Wprowadzenie do
fizjologii wysiłku.
Wprowadzenie do
fizjologii wysiłku.
Wydolność fizyczna jest to zdolność do realizowania
ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych,
wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych,
bez szybko narastającego zmęczenia i warunkujących
jego rozwój zmian w środowisku wewnętrznym
organizmu.
Cechę tę warunkują:
sprawność funkcji zaopatrywania tlenowego mięśni i
aktywizacja procesów biochemicznych decydujących o
wykorzystywaniu tlenowych źródeł energii,
wielkość zasobów substratów energetycznych w mięśniach i
innych tkankach oraz sprawność ich mobilizacji,
sprawność procesów wyrównujących zmiany w środowisku
wewnętrznym organizmu spowodowane przez wysiłek
(usuwanie katabolitów),
sprawność procesów termoregulacji,
tolerancja zmian zmęczeniowych.
Pojęcia podstawowe.
Tolerancja wysiłku jest to zdolność realizacji pracy
fizycznej, od momentu pojawienia się niekorzystnych
zmian o charakterze psychicznym:
niechęci do realizacji wysiłku,
strachu, obawy przed wysiłkiem,
lub fizycznym:
bólu,
duszności,
kołatania serca,
nadmiernej potliwości,
do momentu konieczności zaprzestania wysiłku.
Tolerancja wysiłku osoby niepełnosprawnej jest to
zdolność realizacji wysiłku do momentu wystąpienia
niekorzystnych reakcji ze strony narządów lub
układów zajętych schorzeniem.
Pojęcia podstawowe c.d..
Czynniki warunkujące wydolność
fizyczną.
Sprawność funkcji zaopatrywania tlenowego.
O jakości tlenowego zaopatrywania mięśni decydują:
wielkość ciśnienia parcjalnego O
2
w powietrzu atmosferycznym,
prawidłowe parametry wentylacyjne płuc,
niezaburzona dyfuzja w płucach,
właściwe: wiązanie i transport tlenu z krwią,
wysoka różnica tętniczo-żylna (AVd).
Wielkość zasobów energetycznych
w mięśniach i innych tkankach:
ATP,
PCr,
mioglobina,
FFA,
glukoza,
tłuszcze,
białka.
Czynniki warunkujące wydolność
fizyczną c.d..
Energia przeznaczana jest głównie na utrzymanie
podstawowej przemiany materii i aktywność fizyczną.
Wielkość każdego z głównych elementów składnikowych
zapotrzebowania człowieka na energię zależy od wielu
czynników, w tym przede wszystkim od wieku, płci, stanu
fizjologicznego, wymiarów (masy i wielkości) oraz składu ciała
(proporcji pomiędzy beztłuszczową i tłuszczową masą ciała) i
w mniejszym stopniu od warunków klimatycznych.
Sprawność usuwania produktów przemiany materii, przede
wszystkim:
H
2
O,
CO
2
,
LA.
Sprawność procesów termoregulacji – usuwanie nadmiaru
ciepła z organizmu,
Tolerancja zmian zmęczeniowych.
Czynniki warunkujące wydolność
fizyczną
c.d..
Najważniejszym wyznacznikiem wydolności fizycznej w
zakresie przemian tlenowych jest zdolność do
maksymalnego pochłaniania tlenu – VO
2max.
Czynniki warunkujące wydolność
fizyczną.
c.d..
VO2max
(mL/min/kg)
Poziom wydolności fizycznej
80-60
doskonała
59-40
b. dobra
39-30
dobra
29-21
słaba
20-16
b. słaba
16-10
umiarkowana niewydolność krążenia
10-6
ostra niewydolność krążenia
poniżej 6
krytycznie ostra niewydolność
krążenia
Klasyfikacja wydolności ogólnej, w zależności od
maksymalnego pochłaniania tlenu.
Fazy wysiłku fizycznego, deficyt i dług tlenowy.
Każdy wysiłek fizyczny, niezależnie od przebiegu jego
realizacji, można podzielić na trzy etapy:
adaptacja do realizacji wysiłku,
stan równowagi czynnościowej,
okres restytucji powysiłkowej.
Fazy wysiłku fizycznego, deficyt i dług tlenowy
c.d..
Adaptacja do realizacji wysiłku – pierwszy okres po podjęciu pracy
fizycznej; charakteryzuje się niedostatecznym dostarczaniem tlenu w
stosunku do zwiększonych potrzeb, głównie ze strony pracujących
mięśni. Przy obciążeniach submaksymalnych trwa do kilku minut,
organizm pracuje w warunkach deficytu tlenowego. Służy
przystosowaniu struktury i funkcji organizmu do optymalnego zużycia
substratów energetycznych i tlenu w warunkach wysiłku fizycznego.
Stan równowagi czynnościowej, określanej również jako stan
równowagi fizjologicznej (steady state). W tym okresie następuje
ustalenie się równowagi pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen a
możliwościami jego dostarczania. Stabilizują się parametry
krążeniowo – oddechowe; możliwość kontynuowania pracy w tym
okresie zależy od intensywności wysiłku.
Okres restytucji powysiłkowej. Jest to czas od zakończenia wysiłku do
momentu powrotu parametrów hemodynamicznych i wentylacyjnych
do wartości spoczynkowych (wyjściowych). Czas trwania jest zależny
od długości adaptacji i poziomu ustalenia się równowagi
czynnościowej. W tym okresie następuje „spłata” długu tlenowego,
zaciągniętego w czasie adaptacji.
Wydatkowanie energii w
organizmie.
Procesy metaboliczne
Procesy metaboliczne
(przemiany materii i energii z
(przemiany materii i energii z
wykorzystaniem tlenu)
wykorzystaniem tlenu)
są regulowane przez układ
są regulowane przez układ
dokrewny i
dokrewny i
nerwowy. Te układy powiązane ze sobą
nerwowy. Te układy powiązane ze sobą
czynnościowo zapewniają właściwe współdziałanie różnych
czynnościowo zapewniają właściwe współdziałanie różnych
tkanek i narządów oraz dostosowują aktywność wszystkich
tkanek i narządów oraz dostosowują aktywność wszystkich
narządów organizmu do wymagań środowiska
narządów organizmu do wymagań środowiska
wewnętrznego i zewnętrznego.
wewnętrznego i zewnętrznego.
Żywe komórki organizmu wykazują pełną aktywność tylko
Żywe komórki organizmu wykazują pełną aktywność tylko
w warunkach stałego zaopatrzenia w materiały budulcowe
w warunkach stałego zaopatrzenia w materiały budulcowe
i energetyczne, a mianowicie w białka, węglowodany, i
i energetyczne, a mianowicie w białka, węglowodany, i
tłuszcze oraz w takie substancje jak witaminy
tłuszcze oraz w takie substancje jak witaminy
i
i
składniki
składniki
.
.
Wydatkowanie energii w organizmie
c.d..
Reakcje metaboliczne dzieli się na anabolizm i katabolizm.
Utlenianie biologiczne, czyli spalanie substancji energetycznych
w organizmie, jest zespołem procesów biochemicznych, w
przebiegu których energia zawarta w substancjach pokarmowych
jest uwalniana w ilościach, które mogą być łatwo wykorzystane
przez organizm. Wszystkie reakcje chemiczne zachodzące w
organizmie, a związane z rozkładem ciał organicznych, są
połączone z wyzwalaniem energii i nazywane katabolizmem.
Katabolizm jest jedną stroną metabolizmu, którego drugą stronę
stanowi anabolizm, czyli syntetyzowanie przez organizm
skomplikowanych cząstek materii ze składników własnych i
dostarczanych z zewnątrz. Anabolizm jest konieczny do
rozbudowy organizmu i do odtwarzania starzejących się struktur
tkankowych.
Obejmuje on również tworzenie związków
wysokoenergetycznych. Wszystkie procesy anaboliczne, czyli
reakcje związane z tworzeniem substancji organicznych, są
połączone z pobieraniem energii.
Wydatkowanie energii w organizmie
c.d..
W zależności od typu reakcji, mających na celu
odtwarzanie ATP, wysiłki realizowane są w warunkach
tlenowych (aerobowych) lub beztlenowych
(anaerobowych).
Wydatkowanie energii w organizmie
c.d..
Udział poszczególnych źródeł energetycznych w
realizacji wysiłku zależy od intensywności i czasu
trwania obciążenia. Ich wykorzystanie związane jest z
rodzajem włókien mięśniowych, realizujących wysiłek
(białe beztlenowe, czerwone tlenowe).
Wydatkowanie energii w organizmie
c.d..
Klasyfikacja wysiłków fizycznych oraz ich zaopatrzenia energetycznego.
Czas
trwania
Rodzaj wysiłku
Energetyka
Kierunek
zmian
1- 4 sek.
beztlenowy
bezmleczanowy
ATP
spadek
poziomu ATP
4 - 20
sek.
beztlenowy
bezmleczanowy
ATP + CP
spadek
poziomu CP
20 - 45
sek.
beztlenowy
początek LA
ATP + CP glikog.
mięśni
spadek
poziomu ATP
45 - 120
sek.
beztlenowy - LA
glikog. mięśni
120 -
140 sek.
tlenowo
beztlenowy
glikog. mięśni
spadek
produkcji LA
240 - 600
sek.
tlenowy
glikog. mięśni +
tłuszcze
wzrost zużycia
WKT
wiele
godzin
tlenowy
zużycie WKT
Próg przemian beztlenowych.
U większości ludzi przemiany beztlenowe zaczynają istotnie się
nasilać (po pewnym czasie dominować) w trakcie wysiłków
powodujących wzrost częstości skurczów serca powyżej 170
ud./min..
Dzieje się tak w czasie podejmowania bardzo intensywnych
wysiłków, kiedy produkcja kwasu mlekowego (energetyczne
przemiany beztlenowe) powoduje wzrost jego koncentracji we
krwi powyżej 3,5-4 mM/L.
Fizjologiczne mechanizmy podnoszenia
wydolności fizycznej.
Zmiany potreningowe są korzystniejsze, jeżeli ćwiczenia
wykonują
grupy
mięśniowe
lepiej
wytrenowane
i
przygotowane do wysiłku.
W
treningu
osób
dorosłych
stosujemy
obciążenia
submaksymalne, testy o wzrastającym obciążeniu.
Kryterium granicznym są:
bóle mięśni,
obniżenie HR i BP,
potliwość,
zaczerwienienie skóry,
zmiany EKG (powyżej 40 lat kontrola EKG).
Trening statyczny nie zwiększa VO2max:
długotrwałe ćwiczenia statyczne poprawa 10%-15%,
kilkuminutowe ćwiczenia poprawa 30%,
duża intensywność ćwiczeń poprawa pow. 60%
Fizjologiczne mechanizmy podnoszenia
wydolności fizycznej c.d..
Trening dynamiczny kończyn górnych poprawia wydolność
do 60%-80% w stosunku do treningu izotonicznego kończyn
dolnych.
Ćwiczenia powinny angażować jak największą grupę mięśni.
Poprawa
VO
2
max
o
10
mL0
2
/kg/min
odpowiada
fizjologicznemu odmłodzeniu o kilka lat.
Zasady treningu:
w pierwszej kolejności doskonalimy wydolność, potem siłę
mięśni,
małe obciążenia - większa częstotliwość,
utrata wydolności w przebiegu hipokinezji jest szybsza niż jej
pozyskiwanie,
Efekt treningu: w pierwszej kolejności doskonalone są
mechanizmy obwodowe (mięśnie), w następnej mechanizmy
centralne (narządowe).
Fizjologiczne skutki obniżonej aktywności
fizycznej.
Osoby wytrenowane odbudowują wydolność w dłuższym okresie
czasu w porównaniu z osobami niewytrenowanymi. Skutki
hipokinezji są dla wytrenowanych bardziej dotkliwe niż dla
niewytrenowanych.
Najwyższy spadek wydolności obserwujemy w okresie pomiędzy
12 a 20 dniem hipokinezji; po 50 dniach unieruchomienia
wydolność fizyczna osiąga najniższy osobniczy poziom. 4-12
tygodni hipokinezji obniża V02max o 50%.
Spadek wydolności spowodowany jest głównie ograniczeniem
pojemności wyrzutowej serca, a w dalszej kolejności różnicą
tętniczo-żylną wysycenia krwi tlenem.
W procesie zapobiegania skutkom hipokinezji najistotniejsze
jest utrzymanie odpowiedniej intensywności ćwiczeń. Mniejsze
znaczenie mają czas i częstotliwość wykonywanego wysiłku.
Dolegliwą konsekwencją hipokinezji są zaburzenia
ortostatyczne związane z utratą wydolności i przemieszczaniem
się płynów. wewnątrzustrojowych.
Fizjologiczne skutki obniżonej aktywności
fizycznej c.d..
Wpływ 20-dniowej hipokinezji na stan wydolności fizycznej.
Wskaźniki
Kontrola
Hipokinezja
20dni
Ćwiczenia
60 dni
VO2max
(mL/kg/min)
43.00
31,8
51,1
HR
(ud./min.)
192.00
196.00
190.00
Q
(L/min).
20.00
14,8
22,8
SV
(mL)
104.00
74,2
120.00
Objęt. serca
(mL)
860.00
770.00
895.00
Specyfika wysiłków realizowanych poprzez
kończyny dolne i górne.
Praca kończyn górnych angażuje mniejszą masę mięśni, niż praca
kończyn dolnych. Wysiłek fizyczny w ćwiczeniu na ergometrze
ręcznym charakteryzuje się większym kosztem fizjologicznym w
porównaniu z pracą kończyn dolnych na ergometrze.
Porównanie pracy o takim samym obciążeniu, wykonanej prze
kończyny górne i kończyny dolne, wskazuje na wyższą względną
intensywność obciążenia kończyn górnych.
Podczas wykonywania za pomocą rąk pracy o takim samym
obciążeniu, jak za pomocą kończyn dolnych, na jednostkę masy
pracujących mięśni przypada większe obciążenie. Większe jest
pochłanianie tlenu wyrażone na 1 kg pracujących mięśni (VO2l/kg
pracujących mięśni).
Podczas wysiłków fizycznych wykonywanych przez kończyny
górne wzrost częstości skurczów serca (HR), ciśnienia tętniczego
krwi (BPI), wentylacji minutowej płuc (VE), stężenia mleczanu we
krwi (LA), są większe, a wzrost objętości wyrzutowej serca (SV)
jest mniejszy w porównaniu do wysiłków wykonywanych za
pomocą kończyn górnych.
Specyfika wysiłków realizowanych poprzez k.k.d. i
k.k.g. c.d..
Zagadnienie to ma ogromne znaczenie praktyczne -
wykonywanie wysiłków fizycznych o takim samym obciążeniu
przez różne grupy mięśniowe, w bardzo zróżnicowanym
stopniu obciąża organizm, a głównie układ krążenia.
To z kolei należy uwzględniać przy ustalaniu wskazań
dotyczących
pracy
zawodowej
i
innych
czynności
codziennych u ludzi z niewydolnością układu krążenia,
układu oddechowego, a także podczas zajęć rehabilitacyjnych
różnych grup mięśniowych.
Specyfika wysiłków realizowanych poprzez k.k.d. i
k.k.g. c.d..
Większy wzrost stężenia mleczanu we krwi, podczas pracy mniejszych grup mięśni, w
porównaniu do pracy wykonywanej przez większą grupę mięśni, wyzwala na drodze
odruchowej większe przyspieszenie czynności serca (wyższe HR) i powoduje większy
wzrost ciśnienia tętniczego krwi (BP) a mniejszą objętość wyrzutową serca (SV).
Na wielkość reakcji układu krążenia wpływa pozycja kończyn (rąk) podczas
wykonywania wysiłku fizycznego. Wykonywanie wysiłku fizycznego przy takim samym
obciążeniu, przy uniesieniu rąk powyżej poziomu ramion, obciąża układ krążenia w
większym stopniu niż wysiłek wykonywany bez unoszenia rąk (różnice w HR wynoszą
15-20/min.).
Większy wzrost stężenia mleczanów we krwi (LA) podczas pracy kończyn górnych
powoduje, że próg anaerobowy występuje przy niższych obciążeniach w porównaniu z
pracą kończyn dolnych. Natomiast osiągnięcie steady state wymaga dłuższego czasu
podczas pracy kończyn górnych (czasami wcale nie jest osiągane).
Specyfika wysiłków realizowanych poprzez k.k.d. i
k.k.g. c.d..
Reakcje fizjologiczne w pracy fizycznej kończyn górnych i dolnych podczas
takich samych obciążeń.
Parametry fizjologiczne
Kkg
Kkd
VO2max
niższe
wyższe
Próg mleczanowy (AT)
niższy
wyższy
Stężenie kwasu mlekowego
wyższe
niższe
Pojemność minutowa serca Q
L/min.
mniejs
za
większa
Objętość wyrzutowa serca (SV)
mniejs
za
większa
Stężenie katecholamin
wyższe
niższe
Poziom
częstości
skurczów
serca (HR)
wyższy
niższy
Wentylacja płuc (VE)
wyższ
a
niższa
Pochłanianie VO2 na 1 kg
mięśni
wyższe
niższe
Czas osiągnięcia steady-state
dłuższ
y
krótszy
Specyfika wysiłków realizowanych poprzez k.k.d. i
k.k.g. c.d..
Różnice w reakcjach fizjologicznych w pracy fizycznej
kończyn górnych i dolnych, podczas takich samych
obciążeń powodowane są przez:
różny skład włókien mięśniowych, reprezentowanych
w kończynach górnych i dolnych,
różny rodzaj pracy mięśniowej (rodzaj skurczów i
możliwości przerw w pracy),
różny typ reakcji energetycznych dla resyntezy ATP,
różnice w wentylacji płuc,
różnice w „napędzie” oddechowym (stabilizacja
obręczy kończyn),
różnice w dystrybucji i przepływie krwi,
różnice w wielkości parametrów hemodynamicznych.
Maksymalne zużycie tlenu w zależności od wieku.
Ocena reakcji organizmu na wysiłek
izometryczny.
Fizjologicznie, wysiłkami statycznymi są wysiłki angażujące
powyżej 70% siły mięśniowej. Takie zaangażowanie prowadzi do
pojawienia się zjawiska Valsalvy (próba wydechu przy zamkniętej
głośni), natomiast po wysiłku obserwujemy efekt Lindharda –
wzrost parametrów hemodynamicznych po zakończeniu pracy.
Wysiłki statyczne są częstą składową aktywności ruchowej
człowieka. Są to wysiłki o charakterze izometrycznym, gdzie
wzrastającemu napięciu zespołów mięśniowych nie towarzyszy, lub
w niewielkim zakresie pojawia się ruch.
Należą do nich najczęściej: utrzymywanie stabilizacji wymuszonej
postawy ciała, różnego rodzaju naciski nie powodujące
przesunięcia, przenoszenie lub podtrzymywanie ciężkich
przedmiotów itp..
Wraz ze wzrostem udziału komponenty statycznej, wzrasta
uciążliwość wykonywanej pracy oraz szybko pojawiają się objawy
zmęczenia. Wynika to przede wszystkim z utrudnienia przepływu
krwi przez pracujące zespoły dynamiczne (zwiększone napięcie
mięśni powodujące ucisk na naczynia krwionośne).
Ocena reakcji organizmu na wysiłek
izometryczny c.d..
Zaburzeniu ulega dowóz tlenu do pracujących
tkanek oraz usuwanie ciepła i produktów przemiany
materii (LA, CO
2
) czy jonów potasowych.
Powoduje to upośledzenie mechanizmu kurczliwości
mięśni oraz resyntezy energii. Wraz z wydłużaniem
czasu trwania wysiłku, pojawia się ból, co razem z
w/w wymusza zaprzestanie pracy.
Ocena reakcji organizmu na wysiłek
izometryczny c.d..
Możliwość kontynuowania wysiłku statycznego zależy od
procentowego zaangażowania mięśni w realizację
obciążenia, składu włókien mięśniowych (ST, FT) oraz od
możliwości siłowych zespołu dynamicznego.
Podczas
wysiłków
o
charakterze
izometrycznym
obserwuje się:
znaczne podwyższenie ciśnienia tętniczego krwi (w tym
również
duży
wzrost
ciśnienia
rozkurczowego
spowodowany niezmienionym oporem naczyniowym),
wzrost częstości skurczów serca,
co w sumie daje większą objętość minutową serca.
Wzrost ten jest niewiele mniejszy w przypadku wysiłków
wykonywanych za pomocą niewielkich grup mięśniowych,
niż podczas wysiłków angażujących duże zespoły
dynamiczne.
Dystrybucja przepływu krwi w spoczynku i
wysiłku oraz różnica tętniczo –żylna (Avd).
W czasie wysiłków fizycznych anaerobowych przeważają
procesy energetyczne beztlenowe. Wysiłki aerobowe
charakteryzują się nasileniem przemian tlenowych,
natomiast w czasie wysiłków mieszanych występują okresy,
w których energia powstaje w czasie procesów
beztlenowych, i okresy, w których przeważają procesy
tlenowe lub jest jednoczesny udział obu tych procesów.
Podczas wysiłku fizycznego wzrasta zapotrzebowanie na
tlen. Poziom zużycie tlenu w czasie pracy zależy od jej
intensywności. W czasie wysiłków o maksymalnej mocy
aerobowej pochłanianie tlenu osiąga najwyższą
indywidualnie
Z chwilą rozpoczęcia pracy wzrasta pojemność minutowa
serca. Wzrost pojemności minutowej serca i częstości jego
skurczów jest wprost proporcjonalny do intensywności
wykonywanej pracy i pozioma zużycia tlenu.
Dystrybucja przepływu krwi w spoczynku i
wysiłku oraz różnica tętniczo –żylna (Avd).
Wraz ze wzrostem intensywności wysiłku wzrasta wykorzystanie tlenu z przepływającej przez mięśnie krwi, co powoduje wzrost różnicy tętniczo – żylnej wysycenia krwi
tlenem (Avd).
Przepływ krwi w czasie
wysiłku o różnej intensywności.
Zmiany AVd w zależności od wysiłkowego
pochłaniania tlenu.
Różnice fizjologiczne na wysiłek u kobiet i
mężczyzn.
W ostatnich czasach obserwujemy postępujące niwelowanie różnych
barier kulturowych, zawodowych i socjalnych, przejawiających się
dążeniem kobiet do pełnej emancypacji. Różnice dzielące obie płci
zostają powoli zacierane, również w sferze kultury fizycznej.
Wprowadzenie do sportu kobiecego boksu, kickboxingu, piłki nożnej,
podnoszenia ciężarów, skoku o tyczce, hokeja, triatlonu i innych
dyscyplin, które do tej pory były „zarezerwowane” dla mężczyzn,
stanowi problem natury fizjologicznej, w odniesieniu do wielkości
obciążeń i wydolności fizycznej.
Znane są różnice w zakresie wskaźników somatycznych i
morfologicznych między kobietami i mężczyznami. Różnice te odnoszą
się również do wieku rozwojowego, zachowując charakterystyczne dla
obu płci kierunki kształtowania poszczególnych cech fizycznych.
W odniesieniu do kobiet należy rozgraniczyć trzy etapy życia,
wpływające na poziom sprawności i wydolności fizycznej. Są to:
dziewczęta przed pokwitaniem i w okresie pokwitania,
kobiety w okresie dojrzałości płciowej,
kobiety w okresie przekwitania i menopauzy.
Różnice fizjologiczne na wysiłek u kobiet i
mężczyzn c.d..
W zakresie układu krążenia:
serce u kobiety jest przeciętnie o 10 – 15% mniejsze i lżejsze niż u
mężczyzny,
akcja serca w spoczynku (HR) jest o 10 – 15 uderzeń / min częstsza,
objętość wyrzutowa (SV) o 10 – 15 mL mniejsza,
pojemność minutowa (Q) o 0,3 – 0,5 L mniejsza,
przy wysiłku fizycznym pojemność minutowa serca kobiet wzrasta
przede wszystkim w wyniku przyspieszenia akcji serca, w
mniejszym zaś stopniu niż u mężczyzn w efekcie zwiększenia
objętości wyrzutowej.
W zakresie układu oddechowego:
rytm oddechowy kobiet w spoczynku jest większy niż u mężczyzn
(20 – 24/min),
pojemność życiowa płuc jest u kobiet o 1000 – 1500 mL mniejsza w
porównaniu z mężczyznami w tym samym wieku,
maksymalny pobór tlenu (VO2 max ) jest niższy u kobiet o ok. 500 –
1000 mL/min.
Różnice fizjologiczne na wysiłek u kobiet i
mężczyzn c.d..
Różnice te sprawiają, że podczas wysiłku fizycznego u kobiet
następuje większy wzrost rytmu oddechowego i HR, a w mniejszym
stopniu narasta ciśnienie tętnicze skurczowe i dłużej trwa proces
odnowy. Maksymalna wydolność aerobowa przeciętnej kobiety jest
mniejsza niż przeciętnego mężczyzny.
Korzystny wpływ treningu fizycznego na parametry krążeniowo-
oddechowe dotyczy obu płci - nie stwierdza się różnic między
kobietami a mężczyznami do tolerancji wysiłku fizycznego na dużych
wysokościach (hipoksja), a także w zakresie wysiłkowego wydatku
energetycznego. Kobiety charakteryzują się natomiast korzystniejszą
niż mężczyźni termoregulacją podczas obciążenia pracą w ciepłym
powietrzu.
Informacje na temat reakcji fizjologicznych kobiet na obciążenie
wysiłkiem fizycznym są znacznie skromniejsze, w porównaniu z
danymi dotyczącymi mężczyzn. Trudność stanowi fakt braku skali
odniesienia poziomu wydolności fizycznej kobiet w stosunku do
mężczyzn. Proponuje się porównywać zmienne fizjologiczne wyrażając
je w stosunku do: masy ciała, powierzchni ciała, beztłuszczowej masy
ciała, aktywnej masy mięśniowej.
Wydolnościowe testy fizjologiczne.
1. Testy bezpośrednie.
Są to testy, w przebiegu których uzyskujemy informacje o
parametrach - głównie krążeniowo oddechowych - w trakcie
trwania badania. W badaniach wysiłkowych najczęściej są to testy
o obciążeniach maksymalnych (realizowanych do odmowy osoby
badanej). Są to testy:
niebezpieczne,
drogie,
długotrwałe,
dokładne.
2. Testy pośrednie.
Są to testy, które na podstawie stosowania niewielkich obciążeń,
pozwalają z uzyskanych wyników wnioskować (przewidywać) o
wielkości parametrów maksymalnych. Są to testy:
bezpieczne,
tanie,
szybkie,
niedokładne.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – bezpośrednie.
1. Ocena maksymalnego pochłaniania tlenu (VO
2max
).
Maksymalne zażycie tlenu jest jednym z najważniejszych kryteriów
przy badaniu wydolności fizycznej. Odzwierciedla ono w sposób
bardzo wiarygodny ogólną wydolność układu oddechowego, układu
krążenia oraz mięśni szkieletowych.
Za maksymalne zażycie tlenu przyjmuje się. największą ilość tlenu,
jaka zużywana jest w przeciągu minuty, przy największym wysiłku
fizycznym.
Maksymalne zużycie tlenu zależy od wieku, płci, czynników
konstytucjonalnych, a przede wszystkim od stanu wytrenowania.
Dlatego też badanie VO
2max
pozwala m.in. kontrolować skuteczność
stosowanych bodźców treningowych, a dalej oceniać stan.
wytrenowania. Dotyczy to szczególnie sterowania treningiem
wytrzymałościowym, gdzie w początkowym okresie stosowania
treningu uzyskuje się na ogół znaczny przyrost maksymalnego
pułapu tlenowego.
Metoda ta może być mało diagnostyczną w przypadku ludzi dobrze
wytrenowanych, osiągających dobre wyniki sportowe, kiedy w miarę
kontynuowania treningu przyrost wydolności ogólnej jest niewielki.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – bezpośrednie
c.d..
Oznaczanie maksymalnego pułapu tlenowego metodą
bezpośrednią wymaga od osoby badanej rzetelnego wykonania
próby, a od zespołu badającego takiego zaprogramowania wysiłku,
aby było możliwe pełne rozwinięcie maksymalnych funkcji układu
krążenia i oddychania (osiągniecie zużycia O
2
o na maksymalnym
poziomie), przed wystąpieniem zmęczenia obwodowego
(niewydolności mięśniowej). Przyjmuje się, że czas wysiłku nie
może być krótszy niż 5-7 minut.
Praca może być wykonana na mechanicznej bieżni lub ergometrze
rowerowym (cykloergometrze). Właściwy wysiłek poprzedzony
powinien być 5-minutową rozgrzewką, wykonywaną w spokojnym
tempie.
W przypadku pracy na cykloergometrze osoba badana wykonuje
pracę fizyczną o stopniowo wzrastającej intensywności. Wielkość
obciążenia zwiększamy co 1 - 2 minuty, aż do momentu
indywidualnego wyczerpania - kiedy badany nie jest w stanie
kontynuować zadawanego wysiłku. Przy najwyższym obciążeniu
badany powinien kontynuować pracę przez pół, jedną, półtorej lub
dwie minuty.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – bezpośrednie
c.d..
Jako wysiłek na bieżni mechanicznej można zastosować bieg ze stałą
prędkością , w którym obciążenie zwiększamy poprzez podniesienie
kąta nachylenia bieżni o 1° -2°, co 1 - 2 minuty, do momentu
przerwania pracy przez badanego. Prędkość przesuwu bieżni powinna
uwzględniać możliwości badanego i ogólnie przyjęte kryteria
rzetelności próby.
Zużycie tlenu ocenia się przy użyciu analizatorów gazowych.
Wydolnościowe testy fizjologiczne - pośrednie.
1. Test PWCx (130, 150, 170 ).
Stosowany od wielu lat test PWC
X
(Physical Working Capacity at
X
) pozwala określić hipotetyczną wartość mocy, która w czasie
wysiłku spowoduje ustalenie się równowagi fizjologicznej na
poziomie HR=X (130/min., 150/min., 170/min.). Należy on do
grupy testów pośrednich, gdzie wynik próby przewiduje się na
podstawie uzyskanych wartości submaksymalnych. W zakresie
przemian tlenowych wnioskowanie to oparte jest na ścisłej,
liniowej zależności pochłaniania tlenu i częstości skurczów
serca.
Wynik badania informuje o nieprzekraczalnej wartości
obciążenia (w watach), którą możemy zastosować w treningu.
Informacja uzyskana w wyniku badania PWC
X
daje możliwość
bezwzględnego określenia maksymalnej wartości obciążenia,
która nie spowoduje przekroczenia HR bezpiecznej.
Test składa się z dwóch wysiłków o charakterze wzrastającym,
prowadzących do uzyskania w wyniku próby steady state na
poziomie niższym niż 130/min.(150/min., 170/min.).
Wydolnościowe testy fizjologiczne – pośrednie
c.d..
Czas osiągnięcia równowagi czynnościowej może być
osobniczo zróżnicowany i powinien się zawierać w
przedziale 3-7 min.. W przypadku istotnego wydłużania się
tego czasu, test należy przerwać.
Wielkości obciążeń w
próbach stosowania testu PWC
170
, powinny być zbliżone do:
wartość pierwszego obciążenia 1W/kg masy ciała,
drugiego 1,5W/kg masy ciała.
Wartość PWC
X
wyliczana jest ze wzoru:
PWC
X
=N1+ (N2 – N1)/[(X1- f1)(f2-f1)]
, gdzie:
N1 - obciążenie pierwsze,
N2 - obciążenie drugie,
f1 - HR pierwsza,
f2 - HR druga,
X - poziom PWC.
Dla porównań międzyosobniczych, końcowy wynik PWCx dzielony jest przez należną masę ciała.
W przypadku stosowania testu PWC170 u dorosłych, istnieje możliwość estymowania wartości VO2max.
VO2max=1,7 PWC
170
+1240
Graficzne wyznaczanie wskaźnika PWC
X
Wydolnościowe testy fizjologiczne – pośrednie
c.d..
2. Test Ruffiera.
Próba Ruffiera jest jedną z najprostszych prób czynnościowych. Polega na ocenie wskaźnika,
obliczonego na podstawie częstości tętna, po wykonaniu 30 przysiadów. Zaletą jej jest to, że może być
przeprowadzona w każdych warunkach, nie wymaga skomplikowanego aparatorium, jest możliwa do
wykonania w krótkim czasie. Jednakże ocena czynności układu krążenia uzyskana za pomocą tej próby
nie jest w pełni obiektywna. Zmiany częstości skurczów serca pod wpływem czynników emocjonalnych
(szczególnie u dzieci) decydują w poważnym stopniu o wyniku próby, w której wysiłek jest krótki i
obejmuje wstępną fazę adaptacji układu krążenia do wysiłku.
Próba Ruffiera stosowana jest szeroko w badaniach selekcyjnych, przy naborze dzieci i młodzieży do
określonej dyscypliny lub do klas sportowych; jest dobrym wskaźnikiem informacyjnym w zakresie
tolerancji wysiłku w przypadku konieczności szybkiej oceny wydolności fizycznej dużej grupy osób.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – pośrednie
c.d..
Jako wysiłek testowy badana osoba wykonuje 30 przysiadów
w ciągu 30 sekund. Pomiar częstości tętna odbywa się przez
15 sekund; uzyskany wynik przeliczamy na minutę.
Pomiary częstości tętna przeprowadzamy w pozycji siedzącej
w następującej kolejności:
w spoczynku,
bezpośrednio po zakończeniu wysiłku testowego,
po 1 minucie wypoczynku (od zakończenia przysiadów).
Na podstawie uzyskanych, wyników pomiarów obliczamy
wskaźnik Ruffiera wg wzoru:
gdzie:
P
1
- minutowa częstość tętna w spoczynku,
P
2
- minutowa częstość tętna bezpośrednio po próbie,
P3 - minutowa częstość tętna po 1 min wypoczynku.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – pośrednie
c.d..
Uzyskane wyniki punktowe interpretuje się w następujący
sposób:
ocena bardzo dobra
- 0,0 pkt,
ocena dobra
- 0,1 - 5,0 pkt,
ocena średnia
- 5,1 - 10,0 pkt,
ocena słaba - 10,1 - 15,0 pkt.
Wartości wskaźnika tej próby u dzieci są nieco wyższe niż
przyjęte dla dorosłych ze względu na wyższe wartości HR w
spoczynku i w czasie wysiłków submaksymalnych. U dzieci
należy zwrócić uwagę na prawidłowe wykonanie
przysiadów, tzn., aby zgięcie i prostowanie w stawie
kolanowym odbywało się zawsze maksymalnie, a narzucone
tempo przysiadów (metronomem lub taktowanie głosem lub
trzymając za rękę) zostało bezwzględnie utrzymane.
Wydolnościowe testy fizjologiczne – pośrednie
c.d..
Koszt energetyczny wysiłku fizycznego.
W organizmie ludzkim trwa nieustająca przemiana i uwalnianie
energii, co razem nazywamy metabolizmem. Natężenie tych
procesów uzależnione jest od czynności mięśniowych i od
zespołu warunków, w jakich znajduje nie organizm.
Do pomiaru ilości energii zużywanej przez człowieka służą dwie
metody - metoda kalorymetrii bezpośredniej i pośredniej. Oparte
są one na następujących zasadach.
Całkowita energia zużywana przez ustrój na wykonanie pracy
mechanicznej i osmotycznej lub na syntezę chemiczną ulega
ostatecznej zamianie na ciepło. W ten sposób pomiar ciepła
wytwarzanego przez ciało jest miarą ogólnej przemiany
energetycznej człowieka (kalorymetria bezpośrednia).
Ponieważ energia dostarczana przez pokarmy jest
wykorzystywana w wyniku procesów utleniania, których
natężenie zależy od ilości tlenu dostarczanego z powietrza
atmosferycznego, stąd pomiar ilości tlenu z powietrza
zużywanego przez ustrój jest jednocześnie pomiarem przemiany
energetycznej ustroju (kalorymetria pośrednia).
Koszt energetyczny wysiłku fizycznego c.d..
Metoda analizy wymiany gazowej, to jest określenia zużycia tlenu
niezbędnego do utleniania pokarmów i wydalania CO
2,
, będącego
wraz z H
2
O końcowym produktem utleniania, stała sę podstawą
do badania kosztu energetycznego pracy.
Do pomiarów efektu kalorycznego tlenu wykorzystano tzw. iloraz
oddechowy - RQ (respiratory cuotient). Znaczenie ilorazu
oddechowego polega na tym, że na podstawia jego wielkości
możemy określić, w jakim stosunku biorą udział poszczególne
składniki pokarmowe w procesach oksydacyjnych. RQ umożliwia
również obliczenie ilości kalorii uwalnianych z 1 litra tlenu.
Wśród metod oceny wydatku energetycznego znane są metoda
kalorymetrii bezpośredniej i kalorymetrii pośredniej w układzie
zamkniętym i otwartym. W praktyce sportowej znalazła
zastosowanie przede wszystkim metoda badania zużycia tlenu
systemem otwartym.
Badanie polega na zbieraniu w czasie pracy fizycznej powietrza
wydechowego, co pozwala obliczyć ilość zużytego tlenu i
wydalanego CO
2
o, a dalej ilość zużycia energii w kaloriach.
Koszt energetyczny wysiłku fizycznego c.d..
Nasilenie procesów metabolicznych zależy od aktywności
organizmu, wielkość przemiany materii podczas pracy zależy
od jej charakteru, czasu, trwania i intensywności; od płci
osoby badanej, jej wieku oraz wytrenowania.
Ilość energii zużywanej podczas pracy nazywamy
czynnościowym wydatkiem energetycznym, który będzie
uwzględniał jednocześnie wielkość podstawowej przemiany
materii oraz wydatek energetyczny, powstający pod
wpływem obciążenia pracą fizyczną (wysiłkiem fizycznym).
Stwierdzenie dużej zależności fizjologicznych zmian w
organizmie podczas pracy, od intensywności tej pracy, stało
się podstawą zastosowania badań wydatku energetycznego
jako miernika "ciężkości" poszczególnych rodzajów wysiłku
fizycznego.
Może też obliczenie energetycznego kosztu wysiłku służyć
m.in. do określenia zapotrzebowania energetycznego, w
postaci podawanych pokarmów.
Teorie zmęczenia.
Zmęczenie definiowane jest jako zespół procesów powodujących
zmiany w metaboliźmie, które wymuszają zaprzestanie czynności
(dotyczy to zarówno wysiłków fizycznych jak i psychicznych).
Stanowi mechanizm zabezpieczający organizm przed
nadmiernym wysiłkiem a tym samym przed nadmiernym
zaburzeniem homeostazy ustroju. Podstawowa klasyfikacja dzieli
rodzaje zmęczenia na psychiczne i fizyczne.
Zmęczenie fizyczne jest stanem fizjologicznym objawiającym
się przejściowym zmniejszeniem sprawności ruchowej
organizmu, spowodowane jest intensywną pracą mięśni, w
następstwie której zachodzą określone zmiany biochemiczne.
Zmiany czynnościowe dotyczą także układu nerwowego i
humoralnego przez co zakłócona zostaje homeostaza.
Najczęściej spotykana klasyfikacja zmęczenia fizycznego
wyodrębnia następujący podział:
zmęczenie ostre i przewlekłe,
zmęczenie centralne i obwodowe,
zmęczenie lokalne i ogólne.
Teorie zmęczenia c.d..
Zmęczenie ostre pojawia się w trakcie wykonywania bardzo
intensywnego wysiłku w krótkim czasie (duża moc pracy).
Powoduje to ustalenie metabolizmu energetycznego w
zakresie przemian beztlenowych i intensywną produkcję i
kumulację kwasu mlekowego. Następuje istotne przesunięcie
równowagi kwasowo-zasadowej ustroju w kierunku obniżenia
pH (problemy z przewodnictwem synaptycznym), a skutkiem
ostrego niedotlenienia jest silny ból mięśniowy.
Zmęczenie przewlekłe jest powodowane zespołem procesów
prowadzących do zubażania zasobów energetycznych,
koniecznych do pracy mięśni. Prowadzi to do zespołów
wyczerpania, określanych jako przetrenowanie.
Zmęczenie centralne powodowane jest zaburzeniami funkcji
sterujących narządem ruchu (układ nerwowy). Może
pojawiać się w przebiegu zarówno zmęczenia ostrego jak i
przewlekłego.
Teorie zmęczenia c.d..
Zmęczenie obwodowe dotyczy tkanki mięśniowej. Przyczynami
warunkującymi ten stan są:
niedotlenienie pracujących tkanek,
gromadzenie się metabolitów beztlenowej przemiany materii,
wyczerpanie się zasobów glikogenu w mięśniach,
odwodnienie miocytów,
przesunięcia jonowe,
hipoglikemia.
Subiektywnym objawem zmęczenia jest znużenie. Stopień znużenia
najczęściej odpowiada rzeczywistemu obniżeniu zdolności do ruchu i
pracy fizycznej, jego natężenie warunkowane jest czynnikami
psychicznymi.
Przedstawione poniżej teorie nie wyjaśniają w pełni przyczyn
zmęczenia. Obecnie dominuje koncepcja syntetycznego podejścia do
procesu zmęczenia, tzn. wyjaśniania jego przyczyn za pomocą
wszystkich teorii. Wraz z rozwojem biologii molekularnej pojawiają
się kolejne teorie zmęczenia (teoria dehydratacji, elektrolitowa,
mediatorowa, łańcuchowa - wzajemnych powiązań), rozpatrujące ten
proces na poziomie cząsteczkowym.
Teorie zmęczenia c.d..
Teoria wyczerpania (Verworn`a i Schiff`a) : zmęczenie jest następstwem
zużycia materiałów energetycznych w pracującym mięśniu. Badania
wykazały, że zmęczenie mięśnia pojawia się przed wyczerpaniem się
substancji energiodajnych (glikogenu, glukozy).
Teoria zakwaszenia (Pflüger`a) – zmęczenie jest wynikiem nagromadzenia
się metabolitów przemian beztlenowych (kwasy, kreatyna, dwutlenek
węgla.
Teoria neurogenna (Pawłowa, Sjeczenowa, Orbelli`ego i Krestownikowa)
– zmęczenie jest efektem znużenia nerwowego i zahamowania
przekaźnictwa nerwowego oraz nerwowo-mięśniowego. Stan zmęczenia
jest wywołany zmianami głównie w układzie nerwowym. Duży udział w
rozwoju zmęczenia bierze kora mózgowa i wegetatywny układ nerwowy.
Teoria zatrucia – zmęczenie jest rezultatem nagromadzenia się w
pracującym mięśniu swoistych toksyn zmęczenia. Obecnie teoria ma
historyczne znaczenie, bowiem obok typowych i znanych metabolitów nie
wyodrębniono przewidywanych toksyn zmęczenia z mięśni intensywnie
pracujących.
Teoria niedotlenienia – zmęczenie mięśnia podczas pracy jest wywołane
narastającym niedotlenieniem (hipoksja w mięśniu) z powodu intensywnego
wykorzystywania tlenu do oddychania wewnątrzkomórkowego.
Objawy nietolerancji wysiłku.
Pojawiające się na pewnym etapie realizacji pracy fizycznej
objawy zmęczenia, w sposób obiektywny lub subiektywny
wymuszają zaprzestanie wysiłku. Określa się to mianem kresu
tolerancji wysiłku. Prawidłowe rozpoznanie tych objawów
pozwala na zachowanie bezpieczeństwa w trakcie ćwiczeń
fizycznych i badań wydolności.
Pojawienie się w trakcie obciążeń fizycznych objawy
nietolerancji wysiłku, często są wskazaniem do przerwania
pracy. Do podstawowych należą:
brak wzrostu lub spadek wartości częstości skurczów serca
(ciśnienia tętniczego) przy stałym lub rosnącym obciążeniu,
ból mięśniowy, ból w klatce piersiowej, sztywnienie mięśni,
blednięcie powłok skórnych powiązane z nadmierną potliwością
(tzw. „zimny” pot),
problemy z oddychaniem (duszność),
kołatanie serca,
problemy z kontaktem słownym.
Superkompensacja i przetrenowanie.
Na jakość treningu (podnoszenia wydolności fizycznej) bezpośredni
wpływ ma racjonalne stosowanie następujących po sobie okresów
obciążeń fizycznych (wysiłków) i przerw (restytucji).
Zbyt duże i częste obciążenia, z jednoczesnym skracaniem okresów
restytucji, powoduje powstawanie zespołów wyczerpania
(przetrenowania, zmęczenia przewlekłego).
Superkompensacj
a
Glikogen
czas
Przetrenowani
e
Dziękuję za
uwagę.