Submaksimalūs laiptelio testai VO₂max pokyčiams stebėti

Submaksimalūs laiptelio testai suteikia prieinamą ir nebrangų būdą maksimaliam deguonies suvartojimui (${\text{VO}}_2\text{max}$) įvertinti, tačiau jų gebėjimą fiksuoti nedideles treniruočių sukeltas adaptacijas laikui bėgant riboja didelės paklaidų ribos ir kasdieniai fiziologiniai svyravimai [4, 8, 22]. Nors standartiniai protokolai rodo vidutinę ar stiprią koreliaciją su tiesiogiai atliekamu kardiopulmoniniu krūvio testavimu (CPET) bėgtakiu ar veloergometru, standartinės vertinimo paklaidos paprastai svyruoja nuo 4,4 iki 4,7 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4, 21, 22]. Kadangi 1 metabolinio ekvivalento (MET), arba maždaug 3,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹, pagerėjimas atspindi kliniškai reikšmingą pajėgumo padidėjimą [21], laiptelio testams dažnai trūksta raiškos, kad atskirtų nedidelius, tikrus fizinės formos pokyčius nuo įprasto testavimo triukšmo.

Tarp pakartotinių testavimų širdies susitraukimų dažnio (ŠSD) atsistatymą po krūvio (HRR) – pagrindinį daugelio laiptelio testų rodiklį – stipriai veikia tempo svyravimai, kūno padėtis po krūvio, kofeino vartojimas prieš testą, testavimo instrukcijos ir pradinis treniruotumo lygis [3, 8, 14, 15].

Prognostinis validumas, palyginti su laboratoriniu CPET

Submaksimalūs laiptelio testai, tokie kaip YMCA laiptelio testas, Karalienės koledžo (Queens College) laiptelio testas, Miškininkystės (Forestry) laiptelio testas ir Česterio (Chester) laiptelio testas, prognozuoja aerobinį pajėgumą matuodami širdies ritmo atsaką į fiksuotą žingsniavimo tempą arba atsigavimo metu [3, 21, 22]. Tiriant sveikus jaunus bėgikus, tiek Karalienės koledžo, tiek Miškininkystės protokolai parodė statistinį validumą, palyginti su laipsniškai didinamo krūvio CPET ant bėgtakio [3]. Panašiai ir didelės apimties pediatriniai tyrimai, kuriuose dalyvavo 242 tiriamieji, patvirtino laiptelio protokolų tinkamumą nebrangiai klinikinei atrankai [2].

Vis dėlto, vertinant platesnes suaugusiųjų kohortas, laiptelio testais paaiškinama dispersijos dalis išlieka nedidelė:

• YMCA laiptelio testas: 541 suaugusiojo (19–64 m.) kohortoje 3 minučių YMCA protokolas (žingsniuojant 96 žingsnių per minutę tempu ant 30,5 cm platformos su 1 minutės sėdima atsigavimo faze) pasiekė 59,2% ${\text{VO}}_2\text{max}$ aiškinamąją galią ($R^2$), o standartinė vertinimo paklaida (SEE) siekė 4,478 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [22]. Tame pačiame tyrime progresyvus 20 metrų PACER šaudyklinio bėgimo testas pasiekė didesnį prognostinį validumą ($R^2=71,7\%$, $\text{SEE}=3,732\text{ ml·kg⁻¹·min⁻¹}$) [22].
• Kūno sudėties modeliai: Tyrimas su 200 suaugusiųjų parodė, kad modeliai, įtraukiantys kūno riebalų procentą (PBF) ir krūvio širdies ritmo parametrus, yra pranašesni už kūno masės indekso (KMI) modelius – pasiektas $R^2=0,689$, o SEE – 4,697 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [4]. Be širdies ritmo kintamųjų, somatiniai modeliai, pagrįsti tik kūno mase ir riebalų procentu, paaiškina tik 43% dispersijos ištvermės sportininkų grupėje [5].
• Nepaaiškinta dispersija: 43 sveikiems suaugusiesiems atlikus 5 minučių Los Andželo miesto personalo departamento (LACPD) laiptelio testą, koreliacija su CPET ant bėgtakio buvo vidutinė ($r=0,60,R^2=0,36$), palikdama 64% dispersijos nepaaiškintos dėl žingsniavimo efektyvumo skirtumų, laktato slenksčio ir tiriamųjų motyvacijos [3].

Laboratoriniai CPET submaksimalūs žymenys pasižymi gerokai didesniu prognostiniu tikslumu. 4 424 ištvermės sportininkų vyrų imtyje fiziologiniai slenksčiai, nustatyti nepertraukiamo submaksimalaus CPET metu – konkrečiai anaerobinis slenkstis ($R^2=0,81$) ir kvėpavimo kompensacijos taškas ($R^2=0,91$) – prognozavo ${\text{VO}}_2\text{max}$ žymiai tiksliau nei lauko testų įverčiai [5]. Specializuoti submaksimalūs bėgtakio protokolai, palyginti su tiesiogine iškvepiamų dujų analize, taip pat pasiekė $R^2=0,97$ koreliaciją su 2,2 ml·kg⁻¹·min⁻¹ (4,5%) SEE [16].

Be to, skirtingų lauko testų negalima naudoti pakaitomis fizinei formai stebėti. Kai Česterio laiptelio testas (kuriame laipsniškai didinami etapai iki 10 minučių ekstrapoliuojami pagal amžių prognozuojamam maksimaliam ŠSD) buvo tiesiogiai lyginamas su 6 minučių ėjimo testu (6MWT) tarp 80 sveikų suaugusiųjų, sutapimo ribos svyravo nuo -5,59 iki 15,97 ml·kg⁻¹·min⁻¹, o vidutinis neatitikimas siekė 5,19 ml·kg⁻¹·min⁻¹ [18, 21]. Klinikinėse kohortose su sunkiais plaučių funkcijos sutrikimais ėjimo testai gali išprovokuoti iki 135% pikinio ${\text{VO}}_2$, išmatuoto CPET metu, o tai iliustruoja, kaip skirtinga judėjimo mechanika keičia širdies ir kraujagyslių sistemai tenkantį krūvį [3].

Širdies susitraukimų dažnio atsistatymo fiziologija ir testo patikimumas

Laiptelio testų formulės remiasi greičiu, kuriuo sumažėja širdies susitraukimų dažnis nutraukus fizinį krūvį [3, 4, 22]. Šis atsigavimo procesas susideda iš skirtingų fiziologinių fazių:

1. Ankstyvasis atsigavimas (0–2 minutės): vyrauja greita parasimpatinės (klajoklio nervo) sistemos reaktyvacija [4].
2. Vėlyvasis atsigavimas (2–4 minutės): labiausiai nulemtas simpatinės sistemos slopinimo ir metabolitų šalinimo [4].

Griežtai kontroliuojant testavimo sąlygas, pats širdies ritmo matavimas pasižymi dideliu techniniu patikimumu. Futbolininkų, dėvinčių EKG krūtinės diržus, tiesioginis testas-pakartotinis testas (angl. test–retest) patikimumas ramybės ir atsigavimo būsenose parodė vidinės klasės koreliacijos koeficientus (ICC) nuo 0,980 iki 0,994, o variacijos koeficientas siekė nuo 1,33% iki 3,70% [11]. Parasimpatiniai rodikliai, tokie kaip gretimų intervalų skirtumų vidutinis kvadratinis nuokrypis (RMSSD), parodė vidutinį patikimumą praėjus 10–20 minučių po krūvio ($\text{ICC}=0,551$) ir gerą patikimumą po 1–3 valandų ($\text{ICC}=0,826–0,873$) [11].

Nepaisant didelio prietaisų patikimumo, ilgalaikis biologinis ŠSD atsistatymo po krūvio atkuriamumas dažnai yra prastas [8]. Retrospektyviame klinikiniame tyrime, kuriame buvo vertinami bėgtakio krūvio mėginiai ne ilgesniais kaip 18 savaičių intervalais, 1 minutės sutrikusio HRR diagnostiniai kriterijai (pvz., sumažėjimas mažiau nei 12 dūžių per minutę) pasižymėjo ne didesniu kaip 55% pakartotinių testų suderinamumu tiems patiems asmenims [8].

Kintamieji, darantys įtaką širdies susitraukimų dažnio atsistatymui tarp testavimų

Norint naudoti laiptelio testą širdies ir kraujagyslių sistemos pajėgumo pokyčiams stebėti laikui bėgant, būtina eliminuoti keletą klaidinančių veiksnių:

• Žingsniavimo tempas ir krūvio dinamika: Bendra išorinio mechaninio darbo standartizacija nesuvienodina širdies ir kraujagyslių sistemai tenkančio krūvio [3]. Žingsniuojant 16, 20 ir 24 žingsnių per minutę tempu esant identiškam suminiam 45 kJ darbui, maksimalus ŠSD kilo nuo 70% pagal amžių prognozuojamo maksimumo prie 16 žingsnių/min iki 81% prie 24 žingsnių/min [3]. Nedideli tempo pokyčiai ar žodiniai nurodymai taip pat reikšmingai keičia atlikimą; modifikuoti žodiniai nurodymai padidino vidutinį žingsnių skaičių per 5 minutes nuo 155,5 iki 166,4 žingsnio [3].
• Kūno padėtis ir judėjimas atsigavimo metu: Mechaninė kūno padėtis, užimta iškart nutraukus krūvį, keičia veninį grįžtamąjį srautą ir autonominį tonusą [8]. Krūvio testavimo laboratorijose skirtumai tarp pasyvaus poilsio gulint, 1 minutės lėto ėjimo atsigavimo ir sėdėjimo neleido pasiekti atkuriamų HRR rezultatų tarp pasikartojančių testų [8].
• Pradinis fizinio aktyvumo lygis: Ilgalaikis kardiotreniruotumas pagreitina klajoklio nervo reaktyvaciją. Labai aktyviems jauniems vyrams per pirmąją submaksimalaus atsigavimo minutę ŠSD sumažėja vidutiniškai 45,7 ± 7,2 k./min, palyginti su 31,5 ± 6,9 k./min neaktyviems bendraamžiams; tai rodo stiprią teigiamą koreliaciją ($r=0,721$) tarp aktyvumo lygio ir 1 minutės HRR [15].
• Ūmus stimuliantų poveikis: 300 mg kofeino suvartojimas likus 45 minutėms iki krūvio pablogina autonominės nervų sistemos atsigavimą po krūvio, reikšmingai sumažina RMSSD bei laiko srities širdies ritmo kintamumo rodiklius ir bent 30 minučių atitolina ŠSD bei kraujospūdžio grįžimą prie ramybės būsenos [14].
• Vaistai ir sveikatos būklė: Chronotropinio atsako pokyčiai dėl beta adrenoblokatorių, antiaritminių vaistų (pvz., digoksino) ar širdies ligų iš esmės atsieja širdies ritmo atsistatymą nuo faktinio aerobinio pajėgumo [8]. Todėl prognostinės lygtys labai priklauso nuo statinių biologinių parametrų, apjungiančių amžių, kūno masę, kūno riebalų procentą ir didžiausią ŠSD kartu su atsigavimo rodikliais [3, 4].

Praktinis pritaikymas

Submaksimalūs laiptelio testai yra naudingi kaip pradinės, neinvazinės atrankos priemonės apytiksliam fizinio pajėgumo lygiui nustatyti didelėse populiacijose [2, 21, 22]. Tačiau jų vertinimo paklaida (~4,5 ml·kg⁻¹·min⁻¹) viršija įprastų trumpalaikių treniruočių adaptacijų mastą [4, 21, 22]. Naudojant laiptelio testus ilgalaikėms tendencijoms stebėti, specialistai privalo užtikrinti vienodą žingsniavimo tempą, identišką laiptelio aukštį, fiksuotą sėdimą padėtį po testo, standartizuotą kofeino vengimą prieš testą ir nuoseklų kūno sudėties stebėjimą, kad būtų sumažinti klaidinantys širdies susitraukimų dažnio atsistatymo poslinkiai [3, 4, 14].