Pyöräilyn hyötysuhteiden yhteyksiä

Pyöräilytyössä hyötysuhdetta (ulkoisen polkemistyön suhdetta kokonaisenergiankulutukseen)on helppo tutkia ja tällaiseen metaboliseen tehokkuuteen onkin määritelty monia erilaisia mittareita. Fysiologisten ja biomekaanisten muuttujien vaikutuksia näihin eri tavoin määritettyihin hyötysuhteisiin tunnetaan hyvinkin, mutta tätä ennen ei olla juurikaan tutkittu mitkä ovat eri tavoin määriteltyjen hyötysuhteiden keskinäiset suhteet. Tutkimukseen osallistui 14 perustervettä fyysisesti aktiivista 31 ± 6 vuotiasta mies- (n = 12)ja naistutkittavaa (n = 2). Tutkittaville laskettiin kuusi erilaista metabolisen tehokkuuden arvoa: vakioteholla (150 W) kokonais- ja nettohyötysuhde, kaksi työhyötysuhdetta sekä taloudellisuus ja lisäksi deltahyötysuhde työ-energiankulutus regressiosuoran kulmakertoimen käänteislukuna. Kävi ilmi, että kuusi tutkittua metabolisen tehokkuuden mittaria voidaan jakaa kolmeen ryhmään järjestyskorrelaatioiden ja faktorianalyysin mukaan. Ensimmäisessä ryhmässä ovat taloudellisuus sekä kokonais- ja nettohyötysuhde. Toisessa ovat deltahyötysuhde ja työhyötysuhde, jossa tyhjän kuorman polkemiseen käytetty energia on määritetty ekstrapoloimalla työ-energiankulutus regressiosuoraa. Kolmannessa on työhyötysuhde, jossa tyhjän kuorman polkemiseen käytetty energia on mitattu suoraan. Ryhmät eroavat toisistaan paitsi järjestyskorrelaatiolla mitattuna, myös tavoistaan reagoida fysiologisiin muuttujiin. Ensimmäisen ryhmän mittarit olivat alttiimpia mitattujen fysiologisten muuttujien vaikutuksille kuin toisen tai kolmannen ryhmän hyötysuhteet: paino (r = -0,68, p = 0,02) ja maksimaalinen hapenottokyky (ml/kg/min, r = 0,75, p = 0,005) korreloivat merkitsevästi kokonaishyötysuhteen kanssa, mutta ei muiden hyötysuhteiden. Työssä myös todistetaan, että teoreettisesti kaikki hyötysuhteet lähestyvät deltahyötysuhdetta poljettavan tehon kasvaessa rajatta; teoreettisesti kokonaishyötysuhde olisi tutkittavilla 0,5 %-yksikön päässä deltahyötysuhteesta 1350 ± 750 W teholla. Lisäksi deltahyötysuhteen tarkkuudelle annetaan kaksi keskenään hyvin korreloivaa kelpoisuuden mittaria: luottamusväli sekä lokaalin deltahyötysuhteen hajonta. Näillä mittareilla deltahyötysuhteen kelpoisuus on suhteellisen heikko (esimerkiksi 95 %:n luottamusvälin pituus oli 6,9 ± 5,2 %-yksikköä). Tutkimuksessa tarkastellaan myös kirjallisuudessa käytettyä kahta eri tapaa mitata tyhjän kuorman polkemisen energiankulutusta ja huomataan molemmista löytyvän vastaamattomia ongelmia niiden perusteista. Tämän tutkimuksen perusteella näyttäisi, että eri hyötysuhteet voidaan jaotella kolmeen eri ryhmään ja ne mittaavat toisistaan eriävällä tavalla mekaanista hyötysuhdetta. Näin ollen esimerkiksi deltahyötysuhteelle tehtyjen tutkimuksien tuloksia ei siis voitaisi suoraan laajentaa koskemaan muita hyötysuhteita. Lisäksi muiden hyötysuhteiden määritysten ongelmien ja epätarkkuuksien takia näyttäisi, että Ryhmä I voisi konsistenttisuudessaan ja yksiselitteisyydessään olla paras ryhmä edustamaan yksilön hyötysuhdetta. Siitäkin huolimatta, että se ei välttämättä riittävällä tarkkuudella kuvaa luurankolihaksen mekaanista hyötysuhdetta. Edelleen, tutkimus selittää aiemmin kirjallisuudessa havaitun deltahyötysuhteen heikohkon toistettavuudelle tilastollisesti teho-energiankulutus regressiosuoran epävarmuudella, minkä aiheuttaa todennäköisesti havaintopisteiden, tavallisesti 3-6, niukka määrä.