Summary

بروتوكول ماكسي للسباحة المربوطة بسرعة لتقييم القلب والتنفس للسباحين

Published: January 28, 2020
doi:

Summary

على عكس القياس أثناء السباحة الحرة ، والتي تمثل تحديات وقيودًا متأصلة ، يمكن تحديد المعلمات الهامة لوظيفة القلب التنفسي للسباحين باستخدام أكثر جدوى وأسهل لإدارة السباحة المربوطة بروتوكول زيادة بسرعة مع تبادل الغاز وجمع البيانات التهوية.

Abstract

اختبار التمارين التدريجي هو الوسيلة القياسية لتقييم القدرة القلبية التنفسية للرياضيين التحمل. في حين أن المعدل الأقصى لاستهلاك الأكسجين يستخدم عادة كمعيار القياس في هذا الصدد، اثنين من نقاط التوقف الأيضية التي تعكس التغيرات في ديناميات إنتاج/استهلاك اللاكتات كما يتم زيادة معدل العمل وربما تكون أكثر ملاءمة للرياضيين القدرة على التحمل من وجهة نظر وظيفية. ممارسة الاقتصاد، الذي يمثل معدل استهلاك الأكسجين بالنسبة لأداء العمل دون الحدالأقصى، هو أيضا معلمة هامة لقياس لتقييم التحمل الرياضي. الاختبارات الإضافية المنحدر التي تشمل زيادة تدريجية ولكن سريعة في معدل العمل حتى يتم الوصول إلى حد التسامح ممارسة مفيدة لتحديد هذه المعلمات. وعادة ما يتم تنفيذ هذا النوع من الاختبار على مقياس دورة أو جهاز المشي لأن هناك حاجة إلى الدقة فيما يتعلق بزيادة معدل العمل. ومع ذلك، يجب اختبار الرياضيين أثناء أداء طريقة ممارسة الرياضة المطلوبة لرياضتهم. وبالتالي، يتم تقييم السباحين عادة خلال الاختبارات الإضافية للسباحة الحرة حيث يصعب تحقيق مثل هذه الدقة. لقد اقترحنا مؤخرا أن السباحة الثابتة ضد الحمل الذي يتم زيادته تدريجيا (السباحة المربوطة التدريجية) يمكن أن تكون بمثابة “مقياس السباحة” من خلال السماح بدقة كافية لاستيعاب نمط التحميل التدريجي ولكن السريع الذي يكشف عن نقاط التوقف الأيضية المذكورة أعلاه وممارسة الاقتصاد. ومع ذلك ، فإن الدرجة التي يصل بها معدل ذروة استهلاك الأكسجين الذي تحقق خلال مثل هذا البروتوكول يقترب من المعدل الأقصى الذي يتم قياسه أثناء السباحة المجانية لا يزال يتعين تحديده. في هذه المقالة، نشرح كيف يمكن استخدام هذا البروتوكول المربوط بسرعة لتقييم قدرة القلب والجهاز التنفسي للسباح. على وجه التحديد، نشرح كيف أن تقييم السباح التنافسي لمسافات قصيرة باستخدام هذا البروتوكول كشف أن معدل امتصاص الأكسجين كان 30.3 و 34.8 مل-دقيقة-1•كجم-1BM عند عتبة صرف الغاز ونقطة التعويض التنفسي، على التوالي.

Introduction

اختبار ممارسة ينطوي على زيادة تدريجية في معدل العمل من منخفض إلى أقصى حد (أي اختبار ممارسة تدريجي؛ INC) يوفر الأسلوب القياسي الذهبي لتقييم القلب والجهاز التنفسي للرياضيين التحمل. بالإضافة إلى أعلى WR يمكن للرياضي تحقيقه(WR الذروة)،INC يسمح أيضا لتحديد أعلى معدل الذي يمكن للفرد أن تستهلك الأكسجين (O2)لهذا الشكل من ممارسة (Vحائز2peak)إذا تم جمع تبادل الغاز والبيانات التهوية خلال الاختبار1. يمثل VO2peak مقياس المعيار للياقة القلبية التنفسية. وعلاوة على ذلك، فإن تحليل تبادل الغاز وبيانات التهوية التي يتم جمعها مع زيادة WR يوفر طريقة غير جراحية لتحديد النقطة التي يزيد فيها تركيز اللاكتات الدمي (الدم [اللاكتات]) فوق القيمة الأساسية (عتبة اللاكتات) والنقطة التي يبدأ فيها في التراكم بمعدل متسارع (نقطة اللاكتات)2. وتقدر نقاط التوقف الأيضية هذه عن طريق تحديد عتبة تبادل الغاز (GET) ونقطة التعويض التنفسي (RCP)، على التوالي3. الأهم من ذلك ، يوفر GET تقديرًا قويًا للنقطة التي يزيد فيها الدم [اللاكتات] في البداية في حين أن “فرط التهوية” الذي يميز RCP هو ظاهرة أكثر تعقيدًا يمكن أن تبدأ بمدخلات غير العلاج الكيميائي في حد ذاتها. وبناء على ذلك، ينبغي توخي الحذر في الاستنتاجات القائمة على تحديد البرنامج.

عندما يتم الحفاظ على ممارسة بمعدل ثابت من العمل (CWR)، وهناك ملامح استجابة فسيولوجية مختلفة بشكل ملحوظ على أساس “مجال التمرين كثافة” التي تقع في WR4،5. على وجه التحديد ، فإن تحقيق V “[ O2 والدم [لاكتات] “حالة ثابتة” سريع في المجال المعتدل ، تأخر في المجال الثقيل وغير قابل للتحقيق في المجال الشديد4،5. ومن الثابت جيدا أن المعدل الذي يمكن أن تستهلك O2 في GET خلال المؤتمر الوطني العراقي (Vموين2GET) بمثابة معدل الأيض الذي يفصل بين معتدلة من المجال الثقيل خلال CWR3،6. على الرغم من أن مثيرة للجدل، يشير عدد من الملاحظات الأخيرة إلى التكافؤ مماثلة بين المعدل الذي يمكن أن تستهلك O2 في RCP (Vاشارت2RCP)والفصل الثقيل / الشديد10. تحديد VO2GET و VOf2RCP من البيانات التي تم جمعها خلال INC، لذلك، قد تكون مفيدة لوصف نظم التدريب الخاصة بالمجال للرياضيين القدرة على التحمل عن طريق معدل الأيض مع التحذير من أن مواءمة معدل الأيض مع معدل عمل محدد هو أكثر تعقيدا من مجرد القيام بذلك وفقا لVO2-علاقةمعدل العمل المستمدة من الاختبار التدريجي11.

عندما تم استكشاف مفهوم الاختبار لتحديد Vبدئ2ماكس في البداية، وكان الباحثون الموضوعات أداء نوبات من المسار تشغيل إلى الحد الأقصى لممارسة التسامح (Tليم)بسرعات متزايدة في أيام منفصلة1. وتلت ذلك البحوث التي أكدت أن Vمحسوم الأو2max يمكن أيضا أن تحدد من نوبات مماثلة يؤديهاإلى ليم تي في نفس اليوم مع فترات راحة تتخللها12. في نهاية المطاف ، تبين أن بروتوكول مستمر مع WR زاد بطريقة تدريجية في فترات زمنية محددة (على سبيل المثال ، كل 3 دقيقة) كشف عن نفس Vبالضرورة2peak مثل الاختبارات المتقطعة13. وبالتالي، أصبحت هذه “اختبارات التمرين المتدرج” هي المعيار لتحديد هذا المعيار للياقة القلبية التنفسية. ومع ذلك، في عام 1981، نشر ويب وزملاؤه بحثًا أشار إلى أنه لغرض قياس Vاشارت2ماكس، يمكن أيضًا إجراء INC بالكامل في حالة غير ثابتة. وهذا هو، مع WR زيادة مستمرة باعتبارها “وظيفة سلسة من الزمن” (RAMP-INC)14. على عكس INC مع مراحل طويلة وزيادات WR كبيرة نسبيا لكل مرحلة، والزيادة التدريجية خلال RAMP-INC يضمن أن “منطقة التخزين المؤقت isocapnic” التي تفصل بين GET وRCP سيتم تحديدها بوضوح15. وعلاوة على ذلك، مثل الكثير من INC مع مراحل، يمكن استخدام RAMP-INC لتقييم “ممارسة الاقتصاد” (أي Vبيريس2 المطلوبة لكل WR معين)؛ ومع ذلك ، على عكس INC مع مراحل ، في هذه الحالة ، هو معكوس “كفاءة دلتا” (أي المنحدر من Vوصفوا2-WR العلاقة) التي تستخدم لهذا الغرض11 مع إيلاء الاعتبار لحقيقة أنه نظرا لتعقيدات VO2 استجابة لمعدلات العمل عبر طيف كثافة، وهذه المعلمة لن تكون سمة ثابتة من INC في حد ذاتها (على سبيل المثال، RAMP-INC بدأت من معدلات العمل الأساسية المختلفة أو تتميز بمنحدرات مختلفة المنحدر) أو CWR ممارسة 16.

لاختبار اللياقة البدنية العامة، وعادة ما يتم تنفيذ INC على مقياس إرغومتر الساق أو حلقة مفرغة لأن هذه الطرائق هي أكثر توافرا وركوب الدراجات الساق والمشي / تشغيل مألوفة للشخص العادي. وعلاوة على ذلك، فإن إدارة شركة RAMP-INC تتطلب القدرة على زيادة WR بشكل مستمر بزيادات صغيرة (على سبيل المثال، 1 واط كل 2 ث)؛ وبالتالي ، فإن مقياس إرغومتر (عادة ركوب الدراجات الساق) هو الأنسب لهذا النوع من الاختبار. ومع ذلك، فإن تقييم الرياضيين أكثر تعقيدًا لأنه يجب اختبار الرياضيين أثناء أداء النمط المحدد من التمارين الرياضية المطلوبة لرياضتهم. بالنسبة لراكبي الدراجات والأفراد الذين يشاركون في الألعاب الرياضية التي تنطوي على الجري ، فإن هذا ليس مشكلة بسبب إمكانية الوصول إلى آلات الاختبار المذكورة أعلاه وتطبيقها. وعلى العكس من ذلك، فإن الاختبارات الصالحة إيكولوجياً مع تبادل الغاز وجمع البيانات التهوية والزيادة التدريجية في الموارد المائية المطلوبة لـ RAMP-INC هي أكثر صعوبة عند تقييم الرياضيين المائيين.

قبل ظهور أنظمة الجمع الآلي ، كان يتم إجراء تقييم تبادل الغاز للسباحين في كثير من الأحيان باستخدام مجموعة دوغلاس كيس بعد السباحة القصوى17. بمجرد تطوير الأنظمة الآلية ، تم جمع “الوقت الحقيقي” ، ولكن ليس في ظل ظروف “السباحة الحقيقية” (على سبيل المثال ، بينما سبح السباحون في فلوم يسيطر على WR)17. لسوء الحظ ، فإن الطريقة الأولى لها قيود متأصلة بسبب افتراضات “الاستقراء الخلفي” في حين أن الأخير يثير مخاوف بشأن الدرجة التي تتغير بها السباحة المداخن تقنية17. الحالة الراهنة للفن ينطوي على استخدام المحمولة التنفس عن طريق التنفس نظم جمع التي تتحرك مع السباح جنبا إلى جنب مع حمام السباحة خلال السباحة الحرة17. وفي حين أن هذا النوع من القياس يحسن الصلاحية الإيكولوجية، فإن الزيادة التدريجية في الزيادة في الموارد المائية أمر صعب. في الواقع ، INC خلال السباحة الحرة عادة ما ينطوي على فترات من المسافة المحددة (على سبيل المثال ، 200 م) في سرعات متزايدة تدريجيا14،15. وهذا يعني أن الاختبار يتكون من مراحل طويلة مع زيادات WR غير متكافئة كبيرة. ولذلك، فإنه ليس من المستغرب أن يتم الإبلاغ عن نقطة توقف استقلابية واحدة فقط (تسمى عادة “العتبة اللاهوائية”) من قبل الباحثين الذين يستخدمون هذا الاختبار18،19. بدلا من ذلك، أظهرنا مؤخرا أن كل من Vيجمعون2GET و VO2RCP يمكن تحديدها من البيانات التي تم جمعها في حين أن السباحين أداء السباحة الثابتة في بركة ضد الحمل الذي زاد تدريجيا وبسرعة (أي السباحة المربوطة التدريجي)20. في حين أن نمط التنفس الفريد الموجود أثناء السباحة قد يجعل نقاط التوقف المذكورة أعلاه أكثر صعوبة في تحديدها مقارنة بأنماط التقييم النموذجية (الملاحظة الشخصية) ، نعتقد أن طريقة الاختبار هذه قد تكون مناسبة كـ “مقياس سباحة” يمكن استخدامه لتقييم القلب والجهاز التنفسي للسباحين بطريقة مشابهة لكيفية استخدام دورة ثابتة لراكبي الدراجات. في الواقع، لقد أظهرنا أن Vاشارت2GET، Vيبي2RCP وممارسة الاقتصاد (كما هو مبين في VيبيO2-منحدر الحمل) يمكن تحديدها جميعا من بروتوكول السباحة المربوطة المربوطة الزيادة السريعة التي يتم وصفها أدناه20.

Protocol

طُلب من المشاركين في الدراسة التي استُخلصت منها البيانات التمثيلية الموضوعة أدناه20 (العدد = 11) أن يعطوا موافقتهم الخطية المستنيرة قبل بدء الاختبار بعد الإجراءات التجريبية، والفحوص المرتبطة بالمخاطر والفوائد المحتملة للمشاركة. وتضمنت الزيارة الأولى جلسة تعريف تم خلاله?…

Representative Results

تمثل البيانات المعروضة في الجدول 1 والمبينة في الشكلين 1-4 ملامح الاستجابة التي لوحظت بالنسبة للسباح الذكور (العمر، 24 سنة). في وقت جمع البيانات، كان السباح يتدرب على السباحة التنافسية لمدة 7 سنوات. وكان تخصصه هو أحداث المسافات القصيرة (أي 50 متراً و100 متر).</p…

Discussion

تحدي ممارسة التي تنطوي على تحمل زيادة تدريجية في WR حتى يتم التوصل إلى Tليم هو بروتوكول اختبار قياسي لتقييم الرياضيين التحمل. عندما يتم إجراء مثل هذا الاختبار مع زيادة تدريجية ، ولكن سريعة ، فمن المفيد بشكل خاص لأنه بالإضافة إلى Vباسيو2max، يمكن استخدام تبادل الغاز وبيانات التهوي?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل CIPER-Foundation للعلوم والتكنولوجيا (FCT)، البرتغال (UID/DTP/00447/2019) ومولته جزئيا ً مؤسسة Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – الرمز المالي 001″، وإلى مؤسسة ساو باولو للأبحاث – FAPESP (PROCESS 2016/04544-3 و 2016/17735-1). ويود المؤلفون أن يشكروا جواو غيليرمي س. ف. دي أوليفيرا على المساعدة في أخذ عينات البيانات. ماريو أ. ك. إسبادا يعترف بالدعم المالي من المعهد البرتغالي للرياضة والشباب.

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

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).

Play Video

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).

View Video