游泳运动员心肺评估的快速递增的绑带游泳最大协议

摘要

与自由泳期间的测量（这会带来固有的挑战和局限性）不同，使用更可行、更易于管理系绳游泳的游泳者，可以确定游泳者心肺功能的重要参数。通过气体交换和通风数据收集快速增加的协议。

摘要

增量运动测试是评估耐力运动员心肺能力的标准手段。虽然最大耗氧率通常用作这方面的标准测量，但从功能角度来看，两个代谢断点反映了乳酸盐生产/消耗动态的变化，因为工作速度的提高可能更适用于耐力运动员。运动经济性是衡量耐力运动员评价的一个重要参数，它代表了副极限工作表现的耗氧率。斜坡增量测试包括逐步但快速提高工作速度，直到达到运动容差的极限，对于确定这些参数非常有用。这种类型的测试通常在循环测速仪或跑步机上进行，因为在工作速率递增方面需要精度。但是，运动员在进行运动所需的锻炼模式时，应进行测试。因此，游泳者通常在自由泳增量测试中进行评估，而这种精度很难达到。我们最近建议，固定游泳对逐渐增加的负载（增量系绳游泳）可以作为一个"游泳测速计"，允许足够的精度，以适应一个渐进的，但快速的加载模式，揭示上述代谢断点和运动经济。然而，在这种协议期间达到的耗氧峰值速率与自由游泳期间测量的最大速率近似的程度仍有待确定。在本文中，我们将解释如何利用这种快速增加的系绳游泳方案来评估游泳者的心肺能力。具体来说，我们解释如何使用此协议对短距离竞技游泳者的评估显示，他的吸氧率分别为30.3 mL和34.8^mL=min-1=kg-1 BM，在他的气体交换阈值和呼吸补偿点。

引言

当运动保持在恒定的工作速度（CWR）时，根据WR下降^4，5的"运动强度域"，生理反应概况明显不同。具体来说，实现V_O₂和血液[乳酸]"稳定状态"是快速在中度域，延迟在重域和无法实现在严重域^4，5。众所周知，在INC（V[O_2GET）期间_，O2在GET的消耗率是CWR^3、6期间将中度与重域分开的代谢率。虽然存在争议，但最近的一些观察表明，在RCP（V-O_2RCP）中_，O2的消耗速率与重/重分离^{7、8、9、10}之间的等值相似。因此，从INC期间收集的数据中识别VO_2GET和V+O_2RCP，对于通过代谢率为耐力运动员开一个特定领域的训练方案可能很有用，并告诫说，根据增量测试^8、11中产生的VO+2工作速率关系，将代谢率与特定工作速率对齐比简单地调整代谢率更为复杂。

当确定V&O_2max的测试概念被初步探索时，研究人员让受试者在单独的第¹天以越来越快的速度进行轨道跑步，达到运动耐受极限（T_lim）。研究随后证实，V*O_2max也可以确定从类似的回合执行到T_lim在同一天与休息时间穿插^12。最终，结果显示，具有WR的连续协议在特定时间间隔（例如，每3分钟）以增量方式增加，显示与不连续测试¹³相同的V+O2_峰值。因此，这些"分级运动测试"成为确定心肺健康标准的标准。然而，在1981年，Whipp和他的同事发表了一项研究表明，为了_V&O2max测量的目的，INC也可以完全在非稳定状态下进行;也就是说，随着WR的不断增加，作为一个"平滑的时间函数"（RAMP-INC）14 。与具有扩展阶段和每个阶段相对较大的 WR 增加的 INC 不同，在 RAMP-INC 期间逐渐增加可确保将 GET 和 RCP 分开的"等值缓冲区域"将明确定义¹⁵。此外，与具有分阶段的INC类似，RAMP-INC可用于评估"运动经济性"（即，每个给定WR所需的_V•O2）;然而，与具有阶段的 INC 不同，在这种情况下， 用于此目的的"三角洲效率"（即 V[O₂-WR 关系的斜率）的反面是^11，考虑到由于 VO₂对强度频谱工作速率的响应的复杂性，此参数本身不是 INC 的不可变特征（例如，从不同的基线工作速率启动的 RAMP-INC 或以不同斜坡斜率为特征）¹⁶.

对于一般体能测试，INC 通常在腿部测速仪或跑步机上进行，因为这些模式更可用，而腿部骑自行车和步行/跑步为普通人所熟悉。此外，管理RAMP-INC需要以较小的增量（例如，每2个s1W）持续增加WR的能力;因此，测速仪（通常为腿部循环）最适合此类测试。然而，运动员评估是更复杂的，因为运动员必须进行测试，同时执行其运动所需的特定运动模式。对于参加涉及跑步的运动的自行车运动员和个人来说，这没有问题，因为上述测试机器的可访问性和适用性。相反，在评估水生运动员时，通过气体交换和通风数据收集以及 RAMP-INC 所需的逐步 WR 递增进行生态有效的测试更具挑战性。

在自动收集系统出现之前，游泳者经常在进行最大游泳¹⁷次后使用道格拉斯袋收集进行气体交换评估。一旦自动化系统被开发出来，"实时"收集就发生了，但不是在"真实游泳"条件下（例如，游泳者在控制WR的烟道中游泳^）17。不幸的是，前者由于"向后外推"的假设而具有固有的局限性，而后者则引起人们对泳泳改变技术¹⁷程度的担忧。目前的技术是使用便携式呼吸式收集系统，在自由泳¹⁷期间与游泳者在游泳池旁边移动。虽然这种类型的测量提高了生态有效性，但逐步WR递增具有挑战性。事实上，在自由游泳期间，INC 通常涉及以逐渐增加的速度^14、15的设定距离间隔（例如 200 米）。这意味着测试由具有较大不相等的 WR 增量的长阶段组成。因此，使用这个测试^18，19的研究人员报告只有一个代谢断点（通常称为"厌氧阈值"）也就不足为奇了。相反，我们最近已经表明，V[O_2GET和 V-O_2RCP都可以从收集的数据中确定，而游泳者在游泳池中进行静静游泳时，对逐渐和快速增加的负载（即增量系绳游泳）²⁰。虽然游泳过程中存在的独特呼吸模式可能使上述断点与典型的评估模式（个人观察）相比更难识别，但我们认为，这种测试方法可能适合作为"游泳测速仪"，可用于对游泳者进行心肺评估，其方式类似于骑自行车者使用固定循环的方式。事实上，我们已经表明，V[O_{2GET，V[O2RCP}和运动经济性（如V[O_2-负载斜率所示）》都可以从²⁰以下描述的快速递增的系绳游泳协议中确定。

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

研究方案

从下述代表性主题数据中提取的研究中，参与者须在实验程序、相关风险和参与的潜在好处解释后，在开始测试之前给予书面知情同意。第一次访问包括一次熟悉会议，在培训期间，游泳者被介绍到系绳游泳的概念和在实际测试中有效的测量技术。在第二次访问期间进行了全方位的系绳游泳测试，并在第三次访问中执行了快速增加的系绳游泳协议。两项测试均在半奥林匹克泳池（25米）内进行，水温为28°C。

1. 准备游泳

1. 指示游泳者在每次测试前24小时避免剧烈运动。
2. 指示游泳者在休息和完全水合状态#3h后到达游泳池。
3. 指示游泳者在每次测试前24小时不要摄入兴奋剂饮料和酒精。

2. 全系绳游泳测试

1. 准备500公斤的称重传感器，用于测量游泳者在两次试验中能施加的最高力，包括30次全能游泳^21。
   1. 打开计算机上的 N2000PRO 软件（电源 Din Pro - CEFISE）程序。
   2. 打开"帮助"菜单以验证计算机和称重传感器分析器之间的通信链接。
      1. 观察绿色信号，指示与 RS232 接口的连接已建立良好。
      2. 根据情况设置倒计时以开始测试。
      3. 设置采样持续时间。设置休息间隔。将每秒帧设置为 100 Hz。
      4. 根据个人喜好，将力测量单位设置为 N 或 kg。设置采集时间（以毫秒为单位）。
   3. 在池外的游泳者下，用 0 和 10 kg 负载校准称重传感器^22。
   4. 通过 CEFISE 专为系绳游泳测量设计的 L 形扁平铁条将称重传感器连接到起始模块。
   5. 通过定制设计的皮带 （CEFISE） 将无弹性绳索的一端连接到称重传感器，另一端连接到游泳者，皮带的两个臀部都系有绳索，因此腿部踢腿不会干扰力测量。
2. 准备游泳者进行两次试试。
   1. 向游泳者提供有关全面前爬行游泳的正确表现的指示（例如，在游泳时防止头部和躯干上升，除了最大限度的抚摸之外，还集中精力以极高的速度踢。
   2. 指导游泳者在池畔进行伸展和手臂/腿部摆动，进行准备。
   3. 指示游泳者进入泳池，执行标准热身协议，包括前爬800米的游泳，在光照强度下小心，避免产生任何可能影响测试结果的挥之不去的影响。
   4. 让游泳者离开游泳池，在池畔休息10分钟。
   5. 将腰带系在游泳者腰部。将无弹性绳索的自由端连接到皮带上。
   6. 确定水平保持游泳者身体所需的负载，在测量系统上（负载_底座）上保持最小张力。
   7. 信号游泳者开始试验#1测试。
3. 在测试期间监视游泳者。
   1. 在30年代的测试中向游泳者提供口头鼓励。
   2. 向游泳者发出信号，要求他们结束测试。将游泳者从无弹性绳索上拆下。
   3. 指示游泳者执行标准冷却协议，包括以光强进行前爬行游泳。
   4. 让游泳者在池畔休息30分钟。
   5. 将游泳者重新连接到无弹性绳索上。
   6. 信号游泳者开始试验#2测试，这是相同的试验#1（30s的全能游泳）。
   7. 向游泳者发出信号，要求他们结束测试。
   8. 指示游泳者执行标准冷却协议，包括以光强进行前爬行游泳。
   9. 允许游泳者离开游泳池。
4. 分析在两次试验测试期间收集的数据。
   1. 使用 N2000PRO 软件包²³将数据应用平滑过程。
   2. 计算 #1 试验_的力时正弦曲线（范围、正弦 80°-100°）的波频率信号的峰值。
   3. 分别将前 5 s 和整个 30 s 中的力时波频率信号的平均峰值定义为每个试验的峰值力 （F_峰值） 和平均力 （F_avg）。
   4. 使用较高的值进行 F_峰值和 F_avg的进一步计算。

3. 增量系绳游泳测试

1. 计算在增量测试期间用于抵抗游泳者向前位移的载荷。
   1. 将起始负载计算为高于负载_基数的 F_平均的30%。
   2. 计算每 60 s 阶段应用的增量为高于负载_基数的 F_avg的 5%。
2. 准备自动便携式代谢单元以收集数据。
   1. 打开设备的软件。
   2. 验证计算机与自动便携式代谢单元之间的通信链路。
   3. 打开装置电源，让预热 45 分钟。确保电池充满电。
   4. 对环境空气²⁴执行单元校准。
   5. 执行设备校准，以参考 O₂ （16%），CO₂ （5%）和N（平衡）浓度^24。
   6. 执行掩膜时间延迟校准²⁴。
   7. 使用 3 L 注射器²⁴执行涡轮校准。
   8. 输入主题数据、环境温度和湿度。
3. 为游泳者准备增量测试的性能。
   1. 在游泳者身上安装面罩和浮潜。
   2. 指示游泳者在池畔休息10分钟，收集"基线"气体交换和通风数据。
   3. 指示游泳者进入游泳池，执行标准热身协议，包括以光强进行前爬行游泳。
   4. 在游泳者腰部系上一条皮带。将无弹性绳索连接到皮带上，将绳索的另一端连接到装载系统。
   5. 指示游泳者，一旦测试开始使用池底的两个标记作为参考点，从而允许他们保持相对固定的位置（例如，距离所需位置 1 米）。
   6. 向游泳者发出信号，开始测试。
4. 在进行增量测试期间监控游泳者。
   注:在监测此类测试方面有经验的研究助理应让池畔的气体分析单元认识到这样做，同时不妨碍游泳者位移和/或提升游泳者的头部。
   1. 增加负载，同时计时 60s 阶段。
   2. 终止测试并记录当游泳者不再能够保持必要位置时限制运动耐受性的时间，尽管测试人员给予强烈的口头鼓励。
   3. 使用时间限制运动容差来计算已完成的阶段。
   4. 记录每个阶段和峰值负载的负载。
   5. 将游泳者从无弹性绳索上拆下。
   6. 指示游泳者执行标准冷却协议，包括以低到中等强度进行前爬行游泳。
   7. 让游泳者离开游泳池。
5. 分析增量测试期间收集的数据。
   1. 使用设备的软件程序在测试前和测试期间收集的平滑逐呼吸气体交换数据。
   2. 连续 9 s bin 平均值中的出口气体交换数据。
   3. 为 V•O₂连续 9 s bin 平均值执行三点滚动平均值。
   4. 记录最高三点滚动平均值作为 V*O 2_峰值。
   5. 使用每个已完成阶段的最终三点滚动平均值，通过线性回归计算 V*O₂负载关系。如果 V•O₂高原似乎存在（目视检查），则排除测试结束阶段的数据。
   6. 使用连续的 9 s bin 平均值，确定 V&O_2GET。
      1. 确定 CO₂生产率 （V&CO_2）与 V&O₂相比的首次不成比例增长。
      2. 确定通风率 （V*_E） 与 V&O₂的比率增加，而_V*E与 V*CO₂的比率没有增加。
      3. 确定端潮 O₂张力的增加，在末潮 CO₂张力中没有下降。
   7. 使用连续的 9 s bin 平均值，确定 V&O_2RCP。
      1. 确定与 V*CO₂相比，V*E 的首次不成比例增加。
      2. 确定端潮_CO2的减小。
   8. 快速 V_O_{2 峰值}、V_O_{2GET、V_O2RCP}和 V_O₂负载斜率，以绝对值（L=最小^-1）和相对（相对于身体质量;mL=最小^-1=kg^-1）表示。
   9. 快速 V*O_2GET和 V•O_2RCP相对而言，占 V•O_{2 峰值}的百分比。

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

结果

表1中所示和图1-4中所示的数据显示了男性游泳运动员（年龄，24岁）观察到的响应概况。在收集数据时，这位游泳运动员已经接受7年的竞技游泳训练。他的专长是短距离（即50米和100米自由泳）。

INC 上的初始负载设定在超过此游泳者在开始全能游泳 （F_基） 之前保持身体对齐所需的负载，其?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

讨论

一般来说，从INC对耐力运动员的评估中得出的主要兴趣参数是V_O_2max，它用于监测运动员的心肺健康水平。此外，V•O_2max在规定训练计划时通常用作分配练习 WR 的方法（即，WR 指定为 V•O_2max的百分比）。然而，越来越多的研究证实，肺气交换（以及，进而，肌肉代谢）对WR线性增加的反应不是线性的，重要的是，这种非线性的特征因不同的个体（以及...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

材料

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