Análisis de los factores fisiológicos involucrados en el consumo máximo de oxígeno (VO2 Máx.) (página 2)
Enviado por Glenn Moya Núñez
El número de contracciones por minuto esta en función de muchos aspectos y por esto y por la rapidez y sencillez del control de la frecuencia hace que sea de una gran utilidad, tanto para médicos, como para entrenadores y como no, para aficionados al deporte o deportistas profesionales (frecuencia-cardiaca.com).
Las pulsaciones de una persona de un momento dado se puede decir que dependen de varios grandes conjuntos de variables. En un grupo pondremos las que no dependen directamente del sujeto y en casi todos los casos son temporales y condicionales, como la temperatura, la altura o la calidad del aire, la hora del día o la edad del individuo. En otro grupo las que son intrínsecas del sujeto impuestas por la genética como la altura, el somatotipo, el genero y como no la propia genética. Otro grupo que son condicionales y temporales pero de carácter psicológico como el miedo, el amor, el estrés o el sueño. Y en el ultimo grupo voy a unir las variables que son propiamente modificables por la persona, como son la actividad física que realiza, el tipo de actividad física, el tiempo que lleva realizando la actividad y la intensidad de esta (frecuencia-cardiaca.com).
La frecuencia respiratoria se define como las veces que se respira (ciclo de respiración: se contraen y se expanden los pulmones) por unidad de tiempo, normalmente en respiraciones por minuto. En condiciones de reposo la frecuencia respiratoria alcanza uno valores medios de 12 respiraciones por minuto.
Cuando iniciamos un ejercicio físico ligero, nuestros músculos realizan mas contracciones que cuando estamos en reposo, este aumento del número de contracciones significa que demandan mas energía y oxigeno, las pulsaciones también suben y por lo tanto también el gasto cardiaco, para poder ofrecer el oxigeno que extra que demanda el organismo el cuerpo aumenta la frecuencia respiratoria. En un trabajo ligero la frecuencia suele ser de unas 12 respiraciones por minuto (todonatacion.com).
Cuando aumentamos la intensidad del ejercicio a un nivel medio, los requisitos de oxígenos son mayores y la frecuencia respiratoria sube hasta los 22 ciclos respiratorios por minuto. Cuando aun dentro del campo aeróbico y la intensidad es casi máxima el número de ciclos respiratorios puede llegar a los 35 por minuto. En los ejercicios de muy corta duración y alta intensidad llamados anaeróbicos, los músculos esqueléticos no necesitan oxigeno para sus contracciones (todonatacion.com).
Hay cerca de 300 millones de alvéolos en los pulmones de humano adulto; cada uno de ellos mide 0,25 mm de diámetro. La tráquea, los bronquios y bronquiolos, excepto las terminaciones, no están implicados en el intercambio gaseoso, y, por tanto, se les denomina vías aéreas de conducción, o lo que es lo mismo, desde el punto de vista funcional espacio muerto anatómico. Estas áreas poseen un epitelio grueso y no están muy vascularizadas. En cambio, las ramas terminales de los bronquiolos y alvéolos están revestidas de un epitelio fino y densamente irrigado. En esta zona del pulmón es donde ocurre el intercambio respiratorio (Gaytán, 2004).
En una respiración tranquila y normal se produce un volumen de ventilación pulmonar en torno a los 500 ml. (elergonomista.com). A continuación si la persona realiza una inspiración forzada, el volumen se va a elevar y este volumen va a recibir el nombre de reserva inspiratoria que va a ser aproximadamente seis veces el volumen de ventilación pulmonar (3000mililitros). Después, si se produce una espiración forzada, nos da el volumen de reserva espiratoria, el V.R.E, el cual está en torno a los 1100ml, tras una espiración forzada, hay una cantidad de aire que siempre permanece en los pulmones, recibiendo el nombre de volumen residual, y esta en torno a los 1200ml. Teniendo en cuenta estos parámetros, hablamos de volumen respiratorio por minuto. VR/min. será las veces que entre el volumen de ventilación pulmonar por las veces que respiramos, que es la frecuencia respiratoria (Fr):
Volumen Resp/min = Vvp Ã- Fr = 500Ã-12 = 6000ml/min
Decimos entonces que la frecuencia respiratoria es de 12-13 veces/min. en condiciones normales.
Capacidades pulmonares son sumatorio de ciertos volúmenes:
-Capacidad inspiratoria pulmonar, se suma el volumen de reserva, más todo lo que se puede inspirar.
VVP + VRI = 3500ml.
– Capacidad espiratoria pulmonar: aquella que se puede eliminar.
VVP + VRE = 1600ml.
– Capacidad Vital pulmonar: que recoge toda la capacidad inspiratoria y espiratoria.
CVP = VRI + VVP + VRE = 4600ml.
– Capacidad pulmonar total: CVP + Volumen Residual
CPT = CVP + VRE = 5800ml.
– Capacidad funcional residual: es el sumatorio de volúmenes de reserva espiratorio más el volumen residual = 3300ml.
Del volumen ventilatorio pulmonar (500ml), van a llegar al alveolo 300ml, 150ml de aire queda atrapado en el árbol bronquial, esta cantidad recibe el nombre de aire del espacio muerto.
El umbral anaeróbico es el límite a partir del cual a una persona no le alcanza con el oxígeno que respira y posee (metabolismo aeróbico) para satisfacer el esfuerzo físico que se está realizando, y a partir del cual necesitará valerse de otras vías energéticas que necesiten oxígeno para mantener dicho esfuerzo (metabolismo anaeróbico) (Andinia.com)
Cuando hablamos del Umbral Anaeróbico nos estamos refiriendo por tanto al punto o zona de transición entre el metabolismo aeróbico y el metabolismo anaeróbico. O quizá mejor a la zona de transición entre una intensidad en la que la obtención de energía es preponderantemente aeróbica y otra intensidad de ejercicio lógicamente más alta en la que la obtención de energía precisa de la participación importante del metabolismo anaeróbico láctico (biolaster.com).
Cuando se llega al umbral anaeróbico, el rendimiento comenzará a decaer en breve, ya que las vías energéticas que no dependen del oxígeno son siempre limitadas, y sólo sirven para mantener la actividad un corto período de tiempo. Por eso, cuanto más alto tenga una persona (deportista) el umbral anaeróbico, más resistencia tendrá, y saldrá mejor parado ante esfuerzos prolongados (Andinia.com).
Además del entrenamiento, existen otros factores que influirán en el umbral anaeróbico de un deportista. Hay que tener en cuenta que el hecho de estar trabajando a nivel de umbral anaeróbico o por debajo de él, no significa que no haya producción de ácido láctico a nivel muscular, lo que sucede es que está siendo neutralizado o eliminado en cantidad suficiente como para que no vaya acumulándose progresivamente (biolaster.com).
Otorgar una cifra fija de lactato (como en su momento estuvo en boga con los 4 mMol/l) para determinar el Umbral, puede traer consigo errores, ya que el estado de equilibrio entre formación y eliminación de lactato al máximo nivel de intensidad de trabajo, que es al fin y al cabo lo que trata de determinar el Umbral Anaeróbico. Es difícil que pueda relacionarse con exactitud con una cifra absoluta fija para todos los deportistas. Cuando se realizan estudios de estado estable de lactato, éste puede estabilizarse a 3 mMol/l o por debajo, lo mismo que pueden encontrarse otros deportistas que consiguen mantener un equilibrio en niveles superiores a los ya famosos 4 mMol/l (biolaster.com).
Tampoco se debe pensar que una vez superada la intensidad en la que se encuentra el Umbral Anaeróbico, toda la energía que se forma procede del metabolismo anaeróbico, ya que el consumo de oxígeno todavía no ha tocado techo (a la intensidad del umbral), y según aumenta la intensidad de trabajo por encima del umbral, también aumenta el consumo de oxígeno, por lo que cabe pensar que aumenta la producción de energía por vía aeróbica igualmente; sin embargo, una vez sobrepasada la intensidad correspondiente a la Potencia Máxima Aeróbica (es la Potencia que se desarrolla cuando se alcanza el Consumo Máximo de Oxígeno), todo aumento de intensidad va a ser debido a un aumento de formación de energía por vía anaeróbica exclusivamente. Es conveniente tener claros estos conceptos claves, con el fin de poder asimilar igualmente referencias que se realizan a nivel de programación de entrenamiento; muchas veces a la hora de hablar de intensidad de entrenamiento, se hace referencia a un porcentaje y hay que delimitar si es un porcentaje del Consumo Máximo de Oxígeno, o bien un porcentaje de la Potencia Máxima; si se establecen porcentajes del Consumo Máximo de Oxígeno, podemos encontrarnos intensidades del 120 o 140% (ya que la Potencia Máxima Anaeróbica está claramente por encima de la Potencia Máxima Aeróbica que se corresponde con el Consumo Máximo de Oxígeno), mientras que si la intensidad se establece en porcentajes de la Máxima Intensidad (sin especificar nada de aeróbico), cabe pensar que niveles del 90% no son mantenibles más allá de 20-40 segundos (biolaster.com).
El Umbral Anaeróbico está siendo utilizado con mayor o menor fortuna en la programación del entrenamiento, y a pesar de las controversias en cuanto a su obtención y significación, es en este momento la medida más fiable para el establecimiento de los diferentes ritmos o intensidades de entrenamiento. La posibilidad de realizar mediciones de ácido láctico de forma sencilla y con analizadores de lactato de bajo costo y claramente portátiles, está permitiendo un mayor control y desarrollo del rendimiento físico (biolaster.com).
OBJETIVO GENERAL
Realizar un análisis de los factores fisiológicos involucrados en el consumo máximo de oxígeno (VO2 Máx.) con base en los resultados de una prueba de laboratorio individual.
Objetivos específicos
Entender los cambios en los parámetros fisiológicos y capacidades cardiorrespiratorias gracias al ejercicio tomando como parámetro el VO2 Máx.
Determinar los factores involucrados en el desarrollo de una prueba de VO2 Max. como el factor que determine la capacidad máxima de ejecución del trabajo aeróbico.
Identificar la importancia de realizar una prueba de VO2 Max. desde el punto de vista de entrenamiento deportivo.
Metodología o procedimiento
El laboratorio se realizó en Heredia en la Escuela Ciencias del Deporte de la Universidad Nacional. En la lección anterior, quince días antes, se había explicado por el profesor del curso que se debía estar en laboratorio del PROCESA, pues en este edificio estaban los instrumentos necesarios para el desarrollo del laboratorio de capacidad respiratoria. Los participantes de la prueba podían llegar desde las tres y treinta de la tarde. En el caso particular de este estudio se ingresó al edificio a las cinco y cuarenta y cinco minutos, y utilizando una hoja de cotejo se comenzó con la recolección de datos (nombre, talla, peso, edad).
El participante se encontraba con la vestimenta adecuada para realizar actividad física y es importante mencionar que se quejaba de una contractura muscular en la espalda. No había que realizar un calentamiento. Según el protocolo administrado se comenzó de cero.
El participante preparó la mascarilla, que consistió en buscar el tamaño adecuado, instalar la boquilla y las líneas de transporte de gases, a las que había que realizarles una limpieza con el compresor. La ejecución de la prueba comenzó a las siete y cuarenta de la noche.
Se utilizó un protocolo realizado por Felipe Araya y modificado por el grupo de maestría:
Los materiales utilizados para el desarrollo del laboratorio fueron los siguientes:
1. Compresor WR Brown Speedy: Limpieza de boquilla y líneas.
2. Líneas para transporte de gases (Pat # 5,038,773):
Verde: Oxígeno
Rojo: Dióxido de Carbono
Blanco: Dióxido de Carbono
3. Programa (Software) para el análisis del VO2 máx: Aerograph del Sistema de Diagnóstico Cardiorespiratorio.
4. Computadora portátil: Hp Omni Book XE
5. Medgraphics VO2000: Realiza consultas fisiológicas normales de laboratorio para control de calidad o para poblaciones específicas de pacientes con problemas de salud cardiobronquial del Sistema de Diagnóstico Cardiorespiratorio (Fotografías #1 y #2).
6. Mascarilla para captación de gases respiratorios del Sistema de Diagnóstico Cardiorespiratorio. Pat. #6,718,982 (Fotografías #1 y #2).
7. Cilindro de calibracion marca Med Graphics con capacidad de 3 litros del Sistema de Diagnóstico Cardiorespiratorio.
8. Báscula médica marca Ballar con capacidad de 160 kg X 100g (Fotografía #3).
9. Estadímetro marca Tanita calibrada a un milimetro Pat. # 6,266,881,B1 (Fotografía #4).
10. Monitor cardiaco marca Polar modelo FS1 (Fotografía #5).
11. Bandas Transmisora de datos de monitor cardiaco marca Polar FS1
Fotografías:
Resultados
El siguiente gráfico presenta la dinámica de la frecuencia cardiaca durante el desarrollo de la prueba de consumo máximo de oxígeno:
El siguiente gráfico presenta la dinámica del consumo de oxígeno por kilogramo durante el desarrollo de la prueba de consumo máximo de oxígeno:
El siguiente gráfico presenta la dinámica del factor RQ durante el desarrollo de la prueba de consumo máximo de oxígeno:
Discusión
En el primer gráfico se presenta una dinámica progresivo ascendente en los resultados presentados por el participante. Esto se debe a que "existe una relación lineal entre la FC y la intensidad del esfuerzo desarrollado durante el ejercicio aeróbico, de tal forma que a mayor intensidad, mayor FC. Esta relación lineal se respeta fundamentalmente entre las 100 y las 170 ppm a partir de las cuales la recta se acerca de forma asintótica hasta el máximo" (Moral G., Susana).
El siguiente concepto es presentado en la gráfica número 2 es el consumo máximo de oxígeno. El VO2 Máx. es un parámetro que como ya se ha mencionado expresa el volumen de O2 que consume o utiliza el organismo. La medición de este parámetro nos permite cuantificar de alguna manera el metabolismo energético ya que el oxígeno que se utiliza como comburente en las combustiones que tienen lugar a nivel celular y que permiten la transformación de la energía química (que radica en los principios inmediatos) en energía mecánica (la contracción muscular) (Moral G., Susana).
Por lo que podríamos decir que el VO2 es expresión directa de las necesidades metabólicas del organismo en un momento dado. Para cada persona, la frecuencia cardiaca y el VO2 están relacionados también de forma lineal durante el ejercicio aeróbico hecho que se ha utilizado para estimar o predecir el Vo2 máx. de un sujeto a partir de cargas submáximas (Moral G., Susana).
En el proceso de la evaluación del VO2 Máx realizado en el laboratorio se tomaron en cuenta el RQ. Que describe la relación entre el dióxido de carbono producido y consumido en el metabolismo del oxígeno, que varían desde 0,70 hasta 1,00. El RQ tiene una relación determinista bien establecido con equivalente calórico (= equivalente térmico), que describe la cantidad de energía gastada por un litro de oxígeno consumido, que varían desde 4,69 hasta 5,05 kcal / l O2 (para las relaciones entre el consumo de sustrato, y RQ equivalente calórico) (Fitness & Health Perfofmance).
Tanto la intensidad del ejercicio físico y la duración son los parámetros que afectan a RQ y el equivalente calórico. Un aumento en los resultados de la intensidad del ejercicio aumentó en RQ y equivalentes de calorías, debido a la mayor oxidación de hidratos de carbono y la disminución de la oxidación de las grasas (Fitness & Health Perfofmance). De lo anterior se concluye el desarrollo lineal de las variables analizadas.
Uno de los factores más importantes que se determinó es el valor del umbral anaeróbico (Umbral láctico). Que en este caso esta en 44.81 ml/Kg/min. El umbral anaeróbico se define como el nivel de VO2 ejercicio anterior que la energía aeróbica la producción se complementa con mecanismo anaeróbico y se refleja en el aumento del lactato y el lactato / piruvato relación en el músculo y la sangre arterial. (Stork, Milan).
Frente a la relación de VO2 por debajo del umbral había una pendiente consistente en un poco menos de 1,0, y que la pendiente cambia a un valor mayor que 1,0 por encima de la anaeróbica umbral (Stork, Milan).
Además, y aunque esos datos no nos fueron suministrados, se valoró el grado de agotamiento subjetivo y la apariencia de agotamiento que presente el individuo; para ello se utiliza una escala (Borg) que cuantifica numéricamente el grado de fatiga subjetiva del individuo durante el esfuerzo (Agustín Calvo, F.).
A continuación se expone un cuadro de curvas representativas del Consumo de Oxígeno (VO2) y producción de CO2 durante un test incremental. Lo que representa las diferentes modificaciones que posiblemente suceden en el organismo de las personas que ejecutan una prueba de consumo máximo de oxígeno:
La morfología en meseta de la curva de VO2 depende de la imposibilidad de consumir mas O2, bien porque se agote la musculatura respiratoria, se acumulen o falten determinados sustratos en la célula muscular o alcance el límite para la difusión del O2 desde el capilar a la miofibrilla. Al llegar a esos niveles de agotamiento depende de la voluntad del sujeto y también al estado de forma de la musculatura que realiza directamente el ejercicio. En general, esta última razón puede ser la limitante del esfuerzo, por lo que habitualmente el ascenso gradual de la curva del VO2 se interrumpe bruscamente, en especial en sujetos no entrenados y desde luego en cardiópatas (Agustín Calvo, F.).
Este punto de mayor consumo se conoce como VO2 pico y podemos observar un ejemplo del mismo en la siguiente figura:
Vemos como las curvas de VO2 y VCO2 respecto al tiempo de un caso en el que el ascenso del VO2 se interrumpe sin llegar a mostrar la morfología de la meseta, lo que se conoce como VO2 Pico.
Conceptualmente la obtención de un VO2 Pico presenta el problema de no conocer la diferencia real existente entre el VO2 obtenido y el máximo que hubiera podido obtenerse de haber continuado la prueba hasta el límite del sistema de transporte de O2. Dicho en otros términos resulta impredecible la relación entre VO2 pico y VO2 máximo. Desde el punto de vista práctico, cuanto más se separe el VO2 pico del Umbral Ventilatorio, mayor anaerobiosis se produce y mejor relación habrá con el VO2 real (Agustín Calvo, F.).
Conclusiones
Luego de realizar un análisis más profundo de lo que visualizaba al inicio de la investigación, correspondiente a los factores fisiológicos involucrados en el proceso del consumo máximo de oxígeno, y con base en los resultados de la prueba de laboratorio que se experimentó el 23 de setiembre, lo que más me llena es imaginar los procesos fisiológicos que ocurren en nuestro organismo al realizar actividad física, no solamente aeróbica, sino también la anaeróbica. Valoro muy fuerte la posibilidad de adentrarme en el estudio de las posibles respuestas de los diferentes sistemas orgánicos del ser humano.
El VO2 Máx. ayuda a entender algunos de los cambios fisiológicos y capacidades cardiorrespiratorias, y al profundizar en los diferentes procesos que se ven involucrados con respecto a su estudio y se crea una visión de la actividad física (ejercicio) que define parámetros diferentes dentro de el esquema y estructura mental que dominamos en nuestro estadio cognitivo, que bien llevado a la práctica, debe afectar de forma positiva tanto a nosotros como a nuestro entorno.
Aunque se determinaron los factores que se involucraban con el desarrollo de una prueba de VO2 Max. como el factor que determine la capacidad máxima de ejecución del trabajo aeróbico, esto lo podemos sostener con atletas de alto rendimiento, porque la pregunta que aparece en este momento es ¿qué sucede con las personas que no pueden ejecutar este tipo de pruebas? Comentario que está latente en el grupo de maestría en donde se realizó la prueba de VO2 Máx. ¿Cuáles son las opciones que existen o cuáles son las pruebas submáximas que se pueden modificar para aplicar a otras poblaciones? Allí quedan las preguntas para próximos estudios.
Y por supuesto recalcar el hecho de identificar la importancia de realizar este tipo de pruebas para mejorar y proyectar los entrenamientos y los perfiles de competencia de los atletas que desde el punto de vista competitivo, necesitan de la ciencia para definir por completo sus capacidades.
Bibliografía
Agustín Calvo, F. "Evaluación de VO2 máx. utilizando diferente metodología". Licenciatura en Educación Física del Instituto de la Rehabilitación y el Movimiento de la Universidad Nacional General San Martín.
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Amil, Raúl Javier. El VO2 Máx. y su importancia en los deportes de resistencia (http://www.patriciaminuchin.com.ar/Publicado/18vo2_m%C3%A1x.htm)
biolaster.com: (http://www.biolaster.com/rendimiento_deportivo/metabolismo_energetico/umbral_anaerobico)
Bioscripts.net: (http://www.bioscripts.net/col/Apuntes/Fisio_Animal/FA_Practicas/P3-FisiolAnimal.pdf)
Contreras, F. (2004). Entrenadores de Futbol, Documentos Preparación Física: Indicadores de la Carga de Entrenamiento. Colombia: Bogotá. () (http://www.escoladefutbol.com/beto/docs/ind_carg.htm)
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Gaytán, S. (2004). SESIÓN DE PRÁCTICAS: Respiratorio.
Jiménez, A. (2005). Entrenamiento personal: bases, fundamentos y aplicaciones. Barcelona: INDE. Segunda Edición.
Todonatacion.com: (http://www.todonatacion.com/frecuenciaRespiratoria/)
Moral G., Susana. Frecuencia cardiaca, consumo de oxigeno (vo2) y gasto energético en las clases colectivas y/o salas de fitness. (http://www.feda.net/articulos/consumosusana.pdf).
Stork, Milan. Cardiopulmonary exercise testing system for medicine, fitnes and rehabilitation. University of West Bohemia, Faculty of Electrical Engineering, Department of Applied Electronics, 30614 Plzen, Czech Republic. (e-mail: stork[arroba]kae.zcu.cz)
Wikipedia: Definición de VO2 máx. (http://es.wikipedia.org/wiki/VO2_m%C3%A1x)
Autor:
Glenn Moya Núñez
Universidad Nacional
Facultad Ciencias de la Salud
Escuela Ciencias del Deporte
Programa:
Maestría en Salud Integral y Movimiento Humano
Septiembre 29, 2009
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