Tepová frekvence – mýty a fakta #upgrade

Jeden by řekl, že o „tepovce“ toho bylo napsáno tolik, že nic dalšího už k tomu nemá cenu dál psát. Jenže ono jo 🙂 Pokusím se o malý přehled některých mýtů, které kolem tématu kolují a zkusím je vyvrátit, pokud možno zábavnou formou, aby to nebyla jenom nuda. Na popud ze sociálních sítí jsme sice s Michalem zvažovali natočení vlogu, ale po několika marných pokusech jsme odmontovali mobil ze smetáku, coby provizorního stativu, protože bez dvaceti přeřeknutí a čtyřiceti záchvatů smíchu za minutu by z toho asi kvalitní obsah nesestříhal ani Kovy. Pochopili jsme, že práce youtuberů je těžká a pokud pro ni nejsou nějaké speciální vlohy, je to jen trápení. Zůstanu proto dále s dovolením u svého oblíbeného blogového formátu a vyjadřování se psaným slovem. Toliko na úvod.

Definice TF max a její měření

TF max je maximální počet stahů za jednotku času, které dokáže srdce provést. Pro naše účely tato definice postačí. Chceme-li TFmax zjistit, musíme ji nějak změřit.  A to měřením mechanické nebo z elektrické aktivity srdce buď přímo, nebo měřením její odezvy na periferii – tzn. pohybu krvinek v cévách.

Nejpřesnější je hodnocení elektrické aktivity srdce pomocí EKG. Na obdobném principu,tedy měřením elektrické aktivity srdce, pracují i hrudní pásy. Pokud hodnotíme srdeční frekvenci v úderech za minutu fonendoskopem nebo pohmatem ,  sledujeme tak přímou mechanickou funkci srdce. Další možností je sledovat mechanickou odezvu srdečních úderů v tepnách – tj. tepovou/pulsovou vlnu. To můžeme například palpačně (tedy prstem) – nejčastěji zápěstí (arteria radialis), či na krku (arteria carotis).

Mimochodem,  dokud nebyly hodinky, měřil se tep u sportovců výhradně takto. Kdo z vás si to ještě pamatuje??

Používáme-li optické čidlo, analyzujeme optickým senzorem pohyb červených krvinek způsobený pulsovou vlnou. A to buď pomocí optického čidla zabudovaného v hodinkách  nebo optickým snímačem, který se umístí na paži. Speciálně při měření na zápěstí (tedy měření čidlem zabudovaným v hodinkách) je riziko značné nepřesnosti, protože do vlastního měření pohybu červených krvinek, vstupují artefakty způsobené pohybem ruky při sportu a tím i optického čidla vůči zápěstí. Následně je nutno tyto artefakty filtrovat. Výsledkem výše uvedených komplikací, se kterými se čidlo na zápěstí musí potýkat, jsou potom nesprávně změřené hodnoty tepové frekvence, a z toho pramenící časté obavy a dotazy, zda je takový skok fyziologický a jestli to není nějaká srdeční vada. Jenže ona  ta čidla v hodinkách (v tomto případě naštěstí) prostě jenom „blbě měří“.

Zlatým standardem k měření TF v tréninku zůstává klasický hrudní pás, a čím dál více se prosazuje (speciálně proto, že leckomu hrudní pás během výkonu vadí) optické čidlo na paži (máme velmi dobrou zkušenost s čidlem OH1 od Polaru, ale možná jsou na trhu k dispozici i jiná spolehlivá).

Mýty a fakta poprvé: 220-věk

220-věk.  Tato (a podobné)  rovnice se tradují opakovaně, a není myslím snad nikdo, kdo by ji neslyšel, případně mu nebyla někým jiným doporučena pro stanovení TFmax a z toho vypočtených tréninkových zón. Dokonce se stále používá v kardiologických algoritmech v hodnocení zátěžového vyšetření. To já osobně považuji za „tragédii“. Ve fitku stále najdete obrázky s tepovými zónami, kde si vyhledáte tu svojí ideální podle věku a příslušné barvy.

Domnívala jsem se, že všichni, co se jen trochu zajímají a sport a sportovní výkonnost, si tuto rovnici dávno vymazali z hlavy, ale zjistila jsem, že se mýlím. A proto musím razantně prohlásit: “ Přátelé je to blbost!“ Je to stejné, jako kdyby někdo tvrdil, že všechny 35leté ženy měří 167cm (a každé tři roky se o 1mm zmenší). Ano, pro průměr to třeba i může platit, ale co vám to řekne o vás samotných? Jedině to, že když se změříte, zjistíte, že jste nad nebo pod oním průměrem. A stejné je to i maximální tepovou frekvencí!

TFmax je individuální veličina, kterou nedokážete spočítat, musíte jí prostě změřit!! A podobně jako výšku, ji těžko nějak ovlivníte.

TFmax je v populaci rozložena v Gaussovském rozdělení.  Ano, nejvíce čtyřicátníků bude mít TF max někde kolem 180, ale stejně tak najdete například mě (která má TF max 163) a mého stejně starého kolegu (který má TF max 218). Oba máme zdravé srdce, oba máme podobnou výkonnost, jen jsme na opačných koncích Gaussovského rozdělení.

 

Pepa (vlevo)  s Lojzou (vpravo mírně vpředu), oba čtyřicátníci, jedou do kopce na kole. Pokud nevíme, jakou z nich má kdo maximálku a mrkneme jenom na aktuální tepovou frekvenci, kdy aktuálně jeden je na 150/min a druhý na 165/min, mohlo by to svést dojmu, že maká víc Lojza. Se znalostí jejich skutečné TF max vidíme,  že Pepa se pravděpodobně motá někde kolem FTP, a bude-li to nahoru ještě pár set výškokvých metrů, tak při této intezitě bude do hodiny spolehlivě „totálně prošitý“ ….. Lojza si naopak točí nohy bezpečně pod svým FTP a nahoře na kopci, než Pepa dorazí, tak mu natočí jedno chlazené…..

 

Čím je vaše individuální TF max daná a od čeho se odvozuje?

ANS – autonomní nervový systém

Parasympatická a sympatická nervová vlákna tepovou frekvenci tzv. modulují. To znamená, že srdce nedokážou „vypnout“ ani „zapnout“  (srdce má vlastní udavač rytmu, tzv. elektrický  pacemaker),  ale uplatňují se v regulaci srdečního tepu. Pokud převažuje vliv sympatiku, srdce běží rychleji, pokud převažuje parasympatikus, je tomu naopak.

Existují výrazně sympatikotonní jedinci, kteří citlivě reagují na externí podněty zvýšením tonu sympatiku a tedy i výrazným zrychlením tepové frekvence (tachykardií). Těmi zevními podněty nemusí být nutně útěk před šavlozubým tygrem, ale například i chronický stres doma nebo v práci, přílišná orientace na výkon, hostilita a podobně. U mužů je tato konstituce často spojená s vysokým krevním tlakem, u žen jsou časté poruchy štítné žlázy, úzkosti, nepravidelné bušení srdce (palpitace) a arytmie.

Sympatikotonní sportovci většinou mívají (na rozdíl od jedinců, kteří jsou netrénovaní) výrazný pokles tepové frekvence v noci během spánku. Tomu říkáme tepová rezerva – mají velký rozdíl mezi zcela klidovou TF a TFmax.

Na druhé straně parasympatikotonní typy s pomalejší tepovou frekvencí (bradykardií) a jejím pomalým nárůstem při zátěži to mají naopak. Příkladem extrémního parasympatikotonika je praktikující jogín.

Anatomické uspořádání

Kromě funkčních vlivů autonomního nervového systému má na TFmax vliv i tělesná konstituce.  V zásadě platí, že čím je „větší srdce“ vůči tělu, tím může běžet pomaleji a naopak. Je to opět zjednodušení, čtěte dále a dozvíte se více…

Velikost srdečních oddílů (takové ty síně a komory), a to zejména velikost levé srdeční komory a kapacitní náplň pravostranných oddílů (pravá komora, síň a plicní krevní řečiště) s tepovou frekvencí úzce souvisí.

Přenos kyslíku k pracujícím svalům (onen známý parametr VO2, nebo – chcete-li, pak jeho individuální maximální hodnota VO2max – tzv. maximální aerobní kapacita)  je vždy dáno součinem tepové frekvence a  množstvím přeneseného kyslíku (udává se v ml O2 / HR)  na jeden srdeční stah. Pokud vyloučíme specifické situace (otravy, vysokohorské prostředí apod.),  plicní onemocnění (astma) nebo problém s přenosem kyslíku v plicích (alveolokapilární membrána)  a nejsme v situaci, kdy máme nízký hematokrit (snížené množství červených krvinek – tj. anémii), přenesené množství kyslíku na jeden stah přímo závisí na tepovém objemu tohoto  srdečního stahu (což počítáme v mililitrech).  Jinými slovy: množství kyslíku, které se dostane jedním srdečním stahem do těla závisí na tom, jak velký objem krve srdce na tento stah „přečerpá“.

Tepový objem je přímo závislý na velikosti srdečních oddílů, plnících tlacích, potažmo kapacitní náplni plicního řečiště (to vše dohromady tvoří tzv. preload), a dále na tzv. afteroloadu – zjednodušeně řečeno tlaku, proti kterému srdce pracuje. Zde bývá nejčastější překážka a omezení výkonnosti u lidí s neléčeným vysokým krevním tlakem, tedy hypertenzí. A to vám samozřejmě žádný wattmetr, FTP test či CP test, a dokonce ani laktátový zátěžový test, neukáže. Ty všechny vám jenom ukážou že máte práh „tolik a tolik“, ale neřeknou vám proč. 

Ale abychom to nezakecali.  To jaký má kdo tepový objem je velmi individuální, konstitučně závislé – menší srdce menší objem, větší srdce větší objem. To znamená, že ženy a drobnější postavy ho mají zpravidla menší, muži větší (ale neplatí to vždy).

VO2, VO2 max a reakce TF a tepového objemu na zátěž

Individuální je ale nejen TFmax a maximální tepový objem. Individuální je také to jak srdce reaguje na stupňovanou zátěž.
Představme si pro jednoduchost klasický stupňovaný test. Třeba takový, kdy po rozjetí ve velmi mírné zátěži následně každou minutu přidáme na výkonu 20 Wattů.

U někoho narůstá kontinuálně, téměř lineárně tepová frekvence spolu se zátěží (je ot dáno tím, že po skokovém nárůstu tepového objemu na začátku zátěže dále postupně mírně roste i tepový objem. U někoho však dochází k rychlému nárůstu tepové frekvence, který se v určitém bodě výrazně zpomalí a potom se dále v průběhu zátěže již mění výrazně méně. JE to dáno tím, že k výrazné dilataci srdečních oddílů a nárůstu tepového objemu dochází postupně a později než u těch dříve zmíněných. Jsou i sportovci, u kterých naopak v průběhu testu tepový objem zůstává stejný nebo i mírně klesne. Projevuje se to výrazným nárůstem tepové frekvence v závěru testu a jeho náhlým ukončením (to samozřejmě není právě ta optimální varianta).

Pojďme se na to ještě podívat i řečí čísel. 

Abychom si udělali nějakou představu v jakých hodnotách se pohybujeme, uvádíme následující příklad:
Pokud člověk sedí na kanapi, jeho spotřeba kyslíku bude v takových chvílích někde kolem 3,5ml/kg/min (přeloženo do lidštiny: na každé kilo své hmostnosti spotřebujeme v klidu cca 3,5ml kyslíku za minutu – takže, kdo váží 80kg bude potřebovat cca 3,5×80=280ml O2 za minutu. Pozor ne vzduchu. Kyslíku. Vzduchu musí prodýchat násobně více.

Jste-li slušný výkonnostní sportovec v age-group, budete mít maximální hodnoty v zátěži okolo 45-55ml O2/kg/min. Vrcholoví sportovci ve vytrvalostních sportech mívají ještě o pořádný kus více. To znamená, že nárůst spotřeby kyslíku je zhruba patnácti až dvacetinásobný. Ale tepovou frekvenci zvýšíme zhruba jen 3-4x (příklad: gauč TF 45-60/min, TFmax 160-200/min).

Jak to, že zvýšíme přenos kyslíku i 15-20x více, a tepovou frekvenci jen 3-4x ? Kde je ten zbytek?!!! No ten právě dělá před chvílí zmíněný nárůst tepového objemu v zátěži oproti tomu samému parametru v klidovém režimu. A je to právě ta hodnota, do které nevidíme pokud nemáme za zády zátěžovou laboratoř. A je to právě ta hodnota, kterou může negativně ovlivňovat mnoho různých faktorů. A je to také právě ta hodnota, kterou (protože ji na hodinkách nevidíme) rádi pomíjíme a tepová frekvence je pak vnímána jednorozměrně, následkem čehož bývá velmi často mylně interpretována. Prostě, na zápěstí si přečteme jedině tak aktuální či průměrnou tepovou frekvenci a to ještě bůh ví, jestli správnou.

Vraťme se tedy ještě k tomu příkladu. U dotyčného, na kanapi sedícího jedince to vypadá tak, že klidový tepový objem má cca 5ml O2/HR (každým „bouchnutím“ jeho srdce v klidu přepumpuje cca 5ml kyslíku navázaného v okysličené krvi) ale v maximální zátěži  tato hodnota díky dilataci a maximální možné synchronizaci chodu srdce naroste na 25-30mlO2/HR. Voila!! Ztrojnásobení tepové frekvence a zešestinásobení objemu jednoho srdečního stahu a máme tu osmnáctinásobný výkon srdce oproti klidovému stavu – to by šlo ne? 😉

Toto platí samozřejmě jen u dobře trénovaných, zdavých a anatomicky disponovaných sportovců – ale to vy všichni stejně jste 🙂 

Co TF/TFmax dále ovlivňuje?

Chronická onemocnění – typické jsou hormonální poruchy, nejčastěji porucha funkce štítné žlázy, dále například zmíněná anemie.

Akutní onemocnění – virózy, horečky. V průběhu akutního infektu dochází k nárůstu TF.

Zhoršená regenerace, chronická únava, přetrénování, únavový sydrom.

Díky změnám tepové frekvence, její variability a nárůstu, dokáží chytré systémy jako je například MySassy podobné problémy odhalit včas, často dříve, než se nějakým způsobem u daného sportovce projeví. Dříve, když se ještě měřil tep prstem na zápěstí, používal se s docela slušným úspěchem např. k zjišťování kumulované dlouhodobé únavy či blížící se nemoci tzv. Orthostatický test (leckdo si ho jistě pamatuje).

Ve všech těchto případech  většinou nedochází k ovlivnění celkového přenosu kyslíku, protože celkový součin (TF x Tepový objem (VO2/HR)) zůstává konstantní. Pokud dochází k nárůstu tepové frekvence, klesá odpovídajícím způsobem i tepový objem a naopak. 

Sezónní kolísání

TF max může u sportovců v sezóně kolísat, pokud „nastupuji“ do tréninku po delší pauze či nemoci, bude – stejně jako hodnoty na jednotlivých prazích vyšší a to i přes horší výsledný výkon. S nárůstem výkonnosti TF mírně klesá, více se pak posunují hodnoty na prazích. Je to díky kladné změně tepového objemu a lepší adaptaci na zátěž.

 

Tepový drift

Tento efekt pozorujeme u déle podávaného sportovního výkonu. Jedná se o posun (nárůst) tepové frekvence při konstantním výkonu (měřeno například ve Wattech) u delších závodů či dlouhých tréninků.  Tepový drift asi budete znát i z vlastní zkušenosti, přikládám krásný ilustrativní obrázek, z loňského Třeboňského maratonu, kde je drift zcela explicitně patrný.

 

Z průběhu závodu je jednoznačně vidět, že ačkoli po celou dobu byl výkon ve wattech stabilní, v průběhu závodu docházelo postupně k nárůstu tepové frekvence – z hodnot 139 v průměru za první třetinu maratonu až k závěrečným hodnotám 163/min, což jsou skutečné hodnoty mé aktuální TFmax. 

 

Nárůst tepové frekvence v průběhu závodu je dán nejen celkovou únavou, a s tím spojeným snížením efektivity pohybu (např klesající RE v běhu), ale i únavou srdce, které právě s postupujícím časem již nepracuje tak efektivně.  Pokud pouvažujeme o patofyziologii tepového driftu, je dána neefektivní relaxací srdečního svalu mezi jednotlivými stahy vlivem únavy – zhoršuje se tedy diastolické plnění, klesá EF (ejekční frakce – tedy ta části celkového objemu krve v levé srdeční komoře, kterou při systole (srdečním stahu) dokáže srdce dostat do krevního oběhu) a tím i snížením tepového objemu (VO2/HR). Srdce to pak nutně musí „dohánět“ tepovou frekvencí a proto v závěru závodu může být tepová frekvence i u maratonu vysoko nad ANP a blížit se TF max, i když VO2 a rychlost běhu se rozhodně VO2max a odpovídající rychlosti běhu neblíží ani náhodou.

Z toho je jasně patrné, že řídit se v závodě tepovou frekvencí a nikoli výkonem, bez hlubší znalosti problematiky, je velmi zavádějící. Bez dalších souvislostí to nedává příliš smysl a může vést i k pořádnému průšvihu. Ať už tím průšvihem je přepálené tempo na začátku (na půlmaraton to napálím, TF je na začátku závodu i tak relativně OK, a pak „děj se vůle boží“) nebo naopak zbytečné ubírání výkonu s rostoucí TF v průběhu závodu, jen aby to nešlo nad předem stanovenou hodnotu… a tudíž horší čas v cíli než na který skutečně mám. Z tohoto pohledu se sledování výkonu ve wattech jeví jako zcela ideální metrika. 

Betablokátory a léčba vysokého krevního tlaku

Specifickou kapitolou jsou potom léky, konkrétně betablokátory. Kolem nich existuje mnoho mýtů, ale pojďme si rozkrýt skutečná fakta.

Betablokátory jsou léky primárně určené na léčbu srdečního selhání a hypertenze (vysokého krevního tlaku).  Ovlivňují  nejen krevní tlak, ale i tepovou frekvenci, kterou snižují.  Existuje mnoho typů různých typů betablokátorů. První generace těchto léků byly tzv. neselektivní – to znamená, že nepůsobily pouze v místě účinku,  a měly své nepříjemné vedlejší efekty.  Těmi byly například únava, ospalost, zhoršení astmatu, poruchy erekce. A to fakt nechcete. Proto se traduje, že betablokátory nebrat. To je ale nesmysl!! Proč?

Dnes se využívají převážně selektivní betablokátory, které mívají často i tzv. vazodilatační účinek (rozšiřují cévy).   Používáme-li tyto preparáty a indikujeme-li je správně a vhodně, nedochází nejen ke zmíněným vedlejším účinkům, ale ani ke snížení výkonnosti – často naopak můžeme vidět její nárůst. Je to dáno tím, že se normalizuje krevní tlak a klesá afterload (odpor, proti kterému srdce pracuje), a zároveň se prodlužuje doba mezi jednotlivými srdečními stahy. Díky snížení plnících tlaků má srdce možnost dobře relaxovat a naplnit se lépe krví. V srdeční práci pak hraje náplň jednotlivého stahu klíčovou roli pro sílu srdeční kontrakce – čím větší plnění, tí větší srdeční stah (tzv. Frank-Starlingův zákon).

Proto v důsledku při správné léčbě hypertenze může celková výkonnost sportovce stoupnout a často tento efekt vidím, nehledě na to, že eliminujete rizika, která sebou neléčený vysoký krevní tlak přináší.

Take-home message závěry:

TFmax je ryze individuální veličina a rovnice 220-věk neplatí!

TFmax nelze žádným způsobem vypočítat!

Lze ji pouze přesně změřit – a to ideálně v zátěžovém testu. To stejné platí pro odvozené zátěžové zóny.  V tomto bodě je ještě důležité,  že data z cyklistického testu nejsou plně přenositelná pro běžeckou disciplínu. Je to z toho důvodu, že fyziologie zátěže je jiná a v cyklistice zpravidla nezapojíte tolik svalových skupin do práce, takže nedochází k plnému „vytočení“ srdce do maximálních obrátek.

TFmax je minimálně ovlivnitelná a rozhodující je celkový přenos kyslíku k pracujícím svalům.

Pokud dochází ke změnám TF max, obvykle dochází i k inverzním změnám tepového objemu a to platí oběma směry. Hodnota tepové frekvence je jen jedna z metrik, která ukazuje výkonnost organismu a nelze ji vnímat odděleně.

Hodnoty TF na  jednotlivých prazích i hodnoty TF max nijak nesouvisí se schopností podávat vytrvalostní či rychlostní výkon!

Jde o zcela oddělené záležitosti, které spolu nemají nic společného. I pokud bychom nazvali parasympatikotonního jedince termínem „diesel“ a sympatikotonního „benzín“, nijak to nesouvisí se schopností podat kvalitní výkon na krátké či dlouhé trati.  Oba stejného efektu dosahují jiným způsobem.  Vlohy pro intenzitu/rychlost či vytrvalost jsou záležitostí poměru jednotlivých svalových vláken, talentu a samozřejmě i tréninku, nicméně nijak nesouvisí s tepovou frekvencí.

Benzín, diesel a tukový metabolismus

Btw, termíny diesel a benzín používám sama velmi ráda, ale v úplně jiné souvislosti – a to ve schopnosti využívat v zátěži tuky (diesel) nebo výhradně cukry (benzín), nebo jet na hybridní pohon. Tam považuji toto přirovnání za vcelku trefné.

V tomto směru by bylo možná ještě fajn zmínit jeden provařený mýtus, a to že spalování tuků závisí na tepové frekvenci.  Platí to jen v jediném specifickém případě – a to pouze nad anaerobním prahem. Tam tělo spalovat tuky neumí a „jede“ výhradně na cukry (tedy až těch několik svalových vláken, která zrovna nejsou v anaerobním režimu).

Pro porování a ilustraci přikládám rovněž dva obrázky.

Na obrázku je jasně patrná utilizace tuků (oranžová) a sacharidů (fialová ) při zátěži – jedná se o špičkovou vytrvalkyni s excelentně rozvinutým tukovým metabolismem, který je efektivní prakticky až do hodnot anaerobního prahu…

Že to tak rozhodně není vždy, ukazuje tato ilustrace … utilizace tuků funguje pouze v úzkém rozmezí fialového sloupce, takže organismus po celou dobu zátěže spaluje prakticky výhradně sacharidy. To rozhodně není ideální ať už z hlediska udržení zdravé váhy, tak ve sportu především pro schopnost podávat po dlouhou dobu kvalitní vytrvalostní výkon – hrozba nárazu do tzv. maratonské zdi je v tomto případě prakticky jistotou. 

Z těchto dvou obrázků jednoznačně vyplývá, že  schopnost utilizovat tuky vůbec nekopíruje křivku tepové frekvence. V tomto smyslu je tzv. „fat burning zone“ nesmysl, respektive je nutno ji stanovit individuálně.   Tuto schopnost ovšem lze do značné míry ovlivnit – a to stravou a vhodnou skladbou tréninku.

Této problematice se v Cardiolabu intenzivně věnujeme – pro výkon ve vytrvalostních disciplínách může mít její dobré zvládnutí klíčový význam pro zlepšení výkonu.

 

Tak to by bylo asi tak vše, co mě k tepovce napadá. Michal celý text ještě prošel a doplnil, protože uznávám, že pod zkratou „a“ s tečkou si každý možná nepředstaví slovo „arteria“. Takže doplnění odborných lékařských pindů a některá ta číselná přirovnání jsou jeho dílo.  Každopádně doufáme, že se tímto podařilo problematiku trochu osvětlit, že vám článek připadal přínosný a těšíme se na případné dotazy, náměty a nápady. 

Budeme rádi, když nám napíšete něco hezkého na náš FB –  tudy  prosím … a taky budeme rádi, pokud nás budete třeba sledovat (dejte lajk nebo tak něco). Příští článek vám určitě neunikne 🙂