Максимальное потребление кислорода (VO2 max)

Почему у него мпк больше, чем у меня?

Иначе говоря, мы можем начать с вопроса: «Что определяет МПК?» Каждая клетка потребляет кислород, чтобы преобразовать энергию пищи в АТФ, пригодную для работы клетки. Мышечные клетки, которые сокращаются, имеют высокую потребность в АТФ. Значит, они будут потреблять больше кислорода при нагрузке.

Общая сумма миллиардов клеток всего тела, потребляющих кислород и вырабатывающих диоксид углерода, может быть измерена при дыхании с использованием комбинации оборудования, измеряющего объем и чувствительного к кислороду. Итак, если мы видим возросшее потребление кислорода во время нагрузки, мы знаем, что больше мышечных клеток сокращается и потребляет кислород.

Получение и использование этого кислорода в синтезе АТФ для мышечных сокращений полностью определяется двумя факторами: 1) способностью внешней системы доставки поставлять кислород из атмосферы к работающим мышечным клеткам, и 2) способностью митохондрий выполнять процесс аэробного преобразования энергии.

Тренирующиеся на выносливость характеризуются и очень хорошей сердечно-сосудистой системой (ССС) и хорошо развитой окислительной способностью своих скелетных мышц. Нам нужны большой и эффективный насос для доставки обогащенной кислородом крови к мышцам и богатые митохондриями мышцы, чтобы использовать кислород и поддерживать высокий темп работы.

Что считается хорошим показателем мпк?

МПК зависит от нескольких ключевых факторов:

• возраст;
• пол;
• уровень физподготовки;
• место нахождения в зависимости от высоты над уровнем моря.

Вот некоторые усредненные цифры, основанные на возрасте и уровне активности, которые ты можешь использовать для справки.

Средние показатели МПК для мужчин в возрасте от 18 до 45 лет:

• малоподвижный образ жизни: 35-40 мл/кг/мин;
• активный образ жизни: 42,5-46,4 мл/кг/мин;
• высокоактивный образ жизни: ≤ 85 мл/кг/мин.

Что такое мпк?

МПК — это наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить и превратить в энергию при максимальной скорости или мощности.

Определение говорит нам о том, что речь будет идти именно про аэробный вид нагрузки с использованием кислорода. 

Поэтому мы будем говорить не о спринтерах и бодибилдерах, которые выполняют короткие нагрузки высокой интенсивности в анаэробной зоне. Мы поговорим об аэробных видах спорта: беге на средние и длинные дистанции, велотренировках, где нам важно использовать кислород по максимуму. МПК характеризует аэробную мощность спортсмена.

Что нужно измерять бегуну

Введение

Тест со ступенчато нарастающей мощностью является основным для определения физической подготовленности спортсменов многих видов спорта. По данным изменения ЧСС (HR), легочной вентиляции (Ve), мощности (W), потребления кислорода (VO2), выделения углекислого газа (VCO2) и концентрации лактата в крови (La) определяют величины, соответствующие порогам аэробного и анаэробного обмена, а также МПК.

В тесте темп педалирования поддерживается 60 или 75 об/мин. В этом случае при изменении сопротивления спортсмен должен рекрутировать все больше и больше мышечных волокон. Пока он рекрутирует окислительные мышечные волокна ЧСС и ЛВ изменяются по линейной зависимости.

С началом рекрутирования гликолитических мышечных волокон, появляется лактат, ионы водорода, а значит избыточный углекислый газ. Эксцесс СО2 вызывает дополнительную активизацию работы сердца и дыхательных мышц. Изломы на кривой «легочная вентиляция — мощность (потребление кислорода)» позволяют определить показатели мощности, потребления кислорода для вентиляционного аэробного и анаэробного порогов.

Библиографическая ссылка

Виноградов С.Н. КИСЛОРОДНЫЕ РЕЖИМЫ ОРГАНИЗМА В УСЛОВИЯХ МАКСИМАЛЬНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМИ УРОВНЯМИ АЭРОБНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2022. – № 5.
;

Газоанализатор

Самый точный метод измерения МПК — это тест на газоанализаторе. Его проводят в условиях лаборатории спортивные врачи.

Используется беговая дорожка или велотренажер. Спортсмен надевает специальную маску, которая фиксирует количество кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Эта разница и описывает количество потребляемого кислорода.

В состоянии покоя, когда кислород используется внутренними органами, показатель МПК у тренированного и нетренированного человека одного возраста будет примерно одинаковым. 

Во время теста человек выполняет нагрузку с постепенным усилением (увеличивается скорость, угол наклона дорожки, мощность). Когда нагрузка становится предельной, врач фиксирует количество кислорода, потребляемого организмом — это и есть max уровень О2. Эти значения наверняка будут отличаться у тренированного и нетренированного спортсмена.

Внимание! После выполнения теста в лаборатории/пробежки важно переходить не на ходьбу, а на легкий бег трусцой. Нельзя останавливаться — это большая нагрузка на сердце.

Генетические

Все процессы в организме человека генетически запрограммированы. Физический потенциал можно развивать, однако генетика задает предел, выше которого невозможно уйти.

Какие параметры генетически ограничивают максимальное потребление кислорода:

• Максимальный объем легких;
• Максимальный ударный объем сердца (УО), эластичность сосудов, количество коллатералей;
• Скорость метаболических процессов (обмена веществ);
• Уровень эритроцитов в крови уровень гемоглобина;
• Устойчивость нервной системы к стрессовым ситуациям;
• Количество митохондрий в клетках мышц;
• Гормональный фон.

Гипотеза

Давно было замечено, что при тестировании с низким темпом быстро начинает наступать локальное мышечное утомление, поэтому велосипедисты тестируются с темпом 90 об/мин. Локальное утомление связано с накоплением молочной кислоты, которая образуется в рекрутированных мышечных волокнах.

Гликолитические мышечные волокна рекрутируются только при определенном внешнем сопротивлении (внутренней интенсивности работы), поэтому при меньшем сопротивлении, когда рекрутируются только окислительные мышечные волокна, при увеличении темпа педалирования можно заставить вырабатывать большую механическую и метаболическую мощность окислительные мышечные волокна, поскольку метаболическая мощность митохондрий в них должна соответствовать мощности АнП.

Следовательно, при педалировании с высоким темпом аэробный и анаэробный пороги должны приблизиться друг к другу или совпасть, а реальное максимальное потребление кислорода должно существенно увеличиться, поскольку уменьшение закисления крови снизит степень активизации ССС и ДС.

Зачем увеличивать свой мпк?

Основываясь на исследованиях преимуществ МПК, ответ на этот вопрос кажется довольно простым: это поможет жить дольше. Мы не шутим: в 2022 году в академическом издании «Frontiers in Biosciencefound» были опубликованы результаты исследования, которое обнаружило, что увеличение МПК способно улучшить доставку и использование кислорода твоим телом, поддерживая здоровье и физическую форму в более зрелом возрасте.

Есть и другие ежедневные преимущества, которые ты можешь начать замечать в течение нескольких дней или недель после начала улучшения своего МПК. Среди них:

• снижение уровня стресса;
• повышение иммунной системы.

Измерение лактата

Уровень лактата в крови определяет не только ПАНО, но и показатель МПК. Тест выполняется так же, как и на определение лактатного порога. Известно, что на уровне ПАНО концентрация лактата в крови составляет около 4 ммоль/литр. До начала забега у спортсмена берется на анализ кровь из пальца или мочки уха. Затем дается беговая нагрузка и каждые 2 минуты исследуется кровь на уровень лактата до достижения уровня ПАНО.

Уровень лактата, при котором человек больше не сможет выполнять нагрузку — это его значение МПК. 

Как измерить мпк

Единственный способ измерить без погрешностей — использовать специализированное оборудование с маской, которая захватывает все выдохи, а затем измеряет выдыхаемое количество кислорода и углекислого газа для расчета количества кислорода, которое вы фактически используете.

Для такого измерения МПК требуется максимальная отдача (тест обычно проводится на беговой дорожке или велотренажере), выполняемая по строгому протоколу в спортивной лаборатории.Тест обычно занимает от 10 до 15 минут и требует сильной мотивации спортсмена, нужно продержаться достаточно долго, для того чтобы определить истинный МПК.

Есть также и второй способ, он проще, но не может быть точен на 100%. Это тест Купера. Целью теста является измерение максимального расстояния, охватываемого спортсменом в течение 12 минут, и обычно выполняется на беговой дорожке с размещением отметок для возможности измерения расстояния. Зная свои результаты в этом тесте можно при помощи формулы рассчитать максимальное потребление кислорода.

МПК мл/мин/кг = (дистанция (м) — 505) /45МПК мл/мин/кг = (22,351 x км) — 11,288

Так же можно воспользоваться онлайн калькулятором: 

Как измеряется мпк?

Чтобы определить максимальную аэробную способность спортсмена, должны быть созданы условия, которые максимально воздействуют на способность сердца доставлять кровь. Физический тест, который отвечает этому требованию, должен:
1). задействовать по меньшей мере 50% всей мышечной массы. Работа, отвечающая этим требованиям, включает в себя бег, велоспорт и греблю. Наиболее общий лабораторный метод — это испытание на беговой дорожке. Используется беговая дорожка с изменяемыми скоростью и наклоном.
2). не зависеть от силы, скорости, величины тела и квалификации. Исключение из этого правила — специальные тесты для пловцов, гребцов, конькобежцев и т.д.
3). иметь значительную продолжительность, чтобы максимизировать отклик ССС. Обычно, максимальные тесты, использующие продолжительные наборы упражнений, завершаются за 6 — 12 минут.
4). производиться над теми, кто имеет хорошую мотивацию! Тест на МПК очень труден для выполнения, но быстро заканчивается!

Например, мы проводим тест на беговой дорожке. Вот что произойдет. Вы идете в хорошую лабораторию при университетском фитнесс-центре или медицинском центре здоровья. После медосмотра и снятия ЭКГ для проверки электрической активности сердца вы можете начать тест с ходьбы на беговой дорожке при малой скорости и нулевом наклоне.

Затем, в зависимости от точной программы, скорость или наклон (или оба вместе) дорожки будут увеличиваться с равными интервалами (от 30 секунд до 2 минут). При беге вы будете дышать через 2-хклапанную систему. Воздух будет поступать из комнаты, но выдыхаться через датчики, которые измеряют объем и концентрацию кислорода.

С помощью этих данных и некоторых формул компьютер подсчитает ваше потребление кислорода на каждой стадии теста. При каждом повышении скорости или угла наклона все большая мышечная масса будет задействована при все большей интенсивности. Потребление кислорода будет расти линейно с увеличением нагрузки.

Однако, в некоторой точке увеличение интенсивности не приведет к увеличению потребления кислорода. Это реальное указание достижения МПК. Тест будет вскоре прекращен из-за быстрого накопления лактата, которое начнется за несколько минут до этого. Другие признаки МПК — это крайне учащенное дыхание и ЧСС около 220 минус ваш возраст, которая не растет дальше с увеличением нагрузки.{banner_st-d-2}

Значение, которое вы получите от врача, будет представлено в одной из двух форм. Первая называется абсолютный МПК. Он будет измеряться в литр/мин. и, возможно, будет между3,0 и 6,0 л/мин для мужчин и 2,5 и 4,5 л/мин для женщин. Это абсолютное значение не учитывает различия в размерах тела, так что обычно используется второй способ представления МПК.

Он называется относительный МПК. Он может быть выражен в миллилитрах в минуту на килограмм веса. Тогда, если ваш абсолютный МПК равен 4,0л/мин, и вы весите 75 кг, то ваш относительный МПК будет равен 53,3 мл/мин/кг. В общем, абсолютный МПК выше у крупных спортсменов, тогда как относительный бывает выше у более «мелких».

Для сравнения, средний МПК нетренированного мужчины 30 лет с хвостиком около 40-45 мл/мин/кг и уменьшается с возрастом. Этот же человек, который регулярно тренируется на выносливость, может повысить этот показатель до 50-55 мл/мин/кг. 50-тилетний чемпион по бегу среди ветеранов, возможно, будет иметь значение свыше 60 мл/мин/кг.

Олимпийский чемпион в беге на 10000 метров будет иметь это значение около или свыше 80 мл/мин/кг! Но, важно понимать, что только тренировки не дадут олимпийскому чемпиону такого преимущества. Его МПК и безо всякой тренировки была бы около 65-70 мл/мин/кг. Конечно, тренировка важна, но все определяет хорошая генетика!

И еще одна вещь. Прежде чем восхищаться тем бегуном «из телевизора», вспомните, что люди бледнеют в сравнении со многими «животными-атлетами». МПК породистой лошади около 600 л/мин или 150 мл/мин/кг!

Как измеряют мпк?

Для наиболее точного индивидуального измерения МПК лучше всего проходить тестирование в кабинете спортивного врача; определить ваш VO2 Max позволит нагрузочный тест на газоанализаторе. Если говорить об абсолютном показателе МПК, то он измеряется в мл / мин — цифра будет говорить о том, сколько мл кислорода организм максимально потребляет за 1 минуту.

Какой протокол эффективнее?

В первом случае человек достигает уровня МПК через 2—2,5 минуты бега и занимается на этом уровне еще 3—2,5 минуты.

Во втором случае: 

• За счет более выраженной интенсивности вы раньше достигните уровня МПК — через 1,5—2 минуты;
• За счет количества интервалов ускорения — дольше продержитесь на этом уровне;
• За счет периодов восстановления — достигнете меньшего уровня закисления.

То есть, второй вариант тренировки МПК является более эффективным.

Когда и сколько развивать мпк?

Ориентировочный план тренировок на развитие МПК зависит от того, для чего вам необходимо повысить данный показатель.

Если вы готовитесь к соревнованиям на длинные дистанции: ironman или марафону — тогда следует включить такие тренировки за 2—3 месяца до забега. Достаточно будет 1—2 тренировки в неделю стандартные тренировки на длинные дистанции (низкоинтенсивные и на уровне ПАНО).

Если же вы готовитесь к забегу или велогонке на средние дистанции, тогда включите тренировки МПК в последний месяц до старта. Необходимо тренироваться 2—3 раза в неделю.

Максимальное потребление кислорода можно развить за счет интервальных ускорений. Причем интервалы должны длиться от 2-х до 8-ми минут. Откуда такие показатели? 

• Меньше, чем за 2 минуты, тело просто не успеет достичь уровня МПК — тренировка будет не эффективная;
• При высокоинтенсивном беге больше 8 минут происходит выраженное закисление мышц, это развивает анаэробные показатели.

Косвенно во время тренировки

Сделайте разминку, пробегите 10 минут трусцой. После этого нужно на максимальной скорости пробежать 1,5 км и замерить свой показатель пульса.

Именно эти данные: скорость, время, пульс — будут вашими косвенными ориентирами МПК. Конечно, узнать число в мл/кг/мин таким образом не получится.

Однако, оценить прогресс после тренировок можно. При повышении уровня МПК вы сможете пробегать ту же дистанцию с тем же пульсом за более короткое время (повысить темп).

Еще один вариант обойтись без лаборатории — купить специальные спортивные часы, которые выдают показатель МПК, исходя из пола, возраста, пульса бегуна.

Литература

Селуянов В. Н., Савельев И. А. Внутренняя механическая работа при педалировании на велоэргометре. Физиология человека, 1982, 8, 2. С. 235 240.

Wasserman K. The anaerobic threshold measurement to evaluate exercise performance. //Am. Rev. Respir. Dis. Suppl. — 1984. — 129. — P. 35 — 40.

Методика

В эксперименте приняли участие 9 спортсменов (лыжники и легкоатлеты) от второго разряда до мастеров спорта международного класса. У всех спортсменов измерили массу и длину тела. Каждый испытуемый участвовал в трех опытах:

1) Cтупенчатый тест с темпом 75 об/мин, длительность ступени 2 мин., нагрузка изменялась по 5 Н (0,5 Кр).
2) Через 30–60 мин. выполнялся второй ступенчатый тест с темпом 120 об/мин, длительностью ступеньки 2 мин, нагрузка изменялась по 2,5 Н (0,25 Кр).
3) В третьем опыте измеряли максимальную алактатную мощность, измеряли мощность в спринте на велоэргометре при внешнем сопротивлении (сила = 0,8×масса тела, Н).

В ходе опытов на велоэргометре «Монарк», измеряли ЧСС с помощью пульстестора POLAR-810, легочную вентиляцию с помощью “VOLID-900”.

Определение мпк

МПК — это максимальный объем кислорода, потребляемый телом в минуту во время работы, при нахождении на уровне моря. Т.к. потребление кислорода пропорционально расходам энергии, то когда мы измеряем потребление кислорода, мы неявно измеряем максимальную способность данного человека к выполнению аэробной работы.

Особенности тренировок для новичков, любителей, профи

• Что касается новичков в беге — им нет необходимости тренировать МПК. Их ограничивает не уровень МПК, а то, что они работают на низком проценте от этого показателя.

Тренировка даже низкой интенсивности или на уровне ПАНО будет повышать одновременно все показатели. Это происходит за счет развития сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной системы. 

• Любитель, способный бежать длительное время на высокой скорости, повышает свой темп относительно уровня МПК. Это эффективный способ подготовки к соревнованиям на средние/длительные дистанции;
• Профессионал же, который и так занимается на высоком проценте от МПК, повышает именно максимальное потребление кислорода, подтягивая автоматически скорость.

Относительный показатель

Это количество кислорода, которое за минуту поглощает тело на 1 кг веса (мл/кг/мин). Здесь корреляция показателя и веса — обратная.

• У неспортивного человека она составляет около 35—45 мл/кг/мин;
• У спортсмена — больше 65 мл/кг/мин.

Результаты

В табл. 1 представлены данные оценки физического развития испытуемых. Видно, что при увеличении темпа до 120 об/мин у данных испытуемых показатели АэП 120 и АнП 120, а также МПКп 75 и МПКр 120 совпадают между собой.

Таблица 1. Показатели физического развития и физической подготовленности испытуемых (объем выборки 9).

Причину такого тесного совпадения можно понять из экспериментальных данных, представленных на рис.1. Видно, что на кривой «ЧСС — внешняя мощность (Wex)» для темпа 75 об/мин имеется перелом, который соответствует аэробному порогу, далее появляется второй перелом и он идентифицируется как анаэробный порог по методике Васермана (Waserman, 1984).

Линия «ЧСС — внешняя мощность» для темпа 120 об/мин лежит выше, однако часть энергии тратится на перемещение ног (Win). Вычислить эту мощность можно по данным Селуянова В. Н. и Савельева И. А. (1982), но можно и экспериментально, если сопоставить мощность развиваемую на одном пульсе при темпе 75 и 120 об/мин.

В данном случае мощность на перемещение ног составила 120 Ватт. С учетом этой поправки была построена линия “ЧСС − (Wex Win)”, которая точно легла на продолжение начального участка зависимости «ЧСС — Win» для темпа 75 об/мин. В этом случае мы получили совпадение мощностей на пульсе 190 уд/мин, как для случая теста с 75 об/мин, так и для темпа 120 об/мин.

Если эти показатели определить как МПК потенциальное для 75 об/мин и МПК реальное для темпа 120 об/мин, то можно считать, что в тесте с 75 об/мин удается определить реальную возможность доставки кислорода к мышцам сердечно-сосудистой системой по показателю МПК потенциальное.

МПК р в среднем составила 79% от МПКп. Можно, также отметить, что на уровне АнП при темпе 120 об/мин была зафиксирована мощность большая чем на уровне АнП при тестировании с темпом 75 об/мин, причем величина легочной вентиляции нами выбиралась равной для обоих случаев. Эта мощность в среднем была выше чем МПК-реальное.

Рис.1. Экспериментальные данные обследования легкоатлета 16 лет в ступенчатых тестах с темпом 75 и 120 об/мин.

Спортсменам какого профиля важно тренировать мпк?

Как мы уже выяснили, спринтеры бегают на короткие дистанции в анаэробной зоне. Поэтому развитие максимальной аэробной мощности им тренировать не так важно.

МПК — это параметр, который особенно актуален для бегунов на средние дистанции от 1500 до 5000 метров. Именно здесь крайне важно сочетание высокой скорости выносливости. 

Если вы собираетесь покорять марафон/ультрамарафон, то для вас уровень МПК играет важное, но не первостепенное значение. Здесь намного важнее увеличивать уровень ПАНО, чтобы как можно дольше бежать в аэробной пульсовой зоне с высокой скоростью. МПК на длинных дистанциях важно для задействования всего потенциала организма, максимального ускорения на финише.

Причем тренировочный процесс — достаточно сложная вещь. Стоит перестать работать над ПАНО и переключиться на МПК, как можно потерять полученные ранее результаты. Поэтому старайтесь выяснить, для чего вам нужна конкретная тренировка, на что нужно сделать большой упор.

Спортсмены говорят, что число тренировок на развитие МПК должно быть обратно пропорциональным протяженности дистанции.

Конечно, МПК важно развивать не только бегунам, но и велосипедистам, гребцам, конькобежцам, пловцам — участникам аэробных видов спорта.

Способы определения мпк

Существует несколько способов определить максимальное потребление кислорода: приблизительно на тренировке и точно в лаборатории. Обсудим все возможные варианты. 

Таблицы значений купера:

Результат такого теста может иметь погрешность /- 5, поэтому учтите это в вашем окончательном результате. Например, если ваш окончательный показатель составляет 40 мл/кг/мин, тогда знайте, что ваш VO2Max находится где-то между 35-45 мл/кг/мин.

Факторы, влияющие на максимальное потребление кислорода

Факторы, влияющие на уровень мпк

Максимальное потребление кислорода — величина, которая зависит от множества факторов. Какие-то из них задают верхнюю планку, другие можно развивать.

Важно понимать вот что:

• Если в соревнованиях участвуют 2 спортсмена с разным уровнем МПК, это не значит, что тот, у кого МПК выше, придет быстрее. Но он определенно перенесет эту нагрузку легче и сможет сохранять высокую скорость дольше. Период восстановления при этом будет короче;
• Если в соревнованиях участвуют 2 спортсмена с одинаковым уровнем МПК, то скорее победит тот, у кого развиты и другие параметры. Среди них: экономичность бега, лактатный порог, специальная, скоростная и силовая выносливость и так далее.

Физиологические

МПК — это показатель, который можно развить. Несмотря на верхнюю границу, которая является генетически обусловленной, все вышеперечисленные параметры можно пытаться приблизить к максимуму. Этим и занимаются профессиональные спортсмены:

Заключение

Несомненно, максимальное потребление кислорода — важный показатель для бегуна. Однако, важно понимать, зачем конкретно вам нужно развивать МПК, к каким соревнованиям вы готовитесь. В зависимости от этого составляется подходящий тренировочный план.

Если вы только приступили к пробежкам, и каждая минута в среднем темпе дается вам с трудом, не стоит браться за развитие МПК. Уделите внимание технике, бегите в медленном темпе и это будет повышать уровень МПК.

Вывод

При сравнении зависимостей между ЧСС и мощностью в ступенчатых тестах с темпом 75 и 120 об/мин было показано, что линии накладываются друг на друга до момента наступления аэробного порога. По графику этой линии можно определять МПК потенциальное, которое должно в относительно чистом виде характеризовать потенциальные возможности сердечно-сосудистой системы по доставке кислорода к мышцам.