心肺機能とトレーニングマスクは高地と同じ？吸う抵抗と酸素の変化を分けて読む

心肺機能を鍛えるトレーニングマスクは、高地トレーニングの代わりになるのか。呼吸への抵抗、運動中の酸素飽和度、継続後の最大酸素摂取量と血液の変化を研究で比較する。苦しさや標高の表示だけで効果を判断せず、マスクなしの練習に何が上乗せされたかを見極めるための読み物。

自転車をこぐ脚より先に、マスク越しの呼吸が苦しくなる。この息苦しさは、山の上で練習するのと同じ刺激なのか。「高地」の表示を見て買う前に、吸うときの抵抗と酸素の変化を分けて確かめたい。

ただし、呼吸に抵抗を加えるマスクを高地の代用品と考えるのは早い。継続試験では、高地を再現する器具という説明は支持されず、マスクなしの運動を超える最大酸素摂取量の改善も確認されなかった研究がある。最大酸素摂取量とは、運動時に取り込める酸素の最大量を表す指標である。[1][17]

既存記事「ウォーキングはマスクで高強度になる？きつさと歩ける量のずれを研究で読む」には歩行中の負担の問いを譲る。ここで確かめたいのは、呼吸抵抗が酸素の状態をどう変え、それを繰り返すと高地と同じ適応が得られるのか、という別の問いだ。

標高の表示は体が受けた刺激の証明ではない

まず、器具の設定と実際に測った結果を分けたい。軍事訓練を受ける士官候補生17人という小規模な特殊集団を対象とした無作為割付試験では、標高2,750mを模擬する設定のマスクが使われた。しかし通常の訓練を続けた後、最大酸素摂取量や疲労するまでの時間などに、対照群を上回る有意な改善は認められなかった。18〜39歳の女性を含む一般成人にそのまま当てはめるには、対象と訓練環境が異なる。ここで測られたのは、日常的な軍事訓練に器具を加えた場合の適応である。[1]

別の実験では、男性10人が同じ負荷の走行台運動を行い、メーカーが定めた9,000フィートと15,000フィートの設定、抵抗を弱めた比較用の設定を比べた。強い設定では換気量が減り、酸素飽和度も低下したが、反応の大きさは標高設定に沿って明瞭に変わるものではなかった。この男性だけの結果を18〜39歳の女性にそのまま当てはめることはできない。[7]

この男性10人の実験の著者らは、運動時に必要な換気の増加が十分でなく、酸素の低下と心理的な不快感につながったと説明している。呼吸抵抗は空気の出入りに負荷を加える操作で、低酸素は酸素の状態を表す。前者を加えた結果、後者がどれほど生じるかを測り、さらに継続後の血液や体力の変化を調べる、という順に問いを分けられる。[7][17]

購入前に読むべきなのは、最も高い標高表示より、実験で何を測ったかである。運動中に苦しくなることを示した試験なのか、継続後に持久力が伸びた試験なのか。前者の図だけを見て後者まで期待すると、器具の説明と自分の目的がすれ違う。この区別は、短い実験と継続試験で異なる指標が扱われていることから必要になる。[7][17]

酸素飽和度が下がる場合も、下がらない場合もある

酸素飽和度は、血液中のヘモグロビンが酸素で満たされている割合を示す測定値だ。先ほどの男性10人の実験では、末梢の酸素飽和度が比較用設定で平均94%、9,000フィート設定で91%、15,000フィート設定で89%だった。一方で、酸素摂取量と心拍数には条件間の有意差がなかった。測る項目によって、マスクで変わるものと変わらないものがあった。[7]

対照的に、身体活動を行っている男女18人を対象にした自転車運動の比較試験では、マスクによる酸素飽和度の低下は認められなかった。運動は最大パワーの60%で20分間行われた。換気量や呼吸の頻度は低くなり、二酸化炭素の値などは変化したものの、著者らはこの条件では低酸素を誘発しないと結論づけている。[16]

この食い違いは、どちらかを消して解消するものではない。実験の対象、運動、負荷の決め方、比較するマスク条件が異なるからだ。走行台での結果を、そのまま別の人の自転車運動へ移すことはできない。「必ず酸素が下がる」も「酸素には一切影響しない」も、これらの試験を一緒に読むと強すぎる説明になる。[7][16]

さらに健康な男女15人がマスクの有無で自転車運動をした試験では、最大酸素摂取量のピーク値の70%に当たる運動中に酸素飽和度が低下した。運動中の心拍変動には条件間の差がなかったが、回復中の心拍数などには違いがあり、著者らは心臓の自律神経の回復が遅れる可能性を述べた。装着中の値だけでなく、外した後まで観察する理由がある。[18]

ここに挙げた酸素飽和度の数字は、家庭で目指す目標値ではない。あくまで研究条件の下で生じた反応である。低い数字を達成することを練習の成功にすると、研究が観察した負担を、自分で作りに行く話へ変えてしまう。測定値が下がることと、次の練習で体力が伸びることは別々に評価すべきだ。[7][18]

酸素以外に何が変わったかを見ると、試験の違いがさらに分かる。男女18人の自転車実験では、マスク条件で血液の酸性・アルカリ性の程度を表す値が低くなり、二酸化炭素が高くなった。太ももの筋肉の電気的活動や乳酸の濃度には変化がなかった。著者らが挙げたのは、酸とアルカリの釣り合いを調節する際の追加の負担であって、脚の働きが一律に強まるという説明ではない。[16]

対して走行台の実験では、強い設定で呼吸の頻度が減る一方、ひと呼吸の量は増えていた。呼吸回数やひと呼吸の量は、全体の換気量と組み合わせて評価する指標だ。頻度と量が別方向に変化した結果として、全体の換気量は低くなっていたのである。目で見た呼吸の深さだけでは、実験で測った変化を捉えきれない。[7]

回復を測った男女15人の試験にも、読み分ける点がある。安静、比較的低い負荷の自転車運動、高い負荷の自転車運動、回復という場面を設けており、どの場面でも同じ反応が起きたという結果ではなかった。安静時の収縮期血圧の反応、高い負荷での酸素飽和度、回復中の心拍の反応を、それぞれの場面に対応させて読む必要がある。[18]

たとえば動画で見た人が軽くこいでいたから、自分も同じマスクなら同じ刺激になる、とは考えにくい。これらの研究は、決められた運動条件をそろえて比較している。器具が同じことより、そのとき何をどれだけ行ったかが比較の前提になる。息が苦しいという共通の感想だけで、別の実験の酸素の結果を借りることはできない。[7][16][18]

続けた効果とマスクを加えた効果を分ける

中程度のトレーニング経験がある24人を無作為に分け、6週間の高強度自転車トレーニングを行った試験が、この問いをよく示している。マスク群も対照群も、最大酸素摂取量と最大パワーが改善した。18〜39歳の女性にそのまま当てはめるには、トレーニング経験の違いも考える必要がある。[17]

最大酸素摂取量の改善は、対照群で13.5%、マスク群で16.5%だった。数字だけならマスク群のほうが大きく見えるが、改善幅の群間差は統計的に有意ではなかった。「マスクで16.5%改善した」という説明だけでは、同じ練習をマスクなしで行った人の改善が見えなくなる。[17]

この試験では肺機能や血液指標にも有意な改善がなく、吸う筋肉の力も改善しなかった。著者らは器具を高地の模擬装置というより呼吸トレーニングに近いものと位置づけている。ただし「呼吸トレーニングに近い」という解釈を、その試験で吸気筋力が増えたという結果に置き換えてはいけない。[17]

士官候補生17人の試験でも、6週間の訓練後に、マスク群9人と対照群8人の間で有酸素性・無酸素性の能力に有意な差はなかった。無酸素性の能力は、短時間の強い運動で発揮する能力として測られている。この対象と訓練条件では、マスクによる上乗せ効果は支持されなかった。18〜39歳の女性の日常の運動へそのまま当てはめるには、軍事訓練という条件を考慮する必要がある。[1]

自分の記録が伸びたとき、「器具が効いた」と考えたくなるのは自然だ。ただ、継続前の自分と継続後の自分を比べるだけでは、通常の運動による改善と器具の追加効果を分けられない。比較相手がいる研究を読む意味はそこにある。マスクの購入前後で運動量も変えた場合は、なおさら器具だけの成績表にはならない。[1][17]

数字で読むトレーニングマスク

17人・6週間：士官候補生の無作為割付試験で、最大酸素摂取量などの群間差は有意でなかった。[1]

13.5%と16.5%：自転車トレーニング後の最大酸素摂取量の改善率。対照群とマスク群の改善幅に有意差はなかった。[17]

94%・91%・89%：男性の走行台実験での平均酸素飽和度。比較用、低い標高設定、高い標高設定の順であり、練習目標ではない。[7]

18人・20分：自転車の急性比較試験では、マスクによる酸素飽和度の低下を認めなかった。[16]

20人・12週間：感染症から回復後の鍛錬した男性の試験で、血液と運動成績への追加効果は認められなかった。[4]