potenza e capacità alattacide
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FISIOLOGIA DELL’ATTIVITA’
MOTORIA-SPORTIVA
E TEST DI VALUTAZIONE
FUNZIONALE
prof. Federico Schena
Istituto di Medicina dello Sport FMSI-CONI Verona
Facoltà di Scienze Motorie Università di Verona
La quantità di energia spesa per
effettuare un dato compito
(lavoro, esercizio fisico, attività
sportiva, etc.)
IL COSTO ENERGETICO
Ottimizzare la
programmazione
dell’allenamento
Perché
misurare il
Costo
energetico?
Il modello di gara
Monitoraggio dell’allenamento
IL COSTO ENERGETICO
Ottimizzare
l’apporto
nutrizionale
Perché
misurare il
Costo
energetico?
Quantità dei substrati
Differenziazione dei substrati
IL COSTO ENERGETICO
Come
misurare il
dispendio
energetico?
Calorimetria diretta
IL DISPENDIO ENERGETICO
O2 H2O
Come misurare il dispendio energetico?
Energia = ossigeno (+ PC e lattato)
Calorimetria indiretta
IL DISPENDIO ENERGETICO
poiché l’ossigeno è necessario alla produzione di
energia, se aumenta l’intensità dello sforzo deve
aumentare anche l’ossigeno consumato
dall’organismo
IL DISPENDIO ENERGETICO
V’O2 Assoluto =
litri per minuto =
l * min -1
V’O2 dipende dalla quantità
di massa muscolare
attivata
il V’O2 assoluto deve
essere normalizzato
Perciò, specie nelle
attività
antigravitarie,
al peso corporeo
ml * kg-1 * min -1
UNITA’ DI MISURA DEL V’O2
FATTORI CENTRALI E PERIFERICI
V’O2 = Q’ * (CaO2 – CvO2) (Fick)
PERCHE’ AUMENTA IL V’O2 DALLA CONDIZIONE
DI RIPOSO AL MASSIMO SFORZO?
FATTORI CENTRALI E PERIFERICI
V’O2max/V’O2peak
QUALI SONO GLI INDICI PIU’ IMPORTANTI
DEL METABOLISMO AEROBICO?
Massima produzione ATP per via aerobica
è una misura globale ed
integrata di tutti quei
meccanismi responsabili del
trasporto di ossigeno e della
sua utilizzazione nei
mitocondri a livello cellulare
IL MASSIMO CONSUMO DI
OSSIGENO
è una misura globale ed
integrata di tutti quei
meccanismi responsabili del
trasporto di ossigeno e della
sua utilizzazione nei
mitocondri a livello cellulare
IL MASSIMO CONSUMO DI
OSSIGENO
L’ANALISI ACCURATA DEI DATI DI UN TEST CARDIO-
POLMONARE CONSENTE DI VALUTARE, IN MODO
NON INVASIVO, LA FUNZIONALITA’ DEGLI APPARATI
CARDIO-VASCOLARE E RESPIRATORIO E
L’EQUILIBRIO DEL RAPPORTO VENTILAZIONE-
PERFUSIONE POLMONARE
IL V’O2 max E’ L’INDICE PIU’ UTILIZZATO PER VALUTARE
LA FUNZIONALITA’ CARDIO-RESPIRATORIA E
METABOLICA
IL MASSIMO CONSUMO DI
OSSIGENO
• Determinazione diretta del V’O2max
•Metabolimetri
•Specificità dell’esercizio
•Durata: 7 - 10/12 minuti
•Tipo di test: onda quadra, incrementale, step
IL MASSIMO CONSUMO DI
OSSIGENO
Determinazione indiretta del V’O2max Double Step test
FC
(b
pm
)
Vel (km/h) 0 6 12 18
50
100
150
200
6 min 6 min
Time
Lo
ad
Principi ed assunzioni
•Si assume una relazione
lineare tra Q’ e V’O2 e,
quindi, tra FC e V’O2
• In realtà si utilizza la
relazione WL-FC
•Si calcola la Fcmax teorica
del soggetto
a. 220 - età (aa)
b. 208 - 0.7 • età (aa)
•Si assume che la relazione
tra WL e V’O2 sia lineare ed
a rendimento dell’esercizio
costante
220-età
IL MASSIMO CONSUMO DI
OSSIGENO:TEST INDIRETTI
Vel max
IL V’O2 MAX: VALORI DI RIFERIMENTO
vmax = Ėmax
C Di Prampero “La locomozione umana su terra, in acqua, in aria”, 1985
te m p o ( s )
0 6 0 1 2 0 3 0 0
Po
ten
za
(m
l/K
g/
min
)
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0A N A E R O B IC A A L A T T A C ID A
A N A E R O B IC A L A T T A C ID A
A E R O B IC A
CONSUMO DI OSSIGENO determinanti fisiologici
VO2 = Q * (CaO2 - CvO2)
Q = FC * Gp
CaO2 = [Hb] * 1,34 * SaO2
CvO2 = [Hb] * 1,34 * SvO2
.
.
. _
_ _
Misura del VO2max
Attraverso un test massimale:
misura del VO2max
relazione VO2/W
FCmax
Wmax
relazione individuale FC/VO2
Misure indirette (Test da campo)
Basate su parametri non-ventilatori e/o test sottomassimali:
indici di performance aerobica
stime indirette
Vantaggi: basso costo
tempi di esecuzione rapidi
personale/apparecchiatura non tecnici
sforzo sottomassimale (minore necessità di motivazione)
ridotto rischio medico
buona precisione
Svantaggi: influenza di variabili ambientali
impossibile valutare variabili importanti
bassa accuratezza
applicati da personale non esperto
La valutazione indiretta del VO2max
basata su FC assume:
misura del VO2 o VO2 “noto”
FC ad equilibrio
relazione lineare tra FC e costo energetico
costante relazione individuale FC/VO2
stima accurata della FCmax
Test incrementali, continui
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20 25 30 35 40
tempo (min)
ca
ric
o (
W)
Test a onda quadra
Tempo (min)
0 1 2 3 4 5 6
ca
ric
o (
W)
0
100
200
300
400
50W
100W
150W
200W
250W
300W
Test ad onda quadra, discontinui
Attraverso un test massimale:
misura del VO2max
relazione VO2/W
FCmax
Wmax
relazione individuale FC/VO2
Misure indirette (Test da campo)
Basate su parametri non-ventilatori e/o test sottomassimali:
indici di performance aerobica
stime indirette
Vantaggi: basso costo
tempi di esecuzione rapidi
personale/apparecchiatura non tecnici
sforzo sottomassimale (minore necessità di motivazione)
ridotto rischio medico
buona precisione
Svantaggi: influenza di variabili ambientali
impossibile valutare variabili importanti
bassa accuratezza
applicati da personale non esperto
La valutazione indiretta del VO2max
basata su FC assume:
misura del VO2 o VO2 “noto”
FC ad equilibrio
relazione lineare tra FC e costo energetico
costante relazione individuale FC/VO2
stima accurata della FCmax
Test incrementali, continui
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20 25 30 35 40
tempo (min)
ca
ric
o (
W)
Test a onda quadra
Tempo (min)
0 1 2 3 4 5 6
ca
ric
o (
W)
0
100
200
300
400
50W
100W
150W
200W
250W
300W
Test ad onda quadra, discontinui
Sogg. 1 Sogg.2 Sogg. 1 Sogg.2
W VO2 VO2 FC FC
0 0.129 0.118 70 60
50 0.800 0.970 90 75
100 1.500 1.429 110 90
150 2.200 2.104 130 105
200 2.800 3.100 150 120
250 3.560 3.458 170 135
300 4.300 4.500 190 150
350 4.700 165
carico (W)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
VO
2 (l/
min
)
0
1
2
3
4
5
6
soggetto 1soggetto 2
misura del VO2 o VO2 “noto”
tem po (s)
-60 0 60 120 180 240 300
FC
(b
/m
in)
60
80
100
120
140
160
180
150 W
180 W
270 W
FC ad equilibrio
carico (W)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
FC (
b/m
in)
60
80
100
120
140
160
180
200soggetto 1
soggetto 2
relazione lineare tra FC e costo energetico
VO2 (l/min)
0 1 2 3 4 5
FC (
b/m
in)
60
80
100
120
140
160
180
200soggetto 1
soggetto 2
relazione lineare tra FC e costo energetico
• composizione dell’aria
• ora del giorno
• idratazione • composizione della dieta
• distanza dal pasto
• temperatura ambiente
• umidità relativa
• tipo di esercizio • sonno
• pressione barometrica
costante relazione individuale FC/VO2
Stima accurata di FCmax
From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001
130
140
150
160
170
180
190
200
20 30 40 50 60 70 80 90
age (yrs)
HR
ma
x (
b/m
in)
Traditional
Tanaka
age 20 30 40 50 60 70 80 90
Traditional 200 190 180 170 160 150 140 130
Tanaka 194 187 180 173 166 159 152 145
difference 6 3 0 -3 -6 -9 -12 -15
From: “Age-predicted HRmax revisited” Tanaka et al., J Am Coll Cardiol, 37(1): 153-6, 2001
HRmax (b/min)=220-age (yrs)
HRmax (b/min)=208-(0.8*age)
accurate estimation of HRmax
carico (W)
0 50 100 150 200 250 300 350 400
FC (
b/m
in)
60
80
100
120
140
160
180
200soggetto 1
soggetto 2
soggetto 1: y=70+0.4(x) soggetto 2: y=60+0.3(x)
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
VO2 (l*min-1
)
FC
(b
*min
-1)
Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare FC e VO2 di carichi intermedi non testati
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
VO2 (l*min-1
)
FC
(b
*min
-1)
Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare FC e VO2 di carichi intermedi non testati
stimare il costo energetico di altre attività
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
VO2 (l*min-1
)
FC
(b
*min
-1)
Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare FC e VO2 di carichi intermedi non testati
stimare il costo energetico di altre attività
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
VO2 (l*min-1
)
FC
(b
*min
-1)
Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare FC e VO2 di carichi intermedi non testati
stimare il costo energetico di altre attività
stimare il VO2max
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
VO2 (l*min-1
)
FC
(b
*min
-1)
Conoscere la relazione individuale FC/VO2 consente di:
stimare FC e VO2 di carichi intermedi non testati
stimare il costo energetico di altre attività
stimare il VO2max
allenamento
è un indice di fitness
FATTORI CENTRALI E PERIFERICI
SOGLIA ANAEROBICA
QUALI SONO GLI INDICI PIU’ IMPORTANTI
DEL METABOLISMO AEROBICO?
La
ttate
mia
minuti
Bassa intensità
dello sforzo
Media intensità
dello sforzo
Alta intensità
dello sforzo
La concentrazione del lattato
nel sangue aumenta
con l’incremento dello sforzo
Il carico di lavoro che può essere
sostenuto con la massima
concentrazione, in stato stazionario,
di lattato ematico, meglio definita
come
Maximal Lactate in Steady State
LA SOGLIA ANAEROBICA
SA
L’aumento della
concentrazione
del lattato nel
sangue
inizia prima che il
soggetto
abbia raggiunto il
V’O2max
LA SOGLIA ANAEROBICA
Perché il lattato aumenta???
Incremento velocità della glicolisi
Maggiore uso delle fibre IIb
Riduzione della PO2 cellulare
Metodi per misura Soglia Anaerobica
OBLA Onset of blood lactate accumulation
LT Lactate threshold at 4 mM
MSSL Maximal steady state lactate
Soglia anaerobica /Anaerobic Threshold ????
Produzione lattato
Smaltimento lattato
Accumulo lattato
Soglia “vera” 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5 10 15 20
100
200
250
275
Risposta ventilatoria in relazione ad AT
Il destino dell’acido lattico
LA-H+ + Na HCO3- H2O +
CO2
Quale effetto dell’incremento del CO2
rispetto a quello che deriva dal ciclo di Krebs?
E cosa succede quando si esaurisce la capacità
tampone?
Effetti diretti dell’acidosi
VO 2
(
l/m
in)
0
1
2
3
4
5
VE
(
l/m
in)
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
c a r i c o ( W )
PE
TO
2 (
mm
Hg
)
9 0
1 0 0
1 1 0
1 2 0
PE
TC
O2 (
mm
Hg
)
3 0
3 2
3 4
3 6
3 8
4 0
4 2
4 4
4 6
4 8
5 0
VE
/V
O2
2 0
2 5
3 0
3 5
0 . 6
0 . 8
1 . 0
1 . 2
VC
O2 (
l/m
in)
VE
/V
CO
2
R
3 0 01 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0 2 8 08 0 3 2 0
v e lo c ità d i c o r s a ( K m / h )
1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6
FC
(b
/m
in)
1 3 0
1 4 0
1 5 0
1 6 0
1 7 0
1 8 0
1 9 0
2 0 0
V d
Test di Conconi: determinazione del punto di flesso tra FC e Carico
Fattori che possono influenzare la
produzione di LA e quindi la misura di
SA:
stato nutrizionale
scorte intramuscolari di glucogeno
stimolo adrenergico
ipossia acuta e cronica
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