צריכת חמצן מרבית

המונח "צח"מ" מפנה לכאן. אם הכוונה למשמעות אחרת, ראו צוות חקירה מיוחד. 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. 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. 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. צח"מ מוגדר על ידי משוואת פיק: V O 2 m a x = Q ×   ( C a O 2 − C v O 2 ) {\displaystyle \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 CaO2 את תכולת החמצן העורקי CvO2 את תכולת החמצן הוורידי (CaO2 – CvO2) ידוע גם כהפרש החמצן העורקי. 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. על פי שיטה זו ערך צח"מ משוער מבוסס על הדופק המקסימלי ועל דופק המנוחה V O 2  max ≈ HR max HR rest × 15.3  mL / ( kg·minute ) {\displaystyle {\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 (HRmax) לבין דופק המנוחה (HRrest) 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. 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: V O 2 m a x ≈ d 12 − 504.9 44.73 {\displaystyle \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: V O 2 m a x ≈ ( 35.97 ∗ d 12 ′ ) − 11.29 {\displaystyle \mathrm {VO_{2}\;max} \approx {(35.97*d'_{12})-11.29}} כאשר d'12 הוא המרחק במיילים שהנבדק הצליח לרוץ ב-12 דקות. 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. פעילות אנאירובית פעילות אירובית סיבולת לב-ריאה ריווי חמצן בדם מדיה וקבצים בנושא צריכת חמצן מרבית בוויקישיתוף "יש לי מושג מהי צריכת חמצן מרבית", דניאל קרן, שוונג. "מה זה VO2 MAX", endure. Christofer J. Clemente, Philip C. Withers, Graham G. Thompson, Metabolic rate and endurance capacity in Australian varanid lizards (Squamata: Varanidae: Varanus): EVOLUTION OF ENDURANCE IN VARANIDS, Biological Journal of the Linnean Society 97, 2009-06-23, עמ' 664–676 doi: 10.1111/j.1095-8312.2009.01207.x E. M. Dlugosz, M. A. Chappell, T. H. Meek, P. A. Szafranska, Phylogenetic analysis of mammalian maximal oxygen consumption during exercise, Journal of Experimental Biology 216, 2013-12-15, עמ' 4712–4721 doi: 10.1242/jeb.088914 Niels Uth, Henrik S�rensen, Kristian Overgaard, Preben K. Pedersen, Estimation of V?O2max from the ratio between HRmax and HRrest ? the Heart Rate Ratio Method, European Journal of Applied Physiology 91, 2004-01, עמ' 111–115 doi: 10.1007/s00421-003-0988-y Tudor Hale, History of developments in sport and exercise physiology: A. V. Hill, maximal oxygen uptake, and oxygen debt, Journal of Sports Sciences 26, 2008-02-15, עמ' 365–400 doi: 10.1080/02640410701701016 David R. Bassett, Edward T. Howley, Maximal oxygen uptake: ???classical??? versus???contemporary??? viewpoints:, Medicine &amp Science in Sports &amp Exercise 29, 1997-05, עמ' 591–603 doi: 10.1097/00005768-199705000-00002 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1922, NobelPrize.org (באנגלית) Seiler, Stephen, A Brief History of Endurance Testing in Athletes, SportScience, ‏2011 History of Exercise Physiology, Human Kinetics, ‏10.11.2018 (באנגלית)