Intervalový a kontinuální trénink v kardiovaskulární rehabilitaci

Souhrn

Cílem studie bylo posoudit fyziologickou účinnost a vliv dvou modifikací aerobního tréninku (intervalový a kontinuální) na tělesnou výkonnost a aerobní kapacitu u pacientů s ischemickou chorobou srdeční. 38 mužů s ischemickou chorobou srdeční (věk 60 ± 10,2 let) absolvovalo tříměsíční tréninkový program 3krát týdně 60 min (10 min zahřívací fáze, 25 min aerobní fáze, 15 min posilování, 10 min relaxační fáze). Pacienti s koronarograficky ověřenou stenózou > 50 % průměru lumina a/nebo ejekční frakcí levé komory nižší než 40 % (n = 22) měli v rámci aerobní fáze naordinován intervalový trénink (30sekundové pracovní fáze o intenzitě zátěže na úrovni anaerobního prahu střídající se s 60sekundovými fázemi odpočinku o intenzitě 5 W); ostatní pacienti (n = 16) absolvovali aerobní fázi programu s kontinuální zátěží o intenzitě na úrovni ventilačního anaerobního prahu. Po ukončení tříměsíčního rehabilitačního programu statisticky významně vzrostl maximální dosažený výkon i aerobní kapacita hodnocená spiroergometrickým vyšetřením jak ve skupině pacientů s intervalovou zátěží, tak ve skupině pacientů s kontinuální zátěží. Skupina s intervalovým tréninkem vykonala za každou tréninkovou jednotku 2,5 - 3krát nižší práci (p < 0,01), přesto se však parametry výkonnosti a aerobní kapacity po ukončení tříměsíčního programu statisticky významně nelišily od skupiny s kontinuálním tréninkem. Výhodou intervalového tréninku je možnost dosáhnout zlepšení i u pacientů s dysfunkcí levé komory a s chronickou ischemickou chorobou srdeční, u kterých by kontinuální zátěž mohla být hůře tolerována.

Klíčová slova:
intervalový trénink - kontinuální trénink - ischemická choroba srdeční - kardiovaskulární rehabilitace

Úvod

Kardiovaskulární rehabilitace by měla představovat nezbytnou součást komplexní léčby pacientů po akutní koronární příhodě. Začíná již během hospitalizace v nemocnici a po propuštění z nemocnice pokračuje formou řízeného ambulantního rehabilitačního programu [1]. Ambulantní kardiorehabilitační programy jsou organizovány na specializovaných pracovištích zpravidla 2-3krát týdně po dobu 2-3 měsíců. Tréninkové jednotky se skládají z úvodní zahřívací fáze, aerobního tréninku, posilovacího tréninku a závěrečné relaxační fáze [2,3,4,5,6].

Základem každé tréninkové jednotky je aerobní (vytrvalostní) trénink na nejrůznějších trenažérech, nejčastěji však na bicyklovém ergometru. Nejrozšířenějším a nejznámějším typem je aerobní trénink s kontinuální zátěží. Alternativní tréninkovou metodou může být intervalový trénink, zejména pak u starších osob, u osob s nízkou tolerancí zátěže a/nebo s horší funkcí levé komory srdeční [1,7]. Intervalový trénink spočívá ve střídání fází s vyšší intenzitou zátěže (tzv. pracovních fází) s fázemi s nižší zátěží či úplným klidem (tzv. fázemi odpočinku).

Obě dvě tréninkové metody, tj. trénink s kontinuální zátěží a intervalový trénink, jsou široce využívány nejen ve sportovní praxi, ale i v rehabilitaci. Intervalový trénink v kardiovaskulární rehabilitaci bývá doporučován a prováděn individuálně s přihlédnutím ke zdravotnímu a funkčnímu stavu, k věku i pohlaví pacienta. Podle zaměření tréninku se pak různí intenzita zátěže, délka pracovních i odpočinkových fází u intervalového tréninku a celkový počet cvičebních intervalů. Existuje proto velký počet a variabilita programových možností intervalového tréninku, kterými se nelze v rámci tohoto stručného úvodu zabývat; podrobnější údaje jsou uvedeny v písemnictví [7,8,9,10].

Práce je součinem výkonu a času, proto při stejné intenzitě zátěže se za konstantní časovou jednotku vykoná intervalovým tréninkem menší práce než tréninkem s kontinuální zátěží [8,9,10]. Srovnatelné práce by bylo možno dosáhnout prodloužením doby zátěže nebo použitím vyšší intenzity zátěže intervalového tréninku.

Kromě intenzity zátěže je důležitá i délka pracovních a odpočinkových fází. Bylo zjištěno [10], že pracovní fáze o délce 30 s se stejně dlouhou nebo i delší fází odpočinku vyvolají nižší vzestup srdeční frekvence a žádnou nebo velmi nízkou produkci laktátu i při vysokých intenzitách zátěže. Je to proto, že energie je v tak krátkých pracovních úsecích hrazena především z ATP a kyslíku vázaného na myoglobin (glykolýza se nestačí uplatnit) a tyto zdroje energie se ve fázi odpočinku stačí regenerovat. Rychlost regenerace zdrojů je závislá na intenzitě zátěže a délce trvání fáze odpočinku - za 30 s se nahradí polovina makroergních fosfátů, kompletní náhrada trvá okolo 2 min [7]. S prodlužující se délkou pracovních fází stoupá i srdeční frekvence a při vysoké intenzitě zátěže i hladina laktátu.

Na našem pracovišti, kde provozujeme kardiovaskulární rehabilitaci, máme k dispozici systém ergometrů Ergoline REHA E900 řízených počítačovým programem ErgoSoft+ pro Windows (obr. 1), který umožňuje zvolit jeden ze tří typů tréninku na bicyklovém ergometru: 1. trénink udržující konstantní zátěž, 2. trénink udržující konstantní srdeční frekvenci a 3. intervalový trénink.

Cíle práce

Ověřit fyziologickou účinnost dvou modifikací aerobního tréninku - intervalového a kontinuálního s konstantní zátěží u pacientů s ischemickou chorobou srdeční zařazených do kardiovaskulární rehabilitace.

Posoudit tříměsíční vliv těchto dvou modifikací aerobního tréninku na vybrané ukazatele tělesné výkonnosti a aerobní kapacity.

Materiál a metody

Vyšetřovaný soubor

Bylo vyšetřeno 38 mužů s ischemickou chorobou srdeční (ICHS) (věk 60 ± 10,2 let) zařazených do tříměsíčního ambulantního řízeného rehabilitačního programu. Za 5 ± 3,6 týdnů po akutním infarktu myokardu bylo zařazeno 21 mužů, 14 mužů s chronickou ICHS prodělalo akutní infarkt myokardu před 40 ± 31,7 měsíci a 3 muži s ICHS ještě infarkt neměli.

Pacienti byli rozděleni do dvou skupin podle ejekční frakce levé komory (EF LK) a přítomnosti či nepřítomnosti koronarograficky verifikované stenózy > 50 % průměru lumina. Pacientům s koronární stenózou > 50 % a/nebo EF LK nižší než 40 % (n = 22) byl naordinován intervalový trénink v rámci aerobní fáze rehabilitačního programu, ostatní pacienti (n = 16) absolvovali aerobní fázi programu s kontinuální zátěží. Obě skupiny se lišily věkem a EF LK (tab. 1).

V průběhu rehabilitačního programu byli všichni pacienti symptomaticky stabilní a měli neměnnou medikamentózní léčbu.

Během celého experimentu bylo postupováno v souladu s etickými zásadami Helsinské konvence z roku 1975 v revidovaném vydání z roku 1983.

Rehabilitační program

Všichni pacienti absolvovali trénink s kombinovanou zátěží 3krát týdně po dobu tří měsíců. Tréninková jednotka se skládala z 10minutové zahřívací fáze, 25minutové aerobní fáze, 15minutového posilování a 10minutové relaxační fáze.

Cílem zahřívací fáze bylo připravit pohybový a kardiovaskulární systém na další výkon; náplní byla gymnastická cvičení a strečink svalů.

Aerobní fáze na bicyklových ergometrech (Ergoline REHA E900) se skládala ze 3-4minutové „warm-up“ fáze při nízké zátěži, vlastního 25minutového tréninku intervalového nebo s kontinuální zátěží o intenzitě na úrovni anaerobního prahu stanoveného spiroergometrickým vyšetřením a 2minutové „cool-down“ fáze, během které se intenzita zátěže postupně snižovala. U intervalového tréninku se 30sekundové pracovní fáze o intenzitě zátěže na úrovni anaerobního prahu střídaly s 60sekundovými odpočinkovými fázemi o intenzitě zátěže 5 W. Posilovací cvičení na multifunkčních posilovacích strojích TK-HC COMPACT zahrnovala benchpress, stahování kladky a předkopávání; mimo stroj byly prováděny sedy-lehy. Intenzita zátěže se stanovila metodou 1-RM (one repetition maximum, tj. jedno opakování daného cviku provedené v plném rozsahu pohybu s maximální zátěží). Tréninková zátěž začínala na 30 % 1-RM a po týdnech se zvedala o 10 % až na 60 % 1-RM. Po dosažení 60 % 1-RM se provedl kontrolní test 1-RM a stanovila se nová intenzita zátěže odpovídající 60 % 1-RM, se kterou se cvičilo až do konce programu. Jednotlivé cviky se prováděly ve 3-5 sériích po 10 opakováních. V rámci relaxační fáze byl používán Schultzův autogenní trénink.

Během celé tréninkové jednotky byly monitorovány srdeční frekvence, krevní tlak, stupeň subjektivního vnímání intenzity zátěže dle Borgovy škály, během aerobní a posilovací fáze i EKG.

Metody vyšetření

Spiroergometrické vyšetření (přístroj Pulmonary Function System 1070 - MedGraphics, USA) bylo provedeno před zahájením, v polovině a po ukončení rehabilitačního programu. Začínalo klidovým monitorováním EKG v lehu a v sedu (Schiller CS 100). Poté následovala tříminutová adaptace vsedě na ergometru. Zátěž se zvyšovala po dvou minutách o 20 W až do symptomy limitovaného maxima.

Podle změn ventilačně respiračních hodnot byl stanoven anaerobní práh. Pro potřebu rehabilitace byla hodnota anaerobního prahu vyjádřena ve wattech, v srdeční frekvenci a stupních Borgovy škály subjektivního vnímání intenzity zátěže.

Zátěžová kapacita byla hodnocena před a po tříměsíčním programu nejvyšším dosaženým výkonem ve wattech (W_SL), výkonem přepočteným na kilogram hmotnosti (W.kg^-1_SL), vrcholovým příjmem kyslíku (V_{O2 SL}), příjmem kyslíku přepočteným na kilogram hmotnosti (V_O2.kg^-1_SL) a tepovým kyslíkem (V_O2.SF^-1_SL).

Statistické zpracování

Ke statistickému zpracování byl použit program Microsoft Excel pro Windows a program Statistica, verze 6.1.

Rozložení bylo hodnoceno Lillieforsovou modifikací Kolmogorov-Smirnovova testu normality [11] v programu Statistica. Při normálním rozložení bylo použito parametrických testů. Při porovnávání dvou závislých proměnných byl proveden dvouvýběrový párový t-test na střední hodnotu (v programu Microsoft Excel). Při porovnávání dvou nezávislých proměnných bylo nejprve dvouvýběrovým F-testem pro rozptyl zjištěno, zda se rozptyly liší či nikoliv, a podle toho pak byl použit buď dvouvýběrový t-test s rovností rozptylů nebo dvouvýběrový t-test s nerovností rozptylů (vše v programu Microsoft Excel). Nebylo-li nalezeno normální rozložení, bylo použito neparametrických testů. Při porovnávání dvou závislých proměnných byl proveden Wilcoxonův párový test (v programu Statistica) a při porovnávání dvou nezávislých proměnných byl použit Mann-Whitneyův U-test.

U všech testů byla hladina významnosti primárně nastavena na 0,05. Pokud byl výsledek na této hladině statisticky významný, provedlo se testování i na hladině významnosti 0,01. Vždy bylo použito dvoustranné testování. Současně byl vypočten konfidenční interval CI (interval spolehlivosti) [12,13,14], který vyjadřuje 95% nebo 99% pravděpodobnost, že vypočítaný parametr (v naší studii rozdíl dvou průměrů) se bude nacházet uvnitř určitého rozmezí, který je dán spodní a horní hranicí. Konfidenční interval je vyjádřen ve stejných jednotkách jako vypočítaný parametr a udává, s jakým náhodným kolísáním může být zatížen hodnocený parametr.

Výsledky jsou prezentovány ve formě průměrů (X) a směrodatných odchylek (SD).

Výsledky

Ve skupině pacientů s intervalovým tréninkem se po ukončení tříměsíčního rehabilitačního programu zvýšily průměrné hodnoty dosažené při spiroergometrickém vyšetření: symptomy limitovaný výkon o 27 W (p < 0,01; 99 % CI +0,0; +60,0), výkon přepočtený na kilogram hmotnosti o 0,3 W.kg^-1 (p < 0,01; 99 % CI +0,1; +0,6), tréninková zátěž o 17 W (p < 0,01; 99 % CI 0,0; +20,0), příjem kyslíku o 305 ml.min^-1 (p < 0,01; 99 % CI +68,8; +540,3), příjem kyslíku přepočtený na kilogram hmotnosti o 3,5 ml.min^-1.kg^-1 (p < 0,01; 99 % CI: +0,4; +6,7) a tepový kyslík o 2,0 ml O₂ (p < 0,01; 99 % CI 0,2; +2,8) (tab. 2).

U pacientů, kteří měli v rámci aerobní fáze kontinuální zátěž, se po ukončení tříměsíčního rehabilitačního programu zvýšil symptomy limitovaný výkon o 19 W (p < 0,05; 95 % CI +2,6; +34,4), výkon přepočtený na kilogram hmotnosti o 0,3 W.kg^-1 (p < 0,05; 95 % CI +0,0; +0,4), tréninková zátěž na úrovni anaerobního prahu o 6 W (p < 0,05; 95 % CI 0,0; +20,0), příjem kyslíku o 203 ml.min^-1 (p < 0,05; 95 % CI +16,1; +391,3), příjem kyslíku přepočtený na kilogram hmotnosti o 2,5 ml.min^-1.kg^-1 (p < 0,05; 95 % CI: +0,2; +4,9) a tepový kyslík o 2,0 ml O₂ (p < 0,01; 99 % CI 0,0; +2,0) (tab. 3).

Tréninková zátěž u obou tréninkových modifikací stanovená z výsledků tří spiroergometrických vyšetření a její vzájemné porovnání je znázorněno v grafu 1. V první polovině programu byla tréninková zátěž u kontinuálního tréninku signifikantně vyšší o 16 W (p < 0,05; 95 % CI: +3,5; +29,3), po kontrolním spiroergometrickém vyšetření, tj. v druhé polovině programu, byl rozdíl v tréninkových zátěžích mezi oběma typy tréninkových modifikací statisticky nevýznamný (5 W; 95 % CI: -8,4; +19,2), stejně jako po ukončení programu (rozdíl 5 W; 95 % CI: -9,7; +19,3).

Jak ukazuje tab. 4, celková práce vykonaná při jednom tréninku se statisticky významně lišila u intervalového a kontinuálního tréninku, a to jak v první polovině, tak i v druhé polovině programu. V parametrech výkonnosti a aerobní kapacity se při ukončení tříměsíčního programu intervalový a kontinuální trénink statisticky významně nelišily (tab. 5).

Diskuse

Výsledky naší studie ukazují, že po absolvování tříměsíčního řízeného rehabilitačního programu se signifikantně zlepšily parametry výkonnosti a aerobní kapacity jak ve skupině pacientů s intervalovou zátěží, tak ve skupině pacientů s kontinuální zátěží. Nepatrně výraznější zlepšení bylo pozorováno ve skupině pacientů s intervalovým tréninkem, což bylo pravděpodobně způsobeno nižšími vstupními parametry výkonnosti a aerobní kapacity ve srovnání se skupinou s kontinuální zátěží. Nicméně tento rozdíl mezi oběma skupinami nebyl statisticky významný. Skupina pacientů s intervalovým tréninkem vykonala za každou tréninkovou jednotku 2,5-3krát nižší práci, přesto se však při výstupním spiroergometrickém vyšetření statisticky významně nelišila v parametrech výkonnosti a aerobní kapacity od skupiny s kontinuálním tréninkem.

V závislosti na menší náročnosti námi aplikované intervalové zátěže byla i odezva srdeční frekvence během intervalového tréninku nižší ve srovnání s kontinuálním tréninkem. Obr. 2 ukazuje příklad reakce pacienta na kontinuální (A) a intervalovou zátěž (B).

Mookerjee [7] uvádí, že intervalový trénink představuje větší stimul pro zlepšení maximálního tepového objemu než trénink s kontinuální zátěží, protože během intervalového tréninku dosahuje tepový objem opakovaně vrcholových hodnot právě v odpočinkových fázích. Nechwatal et al [15] potvrdil, že 3týdenní intervalový trénink u pacientů s chronickým srdečním selháním má srovnatelné účinky na zlepšení aerobní kapacity jako stejně dlouhý kontinuální trénink, avšak intervalový trénink příznivěji ovlivňuje centrální hemodynamiku (zvýšení srdečního a tepového indexu s odpovídajícím poklesem periferní cévní rezistence). Naproti tomu Meyer et al [16] uvádí, že již po 3týdenní aplikaci intervalového tréninku u pacientů s chronickým srdečním selháním se aerobní kapacita zlepší podobně, jako po tréninku s kontinuální zátěží trvajícím delší dobu.

Výhodou intervalového tréninku je možnost vysoké zátěžové stimulace trénovaného svalstva (zejména použije-li se vyšší intenzita zátěže) [17], která se spíše podobá běžnému životnímu rytmu pacienta. Podobná intenzita zatížení by při kontinuálním tréninku již mohla představovat přetížení pro srdce. Rognmo et al [18] dosáhli lepších výsledků u pacientů se stabilní ischemickou chorobou srdeční při použití 10týdenního intervalového tréninku vysoké intenzity (80-90 % VO_{2 SL}) ve srovnání se stejně dlouhým kontinuálním tréninkem střední intenzity (50-60 % VO_{2 SL}), kdy obě modifikace představovaly stejný celkový tréninkový objem zátěže.

Meyer et al [19], kteří ve svých předchozích studiích poukázali na bezpečnost a prospěšnost intervalového tréninku u pacientů s chronickým srdečním selháním [20] i u pacientů po aortokoronárním bypassu [21], také srovnávali tři typy režimů intervalového tréninku (pracovní fáze/odpočinková fáze: 30/60 s při zátěži 71 W, 15/60 s při zátěži 98 W a 10/60 s při zátěži 111 W) a zjistili, že všechny tři způsoby vyvolávají normální odpověď u pacientů s chronickým srdečním selháním a mohou být tedy používány.

Ve většině zde uvedených studií byly použity rozdílné tréninkové zátěže u intervalového a kontinuálního tréninku, tak, aby byla vykonána oběma modifikacemi přibližně stejná práce. Byl tedy srovnáván intervalový trénink vyšší intenzity s kontinuálním tréninkem nižší intenzity.V naší studii jsme naopak záměrně použili stejnou intenzitu tréninkové zátěže jak u kontinuálního, tak u intervalového aerobního tréninku. Přestože byla při intervalovém tréninku vykonána nižší práce, byly výsledky při ukončení programu u obou modifikací shodné.

Závěry

1. Obě modifikace aerobní fáze (tj. intervalová i kontinuální zátěž) v rámci ambulantního řízeného rehabilitačního programu přispěly ke zvýšení maximálního dosaženého výkonu a aerobní kapacity.
2. Intervalovým a kontinuálním tréninkem bylo při stejné intenzitě tréninkové zátěže dosaženo obdobného zlepšení všech parametrů výkonnosti a aerobní kapacity po tříměsíčním rehabilitačním programu i přesto, že vykonaná práce a vstupní ejekční frakce byly u skupiny s intervalovým tréninkem významně nižší.
3. Přínosem intervalového tréninku je možnost dosáhnout zlepšení i u pacientů rizikových, např. s dysfunkcí levé komory a s chronickou ischemickou chorobou srdeční se stenózou koronárních tepen > 50 %, u kterých by kontinuální zátěž mohla být hůře tolerována. U těchto pacientů by měl být i z bezpečnostních důvodů intervalový trénink upřednostňován před tréninkem kontinuálním.
4. Naše zatím ojedinělé výsledky jsou ve shodě se zahraničními zkušenostmi, uvedenými v literatuře. Srovnání s výsledky většiny domácích pracovišť není možné vzhledem k jejich přístrojovému vybavení, které ještě neodpovídá současným technickým požadavkům na použití této rehabilitační metody. Postupné doplňování vhodných kvalitních přístrojů umožní jistě v budoucnu široké uplatnění intervalového tréninku v kardiovaskulární rehabilitaci.

Práce byla vypracována v rámci výzkumného záměru MŠMT – MSM 0021622402 a IGA MZ ČR NR 7983-3.

Mgr. Leona Mífková, Ph.D.

www.vfn.cz

e-mail: leona.mifkova@fnusa.cz

Doručeno do redakce: 8. 9. 2005

Přijato po recenzi: 31. 10. 2005