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Biochemistry

Um protocolo máximo de natação amarrada rapidamente incrementado para avaliação cardiorrespiratória dos nadadores

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

Ao contrário da medição durante a natação gratuita, que apresenta desafios e limitações inerentes, a determinação de parâmetros importantes da função cardiorrespiratória para os nadadores pode ser feita usando uma natação mais viável e mais fácil de administrar natação amarrada protocolo rapidamente incrementado com troca de gás e coleta de dados ventilatórios.

Abstract

O teste incremental de exercícios é o meio padrão de avaliar a capacidade cardiorrespiratória dos atletas de resistência. Embora a taxa máxima de consumo de oxigênio seja tipicamente utilizada como medida de critério nesse sentido, dois breakpoints metabólicos que refletem mudanças na dinâmica da produção/consumo de lactantes à medida que a taxa de trabalho é aumentada são talvez mais relevantes para atletas de resistência do ponto de vista funcional. A economia de exercícios, que representa a taxa de consumo de oxigênio em relação ao desempenho do trabalho submáximo, também é um parâmetro importante para medir para a avaliação do atleta de resistência. Testes incrementais em rampa que compreendem um aumento gradual, mas rápido da taxa de trabalho até que o limite de tolerância ao exercício seja alcançado são úteis para determinar esses parâmetros. Este tipo de teste é normalmente realizado em um erômetro de ciclo ou esteira porque há a necessidade de precisão em relação à incrementação da taxa de trabalho. No entanto, os atletas devem ser testados durante a realização do modo de exercício necessário para o seu esporte. Consequentemente, os nadadores são tipicamente avaliados durante testes incrementais de natação livre onde tal precisão é difícil de alcançar. Sugerimos recentemente que a natação estacionária contra uma carga que é progressivamente aumentada (natação incremental amarrada) pode servir como um "erômetro de natação" permitindo precisão suficiente para acomodar um padrão de carregamento gradual, mas rápido, que revela os quebra-pontos metabólicos acima mencionados e a economia de exercícios. No entanto, o grau em que a taxa máxima de consumo de oxigênio alcançada durante tal protocolo aproxima a taxa máxima medida durante a natação gratuita permanece a ser determinada. No presente artigo, explicamos como esse protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado pode ser empregado para avaliar a capacidade cardiorrespiratória de um nadador. Especificamente, explicamos como a avaliação de um nadador competitivo de curta distância usando este protocolo revelou que sua taxa de captação de oxigênio foi de 30,3 e 34,8 mL-1kg-1BM no limite de troca de gás e ponto de compensação respiratória, respectivamente.

Introduction

Um teste de exercícios que envolve um aumento incremental da taxa de trabalho (WR) de baixa para máxima (ou seja, teste incremental de exercícios; Inc) fornece o método padrão-ouro de avaliação cardiorrespiratória para atletas de resistência. Além do maior WR que o atleta pode alcançar(picoWR), a INC também permite a determinação da taxa mais alta em que o indivíduo pode consumir oxigênio (O2) para essa forma de exercício (ViO2peak) se os dados de troca de gás e ventilatório forem coletados durante o teste1. O Vique2peak representa a medida critério de aptidão cardiorrespiratória. Além disso, a análise dos dados de troca de gás e ventilatório coletados à medida que o WR é aumentado fornece uma maneira não invasiva de identificar o ponto em que a concentração de lactato de sangue (sangue [lactato]) aumenta acima do valor da linha de base (limiar de lactato) e o ponto em que começa a se acumular a uma taxa acelerada (ponto de virada de lactato)2. Esses breakpoints metabólicos são estimados determinando o limiar de troca de gás (GET) e o ponto de compensação respiratória (RCP), respectivamente3. É importante ressaltar que o GET fornece uma estimativa robusta do ponto em que o sangue [lactato] aumenta inicialmente, enquanto a "hiperventilação" que caracteriza rcp é um fenômeno mais complexo que pode ser iniciado por entrada afável além da quimiorecepção em si. Consequentemente, conclusões baseadas na identificação da RCP devem ser feitas com cautela.

Quando o exercício é mantido a uma taxa constante de trabalho (CWR), há perfis de resposta fisiológica marcadamente diferentes baseados no "domínio de intensidade de exercício" dentro do qual o WR cai4,5. Especificamente, a realização de um Vao2 e sangue [lactate] "estado estável" é rápida no domínio moderado, atrasada no domínio pesado e inatingível no domínio severo4,5. Está bem estabelecido que a taxa em que o O2 pode ser consumido na GET durante a INC (VitO2GET) serve como a taxa metabólica que separa o moderado do domínio pesado durante o CWR3,6. Embora controverso, uma série de observações recentes indicam equivalência semelhante entre a taxa em que o O2 pode ser consumido na RCP (ViO2RCP) e a separação pesada/grave7,8,9,10. A identificação de VitO2GET e VitO2RCP a partir de dados coletados durante a INC pode, portanto, ser útil para prescrever regimes de treinamento específicos de domínio para atletas de resistência via taxa metabólica com a ressalva de que alinhar uma taxa metabólica com uma taxa de trabalho específica é mais complexo do que simplesmente fazê-lo de acordo com a relação vito2-taxa de trabalho derivada do teste incremental8,11.

Quando o conceito de teste para determinar vao2max foi inicialmente explorado, os pesquisadores tiveram os sujeitos realizando ataques de corrida de pista até o limite de tolerância ao exercício (Tlim) em velocidades crescentes em dias separados1. Seguiu-se uma pesquisa que confirmou que vio2max também pode ser determinado a partir de ataques semelhantes realizados a Tlim no mesmo dia com períodos de descanso intercalados12. Eventualmente, mostrou-se que um protocolo contínuo com WR aumentou de forma incremental em intervalos de tempo específicos (por exemplo, a cada 3 minutos) revelou o mesmo Vio2peak que os testes descontínuos13. Consequentemente, esses "testes de exercícios classificados" tornaram-se o padrão para determinar essa medida critério de aptidão cardiorrespiratória. No entanto, em 1981, Whipp e colegas publicaram pesquisas que indicavam que, para fins de mediçãoVitO 2max, a INC também poderia ser realizada inteiramente no estado não estável; ou seja, com o WR aumentando continuamente como uma "função suave do tempo" (RAMP-INC)14. Ao contrário da INC com estágios estendidos e aumentos relativamente grandes do WR por etapa, o aumento gradual durante o RAMP-INC garante que a "região de buffering isocapônico" que separa GET e RCP será claramente definida15. Além disso, assim como a INC com etapas, o RAMP-INC pode ser usado para avaliar a "economia de exercícios" (ou seja, o VitO2 exigido por determinado WR); no entanto, ao contrário da INC com etapas, neste caso, é o inverso da "eficiência delta" (ou seja, a inclinação da relação VitO2-WR) que é usada para este fim11 com consideração dada ao fato de que devido às complexidades da resposta VitO2 às taxas de trabalho em todo o espectro de intensidade, este parâmetro não será uma característica imutável da INC em si (por exemplo, ramp-INC iniciado a partir de diferentes taxas de trabalho de linha de base ou caracterizado por diferentes encostas de rampa) ou exercício CWR 16.

Para testes gerais de aptidão, o INC geralmente é realizado em um erômetro ou esteira da perna, pois essas modalidades são mais disponíveis e o ciclismo das pernas e caminhada/corrida são familiares para a pessoa média. Além disso, a administração do RAMP-INC requer a capacidade de aumentar o WR continuamente em pequenos incrementos (por exemplo, 1 W a cada 2 s); portanto, um erômetro (tipicamente ciclismo de perna) é mais adequado para este tipo de teste. No entanto, a avaliação do atleta é mais complexa porque os atletas devem ser testados durante a realização do modo específico de exercício necessário para o seu esporte. Para ciclistas e indivíduos que participam de esportes que envolvem corrida, isso não é problemático devido à acessibilidade e aplicabilidade das máquinas de teste acima mencionadas. Por outro lado, testes ecologicamente válidos com troca de gás e coleta de dados ventilatórios e a incrementação gradual de WR necessária para ramp-inc é mais desafiador na avaliação de atletas aquáticos.

Antes do advento dos sistemas automatizados de coleta, a avaliação da troca de gás dos nadadores era frequentemente realizada usando a coleção Douglas-bag após um nado máximo17. Uma vez desenvolvidos sistemas automatizados, a coleta em tempo real ocorreu, mas não condições de natação real (por exemplo, enquanto os nadadores nadavam em um flume que controlava wr)17. Infelizmente, o método anterior tem limitações inerentes devido às premissas de "extrapolação retrógrada", enquanto este último levanta preocupações quanto ao grau em que a natação flume muda a técnica17. O estado atual da arte envolve o uso de sistemas portáteis de coleta de respiração por respiração que se movem com o nadador ao lado da piscina durante a natação gratuita17. Embora esse tipo de medição melhore a validade ecológica, a incrementação gradual do WR é desafiadora. De fato, a INC durante a natação gratuita normalmente envolve intervalos de distância definida (por exemplo, 200 m) em velocidades progressivamente crescentes14,15. Isso significa que um teste consiste em estágios longos com grandes incrementos DEsiguais de WR. Portanto, não surpreende que apenas um único ponto de ruptura metabólica (tipicamente chamado de "limiar anaeróbico") seja relatado por pesquisadores que empregam este teste18,19. Em vez disso, mostramos recentemente que tanto vago2GET quanto VitO2RCP podem ser determinados a partir de dados coletados enquanto nadadores realizavam natação estacionária em uma piscina contra uma carga que foi aumentada gradual e rapidamente (ou seja, nado amarrado incremental)20. Embora o padrão de respiração único presente durante a natação possa tornar os quebra-pontos acima mencionados mais difíceis de identificar em comparação com os modos típicos de avaliação (observação pessoal), acreditamos que esse método de teste pode ser adequado como um "erômetro de natação" que pode ser usado para avaliação cardiorrespiratória dos nadadores de forma semelhante à forma como um ciclo estacionário é usado para ciclistas. De fato, mostramos que vao2GET, V5O2RCP e economia de exercícios (como indicado pela inclinação Vio2-carga) podem ser todos determinados a partir do protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado que é descrito abaixo de20.

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Protocol

Os participantes do estudo, a partir do qual foram explicados os dados do objeto representativo abaixo,20 (n = 11) para dar seu consentimento informado por escrito antes do início dos testes após os procedimentos experimentais, foram explicados riscos associados e potenciais benefícios de participação. A primeira visita foi composta por uma sessão de familiarização durante a qual os nadadores foram introduzidos ao conceito de natação amarrada e às técnicas de medição que estariam em vigor durante os testes reais. Um teste de natação em tethered foi realizado durante a segunda visita e o protocolo de natação amarrado rapidamente incrementado foi realizado na terceira visita. Ambos os testes foram feitos em uma piscina semiolímpica (25 m) com temperatura da água em 28 °C.

1. Preparação do nadador

  1. Instrua o nadador a evitar exercícios extenuantes por 24h antes de cada sessão de testes.
  2. Instrua o nadador a chegar à piscina em estado descansado e totalmente hidratado ≥3 h pós-prandial.
  3. Instrua o nadador a se abster de ingerir bebidas estimulantes e álcool por 24 h antes de cada teste.

2. Teste de natação amarrada

  1. Prepare a célula de carga de 500 kg que será usada para medir a maior força que o nadador pode exercer durante dois ensaios compostos por 30 s de nataçãototal 21.
    1. Abra o programa N2000PRO Software (Power Din Pro - CEFISE) no computador.
    2. Abra o Menu de Ajuda para verificar o link de comunicação entre o computador e o analisador de células de carga.
      1. Observe um sinal verde que indica que a conexão com a interface RS232 está bem estabelecida.
      2. Defina a contagem regressiva para iniciar o teste dependendo das circunstâncias.
      3. Defina a duração da amostragem. Defina o intervalo de descanso. Defina os quadros por segundo a 100 Hz.
      4. Defina a unidade de medição de força em N ou kg, dependendo da preferência pessoal. Definir o tempo de aquisição em milissegundos.
    3. Calibrar a célula de carga22 com 0 e 10 kg de carga com o nadador fora da piscina.
    4. Conecte uma célula de carga ao bloco de partida através da barra de ferro achatada em forma de L que é projetada pelo CEFISE especificamente para medições de natação amarrada.
    5. Conecte uma extremidade da corda inelástica à célula de carga e a outra extremidade ao nadador por meio do cinto personalizado (CEFISE), que tem cordas presas aos dois quadris de modo que o chute da perna não interferirá na medição da força.
  2. Prepare o nadador para o desempenho do teste de dois testes.
    1. Forneça instruções ao nadador sobre o desempenho correto da natação frontal (por exemplo, evitar que a cabeça e o tronco subam enquanto nadam o mais rápido possível, concentre-se em chutar a uma taxa máxima, além de acariciar maximal, etc.).
    2. Instrua o nadador a realizar alongamentos e balanços de braço/perna à beira da piscina em preparação.
    3. Instrua o nadador a entrar na piscina e realizar um protocolo padrão de aquecimento composto por natação front-crawl por 800 m em uma intensidade leve com cuidado tomado para evitar gerar quaisquer efeitos persistentes que possam influenciar os resultados do teste.
    4. Deixe o nadador sair da piscina e descansar à beira da piscina por 10 min.
    5. Segure o cinto em torno da cintura do nadador. Conecte a extremidade livre da corda inelástica ao cinto.
    6. Determine a carga necessária para manter o corpo do nadador horizontalmente com uma quantidade mínima de tensão no sistema de medição(base decarga).
    7. Sinalize o nadador para começar a #1 de teste do teste.
  3. Monitore o nadador durante o desempenho do teste.
    1. Fornecer encorajamento verbal ao nadador durante o teste dos 30 anos.
    2. Sinalize o nadador para terminar o teste. Desapego o nadador da corda inelástica.
    3. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    4. Deixe o nadador descansar por 30 min à beira da piscina.
    5. Reconecte o nadador à corda inelástica.
    6. Sinalize o nadador para iniciar o Teste #2 do teste que é idêntico ao teste #1 (30 s de natação total).
    7. Sinalize o nadador para terminar o teste.
    8. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    9. Deixe o nadador sair da piscina.
  4. Analise os dados coletados durante o teste de dois testes.
    1. Aplique o processo de suavização aos dados usando o pacote de software N2000PRO23.
    2. Calcule os picos do sinal de frequência de onda a partir da curva sinusoidal em tempo de força (alcance, seno 80°-100°) acima dabase de carga para ensaios #1 e 2.
    3. Defina os picos médios do sinal de frequência de onda de tempo de força nos primeiros 5 s e 10 s inteiros, respectivamente, como a força máxima(picoF ) e a força média (Favg) para cada ensaio.
    4. Use os valores mais elevados parapico F e Favg para novos cálculos.

3. Teste incremental de natação amarrada

  1. Calcule as cargas que serão usadas para resistir ao deslocamento dianteiro do nadador durante o teste incremental.
    1. Calcule a carga inicial como 30% da favg acima dabasede carga .
    2. Calcule os incrementos a serem aplicados por etapa de 60 s como 5% de Favg acima dabase decarga .
  2. Prepare a unidade metabólica portátil automatizada para coleta de dados.
    1. Abra o software da unidade.
    2. Verifique o link de comunicação entre o computador e a unidade metabólica portátil automatizada.
    3. A alimentação na unidade e permitir aquecer por 45 min. Certifique-se de que as baterias estejam totalmente carregadas.
    4. Realizar calibração da unidade para ar ambiental24.
    5. Realizar calibração de unidade para referência O2 (16%), CO2 (5%) e N (equilíbrio) concentra24.
    6. Realize a calibração de atraso de tempo da máscara24.
    7. Realizar calibração da turbina com seringa 3 L24.
    8. Digite os dados do assunto, temperatura ambiente e umidade.
  3. Prepare o nadador para o desempenho do teste incremental.
    1. Instale uma máscara facial e um snorkel no nadador.
    2. Instrua o nadador a descansar à beira da piscina por 10 min para coletar dados de troca de gás e ventilação "linha de base".
    3. Instrua o nadador a entrar na piscina e realizar um protocolo padrão de aquecimento composto por natação front-crawl em uma intensidade leve.
    4. Segure um cinto na cintura do nadador. Coloque uma corda inelástica no cinto com a outra extremidade da corda presa ao sistema de carregamento.
    5. Instrua o nadador que uma vez que o teste começa a usar os dois marcadores na parte inferior da piscina para pontos de referência, que lhes permitem manter uma posição relativamente fixa (por exemplo, ± 1 m da posição desejada).
    6. Sinalize o nadador para começar o teste.
  4. Monitore o nadador durante o desempenho do teste incremental.
    NOTA: Um assistente de pesquisa experiente no monitoramento desse tipo de teste deve manter a unidade de análise de gás à beira da piscina sendo consciente para fazê-lo sem impedir o deslocamento do nadador e/ou elevar a cabeça do nadador.
    1. Aumente a carga enquanto cronometra os estágios dos 60 s.
    2. Termine o teste e registre o tempo para limitar a tolerância ao exercício quando o nadador não é mais capaz de manter a posição necessária, apesar do forte incentivo verbal dos testadores.
    3. Use o tempo para limitar a tolerância ao exercício para calcular as etapas concluídas.
    4. Registre cargas para cada etapa e carga de pico.
    5. Desapego o nadador da corda inelástica.
    6. Instrua o nadador a realizar um protocolo padrão de resfriamento composto por natação front-crawl em uma intensidade baixa a moderada.
    7. Deixe o nadador sair da piscina.
  5. Analise os dados coletados durante o teste incremental.
    1. Dados suaves de troca de gás que foram coletados antes e durante o teste usando o programa de software da unidade.
    2. Dados de troca de gás de exportação em médias de caixa consecutivas de 9 s.
    3. Executar média de três pontos rolando em médias consecutivas de caixa 9 s para Vio2.
    4. Recorde de três pontos de valor médio de rolamento como o Vio2peak.
    5. Usando o valor médio final de três pontos para cada etapa completa, calcule a relação VaO2-carga através de regressão linear. Exclua dados de estágios finais de teste se um platô ViO2 parecer estar presente (inspeção visual).
    6. Usando médias de caixa de 9 s consecutivas, determine VaO2GET.
      1. Determine o primeiro aumento desproporcional na taxa de produção de CO2 (V«CO2) em comparação com Vao2.
      2. Determine o aumento da proporção da taxa expirada de ventilação (Vüe) para Vio2 sem aumento na proporção de Ventree para V.CO2.
      3. Determine o aumento da tensão O2 de maré final sem queda na tensão de CO2 de maré final.
    7. Usando médias de caixa de 9 s consecutivas, determine ViO2RCP.
      1. Determine o primeiro aumento desproporcional no V«E em comparação com vaco2.
      2. Determine a diminuição do CO2de maré final .
    8. Express V5O2peak, V5O2GET, V5O2RCP e VaO2-load slope em termos absolutos (L⁄min-1) e relativos (à massa corporal; mL⁄min-1kg-1) termos.
    9. Express V5O2GET e ViO2RCP em termos relativos como uma porcentagem de ViO2peak.

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Representative Results

Os dados apresentados na Tabela 1 e retratados nos Números 1-4 representam os perfis de resposta observados para um nadador do sexo masculino (idade, 24 anos). Na época da coleta de dados, o nadador vinha treinando para a natação competitiva há 7 anos. Sua especialidade foi de curta distância (ou seja, 50 m e 100 m) eventos de estilo livre.

A carga inicial na INC foi definida em uma carga que excedeu a que era necessária para que este nadador mantivesse o alinhamento corporal antes do início da natação total(baseF ) em 30% da diferença entre a força média medida durante abase de natação e F (ΔF). Para este nadador, essa carga foi de 4,17 kg. A carga foi então aumentada em 0,7 kg para cada etapa de 60 s (Figura 1). O limite de tolerância ao exercício para este nadador ocorreu em 576 s (estágio 10).

Quando os dados V5O2 coletados durante a linha de base e as partes de exercício da INC foram mediados em lixeiras 9 consecutivas, a maior média de três pontos foi de 3,44 L-min-1 (40,6 mL-min -1 kg-1BM)e a inclinação Vio2-carga foi de 261 mL(min-1kg-1 (3,1 mL⁄min-1kg -1 kg-1BM⁄kg-1) (Figura 3). A identificação de GET e RCP foi feita por consenso de um painel de revisores independentes experientes em fazer essas determinações a partir de um conjunto de medições. Sendo que o GET representa o ponto durante a INC em que a ventilação muda devido à acidose metabólica e ao aumento do VitCO2 que ocorre consequente ao seu buffer (ou seja, passagem do "limiar de lactato"), pode ser identificado por um aumento na proporção tanto de VâCO2 quanto Vana2 que faz com que o o número2 de maré final aumente. No entanto, para dados coletados durante a Inc com sensibilidade suficiente, essa mudança no perfil de troca de gás e resposta ventilatória não será acompanhada por um declínio no CO2 de maré final porque o aumento de ViCO2 e VípioE será proporcional. Consequentemente, a pressão parcial de CO2 no sangue arterial (PaCO2) permanecerá constante (ou seja, tampão isocapônico; iso = mesmo, capnic = CO2)(Figura 4). De fato, durante a Inc rápida-incremental, o declínio do PaCO2 e do CO2 de maré final que caracteriza "compensação respiratória" em resposta à acidose metabólica não ocorrerá para ≥ 2 min adicional durante o qual a taxa de trabalho (e metabólica) continua a aumentar (Figura 4)12. Para este nadador, as taxas metabólicas caracterizando essas mudanças distintas na troca de gás e resposta ventilatória impulsionadas pelo aumento da contribuição do "caminho anaeróbico" para a demanda energética ocorreram em 75% e 86% dopicoVitO2, respectivamente (Tabela 1).

Figure 1
Figura 1: Representação esquemática do teste de natação amarrado rapidamente incrementado que pode ser usado para determinar parâmetros importantes de aptidão cardiorrespiratória para nadadores. O perfil de carregamento e o tempo para limitar a tolerância ao exercício que são retratados são para um assunto representativo, um nadador de 24 anos que compete em eventos de curta distância. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 2
Figura 2: Resposta pulmonar de captação O2 durante o teste de natação amarrado rapidamente incrementado realizado pelo sujeito representativo. A linha vertical tracejada representa o ponto em que a incrementação da carga começou. Os círculos vermelhos representam a maior taxa média de três pontos de captação de O2 que foi medida durante o teste. Definimos esse valor como o VitO2peak deste nadador para esta forma de exercício incremental. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 3
Figura 3: As coordenadas vio2-carga para o sujeito representativo para cada etapa completa do teste de natação amarrado rapidamente incrementado. A análise linear de regressão foi usada para derivar a linha de melhor ajuste que é retratada. A inclinação desta linha é usada como medida de economia de exercícios. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 4
Figura 4: Troca de gás e respostas ventilatórias para o sujeito representativo durante o teste de natação amarrado rapidamente incrementado. Da esquerda para a direita, as linhas verticais tracejadas estão alinhadas com o limiar de troca de gás e ponto de compensação respiratória, respectivamente. As linhas horizontais tracejadas estão posicionadas no nadir (três gráficos superiores) ou ápice (gráfico inferior) dos pontos de dados. Consulte o texto para obter detalhes sobre como esses breakpoints metabólicos foram determinados por inspeção visual. Com uma pequena modificação, este número foi reimpresso com permissão dos editores originais20. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Massa corporal (kg) 84.7
Estatura (cm) 184
Tempo para limitar a tolerância ao exercício (s) 576
Etapas concluídas 9.6
Pico de carga (kg) 10.5
V5O2peak (L⁄min-1) 3.44
V5O2peak (mL⁄min-1kg-1BM) 40.6
V5O2GET (L⁄min-1) 2.57
V5O2GET (mL⁄min-1kg-1BM) 30.3
V5O2GET (% Vivéio2pico) 75
V5O2RCP (L⁄min-1) 2.95
V5O2RCP (mL⁄min-1kg-1BM) 34.8
V5O2RCP (% V5O2peak) 86
V5O2-inclinação de carga (mL⁄min-1kg-1) 261
V⁄O2-inclinação de carga (mL⁄min-1kg-1BM⁄kg-1) 3.1

Tabela 1: Parâmetros cardiorrespiratórios para o sujeito representativo medidos durante o teste de natação amarrado rapidamente incrementado.

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Discussion

Um desafio de exercício que envolve suportar um aumento incremental no WR até que tlim seja atingido é um protocolo padrão de teste para avaliação de atletas de resistência. Quando tal teste é realizado com incrementação gradual, mas rápida, é particularmente útil porque além do V°O2max, a troca de gás e os dados ventilatórios coletados durante o teste podem ser usados para distinguir a região delimitada pela GET e RCP onde a acidose está presente, mas a pressão parcial arterial de CO2 (PaCO2) é mantida14,15. As taxas metabólicas que servemcomoinferiores 3,6 e7,8,9,10 limites desta região se aproximam daqueles que particionam o domínio de intensidade pesada durante o CWR.

De um modo geral, o parâmetro primário de interesse derivado da avaliação de atletas de resistência com INC é o ViO2max, que é usado para monitorar o nível de aptidão cardiorrespiratória do atleta. Além disso, vío2max é frequentemente usado como uma maneira de atribuir exercício WR ao prescrever programas de treinamento (ou seja, WR especificado como uma porcentagem de Vio2max). No entanto, um conjunto crescente de pesquisas confirma que a resposta de troca de gás pulmonar (e, por extensão, metabólica muscular) a um aumento linear no WR não é linear e, importante, as características dessa não linearidade variam para diferentes indivíduos (e para o mesmo indivíduo em diferentes níveis de condicionamento)11. Normalizar a intensidade do exercício de acordo com valo2max é, portanto, falho porque não garante um nível semelhante de "cepa metabólica" para diferentes indivíduos11,26,27. Por outro lado, a normalização da intensidade em relação aos domínios de intensidade que refletem a não linearidade em todo o espectro de intensidade garante que um desafio metabólico semelhante será encontrado. Ao contrário do VitO2max,são, portanto, as taxas metabólicas que ligam os domínios de intensidade de exercício que são importantes a considerar quando o objetivo é prescrever o treinamento de resistência de forma consistente.

Durante o CWR, as taxas metabólicas situadas abaixo do VitO2GET compreendem o domínio de intensidade moderada onde um estado estável ViO2 pode ser atingido rapidamente, perturbação metabólica muscular é mínima e o exercício é sustentável por um período prolongado (por exemplo, ~4 h)4,5. Dentro deste domínio, o esgotamento muscular [glicogênio] e o comprometimento na excitabilidade/transmissão neuromuscular foram recentemente implicados como motivos para chegar a Tlim5. Para taxas metabólicas acima de Vio2GET, mas abaixo do que foi chamado de "taxa metabólica crítica", um estado estável ViO2 também é alcançável; no entanto, neste caso, a realização é adiada pela presença de um componente lento Vao2 que aumenta o custo de trabalho VaO2 acima do que seria previsto pela extrapolação linear do custo de exercício ViO2 no domínio de intensidade moderada28. Durante o exercício dentro deste domínio, a perturbação metabólica muscular (por exemplo, diminuiu [a fosforcreatina], [ATP], [glicogênio] e pH; aumento [lactato]) é maior e Tlim é marcadamente reduzida (por exemplo, ~45 minutos)5. Um componente lento ViO2 também está presente durante o CWR que exige taxas metabólicas acima da taxa metabólica crítica (ou seja, dentro do domínio de intensidade severa); no entanto, neste caso, um estado estável não pode ser alcançado à medida quevo2 sobe inexoravelmente, ViO2peak intervém (se o exercício é sustentado por um longo período de tempo), um nível crítico de esgotamento do substrato e/ou acúmulo metabólito é alcançado e Tlim é iminente em um período relativamente curto de tempo (por exemplo, 2-14 min dependendo da taxa de trabalho)5.

Com relação ao treinamento de resistência para os atletas, é bem aceito tanto na teoria quanto na prática que o tempo deve ser dedicado ao exercício em cada um dos domínios de intensidade para que adaptações positivas exclusivas ao trabalho realizados em cada um possam ser obtidas28. Por exemplo, uma semana típica para um atleta de resistência pode incluir treinamento fácil no domínio moderado, treinamento constante no domínio pesado e treinamento de tempo e intervalo no domínio severo29. Com relação à prescrição de exercício de forma tão específica de domínio, o reconhecimento de que o VitO2GET separa o moderado do domínio pesado é bem aceito3,6; portanto, o exercício de intensidade moderada pode ser prescrito de forma normalizada como uma porcentagem do VitO2GET medido em um RAMP-INC. rapidamente incrementado, Alternativamente, existe controvérsia em relação à taxa metabólica crítica que estabelece a fronteira pesada/grave. Tradicionalmente, a determinação da maior velocidade ou potência que não causa um aumento de sangue [lactato] de > 1 mmol-L-1 entre 10 e 30 min durante uma série de ataques de CWR (ou seja, o "estado estável de lactoal máximo". A MLSS) foi usada para este fim30,31. No entanto, quando as medidas reais de Tlim são feitas por meio da capacidade finita para o trabalho no domínio severo (W') durante uma série de ataques cwr ou um único ataque total, recentemente foi sugerido que o "poder crítico" (CP) tão revelado (ou seja, o assimptote da hiperbola power-Tlim para o antigo protocolo de teste ou o poder de teste final para este último) pode ser maior do que a saída de potência indicada pela avaliação do MLSS32,33,34 ,35. Atualmente, é seguro concluir que, embora tanto os testes cp quanto o MLSS forneçam estimativas razoáveis do limite de intensidade pesada/severa, cada uma dessas estimativas pode ser influenciada por uma série de fatores de que a congruência entre os dois nem sempre está presente.

Em 2017, Keir et al. tiveram sujeitos realizando um protocolo de teste cp multi-bout e descobriu que a taxa metabólica em CP era estatisticamente semelhante à medição derivada da RAMP-INC de Vio2RCP7. Os autores concluíram que, além da taxa metabólica na CP, o ViO2RCP poderia fornecer uma maneira alternativa de determinar a taxa metabólica crítica que separa o domínio pesado de domínio severo. No entanto, é importante reconhecer que, se o acordo estiver presente, é somente quando os parâmetros são expressos como taxas metabólicas porque a RCP não pode ser vinculada a uma taxa de trabalho específica36. Além disso, dado que a compensação respiratória pode ser impulsionada tanto pelo EXERCÍCIO WR (ou seja, intensidade) quanto pelo tempo para o qual um WR supra-GET é sustentado, determinando GET e RCP como quebra-pontos distintos (em oposição a um único "limiar anaeróbico" que efetivamente mescla os dois) requer INC com incrementação relativamente rápida20. A clara delineação entre os dois breakpoints para os dados de objeto representativo que apresentamos (ver Figura 4) verifica que o teste de natação amarrado rapidamente incrementado que estamos avançando satisfaz esse critério.

Além de valores discretos para Vao2GET e Vi2RCP, mostramos que um teste de natação amarrado rapidamente incrementado pode ser usado com ressalvas suficientes (veja acima como esse valor será específico para um determinado protocolo ramp-inc e não necessariamente indicativo da resposta que estará presente durante o exercício cwr) para determinar a economia de exercícios do atleta como indicado pela inclinação ViO2-carga durante o teste20. Este é um atributo importante para avaliar porque os atletas mais econômicos são beneficiados durante o desempenho de resistência. Por exemplo, estudos transversais indicam que atletas treinados possuem melhor economia de exercícios37, enquanto estudos longitudinal confirmam que a economia de exercícios melhora a partir do treinamento38. Consequentemente, a deriva desse parâmetro para os nadadores de um teste de natação amarrado rapidamente incrementado pode ser útil tanto para prever o potencial atlético antes do treinamento e monitorar mudanças que ocorrem como resultado disso. No entanto, além do reconhecimento da especificidade deste parâmetro para ramp-inc (veja acima), é importante reconhecer que apenas dados da parte de aumento linear da resposta Vito2 devem ser usados para este fim. Por outro lado, quaisquer dados que reflitam uma defasagem inicial na resposta Vao2 (o Vao2 "tempo médio de resposta") e/ou um platô VâO2 antes dalim T devem ser excluídos do ajuste.

Uma ressalva importante à nossa alegação de que o teste de natação amarrada que descrevemos pode servir como um "erômetro de natação" para medir parâmetros cardiorrespiratórios relevantes para a natação gratuita é que o grau em que a metodologia amarrada altera a técnica suficientemente para dissociar os dois requer maior elucidação. Por exemplo, ao relatar o maior VitO2 medido durante o teste16,estamos reticentes em referir-se a ele como o VitO2max porque não tínhamos nadadores também realizam um INC de natação livre em nosso estudo20. Consequentemente, não podemos confirmar que o Vio2peak durante o teste amarrado é semelhante ao que é medido usando um protocolo de natação livre. Embora tenha sido estabelecida uma correlação entre os dois valores,39,40,41,pesquisas anteriores que comparavam os dois, os achados equivocados. Por exemplo, Bonen et al. relataram valores vito2pico para natação livre e amarrada que eram semelhantes e dentro da faixa de variação esperada para medição repetida de VitO2max40, enquanto Magel e Faulkner encontraram um valor menor para amarrado em comparação com a natação gratuita41. A razão para esses achados díspares não está clara, mas pode refletir o fato de que a fadiga muscular local e/ou angústia ventilatória intervieram antes quevo2max fosse alcançado para nadadores que não estavam acostumados a nadar amarrados no último estudo42. Independentemente dessa distinção, pesquisas futuras devem ser projetadas para comparar valores vique2pico para natação amarrada e livre durante ambos os ataques CWR de intensidade severa e supramáxima para Tlim que são usados para confirmar que um Vio2peak medido durante a INC é de fato o Vio2 máximo que pode ser alcançado (ou seja, "ataques de verificação")42. Da mesma forma, ao longo de todo o teste, é possível que a aplicação da carga de forma incremental possa resultar em diferentes "estratégias adaptativas" pelos nadadores em resposta ao aumento da intensidade em comparação com o aumento da velocidade durante a natação gratuita. Por exemplo, a carga pode atingir um nível além do qual são necessárias alterações biomecânicas que são diferentes daquelas que permitiriam um padrão de derrame mais rápido à medida que a velocidade é aumentada durante a natação gratuita. Isso poderia influenciar a inclinação Vio2-WR e/ou estimativa de Vao2GET e V5O2RCP. Mais pesquisas comparando amarradas com natação gratuita são necessárias para fornecer insights a esse respeito.

Ao contrário dos aumentos de velocidade que são usados para incrementar wr durante os testes de IN de natação livre, mostramos que os aumentos de carga empregados para natação amarrada permitem um aumento gradual, mas rápido no WR. Consequentemente, avançamos esse tipo de teste como um "erômetro de natação" que pode ser usado para determinar VaO2GET, V5O2RCP e economia de exercícios muito parecido com um ergometro de ciclo é usado para realizar um protocolo de rampa suave14. Também usamos este teste para medir o pico de resposta ViO2; no entanto, a forma como esse valor se compara ao ViO2max que é tipicamente avaliado durante a natação gratuita permanece a ser resolvido.

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Disclosures

Os autores não têm divulgações para relatar.

Acknowledgments

Este trabalho contou com o apoio da CIPER-Foundation for Science and Technology (FCT), Portugal (UID/DTP/00447/2019) e financiado em parte pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código financeiro 001", e pela Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo - FAPESP (PROCESSO 2016/04544-3 e 2016/17735-1). Os autores agradecem a João Guilherme S. V. de Oliveira a assistência na amostragem de dados. Mário A. C. Espada reconhece o apoio financeiro do IPDJ – Instituto Português de Esportes e Juventude.

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

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Um protocolo máximo de natação amarrada rapidamente incrementado para avaliação cardiorrespiratória dos nadadores
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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).

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