Kestävyyden testaaminen suorasti & epäsuorasti Kuntotestauspäivät 2019 Ari Mänttäri, liikuntafysiologi, LitM, UKK Terveyspalvelut Oy Juha Sorvisto, liikuntafysiologi, LitM, Liikuntakeskus Pajulahti
Termit tutuiksi Maksimaalinen hapenkulutus (VO 2 max, ml/kg/min) Maksimaalinen hapenottokyky koostuu sydämen ja hengityselimistön kyvystä kuljettaa happea verenkierron välityksellä toimiville lihaksille ja lihasten kyvystä käyttää happea maksimaalisessa rasituksessa tarvittavan energian muodostamiseen. Painokiloa kohti ilmaistuna VO 2 max on paras yksittäinen kardiorespiratorinen suorituskyvyn mittari (maksimaalinen aerobinen suorituskyky, kansanomaisemmin kestävyyskunto).
Termit tutuiksi Epäsuorat kestävyyskunnon arviointimenetelmät Epäsuoralla tarkoitetaan menetelmiä, joissa aerobinen kestävyyssuorituskyky (VO 2 max) arvioidaan submaksimaalisilla tai maksimaalisilla rasitustesteillä tai muilla niin kutsutuilla Non-Exercise -menetelmillä. Arviointimenetelmissä ei käytetä laitteita, joilla aerobinen suorituskyky voidaan mitata tarkasti esim. suoraan hengityskaasuista.
Termit tutuiksi Epäsuorat kestävyyskunnon (VO 2 max) arviointimenetelmät NonExercise -menetelmät -> ei fyysistä rasitusta lainkaan, kyselypohjaisia Submaksimaaliset kuormitusmenetelmät -> n. 85 % tasolle viety rasitus Maksimaaliset kuormitusmenetelmät -> uupumukseen asti viety rasitus (100 %)
TESTIN VALINTA TESTATTAVIEN LIIKUNTATAUSTAN MUKAAN VÄESTÖ KUNTOILIJA KILPA- KUNTOILIJA URHEILIJA VO 2 max KESTÄVYYS- KYNNYKSET SUORITUS- TALOUDEL- LISUUS
NonExercise Soveltuvat suuntaa-antavaan aerobisen suorituskyvyn arviointiin, kun rasitukseen perustuvia menetelmiä ei ole mahdollista käyttää. + edullisia ja helppoja käyttää + ennustetarkkuus lähellä muiden submax epäsuorien luokkaa - ei fysiologista rasitusta -> eivät perustu kardiovaskulaariseen vasteeseen - eivät läheskään kaikki sovellu kuntoliikkujille tai urheilijoille Excel-esimerkit - Jackson ym. 1990 - Jurca ym. 2005 - Bradshaw ym. 2005
Submaksimaaliset menetelmät Submaksimaaliset menetelmät ovat turvallisia, kustannustehokkaita ja usein kenttäkäyttöisiä. Niiden VO 2 max ennustetarkkuus liikkuu 10 % molemmin puolin ja ne soveltuvat pääasiassa normaalikuntoisille terveille työikäisille. Osa menetelmistä on suorituskyvyn ennustetarkkuuden osalta riittävä myös kuntoliikunnan eri tasoisille harrastajille.
Kävelytestit UKK 2 km -kävelytesti Tarkoitettu terveille 20-65 vuotiaille aikuisille, joilla ei ole ripeää kävelyä estävää vaivaa tai sairautta. Vaatii tarkasti mitatun tasaisen 2 km kävelyalustan (kesällä ulkona, talvella sisällä). Soveltuu erinomaisesti isojenkin ryhmien testaukseen. Ennustekyky heikkenee ylipainoisilla (BMI yli 30 kg/m 2 ). Aliarvioi jonkin verran erittäin hyväkuntoisten kestävyyssuorituskykyä. Miehet VO 2 max (ml/kg/min) = 184.9 4.65 x aika 0.22 x syke 0.26 x ikä 1.05 x BMI Naiset VO 2 max (ml/kg/min) = 116.2 2.98 x aika 0.11 x syke 0.14 x ikä 0.39 x BMI
Kävelytestit UKK 6 min -kävelytesti 15 m radalla Terveille 20 70 vuotiaille aikuisille, joilla ei ole ripeää kävelyä estävää vaivaa tai sairautta. Tilavaatimus pieni, esim. 18-20 m käytävä. Soveltuu erinomaisesti yksilötestaukseen, myös pienryhmätestaus onnistuu. Käytetty väestötutkimuksissa, mm. Terveys 2011 ja KunnonKartta 2017 sekä useissa työhyvinvointihankkeissa.
UKK 6 min kävelytesti Miehet VO 2 max (ml/kg/min) = 110.546 + 0.063 x matka 0.250 x ikä 0.486 x BMI 0.420 x pituus 0.109 x syke Naiset VO 2 max (ml/kg/min) = 22.506 0.271 x paino + 0.051 x matka 0.065 x ikä Ari Mänttäri, Suni J, Sievänen H, Husu P, Vähä-Ypyä H, Valkeinen H, Tokola K. and Vasankari T. Six-minute walk test: a tool for predicting maximal aerobic power (VO 2 max) in healthy adults. Clin Physiol Funct Imaging (2018) 38, pp1038 1045.
Polkupyöräergometritesti WHO:n mukaeltu submaksimaalinen pp-ergotesti Verryttelyvaiheen jälkeen tavoitteena 3-4 kuormitusporrasta Kuormat 55-85 % välille VO 2 max:sta Kuormien kesto 4 min (steady state) Extrapolointi maksimaaliseen sykkeeseen (suurin virhelähde) Maksimisykettä vastaava max polkemisteho hapenkulutukseksi VO 2 max (ml/kg/min) = 11.02 x W/kg + 7, missä (ACSM 2001) 11.02 = muuntovakio W/kg = maksimisykettä vastaava polkemisteho kehon painokiloa kohden 7 ml/kg/min = lepohapenkulutus (1 MET) + polkeminen ilman vastusta (1 MET)
Maksimisykkeen yksilöiden välinen vaihtelu eri-ikäisillä miehillä (n=1256). MAKSIMISYKE (krt/min) 220 210 200 190 180 170 160 150 140 y = 213,6-0,789 (Ikä) 130 r= -0,603; SEE=10,7; p<0,0001 120 10 20 30 40 50 60 70 80 IKÄ (v) Whaley ym. Predictors of over- and underachievement of age-predicted maximal heart rate. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 24, No. 10, pp. 1173-1179, 1992.
Syke (bpm) Esimerkki: 41-v. mies, Pituus: 174 cm, Paino: 89 kg Portaat Syke (krt/min) Kuorma (W) RPE (6-20) 200 180 Submaksimaalinen pp-ergotesti HR max 179 krt/min 100 % 1. porras 110 120 11 2. porras 134 155 14 160 140 90 % 85 % 3. porras 157 190 17 120 223 W 100 110 130 150 170 190 210 230 Teho (W) Arvioitu maksimisyke = 208 ikä x 0,7 = 179 krt/min (Tanaka ym. 2001) Arvioitu VO 2 max = 223 W / 89 kg x 11.02 + 7 = 34 ml/kg/min (ACSM 2001) Tanaka et al. J Am Coll Cardiol. 2001 Jan;37(1):153-6.
Maksimaaliset -menetelmät Maksimaalisten epäsuorien menetelmien VO 2 max ennustetarkkuus on parhaimmaillaan noin 5 % luokkaa. Menetelmiä löytyy eri ergometreille. Osa näistä menetelmistä soveltuu myös tutkimuskäyttöön. Normaalikuntoisille ja vähän liikkuville maksimaalinen rasituskoe on selvästi suurempi riski esim. sydänperäisille tapahtumille kuin submaksimaaliset rasituskokeet. Riskitekijöiden kartoitus esim. kyselyllä ennen rasitusta tärkeää.
Polkupyöräergometri Maksimaalinen pp-ergotesti (Storer ym. 1990) Terveille 20-70 vuotiaille aikuisille. 4 min verryttely 0 W, jonka jälkeen 15W/min nostoilla uupumukseen asti. Miehet VO 2 max (ml/min) = 10.51 x Wmax + 6.25 x paino - 10,49 x ikä + 519.3 Naiset VO 2 max (ml/min) = 9.39 x Wmax + 7.7 x paino - 5.88 x ikä + 136.7 Storer TW, Davis JA, Caiozzo VJ. Accurate prediction of VO 2 max in cycle ergometry. Med Sci Sports Exerc. 1990 Oct;22(5):704-12.
Juoksumatto Maksimaalinen juoksumattotesti (Bruce ym. 1973) Bruce et al. 1973 Kulma % 12,6 22 6,0 mph 9,7 km/h 11,4 20 5,5 19,3 MET 8,9 10,3 18 5,0 17,0 8,0 9,1 16 4,2 14,9 6,8 8,0 14 3,4 12,1 5,5 6,9 12 2,5 10,2 4,0 5,7 10 1,7 7,0 2,7 Aika (min) 4,6 3 6 9 12 15 18 21 MIEHET - Foster et al. 1984, SEE=3,35 ml/kg/min VO 2 max (ml/kg/min) = 14,76-1,379 x Aika + 0,451 x Aika 2-0,012 x Aika 3 NAISET - Pollock et al. 1982, SEE=2,7 ml/kg/min VO 2 max (ml/kg/min) = 4,38 x Aika - 3,90
TESTIN VALINTA TESTATTAVAN OMINAISUUDEN MUKAAN VÄESTÖ KUNTOILIJA KILPA- KUNTOILIJA URHEILIJA VO 2 max KESTÄVYYS- KYNNYKSET SUORITUS- TALOUDEL- LISUUS
EPÄSUORA SUORA KESTÄVYYSTESTIN MÄÄRITTELY VO 2 max KESTÄVYYS - KYNNYKSET SUORITUS- TALOUDEL- LISUUS Submaksimaalinen Maksimaalinen VO 2 max suora Epäsuora SUORA = hengityskaasujen mittaaminen (VO 2 ja VCO 2 ) SUBMAX MAKSIMAALINEN LAKTAATTITESTIT KESTÄVYYDEN KENTTÄTESTIT FTP Submaksimaalinen pp-ergo Kävelytestit Non- Exercise
SUORAN TESTIN MITATTAVAT MUUTTUJAT HENGITYKSEN VIRTAUS Hengitystiheys, fb [1/min] Kertahengitystilavuus,VT [l] Ventilaatio, VE = fb x VT [l/min] VE = Levossa 12 x 0,5 = 6 l/min Kuormituksessa 50 x 3,5 = 175 l/min Kuollut tila, VD [ml, l]
SUORAN TESTIN MITATTAVAT MUUTTUJAT Hapenkuljetus, VO 2 [l/min] Hiilidioksidintuotto, VCO 2 [l/min] Hengityksen vaihtosuhde, RER RER = VCO 2 / VO 2 0,7 Rasvat 1,0 HH >1,0 H + VCO 2 HENGITYSKAASUT
KUORMITUSMALLIN VALINTA SUORISSA TESTEISSÄ KUORMITUSMALLI 1. RAMPPI Lyhyt maksimitesti Kesto: 8-12 min Päätarkoituksena mitata VO 2 max [W] RAMPPI RAMPPI 30/60s 2. PORRAS Pitkä maksimitesti Kynnystasot ja VO 2 max Portaan kesto 3 min, * Portaiden määrä 8 10 (12) Lähtötaso (%VO 2 max) 40 50 % Kuorman nosto 4 6 ml/kg/min 3. MUUT HARVEMMIN KÄYTETTÄVÄT MALLIT Time trial testimatka tai -aika on vakio Time to exhaustion kestokoe vakioteholla (> AnK), mitataan aikaa!! FKM, s. 80-85 [W] [W] PORRAS YKSIPORTAINEN PORRAS TAUOILLA YHDISTETTY [min] [min] [min]
KUORMITUSTAVAN VALINTA SUORISSA TESTEISSÄ Kuormitustapa Juoksu Pyörä Soutu Sauvakävely Rullahiihto (V) Rullahiihto (TT) Rullahiihto (P) FKM, s. 80-85 Kuorman tekijä Nopeus Teho Teho Nopeus ja kulma Nopeus Nopeus Kulma Jakso Aika Kuorman lisäys 1 [km/h] 15-55 [W] 10-30 [W] 0,205 v [m/min] +0,109 (v 60-1) 2-8,1 11,02 P / BW + 7 14 W / BW 1,78 v [m/min] (g (kulma (tan))+ 0,703) - - - 4-6 5 12 [ml/kg/min] - 15 13 0,6 4:37 37,7 74 % 6 15-18 14 0,6 4:17 41,4 81 % 1,5 [km/h] 1,5 [km/h] 1 [ ] Nopeus (km/h) Kulma ( ) Vauhti (min/km) 0 0 lepo lepo lepo VO 2 laskenta VO 2 calc % max 1 0-3 9 0,6 6:40 23,3 43 % 2 3-6 10 0,6 6:00 26,9 50 % 3 6-9 11 0,6 5:27 30,5 58 % 4 9-12 12 0,6 5:00 34,1 66 % 7 18-21 15 0,6 4:00 45,0 89 % 8 21-24 16 0,6 3:45 48,7 97 % 9 24-27 17 0,6 3:32 52,4 105 % 10 27-30 18 0,6 3:20 56,1 113 % 11 30-33 19 0,6 3:09 59,9 121 %
SUORAN TESTIN TULOKSET VO 2 max Maksimaalinen hapenkuljetus Ryhmä VO 2 max VO 2 max [l/min] tai [ml/kg/min], 60 s keskiarvo Merkitys eri lajeissa (juoksu vs. soutu) Lajispesifisyys ja kuormitustapa, harjoittelu VO 2 max vai VO 2 peak?! Mitattu VO 2 saavuttaa tasanteen tai alkaa laskea Sydämen syke saavuttaa maksimin RER > 1,0 Veren La-pitoisuus on riittävän korkea Testattava itse tuntee saavuttaneensa maksimin ja haluaa lopettaa testin Huippukestävyysurheilija (mies) Huippukestävyysurheilija (nainen) Kuntourheilija, 10 km:n tulos 40 min Kuntourheilija, 10 km:n tulos 50 min Kuntourheilija, 10 km:n tulos 60 min 80 90 70-80 60 50 40 40 45-vuotias mies 35 40 40 45-vuotias nainen 30 35 Harjoittelematon henkilö, hengästyy portaissa 25
VO 2 max VO 2 max MIEHILLÄ 1 2 3 4 5 6 7 Ikä / kuntotaso Heikko Huono Välttävä Keskim äär. Hyvä Erittäin hyvä Erinomaine n 20 24 alle 32 32 37 38 43 44 50 51 56 57 62 yli 62 25 29 alle 31 31 35 36 42 43 48 49 53 54 59 yli 59 30 34 alle 29 29 34 35 40 41 45 46 51 52 56 yli 56 35 39 alle 28 28 32 33 38 39 43 44 48 49 54 yli 54 40 44 alle 26 26 31 32 35 36 41 42 46 47 51 yli 51 45 49 alle 25 25 29 30 34 35 39 40 43 44 48 yli 48 50 54 alle 24 24 27 28 32 33 36 37 41 42 46 yli 46 55 59 alle 22 22 26 27 30 31 34 35 39 40 43 yli 43 60 65 alle 21 21 24 25 28 29 32 33 36 37 40 yli 40 Shvartz & Reibold 1990
VO 2 max VO 2 max NAISILLA 1 2 3 4 5 6 7 Ikä / kuntotaso Heikko Huono Välttävä Keskim äär. Hyvä Erittäin hyvä Erinomaine n 20 24 alle 27 27 31 32 36 37 41 42 46 47 51 yli 51 25 29 alle 26 26 30 31 35 36 40 41 44 45 49 yli 49 30 34 alle 25 25 29 30 33 34 37 38 42 43 46 yli 46 35 39 alle 24 24 27 28 31 32 35 36 40 41 44 yli 44 40 44 alle 22 22 25 26 29 30 33 34 37 38 41 yli 41 45 49 alle 21 21 23 24 27 28 31 32 35 36 38 yli 38 50 54 alle 19 19 22 23 25 26 29 30 32 33 36 yli 36 55 59 alle 18 18 20 21 23 24 27 28 30 31 33 yli 33 60 65 alle 16 16 18 19 21 22 24 25 27 28 30 yli 30 Shvartz & Reibold 1990
KYNNYSTASOJEN MÄÄRITTÄMINEN KESTÄVYYS- KYNNYKSET Paljon erilaisia mentelmiä! CP, RCP, MLSS, LT, OBLA jne. Sama fysiologinen ilmiö taustalla AINEENVAIHDUNNAN LISÄÄNTYMINEN Laktaatti, hengityskaasut, kellon ennuste, toiminnallinen kynnys?!?! Siksi tärkeä, että sama menetelmä seurannassa!! VENTILAATIOKYNNYKSET SUORA TESTI Jatkuva aineenvaihdunnan seuranta (BxB) LAKTAATTIKYNNYKSET SUORA TESTI LAKTAATTITESTIT TASOTESTIT [bla] kuormaportaan vaihtumisen välein MUUT MENETELMÄT FTP FUNCTIONAL THRESHOLD POWER Toiminnallinen suoritustesti 20/60min
KYNNYSTASOJEN MÄÄRITTÄMINEN KESTÄVYYS- KYNNYKSET VENTILAATIOKYNNYKSET, KYNNYSMÄÄRITYKSET (FKM s. 95-97) VT1 = Ventilaation ensimmäinen nousu VO 2 nähden VT2 = Ventilation toinen jyrkempi nousu VO 2 nähden ja ensimmäinen nousu VCO 2 nähden Anaerobisen energiantuoton lisääntyminen VT1 tason jälkeen [bla] ja [H + ] kasvavat - > VCO 2
KYNNYSTASOJEN MÄÄRITTÄMINEN KESTÄVYYS- KYNNYKSET LAKTAATTIKYNNYKSET, KYNNYSMÄÄRITYKSET (FKM s. 96-98) Sormenpääverinäytteet LT1 = ensimmäinen nousu yli 0,3 mmol/l yli testin matalimman tason LT2 = 0,8 mmol/l nousu Kynnys- ja harjoitusrajojen määrittäminen AerK 1,0-2,5 mmol/l AnK 2,5-4,0 mmol/l PK VK MK
TULOSTEN SEURANTA TESTIKERTOJEN VÄLILLÄ KESTÄVYYS- KYNNYKSET
KESTÄVYYS- KYNNYKSET KYNNYSTASOJEN MÄÄRITTÄMINEN FTP 20 / 60 min Toiminnallisen anaerobisen kynnyksen selvittäminen WU 10 min 3 x 1 /1 nopean kadenssin veto/helppo 5 max + 10 min pal 20 min maksimi Loppujäähdyttely 20 min maksimin keskitehot kerrottuna 0,95 MUUT MENETELMÄT FUNCTIONAL THRESHOLD POWER
SUORITUKSEN TALOUDELLISUUS SUORITUS- TALOUDEL- LISUUS Jakso Aika Nopeus (km/h) Kulma ( ) HYÖTYSUHDE 0 0 lepo lepo lepo Vauhti (min/km) VO 2 calc VO 2 1 0-3 11 0,6 5:27 30,5 2 3-6 12 0,6 5:00 34,1 Tehty työ / energiankulutus [%] Hankalampi mitata testitavoissa, joissa ei ole käytössä ergometri mittaamaan ulkoista työtä [W] Joka tapauksessa sisäisen tehdyn työn mittaaminen on hankalampi!!! 3 6-9 13 0,6 4:37 37,7 4 9-12 14 0,6 4:17 41,4 5 12-15 15 0,6 4:00 45,0 6 15-18 16 0,6 3:45 48,7 7 18-21 17 0,6 3:32 52,4 8 21-24 18 0,6 3:20 56,1 9 24-27 19 0,6 3:09 59,9 10 27-30 20 0,6 3:00 63,6 11 30-33 21 0,6 2:51 67,4 TALOUDELLISUUS Mitatun VO 2 vertailu tietyllä teholla VO 2 (suoritus) [ml/kg/min] Alle AnK tehon!!! Eri lajeissa myös johdettuja matkaan tai tehoon johdettuja arvoja, esim. juoksun taloudellisuus, RE RE[ml/kg/km] = VO 2 [ml/kg/min]/ v[m/min] x 1000
Testien virhemarginaali VO 2 max todentamisessa (%) TESTIEN TARKKUUS VO 2 max ARVIONNISSA VO 2 max 16 14 12 10 8 6 NON-EXERCISE + KÄVELYTESTIT SUBMAKSI- MAALINEN PP-ERGO MAKSIMITESTIT + LAKTAATTITESTI 4 2 0 VO 2 MAX SUORA -2
%VO 2 max TESTIEN TEHOSKAALA VO 2 max KESTÄVYYS- KYNNYKSET SUORITUS- TALOUDEL- LISUUS 100 90 80 70 60 50 40 UKK 2 km Rockportin kävely UKK 6 min PP-ERGO 3 x 4 min Moniport ainen N. 85 % tasolle VO2max FTP COOPER CONCONI tai KESTÄVYYS- SUKKULA- JUOKSUTESTI kesto noin 10 15 min LAKTAATTI- ja TASOSTESTIT Juosten 6-7x1000m Moniportainen 3 min protokolla Uinti 6 10x100-200m Lamittaukset VO 2 MAX SUORA juoksu pp-ergo sauvakävely soutu jne. 30 20 10 0 Non- Exercise VÄESTÖ KUNTOILIJA KILPA- KUNTOILIJA URHEILIJA