TESTS DE LABORATORIO PARA ESTIMAR CONSUMO DE OXIGENO. Nelio Eduardo Bazán, Martín Colacilli. Instituto Superior de Deportes Buenos Aires, 2014. Contacto: nelio.bazan@gmail.com Las pruebas de laboratorio presentan una serie de ventajas frente a las pruebas de campo, ya que permiten un mayor control de la situación evitando imprecisiones debido a factores ambientales. Como inconvenientes esta el hecho de no ser específicos para el deporte, ya que la situación de competencia difícilmente se reproduzca en un laboratorio. Igualmente los ergómetros tratan de reflejar las características específicas de cada deporte, ser en lo posible lo más específicos en cada disciplina, por ello hay cicloergómetros (mecánicos, electromagnéticos, digitales), cintas rodantes, remoergómetros y piscinas ergométricas. El test ergométrico debe posibilitar una respuesta lineal de los parámetros monitoreados, por ejemplo la frecuencia cardiaca, teniendo la posibilidad de utilizar una variante del test en individuos sedentarios, iniciando al 40 55% del VO 2 max y con el 56 al 75% en atletas. Es importante, como en todo test, ser precisos desde el punto de vista metodológico y controlar los criterios de estandarización en los protocolos de la prueba elegida. Los protocolos cuantifican la intensidad y duración del esfuerzo al que se someterá al atleta. Se pueden recabar datos sobre la potencia desarrollada, la frecuencia cardiaca y la presión arterial. Si se cuenta con un analizador de gases se pueden realizar pruebas aeróbicas directas que presentan como gran ventaja la objetividad de los datos que se obtienen, ya que la ergometría aeróbica directa sirve para valorar de forma simultánea los sistemas cardiovascular y respiratorio sometidos a stress físico. Pero el costo elevado de estos equipos reduce su aplicabilidad en el ámbito del entrenamiento, así que las pruebas están reservadas a laboratorios y centros de alto rendimiento. Las pruebas indirectas están basadas en la relación que existe entre frecuencia cardiaca y el VO 2 max cuando la producción energética llega a un steady-state. En general se estima que para la evaluación de la potencia aeróbica los tests deben durar entre 8 y 12 minutos. Si el test es submáximo el criterio de finalización puede ser el lograr un estado de meseta en el consumo de oxígeno, si el test es máximo el criterio de terminación del test puede ser el agotamiento o un criterio de maximalidad como es el 100% de la frecuencia cardiaca. También a partir de un % de la frecuencia máxima alcanzada, conociendo la capacidad de trabajo a esa frecuencia, se puede estimar por métodos gráficos o matemáticos el consumo de oxígeno a una frecuencia mayor, por ejemplo a la frecuencia cardiaca máxima teórica. Este tipo de evaluaciones utiliza ecuaciones desarrolladas a través de análisis de regresión a partir de mediciones directas. La estrategia matemática utiliza preferencialmente el porcentual de la frecuencia cardiaca de reserva y es la siguiente: VO 2 Max = VO (ml/kg/min) / % FC máx (centecimal) Vemos un ejemplo: Si un deportista de 25 años posee un consumo de oxígeno de 30 ml.kg/min en la zona de meseta alcanzado en el test con una frecuencia cardíaca de 160 al 85% de la FC máxima (85 % de 195), y una frecuencia cardíaca de reposo de 70 lpm, entonces para calcular el % de la frecuencia cardíaca máxima alcanzado: % FC reserva = (FC en steady state - FC reposo) / (FC máxima FC reposo) x 100 % FC reserva = (160 70) / (195 70) x 100
% FC máxima = 72 % o 0.72 VO 2 max = 30 / 0.72 = 41.6 ml.kg/min Los tipos de ergómetro comúnmente empleados son la cinta rodante y el cicloergómetro. La cinta rodante proporciona incrementos progresivos de carga mediante la combinación de aumentos de velocidad y del grado de inclinación. El VO 2 Max obtenido en cinta es entre el 5 y el 10% más alto que el obtenido con el cicloergómetro. Su mayor desventaja es la dificultad de controlar la intensidad del trabajo realizado de una forma exacta ya que es difícil de establecer la relación entre la velocidad y el grado de inclinación del ergómetro con el costo metabólico del ejercicio debido a la variabilidad que introducen factores como el peso corporal del evaluado, su habilidad para caminar o correr en cinta y mantener el ritmo de pasos, la impredecible disminución del nivel de ejercicio si utiliza el pasamanos. Las cintas pueden alcanzar los 30 km/h y tener un rango de elevación de hasta 26, utilizando motores de 2 a 4 hp. El cicloergómetro tiene diversas ventajas sobre la cinta, es más barato, requiere menos espacio y produce menos artefactos en el registro del ECG y en la auscultación de la presión arterial sistémica. Pero su mayor ventaja radica en la facilidad de cuantificar de forma adecuada la intensidad del ejercicio y, por tanto, analizar la relación entre el VO 2 Max y la carga de trabajo. Los cicloergómetros más desarrollados manejan cargas de 10 a 1300 watts con incrementos de 1 watt. Se presentan en este trabajo algunas pruebas de laboratorio que permiten estimar el VO 2 max mediante ecuaciones predictivas. - Test Astrand-Rhyming en cicloergómetro - Test en cicloergómetro de 6 minutos - Test YMCA en cicloergómetro - Test de Bruce en ergómetro de cinta - Test de Balke en banco - Test Queen s College en banco Test en cicloergómetro de Astrand y Rhyming En 1954 Astrand y Rhyming desarrollaron un nomograma para interpretar el trabajo aeróbico de acuerdo al desarrollo de la frecuencia cardiaca en un test submáximo. (1) Se trabaja con etapas de 2 minutos en las que se debe controlar a su finalización la frecuencia cardiaca alcanzada. Si esta no excede el 70 de la frecuencia máxima teórica, se inicia otra etapa con carga adicional. Si la frecuencia cardiaca excede el 70% de la frecuencia cardiaca máxima teórica se coloca otra carga y se continúa el test verificando si se alcanzó un ritmo cardiaco estable. Se define como estado estable a una diferencia no mayor de 4 lpm entre etapas. Se utiliza un cicloergómetro pedaleando a una velocidad constante de 50 rpm, siendo la carga inicial para menores de 35 años de 300 kgm y de 150 kgm para mayores. En cada etapa adicional se agrega 150 kgm. Utilizando el nomograma se calcula el VO 2 max no ajustado tomando en cuenta la intensidad y la frecuencia cardiaca alcanzada. Luego utilizando el factor de corrección por edad se calcula el VO 2 max: VO 2 max (ml.kg/min) = VO 2 max no ajustado x k x 1000 / peso corporal
Edad < 15 15-21- 26-31- 36-41- 46-51- 56- > 60 20 25 30 35 40 45 50 55 60 k 1.04 1.02 1 0.97 0.95 0.93 0.91 0.88 0.86 0.82 0.80 Figura 1. Nomograma de Astrand. Utilizando este nomograma se calcula el VO 2 max no ajustado tomando en cuenta la intensidad y la frecuencia cardiaca alcanzada. Para realizar el cálculo se traza una línea que una las metas alcanzadas de frecuencia cardiaca y de trabajo en el cicloergómetro. La rectsa intersecta el VO 2, que se expresa en L/min, por ello en la ecuación se multiplica por 1000 y se divide por peso corporal. (2) Tests de Astrand de 6 minutos Se basa en la aplicación de un único estadio de 6 minutos en el que la intensidad de trabajo depende del sexo y del nivel de entrenamiento. Se realiza sobre cicloergómetro, a una velocidad de 50 rpm. (1) Varones desentrenados: entre 50-100 W o 300-600 kgm. Varones entrenados: entre 100-150 W o 600-900 kgm. Mujeres desentrenadas: entre 50-75 W o 300-450 kgm. Mujeres entrenadas: entre 75-100 W o 450-600 kgm. Las intensidades se mantienen en los 6 minutos y la frecuencia cardiaca se registra en el quinto y sexto minutos, estimándose con estos datos la FC media que deberá estar entre 120 y 170 lpm, preferentemente por encima de 140 para los deportistas jóvenes. El VO 2 max puede predecirse utilizando el nomograma del mismo autor, en el que se cruzan los datos de frecuencia cardiaca, e intensidad de trabajo. El valor calculado debe ser corregido por un factor relacionado con la edad. En principio se calcula el VO 2 en l.min - ¹ para la carga: VO 2 carga (l/min) = 0.014 x carga (W) + 0.129, entonces calculamos: VO 2 max hombres (l/min) = (195 61 / FC media - 61) x VO 2 carga VO 2 max mujeres (l/min) = (198-72 / FC media -72) x VO 2 carga VO 2 max (l/min) = VO 2 Max calculado por factor de edad
Test de en cicloergómetro de la YMCA El test de la Young Men Christian Association es un test submáximo diseñado para conseguir que la frecuencia cardiaca aumente en jóvenes entre 110 y 150 latidos. El objetivo es conseguir dos intensidades de trabajo para frecuencias cardíacas de 110 y 150 latidos. El test YMCA se basa en la aplicación de 2 a 4 estadios de 3 minutos de duración a 50 revoluciones por minuto de pedaleo y con una carga inicial de 25 vatios en la entrada en calor. La carga de los siguientes estadios consecutivos se calcula según haya sido la respuesta de la frecuencia cardiaca en la entrada en calor. Tabla 1. Test YMCA (3) FC* Etapa Carga (kp) Carga (W) Potencia** Entrada en calor 0.5 25 150 > 100 1 1.0 50 300 90-100 2 1.5 75 450 80-89 3 2.0 100 600 < 80 4 2.5 125 750 5 3.0 150 900 6 3.5 175 1050 7 4.0 200 1200 * Luego de la entrada en calor ** Potencia (kgm.min -1 ) = 6 x kp x rpm VO 2 (ml.kg/min) = [(1.8 x W) / M] + 7 W: potencia M: masa corporal en kg Esta fórmula es apropriada para potencias entre 300 a 1200 kgm.min -1 y luego se extrapola y calcula VO 2 max. Las intensidades se mantienen cada una durante 3 minutos y la frecuencia cardíaca se recoge en los últimos 15-30 segundos de cada, para ver si se logra el objetivo. Al final se acaba obteniendo una linealidad de 2 puntos de FC entre dos fases consecutivas, para determinar la intensidad. La correlación es más alta cuando las dos fases son consecutivas. Test de Bruce en ergómetro de cinta El protocolo de Bruce es un test orientado al estudio de personas con capacidad física promedio normal que permite analizar la respuesta cardiovascular a un esfuerzo físico progresivo y estandarizado. (4) El método más utilizado es el de caminar en un ergómetro de cinta con incrementos protocolizados cada tres minutos de la inclinación y la velocidad hasta el agotamiento o cuando se detecta algún síntoma de disconfort en el evaluado, caída de la presión arterial y/o alteraciones del ECG significativas (depresión de 2 mm en el segmento ST o arritmias ventriculares). También se puede tomar como criterio de maximalidad el 85 % (u otro porcentaje teórico deseado) de la frecuencia cardiaca máxima. El cálculo de la frecuencia cardiaca máxima puede ser realizado con la ecuación de Lange (5): FC máxima = [210 - (edad x 0,65)] lpm. O bien con la ecuación de Karvonen, (6) con un margen de error de 12 lpm: FC máxima = (220 - edad) lpm. Se inicia el ejercicio caminando en el tapiz rodante durante 3 min a 2,7 km/h al 0,5 o el 10% en el grado de inclinación, dependiendo del estado físico y el entrenamiento previo. El grado de inclinación de la cinta y la velocidad se incrementa un 2% cada 3 min y 1,8 km/h, respectivamente, hasta alcanzar un grado de inclinación del 18% y una velocidad de 8 km/h. Después se incrementa 0,8 km/h cada 3 min. Durante la realización de la prueba se monitoriza la presión arterial y el
electrocardiograma, utilizando 12 derivaciones que son recogidas en cada escalón y durante el período de recuperación post ejercicio. En pacientes con limitación motriz se utilizan protocolos como el de Naughton. Se colocan los electrodos torácicos para monitorización del ECG y un manguito braquial para control de la presión arterial. El examen se indica en atletas para medir capacidad física por duración del ejercicio y por progresión de la FC. Pero puede ser usado en pacientes con riesgo de enfermedad cardiovascular para reproducir síntomas asociados con esfuerzo: dolor, disnea y fatiga, observar la progresión de la FC y aparición de arritmias o bloqueos, evaluar la respuesta presora y/o observar aparición de alteraciones isquémicas al ECG. Tabla 2. Protocolo de Bruce en ergómetro de cinta Duración Velocidad Inclinación Etapa minutos mph km/h (%) METs VO 2 I 3 1.7 2.7 10 4.8 17.0 II 3 2.5 4.0 12 6.8 24.5 III 3 3.4 5.4 14 9.6 35.0 IV 3 4.2 6.7 16 13.2 45.5 V 3 5.0 8.0 18 16.1 56.0 VI 3 5.5 8.8 20 19.0 66.5 VII 3 6.0 9.6 22 22.0 77.0 Modificado de García Manso, Navarro Valdivielso y Ruíz Caballero, 1996. (7) En este protocolo, las personas de edad media con capacidad física normal habitualmente llegan a la etapa III. Este es un examen que permite tener una idea general de la capacidad física, basándose en la duración de la prueba, expresando el trabajo en mets. En un hombre adulto, una vida activa normal supone la realización de esfuerzos equivalentes hasta 12 mets, en una vida sedentaria hasta 10 mets. Estos valores son ligeramente inferiores en las mujeres. Quien sea incapaz de superar los 6 mets se considera que esta limitado físicamente. El VO 2 max se puede determinar mediante las siguientes ecuaciones donde sexo puede ser 1 para hombres y 2 para mujeres. (8) VO 2 max Hombres activos= 3.778 (tiempo) + 0.19 VO 2 max Hombres sedentarios = 3.298 (tiempo) + 4.07 VO 2 max Adultos sanos = 6.70-2.82 (sexo) + 0.056 Test de Balke en banco El objetivo de este test es estimar el VO 2 max y consiste en subir y bajar una serie de bancos de 10, 20, 30, 40 y 50 centímetros en ese orden, durante dos minutos en cada uno de ellos, a un ritmo de 30 subidas por minuto. Cuando el evaluado no puede mantener el ritmo se da por finalizada la prueba. El consumo VO 2 max se calcula con la siguiente ecuación: VO 2 max = (h x n x 1.33 x 1.78) + 10.5. Donde h = altura en metros del ultimo banco completado, n = numero de subidas por minuto. Los materiales necesarios son bancos de 10, 20, 30, 40 y 50 centímetros de altura, cronómetro, cardiotacómetro y metrónomo
Test Queen s College en banco El evaluado deberá subir y bajar un banco de 41.3 cm de alto, durante tres minutos a una cadencia de 22 pasos por minuto para mujeres y de 24 pasos por minuto para hombres. Una vez terminada la prueba se toma la frecuencia cardíaca (FC) y se calcula el VO 2 max con las siguientes ecuaciones: - VO 2 max hombres (ml.kg/min) = 111.33 (0.42 x FC) - VO 2 max mujeres (ml.kg/min) = 65.81 (0.1847 x FC) Referencias bibliográficas 1. Astrand PO, Rhyming I. Nomogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during submaximal work. J. Appl. Physiol 1966;34:1034. 2. Matsudo VKR. Testes em ciências do esporte. São Caetano do Sul: CELAFISCS; 1995. 3. ACSM Guidelines for exercise testing and prescription. Lippincott Wiliams & Wilkins; 2000. 4. Bruce RA. Evaluation of functional capacity and exercise. Tolerance of cardiac patients. Mod Concepto Cardiovasc. Dis 1956;25:321. 5. Lange Andersen H, Shephard RJ, Denolin H. Fundamentals of exercise testing. Geneva: WHO; 1971. 6. Karvonen JJ, Kentala E, Mustala O. The effects of training on the heart rate, a longitudinal study. Ann Med Exp Biol Fenn 1957;35:307. 7. García Manso JM, Navarro Valdivielso M, Ruíz Caballero JA. Bases teóricas del entrenamiento deportivo. Madrid: Gymnos; 1996. 8. Bruce RA, Kusumi MS, Hosmer D. Maximal oxygen intake and nomographic assessment of functional aerobic impairment in cardiovascular disease. Am Heart J 1973;85:546-62.