Schoolgebaseerde HIIT en dosis-responseffecten (PEER-HEART)

I. Achtergrond De prevalentie van overgewicht en obesitas is goed gedocumenteerd in de literatuur. Dit geldt voor zowel volwassenen als ouderen, maar in toenemende mate ook voor kinderen en schoolgaande jongeren. Net als bij vetweefsel is er een constante toename van het percentage jonge mensen met verhoogde bloeddruk. Bovendien verminderen kinderen en adolescenten gestaag hun fysieke efficiëntie. Al deze kenmerken dienen als indicatoren voor de algehele gezondheid, gedefinieerd als gezondheidsgerelateerde fitheid (HRF). Metingen vertegenwoordigen het gezondheidspotentieel dat adolescenten meebrengen in de volwassenheid, wat nauw verband houdt met hun efficiënt functioneren in het gezins- en beroepsleven.

In de strijd tegen welvaartsziekten tijdens de adolescentie is er een groeiende trend naar intensieve kortetermijninspanningen. Bewijs uit talrijke onderzoeken bevestigt de effectiviteit van High-Intensity Interval Training (HIIT) bij het verminderen van het lichaamsgewicht, het verbeteren van de body mass index (BMI), het verminderen van lichaamsvet en het verlagen van de bloeddruk in rust. Vanwege de onwil van kinderen en adolescenten om in hun vrije tijd aan fysieke activiteit deel te nemen, is er een toenemende systemische implementatie van HIIT in lessen lichamelijke opvoeding om wijdverbreide lichaamsbeweging onder studenten te garanderen.

Een apart probleem is het gebrek aan respons op lichaamsbeweging bij sommige individuen (zogenaamde non-responders). Er zijn weinig onderzoeken die proberen de optimale trainingsdosis te vinden om een ​​reactie uit te lokken bij zoveel mogelijk deelnemers, idealiter bij alle deelnemers (dosis-responsrelatie). De effectiviteit van training op basis van de duur van de inspanning en rustintervallen, het soort oefeningen (uithoudingsvermogen, weerstand, enz.) en de trainingsintensiteit is echter nog onbekend.

II. Doelstellingen van onderzoeksprojecten

Daarom zijn de doelstellingen van dit onderzoek tweeledig:

1. het onderzoeken van de effectiviteit van verschillende vormen van korte termijn, intensieve intervaloefeningen bij het verminderen van lichaamsvet en de bloeddruk in rust, evenals het verbeteren van het aerobe en anaerobe fysieke uithoudingsvermogen;
2. na het identificeren van non-responders en het toepassen van dosis-responsprocedures, om aanpassingen aan het standaard HIIT-programma te ontwikkelen en de effectiviteit van deze aanpassingen bij het teweegbrengen van de bovengenoemde positieve veranderingen te verifiëren.

Hypothese 1. De interventietraining met hoge intensiteit, waarbij systematisch wordt geoefend tijdens reguliere bewegingslessen, zal de lichaamssamenstelling beïnvloeden, het lichaamsvet verminderen (door verhoogde vetoxidatieprocessen van zeer intensieve oefeningen) en de verhouding tussen vet en spiermassa verbeteren. Bij de experimentele groep deelnemers met verhoogde bloeddruk zullen bloeddrukverbeteringen worden waargenomen wat verband houdt met verschillende fysiologische cardiovasculaire reacties. Ten derde zal intensieve fysieke training met korte intervaltrainingen de cardiorespiratoire conditie verbeteren.

Hypothese 2. Er is een frequentie van deelnemers die geen verschillende resultaten zullen behalen met het interventieprogramma.

Hypothese 3. Programma's van de HIIT-interventie, individueel toegesneden op niet-responsieve personen, inclusief verschillende determinanten, veroorzaken de verwachte veranderingen in de bovengenoemde uitkomsten.

III. Onderzoeksontwerp en werkplan Dit project is longitudinaal en gepland voor twee jaar studie. Beide jaren, cycli genoemd, zijn Cluster Randomized Trials (met andere woorden: Group-Randomized Trials, waarbij onderzoeksdeelnemers niet zelfstandig aan de interventie worden toegewezen, maar als groep.

Elke cyclus van het onderzoek bestaat uit twee delen. Het eerste deel (genaamd Common-HIIT) heeft twee armen: experimenteel en controle, terwijl het tweede deel (genaamd Dose-Response) vier armen heeft: twee experimenteel en twee controle.

Eenvoudige willekeurige steekproeven zonder vervanging worden gebruikt om klassen te classificeren als experimenteel en controle. Het steekproefkader is de lijst met klassen met identificatiegegevens die specifiek zijn voor elke school (bijv. 1a, 1b, 2a enz.). Het randomisatieproces wordt uitgevoerd door de onderzoekers van dit onderzoek met behulp van een specifieke bibliotheek in R-taal.

Bij het project zijn twee soorten leerlingengroepen betrokken: experimenteel (EG) – ongeveer 4 klassen in elke school, en controle (CG) – ongeveer 4 klassen in elke school. In het Common-HIIT-gedeelte voert EG fysieke trainingsinterventies uit, terwijl CG alleen deelneemt aan typische gymlessen. In het dosis-responsgedeelte worden non-responders (geïdentificeerd als personen die de effecten tijdens het eerste deel niet zullen ervaren) willekeurig (dezelfde procedure als in het eerste deel) verdeeld in experimentele groep (NRs-E) en controlegroep (NRs-E). C), terwijl responders (geïdentificeerd als personen die tijdens het eerste deel de effecten zullen ervaren) ook willekeurig zullen worden verdeeld (dezelfde procedure als in het eerste deel) worden verdeeld in een experimentele (Rs-E) en controlegroep (Rs-C).

In het Common-HIIT-gedeelte worden alle deelnemers onderzocht tijdens pre-interventie-, post-interventie- en vervolgmetingen. Terwijl ze in het Dose-Response-gedeelte twee keer worden onderzocht: dosis-responsinterventie vóór en na de interventie.

IV. Onderzoeksmethodologie IV.1 Onderwerpkenmerken. De steekproefomvang werd berekend op basis van pilotstudies met G*Power v. 3.1, wat resulteerde in een minimale steekproefomvang van 310 personen (met een uitvalmarge van 5%). Bij het onderzoek zijn leerlingen uit het eerste en het vierde leerjaar betrokken, die respectievelijk betrokken zijn bij projecten in de eerste en tweede cyclus. Voor het onderzoek werden twee middelbare scholen in de stad Wrocław geselecteerd. Deelnemers worden gescheiden in geslachtsgroepen, wat gerelateerd is aan de regels van de scholen.

IV.2. Interventieprocedures. Bij het ontwerp werd gebruik gemaakt van een parallel groepsstudieprogramma (2 scholen) met drie herhalingen. Op elke school zal een andere vorm van interventie worden geïmplementeerd, doorgaans gebaseerd op de principes van het HIIT-programma. In de ene school is een klassieke variant gepland, terwijl in de andere een variant met een plyometrisch mechanisme gepland is.

Het project maakt gebruik van een intensieve intermitterende oefeninterventie. In de ene school is een standaardprogramma gepland, in de andere een aanpassing met een plyometrische oefenvorm. Het gekozen intervalprogramma met hoge intensiteit is zeer nuttig in de schoolomgeving vanwege de eenvoud van implementatie en de korte tijd. Het kan gemakkelijk in een les worden geïmplementeerd zonder de voortgang van de les en de vervulling van de leerplantaken van de leraar sterk te verstoren. In de interventie worden 8 series van 20 seconden oefeningen en een rust van 10 seconden uitgevoerd.

De totale duur is 4 minuten. De sleutel is om de oefening uit te voeren met een intensiteit van 90%-100% van de maximale inspanning. De korte duur en de mogelijkheid om verschillende bewegingsvormen te gebruiken maakt het in de ogen van de deelnemers aantrekkelijk en heeft een positief effect op de motivatie om te sporten. In het eerste deel van het onderzoek zal, ongeacht de vormen van lichaamsbeweging die op beide scholen worden geïmplementeerd, een standaard HIIT-interventieprogramma worden gebruikt. Het interventiegedeelte wordt voorafgegaan door een standaard warming-up van 10 minuten vóór de sessie. De deelnemers beginnen dan aan het hoofdprogramma en verrichten intensief werk van 20 seconden en een rustinterval van 10 seconden. In de eerste vier weken zullen ze tussen de vier en zes series optreden, met als doel om in de daaropvolgende vier weken een volledige cyclus van acht series te doen. Nadat alle series in een bepaalde cyclus zijn voltooid, is er een rustperiode van 5 minuten. De leraar gaat dan verder met de geplande lestaken die zijn afgeleid van het kerncurriculum.

Het bereiken van de juiste trainingsintensiteit is een cruciale factor bij interventies van het HIIT-type. Omdat de interventie echter in een schoolomgeving zal plaatsvinden, werd ervan uitgegaan dat de deelnemers gedurende de periode van acht weken een inspanning van ten minste 80% HRmax zouden volhouden. De hartslag wordt gemeten met Polar Verity Sense-polsbandjes. Leraren hebben realtime controle en motiveren de inspanningen van de leerling naarmate de intensiteit afneemt.

In het tweede deel van het onderzoek zullen interventieaanpassingen worden geïntroduceerd die de stimulusdoses van de programma's veranderen. De details van het ontwerp van deze aanpassingen zullen worden afgeleid van de resultaten verkregen uit het eerste deel van het onderzoek. Hierna zullen de verhoudingen van werk- en rustpauzes, de structuur en/of vorm van de oefeningen worden aangepast. Personen die niet reageren (die niet op de oefening in het eerste deel reageerden door hun lichaamsvet en/of bloeddruk te verlagen en/of hun fysieke prestaties te verbeteren) en degenen die er niet in slagen gedurende een periode van 8 weken een effect te behouden, zullen toegewezen aan subgroepen waarin ze zullen worden opgeleid volgens een passende aanpassing. naar subgroepen waar de training dienovereenkomstig zal worden aangepast.

Hartslagwaarden die een tijdreeks vormen, worden in de applicatie opgeslagen en aan het einde van het project naar een database geëxporteerd. Deze resultaten worden samengevoegd met de metingen en onderzoeksgegevens en gebruikt voor gedetailleerde analyses.

IV. 3. Metingen. Er zijn metingen gepland op drie gebieden: morfologische, cardiovasculaire en fysieke prestaties. Er zullen metingen van fundamentele morfologische kenmerken worden uitgevoerd. De lichaamslengte wordt gemeten met behulp van een antropometer met een nauwkeurigheid van 0,1 cm (GPM Anthropological Instruments). Het lichaamsgewicht wordt gemeten op een elektronische weegschaal (lichaamssamenstellingsapparaat) met een nauwkeurigheid van 0,1 kg. Ook de lichaamssamenstelling wordt gemeten. Het apparaat voor lichaamssamenstelling maakt gebruik van de bio-elektrische impedantiemethode. Vetmassa, spiermassa en water worden gemeten. Op basis van de gemeten morfologische kenmerken en lichaamssamenstelling worden de volgende indicatoren berekend: relatieve lichaamsmassa (BMI), relatieve vetmassa (FMI), relatieve spiermassa (SMI) en spier-vetverhouding (MMI), spier-vetverhouding verhouding (MFR).

Hemodynamische kenmerken van de bloedcirculatie zullen worden bepaald door metingen van de systolische en diastolische bloeddruk en hartslag in rust. Er wordt gebruik gemaakt van een elektronische bovenarmbloeddrukmeter. Voor het meten van de aerobe en anaerobe fysieke capaciteit zijn populatietesten voorzien (respectievelijk een multi-level shuttle run, de zogenaamde pieptest).

De metingen worden aangevuld met het verzamelen van onderzoeksgegevens. Deze gegevens zullen de begeleidende variabelen zijn in de gedetailleerde, diepgaande analyses. De volgende onderzoeken zijn gepland: de economische en sociale situatie van de gezinnen van de leerlingen (FAS-schaal), fysieke activiteit (IPAQ lange vragenlijst) en frequentie van voedselinname (KomPAN-vragenlijst). Bovendien vullen leerlingen na elke leseenheid vragenlijsten in met de subjectieve gevoel van vermoeidheidsschaal (RPE) en de lesaantrekkelijkheidsschaal (PACES).

V. Statistische analyse De verdeling van de verzamelde gegevens zal worden beoordeeld. Afhankelijk van het type verdeling zullen parametrische en niet-parametrische methoden worden toegepast. In multivariate verkenningsprocedures zullen gegevens die niet voldoen aan de voorwaarde van normaliteit van de distributie, worden getransformeerd en geschaald. Er wordt uitgegaan van vergelijkingen tussen meerdere groepen met herhaalde metingen (MANOVA/ANOVA van gemengde effecten), onderzoek van correlaties (regressieanalyse in gemengde modellen), onderzoek van overeenkomsten (clusteranalyses) en gelijktijdig voorkomen (correspondentieanalyses).

Voor analyses van dosis-responsrelaties is het de bedoeling om eenvoudige lineaire regressie, polynomiale regressie (2e en 3e graads polynoom) en verschillende meervoudige vergelijkingsprocedures (familie Multiple Comparison Procedures) te gebruiken.

De berekening zal worden uitgevoerd in de R-omgeving [43] en andere statistische software.