1 F1 FYYSISEN SUORITUSKYVYN MITTAAMINEN POLKUPYÖRÄERGOMETRIALLA
2 SISÄLTÖ 1. Mitä tarkoitetaan fyysisellä suorituskyvyllä? 1.1. Miksi fyysistä suorituskykyä tutkitaan? 1.2. Mitä hyötyä on hyvästä fyysisestä suorituskyvystä? 2. Eri elintoimintojen sopeutuminen fyysiseen rasitukseen 2.1. Lihasten aineenvaihdunta 2.1.1. Lihassyytyypit 2.1.2. Lihasten energialähteet 2.1.3. Lihasten hapenotto, happivelka 2.2. Verenkiertoelimistö 2.2.1. Syke. Iskutilavuus. Verivirtauksen jakautuminen. 2.2.2. Veren hapensitomiskyky. Arteriovenöösinen happiero. 2.3. Hengityselimistö 2.3.1. Keuhkojen verivirtaus ja diffuusiokapasiteetti. 2.3.2. Keuhkotuuletus 3. Fyysisen suorituskyvyn mittaaminen 3.1. Rasitustapoja 3.1.1. Polkupyöräergometri. Juoksumatto. Portaat 3.2. Mittaustapoja 3.2.1. Maksimaalinen aerobinen teho l. maksimaalinen hapenotto. PWC 170 3.2.2. Kliiniset rasituskokeet. Subjektiivisen rasitusasteen arviointiasteikko. 4. Kurssityön suoritusohje 1. MITÄ TARKOITETAAN FYYSISELLÄ SUORITUSKYVYLLÄ? Määritelmiä. Hyvin yleisesti käsitettynä voidaan fyysisellä suorituskyvyllä tarkoittaa kykyä selviytyä mistä tahansa lihastyötä vaativasta tehtävästä. Tässä kyvyssä voidaan erottaa esimerkiksi seuraavia osatekijöitä: henkilön motivaatio ja taito suunnitella työn suoritus vallitsevien olosuhteiden mukaan (taktiikka), hermoston kyky koordinoida lihasyiden ja lihasten toimintaa (voima, tekniikka) ja lihasten kyky tuottaa mekaanista energiaa (Kuva 1). Näiden osatekijöiden suhteellinen merkitys riippuu tehtävän luonteesta. Tikanheitossa ei tarvita suurta energiantuotantoa, mutta hyvä tekniikka on välttämätön; korkeushypyssä lihasvoima ja tekniikka ovat ensisijaisen tärkeitä; pitkänmatkanjuoksussa ja murtomaahiihdossa nopeuden määrää suureksi osaksi energiantuotannon kapasiteetti; tekniikka on tärkeämpää hiihdossa kuin juoksussa, molemmissa ovat suuri rasituksensietokyky ja motivaatio välttämättömiä taistelussa väsymystä vastaan.
3 Kuva 1. Fyysisen suorituskyvyn osatekijät. Tässä työssä fyysisellä suorituskyvyllä tarkoitetaan elimistön kykyä suoriutua useita minuutteja jatkuvasta, dynaamisesta ja laajoja lihasryhmiä kuormittavasta yksinkertaisesta tehtävästä (esim. juoksusta tai pyöräilystä). Näin määriteltyä fyysistä suorituskykyä tarkasteltaessa päähuomio kohdistuu lihasten energiantuotantokapasiteettiin ja huomiotta jäävät lähes kokonaan henkilön motivaatio ja taktiikka, lihasten koordinaatio, lihasvoima ja lihasten supistusnopeus. Lihasten energiantuotantokapasiteetti on riippuvainen pääasiassa aerobisen aineenvaihdunnan kapasiteetista; anaerobisen aineenvaihdunnan kapasiteetti on vain murto osa aerobisesta kapasiteetista. Käsite fyysinen suorituskyky on siten merkitykseltään lähellä käsitettä aerobinen suorituskyky, jolla tarkoitetaan elimistön maksimaalista aerobista energiantuotantokapasiteettia. Edellä esitetty fyysisen suorituskyvyn määritelmä vastannee myös termin merkitystä yleiskielessä. Fyysistä suorituskykyä voidaan tutkia hyvin monenlaisin menetelmin ja mittaustavoista riippuen saadaan erilaisia fyysisen suorituskyvyn indikaattoreita. Liikuntafysiologiassa ja kliinisessä fysiologiassa kuvattaessa fyysistä suorituskykyä käytetään usein vain näiden indikaattoreiden nimityksiä, kuten esimerkiksi syketiheys, maksimaalinen hapenottokyky tai verenkiertoelimistön kapasiteetti (Kuva 2). Miksi fyysistä suorituskykyä tutkitaan? Fyysistä suorituskykyä tutkitaan urheilufysiologiassa selvitettäessä keinoja parantaa suurta energiantuotantokapasiteettia vaativia urheilusuorituksia. Tärkeimpiä tutkimuskohteita elimistössä ovat tällöin lihasaineenvaihdunta ja verenkierto. Fyysinen suorituskyky on tärkeä tutkimuskohde myös kliinisessä lääketieteessä. Kliinisessä rasituskokeessa selvitetään, onko potilaan fyysinen suorituskyky alentunut. Tätä tietoa tarvitaan esimerkiksi sairauden vaikeusasteen, potilaan leikkauskelpoisuuden tai työkyvyn arvioinnissa. Tavallisimpia fyysistä suorituskykyä alentavia sairauksia ovat sydän ja keuhkosairaudet. Fyysisen suorituskyvyn mittauksia suoritetaan nykyisin myös kuntokouluissa. Tavallisen, terveen väestön kunnon testaaminen liittyy yleensä kuntoliikunnan tehokkuuden toteamiseen.
4 Kuva 2. Koehenkilö saa tehtävän. Hän suoriutuu tehtävän aiheuttamasta kuormasta käyttämällä lihasvoimaa. Tehtävän hänelle aiheuttamaa rasitusta voidaan arvioida syketiheytenä, verenpaineena, hapenkulutuksena jne. Koehenkilön suorituskyky vaikuttaa rasitukseen: mitä parempi suorituskyky, sitä alhaisempi rasitus. Hyötysuhde* kuvaa suoritukseen vaaditun työn ja siihen kulutetun energian välistä suhdetta ja vaikuttaa myös rasitukseen: mitä huonompi hyötysuhde, sitä suurempi rasitus (ts. sitä suurempi osa kulutetusta energiasta menee hukkaan ja kuorman voittamiseksi energiantuotantoa täytyy lisätä). (* ei tarkoiteta lihaksen hyötysuhdetta muuttaa energia mekaaniseksi työksi) Mitä hyötyä on hyvästä fyysisestä suorituskyvystä? Hyvä fyysinen suorituskyky on eduksi jokaiselle, ei ainoastaan urheilijoille ja raskasta ruumiillista työtä tekeville. Fyysisen kunnon ylläpito edistää henkistä hyvinvointia, ehkäisee liikalihavuutta ja helpottaa elimistön sopeutumista uusiin olosuhteisiin, kuten rasitukseen, lämpötilan ja ilmanpaineen muutoksiin ja erilaisiin vuodelepoa ja kuntoutumista vaativiin sairauksiin. 2. ERI ELINTOIMINTOJEN SOPEUTUMINEN FYYSISEEN RASITUKSEEN Lihasten energiantuotannon kasvaessa kasvavat myös kaikkiin lihasaineenvaihduntaa palveleviin elintoimintoihin kohdistuvat vaatimukset. Lihasten aerobinen energiantuotanto voi lepotasosta kohota 20 kertaiseksi, mikä merkitsee, että hengitys ja verenkiertoelimistön on tyydytettävä lihasten kaksikymmentäkertaistunut hapentarve ja samassa suhteessa kasvanut veden, hiilidioksidin, lämmön ja kuona aineiden poiskuljetustarve. Elimistön rasituksensietokyky riippuu siis hyvin monimutkaisesta ympäristön ja elimistön eri säätelyjärjestelmien vuorovaikutuksesta (Kuva 3). Terveessä elimistössä dynaamisen rasituksen aikana lihasten aerobisen energiantuotannon ylärajan määräävät lihasten aerobinen energiantuotantokapasiteetti ja verenkierron kyky toimittaa verta työskenteleviin lihaksiin. Ilmeisesti ratkaisematon kiista on, asettaako suorituskyvyn ylärajan verenkierron kapasiteetti vai lihasten aineenvaihduntakapasiteetti. Kumpaakin näkemystä tukevia tutkimustuloksia on julkaistu runsaasti. Varmaa on, että nämä suorituskyvyn eri osatekijät on mitoitettu melko tarkkaan toisiaan vastaaviksi. Tämä merkitsee esimerkiksi sitä, että fyysisen suorituskyvyn parantuessa sekä lihasten hapenkäyttökapasiteetti että elimistön hapenkuljetuskapasiteetti kasvavat. Terveessä elimistössä veren happeutuminen (oksigenaatio) keuhkoissa on täydellistä kovassakin rasituksessa. Hengityselinten toiminta ei siis rajoita fyysistä suorituskykyä.
5 1 2 3 4 5 6 7 Kuva 3. Aerobisen suorituskyvyn kannalta tärkeimpiä ovat hapen kuljetukseen ja käyttöön liittyvät tekijät. Näitä kuvataan yllä olevassa kaaviossa, jossa 1 tarkoittaa hengitysilman happiosapainetta, 2 alveolaariventilaatiota, 3 hapen diffuusiokapasiteettia, 4 sydämen minuuttitilavuutta, 5 verenvirtauksen jakautumista rasituksen aikana, 6 hapen siirtymistä lihassoluihin, 7 lihassolujen hapenkäyttökapasiteettia (metabolia + hermoston toiminta). Suurin osa fyysistä suorituskykyä alentavista sairauksista rajoittaa lihasten hapensaantia. Patofysiologisia muutoksia voidaan todeta alveolituuletuksessa tai sen jakautumisessa, keuhkojen diffuusiokapasiteetissa, keuhkojen verenvirtauksessa tai sen jakautumisessa ja systeemisen verenvirtauksen jakautumisessa rasituksen aikana. Tavallisimmin kyse on erilaisista keuhko ja lihasaineenvaihdunnan, verenkiertoelimistön ja hengityselimistön sopeutumisesta rasitukseen. 2.1. Lihasten aineenvaihdunta Hapensaannin ollessa turvattua lihasten aerobinen energiantuotantokapasiteetti riippuu mm. lihassyiden määrästä, laadusta, energialähteiden määrästä, palamistuotteiden määrästä, lihasten lämpötilasta ja nestetasapainosta. Seuraavassa tarkastellaan näitä tekijöitä lyhyesti. Lihassyyt. Lihaksessa syiden lukumäärä ja punaisten ja valkoisten syiden jakauma ovat geneettisesti määräytyneet, ja erot ovat sekä lihaskohtaisia että yksilökohtaisia. Vaikka intensiivisen harjoittelun avulla voidaan vaikuttaa jakaumaan ja mahdollisesti myös lihassyiden määrään, on arveltu, että perimä osaltaan rajoittaa yksilön lihasten suurinta mahdollista energiantuotantokapasiteettia. Fyysisen suorituskyvyn kannalta perimällä on merkitystä vain kilpaurheilussa. Lihasten energianlähteet. Elimistön pääasiallisina energialähteinä toimivat triglyseridit ja glukoosi. Rasvavarastojen energiapitoisuus on n. 25 kj/g, kun taas glykogeenina varastoidun glukoosin vain n. 4 kj/g. Tämä ero johtuu osaksi varastojen erilaisesta vesipitoisuudesta. Varastojen mukanakuljetuksen kannalta on energian varastointi rasvakudokseen huomattavasti edullisempaa kuin varastointi glykogeeniksi. Kuitenkin raskaan työn aikana suurin osa energiasta otetaan glykogeenista. Rasituksen alussa käytetään lihaksen omat glykogeenivarastot. Kuvassa 4 nähdään tuloksia kokeesta, jossa lihasbiopsianäytteistä tutkittiin nelipäisen reisilihaksen glykogeenivarastojen ehtymistä polkupyörä rasituksessa, jonka aikana elimistön hapenotto oli 77 % maksimaalisesta. Koehenkilöinä oli 10 harjaantunutta ja 10 harjaantumatonta nuorta miestä.
6 Kuva 4. Lihaksen glykogeenivarastojen ehtyminen rasituksen aikana. Lihaksen glykogeenivarastot tyhjenivät noin tunnissa tämän suuruisessa rasituksessa. Varastojen tyhjentyessä lihas saa glukoosia maksasta verenkierron mukana. Raskaan työn kestoa rajoittavat ensisijaisesti lihasten omat glykogeenivarastot; mitä suuremmat varastot, sitä kauemmin voidaan työtä jatkaa. Harjaantuneilla glykogeenivarastot ovat jonkin verran suuremmat kuin harjaantumattomilla, mikä näkyy myös kuvasta 4. Energialähteiden hyväksikäyttö rasituksen aikana riippuu paitsi kuormituksen suuruudesta, niin myös useista aineenvaihduntaan vaikuttavista hormoneista. Fyysisen rasituksen yhteydessä on havaittu muutoksia seuraavien hormonien tuotannossa: tyroksiini, glukagoni, insuliini, noradrenaliini, adrenaliini, kortisoli ja muut kortikoidit, kasvuhormoni, sukuhormonit ja anaboliset steroidit. Toistuva, pitkäkestoinen ja raskas fyysinen harjoittelu aiheuttaa muutoksia hormonivasteissa; tämän ansiosta esimerkiksi rasvojen hyväksikäyttöä rasituksen aikana voidaan parantaa harjoittelulla. Lihasten hapenotto, happivelka. Yhtä käytettyä happilitraa kohden tuotetaan kudoksissa n. 21 kj energiaa. Lihakset pystyvät muuttamaan tästä n. 23% mekaaniseksi energiaksi. Elimistön hapenkulutuksen avulla voidaan siten arvioida tehdyn työn määrää. Hapenottoa mitataan siten, että uloshengitysilmaa kerätään esim. 1 min ajan ja analysoidaan ilman tilavuus ja siinä olevan hapen ja hiilidioksidin määrä. Kun sisäänhengitysilman koostumus tunnetaan, voidaan laskea elimistön hapenotto tämän minuutin aikana. Kuva 5. Hapenotto tasaisen submaksimaalisen rasituksen aikana ja sen jälkeen.
Kuva 5 osoittaa, miten submaksimaalisen vakiorasituksen alkaessa hapenotto kasvaa ensimmäisten 1 2 minuutin aikana ja saavuttaa sitten vakaan tason, jossa hapenotto vastaa kudosten hapentarvetta. Tämä tarkoittaa sitä, että työskentelevä lihas tuottaa suoritukseen käyttämänsä energian pelkästään aerobisesti. Kuvaajassa vasemmalla merkitty viivoitettu alue tarkoittaa sitä osuutta lihaksen suorituksen alussa käyttämästä energiasta, joka on tuotettu anaerobisesti (koska verenkierto ei ole vielä ehtinyt sopeutua kasvaneeseen hapentarpeeseen). Tätä lihaksen anaerobisesti tuottamaa energiaa kutsutaan happivelaksi. Rasituksen loputtua hapenotto palautuu vähitellen lepotasoon (kuvaajassa oikealla alhaalla merkitty viivoitettu alue, excess post exercise oxygen consumption, EPOC). Sitä hapenkulutusta (energiantuotantoa), joka rasituksen jälkeen ylittää lihaksen hapenkulutuksen, käytetään happivelan takaisinmaksuun. Sitä käytetään: 1) lihasten glykogeenivarastojen täydentämiseen, 2) elimistön happivarastojen täyttämiseen, 3) anaerobisten metaboliittien aerobiseen hävittämiseen, 4) lihastyön kohottaman ruumiinlämmön normalisoimiseen, 5) elimistön kohonneen metabolian ylläpitämiseen (kohonnut metabolia johtuu kudosten lämpötilan noususta ja mahdollisesti vapautuneesta adrenaliinista), 6) tyydyttämään aktiivisten hengityslihasten ja sydämen lisääntynyttä hapentarvetta. Submaksimaalisessa rasituksessa saavutettava vakaa tila hapenotossa on ns. steady state. Vakaassa tilassa hapenotto on yhtä suuri kuin lihasten hapentarve eli lihaksen käyttämä energia pystytään tuottamaan kokonaisuudessaan aerobisesti. Tällöin myös hapenottoa kuvaavat rasitusindikaattorit (syke, sydämen minuuttitilavuus ja hengityksen minuuttitilavuus) ovat saavuttaneet jokseenkin vakaan tason. Submaksimaalisella rasituksella tarkoitetaan työtä, jonka aikainen hapenotto on maksimaalista hapenottoa pienempi. Steady state saavutetaan submaksimaalisessa rasituksessa 3 4 minuutin kuluessa rasituksen alkamisesta. Kuva 6 osoittaa hapenoton muutoksia (mitattu 5 min kuluttua rasituksen alkamisesta) erisuuruisilla kuormituksilla polkupyörärasituskokeen aikana ja kertoo, että tasapainotilassa mitattu hapenotto kasvaa lineaarisessa suhteessa kuormitukseen. Kuormituksen kasvaessa hyvin suureksi maksimaalinen hapenotto saavutetaan ja käyrä muuttuu vaakasuoraksi ( leveling off ). Kuva 6. Elimistön hapenoton ja veren maitohappopitoisuuden riippuvuus kuormituksesta 7 Vakaata tilaa voidaan ylläpitää ainakin tunnin ajan hapenkulutuksen ollessa vähemmän kuin puolet maksimaalisesta. Erittäin hyvin harjaantuneet henkilöt pystyvät ylläpitämään sitä suhteellisesti suuremmilla kuormituksilla, jotkut murtomaahiihtäjät voivat työskennellä yli tunnin vakaassa tilassa kuormituksella, joka vaatii 85 % heidän aerobisesta kapasiteetistaan. Yleensä lähestyttäessä maksimaalista hapenottotasoa, ei henkilö kykene saavuttamaan vakaata tilaa edes muutamiksi minuuteiksi. Kuvasta 6 nähdään, miten anaerobisessa metaboliassa syntyvän maitohapon määrä veressä kasvaa jyrkästi suurilla kuormituksilla. Kun maitohapon muodostus on runsasta, suoritus
keskeytyy nopeasti väsymisen vuoksi. Maitohapon kertymisen perusteella voidaan siten arvioida työn rasittavuutta. Väsymisen ja maitohapon muodostumisen välisestä yhteydestä ja yleensä väsymisen fysiologisista mekanismeista voi lukea tarkemmin oppikirjasta Boron ja Boulpaep (2009 ja 2012), sivulta 1257 alkaen. Lämpötila ja nestetasapaino. Lihasten hyötysuhde dynaamisessa, laajoihin lihasryhmiin kohdistuvassa työssä on noin 23%, metabolisesta energiasta muuttuu siis 77% lämmöksi. Yleensä rasituksen aikana ruumiin lämpötila nousee, joskus jopa 40 asteeseen. Lämpötilan nousu lepotason yläpuolelle nopeuttaa metaboliaa ja lisää siten lihasten hapenottokykyä. Osittain tähän perustuu urheilusuorituksia edeltävän lämmittelyn vaikutus tuloksiin. Lihasten lämpötilan lasku puolestaan alentaa hapenottokykyä. Elimistön lämpötilamuutokset muodostuvat fyysisen suorituskyvyn kannalta merkitseviksi yleensä vain, mikäli ympäristö on poikkeuksellisen kylmä, kuuma tai kostea tai mikäli henkilön vaatetus on epäasiallinen. Kovassa rasituksessa hikeä haihtuu jopa 2 l/h. Pitkäkestoisessa rasituksessa menetetyn nesteen korvaaminen on välttämätöntä hikoilun ylläpitämiseksi ja normaalin verivolyymin säilyttämiseksi. Nestesubstituutiota rajoittaa suoliston imeytymiskyky; rasituksen aikana vettä imeytyy vain litran verran tunnissa. Osittain nestehukkaa korvaa metabolinen vesi. Hien mukana menetetään elektrolyyttejä, mutta elektrolyyttitasapainohäiriöitä ilmenee kuitenkin vasta useita kymmeniä tunteja kestävässä rasituksessa. 2.2. Verenkiertoelimistö Aerobisen suorituskyvyn kannalta toinen ratkaiseva tekijä (lihasten energiantuotantokapasiteetin lisäksi) on verenkiertojärjestelmän kyky toimittaa verta työskenteleviin kudoksiin, ts. sydämen maksimaalisen minuuttitilavuuden suuruus ja veren ohjautuminen toimiviin lihaksiin. Rasituksen alkaessa, tai jo sitä ennen, aivokuoren ja väliaivojen toiminta aiheuttaa yleisen sympaattisen aktivaation; sydämen lyöntitiheys ja voima kasvavat ja verenkierron vastussuonet supistuvat (tulevaan suoritukseen osallistuvissa lihaksissa laajenevat!). Lihasten verenvirtaus kasvaa rasituksen kestäessä paikallisten säätelymekanismien, hapenpuutteen, metaboliittien kertymisen ja lämpötilan nousun aiheuttaman verisuonten laajenemisen johdosta. Syketiheys. Leposyke on yksilöllinen, mutta maksimisyke terveillä henkilöillä on lähes yksinomaan iästä riippuva (Kuva 7). Maksimisykkeen aikana on sydämen minuuttivolyymi maksimaalinen. 8 Kuva 7. Maksimaalisen syketiheyden riippuvuus iästä.
Submaksimaalisen rasituksen alkaessa syke nousee kunnes se saavuttaa vakaan tason 3 4 minuutin kuluttua rasituksen alkamisesta. Kuormituksen suuruudesta riippuu, kuinka kauan vakaata tilaa voidaan ylläpitää. Kun puhutaan määrättyä kuormitusta vastaavasta syketasosta, tarkoitetaan yleensä vakaassa tilassa mitattua syketiheyttä. Vakaassa tilassa mitattu syketiheys kasvaa lineaarisessa suhteessa submaksimaalisen kuormituksen kasvuun hyvin monen tyyppisessä dynaamisessa työssä. Kuva 8. Syketiheyden ja iskutilavuuden riippuvuus hapenotosta. 9 Kuvassa 8 esitetään mittaustuloksia kokeesta, jossa seurattiin nuorten henkilöiden syketiheyttä ja sydämen iskutilavuutta (röntgenologisesti) erisuuruisten kuormitusten aikana. Kuormituksen mittana kuvassa on hapenoton suhteellinen osuus maksimaalisesta hapenotosta. Kuvasta ilmenee, että sykevaste on suorassa suhteessa kuormitukseen kuormituksen ollessa alle 80 % maksimaalista hapenottoa vastaavasta kuormituksesta. Tämä lineaarinen alue vastaa sitä kuormitusaluetta, jolla elimistö voi saavuttaa vakaan tilan ainakin muutaman minuutin ajaksi. Iskutilavuus: Sydämen iskutilavuus riippuu yksilön koosta, asennosta ja fyysisestä suorituskyvystä. Iskutilavuus on levossa suurimmillaan makuuasennossa. Pystyynnousu vähentää iskutilavuutta jopa 30 %; kompensatorinen sykkeen nousu estää minuuttivolyymin laskua. Rasituksen aikana pystyasennossa iskutilavuus aluksi kasvaa laskimopaluun lisääntymisen vuoksi, mutta saavuttaa maksiminsa syketiheyden ollessa 110 120/min. Syketiheyden kasvaessa tätä korkeammaksi laskimopaluu vakioituu ja iskutilavuuskin vakioituu, jolloin minuuttitilavuuden kasvu on syketiheyden kasvusta riippuvaa. Makuuasennossa rasitettaessa iskutilavuuden kasvu on vähäistä. Kuvassa 8 nähdään iskutilavuuden mittaustuloksia istuvassa asennossa suoritetun rasituskokeen aikana. Sydämen iskutilavuus on terveellä suorassa suhteessa kammioiden tilavuuteen ja iskutilavuus on suurempi henkilöillä, joilla on suurempi maksimaalinen minuuttivolyymi ja maksimaalinen hapenotto verrattuna muihin henkilöihin. Maksimaalisen hapenoton lisääntyessä sydämen koko, iskutilavuus ja maksimaalinen minuuttivolyymi aina kasvavat. Verenvirtauksen jakautuminen. Rasituksen aikana sympatikusaktivaatio aiheuttaa perifeeristen vastussuonten supistumisen. Sentraalinen säätely ei kuitenkaan pääse vaikuttamaan toimiviin lihaksiin; hapentarve, lämpötilan nousu sekä hiilidioksidin ja kuona aineiden kertyminen lihaksiin aiheuttavat ja pitävät yllä paikallista vasodilataatiota. Kuva 9 esittää verenvertauksen jakautumista levossa ja rasituksessa. Siitä nähdään, että minuuttivolyymin lisäyksestä pystytään rasituksen aikana ohjaamaan valtaosa lihaksiin. Kuumassa ympäristössä merkittävä osa minuuttivolyymistä ohjautuu ihokudokseen lämmönpoiston vuoksi ja voi johtaa suorituksen keskeytymiseen tai pakottaa pienentämään kuormitustasoa.
Veren hapensitomiskyky. Verenkierron hapenkuljetuskapasiteetti on riippuvainen hemoglobiinin määrästä ja sen kyvystä sitoa happea; vereen fysikaalisesti liuenneen hapen osuus on merkityksetön. Kokonaishemoglobiini riippuu punasolujen hemoglobiinipitoisuudesta, hematokriitistä (verisolujen, lähinnä punasolujen, suhteellinen osuus koko veritilavuudesta; esim. 0.40 tai 40 %). Riittävä plasmamäärä on punasolujen kuljetukselle välttämätöntä. Hapen sitoutuminen hemoglobiiniin riippuu hapen osapaineesta, hiilidioksidin osapaineesta, ph:sta, lämpötilasta ja 2,3 difosfoglyseraattipitoisuudesta. Lihasten kohonnut lämpötila, punasolujen lisääntynyt 2,3 DPG:n määrä ja kohonnut hiilidioksidin osapaine/alentunut ph edistävät hapen irtoamista hemoglobiinista lihasten käyttöön rasituksen aikana. 10 MUUTOS RASITUKSESSA LEPO Absol. määrä + Suhteellinen määrä 3% 14% + Ei muutosta 4% - 3% 27% - 2% 20% + 80% 21% + Ei muutosta 5% + 3% 9% Kuva 9. Verivirtauksen jakautuminen levossa ja rasituksessa. Arteriovenöösinen happiero, a v O 2 differenssi. Perifeerisestä valtimosta ja keuhkovaltimosta mitattujen happiosapaineiden ero, arteriovenöösinen happiero, on riippuvainen veren hemoglobiinin hapensitomiskyvystä, lihasten hapenotosta ja verenvirtauksen jakautumisesta rasituksen aikana. Valtimoveren happipitoisuus levossa ja rasituksessa on noin 200 ml/l. Keuhkovaltimoveren (=mixed venous blood) happipitoisuus levossa on noin 160 ml/l (a v O 2 diff. 40 ml) ja rasituksessa ehkä vain 40 ml/l (a v O 2 diff. 160 ml). Mikäli happieroa tutkitaan lihaslaskimonäytteen avulla, voidaan happieroksi mitata jopa 185 ml/l. Rasituksen kuluessa arteriovenöösinen happiero kasvaa jatkuvasti elimistön hapenoton lisääntyessä (Kuva 10). Kuvasta ilmenee myös, että miehillä erot ovat suurempia kuin naisilla.
11 Kuva 10. a v O 2 differenssin riippuvuus rasituksen asteesta polkupyöräergometrikokeessa. Keskiarvot 20 30 vuotiailta koehenkilöiltä. Suurin käytetty kuormitus vastaa henkilöiden maksimaalista hapenottoa. Elimistön hapenoton ja arteriovenöösisen happieron välillä vallitsee seuraava yhteys: hapenotto = sydämen minuuttitilavuus x a v O 2 differenssi. 2.3. Hengityselimistö Keuhkojen verenvirtaus ja diffuusiokapasiteetti. Rasituksen aikana lisääntynyt verenvirtaus ohjautuu keuhkoissa levossa suljettuina oleviin kapillaareihin. Kapillaarien auetessa kasvaa pinta ala, jonka lävitse hapen ja hiilidioksidin vaihto tapahtuu. Tämä mekanismi mahdollistaa keuhkojen diffuusiokapasiteetin lisääntyminen rasituksen aikana. Veri viipyy keuhkokapillaareissa levossa 0.75 s, mutta voimakkaassa rasituksessa vain noin 0.25 s. Kuitenkin tämä aika riittää veren täydelliseen hapella kyllästämiseen. Keuhkotuuletus. Levossa ventilaatio on noin 6 l/min ja kovassa rasituksessa yli 100 l/min. Ventilaatiota voidaan tahdonalaisesti lisätä vielä siitä tasosta, mikä saavutetaan maksimaalisessa rasituksessa. Ventilaatiokapasiteetti on siis terveellä rasituksen aikaista tarvetta suurempi. Submaksimaalisessa rasituksessa ventilaation lisäys on suorassa suhteessa kuormituksen kasvuun. Rasitustasoilla, joilla energian tarve ylittää aerobisen energiantuotannon kapasiteetin, kasvaa ventilaatio erittäin voimakkaasti. Nämä ilmiöt ovat havaittavissa eri henkilöiden rasituksen aikaisissa ventilaatiovasteissa myös kuvassa 11.
12 Kuva 11. Keuhkotuuletuksen riippuvuus hapenotosta neljällä suorituskyvyltään erilaisella henkilöllä. Levossa hapenotto ja ventilaatio (kuvassa alimmaisena vasemmalla) olivat kaikilla henkilöillä samat. Ventilaatiovasteet rasitukseen (juoksu, pyöräily) olivat riippuvaisia maksimaalisesta hapenottokyvystä. Kevyessä rasituksessa valtimoveren hiilidioksidi ja happiosapaineet (eli vereen liuenneen kaasun osapaineet) ja happamuus (PCO 2, PO 2 ja ph) ovat samat kuin levossa. Raskaassa työssä vetyionikonsentraatio nousee lähinnä maitohaposta johtuen ja veren ph voi laskea jopa 7.0 (levossa 7.35 7.43) ja PCO 2 voi laskea 4.7 kpa:iin (=35 mmhg, levossa PCO 2 on 5.3 6.0 kpa =40 45 mmhg) Hiilidioksidiosapaineen lasku rasituksen aikana johtuu alveolaariventilaation voimakkaasta kasvusta rasituksessa. Hengityslihasten tekemä työ kulutetaan rintakehän ja keuhkojen elastisten voimien voittamiseen sekä kudosten liikekitkan ja ilmateiden virtausvastuksen voittamiseen. Terveellä henkilöllä hengityslihasten osuus kokonaishapenkulutuksesta on pieni, maksimirasituksessa noin 10 %. Rintakehän ja keuhkojen elastisuuteen ja ilmateiden virtausvastukseen vaikuttavat sairaudet voivat aiheuttaa huomattavan lisäyksen rasituksen aikaisessa hengitystyössä. 3. FYYSISEN SUORITUSKYVYN MITTAAMINEN Urheilulääketieteessä fyysistä suorituskykyä mitataan yksiköiden välisten erojen osoittamiseksi ja harjoituksen vaikutusten toteamiseksi samalla henkilöllä. Kliinisiä kokeita suoritetaan työkyvyn ja leikkauskelpoisuuden arvioimiseksi, eräiden sairauksien (esim. sepelvaltimotaudin) diagnostisoimiseksi sekä käytetyn hoidon vaikutusten toteamiseksi. Nämä erilaiset päämäärät vaikuttavat mitattaviin tekijöihin, rasitustapaan ja tulosten tulkintaan. 3.1. Käytettäviä rasitustapoja Fyysistä (aerobista) suorituskykyä tutkittaessa täytyy kuormituksen kohdistua suuriin lihasryhmiin, se täytyy voida mitata ja koeolosuhteiden on oltava standardoituja, jotta tulokset olisivat vertailtavia ja toistettavia. Kokeita voidaan tehdä seuraavilla kuormitustavoilla: polkupyörä
ergometrilla, juoksumatolla, portailla, käsikammella ja soutulaitteella. Tavallisimpia ovat polkupyörä, juoksumatto ja portaat, joita käsitellään seuraavassa lähemmin. Polkupyöräergometrin avulla voidaan kuormitus mitata tarkemmin kuin muilla menetelmillä. Polkupyöräergometri. Polkupyöräergometrit ovat joko mekaanisia tai sähköisiä, joko istumaasennossa tai makuulta poljettavia. Mekaanisissa polkupyöräergometreissä työteho riippuu pyörään kohdistuvasta kitkasta ja poljentatiheydestä. Varsinkin suurilla kuormituksilla on tietyn poljentataajuuden säilyttäminen vaikeaa l. on vaikeaa säilyttää kuormitus vakiona. Sähköisissä ergometreissä työteho on lähes riippumaton poljentatiheydestä, koska tiheyden muutos kompensoidaan automaattisesti kitkaa muuttamalla. Juoksumatto. Juoksumatoissa voidaan muunnella sekä nopeutta että kaltevuutta, jotka yhdessä henkilön painon kanssa määräävät työtehon. Kuormitus tällä menetelmällä pysyy kokeen aikana helposti vakiona. Juoksumatolla juoksu on teknisesti vaikeampaa kuin polkupyörän polkeminen; tottumattomuus aiheuttaa helposti ylimääräistä lihasjännitystä. Portaat. Porraskokeessa koehenkilö nousee ja laskeutuu kahdella askelmalla. Kuormitus riippuu nousukorkeudesta, tiheydestä ja henkilön painosta. Yleensä tässä kokeessa käytetään vain yhtä kuormitustasoa. Askeltaminen on tuttua lähes kaikille ihmisille ja sen vuoksi koe on sopiva joukkotutkimuksiin. Työmäärän mittaus ja toistettavuus eivät ole niin tarkkoja kuin juoksumatolla tai polkupyöräergometreissä. 3.2. Mittaustapoja Seuraavassa kuvattavien fyysisen suorituskyvyn indeksien, maksimaalisen hapenoton ja PWC 170:n määrityksessä voidaan käyttää kaikkia yllä kuvattuja rasitustapoja. Kliinisiin kokeisiin on havaittu soveltuvimmiksi polkupyöräergometri ja portaat. Maksimaalinen aerobinen teho l. maksimaalinen hapenottokyky, suora mittaus Maksimaalinen hapenottokyky eli maksimaalinen aerobinen kapasiteetti on yksilön saavuttama suurin hapenotto fyysisen työn aikana, kun hän hengittää ilmaa merenpinnan tasossa. Maksimaalinen hapenotto antaa kuvan siitä, kuinka paljon lihakset voivat rasituksen aikana kuluttaa happea ja tuottaa mekaanista energiaa. Koska lihasjännitys estää paikallista verenvirtausta ja dynaaminen työ edistää verenvirtausta sekä lihaksissa että systeemisessä verenkierrossa on seurauksena, että korkeampi hapenotto saavutetaan dynaamisessa rasituksessa. Suorassa mittauksessa tutkittava hengittää maskin kautta ja sisään ja uloshengitysilman happi ja hiilidioksidimäärä analysoidaan. Tavallisimmin mittaus tehdään polkupyöräergometrin tai juoksumaton avulla; kuormitusta lisätään portaittain sille tasolle asti, jolloin suoritus keskeytetään uupumisen vuoksi. Jokaisella kuormituksella mitataan hapenotto yhden kerran, tavallisesti 3 5 min kuluttua kunkin kuormituksen lisäyksen alkamisesta (polkupyörällä ja juoksumatolla mitatut maksimaaliset hapenotot ovat suunnilleen yhtä suuria). Hapenottoa ei voida sanottavasti lisätä ylimääräisellä käsiin kohdistuvalla kuormituksella. Käsiin kohdistuvan rasituksen aikana, kuten soutaessa, on maksimaalinen hapenotto 70 % polkupyöräkokeessa mitattavasta. Syyksi on esitetty, että käsillä tehtävän työn aikana ylläpidettävä korkeampi verenpaine kuormittaisi sydäntä ylimääräisesti ja siten vähentäisi maksimaalista sydämen minuuttivolyymia. Käytännössäkin on tunnettua, että harjaantumattomilla ja sydänsairaille voi raskas käsillä tehty työ, kuten lumenluonti, olla erityisen rasittavaa ja jopa haitallista. 13
14 Kuva 12. Hapenoton muutokset rasituksen ensimmäisen 5 min aikana eri kuormituksilla polkupyörärasituskokeen aikana. Kuvan esittämässä tilanteessa koehenkilö saavutti vakaan tason hapenotossa kullakin kuormituksella 2 3 min kuluttua kuormituksen alkamisesta suurinta kuormitustasoa lukuun ottamatta. Koehenkilön maksimaaliseksi hapenotoksi mitattiin 3.5 l/min ja se saavutettiin kuormituksen ollessa 250 W. Kuvasta ilmenee, että koehenkilö pystyi kuitenkin jatkamaan koetta vielä 300 W:n kuormituksella. Maksimaalinen hapenotto saavutetaan ennen maksimaalista kuormitustasoa johtuen anaerobisista energiantuotantoreserveistä. Maksimaalisen hapenottokyvyn suoran määrityksen hyvät ja huonot puolet. Kokeen mittaustulokset ovat hyvin toistettavia ja suuressa määrin riippumattomia rasitustavasta ja ympäristöolosuhteista. Maksimaalisessa hapenotossa mitattavat yksilökohtaiset muutokset riippuvat pääosin harjoituksen määrästä. Tämän vuoksi maksimaalisen hapenoton määritys soveltuu pientenkin harjoitusvaikutusten mittaamiseen. Kokeen onnistumisen edellytyksenä on koehenkilön korkea motivaatio. Kokeen rasittavuus estää sen käyttöä sairaiden ihmisten tutkimisessa. Näistä syistä johtuen maksimaalisen hapenoton suoraa määritystä käytetään etupäässä vain urheilijoiden tutkimisessa. Epäsuorat maksimaalisen hapenoton mittausmenetelmät Epäsuorat maksimaalisen hapenoton määritysmenetelmät perustuvat sykkeen, kuormituksen ja hapenoton välisiin tilastollisiin riippuvuuksiin. Kuvassa 13 esitetään kahdella suorituskyvyltään erilaisella henkilöllä mitattuja sydämen lyöntitiheyden, kuormituksen ja hapenoton välisiä riippuvuuksia. Mikäli suhde sykkeen ja hapenoton välillä olisi kaikilla kuormituksilla lineaarinen ja koehenkilön maksimisyke olisi tarkasti ennustettavissa, voitaisiin ekstrapoloida henkilön maksimaalinen aerobinen teho mittaamalla sykettä kahdella alhaisella kuormituksella. Vaikeutena on, ettei suhde ole lineaarinen suurilla kuormituksilla (eikä myöskään aivan pienillä) eikä maksimisykettä voida iän perusteella tarkasti arvioida. Suoritusta aloitettaessa syketiheys saattaa esimerkiksi jännityksen vuoksi olla korkeampi kuin alhaisen kuormitustason aiheuttama rasitusvaste. Suurilla kuormituksilla syketiheys saattaa olla lähellä maksimitasoa eikä se enää voi nousta vaikka kuormitusta lisättäisiin. Näistä vaikeuksista huolimatta on kehitetty epäsuoria maksimaalisen hapenoton määritysmenetelmiä, joissa hapenotto päätellään submaksimaalisen rasituksen aikana mitatusta sykkeestä. Kuva 13. Sykkeen, kuormituksen ja hapenoton välinen riippuvuus kahdella suorituskyvyltään erilaisella henkilöllä. Mittaukset on tehty 5 minuutin kuluttua kunkin kuormituksen alkamisesta.
Eräs näistä on Åstrandin menetelmä, johon tutustutaan kurssityössä. Maksimivirhe menetelmällä on noin 15%. Kaikissa epäsuorissa hapenottokyvyn mittausmenetelmissä on erittäin tärkeää kuormituksen tarkka mittaaminen. Tästä johtuen polkupyöräergometri on tähän kokeeseen sopivin kuormitustapa. Epäsuoran maksimaalisen hapenottokyvyn määrityksen hyvät ja huonot puolet. Etuna on yksinkertainen suoritus. Koetulokset ovat huonommin toistettavia kuin suorassa mittauksessa. Tämä johtuu esimerkiksi siitä, että koeolosuhteet kuten lämpötila, kosteus ja psyykkiset ärsykkeet vaikuttavat helposti sykkeeseen, myös rasituksen aikana. Näitä määritysmenetelmiä käytetään harjoitusvaikutusten esiintuomiseen ja yksilöiden väliseen vertailuun kuntourheilussa ja joskus kliinisessä lääketieteessä. PWC170 (physical work capacity). Fyysistä suorituskykyä voidaan kuvata niiden kuormitusten perusteella, joita koehenkilöt kestävät määrätyllä syketasolla. Tällainen mitta on PWC 170, joka ilmaisee työtehon syketiheyden ollessa 170/min. Syketaso 170/min on tärkeä siinä mielessä, että tällä tasolla on vielä mahdollista saavuttaa vakaa tila. Suuremmalla kuormituksella saavutettu korkeampi syke voi olla niin lähellä maksimisykettä, ettei syketiheys enää ole kasvanut lineaarisessa suhteessa kuormituksen suuruuteen. PWC170 voidaan myös määrittää epäsuorasti. Määritetään vähintään kahdella eri kuormituksella vakaassa tilassa vakioitunut syketiheys ja ekstrapoloidaan kuormituksen ja syketiheyden riippuvuutta kuvaava suora syketiheyteen 170/min ja etsitään kuvaajasta tätä vastaava kuormitus olettaen kuormituksen ja sykkeen välisen riippuvuuden olevan lineaarisen. Mikäli henkilön maksimisyke on lähellä 170/min, antaa menetelmä valheellisen hyviä tuloksia. Menetelmä sopii parhaiten nuorten tutkimiseen ja parhaiten harjoitusvasteiden toteamiseen samalla henkilöllä. Kliiniset rasituskokeet. Kliinisellä rasituskokeella pyritään saamaan tietoja verenkierron ja hengityksen yhteisestä suorituskyvystä. Rasituskoe suoritetaan tavallisesti polkupyöräergometrilla. Kuormitusta voidaan lisätä minuutin välein, 2 3 minuutin välein tai 4 6 min välein protokollasta riippuen, kunnes saavutetaan tietty iän perusteella valittu syketaso (esim. 85% siitä syketasosta, jonka voidaan olettaa vastaavan sen ikäisen henkilön maksimaalista minuuttivolyymia) tai, kunnes potilas joutuu keskeyttämään oireiden, esim. rintakivun, hengenahdistuksen tai jaloissa ilmenevän voimakkaan väsymyksen vuoksi. Kliinisissä rasituskokeissa ei tavanomaisesti arvioida hapenottoa ellei se perustu suoraan mittaukseen tai kuormitustasojen porrastus tapahdu niin harvoin (4 6 minuutin välein), että vakaa tila voidaan saavuttaa kullakin kuormitustasolla. Kokeessa huomioidaan rasituksen suuruus, potilaan oireet, hengitystaajuus, syke, verenpaine ja EKG reaktiot sekä keuhkojen kuuntelulöydös. Kokeen suorittajan kliininen vaikutelma muodostaa oleellisen osan tulkinnasta. Subjektiivisen rasitusasteen arviointiasteikko eli Borgin asteikko. Kliinisessä rasituskokeessa kiinnitetään aina huomiota tutkittavan subjektiiviseen kokemukseen kuormituksen rasittavuudesta. Tämä on tärkeää varsinkin arvioitaessa henkilön työkykyä. Tieto subjektiivisista tuntemuksista saadaan pyytämällä tutkittavaa omin sanoin kuvailemaan niitä. Tarkoitukseen on käytettävissä myös tarkkoihin psykofyysisiin mittauksiin ja suuriin tilastoaineistoihin perustuva Gunnar Borgin kehittämä RPE asteikko (rating of perceived excertion, Taulukko 2). Asteikko on laadittu siten, että tilastollisesti rasittavuusaste 6 saavutetaan suunnilleen pulssitasolla 60, 7 pulssitasolla 70 jne. Subjektiivinen asteikko on siis lineaarisessa suhteessa sykkeeseen. 15
16 TAULUKKO 2 Borgin asteikko rasituksen subjektiivisesta arvioinnista Mikä luku mielestänne parhaiten vastaa juuri tällä hetkellä tuntemaanne kuormitusta? 6 7 erittäin kevyt 8 9 hyvin kevyt 10 11 kevyt 12 13 hieman rasittava 14 15 rasittava 16 17 hyvin rasittava 18 19 erittäin rasittava 20 äärimmäisen rasittava (Vuori et al., 2005. Liikuntalääketiede, Duodecim) KURSSITYÖN SUORITUSOHJE Kuormitukseen käytetään polkupyöräergometria. Polkemistiheys on noin 60 kierrosta/min ja kuormitusta muutetaan säätelemällä pyörivään pyörään kohdistuvaa kitkaa. Polkupyöräergometrin kuormitusta voidaan taulukon 3 avulla verrata noin 70 kg painavan henkilön työtehoon erilaisissa liikuntamuodoissa. TAULUKKO 3. Polkupyöräergometrityö verrattuna muiden liikuntamuotojen kuormittavuuteen 70 75 kg painavilla henkilöillä Teho (W) Liikunta, työ 50 kävely, 5 km/h, kevyt teollisuustyö, kotityö 100 kävely, 7 km/h, maanviljelys, kaivostyö 150 juoksu, 9 km/h, pyöräily, 21 km/h, portaiden kiipeäminen, raskas käsillä tehty työ, raskas teollisuustyö 200 juoksu, 11 km/h, vapaauinti, 50 m/min 250 juoksu, 13 km/h, portaiden nousu 15 kg:n kuorman kanssa 300 naisten kilpalajit; murtomaahiihto, juoksu, uinti; juoksu, 16 km/h 350 miesten kilpalajit; hiihto, juoksu, uinti
VALMISTAVAT TOIMENPITEET: Ennen kokeen alkua mitataan lepotilassa koehenkilön syketiheys hengitystiheys verenpaine veren happikyllästeisyys (pulssioksimetri) PEF, uloshengityksen huippuvirtaus o normaalisti maksimaalisessa uloshengityksessä hengityslihasten tehostunut työ aiheuttaa tuettomien ilmateiden painumista kasaan, mikä lisää virtausvastusta o ahtauttavassa hengityselinsairaudessa, kuten astmassa, rasitus voi laukaista hengitysteiden seinämän sileän lihaksen supistumisen ( rasitusastma ), mikä kasvattaa virtausvastusta ja voidaan nähdä rasituksen jälkeen mitatun PEFarvon alenemisena o rasituskoetta voidaan käyttää astmadiagnostiikassa keuhkoputkien suorien altistuskokeiden (esim. histamiini) rinnalla Säädetään ergometripyörän satulan korkeus, ohjaustangon asento ja jalkojen kiinnitys polkimiin. 17 KOKEEN SUORITUS Kokeessa on kaksi vaihetta: ensimmäisessä vaiheessa määritetään maksimaalinen hapenotto Åstrandin menetelmällä ja toisessa seurataan kliiniseen rasituskokeeseen liittyviä rasitusindikaattoreita. Kokeen rasitusvaiheessa koehenkilön koetun kuormittuneisuuden tulee pysyä RPEasteikolla <17 ( hyvin rasittavaa ). Lääketieteellistä tarkoitusta varten tehtävän kliinisen rasituskokeen suorittaa aina vakioiduissa olosuhteissa siihen koulutettu lääkäri avustajineen. VAIHE 1: Aloitetaan polkeminen kuormitustasolla 75 100 W (naiset) tai 100 125 150 W (miehet). Nostetaan kuormitusta minuutin välein, kunnes saavutetaan syketiheys noin 130/min (kts. kuva alla). Kun tavoiteltu syketaso on saavutettu, jatketaan polkemista kuormitusta muuttamatta 6 minuuttia. Syketiheyden steady state arvot mitataan 5 ja 6 minuutin kohdalla, jonka jälkeen siirrytään polkemista lopettamatta kokeen toiseen vaiheeseen..
VAIHE 2: Polkemisen ensimmäisen 6 minuutin jälkeen kuormitusta lisätään 3 minuutin portaissa niin kauan, kunnes koehenkilö saavuttaa kuormittuneisuustason 17 Borgin asteikolla. Polkemista ei tule keskeyttää kokeen aikana. Jos koehenkilö aikoo lopettaa polkemisen ennen kuormittuneisuustasoa 17, hänen tulee ilmoittaa tästä ennen keskeyttämistä, jotta viimeiset mittaukset ehditään suorittaa juuri ennen polkemisen lopettamista. 18 Maksimaalinen hapenotto Rasitus (koettu kuormittuneisuus RPE asteikolla jää <17) 1 2 3 4 6 min 3 min 3 min 3 min KOKEEN AIKANA MÄÄRITETTÄVÄT INDIKAATTORIT: Jokaisella kuormitusportaalla kahden viimeisen minuutin kohdalla kuormituksen lisäämisestä suoritetaan seuraavat mittaukset: 1. syketiheys 2. hengitystiheys 3. koettu kuormittuneisuus Borgin asteikolla 4. veren happikyllästeisyys KOKEEN JÄLKEEN MÄÄRITETTÄVÄT INDIKAATTORIT: 1. verenpaine välittömästi 2. syke ja hengitystiheys 1. ja 3. minuutin kuluttua polkemisen loppumisesta 3. veren happikyllästeisyys 4. PEF
19 TULOSTEN ANALYSOINTI Maksimaalinen hapenotto Åstrandin (1960) mukaan 1. Valitse oheisesta nomogrammista kuormitustaso, jolla syketiheytesi nousi steady state tasolle 130 160 kertaa minuutissa. Tämä saavutetaan alle 35 vuotiailla naisilla suunnilleen 100 125 W kuormituksella ja alle 35 vuotiailla miehillä 100 150 W kuormituksella. Yhdistä viivottimella kuormitustaso ja sitä vastaava steady state syke. 2. Lue maksimaalinen hapenottosi (hapenkulutuksesi) (l/min) keskimmäiseltä asteikolta piirtämäsi janan ja asteikon leikkauspisteestä. Nomogrammin arvo pätee 20 25 vuotiailla. 3. Katso taulukkoa 6. Kuinka maksimaalinen hapenottosi muuttunut siitä, kun olit 15 vuotias? Mitä on odotettavissa 50 vuotiaana? Miten selität muutokset? 4. Laske maksimaalinen hapenottosi millilitroina minuutissa kiloa kohti (ml/min/kg) ja määritä aerobinen kuntoisuusluokkasi taulukosta "Kuntoluokat" POHDITTAVAKSI: Säädät koetta varten ergometripyörän satulan väärälle korkeudelle ja jalkaremmit jäävät löysälle. Mitä tämä voi merkitä testituloksen kannalta ja miksi?
20
Tuki ja liikuntaelimistö 21
Tuki ja liikuntaelimistö Ns. kolmen pisteen arviointi 22 Sijoita alla olevaan kuvaajaan eri kuormitustasoja vastaavat sykkeesi (ensimmäinen piste on steady state sykkeesi Åstrandin testistä, seuraavat kokeen 2. vaiheen kuormitustasojen sykkeet) piirrä pisteiden kautta suora Piirrä x akselin suuntainen suora teoreettisen tai, mikäli tiedossa, mitatun maksimisykkeesi kohdalle. Arvioi edellisten suorien leikkauspisteestä x akselille piirretyn suoran avulla maksimaalinen hapenkulutus l/min.
Tuki ja liikuntaelimistö 23 KUNTOLUOKAT Oma tulos ml / min / kg. Ikä 1 2 3 4 5 6 7 MIEHET NAISET 20 24 < 32 32 37 38 43 44 50 51 56 57 62 > 62 25 29 < 31 31 35 36 42 43 48 49 53 54 59 > 59 30 34 < 29 29 34 35 40 41 45 46 51 52 56 > 56 35 39 < 28 28 32 33 38 39 43 44 48 49 54 > 54 40 44 < 26 26 31 32 35 36 41 42 46 47 51 > 51 45 49 < 25 25 29 30 34 35 39 40 43 44 48 > 48 50 54 < 24 24 27 28 32 33 36 37 41 42 46 > 46 55 59 < 22 22 26 27 30 31 34 35 39 40 43 > 43 60 65 < 21 21 24 25 28 29 32 33 36 37 40 > 40 20 24 < 27 27 31 32 36 37 41 42 46 47 51 > 51 25 29 < 26 26 30 31 35 36 40 41 44 45 49 > 49 30 34 < 25 25 29 30 33 34 37 38 42 43 46 > 46 35 39 < 24 24 27 28 31 32 35 36 40 41 44 > 44 40 44 < 22 22 25 26 29 30 33 34 37 38 41 > 41 45 49 < 21 21 23 24 27 28 31 32 35 36 38 > 38 50 54 < 19 19 22 23 25 26 29 30 32 33 36 > 36 55 59 < 18 18 20 21 23 24 27 28 30 31 33 > 33 60 65 < 16 16 18 19 21 22 24 25 27 28 30 > 30 Kuntoluokitus perustuu kirjallisuuskatsaukseen, jossa on esitetty 62 eri tutkimuksen maksimaalisen hapenottokyvyn suoramittaustulokset terveillä aikuisilla USA:ssa, Kanadassa ja seitsemässä Euroopan maassa. (Shvartz ja Reibold, 1990). 1 = erittäin huono 2 = huono 3 = välttävä 4 = keskiverto 5 = hyvä 6 = erittäin hyvä 7 = erinomainen