Badania wydolnościowe dla każdego – gościnny wpis Sportslab.pl

          Badanie wydolnościowe, czyli co to takiego?

Pod pojęciem badania wydolnościowego kryć może się wiele różnych rozwiązań i nie zawsze dotyczą one tylko spraw zdrowotnych. W sportowej praktyce określanie poziomu wytrenowania jest jednym z elementów treningu, na którym opierać powinien się dalszy dobór obciążeń treningowych, metod, środków itp. Bez właściwej oceny nie sposób iść dalej, no chyba że bazować będziemy tylko na naszej intuicji… W niemal każdej dyscyplinie sportowej jedną ze składowych, podlegających ocenie jest poziom wydolności tlenowej i beztlenowej, warunkujący m.in. wytrzymałość ogólną czy specjalną.

            Jak sprawdzić wydolność?

Jest wiele sposobów bazujących na obserwacjach pośrednich i bezpośrednich. Myśląc o wydolności tlenowej całość sprowadzamy do określenia tzw. maksymalnego poboru tlenu (VO₂max), poprzez pomiar bezpośredni, lub jego kalkulację na bazie metod i sposobów pośrednich. Oczywiście tym w pełni adekwatnym jest ten faktycznie fizycznie zmierzony. Nie jest to jednak tak proste i wymaga odpowiedniej jakości sprzętu pomiarowego.

Obecnie standardem w tego typu badaniach są analizatory/ergospirometry typu „breath by breath”, które należy starannie skalibrować przed każdym badaniem. Jest to szczególnie ważne, gdyż mierzy się skład powietrza oddechowego, który jako mieszanina gazów będzie miał inne właściwości, w zależności od warunków otoczenia (ciśnienia, temperatury, wilgotności).

Pomiar odbywa się z każdego oddechu, po czym wartości są odpowiednio przetwarzane. Aby bezpośrednio określić ile nasz organizm może zużyć tlenu i wytworzyć z niego energii, musimy rozpędzić nasz metabolizm do granic jego możliwości, czyli innymi słowy zmęczyć się do odmowy. Najlepszym sposobem na to, jest przeprowadzenie wysiłku stopniowanego, w którym progresywnie zwiększać się będzie intensywność biegu/ jazdy na rowerze i po kilkunastu minutach osiągnięty zostanie limit w poborze tlenu. Ten limit obserwowany jest jako plato w przyroście poboru względem obciążenia i tętna (ryc. 1).

Ryc.1 Zależności pomiędzy zmianami w poborze tlenu (niebieska linia), a tętnem (czerwona linia), w stosunku do narastania prędkości biegu (czarne „schodki”), podczas testu progresywnego do odmowy. W końcowym etapie testu widoczne jest ustabilizowanie się przyrostu w poborze tlenu, przy ciągłym do samego końca wzroście tętna. Oznacza to, że osiągnięto faktyczny maksymalny poziom poboru tlenu, czyli wartość VO₂max, odpowiadającą 5260 ml O₂ w przeliczeniu na minutę takiego  wysiłku. Poziom tętna w końcówce wysiłku wynosił 176 sk./min. Warto też zwrócić uwagę na charakter narastania tętna i poboru tlenu, który jest niemal idealnie skorelowany i liniowy. To świadczy o prawidłowej sprawności układu krążeniowo-oddechowego.

            Po co mierzyć poziom wydolności?

Bezpośredni pomiar daje najlepszą dokładność i odzwierciedla możliwości metabolizmu tlenowego u danej osoby. Takie badania należy przeprowadzać w celach ogólnych lub weryfikacyjnych. Cele ogólne to oczywiście określenie możliwości danej osoby, pod kątem wydolnościowym, jej potencjału lub deficytów. Pomiary weryfikacyjnie dają możliwość określenia czy i jak zmieniamy się pod wpływem danej formy treningu. Czy trening przynosi progres, czy też nie ma wpływu na naszą wydolność. Nie oznacza to, że nie można mieć poprawy wyników sportowych bez poprawy VO₂max, może dojść bowiem do poprawy efektywności tj. ekonomizacji ruchów, jaką osiągamy poprzez poprawę techniki sportowej. Niezależnie od tego weryfikując VO₂max co kilka miesięcy, mamy pewność, że trening ma (lub nie ma) określonego przełożenia na poziom wydolności tlenowej.

Z wydolnością tlenową związane są bardzo ważne procesy metaboliczne. To dzięki pobieranemu tlenowi, wytwarzana jest w mitochondriach mięśniowych energia. Co jednak się dzieje jeśli tego tlenu zaczyna brakować? Wówczas, aktywowany zostaje alternatywny szlak metaboliczny, czyli glikoliza beztlenowa. Prosta reakcja w której z glukozy wytwarzamy energię (ATP). Zasadniczym minusem tego sposobu powstawania energii, jest jednak stopniowo narastające zmęczenie mięśniowe i ogólnoustrojowe, w wyniku kumulowania się jonów wodorowych H⁺ (produktem glikolizy beztlenowej jest kwas mlekowy), co sprawia, że spada pH, czyli ulegamy lokalnemu zakwaszeniu. Efektem obserwowanym jest spadek możliwości danych mięśni, a z czasem i całego naszego organizmu za sprawą zmęczenia m.in. układu nerwowego.

W trakcie progresywnego wysiłku możemy zaobserwować zmiany naszego metabolizmu mięśniowego, które są widoczne w pochodnych reakcjach układu oddechowego (zmiany we wskaźnikach oddechowych jak VCO₂/VO_2, czy wentylacja minutowa płuc). Najdokładniej określić je można w tzw. krzywej mleczanowej. W teście progresywnym co 3 minuty pobieramy próbkę krwi włośniczkowej z palca (ukłucie w opuszek palca jest jednorazowe przed testem), do badania stężenia mleczanu, czyli soli sodowej kwasu mlekowego. Dzięki temu bardzo dokładnie wiemy kiedy i przy jakich intensywnościach zaczynają się uruchamiać procesy beztlenowe (glikolizy beztlenowej) i jak długo możemy je tolerować będąc jeszcze w stanie równowagi czynnościowej.

Ryc.2 Zmiany stężenia mleczanu we krwi (linia niebieska), w relacji do coraz wyższej prędkości biegu, są odzwierciedleniem stopnia produkcji energii z przemian beztlenowych. Pierwsza pionowa linia obrazuje moment progu anaerobowego (AT) i jest początkiem pojawienia się podczas wysiłku przemian beztlenowych, z powodu niewystarczającej sprawności przemian tlenowych (moment progu AT przypada na tętno 136 sk./min). Drugi punkt zwrotny nazywany progiem kompensacji wentylacyjnej (RCP/ VT2), lub progiem niekompensowanej kwasicy metabolicznej – TDMA. Określa on moment, w którym następuje gwałtowny wzrost przemian beztlenowych, z racji skoku aktywności włókien mięśniowych typu szybko-kurczliwego. Możliwości buforowe stają się ograniczone i dochodzi to spadku pH, co wpływa drażniąco na chemoreceptory w naczyniach krwionośnych i ośrodek oddechowy. Jest to intensywność odpowiadająca tętnu 164 sk./min.

Ryc.3 Dobrze widoczny moment progu RCP/TDMA (druga pionowa linia), gdzie ilość pobieranego tlenu (niebieska linia) staje się mniejsza od ilości wydychanego CO₂ (linia czerwona). Stosunek VCO₂ do VO₂ wynosi >1. Jest to spowodowane uwalnianiem dużych ilości CO₂ z buforu wodorowęglanowego (HCO₃^–), z powodu już wcześniej wspomnianej dużej produkcji kwasu mlekowego (reakcja HCO₃^– + H⁺ = H₂0 + CO₂). Uwalniany dwutlenek węgla jest pochodzenia tzw. niemetabolicznego, gdyż nie pochodzi z przemian tlenowych w mitochondriach.

            Czego dowiadujemy się z takiego badania?

Poza rejestracją wartości maksymalnych, świadczących o wydolności jak VO₂max określamy też:

• Maksymalną sprawność układu oddechowego, wyrażaną jako maksymalna wentylacja minutowa płuc (Ve) i sprawność dyfuzyjną płuc dla tlenu i dwutlenku węgla wyrażaną jako tzw. ekwiwalenty oddechowe (Ve/VO₂ i Ve/VCO₂). Ekwiwalenty te mówią ile powietrza trzeba przez płuca przewentylować, aby do krwi trafił litr tlenu lub był usunięty litr CO₂.
• Ogólną sprawność serca, którą określa maksymalne tętno oraz charakter jego przyrostu i relacja zmiany tętna do poboru tlenu. U osób o obniżonej sprawności serca, obserwuje się zahamowanie przyrostu tzw. tętna tlenowego podczas testu. Oznacza to, że serce nie jest w stanie wypompowywać wystarczającej ilości natlenowanej krwi do krwiobiegu. Jakie są dokładne przyczyny takiego stanu nie da się określić bezpośrednio z samego badania ergospirometrycznego i wymagana jest dalsza diagnostyka.
• Zakresy treningowe i strefy tętna: przeprowadzając ocenę wydolności w formie testu o stopniowo narastającej intensywności, mamy możliwość bardzo dokładnego wyznaczenia tzw. zakresów treningowych/stref treningowych. Odzwierciedlają one fizjologiczne reakcje naszego organizmu na daną intensywność wysiłku. Ważne jest oczywiście to w jaki sposób test jest przeprowadzany, jaki jest protokół testu, sprzęt diagnostyczny no i oczywiście kto takie badanie prowadzi i interpretuje. Warto tutaj bazować na sprawdzonych laboratoriach i osobach posiadających odpowiednie kompetencje, zwłaszcza że ostatnio zaobserwować można spory rozkwit takich usług. Samo założenie maski to nie wszystko, a korzystanie z gotowych algorytmów oprogramowania jest nieprofesjonalne. Uzyskane w teście wyniki powinny być zawsze indywidulanie zinterpretowane, a same zakresy treningowe powinny zostać określone na podstawie bezpośrednich zależności wynikających z reakcji fizjologicznych, a nie procentów HRmax czy VO₂max uzyskanych w teście.

Na podstawie liniowej zależności tętna do intensywności wysiłku (prędkości biegu czy obciążenia), możemy w treningu wydolnościowych bazować na tętnie, które w bardzo łatwy sposób możemy monitorować. W zależności od intensywności z jaką wykonujemy wysiłek, realizujemy go na bazie przemian energetycznych o charakterze tlenowym lub tlenowym i beztlenowym. Dzięki prawidłowo przeprowadzonemu badaniu wydolnościowemu, możemy stwierdzić jakie przemiany energetyczne aktualnie dla danej intensywności wysiłku dominują. Te momenty zwrotne w metabolizmie mięśniowym, czyli dwa progi metaboliczne (nazewnictwo jest po dzień dzisiejszy nieujednolicone) stanowią podstawę do określenia stref wysiłkowych.

Ryc.4 Graficzne przedstawienie tzw. stref tętna na podstawie badania wydolnościowego. Strefy są określone na bazie momentów progowych, które są rejestrowane podczas testu stopniowanego i wyznaczane na podstawie bezpośrednich zależności ergospirometrycznych (oddechowych) i zmian stężenia mleczanów we krwi. (materiał własny Sportslab.pl)

• Aktywne spalanie tkanki tłuszczowej: To niewątpliwie jedna z ważniejszych informacji jaką uzyskać można na podstawie testu wydolnościowego, zwłaszcza dla osób które zamierzają nieco dokładniej podejść do tematu redukcji wagi. Jak już wiadomo, w zależności od intensywności wysiłku energia do pracy mięśniowej jest czerpana w sposób tlenowy, lub beztlenowy. Przemiany beztlenowe zużywają tyko i wyłącznie glukozę do produkcji energii, a dla przemian tlenowych substratami mogą być kwasy tłuszczowe lub glukoza. Na podstawie analizy 15 różnych badań klinicznych Schwingshackl i wsp. (2013) dowiedli, że najefektywniejszą formą treningu jest połączenie ćwiczeń o charakterze aerobowym, z treningiem siłowym. Na podstawie badania bardzo dokładnie można określić, przy jakiej intensywności mamy najefektywniej wykorzystywane do produkcji energii kwasy tłuszczowe. Jedyne co pozostaje to realizować trening z takimi intensywnościami możliwie często.

Poprawa wytrzymałości i wydolności to jedno z głównych zadań treningu, zwłaszcza jeśli celem jest poprawa wyniku w ważnych zawodach. Bez wystarczających możliwości wydolnościowych, nie będziemy mieli skutecznej regeneracji.

Podsumowanie

W oparciu o bezpośredni pomiar wydolności i wnikliwą analizę wyników badań, mamy możliwość bardzo szczegółowego zaplanowania obciążeń treningowych, tak aby skuteczność treningu była możliwie wysoka. W treningu wytrzymałościowym więcej wcale nie znaczy lepiej i z tego względu należy przestrzegać zasad związanych z doborem intensywności treningowych. Nie wyznaczając bezpośrednio zakresów treningowych, możemy jedynie w przybliżeniu określać ich intensywności i tym samym zmniejszać szanse na powodzenie naszego treningu. 

Kierując się na badanie warto też zwrócić uwagę na to w jaki sposób i na jakim sprzęcie będzie przeprowadzone badanie oraz jakie doświadczenie i kompetencje w tym zakresie ma dane laboratorium. Niestety z przykrością obserwuję, iż coraz częściej w wyznaczeniu stref i zakresów używany jest tryb „auto” i droga na skróty. W tego typu badaniach najistotniejsze jest indywidualne podejście do każdego badanego. Nie można polegać wyłącznie na algorytmach oprogramowania i warto aby ktoś kompetentny przeanalizował uzyskane dane liczbowe i zależności. To szczególnie ważne, jeśli chcemy polegać na uzyskanych wynikach badań.
 

dr Szczepan Wiecha
fizjolog sportowy Sportslab.pl

 

PS: Niniejszym artykułem dr Szczepana Wiechy ze Sportslab.pl inicjujemy cykl gościnnych wpisów na tematy związane z aktywnością sportową i odpowiednim przygotowaniem do niej. Mamy nadzieję, że spotkają się z Waszym zainteresowaniem 🙂

Zdjęcia we wpisie: (c) Wszelkie prawa zastrzeżone Sportografia.pl / Aktywer.pl