La potenza aerobica

VO2max, METS, IP e test per misurarli

a cura del Dott. Ing. (lo zio) Salvatore Tringali

La massima potenza aerobica è  equivalente alla massima quantità di ossigeno che può essere utilizzata nell’unità di tempo da un individuo, nel corso di una attività fisica coinvolgente grandi gruppi muscolari, di intensità progressivamente crescente e protratta fino all’esaurimento.
Viene in genere espressa come Vo2Max : il massimo volume di ossigeno consumato per minuto.

” Il massimo consumo di ossigeno è una misura globale ed integrata della massima intensità di esercizio che un soggetto può tollerare per periodi di tempo abbastanza lunghi”
(Cerretelli e Prampero, 1987 ).

In senso stretto il Vo2Max può essere sostenuto al massimo per una decina di minuti al massimo sforzo aerobico (Di Prampero ).
Tuttavia, poiche’ il tempo di esaurimento è funzione della frazione di VO2Max effettivamente utilizzata, soggetti dotati di un alto valore di Vo2Max sono in grado di sostenere, a parità di tempo, esercizi di intensità più elevata, o, a pari intensità, esercizi di più lunga durata rispetto a soggetti caratterizzati da Vo2Max inferiori ( Prampero ).

Dal punto di vista analitico il massimo consumo di ossigeno è espresso dalla seguente formula 

Massimo consumo di ossigeno = Frequenza cardiaca x Gittata sistolica x differenza artero-venosa di ossigeno

VO2 max = FC x Gs x (Δa-v)

La frequenza cardiaca (FC) rappresenta il numero di battiti che il cuore compie in un minuto. Tale parametro viene solo marginalmente influenzato dall’allenamento.

La gittata sistolica (GS) esprime il volume di sangue (in ml) che esce dal ventricolo sinistro del cuore ad ogni contrazione (sistole). Tale valore aumenta soprattutto nel periodo iniziale dell’allenamento poi si stabilizza.

Un altro parametro è la (GC) gittata cardiaca che si da giusto per completezza, è dato dal prodotto della GS x FC quindi il ml di sangue al minuto, solitamente una persona normale ha una GC di circa 5-6 l/min (litri/minuti).

La differenza artero-venosa di ossigeno è il parametro più importante. Esso rappresenta la quantità di ossigeno che le cellule riescono ad estrarre dal circolo sanguigno durante il passaggio del sangue nei capillari. Tale parametro è fortemente influenzato sia dalla genetica che dall’allenamento e dipende essenzialmente da:

  • ventilazione polmonare
  • trasporto periferico di ossigeno da parte dei globuli rossi e dell’emoglobina in essi contenuta
  • densità del letto capillare a livello muscolare
  • composizione in fibre (bianche e rosse) del tessuto muscolare
  • numero, dimensione ed efficienza degli enzimi che catalizzano le reazioni energetiche
  • numero, dimensione ed efficienza dei mitocondri

IL VO2 max è la quantità massima di ossigeno che il corpo riesce a captare dall’esterno, distribuirlo ed utilizzarlo.

  • È un flusso
  • È esprimibile in litri O2/min (in questo caso è influenzato dal peso e dalla taglia corporea)
  • E’ esprimibile in rapporto al peso corporeo (mlO2/kg/min), gli americani usano il MET.
  • Nelle femmine è inferiore rispetto ai maschi
  • Popolazione femminile media, da 20 a 29 anni: 35-43 ml/kg/min
  • Popolazione maschile media, da 20 a 29 anni: 44-51 ml/kg/min
  • Valore massimo registrato in una donna (sciatrice di fondo): 74
    Valore massimo registrato in un uomo (sciatore di fondo): 94
  • Normale consumo di Ossigeno a riposo= 250 ml/min
  • In caso di ipotiroidismo tale valore si abbassa a 150 ml/min.
  • In caso di ipertiroidismo si alza invece fino a raggiungere i 400 ml/min

Il VO2 max è una caratteristica genetica

Con l’allenamento il suo valore può essere incrementato dal 10% al 25%.

Il VO2max può essere misurato direttamente mediante l’impiego di sofisticate e costose attrezzature, che richiedono personale altamente specializzato, oppure attraverso metodiche indirette, accessibili a tutti sulle macchine cardiofitness (generalmente si utilizzano cyclette o tapis roulant). Queste ultime metodiche  sfruttano la correlazione tra il VO2max e la FCmax ( “Cooper” 220- età), ovvero la massima (max) frequenza cardiaca (FC) monitorabile attraverso cardiofrequenzimetri acquistabili a basso costo in commercio. La correlazione oramai accettata è la seguente:

 Correlazione tra VO2 e FC
%VO2max%FCmaxSubstrato energetico principalmente utilizzatoFinalità dell’allenamento
3550  lipidi  dimagrimento
4860  lipidi  dimagrimento
6070  glucidi lipidi  potenza aerobica
7380  glucidi  massima potenza aerobica
8690  glucidipotenza anaerobica lattacida
100100creatina fosfatopotenza anaerobica alattacida

IL MET

E’ un’ unità di equivalente metabolico e viene utilizzato per stimare il costo metabolico di una attività fisica secondo la relazione:

1 MET=3.5 ml di ossigeno consumato per Kg di peso corporeo al minuto

Il MET, plurale METS viene utilizzato da diverse attrezzature cardiofitness, tra cui la TECHNOGYM per indicare il costo metabolico dell’esercizio.

Esempio: costo metabolico dell’esercizio 8 METS

VO2= 8*3,5= 28 mlO2/Kg

Ipotizzando che il soggetto in questione sia un maschio di 29 anni di riferimento (VO2 max= 40 mlO2/kg) la percentuale di VO2max  a cui si sta allenando è:

100*28/40=70%del VO2max

Test Predittivo del VO2max

Il TEST PREDITTIVO DEL MASSIMO CONSUMO DI OSSIGENO è in grado di predire indicativamente il VO2max di un soggetto in base al tempo da esso impiegato per compiere una determinata distanza

ANALISI DEI RISULTATI: inserisci negli appositi spazi la distanza percorsa in chilometri ed il tempo impiegato per stimare il tuo VO2max.

Confronta il risultato con i dati riportati in tabella

VALORI DI RIFERIMENTO (VO2 max)

FEMMINE
EtàMolto scarsoScarsoMedioBuonoOttimoEccellente
13-19<25.025.0 – 30.931.0 – 34.935.0 – 38.939.0 – 41.9>41.9
20-29<23.623.6 – 28.929.0 – 32.933.0 – 36.937.0 – 41.0>41.0
30-39<22.822.8 – 26.927.0 – 31.431.5 – 35.635.7 – 40.0>40.0
40-49<21.021.0 – 24.424.5 – 28.929.0 – 32.832.9 – 36.9>36.9
50-59<20.220.2 – 22.722.8 – 26.927.0 – 31.431.5 – 35.7>35.7
60+<17.517.5 – 20.120.2 – 24.424.5 – 30.230.3 – 31.4>31.4
  MASCHI
EtàMolto scarsoScarsoMedioBuonoOttimoEccellente
13-19<35.035.0 – 38.338.4 – 45.145.2 – 50.951.0 – 55.9>55.9
20-29<33.033.0 – 36.436.5 – 42.442.5 – 46.446.5 – 52.4>52.4
30-39<31.531.5 – 35.435.5 – 40.941.0 – 44.945.0 – 49.4>49.4
40-49<30.230.2 – 33.533.6 – 38.939.0 – 43.743.8 – 48.0>48.0
50-59<26.126.1 – 30.931.0 – 35.735.8 – 40.941.0 – 45.3>45.3
60+<20.520.5 – 26.026.1 – 32.232.3 – 36.436.5 – 44.2>44.2

The Physical Fitness Specialist Certification Manual, The Cooper Institute for Aerobics Research, Dallas TX, revised 1997 printed in Advance Fitness Assessment & Exercise Prescription, 3rd Edition, Vivian H. Heyward, 1998.p48

Massimo consumo di ossigeno e soglia anaerobica

In molti casi è preferibile misurare la Soglia anaerobica rispetto al VO2max.

Infatti negli atleti il VO2max sale all’inizio dell’allenamento poi non aumenta più. Quello che si modifica è la percentuale di VO2 max che può essere sostenuto a lungo. Inoltre la Soglia anaerobica in molte discipline di endurance si correla meglio con la prestazione, costituendo così un miglior indice di potenza aerobica.

Nei soggetti non allenati, se rapportata con il massimo consumo di ossigeno, la Soglia anaerobica coincide approssimativamente con il 55% del VO2max. In atleti di alto livello tale valore può invece raggiungere l’85% del massimo consumo di ossigeno.

Indice di Performance (IP)

L’INDICE DI PERFORMANCE (IP) è stato ideato da Technogym (R) per una valutazione sintetica e facilmente comparabile dell’allenamento svolto.

Tale indice fa riferimento ad una scala di valutazione che va da 0 a 99. Più il valore è elevato e maggiore sarà la capacità aerobica.

Un aumento dell’indice di performance significa che, a parità di FC, si è in grado di eseguire un esercizio ad una intensità maggiore.

VALORE DI IPGIUDIZIO
<10INSUFFICIENTE
da 11 a 20SUFFICIENTE
da 21 a 30BUONO
da 31 a 40OTTIMO
>40ECCELLENTE

Di seguito sono riportati alcuni tra i test più semplici per la determinazione della massima potenza aerobica, alcuni dei quali possono essere eseguiti in maniera autonoma.

I Test per misurare il VO2max

Test di Cooper

  • Percorrere la più grande distanza possibile in 12 minuti dopo aver effettuato il riscaldamento.
  • Materiale occorrente: notes-penna, pista misurata
  • VO2max (ml*kg-1*min-1)= 35.97 * (miglia corse) – 11.29 (Es.: corse 1,2 miglia: VO2max =35.97 *1.2 –11.29 = 31.9)
  • VO2 max in ml/min/kg= (Distanza percorsa in metri – 504.9) / 44.73
  • nota: lo studio di Cooper è limitato per valori compresi tra 29 e 60 ml/min/kg

Test di Margaria e Coll

Variante semplificata del  test di Cooper:

  • Materiale occorrente : notes-penna, pista misurata
  • Protocollo: Percorrere la maggior distanza possibile in un tempo prestabilito dopo aver effettuato il riscaldamento.


RISULTATI

  • Per un tempo superiore ai 10 minuti:
    VO2max = (distanza in metri + (30 x tempo in minuti)) / (5 x tempo in minuti)
  • Per un tempo inferiore ai 10 minuti :
    VO2max = [(distanza in metri + (30 x tempo in minuti)) / ((5 x tempo in minuti) + 5 )]

Test di Cammino

Test 2 Km di cammino (Oja-Laukkanen)

  • E’ un test sottomassimale da campo
  • Il Valore del VO2 max è ottenuto attraverso un’equazione predittiva sesso specifica
  • Attendibile Validato e Ripetibile
  • Adatto a soggetti normalmente attivi di età compresa fra i 20 e i 65 anni che non presentano disabilità o patologie tali da impedire o limitare il cammino veloce e/o che non assumono farmaci che alterano la normale risposta della frequenza cardiaca all’esercizio
  • Adatto anche a soggetti sovrappeso che rispondono agli stessi criteri


CONDIZIONI CHE CONTROINDICANO L’ESECUZIONE DEL TEST:

  • Infarto del miocardio negli ultimi 12 mesi
  • Ipertensione arteriosa non controllata
  • Coronaropatia
  • Patologie polmonari Ipertiroidismo refrattario ai trattamenti farmacologici
  • Aritmia scatenata dall’attività fisica
  • Dolore non diagnosticato agli arti superiori, spalle o torace comparso durante sforzo fisico
  • Altri severi sintomi scatenati dallo sforzo fisico (cefalea, vertigini, dispnea, asma) – Assunzione di farmaci modificanti il ritmo cardiaco (es. Betabloccanti) – Patologie osteo-articolari agli arti inferiori


MATERIALE OCCORRENTE:

  • Percorso in piano misurato (2 Km)
  • Cardiofrequenzimetro (facoltativo)
  • Cronometro


PROTOCOLLO:

  • Regole generali: Eseguire il test solo in adeguate condizioni atmosferiche (temperatura mite, assenza di pioggia o vento)
  • Prepararsi adeguatamente all’esecuzione del test (no cibo e/o fumo nelle 2-3 ore precedenti; no sforzi fisici il giorno del test e il giorno precedente, no alcolici il giorno del test e il giorno precedente, abiti comodi e scarpe adatte al cammino)
  • Riscaldamento: (alcuni minuti di cammino a velocità moderata seguiti da 100-200 metri percorsi a velocità sostenuta per adattarsi al passo che si dovrà mantenere durante l’esecuzione della prova. Riposo per alcuni minuti prima di eseguire il test)
  • Esecuzione del test: Il soggetto deve camminare a passo costante e alla massima velocità di cammino sostenibile in assenza di segni di malessere fisico: “Cammina il più veloce che puoi, ma non mettere a rischio la tua salute”. La velocità di cammino corrispondente all’80 % della frequenza cardiaca massima teorica consente la maggior precisione del calcolo predittivo del VO2max .


VARIABILI PER IL CALCOLO INDIRETTO DEL VO2max:

  • Tempo di percorrenza dei 2 Km (m/s)
  • Frequenza cardiaca (FC) registrata alla fine del test (pulsazioni/min)
  • Età (anni)
  • BMI (rapporto fra peso (Kg) e altezza (m) al quadrato: Kg/m). Esempio, il BMI di un soggetto alto 180 cm che pesa 80 Kg è pari a: 80/(1,8) 2 =24,7


RISULTATI:

  • Uomini: VO2max (ml/Kg/min) 184,9 – 4,65(tempo) – 0.22(FC) – 0,26(età) – 1,05(BMI)
  • Donne: VO2max (ml/Kg/min) 116,2 – 2,98(tempo) – 0,11(FC) – 0,14(età) – 0,39(BMI)

Test al Cicloergometro

Astrand-Rhyming Test

MATERIALE OCCORRENTE:

  • Cicloergometro
  • Cronometro
  • Frequenzimetro (facoltativo)
  • Metronomo


PROTOCOLLO:

  • sistemare altezza della sella e manubrio all’altezza giusta per il soggetto
  • velocità di pedalata 50 RPM
  • Carico iniziale a 150, 100 o 75 W per i molto, abbastanza e poco allenati rispettivamente

Fattore di correzione per età, per cui moltiplicare il Vo2 ottenuto dal nomogramma (fig)

I Test per determinare la Potenza Aerobica

Come abbiamo già detto la determinazione diretta della potenza aerobica richiede apparecchiature costose e personale addestrato. Per questo motivo sono stati sviluppati test indiretti, meno costosi, più rapidi e più semplici da realizzare. E’ possibile dividere questi test in due grandi famiglie: TEST MASSIMALI e TEST SUBMASSIMALI.

TEST MASSIMALITEST SUBMASSINALI
Un test massimale e porta l’individuo ad un livello di intensità lavorativa massimale
– ad un livello dove la fatica o la comparsa di sintomi impediscono un ulteriore incremento
– ad un livello di consumo di ossigeno tale da non consentire alcun aumento (VO2max)
– a un livello di frequenza cardiaca tale da non consentire alcun aumento (Fc max)
Un test sottomassimale porta il soggetto a un livello di intensità lavorativa predeterminato.

– sforzo minore: intensità del carico non comporta il raggiungimento del plateau di O2(VO2max)

Il livello raggiunto può essere l’85% della massima frequenza cardiaca teorica
– il raggiungimento di una predeterminata intensità di esercizio
– di una certa intensità nella scala di percezione dello sforzo.

Attenzione: La frequenza cardiaca bersaglio decisa arbitrariamente (220-età) può essere massima o quasi per alcuni, e ben al di sotto da essa per altri.

Photo by: italians wod it better

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