ISSN: 2313-2868
Rev.peru.cienc.act.fis.deporte

Prueba de un snorkel diseñado para evaluar vo2 durante el nado

 

Test of a snorkel designed to evaluate vo2 during the swim

Bazán, Nelio Eduardo1, Bruzzese, Martín Fernando2 , Rodríguez, Juan3.

 

1Universidad Nacional de Villa Mercedes, Villa Mercedes, San Luis.

2Futbolistas Argentinos Agremiados   

3Universidad Nacional de Luján

Original

Resumen

Objetivo: Determinar si el uso de un dispositivo diseñado y construido en Argentina permite el registro adecuado del VO2 durante el nado.

Metodología: Se estudió la kinesis del VO2 en una nadadora con y sin el uso del snorkel diseñadoque posee 2 válvulas a la altura de la boquilla y 2 en la salida, lugar en donde se produce la expulsión del CO2 y el ingreso del O2. La posición de las válvulas crea un circuito de circulación continúa permitiendo una ventilación sin resistencia.

Resultados: Se estudiaron las diferencias en VO2 con máscara sola y con snorkel añadido, que presentó una significación de 0,154 (sin diferencias significativas). Se calcularon los intervalos de confianza del 95% tanto para el límite superior (3.3185216) como para el inferior (-5.5405216) estudiándose la concordancia de los métodos mediante el Modelo de Bland Altman. Para determinar el sesgo de los valores outliers se realizó regresión lineal entre la diferencia (variable dependiente) y las medias (variable independiente). Se determinó el coeficiente Beta (-.228) y la significación de la regresión fue de 0,190, estimándose aceptable la concordancia de los datos.

Conclusiones: La concordancia entre los registros con máscara y con snorkel es aceptable para que el dispositivo pueda ser utilizado en la toma de gases de muestra para evaluar el VO2 y VCO2 en estudios realizados durante el nado.

 

Palabras claves: natación, VO2, snorkel

 

Abstract

 

Objective: To determine whether the use of a device designed and built in Argentina allows the proper registration of VO2 during swimming.

Methodology: The kinesis of the VI2 was studied in a swimmer with and without the use of the designed snorkel that has 2 valves at the height of the nozzle and 2 at the exit, where the CO2 is expelled and the O2 enters. The position of the valves creates a continuous circulation circuit allowing ventilation without resistance.

Results: Differences were studied in VO2 with a single mask and with added snorkel, which presented a significance of 0.154 (without significant differences). The 95% confidence intervals were calculated for both the upper limit (3.3185216) and the lower limit (-5.5405216), studying the concordance of the methods using the Bland Altman Model: To determine the bias of the outliers values, linear regression was made between the difference (dependent variable) and the means (independent variable). The Beta coefficient (-. 228) was determined and the significance of the regression was 0.190, concordance of the data was considered acceptable.

Conclusions: The agreement between the records with mask and snorkel is acceptable so that the device can be used in the sampling of gases to evaluate VO2 and VCO2 in studies conducted during the swim.

 

Key words: Swimming, VO2, snorkel

Recibido: 13-12-2019

Aceptado: 28-12-2019

Correspondencia:

Nelio Bazán:

E-mail: n[email protected]

Introducción

El consumo máximo de oxígeno (VO2max) refleja la máxima capacidad aeróbica de una persona para absorber, transportar y consumir O21,2 siendo este un parámetro importante del nivel de acondicionamiento físico. Factores tales como el mayor VO2 alcanzable o peak, el VO2 requerido para realizar ejercicio submáximo, y la tasa a la cual el VO2 se eleva durante la transición hacia una actividad con una mayor demanda energética hasta alcanzar el estado estable, influenciarán la tolerancia individual a la actividad física3.

La natación se caracteriza por esfuerzos continuos durante lapsos variables de acuerdo a las distancias de carrera. Hay competencias muy intensas, aunque de corta duración, como la prueba de 50m en pileta corta, en la que el francés Florent Manaudou logró un tiempo de 20.26s, en Doha, el 5 de diciembre de 20144, y otras donde se exceden largamente los 30s, como los 44.94s de los 100m libres en pileta corta registrados por el también francés Amaury Leveaux, conseguido en Rijeka, Croacia, el 13 de diciembre de 20084.

Pero también hay carreras de varias horas, como las que empleó el argentino Damián Blaum para ganar la Capri-Nápoles en el año 2015 nadando con un tiempo de 6:22:13.005. Estos esfuerzos justifican la importancia del estudio de la cinética del consumo de oxígeno (VO2) en nadadores para poder interpretar mejor los acontecimientos funcionales y metabólicos. Durante años, varios han sido los intentos para obtener datos directos del VO2 de los nadadores.

El medio acuático hace que la medición directa de los mismos se haga compleja y que para ello deban adaptarse mecanismos construidos especialmente. A principios del siglo pasado Liljestrand y Lindhard comenzaron a estudiar algunas variables fisiológicas de nadadores, como el aire espirado. Su trabajo fue realizado en un lago, evaluando nado libre6. Luego comenzaron a diseñarse y poner en funcionamiento diferentes instrumentos con el fin de poder evaluar a los nadadores durante el nado a velocidades de carrera.

La bolsa de Douglas intentó ser usada para estudiar a nadadores, sin embargo, las vueltas en una pileta entorpecían el uso de este sistema. Se trató de estudiar el VO2 en nadadores mediante situaciones donde fuera relativamente simple acceder al nadador con equipos convencionales (bolsa de Douglas), como el canal de flujo. Esto es una pileta de mínimas dimensiones por donde se hace circular agua, a una velocidad que puede ser modificada, provocando un nado estacionario del nadador. Se toma la muestra ventilatoria en estas condiciones.

Por otro lado también se usó el método de retro-extrapolación, que consiste en la recolección de valores de VO2, cada 20 segundos luego del esfuerzo, para luego desarrollar una curva de regresión simple y predecir el valor de VO2en otras situaciones7, 8. Pero siempre ha sido difícil la recolección durante el nado a velocidad de competencia. Para ello debe utilizarse un snorkel adaptado al analizador de gases.

Uno de los desarrolladores de este tipo de instrumento fue Toussaint, que en el año 1987 publica su trabajo de investigación Respiratory valve for oxygen uptake measurements during swimming, donde describe y valida la implementación de un dispositivo de respiración mediante válvulas9. Hoy existen varios tipos de analizadores de gases, entre ellos el K4b2 de la empresa italiana Cosmed y el VO2000 de la empresa norteamericana Medgraphics Company. Con ambos se han desarrollado diferentes dispositivos para nadadores, tanto para el K4b2 como es el caso del Aquatrainer Snorkel y otros modelos10, 11; o para el VO200012, 13. La situación económica propia de los centros de investigación en países en desarrollo ha motivado a que se produzcan intentos de desarrollo de equipamiento localmente.

El objetivo del presente trabajo fue determinar si el uso de un dispositivo diseñado y construido en Argentina, permite la ventilación para el registro adecuado de los valores de VO2. Para ello se estudió la kinesis del consumo de oxígeno de una nadadora en dos situaciones de esfuerzo, es decir, con y sin el uso delsnorkel diseñado acoplado al analizador de gases.

Metodología

Tipo de estudio y muestra

Se realizó un estudio de validación del comportamiento de un instrumento (snorkel), que agregado a un analizador de gases permite la recolección de muestras de aire a cierta distancia, permitiendo que el nadador ventile durante el nado pudiendo así realizar su estudio. Se estudia la concordancia de las mediciones de gases (VO2 y VCO2) con y sin el dispositivo agregado a un dispositivo analizador.

Se evaluó una nadadora federada, de la categoría cadetes-2 (15 años, peso: 42.5kg, talla: 143.5cm), especialista en 100 y 200 metros mariposa, que entrena en doble turno diario de 3 horas, con 4 horas semanales de preparación física en seco. La participación fue voluntaria, y dada la edad de la nadadora, se contó durante las pruebas, con la presencia de un adulto responsable. Se solicitó el consentimiento informado, donde se puso en conocimiento a los padres de las características de las pruebas a desarrollarse. También se contó con la presencia del entrenador, el cual participó activamente de la realización de los tests. Permanentemente hubo presencia médica durante las evaluaciones que se realizaron en el Instituto Alexander, sito en la ciudad de Morón, provincia de Buenos Aires, Argentina.

Se evaluó el peso (kg) la estatura de acuerdo al protocolo de la International Society for the Advancement of Kinanthropometry (ISAK). Se utilizó una balanza de palanca (CAM® modelo P-1001-P, Argentina), con una precisión de 0.1 kg y un estadiómetro deslizante de pared (Wiso®, Brasil) con una precisión de 0.001 m.

Medición del VO2max: se realizaron dos evaluaciones a la atleta en una bicicleta ergométrica marca Zuccolo, en ambos casos utilizando un protocolo de tipo incremental con cargas de 150 kgm cada 1 minuto, hasta llegar a los 5 minutos de trabajo (carga máxima 750 kgm). En el test 1 se le colocó al atleta la máscara de VO2 marca Medgraphics®  y en el test 2  se utilizó el Snorkel adaptado. Se utilizó un analizador de gases metabólicos VO2000 de Medgraphics® junto con el software Breezesuite. Las dimensiones del dispositivo portátil son 10,5 x 5 x 14 cm, y pesa 740 g. Contiene una celda galvánica que actúa como analizador del oxígeno, con una precisión de +0,1%, y un sistema infrarrojo no dispersado, que mide la producción de anhídrido carbónico con una precisión de +0,2%. Los datos se promedian en intervalos de 10 segundos.

Se consideraron los siguientes parámetros del test de VO2:

Instrumento/Snorkel: se utilizó el dispositivo diseñado DNV4 (Dispositivo para Nadadores de 4 Válvulas). Posee 2 válvulas a la altura de la boquilla y 2 en la salida, lugar en donde se produce la expulsión del CO2 y el ingreso del O2. La posición de las válvulas da lugar a que se cree un circuito de circulación continúa permitiendo una ventilación sin resistencia. Cuenta con una boquilla anatómica. Cada tubo tiene un diámetro de 1 pulgada y un largo de 1 metro de cada lado. En el extremo opuesto a la boquilla se empalman a través de una unión con una única salida, lugar en donde se conectan los receptores de CO2 y O2.

Gráfico 1. Instrumento DN-V4. El dispositivo para nadadores de 4 válvulas tiene como característica principal que el aire inspirado y espirado no se mezcla en un mismo tubo, cada uno de ellos toma direcciones diferentes.

 Estadística

Análisis de datos: los datos se analizaron partiendo de las dos situaciones diferenciadas, en primer lugar, el consumo de oxígeno registrado con el analizador de gases solamente y luego con el analizador y el snorkel incorporado. Se realizó en principio un test de correlación de Spearman para estudiar los parámetros, con Máscara y con Snorkel., luego se realizó el análisis de concordancia de los valores de VO2 a través del modelo de BlandAltman14. Con el test t se estudiaron las medias de las diferencias, y su desvío standard, lo que posibilitó el cálculo del intervalo de confianza para establecer los límites superior e inferior. Se estableció un nivel de significación de p≤0.05. Finalizando con un análisis de regresión lineal de las diferencias y medias para la determinación de sesgos.

Grafico n 1. Instrumento DN-V4 utilizado en el estudio.

Resultados

 

En la Tabla N°1 se encuentran representados los pares de valores máscara y snorkel para consumo de oxígeno relativo (VO2r), consumo de oxígeno absoluto (VO2a), producción de dióxido de carbono(VCO2), cociente respiratorio (RER), volumen ventilado (VE) y frecuencia cardiaca (FC). Su utilizó la prueba Rho de Spearman para estudiar su correlación que se presenta en la Tabla N° 2.

Las variables estudiadas muestran una alta correlación, con un muy buen nivel de significación. Para el análisis de concordancia de los valores de VO2 se utilizó el modelo de Bland Altman, que se muestra como Gráfico 1. En principio se calcularon las diferencias y las medias de los valores de VO2 con máscara y con snorkel. Se estudiaron las diferencias determinándose mediante el test t para una muestra la media (-1.111) y la desviación típica (2.25996).

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Este análisis presentó una significación de 0.154, mostrando que no había diferencias significativas. Se calcularon los intervalos de confianza del 95% tanto para el límite superior (3.3185216) como para el inferior (-5.5405216). Esto permitió la construcción del Modelo de Bland Altman (Gráfico 1). Para determinar el sesgo de los valores outliers se realizó un estudio de regresión lineal entre la diferencia (como la variable dependiente) y las medias (como la variable independiente). Se determinó el coeficiente Beta (-.228) y la significación de la regresión fue de 0.190, por lo que se estima aceptable la concordancia de los datos.

 

 

 

Tabla n° 1.  Test de consumo de oxígeno con Máscara (M) y con Snorkel (S)

 

Leyenda: t: tiempo (minutos), VO2r: consumo de oxígeno relativo, VO2a: consumo de oxígeno absoluto, VCO2: producción de dióxido de carbono, RER: cociente respiratorio, VE: volumen ventilado, FC: frecuencia cardiaca.

 

Tabla n°2. Correlación con Máscara y con Snorkel (Prueba Rho de Spearman)

 

Variable

Coeficiente de correlación

Nivel de significación

VO2r  (mL.Kg-1. min− 1)

0.908

0.01

VO2a  (mL . min-1)

0.921

0.01

VCO2 (mL . min-1)

1.000

0.01

RER

0.954

0.01

VE (L . min-1)

0.979

0.01

 

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Gráfico 1. Diferencias y medias de los valores de VO2 con máscara y con snorkel. (Modelo de Bland Altman).

 

 

 

El estudio del VO2 en nadadores y precisamente durante el nado a velocidad es complicado. Debe incorporarse una interfaz entre el nadador y el analizador de gases que sea fácil de transportar por el nadador, que no limite sus movimientos, y que permita la captura de muestra de gases preservando el equipo.

Los modelos iniciales de dispositivos fueronen principio simplemente sistemas de ventilación habituales en la natación como el snorkely adaptados para acoplarse a un analizador. Por ejemplo, en el trabajo de Pinna y colaboradores, se utilizó un tubo de plástico corrugado de bajo volumen (200ml). En ese caso estudiaron el VO2max en un test de ciclismo, carrera y nado. Encontrando que el VO2max era menor durante la fase de nado comparado con las otras situaciones estudiadas15. La tecnología aplicada fue mejorando y más recientemente Baldari y colaboradores11 pudieron desarrollar un nuevo dispositivo para la interfaz entre el nadador y el analizador de gases con un sistema de válvulas dobles que mejoró las condiciones de ventilación del deportista.

 En este trabajo se presenta un dispositivo diseñado por los autores para el analizador VO2000 de Medgraphics que también utiliza 4 válvulas. Estas son unidireccionales y están de a par en cada uno de los tubos por los que ingresa aire, o por la que se expele el aire inspirado. Se encontró una elevada correlación de los resultados para los pares de valores de las variables estudiadas la cual es similar a la del trabajo de Baldari, utilizando la Máscara y el SV4 o “4 valves snorkel”11.

En este dispositivo la fijación de los tubos es a los laterales de la cabeza del nadador lo que otorga independencia sin obstaculizar la visión, como sucede con los tubos ubicados en región frontal. Los tubos así dispuestos permiten que un operador se desplace cómodamente por el borde de la pileta, portando el analizador de gases y los elementos de toma de muestra que se acoplan a la tabuladora diseñada. Esto es importante considerarlo en las vueltas, y en aquellos estilos donde la cabeza del nadador se desplaza durante cada gesto de nado.

Esto es importante considerar porque los análisis de la kinesis del VO2 en nadadores debe centrarse sobre las velocidades de carrera. Ya que esto es después lo que debe determinar la velocidad de los entrenamientos (10% más o menos sobre la marca). Por lo tanto, resulta importante evaluar siempre a intensidades elevadas, es decir cerca de la mejor marca del nadador. Así lo hicieron algunos investigadores como Rodríguez que en el 200316 investigó la cinética VO2 en 100 y 400 m crawl, Fernandes en 200817 y Pessoa Filho en 201218, entre otros. Los estudios de nado a velocidades intensas han continuado con Sousa y colaboradores19, 20, que insisten en la necesidad de contar con estudios de VO2 a velocidades de competencia.

El estudio del consumo de oxígeno durante entrenamientos a velocidad de carrera es una importante fuente de datos para la programación de los entrenamientos y supervisión de la evolución del nadador. Esta experiencia implica que se pueden desarrollar dispositivos para la toma de muestras de gases durante el nado con tecnología accesible. Obviamente se necesitarán más pruebas, y esa es la limitante de este estudio, con diferentes nadadores, estilos y velocidades de nado.

En este trabajo se estudió el comportamiento del consumo de oxígeno (cinética) en una nadadora juvenil en una situación controlada de laboratorio donde se obtuvieron valores para consumo de oxígeno con el uso de analizador de gases y el uso de analizador de gases adicionado a un snorkel diseñado localmente para realizar luego las pruebas en agua. Los resultados obtenidos sugieren su aplicabilidad a las mediciones de VO2 y CO2 a velocidad de carrera, aspecto esencial en la evaluación de la performance de nadadores de alto rendimiento.

Referencias

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Conflicto de interés: Los autores refieren que no existen conflictos de interés relacionados con el contenido del artículo.

Agradecimientos: Al Licenciado Nicolás Echandía por sus aportes en las consideraciones estadísticas.

Financiamiento: Propio.

2019,6(4):857 - 863
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