Near-Infrared Spectroscopy 웨어러블 장치를 사용하여 운동 중 중추 및 주변 장치 제한 식별

요약

이 프로토콜은 근적외선 분광법(NIRS) 기술을 통합하여 심폐 운동 검사 중 전전두엽 피질, 호흡기(m.Intercostales) 및 운동 운동(m.Vastus Lateralis) 근육의 국소 혈액 및 산소 농도 변화를 평가하여 운동 수행에 영향을 미치는 중추 및 말초 제한 요인을 식별할 수 있습니다.

초록

신체 활동이 활발한 피험자와 운동선수의 유산소 능력을 평가하기 위한 황금 표준은 최대 산소 소비량 검사(VO_2–max)이며, 이는 증분 운동 중 에르고폐계에서 호흡별 방법을 통해 얻은 호기 가스 및 심폐 변수를 분석하는 것을 포함합니다. 그러나 이 방법은 근육 수준의 대사 변화를 설명할 수 없습니다. 근적외선 분광법(NIRS)은 조직의 미세혈관에서 산소화(_O2-Hb) 및 탈산소화(H-Hb) 헤모글로빈의 농도를 정량화하여 국소 산소 농도(Tissular Saturation Index, TSI)를 평가하는 유용한 기술로 부상했습니다. NIRS 응용 분야는 호흡 및 운동 근육으로 확장되어 각각 호흡 비용(COB) 및 말초 작업량과 관련된 대사 변화를 평가합니다. 또한 전전두엽 피질과 같은 대뇌 영역을 NIRS 기술로 탐색하여 스포츠 수행과 관련된 운동 작업의 계획 또는 아이디어 구상과 관련된 인지 요구와 관련된 생리적 변화를 평가했습니다. 따라서,_O2-Hb, H-Hb 및 TSI에서 운동에 의한 변화(D)를 분석함으로써, 특히 지구력 훈련이 체력의 주요 구성 요소(예: 달리기, 사이클링, 트라이애슬론 등)인 경우, 중추 및 말초 운동의 제한을 식별할 수 있다. 이러한 요인을 해결하는 것은 코치와 운동 생리학자가 운동 성과를 최적화하고 주요 운동 제한 요인에 초점을 맞춘 훈련 전략을 통합하는 데 가장 중요합니다. 이 연구는 NIRS 기술이 탑재된 웨어러블 장치를 사용하여 VO_2-max 테스트 중 운동선수에게 일반적으로 등록된 심폐 변수와 함께 TSI, O_2-Hb 및 H-Hb의 운동 변화를 분석하기 위한 프로토콜을 간략하게 설명합니다. 이 접근법은 운동 진행 및 스포츠 성능 향상을 멈추는 것과 관련된 주요 시스템을 식별하기 위한 포괄적인 방법을 제공합니다.

서문

지구력 운동 선수는 고강도 운동을 지속하고 운동 능력을 향상시키기 위해 산소 공급과 흡수의 효율적인 균형에 의존합니다 ^1,2. 최대 산소 섭취량 검사(VO_2-max)는 운동 강도^{증가 1} 동안 날숨 가스 및 심폐 변수를 분석하여 스포츠 성능을 결정하는 중요한 생리학적 평가입니다. 폐활량 측정법 또는 심폐 운동 검사(CPET)로 알려진 이 평가는 심혈관, 호흡기 및 근육계의 운동 반응을 반영합니다³. 이와 같이 호흡 비용(COB)이라고 하는 호흡과 관련된 에너지 비용 증가는 주변 조직의 영양분과 산소에 대한 수요를 증가시킵니다. 이러한 현상은 활동적인 움직임에 관여하는 근육으로 가는 혈류를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 신체 활동에 대한 내성이 감소하고 대사 반사로 인해 운동 진행이 조기에 중단되는 것으로 보고되었다⁴.

VO_2–max 검사 중에는 유산소 대사에서 무산소 대사로의 전환을 표시하는 특정 운동 강도에 해당....

프로토콜

이 프로토콜은 Pontificia Universidad Católica de Chile의 기관 검토 위원회(프로젝트 nº 210525001 및 220608010)의 승인을 받았으며 연구는 헬싱키 선언에 따라 수행되었습니다. 모든 참가자는 설명된 테스트에 참여하기 전에 서면 동의서를 제공했습니다.

1. NIRS 웨어러블의 배치 및 설정

참고: 다양한 NIRS 웨어러블 및 데이터 수집 소프트웨어를 활용할 수 있습니다. 연구원은 적절한 설정 및 사용을 보장하기 위해 제조업체의 지침과 지침을 철저히 참조해야 합니다. 이 연구에서는 NIRS 신호의 연속파 레지스터를 사용하는 장치를 사용합니다. 이러한 상용 장치는 사용하기 쉽지만 기준 또는 기준선 위상에 대한 광 감쇠의 변화만 감지할 수 있으며 NIRS의 시간 영역 레지스터를 사용하는 다른 장치와 같이 절대 농도를 감지할 수 없습니다.

1. NIRS 웨어러블 준비 및 일반 배치 지침
   1. 장치를 배치하고 측정을 시작하기 전에 모든 웨어러블이 완전히 충전되었는지 확인하십시오.
      알림: 이 연구에 사용된 장치의 경우 제조업체는 완....

결과

CPET를 완료하는 동안 모든 피험자에서 호흡 곤란, 다리 피로 및 인지된 운동 속도(RPE)의 증상이 보고되었습니다. NIRS 장치의 보완적인 사용은 피험자의 감각 평가에 불편함을 추가하지 않았습니다. 또한, 과도한 생리적 스트레스와 관련된 위험 사건에 의해 CPET 평가를 중단하지 않았다.

우리는 전국 사이클링 클럽에서 모집한 두 명의 경쟁력 있는 남성.......

토론

NIRS 기술이 대뇌 및 근육 영역 모두에서 미세혈관 혈류역학을 평가하는 데 있어 그 타당성과 신뢰성을 입증했다는 점을 감안할 때, NIRS 웨어러블을 운동 성능을 평가하고 유산소 또는 지구력 운동선수의 중추 및 말초 운동 제한 요인을 식별하기 위한 CPET의 보완 도구로 사용할 수 있는 상당한 잠재력이 있습니다^37,38. 그러나 이 ?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Column Scale	SECA	711	There are numerous alternatives to this item
Portable Stadiometer	SECA	217	There are numerous alternatives to this item
12-lead ECG	COSMED	Quark T12x	A 12-lead ECG provides a better understanding of HR during exercise and facilitates the detection of arrhythmias.
Pulse Oxymeter	COSMED		Integrated pulse oxymeter
Ergoespirometer	COSMED	Quark-CPET	Calibration gases and calibration syringe are included
Cycle-ergometer	Ergoline GmH	ViaSprint 150P	There are numerous alternatives to this item. Must ensure compatibility with provided software
NIRS weareable	Artinis Medical Systems	Portalite	Articulated NIRS weareable fits the surface where it's placed upon.
NIRS weareable	Artinis Medical Systems	Portamon	Portamon device provides better results on high adipose-tissue surfaces.
Metabolic Data Management Software (OMNIA)	COSMED		Software will vary upon system choice
NIRS Data Management Software (Oxysoft)	Artinis Medical Systems		Software will vary upon device choice
Wireless Probe Type Ultrasound Scanner	SONUS	Duo LC	There are numerous alternatives to this item