ZMIENNOŚĆ RYTMU SERCA W NOCY PODCZAS PRZYGOTOWAŃ DO WYŚCIGÓW MISTRZOWSKICH W DYSCYPLINACH WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH

Transkrypt

1 ZMIENNOŚĆ RYTMU SERCA W NOCY PODCZAS PRZYGOTOWAŃ DO WYŚCIGÓW MISTRZOWSKICH W DYSCYPLINACH WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH Ari Nummela KIHU - Instytut Badawczy Sportu Olimpijskiego, Finlandia Podstawowym celem procesu treningowego czołówki sportowców jest poprawa różnych parametrów wydolnościowych i osiągnięcie szczytowej formy w ustalonym czasie i miejscu. Trening można zdefiniować jako proces powodujący adaptację fizjologiczną i psychologiczną. Według podstawowej zasady treningu, obciążenie treningowe powinno być na tyle duże, by zakłócić homeostazę ciała, a regeneracja powinna być wystarczająco długa, by uzyskać poprawę wyników. Brak równowagi pomiędzy obciążeniem treningowym a czasem regeneracji może wywoływać oznaki zmęczenia, a przy utrzymującym się braku równowagi u sportowca mogą wystąpić poważne objawy zmęczenia i przetrenowania. Optymalny program treningowy powinien zapobiegać niedotrenowaniu, przetrenowaniu i urazom wysiłkowym, a także wywoływać korzystne adaptacje fizjologiczne i psychologiczne, prowadzące do uzyskania pożądanych wyników w określonym czasie. O ile ważne jest, aby trener posiadał plan treningowy, to jeszcze ważniejsze jest dostosowywanie planu do przebiegu adaptacji zawodnika. Informacje o procesach adaptacyjnych trener powinien uzyskiwać bezpośrednio od zawodnika w czasie i po każdym treningu, a także w wyniku stosowania popularnych metod oceny fizjologicznej i psychologicznej oraz oceny wyników. Możliwość pomiaru i monitorowania tych pozytywnych i negatywnych efektów treningu powinna być istotnym elementem tworzenia skutecznych programów treningowych. Obecnie najczęściej stosowanymi i najważniejszymi metodami oceny obciążenia treningowego i zmęczenia, stosowanymi przez trenerów, są postrzeganie wysiłku przez sportowców i trenera oraz jego wcześniejsze doświadczenia w pracy trenerskiej. Odczuwanie zmęczenia przez bardzo umotywowanych sportowców najwyższej klasy może czasem być mylące, błędne i trudne do zinterpretowania przez trenera. Dlatego prowadzi ono zdecydowanie za często do ostrych objawów zmęczenia i przetrenowania, których pełne przezwyciężenie zajmuje dużo czasu. Jest to istotny problem i trenerzy potrzebują obiektywnych narzędzi do pomiaru obciążeń treningowych, zmęczenia i regeneracji. Jednak nie istnieje jedna miara umożliwiająca ilościową ocenę reakcji zawodnika na trening. Wynika to z faktu, że obciążenie treningowe określa szereg czynników i że nie ma powszechnie uznanej metody ilościowego określenia obciążenia treningowego. Na obciążenie treningowe i zmęczenie wywołane treningiem wpływa przygotowanie treningowe zawodnika, tryb i intensywność treningu, czas ćwiczeń i okresy regeneracji podczas treningu. Porównanie obciążenia treningowego i zmęczenia jest najprostsze wtedy, gdy zmienia się wyłącznie intensywność lub czas trwania. Łatwo jest stwierdzić, że obciążenie treningowe będzie wyższe przy wyższej intensywności lub dłuższym okresie trwania, ale trudniej jest porównywać sesję treningu wytrzymałościowego ze stałym obciążeniem z treningiem interwałowym lub treningiem oporowym. Idealne obiektywne narzędzia do pomiaru obciążenia treningowego i zmęczenia w treningu najlepszych sportowców powinny być czułe na zmiany, predykcyjne, powinny umożliwiać łatwą 1

2 kwantyfikację i być oparte na praktycznych, nieinwazyjnych, łatwych w użyciu i niedrogich metodach pomiarowych. W niniejszym opracowaniu omówione zostaną praktyczne sposoby zbierania informacji na potrzeby monitorowania poziomu zmęczenia i regeneracji u zawodnika w celu ich wykorzystania do modyfikacji zalecanego treningu. Niniejsze opracowanie nie obejmuje etiologii zmęczenia ostrego i chronicznego ani przetrenowania. Czytelników zainteresowanych tymi kwestiami zachęca się do przeczytania innych publikacji na ten temat (Armstrong i van Heest 2002, Kreider i in. 1998, Noakes 2000, St Clair Gibson i in. 2003). Głównym przedmiotem opracowania są metody oparte na tętnie i zmienności rytmu serca oraz wykorzystanie tych metod w przygotowaniu do zawodów na poziomie mistrzowskim. Metody monitorowania obciążenia treningowego. Do ilościowego określenia obciążenia treningowego wykorzystuje się szereg metod. Intensywność treningu jest ważnym czynnikiem regulacji obciążenia treningowego i zmęczenia, w związku z czym często stosowane są fizjologiczne, psychologiczne i wydolnościowe wskaźniki intensywności, takie jak EPOC (Excess Post-exercise Oxygen Consumption - zwiększone potreningowe zużycie tlenu), stężenie mleczanu we krwi, tętno, prędkość lub moc oraz RPE (Rating of Perceived Exertion - skala odczuwanego wysiłku). Wiadomo, że zużycie tlenu podczas regeneracji zależne jest od intensywności i czasu trwania ćwiczeń. Przyczyną EPOC jest ogólne zakłócenie równowagi organizmu podczas ćwiczeń. Dlatego EPOC jest odpowiednią metodą pomiaru obciążenia treningowego. Jednakże EPOC nie jest praktycznym wskaźnikiem obciążenia treningowego w treningu sportowym, chociaż próbowano pośrednio przewidywać EPOC na podstawie pomiaru tętna podczas ćwiczeń (Firstbeat Technologies Ltd., Jyväskylä, Finlandia). Ze względu na inwazyjny charakter badania stężenia mleczanu we krwi, nie może być ono stosowane codziennie. Pomiar stężenia mleczanu we krwi jest odpowiedni do zastosowania na potrzeby kontroli w ćwiczeniach standardowych i w treningu interwałowym, w których intensywność ćwiczeń przekracza maksymalną moc tlenową. Chociaż prędkość nie jest wskaźnikiem fizjologicznym, to prędkość (lub czas na określonym dystansie) jest często wykorzystywana jako miara intensywności ćwiczeń. Prędkość jest przydatnym wskaźnikiem, w szczególności w treningu interwałowym, w którym intensywność przekracza maksymalną moc tlenową oraz w wyścigach (pływanie, kolarstwo i biegi), w których znany jest dystans, a czas można łatwo zmierzyć stoperem. Ocena stopnia odczuwanego wysiłku (RPE) oparta jest na założeniu, że sportowiec jest w stanie z natury ocenić fizjologiczne obciążenie związane z danym ćwiczeniem. Foster uprościł kwantyfikację obciążenia treningowego, stosując do pomiaru RPE sesji treningowej zamiast użycia tętna. Treningowa RPE wskazuje ogólną trudność serii ćwiczeń. Treningowa RPE jest przełożeniem odczuwania wysiłku przez sportowca na wynik liczbowy w przedziale od 0 (odpoczynek) do 10 (jak mój najcięższy wyścig). Według Fostera i in. (2001), dzienny wskaźnik intensywności treningu można obliczyć mnożąc RPE przez czas ćwiczenia w minutach lub liczbę powtórzeń ćwiczeń oporowych. Metoda ta może stać się metodą oceny obciążenia treningowego w zależności od trybu i intensywności, wykorzystywaną w wielu typach ćwiczeń, takich jak intensywny trening interwałowy i trening oporowy. Tętno (HR), zmienność rytmu serca (HRV) i przywrócenie tętna spoczynkowego (HRR). Metoda oparta na tętnie jest prawdopodobnie najczęściej stosowaną metodą ilościowego określania 2

3 intensywności ćwiczeń. Monitory tętna i komputery nadgarstkowe ułatwiają obliczanie tętna podczas ćwiczeń i regeneracji. Tętno można wyrażać jako liczbę uderzeń na minutę lub jako wartości względne (% tętna maksymalnego lub % rezerwy tętna). Monitory tętna mogą również obliczać rozkład intensywności w różnych fazach treningu podczas sesji treningowej, co pozwala uzyskać bardziej szczegółowy opis ćwiczenia niż średnie tętno. Banister (1991) zaproponował metodę opartą na tętnie do określania obciążenia treningowego. Zwrócił on uwagę, że reakcja na ćwiczenia w postaci zmiany tętna danej osoby, wraz z czasem ćwiczenia, zwana razem wskaźnikiem intensywności treningu (TRIMP), może być wiarygodnym wskaźnikiem wysiłku fizycznego, ponieważ jest to wskaźnik oparty na wielkości do jakiej w wyniku ćwiczenia wzrasta tętno powyżej poziomu spoczynkowego. Jednakże wykorzystanie tętna jest ograniczone do ćwiczeń wytrzymałościowych, które charakteryzują się stabilnym obciążeniem poniżej maksymalnej mocy tlenowej i dlatego wątpliwości budzi stosowanie tej metody w treningu interwałowym lub oporowym. Symptomy zmęczenia wywołanego treningiem i przetrenowania zawodników wydają się być związane między innymi z funkcjonowaniem autonomicznego układu nerwowego. Jako wskaźniki funkcjonowania autonomicznego układu nerwowego wykorzystywane są wskaźniki HR i HRV analizowane na podstawie odczytów odstępów RR. Niskie HR spoczynkowe i wysoka HRV, zwłaszcza przy wysokiej gęstości mocy, są związane z wysokim poziomem wydolności wytrzymałościowej (De Meersman 1993). Badania podłużne wykazały również wzrost modulacji parasympatycznej i spadek modulacji sympatycznej podczas odpoczynku (Carter i in. 2003). Wiadomo, że ćwiczenia fizyczne znacznie obniżają HRV, a powrót do początkowej HRV zajmuje od kilku minut do 24 godzin w zależności od intensywności ćwiczeń. Zmiany HR spoczynkowego po ciężkim treningu są różne, ale zwrócono uwagę, że HR spoczynkowe lub HR i HRV w nocy mogą być markerem statusu treningu i że można je wykorzystać do monitorowania zmęczenia skumulowanego (Pichot i in. 2000). Niedawno opracowano nowe, oparte na HR i HRV, metody analizy wysiłku i regeneracji u sportowców, które potencjalnie mogą być wykorzystywane przez elitę sportowców jako badania codzienne (Hynynen i in. 2007). Pichot i in. (2000) poinformowali o związku pomiędzy HRV w nocy a obciążeniem treningowym u siedmiu biegaczy średniodystansowych. Rejestrowali oni sygnał EKG w nocy dwa razy w tygodniu podczas normalnego cyklu treningowego biegaczy, złożonego z trzytygodniowego okresu ciężkich treningów i tygodnia względnego odpoczynku. Zaobserwowali oni znaczący spadek HRV podczas ciężkich treningów, a następnie jej znaczący wzrost podczas tygodnia odpoczynku. Można stwierdzić, że HRV jest dobrym wskaźnikiem skumulowanego obciążenia treningowego i może być pomocna w zapobieganiu przetrenowania, a także w przygotowaniach do wyścigów na poziomie mistrzowskim. W Finlandii metoda pomiaru nocnej HRV jest wykorzystywana do monitorowania wysiłku i regeneracji najlepszych sportowców podczas ich roku treningowego. W przypadku dotyczącym chodziarza klasy międzynarodowej, codziennie monitorowano wysiłek i regenerację przy wykorzystaniu analizy nocnej HRV. Przez cały rok rejestrowano odstępy RR w nocy przy użyciu Suunto t6, przy czym roczne zapisy obejmowały 125 (2007), 235 (2008) i 301 (2009) zapisów z 3

4 nocy (średnio 220 nocy / rok). Pomiary odstępów RR zaczynały się przed pójściem spać i kończyły się po obudzeniu się rano. Pierwsze 30 minut po położeniu się wykluczano, natomiast analizowano następujący po tym czasie przedział czterogodzinny. Do obliczenia wskaźnika regeneracji dla przedziałów czterogodzinnych wykorzystywano oprogramowanie Firstbeat Health (Firstbeat Technologies Ltd, Jyväskylä, Finlandia). Godziny treningu/tydzień Wskaźnik regeneracji Objętość treningu Wskaźnik regeneracji Dni treningu Obóz wysokościowy Rys. 1. Wskaźnik regeneracji i tygodniowa objętość treningu w roku Określono dynamikę nocnej modulacji autonomicznej w ciągu całego roku treningowego przy wykorzystaniu wskaźnika regeneracji - wyniki przedstawiono na Rys. 1. Wskaźnik regeneracji wydawał się zmieniać zgodnie z trendem przeciwnym do trendu zmian godzin treningowych w tygodniu, co pokazano strzałkami na Rys. 1. Stwierdzono, że najniższe wartości wskaźnika regeneracji, odpowiadające najwyższemu skumulowanemu wysiłkowi treningowemu pod koniec okresów ciężkich treningów, wynosiły poniżej 150 (jednostki umowne). W sezonie startów uzyskiwano również wartości poniżej 120 po wyścigu na dystansie 20 lub 50 km (Rys. 2). Co roku stwierdzano podobny trend wzrostu wartości wskaźnika regeneracji podczas ostatniego miesiąca przed najważniejszymi zawodami na Mistrzostwach Świata w Osace 2007 (Rys. 2). Na początku wartości były niskie, jednak w ostatnim tygodniu przed najważniejszymi zawodami w roku przekraczały

5 Wskaźnik regeneracji RPE Wskaźnik regeneracji RPE (0-10+) Dni Rys. 2. Wskaźnik regeneracji i RPE (skala odczuwanego wysiłku) w ostatnich siedmiu tygodniach przed Mistrzostwami Świata w Osace Strzałki pokazują okresy przemęczenia oraz regeneracji / zmniejszania obciążeń treningowych. Główne ustalenie wynikające z pomiarów HRV w nocy było takie, że po ciężkim treningu lub wyścigu stwierdzano jednoczesny wzrost HR i spadek HRV, co powodowało obniżenie wskaźnika regeneracji. Nie tylko pojedyncze wartości wskaźnika regeneracji po ciężkim treningu, ale także trendy w dłuższych okresach wydają się odpowiadać okresom wysiłku treningowego i następującym po nich okresom regeneracji. W istocie, zestawienie nocnych wskaźników regeneracji jedynie z treningami z poprzedniego dnia nie ujawniło żadnych związków. Można to wyjaśnić faktem, że w przypadku sportowca klasy międzynarodowej jeden trening lub dzień treningowy odnosi zwykle tylko niewielki skutek, natomiast efekty treningowe uzyskuje się w ciągu szeregu treningów. Nowością analizy HRV wykorzystanej w omawianych badaniach było połączenie parametrów HR i HRV - wskaźnik regeneracji. Ponieważ jako informacja zwrotna wykorzystywany jest tylko jeden wskaźnik, przekazywanie sportowcowi informacji o jego stanie jest ułatwione. Metoda ta w sposób praktyczny upraszcza zagadnienie. Wyścig na 20 km w ramach mistrzostw krajowych odbywał się corocznie na 3-4 tygodnie przed wyścigiem na 50 km, a ponieważ program treningowy na ostatni miesiąc przed wyścigiem głównym był co roku bardzo podobny, był to również moment przejścia od treningu do fazy zmniejszania obciążeń (tapering) (Rys. 2). Co ciekawe, w 2008 r. analiza HRV w nocy obejmująca okres przed wyścigiem wykazała wyższe wartości w porównaniu z wynikami HRV z lat 2007 i 2009, w których niższe wartości HRV wskazują na niższą modulację parasympatyczną niż w 5

6 2008 r. To obniżenie modulacji parasympatycznej mogło być spowodowane większym wysiłkiem w poprzednich okresach treningowych i odzwierciedlać gorszy stan regeneracji. Taką interpretację wyników HRV potwierdzają wyniki w wyścigach, ponieważ w 2008 r. wynik w mistrzostwach kraju był lepszy niż w wyścigach w roku 2007 i 2009, przy czym różnica czasu na dystansie 2 km wynosiła 1,5 3,5 minut. Również wysiłek w wyścigu w 2009 r. mógł nie być maksymalny, na co wskazuje dużo niższa średnia wartość HR podczas wyścigu w porównaniu z wyścigiem z 2008 r. Podczas ostatniego miesiąca poprzedzającego wyścig na 50 km stwierdzono powtarzalny trend rosnący w wynikach pomiarów HRV w nocy, wskazujący na to, że faza zmniejszania obciążeń sprzyjała regeneracji organizmu. Wskaźnik regeneracji rósł w każdym roku do wartości w ostatnim tygodniu przed wyścigiem. Wskaźnik regeneracji w okresie poprzedzającym wyścig w ramach mistrzostw kraju w 2008 r. był również podobny do wartości obserwowanych przed wydarzeniem głównym, a wynik tego wyścigu był nowym rekordem osobistym. Doświadczenia trzech lat wydają się wskazywać, że aby ten konkretny sportowiec był zdolny do współzawodnictwa na wysokim poziomie, jego wskaźnik regeneracji musi osiągnąć wartość około 200 lub większą. Ponieważ HRV wydaje się odzwierciedlać zakłócenie homeostazy, HRV podczas odpoczynku można wykorzystać do programowania i zarządzania treningiem wytrzymałościowym. Kiviniemi i in. (2007) zbadali przydatność HRV do planowania codziennych ćwiczeń wytrzymałościowych dla mężczyzn o średniej sprawności. W badaniu biegaczy rekreacyjnych podzielono na trzy grupy: grupę ze sztywnym programem treningowym, grupę z treningiem opartym na HRV oraz grupę kontrolną. Grupa ze sztywnym programem treningowym trenowała przez cztery tygodnie, sześć dni w tygodniu, przy dwóch dniach treningu łagodnego i czterech dniach treningu intensywnego. Indywidualny program treningowy dla grupy HRV był oparty na indywidualnych zmianach HRV mierzonych codziennie rano. Przy wzroście lub braku zmiany HRV w danym dniu odbywał się trening intensywny, natomiast przy spadku HRV prowadzono trening o niskiej intensywności lub wyznaczano dzień odpoczynku. Stwierdzono, że trening oparty na HRV poprawiał wydolność tlenową w większym stopniu niż sztywny program treningowy. Tak więc, przepisując intensywne ćwiczenia treningu wytrzymałościowego wtedy, gdy pomiary HRV wskazują na dobre zregenerowanie organizmu, można uzyskać lepszą adaptację do treningu wytrzymałościowego. Płynący z tych badań wniosek można wykorzystać w przygotowaniach do najważniejszych zawodów w roku, kiedy zawodnicy usiłują uzyskać szczytową formę. Najnowsze próby wykorzystania wartości tętna lub zmienności rytmu serca do określenia obciążenia treningowego polegają na obliczaniu czasu przywrócenia tętna spoczynkowego lub zmienności rytmu serca. Badania przekrojowe wykazały, że u trenujących sportowców powrót tętna do normy po ćwiczeniach jest szybszy niż u osób nie trenujących (Short i Sedlock 1997); natomiast badania podłużne wykazały, że powrót tętna do normy znacząco poprawia się po treningu o średniej intensywności (Sugawara i in. 2001). Laboratoryjne testy maksymalne wykorzystuje się do dokładnego określenia adaptacji do treningu. Jednakże są one niepraktyczne i zbyt drogie, by stosować je raz w tygodniu lub nawet raz w miesiącu na potrzeby ciągłego monitorowania adaptacji do treningu. Lamberts i in. (2009) opracowali kolarski test submaksymalny monitorowania zmęczenia i przewidywania adaptacji do treningu. Wykazano, że przy użyciu testu można 6

7 wyśledzić zmiany w osiągach kolarskich na podstawie wydolności submaksymalnej, RPE (skali odczuwanego wysiłku) i powrotu tętna do normy (HRR) po ćwiczeniach (Lamberts 2009). Lamberts i in. (2010) badali zmiany HRR po standardowych intensywnych ćwiczeniach oraz osiągi kolarskie w grupie dobrze wytrenowanych kolarzy, którzy uczestniczyli w czterotygodniowym intensywnym programie treningowym. Kolarze, którzy w sposób ciągły poprawiali swój HRR, poprawiali wyniki bardziej niż kolarze, których HRR wykazywał spadek w okresie intensywnych treningów. Ponieważ wywoływane treningiem zmiany związane z autonomiczną kontrolą tętna występowały po ćwiczeniach szybciej niż w okresie odpoczynku (Yamamoto i in. 2001), HRR może stać się praktyczną i użyteczną metodą monitorowania statusu treningowego. Ponadto, mogą być one użyteczne w określaniu optymalnego czasu intensywnych ćwiczeń wytrzymałościowych, uzyskiwaniu lepszych indywidualnych osiągnięć wytrzymałościowych i osiąganiu szczytowej formy przez zawodników dyscyplin wytrzymałościowych. Ponieważ trener ma ograniczony czas na zebranie informacji od sportowca podczas i po treningu, ważne jest, aby badania doprowadziły do określenia takich testów, które dostarczają możliwie najdokładniejszych informacji jak najszybciej i jak najmniejszym wysiłkiem. Obecnie najbardziej użytecznymi metodami monitorowania obciążenia treningowego, zmęczenia i regeneracji są: RPE, tętno spoczynkowe i wysiłkowe, zmienność rytmu serca podczas odpoczynku i w nocy oraz powrót tętna do normy po standardowych ćwiczeniach. LITERATURA 1. Armstrong LE and van Heest JL (2002) Unknown mechanism of the overtraining syndrome: clues from depression and psychoneuroimmunology. Sports Med 32: Banister E (1991) Modeling elite athletic performance. In: Green H, McDougall J and Wenger H (eds.) Physiological Testing of Elite Athletes, Human Kinetics, Champaign, IL, Carter JB, Banister EW Blaber AP (2003) The effect of age and gender on heart rate variability after endurance training. Med Sci Sports Exerc 35: De Meersman RE (1993) Heart rate variability and aerobic fitness. Am Heart J 125: Foster C, Florhaug JA, Franklin J, Gottschall L, Hrovatin LA, parker S, Doleshal P and Dodge C (2001) A new approach to monitoring exercise training. J Strength Cond Res 15: Halson SL, Bridge MW, Meeusen R, Busschaert B, Gleeson M, Jones DA and Jeukendrup AE (2002) Time course of performance changes and fatigue markers during intensified training in trained cyclists. J Appl Physiol 86: Hynynen E, Nummela A, Rusko H, Hämäläinen I and Jylhä R (2007) Effects of training on cardiac autonomic modulation during night sleep in cross country skiers. In: Linnamo V, Komi PV and Müller E (eds.), Science and Nordic Skiing, Meyer & Meyer Sport (UK) Ltd, Lamberts RP (2009) The development of an evidenced-based submaximal cycle test designed to monitor and predict cycling performance. The Lamberts and Lambert Submaximal Cycle Test (LSCT). Doctoral thesis, University of Cape Town, South Africa. 9. Lamberts RP, Swart J, Capostagno B, Noakes TD and Lamber MI (2010) heart rate recovery as a guide to monitor fatigue and predict changes in performance parameters. Scand J MedSci Sports 20,

8 10. Noakes TD (2000) Physiological models to understand exercise fatigue and the adaptations that predict or enhance athletic performance. Scand J Med Sci Sports 10: Overtraining in Sport (1998) Kreider RB, Fry AC and O Toole ML (eds.), Human Kinetics, Champaign, IL. 12. Pichot V, Roche F and Gaspoz FE (2000) Relation between heart rate variability and training load in middle-distance runners. Med Sci Sports Exerc 32: Short KR and Sedlock DA (1997) Excess post-exercise oxygen consumption and recovery heart rate in trained and untrained subjects. J Appl Physiol 83: St Clair Gibson A, Baden DA, Lambert Mi, Lambert VI, Harley YX, Hampson D, Russell V and Noakes TD (2003) The conscious perception of the sensation of fatigue. Sports Med 33: Sugawara J, Murakami H, Maeda S, Kuno S and Matsuda M (2001) Change in post-exercise vagal reactivation with exercise training and detraining in young men. Eur J Appl Physiol 85: