Волков В.В., Тамбовцева Р.В. Сравнение скорости максимального потребления кислорода в традиционном ступенчатом тесте и в анаэробном Вингейт-тесте

Скачать статью в pdf формате

Дата публикации: 01.03.2023 
DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_01_4
УДК 612.2

СРАВНЕНИЕ СКОРОСТИ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В ТРАДИЦИОННОМ СТУПЕНЧАТОМ ТЕСТЕ И В АНАЭРОБНОМ ВИНГЕЙТ-ТЕСТЕ

В.В. Волков, Р.В. Тамбовцева

ФГБОУ ВО Российский университет спорта «ГЦОЛИФК», г. Москва, Россия

Аннотация. Сравнивается максимальное потребление кислорода (МПК) и пиковое потребление кислорода при выполнении Вингейт-теста на велоэргометре. 21 профессиональный футболист (возраст 28,8±3,9 лет, вес 79±7,7 кг, МПК 44,7±5,9 мл/кг/мин) выполнили тест со ступенчато возрастающей нагрузкой и анаэробный 30-секундный Вингейт-тест. Найдена заметная корреляция (r=0,55) между скоростью МПК в ступенчатом тесте и пиковой скоростью потребления в конце Вингейт-теста при отсутствии статистически значимых различий между показателями (р <0,01). Максимальная аэробная мощность умеренно коррелировала (r=0,68) с МПК.
Ключевые слова: максимальное потребление кислорода, Вингейт-тест.

COMPARISON OF THE RATE OF MAXIMAL OXYGEN CONSUMPTION IN THE TRADITIONAL STEP TEST AND IN THE ANAEROBIC WINGATE TEST

V.V. Volkov, R.V. Tambovtseva

Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow, Russia

Annotation. The maximal oxygen consumption (VO₂max) and peak oxygen consumption are compared when performing the Wingate test on a bicycle ergometer. 21 professional soccer players (age 28.8±3.9 years, weight 79±7.7 kg, VO₂max 44.7±5.9 ml/kg/min) performed the step test and the 30-second anaerobic Wingate test. A significant correlation (r=0.55) was found between the rate of maximal oxygen consumption in the step test and the peak rate of consumption at the end of the Wingate test, with no statistically significant differences between the indicators (p<0.01). Maximal aerobic power moderately correlated (r=0.68) with maximal oxygen consumption.
Keywords: maximal oxygen consumption, Wingate test.

Введение. Регулярный контроль физической работоспособности крайне важен в управлении эффективностью тренировочного процесса. Но спортсмены и тренеры могут сталкиваться с определенными трудностями при прохождении классических лабораторных испытаний. Например, это большие затраты времени на процедуры тестирования, особенно это касается командных видов спорта. При средней продолжительности нагрузочного теста для определения только аэробных возможностей 10-15 минут (не считая подготовку и калибровку оборудования) хоккейной команды в 25 человек тестирование может занять несколько дней. Также очень велика физиологическая нагрузка на организм спортсмена при выполнении длительных максимальных тестов, что может негативно сказаться на тренировочном процессе. Возможно, именно из-за этого тестирование физической работоспособности спортсменов не проводится с той регулярностью, с которой необходимо для нормального контроля. Поэтому перед тренерами и специалистами по функциональной диагностике встает задача: при сохранении информативности упростить процедуру тестирования и снизить временные и физиологические затраты, вызванные ее прохождением. Исходя из вышесказанного, авторы формируют цель исследования – изучить взаимосвязь максимальной скорости потребления кислорода, зафиксированной во время теста с постепенно возрастающей нагрузкой и пиковой скорости потребления кислорода, полученной в максимальном 30-секундном Вингейт-тесте.

Методы и организация исследования. В эксперименте принял участие 21 профессиональный футболист из команды первой лиги национального футбольного чемпионата. Испытуемые выполнили два теста на велоэргометре: тест со ступенчато повышающейся нагрузкой для определения МПК и 30-секундный Вингейт-тест.

Для определения аэробных способностей использовался ступенчатый тест с начальной нагрузкой 80 Вт и приростом нагрузки 40 Вт каждые 2 мин. Тест выполнялся на велоэргометре “Lode Excalibur” (Голландия) до отказа испытуемого от дальнейшего продолжения работы с темпом педалирования 80 об/мин. Дополнительным критерием достижения МПК была величина дыхательного коэффициента выше 1,1. МПК определяли как наибольшее значение, усредненное за 30 секунд на последней нагрузке непосредственно перед отказом от работы. Максимальную аэробную мощность определяли как нагрузку, которую испытуемый выполнил не менее чем на 3/4 по продолжительности ступени перед отказом от работы. Анаэробный порог (точка респираторной компенсации) определялся визуально по методу Селуянова В.Н. [1] и методу вентиляционных эквивалентов [2].

После 2 часов отдыха испытуемые выполнили второй тест для определения анаэробных возможностей. Ставилась задача выполнить педалирование на велоэргометре с максимально возможной скоростью с самого начала и сохранять максимальное усилие до конца теста. Тест выполнялся с ходу (со 100 об/мин) с нагрузкой 7,5% от массы тела испытуемого. Измеряли пиковую и среднюю мощность работы, а также индекс усталости [3]. Дополнительным измеряемым параметром было потребление кислорода: испытуемые выполняли Вингейт-тест в маске газоанализатора. Фиксировалось максимальное значение, усредненное за последние 5 секунд теста 30-секундного теста.

Результаты исследования и их обсуждение. МПК и максимальная аэробная мощность в ступенчатом тесте составили 3,5±0,4 л/мин и 295±27 Вт соответственно. На рисунке 1 показана взаимосвязь этих показателей (r=0,68): найдена умеренная корреляция между МПК и максимальной мощностью.

 

Рис. 1. Взаимосвязь МПК в ступенчатом тесте и максимальной аэробной мощности

Пиковое потребление кислорода во время Вингейт-теста составило 3,3±0,5 л/мин и статистически значимо не отличалось от МПК, полученного в традиционном нагрузочном тесте (р<0,01). На рисунке 2 представлена взаимосвязь предельных значений потребления кислорода в этих двух тестах. При отсутствии значимых различий средних мы можем наблюдать заметную корреляцию (r=0,55) между максимальной скоростью потребления кислорода во время ступенчатого теста и пиковой скоростью потребления кислорода в конце Вингейт-теста.

Рис. 2. Взаимосвязь МПК в ступенчатом тесте и пикового потребления кислорода при 30-секундном Вингейт-тесте

Основные результаты эксперимента демонстрируют заметную корреляцию между МПК в ступенчатом тесте и пиковым потреблением кислорода в Вингейт-тесте при отсутствии значимых различий в средних значениях. Также была показана умеренная корреляция между МПК и максимальной мощностью работы, достигнутой во время ступенчатого теста.

Литература показывает, что ученые неоднократно предпринимали попытки оценить аэробные характеристики с помощью максимальных коротких тестов. В отличие от нашего исследования для подобных экспериментов чаще всего используется 90-секундный максимальный тест (так называемый «длинный Вингейт»). Он, очевидно, более тяжелый для испытуемых, но тем не менее полученные нами данные согласуются с другими исследованиями. Например, в работе Serresse [4] было показано, что потребление кислорода достигло плато в последние 30 секунд 90-секундного теста (при 95% и более от МПК). Авторы делают вывод о том, что 90-секундный максимальный тест может быть использован для получения значения потребления кислорода близкого к МПК, несмотря на его короткую продолжительность.

Carter и соавторы [5] также озадачились поиском теста, который мог бы одновременно протестировать две энергетические системы. В их работе было показано достижение в 90-секундном тесте «во всю» 93,3±2,6% и 84,9±2,3% от МПК для подростков и мужчин соответственно. В данной работе взаимосвязь аэробных параметров классического нагрузочного теста и 90-секундного максимального теста не была представлена. В свою очередь в работе Burnley и соавторов [6] показано, что максимальный 3-минутный тест можно использовать для определения МПК у взрослых активных испытуемых, и также была показана высокая корреляция (r=0,96) между МПК в традиционном нагрузочном тесте и потреблением кислорода при максимальном 90-секундном тесте.

Чуть позже Sperlich и соавторы [7] показали, что МПК в конце традиционного лабораторного теста статистически не отличается от значения потребления кислорода, полученного во время 3-минутного максимального теста, но показало большие межиндивидуальные различия (от 1057 до 1312 мл/мин) и умеренную корреляцию (r=0,61) между двумя показателями. Похожие данные получены нами в текущем исследовании, но с использованием максимального теста меньшей продолжительности. А совсем недавно выходит работа Cerasola и соавторов [8], в которой показано, что 20- и 60-секундные тесты могут быть ценным инструментом для регулярной оценки работоспособности юных спортсменов, так как они способны предсказывать результат в гребле на 2000 метров. То есть без дорогостоящего оборудования за несколько минут можно получить информацию, которую дают специальные диагностические стенды. В данной работе показана связь мощности и спортивного результата, а потребление кислорода не измерялось. В пользу этих данных нами также была продемонстрирована умеренная корреляция между максимальной аэробной мощностью и МПК.

Так как данное исследование проводилось в рамках УМО и тренерским штабом, была дополнительно поставлена задача оценить анаэробные возможности спортсменов; нами было принято решение выполнить классический Вингейт-тест. Оценка пикового потребления кислорода по критерию «плато» при такой короткой продолжительности нагрузки часто затруднительна. Пример одного измерения показан на рисунке 3.

Рис. 3. Реакция скорости потребления кислорода при выполнении Вингейт-теста.

Возможно, для облегчения обработки данных необходимо увеличить продолжительность Вингейт-теста до 60-90 секунд, как показано в работах [4-7]. Но и при данном дизайне получены интересные данные.

Если в дальнейших исследованиях будет достоверно установлена связь МПК и пикового потребления кислорода в коротких максимальных тестах (30-90 секунд), то спортсмены, тренеры и спортивные врачи могут получить методологию, которая позволит значительно экономить время, которое уходит на тестирование аэробных способностей. Дополнительным плюсом данного подхода, несомненно, является одновременное получение параметров, отражающих анаэробную производительность: пиковая и средняя мощность, индекс усталости. Это обстоятельство освобождает спортсмена от необходимости выполнять дополнительные тесты.

Данное исследование имеет свои ограничения. Во-первых, это небольшая выборка и исследование необходимо продолжать. Во-вторых, наблюдались некоторые сложности при измерении потребления кислорода во время максимальных усилий. Максимальные анаэробные тесты, в том числе и Вингейт-тест, часто сопряжены с задержкой дыхания и это могло повлиять на данные по потреблению кислорода. На рисунке 3 видны достаточно резкие колебания значений, возможно, связанных с избыточным натуживанием. И в-третьих, сложно контролировать активность мышц туловища и рук во время максимального спринтерского ускорения, а объем активной мышечной массы в этот момент может повлиять на потребление кислорода [9-10]. Для обхода этого ограничения, возможно, необходимо снизить сопротивление педалей для выполнения Вингейт-теста. Данный вопрос необходимо исследовать дополнительно.

Заключение. Среднее значение МПК, полученное в ступенчатом тесте, не отличается от пикового потребления, полученного в конце Вингейт-теста. Найдена заметная корреляция между максимальной скоростью потребления кислорода в ступенчатом тесте и пиковой скоростью потребления в максимальном 30-секундном тесте. Также была показана умеренная корреляция между МПК и максимальной аэробной мощностью. Данные наблюдения имеют важное практическое значение для экономии времени, для диагностики и для получения важных прогностических данных в полевых условиях, когда недоступно дорогостоящее оборудование.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Физиологические механизмы и методы определения аэробного и анаэробного порогов / В.Н. Селуянов, Е.Б. Мякинченко, Д.Г. Холодняк, С.М. Обухов // Теория и практика физической культуры. – 1991. – № 10. – С. 10-18. [In English] Seluyanov V.N., Myakinchenko E.B., Kholodnyak D.B., Obukhov S.M. Physiological mechanisms of identifying aerobic and anaerobic thresholds. Theory and Practice of Physical Culture, 1991, 10, pp. 10-18.
2. Wasserman, K. The anaerobic threshold measurement to evaluate exercise performance / Wasserman // Am Rev Respir Dis. – Feb, 1984. – Vol. 129 (2 Pt 2). – pp. S35-40.
3. Vandewalle, H. Standard anaerobic exercise tests / H. Vandewalle, G. Pérès, H. Monod // Sports Med. – Jul-Aug, 1987. – Vol. 4(4) – 268-289
4. Estimation of the contribution of the various energy systems during maximal work of short duration / O. Serresse, G. Lortie, C. Bouchard, Boulay // Int J Sports Med. – Dec, 1988. – Vol. 9(6). – pp. 456-460.
5. Physiological responses to 90 s all out isokinetic sprint cycling in boys and men / H. Carter, J. Dekerle, G. Brickley, C. A. Williams // J Sports Sci Med.– Dec 1, 2005. – Vol. 4(4). – pp. 437-445.
6. Burnley, M. A 3-min all-out test to determine peak oxygen uptake and the maximal steady state / M. Burnley, J. H. Doust, A. Vanhatalo // Med Sci Sports Exerc. – Nov 2006. – Vol. 38(11). – pp. 1995-2003.
7. Are peak oxygen uptake and power output at maximal lactate steady state obtained from a 3-min all-out cycle test? / Sperlich B., Haegele M., Thissen A. [et al] // Int J Sports Med. – Jun 2011. – 32(6). – pp. 433-437.
8. Predicting the 2000-m Rowing Ergometer Performance from Anthropometric, Maximal Oxygen Uptake and 60-s Mean Power Variables in National Level Young Rowers / Cerasola D., Bellafiore M., Cataldo A. [et al] // J Hum Kinet. – Oct 31, 2020. – Vol. 75. – pp. 77-83.
9. Cardiorespiratory responses to maximal arm and leg exercise in national-class marathon runners / deJong, K. Bonzheim, B. Franklin, W. Saltarelli // Phys Sportsmed. – Jun 2009. – Vol. 37(2). – pp. 120-126.
10. Monahan, K. E. Assessment of Aerobic and An-aerobic Threshold in Five Different Technique Specific Incremental Treadmill Tests in Cross Country Skiing. Master's Thesis in Exercise Physiology / K. E. Monahan. – Department of Biology of Physical Activity, University of Jyväskylä, 2016. – 73 p.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Василий Васильевич Волков – преподаватель кафедры Биохимии и биоэнергетики спорта имени Н.И. Волкова, РГУФКСМиТ, Москва, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.. 
Ритта Викторовна Тамбовцева – доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой Биохимии и биоэнергетики спорта имени Н.И. Волкова, РГУФКСМиТ, Москва, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.. 

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Vasilij Vasil’evich Volkov – Lecturer of the Department of Biochemistry and Bioenergetics of Sports named after N.I. Volkov, Moscow, Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism (SCOLIPE), e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.. 
Ritta Viktorovna Tambovtseva – Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biochemistry and Bioenergetics of Sports named after N.I. Volkov, Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism (SCOLIPE), Moscow, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Для цитирования: Волков, В. В. Сравнение скорости максимального потребления кислорода в традиционном ступенчатом тесте и в анаэробном Вингейт-тесте / В. В. Волков, Р. В. Тамбовцева // Современные вопросы биомедицины. – 2023. – Т. 7. – № 1. DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_01_4
For citation: Volkov V.V., Tambovtseva R.V. Comparison of the rate of maximal oxygen consumption in the traditional step test and in the anaerobic Wingate test. Modern Issues of Biomedicine, 2023, vol. 7, no. 1. DOI: 10.24412/2588-0500-2023_07_01_4