Protocolo experimental de una prueba de esfuerzo de manivela de tres minutos y de brazo completo en individuos con lesión o con cuerpos espinales

Resumen

Presentamos un protocolo para probar el poder aeróbico y anaeróbico de los músculos de la parte superior del cuerpo durante una duración de 3 minutos en el cuerpo sano, así como en los individuos parapléjicos y tetraplégicos. El protocolo presenta modificaciones específicas en su aplicación para el ejercicio de la parte superior del cuerpo en individuos con o sin discapacidad.

Resumen

Se requieren protocolos de ejercicio confiables para probar los cambios en el rendimiento del ejercicio en atletas de élite. Las mejoras de rendimiento en estos atletas pueden ser pequeñas; Por lo tanto, las herramientas sensibles son fundamentales para la fisiología del ejercicio. Actualmente existen muchas pruebas de ejercicio que permiten el examen de la capacidad de ejercicio en deportistas sanos, con protocolos principalmente para ejercicios en el cuerpo inferior o cuerpo entero. Existe una tendencia a probar a los atletas en un escenario específico del deporte que se asemeja mucho a las acciones que los participantes están acostumbrados a realizar. Sólo unos pocos protocolos de prueba de corto plazo, de alta intensidad de la capacidad de ejercicio en los participantes con un deterioro de la parte inferior del cuerpo. La mayoría de estos protocolos son muy específicos para el deporte y no son aplicables a una amplia gama de atletas. Un protocolo de prueba bien conocido es el test Wingate de 30 s, que está bien establecido en el ciclismo y en pruebas de ejercicio con manivela. Esta prueba analiza el desempeño del ejercicio de alta intensidad durante un período de tiempo de 30 snorte. Con el fin de monitorear el rendimiento del ejercicio durante una duración más larga, se modificó un método diferente para su aplicación a la parte superior del cuerpo. La prueba ergométrica de 3 minutos de la manivela de los brazos permite que los atletas sean probados de una manera específica para carreras en silla de ruedas de 1.500 m (en términos de duración del ejercicio), así como ejercicios en la parte superior del cuerpo como remo o bicicleta manual. Para aumentar la fiabilidad con condiciones de ensayo idénticas, es crucial replicar con precisión configuraciones tales como la resistencia ( es decir, el factor de par) y la posición de los participantes ( es decir, la altura de la manivela, la distancia entre la manivela y la Participante, y la fijación del participante). Otra cuestión importante es el comienzo de la prueba de ejercicio. Se requieren revoluciones por minuto para estandarizar las condiciones de prueba para el inicio de la prueba de esfuerzo. Este protocolo de ejercicio muestra la importancia de realizar operaciones precisas para reproducir condiciones y ajustes de prueba idénticos.

Introducción

Hay varias pruebas de ejercicio que determinan con precisión el aumento en el rendimiento del ejercicio en atletas de élite durante el transcurso de un período de entrenamiento ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . Una de estas pruebas es la prueba confiable de esfuerzo de ³ minutos en un ergómetro de bicicleta frenado ^{3 , 4 , 5 , 6} . Esta prueba se utilizó para determinar la potencia crítica, pero también se aplicó a las pruebas de ejercicio con los atletas, así como a la investigación ^{7 , 8 , 9} . Como esta prueba se utilizó principalmente para el rendimiento de las extremidades inferiores, como en el remo ⁷ y el ciclismo ^{3 , 5} , una similar tSe necesitaba un protocolo más avanzado para el ejercicio de la parte superior del cuerpo. Las disciplinas deportivas que utilizan principalmente la parte superior del cuerpo podrían ser posibles beneficiarios de este nuevo protocolo de prueba, además de los atletas o individuos con un deterioro de los músculos inferiores del cuerpo ( por ejemplo, una amputación o un deterioro de los miembros debido a una lesión de la médula espinal). Por lo tanto, un protocolo de prueba en el ergómetro de manivela de brazo es una buena herramienta para probar fácilmente el rendimiento del ejercicio de la parte superior del cuerpo en una variedad de atletas de diferentes disciplinas deportivas.

La existencia de una prueba de ergometría de manivela de brazo Wingate de 30 s muy parecida ^{10 , 11} ayudó con el desarrollo de un protocolo para una prueba de ergometría de manivela de 3 minutos. Su duración es muy similar a la de una carrera en silla de ruedas de 1.500 m. Por lo tanto, este nuevo protocolo de prueba de los 3 minutos, todo el brazo manivela ergómetro prueba se puso a prueba para su prueba de retest confiabilidad [ ^12] . En general, la fiabilidad de esteS protocolo de prueba fue excelente, por lo que podría ser una herramienta de prueba en el futuro en el campo de la prueba del ejercicio de la parte superior del cuerpo. Sin embargo, el uso de esta prueba de ejercicio requiere atención, especialmente cuando se prueba a los individuos con una lesión de la médula espinal. Por lo tanto, el objetivo de este artículo experimental es demostrar un protocolo detallado que describe no sólo la configuración de la prueba y el análisis de los resultados de la prueba, sino que también indica las diferencias entre la prueba de individuos sanos y atletas con una lesión de la médula espinal.

Protocolo

El estudio fue aprobado por el comité de ética local (Ethikkommission Nordwest- und Zentralschweiz, Basilea, Suiza), y el consentimiento informado por escrito se obtuvo de los participantes antes de iniciar el estudio.

1. Preparación de la Prueba e Instrucción del Participante

1. Ergómetro de manivela
   1. Antes de abrir el software, encienda el ergómetro de manivela del brazo que depende de la velocidad de giro.
   2. Elija el protocolo de prueba para la prueba ergométrica completa de 3 minutos.
      1. Inserte un nuevo protocolo con un calentamiento de 120 s, 180 s de duración de la prueba, y un período de reanudación de 720 s. Elija este protocolo de prueba y abra una nueva hoja de participante.
   3. Para cada nueva prueba, determine la masa corporal del participante de antemano.
   4. Ajustar el factor de par relativo a 0,2 para individuos sanos y parapléjicos ( por ejemplo, para un participante de 100 kg con un factor de par relativo de 0,2, un par de 20 Nm resultados) ¹² .
      1. Aplicar un factor de torsión menor para participantes tetrapléjicos dependiendo del nivel de lesión de la lesión de la médula espinal; Se necesitan dos o más ensayos de familiarización para determinar el factor de par relativo óptimo para el participante relevante.
      2. Realizar una prueba de familiarización de la misma manera que se describe en la sección 2. Si no aparece ningún pico después de imprimir los datos de la prueba de familiarización, o si el participante no fue capaz de manivela durante los 3 min, realizar un segundo ensayo de familiarización con una menor Factor de torsión Dé a los participantes un descanso de al menos dos días entre cada ensayo.
2. Ajustes de la prueba de ejercicio
   1. Ajuste la altura de la manivela del brazo y anótela para reproducir los mismos ajustes de prueba en la próxima sesión de prueba. Ajuste y registre la distancia entre el ergómetro de manivela y el participante.
      1. Para determinar la altura, medir la distaNce entre el suelo y la fijación de la manivela. Para registrar la distancia entre la manivela y el participante, mida y registre la distancia entre la pared y la fijación de la silla. Ajuste el eje del cigüeñal del brazo a una altura horizontal a la articulación del hombro.
   2. Anote la distancia entre la fijación de la pared y la silla o la distancia entre el ergómetro y la fijación de la silla. Ajuste los ajustes de la silla de acuerdo a si el participante es a) capaz, b) parapléjico, o c) tetraplégico.
      1. Si el participante está capacitado, haga que el participante se sienta en la silla proporcionada por el distribuidor.
      2. Si el participante es parapléjico y necesita sentarse en su propia silla de ruedas, utilice un juego de fijación para fijar la silla de ruedas al ergómetro de manivela. Si el participante no necesita su propia silla de ruedas, haga que el participante se siente en la silla proporcionada por el distribuidor.
      3. Si el participante es tetraplégico, fije su parte superior del cuerpoSilla proporcionada por el distribuidor o a su propia silla de ruedas y posiblemente fijar sus manos a los pedales. Para fijar la parte superior del cuerpo, use una correa con cierre de gancho y lazo. Para la fijación de la mano, utilice una pulsera en pacientes tetrapléjicos.
3. Mediciones adicionales
   1. Asegúrese de que la solución del sistema de lactato se vuelve a llenar antes de usar el analizador de lactato. Inserte un nuevo sensor de chip cada seis meses. Utilice la solución de control de calidad (12 mM) todos los días y la solución de control de calidad 3 mM cada dos semanas.
      1. Coloque la solución de control de calidad de 12 mM en la ranura "STD 1" cada mañana.
      2. Para mejorar aún más la calidad, añada soluciones de control de calidad de 3 mM en el hueco "1" y "2" y ejecute una medición presionando "start" cada dos semanas. La medición debe resultar en un rango entre 2,96 y 3,10 mM.
   2. Para determinar la concentración total de lactato en sangre antes yDespués de la prueba de ergometría de manivela de 3 minutos, obtenga una concentración basal de lactato. Desinfecte el lóbulo de la oreja con un desinfectante antes de extraer una muestra de sangre del lóbulo de la oreja usando un capilar de 10 μl. Use una lanceta para obtener la muestra de sangre entera.
      1. Cuando el capilar esté completamente lleno de sangre, póngalo en la taza de hemólisis.
         NOTA: Estos vasos están disponibles comercialmente y se llenan previamente con una solución hemolizante. Agitar la solución hasta que la sangre se mezcla completamente antes de ponerla en la bandeja del analizador de lactato.
      2. Ejecutar una calibración antes de analizar la concentración de lactato. Coloque la copa de control de calidad en el analizador de lactato (ver paso 1.3.1.1). Asegúrese de que la calibración da como resultado una concentración de lactato de 12 mM; De lo contrario, sustituya el sensor de chip.
      3. Coloque las muestras en las ranuras numeradas, comenzando con "1" para la muestra que se tomó primero.
         NOTA: Una vez finalizada la calibración, las muestras son measAutomáticamente por el sistema de sensores de chip.
   3. Para determinar el heartrate, coloque un cinturón de heartrate alrededor del pecho del participante y fije el monitor del heartrate al ergómetro del manivela del brazo. Inicie la medición pulsando el botón rojo de arranque en el monitor. Si no se visualiza el corazón en el reloj, humedezca el cinturón del corazón con agua para asegurar una buena grabación del heartrate.
   4. Para determinar el consumo de oxígeno durante el calentamiento y durante la prueba total de 3 min, calibre el carro metabólico antes de la prueba. Ejecute la calibración automática de volumen y gas inmediatamente antes de la prueba y antes de poner la máscara.
      1. Abra la calibración automática de volumen en el software y pulse el botón de inicio. Guarde los resultados si el error está por debajo del 3% en la pantalla.
      2. Abra la calibración de gas en el software, así como el gas de calibración, y comience con la calibración automática.
         NOTA: El gas de calibración consta de 5% de CO ₂ ,16% de O _$ ₂ _$ y 79% de N _$ ₂ _$ . Cuando se visualizan 8 botones verdes en la pantalla al final de la calibración, la calibración es exitosa y los resultados se pueden almacenar. Cierre la botella de gas para asegurarse de que no haya fugas de gas.
      3. Asegúrese de que la masa corporal real del participante se inserta en el programa de computadora. Después de que el participante sea elegido por el motor de búsqueda en el ordenador, seleccione "ergospirometría" en el software y comience con la medición de concentración de aire ambiente presionando el botón de inicio.
      4. Para ejecutar esta calibración, saque el sensor del espirómetro y presione el botón de inicio. La calibración finaliza cuando aparece "ok" en el ordenador.
      5. Mientras tanto, durante la calibración, coloque la máscara de oxígeno en el participante.
      6. Cuando la medición de la concentración de aire ambiente haya terminado y el programa esté listo para medir, vuelva a colocar el sensor en el espirómetro. Luego, ponga todo el espirómetro en la cavidad oF la máscara; El dispositivo está ahora listo para medir el consumo de oxígeno.
      7. Además, fije la manguera del espirómetro en alguna parte ( por ejemplo, en el hombro con una cinta adhesiva) para que no interfiera durante el ejercicio de manivela del brazo.

2. Ejecución del Protocolo de Ejercicio

1. Calentar
   1. 1 minuto antes de comenzar el calentamiento, comience a medir el consumo de oxígeno en reposo cuando el participante se sienta en el ergómetro de manivela sin moverse ni hablar. Pulse el botón de inicio en el programa de software.
   2. Al mismo tiempo, inicie la medición del heartrate presionando el botón rojo. Medir el heartrate durante el calentamiento, así como durante y después de la prueba.
   3. Realizar un calentamiento normalizado durante 2 min a 20 W antes del inicio de la prueba. Durante los últimos 30 s del calentamiento, mantener constante la cadencia a 60 rpm. Cuenta los últimos 10 s del calentamiento de 30 s.
2. Prueba de ejercicio total de 3 min
   1. Al final de la cuenta atrás, asegúrese de dar una señal de inicio clara gritando "ir". Después de dar la señal de inicio, permita que el participante se acelere.
   2. Instruya al participante para que acelere el ergómetro de manivela hasta la máxima velocidad posible justo al comienzo de la prueba. Mantenga la cadencia a la máxima velocidad posible durante toda la prueba. Por razones de estandarización, no anime a los participantes durante las pruebas.
   3. Dar información sobre la duración cada 30 s. Finalizar la prueba después de una duración de 3 min.
3. Tiempo de reutilización y análisis posterior
   1. Después de terminar la prueba de 3 min, medir la concentración de lactato final, si se desea, y después cada 2 min durante los siguientes 10 min. Vuelva a usar el mismo sitio de punción para el muestreo de sangre que se usó antes de la prueba.
   2. Detener la medición del consumo de oxígeno después de terminar estos 3 Min pulsando el botón de parada. Retire la máscara de oxígeno. Guarde la medida del consumo de oxígeno en el ordenador pulsando el botón de salida y haciendo clic en "Sí" cuando el software solicita el almacenamiento de datos.
      NOTA: Los datos se almacenan en el programa de software y se pueden convertir fácilmente en un documento de csv más adelante.
   3. Para exportar los datos, pulse el botón "Exportar" para convertir el archivo en un documento csv para su posterior análisis. Detenga la medición del ritmo cardíaco presionando el botón de parada en el lado izquierdo del monitor del corazón después de que todas las muestras de sangre hayan sido extraídas del lóbulo de la oreja.

3. Análisis de datos e interpretación de los resultados

1. Parámetros de rendimiento
   1. Analizar varios parámetros diferentes después de terminar esta prueba de rendimiento.
      Primero, guarde la prueba y exportela a una hoja de cálculo.
   2. Calcular la potencia media (P =_upload / 55485 / 55485eq1.jpg "/> Más de 3 min, la potencia de pico, y la potencia mínima entre estos 3 min ¹² .
      NOTA: la potencia máxima (P _pico ) es la potencia máxima durante los 3 min. La potencia se mide en intervalos de 0,2 s. La potencia de pico es la más alta y la mínima (P _min ) la medición de potencia más baja.
   3. Calcular el índice de fatiga como la disminución de la potencia por segundo desde la potencia de pico hasta la potencia final (P _Pico [W] - P _min [W]) / (t _min [s] - t _pico [s])).
   4. Calcule el trabajo total durante 3 minutos añadiendo el trabajo realizado cada segundo (Trabajo [J] = resistencia [kg] * revoluciones por minuto * distancia del volante [m] * tiempo [min]).
   5. Calcular el tiempo desde el inicio hasta la potencia máxima (tiempo hasta la potencia máxima = t _pico [s]). Además, calcule el pico relativo ( _pe relativoAk = P _pico / kg de masa corporal) y la potencia media (media relativa P = _media P / kg masa corporal) dividiendo los valores absolutos por la masa corporal del participante.
   6. Divida la prueba de 3 minutos en 30 segmentos para comprobar la estrategia de estimulación y la fatiga durante estos 3 minutos. Calcular la potencia media para cada segmento de 30 s ( _media P = .
2. Otras medidas
   1. Coloque todas las muestras de sangre en las ranuras numeradas del analizador de lactato sanguíneo y ejecute las mediciones automáticamente presionando "analizar". Imprima las concentraciones de lactato en la sangre para un análisis posterior encendiendo la impresora.
   2. Transmitir las mediciones del corazón a la computadora usando un dispositivo de infrarrojos del fabricante. Abra el software del monitor del corazon e importe los datos del heartrateMonitor al software. Almacenar los datos localmente y, si lo desea, exportarlos a una hoja de cálculo para análisis posterior ( por ejemplo, análisis de segmentos) ¹³ .
   3. Establezca un marcador justo al principio de los 3 min y al final de los 3 min, permitiendo que el calor medio, máximo y mínimo sea calculado automáticamente para este segmento.
      NOTA: El software del software promedia el heartrate automáticamente a intervalos de 5 s.
   4. Exportar los datos de consumo de oxígeno a un archivo csv (paso 2.3) y abrirlos en una hoja de cálculo para su análisis ¹⁴ . Calcule el consumo medio de oxígeno en reposo: (VO _{2_rest} = Y durante los 3 min (VO _{2_180s} = , Así como el picoConsumo de oxígeno y consumo de oxígeno durante los segmentos de 30 s: (VO _{2_30s} = .
      NOTA: Los datos para el consumo de oxígeno se miden aliento por aliento y luego se promedian automáticamente durante una duración de 15 s por segmento. El consumo máximo de oxígeno es el valor más alto en un intervalo de 15 s durante la prueba de ejercicio de 3 minutos.
3. Estadística
   1. Utilice la prueba de Shapiro-Wilk, la gráfica de QQ y las pruebas de Kolmogorov Smirnov para verificar la distribución normal de los datos. Si los datos están distribuidos normalmente, se presentan como la media y la desviación estándar (SD).
   2. Analizar la fiabilidad test-retest utilizando el coeficiente de correlación intra-clase (ICC, 3,1 modelo) [ ^15] .
   3. Calcular la fiabilidad absoluta y relativa utilizando el error estándar de la medición (SEM), coeffic(CV), la diferencia real más pequeña (SRD) y el intervalo de confianza del 95% del ICC ¹⁶ .
      NOTA: La ICC debe interpretarse de acuerdo con la clasificación de Munro ¹⁷ : 0,26 a 0,49 refleja una baja correlación; 0,50 a 0,69 refleja una correlación moderada; 0,70 a 0,89 refleja una alta correlación; Y 0,90 a 1,0 indica una correlación muy alta. La fiabilidad absoluta se debe presentar como el SRD, CV y ​​SEM, y la fiabilidad relativa debe ser en la forma de la CPI ^{16 , 18} .
   4. Analizar los cambios significativos entre las dos sesiones de prueba utilizando una prueba t pareada. Para mostrar el acuerdo de los conjuntos de datos de ambas sesiones de prueba, utilice Bland-Altman ¹⁹ parcelas. Utilizar software estadístico para realizar el análisis de datos; Establecer un nivel de significación estadística de 0,05 en todo.

Resultados

La fiabilidad test-retest se comprobó en 21 personas no fumadoras entrenadas de forma recreativa (pero no específicamente entrenadas en la parte superior del cuerpo) (9 varones, 12 mujeres, edad: 34 ± 11 años, masa corporal: 69,6 ± 11,1 kg y altura: 175,5 pm 6,9 cm). En la tabla 1 se muestran los resultados de las confiabilidades relativa y absoluta test-retest ¹² . La potencia de pico comparado entre la prueba y retest se presenta en la

Discusión

Las pruebas de esfuerzo en atletas lesionados de médula espinal son cruciales para el seguimiento del rendimiento del ejercicio durante varios meses o años de entrenamiento. Sólo unas pocas pruebas de ejercicio existen para comprobar el desempeño de ejercicio de alta intensidad a corto plazo en el ergómetro de manivela. Este método describe en detalle cómo una prueba de ejercicio que ya fue examinada por su fiabilidad en el ciclismo ⁵ y el remo ⁷ podría aplicarse a...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Angio V2 arm crank ergometer	Lode BV, Groningen, NL	N/A	arm crank ergometer
Lode Ergometry Manager Software	Lode BV, Groningen, NL	N/A	Software
10 µl end-to-end capillary	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0209-0100-005	Capillaries
haemolysis cup	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0209-0100-006	hemolysis cup
lactate analyzer	Biosen C line, EKF-diagnostics GmbH	5213-0051-6200	lactate analyzer
Heart rate monitor, Polar 610i	Polar, Kempele, Finland	P610i	heart rate monitor
metabolic cart, Oxygen Pro	Jaeger GmbH	N/A	metabolic cart
oxygen mask, Hans Rudolph	Hans Rudolph Inc. , USA	113814	oxygen mask
statistical software, PSAW Software	SPSS Inc., Chicago USA	N/A	statistical software
desinfectant, Soft-Zellin	Hartmann GmbH, Austria	999979	desinfectant
Quality control cup, EasyCon Norm	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0201-005.012P6	quality control
Quality control cup 3mmol/L	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	5130-6152	control cup
Chip sensor lactate analyzer	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	5206-3029	chip sensor
Lactate system solution	EKF-diagnostics GmbH, Barleben, Germany	0201-0002-025	lactate system solution
lancet, Mediware Blutlanzetten	medilab	54041	lancet
Calibration gas,	Jaeger GmbH	36-MC G020	calibration gas
chair provided by distributor (ergoselect)	ergoline GmbH, Germany	N/A	chair provided by distributor