La scienza al servizio del pentathlon
Come
rilevare la potenza
aerobica
Per
gli atleti praticanti il pentathlon moderno ecco un nuovo strumento per il
rilievo in telemetria del V02, la potenza aerobica.
L'esigenza
di effettuare misure della potenza aerobica (V02) nelle condizioni reali
di esecuzione delle attività sportive è universalmente avvertita da
tutti i cultori di fisiologia dello sport e dell'esercizio fisico
(1,2,5,6). I vantaggi di poter disporre di una tecnica di misura idonea
a questo scopo non si riferiscono solo allo studio di sport prettamente
aerobici, ma anche ad altri, pur meno condizionati dal massimo consumo di
ossigeno (V02MAX), quali per esempio quelli di squadra o alcune delle
specialità del pentathlon moderno. Per la valutazione sul campo del
V02 non possono essere utilizzate le apparecchiature di misura on line,
normalmente impiegate in laboratorio (2,4,6,7), a ragione della loro
complessità d'uso e del loro ingombro. La misura in continua del V02 sul
campo è possibile attualmente solo attraverso:
a)
la raccolta di campioni d'aria con il metodo dei sacchi di Douglas e
successiva analisi dei gas (1);
b)
la determinazione della cinetica della frequenza cardiaca (Fc) (Y);
c)
l'impiego dei cosiddetti spirometri a circuito aperto portatili (6);
d)
l'impiego, di recente proposto (5), di apparati telemetrici.
Tutti
questi metodi posseggono degli aspetti negativi che ne limitano fortemente
l'applicazione.
La
raccolta di aria per mezzo dei sacchi di Douglas può alterare
l'esecuzione del gesto tecnico a causa dell'ingombro dei sacchi stessi; si
consideri inoltre che la capienza dei sacchi è limitata e che la
La
derminazione della Fc come indice indiretto del V02 si basa
sull'assunzione che la relazione tra due grandezze è lineare. Peraltro
questa è corretta solo se si realizzano due requisiti essenziali:
a)
il carico di lavoro deve essere sottomassimale;
b)
ogni fase di lavoro ad una determinata potenza meccanica deve durare a
sufficienza per permettere il raggiungimento di condizioni a regime.
Gli spirometri a circuito aperto portatili presentano alcuni vantaggi
rispetto ai sacchi di Douglas che consistono, principalmente, nel loro
modesto ingombro. Questo permette una certa libertà di movimento ed un
loro impiego, quindi, anche in quegli sport in cui il metodo sopraddetto
è da ritenersi proibitivo. I difetti si possono riassumere nella scarsa
accuratezza (la ventilazione viene rilevata attraverso un gasometro la cui
misura può risultare errata ad alti flussi) e nel fatto che l'unico
dato di V02 che si ottiene è il valore medio riferito a tutta la durata
della prova (infatti un piccolo campione di aria viene raccolto
automaticamente durante tutto l'intervallo di tempo e su questo campione
di aria miscelata può evidentemente ottenersi una sola misura di V02).
Per quanto concerne il sistema telemetrico recentemente proposto va
considerato
che il suo peso (circa 4 Kg) e le
Da
quanto detto risulta evidente che con le metodologie attualmente in uso
non è possibile determinare il V02 se non approssimativamente o alterando
il gesto dell'atleta per prestazioni che non raggiungano elevati livelli
ventilatori.
IL
K2 COSMED
Per
risolvere questi problemi è necessario miniaturizzare l'apparato di
misura, renderlo idoneo a misurare ventilazioni anche superiori ai 200
l/min ed ottimizzare la possibilità di trasmissione via radio e di
registrazione, su disco o nastro, delle informazioni così raccolte.
Un
nuovo apparato, progettato dalla ditta Cosmed, sperimentato, modificato e
messo a punto dall'Istituto di Scienza dello Sport il K2, presenta queste
caratteristiche.
L'apparato
è un nuovo sistema telemetrico miniaturizzato per il rilievo della Ve e
del V02. In esso la misura del flusso respiratorio avviene tramite un
sensore (turbina) inserito in una maschera facciale. Il sistema consta
di due strutture ad alette fisse disposte in modo tale da porre l'aria
che vi fluisce in moto rotatorio.
Sulla
stessa maschera è inserito un essiccatore ed un campionatore del gas
espirato; un'aliquota di quest'ultimo viene inviata in una microcamera
di mescolamento la cui capacità è pari a 2 ml.
All'interno
di tale microcamera è presente un elettrodo polarografico miniaturizzato
per la misura della concentrazione di ossigeno (FEO2). I segnali di flusso
e di FEO2 vengono codificati secondo la tecnica della larghezza di
impulso. Dal punto di vista tecnologico una delle innovazioni più
interessanti del sistema K2 è rappresentata dal campionamento dinamico
dei gas denominato DMC System. Il gas espirato viene campionato in
prossimità della bocca mediante una micropompa la cui portata di
aspirazione
è direttamente proporzionale al flusso espiratorio del soggetto in esame.
In tal modo il campione di gas, che viene raccolto nella microcamera di
mescolamento, ha una composizione identica a quella del gas espirato. Ciò
assicura la misura della FEO2 senza ricorrere alle tradizionali camere di
mescolamento ed ai complessi sistemi di valvole. Al controllo istantaneo
della micropompa di campionamento, in funzione del flusso espiratorio, si
affianca un altro controllo più lento in funzione della Ve; ciò
garantisce
un tempo di risposta costante della misura della FEO2 al variare della Ve.
Infatti, essendo il flusso del campionatore proporzionale al flusso
espiratorio, tae tempo risulterà tanto più lungo quanto più bassa
è la Ve. Tuttavia il DMC System agisce sul fattore di proporzionalità
in modo che il turnover della microcamera resti praticamente costante al
variare della Ve.
Tale
sistema diventa quindi equivalente ad una camera di mescolamento
tradizionale
la cui capacità vari in funzione della Ve (camera dinamica). Questo
accorgimento
evita i problemi di sfasamento tra i valori di Ve e di FEO2 che sono
frequente fonte di errore nel calcolo del VO2. L'apparato dispone inoltre
di un sistema per il rilievo della Fc.
Il
dispositivo è dotato di un radiotrasmettitore in modulazione di
frequenza che consente di inviare i segnali di flusso respiratorio, di
FEO2 e di Fc ad una stazione ricevente corredata di un sistema di
elaborazione e di memorizzazione dei dati. Successivamente tale apparato
può essere connesso, tramite apposita interfaccia, con un elaboratore
per l'archiviazione e rappresentazione grafica di tutti i parametri
registrati.
Durante
la prova un display ed una piccola stampante, dei quali è dotata la
ricevente, permettono di controllare l'andamento del test. Il campionato e
la stampa dei parametri più significativi,VO2,
Ve frequenza respiratoria (BF), FEO2, Fc, può essere effettuata con
intervalli
di 15, 30 oppure 60 secondi. La portata in campo libero è di circa 700 m
utilizzando una antenna ricevente lunga 40 cm: per portate superiori
possono
essere utilizzate antenne speciali. Il soggetto in esame indossa un
piccolo
giubbetto aderente al torace cui si assicura anteriormente l’unità
portatile completamente racchiusa in un contenitore in ABS e
comprendente il sistema di misura ed il trasmettitore (dimensioni 13 x
8 x 4 cm). Gli accumulatori ricaricabili, la cui autonomia è di circa
due ore (tale durata varia in funzione dell’intensità dello sforzo
effettuato dall'atleta e quindi della potenza richiesta dalla pompa di
aspirazione) sono disposti nel giubbetto sulla schiena del soggetto
(dimensioni 13 x 8 x 2 cm). Il peso complessivo è di circa 800 gr,
pressoché equamente diviso tra l'unità di trasmissione e le batterie in
modo da non alterare significativamente la posizione del baricentro
corporeo. La stazione ricevente è alimentata da batterie ricaricabili
e, nel caso di test in laboratorio, può essere collegata direttamente
alla rete per mezzo di un alimentatore.
La
verifica sperimentale della accuratezza e della affidabilità del
sistema di misura è stata effettuata (3)*:
a)
facendo ventilare in esso, per mezzo di un polmone meccanico, quantità
note
d'aria; per tali verifiche si è provveduto anche ad accertare, ponendo
il sistema nella galleria del vento del dipartimento di Fisiologia dell'I.S.S.,
l'effetto che correnti d'aria nell'ambiente, simulanti il
vento della corsa o le condizioni atmosferiche sul campo, possono avere
sulla fedeltà di misura della turbina flussimetrica;
b)
facendo analizzare all'elettrodo del K2 alcune miscele di aria a
concentrazione
nota di ossigeno;
c)
confrontando le misure ottenute con il K2 nell'uomo con quelle assunte nello
stesso soggetto con altra apparecchiatura di accertata attendibilità (Dataspir
Jaeger).
E
stato considerato accettabile un errore inferiore o uguale al 2%.
Il
sistema telemetrico K2, nell'ambito dei valori misurati (VO2 max circa 5
l/min e Ve max circa 200 l/mi n) ed in riferimento al sistema tradizionale
di confronto (Jaeger), risulta essere un apparato valido ed attendibile.
APPLICABILITÀ
NEL PENTATHLON MODERNO
Tra le specialità che compongono la gara di
pentathlon moderno, la misura del consumo di ossigeno appare fondamentale
nella prova di corsa campestre, nella quale il risultato dipende in misura
significativa dalle capacità aerobiche dell’atleta.
Come
in molti altri sport, anche nel pentathlon moderno il livellamento dei
risultati
ha enfatizzato il ruolo dei controlli funzionali dal processo di
allenamento. Tali controlli devono essere il più raffinati e specifici
possibile.
In
questo contesto appare chiaro che l’allenatore deve poter disporre di
misure e dati che si riferiscano in modo specifico all'esercizio
effettivamente compiuto in gara dall'atleta. Ciò evidentemente non solo
per quanto concerne gli aspetti biomeccanici ma anche quelli meccanici e
funzionali, in particolare l'intensità e la quantità del carico di
lavoro.
Una
valutazione dell'atleta in siffatte condizioni è possibile solo
ricorrendo ad ergometri specifici ed ancor di più valutandolo nelle
reali condizioni di gara. Il K2 Cosmed permette di analizzare l'andamento
di un parametro fondamentale in molte discipline, quali il VO2, ma anche
il costo energetico delle stesse quando si svolgono in condizioni
prevalentemente anaerobiche, direttamente durante l'esercizio di gara.
Inoltre
il suo uso durante le sedute di allenamento può risultare importante ai
fini di una quantificazione e qualificazione del tipo di carico
allenante che si è utilizzato. In tal senso sono stati già avviati
molti lavori di ricerca in numerose discipline sportive ed il pentathlon
moderno appare senz'altro possedere caratteristiche fisiologiche tali da
porre utili indicazioni dall'uso del K2 sia in allenamento che in gara
simulata.
BIBLIOGRAFIA
1.
Astrand P.O. e Rodahl K.. Textbook of Work physiology. Macgraw Hill, New
York. 1977.
2.
Dal Monte A. e coll., La valutazione funzionale dell'atleta, Sansoni,
Firenze, 1982
3.
Dal Monte A., Faina M., Leonardi L.M.. Todaro A., Guidi G.. Petrelli G.:
Il consumo massimo di ossigeno in telemetria. Riviste di culturasportiva,S.d.S.,
n. 15,1989.
4.
Denolin H.,Sadoul P., Orie N.G., L'exploration fonctionelle pulmonaire,
Ed. Med. Flammarion, 1964.
5.
Ikegami Y., Hiiruta S., Ikegami H., Miyamura M., Development of a
telemetry system far measuring oxygen uptake during sports activities.
Eur. J. Appl. Physiol., 1988, 57, 622.626.
7
-Mellerowicz H.,Smodlaka V.N., Ergometry, Urban e Schwarzenberg,
Baltimora, Monaco, 1981.
Dalla Rivista Multisport Maggio/giugno 1990