פרוטוקול מקסימלי בעל שחייה בצמיחה מהירה באמצעות שחיה על הערכת שחיינים
Summary
בניגוד למדידה במהלך שחייה חינם, אשר מציג אתגרים ומגבלות הטבועה, קביעת פרמטרים חשובים של תפקוד הקרדיומטרים עבור שחיינים ניתן לעשות שימוש ביותר אפשרי וקל יותר לנהל קשור-שחייה פרוטוקול מוגדל במהירות עם החלפת גז ואיסוף נתונים מאווררים.
Abstract
בדיקת פעילות מצטבר היא אמצעי הערכה להערכת כושר סיבולת של ספורטאים. בעוד שהתעריף המקסימלי של צריכת החמצן משמש בדרך כלל כמדד הקריטריון בהקשר זה, שתי נקודות עצירה מטבוליות המשקפות שינויים בדינמיקה של ייצור לקטט/צריכה כאשר קצב העבודה מוגבר הם אולי רלוונטיים יותר לאתלטים סיבולת מנקודת מבט פונקציונלית. כלכלת התעמלות, המייצגת את קצב צריכת החמצן ביחס לביצועים של עבודה תת-מקסימליים, היא גם פרמטר חשוב למדידה להערכת סיבולת-ספורטאי. השיפוע של בדיקות מצטברות המורכב מעלייה הדרגתית אך מהירה בקצב העבודה עד שמגבלת העמידות לפעילות גופנית שימושית לקביעת פרמטרים אלה. סוג זה של מבחן מבוצע בדרך כלל על ergometer מחזור או הליכון, כי יש צורך בדיוק ביחס הגדלת קצב העבודה. עם זאת, ספורטאים צריך להיבדק בעת ביצוע המצב של פעילות גופנית נדרשת עבור הספורט שלהם. כתוצאה מכך, השחיינים מוערך בדרך כלל במהלך שחייה חינם בדיקות המצטבר שבו דיוק כזה קשה להשיג. יש לנו הציע לאחרונה שחייה נייח נגד עומס כי הוא גדל בהדרגה (שחייה מצטבר קשור) יכול לשמש כמו “לשחות ergometer” על ידי מתן דיוק מספיק כדי להכיל דפוס הדרגתי אך מהירה הטעינה החושפת את נקודות העצירה מטבולית הנ ל כלכלת התרגיל. עם זאת, מידת השיא של צריכת החמצן שהושגה בפרוטוקול שכזה מעלה את התעריף המקסימלי הנמדד במהלך שחייה ללא תשלום. במאמר הנוכחי, אנו מסבירים כיצד ניתן ליישם את פרוטוקול שחייה הקשור במהירות זו, כדי להעריך את היכולת הקרדיומגורתית של שחיין. באופן ספציפי, אנו מסבירים כיצד הערכה של שחיין תחרותי למרחקים קצרים באמצעות פרוטוקול זה חשף כי שיעור ספיגת החמצן שלו היה 30.3 ו 34.8 mL ∙ min-1∙ ק”ג-1מוניטור ב החליפין שלו גז הסף ואת נקודת פיצוי הנשימה, בהתאמה.
Introduction
מבחן תרגיל הכרוך בעלייה מצטברים בקצב העבודה (WR) מנמוך עד מקסימלי (כלומר, מבחן פעילות מצטבר; INC) מספקת את השיטה הסטנדרטית לקבלת הערכה לספורטאים. בנוסף ל-WR הגבוהה ביותר כי ספורטאי יכול להשיג (הפסגהWR), INC גם מאפשר נחישות של השיעור הגבוה ביותר שבו האדם יכול לצרוך חמצן (O2) עבור צורה זו של פעילות גופנית (V̇O2peak) אם החלפת גז ומאווררים נתונים נאספים במהלך המבחן1. V̇O2peak מייצג את הקריטריון מדידה של כושר הקרדיו,. יתר על כן, ניתוח החליפין של הגז ומאווררים נתונים שנאספו כ-WR הוא גדל מספק דרך לא פולשנית כדי לזהות את הנקודה שבה ריכוז לקטט דם (דם [לקטט]) מגדיל מעל ערך הבסיס (סף לקטט) ואת הנקודה שבה הוא מתחיל להצטבר בקצב מואץ (לקטט משולש)2. נקודות העצירה המטבולית הללו מוערכות על-ידי קביעת סף החלפת הגז (מקבל) ונקודת פיצוי הנשימה (RCP), בהתאמה3. חשוב לציין, the לקבל מספק הערכה איתנה של הנקודה שבה דם [לקטט] מגדיל בתחילה בעוד “hyperventilation” המאפיין RCP היא תופעה מורכבת יותר, כי ניתן ליזום על ידי קלט כלי לימפה אחר מאשר chemoreception כשלעצמו. כתוצאה מכך, יש לנקוט בזהירות מסקנות המבוססות על זיהוי RCP.
כאשר התרגיל מתוחזק בקצב עבודה קבוע (cwr), קיימים פרופילי תגובה פיסיולוגיים שונים במידה ניכרת, המבוססים על “תחום עוצמת ההתעמלות” שבתוכו מפולס ה-WR4,5. במיוחד, הישג של V̇O2 ו דם [לקטט] “מדינה יציבה” מהירה בתחום מתון, מתעכב בתחום הכבד ולא מושג בתחום החמור4,5. זה מבוסס היטב כי את הקצב שבו O2 ניתן לצרוך ב לקבל במהלך INC (V̇O2get) משמש כקצב חילוף החומרים המפריד בין הבינוני מתחום כבד במהלך cwr3,6. למרות שנוי במחלוקת, מספר תצפיות שאירעו לאחרונה מציינות שקילות דומה בין הקצב שבו ניתן לצרוך O2 ב-RCP (V̇O2rcp) והפרדה כבדה/חריפה7,8,9,10. זיהוי של V̇O2get ו-V̇O2get מתוך נתונים שנאספו במהלך INC עשוי, לכן, להיות שימושי עבור לרשום הדרכה ספציפי לתחום משטרי לספורטאים סיבולת באמצעות שיעור מטבולית עם האזהרה המיישרים קצב מטבולית עם שיעור עבודה ספציפי הוא מורכב יותר פשוט עושה זאת על פי V̇O2-עבודה קצב הקשר נגזרמהבדיקההמצטבר
כאשר המושג של בדיקות כדי לקבוע V̇O2max היה בתחילה בחקר, החוקרים היו נושאים לבצע התקפי המסלול פועל להגביל את הסיבולת של פעילות גופנית (Tlim) במהירויות הגוברת בימים נפרדים1. מחקר ואחריו אישר כי V̇O2max יכול להיקבע גם מתוך התקפי דומה שבוצעו Tlim באותו יום עם תקופות המנוחה ביחד12. בסופו של דבר, הוכח שפרוטוקול רציף עם WR גדל באופן מצטבר במרווחי זמן ספציפיים (לדוגמה, כל 3 דקות) חשפו את אותו V̇O2peak כמבחנים שאינם רציפים13. כתוצאה מכך, הפכו “בדיקות התעמלות מדורגות” לסטנדרט לקביעת קריטריון זה למדידת הכושר הקרדיואני. עם זאת, בשנת 1981, Whipp ועמיתיו פרסמו מחקרים שציינו כי לצורך V̇O2max מדידה, INC ניתן גם לבצע כולו במצב לא קבוע; כלומר, עם הגדלת WR ברציפות כפונקציה חלקה של זמן “(כבש-INC)14. בניגוד ל-INC עם שלבים מורחבים מגדילה גדול יחסית של WR לשלב, העלייה הדרגתית במהלך השיפוע-INC מבטיח כי “isocapnic לאגירת אזור” המפריד לקבל ו-RCP יהיה מוגדר בבירור15. יתר על כן, הרבה כמו INC עם שלבים, שיפוע-INC ניתן להשתמש כדי להעריך “כלכלת התעמלות” (כלומר, V̇O2 נדרש עבור מקבל WR); עם זאת, בניגוד INC עם שלבים, במקרה זה, הוא ההופכי של “דלתא יעילות” (כלומר, השיפוע של V̇O2-WR קשר) המשמש למטרה זו11 עם התחשבות שניתנה לעובדה כי בשל המורכבות של V̇O2 תגובה לשיעורי העבודה ברחבי ספקטרום האינטנסיביות, פרמטר זה לא יהיה תכונה שונה של INC כשלעצמה (למשל, כבש-INC יזם שונים שיעורי עבודה בסיסית או מאופיין מדרונות השיפוע השונים) או תרגיל cwr . שישה עשרה
עבור בדיקות כושר כללי, INC מבוצעת בדרך כלל על הרגל ergometer או הליכון כי שיטות אלה זמינות יותר, רגל אופניים הליכה/ריצה הם מכירים את האדם הממוצע. יתר על כן, המינהל של כבש-INC דורש את היכולת להגדיל את WR ברציפות בהפרשים קטנים (למשל, 1 W כל 2 s); מכאן, ergometer (בדרך כלל רכיבה על הרגל) הוא המתאים ביותר עבור סוג זה של בדיקות. עם זאת, הערכה ספורטאי מורכב יותר משום שספורטאים חייבים להיבדק תוך ביצוע מצב ספציפי של פעילות גופנית נדרשת עבור הספורט שלהם. עבור רוכבי אופניים ויחידים המשתתפים בספורט הכרוכים בפעולה, אין זה בעייתי בשל הנגישות והישימות של מכונות הבדיקה האמורות. לעומת זאת, בדיקות אקולוגי בתוקף עם החלפת גז ואיסוף נתונים מאווררים והדרגתית הדרגתי מקבל הגידול הנדרש עבור כבש-INC הוא מאתגר יותר בעת הערכת ספורטאים מימיים.
לפני הופעתו של מערכות איסוף אוטומטיות, הערכת החלפת גז של שחיינים בוצעה לעתים קרובות באמצעות אוסף דאגלס-bag לאחר שחיה מקסימלית17. לאחר שפותחו מערכות אוטומטיות, הקולקציה “בזמן אמת” התקיימה, אך לא תחת התנאים “שחיה אמיתית” (למשל, בעוד שחיינים שחו בפלומי ששלט ב-WR)17. למרבה הצער, השיטה לשעבר יש מגבלות הטבועה בשל ההנחות של “השערות לאחור” בעוד האחרון מעלה חששות לגבי המידה שבה תעלת שחייה שינוי טכניקה17. המצב הנוכחי של האמנות כרוך בשימוש במערכות איסוף של נשימה ניידת הזזה עם השחיין לצד הבריכה במהלך שחייה חינם17. בעוד סוג זה של מדידה משפר את התוקף האקולוגי, מדידת מידת ההפרש הדרגתית היא מאתגרת. אכן, INC במהלך שחייה חינם כרוך בדרך כלל מרווחי מרחק קבוע (למשל, 200 m) במהירויות הגוברת בהדרגה14,15. משמעות הדבר היא שבדיקה מורכבת משלבים ממושכים עם מרווחי WR גדולים ובלתי שווים. זה, לכן, לא מפתיע כי רק נקודת עצירה מטבולית אחת (המכונה בדרך כלל “הסף אנאירובי”) מדווח על ידי חוקרים המעסיקים את המבחן הזה18,19. במקום, יש לנו לאחרונה הראו כי הן V̇O2Get ו V̇O2get יכול להיקבע מתוך נתונים שנאספו בזמן שחיימים לבצע שחייה נייחים בבריכה נגד עומס כי הוגדלה בהדרגה ובמהירות (כלומר, מצטבר קשור שחייה)20. בעוד דפוס הנשימה הייחודי הקיים במהלך השחייה עשוי להפוך את נקודות העצירה לעיל קשה יותר לזהות בהשוואה למצבים טיפוסיים של הערכה (התבוננות אישית), אנו מאמינים כי שיטה זו של בדיקות עשוי להיות מתאים כמו “לשחות ergometer” כי ניתן להשתמש להערכת הקרדיוקרטית של שחיינים באופן דומה איך מחזור נייח אכן, הראינו כי V̇O2Get, V̇O2get וכלכלת התעמלות (כפי שמצוין על ידי V̇O2-load מדרון) ניתן לקבוע את כל הפרוטוקול הגדל במהירות שחייה קשור המתואר להלן20.
Protocol
Representative Results
Discussion
אתגר תרגיל הכרוך בעמידה בעלייה מצטברים ב-WR עד ש-T-lim מגיע הוא פרוטוקול בדיקה סטנדרטי להערכת ספורטאים סיבולת. כאשר בדיקה כזו מבוצעת עם הדרגתי, אך הגדלת מהירה, היא שימושית במיוחד בגלל בנוסף V̇O2max, גז החליפין ו מאוורר נתונים שנאספו במהלך הבדיקה ניתן להשתמש כדי להבדיל את האזור התחום ע…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי ארגון CIPER-בסיס למדע וטכנולוגיה (FCT), פורטוגל (UID/DTP/00447/2019) וממומן בחלקו על ידי המלון העליון-ברזיל (גלימות)-קוד כספים 001 “, ו לקרן סאו פאולו מחקר-FAPESP (תהליך 2016/04544-3 ו 2016/17735-1). מחברים רוצים להודות לז’ואו גילהרמי ס. ו. דה אוליביירה לסיוע בדיגום נתונים. מקסימו א. סי. אספדה מכירים בתמיכה הפיננסית ממכון הספורט והנוער של המרכז הפורטוגזי הפורטוגלי.
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
- 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).
- 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).
- 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).
- Whipp, B. J., Wasserman, K. Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. Journal of Applied Physiology. 33 (3), 351-356 (1972).
- 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).
- Whipp, B. J. Dynamics of pulmonary gas exchange. Circulation. 76 (6 Pt 2), V118-V128 (1987).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Boone, J., Bourgois, J. The oxygen uptake response to incremental ramp exercise: methodogical and physiological issues. Sports Medicine. 42 (6), 511-526 (2012).
- Sousa, A., et al. Critical evaluation of oxygen-uptake assessment in swimming. International Journal of Sports Physiology and Performance. 9 (2), 190-202 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Scheuermann, B. W., Kowalchuk, J. M. Attenuated respiratory compensation during rapidly incremented ramp exercise. Respiratory Physiology. 114 (3), 227-238 (1998).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Magel, J. R., Faulkner, J. A. Maximum oxygen uptakes of college swimmers. Journal of Applied Physiology. 22 (5), 929-933 (1967).
- 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).
