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 ®

magarz1@yahoo.com Twitter: GarzMao

Gracias

http://www.centreepic.org/ http://leph.uqam.ca/