VO ₂ max -VO₂ max

V̇O ₂ max (anche consumo massimo di ossigeno , consumo massimo di ossigeno o capacità aerobica massima ) è il tasso massimo di consumo di ossigeno misurato durante l' esercizio incrementale ; cioè, esercizio di intensità crescente. Il nome deriva da tre abbreviazioni: "V̇" per volume (il punto appare sopra la V per indicare "per unità di tempo"), "O ₂ " per ossigeno e "max" per massimo.

La misurazione del V̇O ₂ max in laboratorio fornisce un valore quantitativo dell'idoneità alla resistenza per il confronto degli effetti dell'allenamento individuale e tra le persone in allenamento di resistenza . Il consumo massimo di ossigeno riflette l'idoneità cardiorespiratoria e la capacità di resistenza nella prestazione fisica. Atleti d'elite, come corridori competitivi a distanza , i ciclisti da corsa o olimpici fondisti , possono raggiungere VO ₂ valori massimi superiori a 90 ml / (kg · min), mentre alcuni animali di resistenza, come cani da slitta in Alaska , hanno VO ₂ valori massimi superiori 200 ml/(kg·min).

Relazione con le malattie cardiovascolari e l'aspettativa di vita

V̇O ₂ max è ampiamente utilizzato come indicatore dell'idoneità cardiorespiratoria. Nel 2016, l' American Heart Association ha pubblicato una dichiarazione scientifica che raccomandava che l'idoneità cardiorespiratoria (CRF), quantificabile come V̇O ₂ max, fosse regolarmente valutata e utilizzata come segno vitale clinico. Questa affermazione si basava su prove crescenti che livelli di fitness inferiori sono associati ad un alto rischio di malattie cardiovascolari, mortalità per tutte le cause e tassi di mortalità derivanti da vari tipi di cancro. Oltre alla valutazione del rischio, la raccomandazione dell'AHA citava il valore della misurazione dell'idoneità per convalidare la prescrizione di esercizi , la consulenza sull'attività fisica e il miglioramento sia della gestione che della salute del paziente.

Espressione

V̇O ₂ max è espresso come tasso assoluto in (per esempio) litri di ossigeno al minuto (L/min) o come tasso relativo in (per esempio) millilitri di ossigeno per chilogrammo di massa corporea al minuto (per esempio, ml/ (kg·min)). Quest'ultima espressione viene spesso utilizzata per confrontare le prestazioni degli atleti di sport di resistenza. Tuttavia, V̇O ₂ max generalmente non varia linearmente con la massa corporea, né tra individui all'interno di una specie né tra specie, quindi i confronti delle capacità di prestazione di individui o specie che differiscono per dimensioni corporee devono essere effettuati con procedure statistiche appropriate, come l' analisi di covarianza .

Misura e calcolo

Misura

Misurazione del VO ₂ max utilizzando strumenti su un carrello metabolico durante un test da sforzo graduale sul tapis roulant

Scambio di gas di VO ₂ e VCO ₂ durante il test max. Inizia per 3 minuti a 60 watt e aggiungi 35 watt ogni 3 minuti fino all'esaurimento

La misurazione accurata del V̇O ₂ max comporta uno sforzo fisico sufficiente per durata e intensità a sollecitare completamente il sistema energetico aerobico. Nei test clinici e atletici generali, questo di solito comporta un test da sforzo graduale (su un tapis roulant o su un cicloergometro ) in cui l'intensità dell'esercizio viene progressivamente aumentata mentre si misura:

• ventilazione e
• concentrazione di ossigeno e anidride carbonica dell'aria inalata ed espirata.

V̇O ₂ max viene raggiunto quando il consumo di ossigeno rimane stazionario nonostante un aumento del carico di lavoro.

Calcolo: l'equazione di Fick

V̇O ₂ max è propriamente definito dall'equazione di Fick :

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} =Q\times \ (\mathrm {C_{a}O_{2}} -\mathrm {C_{v}O_{2}} )}$, quando questi valori sono ottenuti durante uno sforzo al massimo sforzo.

dove Q è la gittata cardiaca del cuore, C _a O ₂ è il contenuto di ossigeno arterioso e C _v O ₂ è il contenuto di ossigeno venoso.

(C _a O ₂ – C _v O ₂ ) è anche conosciuta come differenza di ossigeno arterovenosa .

Stima mediante test da sforzo submassimale

La necessità per un soggetto di esercitare il massimo sforzo per misurare con precisione il V̇O ₂ max può essere pericolosa in chi ha un sistema respiratorio o cardiovascolare compromesso; così, test sub-massimali per stimare VO ₂ sono stati sviluppati max.

Il metodo del rapporto della frequenza cardiaca

Una stima di V̇O ₂ max si basa sulla frequenza cardiaca massima ea riposo. Esso è dato da:

${\displaystyle {\text{V}}{\ce {O2}}{\text{ max}}\circa {\frac {{\text{HR}}_{\text{max}}}{{\text {HR}}_{\text{rest}}}}\times 15.3{\text{ ml}}/({\text{kg·minuto}}).}$

Questa equazione utilizza il rapporto tra la frequenza cardiaca massima (FC _max ) e la frequenza cardiaca a riposo (FC a _riposo ) per prevedere il V̇O ₂ max. I ricercatori hanno avvertito che la regola di conversione si basava su misurazioni solo su uomini ben addestrati di età compresa tra 21 e 51 anni e potrebbe non essere affidabile se applicata ad altri sottogruppi. Hanno anche consigliato che la formula è più affidabile se basata sulla misurazione effettiva della frequenza cardiaca massima, piuttosto che su una stima correlata all'età.

In uomini di circa 40 anni di peso normale non fumatori senza malattie cardiovascolari, asma bronchiale o cancro, il rapporto tra FC _max e FC a _riposo deve essere moltiplicato per circa 14 per stimare il V̇O ₂ max. Ogni 10 anni di età riduce il coefficiente di uno, così come il cambiamento del peso corporeo da peso normale a obeso o il passaggio da non fumatore a fumatore attuale. Di conseguenza, il V̇O ₂ max di uomini fumatori obesi di 60 anni dovrebbe essere stimato moltiplicando per 10 il rapporto tra FC _max e FC a _riposo .

test di bottaio

Kenneth H. Cooper ha condotto uno studio per la United States Air Force alla fine degli anni '60. Uno dei risultati è stato il test di Cooper in cui viene misurata la distanza percorsa correndo in 12 minuti. Sulla base della distanza misurata, una stima di V̇O ₂ max [in mL/(kg·min)] è:

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \circa {d_{12}-504.9 \over 44.73}}$

dove d ₁₂ è la distanza (in metri) percorsa in 12 minuti.

Un'equazione alternativa è:

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \circa {(35,97*d'_{12})-11,29}}$

dove d' ₁₂ è la distanza (in miglia) percorsa in 12 minuti.

Test di fitness a più fasi

Esistono molti altri test affidabili e calcolatori V̇O ₂ max per stimare V̇O ₂ max, in particolare il test di idoneità multistadio (o test del segnale acustico ).

Test di camminata fitness Rockport

Stima di V̇O ₂ max da una camminata su pista cronometrata di un miglio che incorpora la durata in minuti e secondi ( , ad esempio: 20:35 sarebbe specificato come 20,58), sesso, età, peso corporeo in libbre ( ) e frequenza cardiaca in 10 secondi ( ) alla fine del miglio. La costante x è 6,3150 per i maschi, 0 per le femmine. BW è in libbre, il tempo è in minuti. ${\displaystyle}$${\displaystyle BW}$${\displaystyle risorse umane}$

${\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \approssimativamente 132.853-0.0769BW-0.3877{\text{età}}-3.2649t-0.1565HR+x}$

Effetto dell'allenamento

Non atleti

Il maschio sano medio non allenato ha un V̇O ₂ max di circa 35–40 ml/(kg·min). La femmina sana media non addestrata ha un V̇O ₂ max di circa 27-31 ml/(kg·min). Questi punteggi possono migliorare con l'allenamento e diminuire con l'età, sebbene anche il grado di allenabilità vari ampiamente.

Atleti

Negli sport in cui la resistenza è una componente importante delle prestazioni, come il ciclismo su strada , il canottaggio , lo sci di fondo , il nuoto e la corsa su lunghe distanze , gli atleti di livello mondiale hanno in genere valori di V̇O ₂ max elevati. I corridori di sesso maschile d'élite possono consumare fino a 85 ml/(kg·min) e le donne di corridori d'élite possono consumare circa 77 ml/(kg·min).

Valori elevati in termini assoluti per l'uomo si possono riscontrare nei vogatori , in quanto la loro maggiore mole compensa un V̇O ₂ max per peso corporeo leggermente inferiore . I rematori d'élite misurati nel 1984 avevano valori di V̇O ₂ max di 6,1±0,6 L/min e le rematrici di 4,1±0,4 L/min. Lo sculler neozelandese Rob Waddell ha uno dei più alti livelli assoluti di V̇O ₂ max mai testati.

Animali

V̇O ₂ max è stato misurato in altre specie animali. Durante il nuoto caricato, i topi avevano un V̇O ₂ max di circa 140 mL/(kg·min). I cavalli purosangue avevano un V̇O ₂ max di circa 193 ml/(kg·min) dopo 18 settimane di allenamento ad alta intensità. Gli husky dell'Alaska che correvano nella Iditarod Trail Sled Dog Race avevano valori di V̇O ₂ max fino a 240 ml/(kg·min). Il V̇O ₂ max stimato per le antilopi anticorna era fino a 300 mL/(kg·min).

Fattori limitanti

I fattori che influenzano il V̇O ₂ possono essere distinti in domanda e offerta. L'offerta è il trasporto di ossigeno dai polmoni ai mitocondri (combinando la funzione polmonare , la gittata cardiaca , il volume del sangue e la densità capillare del muscolo scheletrico) mentre la domanda è la velocità con cui i mitocondri possono ridurre l'ossigeno nel processo di fosforilazione ossidativa . Di questi, i fattori di offerta possono essere più limitanti. Tuttavia, è stato anche affermato che mentre i soggetti formati sono probabilmente limitati nell'offerta, i soggetti non formati possono effettivamente avere una limitazione della domanda.

Le caratteristiche generali che influenzano il V̇O ₂ max includono età, sesso , forma fisica e allenamento e altitudine . V̇O ₂ max può essere uno scarso indicatore delle prestazioni nei corridori a causa delle variazioni nell'economia della corsa e nella resistenza alla fatica durante l'esercizio prolungato. Il corpo funziona come un sistema. Se uno di questi fattori è inferiore alla media, la capacità normale dell'intero sistema viene ridotta.

Il farmaco eritropoietina (EPO) può aumentare il V̇O ₂ max di una quantità significativa sia nell'uomo che in altri mammiferi. Ciò rende l'EPO attraente per gli atleti negli sport di resistenza , come il ciclismo professionistico. L'EPO è stato bandito dagli anni '90 come sostanza illecita che migliora le prestazioni . Ma nel 1998 si era diffuso nel ciclismo e ha portato all'affare Festina, oltre ad essere menzionato onnipresente nel rapporto USADA 2012 sulla US Postal Service Pro Cycling Team . Greg LeMond ha suggerito di stabilire una linea di base per il V̇O ₂ max dei ciclisti (e altri attributi) per rilevare aumenti anomali delle prestazioni.

Storia

Il fisiologo britannico Archibald Hill ha introdotto i concetti di assorbimento massimo di ossigeno e debito di ossigeno nel 1922. Hill e il medico tedesco Otto Meyerhof hanno condiviso il Premio Nobel 1922 in Fisiologia o Medicina per il loro lavoro indipendente relativo al metabolismo energetico muscolare. Basandosi su questo lavoro, gli scienziati hanno iniziato a misurare il consumo di ossigeno durante l'esercizio. Contributi chiave sono stati forniti da Henry Taylor dell'Università del Minnesota , dagli scienziati scandinavi Per-Olof Åstrand e Bengt Saltin negli anni '50 e '60, dall'Harvard Fatigue Laboratory , dalle università tedesche e dal Copenhagen Muscle Research Center.

Guarda anche

• Esercizio anaerobico
• Differenza di ossigeno arterovenoso
• Fitness cardiorespiratorio
• Fisiologia comparata
• VDOT
• Impulso di ossigeno
• Respirometria
• Effetto allenamento
• vVO ₂ max
• Economia di corsa

Riferimenti