Efekty stosowania Elevation Training Mask w zakresie wydolności tlenowej, funkcji płuc i zmiennych hematologicznych

2018-03-01
Efekty stosowania Elevation Training Mask w zakresie wydolności tlenowej, funkcji płuc i zmiennych hematologicznych

Efekty stosowania Elevation Training Mask w zakresie wydolności tlenowej,

funkcji płuc i zmiennych hematologicznych

John P. Porcari, Lauren Probst, Karlei Forrester, Scott Doberstein, Carl Foster, Maria L. Cress i Katharina Schmidt.

Źródło: Journal of Sports Science and Medicine

Streszczenie

Trening wysokościowy i trening mięśni oddechowych (RMT – respiratory muscle training) przyniosły już pozytywne skutki wśród czołówki dobrze wytrenowanych sportowców. Wraz z zastosowaniem odpowiednich masek treningowych pomagają one poszerzyć swoje osobiste granice. Maska treningowa Elevation Training Mask 2.0 (ETM) jakoby symuluje trening wysokościowy i zostało zasugerowane, że zwiększa ona objętość oddechową (VO2max), wytrzymałość i funkcje płuc. Dwudziestu czterech umiarkowanie wysportowanych uczestników ukończyło 6-tygodniowy cykl treningowy na rowerku stacjonarnym, wyposażonym w aparaturę pomiarową (ergometr kolarski). Wylosowano spośród nich dwie grupy – używającą masek (n = 12) i kontrolną (n = 12). Pomiary przed i po eksperymencie obejmowały: pułap tlenowy (VO2max), wydolność płuc, maksymalne ciśnienie wdechu, poziom hemoglobiny i hematokrytu. Nie odnaleziono istotnych różnic pomiędzy wydolnością płuc czy zmiennymi hematologicznymi pomiędzy obiema grupami lub w obrębie każdej z nich. Odnotowano natomiast istotny wzrost pułapu tlenowego (VO2max) i maksymalnej mocy szczytowej (PPO – peak power output) zarówno w grupie kontrolnej (13,5 % oraz 9,9 %), jak i trenującej z maskami (16,5 % oraz 13,6 %). Nie było różnicy między wielkością tego wzrostu pomiędzy grupami. Jedynie grupa badawcza (z maskami) poprawiła swoje wyniki w zakresie progu wentylacyjnego (VT = Ventilatory Threshold), gdzie zmiana wynosiła 13,9 %, mocy wyjściowej (PO = Power Output) na progu wentylacyjnym – zmiana 19,3 %, progu kompensacji oddechowej (RCT = Respiratory Compensation Threshold) – zmiana 10,2 % oraz mocy wyjściowej (PO) na progu kompensacji oddechowej (RCT) ze zmianą wynoszącą 16,4 %, odnotowaną pomiędzy pomiarem przed i po eksperymencie. Tendencje wzrostowe w zakresie progu wentylacyjnego (VT) i mocy wyjściowej (PO) na progu wentylacyjnym (VT) pomiędzy obiema grupami były podobne do wzrostów progu kompensacji oddechowej (RCT) oraz mocy wyjściowej (PO) na progu kompensacji oddechowej (RCT), ale nie osiągnęły poziomu istotności statystycznej (VT p=0,06, PO na VT p=0,170). Korzystanie z masek treningowych podczas udziału w 6-tygodniowym, mocno intensywnym treningu na rowerkach nie tyle spełniało rolę symulującą trening na wysokości, ale bardziej chodziło o trening mięśni oddechowych. Trening z maską może pomóc zwiększyć specyficzne oznaki wytrzymałości bardziej niż trening interwałowy bez niej.

Kluczowe punkty:

-        Korzystanie z maski ETM w ciągu 6-tygodniowego programu treningowego na rowerze stacjonarnym może powiększyć parametry odpowiadające za wytrzymałość, takie jak pułap tlenowy (VO2max), maksymalna moc szczytowa (PPO), próg wentylacyjny (VT), moc wyjściowa (PO) na progu wentylacyjnym (VT), próg kompensacji oddechowej (RCT) oraz moc wyjściowa (PO) na progu kompensacji oddechowej (RCT).

-        Używanie maski ETM nie zwiększyło wydolności płuc, siły mięśni oddechowych oraz nie spowodowało zmian w poziomie hemoglobiny czy hematokrytu.

-        Maska ETM nie symuluje wysokości, ale pracuje bardziej jako sprzęt do treningu oddechowego.

Słowa kluczowe: trening wysokościowy, trening interwałowy.

 

Wstęp

Jest oczywiste, że osiągi sportowców w zakresie wytrzymałości zdecydowanie się podniosły w ostatnich latach. Aby utrzymać wysoki poziom rywalizacji, sportowcy i trenerzy stale poszukują sposobów na zwiększenie wytrzymałości. Odkryto kilka metod mających na celu znalezienie najlepszego sposobu polepszenia wyników w tym zakresie. Jednymi z nich są: trening wysokościowy i trening mięśni oddechowych (RMT). Dają one duże nadzieje sportowcom.

Balke i in. (1965) byli jednymi z pierwszych, którzy zaobserwowali korzyści z treningu wysokościowego. Miało to miejsce podczas szacowania potencjalnych osiągów na Igrzyskach Olimpijskich w 1968 roku. Balke i in. (1965) zauważyli, że możliwości w zakresie wysiłku tlenowego powiększyły się po powrocie na niskie wysokości (400 m n.p.m.) z treningów na średnich poziomach (2300 m). Od tamtego czasu wielu badaczy podjęło temat wpływu treningu na wysokościach na osiągi dobrze wyćwiczonych lub całkowicie zawodowych sportowców (Buchheit i in., 2012; Daniels i Oldridge, 1969; Julian i in., 2003; Levine i Stray-Gundersen, 1997; McLean i in., 2014; Robertson i in., 2010; Stray-Gundersen i in., 2001). Metoda „żyj wysoko – trenuj nisko” została zaakceptowana jako jedna z lepszych do uzyskania korzyści z treningu na wysokościach. Polega ona na tym, że sportowcy żyją na przeciętnych wysokościach (2500 m) i trenują na niskich poziomach (1250 m), które pozwalają zmobilizować organizm do przystosowania się do wysokości i kontynuować mocno intensywny trening, co jest źródłem powiększenia wydolności tlenowej (VO2max), progu wentylacyjnego (VT) i osiągów w rywalizacji na poziomie morza (Chapman i in., 1998; Levine i Stray-Gundersen, 1997; Levine i in., 1991; Mattila i Rusko, 1996; Roberts i in., 2003; Rusko i in., 1999). Zostało zasugerowane, że w celu uzyskania korzyści z treningu i aklimatyzacji do wysokości sportowiec musi spędzić co najmniej 12 godzin w ciągu dnia przez minimum 3 tygodnie na wysokości 2100 – 2500 m n. p. m. (Rusko i in., 2004). Ekspozycja na warunki hipoksji stymuluje nerki do wydzielania erytropoetyny (EPO), która zwiększa produkcję czerwonych krwinek krwi (RBC) (Paula i Niebauer, 2012). Wzrost zawartości czerwonych krwinek we krwi zwiększa z kolei jej zdolność do transportu tlenu, co jest skorelowane ze wzrostem VO2max i wytrzymałości na poziomie morza, używając metody „żyj wysoko – trenuj nisko” (Levine i Stray-Gundersen, 1997; Stray-Gundersen i Levine, 2001).

Innym narzędziem, używanym w celu poprawy osiągów, jest RMT (Respiratory Muscle Training – trening mięśni oddechowych). Układ oddechowy został zidentyfikowany jako czynnik ograniczający wyniki zarówno wśród sportowców, jak i osób prowadzących siedzący tryb życia (Boutellier i in., 1992; Boutellier i Piwko, 1992). Markov i in. (2001) donieśli, że RMT zwiększyło wytrzymałość podczas uprawiania kolarstwa bez powodowania zmian w objętości wyrzutowej (SV – stroke volume) serca ani pułapie tlenowym, zaznaczając że te postępy zaobserwowano niezależnie od podniesienia aktywności układu sercowo-naczyniowego, które to zjawisko jest właściwe dla treningu wytrzymałościowego. Romer i in. (2002) określili wpływ wdechowego treningu mięśniowego (IMT – inspiratory muscle training) na wytrzymałość oraz zmęczenie mięśni wdechowych u wyćwiczonych kolarzy. Ustalono wówczas, że 6 tygodni IMT zmniejszało zmęczenie mięśni wdechowych, a także poprawiało wyniki w próbach czasowych. W celu określenia, jaka intensywność IMT dostarczy odpowiednich bodźców treningowych, Enright i Unnithan (2011) przeprowadzili badanie, w którym obserwowali odpowiedź organizmu na 8-tygodniowy trening IMT na poziomie 40%, 60% i 80% podtrzymywanego maksymalnego ciśnienia wdechowego (SMIP – sustained maximal inspiratory pressure). Podczas gdy we wszystkich grupach IMT istotnie wzrósł SMIP oraz maksymalne ciśnienie wdechowe (MIP – maximal inspiratory pressure), jedynie w grupach trenujących na poziomie 60 % i 80 % SMIP odnotowano wzrost zdolności do pracy oraz mocy wyjściowej (PO). Potrzeba więcej badań, by określić dokładną oporność, potrzebną podczas treningu IMT, by wywołać pozytywne zmiany wydajności.

Zakończone sukcesem wykorzystanie RMT w celu poprawienia wyników podczas ćwiczeń zachęciło badaczy, by przyjrzeć się bliżej korzyściom z wprowadzenia do nich elementu oporności oddechowej. Kido i in. (2013) przeprowadzili 6-tygodniowy trening, podczas którego analizowali reakcje fizjologiczne organizmu u osób, które trenowały przy oporności oddechowej oraz „normalnie”. Do wytworzenia stanu tej oporności posłużyło narzędzie ReBNA, przypominające maskę, które posiada wentyle/zastawki, tworzące oporność podczas wdechu i wydechu. Odkryto, że trening pomiędzy 75 a 85 % rezerwy wysiłkowej tętna (HRR) istotnie zwiększył szczytowe zużycie tlenu (VO2 peak) zarówno w grupie ćwiczącej bez oporności (11,7 %), jak i z opornością (18,5 %). Jednakże tylko w tej drugiej grupie istotnie wzrosło maksymalne obciążenie (11,5 %) oraz próg wentylacyjny VT (36 %) po treningu. To sugeruje, że połączenie ćwiczeń z warunkami oporności oddechowej może dać większe efekty. Warto jednak zauważyć, że badanie Kido i innych (2013) miało tylko 5 uczestników w grupie badawczej, dlatego stwierdzono, że wpływ zjawiska oporności na efekty ćwiczeń powinien być dalej badany.

Elevation Training Mask 2.0 (ETM) (Training Mask LLC, Cadillac, Michigan) jest nowym produktem na rynku, który zaprojektowano z myślą o poprawie wyników sportowych. ETM zakrywa nos i usta, posiada różnej wielkości otwory oraz zawory regulujące strumień powietrza

Otwory i zawory mogą być dostosowywane, by zwiększać opór powietrza i czynić oddychanie trudniejszym podczas noszenia maski. Producenci podają, że sprzęt ten może pomagać zwiększać wytrzymałość, pułap tlenowy (VO2max) oraz poprawiać wydolność płuc. Wielopoziomowy system oporu rzekomo pozwala użytkownikowi symulować przebywanie na wysokościach od 914 m n.p.m. do 5486 m n.p.m. Jednakże, żeby symulować wysokość maska musi posiadać mechanizm do zmniejszania ciśnienia parcjalnego tlenu, indukując stan hipoksji podczas ćwiczeń. Dlatego też cele tego badania są dwojakie: 1) określić efekty korzystania z maski ETM w zakresie wytrzymałości oraz 2) określić, czy ETM działa jak symulator wysokości.

Metodologia

Uczestnicy

W badaniu udział wzięło 25 ochotników – 16 mężczyzn i 9 kobiet. Byli to w całości studenci Uniwersytetu Wisconsin-La Crosse (tab. 1). Uczestników charakteryzował przeciętny poziom wytrenowania, w ciągu 6 miesięcy poprzedzających badanie nie trenowali oni systematycznie jazdy na rowerze. Każda z osób podpisała zgodę na dobrowolny udział w eksperymencie. Został on także zatwierdzony przez specjalną jednostkę Uniwersytetu, odpowiedzialną za bezpieczeństwo osób biorących udział w badaniach.

Tabela 1

Charakterystyka uczestników badania. Podano średnią (± odchylenie standardowe)

 

 

Gr. badawcza (z maską)

Gr. kontrolna (bez maski)

Wiek (lata)

Mężczyźni (n=8)

22,9 (3,83)

21,0 (2,07)

Kobiety (n=4)

21,0 (0,82)

20,8 (1,26)

Wzrost (cm)

Mężczyźni (n=8)

178 (6,83)

185 (9,74)

Kobiety (n=4)

165 (3,37)

169 (1,54)

Waga (kg)

Mężczyźni (n=8)

82,4 (14,81)

83,8 (13,8)

Kobiety (n=4)

58,8 (2,87)

66,1 (8,21)

Wskaźnik BMI

Mężczyźni (n=8)

25,9 (4,15)

24,4 (3,02)

Kobiety (n=4)

21,6 (0,98)

23,2 (2,61)

 

Procedury badawcze

Przed rozpoczęciem właściwego badania przeprowadzono je w wersji pilotażowej, by określić odpowiednie obciążenia podczas ćwiczeń, odpoczynek oraz ustawienia symulacji wysokości w masce. Użyto wówczas ergometru kolarskiego Monark 828E Ergomedic (Monark Exercise AB, Vansbro, Szwecja).

Na początku każdy z uczestników wykonał test na ergometrze, dzięki któremu określono pułap tlenowy (VO2max), próg wentylacyjny (VT), próg kompensacji oddechowej (RCT), tętno maksymalne (MHR – Maximum Heart Rate) oraz maksymalną moc szczytową (PPO). Test na pułap tlenowy został wykonany przy użyciu, wyposażonego w elektroniczne hamulce, ergometru (Lode B.V., Groningen, Holandia). Rozpoczęto go przy ustawieniu mocy wyjściowej (PO) na 25 W i jeździe przez 3 minuty, a następnie zwiększano ją o 25 W co minutę, zanim uczestnik zaczął odczuwać zmęczenie. Wymianę gazową mierzono przy pomocy systemu spirometrycznego z otwartym obiegiem, umieszczonego w pomieszczeniu (AEI Technologies, Naperville, IL). Pomiar tętna był dokonywany co minutę, przy użyciu narzędzi radiotelemetrycznych (Polar Vantage XL, Polar Instruments, Port Washington, NY) i oceny odczuwanego wysiłku (RPE), który uczestnicy szacowali co minutę, używając skali Borga CR-10 (Borg, 1982).

Próg wentylacyjny (VT) oraz próg kompensacji oddechowej (RCT) mierzono używając połączenia metod: V-slope i równoważnika wentylacyjnego (ventilatory equivalent) (Foster i Cotter, 2006). Próg wentylacyjny określono jako moment, w którym VCO2 wzrastało nieproporcjonalnie do VO2, a VE/VO2 wzrastało w stosunku do VO2 bez wzrostu VE/VCO2. Próg kompensacji oddechowej (RCT) zdefiniowano jako punkt, w którym VE wzrastało nieproporcjonalnie do VCO2, natomiast zarówno VE/VO2, jak i VE/VCO2 wzrastały w stosunku do VO2. Wszystkie próby zostały zinterpretowane przez doświadczonego testera, przed którym ukryto tożsamość uczestników, przydział do grup czy kolejność wyników (czy dotyczą one czasu sprzed eksperymentu czy po jego przeprowadzeniu).

Wydolność płuc oszacowano osobno dla każdego z badanych. Określono wymuszoną pojemność życiową (FVC – Forced Vital Capacity) oraz wymuszoną pojemność wydechową w ciągu 1 sekundy (FEV1), używając Spirometry System (ParvoMedics Inc., Sandy, UT). Maksymalne ciśnienie wdechu zmierzono cyfrowym ciśnieniomierzem próżniowym (Net Tech, Farmingdale, NY). Hematokryt (Hct) został określony przy pomocy rurki kapilarnej i Micro Hematocrit Centrifuge (International Equipment Co., Needham Heights, Mass. USA), a stężenie hemoglobiny (Hb) ustalono dla każdego z uczestników używając zestawu odczynników hemoglobinowych oraz norm hemoglobiny (Pointe Scientific Inc., Canton, MI), dokonując analizy spektrofotometrycznej (Spectronic 20D+, Thermospectronic, Rochester, NY).

Uczestnicy zostali sklasyfikowani w oparciu o początkowe wyniki VO2max i podzieleni na dwie grupy. Obie grupy stanowiły grupę masek i kontrolną. Grupa masek nosiła ETM podczas wszystich treningów, natomiast grupa kontrolna w ogóle jej nie używała. Obie grupy ukończyły identyczne programy treningowe.

Wszyscy uczestnicy odbyli dwa treningi w tygodniu poprzedzającym początek badania, by móc się zaznajomić ze sposobem ćwiczenia i wyposażeniem. Za pierwszym razem badani z grupy mającej trenować z maskami założyli na 10 minut ETM z ustawieniem wysokości 914 m, co pozwoliło im się przyzwyczaić do noszenia masek i oddychania przez nie. Następnie jeździli przez 10 minut w samodzielnie wybranym tempie na ergometrach kolarskich z hamulcami mechanicznymi – takich, jakie miały być użyte podczas właściwego badania. Podczas tego pierwszego "próbnego" treningu grupa kontrolna również jeździła na ergometrach przez 10 minut, dostosowując samodzielnie tempo. Za drugim razem obie grupy ukończyły 5 interwałów po 30 sekund ("atak" z maksymalną moc szczytową), przerywanych 90 sekundami aktywnego odpoczynku. Grupa badawcza wykonała ćwiczenia z maskami ETM, a grupa kontrolna bez nich.

Trening

Uczestnicy ukończyli, trwający 6 tygodni, intensywny trening interwałowy na ergometrze rowerowym. Poszczególne sesje odbywały się dwa razy w tygodniu, a każda z nich trwała po 30 minut. Badani ćwiczyli na tych samych ergometrach, co podczas pilotażu i testów. Każdy trening składał się z 5-minutowej rozgrzewki, 20 minut intensywnych interwałów i 5 minutowego "wystudzenia". Partia interwałów składała się z 10 powtórzeń 30-sekundowej jazdy na maksymalnej mocy szczytowej (PPO), określonej według ustalonego wcześniej ostatniego stadium pułapu tlenowego (VO2max), po których następowało 90 sekund aktywnego odpoczynku. Ten aktywny wypoczynek dla obu grup polegał na jeździe przy ustawionej mocy 25 W. Podczas każdego z treningów uczestnicy mieli na sobie pulsomierz. Tętno rejestrowano na końcu intensywnej części każdego z interwałów. Również wtedy odnotowywano ocenę odczuwanego wysiłku, używając zmodyfikowanej skali CR-10 Borga. Na końcu treningu zapisywano także tę ocenę (RPE) dla całego treningu, tzw. "session RPE". (Foster i in., 2001).

Intensywność ćwiczeń podczas 6-tygodniowego cyklu treningowego była "miareczkowana" w oparciu o wartości odczuwanego wysiłku (RPE) po interwale dziesiątym u każdego z uczestników. Jeżeli grupa kontrolna oceniała ostatni interwał jako 5 (ciężki) w dwóch kolejnych sesjach treningowych, wówczas moc wyjściową (PO) zwiększano o 0,5 kg (30 W) na następnej sesji. Podobnie, jeżeli grupa badawcza oceniała ostatni interwał jako ≤ 7 (bardzo ciężki) w dwóch kolejnych sesjach treningowych, wówczas moc wyjściową (PO) zwiększano o 0,5 kg (30 W) na następnej sesji. Podczas ćwiczeń pilotażowych, przy identycznych obciążeniach, uczestnicy noszący maski odczuwali wysiłek jako wyższy o 2 stopnie skali RPE niż podczas treningu bez maski.

Grupa badawcza nosiła maski podczas wszystkich sesji treningowych. W pierwszym tygodniu maski ustawione były na symulowanie wysokości 914 m. W drugim tygodniu zmieniono to ustawienie na 1829 m. Podczas tygodni 3 i 4 wynosiło ono 2743 m. Ostatnie tygodnie – 5 i 6 – to symulacja wysokości 3658 m.

Nasycenie tlenem (SpO2) i stężenie mleczanu we krwi (BLa) zostały uzyskane także by określić ilościowo intensywność treningu. Stężenie mleczanu mierzono w 2-gim, 4-tym i 6-tym tygodniu, pobierając próbki krwi kapilarami (Accusport Lactate Analyzer, Accusport, Hawthorne, NY). Wartość SpO2 mierzono pulsoksymetrem napalcowym Allegiance Oxi-Reader 2000 (Allegiance Health Care, McGraw Park, IL) w 4-tym i 6-tym tygodniu. Po zakończeniu całego programu treningowego wszyscy uczestnicy z obu grup wykonali taki sam test, jak przed rozpoczęciem badania.

Analizy statystyczne

Standardowe statystyki opisowe zostały wykorzystane do scharakteryzowania populacji osób badanych i do oceny ich reakcji na treningi. Wyniki pre-testu pomiędzy grupami porównano przy pomocy niezależnych testów t. Różnice pomiędzy grupami w toku badania określono przy użyciu analizy wariancji ANOVA z powtarzanymi pomiarami. Przy istotnym statystycznie współczynniku F porównania parami sporządzono używając procedury post-hoc Tukey'a. Poziom istotności alfa ustawiono na < 0,05 by osiągnąć istotność statystyczną dla wszystkich analiz.

Wyniki

Badanie rozpoczęło 25 uczestników – 13 w grupie badawczej oraz 12 w kontrolnej. Kompletny udział w 12 sesjach treningowych podczas 6 tygodni wzięły 24 osoby. Jeżeli któraś z osób opuściła trening w tygodniu, wówczas "uzupełniała" go podczas weekendu. Jedna z uczestniczek z grupy badawczej nie ukończyła ostatniej sesji treningowej ani nie wzięła udziału w post-teście VO2max z powodu kontuzji kolana, została ona więc wyłączona z późniejszych analiz. Obie grupy przed rozpoczęciem badania nie różniły się znacząco pod względem wieku, wzrostu, wagi i wskaźnika BMI (tabela 1).

Zmiany w wydolności płuc i zmiennych hematologicznych pomiędzy pre- i post-testem zaprezentowano w Tabeli nr 2. Nie było istotnych różnic w tym zakresie między mężczyznami i kobietami, dlatego ukazano jedynie wyniki dla całej grupy. Nie odnotowano także istotnych różnic pomiędzy grupami oraz wewnątrz każdej z grup, jeżeli chodzi o FVC, FEV1, FEV1/FVC (%), MIP, Hb czy Hct w przebiegu całego badania.

Tabela 2

Zmiany w wydolności płuc i zmiennych hematologicznych w przebiegu badania. Podano średnie oraz odchylenia standardowe w nawiasach.

 

 

Pomiar przed

Pomiar po

Różnica

FVC (L)

Maska

Bez maski

5,2 (1,19)

5,3 1,42

5,1 (1,20)

5,2 (1,36)

-0,1

-0,1

FEV1(L)

Maska

Bez maski

4,3 (1,03)

4,3 (1,07)

4,4 (1,03)

4,3 (1,04)

+0,1

0,0

FEV1/FVC (%)

Maska

Bez maski

82,1 (7,70)

81,1 (5,61)

83,5 (7,00)

82,2 (5,46)

+1,4

+1,1

MIP (cmH20)

Maska

Bez maski

80,1 (27,5)

80,7 (29,2)

88,6 (28,19)

88,2 (34,81)

+8,5

+7,5

Hb

Maska

Bez maski

13,7 (1,09)

14,2 (0,75)

13,0 (1,00)

13,5 (1,24)

-0,7

-0,7

Hct (%)

Maska

Bez maski

40,5 (4,00)

42,9 (2,84)

42,1 (1,88)

43,8 (3,55)

+1,6

+0,9

 

Zmiany w wartościach mierzonych podczas testu przy maksymalnym wysiłku zaprezentowano w tabeli nr 3. Nie odnotowano istotnych statystycznie różnic między wynikami kobiet i mężczyzn, stąd w tabeli umieszczono wyniki zbiorcze dla obu płci. Zarówno grupa badawcza, jak i kontrolna zanotowały istotny wzrost VO2max i PPO w toku treningów, ale pomiędzy obiema grupami nie było różnic, jeżeli chodzi o wielkość tego postępu. Jedynie w grupie badawczej zauważono poprawę VT, PO przy VT, RCT oraz PO przy RCT, gdy porównano wyniki pre- i post-testu. Różnica pomiędzy obiema grupami pod względem zmian w zakresie RCT, a także PO przy RCT przekroczyła granice istotności statystycznej.

Tabela 3

Zmiany w wartościach wyników w przebiegu badania. Zaprezentowano średnie wraz z odchyleniami standardowymi.

 

 

Pomiar przed

Pomiar po

Różnica (%)

VO2max (ml*kg-1min-1)

Maska

44,8 (6,4)

52,2 (7,5)#

+16,5

Bez maski

43,6 (6,2)

49,5 (7,0)#

+13,5

PPO (Waty)

Maska

276,1 (61,8)

313,5 (69,4)#

+13,6

Bez maski

282,5 (52,0)

310,4 (56,0)#

+9,9

VT (ml/kg/min)

Maska

29,4 (8,1)

33,5 (7,0)#

+14,0

Bez maski

29,1 (3,6)

29,7 (6,9)

+2,1

PO przy VT (Waty)

Maska

162,5 (63,5)

193,8 (51,3)#

+19,3

Bez maski

158,3 (38,9)

172,9 (48,2)

+9,2

RCT (ml*kg-1min-1)

Maska

39,1 (8,1)

43,1 (7,2)#

+10,2*

Bez maski

39,2 (5,8)

39,6 (6,0)

+1,0

PO przy RCT (Waty)

Maska

243,4 (62,4)

283,3 (75,6)#

+16,4*

Bez maski

262,5 (57,9)

272,9 (52,7)

+4,0

Maksymalne tętno

Maska

187 (10,4)

187 (8,5)

+0,0

Bez maski

186 (10,7)

186 (9,8)

+0,0

 

# - Różnica istotna w stosunku do pomiaru przed (p<0,05)

* - Zmiana istotnie różna niż grupie "bez maski"

By określić ilościowo intensywność treningu, dla każdej z sesji odnotowywano tętno podczas ćwiczeń, RPE dla sesji oraz PO. Dodatkowo zapisywano wyniki [BLa] w 2-gim, 4-tym i 6-tym tygodniu oraz SpO2 w 4-tym i 6-tym tygodniu. Nie było istotnych różnic w zakresie tętna na treningu (% tętna maksymalnego) pomiędzy obiema grupami w przebiegu badania. Tętno podczas ćwiczeń było stałe przez 12 sesji (rysunek 2). Ogólnie grupa badawcza ćwiczyła przy 92 ± 4,7 % HRmax, podczas gdy grupa kontrolna przy 88 ± 5,7 % HRmax podczas intensywnych interwałów.

Tętno (% HRmax) podczas treningu dla grupy badawczej i kontrolnej w trakcie 12 sesji treningowych

RPE dla sesji również pozostawało stałe w trakcie wszystkich 12 sesji ćwiczeń. Jednak średnie RPE dla sesji w grupie z maskami (6,2 ± 0,74) było znacznie wyższe niż w grupie bez masek (5,5 ± 0,67) .

RPE dla sesji w grupach: badawczej i kontrolnej w trakcie 12 sesji treningowych.

Średnia moc wyjściowa (PO) podczas kolejnych powtórzeń intensywnych ćwiczeń interwałowych stabilnie wzrastała przez 12 sesji treningowych w obu grupach. Nie było znaczącej różnicy między średnim obciążeniem w grupie badawczej (305 ± 77,6 W) i grupie kontrolnej (300 ± 68,0 W) w przebiegu badania. Jednakże podczas sesji 11 i 12 obciążenia w grupie z maskami były znacznie większe niż w grupie bez masek. Podczas części skupiającej się na aktywnym odpoczynku po każdym z interwałów grupa badawcza pracowała na poziomie 23 ± 3,9 % PPO, a grupa kontrolna na poziomie 22 ± 3,6 % PPO

Średnie obciążenia grupy badawczej i kontrolnej przez 12 sesji treningowych. * Zmiana istotnie różna niż w grupie kontrolnej (p<0,05).

Dane odnośnie poziomu mleczanu we krwi i jej nasycenia tlenem (saturacji) ukazano w tabeli nr 4. Nie było istotnych różnic w zakresie [BLa] pomiędzy grupami w tygodniach: 2, 4 i 6. Saturacja krwi była mierzona tylko w 4-tym i 6-tym tygodniu i wówczas odnotowano znacznie niższy jej poziom w grupie z maskami w porównaniu do kontrolnej (Tabela 4).

Tabela 4

Poziom mleczanu we krwi (BLA mmolxl-1) w tygodniach 2,4 i 6 oraz jej nasycenie tlenem (SpO2, %) w tygodniach 4 i 6. Podano średnie oraz odchylenia standardowe w nawiasach.

 

Tygodnie

Maska

Bez maski

BLA

2

4

6

10,2 (3,0)

10,1 (3,0)

10,9 (2,9)

11,0 (3,5)

10,1 (3,4)

9,8 (3,3)

SpO2

4

6

94,4 (3,2)*

93,2 (3,0)*

96,0 (1,6)

95,8 (1,7)

* - istotnie niższy niż w grupie kontrolnej (p<0,05)

Dyskusja wyników

Celem tego badania było ustalenie wpływu treningu w masce ETM na VT, RCT, VO2max, PO, wydolność płuc oraz zmienne hematologiczne. Po 6 tygodniach intensywnych treningów na ergometrze rowerowym zauważono, że obie grupy – zarówno kontrolna, jak i badawcza – znacząco zwiększyły swój poziom VO2max i PPO. Jednakże tylko grupa trenująca w maskach miała znaczące wzrosty w zakresie VT, PO przy VT, RCT, a także PO przy RCT, gdy porównano wyniki pre- i post-testu. Trend poprawy w zakresie VT oraz PO przy VT pomiędzy obiema grupami był podobny do poprawy w zakresie RCT oraz PO przy RCT, ale nie osiągnął statystycznej istotności (VT p=0,06; PO przy VT p=0,170). Nie było istotnych różnic w zakresie wydolności płuc czy zmiennych hematologicznych w żadnej z grup.

Patrząc na VO2max oraz PPO, grupa kontrolna zwiększyła VO2max o 13,5 %, a PPO o 9,9 %, natomiast w grupie z maskami wzrosty te wyniosły odpowiednio: 16,5 % oraz 13,6 %. Kido i in. (2013) osiągnęli podobne wyniki po 6 tygodniach ciągłych ćwiczeń przy porównywaniu oddychania oporowego podczas ćwiczeń do zwykłego oddychania. Grupa badawcza poprawiła wówczas VO2max o 18,5 % oraz PPO o 11,1 %, podczas gdy grupa kontrolna poprawiła te wyniki odpowiednio o: 11,7 % oraz 11,5 %. Wzrosty te nie były istotnie różne pomiędzy obiema grupami.

Chociaż program treningowy wywołał znaczną poprawę VO2max oraz PPO w obu grupach, tylko grupa badawcza zanotowała znaczącą poprawę VT, PO przy VT, RCT oraz PO przy RCT. Pomiędzy wynikami pre- i post-testów w grupie z maskami wystąpiły następujące wzrosty: VT – 13,9 %, PO przy VT – 19,3 %, RCT – 10,2 % oraz PO przy RCT – 16,4 %. Kido i in. (2013) uzyskali podobne wyniki w zakresie wzrostu VT (36 %) w grupie z oddychaniem oporowym, aczkolwiek nie było w ich badaniu znaczącego wzrostu VT w grupie kontrolnej.

Nasycenie tlenem (saturacja) na ogół było niższe w grupie z maskami, ale ogólny poziom SpO2 był jedynie o 2 % niższy w grupie badawczej niż w kontrolnej (94 % w porównaniu do 96 %). Te wartości odzwierciedlają normalny spadek SpO2 podczas wysoce intensywnych ćwiczeń (Romer i in., 2005). Granados i in. (2016) porównali fizjologiczne reakcje organizmu na maskę podobną do ETM oraz na podrabianą, "fikcyjną" maskę. Po ćwiczeniu przez 20 minut na bieżni przy 60% szczytowego zużycia tlenu, reakcja w postaci obniżenia poziomu SpO2 wynosiła u badanych 94 %, 91 % oraz 89 % odpowiednio dla: podrabianej maski, symulowanej wysokości 2743 m oraz symulowanej wysokości 4572 m. Warto odnotować, że przy tych samych ustawieniach symulowanej wysokości, jak w prezentowanym badaniu, Granados i in. (2016) uzyskali niższe wartości SpO2. Mogło to być spowodowane samym trybem wykonywania ćwiczeń w obu eksperymentach. W naszym badaniu wykorzystano trening interwałowy, a w tamtym ciągły. Podczas ćwiczeń interwałowych uczestnicy mają czas na wypoczynek, kiedy to wartości SpO2 mogą wrócić do normy. Kiedy faktycznie zwiększy się wysokość, wartości saturacji w charakterystyczny sposób drastycznie spadają. Na wysokościach 914 m, 1829 m, 2743 m, 3658 m oraz 4572 m poziomy saturacji zazwyczaj spadają odpowiednio do: 97 %, 95 %, 89 %, 79 % i 63 % (altitude.org), które to spadki są znacznie większe, niż te obserwowane podczas noszenia maski przy tych samych ustawieniach wysokości.

Bez względu na to, Roels i in. (2005) zauważyli, że 4 tygodnie treningu interwałowego w warunkach niedotlenienia (f114 min 1wk-1) nie wywołało wzrostu wydajności lub zmiennych hematologicznych, w porównaniu do treningu przy normalnej zawartości tlenu. W naszym badaniu całkowity czas spędzony w warunkach "niedotlenienia" wynosił jedynie 60 minut na tydzień. Gdyby nawet zasugerować, że ETM wywołuje warunki niedotlenienia, ekspozycja na ten bodziec podczas badania nie byłaby wystarczająca, by zaobserwować zmiany hematologiczne. Brak istotnych zmian w zakresie obniżenia saturacji czy zmiennych hematologicznych sugeruje, że ETM działa bardziej jako sprzęt do treningu mięśni wdechowych niż symulator wysokości.

Sprzęt do treningu mięśni oddechowych przyniósł, według licznych badań, korzyści zdrowym, młodym osobnikom, sportowcom oraz pacjentom klinicznym (Crisafulli i in., 2007; HajGhanbari i in., 2013; Romer i in., 2002; Volianitis i in., 2001). Technika obciążania z pułapami ciśnienia pozwala na ustawianie różnych wariantów przy określonym nasileniu oporności, co czyni taką metodę popularną wśród tych, którzy chcą w szczególności nabrać "siły oddechowej" (respiratory strength). Naukowcy zainicjowali proces poszukiwania optymalnej intensywności treningowej dla konkretnych populacji (Enright i Unnithan, 2011). Aby móc w pełni świadomie używać EMT do treningu mięśni oddechowych (RMT), należy dalsze badania poświęcić określeniu, jaki opór zapewniają użytkownikowi ustawienia symulowanej wysokości.

Nie odnotowano znaczących zmian wewnątrz oraz pomiędzy grupami w zakresie parametrów wydolności płuc, mierzonych w tym badaniu. Podobnie Kido i in. (2013) nie wykazali istotnej poprawy wydolności płuc między grupami, gdy obserwowali pojemność życiową – VC, FVC, FEV1 i MIP. Jednakże pojawiła się znacząca poprawa w zakresie maksymalnej wentylacji dowolnej (MVV – maximal voluntary ventilation), tylko w grupie oddychającej przy oporności (z maską). W naszym badaniu maksymalna wentylacja dowolna nie była mierzona. Przyszłe badania powinny oceniać wpływ ETM na wydolność płuc, poza tymi, którym się przyjrzeliśmy.

Nie odnotowano istotnej różnicy w zakresie przeciętnego obciążenia pomiędzy grupą badawczą (305 ± 77,6 W) i kontrolną (300 ± 68,0 W) w przebiegu całego badania. Jednak podczas sesji 11 i 12, obciążenia treningowe grupy badawczej były znacznie większe niż grupy kontrolnej. Jest to mało prawdopodobne, by za różnicę w obciążeniu podczas ostatniego tygodnia mogło odpowiadać istotne zwiększenie wydajności w grupie trenującej z maskami. Obciążenie było miareczkowane w nawiązaniu do odczuwanego wysiłku (RPE). Dla grupy kontrolnej, jeżeli ostatni interwał oceniała ona jako p 5 w dwóch kolejnych sesjach, obciążenie zwiększano o 0,5 kg (30 W) w kolejnych sesjach. Dla grupy badawczej, jeżeli ostatni interwał oceniała ona jako p 7 w dwóch kolejnych sesjach, obciążenie zwiększano o 0,5 kg (≈30 W) w kolejnych sesjach. Taką decyzję oparto na obserwacjach z badań pilotażowych, w których to RPE było o 2 jednostki wyższe przy identycznych obciążeniach, jeżeli uczestnicy mieli na sobie maski. Ta konkluzja jest wspierana także przez badania Granados i in. (2016), w których zaobserwowano, że osoby ubierające maskę podobną do ETM mają istotnie wyższe RPE w ciągu 30-minutowego biegu na bieżni. Dodatkowo Gething i in. (2004) odkryli, że po 6 tygodniach treningu IMT przy 100 % MIP poziom RPE znacząco się obniżył. Zasugerowano wówczas, że IMT może zapewnić poprawę warunków fizjologicznych, skutkującą zmniejszeniem postrzeganego "kosztu" oddychania. W naszym badaniu uznajemy funkcjonowanie EMT jako narzędzia do treningu mięśni oddechowych (RMT), które powoduje fizjologiczną adaptację, pozwalającą użytkownikom odbierać wysiłek jako mniej ciężki niż dotychczas.

Ponieważ oddychanie przez maskę było ograniczające, można było się poczuć jak w pułapce oraz mogło wystąpić ponowne wdychanie dwutlenku węgla (CO2). Z czterema uczestnikami wykonano badanie pilotażowe a posteriori. Każdy z nich ćwiczył trzykrotnie interwały zarówno z maską, jak i bez niej, a w trakcie mierzony był poziom CO2. Odkryto, że podczas oddychania przez zwyczajną maskę Oxycon końcowy pływowy poziom CO2 wynosił 32,9 ± 6.0 mmHg. Przy użyciu maski ETM wartość ta wyniosła 55,6 ± 12,4 mmHg. Uznano, że okresowa ekspozycja na podwyższony poziom CO2 może powodować dodatkową adaptację oddechową, zmniejszającą stopień zmęczenia mięśni oddechowych.

Zakończenie

Prezentowane badanie wykazało, że zarówno w grupie kontrolnej, jak i trenującej z maskami znacznie poprawiły się wyniki w zakresie pułapu tlenowego (VO2max) i maksymalnej mocy szczytowej (PPO), a jedynie w grupie badawczej znacznie poprawiły się wyniki w zakresie progu wentylacyjnego (VT), mocy wyjściowej (PO) przy progu wentylacyjnym (VT), progu kompensacji oddechowej (RCT) oraz mocy wyjściowej (PO) przy progu kompensacji oddechowej (RCT) podczas noszenia maski ETM w 6-tygodniowym intensywnym cyklu treningowym na ergometrze kolarskim. Relatywnie duże wzrosty VT, PO przy VT, RCT i PO przy RCT podczas noszenia maski mogą nieść z sobą bardzo znaczące praktyczne implikacje. Chociaż maska ETM rzekomo symuluje trening na wysokościach, nie odnotowano istotnych zmian w wartościach hematologicznych przed i po cyklu treningowym czy w zakresie wartości SpO2 podczas treningów. Dlatego zasugerowano, że ETM działa bardziej jako sprzęt do treningu mięśni oddechowych (RMT). Nie było jednak znaczących zmian wewnątrz grup lub pomiędzy nimi w zakresie zmiennych dotyczących wydolności płuc. Przyszłe badania powinny oceniać wpływ ETM na maksymalną wentylację dowolną (MVV). Są też potrzebne dodatkowe badania, które określiłyby konkretną oporność, jaką zapewnia ETM podczas treningu mięśni oddechowych, a także czy poprawa VT, PO przy VT, RCT oraz PO przy RCT przekładają się na polepszenie osiągów sportowców.

Podziękowania

Badanie zostało sfinansowane przez American Council on Exercise, San Diego, CA. Nie wystąpił żaden konflikt interesów.

pixelpixelpixelpixelpixel
Pokaż więcej wpisów z Marzec 2018
Strona korzysta z plików cookie w celu realizacji usług zgodnie z Polityką dotyczącą cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce.
Zamknij
pixelpixelpixelpixel