La misurazione del consumo di ossigeno (VO2) viene spesso eseguita durante esercizio fisico, in particolare durante attività di media-lunga durata.
La sua determinazione è fondamentale nelle attività in cui il metabolismo aerobico funge da fonte energetica primaria per due motivi principali:
- consente la valutazione dell’intensità dell’esercizio, fornendo un controllo dell’allenamento più rigoroso e personalizzato
- consente la stima del dispendio energetico (EE, in chilocalorie o kilojoule) durante sforzi a regime stazionario
La spirometria diretta rappresenta uno dei metodi più accurati per misurare il VO₂ durante l’esercizio.
Esistono tuttavia anche procedure indirette, come le stime basate sulla performance o sui valori della frequenza cardiaca (FC).
Nel caso della spirometria diretta, si assume che l’aumento dello sforzo provochi incrementi proporzionali sia della FC sia del VO₂.
È generalmente accettato che la variazione percentuale della FC rispetto alla frequenza cardiaca massima (FCmax) o alla frequenza cardiaca di riserva (FCreserve) segua da vicino la variazione del VO₂ rispetto al suo consumo massimo (VO₂max).
Tuttavia, in alcune circostanze la determinazione diretta della FCmax non è praticabile, e la sua stima tramite formule può risultare inaffidabile, soprattutto negli adulti più anziani.
La frequenza cardiaca netta (netFC) corrisponda alla differenza tra la FC a riposo (FCrest) e la FC media ottenuta durante una determinata sessione o periodo di attività fisica.
Queste attività dovrebbero essere continue, sub massimali e in stato stazionario.
L’entità della netFC dipende principalmente dall’intensità dell’esercizio.
La limitata disponibilità di studi che analizzano la relazione tra la variazione della netFC e quella del consumo netto di ossigeno (netVO₂) rende particolarmente interessante verificare se tali variabili siano effettivamente proporzionali.
Qualora questa proporzionalità fosse confermata, una delle due grandezze potrebbe essere utilizzata per stimare l’altra.
Dimostrare un legame stretto tra netFC e netVO₂ aprirebbe inoltre alla possibilità di stimare il dispendio energetico durante l’attività fisica in modo semplice, basandosi sulla quantità di ossigeno consumato in ciascun esercizio.
Poiché nelle attività sub massimali, continue e in stato stazionario è possibile quantificare i litri di ossigeno utilizzati, il dispendio energetico può essere calcolato moltiplicando tale volume per cinque (equivalente calorico dell’ossigeno, 1 L di O₂ ≈ 5 kcal), ottenendo così l’EE espresso in kcal.
Solitamente, la stima del VO2 dai valori della FC è integrata da altre variabili che rendono la stima più accurata.
Tra queste età, sesso e indice di massa corporea (BMI) sono le più comuni.
Inoltre, l’uso della netFC può essere vantaggioso nella valutazione e nella prescrizione dell’intensità dell’attività fisica poiché non implica la conoscenza della FCmax.
Nello studio di Bragada et al. (J Funct Morphol Kinesiol. 2024 Apr 7;9(2):66. doi: 10.3390/jfmk9020066) gli autori hanno voluto verificare l’accuratezza della previsione del consumo di ossigeno in attività prevalentemente aerobiche basate sulla frequenza cardiaca netta, sesso e indice di massa corporea in adulti attivi.
Il campione era composto da 156 soggetti di età compresa tra 18 e 81 anni (età 40,2 ± 20,7 anni; massa corporea 73,1 ± 11,7 kg; altezza 1,69 ±11 m; BMI 25,9 ± 4,3; FCrest 68 ± 11; VO2rest 3,2 ± 0,9 ml/kg/min), di cui 52 donne e 104 uomini.
I dati sono stati acquisiti per tre tipi di esercizio:
- camminata/corsa su tapis roulant (45% de i dati)
- cicloergometro (26,4% dei dati)
- step-up (StepTest4all, (28,6% dei dati)
In ogni situazione, i test sono stati progressivi e continui fino al raggiungimento dell’80% della FCmax stimata secondo la formula FCmax = 208 − 0,7 × Età o fino a quando il soggetto non ha richiesto di interrompere il test.
Prima di ogni test, i soggetti sono rimasti seduti per 10 minuti, in un ambiente tranquillo e termicamente controllato (20–22 °C). Durante questi dieci minuti, la FC e VO₂ sono stati misurati continuamente.
I valori medi degli ultimi due minuti sono stati considerati i valori di riposo (FCrest e VO₂rest).
I risultati hanno evidenziato che è possibile stimare in modo significativo il netVO2 associato ad una specifica attività fisica in base alla netFC (p < 0,001), sesso (p < 0,001) e BMI (p < 0,001) (R2 = 85,2%, SEE = 3,38).
L’equazione di previsione può essere espressa come:
netVO2=16,006+3,619·(Sesso)+0,269·(netFC)−0,569·(BMI)
dove netVO2 corrisponde al consumo di ossigeno (mL/(kg·min)) superiore al valore a riposo, netFC corrisponde alla frequenza cardiaca (battiti al minuto) superiore alla FC a riposo, il sesso corrisponde ad un valore pari a 0 per le donne, 1 per gli uomini e il BMI è l’indice di massa corporea (kg/m2).
Per il VO₂ a riposo può essere utilizzato il valore standard, viene assunto pari a 3,5 mL/(kg·min).
Quindi: netVO₂= VO₂ durante l’attività − VO₂ a riposo
Ad esempio, supponiamo che un soggetto maschio con una massa corporeo di 70 kg, un BMI di 25 e una FC a riposo di 65 bpm si dedichi ad una sessione di camminata veloce di 1 ora.
La FC media registrata è di 125 bpm, corrispondente ad una netFC di 60 bpm (netFC = 125 − 65).
Sostituendo questi valori nell’equazione:
netVO2 medio (mL/(kg·min)) = 16 + 3,619 + (0,269 × 60) − 0,569 × 25 = 21,53 mL/(kg·min)
VO2 totale durante la sessione = 21,53 mL/(kg·min) + VO2 a riposo (3,5 mL/(kg·min)) = 25,03 mL/(kg·min)
Litri totali di VO2 nella sessione = 25,03 (mL/(kg·min)) × 60 (min) × 70 (kg)/1000 = 105,13 L
EE stimata = 105,13 × 5 = 525,7 kcal
In conclusione, la netFC, in combinazione con sesso e BMI, può essere utilizzata per stimare il netVO2 in alcuni tipi di esercizi utilizzati per migliorare la capacità cardiovascolare in soggetti adulti attivi.
Da qui, è possibile stimare il VO2 in qualsiasi attività semplicemente aggiungendo il valore del VO2 a riposo, generalmente assunto pari a 3,5 mL/(kg·min).
Il processo di validazione ha rivelato differenze non significative, con un elevato livello di concordanza tra i valori misurati e quelli previsti.
