Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury
VLIV ZÁTĚŽOVÉHO PROTOKOLU NA VÝSLEDKY MAXIMÁLNÍHO ZÁTĚŽOVÉHO TESTU (Bakalářská práce)
Autor: Miroslav Ţák, Tělesná výchova a sport Vedoucí práce: RNDr. Aleš Jakubec, Ph.D. Olomouc 2015
Jméno a příjmení autora:
Miroslav Ţák
Název bakalářské práce:
Vliv zátěţového protokolu na výsledky maximálního zátěţového testu
Pracoviště:
Katedra přírodních věd v kinantropologii
Vedoucí bakalářské práce:
RNDr. Aleš Jakubec, Ph.D.
Rok obhajoby bakalářské práce:
2015
Abstrakt: Hlavní cíl práce spočívá v porovnání dosaţených výsledků s maskou a náustkem při maximálním zátěţovém testu na běhátku. Testování se zúčastnilo 10 probandů muţského pohlaví ve věku 22,3±1,7 let, výšce 178±5,8 cm a váze 83±8,4 kg. Testovaná skupina nebyla vybrána náhodným výběrem, ale na základě dobrovolnosti. Jednalo se o studenty fakulty tělesné kultury a současně amatérské sportovce. Testování probíhalo ve dvou fázích s odstupem 4 týdnů a pořadí protokolů b ylo zaloţeno na náhodném výběru kaţdého probanda.
Oběma
zátěţovým
protokolům
předcházela
5minutová
iniciální fáze (rozběhání) při rychlosti 8 km/hod . Zpočátku této fáze byl sklon 0 % po dobu 4 minut a v páté minutě se sklon zvýšil na 5 %, avšak rychlost v této fázi zůstala konstantní. Hlavním cílem práce je porovnat dosaţené výsledky maximálního zátěţového testu na běhátku s maskou a s náustkem. Z výsledků našeho výzkumu můţeme říci, ţe mezi hlavními ukazateli fyzické kondice (SFmax a VO 2 max) není statisticky významný rozdíl . Statisticky významný rozdíl jsme naopak shledali v maximální minutové ventilaci za minutu. Výsledky našeho dotazníku zaměřeného na subjektivní poro vnání obou testů taktéţ hovořily pro test s maskou. Klíčová slova: Maximální spotřeba kyslíku, Anatomický mrtvý prostor, Maximální srdeční frekvence, Maximální minutová ventilace, R espirační kvocient
Souhlasím s půjčováním mé bakalářské práce v rámci knihovních sluţeb. 2
Author’s first name and surname:
Miroslav Ţák
Title of the bachelor thesis:
The impact of load protocol on result of maximal exercise test
Department:
Department of natural Sciences in Kinanthropology
Supervisor:
RNDr. Aleš Jakubec, Ph.D.
The year of presentation:
2015
Abstract: The main aim of this work is to compare results of maximal exercise test on running machine with oxygen mask and oxygen mouthpiece. In this research was involved 10 volunteers of male gender in age 22,3±1,7 years, high 178 ±5,8 cm and weight 83±8,4 kilograms. The group of volunteers was not picked up randomly but it was composed by students of sports university and all of them were amateur athletes. The research wa s devided into two series with four weeks pause and the sequence of protocols was made by random choice of each volunteer. Bo th exercises were begun by initial phase (warming - up phase) lasting five minutes at the constant speed 8 km/hod. At the beginning of this phase the inclination was 0 % for the first four minutes and in the fifth minute was increased to 5 % but the speed was constant. The main aim of our work is to compare results
of
maximal
load
test
on
running
machine
with
oxygen
mouthpiece and oxygen mask. From the results of our research we can say there is no statistic difference between major signs of physic al condition (SFmax, VO 2 max). On the other hand, from the statistic point of view we found the important difference at the maximal ventilation per minute. From the results of our questionnaire we can say testing with the oxygen mask is subjective more pleasant way.
Key words: Maximal oxygen uptake, Anatomic dead area, Maximal heart rate, Maximal ventilation per minute, Respiratory kvocient
I agree with lend of my bachelor work under the terms of library service. 3
Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně pod vedením RNDr. Aleše Jakubce, Ph.D., uvedl všechny pouţité literární a odborné zdroje a dodrţel zásady vědecké etiky.
V Olomouci dne 27. 7. 2015 4
Děkuji RNDr. Aleši Jakubcovi, Ph.D. za vedení, pomoc, cenné rady a za čas, který mi věnoval při zpracování bakalářské práce. Také děkuji Michaele Kratochvílové a všem, kteří se podíleli na výzkumu jako probandi.
5
OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................................... 9 2 PŘEHLED POZNATKŮ .................................................................................................. 10 2.1 Respirační aparát ................................................................................................. 10 2.1.1 Respirace .......................................................................................................... 10 2.1.2 Ventilace plic ..................................................................................................... 10 2.1.3 Mechanika dýchaní............................................................................................ 11 2.1.4 Statické objemy plic ........................................................................................... 12 2.1.5 Dynamické hodnoty ........................................................................................... 12 2.1.6 Respirační hodnoty............................................................................................ 13 2.1.7 Regulace dýchání dle Cinglové (2002) .............................................................. 14 2.1.8 Výměna plynů v plicích ...................................................................................... 15 2.1.9 Transport dýchacích plynů ................................................................................ 16 2.2 Kardiovaskulární systém ...................................................................................... 17 2.2.1 Řízení činnosti srdce ......................................................................................... 18 2.2.2 Minutový srdeční výdej ...................................................................................... 19 2.2.3 Morfologická přestavba srdce – sportovní srdce ............................................... 20 2.2.4 Echokardiografické známky sportovního srdce ................................................. 21 2.3 Zátěţové testování ............................................................................................... 21 2.3.1 Rozdělení zátěţových testů ............................................................................... 22 2.3.2 Indikace zátěţového testování .......................................................................... 23 2.3.3 Kontraindikace zátěţových testů ....................................................................... 24 2.3.4 Kritéria dosaţení maxima .................................................................................. 25 2.4 Spiroergometrie .................................................................................................... 26 3 CÍLE A HYPOTÉZY ........................................................................................................ 28 4.1 Testovaná skupina ............................................................................................... 29 4.3 Metody výzkumu................................................................................................... 30 4.3.1 Měření tělesného sloţení a BMI ........................................................................ 30 4.3.2 Spirometrické vyšetření ..................................................................................... 30 4.3.3 Testy do vita maxima ......................................................................................... 30 4.3.4 Statistické zpracování výsledků ......................................................................... 31 4.3.5 Subjektivní hodnocení……………………………...………………………………...31
6
5 VÝSLEDKY..................................................................................................................... 32 5.1 Antropometrické měření ....................................................................................... 32 5.2 Spirometrické vyšetření ........................................................................................ 33 5.3 Výsledné hodnoty dosaţené s maskou / náustkem .............................................. 34 5.3.1 Maximální srdeční frekvence ............................................................................. 34 5.3.2 Maximální spotřeba kyslíku – VO2max .............................................................. 35 5.3.3 Hodnoty respiračního kvocientu s maskou/náustkem........................................ 36 5.3.4 Maximální minutová ventilace s maskou/náustkem ........................................... 37 5.3.5 Výsledná doba vlastního testu s maskou a náustkem ....................................... 38 5.3.6 Subjektivní vnímání masky a náustku ............................................................... 39 6 DISKUZE ........................................................................................................................ 40 6.1 Antropometrické měření ....................................................................................... 40 6.1.1 Body Mass Index (BMI) ..................................................................................... 40 6.1.2 Měření mnoţství tělesného tuku ........................................................................ 40 6.2 Spirometrické vyšetření ........................................................................................ 41 6.2.1 Vitální kapacita (VC) .......................................................................................... 41 6.2.2 Usilovný výdech vitální kapacity (FEV – forced expiratory volume) ................... 41 6.2.3 Maximální spotřeba kyslíku (VO2max) ............................................................... 42 6.2.4 Maximální srdeční frekvence (SF max) ............................................................. 42 6.2.5 Maximální minutová ventilace (VE max/min) VE ................................................. 43 6.2.6 Respirační kvocient (RQ) .................................................................................. 44 6.2.7 Subjektivní vnímání zátěţových testování ......................................................... 44 7 ZÁVĚRY ......................................................................................................................... 45 8 SOUHRN ........................................................................................................................ 46 9 SUMMARY ..................................................................................................................... 48 10 REFERENČNÍ SEZNAM .............................................................................................. 50 11 SEZNAM PŘÍLOH ........................................................................................................ 51
7
Seznam použitých zkratek ATP
adenosintrifosfát
a-v
arteriovenózní diference
BMI
Body Mass Index
CP
kreatinfosfát
MET
jednotka klidového metabolismu
SF
srdeční frekvence
TK
krevní tlak
SFmax
maximální srdeční frekvence
VE
plicní ventilace
VO2
spotřeba kyslíku
VO2max
maximální spotřeba kyslíku
DF
dechová frekvence
FEV1
maximální mnoţství usilovně vydechnutého vzduchu za sekundu
VC
vitální kapacita
RQ
respirační kvocient
8
1.
1 ÚVOD Zdraví je stále věcí, kterou si za peníze koupit nemůţeme, na coţ ale většina lidí v dnešní době zapomíná a mylně si myslí, ţe jim návštěva u lékaře a následné předepsání léků vyřeší daný problém bez nějaké jejich další vlastní iniciativy. Ať uţ na lidské tělo nahlíţíme z pohledu kreacionismu, Darwinovy a dalších teorií, jistě se všichni shodneme, ţe jde o zázračný a fascinující “stroj“, který má v globálním pohledu spoustu znaků společných, avšak přece jsme kaţdý svým individuem. Bohuţel nedostatek pohybu, nadměrný stres a především špatné stravovací návyky naše tělo zatěţují 24 hodin denně a to i ve spánku, kdy se naše tělo snaţí svým vlastním autoreparačním mechanismem zbavit škodlivin a kompenzovat negativní faktory, kterým je vystaveno. Dle Tepperweina (2012), který je uznávaným německým terapeutem, je zásadní naučit se porozumět řeči našeho těla, řeči symptomů. Bohuţel pacienti, ale také většina lékařů tento smysl postrádá a léčí tak jen daný symptom bez ohledu na jeho původ a bez holistického pohledu na člověka jako celek. Naše tělo nás denně informuje o jeho vitalitě a pouţívá k tomu opravdu různých výrazových prostředků, ať uţ jsou to změny na kůţi (její barva, akné, suchá a popraskaná kůţe, ikterus, petechie a další), tělesnými sekrety a jejich vlastnostmi, ale také například vysokým krevním tlakem, dnou, diabetem a dalšími civilizačními chorobami dnešní doby, coţ nejsou nemoci v pravém slova smyslu, které udeří na člověka bez varování a jasné příčiny, ale jsou jen výsledkem dlouhodobějšího nesprávného způsobu ţivota. Nejdůleţitější je tedy patřičná sebereflexe a porozumění vlastnímu tělu, coţ tvoří následně také základ celkové prevence proti chorobám, protoţe kaţdý lékař vám dá za pravdu, ţe nejlepší léčbou je prevence! K té nám mimo jiné můţe pomoci také včasná diagnostika a zátěţové testování zejména sportovců, ale i osob s potenciální prognózou závaţného onemocnění. Zátěţové testování nám tedy můţe mnohé říci o zdravotním stavu jedince, ale je třeba, aby bylo prováděno lege artis (dle pravidel současné vědy). U nás je nejčastěji prováděno na běţeckém ergometru a to současně se spiroergometrickým vyšetřením s maskou nebo s náustkem. Úkolem této práce je zjistit, zda můţeme výsledné hodnoty obou metod měření povaţovat za věrohodné a shodné.
9
2 PŘEHLED POZNATKŮ 2.1 Respirační aparát 2.1.1 Respirace Pro činnost organismu je nezbytná energie. Organismus ji získává postupným štěpením jednotlivých ţivin (cukrů, tuků, aminokyselin), při kterém se spotřebovává kyslík a tvoří se oxid uhličitý. Výměnu dýchacích plynů mezi plícemi a zevní atmosférou zajišťuje plicní ventilace, difuze umoţňuje výměnu kyslíku a oxidu uhličitého mezi alveoly a krví a krev v oběhovém systému zprostředkuje transport dýchacích plynů mezi plícemi a tkáněmi. V dýchacích cestách se vdechnutý vzduch otepluje nebo ochlazuje, zvlhčuje a očišťuje. Neporušenost sliznice, přítomnost hlenu a činnost řasinkového epitelu, stejně jako imunoglobuliny A v sekretu chrání organismus před infekcí. Obrannou funkci mají i plicní alveolární makrofágy. Metabolické funkce plic představuje tvorba surfaktantu, prostaglandinů a histaminu. Významný je enzym na povrchu endotelu plicních kapilár, který konvertuje aţ 70 % krví přitékajícího angiotenzinu I na angiotenzin II, který působí vazokonstrikci (Langmeier et al. 2009).
2.1.2 Ventilace plic Atmosférický vzduch tvoří směs plynů o různé koncentraci. Koncentrace plynů ve vzduchu (nebo téţ roztoku) se vyjadřuje parciálním tlakem. Dle Rokyty et al. (1999) parciální tlak je částečný tlak plynu, který je dán jeho koncentrací ve směsi plynů a celkovým tlakem této směsi. Tabulka 1. Sloţení suchého atmosférického vzduchu, parciální tlaky jednotlivých plynů a atmosférický tlak (Langmeier et al. 2009). Atmosférický vzduch
%
Parciální tlak (mm Hg)
Dusík + vzácné plyny
78,06
600
Kyslík
20,98
160
Oxid uhličitý
0,04
0,3
Atmosférický tlak
763,3 10
Ventilace (vnější dýchaní) je cyklický děj se střídáním vdechu a výdechu. Vdech (inspirium, inflace) je děj aktivní. Hlavním a nejdůleţitějším vdechovým svalem je bránice. Ta je inervována prostřednictvím nervus phrenicus (výchozí z krční míchy C3–C5). Jde o plochý sval, který odděluje dutinu hrudní od dutiny břišní. Při kontrakci a klidném dýchání se zvětší dutina hrudní asi o 350 ml, coţ je objem vzduchu, který se dostává vlastním vdechem do plic. Dalšími aktivními inspiračními svaly jsou zevní meziţeberní svaly, které napomáhají rozvinutí hrudního koše (Mourek, 2012). Výdech (expirace, deflace) je za klidných a běţných okolností děj převáţně pasivní. To proto, ţe pruţné orgány dutiny břišní vytlačují bránici zpět, tj. nahoru a ţebra se svou pruţností vracejí do své původní polohy. Přitom se aktivně uplatňují jen vnitřní meziţeberní svaly. Za pomocné dýchací svaly označujeme ty, které jsou aktivovány při zátěţi, v situaci nouze o kyslík. Jsou to svaly, které při fixaci horních končetin mohou ve velmi omezeném rozsahu zvedat první dva aţ tři pár ţeber, a tím napomáhat zvětšení objemu hrudníku při vdechu. Jsou to musculi pectorales (prsní svaly), musculi sublavii (podklíčkové), musculi sternocleidomastoidei (kyvači hlavy) a musculi scaleni (Mourek, 2012).
2.1.3 Mechanika dýchaní Při vdechu proudí vzduch dýchacími cestami do plic ve směru tlakového gradientu. Kontrakcí dýchacích svalů se rozšiřuje hrudník a díky vysoké přilnavosti poplicnice (pleura visceralis) a pohrudnice (pleura parietalis) plíce sledují pohyb hrudníku, rozšiřují se a tlak v nich klesá. Důvodem vysoké přilnavost je přítomnost malého mnoţství tekutiny mezi oběma pleurami a tím, ţe tlak v dutině hrudní je niţší, neţ je tlak atmosférický. Důvodem negativního interpleurálního tlaku je vliv dvou, opačně působících sil – retrakční síla plic směřuje směrem k hilu (uspořádání elastických vláken v parenchymu a povrchové napětí alveolů), na opačnou stranu působí pruţnost hrudníku. Protoţe vdech je závislý na činnosti dechových svalů, je vţdy dějem aktivním. Při klidovém dýchání v okamţiku, kdy ustane činnost vdechových svalů, objem hrudníku se stejně jako objem plic zmenší, v plicích stoupne tlak a na hodnotu vyšší, neţ je tlak atmosférický a vzduch proudí dýchacími cestami z plic do okolního prostředí do vyrovnání tlaků. Stejně tak stoupne tlak v dutině hrudní, ale vzhledem k tomu, ţe na rozdíl od plic dutina hrudní nekomunikuje s okolím, zůstává tlak niţší, neţ je tlak atmosférický. 11
V klidové expirační poloze se ustaví rovnováha mezi oběma opačně působícími silami – plicní a hrudní elasticitou. Výdech je při klidovém dýchání dějem pasivním. Při usilovném dýchání se můţe stát dějem aktivním tím, ţe se kontrahují výdechové svaly (musculi intercostales interni). Při usilovném nádechu a při uzavřené hlasové štěrbině se mohou hodnoty negativního interpleurálního tlaku ještě zvýšit (Mullerův pokus, -5,3 kPa), nebo mohou dosáhnout pozitivních hodnot při usilovném výdechu a při uzavřené hlasové štěrbině nebo při dýchání proti velkému odporu - Valsavův pokus, +6,7 kPa (Langmeier et al. 2009).
2.1.4 Statické objemy plic Dechový objem (Vt – volume tidal) je objem vzduchu, který se při klidovém dýchání vymění jedním dechem a činí asi 0,5 l vzduchu. Z tohoto objemu se pouze 250–350 ml vzduchu dostane do alveolů, zbytek, 150–250 ml, je vzduch v dýchacích cestách a na výměně dýchacích plynů se přímo nepodílí. Tento objem označujeme jako anatomický mrtvý prostor. Tento prostor můţe být větší o objem vzduchu v neperfundovaných (aktuálně hůře krví zásobených) alveolech (celkový nebo funkční mrtvý dýchací prostor). Zapojením pomocných vdechových svalů je moţné po ukončení klidového vdechu vdechnout ještě asi 3 l vzduchu, coţ je inspirační rezervní objem (IRV). Stejně tak je moţné po klidovém výdechu vydechnout ještě asi 1,7 l vzduchu – expirační rezervní objem (ERV). I po maximálním výdechovém úsilí zůstává v plicích asi 1,2 l vzduchu, tzv. reziduální objem (RV). Dechový cyklus (střídání expirace s inspirací) se při klidovém dýchání opakuje průměrně 12–16 krát za minutu (Langmeier et al. 2009).
2.1.5 Dynamické hodnoty Jednotlivé plicní objemy jsou hodnoty velmi individuální. Daleko důleţitější je stanovení objemu za časovou jednotku. Minutová ventilace plic vyjadřuje objem vzduchu vydechnutý za časovou jednotku a činí při klidovém dýchání asi 8 l za minutu. Maximální minutová ventilace udává objem vzduchu, který je v plicích vyměněn za minutu při maximálním dechovém úsilí 125–170 l za minutu. Jednovteřinová
vitální
kapacita
(FEV1)
je
objem
vzduchu
vydechnutý
s maximálním úsilím během první vteřiny po maximálním nádechu (Langmeier et al. 2009). 12
Vitální kapacita plic je dle Merkunové a Orla (2008) objem vzduchu, který vydechneme maximálním výdechovým úsilím po předchozím maximálním vdechu. Výchozí hodnota kolísá v závislosti na věku, hmotnosti, výšce (velikosti tělesného povrchu) i na poloze při vyšetřování (nejvyšší je ve vzpřímené poloze).
2.1.6 Respirační hodnoty Utilizace kyslíku znamená procentuální rozdíl objemu kyslíku ve vdechnutém a vydechnutém vzduchu. Při stupňované zátěţi nejprve stoupá, poté mírně klesá a po překročení anaerobního prahu se sniţuje k výchozí úrovni. Sportovci utilizují při zátěţi aţ 7 % O2, průměrní jedinci 3–4 % (Cinglová, 2002). Ventilační ekvivalent pro kyslík je mnoţství vzduchu, který musí projít plícemi, aby si z něho organismus odebral 1 litr O2. V klidu je to 20 aţ 30 litrů, po překročení anaerobního prahu strmě stoupá. Hodnota ventilačního ekvivalentu je ukazatelem ekonomiky dýchání (Cinglová, 2002). Ventilační ekvivalent pro oxid uhličitý je mnoţství vzduchu proventilované plícemi, aby se organizmus zbavil 1 litru oxidu uhličitého. Probíhá podobně jako ventilační ekvivalent pro kyslík, ke strmému stoupání dochází o něco později za aerobním prahem v okamţiku začátku respirační kompenzace metabolické acidózy (Cinglová, 2002). Příjem kyslíku (VO2) je mnoţství kyslíku extrahované z vdechnutého plynu za časovou jednotku (litry za minutu). Je ukazatelem aerometabolických schopností organizmu a výkonnosti transportního systému. Liší se od vlastní spotřeby kyslíku v tkáních, kde se navíc vyuţívá kyslíku z tkáňových rezerv. Příjem kyslíku je shodným se spotřebou jen za rovnováţného stavu. Maximální příjem kyslíku patří k nejdůleţitějším ukazatelům zátěţového vyšetření, protoţe představuje kapacitu transportního systému (Cinglová, 2002). Výdej oxidu uhličitého je mnoţství CO2 vydané z plic do zevního vzduchu za časovou jednotku (litry za minutu). Je ukazatelem velikosti tvorby CO 2 v tkáních. 13
Poměr respirační výměny VCO2/VO2 je poměr výdeje oxidu uhličitého ku příjmu kyslíku za časovou jednotku. V klidu je tento vztah konstantní, při zátěţi se mění. Při niţších intenzitách zátěţe lehce klesá, po překročení anaerobního prahu prudce stoupá díky nastupující metabolické acidóze. Při dosaţení maxima překračuje hodnotu 1,0 a ve fázi zotavení se ještě zvyšuje. Je to důsledkem většího vzniku bikarbonátu, který má vyrovnat zátěţí vzniklou metabolickou acidózu a který se rozkládá na H2O a CO2 (Cinglová, 2002). Respirační kvocient platí pro výměnu plynů v buňce, kde kyslík je spotřebován a oxid uhličitý produkován. Nikdy nepřekročí hodnotu 1,0. Můţe informovat o podílu energetických substrátů na metabolismu v podmínkách déletrvajícího rovnováţného stavu (Cinglová, 2002).
2.1.7 Regulace dýchání dle Cinglové (2002) a) Chemická regulace Podněty pro chemickou regulaci jsou změny parciálních tlaků dýchacích plynů (pO2 a pCO2) a pH působící zpětnou vazbu. V normálních podmínkách je dominantní podnět CO2. Tj. čím vyšší pCO2, tím více narůstá frekvence dýchání a dechový objem. CO2 je v krvi přenášen jako rozpuštěný v plazmě, ve vazbě na hemoglobin a jeho kyselina uhličitá. Kyselina uhličitá se rozkládá na bikarbonát a ionty vodíku, v plicích je vydechován CO2 a voda. Pokles pH pod hodnotu 7,4 způsobí jen lehké zvýšení dýchání, podobně jako pokles pO2, který se uplatňuje jen ve velkých výškách. Centrální chemoreceptory jsou umístěny v prodlouţené míše a mostu. Periferní receptory v karotických a aortálních tělískách (IX. A X. hlavový nerv) také reagují na pokles pO2, ale aţ při poklesu pO2 pod 55 torrů (normálně je pO2 v alveolárním vzduchu 100 torrů) (Cinglová, 2002).
b) Mechanosenzory
Nacházejí se v plicním parenchymu a v dýchacích a kosterních svalech. Reagují na velikost napětí (roztaţení) plic a facilitují tak výdech. 14
c) Nervová regulace dýchání Dýchací centra jsou umístěna v mostu a prodlouţené míše. Tato centra jsou rozdělena na inspirační a expirační centrum v míše a apneustické a pneumotaxické centrum v mostu. Tato centra zpracovávají impulzy z periferie a vyšších center CNS a vzruchy zde vznikající jsou předávány míšním motoneuronům odpovědným za činnost dýchacích svalů. To znamená, ţe z prodlouţené míchy jsou vyslány impulzy cestou spinální míchy k bránici, která se kontrahuje dolů. Předpokládá se, ţe kaţdý člověk má tzv. udavatel rytmu se spontánní rytmickou aktivitou. Několika zpětnými vazbami je zaručena největší energetická úspornost při maximálním efektu dýchání. Tonus svaloviny dýchacích cest je ovlivněn vegetativním nervovým systémem a hormonálně. Sympatikus dilatuje dýchací cesty, parasympatikus působí konstrikci. Hering – Breuerův reflex je vyvolán napnutím plic a receptorů v hrudníku. Projeví se sníţením tepové frekvence po silném vdechu. Bronchokonstrikci kromě působení parasympatiku navozuje pokles alveolárního pCO2, histamin, serotonin, suchý chladný vzduch, tělesná zátěţ. Časový dechový objem (minutový dechový objem) je často na začátku práce jiţ mnohem více zvýšen, neţ by to odpovídalo chemickým krevním změnám. Tento jev není dosud úplně vysvětlen (Cinglová, 2002). d) Nespecifické dechové podněty Jsou to vlivy, které nemají primárně ovlivnit hladinu dýchacích plynů. Dýchání stimulují například bolestivé a tepelné podněty na kůţi, uvolnění adrenalinu, poškození mozku, pokles systémového tlaku, progesteron a zvýšení tělesné teploty (Cinglová, 2002).
2.1.8 Výměna plynů v plicích Distribuce dýchacích plynů Do alveolů se dostává určitá část vdechovaného vzduchu a je rozhodujícím pro alveolární ventilaci. Alveolární vzduch má konstantní sloţení. Při vysoké dechové frekvenci je malý dechový objem a nízká alveolární ventilace. Při nízké dechové 15
frekvenci a zvětšeném dechovém objemu se alveolární ventilace zvyšuje, ale roste i dechová práce. Dechová frekvence a dechový objem jsou regulovány tak, aby výsledná dechová práce byla kompromisem mezi energetickou náročností dýchání a dostatečnou alveolární ventilací (Cinglová, 2002).
Difúze Kyslík a oxid uhličitý přestupují alveolokapilární membránou prostou difúzí. Velikost difúze závisí na difúzní ploše, koncentračním spádu na obou stranách membrány, na vlastnostech plynu a na tloušťce membrány. Alveolokapilární membrána je pojem pro soustavu epitelu alveolu, epitelu kapiláry a prostoru mezi nimi. Sycení krve kyslíkem můţe být narušeno tehdy, je-li nízký parciální tlak kyslíku v alveolárním vzduchu nebo porušená alveolokapilární membrána. Při námaze je rychlejší průtok plícemi a zkracuje se doba pro difuzi plynů. Kyslík v plicní kapilární krvi rychle přestupuje do erytrocytu a reaguje s hemoglobinem. Tím se udrţuje gradient pro difuzi kyslíku. Naopak se uvolňují chemické vazby oxidu uhličitého, aby mohl prostoupit z krve do alveolů (Cinglová, 2002).
2.1.9 Transport dýchacích plynů Perfúze (plicní cirkulace) Krevní průtok plícemi není ve všech oblastech rovnoměrný. Ve vzpřímené poloze díky hydrostatickému tlaku je plicní báze více prokrvována neţ plicní hrot a současně méně sycena kyslíkem. Rozdílně saturovaná krev z obou oblastí se mísí, ale výsledný parciální tlak kyslíku v plicních arteriích je ještě zmenšen o zkratovou krev (krev, která obtéká aktuálně hůře krví zásobené alveoly a po průchodu touto oblastí si zachovává stejné mnoţství krevních plynů). Organizmus se snaţí sladit poměr ventilace s průtokem krve plícemi (Cinglová, 2002).
16
Transport kyslíku a oxidu uhličitého krví Kyslík je v krvi rozpuštěn v plazmě nebo vázán na hemoglobin. Vazba kyslíku na hem se uskutečňuje bez změny mocenství a nazývá se oxygenace. Patologická oxidace hemu se změnou dvojmocného ţeleza na trojmocné brání přenosu kyslíku a vzniká methemoglobin. Různá barva hemoglobinu a oxyhemoglobinu (ţilní a tepenná krev) je způsobena různou absorbcí modrého světla, červené světlo prochází. Vazba kyslíku na hemoglobin nemá lineární průběh, je vyjádřena tzv. disociační křivkou kyslíku. Vazebnou křivku hemoglobinu ovlivňuje hlavně pH, pCO 2 a teplota. To znamená, ţe v metabolicky aktivních tkáních, kde je vyšší teplota, niţší pH a vyšší pCO2, se kyslík lépe uvolňuje z vazby na hemoglobin a je předáván tkáním. Naopak v plicích se kyslík lépe váţe na hemoglobin (Bohrův efekt). Oxid uhličitý je transportován krví jednak fyzikálně rozpuštěn v plazmě, jednak chemicky vázán v plazmě jako HCO3- a na krevních bílkovinách a méně v erytrocytu (Cinglová, 2002).
2.2 Kardiovaskulární systém Srdeční činnost je neustále se opakující, cyklický děj, Jeden cyklus se také nazývá srdeční revoluce. Souhrnně lze srdeční revoluci rozdělit na systolu a diastolu. Kontrakce myokardu je systola, uvolnění myokardu je diastola. Výsledkem změn napětí srdečního svaloviny jsou změny v srdečních dutinách. Aktivní tlakové změny jsou hnací silou krevního proudu. Na počátku srdeční revoluce v diastole jsou tlaky v komorách a síních téměř vyrovnané a nízké, blíţí se hodnotám atmosférického tlaku. Tlak při ústí trikuspidální chlopně v pravé síni je povaţován za nulový tlak v oběhové soustavě. Atrioventrikulární chlopně jsou otevřené a je umoţněna komunikace mezi komorami a síněmi. Vlivem setrvačnosti krevního proudu a pozitivního tlaku v síních proudí krev ze síní do komor. Toto období se nazývá období rychlého plnění komor a trvá 1/3 celkové doby plnění. V další fázi, v období pomalého plnění komor, je objem přesunuté krve ze síní do komor menší a v poslední fázi se komory plní v důsledku aktivní kontrakce síní. Při klidové srdeční frekvenci trvá období plnění komor 350 ms. Objem komor na konci komorové diastoly je největší a dosahuje za klidových podmínek hodnot 120–140 ml. Je to konečný diastolický objem. Po uplynutí doby, během níţ vznikne vzruch 17
v sinoatriálním uzlu a postupuje vodivou soustavou na svalovinu komor, se vlákna komor začínají stahovat. Tlak v komorách se zvyšuje, uzavřou se atrioventrikulární chlopně. Začíná aktivní fáze srdeční revoluce – systola komor (Rokyta, 1999). V první fázi komorové systoly se zvyšuje nitrokomorový tlak, avšak objem komor se nemění. Tato část revoluce se nazývá fáze izovolumická. Trvá 50 ms, její délka je konstantní i při různých hodnotách tepové frekvence. Při dosaţení tlaku v komorách vyššího, neţ je tlak v arteriích (120 mm Hg v aortě, 35 mm Hg v plicní tepně), se otevírají semilunární chlopně a krev pod vlivem tlakového gradientu začíná proudit do velkých cév – začíná ejekční fáze. Počáteční období ejekční fáze se nazývá období rychlého vypuzování. Tlak v komorách a velkých arteriích má téměř stejnou hodnotu, která se označuje jako systolický tlak. Tlak vypuzované krve postupně klesá, kontrakce některých částí svaloviny ustává, tlak v komorách začíná klesat – období pomalého vypuzování. Při dalším poklesu tlaku v komorách se uzavřou semilunární chlopně vlivem tlakového rozdílu mezi velkými cévami (aortou a plicnicí) a komorami. Fáze rychlého vypuzování představuje 1/3 celkového trvání vypuzování (ejekční fáze), 2/3 náleţí fázi pomalého vypuzování. Celková doba systoly při klidové srdeční frekvenci je 250–300 ms. Tlak v komorách dále klesá a blíţí se nulovým hodnotám v období diastoly – fáze izovolumické relaxace: nitrokomorový tlak prudce klesá, ale délka svalových vláken se nemění. Při jedné systole se vypudí do oběhu 70–80 ml krve. Tento objem se nazývá systolický (tepový) objem (Rokyta, 1999). Poměr mezi systolickým objemem a konečným diastolickým objemem se označuje jako ejekční frakce a udává se v procentech. Ejekční frakce u zdravého člověka je vyšší neţ 60 %. V síních na konci komorové systoly i na začátku diastoly tlak mírně stoupá (změny tlaku v předsíních jsou malé), takţe záhy po začátku diastoly převyšuje tlak v relaxovaných komorách. Proto se otevírají atrioventrikulární chlopně a začínají se plnit komory. Následná aktivní kontrakce síní ještě zvýší komorovou náplň. Podíl aktivity síní na plnění komor je různý, zvyšuje při vyšších tepových frekvencích. Systola síní trvá 100 ms a diastola komor při klidové tepové frekvenci 500 ms (Rokyta, 1999).
2.2.1 Řízení činnosti srdce Činnost srdce je řízena na několika úrovních. Především je to nervová regulace, a to prostřednictvím vegetativního nervového systému – sympatiku a parasympatiku. Vlastní centra pro řízení srdeční činnosti jsou uloţena v mozkovém kmeni 18
v prodlouţené míše a v tzv. pontu (mostu). Sympatické nervy přicházejí k srdci jako nn. cardiaci, a to ze sympatických oblastí hrudní míchy přes příslušná ganglia. Nejvýznamnější je ggl. Stelatum. Sympatické nervy působí tak, ţe zrychlují srdeční frekvenci, zvyšují sílu srdeční kontrakce a urychlují rovněţ vedení vzruchů převodním srdečním systémem. Parasympatikus, který je představován tzv. rr. cardiaci n. vagi, má zachováno určité lokalizační schéma. Pravostranné větve n.vagu inervují pravou síň a především sinoatriální uzel. Levostranná část spíše atrioventrikulární uzlík. Působení vagu je zrcadlovým obrazem vlivu sympatiku, tj. zpomaluje srdeční činnost, zeslabuje srdeční kontrakce a zpomaluje síňokomorový převod se současným sniţováním vzrušivosti myokardu. Humorální regulace se uskutečňuje prostřednictvím adrenalinu a noradrenalinu (katecholaminy). V srdci přítomné receptory typu β reagují na zmíněné hormony, jejíchţ účinek je analogický jako účinek sympatiku. Acetylcholin (prostřednictvím muskarinových receptorů) ovlivňuje srdeční aktivity podobně jako parasympatikus. K řízení srdeční činnosti patří jiţ dříve zmíněný tzv. Starlingův zákon, coţ je schopnost vlastních svalových buněk myokardu reagovat větším stahem na své větší protaţení (tj. na větší objem – náplň komor krví). Tato regulace se nazývá celulární (Mourek, 2012).
2.2.2 Minutový srdeční výdej Minutový výdej srdeční (MV) je mnoţství krve, které je z komor vypuzeno do periferie během jedné minuty. Při systolickém objemu 70 ml a tepové frekvenci 70 tepů za minutu je jeho velikost 4900 ml krve za minutu. Jak v pravém, tak v levém srdci musí být tyto objemové hodnoty stejné, jinak by nutně docházelo k výdejovým disproporcím mezi malým a velkým oběhem, coţ by mělo nepříznivé následky jak v cirkulaci, tak pro činnost srdce. Obě části srdce se ale liší tlakovými hodnotami. Pravá komora pracuje proti malému odporu, a proto její tlakové hodnoty během systoly mají mnohem niţší hodnotu neţ v levé komoře, která pracuje proti velkému odporu periferie. (Systolický tlak v aortě je 120 mm Hg, v arterii pulmonalis jen 25 mm Hg). Při zvyšování nároků stoupá MV, a to maximálně na 30–35 litrů za minutu, u vrcholových sportovců aţ na 40 litrů za minutu (Mourek, 2012).
19
2.2.3 Morfologická přestavba srdce – sportovní srdce Specifická adaptace srdce na sport, tzv. sportovní srdce bylo popsáno jiţ před sto lety. Je nutno si uvědomit, ţe ne kaţdý sportovec, i kdyţ podává výkony na špičkové úrovni, má zvětšené srdce. To se dá očekávat aţ po létech vytrvalostního tréninku a existence zvětšeného srdce u silových sportů je předmětem sporů. Je prokázána spíše u jedinců uţívajících anabolické steroidy (body – builders). Zvětšení srdce u sportovců je mnohem méně časté, neţ se obecně myslí. Obzvlášť excentrická hypertrofie znamená často srdce nemocné a je potřeba odlišit fyziologickou remodelaci srdce od primárně patologických stavů. Děje se tak pomocí echokardiografie,
zátěţových
testů
(ergometrie,
zátěţová
echokardiografie),
případně svalovou biopsií. Sportovní srdce znamená zvětšení levé komory srdeční. Rozlišujeme adaptaci srdce na vytrvalostní dynamickou zátěţ, tj. objemové zatíţení, a adaptaci na statickou neboli silovou zátěţ, kdy srdce překonává tlakové zatíţení. Sportovní srdce můţe být aţ dvakrát větší, neţ u nesportovce, ale nepřesahuje hmotnost 500 gramů. To je jiţ tzv. kritická hmotnost (Cinglová, 2002). U vytrvalců nacházíme rozšíření komory provázené odpovídající hypertrofií (tzv. excentrická hypertrofie). Současně dochází ke kvalitativním změnám v práci srdce. Zvyšuje se kontraktilita, neboť klesá afterload (napětí vyvinuté ve stěně komory během systoly). Preload (náplň srdeční komory na konci diastoly) jako projev adaptace na objemovou zátěţ je rovněţ sníţený. Po extrémním zatíţení bylo naopak pozorováno sníţení kontraktility. Kromě vyšší kontraktility má sportovní srdce i schopnost lépe vyprázdnit dutiny, tudíţ má vyšší ejekční frakci. Je také více vyuţíván laktát jako energetický zdroj, zlepšuje se průtok koronárními tepnami a srdce má podstatně niţší nároky na dodávku kyslíku při téţe srdeční frekvenci ve srovnání s neadaptovaným jedincem. Při tomto typu tréninku je také patrný pokles tepové frekvence nejen v klidu, ale i maximální. Je to způsobeno zvýšeným tonem parasympatiku a znamená lepší efektivitu srdeční práce. U silových sportovců dochází ke koncentrické hypertrofii, kdy se zvětšuje hmotnost srdce na úkor objemu dutin. Hypertrofie je mnohem menší neţ u vytrvalců (Cinglová, 2002). Při statickém cvičení roste krevní tlak, tepová frekvence, kontraktilita myokardu a srdeční výdej. Tyto změny vznikají v důsledku centrálního nervového řízení, ale i jako reflex při izometrické kontrakci. Zvýšený krevní tlak při této zátěţi zajišťuje průtok krve svalem, v němţ v důsledku kontrakce a vyššího intramuskulárního tlaku je 20
sníţen aţ omezen tepenný průtok. Získávání energie se děje anaerobní glykolýzou. VO2max
u
silového
tréninku
neroste.
Dají
se
pozorovat
i
další
změny
v kardiovaskulárním systému jako důsledek tréninku: menší vzestup krevního tlaku při zátěţi, sníţená sympatická aktivita, větší kapilarizace ve svalech, zlepšení lipidového spektra a vnímavost ke hladině krevního cukru a inzulinu. Nejlepší zdravotní dopad má cvičení častým opakováním cviků se střední zátěţí, které tudíţ obsahuje i prvky dynamické (Cinglová, 2002).
2.2.4 Echokardiografické známky sportovního srdce Zvětšuje se tloušťka svaloviny levé komory – do 1,3 cm, diastolický průměr levé komory do 6 cm a pomět tloušťky stěny komorové přepáţky a zadní stěny do 1,5. Hodnoty vyšší znamenají u sportovce patologii bez ohledu na věk. Objem levé komory na konci diastoly je u netrénovaného jedince 130–160 ml, tréninkem se zvýší na 150–230 ml. Změny echokardiografické proti nesportovcům nejsou velké, obvykle nevybočují z mezí normálu: end – diastolický rozměr levé komory je větší o 10 %, (u netrénovaných 3,8 aţ 4,8 cm, u trénovaného 4,2 aţ 6 cm), tloušťka zadní stěny levé komory je větší o 15 aţ 20 % a vypočtená hmotnost o 45 % (Cinglová 2002).
2.3 Zátěžové testování Zátěţové testy jsou určeny ke zjištění funkčního stavu testovaných orgánů i celého organismu, ke zjištění způsobilosti k pohybové aktivitě a ke sledování odezvy organizmu na různé typy zatíţení (Cinglová, 2002). Organizmus můžeme dle Cinglové (2002) zatížit:
Pohybem
Změnou polohy těla
Hyperventilací
Chladem, teplem
Sníţením nebo zvýšením parciálního tlaku kyslíku
Psychicky 21
Farmakologicky
Elektricky Testy provádíme většinou v laboratoři za standartních podmínek, aby se daly
kdykoli opakovat a porovnat. Řada vyšetření se provádí přímo v prostředí, kde se aktivita děje a kde výsledek testu mohou ovlivnit ještě další faktory, které jsou v laboratoři odstraněny. Zatíţení pohybem se rozlišuje na zatíţení dynamické a statické. Chladové a hypoxické testy se provádějí při testování k vybraným aktivitám (potápění, letectví), psychickým testům jsou např. podrobeny předškolní děti, ale i pracovníci náročných profesí. Farmakologické testy a elektrická stimulace se provádějí při diagnostice různých chorob. Při testování sportovců sledujeme dva cíle a to zjistit zdravotní způsobilost k prováděnému sportu a posoudit úroveň trénovanosti, podle které se má ověřit kvalita tréninkového procesu a předpovědět úspěšnost v závodu. Dynamické zátěţové testy se zařadily k vyšetřovacím metodám především v interním lékařství, kde slouţí zejména k diagnostice ischemické choroby srdeční, ověření účinnosti její léčby a k určení prognózy nemoci. Výsledek testů závisí jednak na osobě vyšetřovaného, to znamená na pohlaví, věku, somatických předpokladech, zdravotním stavu a psychických faktorech. Dále testy ovlivňuje prostředí laboratoře (teplota, tlak, vlhkost vzduchu, proudění vzduchu), denní doba i metodika prováděného testu. Vybavení laboratoře a erudice personálu dány předpisem. Kvalita získaných výsledků závisí na spolupráci vyšetřovaného, kvalitě vyuţívaných přístrojů a správné interpretaci získaných údajů. Dosaţené výsledky se většinou
porovnávají
s hodnotami
vyplývajícími
z testování
velkého
vyšetřovaných, nejlépe naší populace (Cinglová, 2002).
2.3.1 Rozdělení zátěžových testů 1)
Orgánová soustava a) Oběhová
Jednoduché zkoušky – Schellongova, Letunovova…
Sloţité zkoušky – bicyklová, běhátková ergometrie…
b) Dýchací
Jednoduché zkoušky – Flackova, apnoická pauza… 22
počtu
Sloţité zkoušky – spiroergometrie…
c) Vegetativní systém – ortostatická, kinostatická zkouška… d) Jiná – biomechanické hodnoty v moči, séru…
2) Metabolické schopnosti a) Aerobní testy – Conconiho, Cooperův, Legerův… b) Anaerobní testy – Cummingův, Wingateský… 3) Intenzita zatížení a) Nízká – test W130… b) Střední – chodecký test… c) Submaximální – CHR test… d) Maximální – Legerův, Margarinův test…
4) Místo provedení a) Laboratorní testy – bicyklová ergometrie… b) Terénní testy – Cooperův, Legerův test… 5) Výkonnostní úroveň vyšetřovaných a) Školní TV b) Rekreační sport c) Výkonnostní a vrcholový sport (Vilikus, Brandejský a Novotný, 2004).
2.3.2 Indikace zátěžového testování Indikace zátěţového vyšetření je velmi rozsáhlá. Důleţité je, aby byly při vyšetření vţdy dodrţovány základní zásady (bezpečnost, účelnost, hospodárnost).
a) Fyzická zdatnost Základní indikací zátěţového testu u zdravých sportovců je zjišťování vlivu tréninku na fyzickou zdatnost. Změna tréninku, stravy, tréninkového prostředí, časový výpadek v tréninku, nemoc, psychická zátěţ, změna biorytmu a další faktory 23
mohou fyzickou zdatnost ovlivnit. Proto je při takovémto zásahu do tréninku indikace zátěţového testu vhodná.
b) Volba vhodné sportovní disciplíny U mladých začínajících sportovců můţe výsledek zátěţového testu napovědět, pro jakou sportovní disciplínu má testovaný jedinec nejlepší předpoklady. Dispozice pro aerobní zdatnost se totiţ do značné míry dědí. Udávaná míra dědičnosti aerobních schopností se v literatuře často liší.
c) Preskripce pohybové aktivity Pomocí výsledků zátěţového testu můţeme stanovit optimální týdenní frekvence tréninku, dobu trvání tréninkové jednotky, nebo doporučit takovou intenzitu tréninkové zátěţe, která bude pro daného sportovce dostatečně efektivní.
d) Prevence zdravotních komplikací Existuje mnoho patologických změn v lidském organismu, které se nemusí projevit při běţném vyšetření v klidových podmínkách. Tyto změny se pak mohou projevit při fyzické zátěţi. Mezi nejčastější zdravotní komplikace patří poruchy srdečního rytmu (Vilikus, Brandejský a Novotný, 2004).
2.3.3 Kontraindikace zátěžových testů Zejména forma maximálního zátěţového testování není vhodná pro kaţdého. Placheta et al. (2001) uvádí jako kontraindikace například: závaţné dysrytmie, akutní plicní embolizaci, maligní hypertenzi, těţkou plicní hypertenzi, chronické onemocnění jater, ledvin, štítné ţlázy, dále těţké ortopedické poškození, některé psychické poruchy, nebo stavy po komplikovaném infarktu myokardu.
24
2.3.4 Kritéria dosažení maxima Za objektivní a do značné míry spolehlivé povaţuje Evans a White (2009) následující spirometrické ukazatele: 1) Srdeční frekvence by měla dosáhnout maximální hodnoty. Průměrná maximální hodnota se udává jako 220−věk. Maximální tepová frekvence je ale značně individuální hodnotou a proto se pro dosaţení maximálního vytíţení pouţívá hodnota o 10 úderů za minutu niţší neţ je teoretické maximum. 2) Respirační kvocient (R, RQ, RER) by měl být vyšší, neţ 1,15. Hodnota RQ na konci maximálního zátěţového testu je jedním z nejpouţívanějších kritérií pro dosaţení maximálního vytíţení. RQ je poměr vyloučeného CO 2 ke spotřebovanému O2. Za klidových podmínek závisí hodnota RQ na sloţení stravy (poměr příjmu sacharidů, tuků a bílkovin). Při smíšené stravě se pohybuje RQ nejčastěji v rozmezí 0,80-0,85. Při intenzivnější zátěţi RQ začíná stoupat, protoţe se začíná uplatňovat ve větší míře anaerobní uvolňování energie. Rostoucí koncentrace kyseliny mléčné stále více stimuluje bikarbonátový nárazníkový systém, vzniká nestálá kyselina uhličitá, která se rozkládá na vodu a oxid uhličitý. Oxid uhličitý je následně vydechovaný ve větší koncentraci a hodnota RQ stoupá. Respirační kvocient můţeme vyjádřit rovnicí: RQ= VCO2/VO2. 3) Hodnota VO2max dosáhne „plató“ a dále jiţ nestoupá. V literatuře se setkáváme s názvem „levelling of“. Intenzita vyjádřená ve wattech můţe ještě stoupat, ale VO2max se uţ nemění a můţe naopak poklesnout. Za dosaţení plato VO 2max povaţuje Shephard a Astrand (1992) stav, kdy se hodnota VO2 nezvyšuje větší rychlostí neţ 2 ml∙kg−1∙min−1 při stále rostoucí intenzitě zatíţení. 4) Ventilační ekvivalent pro kyslík (VEO2) vyšší neţ 3,5 (na spotřebování 100 ml O2 musí testovaný naventilovat nejméně 3,5 l vzduchu). 5) Hladina laktátu v krvi po tělesném zatíţení vyšší neţ 7 mmol/l.
25
2.4 Spiroergometrie Dynamická zátěţ je doplněna analýzou vydechovaného vzduchu při známém sloţení vzduchu vdechovaného. Provádí se hlavně kvůli zjištění maximální spotřeby kyslíku VO2max. Je to nejdůleţitější ukazatel funkčního vyšetření, představuje kapacitu transportního systému. Pro přesnost je nutno uvést, ţe VO 2max je mnoţství kyslíku extrahovaného z vdechnutého vzduchu za časovou jednotku a liší se od vlastní spotřeby kyslíku v tkáních, protoţe se vyuţívá ještě kyslík z krve a tkáňových rezerv. Příjem kyslíku je shodný s jeho spotřebou jen za podmínek rovnováţného stavu. Velikost VO2max se udává v ml/min/kg hmotnosti nebo l/min. Naměřené hodnoty ventilace se korigují na standartní podmínky: STPD znamená měření při 0 °C, 760 mm Hg, suchý plyn. Výsledky se porovnávají s referenčními hodnotami. Test na běhátku dává hodnoty VO 2max o 8–15 % vyšší neţ na bicyklovém ergometru, protoţe je zapojeno více svalových skupin. VO 2max závisí na věku a pohlaví a je do velké míry ovlivněn geneticky. Ţeny dosahují o 15–20 % niţší hodnoty neţ muţi kvůli rozdílnému sloţení těla. Ke spirometrii se pouţívají přístroje s otevřeným systémem, tzn., ţe vyšetřovaný vdechuje vzduch z místnosti o známém sloţení
a
vydechovaný
plyn
je
analyzován
přístrojem.
Nelze-li
provádět
spiroergometrii, je moţné nepřímé určení VO2max buď podle nomogramů, nebo výpočtem dle rovnice z hodnot výkonu ve W za aerobních podmínek v rovnováţném stavu podle vzorce: VO2 [ml] = (12,7 X dosaţené W) + VO2 klid Pro hodnotu VO2 klidovou lze pouţít u dospělých 250–350 ml O2 dle hmotnosti, u dětí 150–250 ml. Kapacita transportního systému udávaná hodnotou maximální spotřeby kyslíku můţe být negativně ovlivněna onemocněním nebo poškozením funkce kteréhokoliv článku transportního systému: plic, plicní cirkulace, srdce, krve, periferní cirkulace, svalu. Vliv na plíce i plicní cirkulaci mají i deformity hrudníku a skolióza. Velikost VO2max závisí i na parciálním tlaku vdechovaného vzduchu. Na úrovni buňky ovlivňuje spotřebu kyslíku aktivita oxidačních enzymů v kosterních svalech. Absolutní hodnota VO2max je nejvyšší ve třetí dekádě (cca 25 let), relativní (vztaţená na kg hmotnosti) kolem 12. roku věku (Cinglová, 2002).
26
Prostředí laboratoře by proto mělo být klidné a klimatizované, relativní vlhkost by se měla pohybovat v rozmezí 40–60 % a teplota 18–22 °C. Technické vybavení laboratoře by mělo být dokonale funkční, bezpečné a pravidelně kontrolované. Samozřejmostí by měla být také lékárnička pro první pomoc. Wilmore a Costil (2004) uvádějí rozdíly naměřených hodnot srdeční frekvence při konstantním zatíţení v závislosti na vnějších podmínkách (Tabulka 2.) Tabulka 2. Rozdíly naměřeným hodnot v závislosti na vnějších podmínkách (Wilmore a Costil, 2004) Tepová frekvence (tepy∙min−1)
Vnější podmínky
Klidový stav
Běh
Teplota (50% vlhkost) 21 °C
60
165
35 °C
70
190
50%
60
165
90%
65
175
Vlhkost (21°C)
27
3 CÍLE A HYPOTÉZY Hlavní cíl Hlavním cílem této práce je zjistit, zda se liší výsledky maximálního zátěţového testu na běhátku při dýchání přes masku a náustek. Dílčí cíl Posoudit vhodnost praktického uţívání masky a náustku.
Hypotézy H0 – Není rozdíl mezi dosaţenými výsledky maximálního zátěţového testu s maskou a s náustkem.
Výzkumné otázky 1) Je subjektivně příjemnější testování s maskou nebo s náustkem?
28
4 METODIKA VÝZKUMU 4.1 Testovaná skupina Výzkumu se zúčastnilo 10 studentů fakulty tělesné kultury UP ve věku 22,3±1,7 let, výšce 178±5,8 cm a váze 83±8,4 kg. Jednalo se o homogenní skupinu deseti chlapců. Probandi nebyli vybráni náhodným výběrem, ale jednalo se o kamarády, spoluţáky, kteří se na výzkumu podíleli dobrovolně. U kaţdého byl předem zajištěn informovaný souhlas a lékařská prohlídka. Všichni probandi zodpověděli po skončení obou testů dotazník zaměřený především na subjektivní porovnání obou forem testů.
4.2 Organizace měření Před zahájením testování byli probandi seznámeni s průběhem testování a následujícími poţadavky:
24 hodin před testováním nepít alkohol a nekouřit
Alespoň 24 hodin před testováním neprovozovat namáhavou tělesnou aktivitu
Dostatečný spánek a odpočinek před testováním
Před testováním nejméně 2 hodiny nejíst nic těţkého
Koncentrovat se na podání maximálního moţného výkonu
Pouţít vhodný sportovní oděv a obuv
Po seznámení s výše uvedenými poţadavky byla testovaná skupina podrobena měření tělesné váhy a výšky. Dále bylo probandům vypočítáno BMI a změřeno tělesné sloţení na přístroji InBody 720. Před prvním testováním podstoupili také všichni spirometrické vyšetření. Poté si metodou náhodného výběru 50/50 probandi losovali mezi maskou a náustkem a absolvovali první část zátěţového testování na běţeckém ergometru Lode Valiant (Groningen, Nizozemí). Při druhém měření byla probandům jiţ přidělena maska, či náustek v závislosti na způsobu absolvování prvního testu. Po skončení druhé fáze testování vyplnili probandi dotazník, který byl zaměřen zejména na subjektivní pocity s cílem porovnání obou měření. 29
4.3 Metody výzkumu 4.3.1 Měření tělesného složení a BMI Pro měření tělesného sloţení jsme pouţili InBody 720, který nás informoval o procentuálním zastoupení tuku a zejména svalů kaţdého probanda. Dále nám také poskytl informace o mnoţství viscerálního tuku, který je povaţován za rizikový vzhledem k potenciálnímu nebezpečí kardiovaskulárního onemocnění. Přístroj nám také vypočítal hodnoty BMI, které jsou také veřejností povaţovány za jistý ukazatel tělesné vitality.
4.3.2 Spiroergometrické vyšetření K měření spirometrických hodnot jsme pouţili Geratherm system (Bad Kissingen, Germany) na přístroji Lode Valiant. Před testováním nejprve testovaná osoba provedla sérii pěti klidových dechových cyklů a poté maximální nádech a maximální výdech s maximální moţnou rychlostí. Z daných výsledků nás nejvíce zajímala zejména vitální kapacita plic jako predisponující ukazatel k vytrvalostní zátěţi a také mnoţství usilovně vydechnutého vzduchu za 1. sekundu (FEV1), coţ je ukazatel, který nám poskytuje informaci o moţné insuficienci dýchacích cest spojené zejména s restrikčními plicními chorobami.
4.3.3 Testy do vita maxima Na běţeckém ergometru Lode Valiant absolvovala testovaná skupina dva maximální zátěţové testy do vita maxima s odstupem čtyř týdnů. Při jednotlivém testu měli probandi buď náustek, nebo masku a to v náhodném pořadí, které si losovali v poměru 50/50. Kaţdému testu předcházela iniciální fáze, která trvala 5 minut při rychlosti 8 km/hod a to nejprve v prvních čtyřech minutách při sklonu 0 % a v páté minutě se sklon zvýšil na 5 %. Během testu jsme na výše uvedeném ergometru sledovali maximální srdeční frekveci (SFmax), maximální spotřebu kyslíku (VO2max), respirační kvocient (RQ) a maximální minutovou ventilaci (VEmax/min). 30
4.3.4 Statistické zpracování výsledků Hodnoty jednotlivých ukazatelů sledovaných při zátěţových testech byly převedeny do formátu (matice dat) umoţňujícího statistické zpracování dat. K tomu byl pouţit počítačový programu MS Excel 2007. Ke statistickému zpracování jsme pouţili programy STATISTICA 12.0. Výsledné hodnoty jednotlivých ukazatelů zátěţových testů i základní antropometrické
charakteristiky
jsou
prezentovány
v podobě
základních
statistických charakteristik (aritmetický průměr a směrodatná odchylka). Vzhledem k velikosti souboru a předpokladu, ţe data nesplňují podmínku normální distribuce, byl ke statistickému zpracování pouţit párový Wilcoxonův test, který je neparametrickou obdobou párového t-testu. Hladina významnosti byla stanovena na úrovní 0,05.
4.3.5 Subjektivní hodnocení Pro zjištění subjektivně příjemnější formy testu jsme pouţili př edem připravený dotazník, který jsme probandům zadali po skončení obou testů. Probandi si zde museli zvolit příjemnější formu testu a byl zde také prostor pro doplnění důvodu jejich trvzení (viz. příloha).
31
5 VÝSLEDKY 5.1 Antropometrické měření Testovaná skupina byla sloţena z 10 chlapců fakulty tělesné kultury. Věkový rozsah byl v rozmezí 21–25 let a průměrný věk byl 22,3±1,7 let Výškový průměr byl 178±5,8 cm a pohyboval se v rozmezí 178–195 cm. Tělesná váha činila v průměru 83±8,4 kg
Tabulka 3. Výsledky antropometrických hodnot Věk
Hmotnost
Výška
BMI
Tuk
(let)
(kg)
(cm)
(kg∙m−2 )
(%)
1
22
78
178
24,6
11,0
2
25
81
186
23,4
3,7
3
21
88
185
25,8
9,0
4
23
87
195
23,1
4,7
5
24
85
186
24,6
7,8
6
24
78
179
24,2
8,9
7
22
66
183
19,8
6,0
8
22
85
192
23,1
5,7
9
23
87
186
25,0
7,0
10
22
72
179
22,5
7,2
M
22
83
178
23,6
7,1
SD
1,22
7,27
5,54
1,67
2,18
Vysvětlivky: M – průměr, SD – směrodatná odchylka, BMI – Body Mass Index
32
5.2 Spiroergometrické vyšetření U spirometrického vyšetření nás zajímala nejvíce vitální kapacita plic (VC) a mnoţství usilovně vydechnutého vzduchu za 1. sekundu (FEV1). Hodnoty vitální kapacity se u testované skupiny pohybovaly od 5,43–7,01 litru s průměrnou hodnotou 6,37±0,61 l. FEV1 hodnoty byly v rozmezí 4,52–5,95 l/s a dosaţený průměr činil 5,36±0,55 l/s. Tabulka 4. Výsledky spirometrických hodnot
1
VC (l) 6,52
FEV1 (l/sec) 5,68
2
6,87
5,67
3
5,69
5,53
4
6,94
5,90
5
6,68
5,92
6
6,08
5,02
7
5,43
4,78
8
5,64
4,72
9
7,01
5,95
10
6,93
4,52
M
6,37
5,36
SD
0,61
0,55
Vysvětlivky: VC – Vitální kapacita, FEV1 – mnoţství usilovně vydechnutého vzduchu za sekundu, M – průměr, SD – směrodatná odchylka
33
5.3 Výsledné hodnoty dosažené s maskou/náustkem 5.3.1 Maximální srdeční frekvence (SFmax) Maximální srdeční frekvence při testování s maskou se pohybovala od 184–210 tepů/minutu s průměrnou hodnotou 195,8±7,16
tepů/minutu a při testování
s náustkem byla od 182–211 tepů/minutu s průměrnou hodnotou 194±8,96 tepů/minutu. U 6/10 probandů byla SFmax vyšší s maskou neţ s náustkem. Průměrný rozdíl SFmax byl 1,8 tepů/minutu a hladina statistické významnosti (p) byla 0,42 (pokud by byla hodnota p vyšší jak 0,05, tak nebyl zjištěný statisticky významný rozdíl).
Tabulka 5. Max. SF s maskou a náustkem SFmax
SFmax
s Maskou
s Náustkem
(tepů/min)
(tepů/min)
1
191
182
2
191
188
3
196
193
4
210
211
5
192
191
6
197
194
7
200
190
8
199
203
9
184
186
10
197
201
M
195,8
194
SD
7,16
8,96
p
0.42
Vysvětlivky: SF max – maximální srdeční frekvence, M – průměr, SD – směrodatná odchylka, p – hladina statistické výzmanosti
34
5.3.2 Maximální spotřeba kyslíku – VO2max Hodnoty VO2max s maskou se pohybovaly v rozmezí 48,2–65,2 mlO2/kg/min, zatímco s náustkem byly v rozmezí 49,1–60,8 ml O2/minutu. Průměrná naměřená hodnota s maskou činila 57,04±4,60 ml O2/kg/min a s náustkem 56,69±3,61 ml O2/kg/min. 6/10 probandů dosáhlo vyššího VO2max s maskou. Z hlediska průměrné dosaţené hodnoty je rozdíl opět statisticky nevýznamný. Hladina statistické významnosti (p) byla 0,51 (pokud by byla hodnota p vyšší jak 0,05, tak nebyl zjištěný statisticky významný rozdíl). Tabulka 6. Dosaţené hodnoty VO2max s maskou / náustkem VO2max s
VO2max
maskou
s náustkem
(mlO2/kg/min)
(mlO2/kg/min)
1
55,2
54,2
2
48,2
49,1
3
55,1
59,3
4
65,2
59,5
5
53,8
53,5
6
58,7
58,5
7
61,4
55,5
8
55,9
60,8
9
59,4
59,4
10
57,5
57,1
M
57,04
56,69
SD
4,60
3,61
p
0,51
Vysvětlivky: VO2max – maximální spotřeba kyslíku za minutu, M – průměr, SD – směrodatná odchylka, p – hladina statistické výzmanosti
35
5.3.3 Hodnoty respiračního kvocientu s maskou/náustkem Respirační kvocient s maskou se pohyboval v rozmezí od 1,04–1,23 a průměrnou hodnotou 1,13. Při testování s náustkem dosahovaly hodnoty od 1,06– 1,23 a průměrnou hodnotou 1,12. RQ byl u 6/10 probandů vyšší s maskou, neţ s náustkem. Z hlediska dosaţených výsledků se tedy hodnoty RQ s maskou a náustkem statisticky neliší. P-hodnota byla 0,64 (pokud by byla hodnota p vyšší jak 0,05, tak nebyl zjištěný statisticky významný rozdíl).
Tabulka 7. Hodnoty RQ s maskou / náustkem RQ s maskou
RQ s náustkem
1
1,13
1,06
2
1,23
1,09
3
1,21
1,09
4
1,06
1,09
5
1,12
1,23
6
1,08
1,06
7
1,04
1,11
8
1,19
1,16
9
1,2
1,13
10
1,13
1,21
M
1,13
1,12
SD
0,06
0,05
p
0,64
Vysvětlivky: RQ – respirační kvocient, M – průměr, SD – směrodatná odchylka, p – hladina statistické výzmanosti
36
5.3.4 Maximální minutová ventilace s maskou/náustkem Minutová ventilace s maskou činila v průměru 156,1 l/min a předčila tak minutovou ventilaci s náustkem, která byla 143,7 l/min. Průměrný rozdíl mezi oběma hodnotami činil 12,4 l/min. U 7/10 probandů byla rovněţ ventilace s maskou vyšší, neţ s náustkem. Hladina statistické významnosti (p) byla 0,03 (pokud by byla hodnota p vyšší jak 0,05, tak nebyl zjištěný statisticky významný rozdíl). H0 - Není rozdíl mezi dosaženými výsledky maximálního zátěžového testu s maskou a s náustkem. U hodnot VEmax/min byl zjištěn statisticky významný rozdíl. Proto hypotézu H0 zamítáme.
Tabulka 8. VE max s maskou / náustkem VE max
VE max
s maskou
s náustkem
(l/min)
(l/min)
1
157
133
2
136
131
3
158
134
4
155
136
5
164
166
6
175
150
7
164
135
8
165
173
9
155
146
10
132
133
M
156,1
143,7
SD
13,13
14,98
p
0,03
Vysvětlivky: VE max – maximální minutová ventilace, M – průměr, SD – směrodatná odchylka, p – hladina statistické výzmanosti 37
5.3.5 Trvání vlastního testu s maskou/náustkem Průměrná doba vlastního testu (bez iniciální fáze) našeho souboru se lišila o 5 sekund, kdy celkově vyššího průměrného času 5:32 min dosahovali probandi s náustkem. Na druhou stranu 5/10 probandů dosáhlo lepšího výsledného času s maskou. Vzhledem k uvedeným výsledkům se dá tedy říci, ţe testování s maskou či náustkem nemá vliv na dobu trvání maximálního zátěţového testu. Nebyl také zjištěn statisticky významný rozdíl. Hladina statistické významnosti (p) byla 0,91 (pokud by byla hodnota p vyšší jak 0,05, tak nebyl zjištěný statisticky významný rozdíl).
Tabulka 9. Doba vlastního maximálního testu (bez iniciální fáze) Čas testu
Čas testu
s maskou
s náustkem
(min)
(min)
1
5:26
6:01
2
7:00
6:59
3
5:09
6:00
4
5:01
5:09
5
5:08
4:58
6
4:01
4:58
7
6:29
5:55
8
6:32
6:11
9
2:51
2:35
10
5:05
4:30
M
5:27
5:32
SD
1:13
1:12
p
0,91
Vysvětlivky: M – průměr, SD – směrodatná odchylka, p – hladina statistické výzmanosti
38
5.3.6 Subjektivní vnímání masky a náustku U testované skupiny by 7/10 probandů upřednostnilo testování s maskou. Jako hlavní nedostatek při testování s náustkem uváděli probandi subjektivní diskomfort kolíčku na nose, který často vlivem potu sklouzával dolů a ovlivnil jejich koncentraci na výkon, dále suchost v ústech a nemoţnost polykat.
10 9
Počet probandů
8
Maska; 7
7 6 Maska
5
Náustek
4
Náustek; 3
3 2 1 0 Grafické znázornění subjektivního hodnocení probandů
39
6 DISKUSE 6.1 Antropometrické měření 6.1.1 Body Mass Index (BMI) Vilikus, Brandejský a Novotný (2004) tvrdí, ţe body mass index je sice často pouţívaný pro orientaci o základní tělesné stavbě vyšetřovaného, ale výsledná informace není zcela spolehlivá. Vyplývá to ze skutečnosti, ţe při posuzování výsledku stanovení BMI není respektovaný individuální „trojpoměr‘‘ (robotické kostry, rozvoje muskulatury, mnoţství tělesného tuku). Na mnoţství tělesného tuku bývá často právě z hodnoty BMI nesprávně poukazováno. Můţe totiţ nastat situace, při které u robustního svalnatého jedince s minimálním mnoţstvím tělesného tuku naměříme stejné hodnoty BMI, jako u jedince s velkým mnoţstvím tělesného tuku. Proto musíme hodnotu BMI posuzovat opatrně. Průměrné hodnoty BMI námi testovaného souboru byly 23,6±1,67 kg/m2. Evans a White (2009) uvádějí, ţe jako normální se povaţují hodnoty, které se pohybují v v rozmezí 18,5–24-9 kg/m2.
6.1.2 Měření množství tělesného tuku U námi testovaného souboru dosahovalo průměrné mnoţství tělesného tuku hodnot v rozmezí 3,7–11 % s průměrnou hodnotou 7,1±2,18 %. Podle níţe uvedených autorů se tedy jednalo o jedince s velmi nízkým procentuálním zastoupením tuku. Tabulka 10. Mnoţství tělesného tuku (Vilikus, Brandejský a Novotný, 2004) Množství tuku (%)
Hodnocení
≤ 9,9
Velmi nízké
10-11,9
Nízké
12-13,9
Snížené
14-15,9
Normální
16-17,9
Zvýšené
40
6.2 Spirometrické vyšetření 6.2.1 Vitální kapacita plic (VC) Merkunová a Orel (2008) popisují, ţe hodnota vitální kapacity má pouze orientační význam. Dále uvádějí, ţe jde o objem vzduchu, který vydechneme maximálním výdechovým úsilím po předchozím maximálním vdechu. Výchozí hodnota kolísá v závislosti na věku, hmotnosti, výšce (velikosti tělesného povrchu) i na poloze při vyšetřování (nejvyšší je ve vzpřímené poloze). Hodnoty vitální kapacity u našich probandů byly v rozmezí od 5,43–7,01 l a průměrná hodnota byla 6,37 l. Astrand et al. (2003) uvádí jako průměrné hodnoty studentů sportovních studií hodnoty 5390 ml. Dle tohoto autora byla průměrná hodnota testovaných probandů nadprůměrná.
6.2.2 Usilovný výdech vitální kapacity (FEV – forced expiratory volume) Merkunová a Orel (2008) uvádí, ţe jde o mnoţství vzduchu, které po předchozím usilovném vdechu co nejrychleji vydechneme maximálním výdechovým úsilím za 1. sekundu (FEV1), 2. sekundu (FEV2), event. 3. sekundu (FEV3) výdechu. Za fyziologických podmínek se vydechne za 1. sekundu 75-85 % dechového objemu. Tabulka 11. Obstrukční poruchy (dle Cinglové, 2002) Obstrukční porucha (sníţení FEV1) Lehká
80 – 60 % náleţité hodnoty
Střední
60 – 45 % náleţité hodnoty
Těţká
Méně neţ 45 % náleţité hodnoty
Po provedeném spirometrickém vyšetření jsme zjistili, ţe FEV1 u námi testovaného souboru se pohybovalo v rozmezí od 95-133 % s průměrnou hodnotou 113±0,55 %. Podle výše uvedené tabulky dle Cinglové (2002) lze říci, ţe se jednalo o průměrné hodnoty bez známek obstrukčních poruch.
41
6.2.3 Maximální spotřeba kyslíku (VO2max) Cinglová (2002) shledává tuto hodnotu jako nejdůleţitější ukazatel funkčního vyšetření. Dále rozvádí, ţe jde o mnoţství kyslíku extrahované z vdechnutého vzduchu za časovou jednotku a liší se od vlastní spotřeby kyslíku v tkáních, protoţe se vyuţívá ještě kyslík z krve a tkáňových rezerv. Výsledky se porovnávají s referenčními hodnotami. Test na běhátku dává hodnoty VO2max o 8-15 % vyšší neţ na bicyklovém ergometru, protoţe je zapojeno více svalových skupin. VO 2max závisí na věku, pohlaví a je do velké míry ovlivněn geneticky. Fletcher et al. (2001) uvádí průměrné hodnoty VO2max zdravého 25letého muţe 43 ml∙kg−1∙min−1. V námi testované skupině dosahovalo průměrné VO2max s maskou hodnoty 59,04±4,60 mlO2/kg/min, čili dle výše uvedeného autora nadprůměr. Dále průměrné VO2max s náustkem bylo 56,69±3,61 mlO2/kg/min, tedy také nadprůměr. Vzhledem k našim výsledkům můţeme říci, ţe není rozdíl v dosaţeném VO2max s maskou či náustkem.
6.2.4 Maximální srdeční frekvence (SFmax) Cinglová (2002) uvádí, ţe orientačně můţeme hodnotu SFmax vypočítat ze vzorce 220 – věk. Autorka dále tvrdí, ţe srdeční frekvence při zátěţi s věkem klesá a u ţen je téměř vţdy vyšší neţ u muţů. Některé testy (step test) vyuţívají k posouzení tělesné zdatnosti rychlost poklesu srdeční frekvence ve fázi zotavení. Rychlost poklesu tepové frekvence po zátěţi je vhodná spíše k porovnání zdatnosti jedince při opakovaných měřeních neţ pro srovnání jedinců mezi sebou. Závisí na typu tréninku, aktuálním zdravotním stavu, únavě a faktorech prostředí. Probandi v naší studii dosahovali průměrné SFmax s maskou 195,7±6,92 tepů za minutu a při testování s náustkem 193,9±8,74 tepů za minutu. Vzhledem k průměrnému věku 22±7,2 let a výše uvedenému vzorci pro výpočet SFmax se dá říci, ţe dosahovali predilekčních hodnot. Nebyl zde také zjištěn statisticky významný rozdíl mezi hodnotou SFmax s maskou či náustkem.
42
6.2.5 Maximální minutová ventilace (VE max/min) Merkunová a Orel (2008) uvádějí, ţe jde o největší objem vzduchu, který jsme schopni vyměnit během jedné minuty (součin maximální minutové dechové frekvence a maximálního dechového objemu) a dosahuje 120-150 l. Langmeier et al. (2009) uvádí hodnoty 125-170 l. Testovaný soubor probandů našeho výzkumu dosahoval hodnot s maskou mezi 132-175 litry za minutu s průměrnou hodnotou 156,1 litru za minutu. Dle Merkunové a Orla (2008) se dá konstatovat, ţe se jednalo o nadprůměrné výsledky. Výsledky maximální minutové ventilace s náustkem se pohybovaly v rozmezí od 131-173 litru za minutu a průměrnou hodnotou 143,7 litru za minutu. Vidíme tedy, ţe se jedná nejen o průměrně niţší dosaţenou hodnotu VE max, ale také ţe dle Merkunové a Orla (2008) se uţ jedná o průměrnou skupinu. Byl zde také zjištěn statisticky významný rozdíl (p=0,03). Otázkou tedy je, zda můţe relativně menší dechový prostor náustku limitovat minutovou ventilaci probanda. Dále by zde mohl hrát roli i nepatrně vyšší RQ s maskou, který udává vyšší koncentraci CO2 v organismu a tudíţ i vyšší zakyselení organismu, které následně také dráţdí dechová centra v mozku.
Náustek
1
135
Maska
140
145
150
155
l/min
Grafické znázornění výsledků VE max/min
43
160
6.2.6 Respirační kvocient (RQ) Cinglová (2002) popisuje jako poměr výdeje oxidu uhličitého ku příjmu kyslíku za časovou jednotku. V klidu je tento vztah konstantní, při zátěţi se mění. Při niţších intenzitách zátěţe lehce klesá, po překročení anaerobního prahu prudce stoupá díky nastupující metabolické acidóze. Při dosaţení maxima překračuje hodnotu 1,0 a ve fázi zotavení se ještě zvyšuje. Je to důsledkem většího vzniku bikarbonátu, který má vyrovnat zátěţí vzniklou metabolickou acidózu a který se v plicích rozkládá na H2O a CO2. Hodnoty RQ při maximální zátěţi s maskou se pohybovaly od 1,04-1,23 s průměrnou hodnotou 1,13. Naproti tomu průměrná hodnota RQ při maximální zátěţi s náustkem byla 1,12 a hodnoty byly v rozmezí od 1,06-1,23.
6.2.7 Subjektivní vnímání zátěžových testování Z výsledku dotazníku, na který nám probandi zodpověděli, po skončení obou testování můţeme říci, ţe příjemnější formu představuje testování s maskou. Tento výsledek můţe být důsledkem omezeného dýchání s náustkem provázeného výrazně niţší minutovou ventilací a nepatrně vyšším průměrným respiračním kvocientem, který naznačuje větší zakyselení organismu. Probandi dále uváděli suchost v ústech a nemoţnost polykat při testování s náustkem. Z praktického hlediska je také nutné říci, ţe kolíček vlivem potu často sjíţděl z nosu a mohl tak rozhodit koncentraci na výkon.
44
7 ZÁVĚRY Závěrem lze shrnout, ţe se nám podařilo zodpovědět výzkumné otázky a vyvrátit hypotézu, kterou jsme si na začátku naší práce stanovili. Rozdíl mezi základními ukazateli (SFmax a VO2max) u obou forem testování nebyl statisticky významný a sice v celkovém průměru o 1,8 tepu/min byla vyšší SFmax s maskou a také VO2max bylo o 0,35 mlO2/kg/min průměrně vyšší u testování s maskou. Hodnota, která se však významněji lišila, bylo VE max, které bylo v průměru o 12,4 l/min vyšší s maskou neţ s náustkem. Hodnota respiračního kvocientu se mezi oběma formami lišila jen minimálně a to o 0,01 byl průměrně vyšší RQ u formy s maskou, coţ můţe být zapříčiněno vyšším podílem anatomického mrtvého prostoru. Nedá se však tomuto rozdílu přikládat statistická významnost a budiţ předmětem dalších studií. Nedílnou součástí zátěţového testování je subjektivní pocit probanda při testování, který hovořil v 70% prospěch testu s maskou. Tento faktor můţe významně přispívat k motivaci probanda v podání jeho maximálnímu výkonu a tak ovlivnit jeho dosaţený výsledek. Z praktického hlediska bychom také doporučili test s maskou. Můţeme tedy říci, ţe není rozdíl v základních ukazatelích maximálního zátěţového testu (SFmax, VO2max). Statisticky významný rozdíl jsme naopak zjistili v maximální minutové ventilaci.
45
8 SOUHRN Spiroergometrické výsledky maximálního zátěţového testu patří mezi základní ukazatele fyzické kondice, které o jedinci dostaneme. Přístrojů, které jsou schopny analyzovat dechové plyny je mnoho, avšak moţností jak dechové plyny odebírat do přístroje jsou pouze dvě, a to maska nebo náustek. Při obou formách testování by měl proband dosáhnout svého maxima, coţ je úroveň zatíţení, při níţ dle Vilikuse, Brandejského a Novotného (2004) proband dosáhne své maximální srdeční frekvence, jeho respirační kvocient bude vyšší neţ 1,15, VO 2max dosáhne fáze platau, ventilační ekvivalent pro kyslík bude vyšší neţ 3,5 a hladina laktátu po zátěţi bude vyšší neţ 7 mmol/l. Hlavním cílem naší práce byla zjistit, zda se budou lišit výsledné hodnoty testu na běţeckém ergometru do vita maxima s maskou či náustkem a výsledky porovnat. Dílčím cílem práce bylo porovnat praktické uţívání masky a náustku. Výzkumu se zúčastnilo 10 chlapců fakulty Tělesné kultury UP v Olomouci ve věku 22±7,2 let, výšce 178±5,54 cm a váze 83 ±7,25 kg Probandi byli pouze muţského pohlaví, abychom zajistili homogenitu testované skupiny. Nebyli však vybráni náhodným výběrem, ale jednalo se o amatérské sportovce. Všichni probandi absolvovali zpočátku lékařskou prohlídku, měření tělesného sloţení, spirometrické vyšetření a poté dva maximální testy na běhátku s odstupem 4 týdnů. Oba testy se lišily v pouţití masky či náustku a pořadí si probandi losovali. Po skončení druhého testování vyplnili probandi předem připravený dotazník zaměřený na subjektivní porovnání obou forem měření. Oběma zátěţovým testováním předcházela 5minutová iniciální fáze (zahřátí), která byla rychlostí 8 km/hod. Po dobu prvních čtyř minut byl sklon běhátka 0 % a v páté minutě se zvýšil na 5 %. Po iniciální fázi nadcházela fáze vlastního testování, kdy se v šesté minutě zvýšila rychlost na 12 km/hod, ale sklon zůstal stejný aţ do páté minuty vlastního testu (bez iniciální fáze), poté se zvýšil na 7 %. Rychlost se od počátku vlastního testu zvyšovala kaţdou minutu o 1 km/hod. Z výsledků naší studie můţeme říci, ţe statisticky významný rozdíl mezi základními ukazateli fyzické kondice (SFmax, VO2max) není. Například průměrná maximální srdeční frekvence byla o 1,8 tepů/min vyšší s maskou. Také průměrná hodnota VO2max byla o 0,35 ml O2/minutu vyšší u formy s maskou. Statisticky tedy mezi dosaţenými výsledky u obou testů není rozdíl. 46
Rozdíl jsme však shledali v celkové maximální ventilaci za minutu, která byla průměrně o 12,4 l/min vyšší s maskou neţ s náustkem. Nelze také opomenout názor našich probandů, kteří v 70 % hodnotili jako příjemnější formu test s maskou.
47
9 SUMMARY Spiroergometric results of maximal load test are basic signs of physical condition that we get about athlete. There are many machines that can analyze respiratory gasses but only two possibilities how to get them to these machines. These two possibilities are oxygen mask and oxygen mouthpiece. In both ways of testing the athlete should be at his/her maximal level od load that Vilikus, Brandejský and Novotný (2004) define like getting maximal heart rate, respiratory kvocient is higher than 1,15, VO2max gets the level of platau, respiratory ekvivalent of oxygen is higher than 3,5 and the level of lactate will be after load at least 7 mmol/l. The main aim of this work is to find out whether the results of both testing forms will be the same or if there will be some incompatibility and compare the results of both forms of testing. Minor aim of our work was to compare practic using of both forms. In our research was involved 10 volunteers and students of Physical faculty of Palacky University in Olomouc at the age 22±7,2 years, high 178±5,54 cm and weight 83±7,25 kilograms. Voluntee rs were only men in order to keep homogenity of testing group. They were not picked up randomly but they were amateur athletes. All of them underwent the initial medica l examination, measuring of body composition, spirometric examination and two maximal load tests on running machine with the four weeks pause between both tests. Both tests were different in using of oxygen mask or the oxygen mouthpiece and the sequence of them was set up by random choice of each vol unteer. After finishing of the second test volunteers answered questionnaire that was focused on subjective comparing of both forms. Both testing methods were begun by the initial phase (warming -up phase) that last 5 minutes and the speed was 8 km/hod. For the first four minutes the inclination of running machine was 0 % but in the fifth minute was increased up to 5 %. After the initial phase the phase of maximal test continued when in the sixth minute the speed increased to 12 km/hod but the inclination di d not change up to tenth minute of maximal lo ad test (without initial phase). After this period the inclination increased to 7 %. The speed was
48
changed each minute by 1 km/hour from the beginnig of maximal load test. From the results of our research we ca n say there is no significant statistic difference between basic results of physical condition ( SF max, VO2max). For example average maximal heart rate was by 1,8 beats/minute higher with the oxygen mask. The average result of VO 2max was by 0,35 ml O2/minute higher with mask as well. From the statistic point of view we can not tell there is some difference. On the other hand, we found out bigger difference in the maximal ventilation per minute that was in average by 12,4 per minute higher with the oxygen mask than with the oxygen moutpiece. We also can not overlook the subjective opinion of our volunteers that results in 70% victory of the oxygen mask.
49
10 REFERENČNÍ SEZNAM A. M., & Bazzare, T. (2001). Exercise Standards for Testing and Training. American Heart Association, 104, 1694-1740. Cinglová, L. (2002). Vybráné kapitoly z tělovýchovného lékařství. Praha: Karolinum. Evans, C. H., & White, R. D. (2009). Exercise Testing for Primary Care and Sports Medicine Physicians. NY, USA: Springer. Fletcher, G. F., Balady, J. G., Amsterdam, A. E., Chaitman, B., Eckel, R., Fleg, J., Froelicher, F. V., Leon, S. A., Rodney, R., Simons-Morton, G. D., Williams, Placheta, Z., Sieglová, J., Svačinová, H., Štejfa, M., Jančík, J., Homolka, P., & Dobšák, P. (2001). Zátěžové vyšetření a pohybová léčba ve vnitřním lékařství. Brno: Masarykova univerzita. Langmeier, M., et al. (2009). Základy lékařské fyziologie. Grada Publishing, 2009. Merkunová, A., Orel, M. (2008). Anatomie a fyziologie člověka pro humanitní obory. Grada Publishing. Mourek, J. (2012). Fyziologie. Grada Publishing. Rokyta, R., et al. (1999). Fyziologie. ISV nakladatelství, 2000. Soulek, V. (1995). Přehled biologicko-medicínských předmětů 2. Hradec Králové: Gaudeamus. Shephard, R. J., & Astrand, P. O. (1992). Endurance in sport. Oxford: Blackwell. Trojan, S. (1997). Tělověda. Grada Publishing, 1997. Vilikus, Z., Brandejský, P., & Novotný, V. (2004). Tělovýchovné lékařství. Karolinum: Praha. Willmore, J. H., & Costill, D. L. (2004). Physiology of sport and exercise (3th ed.). Champaign, IL: Human Kinetics.
50
11 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 - Subjektivní názory probandů na absolvované formy maximálního zátěţového testování.
51
Příloha 1 Názory probandů na absolvované formy maximálního zátěţového testování. Proband č. 1 Jako příjemnější formu hodnotil náustek, v masce se mu hůře dýchalo. Nicméně jako menší nedostatek na náustku uváděl špatné polykání a následnou suchost v ústech. Pozitivně naopak na náustku hodnotil lepší nádech. Proband č. 2 Jako příjemnější formu uváděl masku. Nedostatek při formě s náustkem uváděl mnoţství slin spojené se špatným polykáním. Proband č. 3 Příjemnější formou byl náustek, na kterém mu však vadila suchost v ústech a špatné polykání. Na masce uvádí horší dýchání. Proband č. 4 Masku uváděl jako příjemnější variantu. Na testování s náustek mu nejvíce vadilo padání kolíčku z nosu. Proband č. 5 Jako příjemnější uváděl formu s maskou. Při testování s náustkem mu vadila velká suchost v ústech a nemoţnost dýchat nosem. Proband č. 6 Náustek uváděl jako příjemnější formu testování, avšak vadilo mu padání kolíčku z nosu a suchost v ústech. V masce uváděl špatné dýchání. Proband č. 7 Příjemnější formu uváděl test s maskou, protoţe při běhu pouţívá techniku dýchání dvou vdechů nosem a jeden výdech ústy. Jako nedostatek tudíţ shledával nemoţnost dýchání nosem a s tím spojený diskomfort.
52
Proband č. 8 Jako příjemnější formu uváděl masku. Na formě s náustkem uváděl bolest zubů. Proband č. 9 Uvedl masku jako příjemnější variantu. Na náustku mu vadil kolíček na nose a zamezené dýchání nosem a s tím spojený omezený pocit dýchání. Proband č. 10 Masku uvedl jako příjemnější formu. Na náustku mu vadilo padání kolíčku, které mu rozhodilo koncentraci.
53
