Ein reales hochintensives Intervalltrainingsprotokoll zur Verbesserung der kardiorespiratorischen Fitness

Zusammenfassung

Diese Studie präsentiert ein kostengünstiges und einfach zu implementierendes "Real World" High-Intensity Interval Training (HIIT) -Protokoll für die wissenschaftliche Forschung und diskutiert seine Effizienz für kardiorespiratorische Fitness.

Zusammenfassung

High-Intensity Interval Training (HIIT) hat sich zu einem interessanten zeiteffizienten Ansatz entwickelt, um die Trainingsadhärenz zu erhöhen und die Gesundheit zu verbessern. Allerdings haben nur wenige Studien die Effizienz von HIIT-Protokollen in einer "realen" Umgebung getestet, z. B. HIIT-Protokolle, die für Außenbereiche ohne spezielle Ausrüstung entwickelt wurden. Diese Studie präsentiert ein "reales" Trainingsprotokoll namens "Beep Training" und vergleicht die Effizienz eines HIIT-Regiments mit einem traditionellen Langzeit-MICT-Regiment (Moderate-Intensity Continuous Training) unter Verwendung dieses Piep-Trainingsprotokolls bei VO₂ max von übergewichtigen untrainierten Männern. Zweiundzwanzig Probanden führten Outdoor-Läufe mit MICT (n = 11) oder HIIT (n = 11) durch. Die kardiorespiratorische Fitness wurde vor und nach Trainingsprotokollen mit einem Stoffwechselanalysator bewertet. Beide Trainingsprotokolle wurden 8 Wochen lang 3 Tage die Woche unter Verwendung der Ergebnisse des Beep Tests durchgeführt. Die MICT-Gruppe führte das Trainingsprogramm mit 60%-75% der Höchstgeschwindigkeit des 20-m-Shuttle-Tests (Vmax) und mit einer Progression der Entfernung von 3.500-5.000 m durch. Die HIIT-Gruppe führte die Intervallübung mit 7-10 Kämpfen von 200 m bei 85%-100% der maximalen Geschwindigkeit des 20-m-Shuttle-Tests (Vmax) durchsetzt, unterbrochen von 1 min passiver Erholung. Obwohl die HIIT-Gruppe nach 8 Wochen Piep-Training ein signifikant geringeres Trainingsvolumen aufwies als die MICT-Gruppe (p < 0,05), war HIIT der MICT bei der Verbesserung der VO₂ max (MICT: ~4,1%; HIIT: ~ 7,3%; S. < 0,05). Das HIIT-Regiment der "realen Welt", das auf dem Signaltontrainingsprotokoll basiert, ist ein zeiteffizientes, kostengünstiges und einfach zu implementierendes Protokoll für übergewichtige untrainierte Männer.

Einleitung

Überzeugende Beweise haben gezeigt, dass High-Intensity Interval Training (HIIT) ähnliche oder sogar überlegene positive physiologische Anpassungen induziert als ein traditionelles Langzeit-Moderate-Intensity Continuous Training (MICT)^1,2,3. Eine HIIT-Sitzung besteht aus kurzen Anfällen von hochintensivem Training, unterbrochen von Übungen mit niedriger Intensität (aktive Erholung) oder Ruhe (passive Erholung). Während eine tägliche Sitzung mit einem MICT-Protokoll durchschnittlich 30 bis 60 Minuten dauert, kann eine tägliche Sitzung mit HIIT die Hälfte der Zeit oder weniger von einer MICT-Sitzung dauern. Wenn man bedenkt, dass sitzende Personen Zeitmangel als Haupthindernis für die Teilnahme an einem regelmäßigen körperlichen Trainingsprogramm^{angegeben haben 4}, kann HIIT ein interessanter, zeiteffizienter Ansatz sein, um die Trainingsadhärenz zu erhöhen und die Gesundheit^{zu verbessern 5}.

Trotz der wachsenden Beweise, die auf die gesundheitlichen Vorteile von HIIT hinweisen, haben die meisten Studien HIIT-Protokolle für gut kontrollierte Laborumgebungen mit teuren Spezialgeräten wie Laufbändern und Fahrradergometern entwickelt. In den letzten 5 Jahren haben einige Studien die Bedeutung neuer Studien betont, die die gesundheitlichen Vorteile von HIIT unter Verwendung von Trainingsprotokollen für die reale Welt bestätigen, z. B. HIIT-Protokolle, die in Außenbereichen ohne spezielle Ausrüstung durchgeführt^{werden 6}. Die Schwierigkeit, gut kontrollierte Studien zum Testen von HIIT-Protokollen in Nicht-Laborumgebungen zu entwerfen, war jedoch die größte Herausforderung für Forscher auf diesem Gebiet.

Als Reaktion auf diese Herausforderung wurde hier ein reales HIIT-Protokoll für die wissenschaftliche Forschung entwickelt und seine Effizienz bei der kardiorespiratorischen Fitness getestet. Ein Trainingsprotokoll wurde unter Verwendung des von Leger et ^al.7 vorgeschlagenen Shuttle-Tests (benannt als Beep Training) entwickelt, und die Auswirkungen von HIIT- und MICT-Regimentern, die auf diesem Beep-Training auf VO₂ max basierten, wurden bei übergewichtigen untrainierten Männern verglichen. Kurz gesagt, obwohl die Dauer der täglichen Sitzungen mit HIIT fast die Hälfte der Dauer des MICT-Protokolls betrug, war das Beep Training mit HIIT dem Beep Training mit MICT bei der Erhöhung der VO₂ max überlegen. Daher ist das Beep-Training mit HIIT ein zeiteffizienter und praktikabler Ansatz zur Verbesserung der kardiorespiratorischen Fitness bei scheinbar gesunden übergewichtigen / fettleibigen Personen. Darüber hinaus können allgemeine Menschen das Piep-Trainingsprotokoll leicht üben, da es sich um ein kostengünstiges und einfach zu implementierendes körperliches Training in einem realen Szenario handelt.

Protokoll

Diese Studie wurde von der Ethik- und Forschungskommission der Bundesuniversität Jequitinhonha und Mucuri Valleys genehmigt. Alle Teilnehmer wurden über die Studienziele und experimentellen Verfahren der Studie informiert und unterzeichneten vor ihrer Teilnahme eine schriftliche Einverständniserklärung.

1. Versuchsplanung

1. Wählen Sie Personen aus, die die Einschlusskriterien erfüllen: Nichtraucher gesunde Personen im Alter zwischen 30 und 50 Jahren mit einem Body-Mass-Index (BMI) von ≥25 kg·m-2 und einem maximalen Sauerstoffverbrauch von weniger als 50 mL O 2·kg-1^·min-1 und engagieren sie in den letzten 3 Monaten regelmäßig an nicht mehr als 2 Tagen in der Woche.
2. Wenden Sie den Fragebogen zur Bereitschaft zur körperlichen Aktivität (PARq)⁸ an, um Anzeichen oder Symptome von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, metabolischen oder anderen Erkrankungen, die die körperliche Betätigung behindern, zu stratifizieren.
3. Koppeln Sie die Teilnehmer erstens nach BMI und zweitens nach maximaler Sauerstoffaufnahme (VO₂ max) und teilen Sie sie nach dem Zufallsprinzip in eine der beiden Gruppen ein, die Moderate-Intensity Continuous Training Group (MICT; n = 11) und die High-Intensity Interval Training Group (HIIT; n = 11).
4. Führen Sie das MICT- oder HIIT-Protokoll aus (Abbildung 1).
5. Zeichnen Sie die VO₂ max vor und nach den Trainingsprotokollen auf.

2. VO₂ max Test (Ramp-Protokoll)

1. Machen Sie die Teilnehmer vor dem Test mindestens 24 Stunden lang mit dem Laufband und dem Mundstück des Stoffwechselanalysators vertraut.
2. Kalibrieren Sie den Stoffwechselanalysator gemäß den Empfehlungen der Hersteller.
3. Verwenden Sie einen Herzfrequenzmesser, um die Herzfrequenz der Teilnehmer zu messen.
4. Legen Sie das nicht reatmende einseitige Mundstück auf den Patienten und stellen Sie sicher, dass Mund und Nase des Teilnehmers vollständig bedeckt sind.
5. Verwenden Sie das körperliche^{Aktivitätsniveau} des Probanden, um die Geschwindigkeit und den Grad der maximalen metabolischen Äquivalente (MET) -Inkremente 9 zu programmieren.
6. Schalten Sie das Laufband ein, wählen Sie das Ramp-Protokoll aus und geben Sie das körperliche Aktivitätsniveau des Probanden ein (d. h. die geschätzte maximale MET).
7. Drücken Sie ON , um das Ramp-Protokoll zu starten, das mit einem Aufwärmen von 3 Minuten bei 5 km / h beginnt.
   HINWEIS: Das Rampenprotokoll schätzt den Verlauf des Tests entsprechend dem körperlichen Aktivitätsniveau des informierten Probanden und berechnet eine Belastungstestdauer zwischen 8 und 12 Minuten.
8. Rekordherzfrequenz (HR) und Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung (RPE) mit der Borg-Skala 6-20 pro Minute des Tests.
9. Bedenken Sie, dass VO₂ max erreicht ist, wenn alle folgenden Kriterien erfüllt sind: Atemwechselkurs (RER) größer als 1,10; HR größer als 95% der maximalen HR, die für das Alter vorhergesagt wird (220-Alter); und RPE gleich oder größer als 18.
10. Stellen Sie die Laufbandgeschwindigkeit auf 5 km/h (Aufwärmwert) zurück und bleiben Sie weitere 3 Minuten auf dem Laufband.
11. Schalten Sie das Laufband aus und entfernen Sie das Mundstück vom Teilnehmer.

3. Pieptest (Leger et ^al.7)

1. Wählen Sie eine flache Oberfläche, die es ermöglicht, zwei Kegel mit 20 m Abstand zwischen ihnen zu platzieren.
2. Orientieren Sie die Teilnehmer daran, 20 m (markiert durch Kegel) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zu laufen, der durch einen Piepton signalisiert wird, der von einer speziellen Software erzeugt wird, die für diesen Test entwickelt wurde.
3. Passen Sie das an den Computer angeschlossene Soundgerät mit der Software an.
4. Machen Sie die Teilnehmer mit dem Test vertraut.
5. Starten Sie den Test.
   HINWEIS: Die Beep Test Software reduziert automatisch das Timing des Pieptons, so dass die Laufgeschwindigkeit für jede Phase des Tests um 0,5 km/h steigt.
6. Beenden Sie den Test, wenn der Freiwillige den 20-m-Lauf nicht mehr innerhalb der durch den Piepton vorgegebenen Zeit absolvieren kann.

4. Schulungsprotokolle

HINWEIS: Tabelle 1 fasst den Verlauf der Trainingsprotokolle (MICT und HIIT) während der 8 Wochen des Trainings zusammen.

1. MICT-Protokoll
   1. Orientieren Sie jeden Teilnehmer, um die Laufgeschwindigkeit während der Trainingseinheiten gemäß dem GPS des Herzfrequenzmessers aufrechtzuerhalten.
   2. Weisen Sie die Teilnehmer an, vor jeder Trainingseinheit ein 5-minütiges Aufwärmen zu absolvieren, indem sie dynamische Dehnübungen durchführen und gehen.
   3. Setzen Sie vor jeder Trainingseinheit einen Herzfrequenzmesser (HR) mit GPS-Tracking ein.
   4. Starten Sie die Trainingseinheit.
   5. Weisen Sie die Teilnehmer an, die richtige Geschwindigkeit und Entfernung einzuhalten, indem Sie regelmäßig die Geschwindigkeit und Entfernung der Uhr auf dem Herzfrequenzmesser überprüfen.
   6. Trainieren Sie die Teilnehmer 2 Wochen lang, dreimal pro Woche (Montag, Mittwoch und Freitag), einmal täglich mit 60% der individuellen Höchstgeschwindigkeit, die während des 20-m-Tests (Vmax) erreicht wurde, und legen Sie eine Strecke von 3.500 m pro Sitzung in der ersten Woche und 4.000 m pro Sitzung in der zweiten Woche zurück.
   7. Trainieren Sie die Teilnehmer 4 Wochen lang, dreimal pro Woche (Montag, Mittwoch und Freitag), einmal täglich zu 65% der Vmax, wobei sie eine Strecke von 4.000 m pro Sitzung in der dritten Woche, 4.500 m pro Sitzung in der vierten und fünften Woche und 5.000 m pro Sitzung in der sechsten Woche zurücklegen.
   8. Trainieren Sie die Teilnehmer für 1 Woche, dreimal pro Woche (Montag, Mittwoch und Freitag), einmal täglich bei 70% der Vmax, wobei in der siebten Woche eine Strecke von 5.000 m pro Sitzung zurückgelegt wird.
   9. Trainieren Sie die Teilnehmer 1 Woche lang, dreimal pro Woche (Montag, Mittwoch und Freitag), einmal täglich bei 75% der Vmax, wobei in der achten Woche eine Strecke von 5.000 m pro Sitzung zurückgelegt wird.
   10. Trainieren Sie die Teilnehmer mit 70% der Vmax und legen Sie in der siebten Woche eine tägliche Strecke von 5.000 m zurück.
   11. Trainieren Sie die Teilnehmer mit 75% der Vmax und legen Sie in der achten Woche eine tägliche Strecke von 5.000 m zurück.
   12. Trainieren Sie die MICT-Gruppe entweder morgens oder nachmittags.
   13. Übertragen Sie die vom HR-Monitor aufgezeichneten Daten nach jeder Trainingseinheit auf einen Computer, um zu überprüfen, ob die vorgeschriebene Distanz und Laufgeschwindigkeit erreicht wurden.
   14. Schließen Sie die Teilnehmer aus, die nicht alle Trainingseinheiten in der Woche absolvieren.
   15. Analysieren Sie die Daten, um sicherzustellen, dass jeder Teilnehmer das jeweilige Trainingsprogramm gemäß der vorgeschriebenen Entfernung und Geschwindigkeit durchführt.
2. HIIT-Protokoll
   1. Berechnen Sie das Zeitintervall zwischen den Signaltönen alle 20 m gemäß den für jede Trainingseinheit vorgeschriebenen Vmax%.
   2. Öffnen Sie die Sound Forge PRO Software.
   3. Geben Sie die Informationen ein, z. B. wie viele Sekunden der Piepton schießen muss, wie oft die Schüsse auftreten müssen, um jeden Übungssprint abzuschließen, und die Intervallperiode zwischen den Sprints (entsprechend der passiven Erholung).
   4. Laden Sie die einzelnen Sounddateien im MP3-Format herunter.
   5. Senden Sie die Signaltondatei an das Mobiltelefon jedes Teilnehmers.
   6. Markieren Sie alle 20 m eine Gasse mit Kegeln.
   7. Weisen Sie den Teilnehmer an, dem Befehl der Pieptöne zu folgen (indem Sie sie über Kopfhörer abhören) und den genauen Moment bestimmen, in dem jedes Subjekt den Kegel erreichen muss (alle 20 m entfernt).
   8. Weisen Sie die Teilnehmer an, vor jeder Trainingseinheit ein 5-minütiges Aufwärmen zu absolvieren, indem sie dynamische Dehnübungen durchführen und gehen.
   9. Setzen Sie vor jeder Trainingseinheit einen Herzfrequenzmesser (HR) mit GPS-Tracking ein.
   10. Starten Sie die Trainingseinheit.
   11. Trainieren Sie die Teilnehmer mit sieben Sprints (erste Woche) und acht Sprints (zweite Woche) von 200 m bei 85% der Vmax, unterbrochen von 1 Minute passiver Erholung zwischen den Sprints.
   12. Trainieren Sie die Teilnehmer mit acht Sprints (dritte Woche), neun Sprints (vierte und fünfte Woche) und 10 Sprints (sechste Woche) von 200 m bei 90% der Vmax, unterbrochen von 1 min passiver Erholung.
   13. Trainieren Sie die Teilnehmer mit 10 Sprints (siebte Woche) von 200 m bei 95% der Vmax, unterbrochen von 1 min passiver Erholung.
   14. Trainieren Sie die Teilnehmer mit 10 Sprints (achte Woche) von 200 m bei 100% der Vmax, unterbrochen von 1 min passiver Erholung.
   15. Trainieren Sie die HIIT-Gruppe einmal täglich, dreimal pro Woche (Montag, Mittwoch und Freitag) morgens oder nachmittags.
   16. Übertragen Sie die vom HR-Monitor aufgezeichneten Daten nach jeder Trainingseinheit auf einen Computer.
   17. Schließen Sie die Teilnehmer aus, die nicht alle Trainingseinheiten in der Woche absolvieren.
   18. Analysieren Sie die Daten, um sicherzustellen, dass jeder Teilnehmer das jeweilige Trainingsprogramm gemäß der vorgeschriebenen Entfernung und Geschwindigkeit durchführt.

5. Statistische Auswertung

1. Drücken Sie alle Daten als mittlere ± Standardabweichung aus.
2. Überprüfen Sie die Normalität der Daten mit dem Shapiro-Wilk-Test.
3. Analysieren Sie die Daten mit ein- oder zweiseitiger ANOVA, gefolgt von Tukeys Post-hoc-Test; Legen Sie das Signifikanzniveau auf 5 % fest.

Ergebnisse

Tabelle 1 zeigt Daten zu Entfernung, Geschwindigkeit, Ruhezeit, Sitzungsdauer und mittlerer Herzfrequenz aus HIIT- und MICT-Gruppen. Während der 8 Wochen des Pieptrainings waren Laufdistanz und -dauer in MICT höher als in der HIIT-Gruppe (p < 0,05), während Laufgeschwindigkeit und Herzfrequenz in HIIT höher waren als in der MICT-Gruppe (p < 0,05). Diese Daten bestätigen die Hauptunterschiede zwischen MICT- und HIIT-Protokollen, d.h. während MICT durch langanhaltende kontinuierliche Übungen mittler...

Diskussion

HIIT hat sich zu einer zeiteffizienten Alternative zum traditionellen MICT entwickelt. Diese Studie präsentiert ein kostengünstiges, einfach zu implementierendes HIIT-Protokoll für eine reale Umgebung. Die meisten Studien haben die gesundheitlichen Vorteile von HIIT mit laborbasierten HIIT-Protokollen bewiesen 6,10, und in letzter Zeit haben nur wenige Studien die Auswirkungen realer HIIT-Protokolle bei übergewichtigen untrainierten Personen^{untersucht 10,14}

Materialien

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.