بروتوكول تدريب فتري عالي الكثافة في العالم الحقيقي لتحسين اللياقة القلبية التنفسية

Summary

تقدم هذه الدراسة بروتوكول تدريب فتري عالي الكثافة منخفض التكلفة وسهل التنفيذ "في العالم الحقيقي" (HIIT) للبحث العلمي وتناقش كفاءته للياقة القلبية التنفسية.

Abstract

برز التدريب الفتري عالي الكثافة (HIIT) كنهج مثير للاهتمام وفعال من حيث الوقت لزيادة الالتزام بالتمارين الرياضية وتحسين الصحة. ومع ذلك ، فقد اختبرت دراسات قليلة كفاءة بروتوكولات HIIT في بيئة "العالم الحقيقي" ، على سبيل المثال ، بروتوكولات HIIT المصممة للمساحات الخارجية بدون معدات متخصصة. تقدم هذه الدراسة بروتوكول تدريب "العالم الحقيقي" ، يسمى "تدريب الصفارة" ، وتقارن كفاءة فوج HIIT بفوج التدريب المستمر التقليدي طويل الأمد متوسط الكثافة (MICT) باستخدام بروتوكول تدريب الصفارة هذا على VO₂ max من الرجال غير المدربين الذين يعانون من زيادة الوزن. قام اثنان وعشرون شخصا بالجري في الهواء الطلق باستخدام MICT (n = 11) أو HIIT (n = 11). تم تقييم اللياقة القلبية التنفسية قبل وبعد بروتوكولات التدريب باستخدام محلل التمثيل الغذائي. تم تنفيذ كلا بروتوكولي التدريب 3 أيام في الأسبوع لمدة 8 أسابيع باستخدام نتائج اختبار الصفارة. نفذت مجموعة MICT برنامج التمرين بنسبة 60٪ -75٪ من السرعة القصوى لاختبار المكوك 20 م (Vmax) ومع تقدم المسافة من 3500-5000 م. أجرت مجموعة HIIT التمرين الفاصل الزمني مع 7-10 نوبات من 200 متر بنسبة 85٪ -100٪ من السرعة القصوى لاختبار المكوك 20 م (Vmax) ، تتخللها دقيقة واحدة من الانتعاش السلبي. على الرغم من أن مجموعة HIIT قدمت حجم تدريب أقل بكثير من مجموعة MICT (p < 0.05) بعد 8 أسابيع من التدريب على إصدار الصافرات ، إلا أن HIIT كانت متفوقة على MICT في تحسين VO₂ max (MICT: ~ 4.1٪; HIIT: ~ 7.3 ٪ ؛ ص < 0.05). فوج HIIT "في العالم الحقيقي" القائم على بروتوكول تدريب الصفارة هو بروتوكول فعال من حيث الوقت ومنخفض التكلفة وسهل التنفيذ للرجال غير المدربين الذين يعانون من زيادة الوزن.

Introduction

أظهرت أدلة قوية أن التدريب الفتري عالي الكثافة (HIIT) يحفز تكيفات فسيولوجية إيجابية مماثلة أو حتى متفوقة من التدريب المستمر التقليدي طويل الأمد المعتدل الكثافة (MICT) ^1،2،3. تتكون جلسة HIIT من نوبات قصيرة من التمارين عالية الكثافة تتخللها تمارين منخفضة الكثافة (التعافي النشط) أو الراحة (التعافي السلبي). في حين أن الجلسة اليومية مع بروتوكول MICT تستمر من 30 إلى 60 دقيقة ، في المتوسط ، قد تستغرق الجلسة اليومية مع HIIT نصف الوقت أو أقل من جلسة MICT. بعد ذلك ، بالنظر إلى أن الأفراد المستقرين قد أشاروا إلى ضيق الوقت باعتباره العائق الرئيسي أمام الانخراط في برنامج تمرين بدني منتظم⁴ ، قد يكون HIIT نهجا مثيرا للاهتمام وفعالا من حيث الوقت لزيادة الالتزام بالتمارين الرياضية وتحسين الصحة⁵.

ومع ذلك ، على الرغم من الأدلة المتزايدة التي تشير إلى الفوائد الصحية ل HIIT ، فقد صممت معظم الدراسات بروتوكولات HIIT لبيئات المختبرات التي يتم التحكم فيها جيدا باستخدام معدات متخصصة عالية التكلفة ، مثل أجهزة المشي ومقاييس إرغومتر الدورة. في السنوات ال 5 الماضية ، أكدت بعض الدراسات على أهمية الدراسات الجديدة التي تؤكد الفوائد الصحية ل HIIT باستخدام بروتوكولات التمرين للعالم الحقيقي ، على سبيل المثال ، بروتوكولات HIIT التي يتم إجراؤها في الأماكن الخارجية بدون معدات متخصصة⁶. ومع ذلك ، فإن صعوبة تصميم دراسات جيدة التحكم لاختبار بروتوكولات HIIT في بيئات غير مختبرية كانت التحدي الرئيسي للباحثين في هذا المجال.

استجابة لهذا التحدي ، تم تطوير بروتوكول HIIT في العالم الحقيقي هنا للبحث العلمي وتم اختبار كفاءته في اللياقة القلبية التنفسية. تم تطوير بروتوكول تدريب باستخدام اختبار المكوك الذي اقترحه Leger et ^al.7 (المسمى باسم Beep Training) ، وتمت مقارنة آثار أفواج HIIT و MICT بناء على تدريب Beep هذا على VO₂ max في الرجال غير المدربين الذين يعانون من زيادة الوزن. باختصار ، على الرغم من أن مدة الجلسات اليومية مع HIIT كانت نصف مدة بروتوكول MICT تقريبا ، إلا أن تدريب Beep مع HIIT كان متفوقا على تدريب Beep مع MICT في زيادة VO₂ max. وبالتالي ، فإن تدريب Beep مع HIIT هو نهج فعال من حيث الوقت وممكن لتحسين اللياقة القلبية التنفسية لدى الأفراد الذين يعانون من زيادة الوزن / السمنة الأصحاء على ما يبدو. علاوة على ذلك ، يمكن لعامة الناس بسهولة ممارسة بروتوكول تدريب الصفارة لأنه تدريب بدني منخفض التكلفة وسهل التنفيذ في سيناريو العالم الحقيقي.

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل الجامعة الفيدرالية للجنة الأخلاقيات والبحوث في Jequitinhonha و Mucuri Valleys. تم إبلاغ جميع المشاركين بأهداف الدراسة والإجراءات التجريبية للدراسة ووقعوا على نموذج موافقة خطية مستنيرة قبل مشاركتهم.

1. التصميم التجريبي

1. اختيار الأفراد الذين يستوفون معايير الإدماج: الأفراد الأصحاء غير المدخنين الذين تتراوح أعمارهم بين 30 و 50 عاما مع مؤشر كتلة الجسم (BMI) من ≥25 كجم · م -2 والحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين أقل من 50 مل O₂ · كجم -1 · دقيقة ^{- 1} وإشراكهم في ممارسات التمارين البدنية المنتظمة التي لا تزيد عن يومين في الأسبوع خلال الأشهر الثلاثة الماضية.
2. تطبيق استبيان الاستعداد للنشاط البدني (PARq)⁸ لتحديد علامات أو أعراض أمراض القلب والأوعية الدموية أو التمثيل الغذائي أو أي حالة أخرى تعيق ممارسة التمارين البدنية.
3. قم بإقران المشاركين أولا بواسطة مؤشر كتلة الجسم وثانيا حسب امتصاص الأكسجين الأقصى (VO₂ max) ، وقسمهم عشوائيا إلى واحدة من المجموعتين ، مجموعة التدريب المستمر المعتدل الكثافة (MICT ؛ n = 11) ومجموعة التدريب الفتري عالي الكثافة (HIIT ؛ n = 11).
4. قم بإجراء بروتوكول MICT أو HIIT (الشكل 1).
5. سجل VO₂ max قبل وبعد بروتوكولات التدريب على التمرين.

2. VO₂ ماكس اختبار (بروتوكول المنحدر)

1. تعرف المشاركين على جهاز المشي وقطعة الفم المستخدمة في محلل التمثيل الغذائي لمدة 24 ساعة على الأقل قبل الاختبار.
2. معايرة محلل التمثيل الغذائي وفقا لتوصيات الشركات المصنعة.
3. استخدم جهاز مراقبة معدل ضربات القلب لقياس معدل ضربات قلب المشاركين.
4. ضع لسان حال عدم إعادة التنفس من جانب واحد على المريض لضمان تغطية فم المشارك وأنفه بالكامل.
5. استخدم مستوى النشاط البدني للموضوع لبرمجة سرعة ودرجة الحد الأقصى للزيادات المكافئة الأيضية (MET)⁹.
6. قم بتشغيل جهاز المشي ، وحدد بروتوكول المنحدر ، وأدخل مستوى النشاط البدني للموضوع (أي الحد الأقصى المقدر ل MET).
7. اضغط على ON لبدء بروتوكول المنحدر ، والذي يبدأ بالإحماء لمدة 3 دقائق بسرعة 5 كم / ساعة.
   ملاحظة: يقدر بروتوكول المنحدر تقدم الاختبار وفقا لمستوى النشاط البدني للشخص المطلع ويحسب مدة اختبار التمرين بين 8 و 12 دقيقة.
8. سجل معدل ضربات القلب (HR) وتصنيف الجهد المدرك (RPE) باستخدام مقياس بورغ 6-20 كل دقيقة من الاختبار.
9. ضع في اعتبارك أن VO₂ max يتحقق عند استيفاء جميع المعايير التالية: سعر الصرف التنفسي (RER) أكبر من 1.10 ؛ الموارد البشرية أكبر من 95٪ من الحد الأقصى للموارد البشرية المتوقعة للعمر (220 عاما) ؛ و RPE يساوي أو يزيد عن 18.
10. أعد سرعة جهاز المشي إلى 5 كم / ساعة (قيمة الإحماء) وابق على جهاز المشي لمدة 3 دقائق إضافية.
11. أوقف تشغيل جهاز المشي وأزل لسان حال المشارك.

3. اختبار صفارة (Leger et ^al.7)

1. اختر سطحا مستويا يسمح بوضع مخاريط بمسافة 20 مترا بينهما.
2. توجيه المشاركين للركض لمسافة 20 مترا (مميزة بالمخاريط) خلال فترة محددة مسبقا يشار إليها بصوت صفارة ينتجه برنامج معين تم تطويره لهذا الاختبار.
3. اضبط جهاز الصوت المتصل بالكمبيوتر باستخدام البرنامج.
4. تعريف المشاركين بالاختبار.
5. ابدأ الاختبار.
   ملاحظة: يعمل برنامج اختبار الصفارة تلقائيا على تقليل توقيت صوت الصفارة بحيث تزداد سرعة التشغيل بمقدار 0.5 كم/ساعة لكل مرحلة من مراحل الاختبار.
6. قم بإنهاء الاختبار عندما لم يعد بإمكان المتطوع إكمال مسافة 20 مترا في غضون الوقت المحدد في صوت الصفارة.

4. بروتوكولات التدريب

ملاحظة: يلخص الجدول 1 تطور بروتوكولات التمرين (MICT و HIIT) خلال 8 أسابيع من التدريب.

1. بروتوكول MICT
   1. قم بتوجيه كل مشارك للحفاظ على سرعة الجري أثناء جلسات التمرين وفقا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من جهاز مراقبة معدل ضربات القلب.
   2. اطلب من المشاركين إكمال الإحماء لمدة 5 دقائق من خلال إجراء تمارين التمدد الديناميكية والمشي قبل كل جلسة تمرين.
   3. ضع جهاز مراقبة معدل ضربات القلب (HR) مزودا بتتبع GPS قبل كل جلسة تمرين.
   4. ابدأ جلسة التمرين.
   5. اطلب من المشاركين الحفاظ على السرعة والمسافة الصحيحة من خلال التحقق بشكل دوري من سرعة الساعة والمسافة على جهاز مراقبة معدل ضربات القلب.
   6. تدريب المشاركين لمدة أسبوعين ، ثلاث مرات في الأسبوع (الاثنين والأربعاء والجمعة) ، مرة واحدة في اليوم بنسبة 60٪ من السرعة القصوى الفردية التي تم تحقيقها خلال اختبار 20 م (Vmax) ، وتغطي مسافة 3500 م لكل جلسة في الأسبوع الأول و 4000 م لكل جلسة في الأسبوع الثاني.
   7. تدريب المشاركين لمدة 4 أسابيع ، ثلاث مرات في الأسبوع (الاثنين والأربعاء والجمعة) ، مرة واحدة في اليوم بنسبة 65٪ من Vmax ، وتغطي مسافة 4000 متر لكل جلسة في الأسبوع الثالث ، و 4500 متر لكل جلسة في الأسبوع الرابع والخامس ، و 5000 متر لكل جلسة في الأسبوع السادس.
   8. تدريب المشاركين لمدة أسبوع 1 ، ثلاث مرات في الأسبوع (الاثنين والأربعاء والجمعة) ، مرة واحدة في اليوم في 70 ٪ من Vmax ، وتغطي مسافة 5000 متر لكل جلسة في الأسبوع السابع.
   9. تدريب المشاركين لمدة أسبوع 1 ، ثلاث مرات في الأسبوع (الاثنين والأربعاء والجمعة) ، مرة واحدة في اليوم في 75 ٪ من Vmax ، وتغطي مسافة 5000 متر لكل جلسة في الأسبوع الثامن.
   10. تدريب المشاركين في 70٪ من Vmax ، وتغطية مسافة يومية من 5000 متر في الأسبوع السابع.
   11. تدريب المشاركين في 75٪ من Vmax ، وتغطية مسافة يومية قدرها 5000 متر في الأسبوع الثامن.
   12. تدريب مجموعة MICT إما في الصباح أو بعد الظهر.
   13. انقل البيانات المسجلة بواسطة جهاز مراقبة الموارد البشرية إلى جهاز كمبيوتر بعد كل جلسة تمرين للتحقق مما إذا تم الوصول إلى المسافة المحددة وسرعة الجري.
   14. استبعاد المشاركين الذين لم يكملوا جميع الدورات التدريبية في الأسبوع.
   15. تحليل البيانات للتأكد من أن كل مشارك يؤدي نظام التدريب الخاص وفقا للمسافة والسرعة المحددة.
2. بروتوكول HIIT
   1. احسب الفاصل الزمني بين أصوات الصفارة كل 20 مترا وفقا ل Vmax٪ الموصوف لكل جلسة تمرين.
   2. افتح برنامج Sound Forge PRO.
   3. أدخل المعلومات مثل عدد الثواني التي يجب أن يطلق فيها صوت الصفارة ، وعدد المرات التي يجب أن تحدث فيها البراعم لإكمال كل سباق تمرين ، والفترة الفاصلة بين السباقات (المقابلة للاسترداد السلبي).
   4. قم بتنزيل ملفات الصوت الفردية بتنسيق MP3.
   5. أرسل ملف صوت الصفارة إلى الهاتف الخليوي لكل مشارك.
   6. ضع علامة على ممر به مخاريط كل 20 مترا.
   7. اطلب من المشارك اتباع أمر أصوات الصفارة (من خلال الاستماع إليها من خلال سماعات الرأس) ، وتوجيه اللحظة الدقيقة التي يجب أن يصل فيها كل موضوع إلى المخروط (يوضع كل 20 مترا).
   8. اطلب من المشاركين إكمال الإحماء لمدة 5 دقائق من خلال إجراء تمارين التمدد الديناميكية والمشي قبل كل جلسة تمرين.
   9. ضع جهاز مراقبة معدل ضربات القلب (HR) مزودا بتتبع GPS قبل كل جلسة تمرين.
   10. ابدأ جلسة التمرين.
   11. تدريب المشاركين مع سبعة سباقات (الأسبوع الأول) وثمانية سباقات (الأسبوع الثاني) من 200 متر في 85٪ من Vmax ، تتخللها 1 دقيقة من الانتعاش السلبي بين السباقات السريعة.
   12. تدريب المشاركين مع ثمانية سباقات (الأسبوع الثالث) ، وتسعة سباقات (الأسبوع الرابع والخامس) ، و 10 سباقات (الأسبوع السادس) من 200 متر في 90 ٪ من Vmax ، تتخللها دقيقة واحدة من الانتعاش السلبي.
   13. تدريب المشاركين مع 10 سباقات (الأسبوع السابع) من 200 متر في 95٪ من Vmax تتخللها دقيقة واحدة من الانتعاش السلبي.
   14. تدريب المشاركين مع 10 سباقات (الأسبوع الثامن) من 200 متر في 100٪ من Vmax تتخللها دقيقة واحدة من الانتعاش السلبي.
   15. تدريب مجموعة HIIT مرة واحدة في اليوم ، ثلاث مرات في الأسبوع (الاثنين والأربعاء والجمعة) في الصباح أو بعد الظهر.
   16. انقل البيانات المسجلة بواسطة شاشة الموارد البشرية إلى جهاز كمبيوتر بعد كل جلسة تمرين.
   17. استبعاد المشاركين الذين لم يكملوا جميع الدورات التدريبية في الأسبوع.
   18. تحليل البيانات للتأكد من أن كل مشارك يؤدي نظام التدريب الخاص وفقا للمسافة والسرعة المحددة.

5. التحليل الإحصائي

1. التعبير عن جميع البيانات كمتوسط ± الانحراف المعياري.
2. تحقق من طبيعية البيانات باستخدام اختبار Shapiro-Wilk.
3. تحليل البيانات باستخدام ANOVA واحد أو ثنائي الاتجاه متبوعا باختبار Tukey بعد التخصيص ؛ حدد مستوى الأهمية عند 5٪.

النتائج

ويبين الجدول 1 بيانات المسافة والسرعة ووقت الراحة ومدة الجلسة ومتوسط معدل ضربات القلب من مجموعتي HIIT وMICT. خلال 8 أسابيع من التدريب على الصفارة ، كانت مسافة الجري والمدة أعلى في MICT منها في مجموعة HIIT (p < 0.05) ، في حين كانت سرعة الجري ومعدل ضربات القلب أعلى في HIIT منها في مجموعة MICT (p < 0.05). وت...

Discussion

أصبح HIIT بديلا فعالا من حيث الوقت ل MICT التقليدي. تقدم هذه الدراسة بروتوكول HIIT منخفض التكلفة وسهل التنفيذ لإعداد العالم الحقيقي. أثبتت معظم الدراسات الفوائد الصحية ل HIIT باستخدام بروتوكولات HIIT القائمة على المختبرات 6,10 ، وفي الآونة الأخيرة ، حققت دراسات قليلة في آثار بروتوكولات H...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Beep Test software	Bitworks	N/A	version 2.0
Exercise Physiology Measurement & Analysis System	ADI INSTRUMENT	PL3508B80	PowerLab 8/35 and LabChart Pro software (which includes the Metabolic Module for calculating metabolic parameters such as VCO2, VO2, respiratory exchange ratio (RER) and minute ventilation) Bio Amp Gas Analyzer Gas Mixing Chamber Spirometer Thermistor Pod Exercise Physiology Accessory Kit
GraphPad Software	GraphPad Prism	N/A	version 7.00
Heart Rate monitor	Polar	N/A	RS800 Running Computer: The running computer displays and records your heartrate and other exercise data during exercise. 2. Polar WearLink W.I.N.D. transmitter: The transmitter sends the heart rate signal to the running computer. The transmitterconsists of a connector and a strap.
Sound Forge PRO software	Sound Forge	N/A	version 14.00
Treadmill	IMBRASPORT	N/A	Speed from 0 to 24 km/h. Elevation from 0 to 26%. Weight capacity for users up to 220 kg. 4 hp motor (220 v). Automatic lubrication system. With Safety Key and Emergency Stop Button. Runs 14 preset protocols: Bruce, Modified Bruce, mini Bruce, Naughton Ellestad, Balke, Balke-Ware, Astrand, Cooper, Kattus, Male Mader, Female Mader, Stanford and Modified Stanford. Run RAMP PROTOCOL.