JoVE Journal > Biochemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
自动翻译
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
生物化学

Yüzücülerin Kardiyorespiratuar Değerlendirmesi için Hızla Artan Tethered-Swimming Maksimal Protokolü

Published: January 28, 2020
doi:
10.3791/60630
, , , , , , , , ,
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

Summary

Serbest yüzme sırasında ölçüm aksine, hangi doğal zorluklar ve sınırlamalar sunar, yüzücüler için kardiyorespiratuar fonksiyonun önemli parametrelerin belirlenmesi daha uygun ve tethered-yüzme yönetmek için daha kolay kullanılarak yapılabilir gaz değişimi ve ventilatör veri toplama ile hızla artan protokol.

Abstract

Artımlı egzersiz testi dayanıklılık sporcuların kardiyorespiratuar kapasitedeğerlendirmek standart bir araçtır. Oksijen tüketiminin maksimum oranı genellikle bu konuda kriter ölçümü olarak kullanılırken, laktat üretim/tüketim dinamiklerinde ki değişiklikleri yansıtan iki metabolik kırılma noktası, çalışma oranı arttıkça belki de fonksiyonel açıdan dayanıklılık sporcular için daha uygundur. Submaksimal çalışmaların performansına göre oksijen tüketim oranını temsil eden egzersiz ekonomisi, dayanıklılık-atlet değerlendirmesi için de önemli bir parametredir. Egzersiz toleransı sınırına ulaşılına kadar çalışma hızında kademeli ama hızlı bir artış içeren rampa artımlı testler bu parametrelerin belirlenmesinde yararlıdır. Bu tür bir test genellikle bir döngü ergometre veya koşu bandı üzerinde gerçekleştirilir, çünkü iş hızı artışaçısından kesinliğe ihtiyaç vardır. Ancak, sporcular kendi spor için gerekli egzersiz modu yaparken test edilmelidir. Sonuç olarak, yüzücüler genellikle bu tür bir hassasiyet elde etmek zordur serbest yüzme artımlı testler sırasında değerlendirilir. Biz son zamanlarda kademeli olarak artırılmış bir yüke karşı sabit yüzme (artımlı bağlı yüzme) yukarıda belirtilen metabolik kırılma noktaları ve egzersiz ekonomisi ortaya çıkar kademeli ama hızlı yükleme desen karşılamak için yeterli hassasiyet sağlayarak bir “yüzme ergometre” olarak hizmet verebilir önerdi. Ancak, böyle bir protokol sırasında ulaşılan oksijen tüketiminin en yüksek oranının serbest yüzme sırasında ölçülen maksimum oranı na göre ne derece olduğu belirlenmemiştir. Bu makalede, bir yüzücünün kardiyorespiratuar kapasitesini değerlendirmek için bu hızla artan bağlı yüzme protokolünün nasıl kullanılabilir olduğunu açıklıyoruz. Özellikle, bu protokolü kullanarak kısa mesaferekabetçi bir yüzücünün değerlendirilmesinde oksijen alım oranının sırasıyla gaz değişimi eşiği ve solunum telafi sanında 30.3 ve 34.8 mL.dk-1kg-1BM olduğunu ortaya çıkardığını açıklıyoruz.

Introduction

Düşükten maksimala (örneğin, artımlı egzersiz testi) kadar çalışma hızında (WR) artımlı bir artış içeren bir egzersiz testi; INC) dayanıklılık sporcular için kardiyorespiratuar değerlendirme altın standart yöntemi sağlar. Sporcunun elde edebileceği en yüksek WR’ye ek olarak (WRpeak),INC ayrıca test1sırasındagaz değişimi ve ventilatör verileri toplanırsa, bireyin bu egzersiz formu için (Vo2peak)için oksijen tüketebileceği en yüksek oranın belirlenmesine de olanak sağlar. ViO2peak kardiyorespiratuar fitness kriter ölçüsü temsil eder. Ayrıca, WR arttıkça toplanan gaz değişimi ve ventilatör verilerinin analizi, kan laktat konsantrasyonunun (kan [laktat]) taban çizgisi değerinin (laktat eşik) üzerinde arttığı ve hızlandırılmış bir oranda (laktat dönüş noktası)2’ninbirikmeye başladığı noktayı belirlemek için non-invaziv bir yol sağlar. Bu metabolik kırılma noktaları sırasıyla gaz değişimi eşiği (GET) ve solunum-kompanzasyon noktası (RCP) belirlenerek tahmin edilmektedir3. Daha da önemlisi, GET kan [laktat] başlangıçta artar noktası sağlam bir tahmin sağlar ise RCP karakterize “hiperventilasyon” başına kemoterapi dışında afferent girdi ile başlatılabilir daha karmaşık bir olgudur. Sonuç olarak, RCP’nin tanımlanmasına dayalı sonuçlar dikkatle yapılmalıdır.

Egzersiz sabit bir çalışma hızında (CWR) sürdürüldüğünde,WR’nin 4,5’edüştüğü “egzersiz yoğunluğu etki alanına” dayalı belirgin şekilde farklı fizyolojik tepki profilleri vardır. Özellikle, bir ViO2 ve kan [laktat] “sabit devlet” başarı ılımlı etki alanında hızlı, ağır etki gecikmiş ve şiddetli etki 4ulaşılamaz4,5. O2’nin INC sırasında GET’de (ViO2GET)tüketilme oranının CWR3,6sırasında orta yı ağır etki alanından ayıran metabolik hız olarak hizmet verdiği iyi belirlenmiştir. Tartışmalı olmasına rağmen, son gözlemler bir dizi O2 RCP (VsCP) ve ağır/ şiddetli ayırma 7,8,9,10tüketilebilir oranı arasında benzer eşdeğerlik gösterir. Inc sırasında toplanan verilerden VİO2GET ve VİO2RCP’nin tanımlanması, bu nedenle, metabolik hızıbelirli bir çalışma hızıyla hizalamanın, artımlı test8,11’denelde edilen VİO2-iş hızı ilişkisine göre sadece yapmaktan daha karmaşık olduğu idraki ile metabolik hız yoluyla dayanıklılık sporcuları için etki alanına özgü eğitim rejimleri reçete etmek için yararlı olabilir.

VİO2max’ı belirlemek için test kavramı ilk olarak araştırıldığında, araştırmacılar deneklerin egzersiz toleransı sınırına kadar koşma (Tlim)test lerini ayrıgünlerdeartan hızlarda gerçekleştirmiş 1 . Aynı gün Tlim’e yapılan benzer müsabakalardan da VİO2max’ın tespit edilebildiği ve dinlenme sürelerinin12’yeserpiştirildiği araştırmanın takip ettiği araştırma. Sonunda, WR ile sürekli bir protokolün belirli zaman aralıklarında (örneğin, her 3 dk) kademeli olarak arttığı gösterilmiştir. Sonuç olarak, bu “dereceli egzersiz testleri” kardiyorespiratuar fitness bu kriter ölçmek belirlemek için standart oldu. Ancak, 1981’de Whipp ve meslektaşları, ViO2max ölçümü amacıyla INC’nin tamamen sabit olmayan bir durumda da yapılabileceğini belirten bir araştırma yayınladılar; yani WR’nin sürekli olarak “zamanın düzgün fonksiyonu” (RAMP-INC)14olarak artmasıdır. Inc uzun aşamaları ve aşama başına nispeten büyük WR artışlar aksine, RAMP-INC sırasında kademeli artış GET ve RCP ayıran “isokapnik tamponlama bölgesi” açıkça15tanımlanır sağlar. Ayrıca, çok aşamaları ile INC gibi, RAMP-INC “egzersiz ekonomisi” değerlendirmek için kullanılabilir (yani, VİO2 verilen WR başına gerekli); ancak, aşamaları ile INC aksine, bu durumda, “delta verimliliği” (yani ters bu amaçla kullanılan VİO2-WR ilişkisinin eğimi 11 yoğunluk spektrumu boyunca vo2 yanıtının karmaşıklığı nedeniyle, bu parametre nin farklı temel çalışma hızlarından başlatılan veya farklı rampa eğimleri ile karakterize edilen ( örneğin, RAMP-INC) kendi başına INC’in değişmez bir özelliği olmayacağını göz önünde bulundurarak 11 16. yıl.

Genel fitness testi için, INC genellikle bir bacak ergometre veya koşu bandı üzerinde yapılır çünkü bu yöntemler daha fazla kullanılabilir ve bacak bisiklet ve yürüyüş / çalışan ortalama kişi tanıdık. Ayrıca RAMP-INC’in yönetimi, WR’yi küçük artışlarla (örn. her 2’de 1 W) sürekli olarak artırma olanağı gerektirir; bu nedenle, bir ergometre (genellikle bacak bisiklet) en iyi test bu tür için uygundur. Ancak, sporcu değerlendirmesi daha karmaşıktır, çünkü sporcular sporları için gerekli olan egzersiz modunu yaparken test edilmelidir. Bisikletçiler ve çalışan içeren spor katılan bireyler için, bu erişilebilirlik ve yukarıda belirtilen test makineleri uygulanabilirliği nedeniyle sorunlu değildir. Tersine, gaz değişimi ve ventilatör veri toplama ve RAMP-INC için gerekli kademeli WR artış ile ekolojik olarak geçerli test sucul sporcular değerlendirirken daha zordur.

Önce otomatik toplama sistemlerinin gelişiyle, yüzücülerin gaz değişimi değerlendirme genellikle maksimumyüzmek 17aşağıdaki Douglas-çanta koleksiyonu kullanılarak yapıldı. Otomatik sistemler geliştirildikten sonra , “gerçek zamanlı” toplama gerçekleşti, ancak “gerçek yüzme” koşulları altında değil (örneğin, yüzücüler WR kontrollü bir flume yüzdü)17. Ne yazık ki, eski yöntem “geri ekstrapolasyon” varsayımları nedeniyle doğal sınırlamalar vardır ikincisi ne derece flume yüzme değişiklikleri tekniği17ile ilgili endişeleri yükseltir . Sanat mevcut devlet ücretsiz yüzme sırasında havuz yanında yüzücü ile hareket taşınabilir nefes-by-nefes toplama sistemlerinin kullanımını içerir17. Bu tür ölçümler ekolojik geçerliliği artırırken, kademeli WR artış zordur. Nitekim, ücretsiz yüzme sırasında INC genellikle set mesafe aralıkları içerir (örneğin, 200 m) giderek artan hızlarda14,15. Bu, bir testin büyük eşit olmayan WR artışlarına sahip uzun aşamalardan oluştuğu anlamına gelir. Bu nedenle, sadece tek bir metabolik kırılma noktası (genellikle “anaerobik eşik” olarak adlandırılır) bu test 18 ,19istihdam araştırmacılar tarafından rapor olduğunu şaşırtıcı değildir. Bunun yerine, son zamanlarda hem VİO2GET hem de VİO2RCP’nin toplanan verilerden belirlenebileceğini, yüzücülerin yavaş ve hızlı bir şekilde artan bir yüke karşı havuzda sabit yüzme (yani artımlı bağlı yüzme)20. Yüzme sırasında mevcut olan benzersiz solunum deseni, söz konusu kırılma noktalarını tipik değerlendirme şekillerine (kişisel gözlem) göre tanımlamayı zorlaştırsa da, bu test yönteminin bisikletçiler için nasıl sabit bir döngü kullanıldığına benzer bir şekilde yüzücülerin kardiyorespiratuar değerlendirmesi için kullanılabilecek bir “yüzme ergometresi” olarak uygun olabileceğine inanıyoruz. Nitekim, V±O2GET, ViO2RCP ve egzersiz ekonomisinin (VİO2-yük eğiminde belirtildiği gibi)20’ninaltında açıklanan hızla artan tethered-yüzme protokolünden belirlenebileceğini gösterdik.

Protocol

Aşağıda sunulan temsili-konu verilerinin20 (n = 11) alındığı çalışmaya katılanların, deneysel prosedürler, ilgili riskler ve katılımın potansiyel yararları açıklandıktan sonra testin başlatılmasından önce yazılı bilgilendirilmiş onay vermeleri gerekmektedir. İlk ziyaret, yüzücülerin tethered yüzme kavramı ve gerçek test sırasında geçerli olacak ölçüm teknikleri ile tanıştırıldığı bir alıştanjasyon seansından oluşuyordu. İkinci ziyarette …

Representative Results

Tablo 1’de sunulan ve Şekil 1-4’te gösterilen veriler erkek yüzücüler için gözlenen yanıt profillerini (yaş, 24 yaş) temsil eder. Veri toplama sırasında, yüzücü 7 yıldır rekabetçi yüzme eğitimi olmuştu. Uzmanlık alanı kısa mesafe (yani 50 m ve 100 m) serbest stil etkinlikleriydi. INC’deki ilk yük, bu yüzücünün tamamen yüzme (Ftabanı)başlamadan önce vü…

Discussion

Tlim ulaşılana kadar WR kademeli bir artış kalıcı içeren bir egzersiz sorun dayanıklılık sporcuların değerlendirilmesi için standart bir test protokolüdür. Böyle bir test kademeli ama hızlı artış ile yapıldığında, özellikle yararlıdır, çünkü test sırasında toplanan ViO2max,gaz değişimi ve ventilasyon verilerine ek olarak asidozun mevcut olduğu GET ve RCP ile sınırlanan bölgeyi ayırt etmek için kullanılabilir, ancak CO 2 ‘nin (PaCO2) arteriyel kısm…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma CIPER-Foundation for Science and Technology (FCT), Portekiz (UID/DTP/00447/2019) tarafından desteklenmiş ve kısmen Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Finans Kodu 001″, ve São Paulo Araştırma Vakfı – FAPESP (SÜREÇ 2016/04544-3 ve 2016/17735-1). Yazarlar joão Guilherme S. V. de Oliveira veri örnekleme yardım için teşekkür etmek istiyorum. Mário A. C. Espada IPDJ -Portekiz Spor ve Gençlik Enstitüsü- mali desteğini kabul ediyor.

Materials

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. 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).
  23. 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).
  24. Iannetta, D., et al. A Critical Evaluation of Current Methods for Exercise Prescription in Women and Men. Medicine and Science in Sports and Exercise. , (2019).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Jones, A. M., DiMenna, F. J., Cardinale, M., Newton, R., Nosaka, K. Cardiovascular Assessment and Aerobic Training Prescription. Strength and Conditioning: Biological Principles and Practical Applications. , 291-304 (2011).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Scheuermann, B. W., Kowalchuk, J. M. Attenuated respiratory compensation during rapidly incremented ramp exercise. Respiratory Physiology. 114 (3), 227-238 (1998).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. Magel, J. R., Faulkner, J. A. Maximum oxygen uptakes of college swimmers. Journal of Applied Physiology. 22 (5), 929-933 (1967).
  40. 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

Tethered SwimmingCardiorespiratory AssessmentIncremental ExerciseLoad CellForce MeasurementFront-crawl SwimmingWarm-up ProtocolLoad ProgressionRespiratory Compensation PointGas-exchange Threshold

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image