Aikasarja-analyysiin perustuva uusi menetelmä helpottaa urheilun kynnysarvojen määrittämistä

Urheilusuorituksen rasitusta tarkkaillaan usein henkilökohtaisten sykealueiden kautta. Sykealueet voidaan jakaa sykkeen perusteella perus-, vauhti- sekä maksimikestävyysalueeseen, joita erottavat aerobinen sekä anaerobinen kynnys. Harjoittelun optimoimisen kannalta sykealueiden ja henkilökohtaisten kynnysarvojen tunteminen on erityisesti kestävyysurheilijoille olennaista. Jatkuva väärin optimoitu harjoittelu voi pahimmillaan johtaa elimistön ylikuormitustilaan ja lisätä huomattavasti loukkaantumisriskiä.

Urheilijan aerobinen ja anaerobinen kynnys määritetään nykyisin analysoimalla veren laktaattipitoisuutta sekä hengityskaasujen koostumusta laboratoriossa urheilusuorituksen aikana. Nämä mittaukset ovat kuitenkin vaivalloisia sekä kalliita. Myös sydämen maksimisykettä on käytetty kynnysten määrittämiseen, mikä ei kuitenkaan tuota luotettavia tuloksia. Arvio maksimisykkeestä ei ole tarkka, ja lisäksi sykealueissa on suurta yksilöllistä vaihtelua. Esimerkiksi anaerobinen kynnys saattaa olla kuntoilijalla 80 % mutta huippu-urheilijalla peräti 95 % maksimisykkeestä. Nykyiset urheilukellojen algoritmit eivät huomioi tätä vaihtelua.

Ratkaisuja sykevälien käyttäytymisestä

Professori Esa Räsäsen johtamassa Tampereen yliopiston laskennallisen fysiikan tutkimusryhmässä on jo vuosia kehitetty uusia aikasarja-analyysimenetelmiä, jota on hyödynnetty laskennallisessa kardiologiassa mm. erilaisten sydänsairauksien tunnistamisessa. Menetelmillä selvitetään sykevälien muodostaman monimutkaisen aikasarjan ominaisuuksia kuten sykevälien keskinäisiä riippuvuussuhteita ja niiden muutoksia erilaisissa tilanteissa kuten sairauksissa, lääkityksissä, rasituksessa tai unen aikana.

Fyysisen rasituksen aikana sykevälien keskinäiset riippuvuudet muuttuvat systemaattisesti. Tämän tiedon avulla voidaan ennustaa fysiologisia kynnysarvoja.

­– Uusi menetelmä käyttää kuluttajille tuttujen urheilukellojen ja sykevöiden mittaamia sykevälejä, joten analytiikka on helposti integroitavissa erilaisiin älylaitteisiin sekä laitevalmistajien tarjoamiin urheilusovelluksiin. Tämä mahdollistaa harjoittelun optimoinnin. Lisäksi huippu-urheilijat, valmentajat ja urheiluseurat voivat hyödyntää jatkuvan kehittymisen seurantaa, sanoo väitöskirjatutkija Matias Kanniainen.

Menetelmää on testattu onnistuneesti hyödyntäen pyöräergometrituloksia yhteistyössä Kauppi Sports Coaching Ltd:n kanssa. Jatkotutkimukset laajalla aineistolla ovat parhaillaan käynnissä Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan sekä Huippu-urheilun instituutti KIHU:n kanssa. Lisäksi Suunto Oy:n kanssa on tehty aiesopimus yhteistyöstä menetelmän hyödyntämiseksi kuluttajatuotteissa.

Tutkimus sai huomionosoituksen syyskuussa Liikuntatieteellisen Seuran järjestämillä Liikuntatieteen päivillä Jyväskylässä, kun Kanniainen palkittiin tutkimuksestaan nuorten tutkijoiden tutkimuskilpailussa stipendillä. Tutkimusta sivuttiin myös MoniCardi-hanketta käsittelevässä Helsingin Sanomien uutisessa. Business Finlandin rahoittamassa hankkeessa tutkitaan menetelmien kaupallistamista.

Tutkimus julkaistiin Frontiers in Physiology -lehdessä 21.12.2023. Kyseessä on fysiologian alan viitatuin tieteellinen lehti.