VO₂ Максимум - VO2 max

VO₂ Максимум (также максимальное потребление кислорода, максимальное потребление кислорода, пиковое потребление кислорода или же максимальная аэробная способность) - максимальная скорость потребления кислорода, измеренная во время дополнительные упражнения; то есть упражнения с нарастающей интенсивностью.^[1][2] Название образовано от трех сокращений: "V" для объем, "O₂" за кислород, а «max» - максимум.

Измерение VO₂ max в лаборатории дает количественное значение пригодности к выносливости для сравнения индивидуальных тренировочных эффектов и между людьми в тренировка на выносливость. Максимальное потребление кислорода отражает кардиореспираторный фитнес и выносливость способность выполнять упражнения. Элитные спортсмены, такие как соревновательные бегуны на длинные дистанции, гонщики или же Олимпийские лыжники, может достичь VO₂ максимальные значения, превышающие 80 мл / (кг · мин), в то время как некоторые животные, работающие на выносливость, такие как Аляскинские хаски, есть голос₂ макс. значения более 200 мл / (кг · мин).

Связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями и продолжительностью жизни

VO₂ max широко используется в качестве индикатора кардиореспираторной пригодности. В 2016 г. Американская Ассоциация Сердца опубликовал научное заявление^[3] рекомендация кардиореспираторной пригодности (CRF), количественно определяемой как VO₂ max, регулярно оцениваться и использоваться в качестве клинического показателя жизнедеятельности. Это утверждение было основано на растущих доказательствах того, что более низкие уровни физической подготовки связаны с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний, смертностью от всех причин и уровнями смертности от различных типов рака. В дополнение к оценке риска в рекомендации AHA указывалось на пригодность измерения стоимости для проверки рецепт на упражнения, физическая активность консультирование и улучшение как ведения пациентов, так и здоровья пациентов.

Выражение

VO₂ max выражается либо как абсолютная скорость в (например) литры кислорода в минуту (л / мин) или как относительную скорость в (например) миллилитрах кислорода на килограмм тела масса в минуту (например, мл / (кг · мин)). Последнее выражение часто используется для сравнения результатов спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость. Однако VO₂ max обычно не изменяется линейно с массой тела ни среди особей внутри вида, ни среди видов, поэтому сравнение работоспособности особей или видов, которые различаются по размеру тела, необходимо проводить с помощью соответствующих статистических процедур, таких как ковариационный анализ.^[2]

Измерение и расчет

Измерение

VO₂ измерение макс. с помощью инструментов на современной метаболической тележке во время пробы на беговой дорожке.

Газообмен ВО₂ и VCO₂ во время теста макс. Начните с 3 минут при мощности 60 Вт и добавляйте 35 Вт каждые 3 минуты до полного изнеможения.

Точное измерение VO₂ max включает в себя физические усилия, достаточные по продолжительности и интенсивности, чтобы полностью нагружать аэробную энергетическую систему. В общем клиническом и спортивном тестировании это обычно включает в себя дифференцированный тест с физической нагрузкой (либо на беговая дорожка или на велоэргометр ), в которых интенсивность упражнений постепенно увеличивается при измерении:

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

VO₂ max достигается, когда потребление кислорода остается на стабильном уровне, несмотря на увеличение рабочей нагрузки.

Расчет: уравнение Фика

Основная статья: Принцип Фика

VO₂ max правильно определяется Уравнение Фика:

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} =Q\times \ (\mathrm {C_{a}O_{2}} -\mathrm {C_{v}O_{2}} )}$, когда эти значения получены при нагрузке с максимальным усилием.

куда Q это сердечный выброс сердца, C_аО₂ - содержание кислорода в артериальной крови, а C_vО₂ - содержание кислорода в венах.

(C_аО₂ - С_vО₂) также известен как артериовенозная разница в кислороде.^[4]

Оценка с использованием субмаксимального нагрузочного тестирования

Необходимость для испытуемого приложить максимум усилий для точного измерения VO.₂ max может быть опасным для людей с нарушенной дыхательной или сердечно-сосудистой системой; таким образом, субмаксимальные тесты за оценка VO₂ max были разработаны.

Метод измерения частоты пульса

Оценка VO₂ max основан на максимальной частоте пульса и частоте пульса в состоянии покоя.^[5] Выдается:

${\displaystyle {\text{V}}{\ce {O2}}{\text{ max}}\approx {\frac {{\text{HR}}_{\text{max}}}{{\text{HR}}_{\text{rest}}}}\times 15.3{\text{ mL}}/({\text{kg·minute}}).}$

В этом уравнении используется отношение максимальной частоты пульса (ЧСС_{Максимум}) к частоте пульса в состоянии покоя (ЧСС_отдых) для прогнозирования VO₂ Максимум. 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 пульса, а не на оценке, связанной с возрастом.

У никогда не курящих мужчин с нормальным весом около 40 лет, не страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, бронхиальной астмой или раком, HR_{Максимум} в HR_отдых коэффициент необходимо умножить примерно на 14, чтобы оценить VO₂ Максимум.^[6]Каждые 10 лет коэффициент уменьшается на единицу, равно как и изменение массы тела с нормального веса на ожирение или переход от никогда не курившего к курильщику. Следовательно, VO₂ max 60-летних мужчин, курящих с ожирением, следует рассчитать путем умножения ЧСС_{Максимум} в HR_отдых соотношение на 10.

Тест Купера

Кеннет Х. Купер провели исследование для ВВС США в конце 1960-х гг. Одним из результатов этого стал Тест Купера в котором измеряется пройденное расстояние за 12 минут. На основе измеренного расстояния оценка VO₂ макс [в мл / (кг · мин)] составляет:

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \approx {d_{12}-504.9 \over 44.73}}$

где D₁₂ расстояние (в метрах), пройденное за 12 минут.

Альтернативное уравнение:

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \approx {(35.97*d'_{12})-11.29}}$

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

Многоступенчатый фитнес-тест

Есть несколько других надежных тестов и VO₂ Максимум калькуляторы оценить VO₂ макс, в первую очередь многоступенчатый фитнес-тест (или же писк тест).^[7]

Тест фитнес-ходьбы Rockport

Оценка VO₂ max из рассчитанной на время прогулки по треку длиной в одну милю, включая продолжительность в минутах и ​​секундах (${\displaystyle t}$, например: 20:35 будет указано как 20,58), пол, возраст, масса тела в фунтах (${\displaystyle BW}$) и ЧСС за 10 секунд (${\displaystyle HR}$) в конце мили.^[8] Константа x равна 6,3150 для мужчин и 0 для женщин. BW в фунтах, время в минутах.

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \approx 132.853-0.0769BW-0.3877{\text{age}}-3.2649t-0.1565HR+x}$

Эффект от тренировки

Не спортсмены

Средний нетренированный здоровый мужчина имеет VO₂ макс приблизительно 35-40 мл / (кг · мин).^[9][10] Средняя нетренированная здоровая женщина имеет VO₂ макс примерно 27–31 мл / (кг · мин).^[9] Эти показатели могут улучшаться с обучением и уменьшаться с возрастом, хотя степень обучаемости также сильно различается.^[11]

Спортсменов

В спорте, где выносливость является важным компонентом производительности, например: кататься на велосипеде, гребля, беговые лыжи, плавание и Бег, у спортсменов мирового класса обычно высокий VO₂ максимальные значения. 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 человека можно найти в гребцы, поскольку их больший объем компенсирует немного более низкий VO₂ макс. на массу тела. Элитные гребцы, измеренные в 1984 г., имели VO.₂ максимальные значения 6,1 ± 0,6 л / мин и гребцы 4,1 ± 0,4 л / мин.^[13] Гребец Новой Зеландии Роб Уодделл имеет один из самых высоких абсолютных показателей VO₂ максимальные уровни когда-либо проверенные.^[14]

Животные

VO₂ max был измерен у других видов животных. Во время плавания с нагрузкой у мышей озвучивалось₂ макс около 140 мл / (кг · мин).^[15] Чистокровные лошади был озвучен₂ максимум около 193 мл / (кг · мин) после 18 недель высокоинтенсивных тренировок.^[16] Аляскинские хаски работает в Гонки на собачьих упряжках Iditarod Trail был голос₂ максимальные значения 240 мл / (кг · мин).^[17] Расчетный VO₂ макс для вилорогие антилопы достигала 300 мл / (кг · мин).^[18]

Ограничивающие факторы

Факторы, влияющие на VO₂ 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 уменьшать кислород в процессе окислительного фосфорилирования.^[19] Из них фактор предложения часто считается ограничивающим.^[19][20] Однако также утверждалось, что, хотя подготовленные субъекты, вероятно, имеют ограниченное предложение, неподготовленные субъекты действительно могут иметь ограничение спроса.^[21]

Факторы, влияющие на VO₂ макс возраст, Пол, фитнес и тренировки, высота, среди прочего. VO₂ max может быть плохим показателем результативности бегунов из-за различий в бегущая экономика и усталость сопротивление при длительной нагрузке. Сердечный выброс, легочная диффузионная способность, кислородная способность и периферические ограничения мышечной диффузионной способности, митохондриальные ферменты и плотность капилляров - все это примеры VO.₂ max детерминанты. Тело работает как система. Если один из этих факторов не соответствует норме, тогда вся система теряет свою нормальную способность нормально функционировать.^[21]

Наркотик эритропоэтин (EPO) может повысить VO₂ max в значительном количестве как у людей, так и у других млекопитающих.^[22] Это делает EPO привлекательным для спортсменов в спорт на выносливость, например, профессиональный велоспорт. ЕПВ был запрещен с 1990-х как незаконный вещество, повышающее производительность. Но к 1998 году он получил широкое распространение в велоспорте и привел к Дело Фестины^[23][24] а также повсеместно упоминается в USADA Отчет за 2012 г. Профессиональная велосипедная команда почтовой службы США.^[25] Грег ЛеМонд предложил установить базовый уровень для VO гонщиков₂ max (и другие атрибуты) для обнаружения аномального увеличения производительности.^[26]

История

Британский физиолог Арчибальд Хилл представил концепции максимального потребления кислорода и кислородного долга в 1922 году.^[27][20] Хилл и немецкий врач Отто Мейерхоф разделила 1922 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине за самостоятельную работу, связанную с энергетическим обменом мышц.^[28] Основываясь на этой работе, ученые начали измерять потребление кислорода во время упражнений. Заметный вклад был сделан Генри Тейлором на Университет Миннесоты, Скандинавские ученые Пер-Улоф Остранд и Бенгт Салтин в 1950-х и 60-х годах Гарвардская лаборатория усталости, немецкие университеты и Копенгагенский центр исследования мышц.^[29][30]

Смотрите также

• Анаэробные упражнения
• Артериовенозная разница в кислороде
• Кардиореспираторный фитнес
• Сравнительная физиология
• VDOT
• Кислородный пульс
• Респирометрия
• Эффект тренировки
• vVO₂Максимум
• Экономия бега

Рекомендации

1. Clemente C.J .; Холка P. C .; Томпсон Г. Г. (2009). «Скорость метаболизма и выносливость у австралийских ящериц варанидов (Squamata; Varanidae; Varanus)». Биологический журнал Линнеевского общества. 97 (3): 664–676. Дои:10.1111 / j.1095-8312.2009.01207.x.
2. Длугош Э. М., Чаппелл М. А., Мик Т. Х., Шафранска П., Зуб К., Конаржевски М., Джонс Дж. Х., Бикудо Дж. Э. П. У., Кареу В., Гарланд Т., мл. (2013). «Филогенетический анализ максимального потребления кислорода млекопитающими при физической нагрузке» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 216 (24): 4712–4721. Дои:10.1242 / jeb.088914. PMID  24031059. S2CID  15686903.
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 кардиореспираторного фитнеса в клинической практике: пример фитнеса как клинического жизненно важного показателя: научное заявление Американской кардиологической ассоциации». Тираж. 134 (24): e653 – e699. Дои:10.1161 / CIR.0000000000000461. ISSN  0009-7322. PMID  27881567. S2CID  3372949.
4. «Артериовенозная кислородная разница». Спортивная медицина, спортивная наука и кинезиология. Net Industries и ее лицензиары. 2011. Архивировано с оригинал 12 июня 2011 г.. Получено 30 апреля 2011.
5. Ут, Нильс; Хенрик Соренсен; Кристиан Овергаард; Пребен К. Педерсен (январь 2004 г.). «Оценка VO2max по соотношению между HRmax и HRrest - метод определения частоты пульса» (PDF). Eur J Appl Physiol. 91 (1): 111–5. Дои:10.1007 / s00421-003-0988-y. 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. Дои:10.5534 / wjmh.200055. PMID  32777866.
7. [Леже, Люк А. и Дж. Ламберт. «Максимальный многоступенчатый тест на 20-метровом беге челнока для прогнозирования dot VO2 max.» Европейский журнал прикладной физиологии и физиологии труда 49.1 (1982): 1-12.]
8. Килне Г. и др. (1987). «Оценка VO2 max на основании пройденного пути длиной в одну милю, пола, возраста и массы тела». Med. Sci. Спортивные упражнения. 19 (3): 253–259. PMID  3600239.
9. 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 (Дополнение 8): 831. Дои:10.1186 / s12864-017-4192-6. ЧВК  5688475. PMID  29143670.
12. Ноукс, Тим (2001). Знания о беге. (3-е издание) Oxford University Press ISBN  978-0-88011-438-7
13. Хагерман, ФК (июль – август 1984 г.). «Прикладная физиология гребли». Sports Med. 1 (4): 303–26. Дои:10.2165/00007256-198401040-00005. PMID  6390606. S2CID  35619324.
14. Гоф, Мартин (17 июня 2009 г.). «Разыскиваются монстры». BBC. Архивировано из оригинал на 01.11.2010.
15. Glaser, R.M .; Gross, P. M .; Вайс, Х.С. (1972). «Максимальный аэробный метаболизм мышей во время плавания». Экспериментальная биология и медицина. 140 (1): 230–233. Дои:10.3181/00379727-140-36431. PMID  5033099. S2CID  378983.
16. Kitaoka, Y .; 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. Дои:10.1113 / expphysiol.2010.055483. PMID  21148623. S2CID  28298003.
17. Роджер Сегельке (9 декабря 1996 г.). «Winterize Rover для работы в холодную погоду, - советует ветеринар Корнелла». Хроники Корнельского университета. Получено 7 декабря 2018.
18. Lindstedt, S.L .; Hokanson, J. F .; Уэллс, Д. Дж .; Swain, S.D .; Hoppeler, H .; Наварро, В. (1991). «Беговая энергетика вилорогой антилопы». Природа. 353 (6346): 748–50. Bibcode:1991Натура.353..748л. Дои:10.1038 / 353748a0. PMID  1944533. S2CID  4363282.
19. Bassett D.R Jr; Хоули Э. (2000). «Факторы, ограничивающие максимальное потребление кислорода и определяющие выносливость». Медико-спортивные упражнения. 32 (1): 70–84. Дои:10.1097/00005768-200001000-00012. PMID  10647532.
20. Bassett, D. R .; Хоули, Э. Т. (1997). «Максимальное потребление кислорода:« классическая »и« современная »точки зрения». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях. 29 (5): 591–603. Дои:10.1097/00005768-199705000-00002. ISSN  0195-9131. PMID  9140894.
21. Вагнер П.Д. (2000). «Новые идеи по ограничению VO2max». Обзоры упражнений и спортивных наук. 28 (1): 10–4. PMID  11131681.
22. Колб Э. М. (2010). «Эритропоэтин повышает VO2, max, но не произвольно работает колесо у мышей». Журнал экспериментальной биологии. 213 (3): 510–519. Дои:10.1242 / jeb.029074. PMID  20086137.
23. Lundby C .; Робах П .; Boushel R .; Thomsen J. J .; Расмуссен П .; Koskolou M .; Кальбет Дж. А. Л. (2008). «Увеличивает ли рекомбинантный человеческий Epo способность к физической нагрузке другими способами, кроме увеличения транспорта кислорода?». Журнал прикладной физиологии. 105 (2): 581–7. Дои:10.1152 / japplphysiol.90484.2008. HDL:10553/6534. PMID  18535134.
24. Lodewijkx Hein F.M .; Брауэр Брэм (2011). «Некоторые эмпирические заметки об эпидемии в профессиональном велоспорте». Ежеквартальное исследование упражнений и спорта. 82 (4): 740–754. Дои:10.5641 / 027013611X13275192112069. PMID  22276416.
25. USADA U.S. Postal Service Pro Cycling Team Investigation, Октябрь 2012 г., ретр. 2012 г. 10 20 с сайта usada.org
26. Предложения Грега Лемонда о надежном будущем для велоспорта Конал Эндрюс, 28 июля 2010 г., Velo Nation, ретр 2012 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. Дои:10.1080/02640410701701016. ISSN  0264-0414. PMID  18228167. S2CID  33768722.
28. "Нобелевская премия по физиологии и медицине 1922 г.". NobelPrize.org. Получено 2018-10-11.
29. Зайлер, Стивен (2011). «Краткая история испытаний на выносливость у спортсменов» (PDF). СпортНаука. 15 (5).
30. «История физиологии упражнений». Human Kinetics Europe. Получено 2018-10-11.