Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

V̇O 2 max (также максимальное потребление кислорода , максимальное потребление кислорода или максимальная аэробная способность ) - максимальная скорость потребления кислорода, измеренная во время дополнительных упражнений ; то есть упражнения с нарастающей интенсивностью. [1] [2] Название образовано от трех сокращений: «V̇» для объема (точка появляется над V, чтобы указать «в единицу времени»), «O 2 » для кислорода и «max» для максимума.

Измерение V̇O 2 max в лаборатории дает количественное значение пригодности к выносливости для сравнения индивидуальных тренировочных эффектов и между людьми, тренирующимися на выносливость . Максимальное потребление кислорода отражает кардиореспираторную подготовку и выносливость при выполнении упражнений. Элитные спортсмены, такие как соревнующиеся бегуны на длинные дистанции , велосипедисты или лыжники- олимпийцы, могут достичь максимального значения V̇O 2, превышающего 80 мл / (кг · мин), в то время как у некоторых выносливых животных, таких как аляскинские хаски, максимальное значение V̇O 2 превышает 200 мл / (кг · мин).

Связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями и продолжительностью жизни [ править ]

V̇O 2 max широко используется в качестве индикатора кардиореспираторной подготовки. В 2016 году Американская кардиологическая ассоциация опубликовала научное заявление [3], в котором рекомендуется регулярно оценивать кардиореспираторную пригодность (CRF), измеряемую как V̇O 2 max, и использовать ее в качестве клинического показателя жизненно важных функций . Это утверждение было основано на растущих доказательствах того, что более низкие уровни физической подготовки связаны с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний, смертности от всех причин и показателей смертности от различных типов рака. В дополнение к оценке риска в рекомендации AHA указывалось на ценность, измеряющую пригодность для проверки предписаний физических упражнений , физической активности. консультирование и улучшение как ведения пациентов, так и здоровья пациентов.

Выражение [ править ]

V̇O 2 max выражается либо как абсолютная скорость в (например) литрах кислорода в минуту (л / мин), либо как относительная скорость в (например) миллилитрах кислорода на килограмм массы тела в минуту (например, мл / (кг · мин)). Последнее выражение часто используется для сравнения результатов спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость. Однако V̇O 2 max, как правило, не изменяется линейно с массой тела ни среди особей внутри одного вида, ни среди видов, поэтому сравнение работоспособности особей или видов, которые различаются по размеру тела, необходимо проводить с помощью соответствующих статистических процедур, таких как анализ. ковариации . [2]

Измерение и расчет [ править ]

Измерение [ править ]

Измерение VO 2 max с помощью инструментов на современной метаболической тележке во время поэтапного теста на беговой дорожке.
Газообмен VO 2 и VCO 2 во время испытания макс. Начните с 3 минут при мощности 60 Вт и добавляйте 35 Вт каждые 3 минуты до полного изнеможения.

Точное измерение V̇O 2 max требует физических усилий, достаточных по продолжительности и интенсивности, чтобы полностью нагружать аэробную энергетическую систему. В общем клиническом и спортивном тестировании это обычно включает в себя поэтапный тест с физической нагрузкой (либо на беговой дорожке, либо на велоэргометре ), в котором интенсивность упражнений постепенно увеличивается при измерении:

  • вентиляция и
  • концентрация кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

V̇O 2 max достигается, когда потребление кислорода остается на стабильном уровне, несмотря на увеличение рабочей нагрузки.

Расчет: уравнение Фика [ править ]

Основная статья: принцип Фика

V̇O 2 max правильно определяется уравнением Фика :

, когда эти значения получены при нагрузке с максимальным усилием.
где Q - сердечный выброс сердца, C a O 2 - содержание кислорода в артериальной крови, а C v O 2 - содержание кислорода в венах.
(C a O 2 - C v O 2 ) также известен как артериовенозная разница кислорода . [4]

Оценка с использованием субмаксимальных нагрузочных тестов [ править ]

Необходимость для субъекта прикладывать максимальные усилия для точного измерения V̇O 2 max может быть опасной для людей с нарушенной дыхательной или сердечно-сосудистой системой; таким образом, были разработаны субмаксимальные тесты для оценки V̇O 2 max.

Метод определения частоты пульса [ править ]

Оценка V̇O 2 max основана на максимальной частоте пульса и частоте пульса в состоянии покоя. [5] Выдается:

Это уравнение использует отношение максимальной частоты пульса (ЧСС макс ) к ЧСС в состоянии покоя (ЧСС покоя ) для прогнозирования макс. V̇O 2 . Исследователи предупредили, что правило преобразования основано только на измерениях хорошо обученных мужчин в возрасте от 21 до 51 года и может быть ненадежным при применении к другим подгруппам. Они также сообщили, что формула является наиболее надежной, если она основана на фактическом измерении максимальной частоты сердечных сокращений, а не на оценке, связанной с возрастом.

У 40-летних никогда не курящих мужчин с нормальным весом, не страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, бронхиальной астмой или раком, отношение макс. ЧСС к ЧСС в покое следует умножить примерно на 14, чтобы оценить V̇O 2 макс. [6] Каждые 10 лет коэффициент уменьшается на единицу, равно как и изменение веса тела от нормального к ожирению или переход от никогда не курильщика к нынешнему курильщику. Следовательно, V̇O 2 max 60-летних курящих мужчин с ожирением следует оценивать путем умножения отношения HR max к HR в покое на 10.

Тест Купера [ править ]

Кеннет Х. Купер провел исследование для ВВС США в конце 1960-х годов. Одним из результатов этого был тест Купера, в котором измерялось расстояние, пройденное за 12 минут. На основе измеренного расстояния оценка V estimateO 2 max [в мл / (кг · мин)] составляет:

где d 12 - расстояние (в метрах), пройденное за 12 минут.

Альтернативное уравнение:

где d '12 - расстояние (в милях), пройденное за 12 минут.

Многоступенчатый фитнес-тест [ править ]

Есть несколько других надежных тестов и VO 2 макс калькуляторов для оценки VO 2 макс, прежде всего челночный бег (или звуковой тест). [7]

Тест по фитнес-ходьбе Rockport [ править ]

Оценка V̇O 2 max из рассчитанной на время прогулки по треку длиной в одну милю с учетом продолжительности в минутах и ​​секундах ( например, 20:35 будет указано как 20,58), пола, возраста, веса тела в фунтах ( ) и частоты пульса за 10 секунд. ( ) в конце мили. [8] Константа x составляет 6,3150 для мужчин и 0 для женщин. BW в фунтах, время в минутах.

Эффект от тренировки [ править ]

Не спортсмены [ править ]

У среднего нетренированного здорового мужчины V̇O 2 max составляет примерно 35–40 мл / (кг · мин). [9] [10] Средняя нетренированная здоровая женщина имеет V̇O 2 max примерно 27–31 мл / (кг · мин). [9] Эти показатели могут улучшаться с обучением и уменьшаться с возрастом, хотя степень обучаемости также широко варьируется. [11]

Спортсмены [ править ]

В видах спорта, где выносливость является важным компонентом производительности, таких как езда на велосипеде , гребля , беговые лыжи , плавание и бег , спортсмены мирового класса обычно имеют высокие значения V̇O 2 max. Элитные бегуны-мужчины могут потреблять до 85 мл / (кг · мин), а элитные бегуны-женщины могут потреблять около 77 мл / (кг · мин). [12]

Высокие значения в абсолютном выражении для людей могут быть обнаружены у гребцов , поскольку их большая масса компенсирует несколько меньшее максимальное значение V̇O 2 на массу тела. У элитных гребцов, измеренные в 1984 г., значения V̇O 2 max составляли 6,1 ± 0,6 л / мин, а у гребцов - 4,1 ± 0,4 л / мин. [13] Гребец из Новой Зеландии Роб Уодделл имеет один из самых высоких абсолютных значений V̇O 2 max, когда-либо тестированных. [14]

Животные [ править ]

V̇O 2 max был измерен у других видов животных. Во время плавания с нагрузкой у мышей V̇O 2 max составляло около 140 мл / (кг · мин). [15] У чистокровных лошадей V̇O 2 max составлял около 193 мл / (кг · мин) после 18 недель высокоинтенсивных тренировок. [16] У аляскинских хаски, участвующих в гонках на собачьих упряжках Iditarod Trail, максимальное значение V̇O 2 достигало 240 мл / (кг · мин). [17] Расчетный V̇O 2 max для вилорогих антилоп достигал 300 мл / (кг · мин). [18]

Ограничивающие факторы [ править ]

Факторы, влияющие на V̇O 2 , часто делятся на спрос и предложение. [19] Поставка - это транспорт кислорода из легких в митохондрии (включая диффузию в легких, ударный объем, объем крови и плотность капилляров скелетных мышц), в то время как потребность - это скорость, с которой митохондрии могут сокращать кислород в процессе окислительное фосфорилирование . [19] Из них фактор предложения часто считается ограничивающим. [19] [20] Однако также утверждалось, что, хотя подготовленные субъекты, вероятно, имеют ограниченное предложение, нетренированные субъекты действительно могут иметь ограничение спроса. [21]

Факторы, влияющие на V̇O 2 max, - это , среди прочего , возраст, пол , физическая подготовка и тренировка, высота над уровнем моря . V̇O 2 max может быть плохим показателем работоспособности бегунов из-за различий в экономичности бега и сопротивлении утомлению во время длительных упражнений. Сердечный выброс, легочная диффузионная способность, кислородная пропускная способность и периферические ограничения мышечной диффузионной способности, митохондриальные ферменты и плотность капилляров - все это примеры детерминант V̇O 2 max. Тело работает как система. Если один из этих факторов не соответствует норме, то вся система теряет свою нормальную способность нормально функционировать. [21]

Лекарственный препарат эритропоэтин (ЭПО) может значительно повысить V boostO 2 max как у людей, так и у других млекопитающих. [22] Это делает EPO привлекательным для спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость , такими как профессиональный велоспорт. EPO был запрещен с 1990-х годов как запрещенное вещество, улучшающее производительность . Но к 1998 году он получил широкое распространение в велоспорте и привел к делу Festina [23] [24], а также повсеместно упоминался в отчете USADA за 2012 год о команде US Postal Service Pro Cycling Team . [25] Грег ЛеМонд предложил установить основу для гонщиков V̇O.2 max (и другие атрибуты) для обнаружения аномального увеличения производительности. [26]

История [ править ]

Британский физиолог Арчибальд Хилл представил концепции максимального потребления кислорода и кислородного долга в 1922 году. [27] [20] Хилл и немецкий врач Отто Мейерхоф разделили Нобелевскую премию 1922 года по физиологии и медицине за их независимую работу, связанную с метаболизмом мышечной энергии. [28] Основываясь на этой работе, ученые начали измерять потребление кислорода во время физических упражнений. Заметный вклад внесли Генри Тейлор из Университета Миннесоты , скандинавские ученые Пер-Олоф Остранд и Бенгт Салтин.в 1950-х и 60-х годах Гарвардская лаборатория усталости, немецкие университеты и Копенгагенский центр исследования мышц. [29] [30]

См. Также [ править ]

  • Анаэробные упражнения
  • Артериовенозная разница в кислороде
  • Кардиореспираторный фитнес
  • Сравнительная физиология
  • VDOT
  • Кислородный пульс
  • Респирометрия
  • Эффект тренировки
  • vVO 2 макс.
  • Экономия бега

Ссылки [ править ]

  1. ^ Клементе CJ; Холка ПК; Томпсон Г.Г. (2009). «Скорость метаболизма и выносливость австралийских ящериц варанидов (Squamata; Varanidae; Varanus)» . Биологический журнал Линнеевского общества . 97 (3): 664–676. DOI : 10.1111 / j.1095-8312.2009.01207.x .
  2. ^ a b Длугош Э.М., Чаппелл М.А., Мик Т.Х., Шафранска П., Зуб К., Конарзевски М., Джонс Дж. Х., Бикудо JEPW, Каро В., Гарланд Т., мл. (2013). «Филогенетический анализ максимального потребления кислорода млекопитающими во время упражнений» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 216 (24): 4712–4721. DOI : 10,1242 / jeb.088914 . PMID 24031059 . S2CID 15686903 .   CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ^ Росс, Роберт; Блэр, Стивен Н .; Арена, Росс; Церковь, Тимоти С .; Депре, Жан-Пьер; Франклин, Барри А .; Haskell, William L .; Каминский, Леонард А .; Левин, Бенджамин Д. (01.01.2016). «Важность оценки кардиореспираторной пригодности в клинической практике: пример пригодности как клинического жизненно важного признака: научное заявление Американской кардиологической ассоциации» . Тираж . 134 (24): e653 – e699. DOI : 10,1161 / CIR.0000000000000461 . ISSN 0009-7322 . PMID 27881567 . S2CID 3372949 .   
  4. ^ «Артериовенозная разница кислорода» . Спортивная медицина, спортивная наука и кинезиология . Net Industries и ее лицензиары. 2011. Архивировано из оригинала 12 июня 2011 года . Проверено 30 апреля 2011 года .
  5. ^ Ут, Нильс; Хенрик Соренсен; Кристиан Овергаард; Пребен К. Педерсен (январь 2004 г.). «Оценка VO2max по соотношению между HRmax и HRrest - метод измерения частоты пульса» (PDF) . Eur J Appl Physiol . 91 (1): 111–5. DOI : 10.1007 / s00421-003-0988-у . PMID 14624296 . S2CID 23971067 .   
  6. ^ Воутилайнен, Ари; Мунир ульд Сетти; Томи-Пекка Туомайнен (июль 2020 г.). «Оценка максимального потребления кислорода по соотношению частоты пульса при максимальной нагрузке к частоте пульса в состоянии покоя у мужчин среднего возраста» (PDF) . Мир J Мужское здоровье . 38 : e39. DOI : 10,5534 / wjmh.200055 . PMID 32777866 .  
  7. ^ [Леже, Люк А. и Дж. Ламберт. «Максимальный многоступенчатый тест на беге челнока на 20 м для прогнозирования \ dot VO2 max» Европейский журнал прикладной физиологии и физиологии труда 49.1 (1982): 1-12.]
  8. ^ Kilne G, et al. (1987). «Оценка VO2 max на основе прогулки по треку длиной в одну милю, пола, возраста и массы тела». Med. Sci. Спортивные упражнения . 19 (3): 253–259. PMID 3600239 . 
  9. ^ а б Хейворд, V (1998). "Предварительная оценка пригодности и рецепты упражнений, 3-е издание". п. 48.
  10. ^ Guyton, A .; Холл, Дж. Э. (2011). «Учебник медицинской физиологии, 12-е изд.». С. 1035–1036.
  11. ^ Уильямс, Камилла; Уильямс, Марк; Кумбс, Джефф (14 ноября 2017 г.). «Гены для прогнозирования обучаемости VO2max: систематический обзор» . BMC Genomics . 18 (Suppl 8): 831. DOI : 10,1186 / s12864-017-4192-6 . PMC 5688475 . PMID 29143670 .  
  12. ^ Ноукс, Тим (2001). Знания о беге. (3-е издание) ISBN Oxford University Press 978-0-88011-438-7 
  13. ^ Hagerman, FC (июль-август 1984). «Прикладная физиология гребли». Sports Med . 1 (4): 303–26. DOI : 10.2165 / 00007256-198401040-00005 . PMID 6390606 . S2CID 35619324 .  
  14. ↑ Гоф, Мартин (17 июня 2009 г.). «Разыскиваются монстры» . BBC. Архивировано из оригинала на 2010-11-01.
  15. ^ Glaser, RM; Брутто, PM; Weiss, HS (1972). «Максимальный аэробный метаболизм мышей во время плавания». Экспериментальная биология и медицина . 140 (1): 230–233. DOI : 10.3181 / 00379727-140-36431 . PMID 5033099 . S2CID 378983 .  
  16. ^ Китаока, Й .; Masuda, H .; Mukai, K .; Hiraga, A .; Takemasa, T .; Хатта, Х. (2011). «Влияние тренировки и разгрузки на транспортер монокарбоксилата (MCT) 1 и MCT4 у чистокровных лошадей» . Экспериментальная физиология . 96 (3): 348–55. DOI : 10.1113 / expphysiol.2010.055483 . PMID 21148623 . S2CID 28298003 .  
  17. ^ Роджер Segelke (9 декабря 1996). «Утепляйте Rover для работы в холодную погоду, - советует ветеринар Корнелла» . Хроники Корнельского университета . Проверено 7 декабря 2018 .
  18. ^ Линдстедт, SL; Хокансон, Дж. Ф.; Уэллс, диджей; Суэйн, SD; Hoppeler, H .; Наварро, В. (1991). «Беговая энергетика вилорогой антилопы». Природа . 353 (6346): 748–50. Bibcode : 1991Natur.353..748L . DOI : 10.1038 / 353748a0 . PMID 1944533 . S2CID 4363282 .  
  19. ^ a b c Bassett DR Jr .; Хоули ET (2000). «Факторы, ограничивающие максимальное потребление кислорода и определяющие показатели выносливости». Медико-спортивные упражнения . 32 (1): 70–84. DOI : 10.1097 / 00005768-200001000-00012 . PMID 10647532 . 
  20. ^ а б Бассет, DR; Хоули, ET (1997). «Максимальное потребление кислорода:« классическая »и« современная »точки зрения». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 29 (5): 591–603. DOI : 10.1097 / 00005768-199705000-00002 . ISSN 0195-9131 . PMID 9140894 .  
  21. ^ а б Вагнер П.Д. (2000). «Новые идеи по ограничению VO2max». Обзоры упражнений и спортивных наук . 28 (1): 10–4. PMID 11131681 . 
  22. Перейти ↑ Kolb EM (2010). «Эритропоэтин повышает VO2, max, но не самовольно у мышей» . Журнал экспериментальной биологии . 213 (3): 510–519. DOI : 10,1242 / jeb.029074 . PMID 20086137 . 
  23. ^ Lundby C .; Робах П .; Boushel R .; Thomsen JJ; Расмуссен П .; Косколоу М .; Calbet JAL (2008 г.). «Увеличивает ли рекомбинантный человеческий Epo способность к физической нагрузке другими способами, кроме увеличения транспорта кислорода?». Журнал прикладной физиологии . 105 (2): 581–7. DOI : 10.1152 / japplphysiol.90484.2008 . hdl : 10553/6534 . PMID 18535134 . 
  24. ^ Lodewijkx Hein FM; Брауэр Брэм (2011). "Некоторые эмпирические заметки об эпидемии в профессиональном велоспорте" . Ежеквартальное исследование упражнений и спорта . 82 (4): 740–754. DOI : 10.5641 / 027013611X13275192112069 . PMID 22276416 . 
  25. ^ USADA Почтовая служба США Pro Cycling Team Исследование , октябрь 2012, RETR 2012 10 20 от usada.org
  26. ^ Предложения Грега ЛеМонда о надежном будущем велосипедного спорта Конал Эндрюс, 28 июля 2010 г., Velo Nation, ретр. 2012 г. 10 20
  27. ^ Хейл, Тюдор (2008-02-15). «История развития спорта и физиологии упражнений: А.В. Хилл, максимальное потребление кислорода и кислородный долг». Журнал спортивных наук . 26 (4): 365–400. DOI : 10.1080 / 02640410701701016 . ISSN 0264-0414 . PMID 18228167 . S2CID 33768722 .   
  28. ^ «Нобелевская премия по физиологии и медицине 1922 года» . NobelPrize.org . Проверено 11 октября 2018 .
  29. Перейти ↑ Seiler, Stephen (2011). «Краткая история испытаний на выносливость у спортсменов» (PDF) . SportScience . 15 (5).
  30. ^ "История физиологии упражнений" . Human Kinetics Europe . Проверено 11 октября 2018 .