MathMed : blog studenta medycyny

                Wiele artykułów spotykanych na dużych portalach propaguje niewielkie dawki alkoholu, włącznie z portalami rowerowymi, oczywiście z zastrzeżeniem picia po jeździe, a nie w trakcie.  Jeżeli ktoś bardzo lubi, oczywiście nie można mu tego zabronić. Na co dzień w praktyce medycznej spotykam się też ze stwierdzeniem pacjentów „piwo to nie alkohol”.  Jak zwykle jednak dobrze skupić się na kilku liczbach, żeby udowodnić jak bardzo picie alkoholu, w tym także piwa, ‘nie przeszkadza’. A może jednak ?  Spotkałem się w poczytnym czasopiśmie rowerowym ze stwierdzeniem, że

                „Od kilku lat eksperci zalecają wszystkim sportowcom wypijanie półlitrowego kufla piwa przed snem. Profesor Manuel Garzon sprawdził na swoich studentach wpływ piwa na organizm. Po ćwiczeniach na siłowni jedna grupa piła wodę mineralną, reszta zaś raczyła się złocistym chmielowym napojem. Okazało się, że ci, którzy otrzymali po wysiłku kufelek jasnego, byli o wiele mniej odwodnieni od tych, którzy pili wodę mineralną.” (bikeboard.pl)

                Jak się okazuje, Garzon nigdy nie przeszedł weryfikacji naukowej, aby opublikować swoją pracę. Nie ukazała się w pubmedzie. Co więcej pojawiło się wiele prac naukowych dokumentujących skrajnie przeciwne rezultaty. Czytałem jedną z nich. Pochodzi z Journal of Applied Physiology i sprawdza, jak zachowuje się organizm wytrenowanego kolarza po przyjęciu niewielkiej dawki alkoholu. Chodzi tu o około 1 piwo, doprowadzając zawodnika do poziomu 0.18 promila alkoholu we krwi. Okazuje się, że moc, jaką jest w stanie utrzymać zawodnik po takim drinku jest niższa o 3.9%. Nie wpływa więc pozytywnie na wydolność. Skądinąd wiadomo, że nie wpływa też pozytywnie na regenerację organizmu. Wypicie piwa powoduje znaczny wzrost diurezy. Zazwyczaj udaje się wysikać więcej, niż wypija się samego trunku. Powoduje to odwodnienie. Jeżeli podczas wykonywania wysiłku pojawił się choćby niewielki uraz, alkohol prawdopodobnie spowolni jego gojenie się. To efekt ściśle połączony ze wzmożoną produkcją moczu (diurezą). Odpowiedzialny jest za to rozkurcz naczyń czy to w nerce (mocz), czy w okolicy uszkodzenia (powiększenie krwiaka).

                Piwo jest też kiepskim źródłem węglowodanów, około trzykrotnie gorszym od soku owocowego. Jednak alkohol powoduje wzrost tłuszczowej masy ciała, mobilizując estryfikację kwasów tłuszczowych. Niestety wiąże się to z kolejnym przykrym następstwem picia piwa po wysiłku, mianowicie nasileniem glikogenolizy, a więc osłabieniem odbudowy zużytego podczas wysiłku substratu energetycznego mięśni – glikogenu. Po każdym wysiłku jego ilość w mięśniach zmniejsza się, jeżeli umożliwimy odbudowę, to już następnego dnia będziemy silniejsi, a zasoby odnowione. Niestety picie alkoholu znacznie spowalnia ten proces. Alkohol przesuwa też równowagę mleczan - pirogronian w stronę tego pierwszego, nasilając zakwaszenie. Działa więc silnie katabolicznie, niezależnie czy chcemy budować masę mięśniową, czy poprawiać kondycję. 

                W związku z powyższymi przesłankami, powinienem odradzić częste picie alkoholu po wysiłku, także w małych ilościach. Do nawadniania używać płynów izotonicznych, soków owocowych, a nawet wody mineralnej, jeśli wysiłek jest stosunkowo krótki i występuje rzadko. Polecanie piwa nie jest zgodne z wiedzą medyczną.

                 Miałem okazję czytać badania naukowe z 2010 roku, opublikowane w Journal of Applied Physiology, opisujące wpływ odwodnienia i przebywania na wysokości, na wydolność wysiłkową. Jest to tematyka istotna  dla sportowców amatorów i profesjonalistów. Zwłaszcza, jeśli ich dyscyplina wiąże się bezpośrednio z długotrwałym, tlenowym wysiłkiem w warunkach wysokogórskich. Tego typu ekspozycja powoduje nie tylko szybkie odwodnienie, spowodowane intensywnym parowaniem w suchym powietrzu, długotrwałym wysiłkiem powyżej progu pocenia się, ale też niesie możliwość szybkiego przegrzania z powodu surowej roślinności, występującej powyżej pewnej wysokości nad poziomem morza i związaną z tym intensywną operacją słoneczną powodującą rozgrzewanie warstwy przyziemnej do wysokich temperatur.

                Nie mniejsze znaczenie ma tutaj wysoka dobowa amplituda temperatury. Poranny chłód, na początku biegu i jeszcze przed startem powoduje skurcz naczyń łożyska skórnego, co za tym idzie, zmniejszenie objętości wewnątrznaczyniowej i  zwiększenie diurezy związane z działającym stresorem. To promuje odwodnienie. Podobnie, szybki start i osiągnięcie w końcu progu pocenia się, związanego z termoregulacją,  tylko pogłębia odwodnienie. Rozszerzenie naczyń skórnych po osiągnięciu komfortu termicznego wywołanego biegiem, a później pocenie się, powoduje przejście części objętości płynu śródtkankowego do naczyń, wymusza to uzupełnienie objętości już zaraz po starcie, co nie zawsze jest prawidłowo rozumiane przez sportowców.

                Tutaj możnaby nawiązać do prawidłowej rozgrzewki, zawierającej element nawodnienia. Jak wspominał nieraz Jan Ullrich (kolarz szosowy) „jeśli pojawia się pragnienie, jest już zbyt późno na uzupełnianie płynów”. Pragnienie w sporcie, należy zaspokajać jeszcze niemal zanim się ono pojawi, dzięki czemu nie ryzykuje się spadku wydolności wysiłku. W biegach górskich, osiągane prędkości liniowe są też niższe od analogicznych znanych z „równinnych” dyscyplin biegowych.

                Mniejsza prędkość liniowa względem idealnie nieruchomego powietrza oznacza gorsze możliwości termoregulacji, a co za tym idzie, jeśli organizm bezwzględnie stara się utrzymać temperaturę, musi się intensywniej pocić. Większe objętości tracone podczas wysiłku o tej samej, w porównaniu z równinną, intensywności wymuszają przywiązanie podwójnej wagi do nawadniania.

                Jeśli wziąć pod uwagę niższą prężność tlenu na dużej wysokości, zwłaszcza tej przekraczającej 2000m n.p.m., można dojść do wniosku, że praca oddechowa w porównaniu do efektywnej mechanicznej jest znacznie wyższa niż na terenach nizinnych, a jeśli wziąć pod uwagę długotrwałą tlenową moc maksymalną, to będzie ona także niższa, odwrotnie proporcjonalnie do wysokości na jakiej jest generowana. Dodatkowy spadek mocy, związany z odwodnieniem, powinien być dla sportowca niedopuszczalny. Jak się okazuje, samo już przebywanie na wysokości powoduje spadek objętości osocza i zwiększenie hematokrytu, co jest podkreślane zwłaszcza w pierwszym okresie przebywania w nowych warunkach, o czym już pisałem.

Wykres przedstawia średnią moc w Watach, w grupie poddawanej 30 minutowej próbie czasowej. 1. 193W odpowiednie nawodnienie, na poziomie morza 2. 168W odwodnienie, na poziomie morza 3. 167W odpowiednie nawodnienie, 3000m n.p.m 4. 145W odwodnienie,  3000m n.p.m

                Przejdźmy jednak do wyników owego badania, kulisy podstaw którego opisałem wyżej. Jak się okazuje, liczby to niebagatelne, bo całkowita praca w 30 minutowej próbie czasowej wynosi 334kJ dla nawodnionego zawodnika na poziomie morza, ale już 293kJ na wysokości 3000m n.p.m (spadek o 11%). Samo tylko odwodnienie powoduje spadek pracy do 277kJ, czyli prawie o 19%. Jeżeli połączymy oba czynniki, czyli wysokość i odwodnienie, okaże się, że zawodnik uzyska jedynie 226kJ, a więc 34% mniej niż ten sam w terenie nizinnym, jeśli będzie prawidłowo nawodniony.

Wykres mocy i szacunek czasu przebycia trasy przygotowany za pomocą profilera

                Przejrzyjmy jak wyglądałby czas wspomnianych wyżej zawodników na przykładowej 17 km trasie, jeżeli jazda odbywa się na stałej mocy. Zawodnik na poziomie morza, prawidłowo nawodniony, generuje moc 193W, trasę przejedzie w czasie 34 minut, z prędkością średnią 30km/h. Ten sam, jeżeli będzie jedynie odwodniony, osiągnie czas przejazdu rzędu 28km/h i czas 36 minut. Jeżeli weźmiemy pod uwagę zarówno wysokość 3tys m n.p.m., dla mocy 145W, będzie to 27km/h i 38 minut. Tak wyglądają statystyki w przypadku kolarstwa, gdzie nieliniowym czynnikiem odpowiedzialnym za tak stosunkowo nieduże różnice czasowe jest opór aerodynamiczny. W przypadku biegania, różnice te byłyby w przybliżeniu liniowe, a więc znacznie większe. Każdy sportowiec wie, jak wielką różnicę oznaczają nawet 2 minuty, przy czasach pokonania trasy niższych od godziny.

                Nieodpowiednie nawodnienie jest niedocenianym powodem obniżenia zdolności organizmu do wykonywania wysiłku, należy więc przykładać do niego dużą uwagę jeszcze na etapie przygotowań.

                Urządzenia mobilne stają się coraz popularniejsze. W dobie otwartego Androida i możliwości zmieszczenia całości funkcjonalnej urządzenia w jednej strukturze krzemowej w cenie  często niższej od $10 (popularny Allwinner A10 – $7), powszechność tabletów zacznie dorównywać PC. Jeśli chodzi o tempo obrotu urządzeniami na rynku i szybkość pojawiania się nowinek technicznych w tym segmencie, znacznie przekroczona została dynamika znana ze sprzedaży komputerów stacjonarnych. Za tym idzie także i rynek usług, w tym zintegrowanych z systemem operacyjnym, jak i niezależnych, jak serwisy internetowe w wersjach na urządzenia przenośne. Blox zdecydował się stworzyć silnik, budujący lekką strukturę strony, idealną ze względu na mniejszą moc obliczeniową, pomagający zaoszczędzić cenną energię akumulatora podczas składania jej w przeglądarce. Warto więc zerknąć na charakterystykę statystyk odwiedzin bloga z urządzeń mobilnych. Dostęp do statystyk zapewnia Google Analytics, którego głównym zadaniem jest obserwacja poczynań użytkowników na stronie, pomagając dostosować się do ich oczekiwań dotyczących treści, a więc sprawić, aby blog bardziej się podobał i był chętniej czytany.

                Ciekawe jest, że pomimo obecności wersji mobilnej bloga, z urządzeń przenośnych korzysta jedynie 2,7% wszystkich odwiedzających mnie. Jeśli zakres styczeń – kwiecień 2012 poszatkować i popatrzeć jak liczba ta wygląda w ostatnim miesiącu (kwiecień),  zobaczymy już 3,7%. Jest to znaczny wzrost.

                Android przoduje jako system operacyjny, mając 60% całkowitych odwiedzin. iOS zgarnia przy tym niewiele ponad 30% zawierając jedynie 3 urządzenia – iPAD 19.5% i iPhone 12,3%, iPod 1,4%. Pozostałe systemy : Symbian – 4,6% , BlackBerry 0,7%. Co ciekawe , wielka nowość z hucznym wejściem na rynek, Windows Phone ma jedyne 0,5% odwiedzin.

                Zobaczmy strukturę wersji Androida, które generowały odwiedziny w okresie 01.01 do 27.04.2012. Większość stanowią urządzenia mające na pokładzie wersje 2.3.x i stanowią one około 45% odwiedzin, dalej plasują się niezdefiniowane (not set) z 25%, 13% dla Androida w wersji 2.2.x i w reszcie 2.1 z 7% udziałów. Wersje tabletowe 3.x to jedynie około 4%, podobnie jak 4.0.x z 3%.

                Oznacza to dużą fragmentację Androida, związaną prawdopodobnie z wielością urządzeń z tą platformą, customowymi wersjami systemu i producentami, którzy nie zawsze są gotowi wspierać swoje starsze produkty. Tym samym świadczy to o szybkości rozwoju rynku urządzeń mobilnych i samego Androida, który jako system Google ulega stałym modyfikacjom. Programiści tej dużej korporacji cały czas pracują nad ulepszaniem i wydawaniem nowych wersji, szkoda tylko, że producenci sprzętu nie są w stanie stanąć na wysokości zadania i zmodyfikować systemu dla celów wypuszczonych przez siebie produktów. Z drugiej jednak strony warto się zastanowić, czy jest to ewidentny problem dla użytkowników. Ja sam jestem właścicielem urządzeń z Androidem w wersji 2.3.3 i 4.0.3. Za to w mojej rodzinie już dwie osoby mają tablet z systemem skądinąd na telefon 2.3.4 i 2.2.2 i bardzo sobie chwalą funkcjonalność i prostotę użytkowania dla celów typowo konsumpcyjnych ( przeglądanie Internetu, mailowanie, rozmowy tekstowe i głosowe, baza zdjęć, proste gry ). Nie wyobrażam sobie, żeby starsze osoby miały od nowa nauczyć się używania Androida w nowszych wersjach, ponieważ wiąże się to z przeskokiem jeśli chodzi o interfejs Launchera i sposób wykorzystania urządzenia. Te dodatkowe problemy mogłyby zniechęcić, zwłaszcza, jeśli usługi Google nie wspierałyby starszych wersji, co byłoby prawdopodobne przy „wymuszaniu” aktualizacji. Jeżeli występuje tak duża fragmentacja, jest to cecha warunkująca kompatybilność UI aplikacji i sposobu działania usług w tle, która nie protestuje we współpracy ze starszym sprzętem.

                Przyjrzyjmy się wersjom przeglądarek stosowanych przez użytkowników w tym okresie. Androidowcy używali stockowej przeglądarki w w 64% przypadków, podczas, gdy kolejne popularne były Opera Mini z 25% i Opera z 12%. Przeglądarka z Ognistym Lisem uzyskała poniżej 1% częstości odwiedzin.

                W przypadku sprzętu firmy Apple, użytkownicy w zdecydowanej większości (95%) używali Safari, natomiast przeglądarka oznaczona jako „Mozilla Compatible Agent” miała niecałe 5%.

            Dla porównania za kilka miesięcy postaram się dodać nową statystykę i omówić ją krótko, żeby przybliżyć moim Czytelnikom informacje o strukturze odwiedzin bloga z urządzeń mobilnych.

                Czy ekonomia jazdy na rowerze pod względem fizycznym i fizjologicznym oznaczają to samo? Z punktu widzenia mechaniki całkowity wydatek energetyczny jest sumą podjazdów, pokonywania oporu aerodynamicznego i sił tarcia elementów napędu, przy czym silnie nieliniowym elementem jest jedynie aerodynamika. W zasadzie na tym zdaniu można by poprzestać, bo zawiera w sobie całą magię odpowiedzi na tytułowe pytanie. Opisana zależność praktycznie sprawia, że przy dużej prędkości jazdy nawet niewielkie przyspieszenie okupione jest silnym zmęczeniem. Jeżeli więc naszym zadaniem jako zawodników w wyścigu jest pokazać się na mecie zwycięsko, kluczem powinno uzyskanie jak najkrótszego czasu przejazdu, a tym samym najwyższej prędkości średniej. Naturalny wniosek jaki płynie z powyższej obserwacji, to, że jeśli zdecydujemy się na atak, to łatwiej będzie uciec na podjeździe, niż na pozostałych elementach trasy. Da się to nawet udowodnić matematycznie.  Przeanalizujmy optymalne pod kątem fizycznym i fizjologicznym sposoby pokonania urozmaiconych tras.

1. Optimum fizyczne.

Głównym celem w tym przypadku jest przejechanie trasy z jak najmniejszym wydatkiem energii, czyli z najmniejszą mocą średnią. Wzór opisujący moc wygląda następująco : P =( a + nachylenie ) * predkosc + opor_powietrza * predkosc ³. Jak widać moc jest zależna od prędkości w trzeciej potędze w składniku opisującym opór aerodynamiczny. Powinno nam zależeć, aby składnik ten zminimalizować. Można to zrobić na kilka sposobów.

                 Pierwszym jest zmniejszenie wartości współczynnika oporu aerodynamicznego, poprzez optymalizację pozycji jazdy, mając na celu ograniczenie tak zwanego pola powierzchni czołowej. Owo pole to maksymalne pole powierzchni obiektu poruszającego się rzutowane na powierzchnię prostopadłą do wektora prędkości tego obiektu. Obrazowo jest to powierzchnia otworu jaki zostawi po sobie obiekt dziurawiąc wirtualną ścianę przez którą się przebije :-)

Jak różne parametry wpływają na efektywność jazdy

                Drugim, ważniejszym w kontekście rozpoczętego tematu elementem optymalizacji jest prędkość, występująca w trzeciej potędze.  Wysoki wykładnik potęgi sprawia, że minimalne różnice podstawy powodują kolosalne różnice mocy. Jeżeli jednak trasa byłaby monotonna, to znaczy, całość trasy miałaby ten sam profil nachylenia, okazałoby się, że zmiany prędkości na nic się zdadzą i różnica pomiędzy jazdą „na stałą moc” i „na stałą prędkość” są tożsame. Zasady zmian prędkości w zależności od profilu nachylenia trasy zdają się działać jedynie wtedy, gdy trasa jest urozmaicona. Jak więc je zmieniać ?

                W pierwszym akapicie pojawił się termin silnej nieliniowości oporu aerodynamicznego, natomiast oznacza to, że pozostałe aspekty oporu należą do liniowych. Czyli na podjeździe, przy niewielkiej prędkości, kiedy opór aerodynamiczny można pominąć, podnosząc dwukrotnie moc generowaną, sprawimy, że prędkość wzrośnie niemal dwukrotnie. Jest to niemożliwe do osiągnięcia podczas jazdy przy nachyleniu neutralnym, w przybliżeniu płaskim, ponieważ prędkości tam osiągane, sprawiają, że dominującym składnikiem konsumującym dostarczaną moc jest opór aerodynamiczny.

                Optymalnie jest więc zwiększyć moc na podjeździe i zaoszczędzić na płaskim elemencie trasy, jeśli mamy przed sobą do pokonania samotnie, trasę urozmaiconą. Sprawi to, że przy danym wydatku energetycznym, prędkość średnia będzie wyższa. To co straciło się na podjeździe, bardzo ciężko nadrobić później. Co innego jeżeli dysponuje się dobrze współpracującą grupą kilku kolarzy. Wspomniane w tym punkcie zależności mają tym większe nasilenie im moc lub prędkość niższe, ponieważ nawet podczas jazdy w otoczeniu całkowicie bezwietrznym, ale dużej mocy, na podjeździe opór aerodynamiczny gra znaczną rolę. Jest to jednak aspekt fizyczny, co z fizjologią ? Jak się okazuje, jest troszkę inaczej.

2. Optimum fizjologiczne.

                Organizm jest silnie nieliniowy, jeśli wziąć pod uwagę utrzymanie mocy jazdy. Niektórzy uważają, że istnieje próg mleczanowy (beztlenowy), powyżej którego wysiłek może być tylko chwilowy, podczas, gdy poniżej można podtrzymać wysiłek o danym natężeniu przez długie godziny. Jest w tym wiele prawdy. Metabolizm mleczanów osiąga swój punkt nasycenia i nawet jeśli tworzą się one stale i przy każdym wysiłku, to organizm jako całość jest w stanie utrzymać ich stężenie na danym poziomi. Jeżeli przekroczy się pewną hipotetyczną „moc długoterminową”, to mleczan ulega akumulacji, a co za tym idzie, pojawia się przemożne zmęczenie, nie do przezwyciężenia i intensywność wysiłku musi w końcu spaść. Przy silnej motywacji, z reguły zawodnik jest w stanie utrzymać to zmęczenie na poziomie ponad progiem przez pewien czas. Niestety powoduje to, że później wydolność na dłuższy czas spada poniżej progu mleczanowego. Jeżeli więc, biorąc pod uwagę wspomniane wcześniej zależności, na podjeździe, utrzymamy zbyt wysoką moc, sprawimy, że na dłuższy czas przekroczymy znacznie próg mleczanowy, okaże się, że nie jesteśmy w stanie powrócić do poprzedniej mocy już na zjeździe lub płaskim odcinku. Jeżeli zaś dalej będzie podjazd może się okazać, że będzie trzeba całkowicie się zatrzymać. Wspominane podczas wielkich wyścigów kolarskich tak zwane odcięcie prądu zdarzało się nieraz nawet najlepszym, którzy przeliczyli się co do swoich umiejętności.

Zobacz symulację komputerową wysiłku

                Optymalnie więc, można przekroczyć próg mleczanowy na krótki moment, albo starać się jedynie muskać ten obszar pulsu, jednocześnie nie przekraczając go w ogóle. Stoi to w sprzeczności z optimum fizycznym, które opisywałem wyżej. Człowiek nie jest w stanie znacznie zwiększyć mocy na podjeździe, a jeśli zdecyduje się na ten krok, być może późniejsze straty sprawią, że w ostatecznym rachunku nie tylko nie wygra, ale przegra z kretesem.

                W praktyce jednak rozważania z punktu drugiego i pierwszego stosują się do sytuacji idealnej, kiedy to nie wieje wiatr, sprawiający, że opór aerodynamiczny rośnie gwałtownie nawet podczas wspinaczki, a także paradoksalnie na płaskim elemencie trasy chowając się ”na kole” innego zawodnika sprawiamy, że wydatek energetyczny maleje wielokrotnie. Indywidualne predyspozycje do pokonywana podjazdów zależą od budowy fizycznej w zasadzie tylko samego zawodnika, lecz sukces w wyścigu zależy od porównania do innych biorących w nim udział.

            Na początek warto odpowiedzieć sobie na pytanie czym jest stopień trudności tras rowerowych. Możliwe jednak, że nie istnieje nic takiego, lecz trudność zależy od sposobu pokonywania trasy.  A może stopień trudności jest funkcją parametrów trasy? Jeśli tak, to jaką?

Na początek…

            Przygotowując algorytmy oceny statystycznej tras podczas pracy nad profilerem, musiałem zdecydować się na pewien sposób wyliczania stopnia trudności, w sposób bezwzględny, operując jedynie  na wartościach liczbowych i danych pozyskanych  z Google Elevation. Dane te w przypadku samej trasy ograniczają się do ścieżki, długości i tablicy zawierającej wysokość nad poziomem morza. Z fizycznego punktu widzenia wydatek energetyczny byłby jedynie różnicą energii potencjalnej pomiędzy metą a startem. Dodatkowo ta liczba nie byłaby cechą trasy, ale cechą rowerzysty, z powodu uwzględnionej masy ciała. Trzeba było wymyśleć coś innego.

Elementy oceny stopnia trudności.

            Równanie tego typu powinno uwzględniać cechy fizjologiczne człowieka, związane ze zmęczeniem narastającym zawsze przy pokonywaniu trasy w miarę przebywania kolejnych kilometrów, a więc pierwszą cechą braną pod uwagę jest dystans. Następną stanowi suma przewyższeń, ponieważ te sprawiają największą trudność. Wysokość nad poziomem morza przekraczająca 1000m także nasila zmęczenie, zwiększając poziom trudności, z powodu obniżenia prężności tlenu w powietrzu i zwiększenia utraty wody, a także innych elementów, o których wpisałem już przy okazji tematu treningu wysokościowego. Ostatnim elementem branym pod uwagę są zjazdy, które ułatwiają pokonanie drogi.

            Teraz pozostaje stworzyć sumę ważoną wspomnianych wyżej elementów. Wagi określą znaczenie poszczególnych składników sumy, czyniąc wynik zgodnym z rzeczywistymi odczuciami osób pokonującymi analizowaną trasę. Ze statystycznego punktu widzenia, tego typu równanie powinno zostać wycechowane, aby stało się zgodne z relacjami ludzi korzystającymi z niego. Z oczywistych względów w przypadku profilera jest to niemożliwe.

Aspekty techniki jazdy.

            Warto także wziąć pod uwagę tak zwaną trudność techniczną, związaną z pokonaniem drogi. W przypadku danych, którymi dysponuję jako programista, tworzą ją zakręty i zjazdy, a w zasadzie ich kombinacja w jednym fragmencie trasy. Porównując więc sąsiadujące ze sobą odcinki, sprawdzam, czy leżą one współliniowo, albo też jak wiele do współliniowości im brakuje. W oczywisty sposób czym więcej, tym trudniejsza trasa. Jeśli do tego, ostre zakręty leżą na zjeździe o dużym nachyleniu, to otrzymujemy zabójczą mieszaninę, która sprawiła wiele problemów niejednemu kolarzowi.

Pozostałe elementy tras.

            Niestety budując algorytmy nie jestem w stanie wziąć pod uwagę wielu istotnych czynników, jak rodzaj nawierzchni, jej stan, a także warunki pogodowe, w jakich przychodzi mierzyć się z drogą. Czyni to powyższe szacunki bardzo zgrubnymi. Co jest tego naturalną konsekwencją, wyliczone elementy powinno się traktować jedynie jako ostrzeżenie i wstępną informację, a liczb używać do wstępnych porównań.

Pokonanie wytyczonych tras.

            W dużej mierze rację ma ten, kto rozumie, że nie sama trasa jest trudna, to główną trudność stanowi sposób jej pokonania. Profil szybkości, sprzęt, indywidualne cechy morfologiczne, jak masa ciała, pozycja aerodynamiczna, ekonomia jazdy, pogoda to tylko wybrane elementy, które mogą grać kluczową rolę. Zadajmy sobie pytanie, czy z punktu widzenia fizyki bardziej opłaca się pokonywać trasę ze stałą prędkością, czy może stałą mocą ? Czy zależy to od budowy kolarza ? A może trzeba to analizować pamiętając o tym, że w wyścigu jedzie się przeciwko innym ? To kluczowe aspekty, o których będę chciał napisać w przyszłości. Okazuje się bowiem, że fizyka i fizjologia podpowiadają skrajnie różne rozwiązania tego samego problemu. I tym samym, inaczej wygląda optymalna odpowiedź dla różnych cech morfologicznych, jak w przypadku różnych wskaźników BMI.

Wszystkich zapraszam do odwiedzenia profilera i sprawdzenia na ile trudne są różne trasy i czy opisane wyżej algorytmy dobrze się sprawdzają na przykładach.

            Urazy zmęczeniowe stanowią około 50% wszystkich urazów sportowych  rejestrowanych w placówkach medycznych. Jeśli wziąć pod uwagę sporty biegowe, jest to zdecydowana większość. Warto zauważyć, że zignorowany przez dłuższy czas uraz przewlekły może objawić się jako zejściowa ostra manifestacja. Przykładem może być zerwanie ścięgna albo całkowite złamanie na podłożu niepełnego złamania przewlekłego. Sprawia to, że statystyka wydaje się niedoszacowana.

Jak powstają urazy przewlekłe ?

            Powtarzające się mikrourazy są przyczyną akumulacji uszkodzeń, z powodu nie zapewnienia fizjologicznego czasu na regenerację tkanek, który dla każdego elementu anatomicznego i funkcjonalnego ciała jest różny. Dotyczy to tematyki superkompensacji. Uzyskując zjawisko superkompensacji dla pewnych układów i narządów, nie zauważa się wystąpienia przetrenowania w innych, ćwiczenia bowiem zawsze angażują organizm kompleksowo. Optymalne objętości treningowe dla danego sportowca w przypadku układu krążenia mogą być nadmierne, jeśli wziąć pod uwagę układ kostno – szkieletowy. Oczywiście na równowagę wielu układów wpływa też ogrom zależnych od sportowca czynników. Natomiast wszystkie czynniki można podzielić na wewnętrzne i zewnętrzne.  Wewnętrzne, skupiają biomechaniczne odstępstwa od normy, jak niestabilność,  nierównomierność siły mięśniowej dla pewnych grup, niedopasowanie anatomiczne, wady postawy, płaskostopie lub przeciwnie, nadmiernie sztywny i wysoki łuk stopy. Zależne od sportowca, zewnętrzne czynniki to prawidłowe odżywianie, zachowanie optymalnych relacji pomiędzy aspektami planu treningowego, dobór odpowiedniego ubioru i obuwia, a także dbanie o zachowanie parametrów tego obuwia.  Obydwie grupy współistnieją ze sobą, podczas, gdy kliniczna manifestacja, czyli zaobserwowanie objawów zależy w dużej mierze od sumowania ich natężenia, a więc właściwie indywidualnej wrażliwości determinowanej czynnikami wewnętrznymi. W praktyce oznacza to przykładowo, że jeśli brak, lub występuje niewiele negatywnych czynników biologicznych, to organizm sportowca może być względnie odporny na nieodpowiedni dobór treningu, podczas, gdy u innego szybko zakończy się to kontuzją.

Łyk histopatologii.

            Każda tkanka, której zadaniem jest przezwyciężanie mechanicznego stresu, podlega intensywnemu procesowi remodelingu, czyli przebudowy. Pomimo, że kość wydaje się statyczna, komórki kościogubne i kościotwórcze nieustająco zmieniają przebieg i grubość beleczek kostnych, w zależności od działania sił. Po każdym większym stresie, część obszaru tkanki ulega uszkodzeniu. Zanim zostanie naprawiony i stanie się nawet silniejszy niż przed uszkodzeniem, musi zostać uprzątnięty, czyli zniszczony doszczętnie. Ten okres jest nieodzowny w procesie odbudowy. Organizm może go przyspieszyć, jeśli jest sukcesywnie trenowany, jednak nigdy element ten nie zostanie całkowicie wyeliminowany. W tym okresie ważne jest zapewnienie względnego odpoczynku, bowiem powtórzenie kolejnego epizodu stresu powoduje pogłębienie uszkodzeń i przedłuża okres uprzątania. W skrajnym przypadku kolejne, zbyt częste ćwiczenia prowadzą do powolnego spadku wytrzymałości poszczególnych fragmentów kości lub ścięgien i co jest odczuwane jako  ujawnienie dolegliwości lub całkowite mechaniczne zniszczenie – ostra kontuzja. Dolegliwości w okresie przewlekłym mogą mieć różne nasilenie, mogą też w ogóle nie występować. Do najczęstszych należy początkowo ból wysiłkowy, a następniej spoczynkowy.

Trochę konkretów.

            Kościec osiąga swoją ostateczną masę około 30 roku życia, dlatego tak ważna jest suplementacja wapnia i witaminy D w okresie młodzieńczym i wczesnej dorosłości, zapewniając prawidłowy rozwój. Degradacja gęstości kości zachodzić może we względnie szybkim tempie w każdym wieku, a jej powodem jest brak systematycznego treningu lub nieumiejętne stosowanie przeciążeń, a także niektóre stany chorobowe.

            Wszystkie powyższe rozważania pozostają w sferze akademickiej dyskusji medycznej. Przechodząc do przykładów, wspomnieć należy przede wszystkim o rozsądku w tempie zwiększania obciążeń i zmianach aktywności, które, jeśli są zbyt szybkie mogą prowadzić do ostrych i przewlekłych, ostro zakończonych kontuzji. Za rozsądne uznaje się zwiększanie objętości treningowych nie więcej niż o 10% dla każdego tygodnia treningu. Odnosząc się do ogólnej populacji biegających, dystanse przekraczające 30 km na tydzień predysponują do urazów.

Obraz 1: zależność częstości ćwiczeń od wytrzymałości

            Obraz 1 graficznie przedstawia zależność częstości treningów i wytrzymałości elementów kostno - stawowych. W praktyce jednak odnosi się nie tylko do nich, ale do każdego aktywnie zaangażowanego narządu. Czerwona krzywa prezentuje pojedynczy trening i zależność czasową wytrzymałości po jego wykonaniu. Początkowo widzimy spadek, następnie wzrost aż do osiągnięcia maksimum, po czym wartości wracają do wyjściowych. Pomarańczowa krzywa to zbyt częste wykonywanie ćwiczeń o zbyt dużej intensywności, widoczny jest stopniowy spadek wytrzymałości elementu poddanego stresorom. Przeciwnie, niebieska krzywa to optymalna częstość dla danego obciążenia. Widoczny jest systematyczny wzrost wytrzymałości w czasie, jak pojedyncze krzywe nakładają się na siebie. 

            Urazy zmęczeniowe są statystycznie częstsze w grupie kobiet, zwłaszcza ćwiczących w dużych objętościach, ze względu na zaburzenia odżywiania i zmiany stężeń hormonów. Ryzyko szczególnie podnosi się, jeśli pojawiają się nieregularne cykle miesięczne, lub na okres kilku miesięcy ulegają one całkowitemu zniesieniu. Niezapewnienie odpowiedniego doboru mikro, makroelementów, białek i węglowodanów predysponuje do złamań. Istotne jest spożywanie przynajmniej 70 – 100g białka na dobę, urozmaicona dieta, suplementacja wapnia i witamin w okresie zwiększania objętości treningowych powinna być uzgodniona z lekarzem. Nie mniejsze znaczenie ma odpoczynek.

            Wysokie BMI nie zwiększa częstości urazów zmęczeniowych. Wyższa masa ciała  pociąga za sobą silniejsze przeciążenia doświadczane podczas uprawiania sportu, natomiast niska masa zwiększa ryzyko spadku gęstości kośćca zwłaszcza u kobiet. Istotne jest jednak zbalansowanie ćwiczeń, celem rozwoju wielu grup mięśniowych, zwłaszcza tych zaniedbywanych podczas specjalizowanego treningu. Wiele badań dowodzi, że jedynie jazda na rowerze szosowym, albo pływanie, same w sobie mogą zwiększać częstość występowania patologicznie niskiej gęstości kości, jednak są pożądane jako element ogólnorozwojowy w planie treningowym specjalizowanym, na przykład wśród biegaczy.

            Wzmocnienie gorsetu mięśniowego wpływa pozytywnie na rozłożenie obciążeń, zmniejszając wektor sił działających poza osią długą kości. Wiadomo, że kości długie są najbardziej wytrzymałe na siły działające w ich osi.     

Podsumowanie.

            Szczególnie narażone są osoby biegające często, po twardych nawierzchniach, w nieodpowiednich, zużytych butach, a także szybko zwiększające objętości treningowe i stosujące trening specjalizowany. Jeżeli pojawi się jakikolwiek ból, o charakterystyce nie doświadczanej wcześniej w sportowej karierze, a także jeśli znane objawy zaczną przejawiać się nietypową kinetyką czasową (występowanie wcześniej, przewlekanie się, nieustępowanie w/po wysiłku), należy bezzwłocznie zgłosić się do swojego lekarza sportowego lub lekarza pierwszego kontaktu. Jakiekolwiek próby opisania w tym artykule objawów mogących uchodzić za bardziej lub mniej alarmujące, niosą ryzyko zbagatelizowania i odwleczenia w czasie, przez czytelników, właściwej diagnostyki i leczenia. Odwoływać się należy jedynie do doświadczenia osób uprawiających sport i czujności w słuchaniu głosu swojego ciała.

Wilder, R., & Sethi, S. (2004). Overuse injuries: tendinopathies, stress fractures, compartment syndrome, and shin splints Clinics in Sports Medicine, 23 (1), 55-81 DOI: 10.1016/S0278-5919(03)00085-1

W jakim celu ?

                Jest wiele narzędzi online umożliwiających narysowanie trasy rowerowej i kreślących jej profil, większość jednak ma ograniczoną funkcjonalność. Znając profil trasy można wydobyć wiele ciekawych cech, które są niewidoczne gołym okiem, ale ważne przy jej pokonywaniu. Znając fundamentalne algorytmy oporu aerodynamicznego i zagadnienia mocy, wspominane wielokrotnie na tym blogu w sekcji dotyczącej medycyny sportowej,  z łatwością unaocznia się pewne właściwości, będące kluczowymi dla osób podchodzących poważnie do treningów, a także dla początkujących, którzy chcą upewnić się co do stopnia trudności trasy.

Przejdź do profilera! (prv)

                Ponad rok temu miałem okazję stworzyć relatywnie prosty algorytm oceny mocy, biorąc pod uwagę parametry biometryczne, długość trasy i nachylenie. Niestety, wiedząc, że opór aerodynamiczny jest siłą niezachowawczą, ważne okazuje się ukształtowanie trasy, a nie tylko uśrednione jej parametry. Obecność już kilku wzniesień powoduje znaczne zafałszowania wyliczeń. Moją motywacją do dalszej pracy były sugestie moich Czytelników sugerujących bardziej uniwersalne rozwiązanie. Uniwersalne, czyli powszechnie dostępne, nie wymagające od użytkownika instalacji dodatkowego oprogramowania, co w obecnych czasach zawsze budzi niepokój.

Dlaczego nie aplikacja exe ?

                Naturalnym rozwiązaniem jest użycie przeglądarki, bo ta zapewnia bezpieczeństwo przeglądania sieci, a także jest przenośna i działa tak samo na różnych urządzeniach (w tym urządzenia mobilne) i systemach operacyjnych. Wprowadza pewne ograniczenia, szerzej napisałem o tym w mojej poprzedniej notce.

Skąd wziąć dane ?

                Pozostaje zastanowić się skąd pozyskać informacje potrzebne do wyliczeń ? Można wykorzystać GPS i jego wskazania, wtedy jednak trasa będzie zawsze oceniana post factum, już po jej pokonaniu. Jest to ważne, jednak nie jest przedmiotem tego projektu. Z pomocą przychodzi Google Elevation i Google Maps, usługi darmowe, które pozwalają każdemu użytkownikowi pozyskanie danych online na temat wysokości i narysowanie punktów kontrolnych na mapie o wysokiej rozdzielczości z naniesionymi elementami  wektorowymi nazw ulic, miast, miejsc itp. Znacznie ułatwia to i czyni sensownym wspomniane rozwiązanie. Dodatkowo obsługa Maps API v3 jest relatywnie nietrudna.

Ograniczenia i obliczenia.

                Zastosowane algorytmy z pominięciem uzyskania informacji z Google Elevation, działają w całości w przeglądarce, a do obliczeń używa się urządzenia na którym przeglądarka jest otworzona. Większość nie jest obliczeniowo wymagająca, stąd działa dobrze nawet na urządzeniach mobilnych. Transfer danych generowany jest pomiędzy urządzeniem a usługami Google i w większości polega na ściąganiu map. Ograniczenia związane z darmowym używaniem map Google są związane z limitem danych dotyczących wysokości w jednostce czasu. Nie jest więc możliwe wykreślenie długiej trasy i uzyskanie bardzo wysokiej gęstości przestrzennej punktów. Jakkolwiek jest to możliwe dla fragmentu tej trasy. Jeśli wystąpi ten wyjątek wyświetli się OVER_QUERY_LIMIT.

Co z wyświetlaniem ?

                Wizualizacja wyników została powierzona mojej autorskiej bibliotece graficznej do rysowania wykresów, jednak w zmodyfikowanej formie. Dodałem do niej kilka algorytmów, odpowiadających za kontrolę zdarzeń ruchu myszki i kliknięcia, a także pola przechowujące pewne dane potrzebne na późniejszym etapie obróbki. Straciła trochę lekkości, ale zyskała interaktywność. Co ważne, wyświetla dane także na urządzeniach mobilnych. Początkowo zamierzałem pozostać z wykresami Google, jednak te nie tylko nie działały na urządzeniach mobilnych, ale także powodowały anulowanie wykonywania reszty skryptów. Ze zmiany jestem zadowolony, bo praca z moją własną biblioteką przyszła łatwiej.

Czas pracy mierzę w komputerogodzinach.

                Włożona w proces pisania ilość pracy sięga kilkudziesięciu godzin, ale była rozciągnięta na okres kilku tygodni, w zależności od dostępnego wolnego czasu. Niestety napisanie w pojedynkę, mając niewiele czasu, nawet średnio skomplikowanej aplikacji wymaga wiele samozaparcia, ale za to świetnie ćwiczy silną wolę.

Reklamy na stronie i darmowe serwery.

                Ważnym aspektem jest kwestia hostowania strony na serwerze i reklam na stronie. Pewien czas temu założyłem sobie konto AdSense, z ciekawości, na ile reklamy będą dopasowane do treści strony i preferencji, a przy okazji w nadziei, że przychód będzie zadowalający. Niestety póki co nie zarobiłem zbyt wiele, jakieś 20 zł w 3 miesiące. Satysfakcja jednak jest. Gdzie umieścić stronę ? Serwer republika nie dość, że dodaje denerwujące reklamy, które w niektórych przeglądarkach nie dają się zamknąć, to jeszcze nie kontroluje treści stron i reklam, jest przez Google zaliczany do stron rozpowszechniających złośliwe oprogramowanie. Pisałem o tym także w jednej z notek, bowiem jak się okazało, mój blog padł ofiarą tego ostrzeżenia jako strona współpracująca. Owocowało to wyświetleniem niezbyt zachęcającego do odwiedzenia, komunikatu o czerwonym tle. To był rozwód z republiką w dużej mierze. Obecnie przeprowadziłem się na 000webhost. Hosting świetny, bo jest php i dużo miejsca, brak reklam. Podoba mi się to. Wiem jednak, że serwery lubią być wyłączane i mieć zmienianą politykę dotyczącą darmowych kont. Zdecydowałem się na domenę na prv.pl Gdy serwer zniknie, przeniosę się na inny, a pod domenę dodam nowy adres. Użytkownicy nawet nie będą wiedzieć, że wystąpiła nieprzewidziana awaria. Adres prv trwa i trwa, w związku z czym wydaje się pewny. Niestety dodaje dużo reklam i paskudny pasek na górę strony.

AdSense vs reklamy na PRV

                Walka z reklamami na prv polegać będzie na pozyskaniu dochodu z kliknięć na moją reklamę AdSense i jeśli uzbieram odpowiednie środki, wyślę SMS i wyłączę reklamy na prv.  Od Was więc zależy jak szybko i czy w ogóle uda się wyłączyć te przeszkadzajki.  Przy tym jeśli w kieszeni zostanie na piwo, z pewnością się nie obrażę. Wersja mobilna jest pozbawiona reklam, ma być bowiem szybka i nic nie powinno zmniejszać mocy obliczeniowej i tak mocno ograniczonej w tego typu urządzeniu.

Tyle tytułem opisu, bardziej techniczne aspekty i opis algorytmów w kolejnych notkach. Teraz przejdźmy do praktycznych aspektów obsługi strony.

1. Graficzny interfejs użytkownika został pogrupowany na sekcje, wprowadzenie poszczególnych danych i kliknięcie przycisku gotowe prowadzi do wykonania szeregu algorytmów i pozyskania przez użytkownika pewnych informacji. Mówiąc prosto, trzeba postępować krok po kroku, najpierw narysować trasę na mapie. Jeśli się pomylimy możemy zmazywać punkty w odwrotnej do rysowania kolejności klikając przycisk "usuń ostatni". Jeżeli chcemy narysować całkiem nową trasę, klikamy "wyczyść wszystko", co usuwa wszystkie dotychczas narysowane punkty na mapie. Możemy też wybrać sobie rozdzielczość. Dodam, że Google Elevation chętnie odsyła dane dotyczące wysokości około 800 punktów. Powyżej protestuje, zwracając OVER_QUERY_LIMIT. Jeżeli zdarzył nam się ten błąd, wystarczy zwiększyć liczbę w ramce obok przycisku "gotowe". Kliknięcie "gotowe" wysyła zapytanie do usługi i rysuje wykresy. Jeśli chcemy zmienić rozdzielczość wystarczy zmienić 150 na inną liczbę i kliknąć gotowe ponownie. 

2. Na mapie widzimy kilka markerów. Niebieskie oznaczają wprowadzone przez nas punkty, pomarańczowy działa wraz z wykresami profili. Przesuwając kursor myszy nad elementem wykresu, jednocześnie widzimy miejsce na mapie, z którym dany punkt wykresu koresponduje. Pozwala to na bieżąco śledzić miejsce o którym mówi nam element profilu trasy. Na dole okna wykresu widać skalę z podziałką. 

3. Po wprowadzeniu danych biometrycznych, potrzebnych algorytmom szacowania mocy, przechodzimy do zdefiniowania oceny pod względem stałej mocy lub stałej prędkości. 

Wybierając szacunki według stałej mocy w watach, uzyskujemy wykres prędkości w funkcji dystansu i statystykę czasu pokonania trasy z zaznaczonymi parametrami. Załóżmy, że chcemy pokonać trasę na stałym tętnie, bez przemęczania się na podjazdach. Wybierając widoczny niżej zestaw funkcji (stała moc, 180W) otrzymamy wykres prędkości na każdym elemencie trasy, zakładając stały puls. Pozwoli to na trening na wysokim poziomie. Trudno jednak zapamiętać wykres i stosować się do niego. Jeżeli jednak posiadamy licznik Garmin itp możemy wygenerować plik GPX z "oszacowaną" trasą i starać się dotrzymać kroku wirtualnemu towarzyszowi. Ja sam nie posiadam tego typu licznika, jeżeli więc coś nie będzie działać, proszę o raport błędu. 

4. Widoczny poniżej wykres zostaje narysowany po kliknięciu przycisku gotowe w sekcji pierwszej. Oś pionowa to wysokość w metrach, pozioma to dystans. Przesunięcie myszki nad wykresem podświetla bieżący fragment na mapie Google Maps w postaci pomarańczowego markera, a obok kursora myszy pojawiają się dane o nachyleniu, wysokości i dystansie od początku trasy. Dane te są również odzwierciedlone na wykresie przy pomocy skali kolorów (czerwony - podjazdy, niebieski - zjazdy ). 

5. Kliknięcie na pierwszym wykresie wysokości prowadzi do przybliżenia elementu wykresu, co przy długich trasach ułatwia ocenę nachylenia. Po przybliżeniu, można kliknąć przycisk otwierający widok w wysokiej rozdzielczości tego elementu, a także jego skrócone statystyki. 

6.  Zdjęcie wykresu elementu profilu trasy w wysokiej rozdzielczości.

7. Dolny wykres rysuje profil prędkości w funkcji dystansu w przypadku jazdy w/g stałej mocy, albo mocy w funkcji dystansu przy jeździe na stałą prędkość. Jak widać na podjazdach, prędkość obniża się dość znacznie, na zjazdach osiągając wysokie wartości. 

8. Sekcja statystyk podzielona została na dwa elementy. Pierwszy to cechy trasy, a drugi cechy sposobu jazdy wybranego przez użytkownika. Współczynnik liczbowy oceny trasy bierze pod uwagę dystans, zjazdy i podjazdy a także wysokość nad poziomem morza. Sam współczynnik pozwala porównywać trudność różnych tras pomiędzy sobą, jednak nie bierze pod uwagę sposobu ich pokonywania przez użytkownika. 

9. Reklama AdSense zastosowana w Profilerze pozwoli mi w miarę możliwości usunąć reklamy umieszczane przez PRV.PL. Jeżeli z kliknięć zarobię odpowiednie pieniądze, wysyłając SMS mogę znieść reklamy na pewien okres czasu. Niestety domena była konieczna, w razie, gdyby serwer uległ uszkodzeniu, bądź wyłączeniu, albo też z innej przyczyny trzebaby go było zmienić. Dzięki temu adres wpisywany w przeglądarkę nie zmieni się. Jeżeli więc podoba się Wam, klikajcie, a reklamy i pasek na górze z prv znikną.

10. Ostatni element umożliwia wygenerowanie trasy narysowanej w Profilerze w formie treści GPX. Jej wklejenie do pliku GPX i przesłanie na urządzenie umożliwi obejrzenie swojej trasy i wybranych statystyk. Odpowiedni licznik może nam zapewnić funkcjonalność virtual partner. 

11. Profiler jest dostępny w wersji mobilnej, o ograniczonej szerokości, łatwiej mieszczącej się na ekranie smartfona. Wersja mobilna nie ma żadnej reklamy, bo tu priorytetem jest szybkość i wydajność. Na dole strony jest odnośnik umożliwiający przełączanie pomiędzy wersjami.  

Dziękuję i jednocześnie zapraszam do komentowania. Postaram się w miarę możliwości naprawiać błędy i niedoskonałości Profilera.