Inspiratoire spiertraining bij zwemmers in de puberteit

Transcriptie

1 Inspiratoire spiertraining bij zwemmers in de puberteit Hendriksen, Jorick. Student no.: Domein Bewegen Sport en Voeding (DBSV) Academie voor Lichamelijke Opvoeding 7 mei 2012 / Gelegenheid 1 van 2 Onderzoeksbegeleider: Jan Willem Teunissen 1

2 Inhoudsopgave Samenvatting Inleiding Methode Deelnemers / Procedure / Dataverwerking en Disign Resultaten Discussie Colclusie Aanbevelingen Literatuurlijst Bijlagen... Onderzoeksplanning / Invulformats testresultaten en groepsindeling / SPSS-output 14 2

3 Samenvatting Het doel van dit onderzoek is te onderzoeken of de inademingsspieren getraint kunnen worden en daarmee de prestatie van de ademhaling verbetert bij zwemmers. Er wordt een antwoord gezocht op de vraag of zwemmers tussen de 12 en 14 jaar op minimaal F-niveau na 50m borstcrawl sprint, een langere tijdsduur maximaal onderwater kunnen zwemmen als zij 8 weken, 2 maal per dag 30 ademhalingen hebben gedaan met de Powerbreathe Sport, dan zwemmers die deze interventie niet hebben gedaan? Na de nulmeting, waarbij de zwemmers na 50 meter sprint een zo lang mogelijk tijdsduur maximaal onderwater moeten zwemmen, volgen twee groepen deelnemers een trainingsinterventie van 8 weken met de Powerbreathe. Een groep met een weerstand van 80% en de ander met een verwaarloosbare weerstand van 10%. Bij de experimentele groep verschoof het gemiddelde van 16.69sec bij de voormeting naar 19.25sec bij de nameting. Het gemiddelde van de controlegroep was 16.34sec bij de voormeting en daalde licht naar bij de nameting. Hieruit wordt geconcludeerd dat de trainingsinterventie een positief effect heeft bij de zwemmers. Dit betekent dat na veel onderzoek bij (on)getrainde sporters nu ook het effect zichtbaar is bij zwemmers, ondanks dat zij vanuit hun sport al veel ontwikkeling hebben van de ademhalingsspieren. 3

4 Inleiding De effecten van ademhaling op energie, het vermogen om arbeid te verrichten (Fox, Bowers, Foss, Bruijne, & Kemper, 2004), tijdens het sporten wordt al jaren onderzocht (Minegishi, 1987). Om als sporter actief te blijven sporten, moet het lichaam zelf nieuwe energie aanmaken nadat de vooraf opgeslagen energie is verbruikt. Dit kan met het anaerobe energiesysteem op korte termijn en met een energiesysteem wat later op gang komt, het aerobe energiesysteem. Dit laatste systeem maakt in de chemische reactie gebruik van glycogeen en zuurstof (Fox et al., 2004). De zuurstof komt via de longen terecht in het bloed, waar het zich bindt aan de hoeveelheid aanwezige myoglobine (Fox et al., 2004). Doordat het bloed continu door het lichaam stroomt en iedere keer langs de longen komt, kan het zich iedere keer weer opnieuw binden aan zuurstofmoleculen. De hoeveelheid zuurstof tijdens de ademhaling in rust bij een gezond persoon gaat automatisch waarbij de longen niet maximaal gevuld worden, meer is niet nodig. De hoeveelheid lucht die een persoon dan in rust in- of uitademt wordt het ademvolume of teugvolume genoemd (Fox et al., 2004). Als een persoon vervolgens maximaal inademt, komt er veel meer lucht in de longen. Dit inspiratoir reservevolume, de extra hoeveelheid lucht bovenop het ademvolume, samen met het ademvolume maakt de vitale longcapaciteit (Fox et al., 2004). Hoe snel men de vitale longcapaciteit in kan ademen, bepaalt het inspiratoir vermogen, ofwel PiMax (Maximal Inspiratory Pressure) (Hautmann, Hefele, Schotten, & Huber, 2000). Het vermogen geeft aan hoeveel lucht men kan inademen in dezelfde tijdhoeveelheid. Om die extra lucht in te kunnen ademen is een extra spiercontractie vereist. De spieren kunnen de borstkast, en dus de longen, verder uitrekken waardoor het volume vergroot (Platzer, 2002) en de spieren kunnen de longen sneller uitrekken waardoor de inademing sneller verloopt. Doordat de long groter wordt, ontstaat er een onderdruk binnen in de long ten opzichte van de lucht buiten het lichaam. Om deze druk gelijk te krijgen, zuigen de longen, waar op dat moment een lagere druk heerst, lucht van buiten het lichaam, waar de hogere druk heerst. Hoe groter het drukverschil, des te sneller de verplaatsing van lucht zal plaatsvinden. Spieren zijn trainbaar door een weerstand toe te voegen in tegengestelde richting. Door de extra belasting die de spier moet leveren ontstaan er kleine scheurtjes. Als reactie hierop herstelt de spier zich extra goed, tot iets sterker, om de belasting de volgende keer beter aan te kunnen (Aaberg, 2004). De spier heeft zich nu versterkt. De vitale longcapaciteit en het inspiratoir vermogen zijn beide afhankelijk van spierwerking (Platzer, 2002) en dus trainbaar. De vorm van de borstkast is niet doorslaggevend voor de ademhalingscapaciteit. Beslissend 4

5 is uitsluitend de bewegelijkheid (Platzer, 2002, p. 70). Studie op het gebied van ademhalingstraining (Williams, Wongsathikun, Boon, & Acevedo, 2002) laat zien dat door de inademspieren met weerstandstraining te trainen, de kracht en het uithoudingsvermogen van die longspieren vergroot. Na acht weken trainen op een weerstand van 85% op de Powerbreathe vergroot het inspiratoir vermogen met 21,77% (Kellens, Cannizzaro, Gouilly, & Crielaard, 2011). Bij een trainingsperiode van elf weken, twee maal per dag dertig ademhalingen vergroot de ademhalingskracht met 29,7% (Volianitis et al., 2001). De Powerbreathe moet volgens studie van Fletcher en McConnel (2006) bij zowel sporters als niet-sporters, een 8 weken durende intervalperiode gebruikt worden, met twee maal dertig ademhalingen per dag op een weerstand van 85%. Nu hebben goed getrainde sporters al beter getrainde longen wat het moeilijker maakt ze nog beter te trainen om een significante verbetering te krijgen. Toch heeft training van de inademingspieren weldegelijk effect (Chiappa et al., 2008; Inbar, Weiner, Azgad, Rotstein, & Weinstein, 2000). Bij getrainde time-trail fietsers heeft het trainen met inademingweerstand een positieve bijdrage op de prestatie (Romer, McConnel, & Jones, 2002), net als de ademhalingskracht bij lange afstand renners (Williams et al., 2002). Aangezien het gebruik maken van het inspiratoir reservevolume steeds lastiger wordt zodra de inspanning toeneemt (Fox et al., 2004), is het juist voor sporters zinvol dit extra goed te trainen. Het positieve effect van intensief zwemmen in de puberteit specifiek op het longvolume is niet nieuw (Courteix, Obert, Lecoq, Guenon, & Koch, 1997). Tijdens het wedstrijdzwemmen kan je niet ten alle tijden ademhalen, dus wordt er voortdurend een beperking op de frequentie en duur van de ademhaling gelegd. Zwemmers hebben hierdoor al meer inspiratoir vermogen, een grotere vitale longcapaciteit (Clanton, Dixon, Drake, & Gadek, 1987) en meer respiratoir vermogen (Bougault, Turmel, Levesque, & Boulet, 2009). Buiten de zwemtraining om de inademingspieren trainen, levert op de afstanden onder de 400m een positief verschil op in tijd (Kilding, Bown, & McConnel, 2010). Echter toonde onderzoek van Thomaidis et al., (2009) dat het inspiratoir vermogen niet significant afneemt bij afstanden onder de 300 meter. Bij afstanden van 300 meter of langer was de PiMax wel significant lager (Thomaidis et al., 2009). Het trainen van de inademingspieren helpt dit moment uit te stellen. De PiMax-waarde zal daarbij stijgen wat ten gunste komt voor de zwemmers aangezien zij hun ademhaling in en zo kort mogelijke tijd moeten doen (Sweetenham & Atkinson, 2003). Als een zwemmer langer maximaal kan zwemmen met één ademhaling, betekent dit, dat een zwemmer langer onderwater kan blijven na de start en keerpunten. Hierdoor hoeft hij 5

6 of zij ook minder vaak adem te halen tijdens het zwemmen en heeft hij of zij op die manier minder weerstand tijdens de race. Om dit te kunnen heb je een grotere vitale capaciteit nodig wat de duur vergroot en meer inspiratroir vermogen om in korte duur de capaciteit te vullen. Deze twee parameters, volume en kracht, zijn trainbaar in de puberteit (Courteix et al., 1997) met de Powerbreathe (Kellens et al., 2011). Het doel van dit onderzoek is te onderzoeken of de inademingsspieren getraint kunnen worden bij zwemmers in de puberteit en daarmee de prestatie van de ademhaling verbetert. Er wordt een antwoord gezocht op de vraag of zwemmers tussen de 12 en 14 jaar op minimaal F- niveau na 50m borstcrawl sprint, een langere tijdsduur maximaal onderwater kunnen zwemmen als zij 8 weken, 2 maal per dag 30 ademhalingen hebben gedaan met de Powerbreathe Sport, dan zwemmers die deze interventie niet hebben gedaan? Als de vitale longcapaciteit vergroot, een zwemmer daardoor langer met één ademhaling kan doen en daarbij het inspiratoir vermogen, de PiMax, verhoogd is, is het toepasbaar en zinvol voor de zwemsport. Onderzoeken tonen aan dat zowel de longcapaciteit als de PiMax trainbaar zijn bij pubers. Omdat de Powerbreathe een werkend apparaat is om dit te trainen, is de verwachting dat de trainingsinterventie een significant positieve bijdrage zal leveren op de tijdsduur die de zwemmers maximaal onder water kunnen zwemmen na 50m borstcrawl sprint. 6

7 Methode Deelnemers De 42 deelnemers die vrijwillig, mits anoniem, deelnemen aan dit onderzoek hebben allemaal minimaal twee F-tijden volgens de norm van de KNZB en zwemmen bij dezelfde vereniging. Zij hebben dus verder dezelfde trainingen en zwemmen ook allemaal tussen de 6 tot 8 uur per week. In de metingen wordt geen onderscheidt gemaakt tussen het mannelijke of het vrouwelijke geslacht en de leeftijd is vanaf 12 tot en met 14 jaar. 21 willekeurige deelnemers zullen de experimentele groep vormen. De overige 21 vormen de controle groep. Procedure Metingen Voor de metingen ondergaan alle 42 deelnemers en deelneemsters op dezelfde dagen de volgende test: Zij zwemmen 50m maximaal borstcrawl en zwemmen daar op volgend vanuit een keerpunt zo lang mogelijk, maximaal, onderwater. De 50 meter borstcrawl sprint is om zeker te zijn dat een zwemmer niet voorafgaande aan de meting in een langere tijdsduur zijn vitale longcapaciteit kan vullen. Dit zou de toepassing op het zwemmen teniet doen. De hoge snelheid heeft als reden de toepassing op het maximaal zwemmen waarbij de zwemmer zijn wedstrijdtechniek voor het ademhalen aan zal nemen. De tijdsduur wordt gemeten vanaf de laatste ademhaling voor het keerpunt tot de eerst volgende ademhaling en wordt afgenomen met dezelfde stopwatches door de onderzoeksbegeleider en een back-up. De resultaten worden direct, tweeledig opgeschreven door de onderzoeksleider. Iedere deelnemer krijgt twee pogingen waarvan de meest gunstige alleen meegenomen wordt in de dataverwerking. Er wordt er gezwommen in een 50 meter lang zwembad: het Sloterparkbad, te Amsterdam. Deze lengte is om te voorkomen dat zwemmers een langere afstand dan een baan overbruggen en daardoor een extra keerpunt moeten maken. Alle omstandigheden worden zo veel mogelijk gelijk gehouden bij de nameting, waaronder de stopwatches, het zwembad, het tijdstip en de kleding. Vanwege financiële redenen is er binnen dit onderzoek niet de mogelijkheid gebruik te maken van de moderne apparatuur om de parameters, longcapaciteit en PiMax, te meten. 7

8 Interventie Na de nulmeting, de eerste test, start de acht weken durende interventieperiode. De 21 deelnemers van de experimentele groep doen acht weken, twee keer per dag, dertig ademhalingen met de Powerbreathe op een weerstand van 85% waarbij zij hun longen maximaal moeten proberen te vullen. De controlegroep doet precies dezelfde interventie, maar op een bijna verwaarloosbare weerstand van 10%. De zwemmers trainen tijdens deze acht weken dezelfde trainingen, waarbij gewerkt wordt met doeltijden en hartslagmeters om de intensiteit te waarborgen. Dataverwerking en design Het onderzoek bestaat uit twee groepen (experimenteel en controle) die beide uit meerdere personen (21) bestaan en beide twee metingen doen (nul- en nameting). De gemeten gegevens worden verwerkt in SPSS als repeated measure ANOVA design. Aan die gegevens worden de conclusies verbonden. Bij een P waarde kleiner dan 0,05 is het verschil significant positief. 8

9 Secondes Man Vrouw Resultaten Van alle gegevens is het gemiddelde berekend bij de voor- en nameting. Het gemiddelde van de experimentele groep (N = 21) bij de voormeting was 16.69sec en bij de nameting 19.24sec. Van de controlegroep (N = 21) was het gemiddelde bij de voormeting 16.34sec en bij de nameting 16.03sec. Ook is met behulp van SPSS de standaard deviatie berekend van 1.30 bij de voormeting en 2.11 bij de nameting van de experimentele groep. Bij de controlegroep was de standaard deviatie bij de voormeting 1.61 en bij de nameting ook Voor uitgebreide karakterestieken van de groepen deelnemers zie tabel 1. Na het uitvoeren van een Repeated Measured Anova blijkt een significant verschil (P< 0,01) tussen de twee groepen proefpersonen. Tabel 1: Karakterestieken per groep deelnemers (experimentele en controle). Het aantal personen per groep, het geslacht, het gemiddelde en de standaard deviatie (SD), de leeftijd, het gemiddeld aantal (minimaal) F-tijden per persoon volgens de KNZB en het gemiddeld aantal trainingsuren per persoon per week. N Geslacht [%] Gemiddelde; SD [s] Leeftijd [jaar. maand] F- tijden p.p. Trainingsuren p.p./wk Voormeting Nameting [uur] Experimenteel ,69; 1,30 19,24; 2, ,9 Controle ,34; 1,61 16,03; 2, ,1 Gem. Totaal 21 33,5 66,5 15,52; 1,46 17,64; 2, ,5 7, Voormeting Metingen Nameting Experimenteel Controle Figuur 1: De gemiddelde gemeten resultaten in secondes op de Y-as van de experimentele groep (blauw) en controle groep (rood), bij de voor- en nameting (X-as). 9

10 Discussie Het doel van deze studie is te onderzoeken of de inademingsspieren getraint kunnen worden en daarmee de prestatie van de ademhaling verbetert bij zwemmers. Uit de restultaten is een significant verschil te concluderen tussen de twee groepen zwemmers. Dit is in samenspraak met eerdere onderzoeken die de werking van indademingstraining bij sporters en niet-sporters onderbouwden (Romer, McConnel, & Jones, 2002). Bij een trainingsinterventie van 8 weken op 80% van de Powerbreathe, zoals de interventie van deze studie, versterken de inademningsspieren en vergroot de longcapaciteit (Kellens et al., 2011). Deze parameters, die beide trainbaar zijn bij kinderen in de pubertijd (Courteix et al., 1997), zouden de positieve resultaten van dit onderzoek moeten geven. Echter zijn deze gegevens in deze studie niet gemeten dus kan dit niet mer zekerheid worden gezegd. Door de weerstand precies in tegengestelde richting aan te brengen ontstaat er een specifieke krachttoename (Aaberg, 2004), wat de toepassing vergroot. De Powerbreathe geeft deze specifieke weerstand. Omdat er maar een meetmoment per meting is gebruikt kunnen (peroonlijke) omgevingsfactoren een invloed hebben op de gegevens. De populatie van 21 deelnemers per groep is te klein om dit uit te kunnen sluiten. De gemiddelde gegevens van de twee groepen met elkaar vergeleken geeft mee dat de controle groep in vergelijking met de experimentele groep 75% meer F-tijden heeft wat kan betekenen dat de controlegroep een hoger niveau heeft en daardoor minder goed trainbaar is en/of al eerder beter getraind is. Andere gegevens verschillen weinig. Conclusie Uit de resultaten is geconcludeerd dat er een significant verschil is tussen de twee groepen. Een trainingsinterventie van 8 weken twee maal per dag 30 ademhalingen met de Powerbreathe op een weerstand van 80% levert in deze stude een positieve bijdrage aan de tijdsduur die zwemmers op maximale intensiteit onderwater kunnen zwemmen na 50m borstcrawl sprint. Aanbevelingen Voor een vergelijkbaar onderzoek is een grotere populatie aan te raden om de omgevingsfactoren uit te kunnen sluiten en met meerdere metingen zou het een nog meer representatief beeld geven. Om zeker te zijn van de positieve resultaten is het meten van de parameters aan te raden. Als vervolgonderzoek zou men een antwoord kunnen zoeken op de vraag of dezelfde groep ook positief reageert op training van de inademingsspieren tijdens het 10

11 trainen van de sport? Hiermee zou een nieuwe manier van trainen toegepast kunnen worden met behulp van snorkels waar de inademingsweerstand in zit. Met de resultaten van dit onderzoek kunnen zwemmers in de fase TrainToTrain van het MOZ (Meerjaren Opleidingsplan Zwemmen), van de KNZB, starten met het trainen van hun inademingsspieren naast de zwem-, land- en mentale trainingen. 11

12 Referenties Aaberg, E. (2004). Spiermechanica. Rijswijk, Nederland: Elmar B.V. Bougault, V., Turmel, J., Levesque, B., & Boulet, L.-P. (2009). The Respiratory health of swimmers. Sports Medicine, 39(4), Chiappa, G. R., Roseguini, B. T., Alves, C. N., Ferlin, E. L., Neder, J. A., & Ribeiro, J. P. (2008). Blood lactate during recovery from intense exercise: Impact of inspiratory loading. Medicine & Science in Sports& Exercise, 40, doi: / mss.0b013e de1 Clanton, T. L., Dixon, G. F., Drake, J., & Gadek, J. E. (1987). Effects of swim training on lung volumes and inspiratory muscle conditioning. Journal of Applied Physiology, 62(1), Courteix, D., Obert, P., Lecoq, A.-M., Guenon, P., & Koch, G. (1997). Effect of intensive swimming training on lung volumes, airway resistances and on the maximal expiratory flow-volume relationship in prepubertal girls. European Journal of Applied Physiology and Occypational Physiology, 76(3), Fletcher, E., & McConnel, A. K. (2006). Powerbreathe guide for indoor rowers. Centre for Sports Medicine and Human Performance, Fox, E. L., Bowers, R. W., Foss, M. L., De Buijne, J., & Kemper, H. C. G. (2004). Fysiologie voor lichamelijke opvoeding, sport en revalidatie. Maarssen, Nederland: Elsevier gezondheidszorg. Hautmann, H., Hefele, S., Schotten, K., & Huber, R. M. (2000) Maximal inspiratory mouth pressures (PIMAX) in healthy subjects: What is the lower limit of normal? Respiratory Medicine, 94(7), Inbar, O., Weiner, P., Azgad, Y., Rotstein, A., & Weinstein, Y. (2000). Specific inspiratory muscle training in well-trained endurance ethletes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 32(7), Kellens, I., Cannizzaro, F., Gouilly, P., & Crielaard, J. M. (Mei 2011). Inspiratory muscles strenght training in recreational athletes. Revue des Maladies Respiratoires, 5(5), Kilding, A. E., Brown, S., & McConnel, A. K. (2010). Inspiratory muscle training improves 100 and 200 m swimming performance. European Journal of Applied Physiology, 108(3), doi: /s x Minegishi, Y. (1987). Effect of voluntarily regulated breathing on enegery metabolism at rest and during exercise. Bulletin of the Physical Fitness Research Institute, 67,

13 Platzer, W. (2002). Atlas van de anatomie: Bewegingsapparaat. Baarn, Nederland: SESAM/HB. Romer, L. M., McConnell, A. K., & Jones, D. A. (2002). Effects of inspiratory muscle training on time-trial performance in trained cyclists. Journal os Sports Sciences, 20(7), Sweetenham, B., & Atkinson, J. (2003). Championship swim training: Workouts and programs from the world s #1 coach. Illinois, IL: Human Kinetics. Thomaidis, S. P., Toubekis, A. G., Mpousmoukilia, S. S., Douda, H. T., Antoniou, P. D., & Tokmakidis, S. P. (2009) Alterations in maximal inspiratory mouth pressure during a 400-m maximun effort front-crawl swimming trail. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 49(2), Volianitis, S., McConnell, A. K., Koutedakis, Y., McNaughton, L., Backx, K., Jones, D. A. (Mei 2001). Inspiratory muscle training improves rowing peformance. Medicine & Schience in Sports & Exercise, 33(5), Williams, J. S., Wongsathikun, J., Boon, S. M., & Acevedo, E. O. (Februari 2002). Inspiratory muscle training fails to improve endurance capacity in athletes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 34(7),

14 Bijlagen Week van onderzoek Onderzoeksplanning Datum Onderzoeksleider Deelnemers Tijd / Plaats Presentatie onderzoek Bijwonen presentatie / voor deelnemers, Rotterdam medewerkers en ouders geven Afname test 1: Deelnemen test 1: Nulmeting. Nulmeting. /Amsterdam Controleren Uitvoeren van tot trainingsintensiteit en trainingsinterventie ondersteuning met de Powerbreathe. deelnemers. Elke dag 2x 30 ademhalingen Afname test 2: Afname test 2: Nameting. Nameting. /Amsterdam 14

15 Invulformat testresultaten voormeting../2 Nr. Naam Voormeting 1 Voormeting 2 Te gebruiken 1 15, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,94 15

16 27 16, , , , , , , , , , , , , , , ,66 16

17 Invulformat testresultaten nameting../2 Nr. Naam Nameting 1 Nameting 2 Te gebruiken 1 15, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,23 17

18 27 15, , , , , , , , , , , , , , , ,29 18

19 Nr. Naam Invulformat groepsindeling Experimenteel / Controle 19

20

21 dimension1 dimension1 SPSS output Descriptive Statistics Controle of experimentele Mean Std. Deviation N Voormeting Experimenteel 16,5886 1, Controle 16,3405 1, Total 16,4645 1, Nameting Experimenteel 19,2352 2, Controle 16,0290 2, Total 17,6321 2, Measure:MEASURE_1 Source Tests of Within-Subjects Effects Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. Metingen Sphericity Assumed 28, ,630 25,854,000 Greenhouse-Geisser 28,630 1,000 28,630 25,854,000 Huynh-Feldt 28,630 1,000 28,630 25,854,000 Lower-bound 28,630 1,000 28,630 25,854,000 Metingen * Groep Sphericity Assumed 45, ,939 41,485,000 Greenhouse-Geisser 45,939 1,000 45,939 41,485,000 Huynh-Feldt 45,939 1,000 45,939 41,485,000 Lower-bound 45,939 1,000 45,939 41,485,000 Error(Metingen) Sphericity Assumed 44, ,107 Greenhouse-Geisser 44,294 40,000 1,107 Huynh-Feldt 44,294 40,000 1,107 Lower-bound 44,294 40,000 1,107 21

22 Beste Jorick Hendriksen, Het document is ingeleverd bij Ephorus en je docent Ramon Stuart is hiervan op de hoogte gesteld. Het unieke nummer dat aan het document is toegekend is: ff665b65-5c d1-98a9a2f214d5. We raden je aan deze pagina uit te printen of op te slaan. Inlevercode: 8AOS Datum: :35:49 Jouw gegevens: Jorick Hendriksen Vaknaam: Afstudeeronderzoek Je docent: Ramon Stuart 22