde over det, der ville blive forudsagt ved lineær ekstrapolering af VיO2-omkostningerne ved motion i det moderate intensitetsdomæne28. Under træning inden for dette område, muskel metabolisk forstyrrelser (f.eks faldt [fosforkreatin], [ATP], [glykogen] og pH; øget [laktat]) er større og Tlim er markant reduceret (f.eks ~ 45 minutter)5. En VיO2 langsom komponent er også til stede under CWR kræver stofskifte over den kritiske stofskifte (dvs. inden for svær intensitet domæne); I dette tilfælde kan der dog ikke opnås en stabil tilstand, da VיO2 stiger ubønhørligt, VיO2peak griber ind (hvis motion opretholdes i en lang nok periode), et kritisk niveau af substratnedbrydning og/eller metabolitophobning er nået, og Tlim er nært forestående i en relativt kort periode (f.eks. 2-14 min afhængigt af arbejdsfrekvensen)5.

Med hensyn til udholdenhedstræning for atleter, er det godt accepteret i både teori og praksis, at tiden bør afsættes til motion i hver af intensiteten domæner, således at positive tilpasninger eksklusive til arbejde udført i hver kan udledes28. For eksempel kan en typisk uge for en udholdenhed atlet omfatte nem træning i det moderate domæne, stabil træning i det tunge domæne og tempo og interval træning i den alvorlige domæne29. Med hensyn til ordinering på en så domænespecifik måde er erkendelsen af, at VיO2GET adskiller moderat fra tunge domæne er godt accepteret3,6; Derfor kan moderat intensitet motion ordineres på en normaliseret måde som en procentdel af VיO2GET målt på en hastigt forøget RAMP-INC. Alternativt, kontrovers om den kritiske stofskifte, der etablerer den tunge / alvorlige grænse. Traditionelt bestemmelse af den højeste hastighed eller effekt, der ikke forårsager en stigning i blod [laktat] på > 1 mmol∙L-1 mellem 10 og 30 min under en række CWR anfald (dvs. den "maksimal laktat stabil tilstand; " MLSS) er blevet anvendt til dette formål30,31. Når de faktiske målinger af Tlim foretages ved at eksventerer den begrænsede arbejdsevne i det alvorlige område (W') under en række CWR-kampe eller en enkelt all-out-kamp det er for nylig blevet foreslået, at den "kritiske effekt" (CP) således afsløret (dvs. asymptote af power-Tlim hyperbola for den tidligere testprotokol eller end-test magt for sidstnævnte) kan være større end den effekt, der er angivet i MLSS vurdering32,33,34 ,35. På nuværende tidspunkt er det sikkert at konkludere, at selv om både CP- og MLSS-test giver rimelige skøn over grænsen for svær/svær intensitet, kan hvert af disse skøn påvirkes af en række faktorer, der gør det muligt at følge de to forhold.

I 2017 havde Keir et al. forsøgspersoner udføre en multi-bout CP-test protokol og fandt, at stofskiftet på CP var statistisk ligner RAMP-INC-afledte måling af VיO2RCP7. Forfatterne konkluderede, at ud over den metaboliske sats på CP, VיO2RCP kan give en alternativ måde at bestemme den kritiske stofskifte, der adskiller den tunge fra svær domæne. Det er imidlertid vigtigt at erkende, at hvis der er enighed, er det kun, når parametrene udtrykkes som stofskiftesatser, fordi RCP ikke kan knyttes til en bestemt arbejdsfrekvens36. I betragtning af, at luftvejskompensation kan være drevet af både øvelse WR (dvs. intensitet) og den tid, hvor en supra-GET WR opretholdes, bestemmelse GET og RCP som forskellige brudpunkter (i modsætning til en enkelt "anaerob tærskel", der effektivt melds de to) kræver INC med relativt hurtig forøgelse20. Den klare afgrænsning mellem de to brudpunkter for de repræsentative data, vi har fremlagt (se figur 4),kontrollerer, at den hastigt tiltrængte tøjret-svømning test, vi fremmer opfylder dette kriterium.

Ud over diskrete værdier for VיO2GET og VיO2RCPhar vi vist, at en hurtigt forøget tøjret svømningstest kan anvendes med tilstrækkelige forbehold (se ovenfor om, hvordan denne værdi vil være specifik for en given RAMP-INC-protokol og ikke nødvendigvis vejledende for det svar, der vil være til stede under CWR-træning) for at bestemme atletens træningsøkonomi som angivet af VיO2-loadhældningunder test20. Dette er en vigtig egenskab at vurdere, fordi atleter, der er mere økonomisk begunstigede under udholdenhed ydeevne. For eksempel, tværsnitsundersøgelser viser, at uddannede atleter besidder bedre motion økonomi37 mens langsgående undersøgelser bekræfter, at motion økonomi forbedres fra uddannelse38. Derfor, som følger denne parameter for svømmere fra en hastigt forøget tøjret-svømning test kunne være nyttige både for at forudsige sportspotentiale forud for uddannelse og overvågning ændringer, der opstår som følge af det. Ud over anerkendelsen af denne parameters specificitet for RAMP-INC (se ovenfor) er det imidlertid vigtigt at erkende, at kun data fra den lineære stigningsdel af VיO2-svaret bør anvendes til dette formål. Omvendt bør alle data, der afspejler en indledende forsinkelse i VיO2-svaret (VיO 2"middelresponstiden"), og/eller et VיO2-plateau foran Tlim udelukkes fra pasformen.

En vigtig advarsel til vores påstand om, at tøjret-svømning test, vi har beskrevet kan tjene som en "svømme ergometer" til måling kardiorespiratoriske parametre, der er relevante for gratis svømning er, at i hvilket omfang tøjret metode ændrer teknik tilstrækkeligt til at adskille de to kræver yderligere belysning. For eksempel, når rapportering af de højeste VיO2 målt under testen16,vi er tilbageholdende med at henvise til det som VיO2max, fordi vi ikke havde svømmere også udføre en fri-svømning INC i vores undersøgelse20. Derfor kan vi ikke bekræfte, at VיO2peak under tøjret test svarer til den, der måles ved hjælp af en frisvømning protokol. Selv om der er etableret en sammenhæng mellem de to værdier39,40,41, tidligere forskning, der sammenlignede de to har returneret tvetydige resultater. For eksempel rapporterede Bonen et al. VיO2peak værdier for gratis og tøjret svømning, der var ens og inden for det interval af variation forventes for gentagen måling af VיO2max40 mens Magel og Faulkner fundet en lavere værdi for tøjret i forhold til gratis svømning41. Årsagen til disse forskellige resultater er/er uklare, men kan afspejle, at lokal muskeltræthed og/eller respiratoriske nød greb ind, før VיO2max blev nået for svømmere, der ikke var vant til tøjret svømning i sidstnævnte undersøgelse42. Uanset denne skelnen bør fremtidig forskning udformes med henblik på at sammenligne VיO2peak-værdier for tøjrede og gratis svømning under både INC og supramaximal cwr-anfald med svær intensitet til Tlim, som bruges til at bekræfte, at et VיO2peak målt under INC faktisk er den maksimale VיO2, der kan opnås (dvs. "verifikationsanfald")42. Tilsvarende i løbet af hele testen, er det muligt, at anvende belastning på en trinvis måde kan resultere i forskellige "adaptive strategier" af svømmere som reaktion på stigningen i intensitet i forhold til stigende hastighed under fri svømning. For eksempel kan belastningen nå et niveau ud over, hvilket biomekaniske ændringer er nødvendige, der er i modsætning til dem, der ville give mulighed for en hurtigere slagtilfælde mønster som hastighed øges under fri svømning. Dette kan påvirke VיO2-WR hældning og / eller estimering af VיO2GET og VיO2RCP. Mere forskning sammenligne tøjret med gratis svømning er forpligtet til at give indsigt i denne henseende.

I modsætning til de hastighedsstigninger, der bruges til at øge WR under frisvømning INC test, har vi vist, at belastningen stigninger ansat til tøjret svømning giver mulighed for en gradvis, men hurtig stigning i WR. Derfor fremmer vi denne type test som en "svømme ergometer", der kan bruges til at bestemme VיO2GET, VיO2RCP og motion økonomi meget gerne en cyklus ergometer bruges til at udføre en glat rampe protokol14. Vi har også brugt denne test til at måle toppen VיO2 respons; men hvordan denne værdi kan sammenlignes med VיO2max, der typisk vurderes under gratis svømning, er endnu ikke løst.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen oplysninger at rapportere.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af CIPER-Foundation for Science and Technology (FCT), Portugal (UID/DTP/00447/2019) og delvist finansieret af Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001", og til São Paulo Research Foundation - FAPESP (PROCESS 2016/04544-3 og 2016/17735-1). Forfatterne vil gerne takke João Guilherme S. V. de Oliveira med bistanden til dataindsamling. Mário A. C. Espada anerkender den økonomiske støtte fra IPDJ – Det Portugisiske Sports- og Ungdomsinstitut.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-L syringe Hans Rudolph Calibration device
Aquatrainer COSMED Snorkel system/gas-exchange measurement
K4b2 COSMED Portable CPET unit/gas-exchange measurement
N200PRO Cefise Software program for analysis of force signal
Pacer 2 Swim Kulzer TEC Swimming velocity management/underwater LED line
Tether-system Own design Pulley-Rope system/loading management
Tether attachment CEFISE Bracket for attachment to swimmer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hill, A. V., Lupton, H. Muscular exercise, lactic acid, and the supply and utilization of oxygen. Quarterly Journal of Medicine. 16 (62), 135-171 (1923).
  2. Davis, H. A., Bassett, J., Hughes, P., Gass, G. C. Anaerobic threshold and lactate turnpoint. European Journal of Applied Physiology Occupational Physiology. 50 (3), 383-392 (1983).
  3. Beaver, W. L., Wasserman, K., Whipp, B. J. A new method for detecting anaerobic threshold by gas exchange. Journal of Applied Physiology. 60 (6), 2020-2027 (1986).
  4. Whipp, B. J., Wasserman, K. Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. Journal of Applied Physiology. 33 (3), 351-356 (1972).
  5. Black, M. I., et al. Muscle metabolic and neuromuscular determinants of fatigue during cycling in different exercise intensity domains. Journal of Applied Physiology. 122 (3), 446-459 (2017).
  6. Whipp, B. J. Dynamics of pulmonary gas exchange. Circulation. 76 (6 Pt 2), V118-V128 (1987).
  7. Keir, D. A., et al. Exercise Intensity Thresholds: Identifying the Boundaries of Sustainable Performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 47 (9), 1932-1940 (2017).
  8. Keir, D. A., Paterson, D. H., Kowalchuk, J. M., Murias, J. M. Using ramp-incremental VO2 responses for constant-intensity exercise selection. Applied Physiology, Nutrition and Metabolism. 43 (9), 882-892 (2018).
  9. Iannetta, D., et al. An equation to predict the maximal lactate steady state from ramp-incremental exercise test data in cycling. Journal of Science and Medicine in Sport. 21 (12), 1274-1280 (2018).
  10. Iannetta, D., Inglis, E. C., Fullerton, C., Passfield, L., Murias, J. M. Metabolic and performance-related consequences of exercising at and slightly above MLSS. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 28 (12), 2381 (2018).
  11. DiMenna, F. J., Jones, A. M. "Linear" Versus "Nonlinear" VO2 Responses to Exercise: Reshaping Traditional Beliefs. Journal of Exercise Science & Fitness. 7 (2), 67-84 (2009).
  12. Mitchell, J. H., Sproule, B. J., Chapman, C. B. The physiological meaning of the maximal oxygen intake test. Journal of Clinical Investigation. 37 (4), 538-547 (1958).
  13. McArdle, W. D., Katch, F. I., Pechar, G. S. Comparison of continuous and discontinuous treadmill and bicycle tests for max VO2. Medicine and Science in Sports and Exercise. 5 (3), 156-160 (1973).
  14. Whipp, B. J., Davis, J. A., Torres, F., Wasserman, K. A test to determine parameters of aerobic function during exercise. Journal of Applied Physiology: Respiratory Environmental and Exercise Physiology. 50 (1), 217-221 (1981).
  15. Whipp, B. J., Davis, J. A., Wasserman, K. Ventilatory control of the 'isocapnic buffering' region in rapidly-incremental exercise. Respiratory Physiology. 76 (3), 357-367 (1989).
  16. Boone, J., Bourgois, J. The oxygen uptake response to incremental ramp exercise: methodogical and physiological issues. Sports Medicine. 42 (6), 511-526 (2012).
  17. Sousa, A., et al. Critical evaluation of oxygen-uptake assessment in swimming. International Journal of Sports Physiology and Performance. 9 (2), 190-202 (2014).
  18. Fernandes, R. J., Sousa, M., Machado, L., Vilas-Boas, J. P. Step length and individual anaerobic threshold assessment in swimming. International Journal of Sports Medicine. 32 (12), 940-946 (2011).
  19. Ribeiro, J., et al. Metabolic and ventilatory thresholds assessment in front crawl swimming. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 55 (7-8), 701-707 (2015).
  20. Pessôa Filho, D. M., et al. A rapidly incremented tethered-swimming test for defining domain-specific training zones. Journal of Human Kinetics. 57 (1), 117-128 (2017).
  21. Dopsaj, M., et al. The relationship between 50m-freestyle results and characteristics of tethered forces in male sprint swimmers: A new approach to tethered swimming test. Physical Education & Sport. 1 (7), 15-22 (2000).
  22. Produtos. , Cefise biotechnologia esportiva. http://www.cefise.com.br/produtos (2019).
  23. N2000 User Manual. , Cefise biotechnologia esportiva. http://www.cefise.com.br/anexos_manuais/90/Manual-N2000.pdf (2019).
  24. Wheatley, C. M., et al. Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans. Journal of Visualized Experiments. 17 (140), (2018).
  25. Lansley, K. E., DiMenna, F. J., Bailey, S. J., Jones, A. M. A 'new' method to normalise exercise intensity. International Journal of Sports Medicine. 32 (7), 535-541 (2011).
  26. Iannetta, D., et al. A Critical Evaluation of Current Methods for Exercise Prescription in Women and Men. Medicine and Science in Sports and Exercise. , Epub ahead of print (2019).
  27. Scharhag-Rosenberger, F., Meyer, T., Gässler, N., Faude, O., Kindermann, W. Exercise at given percentages of VO2max: heterogeneous metabolic responses between individuals. Journal of Science and Medicine in Sport. 13 (1), 74-79 (2010).
  28. Midgley, A. W., McNaughton, L. R., Jones, A. M. Training to enhance the physiological determinants of long-distance running performance: can valid recommendations be given to runners and coaches based on current scientific knowledge? Sports Medicine. 37 (10), 857-880 (2007).
  29. Jones, A. M., DiMenna, F. J. Cardiovascular Assessment and Aerobic Training Prescription. Strength and Conditioning: Biological Principles and Practical Applications. Cardinale, M., Newton, R., Nosaka, K. , John Wiley & Sons, Ltd. London. 291-304 (2011).
  30. Beneke, R., von Duvillard, S. P. Determination of maximal lactate steady state response in selected sports events. Medicine and Science in Sports and Exercise. 28 (2), 241-246 (1996).
  31. Beneke, R. M., Hütler, M., Leithäuser, R. M. Maximal lactate-steady-state independent of performance. Medicine and Science in Sports and Exercise. 32 (6), 1135-1139 (2000).
  32. Smith, C. G., Jones, A. M. The relationship between critical velocity, maximal lactate steady-state velocity and lactate turnpoint velocity in runners. European Journal of Applied Physiology. 85 (1-2), 19-26 (2001).
  33. Pringle, J. S., Jones, A. M. Maximal lactate steady state, critical power and EMG during cycling. European Journal of Applied Physiology. 88 (3), 214-226 (2002).
  34. Mattioni Maturana, F., Keir, D. A., McLay, K. M., Murias, J. M. Can measures of critical power precisely estimate the maximal metabolic steady-state? Applied Physiology Nutrition and Metabolism. 41 (11), 1197-1203 (2013).
  35. Jones, A. M., Burnley, M., Black, M. I., Poole, D. C., Vanhatalo, A. The maximal metabolic steady state: redefining the 'gold standard'. Physiological Reports. 7 (10), e14098 (2018).
  36. Scheuermann, B. W., Kowalchuk, J. M. Attenuated respiratory compensation during rapidly incremented ramp exercise. Respiratory Physiology. 114 (3), 227-238 (1998).
  37. Morgan, D. W., et al. Variation in the aerobic demand of running among trained and untrained subjects. Medicine and Science in Sports and Exercise. 27 (3), 404-409 (1995).
  38. Franch, J., Madsen, K., Djurhuus, M. S., Pedersen, P. K. Improved running economy following intensified training correlates with reduced ventilatory demands. Medicine and Science in Sports and Exercise. 30 (8), 1250-1256 (1998).
  39. Holmer, I., Lundin, A., Eriksson, B. Maximum oxygen uptake during swimming and running by elite swimmers. Journal of Applied Physiology. 36 (6), 711-714 (1974).
  40. Bonen, A., Wilson, B. A., Yarkony, M., Belcastro, A. N. Maximal oxygen uptake during free, tethered, and flume swimming. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 48 (2), 232-235 (1980).
  41. Magel, J. R., Faulkner, J. A. Maximum oxygen uptakes of college swimmers. Journal of Applied Physiology. 22 (5), 929-933 (1967).
  42. Poole, D. C., Jones, A. M. Measurement of the maximum oxygen uptake VO2max: VO2peak is no longer acceptable. Journal of Applied Physiology. 122 (4), 997-1002 (2017).

Tags

Biokemi trinvis motion test kardiorespiratorisk vurdering svømmere tøjret svømning maksimal sats for iltforbrug gas udveksling tærskel respiratorisk kompensation punkt motion økonomi
En hurtigt forøget Tethered-Svømning Maximal protokol for cardiorespiratory vurdering af svømmere
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pessôa Filho, D. M., Massini,… More

Pessôa Filho, D. M., Massini, D. A., Siqueira, L. O. C., Santos, L. G. A., Vasconcelos, C. M. T., Almeida, T. A. F., Espada, M. A. C., Reis, J. F., Alves, F. B., DiMenna, F. J. A Rapidly Incremented Tethered-Swimming Maximal Protocol for Cardiorespiratory Assessment of Swimmers. J. Vis. Exp. (155), e60630, doi:10.3791/60630 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter