Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Tiedettä teknologian takana – taustaa kuormittumisen ja palautumisen arviointiin, Piia Kaikkonen

458 views

Published on

Liikuntatieteiden tohtori Piia Kaikkosen pitämän esityksen materiaali Liikuntatieteellisen seuran ja yhteistyötahojen Kuntotestauspäiviltä 16.3.2017 Tampereelta.
Kaikkonen työskentelee testauspäällikkönä Tampereen Urheilulääkäriasemalla (osa Urho Kekkosen Kuntoinstituuttisäätiötä)
"Tiedettä teknologian takana – taustaa kuormittumisen ja palautumisen arviointiin"

Published in: Health & Medicine
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Tiedettä teknologian takana – taustaa kuormittumisen ja palautumisen arviointiin, Piia Kaikkonen

  1. 1. Tiedettä teknologian takana – taustaa kuormittumisen ja palautumisen arviointiin Piia Kaikkonen, LitT, testauspäällikkö, Tampereen Urheilulääkäriasema Kuntotestauspäivät 15.‒16.3.2017
  2. 2. Sisältöä 1) Kuormittuminen ja palautuminen 2) Käytettyjä menetelmiä 3) Sykevariaation perusteita 4) Harjoittelu ja sykevariaatio 5) Uutta teknologiaa (ylikuormitus) terveurheilija.fi 2
  3. 3. (ylikuormitus) Ylikuormitusperiaate ja superkompensaatio Elinjärjestelmien ylikuormitus ja autonomisten prosessien riittävä palautuminen, superkompensaatio AIKA SUORITUSKYKY Elinjärjestelmien ylikuormitus ja autonomisten prosessien riittämätön palautuminen terveurheilija.fi 3
  4. 4. Kuormittuuko? Palautuuko? HOMEOSTAASI Neurofysiologiset säätelymekanismit joko lisäävät tai vähentävät elimistön fysiologista reaktiivisuutta kuormittaviin tilanteisiin.Yksilöllinen kuormituksen sieto ja reaktiivisuus! Pitkittynyt liiallinen kuormitus lisää herkkyyttä stressille. terveurheilija.fi 4
  5. 5. Kuormittuminen ja ylikuormittuminen OR = overreaching NFOR = non-functional overreaching FOR = functional overreaching OT = overtraining OTS = overtraining syndrome PROSESSI HARJOITTELU TEHOSTETTU HARJOITTELU LOPPUTULOS PALAUTUMINEN Päiv(i)ä Päiviä-viikkoja Viikkoja-kuukausia Kuukausia-…… SUORITUSKYKY Parantunut (ylikuormitus) Akuutti väsymys Toiminnallinen ylikuormitus Ei-toiminnallinen ylikuormitus Ylikuormitus- oireyhtymä (OTS) Hetkellinen heikkeneminen, esim. leiri Ennallaan, heikkenee Heikentynyt (pitkästä levosta huolimatta) Mukaeltu: Meeusen ym. 2012 MSSE terveurheilija.fi 5
  6. 6. Ulkoinen harjoituskuormitus (external training load) (ylikuormitus) • harjoituksen kesto • harjoituksen intensiteetti (absoluuttinen/suhteellinen) • voima, nopeus, matka, teho • harjoitusten useus • (palautusaikojen pituus/määrä) terveurheilija.fi 6
  7. 7. Fysiologinen harjoituskuormitus (internal training load) (ylikuormitus) • HR + HRV • koettu rasitus/väsymys (RPE) • laktaatti • EPOC • kyselyt ja päiväkirjat ------------------------------- • TRIMP (Training Impulse, HR + kesto min) • TRIMPi (Training Impulseindividual, HR + Bla + kesto min) • session RPE (RPE 1-10 + kesto min) • psykomotoriset testit • hermolihasjärjestelmän toiminta (esim. hyppytestit) • biokemialliset muutokset (esim. testosteroni, kortisoli, kreatiinikinaasi)? terveurheilija.fi 7
  8. 8. Kuormittumisen arviointi Variable Units/descriptors Frequency Sessions per day, week, month Time Seconds, minutes, hours Intensity Absolute, relative Type Modality, environment Maximal effort Maximum mean power, jump height Repeat efforts Number of efforts, quality of efforts Training volume Time, intensity Perception of effort RPE Perception of fatigue and recovery Questionnaires; REST-Q, VAS Illness Incidence, duration Injury Type, duration Biochemistry and hormone analysis Baseline, response to exercise Technique Movement deviations Body composition Total body weight, fat mass, fat-free mass Sleep Quality, quantity, routine Psychology Stress, anxiety, motivation Sensations Hopeful, neutral, hopeless (ylikuormitus) Halson S. 2014 .; 44(Suppl 2): 139–147. Sports Med terveurheilija.fi 8
  9. 9. Vaatimuksia päivittäiseen kuormittumisen arviointiin (ylikuormitus) • validi mittaamaan fysiologista kuormittumista Huom! Mitä elinjärjestelmiä kuormitetaan? • riittävän herkkä reagoimaan muutoksiin • helppokäyttöinen päivittäisessä harjoittelussa • edullinen terveurheilija.fi 9
  10. 10. Päivittäisen kuormittumisen arviointi (ylikuormitus) EPOC • validi mittaamaan kokonaisvaltaista kuormittumista • herkkä muutoksille • edullinen • helppokäyttöinen RPE • validi mittaamaan kokonaisvaltaista kuormittumista • herkkä muutoksille • edullinen • helppokäyttöinen Laktaatti • validi mittaamaan kokonaisvaltaista kuormittumista • herkkä muutoksille • edullinen • helppokäyttöinen HR + HRV • validi mittaamaan kokonaisvaltaista kuormittumista • herkkä muutoksille • edullinen • helppokäyttöinen terveurheilija.fi 10
  11. 11. Sykevariaatio • sydämen lyöntien välisen ajan (RR-intervallit) vaihtelua • noninvasiivinen sydämen autonomisen säätelyn arviointi • paljon kliinisiä ja urheilufysiologisia tutkimuksia terveurheilija.fi 11
  12. 12. Parasympaattinen hermosto • Vagus, 10. aivohermo • hermottaa AV- solmuketta • sinusrytmi ilman hermostollista vaikutusta n. 110- 120 bpm terveurheilija.fi 12
  13. 13. Sykevariaation taustaa • 1965: kliininen merkitys sikiötutkimuksissa (Hon and Lee) • 1970: testejä autonomisesta neuropatiasta diabeetikoilla (Ewing et al.) • 1977: pienentynyt HRV yhteydessä suurempaan kuolleisuusriskiin infarktipotilailla (Wolf et al.) • 1981: 1. tutkimus taajuusanalyysilla, jolla tarkempaa tietoa vagaalinen vs. sympaattinen(Akselrod et al.) • 1980-luvun loppu: vahva ja itsenäinen ennustaja kuolleisuudelle infarktin jälkeen (Kleiger et al. 1987, Malik et al. 1989, Bigger et al. 1992) • 1990 → Liikunta-alan tutkimuksia kuormituksen ja palautumisen aikana terveurheilija.fi 13
  14. 14. Sykevariaation taustaa Vahvimmin vaikuttavia taustatekijöitä: • perimä • ikä • sukupuoli • asento • hengitystaajuus terveurheilija.fi 14
  15. 15. Sykevariaatio vs. syke HR vs. RRI 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 25 45 65 85 105 125 145 165 185 205 225 HR (bpm) RRI(ms) terveurheilija.fi 15
  16. 16. Sykevariaatioanalyysit Matemaattisesti analyysimenetelmät voidaan jakaa aikakenttämenetelmiin (time domain), joista edelleen • tilastollisiin ja • geometrisiin sekä taajuuskenttämenetelmiin (frequency domain), joista edelleen • parametrisiin ja • nonparametrisiin. terveurheilija.fi 16
  17. 17. Sykevariaatioanalyysit Tilastollisia aikasarjamuuttujia mm. • SDNN (ms), peräkkäisten RR-intervallien keskihajonta valitulta ajalta • RMSSD (ms), perättäisten RR-intervallien erotuksen toisen potenssin summan neliöjuuri • pNN50 (%), suurempien kuin 50 ms RR-intervallien osuus prosentteina • hyvä toistettavuus • soveltuvat pitkiin mittausjaksoihin terveurheilija.fi 17
  18. 18. Sykevariaatioanalyysit Geometriset aikasarjamuuttujat • SD1, vagaalinen variaatio • SD2, kokonaisvariaatio • laadulliset muutokset • vähemmän tutkittu Responses of the geometric indices of heart rate variability to the active orthostatic test in women de Abreu1et al. 2014. terveurheilija.fi 18
  19. 19. Sykevariaation taajuusanalyysit • Korkean taajuuden variaatio (HFP, high frequency power, 0.15-0.4 Hz) • vagaalisen aktiivisuuden säätelemä • sisäänhengitettäessä vagaalisten hermosolujen inhibitio • hengityksen taajuus ja syvyys vaikuttavat • Matalan taajuuden variaatio (LFP, low frequency power, 0.04-0.15) • vagaalinen + sympaattinen aktiivisuus • verenpaineen säätelymekanismit, baroreseptorirefleksit • Erittäin matalan taajuuden variaatio (VLFP, very low frequency power, alle 0.04 Hz) • lämmön säätely, reniini-angiotensiini-aldosteroni-järjestelmä terveurheilija.fi 19
  20. 20. Sykevariaation taajuusanalyysit • toistettavuus hieman heikompi kuin aikasarja-analyyseissä • vaativat stationaarisen signaalin ‒ vakioidut lepomittaukset • käytetään myös ns. normalisoituina yksikköinä (nu); ei kerro absoluuttista määrää vaan HF:LF suhteen • Mistä kertoo? mukana sekä vagaalista että sympaattista säätelyä. Kumpi muuttuu? • eri menetelmiä mm. • Fast Fourier Transform • Autoregressive modeling terveurheilija.fi 20
  21. 21. Sykevariaation taajuusanalyysit Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use. Circulation. 93(5):1043-1065, March 1, 1996. Interval tachogram of 256 consecutive RR values in a normal subject at a) supine rest b) head-up tilt C-D) Autoregressive modeling E-F) Fast Fourier transform terveurheilija.fi 21
  22. 22. Aikataajuusanalyysi An example of RRI periods (top) and the computed spectrogram of one subject during an incremental exercise, using STFT analysis. X-axis = time (s), Y-axis = frequency (Hz), Z-axis = power spectral density (PSD, ms2/Hz) (Cottin et al. 2006). • taajuusanalyysi liukuvana keskiarvona jokaiselle mittauspisteelle • soveltuu vaihtelevan signaalin analyysiin, esim. kuormituksesta palautuminen terveurheilija.fi 22
  23. 23. Aika-taajuusanalyysin vaiheita Saalasti 2003. Neural networks for heart rate time series analysis. Studies in Computing, University of Jyväskylä. Dissertation. Signaalin resamplaus = ”tasavälistäminen”… Analyysi-ikkunan mallin ja pituuden valinta… Turhien taajuuksien pois suodattaminen… Artefaktojen manuaalinen/automaattinen poisto terveurheilija.fi 23
  24. 24. Sykevariaatio kuormittumisen arvioinnissa Uusitalo A. 2000 Suomen Lääkärilehti Naisurheilija normaalissa harjoittelutilanteessa HR 48 lnt/min SDRR 82 ms Naisurheilija ylikuormittuneena HR 47 lnt/min SDRR 12 ms terveurheilija.fi 24
  25. 25. • On herkempi muutoksille kuin esim. leposyke. • Fyysinen ja psyykkinen kuormitus vähentää sykevariaatiota levossa. • Palautuminen yksittäisestä kuormittavasta (kestävyys)harjoituksesta voi kestää 24‒48 tuntia. • Harjoituksen intensiteetti on ensisijainen vaikuttava tekijä, myös harjoituksen pituus jos teho n. 60‒70 % wmax (vrt. epoc). • Harjoituskuormituksen erot voivat näkyä jo ensimmäisten palautumisminuuttien aikana. Sykevariaatio kuormittumisen arvioinnissa terveurheilija.fi 25
  26. 26. Ota huomioon toistomittauksissa… • Time of the day • Time of the year • Testing environment; humidity, temperature, lightness • Use of caffeine, alcohol, tobacco etc. substances • Nutrition and previous meal • Medication • Actual health • Menstrual cycle • Training history • Training volume and intensity during previous days • Time interval to previous exercise • Quality and quantity of sleep • Stress level (psychological, social, economical) • Methodological • Posture • Identical collection, transportation, storage and analyze protocol • Others • Changes in blood volume • Changes in weight Uusitalo 2000, The physician and sportsmedicine terveurheilija.fi 26
  27. 27. Kestävyysharjoittelu ja HRV • Suorituskyvyn ja lepo-HRV yhteys? Ristiriitaisia tuloksia. • Ylikuormittuminen yleensä vähentää sykevariaatiota levossa. • Suurempi lepo-HRV on usein yhteydessä suorituskyvyn kehittymiseen. • Harjoittelun ohjelmointi HRV-ohjatusti on tuonut hyviä tuloksia. (Kiviniemi ym. 2007+2010, Plews ym. 2013, Vesterinen ym. 2016) terveurheilija.fi 27
  28. 28. Kestävyysharjoittelu ja HRV Vesterinen et al. 2016. Medicine & Science in Sports & Exercise. 48(7):1347-1354. terveurheilija.fi 28
  29. 29. Voimaharjoittelu ja HRV • On tutkittu vähemmän kuin kestävyysharjoittelua. • Yleensä voimaharjoittelujaksoilla ei vaikutusta sykevariaatioon levossa. (Cooke and Carter 2004, Heffernan et al. 2007, Karavirta et al. 2009, Kingsley and Figueroa 2016, Madden et al. 2006) • Toteutus yleensä kohtalaisella kuormituksella, 2‒3 krt/vko. • Kuormituksen teho on vaihteleva. terveurheilija.fi 29
  30. 30. Teknologian uusia tuulia • useita HRV-appseja markkinoilla • bluetooth (erillinen sykevyö) tai puhelimen kamera (fotopletysmografia) terveurheilija.fi 30
  31. 31. Stressiä, terveyttä, suorituskykyä… This App can show and record the HRV with a Polar H7 sensor (other BLE sensors may work?!). You can also export the recorded intervals if you want to use other software or export the values as CSV and build your own evaluation. The app can show: RMSSD, SDNN, SDSD, pNN50, SD1, SD2, Pulse, Power of LF&HF-Band with FFT Livespectrum, ØLF- & ØHF-Frequency and Poincaré-Plot CardioMood provides a scientific approach to your heart rate variability analysis. With HRV Lite you will be able to: ✓ Take measurements of your HRV with unlimited durations ✓ Estimate your average stress level (Bayevsky Stress Index) ✓ Calculate time-domain HRV parameters (mRR, SDNN, RMSSD, pNN50) ✓ Detect and eliminate ectopic beats ✓ Sync with the CardioMood cloud Monitor your Heart Rate and improve your Cardiorespiratory Coherence with the Breathing Guide. REDUCE STRESS, IMPROVE PERFORMANCES, BE PREPARED FOR ACTION Slow breathing exercises, performed with a breathing cycle of 10s (cardiorespiratory resonance frequency), have been shown to help reduce stress, improve performances and make you feel more relaxed and ready for action. But how do you know you are actually doing your breathing exercise well? With SweetBeat HRV, you can see your stress levels in real time, giving you the ability to take action to reduce stress. SweetBeat’s Relax screen prompts you with a deep breathing screen that includes calming images. The monitor stats screen more widely referred to as the “geek” screen, shows all the metrics being measured. HRV For Training: In competitive sports, improved performance is often affected by alternating periods of intensive training with periods of relative rest. SweetBeat HRV measures HRV, an objective measure of your body’s response to each workout and provides training recommendations based on the morning reading. terveurheilija.fi 31
  32. 32. Tutkimuksia taustalla Validation of a New Heart Rate Measurement Algorithm for Fingertip Recording of Video Signals with Smartphones. Telemed J E Health. 2016 Aug;22(8):631-6. doi: 10.1089/tmj.2015.0212. Koenig N1, Seeck A2, Eckstein J3, Mainka A2, Huebner T2, Voss A1, Weber S4. Heart rate variability assessment with fingertip photoplethysmography and polar RS800cx as compared with electrocardiography in obese adolescents. Blood Press Monit. 2015 Dec;20(6):351-60. doi: 10.1097/MBP.0000000000000143. Vasconcellos FV1, Seabra A, Cunha FA, Montenegro RA, Bouskela E, Farinatti P. Interchangeability between heart rate and photoplethysmography variabilities during sympathetic stimulations. Physiol Meas. 2009 Dec;30(12):1357-69. doi: 10.1088/0967-3334/30/12/005. Epub 2009 Oct 28. Charlot K1, Cornolo J, Brugniaux JV, Richalet JP, Pichon A. A comparison of photoplethysmography and ECG recording to analyse heart rate variability in healthy subjects. Lu G, Yang F, Taylor JA, Stein JF. J Med Eng Technol. 2009;33(8):634-41. doi: 10.3109/03091900903150998. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2016 Aug;2016:2945-2949. doi: 10.1109/EMBC.2016.7591347. Can PPG be used for HRV analysis? Pinheiro N, Couceiro R, Henriques J, Muehlsteff J, Quintal I, Goncalves L, Carvalho P. terveurheilija.fi 32
  33. 33. Kotiinvietäväksi… • HRV on hyvä työkalu kokonaisvaltaisen stressin/kuormittumisen seurantaan. • Kuntotestaus ja kuormittumisen seuranta – mahdollisuuksia! • Herkkä muutoksille – vahvuus ja heikkous • Menetelmien ja tulosten kriittinen arviointi, löydöksen merkitys urheilijan arkeen? Vrt. lillukanvarret • Tiedä mitä mittaat! terveurheilija.fi 33
  34. 34. Kotiinvietäväksi… • Teknologia tuo mittaukset ”kaiken kansan ulottuville” – mahdollisuuksia ja haasteita! • Appseista saadaan parhaimmillaan lisäinfoa muun kuormittumistiedon (tulokset, testit, kontrolliharjoitukset, tuntemukset, valmentajan silmä…) lisäksi. • Perehdy kuitenkin taustoihin, sekä urheilijan että mittarien. terveurheilija.fi 34
  35. 35. KIITOS! 35terveurheilija.fi

×