Rozdíl v ukazateli běžecké ekonomiky při běhu naboso a v běžecké obuvi. Diplomová práce

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta sportovních studií Katedra atletiky, plavání a sportů v přírodě Rozdíl v ukazateli běžecké ekonomiky při běhu naboso a v běžecké obuvi Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: PhDr. Jan Cacek, Ph.D. Vypracoval: Bc. Martin Hovanec UTV SE Brno, 2014

2 Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a na základě literatury a pramenů uvedených v použitých zdrojích. Souhlasím, aby moje práce byla uložena v knihovně FSpS a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 24. dubna 2014 Bc. Martin Hovanec..

3 Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce PhDr. Janu Cackovi, Ph.D. za cenné připomínky a konzultace, které mi v průběhu zpracování této práce poskytl a Mgr. Tomáši Kalinovi za asistenci v laboratoři při práci s měřící technikou.

4 OBSAH Úvod Stav dosavadních poznatků Definice pojmů Struktura sportovního výkonu Složky sportovního výkonu Metabolismus zátěže Energetické zdroje pro pohybovou činnost Sacharidy Proteiny Lipidy Energetické systémy pro zajištění sportovního výkonu Respirační systém odezva na zátěž Spotřeba kyslíku Průběh spotřeby kyslíku Ventilační prahy Kardiovaskulární systém odezva na zátěž Průběh zátěže Změny v organismu Biomechanické determinanty běžecké techniky Popis techniky Rozbor techniky Funkční charakteristika běžeckého kroku Fáze běžeckého kroku Popis jednotlivých mikrofází Ekonomika běžecké techniky Faktory ovlivňující ukazatele běžecké ekonomiky Přepočty energetického výdeje Rozdíly fyzikálních veličin při běhu naboso a v běžecké obuvi Cíle, výzkumné otázky a úkoly výzkumného projektu Cíle výzkumného projektu Výzkumné otázky Úkoly výzkumného projektu Metodika výzkumného projektu Popis zkoumaného souboru a způsob výběru Použité metody Test VO2max na běžeckém ergometru (Treadmill test 1)... 40

5 Test ekonomiky na běžeckém ergometru (Treadmill test 2) Výpočty proměnných MET Vybavení a použité přístroje Organizace práce Laboratoř antropometrie Laboratoř biomedicíny Výsledky výzkumného projektu, diskuse Naměřené hodnoty během výzkumu Diskuse Zhodnocení výsledků vzhledem k zadání Začlenění do systému teorie Stanovisko k výzkumným otázkám Závěr Seznam zkratek Seznam obrázků Seznam tabulek Literatura Internetové zdroje Přílohy Resumé Summary

6 Úvod ÚVOD Běh byl vždy přirozenou součástí vývoje lidstva. Člověk se musel přesouvat na velmi dlouhé vzdálenosti a s tím byla spojena jistá nutnost pohybovat se ekonomicky. Neekonomický pohyb by totiž znamenal vyšší nároky na potravu. Po nástupu moderní éry sportu vytanuly jiné otázky a k problematice ekonomiky běhu se vědci vrátili až v první polovině 20. století. S rostoucí profesionalitou přístupu se začal objevovat pojem běžecké techniky. A za posledních několik desetiletí se výzkum ekonomiky běhu posunul dále díky novějším objevům, a to především v oblasti běžecké obuvi. Při pohledu na současnost se stává ekonomika běhu velmi diskutovaným, vědeckou komunitou probádávaným a veřejností přijímaným tématem. Dalo by se říci, že prožíváme jistou renesanci po bouřlivém období slepých vývojových větví (viz. Nike v osmdesátých letech) a vracíme se k naturalismu, k věcem přirozeným, jako je běh naboso, či v moderním pojetí spíše k minimalistické obuvi (Vibram Fivefingers) (McDougall, 2011). Lidé již odmítají všechny umělé náhrady, vracejí se k věcem prověřeným, přirozeným a zdraví prospěšným. Tímto směrem také hodlám zaměřit svoji práci, chci přispět k rozvoji tohoto trendu a doufám, že můj výzkum tomuto rozvoji napomůže. Pokusím se na základě změn v odezvě metabolismu na zátěž prokázat souvislosti s danou problematikou. Zjednodušeně řečeno, diagnostika na bicyklovém nebo běhacím ergometru je velmi rozšířená, již mnoho let detailně zkoumaná, vyvíjená a podporovaná nejnovějšími technologiemi. Moje práce bude odlišná především ve vztahu ke zkoumaným veličinám. Využiji dosavadní poznatky z fyziologie, biomechaniky a fyziky a pokusím se dokázat několik kauzálních souvislostí mezi proměnnými kardiorespiračního systému a běžeckou ekonomikou při užití běžecké obuvi a bez ní. 6

7 Stav dosavadních poznatků 1. STAV DOSAVADNÍCH POZNATKŮ V současné době moderních technologií a inovovaných poznatků je nedílnou součástí každého výzkumu studium literatury, respektive analýza dřívějších poznatků. Bez jejich znalosti se objevuje riziko opakování již prozkoumaného, případně opomenutí dosažených poznatků, velmi důležitá je volba takové literatury, která obsahuje nejnovější vědomosti a současně již ověřené vědomosti. Vzhledem k překotnému vývoji vědy je ale nezbytné akceptovat, že práce s nejmodernějšími teoriemi musí být nutně selektivní. Z tohoto důvodu si vybírám také pro svou práci nejvíce relevantní zdroje Definice pojmů Pro přehled je důležité definovat základní pojmy, které v práci použiji. Pojmy nejsou rozlišeny podle oblasti, kam patří (fyziologie, biomechanika, metodika apod.), ale seřazené abecedně. Zároveň u každého uvádím běžné hodnoty (u měřitelných veličin). Adenosintrifosfát (ATP) Bezprostřední energetický zdroj uložený ve formě makroergních vazeb, který se tvoří v procesu metabolismu z makroelementů stravy (sacharidy, proteiny, lipidy. Nadbytečnou energii tělo ukládá do zásob (Mandelová & Hrnčiříková, 2007). Kreatinfosfát (CP) Molekula uchovávaná intramuskulárně, která je zdrojem energie pro syntézu ATP (Kraemer, Fleck & Deschenes, 2012, p. 63). Glykogen Živočišný škrob, který je zároveň hlavním sacharidem živočišné buňky. Zásoba v játrech tvoří 2 4% koncentraci. Kosterní sval obsahuje glykogen v koncentraci 0,4 0,6 %. V organismu vzniká z glukózy nebo transformací z necukerných látek prostřednictvím glukoneogeneze (Jirák et al., 2007, p. 120). 7

8 Stav dosavadních poznatků Intenzita Rozměr fyzické aktivity referující na úroveň úsilí nebo také fyziologickými nároky, které vyžaduje daná fyzická aktivita. Intenzita se může vyjadřovat v absolutních nebo relativních hodnotách (Wood & Zhu, 2006, p. 239). Relativní intenzita Hodnota výdeje pro specifickou pohybovou aktivitu vyjádřena jako procento maximální kapacity fyzické práce (% maximální spotřeby kyslíku, % srdeční frekvence atd.) (Wood & Zhu, 2006, p. 239). Absolutní intenzita Normální (ve smyslu běžný či normovaný) nebo aktuální hodnota energetického výdeje (spotřeba O2, METs, kcal.min -1 ) vztažená na specifickou pohybovou aktivitu (Wood & Zhu, 2006, p. 239). MET Wood a Zhu (2006) definují MET neboli metabolický ekvivalent (z anglického metabolic equivalent) jako jednotku užívanou pro odhad metabolického výdeje (spotřeba kyslíku) fyzické aktivity. Jeden MET je roven přibližně metabolické hodnotě výdeje odpovídající 3,5 ml.min -1.kg -1.min -1, nebo 1 kcal.kg -1.h -1. MET-min Podle Wooda a Zhu (2006) odpovídá výdeji energie vyjádřeném jako METs za minutu, který vypočítáme součinem minut vykonané specifické pohybové aktivity s jejím korespondujícím energetickým výdejem (METs). MET-hod Je míra energetického výdeje vyjádřeného jako METs za hodinu, kterou vypočteme součinem hodin vykonávané specifické pohybové aktivity s jejím korespondujícím energetickým výdejem (METs) (Wood & Zhu, 2006, p. 239). Setrvalý stav (steady state) Je maximální možná intenzita zátěže, při které dokáže metabolismus hradit nároky organismu bez dalšího zvyšování spotřeby kyslíku nebo laktátu v krevním řečišti. Setrvalý stav je v souvislosti s během spojován s tzv. kritickou rychlostí. 8

9 Stav dosavadních poznatků Při překročení této rychlosti dochází k rychlému rozvoji metabolické acidózy a následnému snížení intenzity zátěže (de Lucas, Dittrich, Junior, de Souza & Guglielmo, 2012). Tepová frekvence (TF) Vyjadřuje frekvenci srdce za minutu. Klidové hodnoty běžné populace tepů.min -1, u sportovců tepů.min -1. Kritická tepová frekvence 180 tepů.min -1. Maximální TF při zátěži tepů.min -1 (Kučera & Truksa, 2000, p. 51). Dechová frekvence (DF) Vyjadřuje počet dechů za minutu. Klidová hodnota dechů.min -1, optimální DF při zátěži dechů.min -1, maximální hodnoty při zátěži dechů.min -1 (Kučera & Truksa, 2000, p. 51). Minutová ventilace (VE) Udává množství proventilovaného vzduchu plícemi za minutu. Klidová hodnota 5 9 l.min -1. Maximální hodnoty při zátěži Vmax = l.min -1 (Kučera & Truksa, 2000, p. 52). Spotřeba kyslíku (VO2) Udává množství kyslíku spotřebovaného organismem za minutu. Klidová hodnota 250 ml.min -1. Maximální hodnota při zátěži VO2max 3,5 6,5 l.min -1. Protože absolutní hodnota je závislá na tělesné hmotnosti, je nejčastěji VO2max udávaná v poměru k tělesné hmotnosti vztažené na 1 kg (Kučera & Truksa, 2000, p. 52). Maximální hodnoty VO2max udává Kučera a Truksa (2000, p. 52) ml.min -1.kg -1. Výzkumy ale ukazují, že hodnoty jsou velmi závislé i na sexuální diferenci a nelze je chápat jako obecné. U trénovaných žen se maximální hodnoty pohybují v rozmezí ml.min -1.kg -1 a u trénovaných mužů ml.min -1 kg -1. Taussig (2010) na serveru sportvital.cz zveřejnil ve svém článku VO2max. měřítko naší kondice pořadí nejlepších naměřených výkonů a hodnoty přes 90 ml.min -1.kg -1 nejsou výjimkou. V posledních letech se hodnoty 9

10 Stav dosavadních poznatků blížící k 90 ml.min -1.kg -1 stávají více běžnými a to z důvodu pokroku v oblasti výběru talentů a díky větší propracovanosti tréninkových metod a prostředků pro rozvoj VO2max. Výdej oxidu uhličitého (VCO2) Udává množství vydaného oxidu uhličitého vyloučeného organismem za minutu. Klidová hodnota 200 ml.min -1. Maximální hodnota při zátěži 4 8 l.min -1. Hodnota je také jako VO2max přepočítávána na 1 kg hmotnosti (Kučera & Truksa, 2000, p. 52). Respirační kvocient (RQ) Vyjadřuje poměr mezi vyloučeným oxidem uhličitým a spotřebovaným kyslíkem. Klidová hodnota 0,82 0,85. Hodnoty RQ při maximální zátěži: středotraťaři 1,15 1,25, vytrvalci 1,05 1,10. Hodnota RQ může být ovlivněna dietními zásahy, respektive dietními chybami (vysoký příjem tuků) (Kučera & Truksa, 2000, p. 52). Ventilační ekvivalent pro kyslík (VE O2) Udává množství vzduchu v litrech, ze kterého organismus zadrží 100 ml O2. Obvyklé hodnoty 2 3,5 l (Kučera & Truksa, 2000, p. 52). Tepový kyslík (VO2/TF) Udává množství kyslíku přeneseného jedním srdečním stahem do krevního oběhu. Ukazuje na ekonomiku práce srdce a transportní schopnosti oběhu. Klidová hodnota 4 6 ml.min -1, hodnoty při max. zátěži ml.min -1 (Kučera & Truksa, 2000, p. 52) Struktura sportovního výkonu Při praktické aplikaci dosavadních poznatků se setkáváme s problematikou vyjadřování měřitelných proměnných. Abychom lépe pochopili souvislosti, je potřeba se zaměřit na prozkoumání bazálních funkcí lidského organismu. V celé kapitole pojednám a rozeberu principy funkce lidského organismu při zátěži. 10

11 Stav dosavadních poznatků Složky sportovního výkonu Abychom pochopili souvislosti a východiska, zmíním se krátce o celkové struktuře sportovního výkonu. Sportovní výkon chápeme jako multifaktoriální činnost, která je složena z těchto součástí: faktory somatické, zahrnující konstituční znaky jedince, vztahující se k příslušnému sportovnímu výkonu; faktory kondiční, tj. soubor pohybových schopností; faktory techniky, související se specifickými sportovními dovednostmi a jejich technickým provedením; Obr. 1 Hypotetický model sportovního výkonu (Dovalil et al., 2002, p. 18). faktory taktiky, jako součást tvořivého jednání sportovce ( činnostní myšlení, paměť, vzorce jednání jako taktické řešení); 11

12 Stav dosavadních poznatků faktory psychické, zahrnující kognitivní, emoční a motivační procesy uplatňované v řízení a regulaci jednání a vycházející z osobnosti sportovce (Dovalil et al., 2002, p. 17). Z uvedeného autor vyvozuje hypotetický model sportovního výkonu (obr. 1). Ve své práci se budu podrobně zabývat pouze faktory kondičními a faktory techniky. Ze schématu na obr. 1 plyne přímá souvislost sportovního výkonu a energetického metabolismu Metabolismus zátěže Energetické zdroje pro pohybovou činnost Potrava je primárně složena z uhlíku, vodíku, kyslíku a proteinu zdroje dusíku. Základním zdrojem energie pro buňky jsou molekuly ATP. Energii uschovanou v makroergních vazbách této molekuly získává buňka různými biochemickými procesy (Kenney, Willmore & Costill, 2012, p. 120) Sacharidy Starší literatura užívá vyjádření karbohydráty nebo také uhlohydráty. V zahraniční literatuře se setkáváme s pojmem carbohydrates. Běžně užívaným pojmem jsou sacharidy. Sacharidy rozdělujeme podle délky řetězce od jednodušších vazeb na monosacharidy, disacharidy a polysacharidy (Hoffman, 2002, p. 188). Pro potřeby mé práce postačí rozdělení na tyto základní skupiny. Během aerobního vytrvalostního výkonu, jako například maraton, jsou právě cukry preferovaným metabolickým substrátem, a to z několika důvodů. Rychlost konverze na molekuly ATP je přibližně dvakrát rychlejší u sacharidů než u lipidů nebo proteinů. Pokud je tedy jako hlavní zdroj pro svalovou činnost využito sacharidů, je celková efektivita o 6 % vyšší, než by byla při extrakci z lipidů. S přibývající intenzitou klesá podíl extrakce energie z tuků a roste podíl hrazení energie pomocí sacharidů (u netrénovaných jedinců je tento zlom přibližně na úrovni 60 % VO2max) (Kraemer, Fleck & Deschenes, 2012, p ) Proteiny Proteiny nebo také bílkoviny jsou nezbytným stavebním materiálem tělesných tkání, krve, enzymů, některých hormonů a protilátek (Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p. 15). Tvoří přibližně 22 % hmoty skeletální muskulatury (Kraemer, Fleck 12

13 Stav dosavadních poznatků & Deschenes, 2012, p. 250). Jsou složeny z aminokyselin, ve vzájemně propojených řetězcích, typických pro každou bílkovinu. Z celkového počtu asi 20 aminokyselin, se jich v bílkovinách vyskytuje okolo 18 (Máček & Máčková, 1997, p. 14). Pokud se na proteiny zaměříme z pohledu využitelnosti energie, mají ve výživě zvláštní postavení, protože jako zdroj pracovní energie se příliš neuplatní. Nemohou se syntetizovat z jiných živin tak jako sacharidy nebo lipidy, proto musí být potřebné množství proteinů přijímáno ve stravě (Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p. 15). Doporučený celkový denní příjem by měl činit 0,8 g.kg -1 tělesné hmotnosti u zdravých dospělých jedinců. Sportovci vyžadují zvýšený příjem 1,2 2,0 g.kg -1 tělesné hmotnosti. Příjem proteinů je nezbytný pro obnovu a opravu poškozených tkání vlivem tréninkového zatížení (Kraemer, Fleck & Deschenes, 2012, p. 251). Proteiny jako zdroj energie tělo využívá pouze v krajním případě. Pokud k takové situaci dochází, zdrojem pro degradaci proteinů je skeletální svalstvo nebo jaterní protein. Celkově je tento zdroj energie pro tělo nevýhodný a metabolicky náročný (vysoká náročnost enzymatických procesů), a také dochází ke zvýšené tvorbě urei. Celý proces rozkladu proteinů doprovází vysoké spalné teplo a s ním spojené zahřívání organismu. Negativní dusíková bilance indikuje katabolické procesy ve skeletálním svalstvu. Avšak ne všechny typy proteinů může tělo využít jako zdroj energie. Typickým nevyužitelným zdrojem je nervová tkáň a tkáň pojivová (Hoffman, 2002, p. 197; Trojan, 2003) Lipidy Lipidy jsou v lidském organismu uloženy ve formě zásobního tuku. Najdeme je jako triacylglyceroly v tukové tkáni a mezi svalovými vlákny. Mezi tuky také zahrnujeme i vosky, fosfolipidy, steroly a další sloučeniny (Mandelová & Hrnčiříková, 2007, p. 14). Výhodou tuků je jejich vysoká energetická hodnota (1 g = 38 kj = 9 kcal) a zároveň jsou schopné tvořit neomezené zásoby. (Mandelová & Hrnčiříková, 2007, p. 14; Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p. 14) Mimo jiné tvoří základní složku buněčných membrán a intracelulárních organel. K dalším významným funkcím patří tepelná izolace a ochrana vnitřních orgánů (Jirák et al., 2007, p. 104; Máček & Máčková, 1997, p. 14). Při dlouhotrvajícím zatížení slouží jako hlavní zdroj energie (Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p. 14). Pokud je totiž zatížení delší než 1 hodina a vzhledem k omezeným zásobám sacharidů, musí tělo 13

14 Stav dosavadních poznatků zajistit hrazení energie alternativním způsobem. Utilizace zásobního tuku v tomto případě tvoří až 80 % energetických nároků pro pohybovou aktivitu. Na obr. 2 je patrný podíl tuků na hrazení energetických nároků při zvyšující se délce pohybové aktivity. Čistě z pohledu ergetického využití, kdy 1 g tuku = 38 kj a 1g sacharidů = 17 kj, se může zdát, že získávání energie pro práci svalů z tůků je výhodnější. Při sportovním výkonu vyšší intenzity je to spíše nevýhodou, protože utilizace tukových zásob je mnohem pomalejší. Při nárocích, jaké klade sportovní výkon na organismus by se tímto způsobem hrazení energie nestíhal sval zásobit (Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p. 14). U vysoce trénovaných vytrvalců se ale setkáváme s adaptací systému oxidace lipidů, a to hlavně díky vysoké koncentraci enzymů lipázy zapojených do lipolýzy (Hoffman, 2002, p. 197) Energetické systémy pro zajištění sportovního výkonu Obr. 3 Průběh energetického výdeje a podíl jednotlivých systémů energetické úhrady ve svalu v závislosti na trvání zatížení (Dovalil et al., 2002, p. 57). Obr. 2 Podíl tuků na hrazení energetických nároků při sportovním výkonu. Vodorovná osa znázorňuje čas v minutách, svislá osa procentuální zastoupení utilizace jednotlivých zdrojů. Bílá: oxidace svalového glykogenu a intramuskulárních lipidů a proteinů. Černá: oxidace volných mastných kyselin. Šedá: oxidace krevní glukózy (Hoffman, 2002, p. 196). Názory na poznatky vědního oboru zabývající se metabolismem a fyziologií lidského organismu se za posledních několik desetiletí značně změnily. Oblast, dříve příslušící pouze lékařskému distriktu, zaznamenala názorové změny a to díky rozvoji moderních technologií a novému přístupu z řad výzkumných pra- 14

15 Stav dosavadních poznatků covníků. Pohled na způsoby hrazení energie v průběhu výkonu byl vždy principiálně stejný, ale odlišoval se především v detailech. Jako příklad uvádím grafy celkového energetického výdeje od několika autorů seřazené chronologicky. Bez odezvy nemůže zůstat pohled na hrazení energie z ATP-CP systému. V minulosti totiž existovalo několik nepřímých metod měření výdeje. S rozvojem vědního oboru výzkumníci formulovali stále přesnější metody. Původní výklad úhrady energetických nároků systémem ATP-CP, kdy autoři uváděli dobu řádově několika desítek sekund (obr. 3), byly upraveny poznatky z posledních výzkumů, takže nyní hovoříme maximálně o několika sekundách (obr. 4). S tímto tvrzením koresponduje i tvrzení Grasgrubera a Cacka (2008): Podle matematických modelů založených na výkonech elitních atletů dochází k vyrovnání aerobního a anaerobního metabolismu po cca sekundách (Ward-Smith 1999). V praktických studiích se objevují výsledky od 50 až do 100 sekund. Některé novější výzkumy (např. Spencer, Gastin 2001, Duffield a kol. 2004) Obr. 4 Přibližný poměr energetických systémů v závislosti na trvání výkonu (běh popřípadě cyklistika) (Cacek & Grasgruber, 2008, p. 13). se kloní spíše k rychlejšímu nástupu aerobního metabolismu, jiné naopak zdůrazňují podíl (těch se obvykle drží naše sportovní literatura). Rozdíly v měření vyplý- 15

16 Stav dosavadních poznatků vají z dosavadní nedokonalosti laboratorních metod a individuálních rozdílů v podílu rychlých a pomalých vláken (sprinter vytváří energii více anaerobně nežli vytrvalec) (p. 13). Logickým důsledkem je i časový posun hrazení energetických nároků systémem ATP-CP. Zajímavou výjimkou je v této oblasti Handzo et al. (1988), který se jako jeden z mála autorů svými poznatky přibližuje s nejnovějším poznatkům z výzkumů (štěpení CP po 20 s odpovídá hodnotám kolem 30 %), o kterých píše Grasgruber a Cacek (2008). Patrné je rozdělení fáze hrazení ATP a CP. Graf podílu hrazení energetických systémů podle Hanzda et al. (1988) je na obr. 5. V prvních sekundách se štěpí ATP, následuje CP, rychleji se rozvíjí glykolytická a pomaleji aerobní fosforylace. ATP jako základní zdroj pro pohybovou činnost je generován Obr. 5 Energetické zdroje na začátku práce (Handzo et al., 1988, p. 23). prostřednictvím tří základních systémů (Kenney, Wilmore & Costill, 2012, p. 126): 1. ATP-CP systém (v anglické literatuře označovaný jako ATP-PCr z anglického phosphore-creatine) 2. Glykolytický systém 3. Oxidativní systém 16

17 Stav dosavadních poznatků Ze starších autorů uznávaní Wilmore a Costill (2004) také ve své publikaci uvádějí podíl jednotlivých systémů na hrazení energetických nároků. Ze všech zmiňovaných je graficky nejpřehlednější, i když neodpovídá nejnovějším poznatkům (obr. 6). V dalším textu své práce se budu držet koncepce podle Grasgrubera a Cacka (2008). Obr. 6 Vzájemné ovlivňování energetických systémů s vrcholem v intenzitě zátěže s rostoucí dobu trvání (Wilmore & Costill, 2004, p. 131) Respirační systém odezva na zátěž Nepostradatelným nárokem pohybového zatížení je zajištění metabolických potřeb. Zvýšená intenzita metabolismu vyžaduje zvýšenou výměnu plynů. Organismus tak musí zabezpečit jak dostatečnou dodávku kyslíku tkáním, tak i dostatečně rychlé odstranění oxidu uhličitého z organismu (Havlíčková et al., 2003, p. 26). Změny organismu v průběhu zátěže, tedy reaktivní změny, jsou klíčovým bodem mého výzkumu. Adekvátní transport je přitom zabezpečen za podmínek úzké spolupráce systému oběhového a dýchacího (Havlíčková et al., 2003, p. 26). S tím to tvrzením je zapotřebí ve výzkumu počítat, proto budu sledovat jak proměnné respiračního systému, tak proměnné oběhového systému Spotřeba kyslíku Obecně spotřebu kyslíku vyjadřujeme pomocí jednotky VO2. Jedná se aktuální hodnotu požadavků organismu na saturaci tkání kyslíkem (Havlíčková et al., 2003; Kraemer, Fleck & Deschenes, 2012). Hodnotu vyjadřujeme absolutně nebo relativně. Absolutní hodnota vyjadřuje celkový příjem kyslíku organismu za jednotku času, relativní vyjádření je vztaženo na 1 kg hmotnosti (VO2.kg -1.min). Závislost spotřeby kyslíku na intenzitě zátěže je patrný na obr 7. 17

18 Stav dosavadních poznatků Průběh spotřeby kyslíku Obr. 7 Vzájemný vztah mezi intenzitou zátěže (rychlost běhu) a spotřebou kyslíku. Ilustrace VO2max trénovaných a netrénovaných mužů (Wilmore & Costill, 2004, p. 142). Reaktivní změny systému je možno pozorovat již před začátkem zátěže. Jedná se o změny související s předstartovními stavy (Havlíčková et al., 2003, p. 26). Soubor testovaných osob je však z řad aktivních sportovců, proto předpokládám minimální vliv tohoto negativa v průběhu měření, navíc testovaný soubor provede rozběhání, což daný negativní efekt minimalizuje. Začátek práce provází iniciální fáze rychlých změn (30 40 s) a fáze přechodná, pro kterou jsou typické pomalejší změny. Při zátěži trvající déle než s se střední až maximální intenzitou může dojít k projevům mrtvého bodu. V jistém smyslu může v této fázi docházet k poklesu výkonu, horší koordinaci či narušení dynamického stereotypu. Jde o jistou disharmonii funkčních systémů organismu (Havlíčková et al., 2003, p. 26). Výrazný mrtvý bod lze pozorovat u nezkušených či netrénovaných jedinců. U trénované populace je tento jev téměř nepostřehnutelný, přesto je nezbytné jej v průběhu testu eliminovat. Vložením tzv. warm up fáze předejdeme vlivu předstartovních stavů a částečně i mrtvého bodu. S tím také koresponduje tvrzení Havlíčkové et al. (2003): Pokračuje-li jedinec dále ve výkonu, příznaky mrtvého bodu postupně mizí. Dýchání se prohlubuje, dechová frekvence se snižuje, srdeční frekvence i krevní tlak opět mírně klesají a výkon organismu stoupá. Dýchání se stává opět ekonomické, nastupuje tzv. druhý dech (p. 27). Celý průběh zátěže je patrný na obr

19 Stav dosavadních poznatků Obr. 8 Funkční změny v průběhu mrtvého bodu a druhého dechu (Havlíčková et al., 2003, p. 27). Další fází zátěže je setrvalý stav nebo také pravý setrvalý stav v zahraniční literatuře označovaný jako steady state (Havlíčková et al., 2003, p. 28). Hnadzo et al. (1988) hovoří o rovnovážném stavu v kontextu se spotřebou kyslíku: Jakmile je dosaženo takové dodávky kyslíku, která stačí hradit danou intenzitu zátěže, nastává rovnovážný stav (p. 28). Setrvalý stav (obr. 9) je ale často vztahován ke kratším časovým úsekům (minuty, desítky minut). Řada výzkumných projektů totiž prokázala, že setrvalý stav de fakto neexistuje při výkonech trvajících déle než jednu hodinu, to z důvodu vlivu mechanismu únavy a jejích průvodních jevů (Havlíčková et al., 2003, p. 28). Z takového tvrzení se nabízí otázka, jaká situace nastane právě při hraničním zatížení po dobu 60 minut na úrovni 70 % VO2max. Ventilační ohraničují Ventilační prahy prahy přechody mezi jednotlivými způsoby hrazení energie. Označujeme je termínem aerobní práh (AEP) a anaerobní práh (ANP). Spolehlivé metody k určení AEP nejsou zcela dokonalé, proto se v praxi výsledek měření Obr. 9 Průběh spotřeby kyslíku a vznik deficitu i pozátěžového kyslíku při zátěži střední intenzity (Handzo et al., 1988, p. 27). 19

20 Stav dosavadních poznatků využívá pouze orientačně. Určení ANP je naopak velmi přesné, za pomoci několika metod: 1. Odběrem žilní či periferní (kapilární) krve, následný rozbor a určení množství laktátu udávaného v mmol.l -1, přičemž odběrem z kapilárního řečiště získáme přesnější výsledky; 2. za pomoci RQ (definováno v kapitole 1.1 základní pojmy) Kardiovaskulární systém odezva na zátěž Během sportovního výkonu, tak aby tělo mohlo podat maximální výkon, je kardiovaskulární systém nepostradatelným činitelem. Je zodpovědný za dodávku potřebných substancí jako je kyslík (O2), hormony a veškeré živiny do každé buňky v celém těle. Dále se podílí na odplavování produktů metabolismu, mezi které řadíme hlavně oxid uhličitý (CO2). V neposlední řadě se kardiovaskulární systém podílí na teplotní regulaci organismu a vyrovnávání acidózy. Hraje hlavní roli při imunitní reakci za pomoci transportu trombocytů a leukocytů (Kraemer, Fleck & Deschenes, 2012, p. 135) Průběh zátěže Úvodní fázi také literatura nazývá jako fázi iniciační (Handzo, 1988; Havlíčková, 2003; Máček, Máčková, 1997, p. 28). Trvání iniciální fáze je zcela individuální a dle trénovanosti jedince může trvat v rozmezí sekund. Centrální reakce je provázena zvyšováním minutového objemu srdečního s následnými změnami v periferii (Máček & Máčková, 1997, p. 28; Selinger, Vinařický & Trefný, 1980, p ). Minutový výdej srdeční (MV) lze vyjádřit vztahem: Obr. 10 Lineární vztah mezi spotřebou kyslíku a srdeční frekvencí při stoupající zátěži na ergometru u dvou osob. Při 140 tepech.min-1 osoba A (prázdné kroužky) podává výkon, který odpovídá spotřebě kyslíku 1,0 l.min-1 a osoba B (plné kroužky) 1,6 l.min- 1 (Máček & Máčková, 1997, p. 29). 20

21 Stav dosavadních poznatků MV = SV (tepový objem). HR (z angl. heart rate, frekvence srdeční, v literatuře označovaná také jako fh) Jak jsem v úvodu naznačil, systém dýchací a oběhový jsou vzájemně propojené. Závislost demonstruje obr. 10. Vztah mezi spotřebou kyslíku a tepovou frekvencí je lineární (Hoffman, 2002, p. 46; Máčka & Máčková, 1997, p. 29). Někteří autoři (Selinger, Vinařický & Trefný, 1980) zahrnují iniciální fázi jako součást fáze průvodní, tedy v jistém smyslu se jedná o konflikt pojmů. Z principu jde ale o celkovou fázi zatížení, do které mimo jiné Selinger, Vinařický a Trefný (1980) zahrnují setrvalý stav, kde se zmiňují o linearitě a závislosti srdeční frekvence na intenzitě zátěže Změny v organismu Změny v organismu vyvolané vlivem zátěže mohou být reaktivní nebo adaptivní. Reaktivní změnu tvoří složky centrální a periferní. Ve složce celkových změn rozlišujeme tři fáze: úvodní, průvodní a následnou (Havlíčková et al., 2003, p ). V tomto bodě se někteří autoři rozcházejí, ale z dostupných pramenů jsem zjistil, že se jedná pouze o nejednotnost v pojmech, obsahově se autoři shodují Biomechanické determinanty běžecké techniky Cílem běžeckého pohybu je celková automatizace a maximalizace ekonomiky. Každý běžec si v této souvislosti v průběhu vývoje vlastní techniky zafixuje optimální běžecký stereotyp. Aktuální běžecký styl je potom odrazem soustavy faktorů, které se podílejí na výkonu. Cílem je zvládnout jemné koordinace pohybu i při vysokém stupni vytrvalostní únavy (Formánek et al., 2003, p ) Aby byl běžecký pohyb přirozený a koordinovaný, je třeba bedlivě pozorovat jak celkový, tak i dílčí projev při běhu (Formánek et al., 2003, p. 128). Ukazatele ekonomiky běhu jsou pozorovatelné i za pomoci kinogramů a videozáznamů. Tyto proměnné zohledním v mojí práci při kinematické analýze došlapu a délky běžeckého kroku, proto si myslím, že je důležité zde biomechaniku běžeckého pohybu zahrnout. Tento vztah, mezi biomechanikou ekonomikou pohybu, dopomůže k hlubšímu pochopení problematiky. 21

22 Stav dosavadních poznatků Popis techniky Při pořízení kinogramu musíme mít k dispozici referenční popis techniky, abychom věděli, na co se dívat. V popisu uvedu základní fáze běžeckého kroku. Formánek et al. (2003), Kněnický et al. (1974) definují běžecký krok a rozdělují jej do několika fází, přičemž Formánek et al. (2003) zmiňuje pouze oporovou a letovou fázi a zvlášť popisuje práci paží. Dostál (1974) diferencuje fáze podle pohybu končetin na oporovou a letovou. V oporové fázi dále dělí na dokrokovou a odrazovou, v čemž se shoduje s ostatními autory. Naproti tomu Kněnický (1974) marginalizoval popis běžeckého kroku na fázi odrazu, letu a dokroku. Přikláním se spíše k rozdělení staršího autora, je přehlednější a snadnější na pochopení. Další autoři (Dostál 1974; Kučera & Truksa, 2000; Tvrzník & Soumar, 2012) se také zabývají popisem techniky, ale nemají tak dokonale zvládnutou problematiku působení sil nebo nejsou zcela komplexní, i když se jedná v několika případech o novější literární prameny. Pokusím se provést syntézu celé problematiky a soustředím se na klíčové momenty, které jsou důležité z pohledu mé práce Rozbor techniky Pro běhy všech vzdáleností platí společné pravidlo překonat co nejrychleji určitou vzdálenost. Před samotným rozborem techniky běhu bude zapotřebí stanovit základní postuláty, aby se co nejefektivněji využila hnací síla běžcova svalového aparátu. K tomu účelu zde uvádím předpoklady dle Kněnického et al. (1974): 1. Pevnost podložky musí umožnit amortizaci reakční složky hnací síly. 2. Vzdálenost působiště odrazové síly od běžcova těžiště se v ideálním případě musí rovnat nule. Při působení mimo těžiště se s každým zvětšením této vzdálenosti také zvyšuje nežádoucí rotační impulz, o jehož účinnost je zmenšena výsledná hnací síla. 3. Pro výkon jsou velmi klíčové dvě složky úhel odrazu, který svírá spojnice místa odrazu a těžiště s podložkou, a dále úhel vzletu, pod kterým se těžiště dostává do letové fáze. 4. Je-li těžiště stranou od roviny běhu, vznikají nežádoucí výchylky v horizontální rovině. Ke snižování účinnosti hnací síly k rotaci kolem podélné osy dochází i tehdy, působí-li odrazová síla stranou od těžiště. 22

23 Stav dosavadních poznatků V letové fázi se těžiště pohybuje za pomoci působení setrvačných sil, jedná-li se o pohyb v terénu, k určité ztrátě rychlosti dochází vlivem odporu vzduchu. V laboratoři taková situace nemůže nastat. 5. V místě dokroku vyvolá váha těla, zvětšená o setrvačnou energii tlak na podložku ve směru spojnice těžiště. Síla reakce podložky, která působí opačným směrem, snižuje setrvačnou rychlost těla. Velikost této síly je přímo úměrná úhlu dokroku. Je tedy výhodné z pohledu ekonomičnosti pohybu dokračovat co nejblíže ke svislé těžnici Funkční charakteristika běžeckého kroku Běh je charakterizujeme jako činnost periodicky a vzájemně se aktivujících flexorů a extenzorů dolních končetin. Při kontrakci agonistů je utlumována činnost antagonistů a opačně. Po odrazu z opěrné fáze (push phase) následuje letová fáze (swing phase), kdy po určitou dobu není tělo běžce ve styku s podložkou (letový čas běžeckého kroku v angl. swing time). Letová fáze má různou dobu trvání podle druhu běhu, delší je při sprintu (v poměru k fázi opěrné) a kratší u vytrvalostního běhu. Na pohybu odrazové nohy se podílí extenzory kyčle (m. glutaeus maximus a mm. ischiocrurales), extenzory kolena (m. quadriceps femoris) a plantární flexory (m. triceps surae). Na flexi kyčelního kloubu švihové nohy se podílí přímý sval stehenní (m. rectus femoris), sval bedrokyčlostehenní (m. ilipsoas) a napínač povázky (m. tensor fascie latae). Na délku kroku má vliv natažení bérce pomocí čtyřhlavého svalu stehenního (m. quadriceps femoris). Adekvátní pohybu nohou je i pohyb paží, ten je vždy opačného směru. Flexi v kyčelním kloubu odpovídá vždy na stejné straně extenze v ramenním kloubu. Při pohybu paže vpřed pracuje z velké části sval prsní (m. pectoralis major) a přední část svalu deltového (m. deltoideus), při pohybu vzad široký sval zádový (m. latissimus dorsi), velký sval oblý (m. teres major) a dlouhá hlava trojhlavého svalu pažního (m. triceps brachii) (Hanzlová & Hemza, 2009, p ; Havlíčková et al., 1993, p. 3; Kněnický et al., 1974, p. 56) Fáze běžeckého kroku Popisem techniky se zabývalo již mnoho autorů. Postupem času docházelo k různým modifikacím běžecké techniky. I nadále je však švihový způsob běhu 23

24 Stav dosavadních poznatků popisován velmi podobným způsobem. Jednou ze základních tezí, u které panuje shoda, je rozdělení běhu do několika fází. Rozlišujeme tři fáze běžeckého kroku, a to amortizační, hnací a letovou (Kučera & Truksa, 2000; Kněnický et al., 1974; Formánek et al., 2003). Na delších vzdálenostech není švihová práce dolních končetin tak výrazná jako u běhu na střední tratě, i přesto musí být technika racionální, a to z hlediska přímočarosti a rychlosti postupného pohybu, tak i z hlediska hospodárnosti (ekonomiky výdeje energie) (Kuchen et al., 1987, p. 154). Počátek první fáze, nazývané jako dokroková nebo také amortizační, je charakterizován dotykem nohy se zemí a trvá do momentu vertikály. Švihová noha provádí mírnou flexi (v literatuře označovaná jako amortizační flexe) s došlapem na vnější stranu přední části chodidla. U vytrvaleckých disciplín můžeme pozorovat došlap na střední část chodidla nebo na patu s následnou dvojitou prací kotníku a typickou kolébkou (Formánek et al., 2003; Kněnický et al., 1974, p. 63; Kuchen et al., 1987, p. 155). Tělo žene kupředu setrvačná síla, poloha trupu je stále vzpřímená. Oporová noha přejde na celé chodidlo a provádí výraznější flexi. Druhá končetina švihá stehnem vpřed a kolenem vzhůru. V okamžiku přechodu těžiště nad opěrnou nohu, nastává moment vertikály, běžec se do této pozice dostane za pomoci setrvačných sil. Obě paže jsou přibližně ve stejné poloze. Pomyslná spojnice ramen je nyní kolmá ke směru běhu (Kněnický et al., 1974). Úhel v lokti paže, která se pohybuje vpřed, se mírně přivírá a je menší než 90. Vlivem polohy protilehlé nohy se úhel v lokti paže, která pracuje nazad, se otevírá tím více, čím rychleji se běžec pohybuje (Formánek et al., 2003; Kněnický et al., 1974). Oporová noha je mírně flexovaná a dotýká se země celou plochou chodidla (se zvyšující se rychlostí klesá stupeň kontaktu chodidla s podložkou), ale váha těla spočívá na přední části chodidla. V této fázi se těžiště nachází přesně nad opěrnou nohou. Švihová noha je nyní v koleně maximálně flexovaná (Kněnický et al., 1974). Ohnutí švihové nohy v koleně se řídí délkou tratě; čím kratší trať, tím mohutnější švih, tím více se noha ohýbá a skládá pod stehno. Svalstvo se připravuje na odraz (Kněnický et al., 1974, p. 63). Fáze odrazu začíná od přechodu vertikály, je charakteristická zrychlením pohybu těžiště těla a nazýváme ji jako fázi akcelerační, ale častěji literatura používá 24

25 Stav dosavadních poznatků pojem fáze odrazová (Jeřábek, 2008, p. 78; Kněnický et al., 1974). Oporová noha provádí extenzi v kyčelním a kolenním kloubu, hlezno přechází do flexe. Koleno švihové nohy se zvedá vpřed a bérec se rozvíjí kývnutím dopředu. Poloha a práce paží odpovídá intenzitě běhu. Rychlost běhu je závislá na síle odrazu. (Formánek et al., 2003; Kněnický et al., 1974). Ve starší literatuře se můžeme setkat s dříve užívaným pojmem běžecký luk. Termín se již neuplatňuje, obzvláště u běhů do 400 m. Letová fáze běžeckého kroku začíná okamžikem, kdy odrazová noha opustí podložku. Z celkového pohledu dojde k výměně nohou a přípravě na další oporovou fázi. U švihové nohy dojde ke svěšení a vykývnutí bérce vpřed a poklesu kolene. U odrazové nohy dochází k výrazné flexi a bérec se skládá pod stehno. Švihová noha dokončí vykývnutí bérce a běžec došlapuje na podložku. Po následné fázi dokroku se cyklus opakuje (Formánek et al., 2003; Kněnický et al., 1974). Celý cyklus se skládá ze dvou běžeckých kroků, které nejsou zcela identické, a to z důvodu rozdílné síly odrazu nohou Popis jednotlivých mikrofází Na obr. 11 jsou patrné všechny fáze, které popisuji v kapitole rozdělené do 12 mikrofází. Technika švihového způsobu běhu běžce na kinogramu odpovídá více středním tratím, ale pro demonstraci je plně dostačující a to zejména díky výrazné práci jak horních, tak dolních končetin. Obdobné rozsahy práce paží a dolních končetin nejsou u vytrvalců zcela typické, to z důvodu hospodárnosti pohybu. Více se zmiňuji o hospodárnosti pohybu v následující kapitole

26 Stav dosavadních poznatků Mikrofáze 06 Amortizační fáze dopad na levou nohu, příprava na přešvih, patrná počínající flexe v kolenním kloubu. Mikrofáze 05 Letová fáze maximální délka kroku, příprava na dopad levé nohy. Mikrofáze 04 Letová fáze postupné prodlužování kroku. Mikrofáze 03 Hnací fáze odraz z pravé nohy. Mikrofáze 02 Hnací fáze příprava na odraz, patrná flexe levého kolene. Mikrofáze 01 Amortizační fáze dopad na pravou. Mikrofáze 12 Amortizační fáze dopad na pravou nohu, cyklus se opakuje. Mikrofáze 11 Letová fáze příprava na dopad. Mikrofáze 10 Letová fáze postupné prodlužování kroku. Mikrofáze 09 Hnací fáze odraz z levé nohy. Mikrofáze 08 Hnací fáze příprava na odraz. Mikrofáze 07 Amortizační fáze dopad na levou nohu a přešvih pravé. Obr. 11 Švihový způsob běhu s popisky jednotlivých mikrofází (číslováno zprava). Na fotografiích kinogramu Herbert Elliot. (Kněnický, 1974) Ekonomika běžecké techniky Úvodem této kapitoly předesílám, že ekonomikou běhu se jako jeden z prvních autorů u nás zabýval Kněnický et al. (1974). Hlavní myšlenku svojí publikace, že při běhu je zapotřebí hospodařit co nejekonomičtěji s hnací silou, aby nedocházelo ke značným ztrátám, založil na velmi podrobném studiu biomechaniky a techniky běhu. Právě tato publikace podnítila vznik nové vědní disciplíně, i když se v zahraničí již nějakou dobu ekonomikou běhu zabývali jiní autoři, u nás se kniha kolektivu autorů Kněnického (1974) brala jako hlavní zdroj pro další výzkum dané problematiky. Efektivní zužitkování dostupných energetických rezerv je prerekvizitou pro vysoký výkon při běhu na dlouhé vzdálenosti. Koncept běžecké ekonomiky (v angl. running economy) představil již v roce 1924 Hill et al. Přišel s hypotézou, že čím se z pohledu mechaniky stával běh efektivnější, tím nižší jsou požadavky metabolismu na dodávaný objem vzduchu (Quinn et al., 2011). Později na základě předešlých pramenů a novějších výzkumů Sauderse, Pynea, Telforda a Hawley (2004, p ) stanovili Quinn et al. (2011) definici pro ekonomiku běhu. Běžeckou ekonomiku tedy definujeme při steady state VO2 za předurčené běžecké submaximální 26

27 Stav dosavadních poznatků Obr. 12 Schematické rozdělení ekonomiky běhu (Grasgruber & Cacek, 2008, p. 51). rychlosti. VO2 submax je lineárně závislá na běžecké rychlosti (Quinn et al., 2011). Běžeckou ekonomikou v souvislosti s VO2 se zabývali např. Morgan, Martin a Krahenbuhl (1989). Fyziologických aspektů (obr. 12), které ovlivňují běžeckou ekonomiku, je několik. Velmi významným je maximální spotřeba kyslíku VO2max (Morgan & Craib, 1992). Autoři mají jen částečnou pravdu. Pokud bychom srovnali dva běžce s identickým VO2max, rychlost u které VO2max dosáhli, může být rozdílná. Proto i spotřeba při předdefinované rychlosti bude jiná v závislosti na ekonomice běhu. Záleží tedy, jakou vztažnou proměnnou zvolíme při měření ekonomiky. V tomto hypotetickém případě, kdybychom srovnávali ekonomiku běžců mezi sebou, by volba padla na VO2max a ten běžec, který by při dané procentuální spotřebě kyslíku VO2 dosáhl vyšší rychlosti, by měl lepší ekonomiku běhu. Ve druhém případě, což se týká v případě mojí práce, zvolím vztažnou proměnnou rychlost a budu sledovat změny spotřeby u předdefinované rychlosti vypočtené z dosažené rychlosti při VO2max. V této souvislosti ještě zmíním zajímavost, že závodníci s vysokým VO2max a horší ekonomikou dosahují lepší výkonnosti než jejich extrémně ekonomičtí soupeři s nízkým VO2max. To je důkazem, že spotřeba kyslíku při pohybu odráží nejen 27

28 Stav dosavadních poznatků mechanickou efektivitu svalstva, ale i množství aerobně produkované energie. Pro běžeckou ekonomiku tedy platí nepřímá úměrnost. Vysoká spotřeba kyslíku indikuje horší ekonomiku a naopak extrémní ekonomičnost pohybu je spjata s nižší dispozicí VO2max (Noakes et al., 2004). Doposud byla maximální spotřeba kyslíku jediným a hlavním kritériem pro úspěšnost v běhu na dlouhé vzdálenosti. V posledních letech se ale ukazuje, že významným determinantem běžeckého výkonu se stává ekonomika běhu měřená právě za pomoci spotřeby kyslíku. S tím koresponduje tvrzení v publikaci autorů Cacka a Grasgrubera (2008): Ekonomika běhu (angl. zkratka je obvykle CR = cost of running) je vyjádřena nejčastěji jako spotřeba kyslíku v ml.min -1.kg -1 tělesné hmotnosti za minutu při zvolené rychlosti ergometru. Užívá se i alometrických přepočtů. Vztah mezi spotřebou kyslíku a rychlostí pohybu je přibližný, tj. spotřeba kyslíku se zvyšuje v přímé úměře se stoupající rychlostí. Méně ekonomický běžec musí pro svůj pohyb spotřebovávat větší množství kyslíku, takže na úrovni VO2max dosáhne nižší rychlosti běhu nežli vysoce ekonomický běžec, přestože hodnoty VO2max mohou být u obou stejné. (p. 48) S tímto tvrzením se v minulosti takřka vůbec nepracovalo, ačkoliv se spotřeba kyslíku s ekonomikou běhu spojovala již na počátku 20. století, jak uvádím dále v kapitole Rychlost na VO2max můžeme chápat jako kombinaci VO2max a běžecké ekonomiky. Pro vyjádření ekonomiky často užíváme jednotky ml O2.kg -1.km -1 nebo J.kg -1.m -1, jelikož spotřeba kyslíku na určité vzdálenosti se s narůstající rychlostí běhu zvyšuje jen málo. Jestliže muži dosahují hodnoty 45 ml.min -1.kg -1 při 16 km.h -1, případně 60 ml.min -1.kg -1 při 20 km.h -1 (= ml.min -1.kg -1.km -1 ), lze to považovat za ukazatel výborné ekonomiky běhu. Při měření v terénu termickým zařízením bývají výsledky horší, neboť běžec je vystaven většímu odporu vzduchu (Grasgruber & Cacek, 2008, p. 48). Autoři Grasgruber a Cacek (2008) pak ještě navazují důležitým zjištěním: Ekonomika běhu se nedá vysvětlit na základě jednoho faktoru; vždy je výsledkem spolupůsobení mnoha různých faktorů (Willims, Cavanah 1987). Nejčastěji se však odvíjí od tělesných parametrů běžce. Ideální v tomto směru je velká tělesná štíhlost, která pasivně zvyšuje relativní hodnotu VO2max a zejména štíhlé segmenty dolních končetin. Platí přitom, že čím více je segment dolních končetin vzdálen od osy pohybu (kyčelní kloub), tím výrazněji jeho hmotnost ovlivňuje spotřebu kyslíku a ekonomiku pohybu. (p. 49) 28

29 Stav dosavadních poznatků Myers a Steudel (1985) provedli výzkum u čtyř subjektů a zjistili, že 3,6kg zátěž uvázaná kolem pasu zhoršila běžeckou ekonomiku pouze o 3,7 ± 0,42 %. Zátěž poté rozdělili na každý segment dolní končetiny (1,8kg zátěž uvázaná kolem každého segmentu, tedy 2 krát 1,8 kg). Zátěž přidaná na segment stehna zhoršila Obr. 13 Průběh zhoršování běžecké ekonomiky ve výzkumu Myerse a Steudela (1985). 4 testované osoby jsou znázorněny černou barvou, šedá vyznačuje průměr. běžeckou ekonomiku o 9,4 ± 0,92 %, se zátěží na segmentu pod kolenním kloubem zhoršení čítalo 12,1 ± 1,01 % a na segmentu kotníku se zhoršila běžecká ekonomika již o 24,3 ± 1,27 %. Průběh zhoršování na je uveden na obr. 13. Běžci se zbytečně těžkou obuví si proto prudce zhoršují mechanickou efektivitu běhu. Podle mnohých vědeckých studií je značná štíhlost dolních končetin (a to hlavně lýtek) pravděpodobně nejvýznamnějším faktorem osvětlujícím dominanci Keňanů, Etiopanů, Eritrejců a dalších Východoafričanů na vytrvalostních tratích (Grasgruber & Cacek, 2008, p. 49). Nejlepší běžecké ekonomiky dosahují mezi všemi běžci vůbec maratonci, a to v důsledku tréninku mnohakilometrových souvislých úseků (Grasgruber & Cacek, 2008, p. 50). Grasgruber a Cacek (2008) také zmiňují v souvislosti s běžeckou ekonomikou faktor oscilace pánve. Je známo, že běžci mají obecně užší boky než průměrná populace. I přesto bylo vypozorováno, že oscilace pánve při běhu výrazně zhoršuje ekonomiku běhu (oscilace těžiště, ve svislé i vodorovné rovině), lze tedy říci, že čím nižší jsou hodnoty vychýlení, tím ekonomičtější je pohyb. Dále Grasgruber & Cacek (2008) uvádějí jako další významný faktor běžeckou techniku. Sem bychom mohli zařadit např. proporcionálnější rozložení zátěže na pracující svalová vlákna, optimální kombinaci frekvence a délky kroku aj. Závěrem diskurzu s těmito autory mohu konstatovat, že v obecné rovině platí: čím lepší je technika, tím lepší bude ekonomika běhu. 29

30 Stav dosavadních poznatků Cavanagh a Williams (1982) ve svém výzkumu zjistili, že běžec běžící při určité rychlosti rozdílnou délkou kroku, než je mu přirozené, spotřebuje více kyslíku a to jak při kratší, tak při větší délce kroku. Optimální pro ekonomiku je běžet svoji přirozenou délkou kroku vzhledem k určité rychlosti. Často při tréninku nebo v závodě se běžec přizpůsobí rytmu kolegů, kvůli tomu mimoděk přejde k méně ekonomickým pohybům. Výzkumem bylo také zjištěno, že stabilita délky kroku závisí na počtu naběhaných kilometrů (tréninkových hodinách) Faktory ovlivňující ukazatele běžecké ekonomiky Lidé se adaptovali pro běh na dlouhé vzdálenosti před více než 2 miliony let (Bramble & Lieberman, 2004), ale za posledních několik dekád vědci vypozorovali dvě vzájemně propojené změny vztahující se k běžecké biomechanice. Tou první je obuv. Obuv jako sandály či mokasíny začali lidé používat před asi 50 tisíci lety (Trinkaus, 2005, p. 32), ale moderní běžecká bota s vypolstrovaným a zvýšeným podpatkem, podporou klenby a vyztuženou podešví je známa teprve od 70. let 20. století. S tím také souvisí druhá změna, a to způsob došlapu v běžecké technice. Více než 75 % obutých běžců má typicky došlap přes patu (rearfoot strike), tedy jako první v kontaktu se zemí je podpatek obuvi. (Hasegawa, Yamauchi & Kraemer, 2007). Naproti tomu, běžci s minimalistickou obuví (např. Fivefingers) nebo v barefoot botách (Nike Free) běhají s došlapem přes špičku (rearfoot strike) nebo někdy s tzv. neutrálním došlapem (midfoot strike). Jak se dále zmíním, bude pro můj výzkum velmi významné, zda testované subjekty změní způsob došlapu v průběhu měření. Výzkum, který provedli Perl, Daoud a Lieberman (2012) na Harvardské univerzitě ukazuje, že typ došlapu má vliv na ekonomiku běhu. Vše vysvětlují na podkladě skladu sil působících na klenbu nohy a Achillovu šlachu. Jinou analýzu provedl Divert et al. (2008), kdy testoval subjekty v klasické běžecké, barefootové a minimalistické obuvi. Každou obuv výzkumníci zvážili. Zjistili, že v 350g obuvi měli běžci o 3 % lepší ekonomiku běhu než v barefootové nebo minimalistické. Na základě těchto výsledků nazvali tento jev jako tzv. efekt hmoty (v anglickém jazyce maass effect). Ačkoliv by se mohlo na první pohled zdát, že přechod z typické běžecké obuvi na barefootovou nebo minimalistickou má spíše negativní dopad na ekonomiku 30

31 Stav dosavadních poznatků běhu, opak může být pravdou. Divert et al. (2008) vůbec nesledovali, zda běžci při přechodu na jiný typ obuvi běhají se stejným došlapem. Této problematice se věnoval výzkum Squadroneho a Galloziho (2009). Stejně jako u Diverta et al. (2008) dospěli k závěru, který očekávali. Běžci byli obutí do typické běžecké obuvi a byli při běhu efektivnější v rozmezí 1,3 2,8 %, ale hmotnost obuvi nevážili jako ve výzkumu Diverta et al. (2008). Výzkumníkům se také potvrdilo při pozorování, že běžci při přechodu z běžné typizované běžecké obuvi na barefootovou a minimalistickou u také mění způsob došlapu. Z došlapu přes patu, samovolně přecházejí do došlapu přes špičku. Tento fakt mě utvrzuje, abych se ve svém výzkumu soustředil nejen na vážení obuvi (v druhé fázi výzkumu vzhledem k běhu naboso vážení nebude nutné), ale také na způsob došlapu. Testované subjekty se během výzkumu budou držet došlapu přes špičku, aby se neprojevil efekt hmoty (mass effect). Závěry výzkumu jiných autorů vyvozují tvrzení, že s každými 100 g hmoty se aproximálně zvyšují nároky na transport (v angl. zkratka COR - cost of transport, vyjadřovaná jako ml O2.kg -1.m -1 ) o 1 % (Frederick, 1984). Mezi další významné činitele, které ovlivňují běžecký výkon, řadíme endogenní vlivy (obr. 12). V případě měření v laboratorních podmínkách jsou některé shodné s testováním v terénu, jako například hmotnost obuvi, nadmořská výška (ta se dá za určitých podmínek simulovat v laboratoři), typ oděvu. Poslední ze jmenovaných nebudu ve výzkumu brát v potaz vzhledem k moderním materiálům a de fakto zanedbatelné hmotnosti, navíc, jak jsem popisoval v předchozím odstavci, přidaná hmotnost v oblasti trupu ovlivňuje ekonomiku běhu zanedbatelně (3,6 kg o 3,7 % 0,1 % na každých 100 g; to při hmotnostech oděvu pro běžce z moderních materiálů nepřesáhne hladinu významnosti). Vliv jistě nebude hrát ani odpor vzduchu a teplota, a to z důvodu klimatické temperace místnosti, ale i přesto může nastat situace (nedostatečný výkon klimatizační jednotky), že se bude okolní teplota zvyšovat, protože lidské tělo produkuje při výkonu značné množství tepla. Popíši tedy vliv okolní teploty na sportovní výkon. Výzkumem endogenních vlivů se zabývali Morgan a Craib (1992). Ve svém výzkumu fyziologických aspektů běžecké ekonomiky zmiňují řadu vlivů, ale velmi přínosný je poznatek ohledně působení teploty jako vnějšího činitele. Pozitivní asociace mezi tělesnou teplotou a spotřebou VO2 během dlouhotrvající zátěže konstantní intenzity a submaximální zátěže, prováděné 31

32 Stav dosavadních poznatků za hypertermických podmínek, byla několika dalšími autory již zdokumentována. Výzkumníci prokázali, že teplotní růst je závislý na VO2, na zvyšování průtoku periferní krve, produkci potu, ventilačních parametrech a naopak na poklesu účinnosti oxidativní fosforylace. Na druhou stranu také existují studie, ve kterých výzkumníci testovali VO2 a nezjistili žádný rozdíl při zvýšení okolní teploty během zátěže a následné hypertermii organismu. To potvrzuje domněnku, že svaly dokáží pracovat vysoce efektivně i za extrémních podmínek. Jde především o teplotní adaptaci a schopnost organismu měnit biochemické procesy na intramuskulární úrovni. Při teplotní adaptaci dochází ke zvyšování objemu krevní plasmy, která samo o sobě může snižovat míru termoregulační odezvy a reagovat na aktuální energetické požadavky (Morgan & Craib, 1992). Evaporace s převahou pocení nastává již při teplotách nad 20 C, proto se jeví jako ideální pro vytrvalostní výkon teplota 15 C. Z lékařského hlediska je maximální akceptovatelná teplota okolního prostředí 27 C (při teplotách nad 29 C má dojít k přerušení soutěží). U sportovců adaptovaných na teplo pozorujeme několik významných změn: menší ztráty iontů Na + a Cl - potem, rychlejší nástup pocení při stejné práci se současným zvýšením objemu potu a celkově nižší tělesná teplota při identické pracovní SF (Bartůňková, 2006, p. 267) Přepočty energetického výdeje Mnohými pokusy a dlouhodobým testováním (rozsáhlým sběrem dat při měřeních), byla fyzická aktivita vyjadřovaná v MET standardizována a kalibrována pro osoby vážící 60 kg. Vznikla tak rozsáhlá problematika převodu jednotek MET na energetický výdej vyjadřovaný v kcal. Dále bylo zapotřebí se vypořádat s vyjádřením absolutního výdeje u osob s rozdílnou hmotností než 60 kg. Po standardizaci MET vznikla také rozsáhlá databáze pohybových aktivit s příslušnými hodnotami MET. Každá pohybová aktivita má svůj vlastní čtyřmístný kód, podle kterého je dohledatelná v příslušné mezinárodní databázi. Pro převod MET pro osoby s rozdílnou než standardizovanou hmotností využiji následující příklad (tab. 1). Tab. 1: Příklad využití hodnot podle Ainswortha et al. (2011) z korigovaného Compendia pohybových aktivit (Compendium of Physical Activities 2011). kódové označení hodnota [MET] typ pohybové aktivitčet hodnoty pro výpo- pohybové aktivity MET-min Běh 17,7 km.h

33 Stav dosavadních poznatků První sloupec označuje pohybovou aktivitu a její specifické kódové označení, druhý hodnotu v MET, třetí typ pohybové aktivity, v posledním je příklad hodnot pro výpočet MET-min. MET-min vypočteme standardní metodou (60 kg hmotnosti): frekvence (1). trvání pohybové aktivity (45 min). spotřeba energie při běhu v čase 6 min.mi -1 (4 min.km -1 a odpovídá 16 METs) = 720 MET-min. Pokud bychom chtěli převod na kcal, je zapotřebí právě podíl hmotnosti lehčího (těžšího) běžce a standardních 60 kg. Výpočet bude vypadat takto: 720 MET-min. (váha běžce [kg] ). Dejme tomu, že běžec váží 55 kg, výsledek by potom byl 660 kcal. (Wood & Zhu, 2006, p. 241) Rozdíly fyzikálních veličin při běhu naboso a v běžecké obuvi Jednou ze základních veličin, která figuruje při zkoumání běžecké ekonomiky je síla. Na běžce působí řada sil. V kontextu s výzkumem Tvrzníka a Soumara (2012) budu hovořit o tlakové síle působící při došlapu na běžcův aparát. Výzkum se zabýval porovnáním běhu naboso a v běžecké obuvi. Pomocí tlakoměrných stélek pro měření úrovně tlumení běžeckých bot výzkumníci změřili zatížení nohou při běhu v kvalitní standartní běžecké obuvi a při stejné rychlosti naboso (10 km.h -1 ), respektive v minimalistické obuvi. V obou případech subjekty užily stejnou techniku oporové fáze běh přes paty, respektive kolébku. Výsledky jsou v tab. 2. Nárůst maximální vertikálně působící síly je u o obou nohou přibližně o 4-1 (25 %), přičemž nárůst tlakové síly na přednoží a na patě se zdvojnásobil. Tab. 2: Číselné vyjádření výsledků výzkumu Tvrzníka a Soumara, Grafické vyjádření na obr. 15. vertikální síla Fv [N] v obuvi naboso levá pravá

34 Stav dosavadních poznatků Tab. 3: Data tlakoměrných stélek (Tvrzník & Soumar, 2012, p ). tlakové zatížení: p [kpa] v obuvi naboso přednoží pata přednoží pata v běžeckých botách naboso Obr. 15 Zatížení nohou (levá noha) při běhu v kvalitní obuvi a naboso (Tvrzník & Soumar, 2012, p. 117). Výsledky této pilotní studie ukazují (obr. 15), že běh naboso výrazně zvyšuje zatížení pohybového aparátu. Studie se ale dále nezabývala vlivem na ekonomiku běhu z pohledu kardiorespiračních parametrů. Co se ve výsledku může zdát negativní, je na druhé straně vyrovnáno faktem, že při běhu naboso jsou více zpevňovány stabilizátory pohybového aparátu, což vede k pružnějšímu a ekonomičtějšímu pohybu. To se ve výsledku promítne v ukazatelích ekonomiky nižší spotřeba kyslíku při stejných rychlostech běhu jako v běžecké obuvi. Netlumené došlapy mají také vliv na vývoj běžcovy techniky, což se v běžné obuvi neděje zásadním způsobem. Běžná obuv běžci dovolí překročit kritickou rychlost, to může mít také za následek mnohá zranění. Lehká minimalistická obuv naopak nutí běžce držet rychlost běhu na úrovni odpovídající jeho aktuální běžecké technice (Cacek et al., 2014; Tvrzník & Soumar, 2012). Podle světoznámého časopisu Run, jenž vydal na začátku roku 2014 příručku pro běžce (v originále nazývaná Running Guide 2014), zaznamenala oblast vývoje běžecké obuvi zcela nové trendy tzv. návrat k přírodě nebo lépe řečeno návrat k přirozenému způsobu běhu. Výzkumy totiž poukazují na neustálé zlepšování schopnosti bot tlumit nárazy, ale sám tento fakt nijak nesnižuje počet běžeckých 34

35 Stav dosavadních poznatků zranění. Výsledný efekt je naopak tendence k růstu počtu zranění vlivem silnějších nárazů. K těm dochází z důvodu eliminace naší přirozené schopnosti chodidla tlumit nárazy. Běžci totiž nemají zábrany dopadat na patu nebo neúměrně zvyšují běžeckou rychlost v poměru ke svojí vlastní technice. Tento efekt je při běhu naboso vyloučen (Cacek et al., 2014, p. 40). Na chodidle je složitý systém svalů, vazů a kloubů, jak popisuje Hanzlová a Hemza (2009), v této partii se nachází celkem 33 kloubů, 26 kostí, 18 svalů a 12 vazů. Dle Cacka et al. (2014) se v klasických botách ony systémy zapojují minimálně, to má za následek jejich kontinuální ochabování. V celkovém kontextu to má význam, protože se tím významně sníží funkčnost aparátu dolních končetin. Naproti tomu na podzim 2013 na FTVS UK v Praze proběhl výzkum pod vedením Mgr. Chráskové (publikován v časopise Run 2/2014), který sledoval zapojení svalstva dolních končetin pomocí metody EMG (metoda, kterou lze na základě měření akčních potenciálů sledovat aktivaci a deaktivaci svalů, spočítat velikost jejich pracovního úsilí, odhadnout, jak sledované svaly spolupracují apod.). Výzkum se zaměřil především na vyjádření míry námahy, respektive plochu pod křivkou EMG signálu, ta vyjadřuje aktivitu, kterou daný sval při pohybu vykonal a průměrný čas délky jednoho kroku. Výsledky EMG hovoří o míře práce při běhu, tedy že běh naboso vykazoval aktivitu 1675,38 µvs a běh v plně tlumené obuvi (plně tlumené uvádím z důvodu, aby nedocházelo k záměně s minimalistickými a barefoot botami) vykazoval 1999,34 µvs (Kadeřábková Březinová, Chrástková & Bačáková, 2014, p ). Závěry výše uvedeného výzkumu mohou naznačovat, že se mýlím ve svých domněnkách, jež jsem predikoval ohledně spotřeby kyslíku. Nicméně souvislost aktivace svalů měřená pomocí EMG nemusí zcela korelovat se spotřebou kyslíku, jak prokáži ve svém výzkumu, a nelze ji tedy brát jako hlavní ukazatel ekonomiky běhu (přestože je jistě významným ukazatelem parciálním). Z výše uvedeného tvrzení také dedukuji situaci, jež nastane při měřeních. Vyskytnou se jednotlivci, kteří trénují výhradně v běžecké obuvi nebo jen minimálně naboso či v minimalistické obuvi. Tito běžci budou mít rozhodně horší výsledky bez běžecké obuvi, jelikož se zapojením nepoužívaného svalstva úměrně vzroste i spotřeba kyslíku. Naproti tomu běžci, kteří naboso trénují, budou mít ekonomiku 35

36 Stav dosavadních poznatků běhu na lepší úrovni, tedy si dovolím tvrdit, že u nich spotřeba kyslíku při běhu naboso naopak klesne. To je ale v této fázi částečná spekulace, moji domněnku podpoří pouze laboratorní měření. Pokud shrnu myšlenky dle Cacka et al. (2014), jako celková pozitiva přirozeného běhu naboso (nebo minimalistické obuvi, také nazývané barefoot boty) se jeví zejména: 1. Obnova a údržba správného stereotypu chůze a běhu, nedochází tak k dlouhodobému přetěžování pohybového aparátu. 2. Motorika se zkvalitňuje vlivem oživování propriocepčních mechanismů (vjem ze svalů a šlach svalová tělíska a svalová vřeténka). 3. Zpomalují se případné negativní vlivy asymetrií působící ve vertikální ose kotníku a nohy. 4. Pokud vycházíme z tradiční východní medicíny, která je již delší dobu celosvětově uznávaná a řada postupů vědecky ověřená, mohu jako poslední bod pozitiv zmínit reflektivní ovlivnění tlakových bodů plosky nohy, což pozitivně ovlivňuje orgánové systémy našeho těla. Celý komplex těchto pozitiv zasahuje významným způsobem do běžcovy ekonomiky běhu. V dlouhodobějším horizontu nelze tedy jednoznačně popřít pozitivní vliv barefootové obuvi na běžeckou techniku, potažmo ekonomiku běhu. 36

37 Cíle, hypotézy a úkoly práce 2. CÍLE, VÝZKUMNÉ OTÁZKY A ÚKOLY VÝZKUMNÉHO PROJEKTU 2.1. Cíle výzkumného projektu Cílem práce je zjistit, jaké budou rozdíly v ukazatelích ekonomiky běhu (vyjádřeno jako VO2, RQ, SF, DF, MET) při běhu naboso a v běžecké obuvi Výzkumné otázky VO 1: Jaký bude rozdíl vybraných hodnot kardiorespiračních parametrů (srdeční frekvence, spotřeba kyslíku, respirační kvocient, dechová frekvence) při běhu v laboratoři (běžecký ergometr) předefinovanými rychlostmi naboso a v běžecké obuvi? Zdůvodnění výzkumné otázky VO 1: Výzkumná otázka se vztahuje k oblasti kardiorespiračních parametrů. Abych mohl určit, jaký vliv bude mít na ekonomiku běhu běh v obuvi nebo naboso, potřebuji vědět, jaké budou hodnoty hlavních ukazatelů běžecké ekonomiky. Jako hlavní ukazatele jsem zvolil srdeční frekvenci (SF), spotřebu kyslíku (VO2), respirační kvocient (RQ) a dechovou frekvenci (DF). VO 2: Jaký bude rozdíl vybraných hodnot ukazatelů techniky běhu (frekvence kroku, délka kroku) při běhu v laboratoři (běžecký ergometr) předdefinovanou rychlostí naboso a v běžecké obuvi? Zdůvodnění výzkumné otázky VO 2: Výzkumná otázka se vztahuje k oblasti běžecké techniky. Abych mohl určit, jaký vliv bude mít na ekonomiku běhu běh v obuvi nebo naboso, potřebuji vědět, jaké budou hodnoty hlavních ukazatelů běžecké techniky. Jako hlavní ukazatele jsem vybral frekvenci kroku a délku kroku. VO 3: Jaký bude rozdíl vybraných hodnot metabolických parametrů (metabolický ekvivalent) při běhu v laboratoři (běžecký ergometr) předdefinovanými rychlostmi naboso a v běžecké obuvi? 37

38 Cíle, hypotézy a úkoly práce Zdůvodnění VO 3: Výzkumná otázka se vztahuje k oblasti metabolismu při zátěži. Změny metabolických hodnot při běhu naboso a v běžecké obuvi budou ukazateli rozdílně prováděné techniky. Jako hlavní ukazatele jsem vybral hodinový metabolický ekvivalent (MET) Úkoly výzkumného projektu Výzkumné otázky, které jsem formuloval, vyžadují řešit tyto úkoly: 1. Stanovit výběrový soubor testovaných osob, které se podrobí testování. 2. U výběrového souboru testovaných osob provést vstupní odběr základních antropometrických dat, která budou nezbytná pro další fázi laboratorního testování. 3. U výběrového souboru testovaných osob provést laboratorní měření maximální spotřeby kyslíku definovat rychlost pro další testování. 4. Zjistit změnu srdeční frekvence, respiračního kvocientu, dechové frekvence při běhu stejnou rychlostí naboso a v běžecké obuvi. 5. Zjistit a porovnat hodnoty ukazatelů běžecké ekonomiky při běhu předdefinovanou rychlostí. 6. Za pomoci kinematické analýzy zjistit, délku a frekvenci kroku. 7. Z naměřených hodnot vypočítat a porovnat metabolické ukazatele intenzity zátěže. 38

39 Metodika práce 3. METODIKA VÝZKUMNÉHO PROJEKTU Posuzování a měření odezvy různých orgánových funkcí (matabolických a kardiorespiračních) v závislosti na určitém zatížení umožňují zátěžové testy. Ty dělíme do dvou skupin: 3. effort tests odezva je měřena při vlastní zátěži 4. recovery tests odezva je měřena v zotavení Pro účely své práce využiji testování při vlastní zátěži. Dynamické zatížení definuje Cinglová (2002), kdy je při testování prováděn dynamický pohyb ve formě běhu. V laboratorních podmínkách použiji běžecký ergometr nebo také běžecký pás (v anglickém jazyce je užíván pojem treadmill). Metodika bude spočívat v empirickém zkoumání za použití technických prostředků pro měření fyziologických veličin běžců a ukazatelů ekonomiky běhu (SF, VO2.kg -1, RQ, DF, frekvence kroku a délka kroku) Popis zkoumaného souboru a způsob výběru Pro potřeby výzkumu jsem vybral 2 muže ve věku 22 a 29 let. Dále budu obě testované osoby pro přehlednost označovat jako TO22 a TO29. Oba jsou aktivními sportovci. V první fázi odběru dat jsem zjistil základní veličiny uvedené v tab. 4: Tab. 4: Data testovaných osob získaná při prvotním odběru. TO22 TO29 VO2max [ml.min -1.kg -1 ] 68,49 62,16 m [kg] 64,1 74 tělesný tuk [%] 11,9 9,8 tělesná výška [cm] Všechny testované osoby ze souboru výběru mají zkušenosti s vytrvalostním během, s během na ergometru v laboratoři a s tréninkem na boso Použité metody Jak jsem již zmínil v úvodu této kapitoly, použiji prostředky, které mi umožní měření. V laboratoři použiji pohyblivý pás (běžecký koberec), přístroj pro měření respiračních parametrů a přístroj pro záznam SF. Pro účely záznamu videosekvence 39

40 Metodika práce použiji kameru s vysokou vzorkovací frekvencí (až 240 snímků za sekundu). K odběru antropometrických dat využiji proceduru InBody, která funguje na principu bioimpedance. Bioimpedance je dnes velmi spolehlivou metodou ke zjišťování tělesných parametrů jak u sportovní, tak u běžné populace. Hladina spolehlivosti α (respektive variační koeficient označován také jako CV [%]) je za použití přístrojů InBody 1,8 % u dospělých a u dětí 3,0 %. Korelační koeficient zjištěný při měřeních u mužů ve věku let je 0,91 (Jensky-Squires et al., 2008). Ergometrickou metodu, upravenou pro podmínky mého testovaní, podle Wintera et al. (2007), užiji pro testování ekonomiky při běhu naboso i při běhu v obuvi. V první fázi testování ale musím zjistit VO2max všech testovaných osob. K tomuto využiji spiroergometrický test podle Hellera a Vodičky (2011) Test VO2max na běžeckém ergometru (Treadmill test 1) Cílem tohoto testování je zjistit a stanovit hodnotu VO2max ve stupňovaném zátěžovém testu do vita maxima na běhacím koberci (Heller & Vodička, 2011). Při testování VO2max (před podáním maximálního výkonu) by se běžec měl cítit zahřátý, ale zároveň odpočatý (Winter et al., 2007). Zahřátí (Warm up) Pro rozcvičení zvolím dvě 4 minutová submaximální rozcvičovací zatížení s 0% sklonem a rychlostí 10 km.h -1 a 12 km.h -1. Testovací protokol Sklon pásu jsem nastavil na 1 % kvůli vyrovnání nežádoucích sil, které způsobuje reakce podložky běžeckého pásu. Tyto síly musí běžec jinak při běhu v terénu překonávat. Ekvivalenci mezi během v laboratoři a v terénu popisuje Winter et al. (2007). Počáteční stupeň rychlosti jsem určil na 10 km.h -1, se stupňováním o 1 km.h -1 každou minutu (což odpovídá přírůstku Δv o 60-1, respektive 0,0167 km.h -1 každou sekundu) až do vyčerpání (vita maxima). Záznam srdeční frekvence proběhne v intervalu 30 sekund. Analýza plynů bude probíhat kontinuálně se záznamem v intervalu 30 sekund. Aktuální rychlost koberce bude zaznamenávána v intervalu 30 sekund. 40

41 Metodika práce Zchlazení (Cool down) Po ukončení testování je doporučeno testované osobě 15 minutové zotavení ve formě joggingu, posléze chůze. Při testování VO2max těsně po ukončení vrcholu (tzv. peak) ještě před výklusem přístroj zaznamená 60 sekund zotavovací fáze tzv. zotavovací kyslík (obr. 9 v kapitole ). V našem případě po zotavení nebude již probíhat další měření Test ekonomiky na běžeckém ergometru (Treadmill test 2) Nyní uvedu metodu postupu měření podle Wintera et al. (2007). Dílčí postupy jsem upravil pro svoje potřeby výzkumu. Zahřátí (Warm up) Pro účely rozcvičovacího zatížení jsem zvolil 7 minutový kontinuální běh se stupněm rychlosti km.h -1 a následným strečinkem. Testování (Steady state) Sklon pásu jsem nastavil na 1 % (zdůvodnění viz kapitola 3.2.1), stupeň rychlosti jsem nastavil individuálně podle následujícího kritéria, které vychází z měření Treadmill test 1: v = 70 % VO2max, po úpravě vztahu pro výpočet jsem dostal: v = 0,7.VO2max. Pro jednoduchost uvádím v tab. 4 souhrn hodnot jednotlivých testovaných osob ze souboru výběru. Tab. 5: Předdefinované rychlosti při laboratorních měřeních běhu naboso a v běžecké obuvi vypočtené z dosažené rychlosti při VO2max. vmax [km.h -1 ] 70 % vmax [km.h -1 ] VO2max [ml.min -1.kg -1 ] 70 % VO2max [ml.min -1.kg -1 ] TO22 21,1 14,8 ( 15,0) 68,49 47,94 TO29 18,5 12,95 ( 13,0) 62,16 43,51 Délku testovacího běhu jsem stanovil na 60 minut. Srdeční frekvenci budou přístroje zaznamenávat v intervalu 30 sekund. Analýza plynů proběhne kontinuálně 41

42 Metodika práce se záznamem, interval zápisu sledovaných proměnných bude 30 sekund kvůli vyhlazení záznamu pro export. Záznam videosekvence proběhne každou 10. minutu po dobu 30 sekund (tedy v těchto časech [min:s]: 9:00 9:30; 19:00 19:30; 29:00 29:30; 39:00 39:30; 49:00 49:30; 59:00 59:30). Zchlazení (Cool down) Po ukončení testování je doporučeno testované osobě 15 minutové zotavení ve formě joggingu, posléze chůze. V našem případě po zotavení nebude již probíhat další měření Výpočty proměnných Hlavní sledované proměnné a jejich hodnoty zjištěné měřením jsem použil pro výpočet zbývajících hodnot sledovaných proměnných. Jednak z důvodu neměřitelnosti bez vstupu jiných proměnných a také z důvodu jednoduchosti a zároveň přesnosti výpočtu MET Metabolický ekvivalent. Bude sledován jako orientační hodnota. Přepočet z analýzy plynů provádí přístroj Cortex Metalizer 3B sám a výsledek zobrazuje v jednotkách METs. Pro kontrolu lze využiji přepočtového vztahu podle Ainswortha et al. (2000), jestliže známe hodnoty energetického výdeje v jednotkách kcal nebo kj: 1MET 1 kcal kg h 4,184 kj kg h pokud známe zároveň spotřebu kyslíku, lze pro ověření využít i vztahu: 1 MET = 3,5 ml O 2 kg 1 min 1 a po nasbírání dat provedu grafické i tabulkové srovnání Vybavení a použité přístroje Pro účely laboratorního měření jsem použil běžecký ergometr Katana Sport 40 s možností nastavení rychlosti (od 0,5 do 40 km.h -1 ) a sklonu (od 0 % do +25 %), s pohyblivým povrchem o rozměrech 1,9 x 0,7 m. Ke snímání srdeční frekvence 42

43 Metodika práce jsem použil hrudní pás Garmin a k záznamu a přenosu náramkové hodinky Garmin Forerunner 910 XT HR Premium. Data jsem přenesl přes anténní rozhraní Garmin Connect dodávané jako příslušenství ke sporttesterům. Pro zjištění tělesného složení pomocí metody InBody jsem použil přístroj In- Body 720 Body Composition Analyzer propojený s PC s příslušným softwarem, který dodává výrobce současně s přístrojem. Pro záznam a analýzu plynů jsem použil přístroj Cortex Metalizer 3B vybavený silikonovou maskou se snímacím čidlem průtoku plynů (objem inspirace a exspirace, složení). Před každým měřením byla provedena kalibrace plynů a objemu. Pro záznam videosekvence jsem použil kameru GoPro HD HERO3+ Black Edition s maximální snímkovací frekvencí 240 snímků za sekundu (pro účely výzkumu postačí snímkovací frekvence 35 snímků za sekundu). Pro zjištění hmotnosti obuvi jsem použil digitální váhu Sanitas SDS 64 s přesností d = 1 g. Záznam a vyhodnocení dat: sporttester Garmin Forerunner 910 XT HR Premium s možností uložení záznamu do paměti. Data jsem převedl do PC vybaveného softwarem SportTracks (Zone Five Software) verze 3.1, následně exportoval data do formátu pro práci s tabulkovým procesorem Microsoft Excel 2013 a provedl vyhodnocení. Pro statistické výpočty základní popisné statistiky jsem použil software Statistica 12 a Microsoft Excel Videozáznam z kamery GoPro HD HERO3+ Black Edition jsem převedl do PC a kinematickou analýzu provedl za pomoci softwaru VirtualDub Organizace práce Laboratoř antropometrie Po výběru testovaných osob jsem se přesunul do laboratoře antropometrie FSpS a pod odborným dohledem provedl potřebné měření. 43

44 Metodika práce Laboratoř biomedicíny Po odběru potřebných antropometrických dat v laboratoři antropometrie FSpS jsem se přesunul do laboratoře biomedicíny FSpS. Zde jsem provedl poučení o bezpečnosti a pod odborným dohledem jsem uskutečnil první fázi měření VO2max (Treadmill Test 1), data jsou v tab. 5. S odstupem 7 dní jsem provedl následná měření ekonomiky (Treadmill Test 2) v obuvi a s odstupem dalších 7 dní měření ekonomiky (Treadmill Test 2) na boso. Před měřením ekonomiky běhu v obuvi, respektive před testováním na běhacím koberci, jsem u každé testované osoby provedl vážení obuvi (levou i pravou zvlášť) a zaznamenal průměrnou hodnotu páru zaokrouhlenou na 1 g. 44

45 Výsledky práce, diskuse 4. VÝSLEDKY VÝZKUMNÉHO PROJEKTU, DISKUSE 4.1. Naměřené hodnoty během výzkumu V této části uvedu tabulky s hodnotami vybraných veličin naměřených během výzkumu. Pro podrobné zkoumání doporučuji shlédnout přílohu s kompletními tabulkami dat výzkumu a s grafy průběhu sledovaných proměnných, které jsou v lepším rozlišení (v této části uvádím pouze grafy s nižším rozlišením). Pro tuto variantu jsem se rozhodl z důvodu větší přehlednosti demonstrace výsledků mého výzkumu. Interval zápisu sledovaných kardiorespiračních a metabolických ukazatelů zatížení, jsem standardně stanovil na 30 sekund z důvodu hladšího průběhu křivek. Zároveň jsem u patřičných dat provedl regresní analýzu, která je zobrazena u grafů s liniemi trendu. V případě grafu VO2max a grafu závislosti SF na VO2 uvádím i rovnice trendových linií pro demonstraci strmosti nárůstu hodnot (obr ). V lepším rozlišení jsou grafy v příloze 7, 8, 13 a 14. Obr. 16 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu naboso. Ze vstupního měření VO2max (Treadmill test 1) jsem získal u TO22 23 hodnot SF, VO2 a rychlosti v. U TO29 jsem získal ze vstupního měření VO2max (Treadmill test 1) 17 hodnot SF, VO2 a rychlosti v. Datové tabulky jsou v příloze 3, grafy průběhu jsou v příloze 9 a v příloze

46 Výsledky práce, diskuse Obr. 17 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu v obuvi. Obr. 18 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu naboso. Získal jsem 119 hodnot pro každý cyklus testování (treadmill test 2), ze kterých uvádím popisnou statistiku (medián, směrodatná odchylka a rozptyl) v tab. 8. Statistické testy (t-test, Shapirův-Wilksův test normality) jsou v tab. 9. Krabicové grafy popisné statistiky jsou v příloze 22. Soubor 6 hodnot délky a frekvence kroku, počty kroků v úseku, délka úseku, čas úseku a počet snímků v úseku z kinematické analýzy (pro každý interval jedna) jsou v tab. 6 a tab

47 Výsledky práce, diskuse Obr. 19 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu v obuvi. Tab. 6: Získaná data z kinematické analýzy u TO22. V OBUVI NABOSO ROZDÍL sledovaná prom./časový rozsah úseku 2:30-3:00 5:30-6:00 8:30-9:00 10:30-11:00 11:30-12:00 14:30-15:00 poč. snímků úseku poč. kroků úseku čas úseku podle snímků [s] 29,2 30,2 30,7 31,3 29,5 30,0 vzdálenost úseku podle snímků [m] 121,48 125,80 127,88 130,21 122,88 124,90 délka kroku [m] 1,27 1,26 1,25 1,25 1,25 1,22 frekvence kroku [step.min -1 ] 197,6 198,7 199,4 199,7 199,4 204,2 poč. snímků úseku poč. kroků úseku čas úseku podle snímků [s] 29,8 30,4 29,8 29,7 30,0 31,9 vzdálenost úseku podle snímků [m] 123,96 126,63 124,17 123,65 125,17 132,85 délka kroku [m] 1,24 1,23 1,22 1,21 1,20 1,21 frekvence kroku [step.min -1 ] 201,7 203,3 205,4 206,2 207,7 207,0 rozdíl délky kroku [m] 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,02 rozdíl frekvence kroku [step.min -1 ] 4,1 4,6 6,0 6,6 8,3 2,8 47

48 Výsledky práce, diskuse Tab. 7: Získaná data z kinematické analýzy u TO29. sledovaná prom./časový rozsah úseku 9:30-19:30-29:30-39:30-49:30-59:30-10:00 20:00 30:00 40:00 50:00 60:00 poč. snímků úseku poč. kroků úseku čas úseku podle snímků [s] 28,9 30,2 31,9 31,9 30,8 30,7 vzdálenost úseku podle snímků [m] 104,48 109,06 115,19 115,19 111,10 110,86 délka kroku [m] 1,16 1,14 1,15 1,15 1,16 1,15 frekvence kroku [step.min -1 ] 186,6 190,7 188,1 188,1 187,2 187,6 V OBUVI NABOSO ROZDÍL poč. snímků úseku poč. kroků úseku čas úseku podle snímků [s] 30,6 30,1 30,4 30,8 30,2 30,4 vzdálenost úseku podle snímků [m] 110,38 108,69 109,66 111,10 108,94 109,66 délka kroku [m] 1,10 1,09 1,05 1,05 1,05 1,05 frekvence kroku [step.min -1 ] 196,3 199,3 205,5 206,7 206,9 205,5 rozdíl délky kroku [m] 0,06 0,05 0,10 0,10 0,11 0,10 rozdíl frekvence kroku [step.min -1 ] 9,7 8,6 17,4 18,6 19,6 17,9 Tab. 8:Statistické údaje z dat naměřených během výzkumu. naboso TO22 TO29 v obuvi x σ σ 2 Me x σ σ 2 Me x rozdíl VO2 [ml.min -1.kg -1 ] 55,97 5,65 31,89 57,06 54,23 2,81 7,89 54,37 2,83 1,9 SF [tepy.min -1 ] 169,2 12,4 154,3 173,2 174,9 8,5 73,1 176,0 7,7 - METs 15,99 1,61 2,60 16,30 15,49 0,80 0,64 15,54 0,81 - RQ 0,91 0,02 0,00 0,91 0,92 0,02 0,00 0,92 0,01 - DF [dech.min -1 ] délka kroku [m] 1, , ,03 - frekvence kroku [step.min -1 ] 205, , ,4 - VO2 [ml.min -1.kg -1 ] 46,81 2,98 8,89 47,53 46,67 2,62 6,85 46,63 1,53 0,9 SF [tepy.min -1 ] 160,5 7,3 52,7 164,0 161,1 9,0 81,1 163,9 2,1 - METs 13,38 0,85 0,73 13,58 13,33 0,75 0,56 13,32 0,44 - RQ 0,93 0,02 0,00 0,93 0,85 0,02 0,00 0,84 0,09 - DF [dech.min -1 ] délka kroku [m] 1, , ,09 - frekvence kroku [step.min -1 ] 203, , ,3 - x rozdíl [%] 48

49 Výsledky práce, diskuse Tab. 9: Základní popisná statistika, t-test a Shapirův-Wilksův test normality dat. TO22 TO29 t-test p Shapiro- Wilk naboso Shapiro- Wilk v obuvi VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] délka kroku [m] 0, frekvence kroku [step.min -1 ] 0, VO2 [ml.min -1.kg -1 ] 4, p Liliefors SF [tepy.min -1 ] 0, METs 8, RQ 2, , , ,01 DF [dech.min -1 ] 1, , , ,01 délka kroku [m] 1, , , , ,1596 0,05 frekvence kroku [step.min -1 ] 1, , , , ,1472 0,05 Tabulka hmotností obuvi s předpokládaným navýšením spotřeby kyslíku, který dle Myerse a Steudela (1985) nastane s každým přidáním zátěže na spodní segment dolní končetiny, je v tab. 10. Tab. 10: Přepočet predikovaného zhoršení ekonomiky běhu podle Myerse a Steudela (1985). typ (název) obuvi hmotnost obuvi [g] zhoršení ekonomiky [%] (100 g = 1 % VO2) TO22 Adidas adizero adios ,14 TO29 Asics gel kayano ,78 Grafy hodnot sledovaných proměnných (SF, VO2, RQ, DF, MET, frekvence kroku a délky kroku) TO22 a TO29 jsou na obr , v lepším rozlišení jsou k nalezení v příloze, jak jsem již naznačil v úvodu. 49

50 Výsledky práce, diskuse 4.2. Diskuse Zhodnocení výsledků vzhledem k zadání Provedl jsem testování a na základě formulovaných výzkumných otázek dospěl k následujícímu závěru. Typ obuvi (hmotnost, specifikace pro typ došlapu, tloušťka podrážky aj.) má různý vliv na běžeckou ekonomiku. Jedná se o specifický intra individuální rozdíl, který závisí na stupni trénovanosti běžce, zkušenostech s během naboso či minimalistické obuvi (např. typ Vibram Fivefingers). Velikost zkoumaného souboru je dle výsledků mého výzkumu rozhodující. Jisté souvislosti jsou již prokázané i jinými studiemi, avšak malý soubor může pomoci odhalit detaily, na kterých se často ve výzkumech s velkými počty probandů zapomíná. Dle zadání jsem splnil všechny úkoly výzkumu, ale vzhledem k nízkému počtu testovaných osob nelze výsledky výzkumu generalizovat. Výsledky naznačují vysokou variabilitu vstupních dat, a proto je skutečně nezbytné do výzkumu zařadit větší počet testovaných osob. Specifikací přísnějších vstupních kritérií, a to hlavně v oblasti materiálního vybavení běžců (stejný typ obuvi, typ došlapu, běžci ze stejné nebo podobné výkonnostní kategorie), rozšířením úkolů projektu o další referenční testování (za pomoci kterého bych změřil změny po období tréninku výhradně v minimalistické obuvi), by se značně zpřesnily výsledky výzkumu a vyjasnily mnohé otázky, se kterými jsem se potýkal v průběhu testování Začlenění do systému teorie Výsledky výzkumu jsou hmatatelným způsobem začlenitelné do systému teorie. V mnoha bodech se můj výzkum shoduje se studiemi autorů, kteří se také zabývali ekonomikou běžecké techniky. Práci jsem koncipoval jako případovou studii, která poslouží jako teoretický a metodický základ pro následující pilotní projekty. Domnívám se, že syntéza teoretických poznatků, které se věnuji v první části výzkumu, plně koresponduje s aktuální problematikou ekonomiky běhu a poskytuje dalším případným výzkumníkům oporu pro jejich práci. Získaná data mohou v tomto případě sloužit jako referenční vzorek, na jehož základě se dají odstranit případné budoucí chyby v metodice nového výzkumného projektu. 50

51 Výsledky práce, diskuse Stanovisko k výzkumným otázkám V následující podkapitole uvedu obecná stanoviska k výzkumným otázkám. Částečně nastíním výsledky výzkumu v kontrastu s položenými výzkumnými otázkami. Jedná se o věcné postřehy a zjištěné skutečnosti získané během výzkumu při získávání odpovědí na výzkumné otázky. V této kapitole jsem použil obrázky s grafickým znázorněním sledovaných veličin v menším měřítku z důvodu přehlednosti. Pro detailnější znázornění jsou obrázky včetně kompletních datových tabulek k nalezení v příloze. Stanovisko k VO 1 Jaký bude rozdíl vybraných hodnot kardiorespiračních parametrů (srdeční frekvence, VO2, RQ, dechová frekvence) při běhu v laboratoři předefinovanými rychlostmi naboso a v běžecké obuvi? V testovaném souboru jsem pozoroval změny vybraných kardiorespiračních parametrů u TO22 a TO29. V příloze 1 uvádím hodnoty naměřených veličin u TO22 a jejich rozdíl při běhu předdefinovanou rychlostí a v příloze 2 u TO29. Obr. 20 Průběh spotřeby kyslíku u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h

52 Výsledky práce, diskuse Obr. 21 Průběh srdeční frekvence u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1. Obr. 22 Respirační kvocient u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h -1. Zjištěné rozdíly u TO22 Ve spotřebě kyslíku i u srdeční frekvence došlo v průběhu testování k predikovanému lineárnímu nárůstu obou veličin jak při běhu v běžecké obuvi, tak i naboso. U TO22 se vyskytla v průběhu měření při běhu naboso zdravotní komplikace v podobě stržení svrchní části kůže na ploskách obou končetin, test musel být přerušen a data v této části nejsou kompletní. Měření jsem již nemohl opakovat. Proto také uvádím v trendové linii předpověď na 10 cyklů (obr. 20 a obr. 21). I přes nekompletní data se průběh dá zcela jasně předpovědět. Nárůst SF a VO2 je v prvních fázích (prvních 15 min) vyšší při běhu naboso. Předpokládám, že tento vzniklý rozdíl by se projevil i ve zbytku testovacího cyklu a to z důvodů, které uvádím 52

53 Výsledky práce, diskuse Obr. 23 Dechová frekvence u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h -1. v teoretické části práce. Rozdíl ve spotřebě kyslíku při běhu naboso je v průměru o 2,8 ml.min -1.kg -1 vyšší než při běhu v obuvi (tab. 8). Rozdíl srdeční frekvence je průměrně vyšší o 7 tepů.min -1. U respiračního kvocientu RQ jsem nepozoroval významné změny (obr. 22). Rozdíl dechové frekvence kolísal v rozmezí 1 8 dechů.min -1 (obr. 23). V průměru činí rozdíl 4 dechy.min -1. V tomto případě se také nejedná o významný rozdíl. Hlavní roli tedy představují parametry spotřeby kyslíku a srdeční frekvence, což dokazuje strmý nárůst obou veličin v průběhu testování při běhu naboso. Vzájemná lineární závislost srdeční frekvence a spotřeby kyslíku navíc potvrzuje důležitost těchto dvou veličin ve vztahu k ekonomice běhu (příloha 7 a příloha 8). Zjištěné rozdíly u TO29 Obr. 24 Průběh spotřeby kyslíku u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h

54 Výsledky práce, diskuse Obr. 25 Průběh srdeční frekvence u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h -1. Obr. 26 Respirační kvocient u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h -1. Situace u TO29 ve vztahu k TO22 byla zcela odlišná a to především v nárůstu spotřeby kyslíku VO2. Při běhu v obuvi jsem pozoroval v první třetině testovacího cyklu celkově vyšší spotřebu kyslíku než při běhu naboso (obr. 24). Ve zbývajících dvou třetinách spotřeba kyslíku při běhu v obuvi dále klesla a při běhu naboso naopak rostla (zlom nastal v čase 21:30). Jedná se tedy o záporný rozdíl ve vztahu k trendové linii v první třetině testovacího cyklu. Z tohoto důvodu uvádím v tabulce popisné statistiky (tab. 8) rozdíl průměrných hodnot až od bodu zlomu v čase 21:30. Tento jev záporného rozdílu má zřejmě na svědomí situace, kdy je svalstvo dolních končetin v počátku měření dostatečně zregenerované. V průběhu zátěže potom organizmus neplní požadavky transportního systému, nebo také, což 54

55 Výsledky práce, diskuse je zřejmě pravděpodobnější, se projevil již zmiňovaný efekt hmoty (mass effect) dle výzkumu Divetra et al. (2008) v kapitole 1.5.1, ale ne v takové míře (rozdíl činí pouhých 0,9 %). U srdeční frekvence jsem pozoroval obdobné změny jako u VO2 (obr. 25), ale nenaměřil jsem hodnoty, které by v rozdílu byly záporné. SF při běhu naboso kontinuálně rostla, stejně tak SF při běhu v obuvi, ale vyšších hodnot dosahovala při běhu v obuvi. U TO29 jsem tedy pozoroval vztah nepřímé úměry mezi spotřebou kyslíku VO2 a srdeční frekvencí SF. Linie trendu s obráceným sklonem je na obr. 25. RQ jsem celou dobu pozoroval v průměru o 0,09 vyšší při běhu naboso (obr. 26), to také koreluje s dechovou frekvencí, která byla při běhu naboso průměrně vyšší o 13 dechů za minutu (obr. 27). Provedl jsem tedy u RQ a DF t-test a zjistil, že P<0,01, což naznačuje, že se jedná o velmi významný statistický rozdíl (tab. 9). Obr. 27 Dechová frekvence u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h -1. Shrnutí Z celkového pohledu je patrné vyšší zatížení organismu TO29 i TO22 při běhu naboso než při běhu v běžecké obuvi. I přes přidanou zátěž ve formě obuvi byla odezva organismu u obou subjektů vyšší při běhu naboso (u TO29 až od času 21:30). To potvrzuje domněnku o tzv. efektu hmoty. 55

56 Výsledky práce, diskuse Stanovisko k VO 2 Jaký bude rozdíl vybraných hodnot ukazatelů techniky při běhu v laboratoři předdefinovanou rychlostí naboso a v běžecké obuvi? V testovaném souboru jsem vyhodnotil za pomoci kinematické analýzy ukazatele techniky běhu u TO22 a TO29. Naměřená data a rozdíly vybraných ukazatelů běžecké techniky uvádím u TO22 v tab. 6 a u TO29 v tab. 7. TO22 nedokončila fázi testování běhu naboso, proto jsem vyhodnotil data pouze z prvních 15 minut Obr. 28 Délka kroku zjištěná u TO22 za pomoci kinematické analýzy. Obr. 29 frekvence kroku zjištěná u TO22 za pomoci kinematické analýzy. běhu. Provedl jsem párový t-test veličin délky kroku a frekvence kroku. U obou testovaných jsem zjistil P<0,01, to ukazuje na statisticky významný rozdíl. U TO22 je měření pouze v délce 15 minut, ale mohu s jistotou předvídat, že rozdíl při běhu naboso by se dále zvyšoval, tedy délka kroku by byla kratší a frekvence kroku vyšší než při běhu v obuvi. Situace u TO29 byla obdobná. Rozdíl délky a frekvence kroku byl v tomto případě významnější (tab. 8). Výsledky měření jednoznačně ukazují, že obuv má statisticky významný vliv na délku a frekvenci kroku. Délka kroku zjištěná za pomoci kinematické analýzy u TO22 je na obr. 28 a frekvence kroku na obr. 29. Délka kroku zjištěná za pomoci kinematické analýzy u TO29 je na obr. 30 a frekvence kroku na obr. 31. Obr. 30 Délka kroku zjištěná u TO29 za pomoci kinematické analýzy. Obr. 31 frekvence kroku zjištěná u TO29 za pomoci kinematické analýzy. 56

57 Výsledky práce, diskuse Shrnutí U obou testovaných osob se při běhu naboso prokazatelně zvyšuje frekvence kroku a zkracuje délka kroku. Stanovisko k VO 3 Jaký bude rozdíl vybraných hodnot metabolických parametrů při běhu v laboratoři předdefinovanými rychlostmi naboso a v běžecké obuvi? V testovaném souboru jsem pozoroval změny vybraných ukazatelů metabolických parametrů (metabolický ekvivalent MET) u TO22 a TO29. V příloze 1 uvádím rozdíl hodnot naměřených předdefinovanou rychlostí u TO22 a v příloze 2 u TO29. Statistické veličiny uvádím v tab. 8 a tab. 9. Zjištěné rozdíly u TO22 Průběh změn metabolického ekvivalentu koresponduje s ukazateli respiračními, resp. se spotřebou kyslíku. Přístroj Cortex přepočítává metabolický ukazatel MET ze spotřeby kyslíku, proto by byl procentuální rozdíl změn stejný (tab. 8). Grafické vyjádření průběhu změn metabolického ekvivalentu je na obr. 32 a v lepším rozlišení v příloze 6. Vzhledem k nekompletnosti dat z měření naboso je strmost nárůstu změn MET v prvních 15 minutách dle předpovědi trendové linie vyšší, ale předpoklad, že by se po celou dobu udržel pozitivní rozdíl, tedy, že metabolický výdej by byl při běhu naboso vyšší než při běhu v obuvi. Statistické výpočty jsem v tomto případě neprováděl, protože by neměly patřičnou vypovídací hodnotu vzhledem k zaměření výzkumu. Obr. 32 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO22 při běhu naboso a v obuvi. 57

58 Výsledky práce, diskuse Zjištěné rozdíly u TO29 Průběh změn metabolického ekvivalentu byl shodný s průběhem spotřeby kyslíku. Počátek nárůstu metabolického výdeje při běhu naboso byl strmý, ale po několika minutách opět klesl. Rozptyl hodnot je 0,73. Z celkového pohledu se projevoval lineární nárůst, v čase 21:30 trendová linie při běhu naboso protíná trendovou linii při běhu v obuvi (obr. 33, v lepším rozlišení příloha 7). Metabolický ekvivalent při běhu v obuvi měl tendenci klesat. V závěru testování (posledních 10 minut) prudce klesal a před koncem testování opět vzrostl. Jedná se zcela odlišnou situaci než u TO22. Příčinu záporného trendu nedokáži bez dalšího měření zcela přesně určit. Pouze se domnívám, že jde jistý způsob adaptace na vytrvalostní výkon ve specifických podmínkách. Obr. 33 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO29 při běhu naboso a v obuvi. Shrnutí Využití metabolického ekvivalentu jako ukazatele běžecké ekonomiky neshledávám z mého pohledu jako významné, pokud je jako hlavní ukazatel použta proměnná VO2. Provázanost spotřeby kyslíku a ukazatele metabolického výdeje MET je patrná z výsledků měření. Trendové linie mají shodný sklon (pro VO2: y = 0,0045x + 46,854; pro MET: y = 0,0044x + 13,633), při náhodném výběru hodnot a zpětném přepočtu podle rovnice v kapitole jsem dostal shodný výsledek. 58

59 Závěr ZÁVĚR V případové studii jsem provedl výzkumné vyšetření dvou dobrovolníků z řad sportovců ve věku 22 a 29 let, kteří se zabývají běžeckými disciplínami. Výzkum neprovázely větší problémy, které by se nedaly v průběhu zvládnout. V hlavní fázi výzkumu jsem se musel potýkat s vyřešením situace, kdy TO22 nedokončila testování běhu naboso z důvodu neodkladných zdravotních komplikací. Získal jsem tak validní soubor dat pouze u jednoho testovaného subjektu. Přes tuto komplikaci jsem se pokusil dokončit výzkum a na základě získaného souboru dat predikovat a argumentačně doložit patřičné závěry ve vztahu k výzkumným otázkám. Ačkoliv jsem již uvedl, že výsledky měření nebyly zcela přesvědčivé, neznamená to, že by výzkum jako takový nepřinesl cenné poznatky. Měření ukázala, že vyšší zatížení organismu je u TO29 i TO22 při běhu naboso než při běhu v běžecké obuvi. I přes přidanou zátěž ve formě obuvi byla odezva organismu u obou subjektů vyšší při běhu naboso. To potvrzuje domněnku o tzv. efektu hmoty. Prokázal jsem, že při běhu naboso se zvyšuje frekvence kroku a zkracuje délka kroku, a to u obou subjektů. Využití metabolického ekvivalentu jako ukazatele běžecké ekonomiky jsem neshledal jako významné, pokud je jako hlavní ukazatel použta proměnná VO2 a to vzhledem k provázanosti spotřeby kyslíku a ukazatele metabolického výdeje MET. Průkazné také bylo, že při běhu naboso je významným způsobem vyšší dechová frekvence a respirační kvocient. Vyšší dechová frekvence může mít souvislost s vyšší frekvencí kroku, protože běžci si udržují rytmus a tempo také podle rytmu dechu. Korelaci by bylo třeba prokázat dalším měřením s vyšším počtem účastníků výzkumu. Případová studie na malém počtu subjektů má zase na druhou stranu značnou výhodu především v možnosti odladění úkolů před spuštěním výzkumu s větším souborem testovaných osob. Odladěním vstupních kritérií a úpravou testovacích protokolů je klíčové, protože se zvyšujícím se počtem subjektů také rostou náklady na výzkum, což by mohlo za jistých podmínek způsobit fatální selhání. Doufám proto, že moje práce bude sloužit jako odrazový můstek pro další studie. 59

60 Seznam zkratek SEZNAM ZKRATEK Použitá zkratka Anglický název zkratky Český název zkratky α confidence level hladina spolehlivosti σ 2 variance rozptyl σ discrete random variable směrodatná odchylka µvs microvolt-second mikrovolt sekunda AEP aerobic treshold aerobní práh ANP anaerobic treshold anaerobní práh ATP adenosine triphosphate adenozintrifosfát Cl chlorine chlór cm centimeter centimetr CO2 carbon dioxide oxid uhličitý COR cost of transport nároky na transport CP creatine phosphate kreatinfosfát CR cost of running ekonomika běhu CV coeficient of variation variační koeficient DF respiratory rate dechová frekvence EMG electromyography elektromyografie fh heart rate frekvence srdeční Fv vertical force vertikální síla g gram gram h hour hodina HR heart rate frekvence srdeční kcal kilocalories kilokalorie kg kilogram kilogram kj kilojoule kilojoule km kilometer kilometr kpa kilopascal kilopascal l liter litr m meter metr Me median medián MET metabolic equivalent metabolický ekvivalent MET-hod metabolic equivalent per hour hodinový metabolický ekvivalent MET-min metabolic equivalent per minute minutový METs metabolic equivalents metabolické ekvivalenty mi mile míle min minute minuta ml mililiter mililitr mmol milimol milimol MV cardiac heart output minutový výdej srdeční N newton newton Na sodium sodík O2 oxide kyslík 60

61 Seznam zkratek p pressure tlak PC personal computer osobní počítač PCr phospho creatine fosfokreatin RQ respiratory quotient respirační kvocient s second sekunda SF heart rate srdeční frekvence SV stroke volume tepový objem t time čas TF heart rate tepová frekvence v speed rychlost VCO2 carbon dioxide ventilatory výdej oxidu uhličitého VE ventilátory equivalent minutová ventilace VE O2 oxide ventilátory equivalent ventilační ekvivalent pro kyslík VO2 oxygen consumption spotřeba kyslíku VO2max maximal oxygen consumption maximální spotřeba kyslíku x arithmetic average aritmetický průměr 61

62 Seznam obrázků SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Hypotetický model sportovního výkonu Obr. 2 Podíl tuků na hrazení energetických nároků při sportovním výkonu Obr. 3 Průběh energetického výdeje a podíl jednotlivých systémů energetické úhrady ve svalu v závislosti na trvání zatížení Obr. 4 Přibližný poměr energetických systémů v zavislosti na trvání výkonu Obr. 5 Energetické zdroje na začátku práce Obr. 6 Vzájemné ovlivňování energetických systémů s vrcholem v intenzitě zátěže s rostoucí dobu trvání Obr. 7 Vzájemný vztah mezi intenzitou zátěže (rychlost běhu) a spotřebou kyslíku. Ilustrace VO2max trénovaných a netrénovaných mužů Obr. 8 Funkční změny v průběhu mrtvého bodu a druhého dechu Obr. 9 Průběh spotřeby kyslíku a vznik deficitu i pozátěžového kyslíku při zátěži střední intenzity Obr. 10 Lineární vztah mezi spotřebou kyslíku a srdeční frekvencí při stoupající zátěži na ergometru u dvou osob Obr. 11 Švihový způsob běhu s popisky jednotlivých mikrofází Obr. 12 Schematické rozdělení ekonomiky běhu Obr. 13 Průběh zhoršování běžecké ekonomiky ve výzkumu Myerse a Steudela (1985) Obr. 15 Zatížení nohou (levá noha) při běhu v kvalitní obuvi a naboso Obr. 18 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu naboso Obr. 17 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu v obuvi Obr. 16 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu naboso Obr. 19 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu v obuvi Obr. 20 Průběh spotřeby kyslíku u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h Obr. 21 Průběh srdeční frekvence u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h Obr. 22 Respirační kvocient u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h Obr. 23 Dechová frekvence u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h Obr. 24 Průběh spotřeby kyslíku u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h Obr. 26 Respirační kvocient u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h Obr. 25 Průběh srdeční frekvence u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h

63 Seznam obrázků Obr. 27 Dechová frekvence u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h Obr. 28 Délka kroku zjištěná u TO22 za pomoci kinematické analýzy Obr. 29 frekvence kroku zjištěná u TO22 za pomoci kinematické analýzy Obr. 30 Délka kroku zjištěná u TO29 za pomoci kinematické analýzy Obr. 31 frekvence kroku zjištěná u TO29 za pomoci kinematické analýzy Obr. 32 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO 22 při běhu naboso a v obuvi Obr. 33 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO 29 při běhu naboso a v obuvi

64 Seznam tabulek SEZNAM TABULEK Tab. 1: Příklad využití hodnot podle Ainswortha et al. (2011) z korigovaného Compendia pohybových aktivit Tab. 2: Číselné vyjádření výsledků výzkumu Tvrzníka a Soumara, Tab. 3: Data tlakoměrných stélek Tab. 4: Data testovaných osob získaná při prvotním odběru Tab. 5: Předdefinované rychlosti při laboratorních měřeních běhu naboso a v běžecké obuvi vypočtené z dosažené rychlosti při VO2max Tab. 6: Získaná data z kinematické analýzy u TO Tab. 7: Získaná data z kinematické analýzy u TO Tab. 8:Statistické údaje z dat naměřených během výzkumu Tab. 9: Základní popisná statistika, t-test a Shapirův-Wilksův test normality dat 49 Tab. 10: Přepočet predikovaného zhoršení ekonomiky běhu podle Myerse a Steudela (1985)

65 Literatura LITERATURA 1. Ainsworth, B., Haskell, W., Whitt, M., Irwin, M., Swartz, A., Strath, S., O Brien, W., Bassett, D., Schimitz, K., Emlaaincourt, P., Jacobs, D., & Leon, A. (2000). Compendium of Physical Activities: an update of activity codes and MET intensities. Medicine, vol. 32(Supplement), S498-S Ainsworth, B., Haskell, W., Herrmann, S., Meckes, N., Bassett, D., Tudor- Locke, C., Greer, J., Vezina, J., Whitt-Glover, M., & Leon, A. (2011) Compendium of Physical Activities. Medicine, vol. 43(issue 8), pp Bartůňková, S. (2006). Fyziologie člověka a tělesných cvičení: učební texty pro studenty Fyzioterapie a studia Tělesná a pracovní výchova zdravotně postižených. (1. vyd., 285 s.) Praha: Univerzita Karlova v Praze, nakladatelství Karolinum. 4. Bramble, D., & Lieberman, D. ( ). Endurance running and the evolution of Homo. Nature, vol. 432(issue 7015), pp Cacek, J., Hartmanová, A., Chalupová, E., Kadeřábková Březinová, V., Novák, P., Škorpil, M., Tržilová, I., & Vabroušek, P. BOREMI invest, a.s. (2014). Nové trendy v běžecké výbavě: Barefoot obuv aneb Noha byla stvořena k běhu. Running Guide 2014, roč. 9(1), pp Cavanagh, P.R., & Williams, K.R. (1982). The effect of stride length variation on oxygen uptake during distance running. Medicine & Science in Sports & Exercise, 14(1), De Lucas, R., Dittrich, N., Junior, R., De Souza, K., & Guglielmo, L. (2012). Is the critical running speed related to the intermittent maximal lactate steady state. Journal of Sports Science and Medicine, vol. 11(issue 1), pp Divert, C., Mornieux, G., Freychat, P., Baly, L., Mayer, F., & Belli, A. (2008). Barefoot-Shod Running Differences: Shoe or Mass Effect?. International Journal of Sports Medicine, vol. 29(issue 6), pp Dostál, E. (1974). Běh pro zdraví: návod pro zlepšení zdraví a proti předčasnému stárnutí. Praha: Olympia. 10. Dovalil, J. (2002). Výkon a trénink ve sportu. (Vyd. 1., 331 s.) Praha: Olympia. 11. Formánek, J., Horčic, J., Řípa, M., Felgrová, I., Marek, V., Vabroušek, P., Havlíček, P., Šula, J., Formánková, M., Pomp, J., Slabej, M., Slaba, R., & Brynda, J. (2003). Triatlon: historie, trénink, výsledky. (1. vyd., 242 s.) Praha: Olympia. 12. Frederick, E., Luximon, A., & Luximon, Y. (1984). Physiological and ergonomics factors in running shoe design. Applied Ergonomics, vol. 15(issue 4), pp Grasgruber, P., & Cacek, J. (2008). Sportovní geny. (Vyd. 1., 480 s.) Brno: Computer Press. 65

66 Literatura 14. Handzo, P. (1988). Telovýchovné lekárstvo: učebnica pre lekárske fakulty. (2., preprac. a dopl. vyd., 159 s.) Martin: Osveta. 15. Hanzlová, J., & Hemza, J. (2009). Základy anatomie pohybového ústrojí. (2., dopl. vyd., 100 s.) Brno: Masarykova univerzita. 16. Hasegawa, H., Yamauchi, T., & Kraemer, W. (2007). Foot Strike Patterns of Runners at the 15-km Point During an Elite-Level Half Marathon. The Journal of Strength and Conditioning Research, vol. 21(issue 3). 17. Havlíčková, L. (1993). Fyziologie tělesné zátěže: Speciální část. (1. vyd., 238 s.) Praha: Karolinum. 18. Havlíčková, L. (2003). Fyziologie tělesné zátěže. (2. vyd., 203 s.) Praha: Karolinum. 19. Heller, J., & Vodička, P. (2011). Praktická cvičení z fyziologie tělesné zátěže. (1. vyd., 115 s.) Praha: Karolinum. 20. Hoffman, J. (2002). Physiological aspects of sport training and performance. (vii, 343 s.) Champaign: Human Kinetics. 21. Jeřábek, P. (2008). Atletická příprava: děti a dorost. (1. vyd., 190 s.) Praha: Grada. 22. Jirák, Z. (2007). Fyziologie pro bakalářské studium na ZSF OU. (2., přeprac. vyd., 249 s.) Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě, Zdravotně sociální fakulta. 23. Kadeřábková Březinová, V., Chrástková, M., & Bačáková, R. (2014). Nohy pod drobnohledem. Run the world magazine, roč. 9(č. 2), pp Kenney, W., Wilmore, J., & Costill, D. (2012). Physiology of sport and exercise. (5th ed., xvii, 621 s.) Champaign, IL: Human Kinetics. 25. Kněnický, K. (1974). Technika lehkoatletických disciplín. (Vyd. 2., upr., 274 s.) Praha: Státní pedagogické nakladatelství. 26. Kraemer, W., Fleck, S., & Deschenes, M. (2012). Exercise physiology: integrated from theory to practical applications. (1st ed., xviii, 488 p.) Philadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams. 27. Kučera, V., & Truksa, Z. (2000). Běhy na střední a dlouhé tratě. (1. vyd., 287 s.) Praha: Olympia. 28. Kuchen, A., Choutková, B., Dostál, E., Ihring, A., Hlína, J., Kampmiller, T., Koštial, J., Koukal, J., Vindušková, J., Rusina, B., Šimonek, J., & Vomáčka, V. (1987). Teória a didaktika atletiky. (1. vyd., 379 s.) Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo. 29. McDougall, C. (2011). Born to run: zapomenutý národ a tajemství nejlepších a nejšťastnějších běžců světa. (1. vyd., 276 s., Překlad Jiří Balek). Praha: Mladá fronta. 30. Máček, M., & Máčková, J. (2002). Fyziologie tělesných cvičení. (112 s.) Brno: Masarykova univerzita v Brně. 66

67 Literatura 31. Mandelová, L., & Hrnčiříková, I. (2007). Základy výživy ve sportu. (1. vyd., 71 s.) Brno: Masarykova univerzita. 32. Morgan, D., & Craib, M. (1992). Physiological aspects of running economy. Medicine, vol. 24(issue 4). 33. Morgan, D., Martin, P., & Krahenbuhl, G. (1989). Factors Affecting Running Economy. Sports Medicine, vol. 7(issue 5), pp Myers, M., & Steudel, K. (1985). Effect of limb mass and its distribution on the energetic cost of running. The Journal of Experimental Biology, vol. 55(issue 116), pp Noakes, T., Harley, A., Bosch, A., Marino, Gibson, & Lambert. (2004). Physiological function and neuromuscular recruitment in elite South African distance runners. Equine and Comparative Exercise Physiology, vol. 1(issue 4), pp Perl, D., Daoud, A., & Lieberman, D. (2012). Effects of Footwear and Strike Type on Running Economy. Medicine, vol. 44(issue 7), pp Quinn, T., Manley, M., Aziz, J., Padham, J., & MacKenzie, A. (2011). Aging and Factors Related to Running Economy. Journal of Strength and Conditioning Research, vol. 25(issue 11), pp Saunders, P., Pyne, D., Telford, R., & Hawley, J. (2004). Reliability and Variability of Running Economy in Elite Distance Runners. Medicine, vol. 36(issue 11), pp Seliger, V., Vinařický, R., & Trefný, Z. (1980). Fysiologie tělesných cvičení. (Vyd. 1., 345 s.) Praha: Avicenum, zdravotnické nakladatelství. 40. Jensky-Squires, N., Dieli-Conwright, C., Rossuello, A., Erceg, D., McCauley, S., & Schroeder, E. (2008). Validity and reliability of body composition analysers in children and adults. British Journal of Nutrition, vol. 100(issue 04), pp Squadrone, R., & Gallozzi, C. (2009). Biomechanical and physiological comparison of barefoot and two shod conditions in experienced barefoot runners. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, vol. 49(issue 1), pp Trinkaus, E. (2005). Anatomical evidence for the antiquity of human footwear use. Journal of Archaeological Science, vol. 32(issue 10), pp Trojan, S. (2003). Lékařská fyziologie. (4. vyd. přepr. a dopl., 771 s.) Praha: Grada Publishing. 44. Tvrzník, A., & Soumar, L. (2012). Běhání. (1. vyd., 192 s.) Praha: Grada. 45. Wilmore, J., & Costill, D. (2004). Physiology of sport and exercise. (3rd ed., xvi, 726 s.) Champaign: Human Kinetics. 67

68 Literatura 46. Winter, E., Jones, A., Davison, R., Bromley, P., & Mercer, T. (2007). Sport and exercise physiology testing guidelines: VoIume I: Sport Testing. (1st ed., p. 374). New York, NY: Routledge. 47. Wood, T., & Zhu, W. (c2006). Measurement theory and practice in kinesiology. (xii, 428 p.) Champaign, IL: Human Kinetics. 68

69 Literatura Internetové zdroje 1. Taussig, J. (2010). VO2 max. měřítko naší kondice. Retrieved from: 69

70 Přílohy PŘÍLOHY Příloha 1 Datové tabulky naměřených hodnot při běhu v obuvi, naboso a tabulka rozdílových hodnot u TO22 Příloha 2 Datové tabulky naměřených hodnot při běhu v obuvi, naboso a tabulka rozdílových hodnot u TO29 Příloha 3 Datové tabulky testu VO2max u TO22 a TO29 Příloha 4 Průběh spotřeby kyslíku a u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1 Příloha 5 Průběh srdeční frekvence a u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1 Příloha 6 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1 Příloha 7 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu naboso Příloha 8 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu v obuvi Příloha 9 Test VO2max u TO22: Graf závislosti VO2 a SF na běžecké rychlosti Příloha 10 Průběh spotřeby kyslíku a u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h -1 Příloha 11 Průběh srdeční frekvence a u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h -1 Příloha 12 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h -1 Příloha 13 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu naboso Příloha 14 Linearita závislosti SF na VO2 u TO29 při běhu v obuvi Příloha 15 Test VO2max u TO29: Graf závislosti VO2 a SF na běžecké rychlosti Příloha 16 Respirační kvocient u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h -1 Příloha 17 Dechová frekvence u TO22 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 15. km.h -1 Příloha 18 Respirační kvocient u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h -1 Příloha 19 Dechová frekvence u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi předdefinovanou rychlostí 13. km.h -1 Příloha 20 Grafy ukazatelů běžecké techniky (délka kroku, frekvence kroku) s rozdílovými křivkami u TO22 Příloha 21 Grafy ukazatelů běžecké techniky (délka kroku, frekvence kroku) s rozdílovými křivkami u TO29 Příloha 22 Krabicové grafy s popisnou statistikou proměnných DF, RQ, délky kroku a frekvence kroku u TO29 při běhu naboso a v běžecké obuvi 70

71 Příloha 1 Příloha 1 Datové tabulky naměřených hodnot při běhu v obuvi, naboso a tabulka rozdílových hodnot u TO22 TO22 v obuvi t [min:s] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 26, ,5 0, :00 48, ,8 0, :30 53, ,2 0, :00 54, ,5 0, :30 53, ,3 0, :00 54, ,6 0, :30 55, ,9 0, :00 55, ,7 0, :30 53, ,3 0, :00 53, ,3 0, :30 56, ,1 0, :00 54, ,5 0, :30 53, ,4 0, :00 53, ,3 0, :30 53, ,4 0, :00 54, ,6 0, :30 54, ,5 0, :00 56, ,1 0, :30 54, ,5 0, :00 53, ,2 0, :30 52, ,0 0, :00 55, ,8 0, :30 53, ,2 0, :00 54, ,4 0, :30 54, ,6 0, :00 54, ,6 0, :30 53, ,3 0, :00 52, ,1 0, :30 55, ,7 0, :00 56, ,1 0, :30 54, ,5 0, :00 53, ,2 0, :30 54, ,6 0, :00 54, ,6 0, :30 54, ,5 0, :00 53, ,2 0, :30 54, ,6 0, :00 54, ,6 0, :30 54, ,6 0,91 49

72 Příloha 1 20:00 54, ,5 0, :30 54, ,6 0, :00 53, ,4 0, :30 53, ,1 0, :00 52, ,0 0, :30 56, ,2 0, :00 53, ,4 0, :30 54, ,5 0, :00 52, ,1 0, :30 55, ,7 0, :00 52, ,9 0, :30 54, ,4 0, :00 53, ,1 0, :30 54, ,5 0, :00 54, ,4 0, :30 53, ,3 0, :00 53, ,2 0, :30 54, ,5 0, :00 54, ,5 0, :30 53, ,3 0, :00 54, ,5 0, :30 53, ,2 0, :00 54, ,5 0, :30 54, ,6 0, :00 54, ,5 0, :30 54, ,7 0, :00 54, ,6 0, :30 55, ,7 0, :00 54, ,4 0, :30 54, ,5 0, :00 55, ,8 0, :30 54, ,5 0, :00 53, ,4 0, :30 54, ,5 0, :00 54, ,4 0, :30 56, ,1 0, :00 54, ,5 0, :30 53, ,3 0, :00 53, ,3 0, :30 54, ,5 0, :00 54, ,6 0, :30 55, ,0 0, :00 54, ,6 0, :30 54, ,6 0,92 56

73 42:00 55, ,9 0, :30 56, ,2 0, :00 54, ,5 0, :30 55, ,7 0, :00 54, ,6 0, :30 55, ,7 0, :00 54, ,5 0, :30 54, ,5 0, :00 53, ,4 0, :30 53, ,3 0, :00 56, ,1 0, :30 54, ,6 0, :00 54, ,4 0, :30 54, ,6 0, :00 53, ,4 0, :30 55, ,8 0, :00 54, ,4 0, :30 55, ,8 0, :00 54, ,5 0, :30 55, ,7 0, :00 54, ,6 0, :30 55, ,9 0, :00 55, ,8 0, :30 55, ,7 0, :00 55, ,9 0, :30 56, ,0 0, :00 55, ,8 0, :30 55, ,9 0, :00 55, ,8 0, :30 55, ,9 0, :00 55, ,9 0, :30 54, ,7 0, :00 56, ,1 0, :30 55, ,9 0, :00 56, ,1 0, :30 57, ,4 0, :00 57, ,4 0,92 63 Příloha 1

74 Příloha 1 TO22 naboso t [min:s] VO2 [ml.min -1. kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 27, ,7 0, :00 49, ,2 0, :30 54, ,7 0, :00 56, ,1 0, :30 55, ,0 0, :00 56, ,3 0, :30 57, ,3 0, :00 58, ,6 0, :30 56, ,1 0, :00 56, ,2 0, :30 58, ,6 0, :00 56, ,2 0, :30 58, ,6 0, :00 57, ,5 0, :30 57, ,4 0, :00 58, ,6 0, :30 55, ,9 0, :00 58, ,8 0, :30 58, ,7 0, :00 57, ,3 0, :30 56, ,1 0, :00 56, ,1 0, :30 56, ,0 0, :00 57, ,4 0, :30 57, ,5 0, :00 58, ,7 0, :30 56, ,2 0, :00 57, ,3 0, :30 60, ,1 0, :00 57, ,3 0,92 48

75 Příloha 1 TO22 rozdíl t [min:s] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 0,6 28 0,2 0, :00 1,5 3 0,4 0, :30 1,7 1 0,5 0, :00 2,2 7 0,6 0, :30 2,3 5 0,7 0, :00 2,4 9 0,7 0, :30 1,5 5 0,4 0, :00 3,1 6 0,9 0, :30 2,7 4 0,8 0, :00 3,0 13 0,9 0, :30 1,8 8 0,5 0, :00 2,6 11 0,7 0, :30 4,4 6 1,2 0, :00 4,3 5 1,2 0, :30 3,7 6 1,1 0, :00 3,5 7 1,0 0, :30 1,6 8 0,5 0, :00 2,5 8 0,7 0, :30 4,1 9 1,2 0, :00 4,0 7 1,1 0, :30 3,7 7 1,1 0, :00 1,2 8 0,3 0, :30 2,8 7 0,8 0, :00 3,4 6 1,0 0, :30 3,0 7 0,9 0, :00 4,1 8 1,2 0, :30 3,1 9 0,9 0, :00 4,4 8 1,2 0, :30 5,0 8 1,4 0, :00 0,8 8 0,2 0,01 4

76 Příloha 2 Příloha 2 Datové tabulky naměřených hodnot při běhu v obuvi, naboso a tabulka rozdílových hodnot u TO29 TO29 v obuvi t [min:s] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 21, ,1 0, :00 42, ,2 0, :30 45, ,1 0, :00 45, ,1 0, :30 49, ,0 0, :00 50, ,3 0, :30 47, ,6 0, :00 46, ,3 0, :30 50, ,5 0, :00 48, ,7 0, :30 48, ,8 0, :00 47, ,4 0, :30 47, ,5 0, :00 47, ,6 0, :30 47, ,7 0, :00 46, ,4 0, :30 47, ,6 0, :00 47, ,5 0, :30 46, ,1 0, :00 46, ,2 0, :30 47, ,6 0, :00 48, ,8 0, :30 48, ,8 0, :00 48, ,8 0, :30 50, ,3 0, :00 47, ,6 0, :30 46, ,4 0, :00 49, ,1 0, :30 48, ,0 0, :00 46, ,2 0, :30 48, ,8 0, :00 46, ,3 0, :30 48, ,7 0, :00 47, ,6 0, :30 48, ,8 0, :00 48, ,7 0, :30 49, ,3 0, :00 48, ,8 0, :30 48, ,7 0,85 38

77 20:00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0, :00 47, ,4 0, :30 46, ,3 0, :00 47, ,6 0, :30 46, ,4 0, :00 45, ,0 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,2 0, :30 46, ,3 0, :00 45, ,9 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,2 0, :30 47, ,6 0, :00 46, ,4 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,2 0, :30 46, ,1 0, :00 45, ,0 0, :30 48, ,9 0, :00 45, ,0 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,1 0, :30 47, ,4 0, :00 46, ,3 0, :30 45, ,0 0, :00 47, ,4 0, :30 47, ,4 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,2 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,2 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,1 0, :30 46, ,4 0, :00 47, ,5 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,0 0, :30 47, ,5 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0,84 37 Příloha 2

78 Příloha 2 42:00 46, ,4 0, :30 46, ,2 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0, :00 47, ,6 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,1 0, :30 46, ,4 0, :00 45, ,1 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,2 0, :30 46, ,4 0, :00 46, ,4 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,4 0, :30 47, ,5 0, :00 47, ,5 0, :30 46, ,4 0, :00 46, ,4 0, :30 45, ,1 0, :00 44, ,6 0, :30 44, ,8 0, :00 45, ,1 0, :30 45, ,9 0, :00 43, ,5 0, :30 44, ,6 0, :00 44, ,7 0, :30 46, ,1 0, :00 46, ,4 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,3 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,2 0, :30 46, ,4 0, :00 47, ,6 0, :30 47, ,5 0, :00 47, ,6 0,84 35

79 Příloha 2 TO29 naboso t [min:s] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 19, ,4 1, :00 40, ,6 0, :30 45, ,9 0, :00 46, ,3 0, :30 50, ,3 0, :00 46, ,2 0, :30 47, ,5 0, :00 46, ,2 0, :30 45, ,1 0, :00 43, ,4 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,4 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,0 0, :30 46, ,4 0, :00 46, ,2 0, :30 44, ,8 0, :00 47, ,5 0, :30 46, ,3 0, :00 47, ,6 0, :30 45, ,0 0, :00 45, ,0 0, :30 44, ,8 0, :00 45, ,1 0, :30 48, ,8 0, :00 47, ,7 0, :30 47, ,5 0, :00 48, ,9 0, :30 50, ,3 0, :00 46, ,4 0, :30 46, ,2 0, :00 49, ,2 0, :30 48, ,7 0, :00 45, ,0 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,2 0, :30 44, ,8 0, :00 47, ,5 0, :30 45, ,0 0, :00 45, ,1 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,1 0,94 50

80 Příloha 2 21:30 46, ,2 0, :00 45, ,9 0, :30 48, ,0 0, :00 46, ,3 0, :30 48, ,9 0, :00 46, ,4 0, :30 46, ,2 0, :00 45, ,9 0, :30 45, ,1 0, :00 46, ,4 0, :30 46, ,3 0, :00 46, ,2 0, :30 47, ,5 0, :00 46, ,3 0, :30 47, ,7 0, :00 47, ,6 0, :30 49, ,2 0, :00 48, ,9 0, :30 48, ,8 0, :00 48, ,8 0, :30 46, ,4 0, :00 48, ,0 0, :30 46, ,3 0, :00 48, ,8 0, :30 46, ,3 0, :00 48, ,7 0, :30 47, ,7 0, :00 47, ,6 0, :30 47, ,4 0, :00 47, ,6 0, :30 48, ,8 0, :00 47, ,5 0, :30 46, ,4 0, :00 46, ,2 0, :30 47, ,5 0, :00 46, ,4 0, :30 47, ,7 0, :00 47, ,6 0, :30 47, ,6 0, :00 48, ,8 0, :30 47, ,6 0, :00 47, ,5 0, :30 48, ,9 0, :00 47, ,5 0,94 52

81 43:30 47, ,5 0, :00 47, ,6 0, :30 50, ,4 0, :00 50, ,3 0, :30 49, ,0 0, :00 47, ,7 0, :30 48, ,8 0, :00 49, ,1 0, :30 48, ,9 0, :00 49, ,0 0, :30 50, ,5 0, :00 47, ,7 0, :30 47, ,6 0, :00 47, ,6 0, :30 47, ,7 0, :00 48, ,7 0, :30 48, ,8 0, :00 48, ,8 0, :30 49, ,0 0, :00 48, ,8 0, :30 47, ,5 0, :00 48, ,0 0, :30 48, ,8 0, :00 49, ,2 0, :30 47, ,6 0, :00 47, ,6 0, :30 48, ,8 0, :00 49, ,0 0, :30 47, ,7 0, :00 47, ,6 0, :30 48, ,9 0, :00 48, ,7 0, :30 47, ,7 0, :00 50, ,3 0,92 51 Příloha 2

82 Příloha 2 TO29 rozdíl t [min:s] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF [tepy.min -1 ] METs RQ DF [dech.min -1 ] 00:30 2,4 31 0,7 0, :00 2,3 6 0,7 0, :30 0,9 4 0,3 0, :00-0,8 1 0,2 0, :30-0,9 2 0,3 0, :00 4,0 2 1,1 0, :30 0,2 1 0,1 0, :00 0,3 2 0,1 0, :30 5,1 1 1,5 0, :00 4,6 5 1,3 0, :30 2,6 0 0,7 0, :00 0,2 2 0,0 0, :30 0,9 1 0,3 0, :00 2,0 0 0,6 0, :30 1,1 2 0,3 0, :00 0,7 4 0,2 0, :30 2,9 1 0,8 0, :00 0,1 1 0,0 0, :30-0,7 3 0,2 0, :00-1,4 1 0,4 0, :30 2,1 0 0,6 0, :00 2,8 5 0,8 0, :30 3,3 5 1,0 0, :00 2,5 0 0,7 0, :30 1,7 3 0,5 0, :00-0,5 2 0,1 0, :30-0,5 3 0,1 0, :00 0,7 0 0,2 0, :30-1,3 3 0,4 0, :00-0,5 2 0,1 0, :30 2,0 2 0,6 0, :00-3,0 3 0,9 0, :30-0,1 2 0,0 0, :00 2,4 2 0,7 0, :30 2,7 2 0,8 0, :00 1,7 2 0,5 0, :30 5,2 1 1,5 0, :00 1,2 2 0,4 0, :30 2,7 3 0,8 0, :00 0,8 1 0,2 0, :30 0,1 0 0,0 0, :00 0,4 1 0,1 0,08 15

83 21:30 0,3 2 0,1 0, :00 1,6 1 0,5 0, :30-2,4 1 0,7 0, :00 1,0 2 0,3 0, :30-1,8 3 0,5 0, :00-1,2 1 0,4 0, :30 0,4 1 0,1 0, :00 1,1 2 0,3 0, :30 0,9 1 0,3 0, :00-1,7 0 0,5 0, :30-1,0 2 0,3 0, :00 0,1 1 0,0 0, :30 0,4 1 0,1 0, :00 0,1 3 0,0 0, :30-1,9 1 0,5 0, :00-1,2 1 0,3 0, :30-3,7 2 1,1 0, :00-2,9 0 0,8 0, :30 0,1 0 0,0 0, :00-2,9 1 0,8 0, :30-0,4 3 0,1 0, :00-3,0 0 0,9 0, :30 0,6 1 0,2 0, :00-1,8 1 0,5 0, :30-1,1 0 0,3 0, :00-1,2 0 0,3 0, :30-0,9 0 0,3 0, :00-1,1 0 0,3 0, :30-0,8 1 0,2 0, :00-1,2 0 0,3 0, :30-1,9 1 0,6 0, :00-0,9 1 0,3 0, :30-0,8 1 0,2 0, :00-0,4 2 0,1 0, :30-0,4 1 0,1 0, :00 0,4 1 0,1 0, :30-1,5 0 0,4 0, :00-2,0 2 0,6 0, :30-0,3 1 0,1 0, :00-1,8 0 0,5 0, :30-1,0 1 0,3 0, :00-0,6 2 0,2 0, :30-2,4 1 0,7 0, :00-0,6 2 0,2 0,11 11 Příloha 2

84 Příloha 2 43:30-1,0 2 0,3 0, :00-0,3 2 0,1 0, :30-4,0 2 1,2 0, :00-4,0 1 1,1 0, :30-2,1 1 0,6 0, :00-2,1 1 0,6 0, :30-2,5 1 0,7 0, :00-3,1 0 0,9 0, :30-2,0 1 0,6 0, :00-2,1 0 0,6 0, :30-4,1 1 1,2 0, :00-0,9 1 0,3 0, :30-0,2 0 0,1 0, :00-0,4 2 0,1 0, :30-1,0 1 0,3 0, :00-1,2 2 0,3 0, :30-2,5 0 0,7 0, :00-4,3 2 1,2 0, :30-4,4 1 1,3 0, :00-2,2 2 0,6 0, :30-2,0 2 0,6 0, :00-5,2 3 1,5 0, :30-4,2 2 1,2 0, :00-5,4 2 1,6 0, :30-1,6 3 0,5 0, :00-0,9 3 0,3 0, :30-2,6 3 0,7 0, :00-2,5 3 0,7 0, :30-1,4 3 0,4 0, :00-1,4 4 0,4 0, :30-2,0 3 0,6 0, :00-0,5 4 0,1 0, :30-0,7 4 0,2 0, :00-2,5 3 0,7 0,09 0

85 Příloha 3 Příloha 3 Datové tabulky testu VO2max u TO22 a TO29 TO 22 vo2max t [min:s] v [km.h -1 ] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF 00:30 0 0, :00 10,3 23, :30 10,9 40, :00 11,3 41, : , :00 12,5 46, :30 12,9 45, :00 13,3 49, :30 13,9 50, :00 14,4 52, :30 14,9 54, :00 15,3 54, :30 15,8 55, :00 16,3 57, :30 16,8 59, :00 17,3 60, :30 17,9 61, :00 18,4 63, :30 18,8 64, :00 19,4 66, :30 19,9 66, :00 20,4 67, :30 21,1 68,49 194

86 Příloha 3 TO29 VO2max t [min:s] v [km.h -1 ] VO2 [ml.min -1.kg -1 ] SF 00:30 0 8,63 01:00 10,3 17, :30 10,9 34, :00 11,4 37, :30 11,8 43, :00 12,4 43, : , :00 13,3 49, :30 13,8 49, :00 14,5 50, :30 14,9 53, :00 15,3 54, :30 15,8 56, :00 16,4 58, :30 17,1 59, :00 17,4 60, :30 17,9 60, :00 18,5 62,16 184

87 Příloha 4 Průběh spotřeby kyslíku a u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1 Příloha 4

88 Příloha 5 Příloha 5 Průběh srdeční frekvence a u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1

89 Příloha 6 Příloha 6 Průběh změn metabolického ekvivalentu MET u TO22 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 15 km.h -1

90 Příloha 7 Příloha 7 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu naboso

91 Příloha 8 Linearita závislosti SF na VO2 u TO22 při běhu v obuvi Příloha 8

92 SF VO2 [ml.min-1.kg-1] Příloha 9 Příloha 9 Test VO2max u TO22: Graf závislosti VO2 a SF na běžecké rychlosti y = 3,2518x + 3,4463 R² = 0, v [km.h-1] y = 5,1953x + 88,312 R² = 0, v [km.h-1]

93 Příloha 10 Příloha 10 Průběh spotřeby kyslíku a u TO29 při běhu naboso a v obuvi předdefinovanou rychlostí 13 km.h -1