VO2 maksimum (juga penggunaan oksigen maksimum, pengambilan oksigen maksimum atau kapasiti aerobik maksimum) ialah kadar maksimum penggunaan oksigen yang diukur semasa latihan bertambahan; iaitu, senaman intensiti menaik.[1][2] Nama itu berasal daripada tiga singkatan: "V̇" bagi isi padu (volume; titik di atas V untuk menunjukkan "per unit masa"), "O2" bagi oksigen, dan "maksimum" (max).
Pengukuran V̇O2 maksimum dalam makmal memberikan nilai kuantitatif kecergasan daya tahan untuk perbandingan kesan latihan individu dan antara orang dalam latihan daya tahan. Penggunaan oksigen maksimum mencerminkan kecergasan kardiorespiratori dan kapasiti daya tahan dalam prestasi senaman. Atlet elit seperti pelari jarak kompetitif, penunggang basikal perlumbaan atau pemain ski merentas desa Olimpik, boleh mencapai nilai V̇O2 maksimum melebihi 90 mL/(kg·min), manakala sesetengah haiwan ketahanan, seperti anjing husky Alaska, mempunyai nilai V̇O2 maksimum melebihi 200 mL/(kg·min).
Hubungan dengan penyakit kardiovaskular dan jangka hayat
V̇O 2 maksimum digunakan secara meluas sebagai penunjuk kecergasan kardiorespiratori. Pada tahun 2016, Persatuan Jantung Amerika (AHA) menerbitkan pernyataan saintifik[3] mengesyorkan bahawa kecergasan kardiorespiratori (CRF), boleh dikira sebagai V̇O 2 maksimum, dinilai secara kerap dan digunakan sebagai tanda penting secara klinikal. Kenyataan ini berdasarkan bukti yang semakin meningkat bahawa tahap kecergasan yang lebih rendah dikaitkan dengan risiko tinggi penyakit kardiovaskular, kematian semua sebab dan kadar kematian yang berpunca daripada pelbagai jenis kanser. Selain penilaian risiko, pengesyoran AHA memetik nilai mengukur kesesuaian untuk mengesahkan preskripsi senaman, kaunseling aktiviti fizikal dan meningkatkan pengurusan pesakit dan kesihatan pesakit.
Ungkapan
V̇O2 maksimum dinyatakan sama ada sebagai kadar mutlak dalam (contohnya) liter oksigen seminit (L/min) atau sebagai kadar relatif dalam (contohnya) mililiter oksigen per kilogram jisim badan seminit (cth, mL/ (kg·min)). Ungkapan terakhir sering digunakan dalam membandingkan prestasi atlet sukan ketahanan. Walau bagaimanapun, V̇O2 maksimum secara amnya tidak berbeza secara linear dengan jisim badan, sama ada antara sesama spesies atau antara spesies, dan oleh itu, perbandingan kapasiti prestasi individu atau spesies yang berbeza dalam saiz badan mesti dilakukan dengan prosedur statistik yang sesuai, seperti analisis kovarians.[2]
Pengukuran dan pengiraan
Pengukuran
Mengukur V̇O2 maksimum dengan tepat melibatkan usaha fizikal yang cukup dalam tempoh dan intensiti untuk mencukai sepenuhnya sistem tenaga aerobik. Dalam ujian klinikal dan olahraga am, ini biasanya melibatkan ujian senaman berperingkat (sama ada pada pengisar injak atau pada ergometer kitaran), di mana intensiti senaman ditingkatkan secara beransur-ansur semasa mengukur:
- pengudaraan dan
- oksigen dan karbon dioksida kepekatan udara yang disedut dan dihembus.
V̇O2 maks dicapai apabila penggunaan oksigen kekal pada keadaan tetapi walaupun beban kerja meningkat.
Pengiraan: Persamaan Fick
V̇O 2 max ditakrifkan dengan betul oleh persamaan Fick:
- ; apabila nilai-nilai ini diperolehi semasa melakukan usaha dengan usaha yang maksimum.
![{\displaystyle {{\dot {\mathrm {VO} }}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}\max =Q\times \ (C_{a}{\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}-C_{v}{\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a1fd87805aeaa2e6b7ede01cc88fae5940cbc43e)
- di mana Q ialah output kardium, CaO2 ialah kandungan oksigen arteri, dan CvO2 ialah kandungan oksigen vena.
- (CaO2 – CvO2) juga dikenali sebagai perbezaan oksigen arteriovena.[4]
Anggaran menggunakan ujian senaman submaksimum
Keperluan bagi subjek untuk melakukan usaha maksimum untuk mengukur dengan tepat V̇O2 max boleh berbahaya bagi mereka yang mempunyai sistem pernafasan atau kardiovaskular yang terjejas; oleh itu, ujian submaksimum untuk menganggar V̇O 2 maks telah dibangunkan.
Kaedah nisbah kadar jantung
Anggaran V̇O 2 maks adalah berdasarkan kadar jantung maksimum dan rehat.[5] Ia diberikan oleh:
![{\displaystyle {{\dot {\mathrm {VO} }}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}\max \approx {\frac {{\text{HR}}_{\max }}{{\text{HR}}_{\text{rehat}}}}\times 15.3{\text{ mL}}/({\text{kg}}\cdot {\text{minit}}).}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9c28ee1a5c55afd563f779835e99f941254b3268)
Persamaan ini menggunakan nisbah kadar denyutan jantung maksimum (HRmaks) kepada kadar jantung rehat (HRrest) untuk meramalkan V̇O2 maksimum. Para penyelidik memberi amaran bahawa peraturan penukaran adalah berdasarkan pengukuran pada lelaki terlatih berumur 21 hingga 51 sahaja, dan mungkin tidak boleh dipercayai apabila digunakan terhadap subkumpulan lain. Mereka juga menasihatkan bahawa formula itu paling boleh dipercayai apabila berdasarkan pengukuran sebenar kadar denyutan jantung maksimum, dan bukannya anggaran berkaitan usia.
Kesan latihan
Bukan atlet
Purata lelaki sihat yang tidak terlatih mempunyai V̇O2 maks kira-kira 35–40 mL/(kg·min).[6][7] Purata wanita sihat yang tidak terlatih mempunyai V̇O2 maks kira-kira 27–31 mL/(kg·min).[6] Markah ini boleh bertambah baik dengan latihan dan menurun mengikut umur, walaupun tahap kebolehlatihan juga berbeza-beza secara meluas.[8]
Atlet
Dalam sukan yang daya tahan merupakan komponen penting dalam prestasi, seperti berbasikal jalan raya, mendayung, ski merentas desa, renang dan larian jarak jauh, atlet bertaraf dunia lazimnya mempunyai nilai maksimum V̇O2 yang tinggi. Pelari lelaki elit boleh menggunakan sehingga 85 mL/(kg·min), dan pelari elit wanita boleh memiliki nilai kira-kira 77 mL/(kg·min).[9]
Haiwan
V̇O 2 max telah diukur dalam spesies haiwan lain. Semasa berenang berbenan, tikus mempunyai V̇O2 maksimum sekitar 140 mL/(kg·min).[10] Kuda belima tulen mempunyai V̇O 2 maksimum sekitar 193 mL/(kg·min) selepas 18 minggu latihan intensiti tinggi.[11] Anjing husky Alaska yang berlari dalam perlumbaan anjing Iditarod mempunyai nilai maksimum V̇O 2 setinggi 240 mL/(kg·min). [12] Anggaran V̇O 2 maksimum untuk antelop pronghorn adalah setinggi 300 mL/(kg·min).[13]
Faktor pengehad
Faktor yang mempengaruhi V̇O2 boleh dipisahkan berdasarkan bekalan dan permintaan.[14] "Bekalan" di sini ialah pengangkutan oksigen dari paru-paru ke mitokondria (menggabungkan fungsi pulmonari, output jantung, isi padu darah, dan ketumpatan kapilari otot rangka) manakala "permintaan" ialah kadar di mana mitokondria boleh menurunkan oksigen dalam proses fosforilasi oksidatif.[14] Daripada jumlah ini, faktor bekalan mungkin lebih terhad.[14][15] Walau bagaimanapun, ia juga telah dipertikaikan bahawa walaupun subjek terlatih mungkin terhad pada bekalan, subjek yang tidak terlatih sememangnya boleh mempunyai had permintaan.[16]
Ciri umum yang mempengaruhi V̇O2 maks termasuk umur, jantina, kecergasan dan latihan serta ketinggian. V̇O 2 maksimum boleh menjadi peramal buruk prestasi dalam pelari disebabkan oleh variasi dalam ekonomi larian dan rintangan keletihan semasa senaman yang berpanjangan. Badan berfungsi sebagai satu sistem. Jika salah satu daripada faktor ini bersifat kekurangan, maka kapasiti normal keseluruhan sistem menjadi terkurang.[16]
Dadah eritropoietin (EPO) boleh meningkatkan V̇O2 maksimum dengan jumlah yang ketara dalam kedua-dua manusia dan mamalia.[17] Ini menjadikan EPO menarik perhatian kepada atlet dalam sukan ketahanan seperti berbasikal profesional. EPO telah diharamkan sejak 1990-an sebagai bahan peningkatan prestasi terlarang. Akan tetapi, menjelang 1998, ia telah digunakan secara meluas dalam berbasikal dan membawa kepada skandal Festina[18][19] serta disebut secara keap dalam laporan persatuan antidoping Amerika pada 2012 mengenai Pasukan Berbasikal Profesional Perkhidmatan Pos AS.[20] Greg LeMond telah mencadangkan untuk mewujudkan garis dasar V̇O 2 maksimum (dan atribut lain) penunggang untuk mengesan peningkatan prestasi yang tidak normal.[21]
Rujukan
- ^ Clemente C. J.; Withers P. C.; Thompson G. G. (2009). "Metabolic rate and endurance capacity in Australian varanid lizards (Squamata; Varanidae; Varanus)". Biological Journal of the Linnean Society. 97 (3): 664–676. doi:10.1111/j.1095-8312.2009.01207.x.
- ^ a b Dlugosz, Elizabeth M.; Chappell, Mark A.; Meek, Thomas H.; Szafrańska, Paulina; Zub, Karol; Konarzewski, Marek; Jones, James H.; Bicudo, Eduardo; Nespolo, Roberto F. (2013). "Phylogenetic analysis of mammalian maximal oxygen consumption during exercise" (PDF). Journal of Experimental Biology. 216 (24): 4712–4721. doi:10.1242/jeb.088914. PMID 24031059. Ralat petik: Tag
<ref>tidak sah, nama "Dlugosz_et_al_2013" digunakan secara berulang dengan kandungan yang berbeza - ^ Ross, Robert; Blair, Steven N.; Arena, Ross; Church, Timothy S.; Després, Jean-Pierre; Franklin, Barry A.; Haskell, William L.; Kaminsky, Leonard A.; Levine, Benjamin D. (13 December 2016). "Importance of Assessing Cardiorespiratory Fitness in Clinical Practice: A Case for Fitness as a Clinical Vital Sign: A Scientific Statement From the American Heart Association". Circulation. 134 (24): e653–e699. doi:10.1161/CIR.0000000000000461. PMID 27881567.
- ^ "Arteriovenous oxygen difference". Sports Medicine, Sports Science and Kinesiology. Net Industries and its Licensors. 2011. Diarkibkan daripada yang asal pada 12 June 2011. Dicapai pada 30 April 2011.
- ^ Uth, Niels; Henrik Sørensen; Kristian Overgaard; Preben K. Pedersen (January 2004). "Estimation of VO2max from the ratio between HRmax and HRrest--the Heart Rate Ratio Method" (PDF). Eur J Appl Physiol. 91 (1): 111–5. doi:10.1007/s00421-003-0988-y. PMID 14624296.
- ^ a b Heyward, V (1998). "Advance Fitness Assessment & Exercise Prescription, 3rd Ed". m/s. 48.
- ^ Guyton, A.; Hall, J.E. (2011). "Textbook of Medical Physiology, 12th Ed". m/s. 1035–1036.
- ^ Williams, Camilla; Williams, Mark; Coombes, Jeff (14 November 2017). "Genes to predict VO2max trainability: a systematic review". BMC Genomics. 18 (Suppl 8): 831. doi:10.1186/s12864-017-4192-6. PMC 5688475. PMID 29143670.
- ^ Noakes, Tim (2001). The Lore of Running. (3rd edition) Oxford University Press ISBN 978-0-88011-438-7
- ^ Glaser, R. M.; Gross, P. M.; Weiss, H. S. (1972). "Maximal aerobic metabolism of mice during swimming". Experimental Biology and Medicine. 140 (1): 230–233. doi:10.3181/00379727-140-36431. PMID 5033099.
- ^ Kitaoka, Y.; Masuda, H.; Mukai, K.; Hiraga, A.; Takemasa, T.; Hatta, H. (2011). "Effect of training and detraining on monocarboxylate transporter (MCT) 1 and MCT4 in Thoroughbred horses". Experimental Physiology. 96 (3): 348–55. doi:10.1113/expphysiol.2010.055483. PMID 21148623.
- ^ Roger Segelke (9 December 1996). "Winterize Rover for cold-weather fitness, Cornell veterinarian advises". Cornell University Chronicle. Dicapai pada 7 December 2018.
- ^ Lindstedt, S. L.; Hokanson, J. F.; Wells, D. J.; Swain, S. D.; Hoppeler, H.; Navarro, V. (1991). "Running energetics in the pronghorn antelope". Nature. 353 (6346): 748–50. Bibcode:1991Natur.353..748L. doi:10.1038/353748a0. PMID 1944533.
- ^ a b c Bassett D.R Jr.; Howley E.T. (2000). "Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance". Med Sci Sports Exerc. 32 (1): 70–84. doi:10.1097/00005768-200001000-00012. PMID 10647532.
- ^ Bassett, David R.; Howley, Edward T. (May 1997). "Maximal oxygen uptake: 'classical' versus 'contemporary' viewpoints". Medicine & Science in Sports & Exercise. 29 (5): 591–603. doi:10.1097/00005768-199705000-00002. PMID 9140894.
- ^ a b Wagner P.D. (2000). "New ideas on limitations to VO2max". Exercise and Sport Sciences Reviews. 28 (1): 10–4. PMID 11131681. Ralat petik: Tag
<ref>tidak sah, nama "Newideas" digunakan secara berulang dengan kandungan yang berbeza - ^ Kolb E. M. (2010). "Erythropoietin elevates V.O2, max but not voluntary wheel running in mice". Journal of Experimental Biology. 213 (3): 510–519. doi:10.1242/jeb.029074. PMID 20086137.
- ^ Lundby C.; Robach P.; Boushel R.; Thomsen J. J.; Rasmussen P.; Koskolou M.; Calbet J. A. L. (2008). "Does recombinant human Epo increase exercise capacity by means other than augmenting oxygen transport?". Journal of Applied Physiology. 105 (2): 581–7. doi:10.1152/japplphysiol.90484.2008. PMID 18535134.
|hdl-access=requires|hdl=(bantuan) - ^ Lodewijkx Hein F.M.; Brouwer Bram (2011). "Some Empirical Notes on the Epo Epidemic in Professional Cycling". Research Quarterly for Exercise and Sport. 82 (4): 740–754. doi:10.5641/027013611X13275192112069. PMID 22276416.
- ^ USADA U.S. Postal Service Pro Cycling Team Investigation, Oct 2012, retr 2012 10 20 from usada.org
- ^ Greg LeMond’s suggestions for a credible future for cycling Conal Andrews, July 28, 2010, Velo Nation, retr 2012 10 20