Frontiers in Physiology

Introduction

Training intensity and volume are predictors of performance in marathon runners (Schmid et al., 2012). Az edzéssel összefüggésben napi feladat az optimális intenzitású futás a kívánt fiziológiai adaptációk kiváltása érdekében, mint például az anaerob küszöbértéknél megnövekedett sebesség és a maximális oxigénfelvétel (Lepers és Stapley, 2016). Ha az intenzitás nem megfelelő, akkor az ezen adaptációkhoz szükséges inger hiányzik. Másrészt, ha az intenzitás meghaladja az optimális szintet, megnő a túledzés kockázata (O’Connor, 2007). Ezért fontos az edzésintenzitás pontos értékelése, amely objektív mérésekre, például a pulzusszámra (HR), az oxigénfelvételre és a laktátra, valamint szubjektív módszerekre, például az észlelt terhelés mértékére támaszkodik (Foster et al., 2017). Amikor a HR-t az intenzitás mérésére használják, általában a maximális HR (HRmax) függvényében fejezik ki (Vesterinen et al., 2017).

AHRmax mérhető fokozatos terheléses teszt (GXT) segítségével akár laboratóriumban, akár terepen (Cleary et al., 2011; Nikolaidis, 2015). Alkalmanként azonban nem kívánatos a GXT elvégzése (pl. a versenyhez közeli maximális terheléses tesztelés által kiváltott fáradtság vagy az ezzel járó anyagi költségek elkerülése érdekében). Ilyen esetben alternatíva a HRmax előrejelzése egy életkor-alapú egyenletből, figyelembe véve az életkor és a HRmax közötti fordítottan arányos kapcsolatot. A legszélesebb körben használt képletek Fox, Naughton és Haskell (Fox-HRmax = 220 – életkor) (Fox et al., 1971) és Tanaka, Monahan és Seals (Tanaka-HRmax = 208 – 0,7 × életkor) (Tanaka et al., 2001). Ezeket az egyenleteket széleskörűen vizsgálták a felnőtt lakosság bizonyos kategóriáinál, mint például egészséges (Nes et al., 2012), mozgásszegény (Sarzynski et al., 2013), túlsúlyos (Franckowiak et al., 2011) és sportolók (Faff et al., 2007).

Mivel a fent említett tanulmányok számos kérdéssel foglalkoztak a HRmax e népszerű egyenleteinek érvényességével kapcsolatban, vannak olyan szempontok, amelyek további kutatásokat igényelnek. Például az állóképességi sportolók (pl. maratoni futók) és különösen a mestersportolók alulreprezentáltak ebben a kutatásban. A sportolók és a nem sportolók összehasonlítása az előbbi csoportban alacsonyabb mért-HRmax-ot mutatott ki (Lester et al., 1968). Egy nemrégiben végzett vizsgálatban kimutatták, hogy a gyorsasági/erőteljesítménysportolók mért-HRmax értékei hasonlóak voltak az állóképességi sportolókéhoz, és mindkettő alacsonyabb értékeket mutatott, mint az edzetleneké (Kusy és Zielinski, 2012). Az állóképességi edzés által kiváltott HRmax csökkenés magyarázható a kísérő plazmatérfogat-tágulással, a fokozott baroreflex funkcióval, a sinoatrialis csomópont elektrofiziológiájának megváltozásával és a béta-adrenerg receptorok számának és sűrűségének csökkenésével (Zavorsky, 2000). Mivel a mért HRmax értékük különbözik, ésszerű feltételezni, hogy a sportolókra és a nem sportolókra nem illik ugyanaz a HRmax egyenlet. Ez a sportolók és nem sportolók közötti különbség rávilágít arra, hogy tovább kell vizsgálni a népszerű előrejelző egyenleteket több sportolói mintán. Figyelembe véve a maratoni versenyeken résztvevők növekvő számát (Jokl et al., 2004), a népszerű, életkoron alapuló egyenletek érvényességének ismerete a szabadidős maratonfutók nagy száma esetében gyakorlati alkalmazással bír. Ezen túlmenően a HRmax életkor alapú előrejelzése az edzésfiziológusok számára is fontos érdekesség a GXT beadásakor, ahol az előre jelzett HRmax egy bizonyos százalékának elérése lehet szükséges ahhoz, hogy a végértékeket maximálisnak tekintsék (Schaun, 2017). Ezért a jelen tanulmány célja az volt, hogy megvizsgálja a Fox-HRmax és a Tanaka-HRmax érvényességét egy nagyszámú, szabadidős maratonfutókból álló mintán. A kutatási hipotézis az volt, hogy ezek az egyenletek, amelyeket nem sportolókon fejlesztettek ki, túlbecsülik a HRmax-ot a szabadidős maratonfutóknál, mivel a nem sportolókhoz képest várhatóan alacsonyabb a HRmax értékük (Lester et al, 1968; Zavorsky, 2000; Kusy és Zielinski, 2012).

Anyagok és módszerek

Tanulmány felépítése és résztvevők

Száznyolcvanöt szabadidős maratonfutó, főként Athén környékéről, önként jelentkezett a vizsgálatra, amelyet népszerű, állóképességi futóknak szóló honlapokon keresztül hirdettek meg. A résztvevők 2017 szeptemberében és októberében látogattak el a laboratóriumba, ahol futópadon GXT-t végeztek. Ezt a vizsgálatot a Nikaia Testmozgásfiziológiai Laboratórium Intézményi Felülvizsgálati Testületének ajánlásainak megfelelően végeztük, az összes résztvevő írásbeli, tájékozott beleegyezésével. Minden résztvevő a Helsinki Nyilatkozatnak megfelelően írásos beleegyezését adta. A protokollt a Nikaia Testmozgásfiziológiai Laboratórium Intézeti Felülvizsgálati Bizottsága hagyta jóvá. Egy résztvevő a GXT alatt visszalépett a vizsgálatból, míg négy résztvevő nem érte el a VO2max elérésének kritériumait, ezért adataikat kizárták a további elemzésből. Ezért az eredeti mintából 180 résztvevőt vontunk be. Ami a sporttapasztalatukat illeti, a korábban teljesített maratonok számának mediánja 3 volt, az interkvartilis tartomány pedig 2-6 volt. A személyes rekord 4:09 ± 0:45 h:perc volt.

Protokollok és felszerelés

Anthropometria

A magasság, a testtömeg és a bőrredők mérése úgy történt, hogy a résztvevők minimális ruházatban és mezítláb voltak. A testtömeg mérésére (0,1 kg pontossággal) elektronikus mérleget (HD-351; Tanita, Arlington Heights, IL, USA), a magasság mérésére (0,001 m) hordozható stadiométert (SECA Leicester, Egyesült Királyság), a bőrredők mérésére (0,2 mm) pedig kalibrálót (Harpenden, West Sussex, Egyesült Királyság) használtak. A testtömegindexet a testtömeg (kg) és a magasság négyzetének (m2) hányadosaként számították ki, a testzsírt (BF) pedig a bőrredőkből becsülték (Parizkova, 1978).

Graded Exercise Test

A VO2max értékelésére a Conconi-teszt módosított változatát használták (Conconi et al., 1982). Röviden, egy kocogást és nyújtógyakorlatokat tartalmazó 20 perces bemelegítést követően a résztvevők +1%-os dőlésszöget használó futópadon GXT-t végeztek. A kezdeti sebességet 8 km/h-ra állították be, és percenként 1 km/h-val növelték a kimerülésig (Chrismas et al., 2017). A teszt késői szakaszában a résztvevőket erőteljesen buzdították, hogy maximális erőfeszítést tegyenek. A mért HRmax-ot a teszt során elért legmagasabb értékként határoztuk meg. A HR-t a teszt során folyamatosan rögzítette a Team2 Pro (Polar Electro Oy, Kempele, Finnország). A perclégzést és a VO2-t gázelemző készülékkel (Fitmate Pro, Cosmed, Róma, Olaszország) rögzítettük. Az anaerob küszöböt a ventilációs küszöbből, azaz a percenkénti ventiláció és az oxigénfelvétel közötti kapcsolatból határoztuk meg. A VO2 platóját (elsődleges kritérium), a vérlaktátot, az életkor előre jelzett HRmax-ot és az RPE-t (másodlagos kritériumok) használtuk a VO2max kritériumaként (Howley és mtsai., 1995). A kívánt RPE ≥8 volt a 0-10-es Borg-skálán (Borg, 1988). A teszt befejezése után 5 perccel vérmintát vettünk, és elemeztük a laktátkoncentrációt (Accutrend, Roche, Németország). A laktátkoncentrációt a VO2max elérésének kritériumaként alkalmaztuk (elfogadott értékek > 9 mmol/L) (Todd et al., 2017). Az előre jelzett maximális pulzusszámot a Tanaka-képlet (Tanaka et al., 2001) segítségével számoltuk ki – mivel a Fox-képlet túlbecsülheti a HRmax-ot (Nikolaidis, 2015) -, és a VO2max elérésének kritériumaként alkalmaztuk (a mért HRmax elfogadott értékei ≥ a Tanaka-HRmax 95%-a).

Statisztikai elemzések

A statisztikai elemzéseket az IBM SPSS v.20.0 (SPSS, Chicago, IL, USA) segítségével végeztük. A normalitást Kolmogorov-Smirnov teszt és a normális Q-Q ábrák vizuális vizsgálata segítségével vizsgáltuk. Az adatokat átlagban és szórásban (SD) fejeztük ki. Független t-próbával vizsgálták a nemi különbségeket az antropometriai és fiziológiai jellemzőkben. A mért és az előre jelzett HRmax közötti különbségek vizsgálatára egyutas ismételt varianciaanalízist (ANOVA) és azt követő Bonferroni post-hoc tesztet alkalmaztunk (ha a csoportok között különbségek voltak). Az átlagos különbségek 95%-os konfidenciaintervallumait (CI) számoltuk ki. Az ANOVA statisztikai különbségek ES értelmezéséhez az eta négyzeteket használtuk, amelyeket kis (0,010 < η2 ≤ 0,059), közepes (0,059 < η2 ≤ 0,138) és nagy (η2 > 0,138) (Cohen, 1988) kategóriákba soroltunk. A Bland-Altman-elemzést az előrejelzési egyenletek pontosságának és változékonyságának vizsgálatára használták (Bland és Altman, 1986). A mért HRmax és az életkor közötti összefüggéseket a Pearson-féle termékmomentumos korrelációs együttható (r) segítségével határoztuk meg. A korrelációs együtthatók nagyságát triviálisnak tekintettük, ha r ≤ 0,10, kicsinek, ha 0,10 ≤ r < 0,30, mérsékeltnek, ha 0,30 ≤ r < 0,50, nagynak, ha 0,50 ≤ r < 0,70, nagyon nagynak, ha 0,70 ≤ r < 0,90, közel tökéletesnek, ha r ≥ 0,90, és tökéletesnek, ha r = 1,00 (Batterham és Hopkins, 2006). Ezenkívül lineáris regressziót használtunk a HRmax életkorból történő előrejelzésének modellezésére a teljes mintában és az egyes nemekben. A lineáris regressziót minősítettük ehhez az elemzéshez a nemlineáris regresszió helyett, mivel minimális különbségek mutatkoztak a lineáris, a kvadratikus és a polinomiális egyenletek között (Ozemek et al., 2017). A szignifikanciaszintet α = 0,05-ben határoztuk meg.

Eredmények

1. táblázat. A résztvevők leíró jellemzői.

Ábra 1. A mért maximális pulzusszám és az életkor közötti összefüggés.

A 2. ábra. A mért maximális sebesség Bland-Altman-diagramjai a Fox-képlethez képest.

3. ábra. A mért maximális pulzusszám Bland-Altman-diagramjai Tanaka képletével összehasonlítva.

Diszkusszió

A jelen tanulmány azzal a kérdéssel foglalkozott, hogy a HRmax széles körben használt életkor alapú előrejelző egyenletei, a Fox-féle 220-as vagy a Tanaka-féle 208-0,7 × életkor, érvényesek-e rekreációs maratonfutóknál, mivel korábban egyetlen tanulmány sem vizsgálta ezt a témát. Feltételeztük, hogy ezek az egyenletek a mi mintánkban túlbecsülik a HRmax értékét, mivel a nem sportolókhoz képest várhatóan alacsonyabb a HRmax értékük (Zavorsky, 2000). A fő eredmények a következők voltak: (a) a Fox-HRmax és a Tanaka-HRmax ~5 bpm-mal túlbecsülte a HRmax-ot nőknél, (b) a Fox-HRmax ~3 bpm-mal alulbecsülte a HRmax-ot férfiaknál, (c) a Tanaka-HRmax hasonló volt a mért-HRmax-hoz férfiaknál, és (d) az értékelési módszerek fő hatása a HRmax-ra nagyobb volt nőknél, mint férfiaknál.

A HRmax túlbecslése nőknél az életkor alapú előrejelző egyenletekkel összhangban volt a korábbi eredményekkel (Esco et al, 2015). Például a Fox és Tanaka képletek 7-13 bpm-mal szignifikánsan magasabb becslést adtak a megfigyelt HRmax-hoz képest női egyetemi sportolóknál (Esco et al., 2015). Tekintettel arra, hogy az értékelési módszer megválasztásának nagyobb nagyságrendje volt a nőknél, mint a férfiaknál, a HRmax túlbecslése a női maratonfutóknál olyan kérdés, amellyel a jövőbeli kutatásoknak foglalkozniuk kell, és sportágspecifikus előrejelző egyenletet kell kidolgozniuk.

A férfiaknál maratonfutóknál megfigyelt mért és Tanaka közötti egyezés összhangban volt a fiatal, fizikailag aktív férfiaknál végzett korábbi kutatásokkal (Barboza et al., 2016), de nem egy ülő felnőtteken végzett vizsgálattal, amely azt mutatta, hogy a Fox és a Tanaka-HRmax 2-4 bpm-rel túlbecsülte a HRmax-ot ülő felnőtteknél (Camarda és mtsai., 2008). Camarda és munkatársai (2008) azt találták, hogy a Tanaka-HRmax csak 1 bpm-gyel becsülte túl a HRmax-ot férfiaknál. A Tanaka-HRmax közelebbi értékeket adott a HRmax-hoz, mint a Fox-HRmax túlsúlyos felnőttek (Franckowiak et al., 2011) és fiatal fizikailag aktívak (Barboza et al., 2016) esetében. Másrészt a Fox-HRmax alulbecsülte a HRmax értékét idősebb felnőtteknél (Whaley et al., 1992). Férfi felnőtteknél a Tanaka-HRmax 5 bpm-mal alulbecsülte a HRmax-ot, míg a Fox-HRmax és a mért-HRmax között nem volt különbség (Nikolaidis, 2015). A jelen vizsgálat eredményei és a korábbi kutatások eredményei közötti különbségeket a szabadidős maratonfutók állóképességi edzéshez való krónikus fiziológiai alkalmazkodásának kell tulajdonítani. Zavorsky (2000) kiemelte, hogy az állóképességi edzés a HRmax csökkenését eredményezi extrinsic/autonomikus (pl. plazmatérfogat-tágulás) és intrinsic/non-autonomikus tényezők (pl. a sinoatrialis csomópont elektrofiziológiájának megváltozása) miatt.

A nem × értékelési módszer mérsékelt interakciója a HRmax-ra azt jelezte, hogy a nemet figyelembe kell venni a HRmax előrejelzésében. A női maratonfutók 3,6 évvel fiatalabbak voltak, és 4,1 bpm-rel alacsonyabb mért HRmax értékkel rendelkeztek, mint a férfiak, ami viszonylag alacsonyabb HRmax értéket jelez, ha a nemek életkorát egyeztették. Ez a megfigyelés összhangban volt egy korábbi vizsgálattal, amely a nemek közötti különbséget mutatta ki a HRmax-ban (Hakki et al., 1983).

A mért HRmax összhangban van a korábbi, korban illesztett emberekre vonatkozó eredményekkel (Arena et al., 2016); mindazonáltal a mi mintánkban a szórás kisebb volt, ami a minta homogenitásának tulajdonítható. Másrészt a lineáris regressziók meredekségei azt sugallták, hogy a HRmax gyorsabban csökken a férfiaknál, mint a nőknél, ami nem egyezett egy korábbi, egészséges felnőtteken végzett vizsgálattal, amely ellentétes tendenciát mutatott (Shargal et al., 2015). Ennek az eltérésnek a magyarázata lehet a minták eltérő jellemzői (életkor és sport).

A jelen tanulmány korlátja az volt, hogy csak a HRmax előrejelzésére összpontosított az életkorból, kizárva más paramétereket, amelyek javíthatják az előrejelzés pontosságát. Barboza és munkatársai (2017) például egy olyan egyenletet ajánlottak, amely magában foglalta az életkort és a kerékpár ergométeren végzett GXT során kiváltott 150 W-os HR-t egészséges fiatal felnőtt férfiaknál. Egy másik vizsgálatban az edzés módja, a fittségi szint, a kontinens és az életkor voltak a HRmax előrejelzői (Londeree és Moeschberger, 1982). Ezenkívül óvatosságra van szükség a laboratóriumban végzett GXT során kapott értékek más körülményekre, például terepi tesztelésre, edzésre és versenyre való általánosítása során, mivel ez utóbbiak magasabb értékeket indukálhatnak (Coutinho és mtsai., 2017). Mindazonáltal a jelen vizsgálat erőssége az újdonsága volt, mivel ez volt az első, amellyel szabadidős maratonfutókon vették fel a kapcsolatot. Tekintettel a maratoni versenyeken résztvevők növekvő számára, eredményeink nagy gyakorlati értékkel bírnak a tesztelés és az edzés szempontjából. Az eltérő laboratóriumi és terepi beállítások ellenére az összehasonlító vizsgálatok nem (Krautgasser et al., 2011; Alemdaroglu et al., 2012) vagy gyakorlatilag elhanyagolható különbséget (Meyer et al., 2003) figyeltek meg a HRmax-ban e két körülmény között. Ezért a jelen vizsgálat eredményei mind laboratóriumi, mind terepi körülmények között, pl. szabadtéri futóedzéseken is alkalmazhatók. Ezen túlmenően a terheléses vizsgálatokat végző edzésfiziológusoknak is hasznát kell venniük ezeknek az ismereteknek, hogy helyesen értékelhessék a VO2max elérésének kritériumaként a HR-t.

Következtetések

A jelen eredmények alapján javasoljuk a Tanaka-formula további alkalmazását olyan férfi szabadidős maratonfutóknál, akiknek hasonló edzési jellemzői vannak, mint a jelen vizsgálatban résztvevőknek. Emellett a testmozgás-fiziológusoknak és a sporttudósoknak figyelembe kell venniük a különböző értékelési módszerek között megfigyelt különbségeket, amikor edzésvizsgálatot végeznek vagy a HR-re támaszkodó edzésprogramot írnak elő.

A szerzők hozzájárulása

PN végezte a laboratóriumi elemzéseket, a statisztikai elemzéseket és a kézirat megfogalmazását; TR és BK segítettek a kézirat megfogalmazásában.

Enyilatkozat az összeférhetetlenségről

BK a Medbase St. Gallen Am Vadianplatz alkalmazásában állt.

A többi szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.