VO2 maksimum

VO₂ maksimum (juga penggunaan oksigen maksimum, pengambilan oksigen maksimum atau kapasiti aerobik maksimum) ialah kadar maksimum penggunaan oksigen yang diukur semasa latihan bertambahan; iaitu, senaman intensiti menaik. Nama itu berasal daripada tiga singkatan: "V̇" bagi isi padu (volume; titik di atas V untuk menunjukkan "per unit masa"), "O₂" bagi oksigen, dan "maksimum" (max).

Pengukuran V̇O₂ maksimum dalam makmal memberikan nilai kuantitatif kecergasan daya tahan untuk perbandingan kesan latihan individu dan antara orang dalam latihan daya tahan. Penggunaan oksigen maksimum mencerminkan kecergasan kardiorespiratori dan kapasiti daya tahan dalam prestasi senaman. Atlet elit seperti pelari jarak kompetitif, penunggang basikal perlumbaan atau pemain ski merentas desa Olimpik, boleh mencapai nilai V̇O₂ maksimum melebihi 90 mL/(kg·min), manakala sesetengah haiwan ketahanan, seperti anjing husky Alaska, mempunyai nilai V̇O₂ maksimum melebihi 200 mL/(kg·min).

Hubungan dengan penyakit kardiovaskular dan jangka hayat

V̇O ₂ maksimum digunakan secara meluas sebagai penunjuk kecergasan kardiorespiratori. Pada tahun 2016, Persatuan Jantung Amerika (AHA) menerbitkan pernyataan saintifik mengesyorkan bahawa kecergasan kardiorespiratori (CRF), boleh dikira sebagai V̇O ₂ maksimum, dinilai secara kerap dan digunakan sebagai tanda penting secara klinikal. Kenyataan ini berdasarkan bukti yang semakin meningkat bahawa tahap kecergasan yang lebih rendah dikaitkan dengan risiko tinggi penyakit kardiovaskular, kematian semua sebab dan kadar kematian yang berpunca daripada pelbagai jenis kanser. Selain penilaian risiko, pengesyoran AHA memetik nilai mengukur kesesuaian untuk mengesahkan preskripsi senaman, kaunseling aktiviti fizikal dan meningkatkan pengurusan pesakit dan kesihatan pesakit.

Ungkapan

V̇O₂ maksimum dinyatakan sama ada sebagai kadar mutlak dalam (contohnya) liter oksigen seminit (L/min) atau sebagai kadar relatif dalam (contohnya) mililiter oksigen per kilogram jisim badan seminit (cth, mL/ (kg·min)). Ungkapan terakhir sering digunakan dalam membandingkan prestasi atlet sukan ketahanan. Walau bagaimanapun, V̇O₂ maksimum secara amnya tidak berbeza secara linear dengan jisim badan, sama ada antara sesama spesies atau antara spesies, dan oleh itu, perbandingan kapasiti prestasi individu atau spesies yang berbeza dalam saiz badan mesti dilakukan dengan prosedur statistik yang sesuai, seperti analisis kovarians.

Pengukuran dan pengiraan

Pengukuran

Pertukaran gas VO₂ dan VCO₂ semasa ujian maksimum. Permulaan selama 3 minit pada 60 watt dan tambah 35 watt setiap 3 minit sehingga keletihan.

Mengukur V̇O₂ maksimum dengan tepat melibatkan usaha fizikal yang cukup dalam tempoh dan intensiti untuk mencukai sepenuhnya sistem tenaga aerobik. Dalam ujian klinikal dan olahraga am, ini biasanya melibatkan ujian senaman berperingkat (sama ada pada pengisar injak atau pada ergometer kitaran), di mana intensiti senaman ditingkatkan secara beransur-ansur semasa mengukur:

• pengudaraan dan
• oksigen dan karbon dioksida kepekatan udara yang disedut dan dihembus.

V̇O₂ maks dicapai apabila penggunaan oksigen kekal pada keadaan tetapi walaupun beban kerja meningkat.

Pengiraan: Persamaan Fick

V̇O ₂ max ditakrifkan dengan betul oleh persamaan Fick:

$\dot{\mathrm{V}\mathrm{O}}{\phantom{A}}_2\max =Q\times (C_a\mathrm{O}{\phantom{A}}_2-C_v\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)$; apabila nilai-nilai ini diperolehi semasa melakukan usaha dengan usaha yang maksimum.

di mana Q ialah output kardium, C_aO₂ ialah kandungan oksigen arteri, dan C_vO₂ ialah kandungan oksigen vena.

(C_aO₂ – C_vO₂) juga dikenali sebagai perbezaan oksigen arteriovena.

Anggaran menggunakan ujian senaman submaksimum

Keperluan bagi subjek untuk melakukan usaha maksimum untuk mengukur dengan tepat V̇O₂ max boleh berbahaya bagi mereka yang mempunyai sistem pernafasan atau kardiovaskular yang terjejas; oleh itu, ujian submaksimum untuk menganggar V̇O ₂ maks telah dibangunkan.

Kaedah nisbah kadar jantung

Anggaran V̇O ₂ maks adalah berdasarkan kadar jantung maksimum dan rehat. Ia diberikan oleh:

$\dot{\mathrm{V}\mathrm{O}}{\phantom{A}}_2\max \approx \frac{{\text{HR}}_{\max }}{{\text{HR}}_{\text{rehat}}}\times 15.3\text{ mL}/(\text{kg}\cdot \text{minit}).$

Persamaan ini menggunakan nisbah kadar denyutan jantung maksimum (HR_maks) kepada kadar jantung rehat (HR_rest) untuk meramalkan V̇O₂ maksimum. Para penyelidik memberi amaran bahawa peraturan penukaran adalah berdasarkan pengukuran pada lelaki terlatih berumur 21 hingga 51 sahaja, dan mungkin tidak boleh dipercayai apabila digunakan terhadap subkumpulan lain. Mereka juga menasihatkan bahawa formula itu paling boleh dipercayai apabila berdasarkan pengukuran sebenar kadar denyutan jantung maksimum, dan bukannya anggaran berkaitan usia.

Kesan latihan

Bukan atlet

Purata lelaki sihat yang tidak terlatih mempunyai V̇O₂ maks kira-kira 35–40 mL/(kg·min). Purata wanita sihat yang tidak terlatih mempunyai V̇O₂ maks kira-kira 27–31 mL/(kg·min). Markah ini boleh bertambah baik dengan latihan dan menurun mengikut umur, walaupun tahap kebolehlatihan juga berbeza-beza secara meluas.

Atlet

  Dalam sukan yang daya tahan merupakan komponen penting dalam prestasi, seperti berbasikal jalan raya, mendayung, ski merentas desa, renang dan larian jarak jauh, atlet bertaraf dunia lazimnya mempunyai nilai maksimum V̇O₂ yang tinggi. Pelari lelaki elit boleh menggunakan sehingga 85 mL/(kg·min), dan pelari elit wanita boleh memiliki nilai kira-kira 77 mL/(kg·min).

Haiwan

V̇O ₂ max telah diukur dalam spesies haiwan lain. Semasa berenang berbenan, tikus mempunyai V̇O₂ maksimum sekitar 140 mL/(kg·min). Kuda belima tulen mempunyai V̇O ₂ maksimum sekitar 193 mL/(kg·min) selepas 18 minggu latihan intensiti tinggi. Anjing husky Alaska yang berlari dalam perlumbaan anjing Iditarod mempunyai nilai maksimum V̇O ₂ setinggi 240 mL/(kg·min). Anggaran V̇O ₂ maksimum untuk antelop pronghorn adalah setinggi 300 mL/(kg·min).

Faktor pengehad

Faktor yang mempengaruhi V̇O₂ boleh dipisahkan berdasarkan bekalan dan permintaan. "Bekalan" di sini ialah pengangkutan oksigen dari paru-paru ke mitokondria (menggabungkan fungsi pulmonari, output jantung, isi padu darah, dan ketumpatan kapilari otot rangka) manakala "permintaan" ialah kadar di mana mitokondria boleh menurunkan oksigen dalam proses fosforilasi oksidatif. Daripada jumlah ini, faktor bekalan mungkin lebih terhad. Walau bagaimanapun, ia juga telah dipertikaikan bahawa walaupun subjek terlatih mungkin terhad pada bekalan, subjek yang tidak terlatih sememangnya boleh mempunyai had permintaan.

Ciri umum yang mempengaruhi V̇O₂ maks termasuk umur, jantina, kecergasan dan latihan serta ketinggian. V̇O ₂ maksimum boleh menjadi peramal buruk prestasi dalam pelari disebabkan oleh variasi dalam ekonomi larian dan rintangan keletihan semasa senaman yang berpanjangan. Badan berfungsi sebagai satu sistem. Jika salah satu daripada faktor ini bersifat kekurangan, maka kapasiti normal keseluruhan sistem menjadi terkurang.

Dadah eritropoietin (EPO) boleh meningkatkan V̇O₂ maksimum dengan jumlah yang ketara dalam kedua-dua manusia dan mamalia. Ini menjadikan EPO menarik perhatian kepada atlet dalam sukan ketahanan seperti berbasikal profesional. EPO telah diharamkan sejak 1990-an sebagai bahan peningkatan prestasi terlarang. Akan tetapi, menjelang 1998, ia telah digunakan secara meluas dalam berbasikal dan membawa kepada skandal Festina serta disebut secara keap dalam laporan persatuan antidoping Amerika pada 2012 mengenai Pasukan Berbasikal Profesional Perkhidmatan Pos AS. Greg LeMond telah mencadangkan untuk mewujudkan garis dasar V̇O ₂ maksimum (dan atribut lain) penunggang untuk mengesan peningkatan prestasi yang tidak normal.