TFmax a VO2max

Tento dokument slouží k prezentaci výsledků měření maximální spotřeby kyslíku (VO2max) a maximální tepové frekvence (TFmax).

VO2max se dá chápat jako měřítko tělesné zdatnosti. VO2max a TFmax se v různých doporučeních používají k vyjádření intenzity.

Nejprve jsou prezentovány samotné hodnoty TFmax a VO2max a jejich interpretace, pak jsou uvedena praktická doporučení pro tepovou frekvenci v různých situacích a na závěr jsou vzorce a tabulky pro přepočty intenzity cvičení. Červeně jsou vyznačeny individuální hodnoty. Teoretická vysvětlení jsou v obecném dokumentu Dávkování pohybové aktivity, kam jsou směřovány v jednotlivých otázkách odkazy z tohoto dokumentu.

Změny:

6.4.2013 opravena chyba výpočtu METminut z kcal (viz normy pro cvičení) a MET)
23.3.2012 doplněny a graficky přepracovány grafy pro VO2max
21.9.2011 Intenzita a klasifikace sportů (Klasifikace sportů)
4.3.2011 jídlo a pití při závodním výkonu (Jídlo a pití)
27.2.2011 zotavení po anaerobní zátěži (Zotavení)
20.12.2010 přidána kalkulace individuální hodnoty anaerobního prahu (Výkonnostní sport)
  9.11.2010 přechod na dynamické webové stránky, tzn. trochu jiný odkaz (přípona php)

Obsah:

TFmax

VO2max

Praktické užití

    Cvičení zdravé populace

    Redukce váhy

       Spalování kalorií podle tepové frekvence

       Denní a týdenní normy pro kalorickou spotřebu a cvičení

    Cvičení při chronických nemocech

    Výkonnostní a intenzivní rekreační sport

       Jídlo a pití

       Zotavení

    Klasifikace sportů

    Univerzální pravidla

       Velký objem lehkého anaerobního tréninku

       Univerzální vzorec

Přepočty

    Vzorce a tabulky pro přepočet intenzity na tepovou frekvenci

       Procento TFmax (%TFmax)

       Procento rezervy tepové frekvence (%TFrez)

       Procento VO2max (%VO2max)

       Procento rezervy kyslíkové spotřeby (%VO2rez)

       Metabolické ekvivalenty MET

       Relativní stupnice (Borg)

    Vzájemné přepočty intenzit

Tab. 1. Základní data - o cvičenci, samotném měření a výsledné TFmax a VO2max.

Pozn. - TFklid - tepová frekvence při klidném sezení (nejde tedy o frekvenci ráno po probuzení, kdy je nejnižší a správně ani o klidovou hodnotu při ležení při měření VO2max pulzoměrem). Věk je vypočten jako rozdíl data vyšetření a data narození. TFmax je maximální tepová frekvence. VO2max je maximální spotřeba kyslíku na kilogram a minutu. VO2max rel je relativní hodnota spotřeby kyslíku vztažená k průměru pro příšlušné pohlaví a daný věk. TFmax a VO2 max jsou změřeny

TFmax Ti tedy vyšel 150 tepů za minutu, VO2max 25 ml/kg.min. Tato kyslíková spotřeba představuje 86 % normy pro daný věk a pohlaví.

Maximální tepová frekvence (TFmax)

TFmax je individuální hodnota, která závisí hlavně na věku a nezávisí na trénovanosti. Používá se k vyjadřování intenzity cvičení. Viz TFmax.

Tab. 2. Odhad maximální tepové frekvence pomocí vzorců a z měřiče pulzu.

Maximální spotřeba kyslíku (VO2max)

Graf VO2max podle věku. S věkem VO2max klesá. Kromě světových závodníků a nemocných před transplantací srdce jsou ženy vyznačeny modře, muži červeně. Kolečko je hodnota měřená bicyklovou ergometrií. Při jízdě na kole je dosahováno o 5-15% nižších hodnot, proto mohou být takto změřené osoby ve srovnání znevýhodněny. Sporttester odhaduje hodnoty VO2max pro běh (to jen předpokládám, nemohu to nikde zjistit). Překlad názvů pásem (anglická verze zní ohleduplněji :-)): elite - vynikající, very good - mírný nadprůměr, good - lepší průměr, moderate - průměr, fair - horší průměr, low - mírný podprůměr, very low - podprůměr. Pásma jsou různá pro muže a pro ženy. V tomto grafu jsou vyznačena pásma pro muže (pro větší zobrazení v novém okně klikněte zde). Pokud chcete vidět stejné hodnoty s pásmy pro ženy, klikněte zde.

Z určitých rovnic vyplývá, že rychlost běhu je přímo úměrná VO2max. Můžeme si tak myslet, že dokážeme předvídat výsledek případného závodu. Podmínkou je, aby se všichni snažili stejně - což závodní situace splňuje - všichni se snaží na maximum. VO2max je zde sice vztažena na kilogram. Každý si ale musí odnést všechny svoje kilogramy, takže zákonitost stále platí. Stejnými zákonitostmi se řídí každý dopředný pohyb, kdy přemísťujeme svoji hmotnost, tedy i plavání, jízda na kole, na běžkách nebo na čemkoliv. Na rychlosti se ale samozřejmě podílí i technika pohybu a vybavení.

Není to však ani takto jednoduché. Hodnota VO2max (i TFmax) se zjišťuje během testů, které nepřekračují 10-20 minut. Každého asi napadne, že když závod potrvá 3 nebo 5 hodin, tak bude důležité ještě něco jiného. A tím je poloha anaerobního prahu. Netrénovaní ji mají na 50% TFmax a tréninkem se může posunout až na 95% TFmax. Trénovaný běžec si tak může dovolit běžet na vyšší tepové frekvenci, protože bude stále převážně v aerobním pásmu. A vyšší tep je totéž jako otáčky motoru - je přímo úměrný výkonu.

Jiná situace nastává, když přemísťujeme jiné břemeno než svoji hmotnost - jako je tomu třeba při přetahování lanem nebo stěhování nábytku. Pak rozhoduje celková spotřeba kyslíku (nikoliv vztažená na kilogram, dostaneme ji tedy z VO2max vyjádřenou v ml/kg.min vynásobením hmotností). Proto je na stěhování nejvhodnější zdatný kamarád, který je současně co největší.

Graf pro relativní hodnotu VO2max podle věku a pohlaví. Spotřeba kyslíku je vyjádřena jako procento normy. Umožňuje vzájemné srovnání zejména mezi ženami a muži. Rozmezí zde tedy platí pro obě pohlaví.

Více o VO2max viz VO2max v Dávkování pohybové aktivity

Praktické užití

Zde jsou z různých zdrojů shromážděna doporučení pro intenzitu cvičení. Provedené měření umožňuje určit individuální tepovou frekvenci (červená čísla).

Cvičení zdravé populace

Zdravý dospělý člověk by měl cvičit 5x týdně 30 minut střední intenzitou. Ta je charakterizována jako 40-60% TFrez (102-118 tepů/min). Alternativně může cvičit kratší dobu intenzivněji - tzn. 3x týdně 20 minut vysokou intenzitou (60-85% TFrez - 118-128 tepů/min). Jedná se tedy o tzv. aerobní cvičení. Kromě toho je doporučováno 2x týdně posilovat. Podrobnosti viz Cvičení průměrné populace.

Redukce váhy

Cvičení pro redukci váhy má svoje přesná doporučení podobně jako cvičení při hypertenzi, cukrovce atd. Zde nejsou dosud podrobně zpracována. Stručně ale lze říci, že takové cvičení má probíhat spíše při střední intenzitě než při vysoké - aby se spalovaly spíše tuky než cukry. A také aby se cvičení dalo vydržet déle - aby spálené kalorie stály za to. Cvičení má tedy být vydatnější co do trvání - jednotlivá cvičení spíše hodinu a celkový počet kilokalorií za týden 1000-2000. Některé úvahy o cvičení při nadváze viz Redukce váhy.

Na kalorie je možné pohlížet jako na míru energetického výdeje pro účely redukce váhy nebo míru výkonu nebo práce při tréninku.

Spalování kalorií podle tepové frekvence

Udává se, že při intenzitě 40% TFmax (60 tepů/min) tělo spaluje jenom tuky (mastné kyseliny)(viz Spalování živin při cvičení). Pro redukci váhy to však není ideální, protože intenzita je malá a spálení významnějšího množství kalorií by trvalo příliš dlouho. (100 kcal - 314 minut, viz Tab. 5).

Lineární závislost spotřeby kyslíku na tepové frekvenci (Obr. 12) a přímý přepočet na kcal (1 ml O2 je 4,9 kalorií) umožňuje přisoudit každé tepové frekvenci spotřebu kalorií za jednotku času. (Viz také Měření kalorií měřičem pulzu).

Tab. 8. Spalování kalorií podle tepové frekvence.

Denní a týdenní normy pro kalorickou spotřebu a cvičení

Kaloriemi se měří energetická hodnota přijaté potravy. Jelikož ale jde o vyjádření energie, tak mohou kalorie sloužit k vyjádření objemu cvičení.

Tab. 9. Denní a týdenní normy pro kalorickou spotřebu a cvičení. Výpočty využívají z individuálních hodnot jen váhu.

V horní části tabulky je individuální kalorická spotřeba pro úřednickou práci a sezení - podobné hodnoty, jen z různých zdrojů. Kalorie v dolní části tabulky jsou naopak měřítkem pohybové aktivity. Jsou to doporučení dle Stejskala (Stejskal 2009), který údává doporučenou pohybovou aktivitu v kcal/kg.týden a Americké kardiologické společnosti (Haskel 2007), kde se používají a METminuty. Kcal/kg.týden a METminuty jsou vždy dopočteny pro "konkurenční" metodu. Tak je možné metody porovnat - je vidět, že americká norma je 2-4x mírnější. Vzhledem k absolutní povaze METminut (a MET) je americká norma pro každého stejná (čísla jsou černá) a může se tak stát že pro někoho bude moc mírná a pro druhého příliš náročná. Viz Výhody a nevýhody MET).

Cvičení při chronických nemocech

Z cvičení profitují i lidé s chronickými chorobami. V tabulce jsou ty choroby, pro které byla v USA vydána doporučení. Váhání ohledně způsobu vyjařování intenzity se projevuje i zde.

Tab. 7. Intenzita cvičení ve zdravotních doporučeních. Adaptováno z Nelson 2007.

Výkonnostní a intenzivní rekreační sport

...Anaerobní práh leží u netrénovaných na 50% VO2max (103 tepů/min), tréninkem se může posouvat až k 90% (141 tepů/min) (viz Anaerobní práh).

...Vytrvalostní běh je 60-75% VO2max (113-127 tepů/min) (Horwill 1998).

...Maratón se běhá na 75-85% VO2max (127-136 tepů/min) (Hynunen 2010).

...Keňané běhají ve věku 14-17 let 6 mil denně, je to nutnost. Na střední škole běhají kromě dopravy do školy ještě dalších 6 mil. Polovina z toho je rychlostí 5k - to je 95% VO2max (145 tepů/min) (Horwill 1998).

Jídlo a pití při intenzivním výkonu

Tato pasáž pojednává o příjmu energie a tekutin při velmi intenzivních a dlouhých výkonech. Takové výkon jsou podávány nejspíše při závodech.

(Výpočty množství jídla a tekutin využívají z individuálních hodnot jen váhu.)

Při asi 40% TFmax (60 tepů/min) je energie v těle hrazena prakticky výhradně spalováním tuků (konkrétně mastných kyselin). Při vyšších intenzitách jsou energetické potřeby hrazeny stále více sacharidy. Ty se pak při závodních intenzitách stávají přednostním zdrojem.

Zásoby cukrů v těle jsou však poměrně malé. Jde jen o glykogen ve svalech (450 g), v játrech (70 g) a glukóza kolující v krvi (10 g). To by stačilo na cca 4 hodiny práce nižší intenzity okolo 55 % VO2max (108 tepů/min) či 90 min práce o intenzitě 65% VO2max (117 tepů/min) nebo 60 min práce o intenzitě 70% VO2max (122 tepů/min). Při delším výkonu je proto nutno cukry v průběhu doplňovat.

4 hodiny před samotným výkonem se doporučuje přijmout cca 5 g cukrů/kg (400 g).

Bezprostředně před výkonem (5 min) vypít sacharidový nápoj, cca 6-8 ml/kg (480 - 640 ml). Ten by ale měl obsahovat jen omezené množství jednoduchých cukrů, které mohou vyvolat nežádoucí reakci - vyplavení inzulinu a následný pokles glukózy v krvi.

Při vlastním sportovním výkonu dosahuje využitelnost cukrů cca 0,5-1,1 g/min, proto by sportovec při výkonu 90 min a delším přijímat řidší, tj. hypotonický nápoj o koncentraci cukrů asi 30-80 g/l, resp. průměrně okolo 60 g směsi glukózy, sacharózy a glukózových polymerů za hodinu, pitný režim řídit podle ztrát vody, např. 2-3 ml/kg (160 - 240 ml), v dávkách přijímaných po 15-20 min. (Čti však také Sportovní nápoje aneb nic se nemá přehánět.)

Po výkonu by měl sportovec zajistit obnovu čerpaného glykogenu, a to příjmem sacharidů okolo 25 g/h, celkem asi 10 g/kg tělesné hmotnosti (800 g) za den (v tekuté či polotekuté formě, zpočátku sacharidy s vyšším, pak středním glykemickým indexem), vhodné je zároveň přijímat i draslík, který napomáhá resyntéze glykogenu.

U výkonů trvajících déle než 90 minut lze doporučit tzv. sacharidovou superkompenzaci, kdy se nejprve intenzivním zatěžováním a omezeným příjmem cukrů v potravě glykogenové zásoby ve svalech vyčerpají, ale poslední tři dny před výkonem díky hyperglycidové dietě se glykogenové zásoby ve svalech vytvoří v množství vyšším, než byla výchozí úroveň. Hyperglycidová dieta představuje 600-800 g/sacharidů denně, při zohlednění váhy to je 6-10 g/kg denně (480 - 800 g). Jde o zvýšení podílu sacharidů na 65-80 % v celkovém objemu potravy. (Jansa 2007)

Zotavení

Zotavení po anaerobním zatížení lze urychlit aktivním odpočinkem, např. ve formě vyklusání - cca 20 min o intenzitě 40-70% VO2max (94-122 tepů/min). Viz Zotavení.

Klasifikace sportů

Sporty jsou klasifikovány dle dynamické a statické složky. Dynamická složka je charakterizována procentem VO2max. Červeně jsou kontaktní sporty nebo sporty s možností úrazu jiným mechanizmem. Křížek (+) značí sporty s možností synkopy (ztráty vědomí). MSK - maximální svalová kontrakce. Viz Intenzita podle typu sportu.

Univerzální pravidla

Zde jsou uvedena pravidla, která se vztahují na více předchozích skupin.

Velký objem lehkého aerobního tréninku

Tento způsob cvičení nebo tréninku je vhodný prakticky pro každého - pro dosud necvičící, pro nejširší populaci, pro redukci váhy a s určitými modifikacemi i pro vrcholové sportovce. Viz Velký objem aerobního tréninku.

Viz Univerzální vzorec.

Intenzita 50-70% TFmax představuje 75-105 tepů/min.

Viz Tréninkový impulz.

Intenzita v procentech TFmax

Vzorec

Obecně:
TF=%TFmax.TFmax

Individuálně:
TF=%TFmax.150
%TFmax se zadává jako desetinné číslo (50% je 0,5).

Příklad. TFmax je 150 a hledám tepovou frekvenci pro 50% TFmax:
TF=0,5.150=75 tepů/min

Tabulka

Tab. 3. Vyjádření intenzity v procentech TFmax.

Intenzita v procentech rezervy tepové frekvence (%TFrez)

Vzorec

Obecně:
TF=TFklid+%TFrez.(TFmax-TFklid)

Individuálně:
TF=70+%TFrez.(150-70)

čili
TF=70+%TFrez.80

Příklad - TFklid je 70, TFmax je 150 a hledám tepovou frekvenci pro 50% TFrez: %TFrez se zadá jako desetinné číslo (50% je 0,5).
TF=70+0,5.(150-70)=110 tepů/min.

Tabulka

Tab. 4. Vztah %TFrez a TF.

%TFrez se rovnají procentům rezervy spotřeby kyslíku (%VO2rez), proto je pro %VO2rez možno použít tuto tabulku.

Intenzita v procentech VO2max

Vzorec

Obecně:
TF=(%VO2max.$VO2max-b)/a
Výpočet obecného vzorce viz %VO2max v Dávkování pohybové aktivity.

Individuálně:
TF=(%VO2max.25 - -15.31)/ 0.27

Příklad. Někde v literatuře je uvedeno, že vytvalostní běh je od 60% VO2max výše. Jaká tepová frekvence odpovídá této intenzitě?

Procento VO2max se dosadí do vzorce jako desetinné číslo - tzn. 0,6 místo 60%:
TF=(0,6.25 - -15.31)/0.27=113 tepů/min

Tabulka

Tab. 5. Vztah VO2max a TF.

Intenzita v procentech rezervy spotřeby kyslíku (%VO2rez)

Procenta kyslíkové rezervy (%VO2rez) se rovnají procentům rezervy tepové frekvence (%TFrez). Proto viz Tab. 4.

Intenzita cvičení v metabolických ekvivalentech (MET)

Hodnoty MET se hledají v tabulkách. Přesto i pro každou intenzitu v MET je možné najít odpovídající tepovou frekvenci. Viz MET.

Vzorec

Obecný:
TF=(MET.3,5-b)/a

Individuální:
TF = (MET.3,5--15.31)/0.27

Příklad. Z tabulek víme, že běh rychlostí 8 km/hod představuje intenzitu přibližně 8 MET. Jaká tepová frekvence odpovídá této intenzitě?
TF = (8.3,5--15.31)/0.27 = 161 tepů/min

Tabulka

Tab. 6. Vztah MET a tepové frekvence.

Další praktické použití:

Pokud má někdo má měřič pulzu s ukazatelem kalorií, tak se dá využít toho, že pro šedesátikilovou osobu se METminuty přímo rovnají kilokaloriím (1 MET je 1 kcal na kilogram na hodinu čili 1 kcal na 60 kg za hodinu, čili 1 kcal za minutu). Jinak vážící osoby si mohou METminuty z kilokalorií vypočítat trojčlenkou s přímou úměrou. Příklad - při 80 kg se množství METminut rovná počet kcal krát 80/60 (METminuty=kcal.1.33). Viz MET.

(Kcal se na METminuty samozřejmě převádí analogicky. Musíme se jen rozhodnout, zda máme v trojčlence použít přímou nebo nepřímou úměru. K tomu je třeba si zapamatovat, že přímo úměrné hmotnosti jsou kilokalorie, ne METminuty. Pomoci by mohla logická úvaha - když tlustý i tenký odcvičí stejný počet METminut, tak tlustý bude mít víc kilokalorií. )

Intenzita v relativních stupnicích

Relativní stupnice také umožňují vyhnout se testování, měření pulzů a počítání. Na rozdíl od MET navíc umožňují individuální nastavení intenzity. Viz Relativní stupnice. I zde je ovšem možné jednotlivým bodům přiřadit určitou tepovou frekvenci.

Původní Borgova stupnice (15 bodů)

Vzorec

Obecný:
TF=TFklid+(Borg15-6)*(TFmax-TFklid)/14

Individuální:
TF=70+(Borg15-6)*(150-70)/14

to se dá zkrátit na

TF=70+5.71*(Borg15-6)

Příklad. Budeme-li muset cvičit intenzitou 14, což je asi v polovině škály, tak výpočet bude tento:
TF = 70+5.71*(14-6) = 116 tepů/min

Tabulka

Tab. 6b. Vztah bodů Borgovy stupnice a tepové frekvence.

Modifikovaná Borgova stupnice (10 bodů)

Vzorec

Obecný:
TF=TFklid+Borg10*(TFmax-TFklid)/10

Individuální:
TF=70+Borg10*(150-70)/10

to se dá zkrátit na

TF=70+8.00*Borg10

Příklad. V Amerických doporučení pro seniory začíná střední intenzita od 5 bodů desetibodové stupnice:
TF = 70+8.00*5 = 110 tepů/min

Tabulka

Tab. 6c. Modifikovaná Borgova stupnice a tepová frekvence.

Vzájemné přepočty intenzit