آستانه بی هوازی به عنوان بیشترین درصد VO2maxکه در آن تجمع سریع در میزان لاکتات خون یا افزایش نسبت لاکتات به پیروات مشاهده نمی‌شود،تعریف می‌شود(28).دربار کاری فراتر از آستانه بی هوازی میزان تجمع اسید لاکتیک خون به طور ناگهانی افزایش می‌یابد. تعاریف مختلفی از آستانه بی هوازی ارائه شده است. افزایش نسبت تهویه دقیقه‌ای به مصرف اکسیژن، بدون اینکه افزایش هم‌زمان در معادل تهویه‌ایCO2اتفاق افتد، نیز نشان دهنده آستانه بی هوازی می‌باشد(28). به هنگام افزایش بار کار در خلال یک آزمون فزاینده سه مرحله برای فراهم شدن انرژی مورد نیاز فعالیت وجود دارد. در خلال اولین مرحله انرژی به طور کامل از فرایندهای متابولیک هوازی تأمینمی‌شود. اولین نقطه شکست، آغاز مرحله دوم آستانه هوازی است که با افزایش تقریبی لاکتات خون به دو میلی مول در لیتر و همچنین افزایش اندک در معادل تهویه‌ای اکسیژن همراه است. دومین نقطه شکست، آغاز مرحله بی هوازی است که با افزایش لاکتات خون به چهار میلی مول در لیتر و همچنین افزایش ناگهانی در معادل تهویه‌ای اکسیژن همراه است(26)

اسید لاکتیک: اسیدی با فرمول شیمیایی  C3H6O3است. این اسید محصول نهایی گلیکولیز بی هوازی است که در اثر عمل آنزیم لاکتات دهیدروژناز و با مصرف یک مولکولNADH از پیروات حاصل می‌شود. تولید اسید لاکتیک یک راه حل سازشی است که از طریق آن تداوم مسیر گلیکولیز تضمین می‌شود. بدین ترتیب که در تبدیل پیروات به لاکتات یک مول NADH مصرف می‌شود و یک مولNAD تولید می‌شود کهNAD مورد نیاز برای انجام واکنش ششم گلیکولیز یعنی تبدیل گلیسرالدئید 3 – فسفات به 1و 3 بیس فسفوگلیسرات را فراهم می‌آورد. برای انجام این واکنش به NAD نیاز می‌باشد(5).

2-3. روش‌های مختلف تعیین آستانه بی هوازی:

شاخصفیزیولوژیک آستانه بی هوازیرابطهبسیارنزدیکیباعملکرداستقامتیورزشکارانداردوتدوینوکنترلبرنامه‌هایتمرینیورزشکارانبراساسآنصورتمی‌پذیرد،باتوجهبهاهمیتفوق‌العادهاینشاخصفیزیولوژیکروش‌هایدقیقیاعمازتهاجمیوغیرتهاجمیجهتتعیینآنابداعگردیدهاست که در این فصل برخی از روش‌های معرفی شده است(47،15،5).

2-3-1. آستانه لاکتات و روش‌های اندازه گیری آن:

بسیاری از پژوهشگران، آستانه لاکتات را شاخص خوبی برای تعیین عملکرد ورزشکار در ورزش‌های استقامتی می‌دانند. آستانه لاکتات نقطه‌ای است که در آن غلظتلاکتاتخون حین یک آزمون فزاینده استاندارد شروع به تجمع ناگهانی می‌کند. در جریان فعالیت‌های سبک تا متوسط، لاکتات خون تنها افزایش اندکی نسبت به سطوح استراحتی از خود نشان می‌دهد. با افزایش شدت فعالیت، لاکتات به سرعت تجمع پیدا می‌کند. بر این اساس، تصور بر این است که آستانه لاکتات بازتابی از تأثیر متقابل دستگاه‌های تولید انرژی هوازی و بی هوازی است(5). برخی از پژوهشگران عقیده دارند آستانه لاکتات نشان دهنده تغییر جهت معنی دار متابولیسم به سمت گلیکولیز بی هوازی است که پیامدهای آن افزایش لاکتات خون و عضله می‌باشد(5،40). در مورد ارتباط آستانه لاکتات و متابولیسم بی هوازی در عضله، بحث‌های ضد و نقیض  زیادی وجود دارد. عضلات به احتمال زیاد لاکتات را درست قبل از رسیدن به آستانه لاکتات تولید می‌کنند که به وسیله سایر بافت‌ها دفع می‌شود. در مجموع تعیین دقیق یک نقطه مشخص به عنوان آستانه لاکتات همیشه کار ساده‌ای نیست. به همین دلیل،پژوهشگران اغلب ارزشی قراردادی بین 2 تا 4 میلی مول لاکتات را برای نشان دادن نقطه‌ای که لاکتات خون شروع به تجمع می‌کند، در نظر می‌گیرند. در این روش که به نام  تعیین آستانه لاکتات بر اساس مقادیر ثابت غلظت لاکتات خون[1] معروف است، نقطه رسیدن غلظت لاکتات خون به میزان 5/2، 3، 5/3، 4 میلی مول در لیتر به عنوان آستانه لاکتات در نظر گرفته می‌شود(22). روش دیگر استفاده از تغییرات لاکتات خون در حین یک آزمون فزاینده استاندارد و تعیین نقطه‌ای که در آن غلظت لاکتات یکباره افزایش می‌یابد به عنوان آستانه لاکتات است (شکل2-2). یکی از بهترین روش‌ها جهت پیش بینی عملکرد ورزشکار در فعالیت‌های استقامتی مانند دوچرخه سواری و دوهای استقامتی استفاده از همین روش می‌باشد(22). توانایی پرداختن به ورزش‌هایی با شدت بالا بدون تجمع لاکتات برای ورزشکاران بسیار سودمند است،چون تشکیل لاکتات نقش مهمی در بروز خستگی دارد.

1 – fixed blood lactate accumulation

مفهوم نقطه شکست تهویه‌ای[1] :

هنگامی که افزایش شدت تمرین به سوی حداکثر پیش می‌رود، در نقطه‌ای تهویه نامتناسب با مصرف اکسیژن افزایش می‌یابد که نقطه شکست تهویه‌ای نامیده می‌شود(شکل2-3). هنگامی که میزان کار از 55 تا70 درصد حداکثر اکسیژن مصرفی تجاوز کند، اکسیژن تحویلی به عضلات برای نیازهای اکسایشی کافی نخواهد بود. برای جبران این حالت، انرژی بیشتر از روند گلیکولیز تأمینمی‌شود. این روند تولید و تجمع اسید لاکتیک را افزایش می‌دهد. اسید لاکتیک با بی کربنات سدیم (که نقش تامپونی برای اسید لاکتیک دارد) ترکیب شده و تشکیل لاکتات سدیم می‌دهد، آب وCO2 تولید می‌شود. این CO2که به نام CO2غیر متابولیک معروف است، به CO2 متابولیکی که در انتهای زنجیره انتقال الکترون تولید می‌شود، اضافه شده و پس از وارد شدن به خون منجر به افزایش غلظت CO2 در جریان خون می‌شود. افزایش CO2 گیرنده های شیمیایی را تحریک می‌کند و این گیرنده‌ها علایمی را به مرکز دمی ارسال می‌دارند تا تهویه افزایش یابد. بنابراین نقطه شکست تهویه‌ای بازتابی از واکنش تنفسی به افزایش مقدار CO2 است و در جهت تأمین کردن اکسیژن مصرفی اتفاق نمی‌افتد(36،5).

1 –   The Ventilatory  Breakpoint.

. مفهوم آستانه تنفسی و روش‌های مختلف تعیین آن:

آستانه تنفسی وسیله ایست که برای برآورد غیر تهاجمی آستانه لاکتات با استفاده از پارامترهای تنفسی از قبیل VE، VO2، VCO2، RER، v-slop، spo2% مورد استفاده قرار می‌گیرد. غالباً در خلال اجرای یک وهله فعالیت ورزشی که با شدت فزاینده و یا با درصد یکسانی از  VO2max انجام شود، این دو آستانه در نقطه زمانی مشابهی پدیدار می‌شوند. در اغلب شرایط، زمان وقوع آستانه تنفسی نشانگر وقوع آستانه لاکتات است، با این وجود این ارتباط همواره مسلم نیست. برای مثال افرادی که به بیماری مک آردل مبتلا هستند، به علت فقدان فسفوریلاز عضله، لاکتات و یون هیدروژن خون آن‌ها هنگام ورزش افزایش نمی‌یابد. افراد مبتلا به این بیماری هنگام ورزش با شدت فزاینده حتی اگر غلظت لاکتات خون آن‌ها در حد زمان استراحت باقی بماند، آستانه تنفسی مشخصی دارند. تخلیه ذخایر گلیکوژنی قبل از ورزش نیز ارتباط بین آستانه تنفسی و آستانه لاکتات را بهم میزند(5،39).

 

 

2-3-3-1.مفهوم و روش کنترل معادل تهویه‌ای اکسیژن و استفاده از آن در تعیین آستانه بی هوازی:

نسبت بین حجم هوای تهویه‌ای (VE) و مقدار اکسیژن مصرفی(VO2) توسط بافت‌ها نشانه میزان کارایی تنفس است. این نسبت را معادل تهویه‌ای اکسیژن یا (VE/VO2)می‌نامند. این نسبت معمولاً بر حسب مقدار لیتر هوای تنفسی به هر لیتر اکسیژن مصرفی اندازه گیری می‌شود. در حال استراحت ممکن است بین 23 تا 28 لیتر هوا به ازای هر لیتر اکسیژن مصرفی باشد. این مقدار هنگام اجرای تمرینات سبک نظیر پیاده روی تغییر بسیار کمی می‌کند. ولی هنگامی که شدت کار به حداکثر خود نزدیک می‌شود، ممکن است به 30 لیتر هوا به ازای هر لیتر اکسیژن مصرفی رسد. با این وجود معمولاً  VE/VO2در دامنه وسیعی از شدت فعالیت نسبتاً ثابت باقی می‌ماند. این ثبات نشانه آن است که دستگاه‌های کنترل کننده تنفس به طور مناسب با نیاز بدن به اکسیژن سازگار هستند(5). یکی روش‌های کنترل معادل تهویه‌ای اکسیژن، بدین گونه است که آستانه بی هوازی به وسیله افزایش ناگهانی در نمودار مربوط به معادل تهویه‌ای اکسیژن، بدون اینکه با افزایش در نمودار مربوط به معادل تهویه‌ایCO2همراه باشد، تعریف می‌شود(شکل2-4). جهت تعیین این نقطه بر روی نمودار معادل تهویه‌ای اکسیژن می‌توان از نرم افزار  استفاده کرد. در صورت لزوم بعد از تعیین این نقطه، ضربان قلب، سرعت دویدن و غلظت لاکتات معادل با آن مشخص می‌گردد و به عنوان متغیر های معادل با آستانه بی هوازی در نظر گرفته می‌شود و در جهت تدوین و طراحی برنامه‌های تمرینی از آن‌ها استفاده می‌شود(36،5).

. نسبت تبادل تنفسی(RER):

نسبت CO2 تولیدی به اکسیژن مصرفی است که با اندازه گیری مستقیم و تجزیه و تحلیل گازهای تنفسی سنجیده می‌شود. تفاوت بین پاسخ  VO2و  VCO2را با نسبت تبادل تنفسی توصیف می‌کنند(شکل2- 5).افزایش نسبت تبادل تنفسی نشان دهنده افزایش اتکا به کاتابولیسم کربوهیدرات است،که به نوبه خود باعث افزایش   CO2تولیدی می‌شود.به طور مثال هنگام استراحت، یعنی زمانی که کاتابولیسم چربی ها غالب است، RER تقریبا 7/0 است.این وضعیت نشان می دهد که   VCO2متابولیک تولیدی کمتر از VO2مصرفی بدناست. هنگام فعالیت ورزشی،RER   به سوی عدد یک افزایش می یابد که این وضع نشان دهنده افزایش  VCO2نسبت به VO2 است. در نتیجه، در آن دسته از فعالیت های ورزشی که با شدت کمتر انجام می شوند،یعنی زمانی که  RER به 7/0 نزدیک است، چربی به عنوان سوبسترای غالب استفاده می شود. در استفاده از RER جهت تعیین آستانه بی هوازی معمولا رسیدن RER به یک مقدار مشخصی که معمولا 1 یا 1/1 است به عنوان آستانه بی هوازی در نظر گرفته می شود(5،61).

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   ابعاد سازگاری شغلی

-3-3-3. روش %SPO2:

این واژه به درصد اشباع همو گلوبین از اکسیژن اشاره می کند و عبارت است از نسبت مقدار واقعی ترکیب اکسیژن با هموگلوبین به ظرفیت اکسیژن هموگلوبین(61).

روش کنترل %SPO2به این صورت است کهدر این روش ابتدا مقادیر %spO2 در خلال یک آزمون فزاینده استاندارد یا به صورت مستقیم از طریق نمونه گیری خونی یا به صورت غیر تهاجمی، به وسیله دستگاه puls oximeter از نوک انگشت سبابه اندازه گیری می شود، سپس میانگین مقادیر %spO2در هر یک مقطع زمانی(معمولا 30 ثانیه تا یک دقیقه) محاسبه می شود و به دنبال آن  نمودار %spO2به سرعت ترسیم می شود و سرعتی را که این منحنی در آن دچار کاهش ناگهانی می شود به عنوان سرعت آستانه بی هوازی در نظر گرفته می شود(شکل2-6). تعیین این نقطه بر روی نمودار معمولا به وسیله نرم افزارهای تخصصی انجام می شود تا از اشتباهات و سوگیری های احتمالی جلوگیری شود، هر چند روش تعیین چشمی هم قابل استفاده است. ضربان قلب معادل با این سرعت از طریق میانگین گیری از ضربان های ثبت شده معادل با این سرعت بدست می آید و به عنوان ضربان قلب آستانه در نظر گرفته می شود(61).

-4. روشV-slope:

روشی غیر تهاجمی جهت تعیین آستانه بی هوازی می باشد. بیور و همکارانش در سال 1986 این روش را معرفی کردند(8). منطق ارائه شده برای این روش بر این فرضیه مبتنی است که افزایش CO2 تولیدی ناشی از بافر شدن اسید به وسیله بی کربنات ، با رسم نمودار افزایش VCO2 نسبت به VO2 بهتر تعیین خواهد شد. در این روش نمودار مربوط به VCO2 به VO2 ترسیم می شود به طوریکه VCO2بر روی محور y ها و   VO2بر روی محور x ها ترسیم می شود(شکل2-7). این نمودار  شامل دو بخش است: بخش اول آن که ارتباط بین دو متغیر خطی است و بخش دوم که ارتباط از حالت خطی خارج می شود. بر روی هر یک از این بخش ها خط رگرسیون ترسیم می شود و نقطه تلاقی این دو خط به عنوان آستانه بی هوازی در نظر گرفته می شود(61).

. نقطه شکست ضربان قلب[1](HRDP):

نقطه شکست ضربان قلب به عنوان یک شاخص در برآورد غیر تهاجمی آستانه بی هوازی مورد استفاده قرار می گیرد. نقطه شکست ضربان قلب، نقطه ایست که در آن ارتباط بین ضربان قلب – بار کار از حالت خطی خارج می شود و نمودار به شکل منحنی درمی آید(48،50). جهت تعیین نقطه شکست ضربان قلب بایستی ضربان قلب در خلال انجام یک تست فزاینده به طور مداوم (هرچند ثانیه یک بار) ثبت شود. سپس مقدار میانگین برای ضربان قلب در فواصل زمانی یکسان مشخص می شود. جهت ترسیم نمودار ضربان قلب- بار کار مقادیر میانگین بدست آمده از ضربان قلب روی محور عمودی قرار می گیرند و میزان بار کاری معادل با هر میانگین بر روی محور افقی قرار می گیرند، از متصل کردن محل تلاقی این نقاط به یکدیگر نمودار ضربان قلب – بار کار بدست می­آید. در صورتی که آزمودنی نقطه شکست ضربان قلب را تجربه نماید، نمودار حاصله شامل دوقسمت می باشد: قسمت اول که در خلال آن ارتباط بین ضربان قلب و بار کار مسقیم و خطی است که در این محدوده انرژی مورد نیاز فعالیت از مسیر هوازی تامین می گردد. قسمت دوم نمودار که در خلال آن ارتباط بین ضربان قلب و بار کار از حالت خطی خارج می شود (شیب نمودار افزایش یا کاهش می یابد)(شکل2-8). در این محدوده انرژی مورد نیاز فعالیت از مسیر بی هوازی تامین می گردد نقطه ای که در این نمودار ارتباط بین ضربان قلب – بار کار از حالت خطی خارج می شود و نمودار بشکل منحنی در می آید، نقطه شکست ضربان قلب نامیده می شود و به عنوان برآوردی از آستانه بی هوازی مورد استفاده قرار می گیرد (48،50،42). بدلیل ماهیت غیر تهاجمی ، استفاده از این روش در بین مربیان ورزشی عمومیت پیدا کرد است. این روش اولین بار توسط کانکانی و همکاران در سال 1982 ارائه شد(26). روش های مختلف تعیین HRDP به شرح زیر هستند:

1– heart rate deflection point

روش کانکانی:

کانکانی مدلی را برای تعیین نقطه شکست ضربان قلب ارائه کرده است که در آن نمودارضربان قلب –  سرعت دویدن را به دو نیمه تقسیم کرده است: یکی قسمت اول که در خلال آن ارتباط بین ضربان قلب و بار کار مستقیم و خطی است و دیگری قسمت دوم که در خلال آن ارتباط بین ضربان قلب و بار کار از حالت مستقیم و خطی خارج می شود و به شکل منحنی در می آید. در این مدل سرعتی را که در آن  پاسخ ضربان قلب از حالت خطی به منحنی تغییر می کرد را  vd(سرعت شکست[1]) می نامند(26). در مدل کانکانی جهت تعیین نقطه شکست ضربان قلب  بر روی نقاط در هر قسمت از نمودار به طور جداگانه خط رگرسیون درجه یک ترسیم می شود. از محل تلاقی این دو خط با یکدیگر خطی عمود بر محور y ها ترسیم می شود و ضربان قلب در نقطه ای که این خط محورy  ها را قطع می کند به عنوان ضربان قلب آستانه در نظر گرفته می شود

1 – velocity deflection

روشDmax:

از جمله روشهایی دیگری که جهت تعیین نقطه شکست ضربان قلب ابداع گردیده است، می توان به روشdmaxاشاره نمود.این روش اولین بار توسطجنت و همکاران (1994)ابداع گردیده است(26). اساس کار این روش بر اساس تغییرات ضربان قلب نسبت به بار کار استوار است. از جمله مزیتهای این روش می توان به این نکته اشاره نمود که با استفاده از این روش می توان نقطه شکست ضربان قلب در تمامی آزمودنیها مشخص نمود. همچنین با توجه به اینکه در این روش از اصول ریاضی استفاده می شود انجام دقیق آن به آسانی امکان پذیر می باشد و درصد خطا در برآورد آستانه بی هوازی به حداقل تنزل می یابد. در روش dmax بعد از آنکه نمودار ضربان قلب – بار کار ترسیم شد مقادیر مینیمم ضربان قلب  توسط خط مستقیم به  مقادیر ماکزیمم ضربان قلب متصل می شود(شکل2-10). سپس بر روی نقاط حاصله از تلاقی ضربان قلب و  بار کار یک منحنی رگرسیونی درجه 3 ترسیم می شود ( این منحنی ترسیم شده برروی نقاط نشان دهنده منحنی است که کمترین انحراف را از نقاط دارا می باشد) نقطه ای بر روی این منحنی رگرسیون که بیشترین فاصله را از خط مستقیم داشته باشد به عنوان نقطه شکست ضربان قلب تعیین می شود و به عنوان آستانه بی هوازی مورد استفاده قرار می گیرد(26).