PWC₁₇₀ testa individuālā variabilitāte

Kursa darbs

• Ievads
• 1. Literatūras apskats
• 2. Materiāli un metodes
• 3. Rezultāti un diskusija
• 4. Secinājumi
• 6. Literatūras saraksts
• Dažādas noderīgas saites

Ievads 

PWC₁₇₀ jaudu ir svarīgi zināt gan iesācējiem sportistiem, gan profesionāļiem šajā jomā, kā arī treneriem, lai orientētos slodzes dozēšanā. Arī cilvēkiem, kas nenodarbojas ar sportu ir būtiski apjaust savas fiziskās darba spējas, lai tās pēc iespējas vairāk attīstītu un palielinātu.

Fiziskā darba spēju novērtēšanu (testēšanu laboratorijā) veic, nevis cenšoties panākt, lai sportists testa laikā sasniegtu savu spēju maksimālo izpausmi, bet gan izmantojot citu taktiku. Novērtējot sportista kardiorespiratorās sistēmas funkcionālos parametrus vidēju un submaksimālu testa slodžu laikā, tiek prognozēta viņa fiziskā darba spēju maksimālā robeža (Plakane, u.c. 2002).

Fizisko darba spēju testēšanai izmanto dažādus testus. Plašāk un ērtāk lietojamie testi ir: VO₂max un PWC₁₇₀. Ar fizisko darba spēju testu PWC₁₇₀, noskaidro tā fiziskā darba jaudu, kuru izpildot pulsa frekvence sasniedz 170 sit/min. Tests galvenokārt pamatojas uz to, ka sirdsdarbības paātrināšanās fiziskās slodzes laikā ir tieši proporcionāla slodzes intensitātei. Pēc V. Karpmana datiem, vīriešiem testa rādītāji svārstās no 700-1100 kgm/min., bet relatīvā jauda uz vienu kilogramu masas – 15,5 kgm/min. Sportistiem testa rādītāji ir lielāki (Žukovskis 1991).

Pēc testa PWC₁₇₀ izpildīšanas var noteikt gan absolūto, gan relatīvo maksimālo skābekļa patēriņu (skābekļa daudzumu, ko organisms spēj patērēt laika vienībā intensīvas fiziskās slodzes laikā), kas ir vispārpieņemts kritērijs kardiorespiratorās sistēmas sagatavotībai (Plakane u.c. 2002). VO₂max zinātnieki sāka noteikt jau 1915. gadā (Akalan et al. 2004). Pētījumi liecina, ka skābekļa maksimālo patēriņu ievērojami ietekmē trenētība. Absolūtā vērtība netrenētiem vīriešiem ir aptuveni 3200 ml/min, bet sportistiem līdz 6000 ml/min (Plakane u.c. 2002). Relatīvais lielums netrenētajiem vīriešiem ir apmēram 45 ml/kg*min, bet trenētiem – 75-86 ml/kg*min (Kancāns 2000).

PWC₁₇₀ ietekmē daudzi faktori. Atšķirīgi sirds-asinsrites parametri ir ne tikai starp trenēto un netrenēto cilvēku grupām, bet liela variabilitāte ir arī starp katras grupas indivīdiem savā starpā. Turklāt arī katram cilvēkam savs individuālais PWC₁₇₀ ir mainīgs.

Lai sasniegtu darba mērķi, ir izvirzīti šādi darba uzdevumi:

1. Reģistrēt sirdsdarbības frekvences vairākpakāpju slodžu laikā trenētu un netrenētu personu grupā veicot atkārtotus PWC
₁₇₀ testus.
2. Novērtēt salīdzinoši individuālo testa PWC
₁₇₀ noturīgumu analizējot I-II un II-III slodzes sirdsdarbības frekvences.
3. Novērtēt maksimālā skābekļa patēriņa absolūtās un relatīvās vērtības trenētiem un netrenētiem cilvēkiem pēc PWC
₁₇₀ testa rezultātiem.

 1. Literatūras apskats

1.1. Izturība: muskuļu un kardiorespiratorā

Izturība ir termins, kas raksturo divus dažādus, bet saistītus jēdzienus: muskuļu izturību un kardiorespiratoro izturību. Katra no tām ietekmē atlēta darbību, bet dažādiem sportistiem dominē vai nu muskuļu vai kardiorespiratorā izturība (Wilmore, Costill 2004).

Nenoniecinot pārējā fiziskās īpašības, jāatzīst, ka izturība vislabāk raksturo ne tikai organisma galveno sistēmu funkcionālās iespējas, bet arī fiziskās darbaspējas un veselības stāvokli. Visbiežāk par izturību uzskata cilvēka spēju ilgstoši turpināt darbu, nepazeminot tā efektivitāti (Kancāns 2000).

Muskuļu izturība

Sprinteriem, izturība ir īpašība, kura ļauj tiem uzturēt lielu ātrumu visu distanci, piemēram, 100 vai 200 metru skrējienā. Tā ir muskuļu izturība - spēja atsevišķam muskulim vai muskuļu grupai uzturēt augstas intensitātes, dinamisku vai statisku slodzi. Šis izturības veids ir raksturīgs arī svarcēlājiem, bokseriem, cīkstoņiem. Slodze vai aktivitāte var būt ritmiska un atkārtota, piemēram, to daudzkārtīgi atkārto svarcēlāji un bokseri. Aktivitāte var būt arī galvenokārt statiska, piemēram, ilgstošs muskuļu sasprindzinājums laužoties ar rokām. Rezultātā nogurums ir radies noteiktās muskuļu grupās, un aktivitātes ilgums ir parasti ne ilgāk kā viena vai divas minūtes. Muskuļu izturība ir ļoti saistīta ar muskuļu spēku un anaerobo trenētību (Wilmore, Costill 2004).

Kardiorespiratorā izturība

Muskuļu izturība ir raksturīga atsevišķiem muskuļiem, turpretim kardiorespiratorā izturība attiecas uz visu organismu. Tā galvenokārt nosaka organisma spējas uzturēt ilgstošu, ritmisku slodzi. Šīs izturības veids raxturīgs riteņbraucējiem, distanču skrējējiem vai peldētājiem, kuri veic garu distanci nemainīgā tempā. Kardiorespiratorā izturība ir saistīta ar sirds-asinsrites un elpošanas sistēmas stāvokli, un to aerobajām spējā. Tieši tāpēc termins aerobās spējas apzīmē kardiorespiratoro izturību (Wilmore, Costill 2004).

1.1.1. Submaksimālās izturības kapacitāte

Palielinot maksimālo izturības kapacitāti, izturības treniņš palielina arī submaksimālās izturības kapacitāti, kuru ir daudz grūtāk izvērtēt, jo nav neviena fizioloģiski mainīga lieluma, kuru izmērīt pirms un pēc slodzes, lai objektīvi novērtētu tā izmaiņas treniņa ietekmē. Daudzi zinātnieki izmanto darba rādītājus, lai noteiktu submaksimālās izturības kapacitātes lielumu. Ir vairāki testi, lai noteiktu vidējo absolūto spēku, kuru persona var uzturēt noteiktā laika periodā uz veloergometra. Piemēram, skriešanai vai peldēšanai. kopumā, šie testi ilgst vismaz 30 minūtes, bet parasti ne ilgāk par 90minūtēm.

Submaksimālās izturības kapacitāte ir ciešāk saistīta ar reāla izturības uzdevuma veikšanu, ko iespējams noteikt pēc personas skābekļa maksimālā patēriņa un laktāta sliekšņa. Izturības treniņos palielinās arī submaksimālās izturības kapacitāte. To ir iespējams prognozēt, jo zināms, ka skābekļa maksimālais patēriņš un laktāta slieksnis palielinās izturības treniņos (Wilmore, Costill 2004).

Submaksimālās jaudas darba intensitāte ir tuvu maksimālajai. Sportists šādas intensitātes darbu var veikt no 20s līdz 3-5min. Šādas intensitātes slodze atbilst 75% no skābekļa maksimālā patēriņa (Jauja, Žilinska 2002).

1.2. Sirds-asinsrites sistēmas adaptācija fiziskai slodzei

Fiziskas slodzes ietekmē mainās vairāki sirds-asinsrites sistēmas parametri: sirds izmēri, sistoles tilpums, sirdsdarbības frekvence, sirds minūtes tilpums, asins plūsma, asinsspiediens, asiņu tilpums.

1.2.1. Sirdsdarbības frekvence

Pētījumi, kuri tieši nosaka sirds skābekļa patēriņu, rāda, ka sirdsdarbības frekvence gan miera stāvoklī, gan slodzes laikā, ir labs rādītājs tam, cik smagi sirds strādā. Tā kā aktīvi muskuļi prasa vairāk skābekļa, nekā nenodarbināti muskuļi, sirds skābekļa patēriņš un tās vaiktā darba apjoms, ir tieši saistīts ar sirds saraušanās frekvenci (Wilmore, Costill 2004).

1.2.2. Miera sirdsdarbības frekvence

Sirdsdarbības frekvence miera apstākļos ievērojami samazinās treniņu rezultātā. Sēdoša darba veicējam ar sirdsdarbības frekvenci miera apstākļos 80sit/min, sirdsdarbības frekvence var samazināties aptuveni par 1 sit/min katrā nedēļā, jau pirmajās trenēšanās nedēļās. Tātad, pēc 10 nedēļu mērenas izturības trenēšanas, sirdsdarbības frekvence miera apstākļos var samazināties no 80 līdz 70 sit/min. Mehānismi, kas ir atbildīgi par šo samazināšanos nav pilnīgi izzināti, bet trenējoties novērojama paaugstināta parasimpātiskā aktivitāte sirdī, un samazināta simpātiskā aktivitāte.

Ne visos pētījumos parādās miera sirdsdarbības frekvences izteikta samazināšanās aerobās izturības treniņu ietekmē. Pētījumā „Heritage Family study”, kurā iekļauti vairāk kā 700 subjekti, 20 nedēļu intensīvos izturības treniņos, iepriekš sēdošiem cilvēkiem rezultātā tikai nedaudz samazinājās miera sirdsdarbības frekvence no 65,4 līdz 62,8 sit/min. Daži citi pētījumi ar mazāku pētāmo personu daudzumu pamatoja būtībā tādus pašus rezultātus: mazas vai nekādas sirdsdarbības frekvences izmaiņas miera apstākļos. Izskaidrojums, kāpēc sirdsdarbības frekvence miera apstākļos samazinās pēc aerobās izturības trenēšanas, ir tāds, ka plazmas tilpums parasti pieaug, kas palielina venozo asiņu pieplūdi sirdij, tādējādi palielinot sistoles tilpumu. Pētījumus, kuros uzrāda mazas vai nekādas sirdsdarbības frekvences izmaiņas ir grūti izskaidrot.

Augstas klases izturības sporta veidu atlētiem bieži sirdsdarbības frekvence miera apstākļos ir mazāka nekā 40 sit/min, un dažiem ir pat mazāks kā 30 sit/min. Bradikardija ir klīnisks termins, kad sirdsdarbības frekvence ir mazāka kā 60 sit/min. Netrenētām personām bradikardija parasti rodas traucētu kardioloģisko funkciju vai slimas sirds rezultātā. Tādēl, iz svarīgi nošķirt trenējoties panāktu bradikardiju, ar dabisku atbildes reakciju uz izturības trenēšanu, un patoloģisku bradikardiju, kas var izraisīt nopietnus veselības traucējumus (Wilmore, Costill 2004).

Miera sirdsdarbības frekvenci ietekmē ļoti daudzi faktori. Svarīgākie no tiem ir temperatūra, gaisa mitrums, trokšņu līmenis, uzņemtā pārtika, gulēšanas režīms, diennakts laiks.(skat.1.tabulu) Salīdzinoši, ja apkārtējās vides temperatūra ir 21⁰ C un gaisa mitrums 50%, tad sirdsdarbības frekvence ir 60 sit/min. Ja temperatūra pie 50% gaisa mitruma ir 35⁰ C, tad frekvence palielinās līdz 70 sit/min, bet gaisa mitrumam palielinoties līdz 90% pie gaisa temperatūras 21⁰ C, sirdsdarbības frekvence palielinās līdz 65 sit/min. Miera sirdsdarbības frekvence ir 60 sit/min pie mazāka trokšņu līmeņa, bet tam pieaugot, sirdsdarbības frekvence palielinās par 10 sit/min. Līdzīgas izmaiņas novērojamas arī attiecībā uz pārtikas uzņemšanu. Nelielas maltītes ieturēšana trīs stundas pirms slodzes veikšanas nerada izmaiņas miera sirdsdarbības frekvencē un tās lielums saglabājas 60 sit/min, bet lielas maltītes ieturēšana 30 minūtes pirms slodzes paaugstinās miera sirdsdarbības frekvenci līdz 70 sit/min. Nozīmīgs ir arī miega režīms. Astoņas un vairāk stundas miega nodrošina normālu sirdsdarbības frekvenci – 60 sit/min, bet atvēlot miegam tikai sešas stundas laika, sirdsdarbības frekvence palielinās par 5 sit/min (Wilmaore, Costill 2004).

1.tabula

Table 1.

Influence factors of resting heart rate

1.2.3. Submaksimālā sirdsdarbības frekvence

Submaksimālas slodzes laikā, iegūst labākus aerobā treniņa rezultātus ar proporcionāli zemāku sirdsdarbības frekvenci noteiktā darba intensitātē. Noteiktā slodzes intensitātē, kuru mēra ar ātrumu, kurā pētāmais objekts iet vai skrien pa slīdceliņa trenažieri, pēc trenēšanās sirdsdarbības frekvence ir zemāka nekā pirms trenēšanās. Pēc 6 mēnešu izturības treniņu programmas mērenā intensitātē, sirdsdarbības frekvence samazinās tāpat par 10 līdz 30 sit/min submaksimālas slodzes režīmā kā maksimālā slodzes režīmā.

Samazināšanās norāda, ka sirds treniņu rezultātā sāk strādāt ekanomiskāk un efektīvāk. Lai nepieciešamās funkcijas, slodzei pielāgota sirds veic mazāku darbu, nekā slodzei neadaptējusies sirds (Wilmore, Costill 2004).

1.2.4. Maksimālā sirdsdarbības frekvence

Personas maksimālā sirdsdarbības frekvence tiecas būt stabila un parasti nemainās pēc izturības trenēšanas. Tomēr, daži pētījumi parāda, ka netrenētiem cilvēkiem, kuru maksimālās sirdsdarbības frekvences vērtības pārsniedz 180 sit/min, pēc trenēšanas maksimālā sirdsdarbības frekvence var nedaudz samazināties. Arī, augstas klases izturības sporta veidu sportistiem maksimālā sirdsdarbības frekvence ir zemāka, nekā netrenētām personām tajā pašā vecumā. Sportistiem, kuri ir vecāki par 60 gadiem dažreiz ir augstāka maksimālās sirdsdarbības frekvences vērtība, nekā netrenētiem cilvēkiem tajā pašā vecumā (Wilmore, Costill 2004). Maksimālā sirdsdarbības frekvence ir atkarīga no personas vecuma, trenētības, autonomās nervu sistēmas īpatnībām (Plakane, u.c. 2002).

1.2.5. Sirdsdarbības frekvence atjaunošanās

Slodzes laikā, sirdsdarbības frekvence palielinās, lai nodrošinātu strādājošo muskuļu pieprasījumu pēc skābekļa un barības vielām. Kad slodze ir beigusies, sirdsdarbības frekvence acumirklī neatgriežas miera frekvences līmenī. Paaugstinātā frekvence lēnām atgriežas miera frekvences līmenī. Laiku, kurā sirdsdarbības frekvence atgriežas miera frekvences līmenī, sauc par sirdsdarbības frekvences atjaunošanās periodu.

Trenētām personām atjaunošanās līmenis ir daudz īsāks, nekā netrenētām. Gan pēc standartizētām submaksimālām slodzēm, gan pēc maksimālām slodzēm.

Tā kā atjaunošanās periods saīsinās pēc izturības trenēšanas, šis mērījums var tikt izmantots kā kardiorespiratorās sistēmas sagatavotības indekss. Vispārējos vilcienos, labāk trenētām personām atjaunošanās ir ātrākā pēc standartizētām darba jaudām, nekā mazāk trenētām personām. Tomēr, ir arī citi faktori, ne tikai trenētības, kas iespaido atjaunošanās periodu. Piemēram, slodze karstos ārējās vides apstākļos, vai augstienēs var pagarināt atjaunošanās periodu. Dažiem cilvēkiem ir spēcīgāka simpātiskās nervu sistēmas aktivitāte slodzes laikā, nekā citiem, kas arī var paildzināt atjaunošanos. Sirdsdarbības frekvences atjaunošanās līkne ir labs paņēmiens, lai izsekotu personas fizisko spēju attīstībai treniņu procesā (Wilmore, Costill 2004).

1.3. Skeleta muskuļu skābekļa apgāde slodzes laikā

Noteikt izmantotās enerģijas daudzumu tiešā veidā ir samērā sarežģīti. Tāpēc praksē nosaka patērētā skābekļa daudzumu, jo tas ir ekvivalents enerģijas patēriņam, proti, 1l patērētā O₂ atbilst 5 kcal enerģijas. Sporta fizioloģijā tiek lietoti šādi jēdzieni: skābekļa pieprasījums, skābekļa patēriņš un skābekļa parāds.

Enerģijas daudzumu, kāds nepieciešams slodzes veikšanai, raksturo ar O₂ pieprasījumu. Skābekļa kopējais pieprasījums ir skābekļa daudzums, kāds nepieciešams noteiktas slodzes veikšanai. Jo lielāka distance, jo lielāks ir skābekļa kopējais pieprasījums. Vienu un to pašu distanci var noskriet ar dažādu ātrumu, lielāks skābekļa kopējais pieprasījums ir ātrākajam skrējējam. Tātad ātra skriešana no enerģiskā viedokļa ir neekonomiska.

Sporta fizioloģijā lieto arī jēdzienu – skābekļa minūtes pieprasījums, kurš parāda, cik daudz skābekļa nepieciešams slodzes veikšanai ar doto jaudu (ātrumu) vienā minūtē, to mēra l/min. Skābekļa minūtes pieprasījums raksturo darba intensitāti: palielinoties distances garumam, tas samazinās.

Skābekļa patēriņš ir tāds skābekļa daudzums, kādu organisms faktiski izmanto noteikta darba veikšanai. Praksē parasti nosaka skābekļa patēriņa ātrumu, kurš norāda skābekļa daudzumu, ko organisms faktiski izmanto minūtes laikā (šo lielumu izsaka (l/min). Tas raksturo oksidatīvo procesu intensitāti cilvēka organismā, tātad tikai aerobo enerģisko reakciju norisi. Pamatmaiņas apstākļos skābekļa patēriņš ir 0,2-0,25 l/min. Pamatmaiņu nosaka guļus stāvoklī, komforta temperatūrā, tukšā dūšā un iepriekšējā vakarā uzturā tiek lietoti tikai ogļhidrāti. Sporta fizioloģijā nosaka tā saucamo nosacīto pamatmaiņu – izmēra skābekļa patēriņu guļus stāvoklī, neievērojot apkārtējo temperatūru un uzņemto uzturu. Parasti tā ir 0,25-0,3 l/min.

Skābekļa maksimālais patēriņš jeb cilvēka vislielākais iespējamais skābekļa patēriņš. Šis lielums ir viens no sporta praksē visbiežāk lietotajiem trenētības – sportista aerobo darbaspēju rādītājiem.

Ja slodze nav sevišķi intensīva, skābekļa pieprasījums tūlīt tiek apmierināts un skābekļa patēriņš ir vienāds ar pieprasījumu. Tāds darbs ir pilnībā aerobs, tādēļ angļu bioķīmiķis A. Hills šādu organisma stāvokli, kad fizioloģisko sistēmu darbība ir konstanta, iekšējā vide ir nemainīga, sauc par īsto stabilo stāvokli.

Sporta nodarbību laikā slodzes intensitāte nereti ir lielāka nekā organisma spēja nodrošināt tās veikšanai nepieciešamo enerģiju tikai ar aerobajiem enerģijas resursiem vien, tātad tiek izmantotas arī anaerobās reakcijas. Tādā gadījumā organismā rodas skābekļa parāds. Skābekļa parāds ir starpība starp skābekļa pieprasījumu un skābekļa patēriņu, un organisms to kompensē pēc darba veikšanas. Katram cilvēkam ir savs individuālais vislielākais iespējamais skābekļa parāds – maksimālais skābekļa parāds, kas tiek lietots kā trenētības rādītājs. Atšķirībā no V_O2max maksimālais skābekļa parāds raksturo sportista anaerobās darbaspējas (Brēmanis 1991).

1.3.1. Skābekļa maksimālais patēriņš

Skābekļa maksimālais patēriņš ( apzīmē arī kā: SMP, maksimālais aerobais spēks, aerobā kapacitāte, funkcionālā skābekļa kapacitāte, vai vienkārši Vo_2max ) ir vispārpieņemts kritērijs kardiorespiratorās sistēmas sagatavotības raksturošanai (Akalan et al. 2004). VO₂max ir lielākais skābekļa daudzums ko organisms spēj patērēt laika vienībā intensīvas fiziskās slodzes laikā (Plakane u.c. 2002).

Pirmie zinātnieki, kuri mērīja skābekļa patēriņu slodzes laikā sportistiem, bija J. Linhards Kopenhāgenas Universitātē ap 1915. gadu un G. Liljestrands un N. Stenstroms ap 1920. gadu Karolinskas Institūtā Stokholmā (Akalan et al. 2004).

Absolūto VO₂max izsaka l/min, bet relatīvo ml/ kg*min. VO₂max individuālās vērtības ir atšķirīgas. 25-30 gadu vecumā netrenētu vīriešu VO₂max ir45 ml/kg*min; ar vecumu tas pazeminās, un 70 gadu vecumā ir apmēram 70% no tā, kāds VO₂max bijis 20-30 gadu vecumā. Sievietēm absolūtie rādītāji ir par 25-30%, bet relatīvie – par 15 līdz 20 procentu zemāki nekā vīriešiem. Vislielākie VO₂max rādītāji – 75-86 ml/kg*min – atzīmēti sportistiem, it īpaši ciklisko sporta veidu dalībniekiem – vidējo un garo distanču skrējējiem, kā arī distanču slēpotājiem (Kancāns 2000).

30 gadus veciem netrenētiem vīriešiem VO₂max ir vidēji 3200 ml/min, bet augstas klases sportistiem, kas trenējas izturības sporta veidos, līdz 6000ml/min (Plakane u.c. 2002).

Ilgstoši aeroba rakstura fiziski vingrinājumi palielina VO₂max līmeni cilvēkiem, kuriem iepriekš ir bijis mazkustīgs dzīvesveids. Pētījumos noskaidrots, ka šī pieauguma pakāpe ir atkarīga no indivīda īpatnībām, tā arī no treniņu biežuma, slodzes intensitātes un ilguma. Parādīts, ka 3-6 mēnešu regulāri skriešanas treniņi palielina VO₂max par 10-20%. VO₂max līmeņa palielināšanos izturības treniņu ietekmē skaidro ar asiņu sistoles tilpuma palielināšanos un skābekļa starpības pieaugumu arteriālās un venozās asinīs (Kancāns 2000).

Mūsdienās pastāv divas teorijas, kas izskaidro VO₂max līmeņa limitācijas faktorus.

Pirmās piekritēji uzskata, ka VO₂max ierobežo asinsrite sistēmas – galvenokārt pašas sirds – ierobežotās iespējas transportēt nodarbinātiem muskuļiem nepieciešamo skābekļa apjomu. Atbilstoši to uzskatiem maksimālā aerobā slodzē tiek sasniegtas asinsrites sistēmas, galvenokārt sirds, maksimālās spējas, bet ne aktīvi nodarbināto muskuļu oksidācijas reakciju maksimālo iespēju robežas.

Otras teorijas piekritēji apgalvo, kas VO₂max limitē skābekļa utilizācijas iespējas tieši muskuļos, respektīvi – nodarbināto muskuļu ierobežotās iespējas izmatot skābekli enerģētiskās vielmaiņas substrātu oksidācijai. Šīs iespējas tiek izsmeltas vēl līdz tam, kad asinsrites sistēma sniedz savas maksimālās spējas piegādāt vajadzīgo daudzumu O2 nodarbinātiem muskuļiem, tātad muskuļi paši ir limitējošs faktors oksidācijas reakciju nodrošināšanā atbilstošā līmenī (Kancāns 2000).

Apkopojoši var atzīmēt atsevišķas sistēmas un VO₂max limitējošos faktorus.

Sirds–asinsrites sistēmā:

1.3.2. Slodzes hipoksija

Hipoksija rodas, ja: •) audi nespēj izmantot skābekli; •) asinis nespēj atdot skābekli audiem, •) asinsrites un elpošanas traucējumu rezultātā. Tā var iestāties arī tajos gadījumos, kad organisms saņem maz skābekļa no ārējās vides sakarā ar samazinātu skābekļa daudzumu gaisā slikti ventilētās telpās vai samazinātu skābekļa parciālo spiedienu gaisā, paceļoties kalnos, -hipoksiskā hipoksija (Aberberga-Augškalne u.c. 1986).

1.4. Skeleta muskuļu enerģētiskā vielmaiņa

Sporta pamatā ir muskuļu darbība. Lai muskulis darbotos tam nepieciešama enerģija, kas organismā tiek uzkrāta lielmolekulāru ķīmisku savienojumu veidā. Šiem savienojumiem sašķeļoties, enerģija atbrīvojas, un tā var pārvērsties mehāniskajā enerģijā. Šķērssvītrotie skeleta muskuļi tiešā viedā spēj izmanot tikai enerģiju, kas atbrīvojas adenozīntrifosfātam (adenozīntrifosforskābe jeb ATF) sašķeļoties līdz adenozīndifosfātam (adenozīndifosforskābe jeb ADF) (Brēmanis 1991). ATF ir enerģiski bagāts ķīmisks savienojums, kas atrodas muskuļos (Kancāns 2000). Tomēr ATF rezerves ir niecīgas, un tās tiek izmantotas jau pirmajās muskuļu kontrakcijās. Tātad, muskuļu darbam enerģija jāpievada papildus. Turpat, kur ATF sašķeļas, un gandrīz vienlaikus ar ATF šķelšanos ķīmiskā reakcija noris arī pretējā virzienā, un ATF tiek atjaunotas izmantojot tikko sabrukušās molekulu sastāvdaļas, notiek ATF resintēze. Enerģiju ATF resintēzei muskulī piegādā muskuļu kontrakcijas 3 ķīmisko reakciju veidi – kreatīnfosfokināzes reakcija, glikolīze un oksidācijas reakcijas (Brēmanis 1991).

1.4.1. Kreatīnfosfāta sistēma

Reakcijas vienādojums kreatīnfosfokināzes (kreatīnfosfāta) reakcijai ir:

Kreatīnfosfāts + ADF ↔ kreatīns = ATF (Ленинджер 1985)

No kreatīnfosfāta (KF), kurš atrodas pašās muskuļu šķiedrās, atšķeļas fosforskābe un atbrīvojas liels enerģijas daudzums, kas tūdaļ tiek izmantots ATF sintēzei. Fosforskābes atdalīšanai no kreatīnfosfāta skābekļa vai kādas citas vielas līdzdalība nav nepieciešama. Tādēļ, izmantojot šo enerģijas ieguves ceļu, netiek noslogotas asinsrites un elpošanas sistēmas, turklāt tiek atjaunots vislielākais katram cilvēkam maksimāli iespējamais ATF molekulu skaits laika vienībā. Slodzes laikā kreatīnfosfokināzes reakcija nodrošina ar enerģiju maksimāli intensīvu spēka un ātrumspēka slodzi. Diemžēl KF muskuļu šķiedrās ir maz, tādēļ šīs reakcija nodrošina muskuļu darbību tikai īsu laiku. Ja reakcija noris ar pilnu jaudu, tad kreatīnfosfāta krājumi izbeidzas 3-7 sekunžu laikā. Kreatīnfosfāta daudzums muskuļos ir aptuveni 0.5% no muskuļu sausās masas. Pēc dažu mēnešu ilga ļoti intensīva darba līdz pilnīgam spēku izsīkumam muskuļos konstatē 60% no ATF parastā daudzuma, bet kreatīnfosfāts ir pilnīgi izzudis (Brēmanis 1991).

Kreatīnfosfāta reakciju katalīzē kreatīnkināze (Ленинджер 1985). Regulвru treniņu rezultātā palielinās fermenta kreatīnfosfokināzes aktivitāte, pieaug šīs enerģētiskās reakcijas ātrums un līdz ar to arī iespējamā muskuļu darba jauda, jo katrā laika vienībā tiek sašķelts vairāk kreafīnfosfāta un atjaunots vairāk ATF molekulu (Brēmanis 1991).

1.4.2. Glikolīze

Glikolīze ir ogļhidrātu šķelšanās bez skābekļa klātbūtnes.

Reakcijas vienādojums:

Glikoze + 2Pi + 2ADF → 2 laktāts^- + 2H⁺ + 2ATF + 2H₂O (Ленинджер 1985).

Reakcijas pamatā ir glikozes molekulas sašķelšanās divās pienskābes molekulās.

Šīs reakcijas rezultātā atbrīvojas daudz enerģijas un tiek atjaunots liels AFT molekulu skaits, tātad arī glikolīzes jauda ir liela, taču tās nodrošinātā muskuļu darbība ir mazāk intensīva.

Anaerobās glikolīzes rezultātā atbrīvotā ķīmiskā enerģija tiek izmantota ļoti neekonomiski – 1 glikolīzes molekula atjauno tikai 2 ATF molekulas. Turpretim skābekļa klātbūtnē glikoze sašķeļas pilnīgi un atbrīvojas enerģija 38 ATF molekulu atjaunošanai. Lai gan glikolīzē ogļhidrāti tiek izmantoti ļoti intensīvi, to rezerve nav izsmelta pat pēc 45-90s ilgas intensīvas slodzes, kad glikolīze pārtraucas. Glikolīzes ilgumu, tas ir, šīs enerģētiskās reakcijas ietilpību, ierobežo citi faktori. Glikolīzes rezultātā rodas skābie vielmaiņas produkti, kas no muskuļu šķiedrām difundē starpšūnu šķidrumā un no turienes – asinīs. Populārākā no skābajiem vielmaiņas produktiem ir pienskābe (Brēmanis 1991).

1.4.3. Oksidatīvā sistēma

Oksidatīvie procesi nodrošina ATF resintēzi, izmantojot tās enerģijas rezerves, kuras ir uzkrātas ogļhidrātos, taukos un arī olbaltumvielās. Oksidācijai ir nepieciešams skābeklis. Cik daudz skābekļa muskuļšķiedras spēj izmantot, tik daudz atbrīvojas enerģijas. Tas enerģijas daudzums, kurš atbrīvojas, vienam litram skābekļa oksidējot atšķirīgas uzturvielas, tiek saukts par skābekļa enerģētisko (kalorisko) koeficientu. Skābekļa enerģētiskais koeficients ogļhidrātiem ir 5,0 kcal, taukiem – 4,7 kcal. Oksidācijas procesos tiek iegūts mazāk enerģijas, nekā kreatīnfosfokināzes reakcijas un glikolīzes rezultātā. Oksidācijas reakciju priekšrocība – to galaprodukti ir organismam vagadzīgais ūdens un no organisma caur elpošanas orgāniem viegli izvadāmā ogļskābā gāze. Tādēļ šādā ceļā iegūtā enerģija spēj nodrošināt cilvēka muskuļdarbību ļoti ilgi, nemainot organisma iekšējo vidi.

Cilvēkam ar 75kg lielu ķermeņa masu ir šādas enerģētiskās rezerves: ATF – 1,2 kcal, KF – 3,6 kcal, glikogēns – 1200 kcal, tauki – 50000 kcal.

Līdzīgi ATF arī sašķeltais KF tiek resintezēts tad, kad organisma enerģētiskais patēriņš samazinās. Glikolīzē radušos laktātu organisms var izlietot kā izejvielu oksidācijas procesiem. Sevišķi intensīvi laktātu izmanto sirds muskulis – miokards. No laktāta tiek resintezēti arī ogļhidrāti (Brēmanis 1991).

1.5. Fizisko darba spēju testēšana

Fiziskā darba spējas ir atkarīgas no: •) somātiskās sistēmas anatomiskām un funkcionālām īpatnībām tai skaitā arī no muskuļu masas un trenētības; •) kardiorespiratorās sistēmas anatomiskām īpatnībām un funkcionālām iespējām; tieši pēdējās visbiežāk ir tās, kas limitē spēju attīstīt vēl lielākas jaudas slodzi.

Tāpēc arī fiziskā darba spēju novērtēšanu (testēšanu laboratorijā) veic, nevis cenšoties panākt, lai sportists testa laikā sasniedz savu spēju maksimālo izpausmi, bet gan izmantojot citu taktiku. Novērtējot sportista kardiorespiratorās sistēmas funkcionālos parametrus vidēju un submaksimālu testa slodžu laikā, tiek prognozēta viņa fiziskā darba spēju maksimālā robeža (Plakane, u.c. 2002).

Fizisko darba spēju testēšanai izmanto dažādus testus. Plašāk un ērtāk un lietojamie testi ir: VO₂max un PWC₁₇₀

1.5.1. Sirdsdarbības frekvences noteikšanas metodes

Sporta praksē svarīgākais rādītājs, kurš liecina par asinsrites sistēmas stāvokli, ir pulsa frekvence. Sirdsdarbības frekvences noteikšanai ir vairākas metodes:

EKG. Ar elektrokardiogrammu pieraksta sirds biopotenciālu. Reģistrējot EKG, ādai piestiprina elektrodus un savieno tos ar elektrokardiogrāfu – aparātu, kas sirds biopotenciālus pastiprina un pieraksta līknes veidā. Visbiežāk izmanto II standartnovadījumu, kad vienu elektrodu pievieno labajai rokai, otru – kreisajai kājai. EKG līknei izšķir zobus - P, Q, R, S, T. Uzbudinājuma rašanās biežumu nosaka, izmērot attālumu starp divu blakus esošu R zobu virsotnēm sešās dažādās EKG vietās. Pēc tam aprēķina vidējo R-R garumu. Uzbudinājuma rašanos biežumu vienā minūtē uzzina, 60dalot ar vidējo intervāla R-R garumu (Aberberga-Augškalne u.c. 1986).

Sirdsdarbības ritma monitora – Polar Accurex Pluss izmantošana. Polar Accurex Pluss Polar Accurex Pluss monitora iekārtu veido raidītājs ar rievotu elektrodu virsmu, elastīga siksna, rokas pulkstenis – uztvērējs. Nostiprinot siksnu ap krūšu kurvi un uzliekot uztvērēju uz rokas, tas ar 5 sekunžu intervālu uzrāda sirdsdarbības frekvenci (Plakane u.c. 2002).

1.5.2. VO₂ max noteikšana

Pašlaik VO₂max pieņemts uzskatīt par cilvēka fizisko darba spēju rādītāju, par ko liecina Pasaules Veselības organizācijas ieteikumi, (Kancāns 2000). VO₂max jeb skābekļa maksimālais patēriņš ir – lielākais skābekļa daudzums ko organisms spēj patērēt laika vienībā intensīvas fiziskās slodzes laikā (Brēmanis 1991).

VO₂max noteikšanas netiešās metodes:

1. ekstrapolācijas metode – pamatojas uz to, ka starp organisma skābekļa patēriņa intensitāti (VO₂, ml/ min) un sirdsdarbības frekvenci (SF; cikli minūtē) submaksimālā slodzē ir cieša lineāra sakarība:

Līdz ar to, VO₂max var noteikt, ja zināma sirdsdarbības frekvence un skābekļa patēriņš divās slodzēs. VO₂max atrod, „VO₂ – SF” grafikā eksponējot taisni līdz maksimālās sirdsdarbības frekvences vērtībai.

2. prognozēšanas metodes, kuru lietošanai pietiek ar SF un VO₂ lielumiem vienā submaksimālā slodzē; tiek izmantotas:

• nomogramma pēc Astranda;
• tabulas pēc Astranda;
• aprēķins pēc Dobelna formulas.

VO_2max aprēķināšana pēc Dobelna formulas:

VO_2max = 1,29*[W*(SF-60)^-1]^0,5*e^-0,000884*t, kur

VO_2max - skābekļa patēriņa maksimums (l/min),

W – slodzes jauda (kgm/min),

SF – sirdsdarbības frekvence slodzes 5.minūtē (reizes/min),

T – pārbaudāmā vecums gados,

(Plakane, u.c. 2002).

VO_2max izsaka kā tilpuma daudzumu minūtē. VO₂max ir parasti izteikts relatīvi kā patērētā skābekļa mililitri uz ķermeņa kilogramu minūtē, (ml*kg^-1*min^-1). Tas ir tāpēc, lai varētu salīdzināt vairāku personu testa rezultātus un, lai izslēgtu auguma un ķermeņa masas atšķirības (Akalan et al. 2004).

Testu izstrādājis zviedrs T. Sestrands. Testa pilnais nosaukums angļu valodā Physical Working Capacity – PWC₁₇₀. Pētāmās personas darbaspējas raksturo padarītā fiziskā darba jauda. Ar šo testu noskaidro to fiziskā darba jaudu, kuru izpildot, pulsa frekvence sasniedz 170 sitienus minūtē. No sporta medicīnas viedokļa šāda frekvence liecina par kardiorespiratorās sistēmas optimālu darbību.

Tests PWC₁₇₀ pamatojas uz to, ka sirdsdarbības paātrināšanās fiziskās slodzes laikā ir tieši proporcionāla slodzes intensitātei (jaudai), kā arī uz to, ka sirds darbības paātrināšanās pakāpe pie dažādām fiziskām slodzēm ir apgriezti proporcionāla attiecīgā indivīda spējai izpildīt muskuļu darbu pie dotās slodzes intensitātei (vai jaudas), t.i., sirdsdarbības paātrināšanās pakāpe ir apgriezti proporcionāla fiziskām darba spējām. Taču pārsniedzot sirdsdarbības frekvenci 170 sit/min, lineārā sakarība starp slodzes intensitāti un sirdsdarbības frekvenci izzūd.

Pārbaudāmā persona veic 2 līdz 3 dažādas intensitātes slodzes uz veloergometra. Pēc katras slodzes izpildes (5min) nosaka pulsa frekvenci. Iegūtos rezultātus atzīmē uz koordinātu asīm. Līdz pulsa frekvencei 170 pastāv lineāra sakarība starp minētajiem rādītājiem izzūd. Šo taisni turpinot līdz krustpunktam ar pulsa frekvenci 170, kas atlikta uz ordinātas, var atrast atbilstošo darba jaudu, novelkot perpendikulu pret abscisu (Žukovskis 1991). Pirmo slodzi izvēlas ar aprēķinu, lai tās jauda būtu 1 W uz 1 masas kilogramu. (Jauja, Žilinska 2003)

Piemērs PWC170 grafiskajai noteikšanas metodei, attēls iegūts no avota: http://www.virtualtrener.com/biomachina/testy_fizjologiczne2.php

Precīzai PWC₁₇₀ noteikšanai V. Karpmans ieteicis matemātisku vienādojumu:

, kur

PWC₁₇₀ – padarītā fiziskā darba jauda, kura izraisījusi tahikardiju 170x minūtē;

W₁ un W₂ – pirmās un otrās slodzes jauda (kgm/min);

f₁ un f₂ – pulsa frekvence pirmās un otrās slodzes beigās

(Plakane, u.c. 2002).

 2. Materiāli un metodes

Pētījumā piedalījās 12 veseli 19-24 gadus veci vīrieši. Personas tika sadalītas divās grupās, katrā pa sešiem cilvēkiem. Vienā grupā bija profesionāli sportisti – volejbolisti, otrā – cilvēki, kas ar sportu nenodarbojas vai agrāk ir mazliet trenējušies, bet jau vairākus gadus ar sportu nenodarbojas. Divas grupas tika izveidotas tāpēc, lai vēlāk iegūtos rezultātus varētu salīdzināt.

Pētījums tika veikts no 2005. gada 29. janvāra līdz 18.maijam. Vidēji pētījums tika veikts divas reizes nedēļā. Katru dienu pētījumā piedalījās viens cilvēks, retāk – divi. Pētījuma laiks ilga no plkst. 8⁰⁰ līdz 11⁰⁰. Tika izvēlēts laiks no rīta, jo jaunieši nedrīkstēja būt ēduši un pēdējā ēdienreize varēja būt pirms 8-10 h. Ierodoties laboratorijā, pirmkārt, personas tika iepazīstinātas par pētījuma norisi, ar to saistītajām neērtībām, informētas par iespēju jebkurā brīdī atteikties piedalīties pētījumā. Lai ievāktu antropometriskos datus indivīdiem bija jāaizpilda izsniegtā pētījuma dalībnieka anketa, pielikums Nr.1. Pētījums ir saskaņots ar LU EKMI zinātniskās izpētes ētikas komisiju.

Ieņemot vietu uz veloergometra un atrodoties miera stāvoklī, tika noteikti šādi fizioloģiskie rādītāji:

• Miera sirdsdarbības frekvence,
• Arteriālais asinsspiediens,
• Laktāta koncentrācija asinīs,
• Plazmas glikozes koncentrācija asinīs,
• Hemoglobīna līmenis asinīs.

Iesildoties, pārbaidāmās personas veica fizisko darbaspēju testu PWC₁₇₀. Tas tika veikts minoties uz veloergometra, sportistiem ar slodzes jaudu 100W, 150W un 200W, bet netrenētajām personām ar 50W, 100W un 150W lielu jaudu. Darba intensitāte – 60 apgr/min. Katru slodze ilga piecas minūtes, starp kurām tika ieturēta trīs minūtes ilga atpūta.

Katrai personai pēc sirdsdarbības frekvences, tika noteikts PWC₁₇₀ un aprēķināts VO₂max. Aprēķinot PWC₁₇₀ katram indivīdam tika noteiktas četras pedelēšanas jaudas nākošajai pētījuma daļai, attiecīgi 25%, 50%, 75% no PWC₁₇₀ un ceturtā jauda – PWC₁₇₀.

Pēc PWC₁₇₀ testa sekoja 10 līdz 15 minūtes ilga atpūta, lai sirdsdarbības miera frekvence atjaunojas līdz tādam lielumam, kāda tā bija pašā pētījuma sākumā. Pētījums turpinājās ar divu veidu testiem. Pirms testu izpildes miera apstākļos tika noteikts:

• Arteriālais asinsspiediens,
• Laktāta koncentrācija asinīs,

• Plazmas glikozes koncentrācija.

Pirmajā testā bija jāizpilda secīgi četras slodzes, kas atbilst 25%, 50%, 75% no individuālā PWC₁₇₀ un PWC₁₇₀. Katra slodze ilga trīs minūtes, starp tām sekoja vienas minūtes atpūta, kuras laikā tikai nomērīti šādi fizioloģiskie rādījumi:

• Arteriālais asinsspiediens,
• Laktāta koncentrācija asinīs,
• Plazmas glikozes koncentrācija.

Ceturtā slodze, kura atbilst individuālajam PWC₁₇₀, bija jāveic līdz atteicei, kad izmeklējamā persona nespēja uzturēt uzdoto jaudu un ritmu. Pēc slodzes pārtraukšanas tika mērīti iepriekšminētie trīs fizioloģiskie rādījumi. Lai sekotu līdzi un novērtētu atjaunošanās procesu arī trešajā, desmitajā, divdesmitajā, trīsdesmitajā minūtē pēc slodzes pārtraukšanas tikai noteiks:

• Arteriālais asinsspiediens,
• Laktāta koncentrācija asinīs,
• Plazmas glikozes koncentrācija.

Otrais tests bija identisks pirmajam, tikai starp slodzēm 25%, 50%, 75% un PWC₁₇₀ nebija vienas minūtes ilgas atpūtas. Uzreiz pēc vienas slodzes beigšanas tika uzstādīta nākošā slodze, un fizioloģiskie parametri: plazmas glikozes koncentrācijas un laktāta koncentrācija asinīs tikai nolasīti uzreiz pēc jaunās slodzes uzstādīšanas.

Pētījumā tika izmantots veloergometrs ВЭ-02. Ar to var uzstвdīt mīšanās slodzes jaudu no 20 W līdz 400 W . Tam arī ir tahometrs, ar kuru izmeklējamā persona var kontrolēt un uzturēt vienmērīgu mīšanās ātrumu, kā arī regulējams sēdekļa augstums, kuru var piemērot dažāda auguma indivīdiem.

Ir vairāku veidu veloergometri pēc ieņemtā stāvokļa – uz vieniem cilvēks atrodas vertikālā, uz otriem – guļus stāvoklī. Minoties ķermeņa augšdaļa ir relatīvi nekustīga Tas padara vieglāk izmērāmu asinsspiedienu un noņemamus asins paraugus analīzēm. Pēc pārvaramās pretestības, veloergometru veidi var būt atšķirīgi, viena veida veloergometri darbojas mehāniskās berzes rezultātā un tādi, kas darbojas elektriskās pretestības rezultātā (Wilmore, Costill 2004).

Šajā pētījumā tika izmatots veloergometrs, kura darbība pamatojas uz elektrisko pretestību, un, uz kura izmeklējamā persona atrodas vertikālā stāvoklī, tādā veidā nodrošinot ērtāku fizioloģisko mērījumu veikšanu.

Sirdsdarbības frekvences noteikšanai un reģistrēšanai tika izmantot Polar Accurex Plus HRM. Tas sastāv no: •) ap krūšu kurvi sirds līmenī apliekama raidītāja ar diviem elektrodu laukumiem ar rievotu virsmu; •) elastīgas siksnas, kura nepieciešama, lai raidītāju nostiprinātu ap krūšu kurvi; •) rokas pulksteņa - uztvērēja, kas uz monitoriņa uzrāda sirdsdarbības vidējo frekvenci katrās piecās sekundēs..

Pirms uzsākt reģistrēšanu, elastīgo siksnu pievieno raidītājam, tad ar destilētu ūdeni samitrina raidītāja abu elektrodu rievotās virsmas. Tad nostiprina raidītāju ap izmeklējamās personas krūšu kurvi, mainot elastīgās siksnas garumu to pielāgo, lai raidītājs piegulētu ērti un komfortabli. Tālāk izmeklējamam cilvēkam uzliek uztvērējpulksteni. Par sekmīgu sirdsdarbības ritma monitora uzlikšanu liecina tas, ka pulkstenītī parādās personas sirdsdarbības frekvence. Šajā brīdī drīkst uzsākt testu izpildi, ieslēdzot sirdsdarbības ritma monitora hronometru. Lai vēlāk būtu vieglāk analizēt, ar attiecīgo pogu pulkstenītī apzīmē slodzes sākumu, beigas un noteiktās minūtes atjaunošanās procesā. Sirdsdarbības ritma monitora hronometru apstādina, tādējādi pārtraucot reģistrēt sirdsdarbības frekvenci, tikai atjaunošanās 31. minūtē.

Lai reģistrētos datus varētu apskatīt un analizēt, tos pārsūta no uztvērējpulksteņa uz datoru, izmantojot programmu Polar Intreface Plus (Plakane u.c. 2002) Nepārtraukta sirdsdarbības pieraksta līknes piemērs skat. Pielikumā Nr. 3.

Pēc PWC₁₇₀ testa nosaka cilvēka aerobās darbaspējas (Jauja, Žilinska 2003)

Lai noteiktu individuālo PWC₁₇₀ pētāmās personas veica trīs proporcionāli pieaugošas slodzes uz veloergometra. Trenētajiem jauniešiem jaudas bija 100W, 150W un 200W, netrenētajiem jauniešiem – 50W, 100W un 150W lielas. Ar katru slodzi indivīdi minās piecas minūtes, starp kurām bija trīs minūtes gara atpūta. Veicot katru nākošo slodzi sirdsdarbības frekvence palielinās, bet pieaugums ir nevienmērīgs, taču piektās minūtes laikā tā iziet plato fāzē, kad sirdsdarbības frekvence ir gandrīz nemainīgi augsta. Tieši šajā brīdī tika nolasīta sirdsdarbības frekvences, kura vēlāk tiks izmantota aprēķinos. Pēc tāda paša principa tika nolasīts rādījums pie visām trim mīšanās jaudām, tādā veidā iegūstot trīs sirdsdarbības frekvences vērtības.

Precīzai PWC₁₇₀ noteikšanai tika lietots V.Karpmana ieteiktais matemātiskais vienādojums:

, kur

PWC₁₇₀ – padarītā fiziskā darba jauda, kura izraisījusi tahikardiju 170 reizes minūtē;

W₁ un W₂ – pirmās un otrās slodzes jauda (kgm/min);

f₁ un f₂ – pulsa frekvence pirmās un otrās slodzes beigās (sit/min).

(Plakane, u.c. 2002)

Katrā testa izpildīšanas reizē tika iegūtas divas PWC₁₇₀ vērtības. Pirmā tika aprēķināta, lietojot PWC₁₇₀ formulu un izmantojot jaudas un sirdsdarbības frekvences rādītājus no pirmās un otrās slodzes. Otrā vērtība tika iegūta izejot no otrās un trešās slodzes. Izrēķinot vidējo starp šīm abām PWC₁₇₀ vērtībām vidējo, tika atrasta tā, no kuras indivīdam aprēķina slodzes nākošajai pētījuma daļai, attiecīgi 25%, 50%, 75% no PWC₁₇₀ un PWC₁₇₀. Lai novērtētu noteiktās PWC₁₇₀ jaudas precizitāti, tika salīdzināts PWC₁₇₀ jaudas lielums, kas iegūts pēc I un II slodzes lielumiem ar PWC₁₇₀ jaudas lielumu, kas iegūts pēc II un III slodzes lielumiem.

Šajā pētījumā VO₂max tika noteikts netieši ar Astranda metodi.

Lai noteiktu VO₂max, tika izmantotas sirdsdarbības frekvences, kas noteiktas ar testa PWC₁₇₀ trīs jaudām.

Izmantojot iegūtās sirdsdarbības frekvenču vērtības, no tabulas nolasa katrai jaudai atbilstošo VO₂max. VO₂max (l/min) pēc sirdsdarbības frekvences un veloergometriskās slodzes jaudas (W) 20-30 gadus veciem vīriešiem pēc Astrand P.O., 1970. 

Ķermeņa masas indeksu aprēķina pēc formulas:

(Anonymous 2003)

Datu novērtēšanai tika lietoti šādi biometriskie parametri:

Vidējais aritmētiskais – svarīgākais un visplašāk lietojamais vidējais rādītājs. Tas ir nosaukts skaitlis un tam ar pētāmo pazīmi ir vienādi nosaukumi.

Standartnovirze, kas ir galvenais varianšu izkliedes rādītājs un raksturo varianšu izkliedi ap vidējo aritmētisko.

Izkliedes intervāls jeb pazīmes variēšanas amplitūda.

Klases intervāla garums, kurš ir atkarīgs no klašu skaita, optimālā gadījumā to skaits ir 10 līdz 12. Liels intervāla garums samazina rezultātu precizitāti, bet pārāk liels klašu skaits neļauj uzskatāmi uztvert sadalījuma raksturu.

Empīriskā un teorētiskā sadalījuma atbilstības pārbaide pēc Kolmogorova – Smirnova (l metodes) metodes. Empīriskais sadalījums atbilst teorētiskajam, ja l< l_a. l aprēķina pēc formulas: , kur n – paraugkopas apjoms,

|d|_max – maksimālā absolūtā vērtība starpībai starp empīriskā un teorētiskā sadalījuma kumulatīvajām frekvencēm.

l_a – kritiskā vērtība pie noteikta būtiskuma līmeņa 

Parasti bioloģijā izmanto būtiskuma līmeni (a) – 0,05 (Liepa 1974).

Hemoglobīna līmeņa asinīs noteikšanai tika izmantota Sali metodi. Un tika lietots Sali hemometrs.

Plazmas glikozes koncentrācijas noteikšanai tika izmantots aparāts Accutrend^RGC, kurā jāievieto teststrēmele Accu-chek active.
Attēls iegūts no tīkla avota: http://www.proaris.lt/DesktopDefault.aspx?tabid=38

Arteriālā asinsspiediena noteikšanai tika izmantota Korotkova metode. Šajā pētījumā tika lietots digitālais asinsspiediena mērīšanas aparāts.

Laktāta koncentrācijas asinīs noteikšanai tika izmantots aparāts Accusport, kurā jāievieto taststrēmele BM – Lactate.

 3. Rezultāti un diskusija

Kā iesildīšanos nākamajai pētījuma daļai un, lai noteiktu indivīda fizisko darba spēju jaudu, kuru izpildot, pulsa frekvence sasniedz 170 sitienus minūtē, tika veikts tests PWC₁₇₀. Veicot testu uz veloergometra tikai izvēlētas trīs pakāpju slodzes, attiecīgi trenēto cilvēku grupai – 100 W, 150 W un 200W, bet netrenēto - 50 W, 100 W un 150W. Atšķirīgās slodzes izvēlētas, lai minoties sirdsdarbības frekvence būtu diapazonā no 120 līdz 170 sit/min, kas nepieciešamas skābekļa maksimālā patēriņa noteikšanai.

2.tabula

Personu individuālās PWC₁₇₀ vērtības un mērījumu mainība, ņemot vērā I un II slodzes sirdsdarbības frekvences

Table 2.

Individual PWC₁₇₀ values and measurement’s fluidity using heart rates of I and II exercise

3.tabula

Personu individuālās PWC₁₇₀ vērtības un mērījumu mainība, ņemot vērā II un III slodzes sirdsdarbības frekvences

Table 3.

Individual PWC₁₇₀ values and measurement’s fluidity using heart rates of II and III exercise

Otrajā un trešajā tabulā parādītas personu individuālās PWC₁₇₀ vērtības un mērījumu mainība. Otrajā tabulā vērā tika ņemtas sirdsdarbības frekvences starp I un II slodzi, bet trešajā tabulā sirdsdarbības frekvences starp II un III slodzi.

Tā kā šajā pētījumā iesaistītās personas tika sadalītas divās grupās – trenētie un netrenētie, rezultātu tabulā pirmā līdz sestā persona ir trenētie jaunieši, bet septītā līdz divpadsmitā persona – netrenētie. Ceturtajā tabulas kolonā norādītas katra indivīda PWC₁₇₀ vērtības atsevišķās testa veikšanas reizēs. Piektajā kolonā izrēķināts vidējais lielums no visiem katra indivīda PWC₁₇₀ rezultātiem, kuru skaits variē no divi līdz pieci. Sestajā kolonā ir katra mērījuma salīdzinājums ar vidējo. Pieņemot vidējo PWC₁₇₀ par 100%, izsaka katra atsevišķā mērījuma procentuālo vērtību. Septītajā kolonā parādīta katra mērījuma atšķirība no vidējās PWC₁₇₀ vērtības, izteikta procentos. Un tieši šīs vērtības attēlotas histogrammā – 1. att. a. Rezultāti uzskatāmi parāda literatūrā apgalvoto faktu, ka trenētiem cilvēkiem PWC₁₇₀ ir ievērojami lielāks, nekā tāda paša vecuma netrenētiem. Rezultātos starp pirmo un otro sirdsdarbības frekvenci vidējā PWC₁₇₀ vērtība sportistu grupā ir 293 ± 75 W, bet netrenēto cilvēku grupā – 175 ± 40W. Datos starp otro un trešo sirdsdarbības frekvenci vidējā PWC₁₇₀ vērtība sportistu grupā ir 308 ± 67 W, bet netrenēto cilvēku grupā – 165 ± 20 W.

Abos gadījumos cilvēku skaits, kuru PWC₁₇₀ individuālā mainība ir zema, t.i., ≤ 10%, ir seši. Starp I-II slodzes jaudu noturīgāki rezultāti ir trenēto cilvēku grupai, bet starp II-III slodzes jaudu – netrenēto cilvēku grupai. To varētu noteikt tas, ka I un II slodžu jaudas ir pārāk mazas, lai radītu ievērojamas izmaiņas sirdsdarbības frekvencē trenētajiem cilvēkiem, bet netrenēto grupas rezultātu noturība izskaidrojama ar to, ka III slodzē sirdsdarbības frekvence ir tuvu vai jau sasniedz 170 sit/min, kad mainība jau ir maz izteikta. Personām, kuru dati norādīti ar 2., 3., un 12. numuru, rezultātu mainība abos gadījumos ir ≤ 10 %.

1.attēls. Fiziskā darba spēju testa PWC₁₇₀ variabilitāte.: a – aprēķināta izmantojot I un II slodzes sirdsdarbības frekvences; b – aprēķināta izmantojot II un III slodzes sirdsdarbības frekvences.

Figure 1. Physical working capacity test PWC₁₇₀ variability: a – calculated from heart hates of I and II exercise; b - calculated from heart hates of II and III exercise.

Histogrammās attēlota PWC₁₇₀ vērtības mainība. Attēla „a” daļā parādīta mainība, kad aprēķinos tiek izmantotas sirdsdarbības frekvences starp I un II slodzi. Bet attēla „b” daļā parādīta mainība, kad aprēķinos tiek lietotas sirdsdarbības frekvences starp II un III slodzi. Tā kā „a” daļā lielākā mainība bija 40 % un „b” daļā – 19%, tad praktiski ir grūti parādīt tik lielu varianšu izkliedi, attēlojot katras procentuālās atšķirības atkārtošanās biežumu jeb frekvenci, šī iemesla dēļ rezultāti tika sadalīti pa klasēm. Klases intervāla garums pēc biometrijas nosacījumiem attiecīgi izvēlēts „a” daļā četri procenti, bet „b” daļā divi procenti. Attēlojot klašu maksimālās vērtības un šīs klases vērtību atkārtošanās biežumu jeb frekvenci, tiek iegūts PWC₁₇₀ variabilitātes empīriskais sadalījums. Lai šie rezultāti būtu statistiski korekti analizējami, empīriskais sadalījums jāsalīdzina ar teorētisko sadalījumu. Pētījumā iegūtie rezultāti atbilst normālajam sadalījumam, jo šī datu kopa ir lielāka par 30 variantēm un pazīme ir nepārtraukti variējoša. Salīdzinot empīrisko un teorētisko sadalījumu pēc Kolmogorova – Smirnova (l metodes), apstiprinās tas, kas empīriskais sadalījums atbilst normālajam sadalījumam.

Rezultātos starp pirmās un otrās slodzes sirdsdarbības frekvencēm visvairāk ir tādu gadījumu, kad PWC₁₇₀ mainība ir no četriem līdz septiņiem procentiem. Tomēr rezultātos starp otrās un trešās slodzes sirdsdarbības frekvencēm visvairāk ir tādu gadījumu, kad PWC₁₇₀ mainība ir no diviem līdz trīs procentiem. Rezultātos „a” daļā procentuālās atšķirības, kas ir lielākas par 36 % un šajā gadījumā to skaits ir trīs, un „b” daļā atšķirības, kuras ir lielākas par 16 %, šajā gadījumā septiņas, varētu uzskatīt par rupjām gadījuma kļūdām, tās neanalizēt un nemeklēt fizioloģisku izskaidrojumu.

Iespējamie individuālās PWC₁₇₀ variabilitātes ietekmējošie faktori varētu būt: aparatūras vai metodes kļūda, indivīda īpatnības, nestandarta apstākļi. Aparatūras un metodes kļūdu varētu izslēgt no mainības ietekmējošajiem faktoriem, jo metode ir pārbaudīta un lietota jau gadiem ilgi visā pasaulē, un aparatūra varētu radīt statistisko kļūdu, bet ne ietekmēt atsevišķa indivīda PWC₁₇₀ mainību atkārtotās izmeklēšanas reizēs. Indivīda īpatnības varētu ietekmēt viņa rezultātu mainību starp grupas biedriem, bet ne viņa paša variabilitāti. Pēc iespējas visi apstākļi tika maksimāli standartizēti: pētījuma sākuma laiks 8:00, pētījuma telpas, telpas temperatūra, slodzes, tukša dūša pētījuma laikā, pētāmo personu vecums, ļoti līdzīgi ķermeņa masas indeksi. Taču ir faktori, kurus nekādi nav iespējams nostandartizēt – sociālie apstākļi (neregulārs miega un ēšanas režīms, ogļhidrātiem bagāts uzturs pirms gulēšanas, vakara treniņš), veselības stāvoklis un galvenokārt – motivācija. Tieši šie faktori varētu būt tie, kuru ietekmē indivīdam raksturīgā PWC₁₇₀ mainīgumu.

2.attēls. Vidējais ķermeņa masas indekss trenēto un netrenēto personu grupā.

Figure 2. Average body mass index in trained and untrained groups.

Ķermeņa masas indekss abām grupām ir ļoti līdzīgs un būtiski neatšķiras. Visi pētījuma dalībnieki ir viena dzimuma un viena vecuma (no 19 līdz 24 gadiem), bet trenēto personu grupā ĶMI ir nedaudz lielāks, kas varētu būt izskaidrojams ar muskuļu masas pieaugumu treniņa rezultātā.

Trenēto grupas robežās nedaudz atšķirīgas ĶMI vērtības ir atšķirīgās treniņu slodzes dēļ. Tiem, kuriem ir lielāka treniņu slodze, arī ir ķermeņa masas indekss ir lielāks.

PWC₁₇₀ testā sportistiem tika izvēlētas slodzes 100 W, 150 W un 200 W, un netrenētajiem attiecīgi 50 W, 100 W un 150 W, lai varētu noteikt skābekļa maksimālā patēriņu. Izmantotā metode ļauj noteikt skābekļa maksimālo patēriņu, ja sirdsdarbības frekvence ir no 120 līdz 170 sit/min.

3. attēls. Absolūtās skābekļa maksimālā patēriņa vērtības (l/min): a – katras personas individuālais vidējas VO₂max; b – katras grupas vidējais VO₂max.

Figure 3. Maximal oxygen consumption values (l/min): a – each person’s individual average VO₂max; b – average VO₂max of each group.

Iegūtie rezultāti ir līdzīgi literatūrā aprakstītajiem – sportistu un netrenēto cilvēku VO₂max vērtības ievērojami atšķiras. Bieži vien pētījumos cilvēkus dala grupās nevis subjektīvi pēc viņu nodarbošanās, kā šajā pētījumā, bet gan pēc personu VO₂max vērtības lieluma. Šī iezīme atspoguļojas arī šeit iegūtajos rezultātos. Piemēram, 3.attēla „a” daļā sestā persona ir sportists, bet viņa skābekļa maksimālā patēriņa lielums ir tuvāks netrenēto personu grupai. Pēc VO₂max vērtībām netrenēto cilvēku grupa ir daudz vienveidīgāka, nekā trenēto. Tas ir acīmredzami 3 . attēla histogrammā „b”, kur arī izkliedes rādītājs – standartnovirze ir divas reizes mazāks netrenēto jauniešu grupā, nekā trenēto. Trenēto cilvēku grupā VO₂max vērtības ir ļoti atšķirīgas, piemēram, starp personām, ar numuru 2, 5 un 6.

4. attēls. Relatīvās skābekļa maksimālā patēriņa vērtības (ml/kg*min): a – katras personas vidējais relatīvais VO₂max; b – katras grupas vidējais relatīvais VO₂max.

Figure 4. Relative maximal oxygen consumption values (ml/kg*min): a – each person average relative VO₂max; b – average relative VO₂max of each group.

Relatīvā VO₂max rezultātos ievērojami atšķiras sportistu nu netrenēto personu rādītāji. Tieši relatīvais VO₂max vēl precīzāk nekā absolūtais VO₂max, raksturo cilvēka aerobās darba spējas.

Ja absolūtajās VO₂max vērtības sestā persona krasi atšķiras no savas grupas indivīdiem, tad izsakot VO₂max relatīvajās vienībās, šīs personas VO₂max atbilst trenēto grupas rezultātiem. Savukārt, ja septītā persona pēc absolūtās VO₂max vērtības neizcēlās starp netrenētās grupas indivīdiem, tad pēc relatīvajām VO₂max vērtībām viņa skābekļa maksimālā patēriņa lielums ir tuvāks trenēto personu grupai. Turklāt, ja piektās un sestās personas absolūtās VO₂max vērtības bija gandrīz divas reizes atšķirīgas, tad pārejot uz relatīvajām vērtībām – atšķirība ievērojami samazinās.

Tā kā VO₂max raksturo aerobās darba spējas, trenējot izturību ievērojami palielinās arī maksimālais skābekļa patēriņš. Nevienmērīgie rezultāti starp sportistiem varētu būt izskaidrojami ar nevienādo treniņu grafiku, jo piektā persona trenējas astoņas reizes nedēļā, bet sestā tikai trīs.

Zīmīgi tas, ka viena vecuma pārstāvjiem nav būtiskas atšķirības starp ĶMI (2.att), bet relatīvais skābekļa maksimālais patēriņš starp trenētajiem un netrenētajiem jauniešiem atšķiras 1,5 reizes. Tas ir izskaidrojams ar aerobās izturības treniņiem.

 4. Secinājumi

1. Augstākas fiziskā darba spējas ir trenētajām personām. PWC₁₇₀ vērtības trenēto jauniešu grupai ir 293 ± 75 W aprēķinot pēc I un II slodzes sirdsdarbības frekvencēm un 308 ± 67 W aprēķinot pēc II un III slodzes sirdsdarbības frekvencēm, bet netrenēto jauniešu grupā šīs vērtības attiecīgi ir 175 ± 40 W un 165 ± 20 W.
2. PWC₁₇₀ testa vērtība ir indivīdam raksturīga sešām personām, salīdzinot sirdsdarbības frekvences gan starp I un II, gan II un III slodzi (variabilitāte ≤ 10%). Starp I-II slodzes jaudu noturīgāki PWC₁₇₀ rezultāti ir trenēto cilvēku grupai, jo I un II slodžu jaudas ir pārāk mazas, lai radītu ievērojamas izmaiņas sirdsdarbības frekvencē, bet starp II-III slodzes jaudu noturīgāki rezultāti ir netrenēto cilvēku grupai, jo III slodzē sirdsdarbības frekvence ir tuvu vai jau sasniedz 170 sit/min.
3. Trenēto un netrenēto grupu pārstāvjiem, kuri ir viena vecuma, dzimuma un ar līdzīgiem ķermeņa masas indeksiem, ir ievērojami atšķirīgas skābekļa maksimālā patēriņa absolūtās un relatīvās vērtības, kas izskaidrojams ar aerobās izturības treniņiem.

 5. Literatūras saraksts

1. Aberberga-Augškalne L., Āboltiņa-Āboliņa E., Aivars J., Gaile E., Valtneris A., 1986, Cilvēka fizioloģija, Rīga: Zvaigzne, 454 lpp.
2. Akalan C., Kravitz L., Robergs R.R., 2004, VO₂max; Essentials of the Most Widely Used Test in Exercise Physiology, ACSM’S Health & Fitness journal, May/June, Vol.8, No.3.
3. Anonymous, 2003, BMI - Body Mass Index: BMI for Adults: Body Mass Index Formula for Adults,
http://www.cdc.gov/nccdphp/dnpa/bmi/bmi-adult-formula.htm
4. Brēmanis E., 1991,Sporta fizioloģija, Rīga: Zvaigzne, 244 lpp.
5. Jauja J., Žilinska A., 2002, Laboratorijas darbi fizioloģijā 2. daļa,
http://www.de.dau.lv/fiziologija/lab2.pdf
6. Jauja J., Ţilinska A.,
2003, Laboratorijas darbi fizioloģijā 1. daļa, http://www.de.dau.lv/fiziologija/lab1.pdf
7. Kancāns J. R., 2000, Vispusīgā fiziskā sagatavošana, Rīga: Latvijas Policijas akadēmijas izdevums, 165 lpp.
8. Liepa I., 1974, Biometrija, Rīga: Zvaigzne, 336 lpp.
9. Plakane L., Aivars J., Eglīte K., Ozoliņa-Moll L., 2002, Fizioloģija: Praktiskie darbi( 2. papildinātais izdevums), J. Aivara redakcijā.- Rīga: Latvijas Universitāte, 97 lpp.
10. Plowman S.A., Smith D.L., 1997, Possible Limitation to Maximal Oxygen Consumption,
http://www.abacon.com/plowman/images/fig417.gif
11. Wilmore J.H., Costill D.L., 2004, Physiology of sport and exercise, Third edition, Human Kinetics, 726 pp.
12. Žukovskis I., 1991, Sporta medicīnas praktikums, Rīga: Zinātne, 117 lpp.
13. Ленинджер А., Л44 Основы биохимии: В 3-х тю Т. 2. Пер. с англ.-М.: Мир, 1985.-368 с., ил.; Т. 1. 367 с., Т. 2. 320 с.

 Dažādas noderīgas saites

1. http://www.orient.lv/polar/teorija_un_padomi.htm  Šajā interneta saitā var laviešu valodā izlasīt un uzināt par maksimālā sirds ritma noteikšanu, slodzes intensitataes plānošanu, par visparējām likumsakarībām slodzes intensitātes kontroles nozīmi veselības sportā, par darbaspēju noteikšanu ar veloergometriskiem testiem PWC 170 un Eirofit.
2. http://www.de.dau.lv/fiziologija/jau2ht/node24.html Var latviešu valodā uzzināt kā praktiski noteikt aerobās darbaspējas pēc testa PWC170. Izsklāstīta darba metodika, nepieciešanā aparatūra un sīki aprakstīta darba gaita. Un arī to, kāda ir rekomendējamā 2. slodzes jauda pēc pulsa frekvences izmaiņām 1. slodzes beigās
   
3. http://www.topendsports.com/testing/tests/PWC170.htm  Angļu valodā aprakstītas fiziskā darba jaudas noteikšanas metodes, to apraksts. Dots  detalizēts PWC170 unn sirdsdarbības frekvences noteikšanas apraksts, parādīts kā var noteikt maksimālo skābekļa patēriņu, ja zināma individuālā PWC170 vērtība.
4. http://www.brianmac.demon.co.uk/pwc170.htm   Lapā, kura ir angļu valodā, var vairāk uzzināt par PWC170 eksperimentālu noteikšanu un ar piedāvārās programmas palīdzību, tikai ievadot nepieciešamos mērījumus, var ātri noteik savu PWC170.
5. http://faculty.css.edu/tboone2/asep/Leibetseder.pdf Šajā lapā ir raksts no fizioloģijas žurnāla, kurā aprakstīts viens konkrēts pētījums ap pusmūža cilvēkiem, analizēti lodžu testi, PWC170, skābekļa maksimālais patēriņš, fiziskās nodarbības.