Podstawy fizjologii wysiłku dynamicznego i statycznego



Podobne dokumenty
Ćwiczenie 9. Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego

Fizjologia człowieka

wysiłki dynamiczne wysiłki statyczne pracę ujemną ogólne miejscowe krótkotrwałe średnim czasie trwania długotrwałe moc siły

wysiłki dynamiczne wysiłki statyczne ogólne miejscowe krótkotrwałe średnim czasie trwania długotrwałe moc siły

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu WYDZIAŁ WYCHOWANIA FIZYCZNEGO w Gdańsku ĆWICZENIE III. AKTYWNOŚĆ FIZYCZNA, A METABOLIZM WYSIŁKOWY tlenowy

ĆWICZENIE 1. ĆWICZENIE Podział mięśni; charakterystyka mięśni poprzecznie-prążkowanych i gładkich

Wyniki badań: Imię i Nazwisko: Piotr Krakowiak. na podstawie badań wydolnościowych wykonanych dnia w Warszawie.

Tabela 1-1. Warunki środowiska zewnętrznego podczas badania i charakterystyka osoby badanej

Trening indywidualny w róŝnych etapach ontogenezy

Wydolność fizyczna to zdolność do wykonywania aktywności fizycznej, którą jest każda aktywność ruchowa ciała z udziałem mięśni szkieletowych

Wyniki badań: Imię i Nazwisko: Paweł Kownacki. na podstawie badań wydolnościowych wykonanych dnia w Warszawie.

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Wyniki badań: Imię i Nazwisko: Piotr Krakowiak. na podstawie badań wydolnościowych wykonanych dnia w Warszawie.

ĆWICZENIE 1. ĆWICZENIE Podział mięśni; charakterystyka mięśni poprzecznie-prążkowanych i

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu WYDZIAŁ WYCHOWANIA FIZYCZNEGO w Gdańsku ĆWICZENIE V BILANS ENERGETYCZNY

Fizjologia wysiłku fizycznego ćwiczenia cz.1. Wpływ wysiłku fizycznego na wybrane parametry fizjologiczne

Sprawozdanie nr 6. Temat: Trening fizyczny jako proces adaptacji fizjologicznej. Wpływ treningu na sprawność zaopatrzenia tlenowego ustroju.

Wysiłek krótkotrwały o wysokiej intensywności Wyczerpanie substratów energetycznych:

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku

Szkoła Główna Służby Pożarniczej Zakład Ratownictwa Technicznego i Medycznego. Laboratorium Bezpieczeństwa Ratownictwa.

Fizjologia. Układ krążenia, wysiłek, warunki ekstremalne

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W KONINIE WYDZIAŁ KULTURY FIZYCZNEJ I OCHRONY ZDROWIA. Katedra EKONOMIKI TURYSTYKI. Kierunek: TURYSTYKA I REKREACJA

Subiektywne objawy zmęczenia. Zmęczenie. Ból mięśni. Objawy obiektywne

powodują większe przyrosty ilości wydatkowanej energii przy relatywnie tej samej intensywności pracy. Dotyczy to wysiłków zarówno o umiarkowanej, jak

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W KONINIE. WYDZIAŁ Kultury Fizycznej i Ochrony Zdrowia

Fizjologia człowieka. Wychowanie Fizyczne II rok/3 semestr. Stacjonarne studia I stopnia. Rok akademicki 2018/2019

OBCIĄśENIE STATYCZNE I DYNAMICZNE W CZASIE PRACY

Anatomia i fizjologia układu krążenia. Łukasz Krzych

ĆWICZENIA IX. 3. Zaproponuj metodykę, która pozwoli na wyznaczenie wskaźnika VO nmax w sposób bezpośredni. POŚREDNIE METODY WYZNACZANIA VO 2MAX

Człowiek żyje życiem całego swojego ciała, wszystkimi jego elementami, warstwami, jego zdrowie zależy od zdrowia jego organizmu.

Temat: Charakterystyka wysiłków dynamicznych o średnim i długim czasie trwania. I Wprowadzenie Wyjaśnij pojęcia: tolerancja wysiłku

ROLA UKŁADU KOSTNO STAWOWEGO I MIĘŚNIOWEGO W PROCESIE PRACY

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W KONINIE WYDZIAŁ KULTURY FIZYCZNEJ I OCHRONY ZDROWIA. Katedra Fizjoterapii i Nauk o Zdrowiu. Kierunek: Fizjoterapia

TIENS L-Karnityna Plus

KLINICZNE ZASADY PROWADZENIA TESTÓW WYSIŁKOWYCH Konspekt

Test stopniowany przeprowadzony dnia: w Warszawie

Czym jest ruch? Życie polega na ruchu i ruch jest jego istotą (Schopenhauer) Ruch jest życiem, a życie jest ruchem (Senger)

Fizjologia człowieka

ObciąŜenie treningowe wyraŝa wysiłek wykonywany przez sportowca w

Pomiar ciśnienia krwi metodą osłuchową Korotkowa

SIŁA Rodzaje skurczów mięśni: SKURCZ IZOTONICZNY ZDOLNOŚĆ KONDYCYJNA

Diagnostyka kliniczna w fizjoterapii Fizjoterapia, studia niestacjonarne II stopnia sem. 2

Sprawozdanie nr 3. Temat: Fizjologiczne skutki rozgrzewki I Wprowadzenie Wyjaśnij pojęcia: równowaga czynnościowa. restytucja powysiłkowa

LABORATORIUM PRZYGOTOWANIA FIZYCZNEGO. pomagamy osiągnąć Twoje sportowe cele

LABORATORIUM PRZYGOTOWANIA FIZYCZNEGO. pomagamy osiągnąć Twoje sportowe cele

Fizjologia wysiłku. Marta Kaczmarska, Anna Zielińska 30 XI 2015

WYCHOWANIE FIZYCZNE II rok semestr 4 / studia stacjonarne. Specjalności: wf i gimnastyka korekcyjna, wf i edukacja dla bezpieczeństwa, wf i przyroda

Streszczenie projektu badawczego

Imię Nazwisko: Andrzej Jankowski. Test stopniowany przeprowadzony dnia: (bieżnia mechaniczna)

Zakres materiału nauczania biologii dla 3-letniego liceum ogólnokształcącego- klasy stacjonarne i zaoczne SEMESTR IV

Opracował: Arkadiusz Podgórski

Ostra niewydolność serca

Maksymalne wydzielanie potu w czasie wysiłku fizycznego może osiągać 2-3 litrów na godzinę zastanów się jakie mogą być tego konsekwencje?

Choroba wieńcowa i zawał serca.

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

Biologiczne mechanizmy zachowania - fizjologia. zajecia 5 :

LABORATORIUM PRZYGOTOWANIA FIZYCZNEGO. pomagamy osiągnąć Twoje sportowe cele

biologiczne mechanizmy zachowania seminarium + laboratorium M.Eng. Michal Adam Michalowski

Tętno, Ciśnienie Tętnicze. Fizjologia Człowieka

Modelowanie i symulacja zagadnień biomedycznych PROJEKT BARTŁOMIEJ GRZEBYTA, JAKUB OTWOROWSKI

MIRELA BANY studentka WYDZIAŁU WYCHOWANIA FIZYCZNEGO I PROMOCJI ZDROWIA UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO. Aktywność fizyczna podstawowy warunek zdrowia

Fizjologia wysiłku fizycznego seminarium, cz.1

Bądź aktywny fizycznie!!!

MAREK FELBUR student WYDZIAŁU WYCHOWANIA FIZYCZNEGO I PROMOCJI ZDROWIA UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI AKTYWNOŚĆ FIZYCZNA

CMC/2015/03/WJ/03. Dzienniczek pomiarów ciśnienia tętniczego i częstości akcji serca

ZARYS FIZJOLOGII WYSIŁKU FIZYCZNEGO Podręcznik dla studentów

KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI Z WYKORZYSTANIEM GIER. Kamil Michniewicz LZPN Zielona Góra

Fizjologia człowieka

Fizjologia człowieka

Fizjologia czlowieka seminarium + laboratorium. M.Eng. Michal Adam Michalowski

zmęczenie Fizjologia człowieka

Test wydolności fizycznej Zachęcamy Cię do przeprowadzania jej co trzy miesiące i odnotowywania wyników w poniższej tabeli.

Kolegium Karkonoskie w Jeleniej Górze. (Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa)

Trener Marcin Węglewski ROZGRZEWKA PRZEDMECZOWA W PIŁCE NOŻNEJ

PROGRAM KURSU PZBad TRENER BADMINTONA

układu krążenia Paweł Piwowarczyk

Laboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej I

biologia w gimnazjum UKŁAD KRWIONOŚNY CZŁOWIEKA

Wielkością i kształtem przypomina dłoń zaciśniętą w pięść. Położone jest w klatce piersiowej tuż za mostkiem. Otoczone jest mocnym, łącznotkankowym

Fizjologia człowieka - opis przedmiotu

Dział programu: Funkcjonowanie człowieka Hasło programowe: Krążenie

Karta Opisu Przedmiotu

Karta Opisu Przedmiotu

Wykłady z anatomii dla studentów pielęgniarstwa i ratownictwa medycznego

Baltazar Gąbka dr Ochmann Bartosz smartergotest.com

SPRAWNY JAK SENIOR! RZECZ O AKTYWNOŚCI FIZYCZNEJ WIEKU PODESZŁEGO. Mgr Radosław Perkowski

b c a. serce b. tętnica c. żyła

Fizjologia człowieka

Układ krążenia krwi. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka Biofizyka 1

Miara Praca Moc Ciśnienie Temperatura. Wyjaśnij pojęcia: Tętno: . ( ) Bradykardia: Tachykardia:

Zaznacz wykres ilustrujący stałocieplność człowieka. A. B. C. D.

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Synergia aktywności fizycznej i odżywiania w rozwoju dzieci i młodzieży

ZAKRES WIEDZY WYMAGANEJ PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ:

Zagadnienia do egzaminu z biochemii (studia niestacjonarne)

BTL CARDIOPOINT CPET SYSTEM ERGOSPIROMETRYCZNY

Podstawy fizjologii i patofizjologii nurkowania

FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO ENERGETYKA WYSIŁKU, ROLA KRĄŻENIA I UKŁADU ODDECHOWEGO

Nitraty -nitrogliceryna

Temat: Choroby i higiena układu krwionośnego.

Transkrypt:

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A W Y D Z I A Ł Z A R Z Ą D Z A N I A LABORATORIUM ERGONOMII I KSZTAŁTOWANIA ŚRODOWISKA PRACY Podstawy fizjologii wysiłku dynamicznego i statycznego Opracowanie: mgr Piotr Rybak Warszawa, 2012 r.

PODSTAWY FIZJOLOGII WYSIŁKU DYNAMICZNEGO Wysiłek fizyczny określa się jako pracę mięśni szkieletowych wraz z całym zespołem towarzyszących jej czynnościowych zmian w organizmie. Charakterystyka procesów zachodzących w pracujących mięśniach i w innych narządach w czasie wysiłku zależy od: 1. Rodzajów skurczu mięśni 2. Wielkości grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłku 3. Czasu trwania wysiłku 4. Intensywności pracy W zależności od rodzajów skurczów mięśni wyróżnia się wysiłki statyczne i dynamiczne. Wysiłki dynamiczne wykonywane są z przeważającym udziałem skurczów izotonicznych i krótkotrwałych skurczów izometrycznych (chód, bieg, jazda na rowerze), natomiast podczas wysiłków statycznych dominującym typem aktywności mięśni są dłużej utrzymywane skurcze izometryczne (utrzymywanie ciężaru). W zależności od wielkości grup mięśniowych zaangażowanych w wysiłku, wyróżnia się wysiłki lokalne, obejmujące mniej niż 30% całej masy mięśni (praca wykonywana za pomocą kończyn górnych) i wysiłki ogólne, podczas których zaangażowane jest ponad 30% masy mięśni (praca wykonywana za pomocą obu kończyn dolnych). W zależności od czasu wykonywania pracy wysiłki można podzielić na: wysiłki krótkotrwałe, trwające do kilkunastu minut, wysiłki o średniej długości, trwające od kilkunastu minut do 30 60 minut i wysiłki długotrwałe, wykonywane dłużej niż 60 minut Intensywność wysiłku stanowi najbardziej złożone kryterium ich podziału. Wynika to z różnych sposobów określania intensywności pracy (obciążenia wysiłkowego). Przyjęto odróżniać obciążenie bezwzględne i obciążenie względne. Obciążenie bezwzględne oznacza ilość energii wydatkowanej przez organizm w jednostce czasu (moc). Może być ono wyrażone w jednostkach objętości tlenu pochłanianego przez organizm w ciągu minuty lub w jednostkach pracy zewnętrznej wykonanej w określonym czasie. Z punktu widzenia przewidywania reakcji fizjologicznych organizmu na wysiłki podział ten jest mało przydatny, ponieważ nie uwzględnia wydolności fizycznej człowieka wykonującego pracę. Wysiłek, określony według wielkości wydatku energetycznego, jako średnio ciężki, może być wysiłkiem ciężkim dla osoby o małej wydolności lub lekkim dla osoby o dużej wydolności. Obciążenie względne oznacza proporcję pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen podczas wykonywania pracy a maksymalnym pochłanianiem tlenu przez organizm (VO 2max ). Wysiłki, podczas których zapotrzebowania na tlen jest równe indywidualnej wartości VO 2max, noszą nazwę wysiłków maksymalnych, wysiłki podczas których 2

zapotrzebowanie na tlen przekracza VO 2max, określa się jako wysiłki supramaksymalne, a wysiłki o zapotrzebowaniu na tlen niższym niż VO 2max jako wysiłki submaksymalne. Podstawową miarą intensywności wysiłku dynamicznego jest wielkość wydatku energii w jednostce czasu, wyrażonego w jednostkach mocy (W, kj/min). jeżeli zapotrzebowanie na tlen nie przekracza zdolności pobierania tlenu wielkość wydatku energii można zastąpić ilością pobieranego przez organizm tlenu (l/min lub O 2 /min/kg masy ciała). Ponieważ częstość skurczów serca wykazuje liniową zależność od intensywności wysiłku i przy takich samych obciążeniach względnych jest u ludzi w tym samym wieku podobna, intensywność wysiłku można dozować w zależności od osiąganej przez badanego częstości skurczów serca, wyrażonej w wielkościach bezwzględnych lub % HR max. Wydolność fizyczna oznacza zdolność do ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych, wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, bez szybko narastającego zmęczenia i warunkujących jego rozwój zmian w środowisku wewnętrznym organizmu. Najlepszym wskaźnikiem wydolności fizycznej jest zdolność pobierania tlenu przez organizm PUŁAP TLENOWY (VO 2max ) zwany też wydolnością aerobową organizmu. Tolerancja wysiłkowa oznacza zdolność do wykonywania określonych wysiłków bez głębszych zakłóceń homeostazy lub zaburzeń czynności narządów wewnętrznych. Miarą tolerancji wysiłkowej jest czas wykonywania wysiłków o określonej intensywności do momentu pojawienia się wymienionych wyżej zaburzeń, lub o określonej wielkości obciążenia, przy którym w krótkim czasie (kilka, kilkanaście minut) pojawią się te zaburzenia. Aby poszczególne komórki, z których składa się organizm człowieka, a przez to on sam, mógł wypełniać podstawowe funkcje życiowe, potrzebne jest dostarczenie mu energii. Człowiek, jako organizm heterotroficzny (niemający zdolności fotosyntezy), uzyskuje energię niezbędną do życia - z rozkładu złożonych cząsteczek substancji pokarmowych (węglowodanów, tłuszczów, białek). Cząsteczki tych substancji są rozkładane w procesie utleniania. Utlenianie biologiczne zachodzi wtedy, gdy do substratu zostanie przyłączony tlen lub, gdy odłączone zostają jony wodoru lub elektrony. W tych dwóch ostatnich przypadkach tlen nie musi brać udziału w reakcji, jednak procesy beztlenowe (glikoliza beztlenowa), mogą dostarczyć człowiekowi energii tylko na krótki czas. Wobec tego, do wyzwolenia energii ze związków chemicznych dostarczonych do organizmu przez układ pokarmowy niezbędny jest tlen atmosferyczny. 3

Istotą procesu oddychania jest wyzwolenie energii zgromadzonej w organizmie. Rolę przekaźnika energii, sprzęgającego układy wytwarzające energię i układy ją wykorzystujące pełni adenozynotrifosforan (ATP). Tlen dostarczany jest do płuc, skąd dyfunduje do krwi. Cząsteczki tlenu wiążą się we krwi z hemoglobiną ( dzięki hemoglobinie, zdolność krwi do transportowania tlenu wzrasta około 70cio krotnie). Z płuc natleniona krew dostaje się do lewego przedsionka serca, następnie przepływa do lewej komory, skąd dzięki jej skurczowi zostaje wypchnięta do tętnic. Lewa komora podczas jednego skurczu wypycha około 80 ml krwi, jest to tzw. objętość wyrzutowa serca (SV). Ten pojedynczy wyrzut krwi zostaje powtórzony w organizmie człowieka będącego w spoczynku około 60 70 razy w ciągu minuty. Częstość, z jaką krew jest wypychana z komory nazywamy, częstością skurczów serca (HR). Jeżeli pomnożymy objętość wyrzutową (SV) przez częstość skurczów serca (HR) uzyskamy pojemność krwi, jaka jest tłoczona przez serce w ciągu minuty, czyli pojemność minutową serca (Q). wynosi ona około 4 5 litrów. Natleniona krew, drogą tętnic dostaje się do wszystkich tkanek organizmu. Tu oddaje tlen, niezbędny do wyzwolenia energii z wysokoenergetycznych związków chemicznych dostarczonych z pokarmem. Odtlenowana krew drogą żył dostaje się znowu do serca, do prawego przedsionka skąd po przepłynięciu do prawej komory, zostaje wypchnięta do płuc, aby znowu zostać natlenowana. W czasie rozpoczęcia wysiłku fizycznego przez człowieka, jego organizm potrzebuje dostarczenia większej ilości energii niż w czasie spoczynku. Zapotrzebowanie na tlen będzie więc w tych warunkach większe, wprost proporcjonalnie do intensywności wykonywanej pracy. Aby organizmowi zostało dostarczone tyle tlenu ile potrzebuje, musi dojść do dynamizacji wszystkich procesów odpowiedzialnych za dostarczanie tlenu. Zwiększa się ilość oddechów, serce zwiększa częstość swej pracy (HR), z komory zostaje wyrzucane więcej krwi (SV), wzrasta pojemność minutowa serca, a krew zostaje dowożona głównie do tkanek o zwiększonym metabolizmie, (które wykonują pracę biologiczną). W czasie wysiłku fizycznego większość krwi krążącej w organizmie trafia do mięśni. Dlatego wielkość pochłaniania tlenu (VO 2 ) przez organizm może być dobrym wskaźnikiem intensywności wysiłku. Im wysiłek jest większy tym większe jest pochłanianie tlenu. Jeżeli mamy do czynienia z bardzo intensywnym wysiłkiem to pochłanianie tlenu osiąga swoje maksimum i nawet po dalszym wzroście mocy wysiłku, już nie może dalej wzrosnąć. Osiągnięcie maksymalnej wartości pochłaniania tlenu (VO 2max ) nazywamy pułapem tlenowym. Im człowiek jest lepiej wytrenowany tym osiąga większe wartości pochłaniania tlenu i tym samym pokonuje większe obciążenia przy mniejszym koszcie fizjologicznym. 4

Podczas wysiłków fizycznych częstość skurczów serca (HR) zwiększa się proporcjonalnie do zwiększenia zapotrzebowania ustroju na tlen (im większa jest częstość skurczów serca tym więcej krwi natlenowanej trafia na obwód do tkanek). Po rozpoczęciu wysiłku HR zwiększa się natychmiast i po upływie 2 7 min (w zależności od intensywności wysiłku) stabilizuje się na poziomie jego intensywności. Ten okres 2 7 minut, w którym organizm nie dostaje takiej ilości tlenu, na jaką ma zapotrzebowanie, nazywamy deficytem tlenowym, w tym czasie w pokrywaniu kosztu energetycznego biorą udział procesy beztlenowe. Po zakończeniu wysiłku organizm od razu nie wraca czynnościowo do stanu z przed jego rozpoczęcia. Podwyższone parametry wszystkich wyżej wspomnianych czynników układu krążenia (SV, HR, Q) i układu oddechowego (zwiększona wentylacja) są spowodowane potrzebą odbudowy różnych ważnych dla organizmu związków, które uległy wyczerpaniu lub zużyciu w trakcie pracy, oraz usunięciu z tkanek i krwi kwasu mlekowego. Ten okres nosi nazwę długu tlenowego. Wielkość VO 2max zależy od pojemności tlenowej mięśni (masy mięśni i w mniejszym stopniu aktywności enzymów mitochondrialnych) oraz od pojemności i sprawności układów współdziałających w transporcie tlenu, a więc od zdolności zwiększania wentylacji płuc i pojemności dyfuzyjnej płuc, maksymalnej objętości minutowej serca, maksymalnego przepływu krwi przez pracujące mięśnie oraz objętości i pojemności tlenowej krwi (zawartości hemoglobiny). Pułap tlenowy wyraża się w jednostkach bezwzględnych (L/min) albo w przeliczeniu na jednostkę masy ciała (ml/kg/min). Jest on uważany za dobry wskaźnik wydolności fizycznej, ponieważ określa zakres obciążeń, przy którym możliwe jest pełne pokrycie zapotrzebowania na tlen. Co więcej, tolerancja wysiłku zależy w znacznym stopniu od tego, jaki procent VO 2max jest wykorzystywany podczas pracy. U mężczyzn w wieku 18 30 lat, o przeciętnej aktywności ruchowej VO 2max wynosi 40-50 ml/kg/min, a u kobiet 30 40 ml/kg/min. różnica wielkości pułapu tlenowego kobiet i mężczyzn związana jest m.in. z większą zawartością tłuszczu w składzie ciała i mniejszą zawartością hemoglobiny we krwi u kobiet. Tempo pobierania tlenu zwiększa się już w pierwszych sekundach wysiłku, a po 2 5 min osiąga wielkość odpowiadającą zapotrzebowaniu na tlen lub pułapowi tlenowemu. Podczas wysiłków submaksymalnych, o zapotrzebowaniu na tlen nieprzekraczającym 75% VO 2max, osiągany jest stan równowagi czynnościowej charakteryzujący się stabilizacją VO 2. Po zakończeniu wysiłku VO 2 stopniowo zmniejsza się, pozostaje jednak większe niż w spoczynku przed wysiłkiem przez okres od kilku do kilkunastu godzin. Nadwyżka VO 2 po zakończeniu wysiłku w stosunku do wartości przedwysiłkowych nosi nazwę długu tlenowego. Zwiększenie zapotrzebowania na tlen po wysiłku jest spowodowane koniecznością uzupełnienia zapasów tlenu (w hemoglobinie i mioglobinie), 5

odbudowy zużytych w czasie wysiłku zasobów ATP, fosfokreatyny i glikogenu w mięśniach, usunięcia z tkanek i krwi kwasu mlekowego oraz wzmożoną wentylacją płuc (usuwanie z tkanek nadmiaru CO 2 ) i utrzymywaniem się przez dłuższy czas podwyższonej temperatury ciała i niektórych zmian hormonalnych. Najłatwiejszym do zmierzenia i zarejestrowania wskaźnikiem reakcji układu krążenia na wysiłek jest zwiększenie częstości skurczów serca (HR). Przyspieszenie czynności serca następuje niemal natychmiast po rozpoczęciu wysiłku i po upływie 2 5 min stabilizuje się na poziomie odpowiadającym intensywności wysiłku lub osiąga swoją maksymalną wielkość. W czasie wysiłków dynamicznych HR wykazuje prawie liniową zależność od intensywności wysiłku. U osób o małej wydolności fizycznej przyrosty HR w stosunku do obciążenia podczas wysiłków submaksymalnych są większe i maksymalna częstość skurczów serca (HR max ) osiągana jest przy mniejszej intensywności pracy niż u osób o dużej wydolności. Kąt nachylenia linii przedstawiającej zależność między HR a obciążeniem względnym (%VO 2max ) u ludzi o dużej i małej wydolności nie różni się, natomiast zależność HR obciążenie bezwzględne jest bardziej stroma u tych ostatnich. Większe przyrosty HR w stosunku do obciążenia występują także podczas pracy wykonywanej za pomocą małych grup mięśniowych (np. rąk) niż podczas pracy dużych grup mięśni kończyn dolnych. Wielkość HR max wykazuje niewielkie różnice indywidualne. Zależy ona przede wszystkim od wieku. W wieku 20 lat HR max wynosi około 200 skurczów/min i począwszy od tego okresu życia zmniejsza się o około 10 skurczów/min w ciągu każdych 10 lat. Przybliżoną wielkość HR max dla osób w wieku powyżej 20 lat można wyliczyć, posługując się prostym wzorem: HR max = 220 wiek Ilość tlenu, jaką człowiek jest w stanie pobrać w jednostce czasu, decyduje o stopniu pokrycia zapotrzebowania tlenowego podczas wysiłku fizycznego. METODY POMIARU MAKSYMALNEGO POCHŁANIANIA TLENU (VO 2MAX.) 1. Metody bezpośrednie polegają na analizowaniu składu powietrza pod względem zawartości tlenu i dwutlenku węgla, po czym następuje pomiar jego objętości. Badany w czasie testu oddycha przez specjalny ustnik lub maskę z zastawką jednokierunkową, a powietrze wdychane zbiera się do worków Douglasa. Zawartość tlenu i dwutlenku węgla w worku można dokładnie zbadać, przy użyciu metod absorpcyjnych. Metody bezpośrednie to metody bardzo dokładne, jednak wymagające zastosowania bardzo drogiej aparatury i długiego czasu oznaczeń badanego powietrza. W związku z tym powszechnie używa się do pomiaru maksymalnego pochłaniania tlenu tzw. metod pośrednich 6

2. Metody pośrednie wielkość VO 2max nie jest w nich mierzona, tylko szacowana, na podstawie następujących założeń : Istnienie liniowej zależności pomiędzy poborem tlenu a generowaną mocą. Istnienie liniowej zależności pomiędzy częstością skurczów serca a poborem tlenu. Istnienie liniowej zależności pomiędzy generowaną mocą a częstością skurczów serca. Uzyskanie maksymalnej częstości skurczów serca (HR max ) jest jednoznaczne z osiągnięciem VO 2max. Na podstawie tych założeń możliwe jest szacowanie VO 2max po zbadaniu częstości skurczów serca (HR) mierzonej w czasie wysiłków submaksymalnych. Błąd metod pośrednich mieści się w przedziale od 5 15%. Maksymalny pobór tlenu (VO 2max.), czyli pułap tlenowy to największa ilość tlenu, jaką organizm jest w stanie pochłonąć w ciągu jednej minuty. Głównym czynnikiem wyznaczającym indywidualny poziom VO 2max jest transport tlenu. 7

PODSTAWY FIZJOLOGII WYSIŁKU STATYCZNEGO Częstym składnikiem aktywności ruchowej człowieka są wysiłki statyczne, w czasie, których utrzymywane jest zwiększone napięcie mięśniowe, powstające w wyniku skurczów izometrycznych. Należą do nich takie formy pracy jak: przenoszenie, podtrzymywanie lub przesuwanie ciężkich przedmiotów, utrzymywanie wymuszonej pozycji ciała, wywieranie nacisku na dzwignie różnych przyrządów itp. Udział wysiłków statycznych w wykonywaniu czynności ruchowych bardzo zwiększa uciążliwość pracy. Przyczyniają się do tego zmiany zachodzące w pracujących mięśniach, powodujące szybki rozwój zmęczenia i swoista reakcja układu krążenia, charakteryzująca się min dużym wzrostem ciśnienia tętniczego krwi. Przyczyną szybkiego rozwoju zmęczenia podczas wysiłków statycznych jest przede wszystkim utrudnienie przepływu krwi przez pracujące mięśnie w wyniku zwiększonego ich napięcia, powodującego mechaniczny ucisk na naczynia krwionośne. Prowadzi to do upośledzenia zaopatrzenia mięśni w tlen i uniemożliwia skuteczne usuwanie ciepła oraz produktów przemiany materii (mleczan, CO 2 ) i innych substancji, np. jonów potasu z otoczenia komórek mięśniowych. W tej sytuacji zostają upośledzone: mechanizmy pobudzania komórek mięśniowych, czynność ich aparatu kurczliwego oraz przebieg procesów dostarczających energii do skurczów. Ponadto w wyniku zmian fizyko chemicznych w środowisku zewnątrzkomórkowym dochodzi do silnego drażnienia zakończeń nerwów czuciowych w przestrzeni międzykomórkowej, co przyczynia się do szybkiego narastania bólu mięśniowego. Część zakończeń nerwów czuciowych w mięśniach spełnia czynność receptorów metabolicznych. Odgrywają one prawdopodobnie ważną rolę w odruchowym pobudzaniu układu współczulnego podczas wysiłków statycznych. Maksymalny czas wykonywania wysiłków statycznych (czas utrzymywania skurczów izometrycznych o stałej sile) jest tym dłuższy, im siła niezbędna do pokonania oporu zewnętrznego stanowi mniejszy procent maksymalnej siły mięśni (MVC) zaangażowanych w wysiłku. Przy pokonywaniu takiego samego oporu zewnętrznego zmęczenie rozwija się, więc wolniej, jeżeli wysiłek wykonywany jest przez silniejszą grupę mięśni. Długotrwale mogą być wykonywane tylko te wysiłki, przy których obciążenie nie przekracza 10 15 % MVC. Przy większych obciążeniach czas wykonywania wysiłku szybko się skraca. Przy obciążeniu równym 30 % MVC ogranicza się on do kilku minut, a po przekroczeniu 50 % MVC stała siła skurczu nie może być dłużej utrzymywana niż przez 1 2 minuty. Podczas wysiłków statycznych zwiększa się pojemność minutowa serca, niezależnie od zapotrzebowania na tlen pracujących mięśni. Wzrost ten jest niewiele mniejszy podczas wysiłków o znikomym koszcie energetycznym, wykonywanych za pomocą 8

małych grup mięśniowych (np. zginaczy palców), niż podczas wysiłków związanych ze znacznie większym wydatkiem energii, wykonywanych za pomocą dużych grup mięśni (np. prostowników kolana) przy podobnej wielkości obciążenia względnego obu grup mięśni. Zwiększenie objętości minutowej serca podczas wysiłków statycznych następuje przede wszystkim w wyniku wzrostu HR. Częstość skurczów serca zwiększa się już w pierwszych sekundach wysiłku i jeżeli obciążenie nie przekracza 10 20 % MVC to po 1 3 min stabilizuje się na poziomie wyższym od spoczynkowego o 10 15 sk./min. Przy obciążeniach większych stan równowagi nie jest osiągany, częstość skurczów serca zwiększa się przez cały czas wykonywania wysiłku. Podczas wysiłków o obciążeniach 30 50 % MVC częstość skurczów serca zwiększa się do 120 160. Przy dalszych obciążeniach HR nie zwiększa się już z powodu bardzo krótkiego czasu wykonywania wysiłku. SV przy niewielkich obciążeniach do 20 % MVC nie zmienia się lub nieco zwiększa, natomiast przy większych obciążeniach zmniejsza się o 10 20 ml. Siła i szybkość skurczów lewej komory istotnie wzrastają. Zwiększa się pobieranie tlenu przez mięsień sercowy i przepływ wieńcowy. Niezmiernie charakterystyczną cechą reakcji układu krążenia na wysiłki statyczne jest duży wzrost układowego ciśnienia tętniczego. W odróżnieniu od wysiłków dynamicznych podczas statycznych wzrasta istotnie nie tylko ciśnienie skurczowe, lecz również rozkurczowe i średnie. Już przy obciążeniach 15 % MVC skurczowe i rozkurczowe ciśnienie (w tętnicy ramiennej) wzrastają o 1,3 kpa (10 mmhg). Podczas wysiłku polegającego na zaciśnięciu ręki na dynamometrze z siłą 30 % MVC skurczowe wzrasta o30 60 mmhg a rozkurczowe o 20 40 mmhg (uwaga! osoby z nadciśnieniem 220/130) Istotny wzrost ciśnienia tętniczego podczas wysiłków statycznych występuje w ciągu pierwszych sekund. Przy obciążeniach większych niż 10 15 % MVC ciśnienie tętnicze wzrasta przez cały czas wykonywania wysiłku dopóki siła mięśniowa utrzymywana jest na stałym poziomie. Zmniejszenie siły skurczu mięśni powoduje zahamowanie wzrostu ciśnienia, natomiast przerwanie pracy jego szybkie obniżenie się do poziomu wyjściowego. Przyczyną wzrostu ciśnienia w czasie wysiłków statycznych jest przede wszystkim zwiększenie objętości minutowej serca, przy braku zmian lub niewielkim wzroście oporu obwodowego. Odmienność reakcji ciśnienia tętniczego, występujących przy podobnym wzroście pojemności minutowej podczas pracy dynamicznej i statycznej, tłumaczy brak w tym ostatnim przypadku zmniejszenia oporu naczyniowego w pracujących mięśniach, typowego dla wysiłków dynamicznych. Związane to jest z mechanicznym uciskiem napiętych mięśni na naczynia krwionośne. 9

Przepływ krwi przez pracujące mięśnie jest utrudniony, jego wielkość zależy od siły skurczu mięśni i wzrostu ciśnienia tętniczego. Mimo wzrostu ciśnienia tętniczego odpowiedni przepływ krwi może być utrzymany jedynie przy niewielkich obciążeniach, nieprzekraczających 10 15 %MVC. Przy obciążeniach do 50 % możliwe jest jeszcze zwiększenie przepływu krwi, jest ono jednak niewystarczające z punktu widzenia potrzeb metabolicznych mięśni. Przy dalszym zwiększaniu obciążenia wzrost ciśnienia śródmięśniowego, oddziałującego na naczynia, uniemożliwia już dalsze zwiększenie przepływu krwi. ZNACZENIE REAKCJI PRESYJNEJ Wzrost układowego skurczowego i średniego ciśnienia tętniczego umożliwia utrzymywanie przepływu przez napięte izometrycznie mięśnie, dzięki czemu zatrzymanie przepływu występuje po osiągnięciu większej siły skurczu mięśni (napięcia), niż musiałoby to nastąpić przy niższym ciśnieniu tętniczym. Z punktu widzenia potrzeb pracujących mięśni reakcja ta ma znaczenie korzystne. Powoduje ona jednak znaczne obciążenia ciśnieniowe serca. U ludzi z chorobami układu krążenia duży wzrost ciśnienia tętniczego i przyspieszenie akcji serca może prowadzić do większego zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen, przekraczającego dopływ tlenu mimo wzrostu przepływu wieńcowego. Oczywiście jest duże niebezpieczeństwo związane z dużym i nagłym wzrostem ciśnienia tętniczego podczas wysiłków statycznych u ludzi z nadciśnieniem, miażdżycą naczyń mózgowych, po zakrzepach tych naczyń itp. 10