Uusien sykkeeseen perustuvien hapenkulutuksen arviointimenetelmien tarkkuus

Abstract

Aki Pulkkinen. Uusien sykkeeseen perustuvien hapenkulutuksen arviointimenetelmien tarkkuus. Liikuntafysiologian pro gradu -tutkielma. Liikuntabiologian laitos, Jyväskylän yliopisto. Vuorokaudenaikaisen hapen- ja energiankulutuksen arvioinnin tarkkuudessa on nykyisillä menetelmillä puutteita. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää uusien sykkeeseen perustuvien, päivittäiseen hapenkulutuksen (VO2) arviointiin soveltuvien menetelmien tarkkuutta. Näissä menetelmissä käytettiin arvioinnissa sykkeen lisäksi hengitysfrekvenssiä ja tietoa kuormituksen vaiheesta, eli milloin on meneillään steady-state –tila tai palautumisvaihe, tai milloin kuormitusintensiteetti muuttuu. Näillä lisätiedoilla pyrittiin parantamaan arvioinnin tarkkuutta lähellä lepotasoa, matalla kuormitustasolla sekä steady-staten ja dynaamisesti muuttuvan kuormitusintensiteetin aikana. Tutkimukseen osallistui yhteensä 32 koehenkilöä (16 miestä, 16 naista) kahtena erillisenä mittauspäivänä. Puolet miehistä ja puolet naisista kuului ikä- ja sukupuolivakioituihin kuntoluokkiin 2-3 (VO2max miehet: 45.9±4.5; naiset: 34.9±4.4 ml/kg/min) ja puolet luokkiin 5-6 (VO2max 53.0±7.9, 42.3±7.2). Molempina päivinä suoritettiin ensin viiden minuutin perustason mittaus makuulla, istumassa sekä seisomassa. Ensimmäisen mittauspäivänä suoritettiin 10 min tasatehoinen kuormitus 40% arvioidusta VO2max:sta sekä maksimaalinen rasitustesti. Toisena päivänä suoritettiin 10 min tasatehoinen 70% VO2max kuormitus sekä kaksi n. 50 min arkielämän askareita simuloivia tehtäväsarjoja (real-life task, RLT). Kaikki kuormituskokeet paitsi RLT-tehtävät suoritettiin polkupyöräergometrilla, joissa taltioitiin myös 5 min perustaso ennen kuormitusta sekä 15 min palautuminen. Kaikista tilanteista rekisteröitiin sekä syke että hengitysmuuttujat. VO2:en arvioimiseksi muodostettiin neljä eri hermoverkkomallia: 1) pelkkään sykkeeseen perustuva menetelmä (pHR); 2) syke yhdistettynä hengitysfrekvenssiin (pHR+pRRate); 3) syke yhdistettynä kuormitusvaihetietoon (pHR+ON/ OFF); 4) syke yhdistettynä sekä hengitysfrekvenssiin että kuormitusvaihetietoon (pHR+pRRate+ON/OFF). Kuormitusvaihetiedolla tarkoitetaan sykkeestä laskettua indeksiä, joka ennustaa etukäteen kuormituksen jälkeisen ylimääräisen VO2:en (Excess postexercise oxygen consumption, EPOC). Koko aineistossa pHR-menetelmän keskimääräinen absoluuttinen virhe (MAE) 3.7 ml/kg/min tarkentui 11% (MAE 3.3) verrattuna pHR+pRRate-menetelmään ja edelleen pHR+ON/OFF-menetelmällä arviointi tarkentui 38% (MAE 2.3) sekä pHR+pRRate- +ON/OFF-menetelmällä tarkennus oli 48% (MAE 1.9). pHR+pRRate-menetelmällä pystyttiin parantamaan arviontia perustasoissa 9.1-12.7%, maksimitestin aikana 13.2% sekä RLT-tehtäväsarjassa 3.7%. Kuormitusvaihetiedolla joko yksinään tai yhdistettynä hengitykseen saavutettiin systemaattinen tarkennus kaikissa kuormitustilanteissa. Parannus oli sitä suurempi mitä enemmän kuormitustaso vaihtui: maksimitestin palautumisen (76.7% pHR+pRRate+ON/OFF, 64% pHR+ON/OFF) ja 70% VO2max –kuormituksen palautumisen (46%, 32%) tai on-responsen aikana (53%, 42%). RLT:ssä suurimmat parannukset olivat 37% ja 40% ja steady-staten aikana (40% ja 70% VO2max kuormituksissa 61% ja 71%). Tutkimuksissa käytetyillä menetelmillä päästiin erittäin merkittävään tarkennukseen verrattuna pelkkään sykkeeseen perustuvaan VO2:den arviointiin. Tarkkuuden parantuminen ylittää selkeästi myös mihin on päästy käyttämällä liikeantureita tai flex-point –menetelmää. Käytetyt muuttujat kuvasivat siis ulkoisia mittalaitteita paremmin elimistön fysiologista tilaa. Johtopäätöksenä voidaan todeta vuorokaudenaikaisen hapen- ja energiankulutuksen arvioinnin tarkkuudessa saavutettavan merkittävä edistysaskel käyttäen tässä tutkimuksessa kuvattuja menetelmiä