Η χρήση της εγγύς υπέρυθρης φασματοσκοπίας (NIRS) ως εργαλείου εκτίμησης και αξιολόγησης της αερόβιας ικανότητας (μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου)
Creators: name: Κούτλας, Άγγελος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: εγγύς υπέρυθρη φασματοσκοπία
αερόβια ικανότητα
οξειδωτική ικανότητα μυός
near-infrared spectroscopy
aerobic capacity
muscle oxidative capacity

description: Ελληνική Περίληψη Ο σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν να διερευνήσει εάν η οξειδωτική ικανότητα και η μικροαγγειακή λειτουργία του σκελετικού μυός, όπως αξιολογούνται με τη μέθοδο της εγγύς υπέρυθρης φασματοσκοπίας (NIRS) κατά την ίσχαιμη περίδεση και την επαναιμάτωση στην ηρεμία, παρουσιάζουν συσχέτιση με τη μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου (VO2max), τη μέγιστη αερόβια ταχύτητα (ΜΑΤ), το πρώτο και δεύτερο αναπνευστικό κατώφλι (VT1 και VT2) και το χρόνο εξάντλησης στο 100% και 110% της ΜΑΤ (Τlim100 και Τlim110). Επιπλέον, εξετάστηκε η ικανότητα της μεθόδου NIRS να διαχωρίζει άτομα υψηλής αερόβιας ικανότητας (&gt;56 και &gt;60 ml·kg-1·min-1) και να προβλέπει τιμές της VO2max, βασιζόμενη στην οξειδωτική ικανότητα του μυός. Στη μελέτη έλαβαν μέρος 25 υγιή και σωματικά δραστήρια άτομα (άνδρες και γυναίκες, 18-25 έτη). Η οξειδωτική ικανότητα και η μικροαγγειακή λειτουργία αξιολογήθηκαν στον έξω πλατύ μηριαίο μυ με τη μέθοδο NIRS και την τεχνική της ίσχαιμης περίδεσης – επαναιμάτωσης, μέσω της εξέτασης των μεταβολών στην οξυγόνωση του μυός (οξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη, O2Hb). Το πρωτόκολλο περιελάμβανε συνεχή καταγραφή κατά την ηρεμία (5 min), την ίσχαιμη περίδεση (3 min) και την επαναιμάτωση (2 min). Συγκεκριμένα, ο ρυθμός μείωσης και η κορυφαία μείωση της O2Hb κατά τη φάση της ίσχαιμης περίδεσης αξιολογήθηκαν ως δείκτες της κατανάλωσης οξυγόνου και της οξειδωτικής ικανότητας τους μυός, ενώ ο ρυθμός αποκατάστασης και η κορυφαία απόκριση της O2Hb κατά τη φάση της επαναιμάτωσης αξιολογήθηκαν ως δείκτες της μικροαγγειακής λειτουργίας του μυός. Επίσης, οι συμμετέχοντες υπεβλήθησαν σε πρωτόκολλο άσκησης προοδευτικά αυξανόμενης έντασης σε δαπεδοεργόμετρο και αξιολογήθηκαν οι παρακάτω μεταβλητές: VO2max, ΜΑΤ, VT1 και VT2. Στη συνέχεια οι συμμετέχοντες υπεβλήθησαν σε δοκιμασίες δρομικής επίδοσης σε δαπεδοεργόμετρο στο 100 και 110% της ΜΑΤ (Tlim100, Tlim110). Ο ρυθμός και η κορυφαία μείωση της O2Hb κατά τη φάση της ίσχαιμης περίδεσης παρουσίασαν υψηλές συσχετίσεις με τη VO2max (r= -0,763 και r= -0,717, p &lt; 0,001, αντίστοιχα) και μέτριες συσχετίσεις με τη MAΤ (r= -0,551 και r= -0,489, p &lt; 0,05), την Tlim100 (r= 0,475 και r= 0,470, p &lt; 0,05) και Tlim110 (r= 0,456 και r= 0,489, p &lt; 0,05, αντίστοιχα). Παρόμοια, η κορυφαία απόκριση της O2Hb κατά τη φάση της επαναιμάτωσης εμφάνισε υψηλές συσχετίσεις με τη VO2max (r= 0,695, p &lt; 0,001) και μέτριες συσχετίσεις με τη VT1 (rs= 0,454, p &lt; 0,05) και τη VT2 (r= 0,448, p &lt; 0,05). Επιπλέον, ο ρυθμός αύξησης της O2Hb σε διάφορα χρονικά σημεία της επαναιμάτωσης εμφάνισε μέτριες συσχετίσεις με τη ΜΑΤ (r= 0,537, p &lt; 0,01) και τις δρομικές δοκιμασίες (Tlim100: r= -0,654, Tlim110: r= -0,636, p &lt; 0,05). Ο ρυθμός μείωσης της O2Hb ήταν ταχύτερος στα άτομα με την υψηλότερη αερόβια ικανότητα (p &lt; 0,01). Επιπρόσθετα, ο ρυθμός μείωσης της O2Hb εμφάνισε πολύ καλή έως εξαιρετική ικανότητα στην πρόβλεψη τιμών της VO2max πάνω από 56 και 60 ml·kg-1·min-1 (AUC: 0,883 ± 0,070, p &lt; 0,001 και 0,904 ± 0,084, p &lt; 0,01, αντίστοιχα). Συμπερασματικά, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης υποδηλώνουν ότι η μέθοδος NIRS συνεπικουρούμενη από την τεχνική της ίσχαιμης περίδεσης και επαναιμάτωσης στην ηρεμία, μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο εκτίμησης/αξιολόγησης της αερόβιας ικανότητας (VO2max) σε νεαρά, υγιή άτομα.
description: The purpose of this thesis was to examine the correlation of skeletal muscle oxidative capacity and microvascular function (as assessed in vivo by near-infrared spectroscopy (NIRS) during an arterial occlusion / reperfusion maneuver at rest), with maximal oxygen uptake (VO2max) and other parameters of aerobic capacity. Furthermore, the present study examined the ability of NIRS to distinguish individuals based on their VO2max values. Twenty-five healthy, physically active individuals (age: 18 to 25 years) participated in this study. Oxidative capacity and microvascular function of the vastus lateralis muscle were assessed with NIRS examining relative changes in oxygenated hemoglobin (O2Hb) during an arterial occlusion / reperfusion maneuver at rest (3 min occlusion and 2 min reperfusion). The rate (linear slope) and the magnitude of O2Hb responses during occlusion and reperfusion were used as indices of muscle oxidative capacity and muscle microvascular function, respectively. On separate days, participants, also, underwent a maximal incremental exercise test on a treadmill, for the assessment of VO2max, maximal aerobic velocity (ΜΑV), and first and second ventilatory thresholds (VT1, and VT2), and two running tests at 100% and 100% of MAV (Tlim100 and Tlim110). During arterial occlusion, the rate (slope) and magnitude of O2Hb decrease (indices of muscle oxidative metabolism) showed high correlations with VO2max (r= -0.763 and r= -0.717, p &lt; 0.001, respectively) and moderate correlations with MAV (r= -0.551 and r= -0.489, p &lt; 0.05), Tlim100 (r= 0.475 and r= 0.470, p &lt; 0.05) and Tlim110 (r= 0.456 and r= 0.489, p &lt; 0.05, respectively). During reperfusion, the magnitude of O2Hb increase (an index of muscle microvascular function) showed a high correlation with VO2max (r= 0.695, p &lt; 0.001) and moderate correlations with VT1 (rs= 0.454, p &lt; 0.05) and VT2 (r= 0.448, p &lt; 0.05). In addition, the rates (slopes) of O2Hb increase during various reperfusion durations (as indices of muscle microvascular function) were moderately correlated with ΜΑV (r= 0.537, p &lt; 0.01) and the two running tests (Tlim100: r= -0.654, Tlim110: r= -0.636, p &lt; 0.05, respectively). Furthermore, the rate of O2Hb decrease during occlusion was faster in individuals with higher VO2max compared to those with lower VO2max. Finally, the rate of O2Hb decrease showed a very good to excellent ability in identifying VO2max values above 56 and above 60 ml·kg-1·min-1 (AUC: 0.883 ± 0.070, p &lt; 0.001 and 0.904 ± 0.084, p &lt; 0.01, respectively). In conclusion, the rate of reduction in O2Hb (as assessed by NIRS) in vastus lateralis muscle during a 3-min arterial occlusion at rest is highly correlated with whole-body VO2max and may be used for the evaluation of aerobic capacity (VO2max) in young, healthy individuals.