قيمة VO2 - مقياس الصحة أو علامة الأداء؟

كانت رياضة الشمال مجتمعة ، مزيجًا من التزلج الريفي على الثلج والقفز ، واحدة من الرياضات الخمس الأصلية في أول دورة ألعاب أولمبية شتوية على الإطلاق أقيمت في فرنسا عام 1924. حتى يومنا هذا ، رياضات التحمل مثل البياتلون والتزلج الريفي على الثلج ورياضة الشمال مجتمعة استمروا كمعاقل للحدث الذي يقام كل أربع سنوات ، وفي الواقع ، فإن أكثر ستة لاعبين في الأولمبياد الشتوي تتويجًا على الإطلاق هم جميع الرياضيين الأيروبيكيين الذين شاركوا في سباقات التحمل الشاقة هذه.

ولكن ، بالنظر إلى الكيفية التي تقام بها الألعاب الأولمبية الشتوية عمومًا على ارتفاعات عالية حيث يكون ضغط الأكسجين أقل من الارتفاعات المنخفضة ، فإنها تثير تساؤلات حول كيفية تأثير هذه البيئات على VO وبالتالي تدريباتهم الهوائية وأدائهم - وما إذا كان هؤلاء الرياضيون المرتفعون مختلفين. من نظرائهم في الصيف الذين يعيشون ويتدربون بشكل عام على ارتفاعات منخفضة؟

لفهم هذه الأسئلة والمزيد ، نحتاج أولاً إلى التعمق أكثر في العلم وقيمة قياس استهلاك الأكسجين أو VO.

ستدرس هذه المقالة بعض علم وظائف الأعضاء والتطبيق وقيمة قياس VO نظرًا لكيفية اعتبار هذه المعلمة غالبًا مرادفًا للأداء الرياضي.

• إذا كنت مدربًا شخصيًا ولست متأكدًا تمامًا من الفرق بين Absolute و Relative VO2 ، فستساعدك هذه المقالة في توضيح المشكلة!
• وإذا كنت مدربًا للأداء الرياضي أو مدربًا للقوة والتكييف ، فسيكون هذا في زقاقك ويمكن أن يساعدك في التركيز على قياسات الأداء الصحيحة.

صوت مطلق مقابل صوت نسبي

في أبسط أشكاله ، VO هو الفرق بين الأكسجين المستوحى والأكسجين منتهي الصلاحية في وحدة زمنية (على سبيل المثال ، دقيقة واحدة) ، وسيكون VOmax أكبر كمية يمكن للجسم أن يستهلكها. كما تشير الكلمة ، يعكس VO المطلق الكمية الإجمالية (المطلقة) للأكسجين التي يستهلكها الجسم ، بغض النظر عن الحجم أو العمر أو الجنس ، بينما يشير VO النسبي إلى أن النتيجة مصححة لبعض المراجع ، والتي تصادف أنها وحدة كتلة أو كيلوغرام واحد (1 كجم). وحدات القياس كلها مترية:

• صوت مطلق =لتر في الدقيقة (لتر / دقيقة)
• صوت نسبي =مليلتر في الدقيقة لكل كيلوغرام (وحدة كتلة) والتي تُعاد كتابتها في صورة مليلتر لكل كيلوغرام في الدقيقة أو مل / كغ / دقيقة (1000 مل =1.0 لتر). على سبيل المثال ، إذا كان بطرس يزن 220 رطلاً. (100 كجم) وله VOmax 4.0 لتر / دقيقة ، سيكون VOmax النسبي 40 مل / كجم / دقيقة (راجع الجدول 1-1 أدناه).

استخدام Vo2 المطلق والنسبي لقياس السعرات الحرارية المنفقة

يوفر كل من VO المطلق والنسبي معلومات قيمة. بالنظر إلى دور الأكسجين في التمثيل الغذائي (أي حرق الوقود) ، فإن تحديد الكمية الإجمالية للأكسجين المستهلك يوفر تقديرًا للسعرات الحرارية المنفقة.

يمكنك في الواقع استخدام VO2 للحصول على صورة دقيقة إلى حد ما لفقدان الوزن من خلال معادلات التمثيل الغذائي.

على الرغم من أن هذا ليس دقيقًا ، يستخدم العلماء متوسط ​​خمسة (5) سعرات حرارية لكل لتر من الأكسجين المستهلك. لذلك ، إذا كانت ماري تعمل على جهاز الجري وتستهلك 2.0 لتر / دقيقة ، فإنها ستنفق 10 كيلو كالوري في الدقيقة أو 200 كيلو كالوري خلال فترة 20 دقيقة.

حساب الدرجات النسبية والمطلقة

لسوء الحظ ، لا يمكن استخدام درجات VO المطلقة لمقارنة الأفراد ببعضهم البعض أو ضد المعايير (أي ، المتطلبات المهنية) نظرًا للاختلافات العديدة الموجودة ، خاصة في وزن الجسم (يحرق الشخص الأثقل وزنًا المزيد من الأكسجين أثناء الراحة).

وبالتالي ، يتم تحويل درجات VO المطلقة إلى درجات نسبية لأغراض المقارنة. على سبيل المثال ، هو بيتر الذي يزن 200 رطل. (100 كجم) مع VOmax 4.0 لتر / دقيقة أكثر ملاءمة من جين التي تزن 125 رطلاً. (56.8 كجم) مع VOmax 2.5 لتر / دقيقة (الجدول 1-1)؟

الجدول 1-1: حساب VOscores النسبية

* 2.5 لتر / دقيقة =2500 مل / دقيقة ÷ 56.8 كجم =44 مل / كجم / دقيقة

لماذا لا يعتبر VOMAX VALUE مقياسًا فعالًا للأداء الرياضي

لطالما اعتبر VOmax مؤشرا على أداء التمرين الأقصى (أي أن درجات VO2max الأعلى تعني أداء رياضي أكبر). ومع ذلك ، فهو ليس قياسًا فعالاً. ذروة VO أو VOmax هي أفضل لقطة لمرة واحدة - اختبار معمل تدريجي - ولا تمثل كثافة مستدامة ، وهو ما تتطلبه جميع رياضات التحمل.

إذا نظرنا إلى منحدر VO-work في الشكل 1.1 ، فإنه يوضح علاقة خطية إلى حد ما مع العمل الإضافي (A-B) حتى يتم الوصول إلى نقطة عتبة دون الحد الأقصى (B) وبعد ذلك يتم إيقاف مستويات VO. ولكن يمكن القيام بجهد إضافي من العمل (B-C).

يُعتقد أن هذه الهضبة تمثل إما قدرة قصوى للقدرة التأكسدية للميتوكوندريا أو عدم القدرة على إمداد الميتوكوندريا بالأكسجين من خلال الدم (4).

الشكل 1-1: العلاقة بين VO وكثافة العمل

تابع أدناه للحصول على شرح أكثر تفصيلاً. وإذا لم تكن قد تابعت تخصص تحسين أداء NASM حتى الآن ، فهناك الكثير من المعلومات الرائعة في الدورة التدريبية!

دعنا نواصل.

نقطة التعويض التنفسي وظهور اللاكتات في الدم

لقد أحدثت الأدلة المذكورة أعلاه تحولًا في العقلية نحو قياس العلامات المسماة نقطة التعويض التنفسي (RCP) أو بداية تراكم اللاكتات في الدم (OBLA) كمنبئ للأداء المستدام بدلاً من VOmax. تمثل هذه العلامات أعلى شدة يمكن للمرء تحملها بمرور الوقت وغالبًا ما يشار إليها باسم عتبة اللاكتات (LT) ، وهي غير صحيحة (1).

بدلاً من ذلك ، تمثل عتبة اللاكتات شدة التمرين التي تبدأ عندها كمية اللاكتات في الدم في الارتفاع بشكل غير متناسب فوق قيم الراحة العادية وتحدث بشكل عام مبكرًا في شدة التمرين المعتدلة إلى الشديدة (3).

العوامل التي تؤثر على VO

يتأثر VO بعدد لا يحصى من العوامل الأخرى الشخصية والداخلية التي تشمل (5):

• العمر - انخفاض تدريجي في الدرجات بعد أواخر سن المراهقة / أوائل العشرينات ، على الرغم من أن العديد من الرياضيين من الطراز العالمي يصلون إلى الذروة فقط في أواخر العشرينات إلى أوائل الثلاثينيات.
• الجنس - لدى الرجال المزيد من الهيموجلوبين لحمل الأكسجين وكمية أكبر من خلايا العضلات لأكسدة الميتوكوندريا.
• علم الوراثة - ربما الأكثر تأثيرًا.
• مستوى التكييف (تزيد نتائج VOmax بشكل عام مع التدريب).
• الارتفاع ودرجة الحرارة - تمت مناقشتهما في القسم التالي.
• التباينات الفسيولوجية بين الأشخاص - عضلات التنفس وأنواع ألياف العضلات ومستويات الإنزيمات المؤكسدة وما إلى ذلك
• اقتصاد الحركة - المتسابقون المتمرسون يجرون بكفاءة أكبر من العدائين المبتدئين ، ويتطلب الجري مزيدًا من الحركة العضلية أكثر من ركوب الدراجات (أي إشراك الأطراف العلوية).

VO max هو مؤشر أفضل للصحة العامة وليس الأداء

في حين أن VOmax يحمل قيمة محدودة كمقدر للأداء ، فإنه يحمل قيمة كبيرة كمؤشر للصحة العامة وفي تحديد معايير قدرة العمل لمختلف المهن. الأفراد النشطين بدنيًا بشكل عام لديهم درجات أعلى من VOmax ويواجهون مخاطر أقل فيما يتعلق بالمراضة والوفيات.

وبالمثل ، نظرًا لأن VO يعكس القدرة على العمل ، فإن العديد من المهن التي تتطلب جهدًا بدنيًا (مثل خدمات الإطفاء والجيش) تعتمد على هذه الدرجات لتحديد قدرة الفرد على أداء واجبات العمل بأمان وكفاءة.

الصوت والأداء في البيئات الباردة والعالية

تؤدي الزيادات في الارتفاع بشكل عام إلى تقليل درجات الحرارة المحيطة ، وكلاهما يمكن أن يؤثر سلبًا على الأداء الرياضي. من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الهواء في المرتفعات يحمل كمية أقل من الأكسجين ، مما يجعل التنفس أكثر صعوبة ، وهذا بدوره يقلل من القدرة على ممارسة الرياضة. ومع ذلك ، ليس تركيز الأكسجين هو الذي يمثل المشكلة ولكن انخفاض ضغط الهواء المحيط الذي يدفع الأكسجين إلى الرئتين والدم هو المشكلة.

ينص قانون دالتون للضغوط الجزئية على أن الضغط الكلي للغاز هو مجموع الضغوط الجزئية للغازات الفردية (مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) (1-2). في الارتفاعات العالية ، ينخفض ​​الضغط الكلي للهواء الجوي ، وبالتالي ينخفض ​​أيضًا الضغط الجزئي للأكسجين.

على سبيل المثال ، عند مستوى سطح البحر ، يمارس الهواء الجوي ضغطًا إجماليًا يبلغ 760 ملم زئبق ويشكل الأكسجين 20.93٪ من هذه القيمة ، ويحمل ضغطًا جزئيًا يبلغ 159 ملم زئبق (760 × 0.2093 =159 ملم زئبق). عند ارتفاع 14000 قدم (4267 مترًا) ، يمارس الهواء الجوي ضغطًا إجماليًا يبلغ 447 ملم زئبق فقط ، ومع أكسجين يشكل 20.93٪ من هذه القيمة ، فإنه يحمل ضغطًا جزئيًا يبلغ 94 ملم زئبق (447 × 0.2093 =94 ملم زئبق). ببساطة ، هذا يعني أن كمية أقل من الأكسجين تدخل إلى رئتيك ودمك.

ما هو التشكل الجنسي؟ وكم تدوم؟

تقلل الضغوط المنخفضة من قدرة الأكسجين على العبور من الرئتين إلى الدم والارتباط بالهيموجلوبين للانتقال إلى الخلايا ، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين المتاح لأكسدة الميتوكوندريا. للتعويض عن هذا النقص ، يبدأ الجسم في إنتاج خلايا دم حمراء إضافية بعد وقت قصير من الوصول إلى الارتفاع مع ظهور خلايا الدم الحمراء الناضجة (كريات الدم الحمراء) في الدم بعد حوالي سبعة أيام من التعرض للارتفاعات (6). تسمى هذه العملية تكون الكريات الحمر وينظمه هرمون الإريثروبويتين (EPO) *.

يساعد هذا في تفسير سبب سفر الرياضيين تقليديًا إلى المرتفعات للتدريب ، والعودة لاحقًا إلى الارتفاعات المنخفضة لأداء ذلك لأن لديهم المزيد من خلايا الدم الحمراء لحمل الأكسجين. يستمر هذا التأثير عادةً بضعة أسابيع على الأكثر لأن خلايا الدم الحمراء لها عمر إفتراضي يبلغ حوالي 4 أسابيع فقط. ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أن هذه التقنية لا تضمن تحسينات في الأداء لأن هناك حاجة إلى أكثر من مجرد زيادة قدرة حمل الأكسجين للخلية لتحسين الأداء.

* البدائل الاصطناعية لـ EPO منتشرة جدًا في رياضات التحمل - قد يختار بعض الرياضيين استخدامها والغش.

كيف يتغير تنفسنا في الهواء البارد

عند الوصول إلى الارتفاع ، تتغير آليات التنفس لدينا بشكل كبير. يكون الهواء أكثر برودة وجفافًا ، ويجب تدفئته وترطيبه عند دخوله الجسم. ينتج عن هذا فقد أسرع للسوائل الحيوية والجفاف ، بالإضافة إلى تشنج قصبي محتمل قد يقاوم تأثيرات توسع الشعب الهوائية الطبيعية التي تحدث أثناء التمرين بإفراز الأدرينالين والنورادرينالين (1).

يقلل فقدان السوائل من حجم الدم ، مما يقلل من حجم السكتة الدماغية ، أو حجم الدم الخارج من القلب مع كل انقباض. لتعويض النتاج القلبي والحفاظ عليه (مقياس لمدى صعوبة عمل القلب) ، ينبض القلب بشكل أسرع مما قد يحد من القدرة على زيادة شدة التمرين.

التهوية ومستويات اللاكتات في الدم

التكيف الفوري الآخر الذي تم اختباره على ارتفاع يكمن في التهوية. لحساب انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين ، نقوم بزيادة أحجام المد والجزر ، ويتحرك حجم الهواء مع التنفس الطبيعي. ويصاحب ذلك عمليات زفير قوية (فرط التنفس) مما يدفع المزيد من ثاني أكسيد الكربون (CO) إلى خارج رئتينا ومن الدم. بالنظر إلى دور ثاني أكسيد الكربون في تنظيم التنفس ودرجة حموضة الدم ، يستجيب الجسم عن طريق إنتاج المزيد من ثاني أكسيد الكربون وهو ما يفعله باستخدام محلول اللاكتات الثمين لدينا ويقلل من هذه الكمية المتاحة للعمل عالي الكثافة.

غالبًا ما يعاني الرياضيون من ارتفاع ملحوظ في مستويات اللاكتات في الدم وانخفاض القدرة على العمل مع العمل عالي الكثافة عند التدريب في البداية على ارتفاع. يمكن أن يؤدي انخفاض عازلة اللاكتات في الدم أيضًا إلى التأثير على الأداء القريب من الحد الأقصى عندما يعود الرياضي إلى الارتفاعات المنخفضة.

بعد بضعة أسابيع على ارتفاع ، خضعت أنظمتنا القلبية الرئوية لعدة تعديلات لمحاولة العودة إلى وضعها الطبيعي ، ولكن إجماع العلم على أن التدريب على ارتفاع قد لا يكون مفيدًا كما كان يُعتقد سابقًا.

كيفية الاستفادة من التدريب على المرتفعات بدون سلبيات

تعمل الإستراتيجيات اللاحقة ، بفضل التقنيات الناشئة جزئيًا ، على تحسين العديد من مكاسب التدريب على الارتفاع بدون الجوانب السلبية المحتملة - وتشمل هذه:

• غرف النوم منخفضة التأكسج حيث يعيش الأفراد في أماكن تحاكي الارتفاع عن طريق استنشاق تركيزات أكسجين منخفضة ، لكنهم يتدربون بشكل طبيعي على ارتفاعات منخفضة.
• التعرض المتقطع للأكسجين (على سبيل المثال ، قطار عالي منخفض) - التنقل لمسافة 33 ميلاً بين سولت ليك سيتي وبارك سيتي - تفاضل يبلغ 3000 قدم (800 متر) تقريبًا.
• استخدام الأكسجين الإضافي عند العيش في ارتفاعات أعلى ، ولكن ليس أثناء التدريب.

عوامل أخرى قد تعيق الأداء الرياضي في الارتفاعات العالية وفي البرد

يجب على الرياضيين الذين يتنافسون على المرتفعات وفي البرد أيضًا أن يتعاملوا مع العوامل الفسيولوجية الأخرى التي قد تعيق الأداء العام (1):

• التنظيم الحراري - التطبيق المناسب للأقمشة والطبقات لضمان إزالة الحرارة الزائدة بشكل مناسب ، دون أن تظل الأقمشة المبللة ملامسة للجلد مما قد يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الجسم.
• انخفاض تعبئة الأحماض الدهنية الحرة من مخازن الدهون تحت الجلد بسبب تضيق الأوعية المحيطية في المناخات الباردة - قد يقلل من توفر الدهون كوقود لخلايا العضلات ويفرض معدلات استخدام أسرع للجليكوجين واحتمالية النضوب.
• تغيير الوظيفة الفسيولوجية للأعصاب والعضلات ، وتغيير أنماط تجنيد الألياف العضلية ، وانخفاض سرعات تقصير العضلات والقدرة على توليد القوة ، وكل ذلك يمكن أن يقلل من قوة العضلات ومستويات الطاقة.

فكيف تغير هذه الأحداث الرياضي الشتوي مقارنة بالرياضي الصيفي؟ بالتأكيد سيكون من الصعب الإدلاء بأي تصريحات لا لبس فيها ، ولكن ما هو واضح هو أن الرياضي الشتوي يبدو أنه يواجه عقبات أكبر عندما يتعلق الأمر بالتدريب والأداء.

يجب عليهم بالتأكيد التفكير مليًا والتفكير في تخطيط أنظمة التدريب الخاصة بهم إذا كانوا يريدون النجاح. لذلك ، في أولمبياد 2018 ، دعونا نقدر هؤلاء الرياضيين الذين يمارسون رياضة التحمل من منظور فريد أكبر من مجرد كونهم متفرجين يشاهدون أفضل الرياضيين في العالم.

من خلال فهمك الأعمق لما عاناه كل رياضي تحمل لمجرد الوصول إلى هذه الألعاب ، آمل أن يحظى تقديرك لجهودهم بالإعجاب والاحترام حقًا.

وإذا كنت تدرب الرياضيين على المنافسة في ظروف البرد أو المرتفعات ، آمل أن يكون هذا بمثابة تنشيط للعلم وراء VO2.

المراجع:

1. بوكاري جي وبراينت سي إكس وكومانا إف (2015). فسيولوجيا التمرين . فيلادلفيا، بنسلفانيا. شركة FA Davis.
2. Katch VA، McArdle Wd and Katch FI، (2011). أساسيات فسيولوجيا التمرين (4). بالتيمور ، دكتوراه في الطب. ليبينكوت وويليامز وويلكينز.
3. Kenny WL، Wilmore JH، and Costill DL، (2015). فسيولوجيا الرياضة والتمارين الرياضية (5). شامبين ، إلينوي. حركية الإنسان.
4. تيبتون سم (محرر) ، (2006). فسيولوجيا التمارين المتقدمة للـ ACSM . بالتيمور ، دكتوراه في الطب. ليبينكوت وويليامز وويلكينز
5. Noakes T، (2003). علم الجري. (الطبعة الرابعة). شامبين ، إلينوي. حركية الإنسان.
6. روبرتس را ، وروبرتس سو (1997). فسيولوجيا التمرين - أداء التمرين والتطبيقات السريرية . سانت لويس ، ميزوري ، موسبي يور بوك ، إنك.