AT, AT4 i VO₂max

 VO₂max- czyli maksymalny pobór tlenu i próg beztlenowy (AT)- czyli wartość tętna, przy którym układ krwionośny nie nadąży dostarczać odpowiedniej ilości tlenu do produkcji energii w komórkach. Dzięki zmierzeniu VO₂max można ustalić, jaką maksymalną moc można wytworzyć przy ekstremalnym wysiłku. Słynni kolarze tacy jak Marco Pantani, albo Miguel Indurain osiągali VO₂max na poziomie zbliżonym do 100ml/kg/min, a zwykły, przeciętnie wysportowany człowiek - 30-45ml/kg/min (ml•kg^-1•min^-1).

Maksymalna wielkość VO₂ max osiągana przez kobiety w rozwoju osobniczym kształtują się na mniejszym poziomie niż u mężczyzn. Za poziom VO₂max niezbędny do podołania codziennym obowiązkom i utrzymania pożądanej jakości życia przyjmuje się wartość 15-17 ml•kg^-1•min^-1 VO₂max . Wielkość tę osiąga się średnio w 74 roku życia, ale może być przesunięta do 88 roku i później przez systematyczną aktywność fizyczną. Do samodzielnego życia, tj. niewymagającego pomocy fizycznej drugiej osoby, potrzebny jest poziom wydolności równy minimum 13 ml•min^-1•kg^-1 VO₂max .

Jednak parametr ten nie jest bardzo pomocny przy ustalaniu progów treningowych. Najważniejsze jest ustalenie progu beztlenowego, powyżej którego wykonywana jest na tyle intensywna praca, że serce nie nadąża z dostarczaniem tlenu do komórek i utylizowaniem kwasu mlekowego. Powyżej tego progu możliwy jest tylko kilkuminutowy wysiłek. Próg beztlenowy odpowiada poziomowi 4 mmol/l mleczanu we krwi pobranej pobieranej poprzez nakłucie opuszków palców podczas przeprowadzenia testu progresywnego. Próg tlenowy jest to wartość tętna, przy której poziom mleczanu we krwi wynosi ok. 2 mmol/l.

Po ustaleniu progów metabolicznych można ustalić graniczne wartości tętna wyznaczające zakresy treningów rozwijających objętość tlenową. Długotrwały trening (2-3godz.) poniżej progu beztlenowego AT spowoduje zwiększenie objętości strefy tlenowej i przesunięcie w górę wartości progu AT. Dzięki temu na wyścigach będziemy przygotowani do dłuższego i bardziej intensywnego wysiłku przy wyższym tętnie nie powodując zakwaszenia mięśni.

Przyjęło się uważać, że próg tlenowy odpowiada stężeniu mleczanu wynoszącego 2 mmol/l we krwi, a próg beztlenowy – 4 mmol/l (oznaczmy go nie tylko jako AT, ale też AT4).
Przy czym należy pamiętać, że jest to „górna granica”, a nie środek jakiegoś przedziału.

Wartość spoczynkowa mleczanu we krwi waha się około 1 mmol/l.
Przy rozpoczęciu wysiłku, przy stopniowym wzroście, po przekroczeniu granicy, która kształtuje się na poziomie ok. 40% VO₂max zaczynają się włączać do przemian energetycznych procesy beztlenowe. Na razie są niewielkie, ale powodują wzrost mleczanu we krwi do poziomu 2 mmol/l – mamy zatem pierwszy próg osiągnięty – próg tlenowy.
Dalszy wzrost intensywności powoduje wzrost stężenia mleczanu, który przy poziomie ok. 75% VO₂max (+/- 5%) osiąga maksymalną równowagę między utylizacją a wytwarzaniem na poziomie ok. 4 mmol/l – jest to próg beztlenowy.
Dalszy wzrost intensywności spowoduje lawinowy wzrost mleczanu i znaczące spowolnienie uzyskiwania energii z przemian tlenowych, czyli przemian z wolnych kwasów tłuszczowych.

Ponieważ hipotetycznie wyznaczane progi często nie odpowiadały rzeczywistym potrzebom zawodniczym (struktura mięśni, adaptacja, etc.) zaczęto wyznaczać indywidualny próg beztlenowy (IAT - wyznaczany na podstawie analizy dynamiki stężenia mleczanu we krwi).

Najczęstszym badaniem są testy polegające na stopniowym zwiększaniu obciążenia co 3 minuty (adaptacja do nowego bodźca i uzyskanie równowagi czynnościowej) aż do odmowy – wysiłek nie może być kontynuowany na skutek wyczerpania możliwości energetycznych organizmu lub załamania cykliczności ruchu – spadek wymaganej kadencji w celu utrzymania intensywności.

Testy tego typu są obarczone błędem wynikającym z trudności ekstrapolacyjnych na wysiłki o długim czasie trwania ze stałym obciążeniem.

Wprowadzono kolejny próg, a raczej wskaźnik - stanu maksymalnej równowagi mleczanowej (maximal lactate steady state – MLSS), który wyznacza górną wartość stężenia mleczanu w fazie równowagi między utylizacją a produkcją podczas wysiłku o stałej intensywności.

Zgodnie z opracowaniem Hecka i współpr. (1985, 1990) stan maksymalnej równowagi mleczanowej to najwyższe stężenie mleczanu we krwi, które nie ulega wahaniom o 1 mmol/l w czasie końcowych 20 minut wysiłku o stałym obciążeniu.

Radzę przeczytać uważnie jeszcze raz powyższy akapit i postarać się go zrozumieć.

Do określenia MLSS wykorzystuje się test trwający 30 minut.
Bardzo modny i popularny wśród kolarzy szosowych i mtb. Jadą oni najpierw „na maksa” 10 minut, a potem od razu 20 minut „na maksa” i odczytują średnie tętno z ostatnich 20 minut.
Zadowoleni z przeprowadzenia testu bezkrytycznie adaptują uzyskane tętno do nowych zakresów i swoich treningów.
Podobnie mogą zrobić przedstawiciele innych dyscyplin, np. biegacze.

Tymczasem taki test poprzedzony jest testem o stopniowanym obciążeniu „do odmowy” i bierze się z niego jako wielkość wyjściową do „testu 30 minut” wartość 60% wartości uzyskanego maksimum.
To po pierwsze.
Pomiary przeprowadza się w 15, 20, 25 i 30 minucie, co nie koniecznie musi pokrywać się z wartością średnią z ostatnich 20 minut (pobór krwi do badań także odbywa się w podanych minutach).
To po drugie, a po trzecie:
gdy stwierdzano równowagę lub obniżanie się mleczanu, to konieczne było powtórzenie testu z parametrem początkowym obciążenia powiększonym od 3 do 10%, a gdy zwiększenie ponad 1 mmol/l – obniżenie wielkości wejściowej.

Jak z tego widać – jednokrotne wykonanie, często „z marszu” testu 30 minut niewiele wnosi w proces treningowy.

Sprawdzono w laboratoriach jaka jest relacja między AT4 a IAT, a MLSS (Klusiewicz, Zdanowicz).
Wskaźniki MLSS nie odpowiadały wskaźnikom IAT i AT4.
Były niższe (ergometr wioślarski) lub porównywalne (ergometr rowerowy, bieżnia).
Wartości IAT i AT4 odpowiadały wartościom ok. 80% najwyższej uzyskanej mocy, a MLSS ok. 70%.
Wielkość IAT, przyjęte jako 100% obciążenia, nie odpowiadały wielkości MLSS; aby to skorygować sugerowano użycie obciążenia równego 95% IAT.
Wnioski:
* stosowanie obciążenia na poziomie AT4 prowadzi do przeszacowania obciążenia (w długotrwałym procesie do przetrenowania),

* kierowanie się arbitralnie wartością AT4 (lub IAT) nie gwarantuje optymalnego dobrania obciążenia,

* w przypadku kolarzy i biegaczy najlepiej szacować MLSS na podstawie procentu HRmax (80% trafności)

* stosowanie 30-minutowego testu, jako testu terenowego, do wyznaczenia MLSS powinno poprzedzić właściwe dobranie obciążenia początkowego; pomiary tętna w 15, 20, 25 i 30 minucie.

Parametry AT (AT4):

- 4 mmol kwasu mlekowego/l krwi,

- 89 – 93% HR_max,

- 75% Vo₂max (+/- 5%), a u osób niewytrenowanych 50-60% Vo₂max.

 VO₂max

Większość prób badających poziom Vo₂max przeprowadza się w długim czasie (testy długotrwałe) przy rosnących obciążeniach, najczęściej do odmowy lub do niespełnienia określonych warunków testu, choć są próby z ograniczeniem tętna np.: PVC 170, PVC 150.

Jak określić VO₂max?

Jedynym wiarygodnym sposobem jest bezpośrednie zbadanie poboru tlenu w próbie wysiłkowej. Do tego używamy odpowiednich urządzeń (ergospirometrów) umożliwiających dokładne określanie składu powietrza wdychanego do płuc i wydychanego. Tutaj oczywiście, jak w każdym sprzęcie pomiarowym, liczy się precyzja i jakość, tak więc wiarygodność pomiarów zależy od tego, na jakim sprzęcie i w jaki sposób wykonywano próbę. Dawniej używano aparatów wielkości szafy pancernej, a pomiary miały spory błąd wynikający z mniejszej dokładności sond pomiarowych, gorszych masek twarzowych czy dużej przestrzeni martwej (objętości rury, jaką gazy oddechowe są dostarczane do analizatora). Obecnie urządzenia z wyższej półki umożliwiają badania w terenie, a te stacjonarne są wielkości pudełka po butach. Ich dokładność jest w zależności od producenta coraz lepsza. Jedyne, co się chyba nie zmieniło, to wysoki koszt analizatorów…

Jeśli z różnych przyczyn nie możemy bezpośrednio oznaczyć VO₂max, możemy posłużyć się dostępnymi kalkulatorami i tabelami. Wartości podawane są w zależności od wyniku sportowego na określonym dystansie. Podobnie jak wzory do obliczenia HR max, tak i te do określania maksymalnego poboru tlenu mają błąd statystyczny wynoszący około 20 %.

Wyliczenie VO₂max na podstawie testu Coopera:

W teście Coopera zadaniem jest przebiec jak największy dystans w czasie 12 minut. Znając nasz wynik (dystans w metrach), możemy obliczyć w przybliżeniu nasze VO2max

o    VO2max= (dystans w metrach - 504.9) / 44.73

INNE TESTY

Test na wydolność: test Margarii

Próba Margarii należy do tzw. step-testów (podobnie jak test Ruffiera i próba harwardzka). Składa się z dwóch podejść. W pierwszym osoba badana przez 6 minut wchodzi na 40-centymetrowy stopień w tempie 15 wejść na minutę. W ostatnich 3 minutach wysiłku mierzony jest jej średni puls. Następnie odczekuje 20-30 minut aż tętno z powrotem się ustabilizuje. Po tym czasie badany ponownie przez 6 minut wchodzi na stopień, ale tym razem w tempie 25 wejść na minutę. W ostatnich 3 minutach po raz kolejny mierzy swój średni puls. Oba wyniki podstawia się do specjalnego wzoru na wyliczenie VO₂ max:

VO₂ max = [HR_max (VO_2II – VO_2I) + HR_II x VO_2I – HR_I x VO_2II] / HR_II – HR_I

gdzie:

HR_max - tętno maksymalne w uderzeniach na minutę (może być wyliczone ze wzoru 220 – wiek)

HR_I – średni puls zmierzony w pierwszym wysiłku

HR_II – średni puls zmierzony w drugim wysiłku

VO_2I – szacowany pobór tlenu w pierwszym wysiłku (wielkość stała równa 22,00 ml/O/kg/min)

VO_2II – szacowany pobór tlenu w drugim wysiłku (wielkość stała równa 23,4 ml/O/kg/min)

Do wykonania testu przydaje się metronom, który wybija odpowiedni rytm stawiania kroków.

Test na wydolność: „próba harwardzka”

W teście harwardzkim uwzględnia się podział na płeć – mężczyźni wchodzą na stopień o wysokości 51 cm, a kobiety 46 cm. Część wysiłkowa trwa 5 minut i w jej trakcie badany musi wchodzić na podwyższenie w tempie 30 wejść na minutę. Po zakończeniu próby odpoczywa w pozycji siedzącej, a druga osoba mierzy mu puls przez 30 sekund w następujących przedziałach czasowych:

- pomiar A: od 1 min do 1 min 30 sek (jest to czas od zakończenia wysiłku)

- pomiar B: od 2 min do 2 min 30 sek

- pomiar C: od 3 min do 3 min 30 sek

Wskaźnik wydolności (Ww) liczy się podstawiając zmierzone wartości do wzoru:

Ww = 300 s x 100 / 2 x (A + B + C)

Wyniki testu porównuje się ze skalą punktową:

90 pkt i więcej – bardzo dobra wydolność

80 - 89 pkt – wydolność dobra

65 - 79 pkt – wydolność średnia

55 - 64 pkt – wydolność słaba

poniżej 55 pkt – wydolność bardzo słaba

Test na wydolność: „test PWC₁₇₀”

Wskaźnik PWC₁₇₀ określa wielkość obciążenia (w jednostkach mocy: W, kgm/min.), przy którym częstość skurczów serca osiąga wartość 170 sk./min. Dla osób w średnim i starszym wieku analogicznym wskaźnikiem są: PWC₁₅₀ i PWC₁₃₀ . Zasada wyznaczania tego wskaźnika dla badanej osoby polega zatem na określeniu częstości skurczów serca podczas trzech wysiłków o różnym obciążeniu znanym i wyznaczeniu PWC₁₇₀ (PWC₁₅₀ , PWC₁₃₀) metodą interpolacji (ekstrapolacji).

Kolejnym często stosowanym testem na wydolność fizyczną jest PWC₁₇₀ (z ang. Physical Work Capacity). Polega on na wyliczeniu w watach [W] pracy, jaką badany wykonuje przy tętnie 170 uderzeń na minutę ćwicząc na ergometrze rowerowym. Im większy wskaźnik PWC, tym lepsza wydolność. Próbę można wykonać jedynie w warunkach laboratoryjnych, ponieważ wymaga specjalistycznej aparatury monitorującej. Uczestnik testowany jest w dwóch podejściach, z których każde trwa 5 minut (w innej odmianie w 3 seriach po 3 minuty bez przerw).

Obciążenie należy dobrać tak, aby w trakcie pierwszego podejścia tętno badanego nie przekroczyło 130 uderzeń na minutę, a w drugiej próbie nie było wyższe niż 150 uderzeń na minutę. Między obiema próbami dozwolone jest zrobienie ok. 20-minutowej przerwy. Otrzymane wyniki nanosi się na odpowiedni układ współrzędnych, z którego odczytuje się VO₂ max (metoda graficzna) lub podstawia do wzoru (metoda analityczna).

Wzór na wyliczenie PWC₁₇₀:

PWC₁₇₀ = N₁ + (N₂ – N₁) x [(170 – f₁) / (f₂ – f₁)]

gdzie:

N₁ - obciążenie pierwsze

N₂ - obciążenie drugie

f₁ - wartość tętna z ostatniej minuty w pierwszym podejściu

f₂ - wartość tętna z ostatniej minuty w drugim podejściu

Test na wydolność: „test Ryhming-Astrand”

Test Ryhming-Astrand oparty jest na wykonywaniu tzw. pracy submaksymalnej – to znaczy takiej, w której pobór tlenu wynosi 60-70% VO₂ max. Może być przeprowadzony z wykorzystaniem cykloergometru lub w formie step-testu. W przypadku pracy na ergometrze rowerowym badany ćwiczy przez 5-8 minut utrzymując puls w granicach 120-170 uderzeń na minutę (optymalnie 130-150 ud./min). Obciążenie dobierane jest indywidualnie w zależności od kondycji osoby badanej. Pod koniec każdej minuty testu odczytuje się puls, a z uzyskanych wartości wylicza się średnią. Wynik porównuje się z normami zawartymi w specjalnie opracowanych tabelach.

Wariant step-testu polega na wchodzeniu na stopień o wysokości 40 cm dla mężczyzn i 33 cm dla kobiet w rytmie 22,5 wejść na minutę. Aby zachować stałe tempo pracy konieczne jest wykorzystanie metronomu lub urządzenia emitującego miarowy sygnał akustyczny. Od 15 do 30 sekundy po zakończeniu próby odmierza się częstość skurczów serca, następnie przelicza na jedną minutę i uwzględniając masę ciała osoby badanej odczytuje się VO₂ max z nomogramu - specjalnego wykresu opracowanego na potrzeby testu.

OKREŚLENIA

V0₂max – Poprzez ten parametr rozumie się maksymalną ilość tlenu, jaką ustrój może pochłonąć w jednostce czasu, praktycznie określany w l•minˉ¹ lub ml• minˉ¹ • kgˉ¹. Jest to jeden z najpopularniejszych wskaźników wydolności fizycznej, szczególnie wydolności tlenowej. VO₂ max odgrywa decydującą rolę w zdolności wykonywania większości wysiłków fizycznych. Im większe VO₂ max, tym większa zdolność do wykonywania długotrwałej intensywnej pracy, bez większych zaburzeń równowagi czynnościowej ustroju . U osób o niskim pułapie tlenowym, szybciej i przy znacznie mniejszym obciążeniu, będą włączały się beztlenowe procesy metaboliczne w wytwarzaniu energii do pracy. W związku z tym w mięśniach i we krwi będzie występowało większe stężenie mleczanów i szybciej wystąpi uczucie zmęczenia i ograniczenie zdolności do wykonywania wysiłków. Im wyższy VO₂max, tym więcej tlenu organizm jest wstanie dostarczyć mięśniom, dzięki temu procesy beztlenowe występują przy względnie wyższej intensywności wysiłku.

HRmax– maksymalna wartość częstości skurczów serca (tętna) podczas wykonywanej pracy

Vemax – to ilość powietrza przepływającego przez płuca w ciągu 1 min. podobnie jak z

VO₂max im ten parametr jest wyższy tym lepiej, świadczy on o sprawności układu oddechowego.

Próg przemian beztlenowych AT– charakteryzuje go obciążenie wysiłkowe podczas którego rośnie gwałtownie udział przemian beztlenowych w resyntezie ATP (podstawowego substratu energetycznego). Im pojawia się przy wyższych obciążeniach tym świadczy to o wyższej wydolności. Jest to wskaźnik ważny z punkt widzenia treningowego, ponieważ określa nam intensywność (wyrażoną najczęściej w częstości skurczów serca -tętna-HR) przy której zaczynamy pracować przy przewadze procesów beztlenowych. Wytworzona w ten sposób energia jest w znacznym stopniu ograniczona a towarzyszący jej produkcji kwas mlekowy jest przyczyną zmęczenia mięśni, znacznego spadku efektywności pracy a w konsekwencji jej zaprzestania.

Próg przemian tlenowych LT– podobnie jak w AT charakteryzuje go intensywność wyrażona w częstościach skurczów serca HR (tętno) przy której energia produkowana jest niemal wyłącznie w oparciu o przemiany tlenowe. Ich pojemność jest dużo większa niż beztlenowych a koszt uzyskanej w ten sposób energii dużo niższy.