ما هي مناطق معدل ضربات القلب التدريبية؟
مناطق معدل ضربات القلب التدريبية هي نطاقات شدة، تُعبَّر عنها كنسب مئوية من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب لدى الشخص (MHR) أو احتياطي معدل ضربات القلب (HRR)، تقابل حالات فسيولوجية واستقلابية مختلفة أثناء التمرين. ويقسم النظام الأكثر استخداماً التمرين إلى خمس مناطق، من الجهد الخفيف جداً (المنطقة 1) إلى الجهد الأقصى (المنطقة 5). ويستخدم فسيولوجيو التمرين ومدربو الرياضة هذه المناطق لوصف التدريب بالشدة الصحيحة لتحقيق تكيف فسيولوجي معين، مثل بناء القاعدة الهوائية، أو تحسين عتبة اللاكتات، أو تطوير القدرة القصوى.
تستخدم أطر مناطق التدريب هيئات من بينها الكلية الأمريكية للطب الرياضي (ACSM)، وهي محورية في خطط تدريب التحمل المنظمة للعدائين وراكبي الدراجات وغيرهم من رياضيي التحمل الهوائي. ويتيح التدريب القائم على المناطق للرياضيين والممارسين مطابقة شدة كل جلسة مع هدف محدد بدلاً من التدريب بمستوى جهد واحد غير متمايز. ونموذج المناطق الخمس هو الأكثر شيوعاً في رياضات التحمل، رغم أن بعض الأنظمة تستخدم ثلاث أو ست أو سبع مناطق بحسب التطبيق.
مناطق معدل ضربات القلب التدريبية الخمس
يوضح الجدول أدناه نموذج المناطق الخمس كما يُعرّف عادة باستخدام النسبة المئوية من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (%MHR) والنسبة المئوية من احتياطي معدل ضربات القلب (%HRR، طريقة كارفونن). وتتفاوت حدود المناطق قليلاً بين الهيئات والمدربين المختلفين؛ والقيم أدناه تمثل مراجع فسيولوجيا التمرين المُستشهد بها على نطاق واسع.
| المنطقة | الاسم | % من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب | % من احتياطي معدل ضربات القلب | التكيف الأساسي |
|---|---|---|---|---|
| المنطقة 1 | الاستشفاء النشط / خفيف جداً | 50-60% | 50-60% | الاستشفاء، اللياقة الهوائية الأساسية |
| المنطقة 2 | القاعدة الهوائية / خفيف | 60-70% | 60-70% | أكسدة الدهون، كثافة الميتوكوندريا، التحمل الهوائي |
| المنطقة 3 | هوائي / متوسط | 70-80% | 70-80% | السعة الهوائية، كفاءة القلب والأوعية الدموية |
| المنطقة 4 | العتبة / شاق | 80-90% | 80-90% | عتبة اللاكتات، التكيف مع وتيرة السباق |
| المنطقة 5 | أقصى / بأقصى جهد | 90-100% | 90-100% | الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين (VO2 max)، القدرة العصبية العضلية |
صيغة فوكس مقابل صيغة تاناكا: تقدير الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب
تعتمد دقة مناطق معدل ضربات القلب على تقدير موثوق للحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (MHR). وأشهر الصيغ هي صيغة فوكس (220 ناقص العمر)، التي استُخدمت في السياقات السريرية واللياقية منذ سبعينيات القرن الماضي. ولم تُشتق صيغة فوكس من دراسة بحثية أولية محكومة بدقة؛ بل كانت تقريباً مبنياً على بيانات ملاحظة. ومن القيود الشائع ذكرها أن الخطأ المعياري لهذا التقدير يبلغ نحو زائد أو ناقص 10-12 نبضة في الدقيقة للفرد الواحد، مما يعني أن الحد الأقصى الفعلي لمعدل ضربات القلب لدى الشخص قد يختلف اختلافاً كبيراً عن تنبؤ الصيغة.
في عام 2001، نشر هيروفومي تاناكا وزملاؤه تحليلاً تلوياً (meta-analysis) في مجلة Journal of the American College of Cardiology فحص بيانات من 351 دراسة شملت أكثر من 18,000 مشارك. وأفادت الدراسة بأن صيغة تاناكا -- 208 ناقص (0.7 مضروباً في العمر) -- تتمتع بخطأ معياري يبلغ نحو زائد أو ناقص 7.1 نبضة في الدقيقة، وهو أقل بشكل ملحوظ من تقديرات صيغة فوكس. كما أظهرت صيغة تاناكا تفاعلاً أضعف بين العمر والجنس، مما يشير إلى أنها قد تكون أكثر اتساقاً بين الجنسين مقارنة بصيغة فوكس. وكثيراً ما تستشهد نصوص فسيولوجيا التمرين بكلتا الصيغتين، مع الإشارة غالباً إلى أن صيغة تاناكا أدق قليلاً للبالغين الأصحاء.
طريقة كارفونن: استخدام احتياطي معدل ضربات القلب
طوّر عالم الفسيولوجيا الفنلندي مارتي كارفونن طريقة كارفونن، ونُشرت عام 1957، وهي تحسب معدلات ضربات القلب المستهدفة باستخدام احتياطي معدل ضربات القلب (HRR) بدلاً من الحد الأقصى الخام لمعدل ضربات القلب. ويُحسب احتياطي معدل ضربات القلب بطرح معدل ضربات القلب أثناء الراحة من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب. ومعدل ضربات القلب المستهدف عند نسبة شدة معينة هو: معدل الراحة + (نسبة الشدة × احتياطي معدل ضربات القلب). فمثلاً، لإيجاد الحد الأدنى للمنطقة 2 (60% من احتياطي معدل ضربات القلب) لشخص معدل راحته 60 نبضة/دقيقة وحده الأقصى 190 نبضة/دقيقة: 60 + (0.60 × 130) = 138 نبضة/دقيقة.
ويرى كثير من فسيولوجيي التمرين أن طريقة كارفونن تعكس اللياقة القلبية الوعائية الفردية بشكل أفضل من النسبة المئوية البسيطة من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب، لأنها تراعي معدل ضربات القلب أثناء الراحة -- الذي يتفاوت بشكل كبير بين الأفراد وينخفض مع التدريب الهوائي. فقد يكون لدى رياضي تحمل مدرب تدريباً عالياً معدل راحة يبلغ 40 نبضة/دقيقة، مما ينتج مناطق مستهدفة مختلفة اختلافاً كبيراً عن شخص خامل بدنياً معدل راحته 80 نبضة/دقيقة، حتى لو كان الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب لديهما متطابقاً. وتُدرج الكلية الأمريكية للطب الرياضي طريقة كارفونن ضمن إرشاداتها لوصف التمرين.
تدريب المنطقة 2: علم بناء القاعدة الهوائية
يرتبط تدريب المنطقة 2 -- التمرين الهوائي المستمر عند 60-70% من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب أو احتياطي معدل ضربات القلب -- بتحسينات في كثافة الميتوكوندريا وقدرة أكسدة الدهون والقاعدة الهوائية. وعند شدة المنطقة 2، يستخدم الجسم بشكل أساسي الأيض الهوائي، معتمداً على الدهون ونسبة أصغر من الكربوهيدرات كوقود. وقد درس فسيولوجيو التمرين المنطقة 2 باعتبارها الشدة التي يمكن عندها الحفاظ على أكسدة الدهون والتكيفات الميتوكوندرية لفترات طويلة دون تراكم ملحوظ لللاكتات.
وصفت أبحاث لسيلر وزملائه فحصت توزيع التدريب لدى رياضيي التحمل النخبة نمطاً مستقطباً يقضي فيه الرياضيون معظم حجم التدريب عند شدات منخفضة (تقابل تقريباً المنطقتين 1-2)، ونسبة أصغر عند شدات عالية (المنطقتين 4-5)، وقدراً أقل نسبياً عند شدات متوسطة (المنطقة 3). وقد دُرس هذا النموذج -- الذي يُسمى أحياناً التدريب المستقطب -- بالمقارنة مع مناهج التدريب المركزة على العتبة. والمنطق وراءه أن حجم الشدة المنخفضة يبني السعة الهوائية والوظيفة الميتوكوندرية، بينما تطور الجولات عالية الشدة الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين وعتبة اللاكتات.
كيفية تحديد مناطق معدل ضربات القلب الشخصية
أدق طريقة لتحديد الحد الأقصى الفردي لمعدل ضربات القلب ومناطق التدريب هي اختبار التمرين المتدرج (GXT) الذي يجريه فسيولوجي تمرين أو أخصائي طب رياضي، وغالباً مع قياس متزامن لتبادل الغازات (اختبار الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين). ويمكن للاختبار المخبري تحديد العتبات التنفسية التي تقابل بدقة أكبر حدود مناطق ذات دلالة فسيولوجية مقارنة بالصيغ المبنية على العمر.
وبالنسبة لمعظم الممارسين الترفيهيين والرياضيين الذين لا يملكون إمكانية الوصول إلى الاختبار المخبري، توفر التقديرات المبنية على الصيغ إلى جانب جهاز قياس معدل ضربات القلب بديلاً عملياً. ويمكن استخدام صيغة تاناكا (208 ناقص 0.7 مضروباً في العمر) أو صيغة فوكس (220 ناقص العمر) لتقدير الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب، وتُحسب المناطق كنسب مئوية من هذا التقدير. ونظراً للتفاوت الفردي في تنبؤات الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب، ينبغي التعامل مع المناطق كتقديرات أولية وتعديلها بناءً على الجهد المُدرَك والاستجابة التدريبية بمرور الوقت.
الأسئلة الشائعة
ما هو تدريب المنطقة 2 لمعدل ضربات القلب؟
يشير تدريب المنطقة 2 لمعدل ضربات القلب إلى التمرين الهوائي المستمر الذي يُؤدى عند 60-70% من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (أو 60-70% من احتياطي معدل ضربات القلب باستخدام طريقة كارفونن). وعند هذه الشدة، يستخدم الجسم بشكل أساسي أكسدة الدهون الهوائية، ويكون الجهد قابلاً للاستمرار لفترات طويلة دون تراكم ملحوظ لللاكتات. وترتبط المنطقة 2 بتحسينات في القاعدة الهوائية وكثافة الميتوكوندريا وقدرة أكسدة الدهون، وتشكل أساس كثير من برامج تدريب التحمل.
أي صيغة للحد الأقصى لمعدل ضربات القلب أدق: فوكس أم تاناكا؟
تُعد صيغة تاناكا (208 ناقص 0.7 مضروباً في العمر) بوجه عام أدق قليلاً من صيغة فوكس (220 ناقص العمر) للبالغين الأصحاء. وقد أفاد تحليل تلوي أجراه تاناكا وزملاؤه عام 2001 في مجلة Journal of the American College of Cardiology، استناداً إلى أكثر من 18,000 مشارك عبر 351 دراسة، بخطأ معياري يبلغ نحو زائد أو ناقص 7.1 نبضة/دقيقة لصيغة تاناكا. وقد ذُكر أن الخطأ المعياري لصيغة فوكس يبلغ نحو زائد أو ناقص 10-12 نبضة/دقيقة. وتوفر كلتا الصيغتين تقديرات ذات تفاوت فردي ملموس، ويبقى الاختبار المخبري أدق طريقة.
ما هي طريقة كارفونن لحساب معدل ضربات القلب المستهدف؟
تحسب طريقة كارفونن معدل ضربات القلب المستهدف باستخدام احتياطي معدل ضربات القلب (HRR)، وهو الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب ناقص معدل ضربات القلب أثناء الراحة. معدل ضربات القلب المستهدف = معدل الراحة + (نسبة الشدة × احتياطي معدل ضربات القلب). فمثلاً، عند شدة 60% مع معدل راحة 65 نبضة/دقيقة وحد أقصى 185 نبضة/دقيقة: 65 + (0.60 × 120) = 137 نبضة/دقيقة. وتُعد هذه الطريقة أكثر مراعاة لمستويات اللياقة القلبية الوعائية الفردية من النسبة المئوية البسيطة من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب، وهي مُدرجة ضمن إرشادات وصف التمرين الصادرة عن الكلية الأمريكية للطب الرياضي.
كم عدد مناطق معدل ضربات القلب التدريبية؟
يقسم النموذج الأكثر شيوعاً شدة التدريب إلى خمس مناطق، تقابل تقريباً 50-60% و60-70% و70-80% و80-90% و90-100% من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب. وتستخدم بعض الأنظمة ثلاث مناطق (سهل، متوسط، شاق)، بينما تستخدم أنظمة أخرى ست أو سبع مناطق لوصف تدريبي أكثر دقة. ونموذج المناطق الخمس مستخدم على نطاق واسع في رياضات التحمل ويتسق مع الأطر التي تستشهد بها الكلية الأمريكية للطب الرياضي وكبرى هيئات التدريب الرياضي.
هل يمكنني استخدام جهاز قياس معدل ضربات القلب للتدريب ضمن المناطق؟
نعم. يمكن استخدام جهاز قياس معدل ضربات القلب -- سواء كان حزاماً صدرياً أو مستشعراً بصرياً على المعصم -- لمراقبة شدة التدريب في الوقت الفعلي بالنسبة إلى مناطق معدل ضربات القلب المحسوبة. وتكون أجهزة الحزام الصدري أدق عموماً من المستشعرات البصرية على المعصم، خصوصاً عند شدات التمرين العالية. وبمجرد تقدير الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب باستخدام صيغة أو اختبار مخبري، يمكن إدخال حدود المناطق المستهدفة في معظم ساعات اللياقة أو تطبيقات التدريب لتوجيه الجهد أثناء الجلسات.
ما الفرق بين مناطق %MHR ومناطق %HRR؟
تُحسب مناطق النسبة المئوية من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب (%MHR) كنسبة من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب فقط. أما مناطق النسبة المئوية من احتياطي معدل ضربات القلب (%HRR) فتستخدم طريقة كارفونن، وتأخذ معدل ضربات القلب أثناء الراحة في الحسبان. وعند نسبة مستهدفة معينة، تنتج مناطق %HRR قيم معدل ضربات قلب مطلقة أعلى من مناطق %MHR لنفس الفرد. ويرى كثير من فسيولوجيي التمرين أن مناطق %HRR وصفة أكثر تخصيصاً للفرد، لا سيما لمن لديهم معدل راحة منخفض أو مرتفع بشكل ملحوظ.
المراجع
- Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. "Age-predicted maximal heart rate revisited." Journal of the American College of Cardiology, 2001;37(1):153-156.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription. 11th ed. Wolters Kluwer, 2022.
- Karvonen MJ, Kentala E, Mustala O. "The effects of training on heart rate; a longitudinal study." Annales Medicinae Experimentalis et Biologiae Fenniae, 1957;35(3):307-315.
- Seiler S, Tønnessen E. "Intervals, thresholds, and long slow distance: the role of intensity and duration in endurance training." Sportscience, 2009;13:32-53.
- Fox SM, Naughton JP, Haskell WL. "Physical activity and the prevention of coronary heart disease." Annals of Clinical Research, 1971;3(6):404-432.
- Thomas DM, Bredlau C, Bosy-Westphal A, et al. "Relationships between body roundness with body fat and visceral adipose tissue emerging from a new geometrical model." Obesity, 2013;21(11):2264-2271.