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Respuestas fisiológicas del
ejercicio en inmersiónImplicaciones prácticas para el entrenamiento
Mauricio Garzon Camelo PhD
Ciencias de la actividad física
Recherche en activité physique et entraînement Centre ÉPIC-ICM
Programme national de certification d’entraîneurs_SportsQuébec – Canada
Laboratoire d'étude de la performance humaine. LePH-UQAM
El camino hacia el éxito de
cualquier empresa y en este caso,
el éxito deportivo, pasa por la
investigación y la innovación
Este punto marca la diferencia
entre las potencias y los que tratan
de mejorar al ritmo de la repetición
de las experiencias de otros
La frase mas
peligrosa es:
Nosotros siempre
hemos hecho las
cosas así
Mo Farah 5 km et 10 km OR JO2012. Campeonato mundial 2015
Galen Rupp 10 km Argent JO 2012
JE Arango. Argent Scratch Championnat du mondeDanemark 2010
Disminuir el impacto sobre las articulaciones de
miembros inferiores
Durante el ejercicio en inmersión las respuestas
hemodinámicas y cardiopulmonares son diferentes
Gasto cardíaco,
Volumen de eyección sistólica
Frecuencia cardiaca,
VO2
Condition
VO2 max ml/min
FCbatt/min
TMR 2545 (511)
154 (15)
DWR 1615 (586)
138 (11)
FC: Frecuencia cardiacaTMR: Treadmill runningDWR: Deep water running
(Adapté de Gayda M. et al. 2010) (P˂0.0001)
Diferencias metabólicas entre la carrera sobre
banda (TMR) y la carrera en inmersión (DWR)
CondiciónVO2 max
ml/kg/minVO2 max
L/minFC
(batt/min)VE
(L/min)
TMR (Homme)
64.5 4.55 193.3 150.0
DWR (Homme)
58.4 4.09 183.4 140.8
TMR (Femme) 55.7 3.32 188.7 116.6
DWR (Femme)
46.8 2.79 179.5 97.7
FC: Fréquence cardiaque; VE: Ventilation maximale; TMR: Treadmill running; DWR: Deep water running; (Adapté de Chu & Rhodes, 2001)
Sin embargo, la cuantificación
precisa de la carga en el agua
al caminar o correr es a
menudo problemática, lo que
limita la comparación rigurosa
de las respuestas fisiológicas
Seco vs Agua
Utilizando una bicicleta
Estandarizar de mejor
manera la intensidad de la
carga comparativamente a
la marcha o la carrera en el
agua
Encontrar las equivalencias del costo energético
y la potencia de pedaleo sobre una bicicleta
ergometrica en terreno seco y en agua
Test progresivo máximo
Bicicleta acuática
(Hydrorider®)
Bicicleta Seco
(Excalibur®)
n: 33
Metodología
BA,
rpm inicial de 40; ↑ 10 rpm;
c/2 min
BS,
rpm 60-80; carga inicial
de 25 W; ↑ 25 W; c/2 min
F = ½ M * V m/s ² * A * CF
M = 995,7 Kg/m3 Densidad del agua a 30 grados.
V= Velocidad m/s² del sistema « biela-pala- pedal » entre 40 y 100 rpm
A = Base * altura*largo (del sistema)
Circunferencia (gemelos, muslo)(largo del pie, pierna)
CF = Coeficiente de forma (del sistema)
Calculo de W _ modelo matemático
Los modelos de bicicleta acuática (BA) actualmente
disponibles en el mercado no permiten establecer la
carga externa (Pext) con precisión, lo que limita la
comparación de las respuestas fisiológicas durante la
inmersión vs las respuestas sobre terreno seco a una
misma potencia (w)
Objetivo
Encontrar la equivalencia de la Pext sobre BA en
inmersión total de las piernas vs bicicleta sobre
terreno seco (BS). La Pext : La densidad del agua
+ rpm
El diseño del sistema de pedaleo + el área de los
componentes del sistema (palas-pedales-bielas)
La superficie de las
piernas
• Largo
• Perímetro
El coeficiente de forma
Método
• Participantes: 30 sujetos sanos (edad: 32+7 ; peso: 72±10
kg; Talla: 1.73±0.06 m; IMC: 23.9±3.0 kg/m²)
• Dos tests progresivos maximos (separados 1 semana) sur
BS (Ergoline 800S) y BA (Hydrorider®)
• Inmersion: Pecho
• BA: Cadencia inicial 40 rpm aumenta 10 rpm/min
• BS: Pext inicial 25 watts aumenta 25 w/min
• Mediciones de VO2: Analizador de gas portable (K4b2,
Cosmed, It)
• Mediciones de variables hemodinamicas: bioimpedancia
cardiaca (PhysioFlow®, Enduro model, Manatec, France)
Ecuaciones obtenidas
rpm (Eau) W (EAU)
40 25
50 49
60 84
70 133
75 164
80 199
85 238
90 283
95 332
100 387
W (SEC) rpm (Eau)
25 4050 5075 58
100 63125 68150 72175 76200 79225 83250 86275 88300 91385 99
IE Pext (Watts) = 0.0004(rpm)2.993
(r2 = 0.99, SEE = 7.6 W, p<0.0001)
IE (rpm) = 13.91×DE Pext(Watts)0.329
(r2 = 0.99, SEE = 1.5 W, p < 0.0001).
El estudio propone un modelo matemático para
cuantificar la Pext (W) sobre diferentes modelos de
BA
Ahora será posible prescribir y controlar con mayor
precisión la intensidad del ejercicio basado sobre la
Pext calculada a partir de rpm sobre BA
Implicaciones practicas
Verificamos si:
La inmersión puede favorecer las respuestas
hemodinámicas y cardiopulmonares durante el
ejercicio comparadas con el ejercicio en seco
Retorno Venoso, Debito Cardiaco, Volumen
de Eyección Sistólico, Frecuencia Cardiaca,
VO2, Resistencia Vascular Periférica
A una misma carga externa (W)
Método
• Participantes: 20 sujetos sanos
• Dos tests progresivos maximos (separados 1 semana) sur
BS (Ergoline 800S) y BA (Hydrorider®)
• Inmersion: Pecho
• BA: Cadencia inicial 40 rpm aumenta 10 rpm/min
• BS: Pext inicial 25 watts aumenta 25 w/min
• Mediciones de VO2: Analizador de gas portable (K4b2,
Cosmed, It)
• Mediciones de variables hemodinamicas: bioimpedancia
cardiaca (PhysioFlow®, Enduro model, Manatec, France)
Parameters
Rest 25 W
40 rpm
50 W
50 rpm
75 W
60 rpm
125 W
70 rpm
200 W
80 rpm
Wmax
(267±12 W)
P value
Condition
effect
VO2 (mL/min-1) IE 360 ± 97 512 ± 194 ‡ 817 ± 244 ‡ 1203±243 * 1630 ± 319 ‡ 2256 ± 272‡ 2636±577 ‡
<0,0001 DE 402 ± 131 782 ± 203 1033 ± 193 1298 ± 213 1858 ± 253 2601 ± 296 3370 ± 708
HR (beat/min-1) IE 69 ± 9 85 ± 10 93 ± 9 107 ± 11 127 ± 13 153 ± 12 166 ± 11 0.1784 DE 75 ± 17 88 ± 10 97 ± 12 112 ± 13 131 ± 13 154 ± 14 175 ± 13
SV (mL) IE 84 ± 14* 92 ± 12* 97 ± 13* 105 ± 13‡ 109 ± 15‡ 108 ± 17* 109 ± 16*
0.0166 DE 74 ± 11 84 ± 12 90 ± 13 91 ± 13 95 ± 12 97 ± 15 101 ± 17
.
Q (L/min-1)
IE 5.8 ± 1.1 7.8 ± 1.0 9.0 ± 1.1 11.2 ± 1.6 † 13.7 ± 1.6 ‡ 16.6 ± 2.5 ‡ 18.3 ± 3.2 0.0244
DE 5.4 ± 1.3 7.5 ± 1.3 8.7 ± 1.3 9.7 ± 1.6 11.8 ± 1.2 14.8 ± 1.8 17.6 ± 2.9
C(a-v)O₂ (mL/100mL) IE 6.36 ± 1.84 ‡ 6.77 ± 3.10 * 9.31 ± 3.25 * 10.96 ± 3.02 * 11.86 ± 2.67 ‡ 13.87 ± 2.80 ‡ 14.62 ± 2.72 ‡
<0.0001 DE 7.07 ± 1.62 10.48 ± 2.74 12.03 ± 2.49 13.62 ± 3.00 15.73 ± 2.31 17.64 ± 2.39 18.75 ± 2.75
Values are mean ± SD. IE: Immersed ergocycle; DE: Dry land ergocycle. Pmax: maximal power output. : oxygen uptake; HR:
heart rate; : cardiac output, SV: stroke volume, C(a-v)O2: arteriovenous difference. Condition effect (immersions vs. dryland) : *: p<0,05; †: p<0,01; ‡: p<0,001. Tous les participant s RER > 1.1 dans les deux conditions.
Resultados
Parameters Rest 25 W
40 rpm
50 W
50 rpm
75 W
60 rpm
125 W
70 rpm
200 W
80 rpm
Wmax
267±12
P Value
Condition
effect
EF (%) IE 69 ± 8 71 ± 9 73 ± 9 75 ± 9 75 ± 10 73 ± 12 71 ± 11
0.0861DE 62 ± 10 66 ± 11 68 ± 11 69 ± 11 69 ± 11 68 ± 9 68 ± 9
EDV (ml) IE 123 ± 24 132 ± 26 136 ± 26 142 ± 28 147 ± 31 154 ± 41 153 ± 43 0.8864
DE 121 ± 26 138 ± 33 141 ± 29 140 ± 26 143 ± 27 147 ± 33 149 ± 26
ESV (ml) IE 39 ± 16 39 ± 19 37 ± 18 36 ± 19 38 ± 22 45 ± 32 45 ± 31 0.2916
DE 47 ± 20 48 ± 23 47 ± 26 45 ± 22 46 ± 22 48 ± 21 48 ± 20
SBP (mmHg) IE 113 ± 10 113 ± 9 117 ± 9 122 ± 8 129 ± 8 146 ± 14 152 ± 15 0.3179
DE 111 ± 6 111 ± 6 115 ± 9 120 ± 12 133 ± 13 155 ± 14 166 ± 18
DBP (mmHg) IE 69 ± 6 70 ± 6 70 ± 5 70 ± 7 71 ± 8 72 ± 9 72 ± 8 0.1031
DE 72 ± 6 72 ± 6 72 ± 6 70 ± 5 73 ± 6 76 ± 8 78 ± 8
Contractility index
(A.U)IE 196 ± 78 210 ± 70 239 ± 79 256 ± 84 264 ± 88 239 ± 105 231 ± 94 0.1360
DE 137 ± 54 187 ± 96 206 ± 107 218 ± 101 221 ± 90 205 ± 64 207 ± 71
SVR (dyne.s-1.cm-5) IE 1270 ± 482 924 ± 231 799 ± 180 670 ± 165 561 ± 116 516 ± 160 489 ± 140 0.602
DE 1330 ± 331 911 ± 201 786 ± 124 727 ± 117 630 ± 77 555 ± 94 493 ± 67
Conclusiones
Durante el ejercicio de inmersión, el efecto hidrostático de la columna de agua
sobre las extremidades inferiores ayuda a redistribuir el volumen sanguíneo
↑ volumen sanguíneo central
↑ precarga cardiaca ↑retorno venoso ↑ Q ↑VES
Este aumento constante en el Q y VES se acompaña de una estimulación de
baroreceptores cardiopulmonares y arteriales
(Mourot et al., 2008; Stadeager et al., 1992; Reilly et al., 2003)
↓ FC
Paralelamente el VO2 ↓ significativamente
La inmersión favorece respuestas cardíacas más
efectivas durante el ejercicio y la recuperación
Representa un estímulo beneficioso para las
adaptaciones cardíacas en un programa de
entrenamiento
Sería interesante en programas de rehabilitación para
mantener y / o mejorar la función cardiaca
Implicaciones practicas
El ejercicio en inmersión ↓ el costo metabólico
Demanda de oxígeno ≈ la carga externa
a una potencia (W) similar sobre terreno seco
Herramienta extremadamente interesante en
términos de eficiencia para el entrenamiento
Mauricio Garzon, Mathieu Gayda, Anil Nigam, Alain-Steve Comtois, Martin Juneau
Journal of Sport and Health Science.
Immersible ergocycle prescription as a function of relative exercise intensity
Estudiar la relación
entre diversas expresiones
de la intensidad
FC (%FCmax, %FCR)
VO2 (%VO2max, %VO2R)
Método más apropiado para
prescribir ejercicio sobre BA?
Relación entre %FCR y %VO2R sobre VA & VS
Lounana J.et al. Med .Sci .Sport Exerc. 2007, 2:350-7
Swan D.P., and B.C. Leutholtz. Med Sci. Sport Exerc. 1997. 29 :410-414
ACSM Position Stand. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334-59
VO2 (L.min-1) = 0.000542 × rpm2 _ 0.026 × rpm + 0.739
(r2 =0.913, SEE=0.319 L.min-1)
Ecuación de regresión VO2m(L.min-1) a partir de rpm
Cadencia ≥ 40 rpm
Intensidad relativa sobre BA & BS (% FCR y %VO2R)
Pext (W) Puissance externe en watts; % FCR: pourcentage de réserve de la fréquence cardiaque; % VO2R: pourcentage de réserve de la consommation d'oxygène; Classification de l'intensité de l'exercice adapté à partir de l'ACSM (Garber et al., 2011). Les valeurs sont des moyennes ± SD.
Très léger <30; Facile: 30-39; Modéré: 40-59; Vigoureuse: 60-89; Proche-maximale ≥ 90.
ACSM Position Stand. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1334-59.
Table 2. Mean relative intensity (%HRR and % V O2R) for a similar Pext (W) on IE and DE
and classification of exercise intensity on IE
RPM Pext (W)
% HRR % V O2R Intensity
IE DE IE DE
40 25 12.89 ± 1.3 14.63 ± 1.5 8.04 ± 1.3 13.77 ± 0.9 Very very light
50 50 21.20 ± 1.4 21.80 ± 1.9 21.28 ± 1.7 23.05 ± 1.1 Very light
60 75 35.25 ± 1.7 38.22 ± 1.7 38.46 ± 2.5 31.96 ± 1.3 Light
70 125 56.71 ± 2.1 57.62 ± 1.8 59.42 ± 3.3 50.85 ± 1.6 Moderate
80 200 85.31 ± 2.1 81.69 ± 1.9 85.18 ± 2.3 80.19 ± 2.5 Vigurous
90 300 98.4 ± 3.4 97.5 ± 3.9 96.7 ± 6.7 97.4 ± 4.7 Near-maximal
Implicaciones practicas
El estudio propone
Una ecuación de regresión para prescribir y
controlar la intensidad del ejercicio sobre BA a partir
de la FCR
Una ecuación de predicción de VO2 sobre BA
Una tabla para la prescripción individualizada de la
intensidad del ejercicio sobre BA en función de rpm
y la percepción de esfuerzo
Implicaciones practicas
Thermoneutral immersion exercise
accelerates heart rate recovery:
a potential novel training modalityMauricio Garzon, Alain-Steve Comtois, Laurent Bosquet, Olivier Dupuy,
Anil Nigam, Martin Juneau, Mathieu Gayda
En revisión por la revista
Método
Registro de la FCR durante 5 min después de un esfuerzo
maximal sobre BA: Δ10 → Δ120, Δ180, Δ240 and Δ300
Fase corta de FCR
Calculo Δ10, Δ20, Δ30, Δ40 ….→ D60
Fase larga de FCR
Calculo Δ70, Δ 80, Δ 90, Δ 100, Δ120 ….. . →
Δ180, Δ240 y Δ300
Resultados recuperación
Implicaciones practicas
El entrenamiento en el agua podría ser favorable en
cierto momento de la preparación porque en la fase
corta de la recuperación (≤ 60 segundos) la FCR es
acelerada, lo que permitiría un mayor volumen total
de entrenamiento de alta intensidad (ej: HIIT)
El entrenamiento sobre una
banda acuática combinado con el
entrenamiento de fuerza mejora
al mismo tiempo la capacidad
aeróbica y aumenta mas la masa
muscular en comparación con el
mismo entrenamiento sobre una
banda en terreno seco
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
%
Watts
Net External work efficiency
Land
Water
Gross and Net external work efficiency as a function of
the external power output and metabolic cost on IE and
DE.
Avances de un estudio en redacción:
External work efficiency during exercise on
immersed ergocycle vs. dryland ergocycleGarzon et al.
Mo Farah. Oro 5000 – 10000 m JO 2012.
Oro Campeonato mundial 2015
Galen Rupp 10 km Plata JO 2012
El entrenamiento sobre una bicicleta acuática
podría ser un medio para ayudarnos a mejorar la
eficiencia mecánica ?
JE Arango. Medalla de plataScratch. Campeonato delmundo Danemark 2010
La inmersión favorece respuestas cardiacas mas eficaces
durante el ejercicio y la recuperación
Representa un estimulo mas importante para el sistema
cardiovascular y podría ser benéfico para las adaptaciones a
nivel cardiaco en los programas de entrenamiento
Podría aumentar la eficiencia mecánica teniendo en cuenta
que en inmersión hay una menor demanda de VO2 en
comparación al terreno seco a una misma (Pext W)
La temperatura del agua (28°-31°C) y el nivel de inmersión es
determinante (apófisis xifoides) para obtener estas respuestas
Conclusiones
Debemos evitar que nos reconozcan
por estas frases:
“No pregunte, solo haga“
“Yo lo digo, usted lo hace“
“No son necesarias explicaciones, yo soy quien sabe las cosas“
“No le pago por pensar"
“Yo lo hago, porque otros lo hacen“
“No invente, eso ya esta probado“
“ Ha sido hecho así hace mucho tiempo, entonces esta bien"Adaptado de Cycling Research Center ®
[email protected] Twitter: GarzMao
Gracias
http://www.centreepic.org/ http://leph.uqam.ca/