SEZNAM ZKRATEK ATPS BMI BTPS CHR-test Clamp. TF CO 2 CV-drift EKG proměnlivé podmínky při analýze výměny dýchacích plynů body mass index Standardizované podmínky: teplota 37º C, atmosférický tlak 101,3 kpa, průměrná saturace vodními parami clamped heart rate test clampovaná tepová frekvence oxid uhličitý cardiovaskular drift elektrokardiograf p 1 je tlak vody při porovnávané teplotě [Pa] p 2 tlak vody při 37 º C [Pa] p max. TF B min. TF barometrický tlak [Pa] maximální tepová frekvence při běhu udávaná sportovci klidová tepová frekvence měřená ráno po probuzení O 2 molekula kyslíku RQ respirační kvocient- poměr objemu spotřebovaného O 2 a vydechovaného CO 2 SD směrodatná odchylka STPD standardizované podmínky suchého vzduchu při teplotě 0 º C a tlaku 101,3 kpa
t teplota, [º C] T termodynamická teplota, [º K] TF USB VE/min VO 2 /kg VCO 2 / kg tepová frekvence komunikační rozhraní pro připojení externích komponentů k počítači ventilace za minutu při podmínkách BTPS [l/min] objem spotřeby kyslíku na jeden kilogram hmotnosti za minutu při podmínkách STPD [ml/kg/min] objem vydechovaného CO 2 na jeden kilogram hmotnosti za minutu při podmínkách STPD[ml/kg/min] W pv pokles výkonu [W] W poč počáteční zatížení ve fázi testu [W] W kon konečné zatížení [W] W/kg W170/kg jednotka výkonu na jeden kilogram hmotnosti hodnota určující zdatnost pomocí výkonu při tepové frekvenci 170 tepů za minutu vztažená na jeden kilogram hmotnosti probanda 2
ÚVOD Tělesná zátěž obecně je určitým druhem stresu. Na tělesnou zátěž reagují jednotlivé systémy lidského těla. Největší změny probíhají u kardiovaskulárního, respiračního, hormonálního a muskuloskeletálního systému. V této práci jsem se zaměřil pouze na respirační a kardiovaskulární systém. V těchto systémech dochází při tělesné zátěži k řadě změn. Nejvýznamnější jsou: změna tepové a dechové frekvence, dechového objemu, spotřeby kyslíku a dále objemu vydechovaného oxidu uhličitého. Hodnoty všech vyjmenovaných parametrů v zátěži jsou oproti hodnotám klidovým zvýšené, ale každý proband reaguje individuálně. Reakce organizmu je odlišná i při různé intenzitě a různém typu zátěže. Ve své bakalářské práci jsem k testování použil CHR-test (clamped heart rate test) v kombinaci s analýzou výměny dýchacích plynů. Tato měření jsem prováděl u vrcholových sportovkyň od prosince roku 2007 do října 2009. K měření byla využita zátěžová laboratoř v prostorách Kliniky tělovýchovného lékařství 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy. Během této doby jsem společně se svou kolegyní Anitou Šturmovou provedl cca 40 měření CHR-testu, z nichž 12 měření proběhlo současně s použitím analyzátoru výměny dýchacích plynů. CHR-test je submaximální zátěžový test, který využívá sevřenou tepovou frekvenci. Využívá principu téměř konstantní tepové frekvence udržované změnami intenzity zatížení v průběhu testování. Tepová frekvence je sevřená ve velmi úzkém intervalu, ohraničeném horní a dolní mezí. V mém případě využívá firmware kritérium udržení tepové frekvence v rozmezí 9 tepů za minutu. 3
1. PŘEHLED POZNATKŮ 1.1. Druhy zátěžového vyšetření u vrcholových sportovců Zátěžový test je druh laboratorního vyšetření, který většinou slouží k hodnocení funkce různých systémů. V mé práci jsem sledoval především reakce oběhového a dýchacího systému. Výsledkem zátěžového vyšetření je stanovení tělesné zdatnosti a obecné stanovení optimální intenzity tělesného zatížení pro sportovce. U pacientů provádíme totéž vyšetření z diagnostických důvodů. 1.1.2. Přehled zátěžových vyšetření u vrcholových sportovců Zátěžová vyšetření dělíme na maximální a submaximální. Při maximálním zátěžovém vyšetření zvětšujeme zátěž pacientovi, dokud nedosáhneme maximální hodnoty zátěže. Zátěž můžeme zvyšovat kontinuálně nebo stupňovitě. Submaximální zátěžový test určuje tělesnou zdatnost pacienta jiným způsobem. Během tohoto testu nedosahuje pacient maxima, které by mohlo způsobit jeho přetížení. Tělesnou zdatnost určíme pomocí srovnání výkonnosti na nižší intenzitě zatížení. Tento typ využíváme především u diabetiků, kardiaků, astmatiků, obézních a netrénovaných jednotlivců. 1.1.2.1. Zátěžové vyšetření do maxima Zátěžová vyšetření se provádějí formou zátěžových testů, z nichž nejpoužívanější jsou na bicyklovém ergometru, běžeckém pásu (tzv. běhátku) nebo obecně na trenažéru napodobujícím pohybový stereotyp pro daný sport např. na veslařském trenažéru. 1.1.2.1.1. Zátěžový test na bicyklovém ergometru Nejčastěji volíme takový zátěžový test, při kterém zátěž vzrůstá kontinuálně nebo stupňovitě. Příkladem kontinuálně zvyšované zátěže je ramping protokol. Jiné protokoly obsahují jak stupňovitou, tak kontinuálně zvyšovanou zátěž (Will, 1999). Délka intervalů bývá většinou stejná, v některých případech se ale využívá i různá. 4
Příkladem může být následující test: První stupeň zátěže se stanovuje podle zdatnosti jedince a pohybuje se v rozmezí 70-150 wattů. Zátěž stoupá o konstantní rozdíl 20-50 W, který se určuje podle trénovanosti jedince. Doba trvání jednotlivých stupňů je shodná a odpovídá 3 minutám. (Will, 1999). Zátěžový test prováděný na bicyklovém ergometru je vhodným zátěžovým vyšetřením pro cyklisty a triatlonisty. Hlavní výhodou tohoto testu je poměrně přesné stanovení intenzity zátěže. Během testu může být lépe zaznamenáno EKG (elektrokardiograf) a hodnoty krevního tlaku oproti testu na běhátku. Dochází k zapojení menších svalových skupin, tedy k předčasné lokální únavě dolních končetin. Z tohoto důvodu není dosaženo absolutního maxima spotřeby kyslíku. 1.1.2.1.2. Zátěžový test na běžeckém pásu (běhátku) Dalším velmi používaným zátěžovým vyšetřením je zátěžový test na běžeckém pásu. Jedná se o maximální zátěžový test, který je podobný testu na bicyklovém ergometru. Test se nejčastěji využívá jako maximální, ale lze ho využít i jako submaximální, například CHR-test pro běžecký pás. Pokud tento test provádíme u pacientů netrénovaných nebo u pacientů průměrně zdatných, můžeme použít celou řadu různých protokolů, ale nejčastěji využíváme dávkování zátěže dle Bruceho - tabulka č.1 (Davies, 2001). Kombinací zrychlení pásu a zvyšování sklonu běhu se zvyšuje zátěž na pohyblivém pásu. Počáteční rychlost je 2,7 km/h a sklon 10%. Po uplynutí třech minut končí počáteční zátěž a začíná 2. stupeň zátěže (Davies, 2001). Zátěž se dále stupňuje podle tabulky č.1 (Davies, 2001). 5
Protokol zátěžového testu dle Bruceho Úroveň Čas (min) Rychlost (km/h) Sklon (%) 1 0 2.74 10 2 3 4.02 12 3 6 5.47 14 4 9 6.76 16 5 12 8.05 18 6 15 8.85 20 7 18 9.65 22 Tabulka č. 1 Dávkování zátěže na běžeckém pásu dle Bruceho Doba trvání jednotlivých stupňů je vždy 3 minuty. Test končí ve chvíli, kdy pacient už není schopen akceptovat tempo běžeckého pásu. Pokud provádíme měření u vrcholových sportovců, využíváme jiný princip stupňovité zátěže (Davies, 2001). Vyšetření má dvě fáze. První fáze je rozcvičovací, která trvá 4 minuty a běží se rychlostí 5-8 km/h se sklonem 5%. Druhá fáze je fází stupňovací, zátěž se schodovitě zvyšuje se stejně dlouhými intervaly. Doba jednotlivých intervalů je 1 min. Počáteční rychlostí druhé fáze je 5-8 km/h a sklon 10%. Běžecký pás zrychluje vždy o 1km/h. Sklon se během stupňování nemění a zůstává na 10%. Druhá fáze se nazývá rampovitě zvyšovaný protokol. Konec testu nastává ve chvíli, kdy sportovec není schopen akceptovat rychlost běžeckého pásu. Během testu využíváme dynamickou zátěž velkých svalových skupin, proto při zátěžovém testování na běžeckém pásu probandi mohou dosáhnout skutečnou maximální hodnotu spotřeby kyslíku. Nevýhodou tohoto zátěžového vyšetření je nebezpečí pádu z běžeckého pásu při nezvladatelné rychlosti. Pádu se může předejít pomocí konstrukce s postrojem, která zabrání zranění. 6
Zátěžový test na pohyblivém pásu je výborné zátěžové vyšetření pro sportovce, u nichž převládá hybný stereotyp běhu či chůze. Příkladem takových sportů je fotbal, florbal, basketbal, volejbal, triatlon, vytrvalostní atletika, běžecké lyžování, biatlon. 1.1.2.2. Některé submaximální zátěžové testy Submaximální zátěžový test se provádí zejména formou orientačního testu zdatnosti W 170/kg, mezi méně používané patří CHR-test a vyšetření CV-driftu (Kardiovaskulárního driftu). 1.1.2.2.1. Orientační test zdatnosti W 170/kg Jedná se o submaximální zátěžový test probíhající na bicyklovém ergometru nebo veslařském trenažéru. Teoreticky je možné provádět submaximální zátěžový test na každém trenažéru, který zobrazuje výkon. V medicínském prostředí se využívá především bicyklový ergometr. Před zahájením testu odhadneme výkonnost pacienta a určíme nejméně 2, optimálně 3 4 stupně zátěže tak, aby poslední stupeň zátěže byl těsně nad 170 srdečních pulsů za minutu. Pacienta zatížíme v jednotlivých stupních zátěže a zaznamenáme srdeční frekvenci v jednotlivých pásmech. Získané hodnoty zaneseme do grafu, kde osa x zachycuje intenzitu zátěže a osa y tepovou frekvenci, a vytvoříme lineární regresi. Výsledkem bude úsečka, která se svým průběhem přibližuje reálné intenzitě v závislosti na tepové frekvenci. Stupeň zátěže protínající hodnotu 170 pulsů udává stupeň zdatnosti v W/kg (Placheta, 1988). Výsledek zhodnotíme podle předem stanovených věkových norem. Tento test ztrácí svůj význam především u pacientů středního věku a starších - u těchto pacientů je nutné snížit cílovou tepovou frekvenci, jinak by se test W170/kg (hodnota určující zdatnost pomocí výkonu při tepové frekvenci 170 tepů za minutu) stal testem maximálním. Jednodušší je zatížit pacienta v závislosti na jeho hmotnosti, např. 2 W/kg a po třech minutách změřit jeho tepovou frekvenci. Tuto hodnotu lze porovnat s referenčními hodnotami dle věku a pohlaví. Předností testu W 170/kg je, že nemusíme pacienta zatížit až do maxima. Jeho nevýhodou je jeho nepřesnost, neboť každý člověk má jinak naladěný vegetativní systém. Vagotonní pacient vypadá podle testu mnohem zdatnější než ve skutečnosti je. 7
Ještě zdatnější pak vypadá pacient léčený betablokátory sympatiku, či pacient se sníženou schopností urychlovat sinuatriální uzel v zátěži. Toto platí i naopak, sympatikotonní pacient vypadá podle testu W 170/kg méně zdatný, než je ve skutečnosti. 1.1.2.2.2 CV-drift Kardiovaskulární drift je fenomén, který začne probíhat v závislosti na dlouhodobé zátěži nebo po desetiminutové zátěži v teplém prostředí. Kardiovaskulární drift je charakterizován vzestupem tepové frekvence, vlivem poklesu arteriálního tlaku a systolického objemu. Toto je ovlivněno mnoha faktory, především termoregulací, hydratací a množstvím zapojených svalových skupin. Produkce tepla během zátěže vede k vasodilataci kůže a následnému přechodu plazmy z krve do extracelulární tekutiny. Díky tomu se snižuje arteriální tlak a systolický objem. Aby byl udržen stejný srdeční výdej, musí se zvýšit tepová frekvence (Coyle, 2007). Jedná se o jev dobře zřetelný při submaximální zátěži, který se dá využít jako test. Využívá metody dlouhodobého zatížení při neměnícím se výkonu. Kardiovaskulární drift je charakteristický postupným vzrůstáním tepové frekvence během dlouhodobého konstantního zatížení (Kounalakis, 2008). Pokud určíme objektivně stejnou intenzitu tělesné zátěže, například pomocí výkonu přepočteného na jeden kilogram hmotnosti, může kardiovaskulární drift sloužit k hodnocení tělesné zdatnosti. Test pracuje na aerobní intenzitě po dobu 30-90 min (Mikus, 2009). Pokud pacientům zadáme stejnou intenzitu zatížení ve W/kg, můžeme porovnávat vzrůst jejich tepové frekvence. Pacient s menším nárůstem tepové frekvence za stejnou dobu je přirozeně zdatnější. Výhodou tohoto testu je nejen jeho jednoduchost, ale i fakt, že při správném nastavení zátěže nemůže nastat přetížení pacienta. Při nastavení neúměrně vysoké intenzity zátěže dojde buď k nadměrnému vzestup tepové frekvence, nebo bude intenzita natolik vysoká, že ji pacient nebude moci akceptovat déle než několik minut. Pokud nastavíme příliš nízkou intenzitu zátěže, nedojde k žádnému nebo minimálnímu vzestupu tepové frekvence. 8
CV-drift slouží nejen k vyšetření, ale i k tréninku, který při dlouhodobém opakování snižuje množství iktů (Mikus, 2009). Lze jej použít jako submaximální vytrvalostní zátěž. Tato forma submaximální zátěže obecně slouží jako prevence diabetu mellitu, obezity, arteriální hypertenze, aterosklerózy a s ní spojeným infarktem myokardu. Pokud netrénovaným osobám nastavíme příliš vysokou zátěž, může mít CV-drift nežádoucí efekt projevující se převládáním metabolismu sacharidů. V tomto případě je nutné sledovat pacienta, aby nedošlo k jeho přetrénování. Obdobný efekt nastane, pokud při CHR-testu nastavíme příliš vysokou clampovanou tepovou frekvenci u netrénovaných osob. 1.1.2.2.2 CHR-test CHR-test (Clamped Heart Rate Test) je submaximální zátěžový test prováděný se sevřenou srdeční frekvencí. Vznikl koncem 90. let (Jurča, 2000). Testování lze provádět na běžeckém páse nebo bicyklovém ergometru. Tento test slouží k hodnocení výkonnosti kardiovaskulárního aparátu (Stejskal, Hejnová, 1993). CHR-test může také sloužit k měření zatížení pacienta, u něhož je nutno zajistit, aby nepřekročil tepovou frekvenci, při níž by měl již obtíže. Jedná se o dlouhodobý submaximální test využívající kontinuální zatížení, určované pomocí téměř konstantní tepové frekvence. Výhodu tohoto testu spatřuji v tom, že na rozdíl od jiných testů hodnotících výkonnost kardiovaskulárního systému využívá submaximální zátěž, což zabraňuje přetížení pacienta. Nevýhodou CHR-testu je nutnost stanovení clampované tepové frekvence, na jejíž výši se podílí řada faktorů. Určuje se podle pohlaví, věku, tělesné zdatnosti, minimální TF (tepová frekvence) a maximální TF, v čemž spočívá hlavní nevýhoda tohoto testu. Minimální TF je absolutní hodnota klidové TF frekvence měřená převážně po probuzení. Pro správné provedení CHR-testu je nutno co nejpřesněji odhadnout poslední tři jmenované faktory - tedy tělesnou zdatnost, minimální a maximální TF. 9
Výsledkem CHR-testu je pokles zátěže. V praxi je dosud nejčastěji používaná doba testování zatěžování 30 min (Stejskal, Hejnová 1993). Cílem testu je stanovení optimální intenzity tréninkového zatížení při kontinuální zátěži (Matoulek, 2007). Porovnáním výsledného poklesu zátěže s ostatními pacienty clampovanými na stejné hodnotě tepového rozpětí lze poměrně přesně určit tělesnou zdatnost jedince. Pokud provádíme CHR-test u sportovců, je cílem testu rovněž stanovení optimální intenzity tréninkového zatížení. Měření formou CHR-testu byla doposud prováděna na jedincích netrénovaných nebo s průměrnou pohybovou aktivitou (pohyb třikrát týdně po dobu 1 h). 1.2. Analýza výměny dýchacích plynů Analýza výměny dýchacích plynů během zátěže poskytuje ucelený popis dýchacích cest během zátěže. Systém analýzy výměny dýchacích plynů zaznamenává koncentrace dýchacích plynů, objem vydechovaného vzduchu a výpočty, které z těchto hodnot vznikají. Počítač zaznamená tyto hodnoty dech po dechu. Primární proměnné jsou zpracovány počítačem. Výsledné ukazatele jsou: dechový objem, dechová frekvence, minutová ventilace, objem spotřebovaného kyslíku, objem vydechovaného oxidu uhličitého, respirační kvocient a mrtvý prostor, který je vypočítán velmi nepřesně. Naměřené hodnoty jsou zobrazovány na displeji (Pearce, 1977). Pokud kombinujeme analýzu výměny dýchacích plynů se zátěžovým vyšetřením, umožňuje nám posouzení souhry respiračního a kardiovaskulárního systému. Dále můžeme pozorovat odpověď jednotlivých složek systému na fyzickou zátěž. Analýzou jednotlivých parametrů lze také diagnostikovat omezenou funkční kapacitu a její příčinu. Tato vyšetření indikujeme také ke stanovení zátěžové tolerance. U sportovců se kombinace zátěžového vyšetření a analýzy výměny dýchacích plynů využívá převážně ke stanovení anaerobního prahu. 10
2. CÍL PRÁCE A HYPOTÉZY 2.1. Cíl práce Hlavním cílem této práce je analyzovat výměnu dýchacích plynů během CHRtestu u vrcholových sportovců. Metody dosažení cíle: určení optimální clampované tepové frekvence, sledování poklesu výkonu v závislosti na počtu změn zátěže, Dílčí cíle: popis změny parametrů výměny dýchacích plynů během dlouhodobého zatížení. seznámit se s metodikou CHR-testu, určit průběh jednotlivých parametrů výměny dýchacích plynů během CHR-testu, porovnat spotřebu kyslíku a výkon během CHR-testu. 11
2.2. Hypotézy Analýzou výměny dýchacích plynů během CHR-testu se ve své práci zabýval již Radim Jurča (Jurča, 2000). I přes odlišnost cílové skupiny obou prací se z jeho výsledků nabízí několik možných hypotéz. Jejich potvrzení či vyvrácení je dalším cílem této práce. H1: Spotřeba kyslíku bude během CHR-testu klesat. H2: Se vzrůstajícím poklesem zátěže během CHR-testu bude vzrůstat i počet změn zátěže. H3: Poměr spotřeby kyslíku a zátěže nebude během CHR-testu stoupat. H4: Minutová ventilace bude během CHR-testu klesat. 12
3. METODIKA Metodika CHR-testu, podle které jsem se řídil, vychází z disertační práce Radima Jurči (Jurča, 2000), ze zátěžové fyziologie a poznatků o CHR-testu, které jsem získal na základě prvních orientačních měření. 3.1. Charakteristika cílové skupiny Mojí cílovou skupinou byla homogenní skupina žen. Probandky jsou vrcholové sportovkyně v rychlostní kanoistice, běžeckém lyžování a běhu trénující minimálně šestkrát týdně po dobu 2 hodin. Jednalo se o 11 věkově homogenních probandek ve věku 18 až 26 let (průměrný věk 23,05 let; SD +/- 2,53) (tabulka č. 2). Jejich průměrná výška je 165,91 cm (SD +/- 6,92), průměrná hmotnost je 61,18 kg (SD +/- 8,63). Z těchto dat byl vypočítán BMI (body mass index), jehož průměrná hodnota byla 22,11; (SD +/- 1,63). Clampovaná tepová frekvence byla 80 % tepového rozpětí (SD +/- 3,68). Jak již bylo řečeno, clampovanou tepovou frekvenci jsem určoval pomocí minimální a maximální TF a dalších faktorů. Minimální tepovou frekvenci si probandky měřily ráno ihned po probuzení, po dobu 3 dnů (před vyšetřením) a konečná minimální TF byla průměrem 3 naměřených hodnot. Maximální TF při běhu si sportovkyně měřily na tréninku či na závodech. Neměla by být starší než tři měsíce. Charakteristika cílové skupiny analýzy výměny dýchacích plynů Věk výška Hmotnost BMI Průměr 23,05 165,91 61,18 22,11 SD 2,53 6,92 8,63 1,63 Tabulka č. 2 Charakteristika cílové skupiny CHR-testu 13
3.2. Dosavadní poznatky z využití CHR-testu a použitá metodika měření CHR-test slouží k hodnocení výkonnosti kardiovaskulárního aparátu. Pokud je tepová frekvence sevřena v požadované úrovni po celou dobu zkoušky a doba trvání testu je zkrácena, test je také používán k rehabilitaci kardiovaskulárního onemocnění, diabetiků a dalších onemocnění (Stejskal,1993). Jedná se o dlouhodobý submaximální zátěžový test, kde je tepová frekvence téměř konstantní je ohraničena určitým tepovým rozpětím. Testování lze provádět na běhacím páse nebo na bicyklovém ergometru (Jurča, 2000), který byl využit při mém měření. Nevýhodou tohoto testu je nutnost poměrně přesného stanovení clampované tepové frekvence. Obecně jsem clampovanou TF stanovil podle pohlaví, tělesné zdatnosti, maximální a minimální tepové frekvence jednice. I přesto, že měření probíhalo u vrcholových sportovců, nebyly jimi udávané hodnoty vždy přesné a pro tento test zcela použitelné. Sportovci například udávali maximální tepovou frekvenci měřenou při běhu. Bylo tedy nutné takto probandy naměřenou maximální tepovou frekvenci snížit. Jako rozdíl mezi maximální TF měřenou při běhu a maximální TF na bicyklovém ergometru jsem zvolil 10 tepů za minutu (Šturmová, 2010). Při stanovení kritérií pro určení clampované tepové frekvence jsem použil poznatky z disertační práce (Jurča, 2000). Výsledná clampovaná tepová frekvence je zde stanovena pomocí procentuální hodnoty tepového rozpětí. Tato hodnota dosahovala 70% tepového rozpětí, na rozdíl od mého měření, kdy clampovaná tepová frekvence dosahovala 80%. Hodnota clampované TF je závislá na zdatnosti cílové skupiny. Cílová skupina je v mém případě zdatnější než cílová skupina v disertační práci, z které jsem čerpal. Jelikož jsem zvolil homogenní skupinu probandek, není nutné určovat úroveň zdatnosti jednotlivých probandů. Jednu (reprezentativní) probandku jsem clampoval na čtyřech různých hodnotách tepového rozpětí a určil nejoptimálnější intenzitu clampované tepové frekvence. Tuto hodnotu jsem stanovil ve výši 80% tepového rozpětí (viz oddíl 3.2.5.1.) 14
Výsledkem CHR-testu v modifikaci podle Stejskala je pokles zátěže ve W za 30 min (Stejskal, Hejnová, l993). CHR-test tedy slouží k určení tělesné zdatnosti a k určení optimální tréninkové intenzity pro dlouhodobou kontinuální zátěž. Doposud byla měření prováděna na jedincích netrénovaných nebo s průměrnou pohybovou aktivitou (pohyb třikrát týdně po dobu 1 h), proto jsem si určil jako cílovou skupinu trénované ženy (trénink šestkrát týdně po dobu 2 h). 3.2.1 Průběh CHR-testu CHR-test probíhá ve dvou fázích: rozcvičovací fáze a fáze testu. Za rozcvičovací fázi považujeme úsek od začátku měření po dosáhnutí clampované TF. Během této fáze počítač schodovitě zvyšuje zátěž na ergometru, dokud aktuální TF nedosáhne clampované TF. Ve chvíli, kdy proband dosáhne clampované TF, končí rozcvičovací fáze a začíná fáze testu, která trvá 30 minut. Během této fáze počítač vyhodnocuje aktuální TF a upravuje zátěž ergometru tak, aby aktuální TF odpovídala rozpětí clampované TF (Šturmová, 2010). 3.2.2 Rozcvičovací fáze CHR-testu Rozcvičovací fáze slouží ke zvýšení TF z klidové na clampovanou TF. Doba trvání první fáze je různá, nejčastěji odpovídá 5-6 minutám. Základní zatížení je 50 W. Dokud nedosáhneme iniciální zátěže, zátěž stoupá strměji a to 20 W/30 s. Iniciální zátěž je stanovena u všech probandek stejně, tato hodnota dosahuje 100 W. Po dosažení iniciální zátěže počítač online zaznamenává srdeční frekvenci po 30s a pokud aktuální TF nedosahuje hodnoty o 4 tepy nižší než je clampovaná TF, program zvýší zátěž o 5 Wattů. Zátěž na bicyklovém ergometru stále narůstá, dokud proband nedosáhne pásma clampované TF. V této chvíli rozcvičovací fáze končí (Jurča, 2000). 15
3.2.3 Fáze testu Bylo-li dosaženo tepového pásma, začíná fáze testu, která trvá 30 minut. Přístroj se během této fáze chová následovně: při zvýšení/ snížení TF minimálně o 5 tepů po dobu minimálně 5 sekund se sníží/zvýší zátěž o 5 Wattů. Program takto reaguje až do ukončení testu (Stejskal, Hejnová 1993). Počítač tedy udržuje TF měřeného v rozmezí 9 tepů (Stejskal, 1993). Rozmezí vypočítáme vztahem: Interval clampované TF = <clamp. TF+4 tepy / min; clamp. TF-4 tepy / min> ROVNICE 1 kde clamp. TF označuje clampovanou tepovou frekvenci V průběhu celého CHR-testu jsem používal konstantní frekvenci otáček ergometru. Tu jsem stanovil na 80 otáček/min. Skutečná frekvence během testu pochopitelně kolísala. Během testu jsem ji proto kontroloval, zda probandky dodržely zvolenou frekvenci otáček ergometru. Probandům nedělalo problém dodržet požadovanou hodnotu, žádný ji nepovažoval za příliš nízkou či příliš vysokou (Šturmová, 2010). 3.2.4. Technické zajištění CHR-testu CHR-test byl prováděn na bicyklovém ergometru značky Kettlter (Axiom P 2 ). V průběhu jízdy na něm byla probandovi snímána tepová frekvence pomocí tří elektrod umístěných přímo na kůži. První dvě elektrody jsou připevněny v oblasti 2. mezižebří na pravé i levé straně v oblasti baze mammy. Třetí svod je umístěn na levé straně v oblasti 4. mezižebří (Haman, 2009). Svody jsou propojeny do vysílače značky DIMEA Group- VarCor P, který propojuje vysílač s notebookem(varcor, 2007). 16
Obrázek č. 1 Přijímač, vysílač a hrudní pás snímající tepovou frekvenci (VarCor, 2007) Notebook je přes sběrnici USB (komunikačního rozhraní pro připojení externích komponentů) připojen k přijímači signálu TF značky DIMEA Group- VarCor P. V notebooku typu ACER TravelMate 630 je nainstalovaný program CHR-test od VarCorSport PC, který vyhodnocuje data ze svodů. Přibližně u poloviny měření jsem nepoužíval elektrody, ale měřič tepové frekvence značky Polar, který plnil stejnou funkci jako elektrody. Výše uvedený ergometr byl kabelem propojen s notebookem. Vzájemné propojení umožňuje ergometru nastavit požadovanou hodnotu zatížení vyhodnocenou programem dle požadované clampované tepové frekvence. Měření jsem prováděl v místnosti, kde bylo teplotní rozmezí 20-22 stupňů. 3.2.5. Určení clampované TF Prvním úkolem mého měření bylo určit clampovanou tepovou frekvenci. Díky několika pokusným měřením jsem zjistil, že optimální clampovanou tepovou frekvenci určuje řada faktorů. Obecné stanovení clampované TF závisí na minimální TF, maximální TF, pohlaví a tělesné zdatnosti. Minimální a maximální clampovanou tepovou frekvenci jsem získal od probandů. Vzhledem k tomu, že se jednalo o homogenní skupinu, ostatní faktory byly pro celou skupinu stejné. Vrcholoví sportovci znají svou minimální a maximální tepovou frekvenci velmi dobře. Přesto vznikaly nepřesnosti, všichni sportovci udávali maximální tepovou frekvenci měřenou při běhu. Jak popisuji v kapitole číslo 3.2, mé měření probíhá na bicyklovém ergometru. Proto jsem nemohl opomenout odlišnost maximální TF na kole a maximální TF při běhu. Tento rozdíl jsem stanovil na konstantní hodnotu 10 tepů za minutu. Nižší maximální TF dosažená na ergometru je dána menším zatížením horních končetin, které při běhu výrazně pomáhají 17
k dosažení vyšší tepové frekvence. Clampovaná TF odpovídá 80% tepového rozpětí a určuje ji následující rovnice č. 2. Clamp. TF = [(max. TF B min. TF - 10) x 0,X] + min. TF ROVNICE 2 kde clamp. TF označuje clampovaná tepová frekvence, min. TF určuje minimální tepová frekvence udávaná sportovci, max. TF B označuje maximální tepovou frekvenci při běhu udávanou sportovci, X označuje % tepového rozpětí 3.2.5.1. Stanovení správné clampované TF Správně určenou clampovanou TF poznáme podle průběhu CHR-testu. Clampovaná tepová frekvence musí dosahovat takové hodnoty, aby pacient byl schopen akceptovat tuto zátěž po dobu 30 minut, ale zároveň nesmí být zátěž příliš malá, aby byl pokles naměřených hodnot výkonu v průběhu testu vůbec znatelný a vypovídající. Pomocným ukazatelem správnosti určení clampované TF je počet změn zátěže během CHR-testu. Pokud bude clampovaná TF příliš vysoká, pacient nebude schopen akceptovat tuto zátěž déle než několik minut. Pokud je ale stanovená clampovaná tepová frekvence příliš nízká, pacient bude schopen udržet clampovanou tepovou frekvenci bez změny zátěže. Vybranou probandku jsem clampoval čtyřikrát z důvodu zjištění optimální clampovanou tepovou frekvenci pro vrcholové sportovkyně. Probandka byla clampována na čtyřech různých hodnotách tepového rozpětí. Optimálnost clampované tepové frekvence jsem určoval pomocí počtu změn zátěže provedených během CHR-testu. Probandka byla postupně testována na 55%, 70%, 80% a 90% tepového rozpětí. Hodnoty tepového rozpětí byly zvoleny tak, aby optimalizovaly clampovanou tepovou frekvenci. 18
Graf č.1 pokles zátěže během CHR-testu, kde clampovaná TF je 55% tepového rozpětí Legenda: osa x- čas [s] osa y- výkon [W] Na grafu č. 1 je vidět, že clampovaná tepová frekvence je příliš malá. Pokles výkonu a počet změn zátěže je příliš malý. Další clampovanou tepovou frekvencí bylo 70% tepového rozpětí. Pokles výkonu během tohoto CHR-testu se zvýšil a zvětšil se i počet změn. Přesto tato hodnota odpovídá střední intenzitě zátěže. Grafické znázornění CHR-testu při 70% tepového rozpětí znázorňuje následující graf č.2. Graf č.2 pokles zátěže během CHR-testu, kde clampovaná TF je 70% tepového rozpětí Legenda: osa x- čas [s] osa y- výkon [W] 19
Následující clampovanou tepovou frekvencí bylo 80% tepového rozpětí. Výsledem tohoto CHR-testu byl větší pokles výkonu a současně větší počet změn. Průběh CHR-testu znázorňuje následující graf č. 3. Graf č.3 pokles zátěže během CHR-testu, kde clampovaná TF je 80% tepového rozpětí Legenda: osa x- čas [s] osa y- výkon [W] Tato hodnota dle mého názoru výborně charakterizuje vysokou intenzitu zátěže, která se nachází v okolí anaerobního prahu. Poslední CHR-test byl proveden na 90% tepového rozpětí. Probandka nebyla schopna vydržet takto intenzivní zátěž déle než 2 minuty, poté musela skončit. Zobrazením CHR-testu na 90% tepového rozpětí je následující graf č.4. 20
Graf č.4 pokles zátěže během CHR-testu, kde clampovaná TF je 90% tepového rozpětí Legenda: osa x- čas [s] osa y- výkon [W] Pokud stanovíme clampovanou tepovou frekvenci příliš vysoko, pacient buď není schopen dané tepové frekvence dosáhnout, nebo takto vysokou intenzitu udrží pouze několik minut a pak je nucen skončit. V tomto případě je clampovaná TF nad úrovní anaerobního prahu. Tento případ znázorňuje graf č. 4. Pokud určíme příliš nízkou clampovanou tepovou, nebude mít proband žádné problémy danou tepovou frekvenci udržet. Během CHR-testu dojde například k dvěma změnám zátěže na ergometru. V tomto případě je intenzita zatížení velmi malá v porovnání se zdatností pacienta. Tento případ znázorňuje graf č.1 a graf č. 2. Pomocným ukazatelem optimální clampované tepové frekvence je přiměřený počet změn zátěže během CHR-testu. Příliš vysoký počet změn ukazuje na vysokou clampovanou tepovou frekvenci. Proband není schopen danou zátěž dlouhodobě akceptovat, proto se mu zvyšuje tepová frekvence, na což reaguje přístroj snížením zátěže. Naopak malý počet změn ukazuje na příliš nízkou zátěž. Během CHR-testu není nutná korekce zátěže, nebo dochází jen k velmi malé korekci. Pro moje měření je optimální počet změn uprostřed těchto dvou extrémů. Pochopitelně optimální počet změn je jiný, zadáme-li odlišnou cílovou skupinu, nebo odlišnou intenzitu zátěže, při které je CHR-test proveden. 21
3.2.6. Metodika měření závislosti poklesu výkonu na počtu změn zátěže Závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže jsem měřil u 11 osob. Probandky byly měřeny standardním bicyklovým CHR-testem. Clampovanou TF jsem nastavil na 80 % tepového rozpětí. Počet změn charakterizuje množství korigovaných zátěží na egrometru. Počet změn určujeme pouze během druhé fáze CHR-testu. Pokles výkonu označuje rozdíl počáteční zátěže a konečné. Vztah vyjadřující výkonu během CHR-testu znázorňuje rovnice č.3. W pv = W poč W kon ROVNICE 3 W pv pokles výkonu [W] W poč počáteční zatížení ve fázi testu [W] W kon koneční zatížení [W] Získané hodnoty vložíme do grafu a budeme pozorovat, zda existuje nějaký vztah mezi poklesem výkonu a počtem změn zátěže. 22
3.3. Analýza výměny dýchacích plynů Analyzátor výměny dýchacích plynů poskytuje ucelený popis reakce dýchacích plynů během tělesné zátěže. Nejčastěji se používá k určení množství spotřebovaného kyslíku a množství vydechovaného oxidu uhličitého, ale vyhodnocuje i jiné parametry. Příkladem je respirační kvocient či minutová ventilace. K dosažení tohoto cíle byl přístroj navržen tak, aby zaznamenával data dech po dechu. Připojený počítač vypočítává a zaznamenává naměřené údaje (Beaver, 1981). 3.3.1. Princip analýzy výměny dýchacích plynů Analyzátor nepřetržitě monitoruje koncentraci vydechovaného oxidu uhličitého a kyslíku spolu s množstvím vydechovaného vzduchu prošlého ústy a náustkem. Pacient neustále dýchá skrz náustek či masku. Složení vzduchu je stále sledováno pomocí dvou hadiček propojující analyzátor a náustek, který má pacient po celou dobu v ústech. Hadičky jsou připojeny k náustku tak, aby odebíraly vzorek vydechovaného vzduchu. Každá hadička má vnitřní průměr cca 0,94 mm (Beaver, 1981). Analyzátor výměny dýchacích plynů určuje následující parametry: objem spotřebovaného kyslíku, objem vydechovaného oxidu uhličitého, dechovou frekvenci, dechový objem, minutovou ventilaci, tepovou frekvenci, mrtvý prostor, VO 2 max, objem tepového kyslíku a objem výdechu. Naměřené hodnoty jednotlivých objemů v určitých proměnlivých podmínkách označujeme ATPS (proměnlivé podmínky při analýze výměny dýchacích plynů). Pro standardizaci se výsledné objemy korigují na podmínky BTPS. Jsou to podmínky charakterizované teplotou 37º C, atmosférickým tlakem 101,3 kpa a průměrnou saturací vodními parami (Martiník, 2007). ROVNICE 4 kde p 1 je tlak vody při porovnávané teplotě p 2 tlak vody při 37 º C p barometrický tlak t teplota 23
Pro získání naprosto přesných hodnot převádíme naměřené hodnoty objemů z podmínek ATPS na STPD (standardizované podmínky suchého vzduchu při teplotě 0 ºC a tlaku 101,3 kpa) (Martiník, 2007). ROVNICE 5 Kde: p 1 je tlak vody při porovnávané teplotě p 2 tlak vody při 37 ºC p barometrický tlak T termodynamická teplota BTPS koriguje hodnoty minutové ventilace. STPD lze využít ke korekci minutové ventilace, ale především je využíváme při korigování spotřebovaného O 2 (kyslíku) a vydechnutého CO 2 (oxidu uhličitého). Dechová frekvence a především objem vydechovaného vzduchu je snímána pomocí turbínky v náustku, která rychlostí otáčení určuje množství protékaného vzduchu (Martiník, 2007). 3.4. Metodika měření Jak už bylo zmíněno, fáze testu trvá 30 min. Rozdělil jsem tuto dobu na stejně dlouhé, dvouminutové intervaly, přičemž pauza mezi intervaly byla taktéž 2 minuty. Kontinuální měření respiračních plynů jsem nezvolil z důvodu časové náročnosti testu. Během kontinuálního měření by se příliš vysušovala ústa a sliznice a u probandek by docházelo k přílišnému slinění. Jak již bylo popsáno, zvolil jsem intermitentní měření respiračních plynů. Během pauzy v měření se proband může napít, čímž dochází k zvlhčení úst a sliznice dýchacího traktu. CHR-test však probíhá i během této pauzy, proto musí proband stále šlapat na bicyklovém ergometru. 24
3.4.1 parametry výměny dýchacích plynů Při analýze výměny dýchacích plynů během CHR-testu jsem vyhodnocoval pouze určité parametry. Patří sem objem spotřebovaného kyslíku, množství vydechovaného oxidu uhličitého, minutová ventilace a RQ (respirační kvocient- poměr objemu spotřebovaného O 2 a vydechovaného CO 2 ). Vyjmenované parametry nejlépe charakterizují výměnu dýchacích plynů během CHR-testu. Časový průběh změn těchto parametrů není u všech lidí a za všech okolností stejný. Průběh je dán druhem, rytmem a intenzitou zátěže. Určitou roli v průběhu zvyšující se zátěže hraje i paměťová stopa (Máček, 1988). 3.4.1.1. Spotřeba kyslíku Spotřeba kyslíku vyjadřuje objem spotřebovaného kyslíku za minutu a její jednotkou je ml/min. Objem spotřeby kyslíku závisí především na hmotnosti. Počítač provede korekci hodnot z podmínek ATPS na podmínky STPD. Vztáhneme-li spotřebu kyslíku na jeden kilogram hmotnosti, vzniká ukazatel VO 2 /kg (objem spotřeby kyslíku na jeden kilogram hmotnosti za minutu při podmínkách STPD). V této bakalářské práci užívám i odvozené parametry, příkladem je poměr spotřeby kyslíku a zátěže. 3.4.1.1.1. Průběh spotřeby kyslíku během stupňované zátěže Spotřeba kyslíku během stupňované zátěže stoupá v iniciální fázi velice strmě, poté spotřeba kyslíku přechází v pozvolnější lineární vzestup, který pokračuje do oblasti anaerobního prahu. Od této chvíle roste spotřeba kyslíku pozvolněji do fáze plato, kde pacient vyčerpáním končí (Máček, 1988). 3.4.1.2. Poměr spotřeby kyslíku a zátěže Tento parametr vypočítáme pomocí spotřeby kyslíku a aktuální zátěže na ergometru. Výsledný parametr je poměrem těchto dvou hodnot. Z celkového počtu naměřených hodnot spotřeby kyslíku, které počítač zaznamenává dech po dechu, určím pouze některé. K těmto hodnotám později přiřadím aktuální zátěž na egrometru. Obě dvě hodnoty vztáhneme na jeden kilogram hmotnosti. Výsledkem bude poměr spotřeby kyslíku a zátěže na ergometru. 25
3.4.1.3. Minutová ventilace Minutová ventilace je definována jako objem vzduchu, který vyšetřovaný vydechne za jednu minutu. Jednotkou tohoto parametru je l/min. Výsledky měření korigujeme převodním faktorem na standardizované podmínky BTPS. 3.4.1.3.1. Průběh ventilace během stupňované zátěže Minutová ventilace v iniciální fázi stupňované zátěže stoupá velice strmě. Následně přechází ventilace v mírný vzestup až do bodu, který nazýváme anaerobní práh. Zde dochází ke zlomu a ventilace od této chvíle prudce stoupá až do maxima. Organizmus takto kompenzuje metabolickou acidózu, která vznikla v důsledku vysoké zátěže organizmu. V této chvíli začíná převažovat metabolismus sacharidů (Máček, 1988). 3.4.1.4. Oxid uhličitý Oxid uhličitý označuje množství vydechovaného oxidu uhličitého za jednu minutu. Jednotkou tedy bude ml/min. Během měření využíváme odvozené jednotky ml/kg/min, což označuje množství vydechovaného oxidu uhličitého vztažené na jeden kilogram hmotnosti pacienta. VCO 2 je ovlivněna aktivitou organizmu. Počítač provede korekci objemu na standardizované podmínky STPD. 3.4.1.4.1. Průběh oxidu uhličitého během stupňované zátěže Množství vydechovaného oxidu uhličitého při stupňované zátěži stoupá přibližně následujícím způsobem. Zpočátku stupňované zátěže stoupá objem oxidu uhličitého velice prudce, poté je jeho vzestup méně strmý až do bodu, který se nazývá anaerobní práh. Od této chvíle stoupá objem oxidu uhličitého opět velice strmě, a to až do dosažení maximální zátěže, při níž test končí. Organizmus kompenzuje metabolickou acidózu větším množstvím vydechovaného oxidu uhličitého (Máček, 1988). 26
3.4.1.5. Respirační kvocient Respirační kvocient, označovaný RQ, je poměr množství vydechovaného CO 2 a spotřebovaného O 2. RQ podává informace, jaký metabolismus převažuje, zda převažuje metabolismus sacharidů nebo metabolismus tuků. RQ 0,85 znamená, že se při vstřebání 100 molekul 0 2 vyloučí 85 molekul CO 2. 3.4.1.5.1. Průběh respiračního kvocientu během stupňované zátěže Průběh respiračního kvocientu během stupňované zátěže je následující: z počátku respirační kvocient klesá, což svědčí o rychlejším vzestupu kyslíku než oxidu uhličitého. Po krátké době dochází ke zlomu a respirační kvocient začne pozvolna stoupat. Takto RQ stoupá až do bodu, který nazýváme anaerobní práh. Respirační kvocient v této chvíli dosahuje hodnotu cca 1. V konečné fázi tento parametr roste strmě až do úplného vyčerpání probanda (Máček, 1988). 27
4. VÝSLEDKY 4.1 Výsledky CHR-testu 4.1.1 Závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže během CHR-testu Graf č.5 pokles výkonu v závislosti na počtu změn zátěže během CHR-testu Legenda: osa x- počet změn zátěže osa y- pokles zátěže během CHR-testu [W] Měřením bylo zjištěno, že se vzrůstajícím počtem změn vrůstá pokles zátěže. Graf je složený z výsledků měření devíti probandů, přičemž jsem musel naměřené hodnoty dvou probandů vyloučit pro jejich extrémní hodnoty. Graf zobrazující veškeré hodnoty je znázorněn v příloze 1. Jelikož se výsledky dvou probandek shodují, v grafu je vidět pouze osm bodů. Přestože se skupina podle uvedených hledisek jevila homogenní, byl tento předpoklad výsledky měření vyvrácen. Korelační koeficient přímky je menší než korelační koeficient exponenciály. Závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže během CHR-testu je proto lépe charakterizována exponenciálou. Korelační koeficient exponenciály je 0,75. Průměrný počet změn je 6,62 +/- 2,34. Průměrný poklesu výkonu je 32,78 W a SD +/- 13,34. 28
4.2 Výsledky analýzy výměny dýchacích plynů Analýzu výměny dýchacích plynů během CHR-testu jsem provedl u 11 osob. Dvě probandky byly z měření vyloučeny pro odlišný průběh analyzovaných parametrů. Přestože se skupina jevila homogenní, po provedení měřeni jsem zjistil, že tomu tak není. U všech parametrů analýzy výměny dýchacích plynů jsem určil průměrnou a maximální hodnotu, směrodatnou odchylku a medián. Vypočítaná data jsem zanesl do tabulek. Dále jsem určil průměrný průběh jednotlivých parametrů a jejich směrodatné odchylky. Tyto hodnoty jsem zobrazil v níže uvedených grafech. U jednotlivých parametrů analýzy výměny dýchacích plynů jsem dále určoval regresní přímky, které nejlépe charakterizují průběh daného parametru u jednotlivých probandů. Zvolil jsem dvě různé regresní přímky a pomocí korelačního koeficientu jsem porovnal, jaký průběh lépe charakterizuje dané body. Mezi sebou jsem porovnával lineární a exponenciální regresní přímky. U veškerých parametrů je signifikantně vyšší korelační koeficient exponenciály než korelační koeficient přímky. Proto jsem ve všech grafech volil exponenciální regresní přímku. 29
4.2.1. Grafy průměrného průběhu jednotlivých parametrů analýzy výměny dýchacích plynů Graf č. 6 průměr Ve a směrodatná odchylka Graf č. 7 průměr RQ a SD Legenda: osa x - čas [mm:ss] Legenda: osa x - čas [mm:ss] osa y - minutová ventilace [l/min] osa y - respirační kvocient Graf č. 8 průměr VO 2 /kg, VCO 2 /kg a SD Graf č. 9 průměr výkonu a SD Legenda: osa x - čas [mm:ss] Legenda: osa x - čas [mm:ss] osa y - VO 2 /kg, VCO 2 /kg [ml/kg/min] osa y - výkon [W/kg] 30
Graf č. 10 průměr poměru spotřeby kyslíku na kilogram a výkonu během CHR-testu Legenda: osa x - čas [mm:ss] osa y - poměr spotřeby kyslíku a výkonu [ml/min/w] 31
4.2.2 Spotřeba kyslíku VO 2 /kg Graf č.11 Spotřeba kyslíku během CHR-testu Legenda: osa x- čas [mm:ss] osa y- objem spotřebovaného kyslíku [ml/kg/min] Průměrná spotřeba kyslíku v přepočtu na jeden kilogram činila 36,93 ml/kg/min (SD +/- 1,69). Průměrný medián spotřeby kyslíku je 36,65 ml/kg/min kde je (SD +/- 1,69). Průměrná maximální spotřeba kyslíku během CHR-testu je 39,88 ml/kg/min (SD +/- 1,69). Korelační koeficient přímky je menší než korelační koeficient exponenciály, z tohoto důvodu exponenciála lépe charakterizuje závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže během CHR-testu. Korelační koeficient exponenciály je 0,23 (SD +/- 0,4). Graf znázorňující veškeré hodnoty je uložen v příloze č. 2. 32
Objem spotřebovaného kyslíku na kg hmotnosti VO 2 /kg SD Průměr [ml/kg/min] 36,93 1,69 Medián [ml/kg/min] 36,65 1,69 Max [ml/kg/min] 39,88 1,69 Tabulka č. 3 Objem spotřebovaného kyslíku během CHR-testu 4.2.3 Poměr spotřeby kyslíku a výkonu Graf č.12 Průběh poměru spotřeby kyslíku a výkonu Legenda: osa x- čas [mm:ss] osa y- poměr spotřeby kyslíku a výkonu [ml/min/w] 33
Průměrný poměr spotřeby kyslíku a výkonu během CHR-testu je 13,48 ml/min/w a (SD je 0,95). Průměrný medián poměru spotřeby kyslíku a výkonu během CHR-testu je 13,75 ml/min/w kde (SD dosahuje 0,95). Maximální hodnota poměru spotřeby kyslíku a výkonu dosahuje 14,37 ml/min/w (kde SD dosahuje 0,95). Veškeré hodnoty jsou zobrazeny v tabulce č.4. Korelační koeficient přímky je menší než korelační koeficient exponenciály, z tohoto důvodu exponenciála lépe charakterizuje tento poměr. Korelační koeficient exponenciály je 0,68 (SD 0,08). Graf zobrazující jedenáct probandů je v příloze č. 3. Poměr spotřeby kyslíku a výkonu SD průměr [ml/min/w] 13,48 0,95 medián [ml/min/w] 13,75 0,95 max [ml/min/w] 14,37 0,95 Tabulka č. 4 poměr spotřeby kyslíku a výkonu Legenda: P - výkon [W] VO 2 /kg - spotřebu kyslíku na jeden kilogram hmotnosti probanda [ml/min/w] 34
4.2.4 Minutová ventilace během CHR-testu Graf č.13 Průběh minutové ventilace během CHR-testu Legenda: osa x- čas [mm:ss] osa y- minutová ventilace [l/min] Průměrná minutová ventilace během CHR-testu dosahuje 59,00 l/min (SD je 3,25). Průměrný medián ventilace je 58,75 l/min kde SD je 3,25. Průměrná maximální ventilace během CHR-testu je 64,9 l/min, kde SD dosahuje 3,25. Korelační koeficient přímky je menší než korelační koeficient exponenciály, z tohoto důvodu exponenciála lépe charakterizuje ventilaci během CHR-testu. Korelační koeficient exponenciály je 0,32 (SD +/- 0,5). Graf zobrazující veškeré hodnoty je v příloze č.4. 35
Minutová ventilace během CHRtestu VE/min SD Průměr [l/min] 59,00 3,25 Max [l/min] 64,9 3,25 Medián [l/min] 58,75 3,25 Tabulka č. 5 minutové ventilace během CHR-testu Legenda: VE/min - ventilace za minutu při podmínkách BTPS [l/min] 4.2.5 Objem vydechovaného oxidu uhličitého Graf č.14 Objem vydechovaného oxidu uhličitého během CHR-testu Legenda: osa x- čas [mm:ss] osa y- objem vydechovaného oxidu uhličitého [ml/kg/min] 36
Průměrný objem vydechovaného oxidu uhličitého během CHR-testu je 33,15 ml/kg/min kde SD je 2,79. Průměrné maximum objemu vydechovaného oxidu uhličitého dosahuje 38,25 ml/kg/min a SD je 2, 79. Průměrný medián objemu vydechovaného oxidu uhličitého je 32,60 ml/kg/min a SD dosahuje hodnoty 2,79. Graf zobrazující veškeré hodnoty je uložen v příloze č. 5. Objem vydechovaného oxidu uhličitého VCO 2 /kg SD průměr[ml/kg/min] 33,15 2,79 max [ml/kg/min] 38,25 2,79 medián[ml/kg/min] 32,60 2,79 Tabulka č. 6 Objem vydechovaného oxidu uhličitého během CHR-testu Korelační koeficient exponenciály je větší než korelační koeficient přímky, z tohoto důvodu exponenciála lépe charakterizuje závislost průběhu vydechovaného oxidu uhličitého během CHR-testu. Korelační koeficient exponenciály je 0,42 (SD +/- 0,1). 37
4.2.6 Respirační kvocient během CHR-testu Prostřednictvím tohoto kvocientu zjistíme, jaký druh metabolismu převažuje během zátěže. Níže uvedený graf zobrazuje 9 probandek, graf zobrazující veškeré hodnoty je v příloze č. 6. Graf č. 15 RQ během CHR-testu Legenda: osa x- čas [mm:ss] osa y- respirační kvocient Průměrný respirační kvocient během CHR-testu je 0,86 (SD 0,04) a ukazuje, že clampovaná tepová frekvence je těsně pod anaerobním prahem, což bylo určeno jako optimálně stanovená clampovaná TF (Stejskal, 1994). Průměrný maximální respirační kvocient dosahuje hodnoty 1,03 (SD 0,04). Průměrný medián RQ je 0,89 (SD 0,04). 38
Respirační kvocient během CHR-testu RQ SD Průměr 0,86 0,04 Max 1,03 0,04 Medián 0,89 0,04 Tabulka č. 7 Respirační kvocient během CHR-testu Korelační koeficient přímky je menší než korelační koeficient exponenciály, z tohoto důvodu exponenciála lépe charakterizuje respirační kvocient během CHR-testu. Korelační koeficient exponenciály je 0,91(SD +/- 0,05). 39
5. DISKUZE 5.1. CHR-test Analýzu výměny dýchacích plynů během CHR-testu jsem měřil při průměrné clampované TF 80 % tepového rozpětí (SD +/- 3,68). Směrodatná odchylka ukazuje, že u některých probandů bylo nutné clampovanou tepovou frekvenci korigovat. Korekce byla do jisté míry spojena se somatotypem probandů. Vytrvalostní typy měly vyšší clampovanou tepovou frekvenci než zvolených 80% tepového rozpětí. Naopak sprinterské typy měly nižší clampovanoou tepovou frekvenci než 80%, což je způsobeno, nižší vytrvalostní zdatností sprinterských typů, které mají anaerobní práh v nižším procentu tepového rozpětí. Na výši směrodatné odchylky průměrné clampované TF má určitý vliv také nepřesnost měření maximální tepové frekvence. Maximální tepovou frekvenci si měřily probandky samy během tréninku. Vzhledem k tomu, že každá probandka používá jinou značku měřiče tepové frekvence, vznikaly nepřesnosti už zde. Jak již bylo uvedeno, analýzou výměny dýchacích plynů během CHR-testu se ve své práci zabýval již Radim Jurča (Jurča,2000). Vlastní analýza výměny dýchacích plynů ale nebyla předmětem jeho práce. Z toho důvodu hodnotil pouze dva parametry, spotřebu kyslíku a minutovou ventilaci. Cílovou skupinou zde byly netrénované ženy věku 21,3 let (SD +/- 1,06). Průměrná clampovaná TF zde byla 70,34% tepového rozpětí ( SD +/- 1,19). 5.1.1. Závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže během CHR-testu Závislost poklesu výkonu na počtu změn zátěže během CHR-testu ukazuje, že se vzrůstajícím počtem změn vzrůstá i pokles zátěže. Toto dokazuje, že pro skupinu probandek je dobře nastavena intenzita zatížení CHR-testu. Pokud by byla intenzita zatížení nižší, pokles výkonu by se neměnil v závislosti na vzrůstajícím počtu změn. 40
5.2. Analýza výměny dýchacích plynů 5.2.1. Spotřeba kyslíku Průměrná spotřeba kyslíku během CHR-testu je 36,65 ml/kg/min se směrodatnou odchylkou 1,69. Nízká směrodatná odchylka značí malou změnu spotřeby kyslíku v čase a hmotnostně poměrně homogenní skupinu probandek, kterou jsem zatěžoval stejnou intenzitou. Jak už bylo řečeno, spotřebu kyslíku během CHR-testu měřil Jurča (Jurča, 2000). V porovnání s průměrnou spotřebou kyslíku u netrénovaných žen (Jurča, 2000), kde tato hodnota dosahovala 29,55 ml/kg/min (SD +/- 1,27), je mnou naměřená hodnota výrazně vyšší. Určitý vliv na odlišnost těchto dvou hodnot má různá clampovaná TF. Z toho vyplývá, že spotřeba kyslíku během CHR-testu je velmi závislá na intenzitě zatížení. Průběh průměrné spotřeby kyslíku charakterizoval pomocí lineárního trendu. Průměrný pokles spotřeby kyslíku byl 0,18 ml/kg/min (Jurča, 2000), mnou naměřený průměrný pokles taktéž dosahuje 0,18 ml/kg/min. Vzhledem k tomu, že netrénované ženy a vrcholově trénující ženy nebyly zatěžovány na stejné intenzitě, nemůžeme porovnávat jejich průměrný pokles spotřeby kyslíku vzhledem ke zdatnosti. 5.2.2. Poměr spotřeby kyslíku a výkonu Výsledný graf průměrného poměru spotřeby kyslíku a výkonu ukazuje, že zpočátku klesá výkon rychleji, než spotřeba kyslíku tzn. poměr spotřeby kyslíku a výkonu stoupá strmě. Dále poměr spotřeby kyslíku a výkonu vzrůstá mírně. Z toho vyplývá, že výkon klesá nepatrně rychleji než spotřeba kyslíku. Neboť během stupňovitého poklesu zátěže dané CHR-testem klesá spotřeba kyslíku s malým časovým zpožděním. Významnou závislost spotřeby kyslíku na výkonu ukazuje korelační koeficient, který dosahuje 0,96. Spotřeba kyslíku během CHR-testu je tedy závislá především na výkonu. Přičemž energetická účinnost práce, únava dolních končetin a ztráta energie použité na termoregulaci se buď příliš nemění, nebo nemají velký vliv na celkovou spotřebu kyslíku. 41
5.2.3. Minutová ventilace Průběh minutové ventilace má klesající tendenci s mírnými výchylkami. Konstantní průběh ventilace v počáteční fázi měření si vysvětluji neurotickou hyperventilací, kdy i přesto, že VCO 2 /kg (objemu vydechovaného CO 2 na jeden kilogram hmotnosti za minutu při podmínkách STPD) klesá, minutová ventilace zůstává konstantní. Objem minutové ventilace by měl být především závislý na objemu vydechovaného oxidu uhličitého. Během zátěže dochází v důsledku práce svalů ke zvyšování koncentrace CO 2 v krvi, která stimuluje dechové centrum a zvyšuje ventilaci (Ganong,1999). Tento vztah se mi podařilo prokázat. Graf č. 6 a 8 znázorňují průběh minutové ventilace a VCO 2 /kg. Jednotlivé grafy jsou svým průběhem velmi podobné. Korelační koeficient, který dosahuje 0,88, ukazuje vysokou úroveň závislosti minutové ventilace na objemu vydechovaného oxidu uhličitého. Porovnáním průměrné hodnoty minutové ventilace u netrénovaných 38,38 l/min (SD +/- 1,56) (Jurča, 2000) a průměrné hodnoty u vrcholových sportovců 32,6 l/min (SD +/- 2,79) jsem došel k závěru, že průměrná hodnota minutové ventilace nezávisí na zdatnosti cílové skupiny, ale na intenzitě zátěže. Největší vliv na průměrnou minutovou ventilaci při stejné intenzitě mají antropometrické parametry, především výška. 5.2.4. Respirační kvocient Průměrný průběh respiračního kvocientu znázorňuje graf č.7. Jeho průběh připomíná exponenciálně klesající závislost. Pokles RQ ukazuje, že během CHR-testu CO 2 klesá rychleji než 0 2. To je důsledkem zvyšujícího metabolismu tuků. Téměř celý průběh respiračního kvocientu odpovídá aerobnímu metabolismu. Metabolismus tuků má oproti metabolismu sacharidů větší spotřebu kyslíku (Máček, 1988). Graf č. 7 ukazuje průměrný průběh respiračního kvocientu během CHR-testu. Poměrně velká směrodatná odchylka naznačuje velkou odlišnost průběhu respiračního kvocientu u jednotlivých probandek. Nemůžeme prokázat závislost grafu č.7 a č. 8, tedy závislost průměrného průběhu respiračního kvocientu na poměru průměrného průběhu VCO 2 /kg a VO 2 /kg. Důvodem je velká odlišnost směrodatných odchylek, díky nimž nemůžeme aplikovat fyziologické závislosti týkající se respiračního kvocientu, VCO 2 /kg a VO 2 /kg. Průměrný průběh respiračního kvocientu odpovídá průběhu respiračního kvocientu jednotlivých probandů. Příkladem mohou být tři náhodně 42