Αξιολόγηση μεθόδων προσδιορισμού της τιμής της μέγιστης καρδιακής συχνότητας

Σχολή Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού Τομέας Κλασικού Αθλητισμού Πτυχιακή Εργασία Αξιολόγηση μεθόδων προσδιορισμού της τιμής της μέγιστης καρδιακής συχνότητας Νικολάου Στέλιος (9980201200227) Νικολάου Σωτήρης (9980201300159) Επιβλέπων Καθηγητής Ζαχαρόγιαννης Ηλίας Επ. Καθηγητής: Προπονητική και Διδακτική Αθλητικών Δρόμων 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.Εισαγωγή... 3 1.1 Ιστορική αναδρομή... 3 1.2 Σημαντικότητα προσδιορισμού Κ.Σ... 3 1.3 Προσδιορισμός Κ.Σ... 4 1.4 Υπολογισμός Κ.Σ... 4 1.5 Μεθόδοι μέτρησης τη Κ.Σ... 4 1.6 Παράγοντες που επηρεάσουν την Κ.Σ... 6 1.7 Σκοπός της εργασίας... 6 2. Μέθοδος... 7 2.2 Δοκιμαζόμενοι... 7 2.3 Όργανα μέτρησης... 7 2.4 Πρωτόκολλο... 7 2.5 Στατιστική ανάλυση.... 8 3. Αποτελέσματα... 9 4. Συζήτηση συμπεράσματα... 11 5. Βιβλιογραφία... 12 2

1.Εισαγωγή 1.1 Ιστορική αναδρομή Για αρκετούς αιώνες, η καταγραφή της καρδιακής συχνότητας (Κ.Σ) γινόταν με την τοποθέτηση ακουστικών στο στήθος του ασθενή. Πριν περίπου 200 χρόνια ανακαλύφθηκε το στηθοσκόπιο από τον Rene Laennec όπου άκουγε πιο καθαρά τον καρδιακό παλμό, ωστόσο δεν ήταν δυνατό να καταγράψει την Κ.Σ κατά την άσκηση. Στις αρχές του 20 ου αιώνα ο Δανός φυσιολόγος Willem Einthoven ανακάλυψε το πρώτο ηλεκτροκαρδιογράφημα. Με το ηλεκτροκαρδιογράφημα έχουμε την δυνατότητα να κάνουμε γραφική παράσταση της ηλεκτρικής ενέργειας που παρουσιάζετε στην καρδία. Το 1980 ανακαλύφθηκε το πρώτο ασύρματο καρδιοσυχνόμετρο με ένα πομπό και ένα δέκτη. Ο πομπός μπορεί να τοποθετηθεί στο στήθος με μία ελαστική ζώνη. Είκοσι χρόνια μετά την ανακάλυψη του πρώτου καρδιοσυχνόμετρου, τα καρδιοσυχνόμετρα έχουν εξελιχθεί και φέρουν περισσότερη μνήμη και πιο πρόσφατα έχουν ενισχυθεί με θερμιδομέτρηση και πρόβλεψη %VO2max. Ένας άλλος παράγοντας που έχει προστεθεί στις συσκευές που υπολογίζουν την Κ.Σ είναι η μέση Κ.Σ που ίσως να έχει πρακτικές εφαρμογές. (Juul Achten and Asker E. Jeukendrup 2003) Η εξέλιξη του ασύρματου καρδιοσυχνόμετρου με την ελαστική ζώνη με ηλεκτρόδια επιτρέπει την ανίχνευση των διαστημάτων R-R ανά 1ms παρουσιάζοντας διαφορετικούς τρόπους καταγραφής της Κ.Σ για προπονητές και φυσιολόγους (Gamelin, Berthoin and Bosquet 2006). 1.2 Σημαντικότητα προσδιορισμού Κ.Σ Η σχέση μεταξύ Κ.Σ και άλλων φυσιολογικών παραμέτρων κατά την άσκηση, όπως VO2max ή συγκέντρωση γαλακτικού στο αίμα είναι συχνά αποδεδειγμένα σε πειραματικά εργαστήρια (Achten and Jeukendrup, 2003). Επίσης η μέτρηση της Κ.Σ είναι σημαντικό εργαλείο για κλινικές μελέτες για το λόγο ότι παρουσιάζει υψηλή συσχέτιση μεταξύ φυσιολογικών και ψυχολογικών παραμέτρων. ( Gamelin, Berthoin and Bosquet 2006). Ο προσδιορισμός της μέγιστης καρδιακής συχνότητας (Κ.Σmax) είναι σημαντικός καθότι ότι μέσω των ποσοστών της μέγιστης καρδιακής συχνότητας 3

(%ΚΣmax) που χρησιμοποιούνται στη διάρκεια της άσκησης μπορούμε να υπολογίσουμε και τα αντίστοιχα ποσοστά της μέγιστης πρόληψης οξυγόνου (%VO2max). Σύμφωνα με τον Auonola και τους συνεργάτες του (1978) και Rosenblant (1967) το %ΚΣmax και το %VO2max σχετίζονται υψηλά (r>0.9) κατά τη διάρκεια υπομέγιστης άσκησης. Με τον υπολογισμό της ΚΣ μπορούμε να προσδιορίσουμε το αναερόβιο κατώφλι όπου συνδέεται άμεσα με τη παραγωγή γαλακτικού οξέος κατά την άσκηση (Conconi 1982).Φαίνεται ότι ο προσδιορισμός της Κ.Σmax είναι σημαντικός για τον καθορισμό της έντασης της άσκησης αλλά και του επιπέδου απόδοσης του αθλητή. 1.3 Προσδιορισμός Κ.Σ Για τον προσδιορισμό της ΚΣ κατά την άσκηση και τη ηρεμία υπάρχουν διάφοροι μεθόδοι όπου μπορούμε να την μετρήσουμε. Ο τρόπος μέτρησης που θα επιλεγεί εξαρτάτε από τον διαθέσιμο εξοπλισμό και την απαιτούμενη ακρίβεια μέτρησης, ωστόσο η επιλογή της μεθόδου μέτρησης εξαρτάτε και από το κόστος του εξοπλισμού. Επίσης είναι ενδιαφέρον να καθορίσουμε την εγκυρότητα μεταξύ συσκευών ακριβείας για ιατρικούς σκοπούς και συσκευές μέτρησης της καρδιακής συχνότητας κατά τη διάρκεια αθλητικών δραστηριοτήτων (Martin Radespiel-Tröger και συνεργάτες, 2003). 1.4 Υπολογισμός Κ.Σ Η Κ.Σ υπολογίζετε μετρώντας τον αριθμό επαρμάτων R που αντιστοιχούν σε μία ορισμένη χρονική περίοδο. Μπορεί να υπολογιστεί μετρώντας τους καρδιακούς ήχους που ακούγονται στην προκάρδια χώρα ή μετρώντας τους καρδιακούς σφυγμούς που ψηλαφούνται σε ορισμένες αρτηρίες. 1.5 Μεθόδοι μέτρησης τη Κ.Σ Ηλεκτροκαρδιογραφία όπου είναι η καταγραφή σε μια ειδική συσκευή (ηλεκτροκαρδιογράφο) η διαφορά του βιοηλεκτρικού δυναμικού ενέργειας που 4

παράγει το μυοκάρδιο κατά τη λειτουργεία του, συλλέγετε από τα ηλεκτρόδια, ενισχύατε και καταγράφετε σε μία ειδική συσκευή. Ηλεκτροκαρδιογραφία με μνήμη είναι η εξέλιξη της ηλεκτροκαρδιογραφικής μεθόδου όπου φέρει μία φορητή μονάδα που συνδέεται με τα ηλεκτρόδια και καταγράφει, αποθηκεύει το ηλεκτροκαρδιογράφημα, Τηλεμετρία, αυτή η μέθοδος έχει όλα τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ηλεκτροκαρδιογραφίας με τη διαφορά ότι η μεταβίβαση των σημάτων του βιοηλεκτρικού δυναμικού ενέργειας γίνετε ασυρμάτως με ένα φορητό ραδιοπομπό και έτσι επιτρέπετε ο έλεγχος της καρδιακής συχνότητας από απόσταση, Τηλεμετρία με μικροϋπολογιστή (καρδιοσυχνόμετρο), το καρδιοσυχνόμετρο χρησιμοποιεί ένα πομπό και ένα συνδεδεμένο δέκτη ο οποίος εφαρμόζετε γύρο από το στήθος με μία ελαστική ζώνη. Τα ηλεκτρόδια είναι ενσωματωμένα στον πομπό/δέκτη εντοπίζοντας ηλεκτρική δραστηριότητα της καρδίας. Ο εντοπισμός των ηλεκτρικών σημάτων μεταδίδετε στο δέκτη ο οποίος υπολογίζει το διάστημα μεταξύ των επαρμάτων R-R και μετατρέπει τα σήματα αυτά σε καρδιακή συχνότητα όπου εμφανίζετε στον δέκτη. Καρδιοταχυμετρία, χρεισιμοποιείται το καρδιοταχύμετρο, μία συσκευή που συλλέγει, ανιχνεύει και μετρά από ειδικά ηλεκτρόδια τα επάρματα R δείχνοντας αυτόματα την καρδιακή συχνότητα. Παλμομετρία, η μέθοδος αυτή περιλαμβάνει την ακρόαση του καρδιακού ήχου στην προκάρδια χώρα ή την ψηλάφηση του καρδιακού σφυγμού σε ορισμένες αρτηρίες. Κατά την ακροαστική μέθοδο χρησιμοποιείται το στηθοσκόπιο το οποίο τοποθετήτε 2-3εκ. κάτω από την αριστερή θηλή του μαστού στο κάτω χείλος του μείζον θωρακικού. Στη ψηλαφιστική μέθοδο ψηλαφίζουμε το κύμα πίεσης, το παλμό ή σφυγμό που διατίνει τα τοιχώματα των αρτηριών, κυρίως στην καρωτιδική και κερκιδική αρτηρία. Ο καρωτιδικός σφυγμός ψηλαφίζετε πιέζοντας προς τα μέσα και πίσω στο μπροστινό μέρος του στερνοκλειδομαστοειδούς μυός στο ύψος του θυροειδούς χόνδρου και κατά τον κερκιδικό σφυγμό ψηλαφίζουμε συμπιέζοντας ελαφρός με τα 3 μεσαία δάκτυλα την αρτηρία στην μπροστινή επιφάνεια του ακραίου σημείου της κερκίδας. Οι δοκιμασίες μέγιστης προσπάθειας δεν μπορούν να εφαρμοστούν σε οποιοδήποτε περιβάλλον γι αυτό το λόγο για την πρόβλεψη της μέγιστης καρδιακής συχνότητας μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση 220 ηλικία. Έτσι η εξίσωση 5

πρόβλεψης της Κ.Σmax είναι ο πιο διαδεδομένος από οποιοδήποτε άλλο ( Hirofumi Tanaka et. Al, 2001). 1.6 Παράγοντες που επηρεάσουν την Κ.Σ Πολλοί είναι οι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την ΚΣ κατά την άσκηση αλλά και κατά την ηρεμία. Οι παράγοντες αυτοί είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος, αφυδάτωση, πέψη των τροφών, ακινητοποίηση, προηγηθείσα μυϊκή προσπάθεια, φυσική κατάσταση, κάπνισμα, υψόμετρο, σωματική θέση, μυϊκή μάζα, ηλικία, φύλο, φάρμακα, αυπνία και τα συγκινησιακά ερεθίσματα. 1.7 Σκοπός της εργασίας Η έρευνα αυτή έχει σκοπό τη σύγκριση των μεθόδων προσδιορισμού της Κ.Σmax χρησιμοποιώντας τον τύπο πρόβλεψης Κ.Σmax 220 - ηλικία, ψηλαφιστική μέθοδο από το καρωτιδικό σφυγμό για δέκα δευτερόλεπτα (Κ.Ψ10s) και το καρδιοσυχνόμετρο. 6

2. Μέθοδος 2.2 Δοκιμαζόμενοι Στην έρευνα συμμετείχαν 11 υγείες δοκιμαζόμενοι (4 γυναίκες και 7 άντρες) από τη Σχολή Επιστήμης Φυσικής Αγωγής της Αθήνας. Η μέση τιμή ± sd της ηλικίας, μάζας σώματος και του σωματικού ύψους ήταν 20,82 ± 2,08 έτη, 74,44 ± 16,82 kgr και 174 ± 17,25 cm αντίστοιχα. 2.3 Όργανα μέτρησης Οι δοκιμαζόμενοι μετρήθηκαν πριν την εκτέλεση της δοκιμασίας με ζυγαριά (SECA 710) για την μέτρηση της μάζας σώματος και με αναστημόμετρο για το ύψος. Χρησιμοποιήθηκε ζώνη-πομπός (POLAR T-31) και δαπεδοεργόμετρο Technogym runner race 1200 (Italy) με συνδεδεμένο δέκτη ο οποίος υπολόγιζε την ΚΣ ανά 8sec. Τέλος για τη λήψη χρόνου χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό χρονόμετρο (SURVIVOR ACCUSPLIT). 2.4 Πρωτόκολλο Πριν την εκτέλεση της δοκιμασίας δόθηκε οδηγία στους δοκιμαζόμενους να μην καταναλώσουν τροφή για τουλάχιστο 3 ώρες πριν την εκτέλεση της δοκιμασίας. Οι δοκιμαζόμενοι εκτέλεσαν 5 λεπτά ζέσταμα στο δαπεδοεργόμετρο με ταχύτητα 8 Km.h -1. Μετά από την προθέρμανση ακολούθησαν 5 λεπτά στατικές διατάσεις άνω και κάτω άκρων καθώς και του κορμού. Η μέγιστη προσπάθεια στο δαπεδοεργόμετρο με προοδευτικά αυξανόμενη ένταση ξεκίνησε με αρχική ταχύτητα 8 Km.h -1 και αύξηση της ταχύτητας κάθε λεπτό 0,5 Km.h -1. Όταν ο δοκιμαζόμενος έφτανε σε εξάντληση τοποθετούσε τα σκέλη έξω από το ιμάντα του δαπεδοεργόμετρου, ξεκινούσε η καταγραφή για 10 δευτερόλεπτα με την μέθοδο της καρωτιδικής ψηλάφησης της καρδιακής συχνότητας ενώ ταυτόχρονα (το πρώτο δευτερόλεπτο μετά το τέλος της προσπάθειας) γινόταν καταγραφή της ένδειξης της ΚΣ από την οθόνη του δαπεδοεργόμετρου. 7

2.5 Στατιστική ανάλυση. Για τη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε περιγραφική στατιστική. Για τη σύγκριση των μέσων τιμών χρησιμοποιήθηκε ANOVA για επαναλαμβανόμενες μετρήσεις. Το επίπεδο σημαντικότητας ορίστηκε p<0.05. 8

3. Αποτελέσματα Η μέση τιμή της Κ.Σmax με τη μέθοδο μέτρησης με καρδιοσυχνόμετρο ήταν σημαντικά χαμηλότερη από αυτήν με την Κ.Ψ10s (πίνακας 1). Δεν παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά ωστόσο μεταξύ των μεθόδων μέτρησης της Κ.Σ με καρδιοσυχνόμετρο και την εξίσωση πρόβλεψης Κ.Σmax (220-ηλικία). Πίνακας 1: Ατομικές τιμές, μέση τιμή (n=11) και sd, ηλικίας και υπολογισμού μέγιστης καρδιακής συχνότητας με καρδιοσυχνόμετρο, με την εξίσωση (220-ηλικία), και με καρωτιδική ψηλάφηση 10 s. Δοκιμαζόμενοι Ηλικία Η Καρδιοσυχνόμετρο 220-ηλικία ΚΨ10 s 1 18 198 202 204 2 22 195 198 210 3 22 198 198 216 4 24 183 196 198 5 23 204 197 192 6 18 204 202 240 7 21 191 199 210 8 23 176 197 186 9 20 200 200 216 10 20 212 200 240 11 18 187 202 192 Mean SD 20.82 2.08 195,27* 9.90 199,18 2.08 209,45 17.25 Μέση τιμή±sd, *p<0.05 9

ΚΣmax (π.α.λ) Σχήμα 1: Γραφική αναπαράσταση μέσης τιμής και sd μέγιστης καρδιακής συχνότητας με τους 3 μεθόδους αξιολόγησης. 230 225 220 215 210 205 200 195 190 185 180 175 Καρδιοσυχνόμετρο 220-ηλικία ΚΨ10 s 10

4. Συζήτηση συμπεράσματα Ο σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η σύγκριση των τιμών των τριών μεθόδων υπολογισμού της Κ.Σmax, με καρδιοσυχνόμετρο, την εξίσωσης πρόβλεψης Κ.Σmax (220-ηλικία) και με την K.Ψ10s. Ο προσδιορισμός της Κ.Σmax είναι σημαντικός για τον καθορισμό της έντασης κατά την άσκηση μέσο των ποσοστών Κ.Σmax όπου μπορούμε να υπολογίσουμε και τα αντίστοιχα ποσοστά της VO2max. Επίσης με τον υπολογισμό της Κ.Σ προσδιορίζουμε και το αναερόβιο κατώφλι. Με βάση τον (Πίνακα 1) υπάρχουν διαφορές στις τιμές της Κ.Σ και στις τρείς μεθόδους. Ωστόσο στη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων σημαντικές στατιστικές διαφορές παρατηρήθηκαν μεταξύ της ΚΨ10s και καρδιοσυχνόμετρου. Μεταξύ των μεθόδων καρδιοσυχνόμετρου και εξίσωσης πρόβλεψης Κ.Σmax (220- ηλικία) δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά. Οι τιμές της Κ.Σ που προκύπτουν με την Κ.Ψ10s είναι σχετικά ψηλές σε σχέση με της άλλες δύο μεθόδους λόγο σφαλμάτων που μπορεί να προκύπτουν είτε από λάθος του ατόμου που μετρά τους καρδιακούς παλμούς για 10s είτε από τη χρονική στιγμή της ενεργοποίησης ή του τερματισμού του χρονόμετρου. Ο εξίσωση πρόβλεψης της Κ.Σmax (220-ηλικία) και η Κ.Ψ10s δεν έχουν τόσο πρακτικές εφαρμογές κατά τη διάρκεια της άσκηση, η εξίσωση προβλέπει μόνο την Κ.Σmax και η Κ.Ψ10s μόνο την ΚΣ τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή μετά το τέλος της άσκηση. Αντίθετα, το καρδιοσυχνόμετρο έχει άμεση εφαρμογή κατά τη διάρκεια της άσκησης εφόσον προσδιορίζει την Κ.Σ κατά τη διάρκεια της άσκηση και δίνει τη δυνατότητα στον ασκούμενο να μπορεί να προσδιορίζει την ένταση της άσκησης του την ίδια χρονική στιγμή που την εκτελεί. Επίσης μπορεί να γίνει συνδυασμός στη χρησιμοποίηση της εξίσωσης 220-ηλικία προβλέποντας την Κ.Σmax και το καρδιοσυχνόμτερο για προσδιορισμό Κ.Σ κατά τη διάρκεια της άσκησης ώστε να γνωρίζει ο αθλητής την ένταση της άσκηση. Η εξίσωση για την πρόβλεψη της Κ.Σmax είναι πρακτική και απλή σε σύγκριση με το καρδιοσυχνόμετρο όπου για το προσδιορισμό της Κ.Σmax πρέπει να προηγηθεί μέγιστη προσπάθεια για τον προσδιορισμό της. Επομένως με βάση τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την εργασία προτείνετε η χρησιμοποίηση του καρδιοσυχνόμετρου ή της εξίσωσης (220-ηλικία για την πρόβλεψη της Κ.Σmax ακόμα και των συνδυασμό των 2 μεθόδων για πρακτική εφαρμογή. 11

5. Βιβλιογραφία Achten J., Jeukendrup. A. E (2003). Heart rate monitoring. Sport medicine Conconi F., Ferrari M., Ziglio P. G., Droghetti P., Codeca L.(1982). Determination of the anaerobic threshold by a noninvasive field test in runners. Journal of Applied Physiology Gamelin F. X., Berthoin. S., Bosquet L.(2005). Validity of the Polar S810 Heart Rate Monitor to Measure R R Intervals at Rest. Medicine & Science in sports & Exercise. Giardino N. D., Lehrer P. M., Edelberg R.(2002). Comparison of finger plethysmograph to ECG in the measurement of heart rate variability. Psychophysiology. Goodie J. L., Larkin K. T., Schauss S. (2000). Validation of the Polar Heart Rate Monitor for Assessing Heart Rate During Physical and Mental Stress. Journal of Psychophysiology. Hirofumi T. PHD, Kevin D. M., MS, Douglas R. S., PHD (2002).Age- Predicted Maximal Heart Rate Revisited. Journal of the American College of Cardiology. Karvonen J., Vuorimaa T. (1988). Heart Rate and Exercise Intensity During Sports Activities Practical Application. Radespiel-Tröger M., Rauh R, Mahlke C., Gottschalk T., Michael Mück- Weymann M. (2003). Agreement of two different methods for measurement of heart rate variability. Clin Auton Res. 12