Ein schnell inkrementiertes Tethered-Swimming-Maximalprotokoll zur kardiorspiratorischen Beurteilung von Schwimmern

Summary

Im Gegensatz zur Messung beim Freischwimmen, die herausforderungen und Einschränkungen mit sich bringt, kann die Bestimmung wichtiger Parameter der kardiorspiratorischen Funktion für Schwimmer durch ein machbareres und einfacheres Tethered-Schwimmen erleichtert werden. schnell inkrementelles Protokoll mit Gasaustausch und Beatmungsdatenerfassung.

Abstract

Inkrementelle Übungstests sind das Standardmittel zur Beurteilung der kardiorespiratorischen Leistungsfähigkeit von Ausdauersportlern. Während die maximale Rate des Sauerstoffverbrauchs in der Regel als Kriterium Messung in dieser Hinsicht verwendet wird, zwei metabolische Haltepunkte, die Veränderungen in der Dynamik der Laktatproduktion / Verbrauch reflektieren, wie die Arbeitsrate erhöht wird, sind vielleicht relevanter für Ausdauersportler aus funktioneller Sicht. Die Übungsökonomie, die die Rate des Sauerstoffverbrauchs im Verhältnis zur Leistung der submaximalen Arbeit darstellt, ist auch ein wichtiger Parameter, um die Beurteilung von Ausdauersportlern zu messen. Rampen-Inkrementaltests, die eine allmähliche, aber rasche Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit umfassen, bis die Grenze der Übungstoleranz erreicht ist, sind nützlich, um diese Parameter zu bestimmen. Diese Art von Test wird in der Regel auf einem Zyklusergometer oder Laufband durchgeführt, da eine Genauigkeit in Bezug auf die Arbeitsrate Inkrementierung erforderlich ist. Jedoch, Athleten sollten getestet werden, während die Art der Übung für ihren Sport erforderlich. Folglich werden Schwimmer in der Regel bei inkrementellen Freischwimmtests bewertet, bei denen eine solche Präzision schwer zu erreichen ist. Wir haben vor kurzem vorgeschlagen, dass stationäres Schwimmen gegen eine Last, die schrittweise erhöht wird (inkrementelles Gebundenes Schwimmen) als “Schwimmergometer” dienen kann, indem sie genügend Präzision ermöglicht, um ein allmähliches, aber schnelles Belastungsmuster aufzunehmen, das die oben genannten metabolischen Haltepunkte und die Übungsökonomie offenbart. Der Grad, in dem die während eines solchen Protokolls erreichte Spitzenrate des Sauerstoffverbrauchs annähernd der maximalen Rate entspricht, die beim freien Schwimmen gemessen wird, muss jedoch noch ermittelt werden. Im vorliegenden Artikel erklären wir, wie dieses schnell inkrementierte Tethered-Schwimmprotokoll verwendet werden kann, um die Kardiorspiratorische Kapazität eines Schwimmers zu beurteilen. Insbesondere erklären wir, wie die Bewertung eines Kurzstreckenschwimmers anhand dieses Protokolls ergab, dass seine Sauerstoffaufnahme rate 30,3 bzw. 34,8 ml-min^-1kg^-1BM an seiner Gasaustauschschwelle bzw. Atemschutzkompensationsstelle betrug.

Introduction

Ein Übungstest, der eine inkrementelle Erhöhung der Arbeitsrate (WR) von niedrig auf maximal beinhaltet (d. h. inkrementelle Übungstests; INC) bietet die Goldstandardmethode der kardiorespiratorischen Beurteilung für Ausdauersportler. Zusätzlich zu dem höchsten WR, den der Athlet erreichen kann_(WR-Spitze),ermöglicht INC auch die Bestimmung der höchsten Rate, mit der der Einzelne Sauerstoff (O₂) für diese Form der Übung (V-O_2peak) verbrauchen kann, wenn Gasaustausch- und Beatmungsdaten während des Tests¹gesammelt werden. Der V-O_2peak stellt das Kriterium der kardiorspiratorischen Fitness dar. Darüber hinaus bietet die Analyse der Gasaustausch- und Beatmungsdaten, die mit der Erhöhung von WR erhoben werden, eine nicht-invasive Möglichkeit, den Punkt zu identifizieren, an dem die Blut-Laktat-Konzentration (Blut [Laktat]) über den Ausgangswert (Laktatschwelle) steigt und der Punkt, an dem sie sich mit einer beschleunigten Rate anzusammeln beginnt (Laktat-Drehpunkt)². Diese metabolischen Haltepunkte werden durch Bestimmung des Gasaustauschschwellens (GET) und des Atemausgleichspunkts (RCP) bzw.³geschätzt. Wichtig ist, dass die GET eine robuste Schätzung des Punktes liefert, an dem Blut [Laktat] zunächst zunimmt, während die “Hyperventilation”, die RCP charakterisiert, ein komplexeres Phänomen ist, das durch einen anderen Einfluss als Chemoempfang an sich ausgelöst werden kann. Daher sollten Schlussfolgerungen, die auf der Identifizierung von RCP beruhen, mit Vorsicht gezogen werden.

Wenn die Übung mit einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit (CWR) aufrechterhalten wird, gibt es deutlich unterschiedliche physiologische Reaktionsprofile, die auf der “Übungsintensitätsdomäne” basieren, innerhalb derer der WR^4,5fällt. Insbesondere ist die Erreichung eines V-O₂ und Blut [Laktat] “stabiler Zustand” schnell in der moderaten Domäne, verzögert in der schweren Domäne und unerreichbar in der schweren Domäne^4,5. Es ist allgemein bekannt, dass die Rate, mit der_O2 bei GET während INC (V’O_2GET) verbraucht werden kann, als Stoffwechselrate dient, die die moderate von schwere Domäne während CWR^3,6trennt. Obwohl umstritten, deuten eine Reihe neuerer Beobachtungen auf eine ähnliche Äquivalenz zwischen der Rate hin, mit der_O2 bei RCP (V-O_2RCP)verbraucht werden kann, und schwerer/schwerer Trennung^7,8,9,10. Die Identifizierung von V-O_2GET und V-O_2RCP aus den während des INC gesammelten Daten könnte daher nützlich sein, um domänenspezifische Trainingsschemas für Ausdauersportler über die Stoffwechselrate mit der Einschränkung zu verschreiben, dass die Ausrichtung einer Stoffwechselrate auf eine bestimmte Arbeitsrate komplexer ist, als dies einfach gemäß der aus dem inkrementellen Test^abgeleitetenBeziehung zwischen VO₂– Arbeitsrate 8^,11.

Als das Konzept der Prüfung zur Bestimmung von V-O_2max zunächst erforscht wurde, ließen die Forscher Probanden Anfälle von Gleisläufen bis zur Grenze der Übungstoleranz (T_lim) mit steigenden Geschwindigkeiten an separaten Tagen durchführen¹. Es folgten Untersuchungen, die bestätigten, dass v.O. _2max auch aus ähnlichen Kämpfen bestimmt werden kann, die am selben Tag mit Ruhezeiten durchgeführt wurden, die¹²durchsetzt waren. Schließlich zeigte sich, dass ein kontinuierliches Protokoll mit WR in inkrementell in bestimmten Zeitintervallen (z. B. alle 3 min) den gleichen V-O_2peak wie die diskontinuierlichen Tests¹³anzeigte. Folglich wurden diese “abgestuften Übungstests” zum Standard für die Bestimmung dieses Kriteriums der kardiorespiratorischen Fitness. 1981 veröffentlichten Whipp und Kollegen jedoch Untersuchungen, die darauf hindeuteten, dass INC für den Zweck der Messung von V-O_2max auch vollständig im nicht-stabilen Zustand durchgeführt werden konnte; das heißt, mit WR kontinuierlich als “glatte Funktion der Zeit” (RAMP-INC)¹⁴. Im Gegensatz zu INC mit verlängerten Stufen und relativ großen WR-Erhöhungen pro Stufe stellt die allmähliche Erhöhung während RAMP-INC sicher, dass der “isokapnische Pufferbereich”, der GET und RCP trennt, klar definiert wird¹⁵. Darüber hinaus kann RAMP-INC, ähnlich wie INC mit Stufen, zur Bewertung der “Übungsökonomie” (d. h. der pro gegebenem WR erforderlichen V-O₂₎ verwendet werden; im Gegensatz zu INC mit Stufen, in diesem Fall es ist die Umkehrung der “Delta-Effizienz” (d. h. die Steigung der_V-O2-WR-Beziehung), die zu diesem Zweck verwendet wird¹¹ unter Berücksichtigung der Tatsache, dass aufgrund der Komplexität der V-O_2-Antwort auf Arbeitsraten über das Intensitätsspektrum, dieser Parameter kein unveränderliches Merkmal von INC an sich sein wird (z. B. RAMP-INC, das von unterschiedlichen Ausgangsarbeitsraten initiiert oder durch unterschiedliche Rampenneigungen gekennzeichnet ist) oder CWR-Übung ¹⁶.

Für allgemeine Fitnesstests wird INC in der Regel auf einem Beinergometer oder Laufband durchgeführt, da diese Modalitäten mehr verfügbar sind und Beinradfahren und Gehen/Laufen der durchschnittlichen Person vertraut sind. Darüber hinaus erfordert die Verwaltung von RAMP-INC die Fähigkeit, WR kontinuierlich in kleinen Schritten zu erhöhen (z. B. 1 W alle 2 s); Daher eignet sich ein Ergometer (typischerweise Beinradfahren) am besten für diese Art von Tests. Jedoch, Athleten Bewertung ist komplexer, weil Athleten müssen getestet werden, während die Durchführung der spezifischen Art der Übung für ihren Sport erforderlich. Für Radfahrer und Einzelpersonen, die an Sportarten teilnehmen, die laufen, ist dies aufgrund der Zugänglichkeit und Anwendbarkeit der oben genannten Testmaschinen nicht problematisch. Umgekehrt sind ökologisch valide Tests mit Gasaustausch und Beatmungsdatenerfassung und die für RAMP-INC erforderliche schrittweise WR-Inkrementierung bei der Beurteilung von Wassersportlern anspruchsvoller.

Vor dem Aufkommen automatisierter Sammelsysteme wurde die Gasaustauschbewertung von Schwimmern oft mit DerDouglas-Sack-Sammlung nach einem maximalen Schwimmen^{durchgeführt.} Nach der Entwicklung automatisierter Systeme fand die “Echtzeit”-Sammlung statt, aber nicht unter “Real-Schwimm”-Bedingungen (z.B. während Schwimmer in einem Flume schwammen, der WR kontrollierte)¹⁷. Leider hat die erste Methode aufgrund der Annahmen der “Rückwärtsextrapolation” inhärente Einschränkungen, während letztere Bedenken hinsichtlich des Grades der Flume-Schwimmtechnik aufwirft¹⁷. Der aktuelle Stand der Technik beinhaltet den Einsatz von tragbaren Atem-für-Atem-Sammelsysteme, die sich mit dem Schwimmer neben dem Pool während des Freischwimmens bewegen¹⁷. Während diese Art der Messung die ökologische Gültigkeit verbessert, ist die allmähliche WR-Inkrementierung eine Herausforderung. Tatsächlich beinhaltet INC beim freien Schwimmen in der Regel Intervalle von festgelegter Entfernung (z. B. 200 m) bei fortschreitend steigenden Geschwindigkeiten^14,15. Dies bedeutet, dass ein Test aus langen Phasen mit großen ungleichen WR-Schritten besteht. Es ist daher nicht verwunderlich, dass nur ein einziger metabolischer Haltepunkt (typischerweise als “anaerobe Schwelle” bezeichnet) von Forschern berichtet wird, die diesen Test^18,19verwenden. Stattdessen haben wir vor kurzem gezeigt, dass sowohl v-O_2GET als auch V-O_2RCP anhand von Daten ermittelt werden können, die gesammelt wurden, während Schwimmer stationäres Schwimmen in einem Pool gegen eine Last durchführten, die allmählich und schnell erhöht wurde (d. h. inkrementelles Tethered-Schwimmen)²⁰. Während das einzigartige Atemmuster, das während des Schwimmens vorhanden ist, die oben genannten Haltepunkte im Vergleich zu typischen Bewertungsmethoden (persönliche Beobachtung) schwieriger zu identifizieren machen könnte, glauben wir, dass diese Testmethode als “Schwimmergometer” geeignet sein könnte, das für die kardiorspiratorische Beurteilung von Schwimmern in ähnlicher Weise wie ein stationärer Zyklus für Radfahrer verwendet werden kann. In der Tat haben wir gezeigt, dass die V-O_2GET, V-O_2RCP und die Wirtschaftswachstum (wie durch die V-O_{2-Lastneigung}angegeben) alle anhand des schnell inkrementellen Tethered-Schwimmprotokolls bestimmt werden können, das unter²⁰beschrieben wird.

Protocol

Die Teilnehmer der Studie, aus der die unten dargestellten repräsentativen personenbezogenen Daten extrahiertwurden, 20 (n = 11) mussten vor Beginn der Versuche ihre schriftliche Einwilligung in Kenntnis der Sachlage erteilen, nachdem die experimentellen Verfahren, die damit verbundenen Risiken und die potenziellen Vorteile der Teilnahme erläutert worden waren. Der erste Besuch beinhaltete eine Eingewöhnungssitzung, bei der die Schwimmer mit dem Konzept des gebundenen Schwimmens und de…

Representative Results

Die in Tabelle 1 dargestellten und in Abbildungen 1-4 dargestellten Daten stellen die Antwortprofile dar, die für einen männlichen Schwimmer beobachtet wurden (Alter, 24 Jahre). Zum Zeitpunkt der Datenerfassung trainierte der Schwimmer sieben Jahre lang für das Wettkampfschwimmen. Seine Spezialität waren Kurzdistanz (d.h. 50 m und 100 m) Freistil. Die anfängliche Belastung für INC wurde au…

Discussion

Eine Übungsherausforderung, bei der eine schrittweise Erhöhung der WR-Menge bis zum Erreichen von T_lim aussteht, ist ein Standard-Testprotokoll für die Beurteilung von Ausdauersportlern. Wenn ein solcher Test mit schrittweiser, aber schneller Inkrementierung durchgeführt wird, ist es besonders nützlich, weil zusätzlich zu den während des Tests gesammelten Gasaustausch- und Beatmungsdaten auch Gasaustausch- und Beatmungsdaten verwendet werden können, um die von GET und RCP umgebene Region zu unterscheid…

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