מעקב אחר גבולות הביצוע באמצעות יחסי הספק ממוצע מרבי בטווחי זמן שונים

תקציר מאמר שהופיע ב-European Journal of Sport Science

תקציר של התקציר

מחקר זה מציג מודל בטווחי זמן שונים לכימות מידת הקרבה לגבולות הביצוע במהלך מאמץ אירובי. המודל מדגים את ההספק במאמץ באמצעות סדרה של "ממוצעים נעים" (rolling averages), שכל אחד מהם מקושר לקבוע זמן אופייני, ומזהה בכל רגע את הרכיב הדומיננטי, זה המתקרב ביותר לשיא ההיסטורי שלו.
כדי להדגים מסגרת זו, נאספו נתונים מהעולם האמיתי מ-21 רוכבי אופניים מקצועיים גברים במהלך מחנה אימונים שנמשך 11 ימים. נתוני 10 הימים הראשונים שימשו לבניית פרופילים אישיים של הספק ממוצע מרבי (MMP – Maximal Mean Power) במגוון טווחי זמן. ביום האחרון ביצעו הרוכבים פרוטוקול של מאמץ מתיש, שכלל עבודה בהיקף של כ-2,000 קילו-ג'אול (כ-478 קילוקלוריות) ולאחריו מבחני זמן מרביים של 3 דקות ושל 12 דקות.
במהלך המאמץ חושב היחס בין כל רכיב לבין הערך המרבי שלו, והיחס המרבי שימש למעקב אחר מידת הקרבה לגבולות הביצוע. בסיום מבחני הזמן הגיע יחס זה ל-98.6% ול-101% במאמצים של 3 דקות ושל 12 דקות, בהתאמה, דבר המצביע על התכנסות לעבר יכולת הביצוע המרבית.
ראוי לציין כי בשני המבחנים הרכיב הדומיננטי היה קשור דווקא לטווח זמן איטי יותר, של כ-60 דקות, ולא לרכיבים שטווח הזמן שלהם תאם את משך המאמץ הנומינלי. ממצאים אלה מצביעים על כך שגבולות הביצוע נובעים מאינטראקציה בין טווחי זמן מרובים, ואינם נקבעים אך ורק על פי משך המשימה או עצימותה.
מסגרת זו מרחיבה את השימוש המסורתי ב-MMP מכלי תיאורי המשמש בדיעבד למדד דינמי של יכולת הביצוע בזמן אמת.

מבוא

ניתן להמשיג את גוף האדם כמערכת לייצור אנרגיה מכנית, הפועלת ביעילות משתנה. היכולת לשמר תפוקת אנרגיה לאורך פרקי זמן ממושכים, למרות עייפות, עלייה גדולה מדי בטמפרטורת הגוף או ירידה ביעילות, היא הבסיס לביצועים בענפי ספורט שהצלחה בהם דורשת סבולת אירובית גבוהה כדוגמת ריצה למרחקים ארוכים ומרוצי כביש באופניים.
ברכיבה על אופניים, מערכת זו נבחנת בדרך כלל באמצעות התפוקה המכנית החיצונית, כלומר ההספק המבוטא בוואטים, המספקת מדד הניתן לכימות של הביצוע לאורך זמן. פרופילי הספק מתארים כיצד ההספק משתנה בהתאם למשכי מאמץ שונים, באמצעות ממוצעים נעים המאפשרים ללכוד תנודות בביצוע על פני טווחי זמן שונים. ממוצעים נעים הם הממוצעים בין שתי נקודות זמן. אם לדוגמה מבוצע מאמץ של שעה, וכל דקה נמדד ערך מסוים, אפשר לחשב ממוצע של הפרמטר הנמדד בין כל שתי נקודות זמן, למשל ממוצע בין הדקה ה-11 לדקה ה-23, ממוצע בין הדקה ה-25 לדקה ה-40 וכדומה. ממוצע הערכים הגבוהים ביותר של ממוצעים נעים אלה מגדיר את ההספק הממוצע המרבי – MMP – Maximal Mean – Power – המסכם את גבולות הביצוע של הספורטאי במגוון משכי מאמץ.
אף ש-MMP משמש בהרחבה לאפיון ביצועים בדיעבד הוא אינו מספק מנגנון המאפשר לעקוב אחר האופן שבו התפוקה הנוכחית של הספורטאי קשורה ליכולת המרבית ההיסטורית שלו במהלך המאמץ עצמו.
במחקר זה מציעים החוקרים מסגרת של טווחי זמן רבים לכימות הקשר בין ההספק בנקודה מסוימת לבין ה-MMP, בזמן אמת. באמצעות ייצוג ההספק באמצעות סדרה של ממוצעים נעים, שכל אחד מהם מקושר לקבוע זמן אופייני, המודל מזהה בכל רגע את הרכיב המתקרב במידה הרבה ביותר לערך המרבי ההיסטורי שלו. רכיב דומיננטי זה משמש לאחר מכן מדד למידת הקרבה של הספורטאי לגבול הביצוע שלו.

שיטת המחקר

הנתונים ששימשו לאימות המודל המוצג במחקר זה נאספו מקבוצה של 21 רוכבי אופניים מקצועיים גברים, בגיל ממוצע של 23 שנים, גובה ממוצע 1.77 מ' ומסת גוף ממוצעת 66 ק"ג שהשתתפו במחנה אימונים שנערך בין 6 ל-16 בדצמבר 2023.
כל המשתתפים היו חברים באותה קבוצת רכיבה מקצוענית, אשר דורגה בין 25 קבוצות הרכיבה המובילות על ידי איגוד האופניים הבין לאומי בשנת 2023.
כל אימון הוקלט באמצעות מחשבי רכיבה אישיים ומדי הספק (מדי ואטים), שהותקנו על אופני הרוכבים. הנתונים נדגמו בכל שנייה, כלומר 60 פעמים בדקה.
ביום הראשון של מחנה האימונים ביצעו המשתתפים מבחן להערכת ההספק הקריטי – .CP – Critical Power ערכי ה-CP שהתקבלו במבחן שימשו לקביעת אימוני ההמשך עבור כל רוכב.
בענף רכיבת האופניים, ‏Critical Power (CP) – ההספק הקריטי הוא
מדד המתאר בקירוב את ההספק הגבוה ביותר שרוכב יכול לשמור לאורך זמן ממושך, בלי שהיכולת להתמיד במאמץ תלך ותדעך במהירות.
לדוגמה, אם לרוכב יש הספק קריטי של 300 ואט:
ברכיבה ב-250 ואט שהיא מתחת להספק הקריטי, הוא יוכל להתמיד זמן ממושך.
ברכיבה ב-330 ואט, שהיא מעל ההספק הקריטי, הוא יוכל להתמיד לזמן מוגבל.

ביום האחרון ביצעו כל הרוכבים פרוטוקול מובנה של "מאמץ מתיש" – fatiguing protocol
פרוטוקול המאמץ המתיש כלל עבודה בהיקף של כ-2000 קילו ג'אול, (כ-478 קילוקלוריות) שהחל ב-20 דקות רכיבה בעצימות של פחות מ-70% מה-CP האישי, ולאחר מכן חמישה קטעים של 8 דקות בעצימות של 105%–110% מה-CP שביניהם תקופות התאוששות של 8 דקות.
במהלך תקופות ההתאוששות התבקשו המשתתפים לשמור על דירוג תחושת המאמץ – RPE – Rating of Perceived Exertion – של 2 מתוך 10, התואם לתחושת מאמץ "קלה".
לאחר השלמת הפרוטוקול ביצעו הרוכבים שני מבחני זמן מרביים – time trials – למשכי זמן של 3 ו-12 דקות, שביניהם הפרידו 40 דקות של התאוששות פעילה.
המשתתפים הונחו להשלים את המבחנים במאמץ מרבי עד להגעה לגבול יכולת הביצוע שניתן לשמר, תוך שמירה על קצב דיווש של 80–100 סיבובים בדקה (rpm) ובאמצעות אסטרטגיית קצב שנבחרה באופן עצמאי.
כדי לאפשר אסטרטגיית קצב מיטבית, המשתתפים הורשו לעקוב אחר ההספק שלהם בזמן אמת באמצעות מחשבי הרכיבה שלהם.

תוצאות

היחס המרבי בין עצימות המאמץ לבין ה-MMP הקודם, לאחר פרוטוקולי מבחני הזמן, היה:
98.6% במאמץ של 3 דקות.
101% במאמץ של 12 דקות.

דיון

החוקרים הציגו מודל חדש שמטרתו לעקוב אחר ההתקדמות לעבר גבולות הביצוע במהלך רכיבת אופניים ממושכת בעלת עצימות משתנה. היחס המרבי בין עצימות המאמץ לבין ה-MMP הקודם היה בסביבות 100% בסיום מבחני הזמן 98.6% – במאמץ של 3 דקות ו-101% במאמץ של 12 דקות.
בשני מבחני הזמן, הביצוע המרבי היה קשור באופן עקבי למיצוי של רכיב בעל טווח זמן איטי (כשעה) ולא לרכיבים שתאמו את משך המאמצים הנומינלי. ממצא זה מצביע על כך שגבולות הביצוע נקבעים על ידי היסטוריית המאמץ ולא רק על ידי העצימות או משך המאמץ כשלעצמם.
החוקרים מציעים כי ניתן להסיק על מידת הקרבה לביצוע המרבי ברכיבה על אופניים באמצעות חישוב רציף של ממוצעים נעים של ההספק וזיהוי הרכיב הדומיננטי, כלומר, הרכיב שמתקרב לערך המרבי ההיסטורי שלו בכל רגע נתון.
החוקרים דנים באריכות בהשוואה בין המודל שלהם למודלים אחרים.

מגבלות המודל

למודל המוצג במאמר יש מגבלות מובנות. בראש ובראשונה ההסתמכות שלו על נתונים היסטוריים לצורך חיזוי. בתנאים תחרותיים, הביצוע בפועל עשוי לעלות על היכולות החזויות אם הנתונים הקודמים אינם כוללים מאמצי שיא. אם ספורטאי חורג מהערכים המרביים שנרשמו בעבר, היחסים עשויים לחרוג באופן זמני מ-100%, דבר המצביע על הצורך לעדכן את פרופיל הביצוע ההיסטורי.
בנוסף לכך, המודל אינו מביא בחשבון גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה ולחות וגורמים פנימיים כגון היכולת המטבולית וזמינות מקורות האנרגיה, מצב הידרציה (כמות הנוזלים בגוף, עד כמה הרוכב "מיובש" או "רווי"), מוטיבציה ואיכות השינה לפני התחרות.
כמו כן, המודל מתחשב רק במאמצים הטובים ביותר, ללא תלות בתנוחת הרכיבה, שבעת מרוץ הן משתנות לעתים קרובות.
מגבלה נוספת היא השימוש הבלעדי בערכי הספק מוחלטים לבניית פרופיל ה-MMP. מדד יחסי למשקל הגוף בערכים של ואטים חלקי משקל הגוף, עשוי לשפר את דיוק החיזוי.
למרות הדיוק הגבוה של המודל בחיזוי גבולות הביצוע, איסוף נתונים בתנאי שטח אמיתיים הוא מאתגר. רעשי מדידה ושונות בין מכשירים עשויים להשפיע על הערכים הנמדדים, במיוחד בטווחי זמן קצרים. כמו כן, סנכרון המאמצים בין הרוכבים עשוי היה להכניס אי-דיוקים קלים לאומדנים.
אולי המגבלה המשמעותית ביותר היא תיאורטית. אף שהמודל מסייע בפרשנות של ההשפעות הפיזיולוגיות של מאמץ ממושך, הוא עדיין מודל המתבסס על הספק מכני המבוטא בוואטים. הוא אינו מדמה באופן ישיר תהליכים פיזיולוגיים, אלא את הביטויים הניתנים לצפייה שלהם באמצעות הספק מכני.

סיכום ומסקנות

מחקר זה מציג מסגרת דינמית בטווחי זמן רחבים, שבה מידת הקירבה לביצוע המרבי נובעת מהאינטראקציה בין ההספק בנקודה מסוימת לבין גבולות הביצוע שנצפו בעבר. באמצעות זיהוי טווח הזמן הדומיננטי הקובע את הביצוע בכל רגע, המודל מספק תובנה חדשה לגבי האופן שבו עומס המאמץ הקודם משפיע על היכולת להתמיד במאמץ הדורש סבולת אירובית גבוהה.

החוקרים מציעים כי:

ניתן לעקוב אחר המרווח עד לגבולות הביצוע באמצעות הרכיב הדומיננטי של ה-MMP.

גבולות הביצוע מושפעים לא רק מעצימות המאמץ וממשך המאמץ, אלא גם מההשפעות המצטברות של שינויים קודמים בעצימות המאמץ.

מסגרת זו מאפשרת להעריך האם ספורטאי מתקרב לגבולות הביצוע שלו או מתרחק מהם, ובאיזה קצב מתדלדלת או מתאוששת יכולת הביצוע שנותרה לו.

מקור:

Zignoli A, Giorgi A, Kolodziej F, Martinez-Gonzalez B, Leo P, Laursen PB. Tracking Performance Limits Using Multi-Timescale Maximal Mean Power Ratios. Eur J Sport Sci. 2026 Jun;26(6):e70179. doi: 10.1002/ejsc.70179. PMID: 42145217; PMCID: PMC13181598.

יש לך שאלה למומחים של המרכז האקדמי לוינסקי-וינגייט? אין צורך להתבייש, רק ללחוץ כאן