Primo quadrante: misurare la capacità di lavoro aerobico

Contare i battiti del cuore ogni minuto è abbastanza facile. Più difficile è misurare senza attrezzature l’aria che entra ed esce. Un uomo normale (75 kg) a riposo fa entrare e uscire un volume di aria di 500 ml dai suoi polmoni per tredici, quindici volte il minuto (Fr = 15 min-1) per un totale dunque di 7500 ml.

L’aria è composta per il 21% circa di ossigeno e per il 79% di azoto molecolare (N2), il resto contiene tracce di altri gas. Quando l’aria esce dal torace, la percentuale di ossigeno è scesa al 16% circa. Con un calcolo grossolano si stima che O2 in ingresso meno O2 in uscita è uguale a 1575 – 1200 = 375 ml circa, che corrisponde all’ossigeno “consumato” nel corpo umano a riposo.

Un gas in queste condizioni, espirato alla bocca del paziente (37C°, tensione di vapor acqueo 47 mmhg e 1 atm) è descritto come in condizioni BTPS (Body Temperature Pressure Setc), è la scritta che si trova all’uscita dello spirometro. Le condizioni ATPS descrivono invece le condizioni ambientali, per esempio, aria ambiente a 21 gradi, tensione di vapore, etc.

Diciamo subito, e ci sarà utile in seguito, che per sommare e sottrarre gas bisogna riportarli tutti in condizioni di 0°C, e condizioni di secchezza, (assenza i vapore, Condizioni Standard o STPD ). Non è difficile; ci sono formule apposite, ma riportare in unità di misura corrette serve al vecchio concetto di “non sommare mele con pere”, approfondiremo!

A scopo di comprensione possiamo procedere comunque con il grafico; i 375 ml consumati già trovati e standard, corrispondono a 5 ml / kg / min-1 circa.

Altre misurazioni a 80 e 100 battiti daranno rispettivamente valori “in linea” o come direbbe un esperto di statistica, “con una correlazione molto prossima a uno”, fino al raggiungimento della soglia anaerobica, così che troviamo un pò meno di 20 ml / kg / min-1 alla frequenza di 100 battiti al minuto e 30ml O2 consumati alla frequenza di 130 battiti al minuto.

Tutto qua? No, ne discendono applicazioni e previsioni difficili da immaginar, basta tirare fuori un po’ di fantasia! Vi sono diversi sistemi per calcolare il valore di Y cercato; io vi propongo questo.

Sul diagramma calcoliamo l’inclinazione della retta:

$(30-5)/(130-60)$ = circa 0,357 (ovvero il 35%)

Con questa pendenza sostituiamo le coordinate di uno dei punti della retta nella formula generale della retta y=mx+p

$5 = 0,357 * 60+ q$

Da cui $q = 5 – 21,42 = – 16,42$

 

Quella rappresentata (non perfettamente retta) è la retta ricavata dall’equazione sopra e corrispondente a quella messa in evidenza nel primo quadrante che intercetta l’asse y nel punto -17 (circa). I valori da 60 a 130 sono sperimentali, quelli successivi sono i valori teorici che cerchiamo.

Quindi se voglio vedere quello che succederebbe alla frequenza massima teorica di 180 battiti al minuto (ma senza raggiungerla effettivamente) troverei che il massimo consumo di ossigeno dell’atleta in questione è $Y= 180 *0,357-16,42$ che fa 48 ml circa di ossigeno consumato. Si scrive $VO_2 max = 48$.

L’atleta sul grafico è evidentemente un ventenne perché la sua Frequenza Cardiaca Massima è stimata dall’esaminatore circa 180.

Lo scopo della ricerca è stato di misurare, a bassi livelli d’impegno muscolare, cosa farebbe quell’atleta se potesse raggiungere le massima condizione di allenamento e resa tecnica. Si stabilisce ora se e su che basi deve modificare i suo allenamento.

La dotazione aerobica è genetica, la produzione di energia secondo Mitchell viene ereditata per via materna; l’allenamento e la tecnica incidono per oltre il 30% .

In pratica è prudente, se non necessario, non arrivare a frequenze cardiache massimali perché andando avanti con l’età vi possono essere placche aterosclerotiche nelle coronarie (arterie del cuore). Aumentando quindi la frequenza di ossigenazione possono sorgere pericoli di aritmie e infarti, e potrebbero sopraggiungere a livelli più bassi di frequenza crdiaca.

Comunque quanti più punti di correlazione stabilirete tra polso e respiro sotto la soglia aerobica tanto più la vostra retta sarà rappresentativa. Siamo pronti per un altro salto!

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