AEROBICA – COSTO ENERGETICO INDIRETTO
Da quanto esposto nei capitoli precedenti è evidente come sia estremamente importante per gli istruttori di aerobica poter disporre di strumenti che permettano il controllo “on line” degli effetti che una lezione tipo può avere su soggetti dalle differenti caratteristiche antropometriche e con differente grado di allenamento; ciò al fine sia di mettere a punto coreografie che per difficoltà di gesti ed intensità di movimenti non eccedano le capacità tecniche ed aerobiche degli allievi, imponendo carichi di lavoro eccessivi e sproporzionati agli obiettivi, sia di formare classi maggiormente omogenee. Per raggiungere tale scopo non è facile utilizzare routinariamente nelle palestre metodiche basate sulla misura del consumo di ossigeno e sulla determinazione della lattacidemia, sia in ragione dei costi particolarmente elevati, sia della necessità della presenza di personale altamente qualificato.
Pertanto, per valutare l’impegno metabolico di un soggetto durante lo sforzo, il parametro più facile da controllare è senza alcun dubbio la frequenza cardiaca (FC), il cui monitoraggio, utilizzato da sempre da atleti e allenatori per i costi contenuti e per la praticità e facilità dei rilievi da effettuare, si è giovato in tempi recenti dell’introduzione e diffusione su larga scala dei cardiofrequenzimetri.
Il principio sul quale si basa l’impiego della FC per la valutazione del consumo di ossigeno (VO2), quindi del CE di un’attività, è rappresentato dalla correlazione lineare normalmente esistente tra questi due parametri, per cui dalla misurazione della prima si può risalire alla stima del secondo. Tale correlazione, uguale per tutti quando espressa in percentuale dei valori massimi, se espressa in valori assoluti presenta caratteristiche assolutamente individuali che sono un indice delle capacità aerobiche del soggetto; capacità che, ovviamente, risultano tanto più elevate quanto più bassa è la FC, quindi il VO2, a parità di carico di lavoro o quanto più è elevato il carico di lavoro a parità di FC, quindi di VO2. Appare evidente, quindi, che, per ciascun soggetto, al fine di risalire dal rilievo della FC ad una stima dell’impegno metabolico, è necessario conoscere in via preliminare le caratteristiche specifiche della relazione lineare FC/VO2.
Quest’obiettivo può essere raggiunto utilizzando differenti protocolli valutativi, sia di tipo sottomassimale che massimale, la cui scelta dipenderà essenzialmente dalle caratteristiche dei soggetti e dalle possibilità operative specifiche. Si tratta di protocolli che prevedono generalmente l’impiego di un cicloergometro o di un nastro trasportatore, dove far compiere al soggetto test cosiddetti a carichi crescenti in cui nella fase finale di ogni carico viene misurata la FC. Quest’ultima viene posta in relazione con il corrispondente VO2che può venire misurato direttamente, con l’ausilio di apparecchiature specifiche (metabolimetri), o può essere stimato indirettamente, con calcolo matematico, a partire dall’entità del carico (watt al cicloergometro, velocità al nastro trasportatore) ed assumendo un rendimento del lavoro muscolare o un costo energetico dell’esercizio costante ed uguale per tutti i soggetti [(generalmente il rendimento si considera pari al 20% ed il costo energetico pari a 4 KJ*(Km*Kg)-1 ]. In questo modo la relazione FC/VO2può essere identificata sia per i soli carichi sottomassimali sia anche per quelli massimali portando il test fino all’esaurimento del soggetto; in quest’ultimo caso si otterrà il rilievo diretto della FCmax nonché il corrispondente valore del VO2max, che, come detto, può venire direttamente misurato o stimato indirettamente.
D’altra parte non sempre è possibile o utile effettuare un test massimale e ciò per due fondamentali motivi: il primo è che non è sempre consigliabile, per motivi di sicurezza, sottoporre soggetti non perfettamente allenati ad uno sforzo fisico strenuo; il secondo è che non sempre con un test di questo tipo si ottengono in un soggetto i massimi valori di FC e di VO2. Se da una parte, infatti, atleti top level sono in grado di esprimere le loro massime capacità metaboliche sia sul campo, in allenamento o in gara, sia durante l’esecuzione di test massimali effettuati utilizzando ergometri specifici, dall’altra gli sportivi amatoriali, come ad esempio quelli sui quali è stata condotta questa indagine, quasi mai riescono ad esprimersi sugli ergometri in maniera paragonabile a quanto sono in grado di fare durante la pratica del tipo di attività fisica per la quale sono specificatamente allenati. Ciò appare particolarmente vero quando, in luogo del nastro trasportatore, viene utilizzato il cicloergometro che ancora oggi è l’ergometro più frequentemente in uso nelle palestre. Tale ergometro, infatti, in soggetti non adattati in modo specifico, come i ciclisti, induce di frequente interruzione precoce dello sforzo, per il sopraggiungere di fenomeni di fatica locale in corrispondenza della muscolatura degli arti inferiori, prima che vengano raggiunti livelli d’impegno massimale.
Queste considerazioni rendono talvolta preferibile orientarsi verso l’esecuzione di test sottomassimali per l’identificazione della relazione lineare FC/ VO2. In questi casi la retta FC/VO2, identificata per i carichi sottomassimali, viene estrapolata alla FCmax teorica del soggetto esaminato che, non venendo direttamente misurata, si postula essere pari a 220-l’età; ad essa corrisponderà un ben preciso valore di VO2max. E’ evidente che la mancata misurazione dei valori massimali può comportare un errore intrinseco di valutazione; tale errore dipende dal fatto che la FCmax reale può differire da quella teorica e dal fatto che, come noto, ai carichi massimali la relazione FC/VO2 può perdere le caratteristiche di linearità, potendo il VO2 continuare ad aumentare pur in presenza di una stabilizzazione dei valori di FC; ciò indurrebbe ad una sottostima del VO2max. A ciò si può aggiungere, inoltre, l’errore che inevitabilmente si verifica quando il VO2, anziché venire misurato direttamente, viene stimato indirettamente a partire dal carico effettuato e postulando un rendimento del lavoro muscolare o un costo energetico dell’esercizio costante ed uguale per tutti.
Appare pertanto chiaro che, al fine di identificare con precisione per ciascun soggetto una relazione FC/ VO2 che consenta attendibili valutazioni dell’impegno metabolico durante uno sforzo a partire dal semplice rilievo di FC, è sempre preferibile effettuare test ergometrici massimali nei quali vengano misurati direttamente sia la FC che il VO2.
Nel caso specifico di questa indagine ciò è stato possibile solo parzialmente in quanto l’esclusiva disponibilità di cicloergometri ha sconsigliato l’esecuzione di test massimali; si è infatti ritenuto che un tale tipo di test sarebbe risultato inattendibile per l’incapacità dei soggetti di raggiungere su questo tipo di ergometro, per i motivi esposti, i loro reali valori di FCmax e di VO2max. Di contro la possibilità di disporre di un’apparecchiatura telemetrica miniaturizzata per il rilievo diretto del VO2 (K4 Cosmed), già testata per validità ed affidabilità delle misure effettuate, ha consentito di eliminare l’altra possibilità di errore.
Partendo da queste considerazioni ci si è posti l’obiettivo di verificare se nell’Aerobica è attendibile una determinazione indiretta del costo energetico a partire dal semplice rilievo della FC durante la lezione, una volta nota per ciascun soggetto la relazione individuale FC/VO2 quando questa venga identificata mediante test sottomassimali al cicloergometro con misura diretta sia della FC che del VO2.
Sono stati sottoposti all’indagine gli stessi 32 soggetti (16 maschi e 16 femmine) già considerati in precedenza e praticanti abituali l’Aerobica ad alto impatto a due differenti livelli (16 esperti e 16 principianti).
La metodologia di lavoro ed i risultati ottenuti vengono descritti facendo riferimento al materiale iconografico allegato (Fig.58-68). Di ciascun gruppo di soggetti (8 esperti uomini, 8 esperti donne, 8 principianti uomini, 8 principianti donne) vengono considerati i valori medi.
FIG. 58 (vedi FIG. 28) Caratteristiche antropometriche di ciascun gruppo
FIG. 59 (vedi FIG. 29) Valori di FCmax e di VO2max di ciascun gruppo. La FCmax è quella teorica calcolata per ciascun soggetto sulla base della formula FCmax = 220 – età. Il VO2max è stato calcolato estrapolando per ciascun soggetto al valore della FCmax teorica la retta che identificava la relazione FC/ VO2 individuata per carichi di lavoro sottomassimali. A tal fine ciascun soggetto è stato sottoposto ad un test al cicloergometro, a carichi crescenti. Il test prevedeva carichi della durata di 2 minuti ciascuno che si succedevano senza intervalli partendo da un valore di 60 watt e con incremento progressivo, per ogni carico, di 30 watt per i maschi e di 20 watt per le femmine. Durante tutto il test sono stati rilevati sia la FC che il VO2 mediante impiego di un apparecchio telemetrico miniaturizzato (K4 Cosmed). Per individuare la relazione FC/ VO2 sono stati considerati, per i soli carichi sottomassimali, i valori di trend di entrambi i parametri. Il test è stato interrotto non appena il soggetto ha raggiunto la cosiddetta soglia anaerobica ventilatoria identificata secondo la metodica di Wasserman. La retta FC/VO2 così identificata è stata successivamente estrapolata, come detto, al valore della FCmax teorica di ogni soggetto.
FIG. 60 Come detto nell’introduzione del capitolo la relazione lineare FC/VO2 è uguale per tutti i soggetti se espressa in percentuale dei valori massimi. Questo concetto è chiaramente espresso in figura da una retta, con indice di correlazione uguale ad uno, la cui equazione è:
VO2 (%) = -44,33 + 1,44 * FC (%)
dove -44,33 rappresenta l’intercetta (a) e 1,44 il coefficiente angolare (b).
Com’è ovvio, peraltro, le corrispondenze numeriche in valori assoluti identificate sulla base di questa retta sono, come detto, del tutto individuali e dipendono esclusivamente dai valori di FCmax e di VO2max. Tale retta, pertanto, è stata utilizzata per ciascun soggetto per stimare il VO2 durante la lezione a partire dal rilievo della sola FC, una volta noti i valori individuali di FCmax e di VO2max identificati con la metodica precedentemente descritta.
FIG. 61 (vedi FIG. 31) Valori di Frequenza Cardiaca media per ciascun gruppo, misurati direttamente durante ciascuna fase della lezione.
FIG. 62 (vedi FIG. 33) Valori di Frequenza Cardiaca media per ciascun gruppo e ciascuna fase della lezione, espressi come percentuale della FCmax teorica
Fig. 63 Valori di VO2 medio espressi come percentuale del VO2max, rappresentativi, per ciascun gruppo, dell’impegno metabolico in ciascuna fase della lezione, identificati indirettamente sulla base della relazione:
FC (%) / VO2 (%) uguale per tutti e precedentemente descritta.
Fig. 64 Valori assoluti di VO2 medio (ml*[Kg*min]-1) per ciascun gruppo e per ciascuna fase della lezione, calcolati, a partire dall’impegno metabolico individuale espresso come percentuale del VO2max (Fig.63), sulla base del valore di VO2max di ciascun soggetto.
Fig. 65 Intensità di ciascuna fase della lezione (Kcal/h) per ciascun gruppo calcolata sulla base dei valori di VO2 (Fig.64) e del peso corporeo (Fig.58). Il passaggio dal VO2 alle Kcal (Chilocalorie) è stato effettuato basandosi sull’equivalenza ” 1 litro di ossigeno = 5 Kcal” valida per un quoziente respiratorio (QR) pari all’unità. Per QR si intende il rapporto tra l’anidride carbonica prodotta e l’ossigeno consumato (VCO2/ VO2); tale rapporto varia con il variare dei substrati (zuccheri o grassi) prevalentemente utilizzati per compiere lo sforzo ed è uguale all’unità quando, per la produzione energetica, vengono impiegati esclusivamente carboidrati.
Tale evenienza si verifica alle medie ed alte intensità di esercizio ed è stata ritenuta la preponderante in considerazione delle evidenze sperimentali già descritte.
FIG. 66 Durata effettiva di ciascuna fase della lezione.
FIG. 67 Costo energetico indiretto per ciascun gruppo e per ciascuna fase della lezione. Il calcolo è stato effettuato a partire dai valori di intensità (FIG. 65) e da quelli della durata effettiva (FIG. 66) di ciascuna fase della lezione.
FIG. 68 Costo energetico dell’intera lezione per ciascun gruppo, espresso in termini assoluti (Kcal), come intensità (Kcal/h) e per valori unitari di peso corporeo e di tempo. Il calcolo del costo energetico totale è stato effettuato sommando i valori di costo energetico di ciascuna fase della lezione (Fig.66). Il calcolo dell’intensità è stato effettuato in base ai valori del costo energetico totale e della durata effettiva dell’intera lezione.
I risultati ottenuti appaiono particolarmente significativi. In considerazione dell’impossibilità di utilizzare nella routine apparecchiature costose e sofisticate, era importante stabilire se è possibile per istruttori ed allievi valutare l’intensità dello sforzo a partire dal semplice rilievo della frequenza cardiaca, una volta che la relazione lineare individuale tra questo parametro ed il consumo di ossigeno venga identificata mediante l’uso di test di valutazione funzionale che, se pur sottomassimali, prevedono la misurazione diretta dell’impegno metabolico e quindi l’intervento di personale altamente qualificato.
Il confronto tra le misure dirette di CE ed il calcolo indiretto dello stesso evidenzia una sovrastima della misura indiretta che è essenzialmente a carico della quarta e ultima fase. Tale sovrastima è riconducibile al fatto che al termine di uno sforzo, nella fase di defaticamento, la FC, sulla quale si basa la misura indiretta, “tarda” a ritornare ai valori basali in ragione delle esigenze della termoregolazione e presenta una dissociazione con il VO2 permanendo più elevata per un periodo di tempo più lungo. Ciò può essere notato dal confronto dell’andamento dei due parametri. Si tratta, comunque, di una sovrastima di modesta entità.
È, pertanto, possibile affermare che, in questo sport, istruttori ed allievi possono valutare l’intensità dello sforzo a partire dal semplice rilievo della FC, una volta che la relazione lineare individuale tra questo parametro ed il VO2 sia stata identificata mediante l’uso di test di valutazione funzionale che prevedano la misurazione diretta dell’impegno metabolico.
Ciò è un’indicazione importante in quanto, come detto, sia per i costi elevati, sia per la necessità di intervento di personale altamente qualificato, non sempre è possibile effettuare “sul campo”, durante la pratica sportiva specifica, misure dirette di consumo di ossigeno. E’ opportuno tuttavia sottolineare che la misura indiretta, per essere attendibile, deve essere effettuata sulla base di indicazioni derivanti da una valutazione funzionale preliminare eseguita da specialisti e con l’impiego di adeguate apparecchiature. Peraltro, entro questi limiti, il controllo routinario della FC appare particolarmente utile per strutturare “efficacemente” le lezioni sia dal punto di vista dello sforzo richiesto ad ogni singolo allievo sia dal punto di vista della possibilità di comporre classi omogenee. Inoltre il controllo di questo parametro può costituire una semplice metodica per valutare l’andamento nel tempo (valutazione longitudinale) dello stato di allenamento del singolo soggetto.
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