THEMA 1: METEN IS WETEN
DEFINIEER DE (MAXIMALE) ZUURSTOFOPNAME.
De maximale zuurstofopname, ook wel VO₂max genoemd, is de maximale hoeveelheid zuurstof die het lichaam
kan opnemen, transporteren en gebruiken tijdens intense fysieke activiteit. Het is een maat voor de aerobe
capaciteit van een individu en wordt vaak beschouwd als de beste indicator van cardiovasculaire conditie en
uithoudingsvermogen. VO₂max geeft aan hoe efficiënt het lichaam in staat is om zuurstof te gebruiken voor de
productie van energie (ATP) tijdens lichamelijke inspanning.
De VO₂max wordt uitgedrukt in absolute termen als liters per minuut (L/min) of in relatieve termen, aangepast
aan het lichaamsgewicht, als milliliter zuurstof per kilogram lichaamsgewicht per minuut (ml/kg/min). Het is
de grootste hoeveelheid zuurstof die een persoon kan gebruiken, en het vermogen van het lichaam om
zuurstof op te nemen, te transporteren en af te geven aan skeletspieren om deze te gebruiken, speelt hierbij
een cruciale rol.
VO₂max biedt een kwantitatieve meting van de capaciteit voor aerobe ATP-productie en wordt vaak berekend
met de Fick-vergelijking:
VO₂max = SVmax * HRmax * (CaO₂ - CvO₂)max
Waarbij:
- SVmax = maximaal slagvolume,
- HRmax} = maximale hartfrequentie,
- CaO₂ = zuurstofconcentratie in arterieel bloed,
- CvO₂ = zuurstofconcentratie in veneus bloed.
Een hoge VO₂max wijst op een groter uithoudingsvermogen en een grotere capaciteit van het cardiovasculaire
systeem om zuurstof efficiënt naar werkende spieren te brengen. Dit is essentieel voor prestaties bij
uithoudingsvermogen en wordt vaak gebruikt als een maatstaf voor de fysieke fitheid van atleten.
Ventilatievolume, aangeduid als VE, is het totale volume lucht dat per minuut in- en uitgeademd wordt. Het
wordt uitgedrukt in liters per minuut (L/min). Het is een belangrijke parameter om de ademhalingscapaciteit
tijdens rust en inspanning te meten.
VE = TV * f
Waarbij:
- TV = teugvolume (het volume lucht dat per ademhaling in- of uitgeademd wordt),
- f = ademhalingsfrequentie (het aantal ademhalingen per minuut).
Tijdens inspanning neemt zowel het teugvolume als de ademhalingsfrequentie toe, wat leidt tot een verhoogd
VE.
VO (in het bijzonder VO₂) verwijst naar de hoeveelheid zuurstof die het lichaam tijdens ademhaling gebruikt.
Dit wordt berekend aan de hand van het verschil in zuurstofconcentratie tussen ingeademde en uitgeademde
lucht. Het is een maat voor de efficiëntie van het ademhalingssysteem om zuurstof te transporteren naar het
bloed en uiteindelijk naar de spieren.
VO₂ = (Vin * FinO₂) - (Vout * FoutO₂)
Waarbij:
- Vin = volume ingeademde lucht,
- FinO₂ = fractie zuurstof in ingeademde lucht,
- Vout = volume uitgeademde lucht,
- FoutO₂ = fractie zuurstof in uitgeademde lucht.
VCO₂ is het volume koolstofdioxide dat het lichaam per minuut produceert en uitademt. Het is een maat voor
de hoeveelheid CO₂ die vrijkomt tijdens het metabolisme. VCO₂ wordt net als VO₂ berekend door de
concentraties van ingeademde en uitgeademde gassen te vergelijken:
VCO₂ = (Vout * FoutCO₂) - (Vin * FinCO₂)
Waarbij:
- FinCO₂ en FoutCO₂ verwijzen naar de fracties koolstofdioxide in ingeademde en uitgeademde lucht.
VEmax is de maximale hoeveelheid lucht die een persoon per minuut kan ventileren tijdens zware inspanning.
Het geeft de maximale capaciteit van het ademhalingssysteem aan en is een indicator van de efficiëntie van de
longen om aan de zuurstofvraag te voldoen tijdens fysieke activiteit.
,BESCHRIJF HOE ZUURSTOFOPNAME GEMETEN WORDT.
Zuurstofopname kan op twee manieren worden gemeten: via directe of
indirecte calorimetrie.
DIRECTE CALORIMETRIE:
Directe calorimetrie meet de warmte die door het lichaam wordt
geproduceerd tijdens metabolische processen. Omdat alle
energieproducerende processen in het lichaam uiteindelijk resulteren in
warmte, kan door het meten van deze warmte het energieverbruik worden
berekend. Dit gebeurt in een calorimeter, een afgesloten ruimte waarin de warmteafgifte van het lichaam aan
de omgeving gemeten wordt, vaak via de opwarming van een bekend volume water.
- Werking: De persoon bevindt zich in een afgesloten
kamer, en de warmte die het lichaam afgeeft wordt
gebruikt om de temperatuur van het omringende
water te verhogen. Op basis van deze
temperatuurverandering wordt de hoeveelheid
geproduceerde warmte (en dus het energieverbruik)
bepaald.
- Nadelen: Directe calorimetrie is complex, duur en
neemt veel tijd in beslag, waardoor het zelden in de
praktijk wordt toegepast.
Hoewel het theoretisch relevant is (wet van
energiebehoud), heeft directe calorimetrie beperkte
praktische waarde, vooral tijdens inspanning.
INDIRECTE CALORIMETRIE:
Indirecte calorimetrie is de meest gebruikte methode om zuurstofopname (VO₂) te meten. Deze techniek is
gebaseerd op het principe dat alle energieproducerende reacties in het lichaam uiteindelijk afhankelijk zijn van
zuurstofverbruik. De hoeveelheid zuurstof die iemand inademt en de hoeveelheid koolstofdioxide die wordt
uitgeademd, wordt geanalyseerd om het energieverbruik te schatten.
- Werking: Tijdens de meting ademt de persoon omgevingslucht in (20,93% O₂, 0,03% CO₂ en 79,04% N₂). De
uitgeademde lucht wordt vervolgens geanalyseerd om het volume, het percentage O₂ en het percentage CO₂ te
bepalen. Dit maakt het mogelijk de zuurstofopname (VO₂) en de koolstofdioxideproductie (VCO₂) te berekenen.
- Voordelen: Indirecte calorimetrie is eenvoudiger, goedkoper en minder invasief dan directe calorimetrie,
terwijl het vergelijkbare resultaten oplevert (met een nauwkeurigheid van minder dan 1% verschil).
,TWEE METHODEN BINNEN DE INDIRECTE CALORIMETRIE
a. Gesloten-circuit spirometrie:
Bij gesloten-circuit spirometrie ademt de persoon 100% zuurstof
in vanuit een spirometer. De uitgeademde lucht gaat door een
systeem waarin koolstofdioxide wordt geabsorbeerd door middel
van ademkalk. De zuurstofopname wordt berekend op basis van
de volumeveranderingen in de spirometer.
- Nadelen: Dit systeem is onhandig voor metingen tijdens fysieke
inspanning, omdat de persoon dicht bij de apparatuur moet
blijven. Daarnaast is de verwijdering van koolstofdioxide trager
dan de productie ervan tijdens maximale inspanning, waardoor
deze methode minder praktisch is voor intensieve inspanning.
b. Open-circuit spirometrie:
Open-circuit spirometrie is tegenwoordig de meest gebruikte
methode voor het meten van zuurstofopname. De persoon ademt
omgevingslucht in en de uitgeademde lucht wordt geanalyseerd
om het zuurstofverbruik en de koolstofdioxideproductie te berekenen. Dit gebeurt met behulp van moderne
gasanalyse-apparatuur die zowel het volume als de samenstelling van de ingeademde en uitgeademde lucht
meet.
- Voordelen: Deze methode is eenvoudig, praktisch en nauwkeurig, vooral tijdens inspanning.
3. Dubbel gelabeld water methode:
De dubbel gelabeld water methode is een indirecte methode om het energieverbruik over langere periodes
(meestal 7-14 dagen) te meten, zonder dat het dagelijkse leven van de persoon wordt verstoord. Hierbij drinkt
de persoon water dat verrijkt is met stabiele isotopen van waterstof (²H, deuterium) en zuurstof (¹⁸O).
- Werking: Deuterium wordt uitgescheiden in water (urine en zweet), terwijl zuurstof-18 zowel in water als in
koolstofdioxide (CO₂) wordt uitgescheiden. Door het verschil in uitscheiding van de isotopen te meten, kan de
koolstofdioxideproductie van het lichaam worden berekend. Dit geeft een nauwkeurige schatting van het
energieverbruik.
- Voordelen: Deze methode is zeer geschikt voor lange termijnmetingen zonder de dagelijkse bezigheden van
de persoon te beïnvloeden.
- Nadelen: Het is echter een dure methode en vereist speciale apparatuur om de isotopen in speeksel of urine
te analyseren.
De zuurstofopname wordt het meest praktisch gemeten via indirecte calorimetrie, waarbij zuurstofverbruik en
koolstofdioxideproductie worden gemeten door middel van gasanalyse. Directe calorimetrie is theoretisch
accuraat, maar praktisch gezien minder toepasbaar vanwege de complexiteit en hoge kosten. De open-circuit
spirometrie is de standaardmethode voor het meten van zuurstofopname tijdens fysieke inspanning.
, BEREKEN DE ZUURSTOFOPNAME (VO₂) EN KOOLSTOFDIOXIDEAFGIFTE (VCO₂) AAN DE
HAND VAN METINGEN.
De zuurstofopname (VO₂) en koolstofdioxideafgifte (VCO₂) worden berekend door het volume ingeademde en
uitgeademde lucht en de fracties zuurstof en koolstofdioxide in die lucht te analyseren. Deze waarden worden
vervolgens gestandaardiseerd naar STPD-condities om metingen onder verschillende omgevingsfactoren
vergelijkbaar te maken.
De zuurstofopname (VO₂) en koolstofdioxideafgifte (VCO₂) kunnen worden berekend door de volumestromen
van ingeademde en uitgeademde lucht te analyseren, evenals de fracties zuurstof (O₂) en koolstofdioxide (CO₂)
in deze lucht. Dit gebeurt doorgaans tijdens inspanningstests waarbij gasanalyseapparatuur wordt gebruikt.
FORMULES VOOR BEREKENING VAN VO₂ EN VCO₂
1. Zuurstofopname (VO₂):
VO₂ (L/min) = (Vin * FinO₂) - (Vout * FoutO₂)
Waarbij:
- -Vin = Volume ingeademde lucht (in L/min)
- FinO₂ = Fractie zuurstof in ingeademde lucht (meestal 20,93%)
- Vout = Volume uitgeademde lucht (in L/min)
- F_outO₂ = Fractie zuurstof in uitgeademde lucht (afhankelijk van zuurstofverbruik door het lichaam)
2. Koolstofdioxideafgifte (VCO₂):
VCO₂ (L/min) = (Vout * FoutCO₂) - (Vin * FinCO₂)
Waarbij:
- FinCO₂ = Fractie CO₂ in ingeademde lucht (meestal 0,03%)
- FoutCO₂ = Fractie CO₂ in uitgeademde lucht (neemt toe door de metabolische activiteit van het
lichaam)
Gasvolumes worden aanvankelijk gemeten onder omgevingscondities, ook wel ATPS (Ambient Temperature,
Pressure, and Saturated with water vapor) genoemd. Deze volumes moeten echter worden omgezet naar
standaardcondities om vergelijkingen tussen verschillende tests mogelijk te maken. Dit wordt STPD genoemd
(Standard Temperature, Pressure, Dry).
ATPS = Gasvolumes gemeten bij de omgevingsluchtcondities:
- Temperatuur van de omgeving,
- Druk van de omgeving,
- Verzadigd met waterdamp.
STPD = Gasvolumes onder gestandaardiseerde condities:
- Temperatuur: 273 K (0°C),
- Druk: 760 mm Hg (standaard atmosferische druk),
- Waterdamp: geen (droge lucht).
Het standaardiseren van gasvolumes zorgt ervoor dat de metingen tussen verschillende tests en
omstandigheden goed met elkaar kunnen worden vergeleken. Alternatief kunnen metingen ook worden
uitgedrukt in BTPS (Body Temperature, Pressure, Saturated), wat een aanpassing is voor lichaamscondities.
Zie Appendix G, Gaswetten en Gas laws op canvas voor uitgebreide toelichting.
DEFINIEER HET ‘RESPIRATORY QUITIENT’ (RQ) EN DE ‘RESPIRATORY EXCHANGE RATIO’
(RER
De RQ en RER zijn belangrijke maatstaven om te bepalen welke brandstof het lichaam gebruikt tijdens rust en
inspanning. RQ meet de verhouding tussen CO₂-productie en O₂-verbruik op celniveau en weerspiegelt het type
voedingsstof dat wordt gemetaboliseerd. RER daarentegen meet deze verhouding op het niveau van de longen
en kan beïnvloed worden door niet-metabole processen zoals lactaatbuffering. Beide indicatoren zijn
waardevol om te begrijpen hoe het lichaam energie produceert en brandstoffen gebruikt onder verschillende
fysiologische omstandigheden.
