External load and movement velocity: implications on the mechanical output and the physiological responsens of resistance exercise.

Buitrago, Sebastian (2013) External load and movement velocity: implications on the mechanical output and the physiological responsens of resistance exercise. Dissertation thesis, Deutsche Sporthochschule Köln.

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Kurzfassung

Die akuten physiologischen und metabolischen Anpassungen an Kraftbelastungen werden maßgeblich durch die Belastungsintensität bedingt. Die Belastungsintensität wird bei Kraftbelastungen oft mit der Zusatzlast gleichgesetzt, welche im Wesentlichen die generierte Kraft bestimmt. Die Gleichsetzung von Last und Intensität ist jedoch nicht hinreichend, den das Maß der Intensität ist die Leistung, welche zu gleichermaßen auch von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt. Dieser Zusammenhang führt zu folgenden Fragestellungen: 1) Welchen Einfluss haben die Leistungsfaktoren Zusatzlast und Geschwindigkeit auf Deskriptoren des Belastungsumfangs? 2) Welchen Einfluss haben die Leistungsfaktoren Zusatzlast und Geschwindigkeit auf akute physiologische Reaktionen? 3) Welche Auswirkung haben mechanische Größen auf die physiologische Antwort? 4) In wie fern lassen sich die Krafttrainingsmethoden Kraftausdauer (SE), Schnellkraftausdauer (FFE), Hypertrophietraining (HYP) und Maximalkrafttraining (MAX) in Hinblick auf deren mechanischen und metabolischen Anforderungen beschreiben und miteinander vergleichen. Zehn krafttrainingserfahrene Probanden absolvierten Kraftbelastungen an der Sitzbrustpressmaschine bei Zusatzlasten (LOAD) von 55% (LOW), 70% (MID) und 85% (HIGH) des Einwiederholungsmaximums (1RM) für so viele Weiderholungen wie möglich und in vier Modi (MODE): 4-1-4-1 (4-s konzentrisch, 1-s isometrisch, 4-s exzentrisch und 1-s isometrisch), 2-1-2-1, 1-1-1-1 und EXPL (maximal Geschwindigkeit konzentrisch). Die Anzahl der erreichten Wiederholungen (REPS) sowie die Belastungsdauer (EXTIME) wurden aufgezeichnet und die gesamt gehobene Last, Zusatzlast x REPS, wurde bestimmt. Desweiteren wurden die mittlere konzentrische Leistung und die gesamt konzentrische Arbeit ermittelt. Die Sauerstoffaufnahme (V̇O2) wurde während der Belastung und während 30 Minuten Nachbelastungszeit gemessen. Das während der Belastung verbrauchte Sauerstoffvolumen (Consumed O2) und die Sauerstoffschuld (EPOC) wurden berechnet. Die maximale Blutlaktatkonzentration (blood LAmax) und Herzfrequenz (HRmax) wurden ebenfalls ermittelt. LOAD hatte einen signifikanten Effekt auf REPS (LOW > MID > HIGH, p < 0.01). Eine signifikante Vergrößerung von REPS bei schnellerem MODE erreicht, außer zwischen 1-1-1-1 und EXPL (p < 0.01). EXTIME verringerte sich signifikant bei höherer LOAD (LOW > MID > HIGH; p < 0.01 für alle) und bei schnellerem MODE (4-1-4-1, 2-1-2-1, 1-1-1-1 > EXPL; p > 0.01). MASS verringerte sich signifikant bei erhöhter LOAD (p < 0.01), vergrößerte sich jedoch bei schnellerem MODE (p < 0.05) außer zwischen 1-1-1-1 und EXPL. 2) MODE hatte einen signifikanten Effekt auf die V̇O2 (4-1-4-1 > EXPL; p > 0.05). LOAD hatte einen signifikanten Effekt auf consumed O2 (LOW > MID and HIGH; p > 0.01) und auf blood LAmax (LOW and MID > HIGH; p < 0.01). Die Ergebnisse zeigen, dass der Belastungsumfang und die akuten physiologischen Reaktionen sowohl von der Zusatzlast als auch der Geschwindigkeit abhängen. Für die Trainingsgestaltung gilt, dass zur Überwindung einer möglichst großen Gesamtlast mit niedrigem Zusatzgewicht und maximaler Geschwindigkeit trainiert sollte. Weiterhin gilt, dass bei einer gesetzten Zusatzlast die Anzahl der Wiederholungen bis zur Ausbelastung von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt. Der Einsatz niedriger Lasten ermöglicht höhere Energieumsatze, oxidative und glykolytische. 3) Die V̇O2 verhält sich linear zur MCP. Die MCP weist keinen Effekt auf EPOC und blood LAmax. Eine Erhöhung der TCW führte zu einer linearen Steigerung des consumed O2 und des EPOC. Eine höhere TCW bedingte eine signifikante asymptotische Steigerung der blood LAmax. Es lässt sich sagen, dass eine höhere mechanische Anforderung eine größere physiologische Reaktion erzeugte. Eine Erhöhung der Leistung führte zu einer Steigerung der aeroben Energieumsatzrate. Maximalwerte oxydative und/oder glykolytischer Stoffwechselparameter werden nicht von der Leistung, sondern von der mechanischen Arbeit bedingt. 4) MCP war signifikant höher (p < 0.01) bei FFE und MAX als bei SE und HYP. TCW war bei FFE signifikant größer als bei den anderen Methoden (p < 0.01). EXTIME war bei SE signifikant länger (p < 0.01) und bei MAX kürzer (p < 0.01) als bei den anderen Methoden. Die V̇O2 war während FFE höher als bei den übrigen Methoden (p < 0.01). Consumed O2 war bei SE größer als bei HYP und MAX und es war ebenfalls bei FFE und HYP größer verglichen mit MAX (p < 0.05). Blood LAmax war lediglich nach FFE höher als nach MAX (p < 0.05). Zwischen den Methoden wurden keine Unterschiede im EPOC gefunden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich zum Training der muskuläre Leistung sowohl FFE als auch MAX an besten eignen, trotz der Diskrepanz in der Zusatzlast. Da bei der Ausübung von FFE die meiste Arbeit verrichtet wird, kann dabei auch der höchste Energieumsatz angenommen werden. Die Anforderungen am aeroben Metabolismus sind bei FFE am höchsten, und SE ermöglicht die längste Belastungszeit, so dass sich beide Methoden zur Verbesserung aerober muskulärer Kapazitäten eignen. Die EPOC und LA-Werte deutet darauf hin, dass der anaerobe Anteil am Energieumsatz bei HYP und MAX nicht höher ist im Vergleich zu den Methoden mit niedriger Zusatzlast. Acute physiological and metabolic responses to resistance exercise depend on exercise intensity. However, in research and in practical training the intensity of resistance exercise often has been defined only by the imposed external load. This equalisation of load and intensity does not consider that the dimension of intensity is the power which is defined by load and movement velocity in equal measure. On basis of this relation the following four questions were attended: 1) What effects do the external load and the movement velocity have on the exercise volume? 2) What effects do the external load and the movement velocity mode have on physiological/metabolic responses? 3) How is the relationship between mechanical load and the physiological response? 4) How to characterize the resistance training methods strength endurance (SE), fast force endurance (FFE), hypertrophy (HYP) and maximum strength (MAX) in regard to their mechanical and metabolic demands? Therefore, ten resistance-trained healthy male subjects performed bench press exercise each at a load (LOAD) of 55% (LOW), 70% (MID) and 85% (HIGH) of 1 repetition maximum (1RM) for as many repetitions as possible and in four training modes (MODE): 4-1-4-1 (4-s concentric, 1-s isometric, 4-s eccentric and 1-s isometric successive actions), 2-1-2-1, 1-1-1-1 and EXPL (explosive velocity concentric). Number of repetitions (REPS) and exercise time (EXTIME) were recorded. Accumulated lifted mass (MASS), defined by REPS x lifted mass, was calculated. Also, mean concentric power (MCP) and total concentric work (TCW) were determined. Oxygen uptake (V̇O2) was measured during exercise and for 30-min post-exercise. Total volume of consumed oxygen during exercise (consumed O2) and excess post exercise oxygen consumption (EPOC) were calculated. Maximum blood lactate concentration (blood LAmax) and heart rate (HRmax) were also determined. 1) LOAD had a significant effect on REPS (LOW > MID > HIGH, p < 0.01). A significant increase of REPS was obtained exercising at a faster MODE except from 1-1-1-1 to EXPL (p < 0.01). EXTIME significantly decreased with increasing LOAD (LOW > MID > HIGH; p < 0.01 for all) and faster MODE (4-1-4-1, 2-1-2-1, 1-1-1-1 > EXPL; p > 0.01). MASS decreased significantly with increasing LOAD (p < 0.01) but increased with a faster MODE (p < 0.05) with the exception of 1-1-1-1 to EXPL. 2) MODE had a significant effect on V̇O2 (4-1-4-1 > EXPL; p > 0.05). LOAD had a significant effect on consumed O2 during exercise (LOW > MID and HIGH; p > 0.01) and on blood LAmax (LOW and MID > HIGH; p < 0.01). The data indicate that exercise volume and physiological responses on different resistance exercises depend on both the load and the velocity mode. For exercise prescription it has to be taken into account that in order to achieve a high amount of total lifted mass training should be performed with lower loads and as fast as possible. Furthermore, for a given load, the number of repetitions to failure depends of the movement velocity. Low load exercise enables highest energy expenditure, no matter if the total or the fractions covered by oxidative and/or glycolytic pathways are considered. 3) V̇O2 exhibited a linear dependency on MCP. MCP did not have a detectable effect on EPOC and blood LAmax. An augmentation of TCW resulted in significant linear increase of O2-consumed and EPOC. TCW caused a significant increase in blood LAmax (p<0.001). In general, a higher mechanical load induced a larger physiological response. An increase in MCP elicited higher aerobic energy turnover rates. Maximum values in energy demands covered by oxidative and/or glycolytic pathways do not depend on MCP output, but on TCW. 4). MCP was significantly higher (p < 0.01) for FFE and MAX compared to SE and HYP. TCW was significantly higher for FFE than for all other RTM (p < 0.01) and it was also lower for SE than for MAX (p < 0.05). EXTIME for SE was significantly higher (p < 0.01) than for all other training methods, while EXTIME for MAX was significantly lower (p < 0.01) than for all other training methods. Mean V̇O2 was significantly higher during FFE than during all other training methods (p < 0.01). Consumed O2 was significantly higher (p < 0.05) during SE than for HYP and MAX and it was also significantly higher for FFE and HYP compared to MAX (p < 0.05). Blood LAmax was significantly higher after FFE than after MAX (p < 0.05). There were no significant differences in EPOC between all RTM. The results indicate that FFE as well as MAX are adequate to train muscular power despite the discrepancy in the external load. As FFE performance achieves the highest amount in mechanical work, it also may elicit the highest total energy expenditure. FFE challenges aerobic metabolism most and SE enables the longest EXTIME, indicating both are appropriate to enhance aerobic muscular capacities. EPOC and blood LA values may indicate that energy needs covered by anaerobic metabolism are not higher during HYP and MAX compared with the training methods of lower external load.

Typ des Eintrags:Hochschulschrift (Dissertation)
Themengebiete:A Allgemeines > AC Alle Werke
ID-Code:421
Hinterlegt von:Ute Gößnitzer
Hinterlegt am:27 Jan 2014 16:10
Letzte Änderung:27 Jan 2014 16:10

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