„Używanie maski na twarz podczas intensywnych ćwiczeń interwałowych w umiarkowanych i gorących środowiskach”

Zaleca się stosowanie masek w miejscach publicznych w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się koronawirusa 2 zespołu ostrej ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2), który powoduje chorobę znaną jako COVID-19 i zatwierdzone przez Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) oraz Światowe Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) Organizacja Zdrowia (WHO). Noszenie maski podczas ćwiczeń może mieć wpływ na osoby ćwiczące rekreacyjnie i sportowców, którzy trenują i rywalizują z dużą intensywnością ćwiczeń, ponieważ wykazano, że ogranicza ona wentylację (VE) i zwiększa końcowo-wydechowe stężenie CO2 w porównaniu z grupą kontrolną bez maski. Na przykład maski N95 są zaprojektowane tak, aby ściślej przylegały do ​​nosa i ust niż inne rodzaje masek i wykazano, że zmniejszają wskaźniki maksymalnej wydajności ćwiczeń w porównaniu z kontrolą bez maski u osób wykonujących protokół stopniowej rampy na ergometrze rowerowym .

W przeciwieństwie do masek N95 zarezerwowanych dla pracowników służby zdrowia, maski chirurgiczne certyfikowane przez Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy są łatwo dostępne do noszenia podczas ćwiczeń, aby zmniejszyć ryzyko rozprzestrzeniania się COVID-19. Rzeczywiście, te maski były luźniejsze niż N95, ale nie zmniejszały maksymalnej mocy (Pmax), względnego zużycia tlenu (ml/kg/min) ani czasu trwania testu w dwóch badaniach, w których uczestnicy wykonywali progresywny maksymalny test wysiłkowy na ergometrze rowerowym . Ponadto użycie maski chirurgicznej podczas progresywnego protokołu ćwiczeń z maksymalnym cyklem nie zmieniło pomiarów sercowo-naczyniowych, metabolicznych i płucnych w porównaniu ze stanem bez maski u zdrowych osób, z wyjątkiem zmniejszenia maksymalnej częstości akcji serca (HRmax). Inne niedawne badanie, w którym zastosowano protokół progresywnych maksymalnych ćwiczeń rowerowych, wykazało brak zmian (HRmax) przy użyciu ergometrii rowerowej, gdy porównano stosowanie maski chirurgicznej ze stanem bez maski. Chociaż ten rodzaj progresywnego maksymalnego testu wysiłkowego jest często stosowany w warunkach klinicznych i laboratoryjnych do oceny markerów sercowo-naczyniowych, płucnych i metabolicznych, ten rodzaj protokołu ćwiczeń nie jest często stosowany przez sportowców pragnących poprawić wydajność lub osoby ćwiczące rekreacyjnie podejmujące działania w celu poprawy sprawności. Ponieważ ten protokół ćwiczeń nie jest używany przez sportowców ani osoby ćwiczące rekreacyjnie do treningu, trudno jest przełożyć wyniki stosowania maski podczas progresywnych prób wysiłkowych na powszechnie stosowane formy ćwiczeń. W rzeczywistości niedawna metaanaliza wykazała, że ​​noszenie maski ma minimalny wpływ na zmienne sercowo-naczyniowe, oddechowe lub metaboliczne w szerokim zakresie intensywności i modalności ćwiczeń, jednak ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności (HIIE) nie zostały uwzględnione w tej analizie , podobnie jak wysokie temperatury otoczenia. Zatem reakcje fizjologiczne lub metaboliczne podczas noszenia maski chirurgicznej klasy medycznej nie są jeszcze znane w przypadku HIIE zarówno w umiarkowanych, jak i gorących środowiskach.

Ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności to popularna, oszczędzająca czas metoda treningowa, która obejmuje krótkie ataki o wysokiej intensywności, po których następują aktywne (ćwiczenia o niskiej/umiarkowanej intensywności) lub pasywne (bez ćwiczeń) okresy odpoczynku. Wykazano, że ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności są bezpiecznym i skutecznym sposobem na zwiększenie sprawności fizycznej lub wydajności w zróżnicowanej populacji, która obejmuje osoby ćwiczące w warunkach rekreacyjnych, wyczynowych i klinicznych. Ponadto, ponieważ HIIE można wykonywać zarówno w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz, a używanie maski może zwiększać fizjologiczne i percepcyjne obciążenie podczas ćwiczeń w zależności od temperatury i wilgotności. W gorącym środowisku (40°C i 20% wilgotności) nie stwierdzono różnicy w temperaturze skóry pod maską KN95 lub poza nią u zdrowych mężczyzn, którzy wykonywali 45-minutową aktywność fizyczną o umiarkowanej intensywności, naśladującą ruchy wymagane w środowisku zawodowym. Nie stwierdzono również różnic w zakresie dyskomfortu termicznego całego ciała, a zaobserwowano wzrost odczuwanej duszności o 36%. Ponadto użycie maski chirurgicznej podczas 30 minut łagodnych ćwiczeń na bieżni pod górę nie zwiększało ryzyka udaru cieplnego w gorącym i wilgotnym środowisku. Do tej pory żadne badanie naukowe nie badało wpływu stosowania masek chirurgicznych podczas HIIE w różnych warunkach środowiskowych.

Dlatego celem tego badania było zbadanie wpływu stosowania masek chirurgicznych podczas HIIE na reakcje sercowo-naczyniowe, metaboliczne, termoregulacyjne i percepcyjne w umiarkowanych i gorących środowiskach.

Metodyː W losowy sposób dziesięciu zdrowych uczestników ukończyło dwie sesje HIIE w temperaturze 36°C (HIIE-HOT) i dwie sesje HIIE w umiarkowanym środowisku o temperaturze 23°C (HIIE-TEMP), nosząc (MASK) i nie nosząc maski chirurgicznej. maska ​​(KON).

Procedury Pomiary antropometryczne i maksymalnego poboru tlenu Przed próbami eksperymentalnymi uczestnicy odwiedzili laboratoria Fizjologii Wysiłku w celu wykonania pomiarów antropometrycznych i VO2max. Wysokość ciała mierzono za pomocą stadiometru (SECA, seca 216, Chino, CA, USA), a wagę mierzono za pomocą wagi cyfrowej (Cardinal DETECTO 758C, Webb City, MO). Następnie uczestnicy wykonywali 5-minutową rozgrzewkę z wybraną przez siebie intensywnością ćwiczeń przed testem VO2max na ergometrze rowerowym z hamulcem elektrycznym (Lode, Excalibur Sport, Groningen, Holandia). Podczas testu VO2max mierzono tętno za pomocą monitora Polar HR (Polar, Polar H10, USA), przy czym każdy test miał trwać od 10 do 12 minut. Opór początkowy i ciągły wzrost oporu (między 20 a 40 watów) podczas testu opierały się na deklaracjach sprawności uczestników. Zakończenie testu VO2max nastąpiło przy wolicjonalnym zmęczeniu lub gdy uczestnik nie był już w stanie utrzymać rytmu rowerowego 60 obrotów na minutę lub więcej. Wymianę gazową mierzono za pomocą analizatora metabolicznego (Parvo Medics Inc, TrueOne 2400, Salt Lake City, UT), a dane analizowano za pomocą średniej kroczącej z 11 oddechów20. Podstawowe kryteria dla VO2max zostały sklasyfikowane jako zaobserwowane plateau, które różniło się o mniej niż 150 mlO2/min21. Aby określić plateau przy użyciu podstawowych kryteriów, porównano średnią bezwzględną różnicę z każdego sąsiedniego punktu danych w ostatnich 30 sekundach 11-oddechowego średniego kroczącego VO2 z wartością 150 mlO2/min21; jeśli średnia wartość była mniejsza, test był klasyfikowany jako VO2max. W przypadku braku plateau VO2max potwierdzono, jeśli spełnione były dwa z trzech kryteriów drugorzędowych: 1) RPE ≥17, 2) współczynnik wymiany oddechowej (RER) 1,1 lub większy oraz 3) HR w granicach 10 uderzeń szacowanego maksymalnego tętna za pomocą Jones et al. równanie (202 - 0,72 x wiek). Najwyższa moc wyjściowa zarejestrowana w teście VO2max została wykorzystana do obliczenia intensywnych i aktywnych napadów regeneracji podczas sesji HIIE.

Próby ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności Przed wszystkimi sesjami HIIE oceniano stan nawodnienia uczestnika, mierząc ciężar właściwy moczu (USG) za pomocą ręcznego refraktometru (Cole-Parmer, RSA-BR90A, Vernon Hills, IL). Pomiar USG niższy niż 1,020 g/cc umożliwił uczestnikom przystąpienie do sesji HIIE. Jeśli USG było większe niż 1,020 g/cm3, uczestnicy spożywali 500 ml wody i byli ponownie oceniani po 30 minutach. To dostarczanie wody powtórzono tylko dwa razy, jeśli USG utrzymywało się powyżej 1,020 g/cm3.

Zastosowano losowy, krzyżowy, powtarzany projekt pomiarów, aby porównać reakcje sercowo-naczyniowe, termoregulacyjne, metaboliczne i postrzegane przed i podczas HIIE w czterech badaniach eksperymentalnych przeprowadzonych podczas dwóch wizyt. Na każdą wizytę oddzieloną minimum 72 godzinami uczestnicy realizowali dwie sesje HIIE oddzielone 3 godzinami odpoczynku. Każdy atak HIIE składał się z 10 ataków trwających 30 sekund, wykonywanych przy 85% Pmax, po których następowało 90 sekund aktywnej regeneracji przy 30% Pmax. Sesje HIIE przeprowadzono w umiarkowanym środowisku (23°C, 25% wilgotności względnej) z (TEMP/MASK) i bez maski chirurgicznej (TEMP/CON) oraz w gorącym środowisku (36°C, 14% wilgotności względnej) ) z (HOT/MASK) i bez maski chirurgicznej (HOT/CON). Podczas protokołu ćwiczeń uczestnicy mogli pić wodę.

Podczas sesji HIIE z maską wszyscy uczestnicy zostali poinstruowani, aby nosić maskę chirurgiczną ciasno na nosie i ustach. Uczestnicy umieszczali elastyczną metalową płytkę w masce chirurgicznej nad grzbietem nosa i mieli dolną część osłony maski pod brodą. Podczas 3-godzinnego odpoczynku uczestnikom zapewniono 350-kaloryczny posiłek (7 g tłuszczu; 64 g węglowodanów; 9 g białka) oraz wodę ad libitum.

Pomiary układu sercowo-naczyniowego Przed każdą próbą HIIE i po 5 minutach odpoczynku w pozycji siedzącej mierzono spoczynkowe ciśnienie krwi za pomocą sfigmomanometru i stetoskopu. Do pośredniego pomiaru rzutu serca (CO), objętości wyrzutowej (SV) i HR użyto urządzenia do pomiaru impedancji serca (PhysioFlow®, NeuMeDex, Bristol, PA) skalibrowanego zgodnie z wytycznymi producenta. Pomiary te były wykonywane w sposób ciągły przy użyciu 10-sekundowego uśredniania zapewnianego przez oprogramowanie PhysioFlow® podczas każdej sesji HIIE.

Pomiary metaboliczne Urządzenie do spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) (Moxy, Moxy Monitor System, MN, USA) było używane do pomiaru natlenienia tkanki mięśniowej co sekundę podczas każdej sesji HIIE. Dla każdej sesji HIIE uśredniono najwyższą wartość natlenienia tkanki mięśniowej z każdego aktywnego okresu odpoczynku (MTO aktywny odpoczynek %). Dodatkowo zarejestrowano i uśredniono najniższą wartość natlenienia tkanki mięśniowej (MTO podczas HIIE %) na atak o wysokiej intensywności i uśredniono z każdej sesji HIIE. Różnica średniego % aktywnego odpoczynku MTO i % MTO podczas HIIE % została wykorzystana do obliczenia różnicy natlenienia tkanki mięśniowej (różnica MTO %). Wszystkie pomiary MTO wykonano na kończynie dominującej w zaznaczonym miejscu na mięśniu obszernym bocznym, które umożliwiłoby ruch bez zakłóceń ze strony urządzenia NIRS. Pulsoksymetr (Caretaker, Caretaker Medical, USA) był używany do pomiaru SpO2 podczas HIIE. Pomiary mleczanu we krwi (Lactate Plus, NOVA Biomedical, MA) wykonano w dwóch powtórzeniach na płatku ucha bezpośrednio przed i 5 minut po HIIE.

Pomiar percepcyjny przed iw trakcie HIIE Ocena odczuwanego wysiłku Borga (6 odpoczynku do 20 maksymalnego wysiłku) w skali (RPE) i odczucia termiczne (0 bardzo zimno do 8 bardzo gorąco) mierzono bezpośrednio przed i co cztery minuty w HIIE. Bezpośrednio przed, po 10 minutach i bezpośrednio po wysiłku zastosowano skalę duszności (od 0 mm braku duszności do 200 mm maksymalnej duszności) w celu zarejestrowania subiektywnej zmiany trudności w oddychaniu. Najwyższe pomiary zarówno dla RPE (szczytowe RPE), jak i czucia termicznego (szczytowe czucie termiczne) zostały zarejestrowane podczas każdej wykonanej sesji HIIE. Dodatkowo dla każdej sesji HIIE uśredniono wyniki RPE (RPE śr.) i oceny duszności w czasie.

Pomiary obciążenia termicznego i nawodnienia Podczas każdej sesji ćwiczeń HIIE wykonywano ciągłe pomiary temperatury głębokiej za pomocą termistorów w odbytnicy (sonda temperatury przełyku/odbytu poziomu 1, Smiths Medical, Minneapolis, MN, USA) podłączonych do termometru (Precision 4000, YSI Incorporated, Yellow Springs) , OH, USA) i monitorowane w celu zapewnienia bezpieczeństwa uczestnikom. Dodatkowo dla każdej sesji HIIE rejestrowano ∆ temperaturę rdzenia (tj. różnicę między szczytową temperaturą rdzenia a temperaturą rdzenia przed rozpoczęciem ćwiczeń) i szczytową temperaturę rdzenia. Szybkość pocenia się i odwodnienie obliczono na podstawie masy ciała nagiego przed wysiłkiem, masy ciała nagiego po wysiłku, spożycia wody i pomiarów wydalania moczu po wysiłku27. Uczestników poproszono o zmierzenie i zgłoszenie swojej nagiej wagi przed i po wysiłku za pomocą wagi cyfrowej (Cardinal DETECTO 758C, Webb City, MO) w prywatnym pokoju.