Resumen
Este estudio tiene como objetivo investigar el efecto de los cambios en la flotabilidad cuando un nadador respira en una postura horizontal. Intentamos evaluar el nivel de la postura aerodinámica de los nadadores midiendo simultáneamente la capacidad pulmonar y la flotabilidad bajo el agua. La flotabilidad se midió en función de los cambios en las cargas verticales de las extremidades superiores e inferiores en la postura aerodinámica de los sujetos bajo el agua. El eje x horizontal como ventilación pulmonar y el eje y vertical como flotabilidad forma una ecuación lineal y = ax + b. La relación entre la flotabilidad de la mano (extremidad superior) y la ventilación pulmonar se define como y = a1x + b1 y la flotabilidad del pie (extremidad inferior) y la ventilación pulmonar como y = a2x + b2. El nivel horizontal se calculó como una relación dividiendo A2 por A1 utilizando los valores de inclinación (a) de estas fórmulas para una postura de línea de corriente submarina. Definimos esta relación como la relación respiración -balance (BB). Aunque los niveles de rendimiento en el presente estudio no mostraron ninguna diferencia en la cantidad absoluta de aire que los humanos pueden inhalar en una postura aerodinámica, la relación BB fue mayor de manera estadísticamente significativa en los nadadores junior que compiten a niveles internacionales en comparación con los otros grupos de sujetos (P <0.001). Esta diferencia estadística en el nivel horizontal, a pesar de la ausencia de una diferencia notable en la cantidad absoluta de aire inhalado, puede ser atribuible a la forma en que cada persona inhala y exhala el aire. Los nadadores junior de nivel superior que exhibieron una alta relación BB podrían haber inhalado de una manera que contrarrestaría el hundimiento de las extremidades inferiores, por ejemplo, a través de la respiración abdominal. Al exhalar, por otro lado, podrían haber dejado salir el aire gradualmente para mitigar la fuerza de aceleración involucrada en sumergir las extremidades inferiores.
Introducción
Muchos factores determinan la capacidad de natación. En particular, la flotabilidad es muy importante. Si, por ejemplo, un nadador puede utilizar de manera efectiva su flotabilidad, el rendimiento de natación mejorará. Varios informes han informado que la intervención de flotabilidad, por ejemplo, agregó artificialmente la flotabilidad, influye positivamente en el rendimiento de natación en términos de factores como el tiempo de natación, el costo de energía y la fuerza de arrastre (Capelli et al. (1), Chatard et al. (2), Cordain y Kopriva. (3), Toussaint et al. (4), Zamparo et al. (5)). Estudios recientes han realizado análisis de simulación para revisar la influencia que tiene la flotabilidad en el rendimiento real de los nadadores (Yanai (6, 7), Nakashima (8)). Aunque estos informes proporcionan varias sugerencias interesantes, ninguna ha realizado una encuesta real de flotabilidad.
Mientras nadan, los humanos se ven constantemente afectados por dos fuerzas físicas: gravedad y flotabilidad. En general, hay una «brecha» en la postura de la línea de corriente de un nadador en el punto en el que la flotabilidad se hace cargo (comúnmente conocido como el «centro de flotabilidad», mazorca) y el punto en el que la gravedad se hace cargo (el «centro de masa», com); La mazorca se encuentra cerca de la cabeza del nadador, y el com se encuentra cerca de la pierna del nadador (heno (9)). Cuanto más se separe la mazorca del COM, mayor será el par de flotabilidad, lo que hace que se hundan las extremidades inferiores del nadador. Se cree que este hundimiento de las extremidades inferiores aumenta la resistencia a la presión que enfrenta el nadador ampliando el ángulo de ataque en relación con la dirección de propulsión. Esto degrada la actuación de natación. Estudios previos que han investigado la posición de la COB han informado los efectos que la edad, el género, el físico, la capacidad pulmonar y la postura tienen en la flotabilidad en relación con la distancia COB/COM (Carmody ((10), Carter (11, 12), Gagnon y Montpetit (13), Rork y HelleBrandt (14)). Gagnon y Montpetit (13), a través de un método único, intentó medir la flotabilidad que afecta al cuerpo humano. Sin embargo, los sujetos se fijaron en una tabla de aluminio en una postura supina anatómicamente estándar durante la medición. Este método de medición es diferente de la postura de natación real. En particular, no puede evaluar la capacidad del nadador para controlar la postura mientras flota bajo el agua. Dado que los nadadores nadan en una postura aerodinámica, es esencial que los sujetos asuman esta postura, mientras que la flotabilidad se mide si queremos obtener información útil para mejorar el rendimiento de natación. McLean y Hinrichs (15) realizó mediciones de flotabilidad cuando todo el cuerpo de su sujeto de prueba estaba flotando; Por lo tanto, el estudio de McLean y Hinrichs es un intento más práctico de examinar la capacidad de retención de postura de un nadador. Sin embargo, una parte del cuerpo del sujeto salió del agua durante la medición y no estaba sumergida. Para evaluar correctamente la flotabilidad que actúa sobre el cuerpo de un nadador, el cuerpo debe mantener debajo de la superficie del agua.
Cureton (16) describe la influencia que la respiración tiene en la flotabilidad, flotación y equilibrio de un humano. El volumen cúbico del cuerpo aumenta con la inspiración, lo que aumenta proporcionalmente la flotabilidad. En contraste, durante el vencimiento, el cuerpo se hunde a medida que disminuye el volumen de aire que llena los pulmones. De hecho, hay personas que pueden flotar en la postura horizontal durante mucho tiempo, y hay personas que no pueden flotar durante mucho tiempo mientras sus piernas se hunden de inmediato. Uno de los factores puede ser la diferencia en cómo funciona la flotabilidad. Nunca se ha investigado cuantitativamente cuánto cambia la horizontalidad de la postura de la línea racional con un aumento/disminución de la flotabilidad debido a la respiración. Evaluar la relación entre respiración y horizontalidad es significativa porque se considera que contribuye a mejorar el rendimiento de la natación.
El propósito de este estudio es examinar la influencia que las fluctuaciones de flotabilidad (que acompañan el ciclo de respiración) tienen en la postura de la línea de funcionamiento de un nadador, así como para observar los cambios cronológicos en la carga vertical en la carga vertical tanto en la postura horizontal del nadador.
Materiales y métodos
Declaración de ética
Todos los experimentos relacionados con este estudio fueron aprobados por el Comité de Biblioteca y Ciencias de Biwako Seikei Sport College (Comité de Asuntos Humanos, Aprobación No. 68). Se obtuvieron consentimientos informados escritos de todos los sujetos antes de su participación. Los investigadores explicaron completamente el propósito, los métodos y los riesgos relacionados para todos los sujetos de prueba, tanto verbalmente como por escrito. Los sujetos de prueba eran todos voluntarios, y confirmamos que era posible que suspendieran la participación en cualquier momento. Para los sujetos menores de 18 años, obtuvimos consentimientos informados de sus padres en su nombre. Este estudio se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki.
Sujetos de prueba
Ocho atletas que estuvieron involucrados en sus respectivos clubes deportivos de universidades pero que nunca habían recibido instrucciones de natación especializadas (un jugador de rugby, cinco jugadores de fútbol (fútbol), un jugador de baloncesto y un jugador de bádminton) comprendieron el grupo no nadador (NS); Su edad era de 18.8 ± 0.4 años. Del mismo modo, ocho nadadores competitivos del club de natación de la universidad comprendían el grupo de nadadores universitarios (CS); Su edad fue de 19.0 ± 0.7 años. Finalmente, diez nadadores jóvenes competitivos internacionales comprendieron el grupo de nadadores más jóvenes (JTS); Su edad era de 17.0 ± 0.8 años.
Mediciones com y mazorca
El COM de cada sujeto de prueba se midió utilizando el sistema de medición de COMBLEANT G-Gravity (4Assist, Inc.), que utiliza placas de fuerza simplificadas; Además, utilizando el método de placa de reacción (heno (9)), ver Fig. 1pudimos realizar nuestras medidas en tierra. Cada placa de fuerza se colocó en los lados de la cabeza y los lados de los pies de los sujetos. Se colocó una junta en las placas de fuerza, y los sujetos se colocaron sobre ella. Cada sujeto de prueba contuvo la respiración después de la inspiración y permaneció inmóvil durante tres segundos. Mientras que en la postura de la línea de funcionamiento, la distancia desde el pie del sujeto (maléolo lateral) hasta la mano del sujeto (centro del puño) se designó como X, y la distancia desde el pie del sujeto al com del sujeto se designó como y. Los cálculos se realizaron utilizando la siguiente ecuación, donde el peso (F1Comunicarse + F2Comunicarse) y fuerza (F1 Comunicarse) actuar verticalmente en la mano:
(1)
El método de medición de COB propuesta por McLean & Hinrichs (17) se usó para referencia (ver Fig. 2). Instalamos un marco para asegurar el cuerpo del sujeto en la piscina y las celdas de carga de tensión/compresión adjuntas (lur-a-200nsa1, Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd) en las manos y los pies en una dirección vertical para medir la fuerza ejercida en esa dirección. Las señales muestreadas fueron amplificadas por un indicador de transductor digital (TD-250T, Takei Kiki Kogyo Co., Ltd) y grabado por una computadora. En todas las medidas, cada sujeto recibió instrucciones de respirar a través de un snorkel y usar un clip para evitar la fuga de aire de cualquier otra parte del cuerpo, excepto la boca. Las puntas de los snorkels se unieron a los sensores neumotachográficos (Arco System Inc.) y se conectaron a un amplificador dedicado (FM-200XB, ARCO System Inc.) para desarrollar diferencias de presión. Debido a que la diferencia se convierte en datos de velocidad y salida por el amplificador, convertimos estos datos digitalmente y los registramos usando la computadora. Calculamos el volumen de flujo integrando los datos de velocidad. Los cuerpos de los sujetos estaban completamente sumergidos en el agua. Las celdas de carga se instalaron tanto en la línea vertical que pasaba a través del centro de la agarre manual del sujeto (F1) como en la línea vertical que pasa a través del centro de los tobillos del sujeto (F2). Además, el agarre manual y el atada del pie se ajustaron a profundidades de 20 cm. Adjuntamos un peso de 4.5 kg al agarre manual y un peso de 2 kg a la correa de pie para que el sujeto pudiera permanecer en una postura de línea de corriente estable bajo el agua (ver Fig. 2).
Con los sujetos de prueba aún bajo el agua, sincronizamos por completo los datos medidos tanto por el medidor de flujo de ventilación como por la celda de carga. Las calibraciones se realizaron con todos los aparatos experimentales en sus posiciones establecidas y con flotabilidad compensada que actúan sobre los pesos unidos a la agarre manual y la correa de los pies; El valor de referencia se estableció en 0, y las calibraciones se realizaron en agua fija.
Si suponemos que un sujeto permanece aún en el agua, la fuerza de flotabilidad (b) puede calcularse como
(2)
La mazorca del área del pie (z) se puede calcular insertando EQS (1) y (2) en la siguiente fórmula:
(3)
Por lo tanto, la distancia de COB/com en la postura horizontal submarina de un nadador (d) se puede calcular como
(4)
Las inspiraciones de los sujetos de prueba se limitaron a seis respiraciones por minuto (inspiraciones de 5 s, expiraciones de 5 s) utilizando un metrónomo. Medimos los datos 20 s después del comienzo del examen porque tuvimos que esperar a que la persona se probara para que se volviera estática. Cada medición se realizó en agua fija.
Evaluación de postura horizontal
Cuando la ventilación pulmonar aumenta debido a la inspiración, la carga vertical en la mano/pie también aumenta; Esto establece una relación lineal entre estas dos propiedades. Por lo tanto, establecer el eje x horizontal como ventilación pulmonar y el eje y vertical como flotabilidad forma una ecuación lineal y = ax + b. La relación entre la flotabilidad de la mano (extremidad superior) y la ventilación pulmonar se define como y = a1x + b1 y la flotabilidad del pie (extremidad inferior) y la ventilación pulmonar como y = a2x + b2. Usando los valores de inclinación (a) de estas fórmulas, la relación respiración -balance (BB), que muestra la de prueba del sujeto …
