Respirasyon eşiği yönteminin güvenirliliği ve geçerliliği
Reliability and validity of the respiratory threshold method
Yazar: HAKAN AS
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ÖZKAYA
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Antrenörlük Ana Bilim Dalı / Spor Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Spor = Sports

Özet:
Gaz değişim eşiği (GDE) (CO2 üretim hacmine (VCO2) kıyasla O2 kullanım hacmi (VO2)) ve solunumsal kompanzasyon noktası (SKN) (dakika ventilasyonuna (VE) kıyasla VCO2) gibi geleneksel eşik belirleme yöntemleri, kademeli bir egzersiz sırasında x- ve y-eksenlerinde giderek artan değerlere bağlı kırılma noktalarını referans almaları nedeniyle birtakım sınırlılıklar içermektedir. 2021 yılında ortaya atılan respirasyon eşiği yöntemi ise egzersiz şiddetindeki doğrusal artışlara yanıt olarak sürekli bir artış trendi içinde olan VE ile önce artan, devamında izokapnik tampon fazı süresince bir plato veren ve hiperventilasyon fazının başlamasına müteakip düşüşe geçen ekspirasyon sonu CO2 kısmi basıncı (PETCO2) oranını (VE/PETCO2-W) kullanarak  iki eşik değerini de yeniden yorumlamıştır (sırasıyla SE1 ve SE2). Ancak bu yöntemin ortaya atıldığı ilk çalışmada, i) SE1 ve SE2'ye ait güvenirlilik düzeyleri rapor edilememiş ve ii) yönteme ait geçerlilik tüm boyutlarıyla değerlendirilememiştir. Bu tez çalışmasının amacı VE/PETCO2-W yönteminin tekrar-test güvenirliliğini ortaya koymak ve devamında geçerlilik düzeyini detaylı bir şekilde analiz etmektir. Güvenirlilik (n=42; yaş: 26±7 yıl; boy: 183±8 cm; vücut kütlesi: 74±13 kg; zirve V̇O2 düzeyi (V̇O2pik): 52±10 mL∙dk1∙kg1) ve geçerlilik (n=143; yaş: 26±8 yıl; boy: 182±8 cm; vücut kütlesi: 73±13 kg; V̇O2pik: 52±10 mL∙dk1∙kg1) çalışmalarına haftada en az 150 dakika düzenli egzersiz yapan erkek katılımcılar dahil edilmiştir. Katılımcılar egzersiz şiddetinin doğrusal olarak artırıldığı (30W·dk−1) rampa testleri gerçekleştirmiştir. Güvenirlilik analizleri için rampa testleri ayrı bir gün tekrar edilmiştir. Testlerin sonunda, geçerlilik analizleri için katılımcılar V̇O2pik değerlerine göre fiziksel olarak aktif (<45 mL∙dk1∙kg1, n=44), antrene (45-55 mL∙dk1∙kg1, n=51) ve iyi antrene (>55 mL∙dk1∙kg1, n=48) olarak sınıflandırılmıştır. GDE ve SKN düzeyleri, sırasıyla VCO2-VO2 ve VE-VCO2 ilişkilerindeki kırılmalar parçalı regresyon analiz tekniği kullanılarak değerlendirilmiştir. Benzer şekilde her teste ait SE1 ve SE2 düzeyleri VE/PETCO2-W ilişkisindeki kırılma düzeyleri analiz edilerek belirlenmiştir. Ardından VE/PETCO2-W yönteminin güvenirliliği ve geçerliliği için istatistiksel analizler yapılmıştır. Tekrarlanan rampa testlerinde SE1 (3,0±1,0'a kıyasla 3,0±1,0 W∙kg1) ve SE2 (3,8±1,0'ya kıyasla 3,8±1,0 W∙kg1) güvenilir bulunmuştur (p>0,37; sınıf içi korelasyon katsayısı>0,99; ölçümün standart hatasının değişim katsayısı<%3; uyum limiti (UL): 0,23 W∙kg1'dan 0,22 W∙kg1'a). Geçerlilik bulgularına göre, SE1 ve SE2'nin (sırasıyla, 2,9±1,0 W∙kg1 ve 3,8±1,1 W∙kg1), GDE ve SKN (sırasıyla, 2,9±1,0 W∙kg1 ve 3,8±1,1 W∙kg1) ile yüksek uyuma sahip oldukları (Pearson r>0,98; tahminin standart hatası<%3) ve bu eşik belirleme yöntemlerini başarıyla tahmin edebildikleri gösterilmiştir (etki büyüklüğü (EB)<0,16; Uyum limiti: 0,12 W∙kg1'dan 0,12 W∙kg1'a). Ayrıca, SE1 ve SE2'nin, fiziksel olarak aktif (28±3 ve 37±3 mL∙dk1∙kg1), antrene (34±5 ve 45±4 mL∙dk1∙kg1) ve iyi antrene (41±6 ve 59±7 mL∙dk1∙kg1) grupları sınıflamada başarılı olduğu tespit edilmiştir (EB>1,4). Elde edilen bulgulara göre; VE/PETCO2-W'ın güvenilir ve geçerli bir eşik belirleme yöntemi olduğu ve farklı aerobik dayanıklılık profillerine sahip katılımcıların fiziksel aktivite düzeylerini sınıflamada kullanılabileceği ortaya konmuştur. Böylece VE/PETCO2-W yönteminin, önemli araştırma konularından biri olan kardiyo-pulmoner sağlık ve üst düzey sportif performans odaklı programların planlanmasında ve takibinde kullanılabilecek yeni bir eşik belirleme yöntemi olabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Traditional threshold determination methods such as gas exchange threshold (GET) (carbon-dioxide production (VCO2) vs. oxygen utilisation (VO2)) and respiratory compensation point (RCP) (minute ventilation (VE) vs. VCO2) have some limitations because they refer to breakpoints based on progressively increasing values in the x- and y-axes during an incremental exercise test. The respiratory threshold method, proposed in 2021, reinterpreted both thresholds (respectively, RE1 and RE2) by using the ratio of VE, which shows a progressively increasing slope in response to linear increases in exercise intensity, and the end-tidal CO2 partial pressure (PETCO2), which initially increases, then plateaus during the isocapnic buffering phase, and subsequently decreases upon the onset of the hyperventilation phase (VE/PETCO2-W). However, in the first study where this method was proposed, i) the reliability levels of RE1 and RE2 could not be reported and ii) the validity of the method was not assessed in all its dimensions. The aim of this thesis was to demonstrate the test-retest reliability of the VE/PETCO2-W method and then to analyse its validity in detail. Male participants who exercised regularly for at least 150 minutes per week were included in the reliability (n=42; age: 26±7 years; height: 183±8 cm; body mass: 74±13 kg; peak V̇O2 (V̇O2 peak): 52±10 mL∙min1∙kg1) and validity (n=143; age: 26±8 years; height: 182±8 cm; body mass: 73±13 kg; V̇O2pik: 52±10 mL∙min1∙kg1) studies. Participants performed ramp tests in which exercise intensity was increased gradually (30W·min1). For the reliability analyses, ramp tests were repeated on a separate day. At the end of the tests, participants were classified as physically active (<45 mL∙min1∙kg1, n=44), trained (45-55 mL∙min1∙kg1, n=51) and well-trained (>55 mL∙min1∙kg1, n=48)  according to V̇O2peak values for the validity analyses. The GET and RCP were evaluated using the piecewise regression analysis technique at breakpoints in the VCO2-VO2 and VE-VCO2 relationships, respectively. Similarly, RE1 and RE2 were determined by analysing breakpoints in the VE/PETCO2-W relationship. Subsequently, statistical analyses were performed for the reliability and validity of the VE/PETCO2-W method. RE1 (3.0±1.0 vs. 3.0±1.0 W∙kg1) and RE2 (3.8±1.0 W∙kg1 vs. 3.8±1.0) were found reliable (p>0.37; intraclass correlation coefficient>0.99; standard error of measurement<%3; limits of agreement (LoA): 0.23 W∙kg1 to 0.22 W∙kg1) in repeated ramp tests. According to the validity results, RE1 and RE2 (2.9±1.0 and 3.7±1.1 W∙kg1, respectively) showed high agreement (Pearson r>0.99; standard error of the estimate<%3) with GET and RCP (2.9±1.0 and 3.8±1.1 W∙kg1, respectively) and can successfully predict these threshold methods (effect size (ES)<0.16; LoA: 0.12 W∙kg to 0.12 W∙kg1). Additionally, RT1 and RT2 were found to be successful in classifying the physically active (28±3 and 37±3 mL∙min1∙kg1), trained (34±5 and 45±4 mL∙min1∙kg1), and well-trained (41±6 and 66±12 mL∙min1∙kg1) groups (ES>1.4). According to the findings, the VE/PETCO2-W method has been shown to be a reliable and valid threshold determination method and can be used to classify the physical activity levels of participants with different aerobic endurance profiles. Thus, it has been shown that VE/PETCO2-W may be a new threshold determination method that can be utilised in the planning and monitoring of programmes focused on cardio-pulmonary health and high-level athletic performance, which is one of the important research areas.