Cardiac responses to exercise in competitive child cyclists

Abstract
PURPOSE:
Cardiovascular responses to exercise in highly trained child endurance athletes have not been well-defined. This study compared hemodynamic responses with progressive cycle exercise in seven competitive child cyclists (mean age 11.9 yr) compared with 39 age-matched untrained boys.
METHODS:
Doppler echocardiography and gas exchange variables were utilized to assess cardiovascular changes during submaximal and maximal exercise.
RESULTS:
Mean VO2max was 60.0 (+/-6.0) and 47.0 (+/-5.8) mL x kg(-1) x min(-1) in the cyclists and nonathletes, respectively. At rest and maximal exercise, the cyclists demonstrated greater stroke index than the untrained subjects (resting mean 59 (+/-6) vs 44 (+/-9) mL x m(-2); maximal mean 76 (+/-6) vs 60 (+/-11) mL x m(-2)), but the ratio of maximal:rest stroke index was similar in both groups (1.31 for cyclists, 1.41 for nonathletes). Both groups showed a plateau in stroke volume beyond low-intensity work levels. No significant difference was observed in maximal arteriovenous oxygen difference.
CONCLUSIONS:
These findings indicate that 1) maximal stroke volume is the critical determinant of the high VO2max in child cyclists and 2) factors that influence resting stroke volume are important in defining VO2max differences between child endurance athletes and untrained boys.
Key Words: CHILD, ECHOCARDIOGRAPHY, CARDIAC OUTPUT

واکنش های قلبی - عروقی به تمرین دوچرخه سواران کودک رقابتی
چیکده 
ROWLAND, T و M. WEHNERT و K. MILLER. واکنش های قلبی عروقی به تمرین دوچرخه سواران کودک رقابتی. Med. Sci. Sports Exerc، جلد 32، شماره 4، صفحات 752-747،2000 . هدف: واکنش های قلبی و عروقی به تمرین ورزشکاران استقامتی کودک بسیار آموزش دیده به خوبی تعریف نشده است. این مطالعه واکنش های همودینامیک را با چرخه تمرین تصاعدی در هفت دوچرخه سوار کودک رقابتی (متوسط سن 11.9 سال) در مقایسه با 39 پسر آموزش ندیده هم سن مقایسه کرده است. مواد و روش ها: متغیرهای اکوکاردیوگرافی داپلر و تغییر گاز به منظور بررسی تغییرات قلبی عروقی در طول زیر حداکثری و حداکثر تمرین استفاده شده بود. نتایج: متوسط 〖V ̇O〗_2max در دوچرخه سواران و غیرورزشکاران mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) (6.0±)60.0 و (5.8±)47.0 بود. در دوره استراحت و تمرین حداکثری، دوچرخه سواران شاخص سکته مغزی بیشتری از افراد آموزش ندیده (متوسط دوره استراحت (6±) 59 در مقابل (9±) 44 mL.m^(-2) ، حداکثر دوره استراحت (6±) 76 در مقابل (11±) 60 mL.m^(-2))نشان دادند، اما این نسبت حداکثری: شاخص سکته مغزی دوره استراحت در هر دو گروه مشابه بود ( 1.31 برای دوچرخه سواران، 1.41 برای غیرورزشکاران). هر دو گروه یک حجم سکته مغزی اندک (سطحی) فراتر از سطوح کار با شدت کم را نشان دادند. هیچ تفاوت معنی داری در اختلاف اکسیژن شریانی حداکثری مشاهده نشده بود. نتیجه گیری: این یافته ها نشان می دهد که 1) حجم سکته مغزی حداکثری عامل تعیین کننده مهمی از 〖V ̇O〗_2max در دوچرخه سواران کودک می باشد و 2) عواملی که بر حجم سکته مغزی دوره استراحت موثر هستند در تعریف تفاوت های 〖V ̇O〗_2max بین ورزشکاران استقامتی کودک و پسران آموزش ندیده مهم هستند.

کلید واژه ها: کودک، اکوکاردیوگرافی، بازده قلبی.

ویژگی های قلب و عروقی ورزشکاران استقامتی مرد بالغ به خوبی مشخص شده است. این ورزشکاران به طور معمول یک 〖V ̇O〗_2max از mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 75 – 70 (حدود 50% بیشتر از افراد غیر ورزشکار)، جلوه ای اساسی از یک بازدهی قلبی حداکثری بزرگ نشان دادند (7). احتیاط قلبی بالاتر در ورزشکاران با اندازه دوره استراحت بطن چپ بیشتر در مقایسه با غیرورزشکاران مرتبط شده بود (15،40). در نتیجه، عواملی از قبیل دوره استراحت ضربان قلب، حجم پلاسما افزایش یافته، و بزرگ شدن بطن چپ به عنوان تعیین کننده های بالقوه بازده قلبی حداکثری برتر (و در نتیجه، 〖V ̇O〗_2max) در ورزشکاران استقامتی بسیار آموزش دیده پیشنهاد شده بود. روش دیگر، برخی از مطالعات نشان داده اند که حجم سکته مغزی در یک آزمون ورزش تصاعدی به طور پیوسته در ورزشکاران استقامتی نسبت به نوع اندک (سطحی) مشاهده شده در غیرورزشکاران افزایش می یابد (8،26). این به معنی این است که عواملی از قبیل پر شدن دیاستولیک افزایش یافته و یا عملکرد پمپ عضلات اسکلتی برتر نیز ممکن است در ایجاد 〖V ̇O〗_2max بالاتر در ورزشکاران مهم باشد.
اطلاعات محدود نشان داده اند که تفاوت های کیفی ممکن است در واکنش های قلبی ورزشکاران استقامتی کودک برای تمرین در مقایسه با آن دسته از همتایان بزرگسال شان وجود داشته باشد. متوسط 〖V ̇O〗_2max در مطالعات دوندگان ماراتن مرد نابالغ بسیار آموزش دیده به طور معمول mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 65 – 60 ، در مقایسه با مقدار متوسط mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 52 در پسران غیر آموزش دیده می شود (21). اگر چه سطوح پایین تر 〖V ̇O〗_2max در کودکان در مقایسه با ورزشکاران بزرگسال می تواند بازتاب مدت و یا شدت آموزش باشد، این پیشنهاد شده که یک "سقف" ممکن است برای بهبود 〖V ̇O〗_2max با تمرینات هوازی قبل از سن بلوغ وجود داشته باشد (13).
چه اینکه ورزشکاران استقامتی کودک دوره استراحت بیشتری از اندازه بطن چپ در مقایسه با غیرورزشکاران نشان دهند، بحث انگیز می باشد. تعدادی از مطالعات نشان می دهند قطر دیاستولیک بطن مشابه در ورزشکاران و غیر ورزشکاران جوان با کسانی که ابعاد بطن چپ بزرگتر در ورزشکاران کودک نشان می دهند، قابل مقایسه است (10،16،19،20،25،32،35،38). هیچ داده قبلی برای بررسی نقش های نسبی بازده قلبی و استخراج اکسیژن محیطی (تفاوت اکسیژن شریانی) در تعریف 〖V ̇O〗_2max بزرگتر در ورزشکاران کودک در مقایسه با غیر ورزشکاران در دسترس نمی باشد.
این مطالعه از اکوکاردیوگرافی دو بعدی در مورد دوره استراحت و اکوکاردیوگرافی داپلر با تمرین برای بررسی ویژگی های قلبی و عروقی دوچرخه سواران کودک نابالغ به خوبی آموزش دیده، مورد استفاده بود. به طور خاص، این تحقیق برای مقایسه ابعاد دوره استراحت قلبی، نسبت اهمیت Q ̇_max و اختلاف اکسیژن شریانی حداکثری به عنوان تعیین کننده های 〖V ̇O〗_2max، و الگوی واکنش حجم سکته مغزی به تمرین در دوچرخه سواران کودک در مقایسه با یک گروه از کودکان هم سن غیر آموزش دیده، طراحی شده بود. به علامه، این مطالعه در پی مقایسه ویژگی های دوچرخه سواران کودک با ویژگی هایی که قبلاً در ورزشکاران استقامتی بزرگسالان توصیف شده، می باشد.
مواد و روش ها
هفت دوچرخه سوار کودک رقابتی آموزش دیده (با میانگین سنی 11.9سال، محدوده سنی 13.2 – 10.7) برای آزمون تمرین مورد مطالعه قرار گرفته بودند. در ابتدا یازده پسر از منطقه انگلستان جدید از لیست ثبت نامی از فدراسیون دوچرخه سواری ایالات متحده آمریکا به عنوان افراد بالقوه شناسایی بودند. دو نفر برای مشارکت (در مطالعه) کاهش یافته، یک نفر به طور فعال آموزش ندیده بود، و یک نفر دیگر نمی توانست (در این لیست) قرار گیرد. دوچرخه سواران در مطالعه همه سالم بودند، و هیچ کدام مصرف دارویی که آمادگی جسمانی هوازی را تحت تاثیر قرار دهد، نداشتند. متوسط مدت زمان آموزش 3.4 سال (دامنه 6- 1.5 سال) بود. دوچرخه سواران متوسطی از d.〖wk〗^(-1) 4 (دامنه 7 – 2 روز) آموزش دیده شده بودند. یکی در مسابقات چندگانه بود که بیشترین زمان آموزش اش را صرف دو مسافت طولانی می کرد، در حالی که دیگری اصولاً در مسابقه دوچرخه سواری موتور کراس (BMX) به رقابت می پرداخت. پنج نفر دیگر به طور متوسط miles.〖wk〗^(-1) 83 (محدوده 125 - 45 مایل) دوچرخه سواری می کردند. همه افراد در مسابقات منطقه ای و ملی حداقل هفته ای یک بار در زمان آزمون به رقابت می پرداختند. همه دوچرخه سواران در دیگر ورزش ها (فوتبال، شنا، بسکتبال، و یا سنگ نوردی) شرکت کرده بودند.
برای تعیین وضعیت بلوغ، از افراد خواسته شد در مورد ظهور ویژگی های جنسی ثانویه خود ارزیابی نمایند. هیچ یک موهای صورت رشد یافته و یا تغییرات صدا نداشتند، هر چند دو نفر از هفت نفر ظهور موهای زهار (ناحیه تناسلی) را گزارش کرده بودند.
یافته ها در دوچرخه سواران با آن دسته از 39 پسر غیر آموزش دیده که قبلاً در گزارش های تأثیر آمادگی جسمانی قلبی عروقی در عملکرد دو مسافت طولانی (28) و تعیین کننده های فیزیولوژیکی جذب اکسیژن حداکثری توصیف شده بودند، مقایسه شده بودند (27). برای اطمینان از طیف گسترده ای از آمادگی جسمانی، این گروه از 10 پسر مورد مطالعه از هر چارک از زمان های پایانی در یک آزمون دو یک مایلی (یک نفر در انجام کامل آزمون ناموفق بود) تشکیل شده بودند. بیست و هفت (69 %) در یک انجمن تیم های ورزشی (عمدتاً فوتبال و بسکتبال) شرکت داشتند، اما هیچ کدام در آموزش تمرین منظم شرکت نداشتند.
افراد آموزش ندیده برای اجتناب از فعالیت بدنی فشرده برای روز قبل از آزمون و اجتناب از مصرف مواد غذایی در طول 3 - 2 ساعت زمان آزمون آموزش داده شده بودند. از دوچرخه سواران خواسته شده بود برای این آزمون (رژیم غذایی، خواب و تمرین) به همان روشی که آنها برای یک مسابقه رقابتی داشتند، آماده شوند. آزمون در یک آزمایشگاه با هوای مطبوع با رطوبت متوسط و درجه حرارت 20 درجه سانتی گراد انجام شده بود.
ارتفاع با یک قدسنج و توده بدن (بدون کفش) با یک مقیاس اشعه تعادل کالیبره شده (واسنجی شده) اندازه گیری شده بود. اندازه گیری های پوستی کتف و عضله سه سر در سه تکرار با استفاده از تکنیک های استاندارد در نظر گرفته شده بود. اندازه گیری های خلاصه با استفاده از روابط کشتار به درصد چربی بدن تبدیل شده بود (37). توده بدون چربی بدن به عنوان (توده بدن) - (درصد چربی × توده بدن × 0.01) محاسبه شده بود.
ابعاد بطن چپ توسط حالت M اکوکاردیوگرافی با استفاده از دو راهنمایی بُعدی (Hewlett Packard Sonos 1000 ،Andover ، MA) با افراد در وضعیت خوابیده به پشت اندازه گیری شده بود. اندازه گیری بطن چپ در دیدگاه محور طولی پارا استرنال بلافاصله در انتهای نکاتی از بروشور دریچه میترال ساخته شده بود. بُعد پایانی دیاستولیک بطن چپ (EDD) به عنوان فاصله از لبه خلفی دیواره (سپتوم) بطنی به سطح اندوکاردیال از دیواره آزاد منطبق بطن چپ با موج Q از نوار قلب ثبت شده بود. بُعد پایانی سیستولی بطن چپ (ESD) به عنوان کوتاه ترین فاصله از سطح اندوکاردیال دیواره آزاد به دیواره بطنی در طول سیستول بطنی اندازه گیری شده بود. درصد کوتاه ترین شکاف بطن چپ (SF) به عنوان خارج قسمت (EDD-ESD)/EDD×100 محاسبه شده بود. بُعد دیواره بطن چپ و دیواره خلفی در دیاستول در موج Q از نوار قلب اندازه گیری شده بود. تمام ابعاد از سه اندازه گیری میانگین گرفته شده بودند و نسبت به ریشه مربع از ناحیه سطح بدن بیان شده بودند.
آزمون چرخه حداکثری عمودی با یک ارگومتر ترمز مکانیکی Monark انجام شده بودند ( Varberg، سوئد). ارتفاع صندلی برای تولید حدود 15 درجه زاویه زانو در گستره کامل تنظیم شده بود. دوچرخه سواران با یک آهنگ اولیه از 50 دور در دقیقه به مدت 3 دقیقه حجم کار از W 75 و 25 پدال زده بودند. آهنگ پدال زدن تا 90 دور در دقیقه، با دفعات فزاینده از W 25 به نقطه خستگی افزایش یافته بود. هیچ ورزشکاری با حجم کار اولیه و افزایشی از W 25 ، با مراحل 3 دقیقه ای و یک آهنگ پدال زدن ثابت 50 دور در دقیقه دوچرخه سواری نکرد. خستگی به عنوان نقطه ای که افراد دیگر قادر به حفظ میزان پدال زدن مناسب نبودند، تعریف شده بود.
ضربان قلب توسط نوار قلب تعیین شده بود. متغیرهای مبادله گاز با روش های مدار (جریان) باز استاندارد با استفاده از سیستم تمرین قلبی – ریوی Q پیچیده (شرکت ابزار Quinton، سیاتل، WA) اندازه گیری شده بود. افراد از طریق فضای راکد دریچه رودلف 94 میلی لیتر، و تهویه لحظه ای نفس کشیده و توسط دستگاه تنفس سنج در خط بازدم اندازه گیری شده بودند. نمونه های هوای منقضی شده از یک محفظه اختلاط 6 لیتری گرفته شده و برای محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن توسط اکسید زیرکونیوم و آنالیزر مادون قرمز، تجزیه و تحلیل شده بود. متوسط مقادیر برای V_E، 〖V ̇O〗_2، 〖V ̇CO〗_2، و 〖V ̇CO〗_2/〖V ̇O〗_2 (RER) در فواصل بیشتر از 15 ثانیه محاسبه شده بود. این سیستم قبل از هر آزمون فردی با استفاده از گازهای استاندارد غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن شناخته شده، کالیبره شده بود (درجه بندی شده بود).
حداکثر جذب اکسیژن به صورت متوسطی از دو بالاترین مقادیر (متوسط 15 ثانیه ای) در طول دقایق پایانی تمرین تعیین شده بود. حداکثر 〖V ̇O〗_2 معادل 〖V ̇O〗_2max در نظر گرفته شده بود اگر علائم ذهنی خستگی (تنفس زیاد و یا تعرق کردن) مشهود بود، حداکثر ضربان قلب بیش از 185 ضربه در دقیقه بود و حداکثر RER بیش از 1.00 بود (22). ظرفیت کار فیزیکی (PWC) به عنوان بزرگترین حجم کار به دست آمده در W، و سرشکن شده برای ظرفیت کار جزئی تکمیل شده، تعریف شده بود.
روش های استاندارد اکوکاردیوگرافی داپلر برای برآورد بازده قلبی استفاده شده بود (36). سرعت خون در آئورت صعودی با 1.9 مگاهرتز مداوم مبدل داپلر هدایت شده از شکاف زیرگلویی اندازه گیری شده بود. یکپارچگی سرعت در طول زمان (زمان سرعت یکپارچه، VTI ) برای ضربان های فردی با ردیابی حد فاصل از منحنی سرعت هر دو بر روی خط و خارج از خط تعیین شده بود. مقادیر VTI در دوره استراحت، در طول دقایق آخر از هر 3 دقیقه حجم کار، و در 30 ثانیه پایانی تمرین به طور متوسط 10 – 3 منحنی با بیشترین مقادیر VTI و بیشترین پوشش های طیفی مشخص به دست آمده بود.
حداکثر قطر آئورت صعودی در محل اتصال Sino tubular (منطقه از آئورت صعودی بین سینوس آئورت از والسالوا) توسط اکوکاردیوگرافی دو بعدی با افراد نشسته در چرخ کارسنج بلافاصله قبل از تمرین اندازه گیری شده بود. منطقه مقطعی آئورت سپس از میانگین 10 - 5 بار اندازه گیری قطر، با فرض اینکه آئورت گرد می باشد محاسبه شده بود.
حجم سکته مغزی به عنوان محصولی از VTI و ناحیه مقطعی آئورت برآورد شده بود. بازده قلبی سپس به عنوان محصولی از ضربان قلب و حجم سکته مغزی محاسبه شده بود و تفاوت اکسیژن شریانی به عنوان خارج قسمتی از 〖V ̇O〗_2 تقسیم شده به وسیله بازده قلبی محاسبه شده بود. بازده قلبی و حجم سکته مغزی نسبت به سطح بدن بیان شده بود (شاخص قلبی و شاخص سکته مغزی، به ترتیب).
اگر چه روش داپلر مشمول خطای روش شناختی بالقوه (36)، قابلیت اطمینان و اعتبار بالا می باشد. در میان 13 نفر در این آزمایشگاه، ضریب همبستگی درونی برای حجم سکته مغزی حداکثری مشتق از داپلر در طول دو آزمون دوچرخه سواری یکسان R= 0.90 ، با یک ضریب تغییرات 8.5 % بود (29). هیچ تفاوت قابل توجهی در متوسط حجم سکته مغزی حداکثری هنگام مقایسه اندازه گیری های داپلر با کسانی که توسط مقاوت ظاهری ژنتیکی قفسه سینه در هشت پسر تعیین شده بود (60± 11 mL ، در مقابل 68±13 mL) مشاهده نشده بود (30).
زمان تخلیه سیستولیک در تمرین حداکثری از منحنی های زمان - سرعت مشتق از داپلر تعیین شده بود. زمان پر شدن دیاستولیک در دوره خستگی سپس به عنوان زمان چرخه قلبی (ضربان قلبی maximal /60) منهای زمان تخلیه سیستولیک (نادیده گرفتن دوره های سیستولیک isovolumic جزئی و دیاستولیک) برآورد شده بود. سرعت تخلیه سیستولیک و سرعت پر شدن دیاستولیک در تمرین حداکثری توسط تقسیم حجم سکته مغزی حداکثری با تخلیه سیستولیک و دوره های پر شدن دیاستولیک برآوردی تعیین شده بود، به ترتیب، با فرض اینکه حجم سکته مغزی مربوط به حجم پر شدن بطن چپ در هر ضربان می باشد.
تفاوت های فیزیولوژیک و آنتروپومتریک بین دوچرخه سواران و افراد آموزش ندیده توسط آزمون t استیودنت مستقل مورد بررسی قرار گرفته بود. معنی داری آماری به عنوان P< 0.05 تعریف شده بود.
رضایتنامه آگاهانه و موافقت والدین و کودکان به دست آمده بود. این مطالعه توسط کمیته بازبینی رسمی مرکز پزشکی Baystate مورد بررسی قرار گرفته و تایید شده بود.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 

09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com