Riassunto esame Valutazione funzionale

CINETICA DELL’ESERCIZIO

Nel corso della fase ON di un esercizio, vengono misurati tre parametri (frequenza

cardiaca, gettata cardiaca, consumo di ossigeno) in relazione all’intensità (espressa in

%, da 0 a 100 dove 0 è il metabolismo basale) e tempo: in questa fase la FC ha una

cinetica molto più rapida di quella del consumo di ossigeno e della Q, il t/2 della FC

oscilla intorno ai 10-12 secondi.

In un esercizio ad intensità più elevata, vengono misurati gli stessi tre parametri in

relazione all’intensità ed al tempo: la FC ha una cinetica sempre più veloce delle altre,

ma leggermente più lenta rispetto a prima. Questa relazione si verifica nello studio di

soggetti sani, ma in soggetti patologici queste relazioni variano. Il tempo che

intercorre dalla condizione di riposo a quella di esercizio (100 bpm) è un buon indice

della condizione vagale-ortosimpatica: questo valore di FC specifico indica il passaggio

di consegne dal sistema vagale a quello simpatico.

Ancora più interessante è effettuare gli studi sulla cinetica nella fase OFF

dell’esercizio. In un grafico vengono evidenziate le cinetiche di FC di due soggetti

diversi, vengono considerate le variazioni (ΔFC) in quanto la FC ha una notevole

variabilità: trasformandoli in logaritmo (log) e mantenendo lineare l’asse del tempo,

ottengo una retta che mi identifica in maniera decisa la differenza tra i due soggetti.

Se considero il logaritmo della metà, non ottengo altro che il t/2 delle curve originarie:

soggetto A Soggetto B

t/2 23 secondi 51 secondi

Il primo soggetto ha una capacità di recupero migliore, quindi uno stato di

allenamento migliore. Questo fenomeno è la base logica del cosiddetto “indice rapido

di idoneità” (IRI).

Mantenendo una persona per 15 minuti in condizioni stabili, a riposo sul lettino,

ottengo un tracciato FC/tempo spezzato, ma orientato su di un certo valore medio: è

un tracciato di “rumore”, ma effettuo la media che è di una FC di circa 75 bpm.

Analizzando questo segnale nel dominio del tempo o della frequenza (Hz), ottengo

nello spettro di potenza nel dominio della frequenza ben tre picchi significativi:

- Picco a bassissima frequenza (0,05 Hz)

- Picco a bassa frequenza (0,1 Hz)

- Picco ad alta frequenza (25 Hz)

Il picco a bassa frequenza viene attribuito al sistema ortosimpatico ed il picco ad alta

frequenza viene attribuito al sistema parasimpatico.

La riserva cardiaca, differenza tra FC massima e FC a riposo, è importante: maggiore è

il range, maggiore è la possibilità di aumentare la FC. La FC viene misurata mediante

cardiofrequenzimetro: i più moderni consentono l’analisi della variabilità R-R, ossia da

onda R ad onda R, in pratica per ogni battito abbiamo delle analisi.

La rumorosità del segnale FC/tempo nasce dalla continua “lotta” tra il sistema vagale

ed il sistema simpatico. Il sistema vagale innerva il nodo del seno (vago di destra) ed il

nodo atrioventricolare (vago di sinistra); il sistema simpatico innerva soprattutto i

ventricoli, con effetti di tachicardia ed aumento della forza di contrazione del

miocardio, che determina aumento del flusso in uscita del sangue.

Nello spettro sono visibili delle armoniche, che determinano il contributo dei fattori

esterni al cuore: uno di questi fattori è la dinamica respiratoria, che crea l’aumento di

resistenze e che favorisce il ritorno venoso, quindi in definitiva determina la

diminuzione della FC.

A 100 bpm, sistole e diastole hanno lo stesso lasso temporale: quindi viene

penalizzata la diastole. Questo fatto si riflette sul sistema coronarico: nel corso della

sistole è difficile che ci sia una perfusione del miocardio ventricolare, cosa che si

verifica nella diastole che però diminuisce il suo periodo; siccome il lavoro isometrico è

molto dispendioso, il soggetto può incorrere in episodi di ipossia; questo fenomeno è

molto raro in soggetti sani, più frequente in soggetti patologici.

Nel grafico di Astrand vengono messe in relazione la % di massimo consumo di

ossigeno (ascissa), la FC e la % di massima gettata pulsatoria (ordinata); da questo

grafico si evidenzia che la gettata pulsatoria aumenta con andamento curvilineo fino

al 40% del massimo consumo di ossigeno, per poi stabilizzarsi ed assumere un

andamento asintotico oppure addirittura diminuire con carichi estremi.

L’aumento dell’intensità di esercizio determina aumento dell’estrazione di ossigeno

dal sangue: l’atleta estrae circa 15 ml su 21-22 ml di ossigeno presente in 100 ml di

sangue. Per aumentare l’estrazione di ossigeno è necessario aumentare la

concentrazione di emoglobina; aumentando vertiginosamente l’emoglobina però il

sangue diventa più viscoso, quindi la velocità di circolo diminuisce e con essa la

perfusione.

In un grafico Q/ notiamo che:

- Nel corso di un esercizio isotonico con flessione/estensione ciclica di gambe o

braccia (tapis roulant, cicloergometro, gradino) quest’azione crea una specie di

“seconda pompa”, favorendo il ritorno venoso e di conseguenza agevolando la

FC

- Nel corso di un esercizio isometrico (armo ergometro, manovella) si creano delle

resistenze vascolari molto elevate, ma questa tipologia di esercizio è

“self-limited” fino a livelli di gettata cardiaca al 50% del massimale

GETTATA CARDIACA

Il punto centrale della valutazione di un esercizio prevalentemente aerobico è la

gettata cardiaca, prodotto dell’interazione di due parametri:

a) Frequenza cardiaca (FC), influenzata da

• Livello di attività nervosa parasimpatica cardiaca (effetto cronotropo

negativo, sistema vagale)

• Livello di attività nervosa simpatica cardiaca (effetto cronotropo positivo,

liberazione di adrenalina dal surrene)

b) Gittata sistolica (q), influenzata da

• Pressione arteriosa (PA, azione di diminuzione della q perché aumenta le

resistenze)

• Pressione di riempimento (azione di aumento della q secondo la legge di

Franck-Starling)

• Livello di attività nervosa simpatica cardiaca (azione di aumento della

forza di contrazione ventricolare)

La legge di Franck-Starling definisce le relazioni delle fasi precarico e postcarico: la

pressione cardiaca di riempimento aumenta in base al flusso di sangue che arriva al

ventricolo, che funziona infatti come un palloncino. Con in ascissa la pressione di

riempimento ed in ordinata la gettata cardiaca, si evidenzia la curva di normalità; se la

curva si sposta verso l’alto la pressione è aumentata ed anche la gettata cardiaca, se

la curva si sposta verso il basso la pressione e la Q diminuiscono. L’unico modo per

aumentare la performance è aumentare il tono simpatico, spostando la curva verso

l’alto e rendendo maggiore la forza della contrattilità del miocardio, a parità di

pressioni di riempimento. Se il cuore perde la sua elasticità e diventa una cavità

dilatata perdendo il tono, pur aumentando la pressione di riempimento la gettata

cardiaca diminuirebbe: questo caso è definito come “cardiomiopatia dilatativa”, e

viene risolta se grave solamente con il trapianto cardiaco. Questa patologia viene

evidenziata dall’ecocardiografia con la frazione di eiezione che arriva a valori inferiori

nel 50%.

MISURA DEL

Questo test si avvale di un metodo diretto, massimale o addirittura sovra massimale.

MATERIALI

A) Soggetto

B) Analizzatori di gas (strumenti che analizzano le concentrazioni ed i volumi dei

gas)

C) Flussimetri (strumenti atti a misurare il flusso)

D) Cronometro

E) Ergometro (strumento che provoca le variazioni di consumo di ossigeno,

dipende dal soggetto e dalla sua specifica disciplina)

Normalmente il sistema di analisi dei gas è un sistema a cielo aperto, ossia l’analisi

viene fatta sull’aria che il soggetto inspira e quindi ritorna nell’ambiente con

l’espirazione; utilizzando sistemi a circuiti chiusi (spirometro a campana) l’esperimento

potrebbe durare molto poco, in quanto il soggetto respirerebbe aria sempre più povera

di ossigeno e ricca di anidride carbonica. Le vie respiratorie (inspiratoria, espiratoria)

vengono normalmente separate nei circuiti chiusi e l’anidride carbonica nella via

espiratoria viene sottratta con la calce: il sistema a circuito chiuso resta comunque un

sistema limitato perché i volumi di aria disponibili diminuiscono con la durata

dell’esercizio.

Conoscendo la pendenza della curva dei volumi di aria è possibile ottenere il consumo

di ossigeno, così come aumentando il volume corrente e la frequenza respiratoria nella

situazione di esercizio: questi metodi sono concettualmente precisi ma molto limitati.

Il a riposo secondo la letteratura è pari a circa 1MET, oscilla cioè intorno a valori

di 3,5-4 . Nonostante abbiamo a disposizione questi dati, è molto utile effettuare

la misurazione del consumo di ossigeno a riposo per diversi motivi:

- Il soggetto inizia a familiarizzare con l’operatore, con la metodologia, con

l’ergometro (il soggetto appartiene al gruppo dei ciclisti o dei podisti?)

- Il consumo di ossigeno a riposo definisce un processo di taratura biologica del

sistema, con valori di consumo di ossigeno che devono assestarsi attorno ai

valori dati dalla letteratura scientifica

È opportuno informare il soggetto che non deve parlare durante la prova: la

comunicazione orale influisce su alcuni parametri biologici quali la FC ed il ; è

opportuno quindi stabilire un codice non verbale (gestualità) che possa agevolare la

comunicazione durante la prova.

Il processo di taratura deve essere effettuato anche sugli analizzatori dei gas: si

utilizzano delle bombole sature di azoto (sostanza che non partecipa agli scambi

gassosi e quindi può definirmi il valore 0) e con 1-2% di saturazione di ossigeno o

anidride carbonica, bombole la cui composizione è conosciuta e comunicata dal

fornitore. Conoscendo le frazioni di ossigeno (o anidride carbonica), costruisco la retta

che mi definisce la taratura di questi analizzatori. Il boccaglio viene anche esposto

all’aria ambientale, per verificare valori di ossigeno attorno al 21% e di anidride

carbonica attorno allo 0,03%.

Gli analizzatori dei gas, diversi e specifici, con metodologie di misurazione diverse,

sono principalmente due:

a) Ossimetro paramagnetico

L’ossigeno, o meglio la sua frazione, viene misurato attraverso uno studio del suo

campo magnetico: questo elemento possiede determinate caratteristiche magnetiche

(espresse in volt) che sono proporzionali alla propria frazione di composizione dell’aria

espirata. Questo analizzatore è molto preciso, ma po