Ergometría respiratoria ¿qué es y qué parámetros analiza?

En la actualidad la realización de ejercicio físico en el mundo amateur va en aumento. A simple vista podría ser un buen indicador del estado de salud de la sociedad pero esta práctica sin un buen control médico y la realización de una prueba de ergometría respiratoria, puede llegar a ser un problema que puede provocar lesiones articulares, de tendones o de ligamentos por sobreuso.

De ahí obtener unas buenas indicaciones por parte de un médico con especialidad deportiva a nivel metabólico, fisiológico, antropométrico o biomecánico ayudarán a poder realizar ejercicio de manera más segura y saludable. Estas indicaciones son muy útiles tanto a nivel de salud para la población general como en el alto rendimiento en deportistas de resistencia. En estos, una pequeña mejora puede llegar a ser la clave del éxito.

¿Qué es una prueba de ergometría respiratoria?

Es una evaluación de las capacidades que tiene un organismo para la realización de actividad física. Se evalúan el funcionamiento en conjunto de los sistemas respiratorio, cardiovascular y sanguíneo. También se puede analizar el sistema endocrino. Existe la opción de que sea directa (con análisis de gases y mucho más completa) o indirecta.

Con esta evaluación el médico es capaz de decidir con objetividad la aptitud para la práctica deportiva y descartar alguna anomalía cardíaca. Se trata de un test de tolerancia máxima al ejercicio el cual finaliza cuando el participante no puede superar la carga externa a la que está expuesto.

También es útil para conocer los umbrales individuales de tolerancia de diferentes actividades físicas o también, en caso de que realices más de una ergometría respiratoria, como punto de partida para poder comprobar si el entrenamiento realizado en el periodo entre pruebas ha generado adaptaciones mejores o peores.

La prueba de ergometría respiratoria se realizará simulando la actividad preferencial del participante para que sea lo más específica y real posible. Normalmente, la prueba de ergometría respiratoria se puede hacer en un tapiz rodante o en un cicloergómetro. El protocolo a seguir básicamente son protocolos incrementales de velocidades o de potencia en tapiz rodante o cicloergómetro, respectivamente.

Parámetros principales de una prueba de ergometría respiratoria

Analizamos a continuación los parámetros de una ergometría respiratoria.

Consumo máximo de oxígeno

Cantidad máxima de oxígeno que el organismo es capaz de consumir por unidad de tiempo (2). Las cargas de entrenamiento, además de afectar al músculo también lo hacen al sistema cardiocirculatorio y pulmonar que son los encargados de hacer llegar el oxígeno al músculo.

Si llega suficiente oxígeno la realización de ejercicio será proveniente del metabolismo aeróbico. Los orgánulos de la respiración, las mitocondrias, obtienen energía procesando los diferentes sustratos energéticos (hidratos de carbono, grasas y proteínas) gracias al oxígeno de la respiración.

Al aumentar la intensidad del ejercicio, el consumo de oxígeno aumenta paralelamente hasta que las necesidades energéticas no pueden ser cubiertas a través de un metabolismo dependiente de oxígeno. Es el momento en el que otras vías energéticas como la glucolítica se ven activadas.

Este momento en el que el metabolismo aeróbico llega al límite es el punto de VO_2max. El VO_2max está considerado como la variable con mejor índice de predicción del rendimiento aeróbico del atleta y uno de los principales indicadores de salud cardiorrespiratoria.

Se puede expresar en valor absoluto (ml • min^-1) o relativo a la masa corporal (ml • kg^-1 min^-1). Mediante porcentajes de este valor máximo individual se representan valores útiles para establecer niveles de intensidad de la carga de entrenamiento de la resistencia siendo los porcentajes más altos intensidades más elevadas.

En la Tabla 1 se exponen valores estándares de VO_2max en diferentes grupos de población y niveles de entrenamiento. Los valores de VO_2max pueden variar desde los 35-45 ml • kg^-1 en jóvenes sedentarios hasta 90 ml • kg^-1 en deportistas de élite.

Umbral aeróbico o umbral ventilatorio 1 (Vt1)

Conceptualmente, el umbral aeróbico es el momento a partir del cual se empiezan a producir adaptaciones a los procesos aeróbicos ya que por debajo de éste el músculo está en completo equilibrio.

Es la intensidad a la que se produce un incremento en la ventilación como consecuencia de la necesidad ventilatoria de eliminar el exceso de dióxido de carbono (VCO₂) derivado del taponamiento de la acidosis por bicarbonato.

Debido a esto se produce un incremento del equivalente ventilatorio del O₂ (VE / VO₂) sin un incremento asociado del equivalente ventilatorio del CO₂ (VE / VCO₂) en un test incremental. Es decir, la ventilación aumenta con la función de eliminar el exceso de CO₂.

Umbral anaeróbico o umbral ventilatorio 2 (VT2)

El umbral anaeróbico está considerado como la zona o intensidad de transición aeróbica-anaeróbica en la que el oxígeno suministrado a los músculos activos no es suficiente para cubrir las necesidades energéticas. Debido a esto, la glucólisis anaeróbica comenzará intervenir como vía metabólica principal.

Si incrementa la intensidad, la acidosis metabólica del atleta comenzará a elevarse exponencialmente a la vez que la ventilación se intensifica de manera desproporcionada respecto al oxígeno consumido.

Del 1981 al 1986, Wassermann y colaboradores lo definieron como el ritmo de trabajo o consumo de oxígeno por debajo del punto donde el lactato comienza a aumentar de forma sistemática respecto a los valores de reposo en una prueba de ergometría respiratoria (1).

Esta ruta metabólica se sitúa a un Cociente Respiratorio (VCO₂ / VO₂) = 1. El cociente respiratorio indica qué sustrato energético es el más utilizado en aquellos momentos.

A partir de 1, el sustrato predominante son los Hidratos de Carbono. Actualmente hay mucha controversia en torno al concepto umbral anaeróbico y algunos científicos prefieren eliminar el concepto y utilizar otros como umbral de lactato o el OBLA, definido como el comienzo de la acumulación de lactato sanguíneo (Onset of Blood Lactate accumulation).

En el rendimiento de resistencia, los entrenadores piensan que es más importante correr sin acumular lactato que el VO_2max. Se han propuesto índices de lactato en sangre para medir la capacidad de realizar ejercicio sin acumular lactato como el Máximo Estado Estable de lactato. En el 2009 se publicó una amplia revisión sobre los umbrales de lactato y su correcta metodología y utilidad en la predicción del rendimiento en deportes de resistencia (3).

Tanto el umbral aeróbico como el anaeróbico tras una prueba de ergometría respiratoria se pueden asociar a un % del VO_2max y a una Frecuencia Cardíaca (FC) concreta. También se pueden asociar diferentes velocidades (prueba en tapiz rodante) o potencias (pruebas con cicloergómetro) con diferentes FC o % VO_2max.

De esta manera a la hora de entrenar podremos optimizar qué zona o parámetro queremos mejorar. Se podrá ver qué capacidad tiene nuestro organismo para tolerar diferentes intensidades de esfuerzo y poder ser más específicos en la aplicación de cargas en el entrenamiento.

El objetivo primordial del atleta de resistencia será retrasar la activación del sistema anaeróbico para permitir una mayor potencia o velocidad el mayor tiempo posible retrasando la fatiga lo máximo posible. El umbral anaeróbico se sitúa alrededor del 75% del VO_2max dependiendo de cada atleta y del nivel de entrenamiento. Con más entrenamiento el umbral anaeróbico se sitúa en un % más elevado del VO_2max. Pero … ¿cómo podríamos aumentar los umbrales y así mejorar el rendimiento en pruebas de larga distancia?

• Aumentando la intensidad del entrenamiento por encima del umbral anaeróbico individual con recuperaciones parciales (entrenamiento con intervalos). El atleta comenzará a acumular lactato a intensidades más altas y así poder entrenarse a intensidades cada vez más altas en estado estable de lactato (9).
• Intentar alargar el máximo estado estable de lactato al mayor tiempo posible hasta que el atleta comience a acumular lactato por encima de los niveles del umbral anaeróbico. Este tipo de entrenamiento aumentará la densidad mitocondrial de los músculos (9).

Para realizar este tipo de entrenamiento, necesitamos previamente haber hecho mejoras en el umbral aeróbico para permitir una mejor tolerancia a las cargas internas y externas y sobre todo obtener una eficiencia mecánica y energética, es decir, avanzando más gastando menos energía.

Es evidente que la determinación de los umbrales debe considerarse como un indicador a la hora de diseñar programas de entrenamiento de resistencia. Seiler y Kjerland (2006) demostraron que un buen entrenamiento debe tener una distribución de intensidades polarizada. Un 70-80% del tiempo de entrenamiento destinado a FC por debajo de la intensidad del VT1, un 5% entre el VT1 y el VT2 y un 15-20% por encima del VT2 (9).

Otros parámetros analizados

• Electrocardiograma: Se observan posibles anomalías en el funcionamiento cardíaco para descartar cualquier enfermedad o riesgo que suponga la retirada inmediata del ejercicio. Para mayor seguridad se aconseja que los deportistas se realicen una ecocardiografía para observar posibles anomalías estructurales del corazón.
• Lactato sanguíneo: Estudia el nivel de adaptación a las cargas de entrenamiento y su nueva orientación. Un cambio en las curvas de lactato entre diferentes pruebas indica cambios en la capacidad de resistencia. Sus valores también se pueden asociar a intensidades de entrenamiento y una asociación de sus concentraciones en sangre con la FC o el VO_2max con una prueba de ergometría respiratoria nos permitirá cuantificar y controlar las cargas de entrenamiento.
• Glucemia: Es útil para observar como el organismo utiliza la glucosa como sustrato energético. Si es capaz de activar más o menos la producción de glucosa por el hígado y su utilización en los músculos. Podría servir como herramienta para orientar el atleta en términos de suplementación en prueba de ergometría respiratoria de un período de tiempo largo. Para más información sobre la correcta suplementación en función de la intensidad y duración del ejercicio, sugiero la excelente revisión de Jeukendrup (5).
• Presión arterial: Su monitorización durante la prueba de ergometría respiratoria nos permite descartar patologías y observar cómo el atleta tolera la carga a nivel vascular.
• Saturación arterial de oxígeno: Cantidad de oxígeno disponible en el torrente sanguíneo. Corresponde al porcentaje de glóbulos rojos que están completamente saturados con oxígeno. Una saturación de oxígeno saludable se encuentra entre un 95-100%.
• Termorregulación periférica: Es interesante para observar como los vasos sanguíneos son capaces de adaptar su tono con el ejercicio y analizar como el Sistema Nervioso Periférico actúa. Una ausencia de cambio en la temperatura o un decremento son indicadores de una incapacidad de adaptación al estímulo ejercicio o mala termorregulación. No es un parámetro muy ampliamente utilizado, de hecho pocas pruebas lo analizan pero denota mucha calidad en el estudio.
• Cociente respiratorio (CR): Estudia la capacidad de producción de dióxido de carbono a partir del oxígeno consumido CR = VCO₂ / VO₂. Nos indica qué sustrato metabólico está utilizando predominantemente. Valores de 0.7-0.9 indican utilización de grasas. Valores de 0.9-1.0 una utilización mixta entre grasas y carbohidratos, más predominantemente de estos segundos. Y valores por encima de 1.0 indican una utilización exclusiva de carbohidratos. Cuanto más tiempo de la prueba de ergometría respiratoria esté utilizando grasas querrá decir que tiene una mejor base aeróbica y que estará más preparado para llevar a cabo carreras de larga distancia. Será más eficiente energéticamente en grasas. Este hecho es debido al entrenamiento.
• Ventilación pulmonar: Volumen de litros ventilados por los pulmones por minuto (l · min^-1). Está asociado a una eficiencia ventilatoria debido a la relación directa con VO₂ y VCO₂. Otros parámetros de análisis ventilatorio son los equivalentes de oxígeno y dióxido de carbono. Son indicadores de eficiencia aeróbica.
• Peso corporal: Si analizamos el peso inicial y final podremos analizar el nivel de deshidratación individual del organismo en función del tiempo que haya durado la prueba de ergometría respiratoria y lo podremos extrapolar a un tiempo de competición. Según el individuo, la urgencia de hidratarse durante el ejercicio es diferente y está demostrado que un decremento de un 2% del peso corporal debido a la deshidratación disminuye el rendimiento (4, 8).
• Zonas de entrenamiento: Depende de la localización de las zonas de entrenamiento si partimos de la frecuencia cardíaca podemos saber si tiene más o menos base aeróbica y como orientar el entrenamiento. Hay personas que hacen una prueba de ergometría respiratoria a principios de temporada, una en la mitad para saber cómo se han adaptado a las cargas y reorientar el entrenamiento y una última antes de las competiciones para saber cuál es su ritmo óptimo de carrera. Las delimitaciones de los umbrales sirven para crear tres zonas.

La Tabla 2 muestra un resumen de las principales adaptaciones fisiológicas que se relacionan con el entrenamiento continuado en 7 zonas o rutas metabólicas descritas. También los porcentajes de intensidades asociados al consumo máximo de oxígeno, frecuencia cardíaca máxima, Velocidad Aeróbica Máxima y la concentración de ácido láctico en sangre capilar relativa a cada zona. La Velocidad Aeróbica Máxima (VAM) es aquella velocidad a la que se consigue llegar al VO_2max (2).

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• Zona R0: Regenerativa. Acelera los procesos de recuperación metabólica y fisiológica y regeneración del organismo post-esfuerzo. Zona de calentamiento del sistema muscular.
• Zona R1: Fase aeróbica ligera. De larga duración. Empieza a incrementarse el ritmo metabólico sin acumulación de lactato. Mejora la resistencia / capacidad aeróbica y de movilización de grasas. Marca los ritmos de las pruebas: Maratón, Ironman o pruebas de larga distancia.
• Zona R2: Fase aeróbica de alta intensidad. Capacidad aeróbica. Mejora circulación sanguínea, la tensión y calidad muscular y mejora la potencia aeróbica. Marca los ritmos de las pruebas: Media maratón, Half, o pruebas de media distancia.
• Zona R3: Intensidad submáxima. Aumenta la tolerancia anaeróbica y resistencia a altas velocidades. Mejora la tolerancia al lactato. Marca los ritmos de pruebas de 5-10 km.
• Zona R3 +: Zona de estrés orgánico. Tonifica sistema neuromuscular. Aumenta la velocidad, potencia y fuerza. También la tolerancia al lactato. Marca los ritmos de pruebas de 1-3 km.
• Zona R4, R5 y R6. Son zonas de entrenamiento a intensidades por encima del 100% del VO_2max y de la VAM. Esto implica una implicación predominante del sistema anaeróbico. Entrenamientos en estas zonas mejoran las capacidades de estas vías y la tolerancia a la acidosis metabólica producida por elevadas concentraciones de lactato. También se potencia la vía anaerobia aláctica o fosfágenos.

• Parámetros antropométricos: La determinación del Índice de Masa Corporal, el % grasa y el % muscular son otros parámetros que se pueden estudiar en un reconocimiento médico deportivo aparte de la prueba de ergometría respiratoria. Se estudian mediante la valoración de los pliegues cutáneos y los perímetros y diámetros óseos y musculares. Una vez determinados los % la preuba de ergometría respiratoria se puede complementar con un estudio dietético y la realización de una dieta personalizada. En la Tabla 3 se observan los % de grasa en hombres y en mujeres según la edad, sexo y nivel de entrenamiento.

• Parámetros biomecánicos: Grabación en vídeo para observar su patrón de carrera. Una vez visualizado se pueden dar consejos para mejorar su eficiencia en la carrera y evitar posibles lesiones por sobreuso.

Conclusiones de la realización de una prueba de ergometría respiratoria

Una vez realizada una prueba de ergometría, el atleta será capaz de planificar un entrenamiento personal adaptado a sus capacidades individuales y su tolerancia al ejercicio a diferentes intensidades.

Será capaz de observar su estado físico y como ha adaptado las cargas hasta el momento, qué capacidad termorreguladora tiene, qué índice de deshidratación y consejos de hidratación para la competición al igual que de suplementación. A la vez,  el médico le dará el visto bueno para la realización saludable y sin peligro del ejercicio físico a nivel cardiorrespiratorio, vascular o algún patrón de carrera potencialmente lesivo a largo plazo.

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Bibliografía

1. Beaver, W. L., Wasserman, K., & Whipp, B. J. (1986). A new method for detecting anaerobic threshold by gas exchange A new method for detecting threshold by gas exchange anaerobic. J Appl Physiol, 60(6), 2020–2027.
2. Chicharro, J. L., & Fernández Vaquero, A. (2006). Fisiología del Ejercicio (3rd ed.). Madrid, Spain: Editorial Medica Panamericana.
3. Faude, O., Kindermann, W., & Meyer, T. (2009). Lactate threshold concepts: how valid are they? Sports Medicine (Auckland, N.Z.), 39(6), 469–90.
4. Garth, A. K., & Burke, L. M. (2013). What do athletes drink during competitive sporting activities? Sports Medicine, 43(7), 539–564.
5. Jeukendrup, A. (2014). A step towards personalized sports nutrition: Carbohydrate intake during exercise. Sports Medicine, 44(SUPPL.1), S25-33.
6. Oren, A., Wasserman, K., Davis, J. A., & Whipp, B. J. (1981). Effect of CO2 set point on ventilatory response to exercise. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology, 51(1), 185–9.
7. Pallarés, J. G., & Morán-Navarro, R. (2012). Propuesta metodológica para el entrenamiento de la resistencia cardiorespiratoria. Journal of Sport and Health Research, 4(2), 119–136.
8. Sawka, M. N., Burke, L. M., Eichner, E. R., Maughan, R. J., Montain, S. J., & Stachenfeld, N. S. (2007). American College of Sports Medicine. Exercise and fluid replacement. Medicine and Science in Sports and Exercise, 39(2), 377–390.
9. Vazquez Calvo, M. (2017). Planifición y control del entrenamiento de deportes de larga duración.
10. Whipp, B. J., Davis, J. A., Torres, F., & Wasserman, K. (1981). A test to determine parameters of aerobic function during exercise. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology, 50(1), 217–21.

ALBERT VIVET COMAS.  Estudiante del Máster en Entrenamiento Deportivo, Actividad Física y Salud. Facultad de Psicología, Ciencias de la Educación y del Deporte Blanquerna-Universitat Ramon Llull.