22/08/2021
Може ли вашият часовник да изчислява VO2 max?
Днес все повече от нас започват да носят “Smart”часовници, които измерват параметри, които обобщават физическата активност и физическото ниво на даден човек. Един от тях е индикаторът за аеробна физическа функиция – максималната кислородна консумация (VO2max). Проблемът е не толкова в дефиницията на този параметър, а в начинът на неговото измерване и до колко той изчислен от даден часовник, може да бъде релевантна информация. Като човек, който на скоро завърши образованието си в това направление и в същото време работи с хора, като техен личен фитнес треньор, реших да синтезирам данните по темата и да изразя личното ми мнение. Какво изобщо е VO2max? Фитнес тракерите обикновено дават вашия максимален резултат на VO2 в двуцифрено число и индикация дали той е добър или не в сравнение с други във вашата възрастова група, което е удобно, но дава малко информация за това, какво всъщност означава това число. По дефиниция VO2max или максималната кислородна консумация, представлява максималното количеството кислород, което може да се използва от работещите мускули в тялото. Тя е свързана предимно със способността на белите дробове да усвоят кислорода от атмосферата, на сърцето да го транспортира към мускулите и тяхната способност да го използват в преобразуването на въглехидратите и мазнините в енергия. VO2max се измерва в милилитри кислород на килограм телесна маса за минута. Това е мярка за аеробна издръжливост, свързана със способността на човек да поддържа дадено физическо натоварване от ниска до висока интензивност за максималено дълъг период от време. За повече информация виж предходната статия(ТУК).
В началото на фитнес тракерите функцията VO2 max беше ограничена до часовници от висок клас, но сега се появява на повечето фитнес тракери, дори и при някои да не носи същото име. На устройствата Fitbit например се нарича Cardio Fitness Score. Ако искате да получите максимално акуратно измерване на VO2 от тракер, обикновено трябва да го носите поне за няколко тренировки на открито, като той разчита до голяма степен на показанията на сърдечната честота (пулса), така че проверете дали го носите добре прилепен до китката, ако искате резултат, който е близо до истината.
Дори и с най-добрия потребителски тракер в света, точността на показателя VO2 max от устройство за китка ще е по-неточно от лабораторен тест. Тези лабораторни тестове, обаче са скъпи и трудни, а за обикновен човек резултатите ще бъдат нещо като моментна снимка на формата, която констатира моментното състояние.
Съществуват и „субмаксимални“ протоколи за упражнения, които изчисляват VO2 max въз основа на връзката между сърдечната честота и темпото на бягане, без да ви принуждават да работите до изтощение. Това (заедно с основна информация като възрастта и пола ви) е това, което правят GPS часовниците като Garmin Forerunner 230, 235 и 630, като бягате поне 10 минути, като едновременно измервате темпото и пулса си. (230 и 630 измерват сърдечната честота с гръдна лента, докато 235 използва сензор за китката, интегриран в часовника.) Също така има методи, които изобщо не включват упражнения, а просто използват информация като вашата възраст, сърдечен ритъм в покой скорост и типични нива на активност. Часовници като Polar V800 правят тази крачка напред, като измерват променливостта на сърдечната ви честота (фините вариации във времето между последователните сърдечни удари) за няколко минути, докато лежите.
Съпоставка на Garmin срещу Polar срещу лабораторни тестове (данните са представени на база на реални изследвания презентирани на конференцията Американския Колеж по Спортна Медицина в Индианаполис, Индиана).
Най-изчерпателното проучване е на Брайън Смит и колегите му от Университета на Южен Илинойс Едуардсвил. Те изчисляват VO2 max за 23 жени и 26 мъже, използващи Garmin 230, Garmin 235 и Polar V800, след което сравняват тези резултати с лабораторни тестове с лабораторни тестове.
Тук се забелязват някои интересни особенности. Измерванията на Garmin последователно надценяват VO2 max, в по-голяма степен при мъжете, отколкото при жените, и в по-голяма степен с помощта на сензора за китката (който е по-нов и по-малко надежден начин за наблюдение на сърдечната честота) от лентата за гърдите.
Измерванията на Polar изглеждат малко по-неточни и това не е изненадващо, като се има предвид, че те оценяват характеристика на максимално упражнение, докато сме в покой. Но отклонението изглежда напълно различно при мъжете и жените. Трудно е да се определи дали това е артефакт на конкретната група мъже и жени в това проучване (мъжете в проучването са имали малко по-висок BMI(Body Mass Index/ Индекс на Телесната Маса) и също малко по-висок VO2 max), или нещо по-систематично.
В други проучвания са съпоставяни: Гръдна лента срещу сензор за китката
Друг анализ от същата група направил по-задълбочен поглед върху данните от двете системи на Garmin. С оглед на това, че измерванията са били с двата часовника едновременно на едно и също бягане, какво обяснява различните стойности на VO2 max?
Изглежда най-вероятният „виновник“ са измерванията на пулса. Гръдните ленти се считат за много точни, а сензорите за китката дават стойности на сърдечната честота, които са постоянно по-ниски от гръдната. Това от своя страна означава, че сензорите за китката надценяват VO2 max това обяснява защо данните за сърдечната честота са изкуствено ниски.
Изводът, което не е изненадващо, е, че гърдите ленти дават по-добри данни. Остава въпросът дали сензора за китка ви дава „достатъчно добри“ данни, което зависи от това за какво я използвате.
Няколко други проучвания сравняват Garmin срещу лабораторни тестове:
Ребека Мур и колегите ѝ от Източен Мичиган, водени от студента Андрю Пиърсън, са използвали тест на бягаща пътека и Garmin Forerunner 235 (този със сензора за китката) за измерване на VO2 max при 23 доброволци.
В този случай средният VO2 max в лабораторията е 52,4 ml/kg/min, в сравнение с 49,3 ml/kg/min с часовника – така че часовникът със сензора за китката подценява лабораторната стойност, което е противоречи на това, което е установено в проучването в Южен Илинойс.
Какво обяснява несъответствието? Нямам представа, но предполага, че трябва да бъдем предпазливи при извеждането на окончателни изводи за резултатите. Попитани Мур и Пиърсън за индивидуалните вариации в техните данни и те казват, че часовникът постоянно подценява VO2 max, особено за тези с по-високи стойности (над 50, стойност, която обикновено се среща при бегачи под 20:00min за 5km).
Polar срещу лабораторни тестове
И накрая, Кент Джонсън и Джени Бийдъл от университета в Липскомб сравняват стойностите, получени от фитнес теста на Polar FT60 ( базиран на променливостта на сърдечната честота в легнало положение) с лабораторни стойности при 31 доборволци. В този случай средната лабораторна стойност е 44,9 ml/kg/min, а стойноста на Polar е 49,8 ml/kg/min.
Това надценяване от около 10 %, или малко под 5 ml/kg/min, е подобно на това, което групата от Южен Илинойс е видяла при мъжете, но не и при жените. Въпреки това доброволците от Липскомб са били 13 мъже и 18 жени, така че моделът на половите различия не изглежда последователен между изследванията.
Казвайки гореспоменатото става ясно, че фитнес тракерите не измерват VO2 max, а го ИЗЧИСЛЯВАТ чрез сърдечната честота и скоростта на упражненията.
Повечето от популярните потребителски фитнес тракери на пазара използват аналитичните алгоритми на Firstbeat Technologies за изчисляване на VO2 max.
Методът Firstbeat за оценка на VO2 max по време на бягане е чрез линейната връзка между VO2 и скоростта на движение, която се измерва чрез GPS.
Важността на кислорода при бягане се увеличава, когато скоростта на бягане се увеличава. Тъй като сърдечната честота се измерва заедно със скоростта на бягане, метода Firstbeat автоматично изчислява максималния VO2, и по този начин е приложим за всякакъв вид тренировка.
Firstbeat твърдят, че методът им се припокрива на 95% с лабораторните измервания, когато се изчислява по време на бягане, но има потенциални проблеми с разчитането базирано на тракер за китката осигуряване на GPS и измервания на сърдечната честота.
Външни влияния, като например бягане под мост или разместване на лентата измерваща сърдечната честота, могат да променят записаните данни, намалявайки надеждността и изкривявайки показателите, (въпреки че Firstbeat казват, че технологията им идентифицира и премахва тези артефакти от окончателното изчисление).
Ако не използвате лента за засичане на пулса поставяща се на гръдния кош свързана с проследяващото устройство и разчитате на LED светлинните датчици на часовника за индикиране на сърдечната честота, точността вероятно ще бъде допълнително намалена, тъй като при някои устройства точността се разминава.
И така, какви общи изводи можем да направим от тези проучвания?
Първо,тест, базиран на упражнения измервани с гръдна лента, е по-добър от този със сензор за китката.
Второ, нито един от тях не съвпада перфектно с максимално лабораторно изследване, но данните за гръдната лента изглеждат забележително добри, със статистически незначителни завишения от 0,8 и 1,2 ml/kg/min средно при жени и мъже. Това е малко повече от 2 %.
Трето, предвид несъответствията между различните изследвания, не бива да правим никакви окончателни изводи, особено относно това как мъжете и жените реагират по различен начин. Като цяло проучванията показват, че методологията на Garmin може да ви даде максимална оценка на VO2 с толеранс на около 5 процента от реалната стойност.
За да бъда наистина полезен от практическа гледна точка, това, което трябва да се знае тук, е колко последователни са измерванията, когато се повтарят многократно, и до колко има индивидуални вариации. Знаейки, че часовниците са с отклонение с по-малко от, да речем, 5 % средно, е хубаво – но означава ли това, че почти всички са с отклонение между 3 и 5 %, или при някои хора показателите са точни, докато при други са с 10 % отклонение и така средната стойност на отклонението се равнява на 5 %?
В крайна сметка получавате почти това, за което плащате (по отношение на пари и усилия). За повечето от нас прогнозата за VO2 max е интересна заради любопитството и грешка от няколко процента не е голяма драма. Ако искате по –точни данни за моментното си състояние, отидете в добра лаборатория по физиология… или, още по-добре, запишете се за състезание.
https://www.researchgate.net/publication/335373152_Validity_of_Wrist-Worn_Activity_Trackers_for_Estimating_VO2max_and_Energy_Expenditure
https://journals.lww.com/acsm-msse/Fulltext/2017/05001/Accuracy_of_Garmin_and_Polar_Smart_Watches_to.2219.aspx
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30640299/
https://commons.emich.edu/theses/742/
https://www.researchgate.net/publication/318098934_Accuracy_And_Practicality_Of_A_NIRS_Device_On_Blood_Lactate_Levels_2630_Board_150_June_2_11