צריכת חמצן מרבית

צריכת חמצן מרבית (צח"מ) (גם VO₂ Max) היא שיעור ספיגת החמצן המרבי של גוף האדם במהלך אימון גופני. צריכת החמצן המרבית מבטאת את כמות החמצן המרבית שהגוף מסוגל לנצל בפעילות גופנית עצימה. מקור שם המונח הלועזי VO₂ הוא בהלחם בסיסים בין שלושת המרכיבים: "V" עבור Volume, נפח, O₂ - המסמל חמצן ו-Max עבור Maximum, כלומר מקסימלי.

ככל שעצימות האימון עולה, כך צריכת החמצן עולה בהתאמה, עד לנקודה שבה נשארת קבועה. נקודה זו היא צריכת החמצן המרבית (VO₂max) והיא מייצגת את מיצוי היכולת האירובית המרבית של האדם המבצע את הבדיקה. העלייה בעצימות הפעילות לא נפסקת לאחר הגעה לצריכת החמצן המרבית והיא נמשכת באמצעות הפקת אנרגיה במסלול האנאירובי. למעשה המונח "צריכה" מבטא את ה"ניצול" של החמצן מן האוויר.

מדידת צח"מ בתנאי מעבדה מספקת ערך כמותי עבור הכושר האירובי של ספורטאי. ערך זה משמש להשוואה בין אפקטיביות האימונים של אותו ספורטאי כמו גם בין ספורטאים שונים. ערך גבוה של חמצן מרבי הניתן לספיגה מצביע על סיבולת לב-ריאה גבוהה בביצועים ספורטיביים. ספורטאי עלית, כמו גם רצים תחרותיים למרחקים ארוכים, רוכבי כביש, גולשי סקי במישור וטריאתלטים מקצועיים, הם בעלי צח"מ של כ-80 מ"ל/ק"ג לדקה. בעלי חיים כמו סוסי מרוץ או אנטילוקפרה אמריקנית הם בעלי ערכי צח"מ של מעל 200 מ"ל/ק"ג לדקה.

ביטוי

צח"מ בא לידי ביטוי בדרך כלל בערכים של ליטר חמצן לדקה (ליטר/דקה). לחלופין, הוא מנורמל עבור משקל גוף כערך יחסי - בערכי מיליליטר של חמצן לקילו לדקה (מ"ל/ק"ג לדקה). הביטוי האחרון משמש על פי רוב להשוות את הביצועים של ספורטאי עלית בענפי סיבולת. אף על פי כן, צח"מ לא משתנה בדרך כלל בהתאם למשקל הגוף בצורה ליניארית, לא בקרב פרטים מאותו זן ולא בין בהשוואה בין זנים. לכן, השוואות ביצועים וערכי צח"מ של פרטים או זנים השונים בגודל הגוף צריך להעשות באמצעים סטטיסטיים הולמים כמו ניתוח של שונות משותפת.

מדידה וחישוב

מדידה

מדידת צח"מ מדויקת כוללת מאמץ פיזי עצים מספיק בזמן ובמאמץ כדי להגיע לגירוי מספר של המערכת האירובית. בבדיקות פיזיות כלליות, הדבר כרוך במבדק מאמץ על הליכון או אופניים נייחים במהלכו עצימות האימון הולכת ועולה בהדרגה. במהלך הבדיקה נמדדים בנשימה ריכוזי חמצן ופחמן דו-חמצני בשאיפה ובנשיפה. נקודת צריכת החמצן המרבית מגיעה כאשר ריכוז החמצן בנשימה נשאר קבוע למרות התגברות המאמץ.

חישוב: משוואת פיק

צח"מ מוגדר על ידי משוואת פיק:

$\mathrm {VO_{2}\;max} =Q\times \ (\mathrm {C_{a}O_{2}} -\mathrm {C_{v}O_{2}} )$

כאשר הערכים מושגים במהלך מאמץ בעצימות מרבית.

• Q מסמל את תפוקת הלב
• C_aO₂ את תכולת החמצן העורקי
• C_vO₂ את תכולת החמצן הוורידי
• (C_aO₂ – C_vO₂) ידוע גם כהפרש החמצן העורקי.

הערכת צח"מ על סמך בדיקת מאמץ שאינו מרבי

הדרישה להגיע למאמץ מרבי במטרה למדוד את הצח"מ המדויק עשויה להיות מסוכנת לאנשים עם בעיות במערכות הנשימה או הלב. לשם כך פותחו בדיקות מאמץ לא-מרבי המשמשות להערכת הצח"מ.

שיטת הדופק

על פי שיטה זו ערך צח"מ משוער מבוסס על הדופק המקסימלי ועל דופק המנוחה

${\text{V}}{\ce {O2}}{\text{ max}}\approx {\frac {{\text{HR}}_{\text{max}}}{{\text{HR}}_{\text{rest}}}}\times 15.3{\text{ mL}}/({\text{kg·minute}})$

משוואה זו משתמשת ביחס בין הדופק המקסימלי (HR_max) לבין דופק המנוחה (HR_rest) כדי לחזות את הצח"מ. חוקרים מזהירים שהנוסחה פותחה על בסיס מדידות בקרב ספורטאים שכולם גברים, מאומנים היטב, בגילאי 21 עד 51. לכן עשויה להתברר כלא אמינה כאשר מיישמים אותה על קבוצות אחרות. בנוסף, החוקרים ממליצים להציב בנוסחה מדידות אמיתיות של דופק מקסימלי ולא הערכה של הדופק על סמך הגיל.

מבחן קופר

קנת ה. קופר ביצע מחקר עבור חיל האוויר של ארצות הברית בשנות ה-60 המאוחרות. כתוצאה מהמחקר נולד מבחן קופר, בו הנבדק מבצע ריצה של 12 דקות והמרחק אותו הוא מצליח לכסות במהלכן נמדד. בהסתמך על מדידת המרחק, מבוצעת הערכה של הצח"מ על פי הנוסחה:

$\mathrm {VO_{2}\;max} \approx {d_{12}-504.9 \over 44.73}$

כאשר d₁₂ הוא המרחק במטרים שהנבדק הצליח לרוץ ב-12 דקות.

משוואה אפשרית נוספת למבחן זה היא:

$\mathrm {VO_{2}\;max} \approx {(35.97*d'_{12})-11.29}$

כאשר d'₁₂ הוא המרחק במיילים שהנבדק הצליח לרוץ ב-12 דקות.

היסטוריה

הפיזיולוג הבריטי ארצ'יבלד ויויאן היל הציג את רעיון ספיגת חמצן מרבית וחוב חמצן ב-1922. היל ורופא יהודי יליד גרמניה בשם אוטו מאירהוף חלקו את פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה על התגליותי שגילו בנוגע לייצור חום בשרירים. בהמשך לעבודה שביצעו, מדענים החלו למדוד צריכת חמצן במהלך פעילות גופנית. תרומות משמעותיות נעשו על ידי הנרי טיילור מאוניברסיטת מינסוטה, המדענים הסקנדינבים פר-אולוף אסטראנד ובנג סלטין בשנות ה-50 וה-60, מעבדת העייפות של הרווארד, אוניברסיטאות גרמניות והמכון למחקר שרירים בקופנהגן.

ראו גם

• פעילות אנאירובית
• פעילות אירובית
• סיבולת לב-ריאה
• ריווי חמצן בדם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא צריכת חמצן מרבית בוויקישיתוף

• "יש לי מושג מהי צריכת חמצן מרבית", דניאל קרן, שוונג.
• "מה זה VO2 MAX", endure.