أفكار برمجة جديدة لتمارين القلب التقليدية ، الجزء الأول

تستمر برامج القلب في التطور نظرًا للاحتياجات المتغيرة ورغبات المتمرنين. مدفوعًا جزئيًا بالقيود الزمنية ، ولكن أيضًا من خلال الأبحاث الناشئة ، ربما تكون البرامج الأقصر والأكثر كثافة والأكثر فاعلية من حيث الوقت هي الخيار الأكثر شيوعًا اليوم. ومع ذلك ، قد لا يروق هذا التنسيق للجميع ، كما أنه غير مناسب للعديد من المتمرنين المبتدئين الذين يبدؤون التمرين حيث تكون التجارب الإيجابية حاسمة للالتزام والنجاح على المدى الطويل. إنها تنسيقات الحالة المستقرة التقليدية (SS) أو أحدث التنسيقات الهوائية (AI) التي قد تخدم احتياجاتهم بشكل أفضل. توجد توصيات البرمجة لتوجيه الأفراد الذين يصممون تمارين SS ، ولكن توجد أيضًا قيود مع هذه الإرشادات. تركز هذه المقالة (الجزء 1) على مناقشة بعض هذه القيود ، وتوفير بديل برمجة بسيط للمتمرنين الجدد ، ثم تقديم المبادئ العلمية وراء ما قد يكون أكثر الطرق دقة وتخصيصًا للبرمجة - وهي طريقة مشتقة من التمثيل الغذائي المحدد علامات فريدة للفرد.

النسبة المئوية لأقصى خطأ في معدل ضربات القلب

يتم تغليف متغيرات البرمجة التي تم التلاعب بها في تصميم برامج SS بواسطة اختصار FITT-VPP (التردد ، الكثافة ، الوقت ، النوع ، الحجم ، النمط ، التقدم) التي قدمتها الكلية الأمريكية للطب الرياضي (ACSM) ، ولكن مع وجود قيود متأصلة (1) . على سبيل المثال ، يُظهر استخدام صيغة معدل ضربات القلب القصوى المتوقعة بالعمر (MHR) لقياس شدة التمرين هوامش خطأ كبيرة تستحق الدراسة في البرمجة.

يستمر استخدام صيغة MHR المتوقعة بالعمر ، 220 - Age ، كأساس لوصف برامج التمرين وكمعيار لتحقيق أقصى جهد. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع كجزء لا يتجزأ من ثقافة القلب لدينا على مدى 45 عامًا الماضية ، فقد تم التحقق من صحتها وإظهار خطأ كبير (2-5). على الرغم من أن هذه المعادلة قد تم تحديدها في الأصل بشكل تعسفي من نتائج 10 دراسات في السبعينيات (6) ، إلا أن الأبحاث اللاحقة توضح الخطأ في الانحراف المعياري لهذا التقدير ليكون ما يقرب من عشرة إلى اثني عشر نبضة. كما هو موضح في الشكل 1-1 واستخدام 12 نبضة كمثال لمن هم في سن 20 عامًا ، فهذا يعني أنه بالنسبة لانحراف معياري واحد لمجتمع (~ 68٪) ، فإن MHR الحقيقي يقع 12 نبضة على جانبي الرقم المحسوب ، بينما بالنسبة لاثنين من الانحرافات المعيارية (حوالي 95٪ من السكان) ، يتضاعف هذا الخطأ إلى 24 نبضة. يؤدي هذا إلى حدوث خطأ كبير في شدة التدريب الزائد والقليل للأفراد.

الشكل 1-1:الانحراف المعياري لصيغة 220 - Age باستخدام 20 عامًا كمثال.

علاوة على ذلك ، لم يتم إنشاء هذه المعادلة أبدًا مع عينة سكانية تضمنت عددًا كافيًا من البالغين الأصغر سنًا وكبار السن. وبالتالي ، فإن صيغة 220 - Age لا تتحقق من صحة MHR عبر النطاق العمري الكامل للبالغين في البشر الأصحاء. على سبيل المثال ، قد يتجاوز عمر 60 عامًا بسهولة MHR المحسوب البالغ 160 نبضة في الدقيقة (bpm) بينما قد لا يصل البالغ من العمر 20 عامًا إلى 200 نبضة في الدقيقة (7). اعتبار آخر مهم عند استخدام٪ MHR هو أنه يفشل في استيعاب التناقضات في معدل ضربات القلب أثناء الراحة (RHR) كما هو موضح في الجدول 1-1. على سبيل المثال ، سيحتاج الفرد الذي لديه معدل RHR قدره 50 نبضة في الدقيقة إلى تدريب أصعب بكثير للوصول إلى 140 نبضة في الدقيقة مقارنة بالفرد الذي لديه معدل RHR يبلغ 75 نبضة في الدقيقة. قد يؤدي هذا إلى المبالغة في احتمال المبالغة في وصف شدة التدريب المناسبة أو المقصودة للأفراد أو تقليلها.

على الرغم من أن هذه الصيغة تنص على أن الأشخاص من نفس العمر يعانون من MHRs متشابهة ، إلا أن هذا الرقم يختلف بشكل كبير بين الأشخاص من نفس العمر ولا يظهر انخفاضًا ثابتًا في الضربة الواحدة مع تقدم العمر. بينما يفسر العمر ما يقرب من 80٪ من الفروق الفردية في MHR ، فإن مستويات التكييف وعوامل أخرى تؤثر أيضًا (4). تُظهر الشيخوخة انخفاضًا تدريجيًا في MHR بسبب انخفاض حساسية مستقبلات بيتا في القلب تجاه الكاتيكولامينات (على سبيل المثال ، الإبينفرين) والتغيرات الفسيولوجية داخل العقدة الجيبية الأذينية للقلب التي تقلل من توتر القلب (القوة) والتوقيت الزمني (المعدل) استجابات. ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أن هذا الرقم (أي MHR) يمكن أن يظل ثابتًا إلى حد ما لمدة 20 عامًا في الأفراد المكيفين (7).

الجدول 1-1:التناقض في تقدير كثافة التمرين باستخدام٪ MHR بين طفلين يبلغان من العمر 30 عامًا.

هناك عوامل أخرى تؤثر على MHR - تمارس الجينات تأثيرًا كبيرًا على كل من RHR و MHR المستقل عن العمر أو مستوى التكييف. لا يتأثر أداء التمرين بـ MHR وفي الواقع ، يعاني بعض الأفراد من انخفاض MHR مع مستويات تكييف محسنة بسبب التوسعات في حجم الدم ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة حجم السكتة الدماغية والناتج القلبي. يتأثر MHR أيضًا بالارتفاع حيث يُقدر أنه ينخفض ​​بمقدار نبضة واحدة في الدقيقة تقريبًا لكل 1000 قدم من الارتفاع نظرًا لعدم قدرتنا على التدريب بنفس القوة.

بعد ذلك ، على مدى السنوات القليلة الماضية ، أدركت ACSM ومنظمات أخرى أن الصيغ الرياضية الأكثر دقة لـ MHR موجودة مع انحرافات معيارية أصغر ، والآن نوصي أنه إذا اختار المرء استخدام ٪ MHR ، لاستخدام هذه الصيغ بدلاً من Fox و Haskell 220 - Age عملية حسابية. يتم عرض أمثلة على بعض الصيغ في الجدول 1-2 (1 ، 5).

الجدول 1-2:الصيغ الرياضية الأكثر دقة٪ MHR

دورك:حل الرياضيات: باستخدام الصيغ الرياضية الثلاث المتوفرة في الجدول 1-2 والمعادلة التقليدية لـ 220 العمر ، احسب معدلات ضربات القلب المستهدفة لكاسيدي وراشيل بنسبة 70٪ MHR إذا كان كاسيدي يبلغ من العمر 22 عامًا وراشيل تبلغ 59 عامًا.

بديل بسيط للبرمجة

معدل ضربات القلب (على سبيل المثال ،٪ MHR ، احتياطي معدل ضربات القلب) هو طريقة واحدة فقط يمكننا من خلالها قياس شدة التمرين. توجد طرق أخرى أكثر بساطة مثل تقييمات الجهد الملحوظ (RPE) واختبار التحدث الذي يمكن أن يحسن تجربة التمرين الشاملة والالتزام بالمتمرنين الجدد.

الحجم (التردد × المدة) والشدة هما المتغيران الأساسيان اللذان تم التلاعب بهما في تصميم برامج القلب ويتم دمجهما في نموذج VIP (الحجم - الكثافة - التقدم). قد يكون هذا النموذج البسيط مفيدًا لشخص غير مألوف أو متناقض مع مقاييس معدل ضربات القلب (HR) أو ربما لا يريد مراقبة الموارد البشرية. يمكن لهذا النموذج أيضًا أن يخدم الأفراد الرياضيين الذين يفضلون قياس الاستجابات الفسيولوجية الجماعية بدلاً من مجرد معدل ضربات القلب. يوفر مضاعفة الحجم بالشدة رقمًا قابلاً للقياس الكمي للمتدرب ليهدفه بينما يوفر في الوقت نفسه أساسًا للتقدم. المبادئ التوجيهية الأساسية لاستخدام هذا النموذج هي أن تتبع ببساطة:

• حدد التكرار والمدة المناسبين اللذين يمكن التحكم فيهما والوصول إليه. على سبيل المثال ، ثلاث مرات في الأسبوع لمدة 20 دقيقة. تعدد مرات التكرار حسب المدة لحساب الحجم الإجمالي (على سبيل المثال ، 3 × 20 دقيقة =60 دقيقة).
• حدد كثافة مناسبة باستخدام درجة RPE التي توفر الحمل الزائد والخبرة المناسبة. الجدول المعروض في الجدول 1-3 أو مقياس نسبة الفئة Borg 0-10 أمثلة لمقاييس RPE المناسبة.

الجدول 1-3:مقياس بسيط 1-10 RPE

• اضرب الحجم المحسوب في الكثافة المحددة (على سبيل المثال ، 5) لتحديد هدفك المخطط للأسبوع ثم حدد معدل التقدم المناسب (على سبيل المثال ، 10٪). على سبيل المثال:
• الحجم:3 × 20 دقيقة =60 دقيقة
• الكثافة =5-من -10
• النقاط المستهدفة:60 دقيقة × RPE 5 =300 نقطة

بعد 10٪ معدل تقدم أسبوعي:

• الأسبوع الأول =300 نقطة
• الأسبوع الثاني =330 نقطة
• الأسبوع الثالث =365 نقطة

• يجب أن يعتمد التقدم على تحقيق الأهداف الأسبوعية ، وبالتالي الحصول على الحق في التقدم. في حين أن هذا النموذج يخلق المساءلة في تتبع التقدم الفردي ، فإنه يسمح في نفس الوقت ببعض المرونة في كيفية تحقيق النقاط المستهدفة كما هو موضح في الجدول 1-4. على سبيل المثال ، قد يكون الهدف هو الوصول إلى إجمالي النقاط الأسبوعية المخصصة كما هو موضح ، لكن النموذج يستوعب التغييرات غير المتوقعة التي قد تحدث في الحياة. تكمن الخيارات في معالجة المتغيرات معًا (على سبيل المثال ، تقليل مدة التمرين ، ولكن لا يزال تحقيق النقاط من خلال التردد أو الشدة). تذكر مع ذلك ، أنه على الرغم من أن الكثافة هي طريقة فعالة لتحفيز التكيف وإنفاق السعرات الحرارية ، إلا أنها يمكن أن تزيد أيضًا من احتمالية الاستنزاف المرتبط بالتجارب السيئة. لذلك ، سيكون من المنطقي تحديد المعلمات لمعالجة الكثافة.

جدول 1-4:معالجة متغيرات البرمجة

علامات التمثيل الغذائي داخل الجسم

لطالما كان المرجع الأيضي التقليدي في التدريب هو VO والشدة المعبر عنها كنسبة مئوية من احتياطي VOmax أو VOpeak أو VO (VOR). على الرغم من أن البحث الذي يدعم VO كمرجع استقلابي قوي ، إلا أن التطبيقات العملية لاختبار VO ومراقبة شدته (على سبيل المثال ، VOpeak و VOmax و VOreserve) تحد من استخدامه. في الآونة الأخيرة ، قدمت الأبحاث فهماً أكبر لعملية التمثيل الغذائي ونظرة ثاقبة محددة لعلامات التنفس الصناعي الفريدة التي يمكننا استخدامها الآن في برمجة التمرين (8). كما هو موضح في الشكل 1-2 ، مع زيادة شدة التمرين ، تزداد التهوية أيضًا بطريقة خطية إلى حد ما. ومع ذلك ، تصف عتبات التهوية الانحرافات غير الخطية في هذه العلاقة التي تتوافق مع الأحداث الأيضية الهامة التي تحدث داخل الجسم تسمى عتبة التهوية الأولى (VT1) وعتبة التهوية الثانية (VT2) (7). قبل VT1 ، تزداد التهوية خطيًا إلى حد ما مع شدة التمرين ، ثم تظهر انحرافًا طفيفًا أو زيادة (VT1). تستمر هذه الزيادة الخطية المؤكدة في شدة أعلى حتى يحدث انحراف ثانٍ ، والذي يعرف VT2 ، وهو حدث يشار إليه بشكل أكثر شيوعًا باسم عتبة اللاكتات من قبل العديد من الممارسين والجمهور.

الشكل 1-2:التهوية الرئوية التي توضح VT1 و VT2

على الرغم من أنه يمكن قياس VT1 و VT2 بدقة في بيئة معملية ، فقد تم أيضًا تطوير التقديرات التي يمكن قياسها بسهولة في المجال والتي تسمح للممارسين بتقييم هذه العلامات والبرنامج وفقًا لذلك - على سبيل المثال ، يتم استخدام اختبار التحدث لقياس VT1. في الأصل ، تم تطوير اختبار التحدث كطريقة غير موضوعية لتقدير كثافة التمرين بناءً على مستوى الراحة للانخراط في محادثة مستمرة. ومع ذلك ، يدعم البحث فائدة تقييم القدرة على التحدث المستمر كمؤشر لـ VT1. أظهرت الدراسات التي أجريت على مجموعات سكانية مختلفة أن اختبار التحدث هو علامة جيدة جدًا على VT1 (9-11). يتطلب أحد متطلبات التحدث المريح التحكم في معدل التنفس ، ولكن بشكل أكثر تحديدًا مرحلة انتهاء الصلاحية ، وهي عندما نتحدث (8). مع تقدم شدة التمرين ، تُعزى الزيادات في التنفس الصناعي إلى زيادة حجم التنفس (يُعرف باسم حجم المد والجزر) ، ثم تواتر التنفس.

• أسفل VT1 ، يعتبر التحدث في فقرات كاملة واستخدام جمل أطول أمرًا مريحًا بشكل عام. عادةً ما يستجيب الأفراد لعدد من المحفزات المحفزة للكلام (على سبيل المثال ، تعهد الولاء ، لعبة الأبجدية - "أ إذا كانت تفاحة ، ب هي للصبي" ، وما إلى ذلك) ويمكنهم التحدث بشكل مريح لمدة 10 ثوانٍ على الأقل.
• يمثل VT1 النقطة التي لم يعد عندها الحديث المستمر مريحًا (أي أنه أصبح صعبًا ولكنه ليس صعبًا) ويتميز بشكل عام بالقدرة على استخدام جمل أقصر فقط.
• أعلى VT1 ، عندما يتحرك المرء نحو VT2 ، يبدأ هذا الحديث المستمر في أن يصبح صعبًا حيث لا يمكن إلا استخدام جمل وعبارات قصيرة جدًا. يتم تحديد VT2 بشكل عام عندما لا يستطيع المرء التحدث إلا بضع كلمات بين الأنفاس أو عندما يكون الكلام غير ممكن.

يمثل VT1 شدة التمرين حيث ينتقل الحديث المستمر من مريح إلى صعب إلى غير مريح. كما هو موضح في الشكل 1-3 ، فإنه يعكس نقطة التقاطع حيث يتحول وقودنا الأساسي من الدهون إلى الكربوهيدرات (أي التحول من استخدام 51٪ دهن / 49٪ كربوهيدرات إلى 49٪ دهون / 51٪ استخدام كربوهيدرات) ، وهو موضح في بالتفصيل في القسم التالي. لكن ما يعنيه VT1 كعلامة استقلابية هو بداية الخسارة في قدرتنا على الاستمرار في استخدام الدهون كوقود أساسي لدينا ، وهو مقياس للكفاءة الهوائية أو جودة السعرات الحرارية. يجب ألا تركز برامج تدريب القلب الفعالة ، سواء كانت مصممة للرياضيين أو غير ذلك ، على مدى صعوبة العمل (أي كمية السعرات الحرارية). بدلاً من ذلك ، يجب أن تهدف إلى تدريب الجسم على الاستفادة من الدهون بشكل أكثر كفاءة أثناء ممارسة التمارين الرياضية الشديدة وكذلك عندما يكون الجسم في حالة راحة.

الشكل 1-3:استهلاك الوقود بين الراحة والتمارين القصوى.

التنفس الخلوي للوقود

من وجهة نظر التمثيل الغذائي ، تمثل هذه التغييرات في الحديث نسبًا متغيرة للأكسجين المستخدم وثاني أكسيد الكربون المنتج مما يعكس استخدام الوقود الذي سنشرحه الآن. من المفهوم جيدًا أنه في شدة التمارين الرياضية المنخفضة ، يفضل الجسم الدهون كوقود نظرًا لكيفية توفير الأكسجين الكافي لتلبية الحاجة الإضافية لاستقلاب الدهون ، وكيف أن الطلب على الطاقة لا يزال صغيرًا نسبيًا. من خلال فحص المعادلة الكيميائية المتوازنة لحمض دهني شائع تستخدمه خلايا العضلات (أي حمض البالمتيك) ، نلاحظ وجود تباين بين كمية الأكسجين المستخدمة (23O) وكمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة (16CO). من هذا ، يمكننا أن نستنتج أن التحدي القلبي التنفسي للجسم يكمن في الشهيق (أخذ المزيد من الأكسجين إلى الجسم) وليس الزفير حيث يتم إنتاج كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مما يتطلب إزالته.

CHO + 23O =طاقة + 16CO + 16HO

يتم تلبية هذا الطلب على الأكسجين الإضافي تحت ضغط التمرين في البداية عن طريق زيادة حجم المد والجزر (TV) كما يتضح من التغييرات الأولية في التهوية التي نشهدها في بداية التمرين متوسط ​​الشدة (الزيادات في التلفزيون تسبق الزيادات في معدل التنفس). نظرًا لأن الزفير لا يزال عملية بطيئة وتدريجية في هذه الشدة - طرد الكميات الصغيرة من ثاني أكسيد الكربون المنتجة برفق ، فمن الآمن افتراض أن قدرة الشخص على التحدث باستمرار لا ينبغي أن تتعرض للخطر نظرًا لكيفية إجراء الحديث أثناء مرحلة انتهاء الصلاحية. لذلك ، عند استخدام اختبار التحدث ، عندما يظل الحديث مريحًا ، يمكننا أن نفترض أن الدهون هي الوقود الأساسي (8).

إذا قمنا الآن بفحص المعادلة الكيميائية المتوازنة للجلوكوز ، المعروضة أدناه ، نلاحظ أن التباين في كميات الغاز لم يعد موجودًا (أي بين كمية الأكسجين المستخدم وثاني أكسيد الكربون المنتج). بالنظر إلى هذه الكميات المتساوية ، يكمن التحدي القلبية التنفسية لدينا الآن في كل من الشهيق (استنشاق المزيد من الأكسجين) والزفير (زفير المزيد من ثاني أكسيد الكربون). تذكر أيضًا أن الجلوكوز ينتج طاقة أقل لكل جزيء من الأحماض الدهنية ويفضل أثناء التمرين عالي الكثافة. بشكل جماعي ، ما يعنيه هذا هو معدلات استخدام أسرع للجلوكوز مقارنة بالدهون وكميات أكبر بكثير من الأكسجين المطلوب وإنتاج ثاني أكسيد الكربون.

CHO + 6O =طاقة + 6CO + 6HO

علاوة على ذلك ، بينما ننتقل إلى مستويات أعلى من كثافة التمارين ، سنبدأ أيضًا في تجميع كميات أكبر من اللاكتات والهيدروجين التي تتسرب إلى الدم من خلايا العضلات نظرًا للمساهمة الأكبر من مساراتنا اللاهوائية. حاجتنا إلى عزل أيونات الهيدروجين تولد ثاني أكسيد الكربون الإضافي الذي نطرده من رئتينا. بشكل جماعي ، يؤدي الإنتاج الأسرع لثاني أكسيد الكربون في الجهاز التنفسي بالإضافة إلى هذا الحجم الإضافي المشتق من نظام التخزين المؤقت لدينا إلى الحاجة إلى انتهاء الصلاحية بقوة. يؤدي الزفير القوي إلى تقصير مدة مرحلة الزفير ، مما يسمح بمرحلة الشهيق التالية في وقت أقرب - مما يؤدي إلى زيادة معدل التنفس. نظرًا لإجراء الحديث أثناء مرحلة انتهاء الصلاحية ، تصبح قدرة الشخص على التحدث الآن معرضة للخطر. الأنفاس القصيرة والقسرية تجعل المحادثة في جمل أطول أكثر صعوبة لأنها تصبح قسرية ومتقطعة. لذلك ، عند استخدام اختبار التحدث ، عندما يصبح الحديث صعبًا ، يمكننا أن نفترض أن الجلوكوز هو الوقود الأساسي (8).

الآن بعد أن أصبح لدينا فهم أوضح لـ VT1 والتحدث ؛ الكفاءة الهوائية واستخدام الوقود ، يمكننا الآن بدء مناقشة حول كيفية إدارة اختبار ميداني عملي يقيس VT1 ، وحول تصميم برامج تدريب فعالة تهدف إلى تحسين الكفاءة الهوائية. سيتم توفير هذه المعلومات في الجزء الثاني من سلسلة برمجة القلب.

المراجع:

1. الكلية الأمريكية للطب الرياضي (2014). إرشادات ACSM لاختبار التمرين والوصفات الطبية (9). فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، ولترز كلوير / ليبينكوت ويليامز وويلكينز.
2. Whaley MH و Kaminsky LA و Dwyer GB و Getchell LH و Norton JA، (1992). تنبئ بالإفراط والقصور في معدل ضربات القلب الأقصى المتوقع بالعمر. الطب والعلوم في الرياضة والتمارين الرياضية ، 24:1173-1179.
3. Gellish RL و Goslin BR و Olson RE و McDonald A و Russi DG و Moudgil VK (2007). النمذجة الطولية للعلاقة بين العمر ومعدل ضربات القلب الأقصى. الطب والعلوم في الرياضة والتمارين الرياضية ، 39 (5):822-829.
4. Londeree BR و Moeschberger ML، (1098). تأثير العمر وعوامل أخرى على معدل ضربات القلب الأقصى. Research Quarterly for Exercise and Sport، 53:297-304.
5. Tanaka H و Monahan KD و Seals DR (2001). إعادة النظر في معدل ضربات القلب الأقصى المتوقع بالعمر. مجلة الكلية الأمريكية لأمراض القلب ، 37:153-156.
6. Fox SM، and Haskell WL، (1970). اختبار الإجهاد أثناء التمرين:احتياجات التوحيد. في Eliakim M ، و Neufeld HN ، أمراض القلب:الموضوعات الحالية والتقدم . (6 إد). نيويورك:المطبعة الأكاديمية.
7. Pocari JP و Bryant CX و Comana F ، (2015). فسيولوجيا التمرين . فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، FA Davis and Company.
8. بيرسنجر آر ، وفوستر سي ، وجيبسون إم ، وفاتر دي سي ، وبوكاري جي بي (2004). تناسق اختبار التحدث لوصفة التمرين. الطب والعلوم في الرياضة والتمارين الرياضية ، ٣٦:١٦١٢-١٦٣٦.
9. Ballweg J و Foster C و Pocari JP و Haible S و Aminaka N و Mika RP (2013). موثوقية اختبار التحدث كبديل لعتبة التهوية وعتبات التعويض التنفسي. مجلة علوم الرياضة والطب ، 12 (3):610-611.
10. Quinn TJ، and Coons BA، (2011). اختبار الكلام وعلاقته ببدائل التنفس الصناعي واللاكتات. مجلة علوم الرياضة . 29 (11):1175-1182.
11. Recalde PT و Foster C و Skempo-Arlt KM و Fater DC و Neese CA و Dodge C و Pocari JP (2002). اختبار التحدث كعلامة بسيطة لعتبة التهوية. مجلة جنوب افريقيا للطب الرياضي ، 9:5-8.