Adım Uyarlamalı Solunum Seslerini kullanarak sahada lokomotor-solunum eşleşmesine rehberlik eden özel akıllı telefon uygulaması

Özet

Lokomotor-solunum bağlantısı (LRC) koşucular için potansiyel olarak avantajlıdır ancak gerçekleştirilmesi zor olabilir. Koşucuları kişiselleştirmek ve LRC'ye yönlendirmek için bir akıllı telefonda uygulanan özel bir çözüm sunuyoruz.

Özet

Koşmak, rekabet ve eğlence için en popüler aktiviteler arasında yer alırken, koşucuların tahminen %20-40'ı solunum kısıtlamalarından muzdarip olabilir. Bu koşuculardan bazıları, performansı artırmak veya solunum rahatsızlığını hafifletmek için nefes alma tekniklerinden yararlanabilir. Böyle bir teknik, nefesin adıma frekans ve faz senkronizasyonu olan lokomotor-solunum eşleşmesidir (LRC). Çalışmalar, LRC'nin "adım güdümlü akışlar" yoluyla ventilasyon verimliliğine fayda sağlayabileceğini göstermiştir ve bazı uzmanlar, egzersiz hızı veya olumlu duygusal durumları artırmak için kullanılabileceğini savunmuştur. Bununla birlikte, koçluk veya rehberlik olmadan performans göstermek zor olabilir. Burada, LRC için adım senkronize ses rehberliği sağlamak için özel bir akıllı telefon uygulaması olan RunRhythm'i öneriyoruz. Bu konsept, sağlam rehberliğin etkili olabileceğine dair önceki kanıtlara dayanır ve bağlılığı ve kişiselleştirmeyi en üst düzeye çıkarmak için özellikleri entegre eder. Ön sonuçlar, bu uygulamanın saha egzersizinde LRC ile ilgili araştırmalar için uygun, umut verici ve etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Bu kavramı daha geniş bir nüfusun yararına daha da geliştirmek için kullanım ve daha fazla geliştirme önerileri tartışılmaktadır.

Giriş

Koşmak, kısmen erişilebilirliği ve çeşitli fiziksel ve zihinsel sağlık yararları nedeniyle belki de en popüler egzersiz şeklidir ^1,2. Bununla birlikte, birçok hevesli koşucu, koşu alışkanlıklarını başlatmak veya sürdürmek için mücadele eder. Bu, koşucuların tahmini% 20-40'ını etkileyen solunum güçlüklerinden kaynaklanabilir ^3,4,5. Egzersize bağlı nefes darlığını azaltmak, belirli nefes alma tekniklerinin kullanılmasıyla teorik olarak mümkündür, ancak bunu yapmanın kesin yöntemleri, riskleri ve faydaları belirsizdir. Kondisyonu iyileştirmek ve/veya istirahatte yavaş nefes almak, egzersiz sırasında solunum rahatsızlığını hafifletebilirken, ^6,7, bu çözümlerin fayda sağlaması haftalar veya aylar alır. Bazı araştırmalar, egzersiz sırasında nefes alma tekniklerinin doğrudan uygulanmasının, bu tür araştırmalar sınırlı olmasına rağmen, akut faydalar sağlamada daha etkili olabileceğini^öne sürmüştür8. Bu tür çalışmaları etkili bir müdahale formatında gerçekleştirmek için bireyselleştirilmiş öğretimi mümkün kılan dijital araçlara ihtiyaç duyulabilir.

Lokomotor-solunum eşleşmesi (LRC), solunum ve hareketin frekans ve/veya faz senkronize olduğu bir senkronizasyon olgusudur. Koşu gibi belirli egzersizlerde, LRC, nefes alma (BR) ve adım hızı (SR) arasında bir tam-tamsayı oranının yanı sıra ayak vuruşunun nefes başlangıcına faz kilitlemesini (yani, tam olarak inspirasyona basma) gösterir. LRC istemli ya da otomatik olarak ifade edilebilir ve egzersiz eğitimi⁹ ile öğrenilmiş bir davranış olarak ortaya çıkabilir. İnsanlar, belki de işitsel uyarımı azaltmak için yürüyüşü parazit yapan işitsel seslerle (nefes alma dahil) doğal olarak senkronize eder, bu da LRC'nin evrimsel fenomenolojiye sahip olduğunu düşündürür¹⁰. Bazı raporlar, LRC'nin hareket ekonomisine ve performansa fayda sağladığını ve nefes darlığını azalttığını^{göstermektedir} 11,12,13,14,15. Bazı çalışmalar ihmal edilebilir faydalar bildirmiştir 16,17,18. Herhangi bir fizyolojik fayda "adım güdümlü akışlar" ile ilgili olabilir: her ayak vuruşu, karın içeriğinin ("viseral piston") aşağı doğru momentumunu oluşturur ve bu, nefes alma veya nefes verme başlangıcı ile senkronize edildiğinde ventilasyona katkı sağlayabilir.

Daley ve ^ark.19 , koşu bandı koşusu sırasında ventilasyon akışını ve darbe kuvvetlerini ölçtü ve adım tahrikli akışların toplam ventilasyona %10-12'ye kadar katkıda bulunabileceğini tahmin etti. Ayrıca ventilasyon geçişlerini hızlandırabileceğini de bildirdiler. Diğer nöromekanik mekanizmalar bu fenomen ile etkileşime girebilir⁹. Viseral piston, hassas faz bağlantısının bir sonucu olsa da, frekans bağlantısı, özellikle acemi koşucu için bağımsız olarak değerli olabilir. BR, farklı egzersiz yoğunluklarında efor ile yakından ilişkilidir²⁰. SR genellikle stabil olduğundan ve koşu hızı²¹ ile ilişkili olduğundan, LRC öz farkındalığı destekleyebilir ve BR'nin kolay ilerlemesini ve dolayısıyla koşu boyunca yoğunluğu sağlayabilir. Son olarak, eşit olmayan oranlarda LRC (ör., nefes başına 5: 1 adım) egzersizle ilişkili geçici karın ağrısını ("yan dikiş") önlemeye yardımcı olabilir. Koşucuların çoğunluğu her yıl bu geçici, ancak dikkat dağıtıcı ve ağrılı semptomu^{yaşar 22} ve genellikle koşmayı bırakma ihtiyacına yol açar. Yan dikiş etiyolojisinin bir teorisi, aynı yan ayak darbesinde tekrarlanan nefes almanın frenik siniri tahriş edebileceğidir. Bu nedenle, eşit olmayan oranlarda LRC ile önlenebilir, bu da alternatif bacaklarda nefes almaya yol açar.

Çok az sayıda rapor, koşucuların LRC performansında nasıl destekleneceğini tartıştı. En az iki çalışma biofeedback tarzı yöntemler sergilerken^14,23 ve birçoğu basit sözel koçluğu^{kullanmıştır 24,25}. Bu yöntemler LRC'yi akut olarak uyarmada umut vaat etse de, oldukça standartlaştırılmıştır ve özel ekipman gerektirir. Bu nedenle, muhtemelen saha uygulamaları için uygun değildirler ve çoğu koşucu tarafından erişilebilir değildirler. Ne olursa olsun, insanlar hareketi sezgisel olarak öngörülebilir işitsel olaylarla (metronom veya müzik) senkronize ettikleri için sesli rehberlik doğal bir ^seçimdir26. Bu nedenle uygulamalar, motor öğrenme bağlamında ses temposunu ve yapısını dikkatlice değerlendirmelidir. Basit, sabit tempolu ses, sürüklenmeyi uyarmak için öngörülebilir ve etkili olsa da, sağlıklı koşucularda adım ve solunum ritimlerinin doğal olarak doğrusal olmayan davranışıyla çelişir^27,28. Bir koşucunun tercih ettiği SR'yi değiştirmek, koşu ekonomisini ²⁹ azaltabilir veya yaralanma risk faktörlerini³⁰ değiştirebilir. Bu nedenle, sesli talimatlar, koşucunun SR^31'ini takip etmek için gerçek zamanlı olarak sürekli olarak uyarlanmalıdır.

Kısa bir süre önce, yukarıdaki önerileri basit, kullanıcı dostu, özel bir akıllı telefon uygulamasına entegre eden bir konsept tanıttık³². İlk yineleme, çalışma boyunca talimat verilecek tek bir LRC oranının seçilmesine izin verir. Uygulamaya gerçek zamanlı SR bilgisi sağlamak için telefonun stok SR algoritmasından yararlanılır. Ardından, koşucunun ne zaman nefes vermesi ve nefes alması gerektiğini gösteren adım senkronize sesler üretilir: nefes alma sırasındaki adımlar için tiz bir ton ve ekspirasyon sırasında düşük perdeli bir ton. Öngörülen LRC oranları, solunum talimatı olmadan yapılan bir kontrol ziyaretinden elde edildi. Dış mekan submaksimal koşusu sırasında uygulama talimatı ile LRC'de koşunun %26,3'±ten %10,7'± %69,9'a %20,0'ye büyük bir artış bulduk. Protokol ve uygulama ile belirtilen sınırlamalar arasında kapsamlı aşinalık gerekliliği, sınırlı örnek boyutu ve sürekli sesli talimat yer alır. Bu nedenle, kullanıcı deneyimini iyileştirmek ve saha tatbikatında daha geniş test ve deneyler yapılmasını sağlamak için bu uygulamanın yeni bir sürümü geliştirilmiştir. Bu uygulama, amacı koşucuların koşu sırasında bir ritim bulmasına ve sürdürmesine destek olmak olduğu için RunRhythm olarak adlandırılmıştır. Bundan böyle uygulama olarak anılacaktır.

Bu raporun amacı, deneyimli veya hevesli koşucuları içeren araştırma çalışmaları için sezgisel ve sahaya hazır LRC rehberliği sağlayan yeni bir dijital araç ve metodolojik yaklaşım sunmaktır. Uygulama, Android cihazlar için beta testinde araştırma düzeyinde bir uygulamadır. Uygulamanın temel işlevleri, SR algılama ve LRC rehberliğidir. Koşu algılandığında, kullanıcı arayüzünde seçilen ayarlara göre solunum sesleri oluşturulur. Uygulama, iki algoritmadan birini kullanarak telefon ivmeölçerinden SR'yi hesaplar: cihaz üreticisi tarafından uygulanan fabrika SR algoritması veya uygulama üreticisi tarafından oluşturulan özel bir SR algoritması. Her iki algoritma da sabit bir SR canlı akışı üretir ve bu daha sonra uyarlanabilir bir pencereye göre hareketli bir ortalamada yumuşatılır. Pencere boyutu, tepkiselliği ve aykırı değer yumuşatmayı dengelemek için dinamiktir. Sonuç, sürekli güncellenen canlı SR değeridir.

Uygulama, cihaz hareketinden SR'yi hesapladığından, telefonun vücuda yerleştirilmesi son derece önemlidir. Çoğu stok SR algoritması konumdan bağımsızdır ve bu nedenle, doğru SR değerleri üretmek için çalışma sırasında vücudun herhangi bir yerine yerleştirilebilir. Burada uygulanan özel algoritma da bu şekilde davranır. Bununla birlikte, kütle merkezine daha yakın sağlam bir yerleşim, SR algılamanın kararlılığını ve sonuç olarak uygulama tarafından üretilen ses kalitesini iyileştirebilir. Pilot testler, 1 boyutlu salınımlı yerleşimlerin (yani, göğüs cebi veya bel çantası gibi dikey olarak yukarı ve aşağı), 2 boyutlu harekete sahip olanlardan (yani, uyluk cebi veya kol bandı gibi sallanma) daha iyi performans gösterebileceğini göstermektedir.

SR verileri entegre bir ses motoruna beslenir (Malzeme Tablosuna bakın). Adım sesleri yalnızca sistem SR > 0'ı algılarsa çalınır. SR önceden ayarlanmış bir eşiğin üzerinde olduğunda (arka uç ayarlarında belirlenir [protokol bölüm 3.6]; yani, 120), uygulama kullanıcının çalıştığını anlar ve solunum yönlendirme seslerinin başlamasını tetikler. Daha sonra, bu canlı SR değeri, "çalışan" bir SR değeri korunduğu sürece adımın temposunu ve nefes alma yönlendirme seslerini ayarlamak için kullanılır. SR > eşiği olduğunda, üretilen sesler varsayılan olarak SR'nin temposuyla eşleşir. Bunun istisnası, arka uç ayarı "ses temposu"nun değiştirilmesidir (arka uç ayarlarında belirlenir [protokol bölümü 3.5]). Örneğin, seçilen 180 üst sınırıyla, koşucu 185'lik daha yüksek bir SR'de koşmaya başlasa bile, ses temposu 180'i geçmeyecektir. SR'lerini 175'e düşürdüklerinde, sesler 175'e düşecek ve önceden ayarlanmış sınırlar dahilinde sürekli olarak ayarlanacaktır. Protokol adımı 3.5'te açıklandığı gibi, bu kaydırıcılar kullanıcının veya araştırmacının minimum ve maksimum ses temposu (bpm) üzerinde sınırlar belirlemesine izin verir. Uygulama, koşudan önce farklı LRC oranlarının (adımlar:nefes) seçilmesine veya koşu sırasında değiştirilmesine olanak tanır. Nefes fazı başına adım sayısı 2'den 9'a değiştirilebilir; yani 2:3 oranı, nefes alma başına 2 adımı ve nefes verme başına 3 adımı yansıtır.

Farklı "ses manzaraları", kullanıcı geri bildirimlerine ve erken laboratuvar deneylerine dayalı olarak farklı müzik zevklerine sahip daha fazla koşucuya hoş bir ses deneyimi sağlamak için tasarlandı³³. Gerçek zamanlı adım hızına, talimat verilen solunum aşamalarına ve arka plan ortam gürültüsüne eşlenmiş farklı seslere sahiptirler. Adım sesleri, her ayak vuruşunun temposunda çalan basit vuruşlardır (yani sağ ve sol adımlar). Nefes sesleri, birkaç sonik öğeyi entegre eder ve seçilen LRC oranına bağlı olarak çok daha yavaş bir tempoda çalar. Mevcut ses manzaraları kabileseldir: keskin nefes geçişleri ve adım sesleri ile organik ve enstrümantal; sakinleştirici: yumuşak geçişler ve adım sesleriyle ışık ve okyanustan ilham alan; enerji verici: elektronik ve keskin geçişler ve adım sesleri ile sürüş; minimal: sadece nefes sesleriyle basit ve pürüzsüz (adım sesi yok).

Seslendirme özelliği, LRC'ye aşina olma ile ilgili en iyi uygulama araştırma bulgularına karşılık gelen basit sesli ipuçları ekler. Koşunun başlangıcında ve bundan sonra her 5 dakikada bir bir dizi talimat sağlar. İlk olarak, seçilen LRC oranını belirtir. Ardından, ilk üç nefes döngüsü için ses ipuçlarıyla senkronize olarak amaçlanan solunum aşamasını belirtir. Ardından kullanıcıya "adım hızınızı bulun ve ritme ayak uydurun" diye hatırlatır. Her koşu için, her koşuya öznel duygu verileri eklemek için bir koşu öncesi ve sonrası anketi entegre edilir. Öznel canlılık kısa ölçeği³⁴ , koşucunun 0'dan 10'a kadar olan hisleriyle ilgili tek bir öğe sorar. Yorgunluk ölçeğinin 0-10 derecesi, kullanıcıdan mevcut yorgunluk durumunu derecelendirmesini ister. Son olarak, 0-10 ölçeği şu anda yaşanan nefes darlığı derecesini derecelendirir. Bu tartıların tümü her çalıştırmadan önce ve sonra sorulur. Sadece koşudan sonra, kullanıcıdan koşunun yoğunluğuna (yani hafif, orta, yüksek, aralıklar) ilişkin deneyimlerini derecelendirmesi istenir. Kullanıcılar, ekran arayüzünü veya kulaklık kontrollerini kullanarak koşu sırasında LRC oranını ve zamansallığını değiştirebilir. Bu, kullanıcıların çalışma sırasında kendilerini eylemli hissetmelerine yardımcı olabilir ve kişisel uygunluğun araştırılmasını sağlar. Ek olarak, koşu olaylarına (örn. yokuşlar, yorgunluk) yanıt olarak oranın hızlı bir şekilde değiştirilmesi gerekebilir. Bu protokol, uygulamayla nasıl çalıştırılacağına dair bir açıklama ve daha sonra çeşitli türlerdeki (iç mekan, dış mekan, girişimsel, kesitsel) araştırma protokolleri içinde kullanımına ilişkin önerileri içerir.

Protokol

Bu çalışmaya Salzburg Üniversitesi Etik Kurulu tarafından etik onay verilmiştir (referans numarası: GZ 13/2021) ve katılımcılar bilgilendirilmiş onamlarını verdiler.

1. RunRhythm'i kullanmaya başlama

1. Katılımcılardan demografik bilgilerin yanı sıra koşu, spor ve nefes alma deneyimini de içerecek şekilde bir ön anket doldurmalarını isteyin.
2. Uygulamayı Android 8.0 veya sonraki bir sürümünü çalıştıran çalışan bir akıllı telefona indirin.
   NOT: Kapalı kullanıcı testi ve uygulama indirme işlemlerine yalnızca Google Play hesabı olan ve e-postaları onaylanan kullanıcılar listesine eklenmiş olan seçili kullanıcılar erişebilir. Test yalnızca davetle yapılır. Erişim isteklerini sorumlu yazara gönderin.
3. Kullanıcının ilk uygulama kullanımından önce öğreticiyi izlediğini onaylayın (Şekil 1).

Şekil 1: Uygulama öğreticisi. RunRhythm, ilk açılışında lokomotor-solunum bağlantısı ile ilgili ayrıntılar, uygulamanın nasıl çalıştığını gösteren bir animasyon ve kullanım ipuçları dahil olmak üzere bir giriş eğitimi sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Temel işlevsellik

1. Yatay geçişi kullanarak istediğiniz ses ortamını seçin (Şekil 2B).
   NOT: Bu yalnızca çalıştırmadan önce değiştirilebilir.
2. Yukarı veya aşağı geçişleri kullanarak istenen LRC oranını (nefes alma başına adım: nefes verme başına adım) değiştirin (Şekil 2A); Kilit simgesiyle geçişi kilitleyin. Ekran kilitliyken, oranı yukarı ve aşağı değiştirmek için uyumlu kulaklıklardan arama () düğmesini kullanın.
   NOT: Oran kilidi, oranı değiştirirken sabit bir oran farkını korumak için çalışır. Örneğin, 2:3 kilitliyse, "yukarı" konuma geçmek oranı 3:4 olarak değiştirir (nefes almaya karşı nefes verme başına 1 adım daha fazla tutarak).
3. Arayüzdeki 3 konumlu geçişi kullanarak zamansallık ayarlarını değiştirin (Şekil 2C). Ekran kilitliyken, uyumlu kulaklıklardan oynat ve duraklat () düğmelerini kullanın.
   NOT: Zamansallık, tam rehberlik (her zaman açık), orta rehberlik (1 dk açık/5 dk kapalı) ve rehberlik yok arasında değiştirilebilir.
4. Sağ alttaki arayüz geçişi ile seslendirme özelliğini değiştirin (Şekil 2D ve 5A).
5. Başlamak için çalıştırmayı başlat'ı seçin. İlk kez kullanıldığında, cihazın hareket ve konum kaydetmesine izin vermek için izin ver'e basın.
6. Her koşudan önce ve sonra, koşucunun yaşadığı mevcut duyguya karşılık gelen sayılara basarak ekrandaki anketleri doldurun (Şekil 3).

Şekil 2: Ana uygulama arayüzü. (A) Lokomotor-solunum eşleşme oranı, 2 ile 9 arasında değişen eğiriciler ile kullanıcı arayüzünden değiştirilebilir. Her değer, nefes fazı başına adım sayısını temsil eder; yani, 2:3 nefes alma başına 2 adımı temsil eder: nefes verme başına 3 adım. Kilit simgesi, oran farkını düzeltmek için kullanılabilir; yani, 2:3'te kilitlendiğinde, "yukarı" vites değiştirmek oranı 3:4'e değiştirir (nefes verme başına 1 adım daha fazla farkı korur). (B) Ses alanı seçimi, kullanıcının önceden belirlenmiş dört ses katmanından birini seçmesine olanak tanır: kabile, sakinleştirici, elektronik ve minimal. (C) Zamansallık geçişi, kullanıcının yönlendirme frekansı için önceden belirlenmiş üç ayardan birini seçmesine olanak tanır: tam, orta ve kapalı. (D) Voiceover geçişi, kullanıcının sesli ipuçlarını açıp kapatmasına olanak tanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Anket öncesi ve sonrası. Her çalışmanın başında ve sonunda aynı anketler sunulur. Koşuyu başlatmak veya bitirmek için cevaplanmaları gerekir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

3. Arka uç ayarları

NOT: Uygulama işlevselliğini etkileyen temel parametreler, ana arayüzün sağ üst köşesindeki üç noktaya dokunarak değiştirilebilir. Varsayılan değerler önerilen değerleri yansıtır ancak değiştirilebilir. Bu ekran (Şekil 4) aşağıdaki ayarları içerir:

Şekil 4: Arka uç ayarları. Arka uç ayarları arasında otomatik duraklatma, adım algılama için bir geçiş ve tanımlayıcı kodlar bulunur. (A) Ses temposu eşiği ayarları, oluşturulan ses yönlendirme temposunu sınırlayan adım hızı eşiklerinin hassas bir şekilde seçilmesine izin verir. Örneğin, 155'lik bir alt eşik ve 180'lik bir üst eşik seçmek, algılanan gerçek SR'den bağımsız olarak ses kılavuzunun [155, 180] aralığından sapmamasını sağlar. Varsayılan değer [0, 200]'dür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

1. Koşu mesafesini, koşu hızını ve rota takibini kaydetmek için GPS ve GPX'i "açık" konuma getirin.
   NOT: Açık olduğunda, cihazdan alınan fabrika çıktısından çalışma sırasında küresel konumlandırma sistemi (GPS) koordinatlarını günlüğe kaydeder. Kapalıyken, günlük kaydı tutmaz.
2. Otomatik Duraklat: en iyi performans için "açık" konuma getirin.
   NOT: Açık olduğunda, algılanan hız 0'a yakın olduğunda GPS kaydını durdurur. Kapatıldığında, hızdan bağımsız olarak günlüğe kaydetmeye devam eder.
3. Müzik denetimli kulaklık kullanırken kulaklık kontrollerini "açık" konuma getirin.
   NOT: Açıkken, bu özellik uyumlu kulaklıkların (kablolu veya kablosuz, kontrollerle birlikte) çalışma sırasında temel parametreleri değiştirmesine olanak tanır (bkz. adım 2.4). Kapalıyken, bu adım kulaklık kontrollerinin uygulama parametrelerini değiştirmesini devre dışı bırakır.
4. Sistem adımı algılama: uygulama garip davrandığında bu ayarı değiştirin ; yani ses temposu adım temposu ile uyuşmuyorsa.
   NOT: Açık olduğunda, bu özellik tüm uygulama işlevleri için cihaz üreticisinin fabrika SR algoritmasını kullanır. Kapatıldığında, uygulama geliştiricisi tarafından sağlanan özel algoritmayı kullanır. Cihazlar, yonga seti gibi üretici parametrelerine bağlı olarak farklı fabrika SR algılama performansına sahip olduğundan, uygulama performansını iyileştirmek için bu değiştirilebilir.
5. Ses temposu: ses temposu kaydırıcılarını istenen SR eşiklerine ayarlayın (Şekil 4A).
   NOT: Oluşturulan seslerin temposunda bir alt ve/veya üst sınır oluşturmak için belirli bir pencereye (yani 160-180) ayarlayın. Minimum alt = 0 ve maksimum üst = 200.
6. Min. Adım Hızını Çalıştır: SR'yi değiştirmek için bu eşiği 0-200 arasında herhangi bir tamsayıya değiştirin
   LRC yönlendirme seslerini etkinleştirmek için kullanılan eşik.
   NOT: Uygulama, "çalışıyor" ifadesinin algılandığı ve seslerin çalmaya başladığı SR olarak varsayılan olarak 120'ye ayarlanır.
7. Nefes Geri Bildirimini Etkinleştir: temel uygulama işlevselliği için "açık" konuma getirin .
   NOT: Açık olduğunda, koşu sırasında adım ve nefes sesleriyle normal uygulama işlevselliği beklenebilir. Kapalıyken, bu ayar herhangi bir nefes sesi oluşturulmasını engeller. Bu, test amacıyla veya yalnızca adım sesleri istendiğinde kullanılır.
8. Girişi Yeniden Başlat: işe alım eğitimini yeniden oynatmak için metne tıklayın.
9. Veri Koruma: Uygulama üreticisinin veri koruma bildirimini görüntülemek için metne tıklayın.
10. Tanımlayıcı
    1. Kurulum Kimliği: Bu cihaz ve uygulama derlemesi için benzersiz tanımlayıcıyı temsil eden bu değeri kaydedin. Her çalıştırmadan sonra oluşturulan günlük dosyalarına yansıtılır.
    2. Sürüm: Uygulama derleme sürümünü temsil eden bu değeri kaydedin.
    3. Üretici/model: marka ve model için cihaz tanımlayıcısını temsil eden bu değeri kaydedin.

4. Uygulama ile çalıştırma

1. Koşmaya başla!
   1. İlk olarak, adım sesleri aktif hale geldiğinde; Yakından dinleyin ve ritme ayak uydurun. Ardından, solunum rehberliği etkinleştirilecektir; İlham ve son kullanma tarihini tam olarak sese uygun hale getirin.
2. Çalışma içi arayüz: çalışma sırasında, ekran arayüzündeki geçişleri kullanarak LRC oranını ve zamansallığını değiştirin (Şekil 5A).
3. Çalıştırma sonrası rapor: Uygulamayı durdurmak için çalıştırmayı sonlandır'a basın. Bir özet ekranı, toplam mesafe, ortalama hız ve ortalama adım hızı dahil olmak üzere temel ölçümleri görüntüler (Şekil 5B).

Şekil 5: Çalıştırma içi ve sonrası arayüz. (A) Çalışma sırasında, kullanıcının lokomotor-solunum eşleşme oranı ve zamansallık dahil olmak üzere temel parametreleri değiştirmesine izin veren basitleştirilmiş bir arayüz mevcuttur. Ayrıca mevcut koşu hızını ve adım hızını da görüntüler. (B) Koşudan sonra, bir özet ekranı toplam mesafe, ortalama tempo ve ortalama adım hızı dahil olmak üzere temel ölçümleri görüntüler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. Uygulama ile araştırma yapın

NOT: Yukarıdaki işlevler, kullanıcı deneyimini en üst düzeye çıkarmak ve çeşitli bağlamlarda LRC araştırma çalışmalarını mümkün kılmak için geliştirilmiştir. Aşağıda verilen adımlarda, uygulamanın ilk tanımadan çalıştırma sonrası uygulama günlüklerine kadar bir etüde nasıl entegre edileceği açıklanmaktadır. Bu çalışma yöntemleri, Paris Lodron Universität Salzburg (EK-GZ 29/2023) etik komitesi tarafından insanlarla deney yapmak için gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır.

1. Uygulama ile LRC'yi tartışmadan veya talimat vermeden önce, koşucunun doğal LRC oranını belirlemek için bireysel bir kalibrasyon yapın. Etkinliği ve çalışma bağlamını temsil eden çalışan bir görev seçin ve deneme sırasında SR ve BR'yi kaydedin. Bölümlerinden en yakın tam tamsayı LRC oranını hesaplayın (SR/BR = LRC oranı; yani, 160/30 = 5.3 = önerilen oran nefes başına 5 adım).
2. Telefonu vücuda sıkıca oturan bir giysi cebine, bel çantasına veya kol bandına yerleştirin.
3. Sesli talimatların iletimini iyileştirmek ve kulaklık kontrollerini etkinleştirmek için dış mekan koşusu sırasında kulaklık kullanın. Alternatif olarak, LRC Talimatlarını birlikte takip etmek için bir araştırmacıyla tanışma sırasında bir Bluetooth hoparlör kullanın.
4. Koşucuyu LRC ve uygulama ile tanıştırın.
   NOT: Uygulamanın bir araştırmacı ile tanışması gerekmese de, araştırma amacıyla, bir araştırmacının LRC'yi, uygulamayı, amacını açıklaması ve işlevselliğini göstermesi yararlı olabilir. LRC, Coates ve Kowalchik^35'in sözel ipuçları kullanılarak tanıtılmalıdır.
   1. Otururken veya sırtüstü yatarken ritmik ayak vuruşları ve ayaklarla senkronize olarak belirli bir oranda (genellikle 2: 2) nefes alma talimatlarıyla başlayın.
   2. Yürürken tekrarlayın.
   3. Yerinde çalışırken tekrarlayın.
   4. Uygulamayı tanıtın ve kullanıcı arayüzünü kısaca açıklayın.
   5. Cihazı yukarıdaki tavsiyelere göre koşucunun vücuduna sabitleyin (bölüm 7.2).
   6. Çalıştırmayı başlat'a tıklayın ve yerinde çalıştırın.
   7. Sesler SR'lerine uyum sağlarken koşucuyu kendi hızlarında adım atmaya devam etmeye teşvik edin.
   8. Solunum seslerinin de duyulduğunu sözlü olarak onaylayın.
   9. Koşucuya seslere göre nefes almasını söyleyin.
   10. En az 30-60 saniye boyunca seslerle adım atmaya ve nefes almaya devam edin.
   11. Anladığınızı doğrulamak için işlemi farklı uygulama ayarlarıyla (ör. LRC oranları, zamansallık, seslendirme) tekrarlayın.
   12. LRC temellerini pekiştirmek için araştırmacı ve koşucunun birlikte koşarak bir Bluetooth hoparlörü üzerinden kılavuz sesleri çalmasını sağlayın (Şekil 6).
       NOT: Uygulama çalışan bir SR algıladığında sesler tetiklenir. Adım sesleri, kullanıcının SR'si ile biraz gecikmeli olarak otomatik olarak eşleşecektir.
5. Koşucunun LRC talimatlarına uyduğunu doğrulamak için adım ve nefes algılamaya izin veren minimal invaziv bir sensör kurulumu kullanın.
   NOT: Örneğin, Hexoskin akıllı gömlek, koşucuya³⁶ minimum müdahale ile koşu sırasında adımları ve nefes başlangıçlarını doğru bir şekilde ölçebilir.
6. Zamansallık ayarı: Uygulama kılavuzunun sessiz olduğu 5 dakikalık süre boyunca kullanıcının müziğinin çalınmasına izin vermek için orta kılavuzu diğer müzik uygulamalarıyla birlikte kullanın.
   NOT: Rehberlik yok ayarı, bazı araştırma amaçları için yararlı olabilecek anketleri, GPS'i ve SR'yi kaydetmeye devam eder.
7. Günlükler: Çalıştırmanın ve uygulama parametrelerinin zaman damgalı verilerine erişmek için günlük dosyalarını indirin.
   NOT: .csv günlük dosyaları, anahtar çalıştırma meta verilerini ve zaman damgalı ayak vuruşları, seçilen LRC oranı ve değişiklikleri ve anket yanıtları dahil olmak üzere uygulamayla her etkileşimi kaydeder. GDPR uyumlu sunucularda saklanırlar ve uygulamanın benzersiz kimliği, tarihi ve saati ile adlandırılırlar.

Şekil 6: Araştırmacı tanıması. Araştırma bağlamlarında, lokomotor-solunum eşleşmesinin kavramsal olarak anlaşılmasını ve uygulamanın uygun kullanımını sağlamak için birincil araştırmacı tarafından bilgi sahibi olunması önerilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Sonuçlar

Uygulama, LRC'yi desteklemek ve sesli nefes rehberliği deneyimi sunmak amacıyla tasarlanmış bu uygulamanın ikinci yinelemesidir. Etkinliğini destekleyen ve olumlu kullanıcı deneyimini doğrulayan çok sayıda pilot çalışma ve bir dergi yayını gerçekleştirilmiştir. LRC eğitiminin akut etkilerini araştıran kesitsel bir çalışmada (Giriş bölümünde bahsedilmiştir), rehberlikle koşmanın 17 acemi koşucuda LRC'yi büyük ölçüde artırdığı bulunmuştur³². Örneğin, bir katılımcı LRC "ekini" (tam tamsayı LRC oranlarına bağlılığın bir nicelleştirilmesi)% 7.9'dan% 84.1'e (şekil) çıkardı ve nefes alma başına 2: 3 adım oranında (nefes başına 5: 1 adım) (Şekil 7). Sürüklenmedeki genel grup değişimi &.3'ten (kontrol) .0± 69.9'± (LRC rehberliğinde) yükseldi.

Şekil 7: Örnek birleştirme verileri. 30 dakikalık kolay çalışma sırasında bir katılımcıda LRC yaygınlığı örneği: (A) uygulama rehberliği olmadan ve (B) uygulama rehberliği ile. Sol y ekseni (mavi) LRC oranını (nefes başına adım) gösterir ve siyah renkle vurgulanan bölümler, 30 s'> bir LRC "bağlanma" periyoduna karşılık gelir. Sağ y ekseni, 0°'nin inspirasyona karşılık geldiği nefes döngüsü içindeki adımların ayrık göreceli fazını gösterir. Bağlanma dönemleri boyunca, ayrık bağıl fazdaki paralel çizgilerin, nefesin adıma tutarlı faz eşleşmesini yansıttığına dikkat edin. (A) Kılavuzsuz kontrol çalışmasında, 2: 2 oranında (nefes başına 4 adım) yalnızca kısa bir LRC periyodu (~% 8 bağlı) olduğunu unutmayın. (B

Tartışma

Bu metodoloji, koşuculara LRC talimatı vermek için ilk kanıta dayalı, sahaya hazır dijital araçlardan birini sunar. Erken sonuçlar, yalnızca hızlı bir şekilde öğrenmede ve LRC'ye bağlı kalmada etkili olmadığını, aynı zamanda zaman içinde öğretilebileceğini ve akılda tutulabileceğini göstermektedir. LRC, artan koşu deneyimi ile doğal olarak ortaya çıkabilse de, acemilerin bunu gerçekleştirme olasılığı daha düşüktür³⁷. Tesadüfen, özellikle zayıf kondisyon ve solunum kısıtlamaları gibi katılım engelleri yaşamaları muhtemeldir^38,39. Obez bireyler gibi diğer popülasyonlar, artan solunum ve yumuşak doku sıçraması deneyimi yaşadıkları için daha da fazla potansiyel faydaya sahiptir^40,41,42; bu ikili sorun LRC aracılığıyla ele alınabilir. LRC, bu kişilerin daha az rahatsızlıkla koşmasına yardımcı olabilir ve bu uygulama gibi dijital araçlar, bu tür koşucuların daha fazla sayısına ulaştırmak için erişilebilir modlardır. LRC'nin ve dolayısıyla bu uygulamanın hipoksi, torasik yük taşıma ve ultramaraton gibi ek solunum zorlukları sunan bağlamlarda ek olarak değerli olabileceği akla yatkındır.

Uygulama, LRC'ye talimat vermek için sesli rehberlik kullanır çünkü çoğu koşucu^{koşarken ses dinler 43}, ritmik ses egzersiz³¹ sırasında yorgunluğu motive eder ve azaltır ve diğer kritik duyulara (yani görme) minimal düzeyde invazivdir. LRC ile ilgili laboratuvar çalışmaları, koşu sırasında yürüyüş dinamiklerinin doğal değişkenliğini ve karmaşıklığını dikkate almayan bir metronom¹⁴ ile ses ipuçlarını kullanmıştır. Başka bir çalışma, tarla koşusu sırasında dokunsal rehberlik kullandı; %26 civarında LRC talimatına düşük bağlılık ^{bildirmişlerdir44}. Burada bildirilen nispeten daha yüksek uyum göz önüne alındığında (Şekil 8 ve Şekil 9), işitsel rehberliğin tercih edildiğinden şüphelenilmektedir.

Uygulama, SR için canlı geri bildirim algılayıp sağlarken, belirli LRC oranlarına yönelik BR kılavuzu, uygulama ayarları tarafından önceden belirlenir. Kullanıcının gerçek BR'sine göre ne algılar ne de ayarlanır. Uygun LRC oranı seçimini yaklaşık olarak tahmin etmek için bireysel bir kalibrasyon yapılabilirken (protokol bölüm 7.1), BR algılama olmadan, uyumu onaylayacak veya talimatı buna göre ayarlayacak bir mekanizma yoktur. Bir BR sensörünün eklenmesi, uygulamayı bu şekillerde iyileştirecektir. Örneğin, yakın zamanda yapılan bir gözden geçirme, sürekli geri bildirimin öğrenme ve alışkanlık üzerinde olumsuz etkileri olabileceğini düşündürmektedir⁴⁵. Bant genişliği (yalnızca birey önceden tanımlanmış bir başarı eşiğinin dışında olduğunda rehberlik) veya kendi belirlediği geri bildirim gibi diğer stratejiler, öğrenmeyi ve öz yeterliliği desteklemek için en etkili olabilir⁴⁵. Son olarak, bir BR sensörünün eklenmesi, faz eşleşmesi hakkında geri bildirim de sağlayabilir. LRC'nin bu elemanı, viseral piston mekanizmasının ve bunun sonucunda ortaya çıkan fizyolojik faydaların merkezinde yer aldığından, gelecekteki geri besleme uygulamaları için dikkate alınmalıdır.

LRC bireyselleştirmesi, etkili araştırma uygulamaları için esastır. Bu kişiselleştirmenin gerçekleştirilmesi, LRC talimatının koşucunun BR'sini doğal olandan önemli ölçüde değiştirmemesini sağlar. Alternatif olarak, BR'yi değiştirmek istenirse, kullanıcının tipik fizyolojik durumlarına daha duyarlı değişiklikler yapmasını sağlar. Bu bireysel kalibrasyon, BR özellik ve duruma bağlı olduğu için bağlama özgü yapılmalıdır. Örneğin, BR tipik olarak daha yüksek nispi egzersiz yoğunluklarında²⁰ yükselir; bu nedenle, doğal LRC oranı, yüksek yoğunluklu eşikli koşuya karşı uzun, yavaş süreli çalışma sırasında farklı olabilir. Ayrıca çevre (iç mekan ve dış mekan, soğuk ve sıcak), günün saati ve biyolojik cinsiyet gibi faktörlerden de etkilenebilir⁴⁶. Bu kalibrasyonun gerçekleştirilmesi, BR ve SR'yi eşzamanlı olarak tahmin edebilen ölçüm sistemleri gerektirir. Bu, spiroergometri ve ivmeölçerler gibi standart spor bilimi ekipmanlarıyla yapılabilir. Sahada, giyilebilir sensörler bu parametreleri doğru bir şekilde ölçme potansiyellerini göstermiştir³⁶. Yaklaşık LRC oranını tahmin etmek için BR ve SR'nin belirli bir süre boyunca ortalaması alınabilir. Uygun olduğunda, fizyolojik talepler (dolayısıyla BR) ve hız (dolayısıyla SR) değişebileceğinden, veriler çalışma içinde belirli aşamalara kırpılabilir. Sonuç olarak, "doğal" LRC oranı bir çalışma içinde değişebilir.

Kullanıcı etkileşimini iyileştirmek için bu uygulamanın belirli öğeleri güncellenmelidir. Bazı parametreler kulaklık kontrolleriyle değiştirilebilirken, diğerleri (ses ortamı gibi) değiştirilemez. Daha kolay etkileşim için hareketleri veya akıllı saat entegrasyonunu entegre etmeyi düşünebilirsiniz. Ek olarak, sonraki yinelemeler, koşucu ritmini kaybettiğinde kullanmak için bir tür "sıfırlama" talimatını düşünebilir. Öksürme veya yutkunma gibi doğal solunum kesintileri veya basit dikkat dağınıklığı, koşucunun kılavuzla senkronize olmamasına neden olabilir. Bir sonraki LRC döngüsünün gelmesini beklemek için nefesi tutmak yerine, sesi koşucuyla yeniden senkronize etmek için bir düğme, sesli komut veya sensör tarafından algılanan olay kullanılabilir. Son olarak, koşucuların çoğunluğu müzik⁴³ dinlediğinden, uygulama koşucuların en sevdikleri müzikleri dinleyemeyecekleri ve "tam" konusunda LRC rehberliği alamadıkları için deneyimlerini olumsuz etkileyebilir. LRC rehberliğini müziğe entegre etmek, nefes alma rehberliği sağlamak ve kişinin tercih ettiği müziğin keyfini çıkarmak için sezgisel ve doğal bir deneyime izin verebilir. Bu henüz uygulamaya entegre edilmemiştir.

Bu yöntemin bazı sınırlamaları şu ana kadar yapılan testlerde zaten tespit edilmiştir. İlk olarak, adım seslerinin koşucuyu tipik SR'lerinden uzaklaştırması mümkündür. Adım sonifikasyonu yalnızca koşucunun gerçek zamanlı SR'sini yansıtırken, hareketli ortalama, sonifiye edilmiş SR'nin başlangıçta koşucunun anlık SR'sinden daha düşük olduğunu ima eder. Bu nedenle, kullanıcının birkaç saniye boyunca kendi tercih ettiği SR'yi oluşturana kadar adım seslerini görmezden gelmesi değerli olabilir. İkincisi, bu önceki noktayla ilgili olarak, adım sesleri kullanıcının mevcut SR'sinde otomatik olarak çalınır, ancak ayak vuruşu ile mutlaka faz senkronize olmaları gerekmez. Bu nedenle, kullanıcının SR'sinin sonifiye edilmiş SR ile eşleşmesi, ancak antifaz koordinasyonunda olması mümkündür. Bu, istenmeyen LRC dinamiklerine neden olabilir, çünkü kullanıcı adım ve nefesin faz senkronizasyonunu kaybedebilir. Bu durum, araştırmacı/uzman rehberliğinde kullanıcıyı sesli yönlendirme sesleriyle gözlemleyerek düzeltilebilir. Daha sonra, farklı koşucuların ihtiyaçlarına göre esneklik sağlamak için LRC oranlarının kullanıcı seçimi istenmektedir; Bununla birlikte, istenmeyen oranların yanlışlıkla seçilmesine yol açabilir. Örneğin, 2:2 orta ve yüksek yoğunluklu koşu için uygun bir oran olabilir, ancak daha düşük nispi yoğunluklarda hiperventilasyona yol açabilir. Son derece eşit olmayan oranlar (örneğin, 3:6) uzun nefes verme işlemleri için yararlı olabilirken, tersi (6:3) aşırı kısa nefes verme aşaması⁴⁷ için istenmeyen bir durumdur. Son olarak, birçok mobil kullanıcı diğer platformları tercih ettiğinden, yalnızca Android platformu için bir uygulamanın doğası gereği sınırlı olduğu kabul edilmektedir. Pilot testler, uygulamanın yalnızca güncellenmiş modern mobil cihazlarda amaçlandığı gibi çalıştığını ortaya koydu.

Bu uygulamanın, solunum rehberliğinden en fazla fayda sağlayabilecek koşucuların müdahale çalışmalarında kullanılmasını umuyoruz. Acemiler, kadınlar, ergenler ve egzersize bağlı nefes darlığı yaşayanlar, LRC rehberliğinden en büyük faydaları yaşayabilir ^8,48. Deneysel yöntemler, istenen ilerleme hızı stratejilerini desteklemek için "ses temposu" özelliğinin kullanılmasıyla geliştirilebilir. Şimdiye kadar test edilmemiş olsa da, diğer döngüsel dayanıklılık aktiviteleri (örneğin, bisiklete binme, kros kayağı), uygulama tarafından sağlananlar gibi LRC rehberliğinden yararlanabilir. Bu çözümün bu tür uygulamalar için uygunluğunu değerlendirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Android akıllı telefon	Samsung veya Google		Uygulama işlevselliği için minimum Android 8.0
gereklidir FMOD motoru	Firelight Technologies Pty Ltd		Ses motoru
Hexoskin akıllı gömlek ve nbsp;	Carré Teknolojiler		Android için giyilebilir sensörlü gömlek
RunRhythm uygulaması	adidas GmbH ve abios GmbH