अप्रशिक्षित लोगों में ब्रूस प्रोटोकॉल VO2 Max की सटीकता

मानक ब्रूस ट्रेडमिल टेस्ट कुल थकान होने तक लगे समय (टाइम टू एग्जॉशन) के आधार पर अधिकतम ऑक्सीजन खपत (VO₂ max)—यानी तीव्र व्यायाम के दौरान शरीर द्वारा ऑक्सीजन लेने, पहुँचाने और उपयोग करने की अधिकतम दर—का अनुमान लगाता है [3, 4]। यद्यपि विभिन्न आबादियों में अवधि-आधारित गणनाएँ सीधे मेटाबोलिक कार्ट मापों के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध होती हैं, फिर भी व्यक्तिगत अनुमानों में आमतौर पर ±10% से 15% का अंतर होता है [4]। अप्रशिक्षित व्यक्तियों के लिए, प्रोटोकॉल में ढलान की तीव्र वृद्धि अक्सर वास्तविक कार्डियोरेस्पिरेटरी थकान के बजाय पैरों की स्थानीय थकान के कारण समय से पहले ही टेस्ट समाप्त करवा देती है, जिससे समय-आधारित स्कोर की गणना विकृत हो जाती है [6, 8]।

ब्रूस प्रोटोकॉल की संरचना

मूल रूप से कोरोनरी आर्टरी डिजीज और एरिदमिया की जाँच के लिए विकसित, मानक ब्रूस प्रोटोकॉल एक सख्त मल्टीस्टेज डिज़ाइन का पालन करता है [6, 8]। यह टेस्ट 3-मिनट के चरणों में आगे बढ़ता है, जिसकी शुरुआत स्टेज 1 में 10% की खड़ी ढलान पर 1.7 mph (2.7 km/h) की चलने की गति के साथ होती है (लगभग 3 से 4.7 मेटाबोलिक इक्विवेलेंट्स या METs की तीव्रता) [3, 6, 16]। हर 3 मिनट में गति बढ़ाकर और ट्रेडमिल के इनक्लाइन में 2% की वृद्धि करके वर्कलोड बढ़ाया जाता है, जो स्टेज 7 तक 22% ढलान पर 6.0 mph (लगभग 20 से 21 METs) और स्टेज 9 में 26% ढलान पर 7.0 mph तक पहुँच जाता है [3, 6, 11, 16]।

जब सांस-दर-सांस श्वसन गैसों को सीधे मापने के लिए मेटाबोलिक कार्ट का उपयोग नहीं किया जाता है, तो स्थापित रिग्रेशन सूत्रों का उपयोग करके कुल टेस्ट अवधि ($T$, मिनटों में) से VO₂ max का अनुमान लगाया जाता है [4, 6]:

• सामान्य सूत्र: ${\text{VO}}_2\text{ max }(\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1})=14.76-(1.379\times T)+(0.451\times T^2)-(0.012\times T^3)$ [4, 6, 16]
• पुरुष: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+7.65$ [4, 6]
• युवा पुरुष: ${\text{VO}}_2\text{ max}=3.62\times T+3.91$ [4, 6]
• महिलाएँ: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2.94\times T+3.74$ या $4.38\times T-3.9$ [4, 6, 16]

ये रिग्रेशन मॉडल लगभग 3.0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ के मानक अनुमान त्रुटि (स्टैंडर्ड एरर ऑफ एस्टीमेट) के साथ मेटाबोलिक कार्ट मापों ($r=0.85$ से $0.95$) से अच्छी तरह मेल खाते हैं [4, 16]। हालाँकि, चूँकि ये समीकरण यह मानकर चलते हैं कि कुल अवधि सीधे एरोबिक क्षमता को दर्शाती है, इसलिए कोई भी ऐसा कारक जो ट्रेडमिल के समय को कृत्रिम रूप से कम या अधिक करता है, वह परिकलित स्कोर में त्रुटि पैदा करता है [15, 16]।

खड़ी ढलान और मांसपेशियों की स्थानीय थकान

10% इनक्लाइन से शुरू करना और हर स्टेज पर 2% की वृद्धि होना सपाट दौड़ की तुलना में एक अलग बायोमैकेनिकल प्रोफाइल बनाता है [6, 8]। ढलान पर चलना निचले अंगों की मैकेनिक्स को बदल देता है: यह समतल दौड़ की तुलना में स्ट्राइड की लंबाई को छोटा करता है, कैडेंस कम करता है, स्टांस और डबल-स्टांस की अवधि को बढ़ाता है, सेंटर ऑफ प्रेशर को आगे और किनारे की ओर स्थानांतरित करता है, और वर्टिकल ग्राउंड रिएक्शन फोर्सेज व इंटरनल नी एब्डक्शन मोमेंट्स को कम करता है [19, 20]।

जोड़ों पर प्रभाव डालने वाले बलों को कम करने के बावजूद, खड़ी ढलान निचले अंगों की मांसपेशियों पर भारी स्थानीय भार डालती है [8, 19]। स्वस्थ लेकिन अप्रशिक्षित प्रतिभागियों में, चढ़ाई पर चलने का अनभ्यस्त तरीका केंद्रीय कार्डियोपल्मोनरी सीमाओं तक पहुँचने से पहले ही पैरों में अत्यधिक थकान, ऐंठन या क्लॉडिकेशन जैसी परेशानी पैदा कर देता है [6, 8]। ब्रूस प्रोटोकॉल के लिए टेस्ट समाप्त करने के मानदंडों में मांसपेशियों की गंभीर थकान, पैरों में ऐंठन और क्लॉडिकेशन शामिल हैं [6]। जब कोई व्यक्ति केंद्रीय थकान के बजाय पैरों में स्थानीय जलन के कारण टेस्ट को समय से पहले समाप्त कर देता है, तो कुल ट्रेडमिल अवधि कम हो जाती है, जिससे गणना किया गया VO₂ max अनुमान कृत्रिम रूप से कम प्राप्त होता है [8]।

प्रत्यक्ष गैस-एक्सचेंज अध्ययन इस बात की पुष्टि करते हैं कि यह प्रोटोकॉल अधिकतम शारीरिक प्रयास को सीमित कर सकता है। 29 प्रतिभागियों (जिनमें से 22 को पहले अधिकतम रनिंग टेस्ट का कोई अनुभव नहीं था) में ब्रूस प्रोटोकॉल की तुलना एक एथलीट-आधारित प्रोटोकॉल से करने वाले एक यादृच्छिक क्रॉस-ओवर परीक्षण में, सीधे मापे गए VO₂ max मान लगभग समान थे (46.8 ± 10.7 बनाम 47.0 ± 9.1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; स्पीयरमैन $r=0.93$) [1]। हालाँकि, एथलीट-आधारित प्रोटोकॉल (182.8 ± 10.5 bpm) की तुलना में मानक ब्रूस प्रोटोकॉल पर अधिकतम हृदय गति काफी कम थी (179.7 ± 8.7 bpm), जो इंगित करती है कि यह टेस्ट डिज़ाइन वास्तविक कार्डियोवैस्कुलर चरम प्रयास होने से पहले ही समाप्त हो सकता है [1]।

चरणों में बड़े बदलाव और पेसिंग की समस्याएँ

रैंप प्रोटोकॉल के विपरीत, जो लगातार या 1 मिनट की छोटी बढ़ोतरी में वर्कलोड बढ़ाते हैं, ब्रूस प्रोटोकॉल के 3 मिनट के चरण वर्कलोड में बड़े और अचानक उछाल लाते हैं जो गंभीर शारीरिक तनाव पैदा करते हैं [12]। इसके अलावा, गतिहीन और अप्रशिक्षित व्यक्तियों को स्टेज 3 और 4 में आवश्यक खड़ी चढ़ाई पर चलने से दौड़ने में बायोमैकेनिकल बदलाव करने में अक्सर कठिनाई होती है (जो 14% और 16% ढलान पर 3.4 mph और 4.2 mph से शुरू होती है) [2, 6]।

एक नए ट्रेडमिल प्रोटोकॉल का मूल्यांकन करने वाले एक तुलनात्मक अध्ययन—जिसने कम ढलान के साथ उच्च गति की शुरुआत की और 1 मिनट की वृद्धि का उपयोग किया—ने प्रदर्शित किया कि प्रतिभागियों ने समय से पहले पैरों की स्थानीय विफलता से बचते हुए काफी कम समय में समान VO₂ max मान प्राप्त किए (ब्रूस बनाम ब्लैंड-ऑल्टमैन बायस = 0.824 ± 3.163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, माध्य निरपेक्ष प्रतिशत त्रुटि < 10%) [8]।

हैंडरेल सपोर्ट का प्रभाव

अप्रशिक्षित व्यक्ति जो खड़ी ढलान पर अस्थिर महसूस करते हैं, वे अक्सर ट्रेडमिल की हैंडरेल पकड़ लेते हैं [15, 16]। हैंडरेल का सहारा टेस्ट की अवधि और उसके परिणामस्वरूप होने वाली VO₂ max गणनाओं को काफी हद तक विकृत कर देता है [15, 16]:

• सामने की हैंडरेल पकड़ने से वर्कलोड की मेटाबोलिक लागत 10% से 20% तक कम हो जाती है [16]।
• यह कम हुई मेटाबोलिक मांग कृत्रिम रूप से कुल ट्रेडमिल समय ($T$) को बढ़ा देती है, जिससे रिग्रेशन फॉर्मूले बढ़ा-चढ़ाकर VO₂ max की गणना करते हैं [15, 16]।
• एक हाथ की दो उंगलियों के पोरों तक संपर्क सीमित करने से स्वस्थ पुरुषों में इस अवधि के अंतर में कमी आती है, लेकिन महिलाओं और क्लिनिकल मरीजों में समय में उल्लेखनीय वृद्धि बनी रहती है [15]।

परिकलित VO₂ max स्कोर को मान्य रखने के लिए, टेस्ट बिना किसी सहारे या हैंडरेल को पकड़े किया जाना चाहिए [15, 16]।

अप्रशिक्षित और गतिहीन व्यक्तियों के लिए विकल्प

मानक टेस्ट की शुरुआत में अत्यधिक उछाल को कम करने के लिए, क्लिनिकल एक्सरसाइज टेस्टिंग में अक्सर संशोधित प्रोटोकॉल का उपयोग किया जाता है:

• मॉडिफाइड ब्रूस प्रोटोकॉल: मानक स्टेज 1 तक पहुँचने से पहले दो प्रारंभिक 3-मिनट के कम वर्कलोड वाले चरणों को जोड़ता है: स्टेज 0/1 1.7 mph और 0% ढलान पर (~2.3 METs), जिसके बाद स्टेज 0.5/2 1.7 mph और 5% ढलान पर (~3.5 METs) [4, 6]। यह क्रमिक प्रगति 10% ढलान शुरू करने से पहले गतिहीन या बुजुर्ग व्यक्तियों को इसके अनुकूल बनाती है [4, 6]।
• हाई-इनक्लाइन वॉकिंग-ओनली प्रोटोकॉल: जो व्यक्ति दौड़ने में असमर्थ हैं, उनके लिए स्थिर गति से चलने वाले प्रोटोकॉल (जैसे 3.6 mph की गति और हर 3 मिनट में 5% ढलान की वृद्धि 25% तक, जो लगभग 3.88 W/kg प्राप्त करती है) वास्तविक VO₂ max मान प्राप्त करते हैं जो मानक ब्रूस परिणामों से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं होते हैं ($44.97\pm 7.71$ बनाम $45.99\pm 7.57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0.95$), जिसमें ब्लैंड-ऑल्टमैन विश्लेषण पर 93% डेटा बिंदु ±4.5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ के भीतर आते हैं [2]।
• रैंप प्रोटोकॉल: छोटे चरणों वाले प्रोटोकॉल (आमतौर पर 1 मिनट या निरंतर वृद्धि) सुगम प्रगति प्रदान करते हैं जो अचानक स्थानीय थकान को कम करते हैं और मेटाबोलिक थ्रेशोल्ड व ऑक्सीजन प्लेटू की स्पष्ट पहचान की अनुमति देते हैं [8, 12]।