Η VO2 max είναι μία παράμετρος που την συναντάμε αρκετά συχνά στην προπονητική. Επίσης μπορεί να έχετε δει τον όρο σε πολλά από τα άρθρα μας και να σας έχουν δημιουργηθεί απορίες. Για τον λόγο αυτό αποφασίσαμε να γράψουμε αυτό το ενημερωτικό άρθρο και να μοιραστούμε πληροφορίες για τον αντικείμενο.
Δείτε το νέο άρθρο μας για το πως βελτιώνεται η VO2max
Ορισμός VO2 max
Με τους χαρακτήρες VO2 max συμβολίζουμε την μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου ενός ατόμου. Δηλαδή την μέγιστη ποσότητα οξυγόνου την οποία μπορεί να καταναλώσει ένα άτομο μέσα σε ένα λεπτό. Με άλλα λόγια αντιπροσωπεύει την μέγιστη ικανότητα του αερόβιου μηχανισμού παραγωγής ενέργειας, να παράξει ATP (ενεργειακό νόμισμα των ζωντανών οργανισμών) κατά την διάρκεια μέγιστης προσπάθειας. Επίσης αντιπροσωπεύει την μέγιστη ικανότητα του καρδιοαναπνευστικού και του κυκλοφορικού συστήματος να μεταφέρουν οξυγονομένο αίμα στους εργαζόμενους μύες και την ικανότητα αυτών να το καταναλώσουν για την παραγωγή ενέργειας. Στα αγγλικά μπορούμε να βρούμε περισσότερες ερευνητικές πληροφορίες με τους όρους maximal oxygen consumption ή maximal aerobic power.
Με το σύμβολο VO2 δηλώνεται ο όγκος οξυγόνου που καταναλώνεται ανά λεπτό. Με την προσθήκη του max δηλώνουμε την μέγιστη τιμή που μπορεί να φτάσει. Η απόλυτη μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται είναι τα λίτρα ανά λεπτό. Η πιο δημοφιλής όμως μονάδα μέτρησης είναι τα μιλιλίτρα ανά κιλό σωματικής μάζας το λεπτό, για να μπορούν συμπεριληφθούν και οι ατομικές διαφορές μεταξύ διαφορετικών ατόμων.
Ο επιστημονικός τρόπος υπολογισμού του VO2 max γίνεται με τον τύπο του Fick όπου
VO2 max= Q x (CaO2-CvO2) όπου είναι το γινόμενο της καρδιακής παροχής με την αρτηριοφλεβική διαφορά οξυγόνου. Η καρδιακή παροχή είναι το γινόμενο του πόσου αίματος στέλνει η καρδιά ανά χτύπο (όγκος παλμού) και της καρδιακής συχνότητας σε ένα λεπτό. Η αρτηριοφλεβική διαφορά οξυγόνου είναι στην ουσία η διαφορά ανάμεσα στο οξυγόνο που εισπνεύσαμε και σε αυτό που εκπνεύσαμε (με κάθε εκπνοή αποβάλλουμε και οξυγόνο, καθώς δεν χρησιμοποιούμε όσο παίρνουμε στην εισπνοή).
Πως μετριέται η κατανάλωση οξυγόνου ?
Για τον υπολογισμό χρειάζεται ειδικός εξοπλισμός ο οποίος συνήθως είναι διαθέσιμος σε ειδικά κέντρα μετρήσεων και εργαστήρια. Αποτελείται από μία συσκευή γνωστή και ως εργοσπιρόμετρο. Με αυτή την συσκευή μετριούνται οι όγκοι αερίων που εισπνέει και εκπνέει ένα άτομο. Σε συνθήκες ηρεμίας, έχει υπολογιστεί ότι ένας άνθρωπος καταναλώνει περίπου 3,5 ml οξυγόνο ανά κιλό σωματικής μάζας το λεπτό.
Πως μετριέται όμως ή μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου?
Για να υπολογίσουμε την VO2 max, που είναι και το αντικείμενο του άρθρου, μας υπάρχουν οι άμεσοι τρόποι και οι έμμεσοι, μέσω πρόβλεψης.
Ο gold standard άμεσος τρόπος εύρεσης της VO2 max είναι μέσω της εργοσπιρομέτρησης κατά την διάρκεια ειδικού τεστ (σταδιακά αυξανόμενης δυσκολίας). Με άλλα λόγια χρειαζόμαστε το εργοσπιρόμετρο, καρδιοσυχνόμετρο και έναν διάδρομο, ειδικό ποδήλατο ή άλλο ειδικά σχεδιασμένο εργαστηριακό εξοπλισμό καθώς και ένα κατάλληλα σχεδιασμένο τεστ αντοχής. Το πρωτόκολλο που θα χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από το άτομο και τον λόγο που γίνεται το τεστ.
Είναι ανάλογο του αθλητικού επιπέδου και της κατάστασης υγείας. Κοινό χαρακτηριστικό τω διαφορετικών πρωτοκόλλων είναι ότι αποτελούνται από στάδια 2-3 λεπτών στα οποία αυξάνεται σταδιακά η ένταση της προσπάθειας. Το άτομο ξεκινάει από μία προκαθορισμένη ταχύτητα και κλίση (αν είναι διάδρομος) τα οποία αυξάνονται κατά την διάρκεια του τεστ, έως ότου παρουσιαστούν κάποια κριτήρια ολοκλήρωσης του τεστ. Παρότι είναι εξειδικευμένη γνώση τα αναφέρουμε ενδεικτικά:
Για να ξέρουμε ότι έχει ολοκληρωθεί το τεστ και έχει επιτευχθεί η VO2 max πρέπει το άτομο να έχει καρδιακή συχνότητα περίπου 10 χτύπους λιγότερο από την μέγιστή του, να έχει αναπνευστικό ισοδύναμο (RER) πάνω από 1.10, αντικειμενική αντίληψη της κόπωσης πάνω από 17 (στην κλίμακα του Borg) και τέλος η πρόληψη οξυγόνου του να παρουσιάζει πλατό, δηλαδή να μην αυξάνεται παρά την αύξηση της έντασης της προσπάθειας.
Στους έμμεσους τρόπους υπολογισμού συγκαταλέγονται τα γνωστά και ως «τεστ πρόβλεψης VO2 max πεδίου». Αυτά τα τεστ μπορούν να πραγματοποιηθούν σε αθλητικούς χώρους χωρίς την χρήση πολύπλοκου εξοπλισμού. Στην συνέχεια τα αποτελέσματα αυτών των τεστ χρησιμοποιούνται σε ειδικές εξισώσεις με τις οποίες γίνεται πρόβλεψη της VO2 max. Τα πιο διαδεδομένα τεστ παρουσιάζουν μεγάλη συσχέτιση με το gold standard (95-97%) και είναι γενικά αποδεκτά εργαλεία για υπολογισμό της VO2 max ειδικά στα ομαδικά αθλήματα. Τέτοια τεστ είναι το Lager 20m shuttle run test, το τεστ Cooper, το Yo-Yo intermittent recovery test, το rockport walk test. Το καθένα με τα υπέρ και τα κατά του αλλά και την εξειδίκευσή του. Για παράδειγμα αν κάποιος δεν μπορεί να τρέξει ή έχει πολύ μειωμένη φυσική κατάσταση καλύτερα να πραγματοποιήσει τεστ που περιλαμβάνουν περπάτημα.
Η πρόσληψη οξυγόνου παρουσιάζει σχεδόν γραμμική σχέση με την ένταση της δραστηριότητας. Όσο αυξάνεται η ένταση, τόσο αυξάνεται η κατανάλωση οξυγόνου. Όταν όμως κοντεύουμε σε πολύ υψηλές εντάσεις η VO2 αρχίζει να σταθεροποιείται. Είναι η στιγμή όπου το αερόβιο σύστημα δεν μπορεί να υποστηρίξει τις απαιτήσεις τις δραστηριότητας και αναλαμβάνει μεγαλύτερο ποσοστό συμμετοχής το αναερόβιο σύστημα. Η ένταση της άσκησης μπορεί να αυξάνεται επιπλέον, αλλά αυτή την φορά την έξτρα παραγωγή ενέργειας την κάνει ο αναερόβιος μεταβολισμός. Σε αυτές τις συνθήκες φυσικά έρχεται και γρηγορότερα η εξάντληση των αποθεμάτων σε συνδυασμό με την συγκέντρωση μεταβολιτών.
Η μέτρηση γίνεται μόνο σε διάδρομο?
Για να συμπληρώσουμε αυτά που αναφέραμε παραπάνω, σχετικά με τα τεστ στο εργαστήριο, δεν είναι απαραίτητο να γίνονται σε διάδρομο. Υπάρχει ποικιλία εργόμετρων όπως ποδήλατο, κωπηλατοεργόμετρο, προσομοιωτής σκι, εργόμετρο για άνω άκρα, εργόμετρο τύπου stair stepper ή ακόμα και εργόμετρο σε ειδικά διαμορφωμένη πισίνα. Το πιο διαδεδομένο είναι ο διάδρομος. Αυτό δεν είναι τυχαίο καθώς θεωρείται ότι κατά το τρέξιμο η εύρεση της VO2 max είναι πιο αξιόπιστη. Στην περίπτωση των αθλητών όμως θα ήταν ιδανικό να χρησιμοποιείται εργόμετρο που προσομοιάζει την κίνηση στο άθλημά τους. Για παράδειγμα ο δρομέας και ο ποδοσφαιριστής διάδρομο, ο κωπηλάτης κωπηλατοεργόμετρο, ο ποδηλάτης ποδήλατο. Εννοείται πάντα βέβαια να χρησιμοποιείται εξοπλισμός ο οποίος είναι κατασκευασμένος κατάλληλα και συνάδει με το πρωτόκολλο του τεστ που θα χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα ο διάδρομος να διαθέτει μηχανισμό κλίσης, η οποία χρειάζεται σε πολλά πρωτόκολλα.
Μπορούν να κάνουν όλοι τεστ εύρεσης της VO2 max?
Η απάντηση είναι όχι. Παρότι υπάρχουν τα μέγιστα και τα υπομέγιστα τεστ, τα οποία είναι κατάλληλα για άτομα χαμηλής φυσικής κατάστασης, η φύση της διαδικασίας την καθιστά επικίνδυνη. Θα πρέπει οπωσδήποτε να αποφεύγονται τα τεστ από άτομα με σοβαρά προβλήματα υγείας (κυρίως τους καρδιαγγειακού συστήματος). Στην περίπτωση που για θεραπευτικούς λόγους χρειάζεται να βρεθεί η τιμή της VO2 max, τότε χρησιμοποιούνται υπομέγιστα τεστ με την παρουσία του ιατρού (σε άτομα χαμηλότερου και μέτριου κινδύνου).
Από τι εξαρτάται η τιμή της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου?
Από την κληρονομικότητα
Από το φύλο. Οι άντρες έχουν υψηλότερη τιμή από τις γυναίκες ίδια ηλικίας και φυσικής δραστηριότητας, κατά 15-20%
Από την ηλικία. Φτάνει στην κορύφωσή της περίπου στα 30 έτη (φυσιολογικά) και από τότε αρχίζει μία σταδιακή πτώση κατά 8% ανά δεκαετία. Πτώση η οποία επηρεάζεται από την προπονητική παρέμβαση
Από το προπονητικό επίπεδο. Αν γυμναζόμαστε συστηματικά με αερόβια προπόνηση μπορεί να έχουμε βελτίωση από 6 έως 30-40 % (εξαρτάται από τον άνθρωπο)
Σύσταση σώματος. Στην εξίσωση για να βρούμε την σχετική τιμή της VO2 max λαμβάνουμε υπόψιν και το σωματικό βάρος. Όσο πιο μεγάλο είναι το σωματικό μας βάρος τόσο πιο μικρή σχετική τιμή VO2 max θα έχουμε. Για παράδειγμα δύο άνθρωποι έχουν ίδια απόλυτη τιμή VO2 max 3 λίτρα ανά λεπτό. Ο Α είναι 70 κιλά και ο Β 100 κιλά. Ο Α θα έχει σχετική VO2 max 3*1000/70= 43,85 ml/kg min και ο Β 3*1000/100=30 ml/kg min
Από το περιβάλλον. Αν βρισκόμαστε σε υψηλό υψόμετρο (Άνω των 1500 μέτρων, αρχίζει παρουσιάζεται μία σταδιακή μείωση της VO2max ακόμα και σε εγκλιματισμένα άτομα). Αντίστοιχα αν βρισκόμαστε σε πολύ θερμό περιβάλλον ή μέσα στο νερό (πχ κολύμβηση), λόγω της υδροστατικής πίεσης.
Γιατί μετράμε την μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου? Γιατί είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε αυτή την τιμή?
Η αλήθεια είναι ότι αυτή η τιμή είναι περισσότερο χρήσιμη για τον γυμναστή-αθλητικό επιστήμονα παρά για τον αθλητή-ασκούμενο. Τον βοηθάει να σχεδιάζει καλύτερα την αερόβια προπόνηση των αθλητών του, παρέχοντας καλύτερη εξειδίκευση. Διαφορετικά είναι χρήσιμο κάποιος να γνωρίζει τι τιμή έχει, αν προπονείται μόνος του, θέλει να ελέγξει την πρόοδό του ή να συγκριθεί με άλλους. Σε κλινικές συνθήκες, έχει άριστη συσχέτιση με την καρδιακή παροχή, οπότε μας δίνει μια καλή εικόνα για την ικανότητα της καρδιάς να διοχετεύει αίμα στην κυκλοφορία.
Τι μας δείχνει η μέγιστη πρόληψη οξυγόνου
Είναι ένας σημαντικός δείκτης λειτουργικής ικανότητας. Η εισαγωγή, η μεταφορά και η κατανάλωση οξυγόνου από το σώμα μας είναι η βάση της λειτουργίας μας. Όσο πιο αποδοτικό αυτό το σύστημα, τόσο μεγαλύτερη ικανότητα δημιουργείται για την σωματική δραστηριότητα. Στην διαδικασία αυτή, όπως αναφέραμε συμμετέχουν τα πνευμόνια, το κυκλοφορικό, η καρδιά καθώς και το μυϊκό σύστημα. Συνεπώς το πόσο εύρυθμα συνεργάζονται, τίθενται τα ανώτερα όρια δράσης του ανθρώπου. Είναι λοιπόν ένας δείκτης λειτουργικής ικανότητας όπως για παράδειγμα τα κυβικά σε ένα αυτοκίνητο. Ένας μέσος άνθρωπος μπορεί στην καθημερίνοτητά του να μην φτάνει ποτέ σε τιμές μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου. Για να τις φτάσει θα πρέπει να κάνει κάποια έντονη δραστηριότητα παρατεταμένα. Για ανθρώπους όμως με προβλήματα υγείας ή χαμηλής λειτουργικής ικανότητας, ακόμα και το βάδισμα ή ανέβασμα σκαλοπατιών, τους αναγκάζει να φτάσουν στο όριο της πρόσληψης οξυγόνου τους. Μειώνοντας έτσι την ικανότητα πραγματοποίησης δραστηριοτήτων χωρίς έντονη κόπωση. Στο παράδειγμά μας, άλλη απόδοση έχει ένα αυτοκίνητο 2000 κυβικών και άλλη ένα 1000 κυβικών. Μπορεί σε κανονική πορεία να μην υπάρχει διαφορά, αλλά αν γίνει ανηφορικός ο δρόμος τα δεδομένα αλλάζουν. Λογικά βγαίνει το συμπέρασμα ότι όσο πιο υψηλές είναι οι τιμές VO2 max, τόσο περισσότερο έργο μπορεί να παράγεται παρατεταμένα πριν έρθει η εξάντληση.
Πως σχετίζεται η VO2 max με την υγεία.
Είναι μία παράμετρος που εξετάζεται συχνά σε άτομα με παθήσεις. Βέβαια σε αυτή την περίπτωση δεν γίνεται τεστ μέγιστης έντασης αλλά υπομέγιστης και η VO2 προβλέπεται με ειδική εξίσωση. Ο λόγος που εξετάζεται είναι κυρίως για την αξιολόγηση του επιπέδου φυσικής κατάστασης σε σχέση με τον γενικό πληθυσμό. Αν η τιμή είναι αρκετά χαμηλότερη τότε δίνονται οι ανάλογες συστάσεις ασφαλείας. Ο μέσος άνθρωπος έχει τιμή από 30 έως 40 ml ανα κιλό σωματικής μάζας το λεπτό. Σε περιπτώσεις ατόμων με μειωμένη λειτουργική ικανότητα ή χρόνια νοσήματα αυτή η τιμή μπορεί να είναι αρκετά χαμηλή περίπου 16-25 ml ανά κιλό σωματικής μάζας το λεπτό. Τέλος χρησιμοποιείται και για την κατάλληλη συνταγογράφηση έντασης άσκησης, έτσι ώστε να αποφευχθούν τυχόν επιπλοκές.
VO2 max και παιδιά
Η VO2 max είναι δύσκολο να οριστεί σε παιδιά μικρής ηλικίας λόγω της φυσιολογίας τους αλλά και της φύσης των μέγιστων τεστ κόπωσης. Για αυτό προτιμούνται υπομέγιστα τεστ (αν είναι απαραίτητο να οριστεί η VO2 max) με εξισώσεις πρόβλεψης. Πάλι όμως η έρευνα δεν είναι ξεκάθαρη για αυτό προτιμάται ο όρος VO2 peak που δηλώνει την μέγιστη δυνατή διαθέσιμη που βρίσκεται μέσω των τεστ. Φυσιολογικά στους ενήλικες κατά τα τεστ, η κατανάλωση οξυγόνου φτάνει σε πλατό πριν την ολοκλήρωση του τεστ (αποτελεί κριτήριο ολοκλήρωσης του τεστ). Αυτό δεν συμβαίνει στα παιδιά καθώς η κατανάλωση αυξάνεται γραμμικά έως την εξάντληση, οπότε το τεστ ολοκληρώνεται χωρίς ουσιαστικά να παρουσιαστεί πλατό στην τιμή της.
Πως σχετίζεται η VO2 max με την αθλητική απόδοση
Η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου είναι αδιαμφισβήτητα η παράμετρος απόδοσης που συναντάμε συχνότερα. Η αναφορά της γίνεται κυρίως για τα αθλήματα αντοχής αλλά και για τα ομαδικά αθλήματα και τα αθλήματα ρακέτας (τένις-μπαντμιντον). Το γεγονός αυτό δεν είναι τυχαίο. Έχει βρεθεί ότι σχετίζεται άμεσα με την απόδοση σε παρατεταμένες προσπάθειες και οι κορυφαίοι αθλητές στα αθλήματα αντοχής παρουσιάζουν πολύ μεγάλες τιμές σε σχέση με τους υπόλοιπους. Αυτό δείχνει ότι για να επιτύχει κάποιος σε αυτά, πρέπει να έχει πολύ μεγάλη τιμή στην VO2 max.
Η μεγαλύτερη τιμή που έχει βρεθεί ήταν σε αθλητή αλπικού σκι και άγγιζε τα 95 ml/kg min.
Συνήθως αναφερόμαστε στην VO2 max ως αερόβια ικανότητα. Παρότι η απόδοση σε αθλήματα αντοχής εξαρτάται σημαντικά και από άλλες παραμέτρους (αναερόβιο κατώφλι, αερόβιο κατώφλι, μέγιστη αερόβια ταχύτητα, δρομική οικονομία ), τα προγράμματα προπόνησης στοχεύουν κυρίως στην αύξηση και διατήρησή της σε υψηλά επίπεδα. Παρακάτω έχουμε ενδεικτικά στοιχεία για βασικά αθλήματα
Σαν παράμετρος συνεπώς είναι χρήσιμη για προβλέψουμε την απόδοση σε ένα άθλημα αντοχής αλλά και στα ομαδικά αθλήματα στην διαδικασία ανίχνευσης ταλέντων. Για παράδειγμα στο ποδόσφαιρο η μέση τιμή των elite αθλητών αγγίζει τα 55-60 ml/kg min. Τιμή αρκετά υψηλή για ένα τόσο σύνθετο άθλημα, η απόδοση στο οποίο εξαρτάται από τις τεχνικοτακτικές ικανότητες, την ταχύτητα, την ταχυδύναμη και την δύναμη.
Γιατί είναι τόσο ανεβασμένη η τιμή αυτή?
Η VO2 max όπως είπαμε είναι δείκτης αερόβιας ικανότητας. Συνεπώς πέρα από την μέγιστη αερόβια ταχύτητα που μπορεί να επιτύχει, μας δείχνει την ικανότητά του να αντέχει παρατεταμένες διάρκειες και να έχει γρήγορη ανάκαμψη μετά από έντονες προσπάθειες. Για παράδειγμα στο ποδόσφαιρο πρέπει ένας αθλητής να μπορεί να ξεκουράζεται γρήγορα μεταξύ των sprint, των μαρκαρισμάτων και των άλλων έντονων προσπαθειών
Τι ακόμα χρήσιμο μας δίνει η εύρεση της VO2 max.
Πέρα από την εύρεση της τιμής μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου κατά την διενέργεια τεστ, οι αθλητικοί επιστήμονες λαμβάνουμε και άλλα χρήσιμα στοιχεία. Τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν και την εξατομίκευση της προπόνησης μεταξύ των αθλητών μας. Για παράδειγμα μπορούμε να βρούμε την οριακή δρομική ταχύτητα στην οποία παρουσιάζεται εκθετική αύξηση της συγκέντρωσης γαλακτικού οξέος στο αίμα. Με αυτή την γνώση μπορούμε να σχεδιάσουμε ακόμα πιο κατάλληλες προπονήσεις HIIT ή tempo για τους αθλητές μας.
Ευχαριστούμε για τον χρόνο σας
Από την ομάδα του Workout Intelligence
Για περισσότερα άρθρα πάνω σε θέματα γυμναστικής, μπορείτε να επισκεφτείτε το blog μας workoutintelligence.com/fitness-ygeia-apodosi-blog
Βιβλιογραφία:
1) Greg Haff_ Charles Dumke - Laboratory Manual for Exercise Physiology-Human Kinetics Publishers (2018)
2) Scott K. Powers, Edward T. Howley - Exercise Physiology_ Theory and Application to Fitness and Performance-McGraw-Hill Education (2017)
3) Borg GA. Perceived Exertion. Exer Sport Sci Rev 2: 131-153, 1974
4) Pollock ML, Foster C, Schmidt D, Hellman C, Linnerud AC, and Ward A.Comparative Analysis of Physiologic Responses to Three Different Maximal GradedExercise Test Protocols in Healthy Women. Am Heart J 103: 363-373, 1982.
5) Robertson RJ and Noble BJ. Perception of Physical Exertion: Methods, Mediators,and Applications. Exer Sport Sci Rev 25: 407-452, 1997
6) Kenney WL, Wilmore JH, and Costill DL. Physiology of Sport and Exercise. 6th ed.Champaign, IL: Human Kinetics, 2015
7) Rowland TW, Does peak VO2 reflect VO2max in children?: evidence from supramaximal testing., 1993, Medicine and Science in Sports and Exercise