Analisi di un protocollo sperimentale sulla crioterapia
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Analisi di un protocollo sperimentale sulla crioterapia

L’azione della crioterapia sul corpo degli atleti è quella di ridurre la gittata sistolica e cardiaca, grazie alla riduzione della frequenza cardiaca stessa: tutto questo è compensato dall’aumento delle resistenze periferiche totali.

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Analisi di un protocollo sperimentale sulla crioterapia

Partendo da un protocollo di lavoro sviluppato su tre mattine; la prima è stata dedicata alla valutazione e analisi dei soggetti mentre le due successive hanno visto gli atleti sottoposti a una doppia seduta di allenamento con due differenti modalità di recupero. Durante la prima mattina sono state eseguite le seguenti valutazioni per ogni soggetto: misurazione antropometrica di composizione corporea, test di forza (1 RM) e calcolo del Vo2max. Il calcolo dei massimali e della Vo2max sono serviti per individuare i carichi per ogni soggetto, somministrati poi nelle due mattine successive.

Tra la prima e la seconda mattina sono intercorsi da 3 a 17 giorni, mentre tra la seconda mattina e la terza da 2 a 6 giorni. Quest’ultime sono state costruite riproducendo una doppia seduta di allenamento, costituita da un allenamento intervallato ad alta intensità preceduto da un allenamento di forza a carico piramidale (diminuzione delle ripetizioni e aumento del carico). In queste due occasioni gli atleti hanno eseguito il recupero di 1 ora e mezza con 3 minuti di criocabina (CRIO) o senza criocabina (CON), secondo un disegno controllato randomizzato.

Analisi statistica

I dati sono stati presentati come media ± deviazione standard. Il test di Shapiro-Wilk è stato usato per controllare la normalità della distribuzione dei dati. Come analisi statistica abbiamo usato l’analisi della varianza su misure ripetute a 2 vie [condizione (CON e CRIO) x tempo (baseline, post forza, pre HIIT, HIIT)], per testare tutti i parametri investigati (variabili antropometriche, di temperatura corporea, metaboliche, cardiocircolatorie e autonomiche cardiache).

Per tutte le variabili analizzate, il valore medio della condizione CON è stato comparato con quello della condizione CRIO secondo il test di Student per dati appaiati. Il livello di significatività è stato settato con P < 0.05. Inoltre abbiamo analizzato la grandezza degli effetti (effect size - ES), necessario per valutare la grandezza di ciascuna condizione esaminata. Nello specifico ci siamo avvalsi del test di Cohen, con il valore di d compreso in un range: irrilevante, <0.20; piccolo, >0.20-0.60; moderato, >0.60-1.20; largo, >1.20-2.00; molto largo, >2.00-4.00; estremamente largo, >4.00. Tale valore è stato ottenuto dalla differenza tra la media di ciascun parametro nella condizione CRIO e nella condizione CON diviso la radice quadrata del valore ottenuto sommando le due deviazioni standard elevate al quadrato e dividendole per due (pooled standard deviation method)1-2

Risultati

Non c’è stata nessuna differenza significativa dei parametri misurati alla baseline. Nella tabella 1 di sotto si evidenziano le variabili antropometriche, il livello agonistico, i parametri metabolici e quelli di forza dei rugbisti studiati.

tabella1tabella_parametri_forza

Analisi BIVA e Temperatura cutanea

Nell’analisi dell’impedenza bioelettrica abbiamo valutato le componenti del vettore impedenza, resistenza (R/H) e reattanza (Xc/H) divise per l’altezza in metri e l’angolo di fase (arctan di R/Xc) (Figura 1). L’analisi BIVA è stata fatta al giorno 1 per avere un idea dello stato di forma dei nostri atleti. Dal grafico (Figura 1) si evidenzia bene che il vettore di tutti i rugbisti cade in alto a sinistra dell’asse mediano, identificato come il settore caratteristico di soggetti con una buona forma fisica (elevata massa e struttura).3

resistenza_e_reattanza
Figura 1. Grafico a dispersione che rappresenta i valori della resistenza (R) e reattanza (Xc) calcolate sull’altezza in metri di tutti e 10 i rugbisti del nostro studio.

Inoltre è stato usato un termometro a infrarossi per la misurazione delle temperature di fronte, mano destra e piede destro sia alla baseline, dopo allenamento di forza, e prima dell’allenamento HIIT in entrambe le condizioni (CON e CRIO).

L’allenamento di forza ha provocato una diminuzione dei valori di resistenza (p=0.016) e reattanza (p=0.001) e dell’angolo di fase. Dopo 1 ora e mezza di recupero passivo tutti i parametri bioimpedenziometrici sono ritornati a livello basale (p>0.05). Nel recupero con crioterapia i parametri sono aumentati notevolmente, superando persino i valori di livello basale. Quindi la crioterapia aumenta in maniera significativa i parametri che precedentemente erano diminuiti in seguito all’allenamento di forza (Figura 2).

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Figura 2. Grafico a dispersione che rappresenta i valori della resistenza (R) e reattanza (Xc) calcolate sull’altezza in metri durante le condizioni di baseline (triangolo), nel post forza (pallino) e prima di effettuare l’allenamento HIIT (croce) il giorno in cui facevano la crioterapia (CRIO).

La temperatura corporea media, calcolata su fronte, mano e piede ha evidenziato un aumento di circa 0.7°C dopo l’allenamento di forza. Nel periodo di recupero passivo senza CRIO essa si è ridotta di circa 0.14°C, mentre dopo 1 ora e mezza di recupero con all’interno 3 minuti di CRIO essa si è ridotta di 1.82°C, con una differenza media tra le due condizioni pre HIIT (CON vs. CRIO) di circa 2°C (p<0.000; d=3.0).

Costo energetico e potenza metabolica

Durante questo test HR, VO2, VE, e RER sono stati registrati respiro per respiro tramite un metabolimetro (Quark CPET, Cosmed, Italia) collegato al treadmill (Cosmed, Italia). Sia 1 minuto prima dell’esercizio che 2,5 minuti dopo è stato preso un campione di sangue dal lobo dell’orecchio sinistro per la determinazione delle concentrazioni di lattato ematico (Lab).

Un tipico tracciato del VO2 in funzione del tempo è riportato in Figura 3. VO2 incrementava e diminuiva ad ogni rampa di esercizio (intervallo ad alta/bassa intensità), e dopo circa 2-3 intervalli le fluttuazioni del VO2 si stabilizzavano (veniva raggiunto una sorta di steady state dei parametri metabolici).

consumo_ossigeno
Figura 3. Tipico profilo del consumo di ossigeno in funzione del tempo durante un allenamento intervallato ad alta/bassa intensità: il VO2 incrementa e decrementa ad ogni step con velocità che va dal 90% al 45% del VO2max individuale.

I dati metabolici così ottenuti sono stati mediati e usati nella seguente analisi. Il costo energetico dell’allenamento intervallato (CnetHIIT) è stato calcolato sulla base del VO2net e sull’accumulo del lattato ematico (La) (Tabella 2):

1. Il VO2net è stato calcolato sottraendo il consumo di O2 a riposo (VO2rest) dal VO2 misurato durante la corsa intervallata (VO2run)
formula_1dove VO2run è il consumo di O2 misurato durante le 5 rampe dell’HIIT, mentre il VO2rest è il consumo di O2 misurato a livello basale (prima dell’inizio del test). L’energia derivante dalle risorse aerobiche (EO2, ml/kg) fu calcolata moltiplicando il VO2net (ml/Kg/min) per la durata totale dell’esercizio (min).

2.L’energia derivante dal sistema anaerobico lattacido (ELa, ml/kg) fu calcolata moltiplicando il Lanet (mM), ossia la differenza tra il lattato registrato alla fine dell’esercizio (Lapost) e quello registrato all’inizio dello stesso (Lapre), con l’equivalente energetico di 3.3 ml/kg/mM

3. Il costo energetico netto della corsa intervallata (CnetHIIT) è stato quindi calcolato con la seguente formula:
formula_2 dove d è la distanza totale percorsa da ogni soggetto. CnetHIIT è stato poi espresso in J/m/kg usando un equivalente metabolico (J/mlO2) il quale prende in considerazione anche il quoziente respiratorio (RER):
formula_3Inoltre abbiamo calcolato anche la potenza metabolica istantanea (Pmet, espressa in W/kg) con la seguente formula:
formula_4Tale valore è stato quindi calcolato come il prodotto del costo energetico dell’allenamento intervallato (CnetHIIT) per la velocità di corsa (m/sec).

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Tabella 2. Calcolo del costo energetico durante l’HIIT

Dai risultati è emerso che nella condizione CRIO il VO2 (ml/kg/min) consumato durante l’allenamento intervallato era più basso rispetto alla condizione CON (34.23 vs. 35.94; p=0.006; d=-0.50). Anche il CE (J/kg/m) ha riportato un valore più basso nella condizione CRIO rispetto a quella CON (3.86 vs. 4.08; p=0.021; d=-0.72). Stesso risultato è stato ottenuto per la potenza metabolica (Pmet - W/kg; 10.57 vs. 11.28; p=0.006; d=-0.62), per la ventilazione minuto (VE – L/min; 83.41 vs. 88.75; p=0.005; d=-0.44) e per la frequenza cardiaca media (137.71 vs. 142.62; p=0.001; d=-0.47).

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Tabella 3. Parametri metabolici medi (±DS) registrati durante l’HIIT nelle due condizioni CON e CRIO

Per quanto riguarda invece le concentrazioni di lattato ematico (mM) registrate dopo la prova, nella condizione CRIO i valori sono risultati più elevati rispetto alla condizione CON (2.89 vs. 2.67), anche se l’analisi non è risultata significativa (p>0.05).

Variabilità della frequenza cardiaca (HRV)

La densità dello spettro di potenza della variabilità cardiaca è stata stimata con il metodo autoregressivo (AR). Lo spettro di bassa frequenza – LF – è stato calcolato nel range di 0.04–0.15 Hz, mentre il valore di alta frequenza – HF – è stato considerato tra 0.15–0.4 Hz a riposo, e 0.15–1.0 Hz in esercizio. Entrambe le componenti in frequenza sono state calcolate sia come valore in Hz, sia in millisecondi quadrato, che come unità normalizzate n.u. (ottenute dividendo la potenza di ciascuna componente con la varianza totale dal quale era stata sottratta la componente in bassissima frequenza -0.04 Hz-, e moltiplicando il valore per 100). Se i dati mostravano una distribuzione alterata (skewed), allora venivano normalizzati mediante trasformata logaritmica (Ln).

Gli indici nel dominio del tempo che abbiamo preso in considerazione sono stati: deviazione standard degli intervalli NN (SDNN), il root mean square della deviazione standard degli intervalli NN (RMSSD), le differenze nel numero di NN intervalli successivi più elevato di 50 ms (NN50), e la proporzione derivante dalla divisione di NN50 dal numero totale di NN intervalli (pNN50). Gli intervalli R–R furono ispezionati visivamente per vedere se c’erano artefatti e quindi mediati, perché l’analisi della variabilità della frequenza cardiaca può considerarsi alterata da frequenti extrasistoli.

L’analisi statistica ha evidenziato che i parametri autonomici cardiaci alla baseline erano uguali nelle due condizioni sperimentali (p>0.05). L’allenamento di forza ha comportato una diminuzione dell’azione vagale (HFnu p=0.008; d=-0.69, e RMSSD p=0.012; d=-0.65) e di conseguenza un aumento dell’azione simpatica (LF p=0.008; d=0.69), aumentando il bilancio simpato-vagale (LF/HF p=0.015, d=0.91). La Fc è aumentata dopo lo sforzo (55.37 vs. 61.13 p=0.022; d=0.80).

L’analisi successiva è stata fatta paragonando i due periodi di recupero. Durante il recupero passivo senza crio (CON) si è vista una riattivazione vagale (HFnu p=0.003; d=0.72, e RMSSD p=0.003; d=0.96) e inibizione simpatica (LF p=0.003; d=-0.72), tutti i valori, compresa la Fc (61.13 vs. 52.38 p=0.000; d=-1.15), che avevano subito un aumento/riduzione sono ritornati a livello basale. Lo stesso si è verificato durante il recupero passivo con crioterapia (CRIO). Quindi, la comparazione ulteriore è stata fatta per quantificare il ritorno dei valori a livello basale (Tabella 4).

indice_variabilita’

Dall’analisi è emerso che, malgrado le differenze medie nella condizione CRIO siano più elevate rispetto alla condizione CON, il confronto non è significativo (p>0.05). La successiva analisi sulla variabilità cardiaca è stata fatta, con cardiofrequenzimetro Polar, durante l’allenamento HIIT. In questa analisi, abbiamo cambiato l’intervallo di frequenza del parametro HF (0.15-1.0 Hz) e la correzione degli artefatti secondo la modalità “very strong”.4 Dall’analisi non è emersa nessuna differenza statisticamente significativa, eccetto per il fatto che durante l’HIIT fatto dopo CRIO, la Fc era più bassa rispetto alla condizione CON (133.98 vs. 138.27 p=0.015; d=-0.40; differenza media = - 4.30 bpm).

Sensibilità baroriflessa (BRS) e parametri emodinamici

La sensibilità arteriosa baroriflessa è stata ottenuta dagli intervalli RR e dal monitoraggio beat-to-beat della pressione arteriosa sistolica calcolata dalla forma d’onda della pressione arteriosa al dito. Questi dati sono stati utilizzati per determinare l’accoppiamento tra le fluttuazioni della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa sistolica. Per valutare la sensibilità baroriflessa abbiamo utilizzato Beatscope versione 1.1 (TNO/BMI, Amsterdam, Paesi Bassi) con un modulo aggiuntivo BRS. Questo metodo si basa sull’individuazione, del dominio del tempo, di sequenze spontanee di quattro o più battiti consecutivi, caratterizzati sia da un progressivo aumento della pressione sistolica (+RR/+SBP) o da una progressiva diminuzione della pressione arteriosa sistolica e un accorciamento dell’intervallo RR (-RR/-SBP). La modifica della pendenza della retta di regressione tra la pressione sistolica e l’intervallo RR è stata presa come indice della sensibilità del baroriflesso arterioso in modulazione della frequenza cardiaca.

Dalla forma dell’onda della pressione sanguigna sono state stimate: la gittata sistolica (GS), la gittata cardiaca (GC), e le resistenze periferiche (RPT) con il metodo del contorno del polso di Wesseling (il metodo Modeflow-software TNO/BMI, Amsterdam, Paesi Bassi).

La prima analisi è servita per valutare i parametri a livello basale. La statistica ha confermato che i valori, sia dei parametri emodinamici che del BRS, erano uguali nelle due condizioni di baseline (CON vs. CRIO p>0.05). La successiva analisi è stata fatta per vedere l’influenza dell’allenamento di forza sui suddetti parametri. L’unico parametro ad aver subito una variazione è stata la Fc, la quale è risultata aumentata con una differenza media di 0.28 bpm (p=0.030; d=0.60).

Nel susseguente periodo di recupero, sia nella condizione CON che in quella CRIO, si è osservata la modificazione significativa dei seguenti parametri: PAS; PAD; PAM; HR; TPR e BRS (Tabella 5).

indici_emodinamici_e_sensibilità_baroriflessa
Tabella 5. Analisi statistica e differenze medie negli Indici emodinamici e della sensibilità baroriflessa (BRS). Legenda: PAS – pressione arteriosa sistolica; PAD – pressione arteriosa diastolica; PAM – pressione arteriosa media; IBI – intervallo intra battito; GS – gittata sistolica; GC – gittata cardiaca; RPT – resistenze periferiche totali.

Come si può vedere nella tabella 5, le differenze più marcate riguardano la GS che risulta invariata (p=0.49) nel recupero CON e ridotta nel recupero con CRIO (p=0.03), così come la GC, invariata dopo CON e ridotta dopo CRIO. Inoltre le RPT mostrano una differenza media significativa di quasi il doppio in CRIO (0.36) rispetto a CON (0.18) e il BRS (9.41 vs. 5.86). Quindi, l’azione della crioterapia sul corpo degli atleti ha comportato una riduzione significativa della gittata sistolica e cardiaca, dovuta alla riduzione della Fc che è stata compensata dall’aumento delle resistenze periferiche totali. L’azione baroriflessa ha comportato un aumento dei valori pressori che erano diminuiti (seppur in maniera non significativa) nel post esercizio di forza.

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