Apakah Zona Heart Rate Reserve Sesuai dengan Ambang Metabolik Nyata?

Rumus Heart Rate Reserve (HRR), yang dihitung melalui metode Karvonen, memberikan perkiraan kasar laju kerja metabolik pada tingkat populasi, tetapi rumus ini sering kali gagal selaras secara tepat dengan ambang ventilasi dan ambang laktat darah individu [2, 17]. Meskipun rata-rata kelompok menunjukkan pola yang dapat diprediksi, detak jantung ambang individu sangat bervariasi di berbagai tingkat kebugaran, jenis kelamin, dan status kesehatan [8, 11, 19]. Mengandalkan persentase HRR standar secara kaku sering kali menyebabkan atlet dan populasi klinis berlatih di domain metabolik yang lebih tinggi atau lebih rendah dari yang dimaksudkan [8, 14, 17].

Model Tiga Domain Metabolik

Fisiologi latihan ketahanan membagi keluaran kerja menjadi tiga domain intensitas metabolik utama yang dipisahkan oleh dua titik batas fisiologis [19]:

1. Domain Moderat: Laju kerja di bawah ambang ventilasi pertama (VT1) atau ambang laktat pertama (LT1) [19]. Pada domain ini, laktat darah tetap berada di dekat garis dasar (sering didefinisikan sebagai peningkatan kurang dari 0,5 mM di atas garis dasar), dan oksidasi lemak meningkat [5, 17].
2. Domain Berat: Laju kerja antara ambang metabolik pertama (LT1/VT1) dan ambang metabolik kedua (LT2/VT2, critical power, atau critical velocity) [19]. Laktat darah meningkat di atas garis dasar (sering kali diperkirakan secara heuristik sebagai peningkatan $\ge$1,5 mM di atas garis dasar) tetapi stabil pada upaya berkelanjutan, mendekati maximal lactate steady state (MLSS) [3, 17].
3. Domain Parah: Laju kerja antara ambang metabolik kedua dan serapan oksigen maksimal ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), yang ditandai dengan peningkatan laktat yang tidak berkelanjutan dan timbulnya kelelahan yang cepat [3, 19].

Atlet ketahanan elite umumnya mengalokasikan sekitar 80% dari volume latihan mereka ke domain moderat (Zona 2 ke bawah) untuk mengoptimalkan metabolisme lemak, membangun efisiensi mitokondria, dan menghemat glikogen otot [5].

Nilai Rata-Rata HRR vs. Variasi Individu

Rumus Karvonen menghitung target detak jantung dengan menambahkan fraksi cadangan detak jantung ke detak jantung istirahat: $\text{Target HR}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{fraksi intensitas}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Memperhitungkan detak jantung istirahat membantu mencerminkan tonus parasimpatis dasar, namun zona persentase standar sering kali menyimpang dari pengukuran fisiologis langsung [2].

Dalam uji coba bersepeda terkontrol, rata-rata kelompok menunjukkan pemetaan yang cukup baik antara HRR dan penanda metabolik. Pada sebuah kohort yang terdiri dari 33 pesepeda pria yang terlatih secara aerobik (rata-rata $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), patokan fisiologis berkorelasi dengan nilai rata-rata berikut [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% HRR) [3]
• MLSS (subkelompok $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% HRR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% HRR) [3]

Berdasarkan uji latihan bertingkat (tanjakan 25 W·min⁻¹), lima zona latihan terbentuk: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR), dan R3+ (100% HRR) [3].

Namun, data meta-analisis yang luas menunjukkan bahwa lokasi ambang batas individu tersebar secara dramatis di sekitar nilai rata-rata ini [17]. Dalam sebuah meta-analisis yang mencakup 25 penelitian dan 412 pelari, detak jantung individu pada ambang fisiologis mencakup rentang yang sangat lebar [17]:

• Rentang LT1: 65% hingga 90% HRR (atau 69% hingga 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• Rentang LT2: 73% hingga 95% HRR (atau 80% hingga 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Karena rentang yang lebar ini, meresepkan target acak seperti 75% HRR dapat menempatkan seorang pelari secara aman di bawah LT1 dalam domain moderat, sementara pelari lain justru berada jauh di atas LT1 dalam domain berat [17, 19]. Untuk mencapai kepastian 95% bahwa latihan berlangsung benar-benar di bawah LT1 tanpa tes laboratorium, seorang atlet harus tetap berada di bawah 65% HRR (atau di bawah 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Sumber Ketidaksesuaian Antara Rumus Detak Jantung dan Ambang Metabolik

Beberapa faktor menjelaskan mengapa model cadangan detak jantung berbasis rumus gagal mencerminkan ambang laktat darah dan pertukaran gas waktu nyata (real-time):

1. Kesalahan Estimasi Bawaan pada ${\text{HR}}_{\text{max}}$

Persamaan standar detak jantung maksimal yang diprediksi berdasarkan usia memiliki kesalahan estimasi berkisar antara $\pm$10 hingga 12 bpm [2]. Pada tahun 1999, Meyer dan rekan-rekan mengamati bahwa meresepkan latihan pada angka tetap 85% dari ${\text{HR}}_{\text{max}}$ menghasilkan intensitas latihan individu yang tersebar dari 87% hingga 116% dari ambang anaerobik yang diukur secara individual pada atlet [2].

2. Kebugaran Aerobik dan Pergeseran Ambang Non-Linear

Hubungan antara kapasitas aerobik dan posisi ambang tidak seragam di berbagai kategori kebugaran [11]. Dalam studi gabungan terhadap 863 peserta, serapan oksigen pada VT relatif terhadap cadangan serapan oksigen (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) menunjukkan kurva berbentuk U [11]. Titik terendah terjadi pada sekitar 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ pada individu dengan $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ mendekati 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, sedangkan rata-rata VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ naik menjadi sekitar 75% pada peserta dengan nilai $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ terendah dan tertinggi [11].

3. Perbedaan Jenis Kelamin

Target ambang tetap tidak bekerja secara identik antara kedua jenis kelamin [19]. Dalam sebuah kohort yang terdiri dari 165 pelari rekreasi, pelari wanita menunjukkan detak jantung relatif, $\dot{V}{\text{O}}_2$, dan kecepatan lari yang signifikan lebih tinggi pada LT1 dibandingkan pelari pria ($p<0,001$), menyoroti bahwa target HR yang seragam mendistorsi beban metabolik antar jenis kelamin [19].

4. Populasi Klinis dan Inkompetensi Kronotropik

Perbedaan antara pedoman target HR tetap dan ambang fisiologis sangat terlihat pada kohort klinis [8, 14]. Dalam sebuah penelitian terhadap 350 individu, domain intensitas berbasis pedoman standar salah mengklasifikasikan VT1 sebagai intensitas tinggi alih-alih intensitas moderat pada 67,1% (pedoman sebelumnya) dan 79,6% (pedoman ESC 2020) pasien jantung, sedangkan kesesuaiannya mencapai 90% pada individu sehat yang tidak aktif (sedentary) dan 93,9% pada atlet kompetitif [8].

Secara serupa, pada 18 pasien gagal jantung kronis, target detak jantung yang diturunkan dari 40–70% HRR secara signifikan lebih tinggi daripada ambang yang diukur, sehingga berisiko meresepkan latihan berat atau parah di atas ambang ventilasi atau titik kompensasi pernapasan [14]. ${\text{HR}}_{\text{max}}$ yang diukur pada pasien ini adalah 12% lebih rendah dari nilai prediksi usia, bahkan setelah menerapkan pengurangan standar untuk penggunaan beta-blocker [14].

Alternatif Praktis dan Acuan Penentu

Ketika pengujian metabolic cart langsung (mengukur VT1/VT2) atau analisis laktat darah tidak tersedia, beberapa alternatif dapat memberikan kalibrasi terhadap transisi fisiologis yang sebenarnya:

• Tingkat Kelelahan yang Dirasakan (RPE): Di berbagai tingkat kebugaran mulai dari kelompok bugar rendah hingga individu yang sangat terlatih, VT secara konsisten terjadi di sekitar rata-rata RPE Borg 12,5 $\pm$ 0,93, terlepas dari perbedaan besar dalam laju kerja absolut [11].
• Variabilitas Detak Jantung (HRV): Analisis HRV non-linear menggunakan detrended fluctuation analysis (DFA $\alpha 1$) melacak perubahan sifat korelasi fraktal, yang menurun dari ~1,5 pada laju kerja rendah hingga mendekati 0,75 di dekat VT1/LT1 [22, 23]. Pada atlet triatlon elite dan kohort pelari pria, ambang DFA $\alpha 1=0,75$ menunjukkan kesesuaian yang erat dengan LT1 dan VT1, dengan perbedaan rata-rata hanya 1,7 hingga 2,0 bpm [22, 23].
• Acuan Performa: Pada pelari rekreasi, estimasi berbasis kecepatan tetap menghasilkan tingkat kesalahan yang lebih rendah untuk mengidentifikasi LT1 dan LT2 dibandingkan hanya menggunakan detak jantung atau RPE saja, meskipun memperkirakan kecepatan maksimal alih-alih mengukurnya secara langsung dapat meningkatkan kesalahan ambang [19].