کتاب آشنایی با آزمون‌های ورزشی بالینی

کتاب حاضر توسط رابرت شون و توماس رابرتسون نگارش شده است. کتاب آشنایی با آزمون‌های ورزشی بالینی با  ویراستار علمی دکتر علیرضا پاآهو و ویراستاری ادبی دکتر سمیه کاویانی که توسط دکتر علیرضا پاآهو و دکتر یونس خادمی با دقت بالا ترجمه شده است.

در کنار کتاب حاضر می‌توان به کتب دیگری مانند فیزیولوژی تمرین بدنی، فیزیولوژی ورزشی : نظریه تا عمل اشاره کرد.

نکته مهم: در صورتی که می‌خواهید به منابع خارجی در مورد آزمون‌های ورزشی بالینی دسترسی داشته باشید به سایت پویا کتاب (اولین مرجع کتب خارجی علوم ورزشی) مراجعه کنید تا دنیایی از منابع جدید به روز شما باز شود.

مقدمه‌ای بر آزمونهای ورزشی بالینی

این کتاب برای کارشناسان بالینی که قصد دارند از اطلاعات به دست آمده از آزمون‌های ورزشی در ارزیابی و مراقبت از بیماران با نشانگان مرتبط با ورزش استفاده کنند، نگاشته شده است.

با این هدف، تمرکز خود را در این کتاب بر آزمونهای ورزشی (تست ورزش) فزاینده که به طورکلی در پروتکل آزمون ورزشی-بالینی مورد استفاده قرار می‌گیرد، قرار داده‌ایم.

اندازه‌گیری‌های به دست آمده در طول آزمون‌های ورزشی قلبی-ریوی استاندارد (CPET) اطلاعات بی‌نظیری در رابطه با عملکرد یکپارچه دستگاه‌های قلبی-ریوی، تنفسی و عضلانی فراهم می‌کنند، زیرا آزمودنی از استراحت تا تلاش تمرینی بیشینه پیش می‌رود.

حال آن که شماری از پروتکل‌های ورزشی ساده همچون (تست ورزش) آزمون‌های پله و پیاده‌روی در ارزیابی کلی اختلال ارزشمند هستند، اما هیچ‌گونه اطلاعات تشخیصی فراهم نمی‌کنند. اطلاعات به دست آمده از یک CPET می‌توانند دستگاه محدود کننده تمرین را مشخص کنند و اطلاعات ویژه‌ای درباره ویژگی‌های پاتوفیزیولوژی این محدودیت فراهم کنند.

علاوه بر تدارک اطلاعات تشخیصی در بیماران با محدودیت تمرینی، یک CPET همچنین برای مشخص کردن نیمرخ خطر در بیماران با نارسایی قلبی، بیماری قلبی مادرزادی یا پُرفشاری ریوی به کار برده می‌شود و آزمون (تست ورزش) می‌تواند بینش تشخیصی در رابطه با اختلال عملکردی در ورزشکارانی که به یک تلاش تمرینی شدید پایدار نیاز دارند، فراهم کند.

یکی از نشانه‌های پایان آزمونهای ورزشی (تست ورزش) بیشینه زمانی است که آزمودنی توانایی حفظ بلند مدت نیازمندی‌های مربوط به افزایش تلاش عضلانی را نداشته باشد. این شکست تلاش در طول CPET معمولاً به محدودیت تحویل بیشترین میزان اکسیژن به عضلات فعال که عملکرد دستگاه قلبی-عروقی است، نسبت داده می‌شود.

با این حال، بیشترین جذب اکسیژن به وسیله دستگاه تنفسی و بیشترین میزان مصرف اکسیژن تحویل داده شده برای تولید قدرت انقباضی در عضلات فعال نیز عوامل بالقوه محدود کننده‌ای در وضعیت‌های بیمارگونه گوناگون هستند. عملکرد ورزشی بیشینه به هر سه دستگاه وابسته است و اختلال ورزشی در بیمار می‌تواند ناشی از هر گونه ترکیبی از این سه مولفه ایجاد شود.

آشنایی با آزمون ورزشی قلبی-ریوی (تست ورزش)

یک آزمون ورزشی قلبی-ریوی بالینی استاندارد (CPET) در بردارنده اندازه‌گیری‌های مداوم پارامترهای متابولیکی، قلبی-عروقی و تنفسی در یک دوره 8 تا 15 دقیقه‌ای می‌باشد که در آن شدت تمرین به تدریج از حرکت حداقلی تا تلاش بیشینه افزایش می‌یابد.

تجهیزات مورد نیاز برای CPET (آزمونهای بالینی)

دستگاه‌های تجاری یکپارچه مورد استفاده برای CPET داده‌های چندین دستگاه را ثبت می‌کنند، اما ویژگی تعیین کننده یک CPET را اندازه‌گیری‌های بازدمی به دست آمده در طول تمرین تشکیل می‌دهد.

حجم تنفس بازدمی و غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن گاز بازدمی پیوسته کنترل می‌شوند، از اینرو آزمودنی باید ضمن تنفس از راه دهان‌گیر یا ماسک متصل به دستگاه اندازه‌گیری تمرین کند.

برای دستگاه‌هایی که اندازه گیری‌های نفس به نفس تهویه و تبادل گاز را انجام می‌دهند، هر کدام یک از دستگاه‌های تعبیه شده در دهان‌گیر یا ماسک ورزشی می‌توانند میزان جریان را در هر بازدم کنترل کنند.

همچنین، یک پورت نمونه‌برداری برای اندازه‌گیری غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن بازدمی در دهان‌گیر یا ماسک تعبیه شده است. مقادیر نمونه‌برداری شده از گازهای تنفسی به اندازه کافی برای محاسبه دقیق حجم تنفس، اکسیژن مصرفی و دی اکسید کربن خروجی در هر بازدم مناسب هستند.

برای دستگاه‌های ساده‌تری که آنالیز نفس به نفس را ارائه نمی‌دهند، گاز بازدمی بیمار از راه یک جعبه مخلوط کننده هدایت می‌شود و حجم و غلظت گاز تنفسی در بخش انتهایی آن اندازه‌گیری می‌شود.

هر دو نوع دستگاه اندازه‌گیری برای بیشتر کاربردهای بالینی مناسب هستند، اگر چه دستگاه‌های نفس به نفس می‌توانند اطلاعات بیشتری در مورد الگوهای تنفسی مشاهده شده در برخی حالت‌های بیماری را فراهم کنند.

علاوه بر اندازه‌گیری‌های گاز تنفسی، دستگاه‌های CPET یکپارچه‌ای برای ثبت پیوسته الکتروکاردیوگرام 12 لیدی استاندارد جهت نشان دادن سرعت، ریتم و تغییرات ST در طول و پس از تمرین تدارک یافته‌اند.

این دستگاه‌ها معمولاً می‌توانند از یک کاف خودکار فشار خون و یک پالس اُکسی‌متر درونداد دریافت کنند. همچنین، اندازه‌گیری‌های فشار خون دستی و پالس اُکسی‌متر می‌توانند در طول تمرین و بازگشت به حالت اولیه ثبت شوند

پروتکل فزاینده آزمونهای ورزشی – بالینی

پروتکل فزاینده مورد استفاده برای پژوهش‌های بالینی باید دو ویژگی در آزمون‌های ورزشی داشته باشد تا به عنوان یک ابزار تشخیصی در نظرگرفته شود. نخست، یک CPET استاندارد باید از تمرینی استفاده ‌کند که حداقل 50 درصد توده عضلانی آزمودنی را به کار گیرد.

این نوع تمرین معیاری است که به راحتی بر روی یک چرخ کار سنج یا نوارگردان انجام می‌شود. دوم، پروتکل فزاینده چرخ کار سنج یا نوارگردان باید 8 تا 15 دقیقه به طول انجامد و از پایین‌ترین سطح فشار آغاز و تا یک تلاش بیشینه پیشرفت کند.

برای چرخ کار سنج یا نوارگردان ورزشی، میزان افزایش فشار تمرین باید به گونه‌ای تنظیم شود که آزمودنی قادر به انجام 8 تا 15 دقیقه تمرین باشد. برای آزمودنی‌هایی که روی یک چرخ کار سنج تمرین می‌کنند، افزایش تدریجی مقاومت دوچرخه به وات بیان می‌شود.

دستگاه ورزشی که میزان افزایش وات در دقیقه را تعیین می‌کند، باید با توجه به اندازه آزمودنی تنظیم شود، زیرا آزمودنی‌های درشت‌تر می‌توانند توان تولیدی مطلق بیشتری را به دست آورند. برای تکمیل یک آزمونهای ورزشی (تست ورزش) بیشینه 8 تا 15 دقیقه‌ای، افزایش توان انتخابی باید با توجه به اندازه آزمودنی و برآورد تقریبی بیشترین ظرفیت تمرینی آزمودنی صورت پذیرد.

برای مثال، زنان سالخورده ریز جثه می‌توانند با افزایش 10 وات در دقیقه کار کنند و بیش از 8 دقیقه قادر به تمرین نیستند، در حالی که یک مرد جوان درشت جثه می‌تواند در طول 15 دقیقه افزایش 25 وات در دقیقه را تحمل کند.

برای نوارگردان ورزشی، یک پروتکل استاندارد سرعت و شیب نوارگردان را به طور مناسب افزایش می‌دهد، زیرا آزمودنی‌هایی که بر روی نوارگردان تمرین می‌کنند، فارغ از درشت یا ریز جثه بودن باید وزن بدن خود را حمل کنند.

با این حال، افزایش سرعت و شیب نوارگردان بایستی با توجه به بیشترین ظرفیت تمرینی برآورد شده در 8 تا 15 دقیقه آزمون تنظیم شود. دستگاه‌های تجاری مربوط به آزمون ورزشی می‌توانند به طور خودکار روند افزایش انتخاب شده بر روی چرخ کار سنج یا نوارگردان را در طول آزمون تنظیم کنند.

معرفی اندازه‌گیری‌های به دست آمده در CPET (آزمونهای بالینی)

نرم افزار موجود در دستگاه‌های ورزشی یکپارچه از اندازه‌گیری غلظت گاز برای محاسبه اندازه‌گیری نفس به نفس حجم جاری، اکسیژن مصرفی و دی اکسید کربن تولیدی استفاده می‌کند.

نرم افزار دستگاه ورزشی معمولاً داده‌های CPET به دست آمده در آزمون را در یک جدول با ستون‌های میانگین 20 ثانیه‌ای شامل اکسیژن مصرفی، دی اکسید کربن تولیدی، حجم جاری، تهویه دقیقه‌ای، میزان تنفس، ضربان قلب، اکسیژن پایان حجم جاری، دی اکسید کربن پایان حجم جاری، ردیابی‌های ECG، فشار خون، اشباع اکسیژن و توان خروجی برای پژوهش‌های کارسنج یا زمان برای پژوهش‌های نوارگردان را ارائه می‌دهد.

نسبت‌های سودمند در تفسیر آزمون (آزمونهای بالینی) از این اندازه‌گیری‌های پایه محاسبه می‌شوند. آن‌ها شامل نسبت تبادل تنفسی (R = VCO2/VO2)، پالس اکسیژن (VO2/heart rate) و معادل‌های تهویه برای اکسیژن (VE/VO2) و دی اکسید کربن (VE/VCO2) هستند.

نمودارهای نفس به نفس اکسیژن مصرفی و دی اکسید کربن تولیدی در طول یک آزمون فزاینده تغییرپذیری قابل توجهی را نشان می دهند، اما این تغییرپذیری عمدتاً به تغییرپذیری اندازه تنفس نسبت داده می‌شود و خطای اندازه گیری یا تغییر در متابولیسم عضله را نشان نمی‌دهد.

با توجه به این که این تغییرپذیری از راه ماسک اندازه‌گیری می‌شود، اندازه‌گیری انجام شده نشان دهنده تغییرپذیری تغییرات متابولیکی در عضله فعال نیست، اندازه‌گیری‌های تبادل گاز تنفسی معمولاً در زمان‌های 20 ثانیه جمع شده و به واحدهای میلی لیتر در دقیقه توصیف می‌شوند.

توان تولیدی و اکسیژن مصرفی (در آزمونهای ورزشی)

در طول یک آزمون فزاینده، ارتباط خطی ثابت بین اکسیژن مصرفی آزمودنی و توان تولیدی وجود دارد. برای آزمودنی‌هایی که بر روی چرخ کار سنج با افزایش وات مناسب تمرین می‌کنند، هر وات اضافی توان تولیدی با افزایش اکسیژن مصرفی 10 میلی لیتر در دقیقه همراه است.

برای پروتکل‌های نوارگردان که یک سرعت پیاده‌روی ثابت را با افزایش تدریجی شیب نوارگردان مورد استفاده قرار می‌دهند، این رابطه خطی است. در پروتکل‌های نوارگردان که شیب و سرعت نوارگردان افزایش می‌یابند نیز یک افزایش خطی اکسیژن مصرفی را نشان می‌دهند، با این استثناء که انتقال از پیاده‌روی به دویدن موجب افزایش ناگهانی اکسیژن مصرفی می‌شود.

اندازه گیری اکسیژن مصرفی در بخش پایانی یک تلاش بیشینه نشان دهنده یک تعریف بالینی پذیرفته شده از اکسیژن مصرفی بیشینه (VO2max) است. برخی از منابع به این اندازه‌گیری به عنوان اکسیژن مصرفی اوج اشاره می‌کنند، مگر این که یک اکسیژن مصرفی پایدار و بدون تغییر در مواجه با افزایش توان تولیدی وجود داشته باشد.

ما از واژه VO2max برای هر گونه تلاش محدود به علائم استفاده خواهیم کرد. با استفاده از این تعریف، VO2max هنوز به طور استثنایی یک اندازه‌گیری تجدید پذیر برای تمامی آزمودنی‌ها است که تغییرپذیری روزانه آن بیش از 2 تا 3 درصد نمی‌باشد.

رخدادهای فیزیولوژیکی که در طول یک CPET رخ می‌دهند در بردارنده سازگاری‌های تدریجی گروه‌های عضلانی فعال، سازگاری‌های دستگاه گردش خون و دستگاه تنفسی برای حفظ توان با افزایش شدت تمرین می‌باشند.

سه فصل پیش‌رو پیشرفت طبیعی پاسخ‌های ورزشی برای هر سه دستگاه مربوط (دستگاه عضلانی فعال، دستگاه گردش خون و دستگاه تنفسی) در پیشروی آزمودنی از گرم کردن تا یک تلاش تمرینی بیشینه را مرور خواهند کرد. فصل‌های بعدی بر پاسخ‌های دستگاه در بیماری‌های گوناگون و مشاهدات به وجود آمده در طول پروتکل فزاینده تمرکز خواهند کرد.