スイマーの心呼吸評価のための急速に増加するテザド水泳最大プロトコル

要約

固有の課題と限界を提示するフリースイミング中の測定とは対照的に、水泳選手のための心呼吸機能の重要なパラメータの決定は、より実現可能で、テザリングスイミングを管理しやすくすることができますガス交換と換気データ収集を迅速に増加プロトコル。

要約

インクリメンタルエクササイズテストは、持久力アスリートの心呼吸能力を評価する標準的な手段です。この点で、一般的に酸素消費量の最大速度が基準の測定として使用されている間, 仕事率が増加するにつれて乳酸生産/消費のダイナミクスの変化を反映する 2 つの代謝ブレークポイントは、おそらく機能の観点から持久力の選手に関連しています..運動経済は、最大以下の仕事のパフォーマンスに対する酸素消費量の割合を表し、持久力アスリート評価のための測定にとっても重要なパラメータです。運動許容限界に達するまでの作業率の漸進的な増加を含むランプ増分試験は、これらのパラメータを決定するのに役立ちます。このタイプのテストは、通常、ワークレートの増分に関して精度が必要なため、サイクルエルゴメーターまたはトレッドミルで実行されます。しかし、選手は、自分のスポーツに必要な運動モードを実行しながらテストする必要があります。その結果、水泳選手は通常、そのような精度を達成することが困難であるフリースイミング増分テスト中に評価されます。我々は最近、徐々に増加する負荷に対する静止水泳(インクリメンタルテザースイミング)は、前述の代謝ブレークポイントと運動経済を明らかにする緩やかだが急速な負荷パターンに対応するのに十分な精度を可能にすることによって、「水泳エルゴメーター」として役立つことを示唆している。しかし、このようなプロトコルの間に達成される酸素消費のピーク速度が自由水泳の間に測定される最大速度に近づける程度は決定されていない。本稿では、この急速に増加するテザリングスイミングプロトコルを使用して、スイマーの心呼吸能力を評価する方法を説明します。具体的には、このプロトコルを用いた短距離競技水泳選手の評価によって、酸素摂取量が30.3および34.8 mL∙min-1∙kg^-1BMである、それぞれガス交換閾値および呼吸補償点での評価を説明した。

概要

低いから最大までの作業率(WR)の増分増加を伴う運動テスト(すなわち、増分運動テスト;INC)は、持久力アスリートのための心呼吸評価のゴールドスタンダード法を提供します。アスリートが達成できる最高のWR(WR_ピーク)に加えて、INCは、テスト¹の間にガス交換および換気データが収集された場合、個人がその運動形態(VO_2peak)のために酸素_(O2)を消費することができる最高速度の決定を可能にする。V▶ O_2peakは心呼吸の適性の基準の尺度を表す。さらに、WRが増加するにつれて収集されたガス交換および換気データの分析は、血中乳酸濃度(血中[乳酸])がベースライン値(乳酸閾値)を上回る点と加速速度(乳酸ターンポイント⁾²で蓄積し始める点を識別する非侵襲的な方法を提供する。これらの代謝ブレークポイントは、ガス交換閾値(GET)および呼吸補償点(RCP)をそれぞれ³と判定することによって推定される。重要なことに、GETは血液[乳酸]が最初に増加する点の堅牢な推定値を提供するのに対し、RCPを特徴付ける「過換気」は、化学受付それ以外のアフェレント入力によって開始できるより複雑な現象である。したがって、RCPの識別に基づく結論は慎重に行われるべきである。

運動が一定の仕事率(CWR)で維持される場合、WRが^4、5に落ちる「運動強度ドメイン」に基づく生理的応答プロファイルが著しく異なる。具体的には、V_性2と血液「乳酸塩」の達成は、中程度の領域では速く、重いドメインでは遅れ、重いドメインでは達成不可能である^4、5。S(VりてO2GET)中にGETで_O2を消費できる速度(Vりて_O2GET)は、CWR^3、6の間に重いドメインから中等度を分離する代謝率として機能することが十分に確立されている。議論の余地はあるが、最近の観測では_、O2がRCP(V6O_2RCP)で消費される速度と重い/重度の分離^{7、8、9、10}の間で類似の同等性を示している。したがって、INCの間に収集されたデータからのVundoO_2GETおよびVundoO_2RCPの同定は、したがって、代謝率を特定の作業率と一致させることは、増分試験^8、11から派生したVundo₂-作業率関係に従って行うよりも複雑であるという警告と共に、持久力アスリートのためのドメイン固有のトレーニングレジメンを処方するのに有用である可能性がある。

V▶O_2maxを決定するためのテストの概念が最初に探求されたとき、研究者は被験者に別^の日に速度を上げて運動許容度(T_lim)の限界までトラックを走らわせた。研究は、V付O_2maxはまた、休息期間が散在して同じ日にT_リムに行われた同様の試合から決定することができることを確認しました¹².最終的に、WRを有する連続プロトコルが特定の時間間隔(例えば、3分毎)で増分的に増加し、不連続試験¹³と同じV回限り_2ピークが明らかになったことが示された。その結果、これらの「段階的な運動試験」は、心呼吸フィットネスのこの基準尺度を決定するための標準となった。しかし、1981年、WhippたちはV州北部_2max測定の目的で、INCは完全に非定常状態で実行できることを示す研究を発表した。すなわち、WRが「時間の平滑な関数」として連続的に増加するとともに(RAMP-INC)^14.ステージごとに拡張ステージと比較的大きなWR増加を伴う INC とは異なり、RAMP-INC の間の緩やかな増加により、GET と RCP を分離する「イソカプニックバッファリング領域」が^{明確に 15}に定義されます。さらに、ステージを持つINCと同様に、RAMP-INCは「運動経済」(すなわち、所定のWRごとに必要なVッティオ₂₎を評価するために使用することができます。ただし、ステージを持つINCとは異なり、この場合、それは「デルタ効率」の逆です(すなわち、 この目的のために使用されるV、[V]2 -WR関係の傾き¹¹は、強度スペクトル全体の作業レートに対する V· O₂応答の複雑さのために、このパラメータは INC の不変の特徴ではない(例えば、異なるベースラインの作業率から開始されるか、異なるランプの傾斜によって特徴付けられる)またはCWR運動の行使¹⁶.

一般的なフィットネステストでは、これらのモダリティがより利用可能であり、脚のサイクリングやウォーキング/ランニングが一般の人に馴染みがあるため、INCは通常、脚のエルゴメーターまたはトレッドミルで行われます。さらに、RAMP-INCの投与には、WRを少しずつ増加させる能力が必要です(例えば、1 Wは2s毎に)。したがって、エルゴメーター(通常は脚のサイクリング)は、このタイプのテストに最も適しています。しかし、アスリートの評価は、アスリートが自分のスポーツに必要な特定の運動モードを実行しながらテストされなければならないので、より複雑です。ランニングを伴うスポーツに参加するサイクリストや個人にとって、これは前述の試験機のアクセシビリティと適用性のために問題ありません。逆に、ガス交換と換気データ収集による生態学的に有効なテストとRAMP-INCに必要な段階的なWR増分は、水生アスリートを評価する際により困難です。

自動収集システムの出現に先立ち、スイマーのガス交換評価は、最大の泳ぎ¹⁷に続いてダグラスバッグコレクションを使用してしばしば行われました。自動化されたシステムが開発されると、「リアルタイム」収集が行われましたが、「実際の水泳」条件では行われなかった(例えば、水泳選手はWRを制御する煙の中で泳いだ)^17。残念ながら、前者の方法には「後方外挿」の仮定による固有の制限があり、後者はフリューム水泳が技法¹⁷をどの程度変更するのかという懸念を提起する。現在の最先端は、無料の水泳¹⁷の間にプールと一緒にスイマーと一緒に移動するポータブル呼吸バイブレスコレクションシステムの使用を含みます。このタイプの測定は生態学的妥当性を改善するが、段階的なWRの増分は困難である。実際、フリースイミング中のINCは、通常、徐々に増加する速度^14、15で設定距離(例えば、200m)の間隔を伴う。これは、テストが大きな不等しい WR 増分を持つ長いステージで構成されることを意味します。したがって、この試験^18,19を採用した研究者によって、単一の代謝ブレークポイント(通常は「嫌気性閾値」と呼ばれる)のみが報告されるのは驚くべきことではない。代わりに、我々は最近、VundoO_2GETとVundoO_2RCPの両方が、水泳選手が徐々に急速に増加した負荷(すなわち、インクリメンタルテザースイミング⁾²⁰に対してプールで静止水泳を行っている間に収集されたデータから決定できることを示しました。水泳中に存在するユニークな呼吸パターンは、一般的な評価モード(個人的な観察)と比較して前述のブレークポイントを識別するのが難しくなるかもしれませんが、このテスト方法は、静止サイクルがサイクリストに使用されるのと同様の方法で水泳選手の心呼吸評価に使用できる「水泳エルゴメーター」として適している可能性があると考えています。実際、我々はVりてO_2GET、VりてO_2RCPおよび運動経済(VああO_2-負荷の傾きによって示される)はすべて^、20以下に記載されている急速にインクリメントされたテザリング水泳プロトコルから決定することができることを示した。

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プロトコル

以下に提示された代表被験者データを^{抽出した研究}の参加者は、実験手順後のテスト開始前に書面によるインフォームド・コンセントを与える必要があったが、関連するリスクおよび参加の潜在的な利益が説明されていた。最初の訪問は、水泳選手がテザドスイミングの概念と実際のテスト中に有効になる測定技術を紹介された慣れ親しんだセッションで構成されました。2回目の訪問中に全面的なテザドリングスイミングテストが行われ、3回目の訪問で急速に増加したテザドリングスイミングプロトコルが実行されました。両方のテストは、28 °Cの水温でセミオリンピックプール(25メートル)で行われました。

1. スイマーの準備

1. 各テストセッションの前に24時間の激しい運動を避けるように、水泳選手に指示します。
2. 水泳選手に、休息し、完全に水分補給された状態でプールに到着するように指示します ≥3 時間食後。
3. 各試験の前に24時間の覚醒剤飲料とアルコールを摂取しないように泳ぐ人に指示します。

2. オールアウトテザリングスイミングテスト

1. 全出水泳²¹の30 sから成る2つの試験の間に水泳選手が及ぼすことができる最高の力を測定するために使用される500のkgのロードセルを準備する。
   1. コンピュータでN2000PROソフトウェア(パワーディンプロ - CEFISE)プログラムを開きます。
   2. [ヘルプ]メニューを開いて、コンピュータとロードセルアナライザの間の通信リンクを確認します。
      1. RS232インターフェイスへの接続が十分に確立されていることを示す緑色の信号を観察します。
      2. 状況に応じてテストを開始するようにカウントダウンを設定します。
      3. サンプリング期間を設定します。残りの間隔を設定します。1 秒あたりのフレーム数を 100 Hz に設定します。
      4. 個人の好みに応じて、力の単位を N または kg に設定します。取得時間をミリ秒単位で設定します。
   3. 水槽の外のプールで0および10 kgの負荷でロードセル²²を調整します。
   4. CEFISE がテザースイミング測定用に設計した L 字型の平坦化鉄棒を介して、開始ブロックにロード セルを取り付けます。
   5. 非弾性ロープの一方の端をロードセルに取り付け、脚の蹴りが力の測定を妨げないように両腰にロープが取り付けられたカスタムデザインのベルト(CEFISE)を使用してスイマーにもう一方の端を取り付けます。
2. 2回の試験テストのパフォーマンスのために水泳選手を準備します。
   1. 全面フロントクロール水泳の正しいパフォーマンスについて、スイマーに指示を与えます(例えば、できるだけ速く泳いでいる間に頭と体幹が上昇するのを防ぎ、最大のなでるに加えて最大の速度で蹴るなど)。
   2. プールサイドでストレッチと腕/脚のスイングを行うようにスイマーに指示します。
   3. プールに入り、テストの結果に影響を与える可能性のある残留効果を生じないように注意して、光強度で800 mのフロントクロールスイミングで構成される標準的なウォームアッププロトコルを実行するようにスイマーに指示します。
   4. スイマーがプールを出て、プールサイドで10分間休みます。
   5. スイマーの腰の周りにベルトを固定します。非弾性ロープのフリーエンドをベルトに取り付けます。
   6. 測定システム (荷重_ベース) の最小張力で、スイマーの体を水平に維持するために必要な負荷を決定します。
   7. テストのトライアル#1を開始するようにスイマーに合図します。
3. テストのパフォーマンス中にスイマーを監視します。
   1. 30sテストを通して水泳選手に口頭で励ましを与えます。
   2. テストを終了するようにスイマーに合図します。非弾性ロープからスイマーを取り外します。
   3. スイマーに対して、光の強さで泳ぐフロントクロールで構成される標準的なクールダウンプロトコルを実行するように指示します。
   4. プールサイドで30分間泳ぐのを許します。
   5. 非弾性ロープにスイマーを取り付け直します。
   6. トライアル#1(全泳ぎの30s)と同一であるテストのトライアル#2を開始するように水泳選手に合図します。
   7. テストを終了するようにスイマーに合図します。
   8. スイマーに対して、光の強さで泳ぐフロントクロールで構成される標準的なクールダウンプロトコルを実行するように指示します。
   9. スイマーがプールを終了することを許可します。
4. 2 回の試用テスト中に収集されたデータを分析します。
   1. N2000PROソフトウェアパッケージ²³を使用して、データに平滑化プロセスを適用します。
   2. 荷重ベースの荷重ベース(範囲、正弦80°~100°)から、荷重_ベース#1と2の上の波周波数信号のピークを計算します。
   3. 最初の 5 s と 30 s 全体のフォース時間波周波数信号の平均ピークを、各試験のピーク力 (F_ピーク) と平均力 (F_avg)として定義します。
   4. さらに計算を行う場合は、F_ピークと F_平均値に高い値を使用します。

3. インクリメンタルテザドスイミングテスト

1. インクリメンタル テスト中にスイマーの前方変位に抵抗するために使用される荷重を計算します。
   1. 開始荷重を F_の平均値の 30% として計算_します。
   2. 60s ステージごとに適用される増分を、F_avgの 5% として計算_します。
2. データ収集用の自動ポータブル代謝ユニットを準備します。
   1. ユニットのソフトウェアを開きます。
   2. コンピュータと自動ポータブル代謝ユニットとの間の通信リンクを確認します。
   3. ユニットの電源を入れ、45分間ウォームアップできるようにします。
   4. 環境空気²⁴の単位の口径測定を行う。
   5. 参照O2(16%)、CO2(5%)の単位のキャリブレーションを行うN(バランス)濃度^24。
   6. マスク時間遅延キャリブレーション^24を実行する。
   7. 3 L シリンジ²⁴でタービンの校正を行います。
   8. 対象データ、周囲温度、湿度を入力します。
3. インクリメンタルテストのパフォーマンスのためにスイマーを準備します。
   1. フェイスマスクとシュノーケルをスイマーに取り付ける。
   2. 「ベースライン」ガス交換と換気データを収集するために、10分間プールサイドで休むようスイマーに指示します。
   3. スイマーにプールに入り、光の強さで泳ぐフロントクロールで構成される標準的なウォームアッププロトコルを実行するように指示します。
   4. スイマーの腰の周りにベルトを固定します。ロープのもう一方の端をローディングシステムに取り付けたベルトに非弾性ロープを取り付けます。
   5. テストが一度参照点のためにプールの底にある2つのマーカーを使用し始めると、彼らは相対的に固定された位置(例えば、所望の位置から±1 m)を維持することをスイマーに指示します。
   6. テストを開始するために水泳選手に合図します。
4. インクリメンタルテストのパフォーマンス中にスイマーを監視します。
   注:この種のテストの監視に経験のある研究アシスタントは、プールサイドのガス分析ユニットを保持し、水泳選手の変位を妨げたり、水泳選手の頭を高めたりすることなく、そうすることを認識する必要があります。
   1. 60 sステージのタイミングを合いながら負荷を増加させます。
   2. テストを終了し、スイマーがテスターからの強い言葉による励ましにもかかわらず必要な位置を維持することができなくなったときに運動耐性の制限までの時間を記録します。
   3. 演習の許容範囲を制限する時間を使用して、完了したステージを計算します。
   4. 各ステージとピーク負荷の負荷を記録します。
   5. 非弾性ロープからスイマーを取り外します。
   6. スイマーに対し、低~中程度の強度で泳ぐフロントクロールで構成される標準的なクールダウンプロトコルを実行するように指示します。
   7. スイマーがプールから出るようにします。
5. 増分テスト中に収集されたデータを分析します。
   1. ユニットのソフトウェアプログラムを使用してテストの前と中に収集された息の呼吸ごとのガス交換データをスムーズにします。
   2. 連続した9 sビン平均でガス交換データをエクスポートします。
   3. V▶O₂の連続した9 sビン平均で3点転がり平均を実行します。
   4. V▶O_2peakとして最高の3点の転がり平均値を記録します。
   5. 完成した各ステージの最後の 3 ポイントのローリング平均値を使用して、線形回帰を使用して V▶O₂-load 関係を計算します。V▶O₂高原が存在すると思われる場合は、テストの終了段階からデータを除外します(目視検査)。
   6. 連続した9 sのビン平均を使用して、V連勝_2GETを決定します。
      1. V▶ 2 と比較した CO₂生産率 (V▶CO₂₎の最初の不均衡な増加を決定_します。
      2. V▶ E対V▶CO₂の比率の増加なしでVああO₂に対する換気の期限切れ率(Vああ_E)の比率の_{増加を決定}します。
      3. 終潮_CO2張力の低下無しで終潮_O2張力の増加を決定する。
   7. 連続した9-sビン平均を使用して、V連勝_2RCPを決定します。
      1. Vアーズ_Eの最初の不均衡な増加をV▶CO₂と比較して決定します。
      2. 末潮_CO2の減少を決定する。
   8. エクスプレスV·_{V2peak、V·2GET、V}のO_2RCPとV_の2- 絶対(L∙最小^-1)と相対的(体重に対する;mL∙最小^-1∙kg-1)項の両方で-負荷勾配。
   9. Vアンドレオ_2GETとV·O_2RCPをVアンドレ2_ピークの割合として相対的に表現します。

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結果

表1に示されたデータと図1~4に示されているデータは、男性スイマー(年齢、24歳)に対して観察された応答プロファイルを表しています。データ収集の時点で、水泳選手は7年間競泳のためのトレーニングをしていました。専門は短距離(50m、100m)のフリースタイルイベント。

INCの初期負荷は、全泳ぎ?...

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ディスカッション

T_リムに達するまでWRの段階的な増加に耐えることを含む運動の課題は、持久力アスリートの評価のための標準的なテストプロトコルです。このような試験が緩やかに行われると、V付き_2maxに加えて、試験中に収集されたガス交換および換気データを使用して、アシドーシスが存在するGETおよびRCPによって境界領域を区別することができるが、CO2(PaCO2)の動脈部分圧は

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資料

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