Bruce protokolo VO2 max tikslumas netreniruotiems asmenims

Standartinis Bruce bėgatakio testas įvertina maksimalųjį deguonies suvartojimą (VO₂ max) – maksimalų deguonies kiekį, kurį organizmas gali įsisavinti, pernešti ir sunaudoti intensyvaus krūvio metu – pagal bendrą laiką iki visiško išsekimo [3, 4]. Nors trukme pagrįsti skaičiavimai populiacijų lygmeniu glaudžiai koreliuoja su tiesioginiais metabolinio vežimėlio matavimais, individualūs įverčiai paprastai turi ±10–15 % paklaidą [4]. Netreniruotiems asmenims staigus protokolo įkalnės didinimas dažnai sukelia priešlaikinį testo nutraukimą dėl vietinio kojų nuovargio, o ne dėl tikrojo kardiorespiracinio išsekimo, todėl laiku paremti skaičiavimai tampa netikslūs [6, 8].

Bruce protokolo struktūra

Iš pradžių sukurtas klinikiniams pacientams tirti dėl vainikinių arterijų ligos ir aritmijų, standartinis Bruce protokolas remiasi griežta daugiapakope struktūra [6, 8]. Testas susideda iš 3 minučių trukmės pakopų, prasidedančių 1 pakopa: ėjimo greitis siekia 1,7 mylios/val. (2,7 km/val.) esant stačiam 10 % nuolydžiui (tai atitinka maždaug 3–4,7 metabolinio ekvivalento, arba MET) [3, 6, 16]. Krūvis didinamas kas 3 minutes – kartu didinamas greitis ir pridedama 2 % įkalnės. 7 pakopoje pasiekiamas 6,0 mylių/val. greitis ir 22 % nuolydis (maždaug 20–21 MET), o 9 pakopoje – iki 7,0 mylių/val. ir 26 % nuolydis [3, 6, 11, 16].

Kai kvėpavimo dujoms tiesiogiai analizuoti nenaudojami metaboliniai vežimėliai, VO₂ max apskaičiuojamas pagal bendrą testo trukmę ($T$, minutėmis), taikant visuotinai priimtas regresijos formules [4, 6]:

• Bendra formulė: ${\text{VO}}_2\text{ max }(\text{ml}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{min}}^{-1})=14,76-(1,379\times T)+(0,451\times T^2)-(0,012\times T^3)$ [4, 6, 16]
• Vyrams: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2,94\times T+7,65$ [4, 6]
• Jauniems vyrams: ${\text{VO}}_2\text{ max}=3,62\times T+3,91$ [4, 6]
• Moterims: ${\text{VO}}_2\text{ max}=2,94\times T+3,74$ arba $4,38\times T-3,9$ [4, 6, 16]

Šie regresijos modeliai gerai koreliuoja su metabolinio vežimėlio matavimais ($r=0,85$–$0,95$), o standartinė įverčio paklaida yra apie 3,0 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 16]. Tačiau kadangi lygtyse daroma prielaida, jog bendra trukmė tiesiogiai atspindi aerobinį pajėgumą, bet koks veiksnys, dirbtinai sutrumpinantis arba pailginantis bėgatakio laiką, sukelia gauto rezultato paklaidą [15, 16].

Status nuolydis ir vietinis raumenų nuovargis

Pradinis 10 % nuolydis ir jo didinimas po 2 % kiekvienoje pakopoje sukuria biomechaninį profilį, kuris pastebimai skiriasi nuo bėgimo lygiu paviršiumi [6, 8]. Ėjimas į įkalnę keičia apatinių galūnių mechaniką: sutrumpėja žingsnio ilgis, sumažėja žingsnių dažnis, pailgėja atramos ir dvigubos atramos fazės, atramos centras pasislenka į priekį ir į šoną, taip pat sumažėja vertikalios žemės reakcijos jėgos bei vidinis kelio sąnario atitraukimo momentas, palyginti su bėgimu lygiu paviršiumi [19, 20].

Nors smūginės jėgos sąnariams sumažėja, status nuolydis sukelia didelę vietinę apkrovą kojų raumenims [8, 19]. Sveikiems, bet netreniruotiems asmenims neįprastas ėjimas į viršų dažnai sukelia ūmų kojų nuovargį, mėšlungį ar į protarpinį šlubumą panašų diskomfortą dar prieš pasiekiant centrinį širdies ir plaučių pajėgumo limitą [6, 8]. Bruce protokolo nutraukimo kriterijai apima stiprų raumenų nuovargį, kojų mėšlungį ir protarpinį šlubumą [6]. Kai tiriamasis testą nutraukia per anksti dėl vietinio kojų raumenų „degimo“, o ne dėl centrinio išsekimo, bendra testo trukmė sutrumpėja, todėl gaunamas dirbtinai sumažintas VO₂ max įvertis [8].

Tiesioginiai dujų apykaitos tyrimai patvirtina, kad protokolas gali apriboti maksimalias fiziologines pastangas. Atsitiktinių imčių kryžminio tyrimo metu, kuriame Bruce protokolas buvo lyginamas su paties atleto reguliuojamu protokolu (29 dalyviai, iš kurių 22 neturėjo ankstesnės maksimalaus bėgimo testo patirties), tiesioginiai VO₂ max matavimai buvo beveik identiški (46,8 ± 10,7 palyginti su 47,0 ± 9,1 ml·kg⁻¹·min⁻¹; Spearmano $r=0,93$) [1]. Tačiau maksimalus širdies susitraukimų dažnis atliekant standartinį Bruce protokolą buvo reikšmingai mažesnis (179,7 ± 8,7 k./min.), palyginti su atleto reguliuojamu protokolu (182,8 ± 10,5 k./min.), o tai rodo, kad testo specifika gali lemti jo pabaigą nepasiekus tikrosios kardiovaskulinės ribos [1].

Dideli pakopų šuoliai ir tempo palaikymo problemos

Skirtingai nei tolygaus krūvio didinimo („ramp“) protokolai, kuriuose krūvis didinamas nuolat arba mažais 1 minutės žingsniais, Bruce protokolo 3 minučių pakopos sukelia didelius, staigius krūvio šuolius, sukeliančius ūmų fiziologinį stresą [12]. Be to, sėslūs ir netreniruoti asmenys dažnai patiria biomechaninių sunkumų pereidami nuo greito ėjimo į įkalnę prie bėgimo 3 ir 4 pakopose (prasidedančiose nuo 3,4 mylios/val. ir 4,2 mylios/val. esant 14 % ir 16 % nuolydžiui) [2, 6].

Palyginamajame tyrime, kuriame buvo vertinamas naujas bėgatakio protokolas – su didesniu pradiniu greičiu, mažesniu nuolydžiu ir 1 minutės pakopomis – nustatyta, kad dalyviai pasiekė lygiavertes VO₂ max vertes (Blando-Altmano paklaida palyginti su Bruce = 0,824 ± 3,163 ml·kg⁻¹·min⁻¹, vidutinė absoliutaus procento paklaida < 10 %) per gerokai trumpesnį laiką iki išsekimo ir išvengė priešlaikinio vietinio kojų nuovargio [8].

Laikymosi už turėklų įtaka

Netreniruoti asmenys, jausdamiesi nestabiliai ant stačios įkalnės, dažnai įsitveria į bėgatakio turėklus [15, 16]. Laikymasis už turėklų iš esmės iškreipia testo trukmę ir gautus VO₂ max skaičiavimus [15, 16]:

• Laikantis už priekinio turėklo, krūvio metabolinės sąnaudos sumažėja 10–20 % [16].
• Dėl sumažėjusio metabolinio poreikio dirbtinai pailgėja bendras laikas ant bėgatakio ($T$), todėl pagal regresijos formules apskaičiuojamas per didelis VO₂ max [15, 16].
• Prisilietimas tik dviejų pirštų galiukais viena ranka sumažina šį trukmės skirtumą sveikiems vyrams, tačiau reikšmingas laiko pervertinimas išlieka tarp moterų ir klinikinių pacientų [15].

Siekiant gauti patikimus apskaičiuotus VO₂ max rezultatus, testas privalo būti atliekamas nesiremiant ir nesilaikant už bėgatakio turėklų [15, 16].

Alternatyvos netreniruotiems ir sėsliems asmenims

Siekiant išvengti staigaus pradinio krūvio šuolio, klinikinėje praktikoje dažnai taikomi modifikuoti protokolai:

• Modifikuotas Bruce protokolas: prieš standartinę 1 pakopą pridedamos dvi įvadinės 3 minučių mažo krūvio pakopos: 0/1 pakopa esant 1,7 mylios/val. greičiui ir 0 % nuolydžiui (~2,3 MET), po kurios seka 0,5/2 pakopa esant 1,7 mylios/val. greičiui ir 5 % nuolydžiui (~3,5 MET) [4, 6]. Šis laipsniškas perėjimas padeda adaptuotis sėsliems ar vyresnio amžiaus asmenims prieš pasiekiant 10 % įkalnę [4, 6].
• Tik ėjimo dideliu nuolydžiu protokolai: asmenims, negalintiems bėgti, pastovaus greičio ėjimo protokolai (pavyzdžiui, 3,6 mylios/val. greitis, kas 3 minutes didinant nuolydį po 5 % iki 25 %, pasiekiant maždaug 3,88 W/kg) leidžia nustatyti tikrąsias VO₂ max vertes, kurios reikšmingai nesiskiria nuo standartinio Bruce protokolo rezultatų ($44,97\pm 7,71$, palyginti su $45,99\pm 7,57$ ml·kg⁻¹·min⁻¹, $R=0,95$), o 93 % duomenų taškų Blando-Altmano analizėje patenka į ±4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹ ribas [2].
• Tolygaus krūvio didinimo („ramp“) protokolai: protokolai su trumpesnėmis pakopomis (dažniausiai 1 minutės arba tolygaus didinimo) užtikrina sklandesnį krūvio augimą, sumažina staigų vietinį nuovargį ir leidžia tiksliau identifikuoti metabolinius slenksčius bei deguonies suvartojimo plato [8, 12].