Максимальное потребление кислорода способы определения

Максимальное потребление кислорода (VO2 max)

Содержание

Максимальное потребление кислорода (VO2 max) [ править | править код ]

ВОЗ рекомендует использовать в качестве одного из наиболее надежных показателей физической работоспособности человека величину максимального потребления кислорода (МПК или VO₂Max), которое является интегральным показателем аэробной производительности организма.

У среднего нетренированного молодого человека VO₂ max равен примерно 45 мл/кг/мин. У женщины – 38 мл/кг/мин. У знаменитого лыжника Бьорна Дели он равен 96 мл/кг/мин, а у лошади — 180 мл/кг/мин.

Потребление кислорода при мышечной работе увеличивается, как известно, пропорционально ее мощности. Однако такая зависимость имеет место лишь до определенного уровня мощности. При некоторых индивидуально предельных ее значениях (так называемой критической мощности) резервные возможности кардиореспираторной системы оказываются исчерпанными и потребление кислорода более уже не увеличивается даже при дальнейшем повышении мощности мышечной работы. Таким образом, максимальное потребление кислорода можно зарегистрировать только при нагрузках критической или надкритической мощности, когда функциональная мобилизация системы транспорта и утилизации кислорода достигает максимума (так называемого кислородного потолка). О максимизации аэробного обмена свидетельствует плато на графике зависимости потребления кислорода от мощности мышечной работы.

Каждое звено кардиореспираторной системы, которая объединяет комплекс систем и органов, может определять достаточность транспорта кислорода при нагрузке и, следовательно, играть лимитирующую роль. Однако в реальных условиях главным лимитирующим звеном в системе транспорта кислорода при интенсивной мышечной работе является система кровообращения.

Максимальное потребление кислорода — это то наибольшее количество кислорода, выраженное в миллилитрах, которое человек способен потреблять в течение 1 мин. Для здорового человека, не занимающегося спортом, МПК составляет 3200 — 3500 мл/мин, у тренированных лиц МПК достигает 6000 мл/мин.

Абсолютным критерием достижения испытуемым уровня максимального потребления кислорода(кислородного «потолка»), как уже было отмечено, является наличие «плато» на графике зависимости величины потребления кислорода от мощности физической нагрузки.

Наряду с абсолютным критерием существуют и косвенные критерии достижения МПК. К их числу относятся:

• увеличение содержания лактата в крови свыше 100 мг;
• увеличение дыхательного коэффициента (отношения количества выделенного углекислого газа к количеству потребленного кислорода в единицу времени) свыше 1;
• повышение ЧСС до 180—200 уд/мин.

Максимальное потребление кислорода зависит от массы работающей мускулатуры и состояния системы транспорта кислорода и отражает общую физическую работоспособность (теснейшим образом связано с изменением уровня физической подготовленности человека).

До 20 лет происходит увеличение величины МПК, с 25 до 35 лет — стабилизация и с 35 лет — постепенное снижение МПК. К 65 годам максимальное потребление кислорода уменьшается примерно на треть.

МПК зависит от генетических факторов, возраста и пола. У женщин в зрелом возрасте МПК в среднем ниже, чем у мужчин, на 20—30 %; эта разница несколько сглаживается в юном и пожилом возрасте. Диапазон вариаций величин МПК у женщин значительно меньше, чем у мужчин.

И у мужчин, и у женщин МПК тесно связано с уровнем тренированности, возрастом и массой тела (в еще большей степени с мышечной массой), поэтому его измеряют также и в относительных единицах — мл/кг/мин. Если сравнивать МПК, отнесенное на единицу мышечной массы, у мужчин и женщин одного возраста и уровня тренированности, то различия могут оказаться несущественными.

Определение МПК в настоящее время используется для решения вопросов профессиональной пригодности, оценки тренированности спортсменов, диагностики состояния сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Считается, что в течение рабочего дня энерготраты на физическую активность не должны превышать 25—35 % от уровня максимальной аэробной мощности. Превышение допустимо лишь на некоторый ограниченный период времени, длительность которого обратно пропорциональна интенсивности энергообмена. Например, при нагрузках на уровне около 50 % от МПК в течение полного рабочего дня работа может продолжаться без ущерба для здоровья не более 12 нед, а при нагрузках на уровне 65—70 % от МПК — не более 2—3 дней. Поэтому, если известна индивидуальная величина МПК, можно с достаточной надежностью рассчитать допустимые уровни интенсивности нагрузок (трудовых, тренировочных и т. п.). С этой целью используются таблицы энерготрат при разных видах деятельности и таблицу предельно допустимого времени для нагрузок разной интенсивности.

Предельная длительность физических нагрузок разной интенсивности (Карпман В. Л. и др., 1988)

Интенсивность мышечной работы, % от МПК

Предельное время работы

Тренировка способности максимального потребления кислорода [ править | править код ]

Результатом тренировки способности максимального потребления кислорода являются физиологические адаптации, такие как увеличение объема плазмы крови, систолического объема сердца и сердечного выброса, капилляризация и, в конечном итоге, максимальное потребление кислорода. Иными словами, данные адаптации вызывают повышение эффективности транспортировки и использования кислорода, что очень важно, поскольку во время тренировок и соревнований оказывается давление как на центральную нервную систему (включая сердце и легкие), так и на периферийную нервную систему (включая мышцы, капилляры и митохондрии). Таким образом, улучшение транспортировки кислорода к мышечным клеткам (и в особенности повышение эффективности использования кислорода) является залогом улучшения результативности при занятиях теми видами спорта, в которых аэробная система является доминирующей или играет очень важную роль.

Для достижения указанных эффектов требуется продолжительность периода тренировки от одной до шести минут при максимальном потреблении кислорода на уровне 90-100 процентов (более высокая интенсивность для более коротких повторений и меньшая интенсивность для более длительных повторений). Количество повторений, выполняемых за одну тренировку, зависит от определенной продолжительности соревнования: чем больше продолжительность, тем меньше количество повторений (продолжительных). Таким образом, в течение определенной тренировочной сессии спортсмен может извлечь одинаковую пользу от выполнения, например, шести повторений длительностью по три минуты каждое при 100-процентном максимальном потреблении кислорода или восьми повторений длительностью по пять минут каждое при 95-процентном максимальном потреблении кислорода.

Методы непрямого определения МПК [ править | править код ]

Как уже указывалось, прямое определение максимального потребления кислорода осуществляется в процессе сложного и довольно громоздкого эксперимента. Изматывающий характер процедуры определения МПК делает невозможным частое изучение этого информативного показателя физической работоспособности. Помимо этого, субъективное отношение испытуемого к обследованию и, часто, его нежелание выполнять предельные нагрузки существенно отражаются на возможности точно определить максимум аэробной производительности. В связи со сказанным понятна актуальность использования методик расчета величины МПК непрямыми методами.

Непрямые методы измерения МПК основаны на принятии положения о линейной зависимости между мощностью нагрузки, с одной стороны, и ЧСС или текущим потреблением кислорода — с другой. Во время дозированной нагрузки у испытуемых подсчитывают ЧСС, а МПК получают путем экстраполяции кривой зависимости «нагрузка — ЧСС». Обычно для этой цели используются формулы или номограммы.

К использованию непрямых методов измерения МПК прибегают, если нет соответствующей аппаратуры для прямого измерения МПК, в случаях, когда противопоказаны большие физические нагрузки (например, в пожилом возрасте), а также в повседневной практике.

Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что непрямые методы измерения МПК являются достаточно точными. Поэтому к их использованию можно прибегать и при обследовании хорошо тренированных спортсменов, за исключением тех, спортивные результаты которых прямо зависят от состояния системы транспорта кислорода.

В настоящее время наиболее распространенными из существующих непрямых способов определения максимального потребления кислорода являются следующие.

Метод Астранда (1960) основан на использовании номограммы. Испытуемый выполняет однократную нагрузку на велоэргометре или путем подъемов на ступеньку (высота которой составляет 40 см для мужчин и 33 см для женщин) с постоянной частотой, составляющей 22,5 подъема в минуту (90 ударов метронома в минуту). На 5-й минуте нагрузки регистрируется ЧСС. Если это сделать невозможно, ЧСС подсчитывают в течение первых 10 с восстановления после нагрузки. Затем по номограмме находят соответствующее значение МПК.

Определение МПК по результатам теста PWC170. Величина PWC170 и величина МПК каждая в отдельности характеризуют физическую работоспособность человека. Между ними имеется взаимосвязь, близкая к линейной (коэффициент корреляции, по данным разных авторов, равен 0,7—0,9). В. Л. Карпманом предложена формула:

МПК = 1,7PWC170 + 1240.

Для спортсменов высокой квалификации и тренирующихся на выносливость эта формула имеет вид:

МПК = 2,2PWC170 + 1070.

По данным автора, величины МПК, полученные путем этого расчета, дают ошибку, не превышающую ±15 % величины МПК, полученной прямым методом. Расчетные (косвенные) методы менее точны, чем прямые, однако они очень удобны для использования в повседневной практике.

Как повысить МПК [ править | править код ]

К сожалению, современные ученые пришли к выводу, что во многом этот показатель наследуется. А главная неприятность в том, что вы наследуете также способности улучшать этот показатель. А ведь именно от уровня потребления кислорода мышцами зависит, например, то, как быстро вы умеете бегать и как долго можете держать эту скорость. То есть ваши родители уже определили за вас насколько ваше тело восприимчиво к тренировкам. И поэтому если ваш сосед за год улучшил свой результат в марафоне на 25 минут, а вы все еще «сидите» в группе четырех часовых марафонцев, не стоит думать, что все зависит от уровня нагрузки и количества километров в неделю. Это может значить, что ваш организм менее восприимчив к нагрузкам. Вам надо проанализировать ваши данные и поменять стиль тренировок. Многочисленные исследования доказали, что все реагируют по разному на одни и те же нагрузки. У некоторых после 5 недель беговых тренировок по 50 минут 4 раза в неделю, VO2max увеличивается на 40 %, а у некоторых не увеличивается вообще.

Можем ли мы улучшить VO2max и как это сделать, если природа нас обделила талантом и сильной сердечнососудистой системой? Безусловно, лимит VO2max есть у каждого. Но если вы стремитесь к повышению своих результатов, если хотите быстрее и дольше бегать, вам надо работать над улучшением этого показателя. Может вам понадобиться немного больше времени, чтобы выйти на свой пик VO2max, чем другим более удачливым бегунам, например, родившимся в семье кенийских фермеров. Но ставить на себе крест, если у вас не все получается не стоит. Прогресс возможен и причем даже у людей старше 50 лет.

В 2007-2008 годах норвежские ученые провели самые масштабные в истории по количеству участников эксперимента тесты динамики VO2max и выявили, что при регулярном тренировочном процессе любой человек рано или поздно достигнет хорошего уровня этого показателя. Не элитного, но на уровне 65-75 мл/кг/мин. Эти исследования проводились среди мужчин и женщин от 20 до 90 лет (кол-во участников — 4631 человек). Анализ такой подробной базы данных показателя VO2 max и дал ученым право утверждать, что, несмотря на определенные генетикой пределы, вы можете улучшить свою спортивную форму и даже в 60 лет иметь этот показатель выше, чем у 20-ти летнего юноши, ведущего малоподвижный образ жизни. Но самое приятное в том, что норвежцы на базе этой статистики подтвердили общеизвестный факт, что хорошая физическая форма (хороший уровень VO2max) снижает уровень рисков сердечнососудистых заболеваний, тромбозов и проблем с вегетативной нервной системой организма.

Улучшить показатель VO2max может каждый. Спортивные физиологи в один голос утверждают, что интервальные тренировки являются сильнейшим фактором в этом процессе. Делайте усилия на пределах ваших возможностей, с перерывами на отдых. Например, 6-8 интервалов быстрого бега на 400-800 метров с перерывами на легкий бег или ходьбу в течение 1-2 минут. Темповый бег на 20-30 минут также является отличной тренировкой.

Но самый быстрый способ улучшить форму – бег по холмам. Усилие при подъеме в гору не только «раскачивает» пульс до предельных размеров, но и дает нагрузку на мышцы ног. Найдите довольно крутой подъем на 60-100 метров. Забегайте на эту горку на полной скорости, а вниз «трусите» в свое удовольствие. Если вам повезло и рядом с домом есть холмистый маршрут для пробежки, можете не только делать на нем длинные медленные тренировки, но и бегать фартлеки. Бегите с разным темпом подъемы и спуски, один раз делая максимальное усилие на подъемах и отдыхая на спусках, в другой раз наоборот. Вы увидите, что «горные» тренировки дадут довольно быстрый эффект и прибавят вам не только мощи, но и выносливости. Знаменитая марафонка Гретте Вайц регулярно бегала горки в пригороде Осло, где она жила. Она бегала по холмам и зимой и летом, не смотря на погоду и обледенение, считая бег по холмам главной тренировкой недели.

Работая над улучшением VO2 max, не забывайте, что главное – правильно восстановиться после трудной тренировки. Здесь километраж имеет меньшее значение, чем полное восстановление.

Можно ли улучшить скорость и выносливость, если от природы VO2 max у вас низкий и плохо поддается улучшению? Да можно, утверждает физиолог Мэтт Фитцджеральд. В этом случае, вам надо дополнить тренировочные графики силовыми упражнениями на мышцы ног и корпуса, наращивая с помощью этого капиллярную сеть, доставляющую кислород к мышцам. Работайте над экономичностью бега, больше времени уделяя специальным беговым упражнениям на технику бега. Снижайте вес и жировую массу. Здесь логика та же, что и в автомобиле. Не факт, что машина с большим объемом двигателя в литрах будет быстрее, чем ее более маленькая конкурентка. Многое в скорости разгона автомобиля зависит от его веса и его КПД, то есть от того насколько эффективно автомобиль использует литры бензина и свои лошадиные силы. Анализируя свои спортивные и физиологические параметры, несмотря на генетические лимиты, вы сможете достичь своего идеала.

Источник

Потенциальное максимальное потребление кислорода как показатель максимально возможного минутного объема кровообращения

Гаврилов В. Б., Щербаков В. А., Селуянов В. Н.
НИИ проблем спорта РГУФК

Введение

Тест со ступенчато нарастающей мощностью является основным для определения физической подготовленности спортсменов многих видов спорта. По данным изменения ЧСС (HR), легочной вентиляции (Ve), мощности (W), потребления кислорода (VO₂), выделения углекислого газа (V_CO2) и концентрации лактата в крови (La) определяют величины, соответствующие порогам аэробного и анаэробного обмена, а также МПК.

В тесте темп педалирования поддерживается 60 или 75 об/мин. В этом случае при изменении сопротивления спортсмен должен рекрутировать все больше и больше мышечных волокон. Пока он рекрутирует окислительные мышечные волокна ЧСС и ЛВ изменяются по линейной зависимости. С началом рекрутирования гликолитических мышечных волокон, появляется лактат, ионы водорода, а значит избыточный углекислый газ. Эксцесс СО₂ вызывает дополнительную активизацию работы сердца и дыхательных мышц. Изломы на кривой «легочная вентиляция — мощность (потребление кислорода)» позволяют определить показатели мощности, потребления кислорода для вентиляционного аэробного и анаэробного порогов.

Гипотеза

Давно было замечено, что при тестировании с низким темпом быстро начинает наступать локальное мышечное утомление, поэтому велосипедисты тестируются с темпом 90 об/мин. Локальное утомление связано с накоплением молочной кислоты, которая образуется в рекрутированных мышечных волокнах. Гликолитические мышечные волокна рекрутируются только при определенном внешнем сопротивлении (внутренней интенсивности работы), поэтому при меньшем сопротивлении, когда рекрутируются только окислительные мышечные волокна, при увеличении темпа педалирования можно заставить вырабатывать большую механическую и метаболическую мощность окислительные мышечные волокна, поскольку метаболическая мощность митохондрий в них должна соответствовать мощности АнП. Следовательно, при педалировании с высоким темпом аэробный и анаэробный пороги должны приблизиться друг к другу или совпасть, а реальное максимальное потребление кислорода должно существенно увеличиться, поскольку уменьшение закисления крови снизит степень активизации ССС и ДС.

Методика

В эксперименте приняли участие 9 спортсменов (лыжники и легкоатлеты) от второго разряда до мастеров спорта международного класса. У всех спортсменов измерили массу и длину тела. Каждый испытуемый участвовал в трех опытах:

1) Cтупенчатый тест с темпом 75 об/мин, длительность ступени 2 мин., нагрузка изменялась по 5 Н (0,5 Кр).
2) Через мин. выполнялся второй ступенчатый тест с темпом 120 об/мин, длительностью ступеньки 2 мин, нагрузка изменялась по 2,5 Н (0,25 Кр).
3) В третьем опыте измеряли максимальную алактатную мощность, измеряли мощность в спринте на велоэргометре при внешнем сопротивлении (сила = 0,8×масса тела, Н).

В ходе опытов на велоэргометре «Монарк», измеряли ЧСС с помощью пульстестора POLAR-810, легочную вентиляцию с помощью “VOLID-900”.

Результаты

В табл. 1 представлены данные оценки физического развития испытуемых. Видно, что при увеличении темпа до 120 об/мин у данных испытуемых показатели АэП 120 и АнП 120, а также МПКп 75 и МПКр 120 совпадают между собой.

Таблица 1. Показатели физического развития и физической подготовленности испытуемых (объем выборки 9).

Показатели	Средняя	Сред. квад. откл
Возраст, г	18,8	4,0
Масса тела, кг	68,1	8,2
Длина тела, см	177	7,0
МАМ, Вт/кг	11,8	1,0
АэП 75, Вт/кг	2,2	0,4
АнП 75, Вт/кг	3,8	0,8
АэП 120, Вт/кг	4,4	0,6
АнП 120, Вт/кг	4,4	0,6
МПК реальное 75, мл/мин/кг	54,7	8,2
МПК р 75, Вт/кг	4,07	0,7
МПК потенциальное 75, мл/мин/кг	69,0	11,2
МПК п 75, Вт/кг	5,17	0,95
МПК реальное 120, мл/мин/кг	69,0	11,2
МПК р 120, Вт/кг	5,17	0,95

Причину такого тесного совпадения можно понять из экспериментальных данных, представленных на рис.1. Видно, что на кривой «ЧСС — внешняя мощность (Wex)» для темпа 75 об/мин имеется перелом, который соответствует аэробному порогу, далее появляется второй перелом и он идентифицируется как анаэробный порог по методике Васермана (Waserman, 1984). Линия «ЧСС — внешняя мощность» для темпа 120 об/мин лежит выше, однако часть энергии тратится на перемещение ног (Win). Вычислить эту мощность можно по данным Селуянова В. Н. и Савельева И. А. (1982), но можно и экспериментально, если сопоставить мощность развиваемую на одном пульсе при темпе 75 и 120 об/мин. В данном случае мощность на перемещение ног составила 120 Ватт. С учетом этой поправки была построена линия “ЧСС − (Wex + Win)”, которая точно легла на продолжение начального участка зависимости «ЧСС — Win» для темпа 75 об/мин. В этом случае мы получили совпадение мощностей на пульсе 190 уд/мин, как для случая теста с 75 об/мин, так и для темпа 120 об/мин. Если эти показатели определить как МПК потенциальное для 75 об/мин и МПК реальное для темпа 120 об/мин, то можно считать, что в тесте с 75 об/мин удается определить реальную возможность доставки кислорода к мышцам сердечно-сосудистой системой по показателю МПК потенциальное. МПК р в среднем составила 79% от МПКп. Можно, также отметить, что на уровне АнП при темпе 120 об/мин была зафиксирована мощность большая чем на уровне АнП при тестировании с темпом 75 об/мин, причем величина легочной вентиляции нами выбиралась равной для обоих случаев. Эта мощность в среднем была выше чем МПК-реальное.

Рис.1. Экспериментальные данные обследования легкоатлета 16 лет в ступенчатых тестах с темпом 75 и 120 об/мин.

Вывод

При сравнении зависимостей между ЧСС и мощностью в ступенчатых тестах с темпом 75 и 120 об/мин было показано, что линии накладываются друг на друга до момента наступления аэробного порога. По графику этой линии можно определять МПК потенциальное, которое должно в относительно чистом виде характеризовать потенциальные возможности сердечно-сосудистой системы по доставке кислорода к мышцам.

Литература

Селуянов В. Н., Савельев И. А. Внутренняя механическая работа при педалировании на велоэргометре. Физиология человека, 1982, 8, 2. С. 235 240.

Wasserman K. The anaerobic threshold measurement to evaluate exercise performance. //Am. Rev. Respir. Dis. Suppl. — 1984. — 129. — P. 35 — 40.

Источник