Fyziologick charakteristiky lidskho pohybu Vclav Bunc Nedostatek pohybu

Fyziologické charakteristiky lidského pohybu Václav Bunc

• Nedostatek pohybu – hypokinéza – není objektivní příčina – inaktivita – existuje objektivní příčina; relativní nebo absolutní

Význam PA různé intenzity pro primární a sekundární prevenci srdečních onemocnění (Morris, 1994)

1996

• Předpoklady pro pohybové aktivity lze rozdělit do tří skupin (Bunc a kol. 2014, Bunc, Skalská 2014): ü Morfologické, ü Funkční, ü Dovednostní.

Lidský pohyb : ü energetické krytí ü řízení pohybu - neuromuskulární koordinace

• Morfologické předpoklady jsou jednoznačně determinovány geneticky a jejich úroveň je pohybovou intervencí jen omezeně ovlivnitelná. • Funkční předpoklady vycházejí z morfologických a jsou ovlivněny absolvovaných pohybovým tréninkem. • Dovednostní předpoklady jsou ovlivněny jak morfologickými, tak funkčními předpoklady a jsou zásadním způsobem ovlivněny nabídkou PA.

• Základními kondičními předpoklady úspěchu ve většině sportů jsou rychlost a síla. • Vysoká genetická podmíněnost je reflektována přednostně v morfologických předpokladech. • Proto se ukazuje jako nezbytné hledat relevantní kritérium, které lze uplatnit jednak při výběru sportovních talentů na straně jedné a na straně druhé pro hodnocení efektu aplikovaného tréninku.

• Pohybová aktivita je realizována svalovou činností. • Posouzení předpokladů pro svalovou činnost je možné různými metodami. • V praxi použitelnou neinvazivní metodou je stanovení tělesného složení.

Pohyb může ovlivňovat : • • Zdatnost • Nadváhu – obezitu • Tělesné složení - nezávislost Práceschopnost – pracovní výkonnost • Kardiovaskulární onemocnění • Krevní tlak • Diabetes typ 2 • Osteoporózu • Imunitní systém • Psychické napětí – agresivitu • Sociálně-patologické jednání • Životní styl - aktivní životní styl

Trénovanost je zvláštní druh adaptace na tělesné zatížení. Adaptace Trénovanost

ŽS Fitness PA Zdraví

Hmotnost A B

Energie při lokomočních činnostech typu chůze, běh atd. je dána součtem tří „druhů“ energií: 1. Kinetickou 2. Potenciální 3. Rotační

Kinetická energie je úměrná rychlosti pohybu Ekin = ½*m*v 2

Potenciální energie je změně polohy těžiště, hmotnosti a gravitačnímu zrychlení Epot=m*h*g

Rotační energie je úměrná rychlosti rotace a hmotnosti jedince – momentu setrvačnosti Erot=1/2*I(m)* 2

• Celková energie potřebná na zajištění lidského pohybu (změna polohy) je úměrná hmotnosti jedince. • V množství energie uložené v organismu (chemická forma) není mezi jednotlivci podstatných rozdílů. • Tedy způsob využití této energie a hmotnost ovlivňují dobu pohybové činnosti.

Pro každý sport je proto třeba stanovit ideální hmotnost, která by umožnila dosáhnout maximálního výkonu

• Schopnost přeměny chemické energie na mechanickou realizovanou svaly je možné hodnotit pomocí mechanické účinnosti MÚ. mechanická práce • MÚ = ------------- * 100 chemická energie • MÚ je závislá na adaptaci na zatížení, hlavně pak na technice pohybu.

• Hodnoty MÚ pro některé pohybové činnosti • • • Veslování – 10 -16% Pádlování – 12 -15% Kolo – okolo 23% Chůze po rovině – 20 -25% Běh po rovině – 20 -35% • MÚ žen je cca o 1 až 2% vyšší než mužů.

• Až na cca 2 -5% všech případů nemá nadváha a obezita objektivní příčinu. • Základní příčinou je nevhodný životní styl. • Základním problémem je nevhodná energetická bilance, nepřizpůsobení příjmu energie jejímu výdeji. ΔE = Epříjem - Evýdej

• Epříjem je ve vztahu s bazálním metabolismem • Pro převážně sedavý životní styl je Epříjem=1, 2 * BMR

• BMR muži = 66 + (13, 7 x hmotnost) + (5, 0 x výška) – (6, 8 x věk) • BMR ženy = 65 + (9, 6 x hmotnost) + (4, 85 x výška) – (4, 7 x věk) • BMR (kcal), hmotnost (kg), výška (cm), věk (roky)

Proto součástí každého funkčního vyšetření je posouzení tělesného složení. Stanovení je závislé na použité metodě, hlavně pak na použité predikční rovnici, která ze změřeného parametru počítá požadované proměnné.

• Metody stanovení tělesného složení je možné rozdělit na: I. Přímé II. Jednou nepřímé – CT, DEXA, značená voda, aj. III. Dvakrát nepřímé – podvodní vážení, BIA, tloušťka kožní řasy, TANITA, aj.

Celková hmotnost (BM) ECM FFM BF BCM BM = FFM + BF FFM = BCM + ECM

Hodnoty % tělesného tuku, které se ukazují jako vyhovující v rozmezí 10 -16% u mužů a 14 -20% u žen. Je-li měření realizováno objektivizovanou metodou, pak při použití kaliperu za využití současných predikčních rovnic je skutečné % tuku cca o 3 -5 vyšší

Platí obecná zásada „nekombinovat“ různé metody stanovení tělesného složení mezi sebou. Běžná chyba stanovení %BF se pohybuje okolo 1, 5 -3% absolutní hodnoty.

• Nejjednodušší hodnocení je pomocí BMI – koeficient tělesné plnosti. hmotnost (kg) BMI = ----------výška 2 (m)

Průměrné hodnoty koeficientu ECM/BCM u různých skupin sportovců vrcholné výkonnosti Muži Ženy Hokej 0, 58 0, 69 Sprint 0, 62 0, 67 Fotbal 0, 64 0, 70 Lyže běh 0, 67 0, 70 Biatlon 0, 68 0, 71 Tenis 0, 70 0, 74 Vytrvalci 0, 71 0, 75 Plaváni 0, 72 0, 76

Girlsob (n=219) Girlsow (n=178) Girlsnbm (n=1598) Boysob (n =242) Boysow (n =253) Boysnbm (n =1810) %BF (%) 28, 9± 1, 4 24, 6± 1, 2 19, 6± 1, 7 29, 5± 1, 6 23, 8± 1, 3 20, 3± 1, 5 ECM/BCM 0, 90± 0, 02 0, 90± 0, 03 0, 88± 0, 03 0, 82± 0, 03 0, 83± 0, 02 0, 81± 0, 04 Femalesob (n=36) Femalesow (n=24) Femalesnbm (n=48) Malesob (n =42) Malesow (n =56) Malesnbm (n =64) 32, 9± 1, 7 28, 3± 1, 5 23, 8± 1, 6 33, 9± 1, 8 27, 2± 1, 4 23, 1± 1, 4 0, 92± 0, 03 0, 90± 0, 02 0, 89± 0, 02 0, 81± 0, 04 0, 80± 0, 03 0, 78± 0, 04

Mean values of %BF in different groups of athletes Endurance runners Men (%) 6 -9 Women (%) 8 -12 Cross country skiing 7 -11 9 -12 Biathlon 8 -10 10 -12 Soccers 8 -12 11 -15 Tennis 10 -13 12 -15 Ice hockey 12 -16 14 -18 Swimmers 12 -16 16 -20 Non-trained 10 -16 16 -22

Celková energie při pohybu člověka je úměrná jeho hmotnosti → čím vyšší je hmotnost tím více energie pro zajištění pohybu je třeba. V množství energie uložené v organismu nejsou mezi jedinci podstatné rozdíly → tedy jedinec s vyšší hmotností je více unavitelný než jedinec s nižší.

Pohybový trénink Sportovní trénink

„Technika“ Taktika Kondice

Výkon Genetika Trénink

Aktuální úroveň motorického výkonu je výsledkem genetických dispozic jedince a absolvovaného kondičního tréninku, který má svá specifika a zákonitosti. Jednoznačné oddělení obou těchto složek je v praxi velmi obtížné. Posouzení dispozic hráče je pak hlavním úkolem výběru talentů pro daný sport.

Princip řízení tréninku Diagnostika Tréninková instrukce Subjekt Zp. vazba Kontrola

Základním principem hodnocení trénovanosti je hledání „slabých“ míst, která rozhodujícím způsobem ovlivňují výkon. Platí princip nejslabšího článku řetězu.

Vztah mezi absolvovaným tréninkem a úrovní trénovanosti není lineární. Obecně tedy neplatí, že větší je objem absolvovaného tréninku, tím vyšší bude i trénovanost.

Rovněž tak je nutno počítat s efektem “saturace”, tedy skutečnosti, kdy dlouhodobě aplikovaný trénink, který má víceméně konstantní charakter z hlediska objemu i kvality, již zhruba po třech letech jeho používání není schopen vyvolat významné změny v trénovanosti.

Navíc je třeba na tomto místě připomenout známé skutečnosti spojené s časovým dopadem tréninkových podnětů na sportovce, hlavně pak aktuální a kumulativní nebo také časově odložený efekt těchto intervencí.

Při hodnocení a hlavně pak při interpretaci naměřených dat, je třeba vždy respektovat přesnost stanovení těchto údajů, která se v dostupných funkčních laboratořích pohybuje na úrovni procent jejich absolutní hodnoty. Pro potřeby řízení sportovního tréninku je navíc třeba respektovat i to, že každý ze sledovaných parametrů se mění v čase jinak. Tedy čas potřebný dosažení potřebné úrovně, která může zajistit maximální sportovní výkon je různý.

Dlouhodobě je úspěšný tréninkový proces pouze tehdy, respektuje-li individualitu sportovce a dosažený stupeň trénovanosti. Aktuální úroveň trénovanosti je podmíněna dosaženým stupněm rozvoje, který je označován jako biologický věk. Tento pojem se v současnosti nepoužívá jen u dětí a mládeže, ale má platnost pro všechny věkové kategorie.

Změny vybraných antropometrických a funkčních parametrů v průběhu roku u trénovaných fotbalistů Leden Březen Červenec Prosinec Max. změna (%) Hmotnost (kg) 74, 5± 6, 5 74, 9± 5, 9 76, 8± 6, 1 74, 9± 62, 5 3, 1± 0, 4 Výška (cm) 179, 3± 4, 0 179, 4± 4, 1 179, 3± 4, 0 179, 4± 4, 0 --- %TT (%) 10, 0± 1, 9 9, 4± 2, 0 9, 1± 1, 8 9, 8± 1, 7 9, 9± 1, 6 TPH (kg) 67, 1± 4, 1 67, 8± 3, 8 69, 8± 3, 9 67, 6± 4, 0± 1, 8 ECM (kg) 26, 6± 2, 4 26, 2± 2, 5 26, 1± 2, 7 26, 6± 2, 5 1, 9± 0, 3 BCM (kg) 40, 5± 1, 7 41, 6± 2, 5 43, 7± 2, 5 41, 0± 2, 8 7, 9± 1, 0 ECM/BCM 0, 66± 0, 03 0, 63± 0, 02 0, 58± 0, 04 0, 65± 0, 04 13, 8± 2, 0 VO 2 max (l. min-1) 4, 64± 0, 26 4, 85± 0, 29 4, 84± 0, 30 4, 67± 0, 28 4, 5± 1, 0 VO 2 max. kg-1 (ml) 62, 3± 4, 0 64, 8± 4, 2 63, 8± 4, 4 62, 4± 4, 0± 0, 9 vmax (km. hod-1) 17, 5± 0, 7 18, 1± 0, 8 18, 4± 0, 6 17, 7± 0, 8 5, 1± 1, 4

Před vlastním hodnocením je třeba vždy posoudit pohybovou způsobilost: 1. dovednostní 2. svalovou (morfologickou, silovou, atd. )

Hodnocení pomocí motorické výkonnosti v testech Test je zkouška Jednotlivý test Testový profil Testová baterie

Výsledek testu musí být měřitelný ve fyzikálních jednotkách Hodnotit lze kondiční předpoklady a „techniku“ pohybu

Ke kondičním předpokladům řadíme : Morfologické – tělesné složení Funkční – rychlostní a silové – vytrvalostní

Při testování je třeba se vyjádřit ke třem okruhům : 1. Forma a způsob provedení 2. Hodnotící kritérium 3. Interpretace výsledků

Každý výsledek je zatížen chybou. Tato chyba má dva zdroje – chybu metody a chyba vyplývající z měření biologického systému. V podstatné většině případů je chyb metody menší než chyba biologická. Běžná laboratorní funkční vyšetření jsou zatížena chybou v rozmezí 5 -7%.

Co lze tedy využít pro řízení sportovního tréninku? • Srdeční frekvenci, • Intenzitu – rychlost pohybu • Spotřebu kyslíku – využitím vztahu mezi spotřebou kyslíku a rychlostí pohybu

Modifikace Karvonenova vztahu (SFmax = 220 -věk (roky)) pro různé formy pohybových činností: SFmax = 220 – 1. 03*Věk(roky) pro běh SFmax = 210 – 1. 06*Věk(roky) pro aerobik apod. SFmax = 205 – 1. 08*Věk(roky) pro kolo SFmax = 200 – 0. 93*Věk(roky) pro plavání

Energie ~ intenzitě pohybu I E=c*In n=1 -3

Předpoklady pro pohybový nebo sportovní trénink je možné hodnotit pomocí některých funkčních parametrů při modelovém zatížení. K tommuto účelu jsou často využívána laboratorní zátěžová vyšetření.

Co je třeba hodnotit a jak dlouhá musí být doba zatížení? · vytrvalost – doba trvání zatížení 6 -10 min · maximální rychlost lokomoce – maximální doba trvání zatížení do 12 s · rychlostní vytrvalost – doba trvání od 60 do 120 s · jejich realizaci - motorický výkon · tělesné složení · držení těla a svalové dysbalance.

Hodnocení funkčních předpokladů pro podání pohybového výkonu je možné hodnotit buď v laboratoři nebo v terénu. Každý z těchto způsobů má své výhody a nevýhody. Ideálním řešením je kombinace obou způsobů posouzení.

Výhody laboratoř: Stabilní podmínky Možnost snímání biologických signálů Přesně definovaný fyzikální výkon Nevýhody laboratoř: Drahé Omezená dostupnost Modelová situace Problémy s přenosem výsledků do terénu

Výhody terén: Snadno realizovatelné a levné Možnost vyšetřovat velké soubory Přímá využitelnost v řízení tréninku Nevýhody terén: Proměnlivé podmínky Komplikace se snímáním biologických signálů Často nižší přesnost Komplikace se stanovením fyzikálního výkonu

Základem všech způsobů hodnocení předpokladů pro pohybový výkon je modelové zatížení. Podle intenzity zatížení mluvíme o submaximálním nebo maximálním zatížení.

Zatížení lze realizovat na ergometru. Nejčastěji na šlapacím nebo běhátku případně na specializovaném trenažéru pro horní končetiny.

Výsledky jsou ovlivněny stupněm adaptace na daný typ zatížení a množstvím svalových skupin zapojených do daného výkonu. Obecně nejvyšší hodnoty nacházíme na běhátku. Běhátko ve většině případů znamená cca o 10% vyšší hodnoty spotřeby kyslíku oproti šlapacímu ergometru.

Zatěžování je možné v principu realizovat dvěma způsoby: 1. konstantní vysoká intenzita zatížení, 2. rostoucí intenzita zatížení.

Příkladem zatěžování na běhátku je zatěžování zvyšováním rychlosti běhu: Dvě submaximální zatížení s intenzitou závislou na rychlostních předpokladech jedince, běhátko má nulový sklon. Maximální zatížení začíná na stejné rychlosti jako je druhá submaximálka a je zvyšováno každou minutu o 1 km/hod.

Rozhodující kondiční předpoklady – rychlostní a vytrvalostní, lze hodnotit jak v laboratorních tak terénních podmínkách. Základním kritériem vytrvalostních předpokladů v laboratoři je maximální spotřeba kyslíku spolu s výkonem, při kterém bylo zatížení ukončeno.

Rychlostní předpoklady lze pak posuzovat pomocí maximální rychlosti běhu, nebo maximálního výkonu dosaženého na kole a hodnot koncentrace laktátu v krvi. V terénních podmínkách se jako nejvhodnější ukazuje hodnocení změn rychlosti pohybu na vzdálenosti.

Vytrvalostní předpoklady hodnotíme dle maximální spotřeby kyslíku, která charakterizuje množství energie, které je schopen jedinec teoreticky uvolnit bez vytváření kyslíkového dluhu. Základem je to, že 1 litr spotřeby kyslíku představuje energii zhruba 5 kcal za jednu minutu. Tato hodnota je závislá na tom, co je rozhodující živina, která zajišťuje resyntézu ATP.

E = c*v E ~ VO 2 = f*VO 2 max C*v = f*VO 2 max v = ------c

---------------------------------------------------Chlapci 9 let 8 let 7 let 6 let ---------------------------------------------------Člunkový běh (s) 11, 6 11, 7 12, 1 12, 4 Skok do dálky (cm) 167 158 149 142 Leh-sed (počet/min) 42 40 38 35 Výdrž ve shybu (s) 23 22 20 18 Předklon (cm) 9 10 11 12 Běh (km/h-min) 13, 7 -6: 34 13, 2 -6: 49 12, 5 -7: 12 12, 0 -7: 30 % tuku 14 14, 4 15, 2 15, 9 VO 2 max. kg-1 (ml) 59, 5 59 58 57 vmax 5% (km. h-1) 12, 5 12 11, 5 11 1500 m -----------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------- CHLAPCI 14 let 13 let 12 let 11 let 10 let -------------------------------------------------Člunkový běh (s) 10, 4 10, 6 10, 9 11, 0 11, 2 Skok do dálky (cm) 220 207 196 180 176 Leh-sed (počet/min) 51 49 48 46 44 Výdrž ve shybu (s) 32, 5 27 26, 2 24, 8 24 Předklon (cm) 11 10 9 9 8 Běh (km/h-min) 15, 7 -7: 39 15, 1 -7: 58 14, 3 -8: 24 13, 7 -8: 46 14, 3 -6: 18* 2000/*1500 m % tuku 10, 5 11, 7 12, 4 13 13, 6 VO 2 max. kg-1 (ml) 63 63 61 60 60 vmax 5% (km. h-1) 16 15, 5 14, 5 13 -----------------------------------------------------------------------------------

Ad 1. +2. ) Standardy aerobní zdatnosti pro ženy

Ad 1. +2. ) Standardy aerobní zdatnosti pro muže

Základní standardy funkčních předpokladů stanovené na běhacím koberci o sklonu 5% platné pro jedince ve věku 15 let Sport VO 2 max. kg-1 vmax v. ANP LAmax (ml. kg-1. min-1) (km. hod-1) (mmol. l-1) Fotbal-chlapci >61 18, 5 13, 0 >13, 0 Fotbal-děvčata >57 16, 2 12, 8 >12, 5 Tenis-chlapci >58 19, 0 14, 2 >12, 5 Tenis-děvčata >53 16, 0 12, 8 >12, 0 Biatlon-chlapci >73 18, 0 13, 8 >13, 5 Biatlon-děvčata >64 16, 0 12, 8 >12, 5

Tab 1 Selected functional data in young, amateuers, and profi soccers Youth Amateurs Profi „World“ VO 2 max/kg vmax v. ANP (ml/kg. min) (km/hod) 55 -60 16. 5 13 55 16. 5 -17. 5 13 -14 more than 60 18 14 more than 63 18 -18. 5 14 -14. 5

Vybraná funkční data u dorostenců, výkonnostních běžců a profi - české výsledky a výsledky z písemnictví průměrné hodnoty Dorost Výkonnostní Profi „Svět“ VO 2 max/kg vmax v. ANP (ml/kg. min) (km/hod) 72 -78 ≈20 ≈15 >75 >19 >14 >80 >21 >15, 5 >83 >22 >16

Tabulka pro převod rychlosti běhu na běhacím koberci o sklonu 5% v laboratoři do terénu – čas na 1 km v ideálních podmínkách – bezvětří, teplota 20 o. C Rychlost běhátko 5% (km/hod) Terén čas 1 km (min) 11, 5 4: 25 14, 0 3: 31 12, 0 12, 5 13, 0 13, 5 4: 14 4: 02 3: 53 3: 45 14, 5 15, 0 15, 5 16, 0 3. 20 3: 08 2: 53 2: 47

„Terénní“ hodnocení vytrvalostních předpokladů pomocí motorického testu - běh na 2000 m VO 2 max/kg (ml) 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 čas (min) 9: 23 9: 00 8: 39 8: 20 8: 02 7: 46 7: 30 7: 16 7: 03 6: 51

nad ANP pod AT

trained

An AT Ae

Základní tréninkovou intenzitou zatížení je zatížení na úrovni anaerobního prahu. V praxi je nejjednodušší určovat tuto intenzitu pomocí srdeční frekvence. Tato intenzita odpovídá zhruba 90% maximální srdeční frekvence aerobní pásmo je pak na úrovni 89% SFmax anaerobní pásmo naopak na úrovni 106% SFmax

Praktický příklad – je-li maximální srdeční frekvence 200 tepů/min, pak 90% je 180 tepů/min = SFANP aerobní pásmo pak je na úrovni 89% SFANP tedy 160 tepů/min anaerobní pásmo odpovídá 106% SFANP tedy 191 tepů/min

Modifikace Karvonenova vztahu (SFmax = 220 -věk (roky)) pro různé formy pohybových činností: SFmax = 220 – 1. 03*Věk(roky) pro běh SFmax = 210 – 1. 06*Věk(roky) pro aerobik apod. SFmax = 205 – 1. 08*Věk(roky) pro kolo SFmax = 200 – 0. 93*Věk(roky) pro plavání

a. Motorické testy : 1. Člunkový běh 4 x 10 m 2. Skok daleký z místa 3. Leh-sed opakovaně za 1 min 4. Výdrž ve shybu (nadhmatem) 5. Hloubka předklonu v sedu 6. Běh na 1500 nebo 2000 m nebo Cooperův běh 7. Síla stisku ruky b. Antropometrická měření : Tělesná hmotnost a výška Stanovení procento tělesného tuku (pomocí bioimpedanční metody) Antropometrické proměnné – vybrané obvody c. Pohybová anamnéza Základní údaje o době a formách pohybového zatížení.