PRINCIPIOS GENERALES DEL
TESTEO CON EJERCICIO
ALEJANDRO GÓMEZ RODAS
Fisioterapeuta y Kinesiólogo U.T.P
Especialista en Actividad Física y Salud U.de.A
Profesional en Ciencias del Deporte y la
Recreación U.TP
GENERALIDADES
• El ejercicio es uno de los comunes estresantes
fisiológicos
• El testeo con ejercicio es una forma única y
práctica de evaluar la capacidad del cuerpo
para el esfuerzo físico
• Este testeo puede definir los límites del
desempeño atlético como también la
capacidad funcional de pacientes sintomáticos
APLICACIONES GENERALES DEL TESTEO
CON EJERCICIO
• Predicción, pronóstico y severidad de la
enfermedad
• Evaluación de los tratamientos quirúrgicos y
farmacológicos
• Evaluación de la capacidad funcional (máximo
consumo de oxígeno)
• Prescripción del ejercicio
PRINCIPIOS FISIOLÓGICOS DEL TESTEO DE
LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE
OXÍGENO
• El transporte de oxígeno desde el ambiente externo a
la mitocondria requiere el acoplamiento de una
cadena de transporte
• Esta cadena es capaz normalmente de soportar un
nivel de metabolismo 10 – 12 veces más grande que
en reposo
• Dado que este acoplamiento tarda un tiempo en
producirse, el metabolismo anaeróbico compensa
temporalmente estas transiciones de demanda
energética
PRINCIPIOS FISIOLÓGICOS DEL TESTEO DE
LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE
OXÍGENO
• También, los procesos anaeróbicos hacen una
contribución energética una vez se alcanza el límite
de transporte de oxígeno llegándose a los límites
máximos del ejercicio
• Estos tipos de ajustes se observan en los testeos con
ejercicio gradado
CONTRIBUCIONES RESPIRATORIAS AL
TRANSPORTE DE OXÍGENO
• Incremento de la ventilación minuto resultado de:
– Incremento de la frecuencia
– Incremento del volumen corriente
• Tasa de ventilación alveolar / Perfusión pulmonar
CONTRIBUCIONES CARDIOVASCULARES AL
TRANSPORTE DE OXÍGENO
• Incremento del volumen sistólico:
– Se incrementa un 40-50%
• Incremento de la frecuencia cardíaca:
– Aumento lineal con el ejercicio
• Como resultado: Incremento del gasto cardíaco
• Incremento de la extracción de oxígeno desde los
capilares= Aumento de la diferencia arterio-venosa
CONTRIBUCIONES CELULARES
• Vascularidad
• Difusión
• Distribución de fibras
• Capacidad oxidativa celular
GENERALIDADES DIFUSIÓN
PULMONAR
• El intercambio de gases en pulmones
(“Difusión Pulmonar”) cumple dos
finalidades:
– Reemplazar el aporte de O₂ de la sangre que se ha
agotado a nivel de los tejidos
– Eliminar el CO₂ de la sangre venosa que regresa
MEMBRANA ALVÉOLO - CAPILAR
• El intercambio de gases tiene lugar en la
membrana alvéolo – capilar, compuesta de
manera simplificada de:
– La pared alveolar
– La pared capilar
– Sus membranas subyacentes
• La membrana es muy delgada:
– 0,5 – 4 μm
PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES
• Las presiones individuales de cada gas en una
mezcla reciben el nombre de presiones
parciales
• Ley de Dalton:
– La presión total de una mezcla de gases es igual a
la suma de las presiones parciales de los gases
individuales en esta mezcla
PRESIONES PARCIALES EN EL AIRE QUE
RESPIRAMOS
– Nitrógeno (N₂): 79,04%
– Oxígeno (O₂): 20,93%
– Dióxido de Carbono: (CO₂): 0,03%
• Presión atmosférica a nivel del mar:
– 760 mmHg
• Entonces:
– PO₂ = 760 mmHg x 20,93% = 159 mmHg
– PN₂ = 760 mmHg x 79,04% = 600,7 mmHg
– PCO₂ = 760 mmHg x 0,03% = 0,228 mmHg
LEY DE HENRY
• Los gases se disuelven en líquidos en proporción
a sus presiones parciales, dependiendo de sus
solubilidades en los fluidos específicos y su
temperatura
• La solubilidad de un gas permanece
prácticamente constante
• Por tanto, el factor más crítico para el
intercambio de gases entre los alvéolos y la
sangre es el gradiente de presión entre los gases
en las dos áreas
INTERCAMBIO DE GASES EN LOS
ALVÉOLOS
• Las presiones parciales de los gases en alvéolos y
en la sangre crean un gradiente de presión a
través de la membrana alvéolo – capilar
• Esto forma la base del intercambio de gases en la
difusión pulmonar
•
+
• Si las presiones fueran iguales a ambos lados de
la membrana, los gases estarían en equilibrio y no
habría difusión
INTERCAMBIO DEL OXÍGENO
• La PO₂ a presión atmosférica estándar es de
159 mmHg:
• Cuando el aire es inspirado e ingresa a los
pulmones, cae a 100 ó 105 mmHg
• El aire inspirado se mezcla con el aire de los
alvéolos que tiene gran cantidad de vapor de
agua y CO₂ que contribuyen a la presión total
en alvéolo
INTERCAMBIO DEL OXÍGENO
• La sangre despojada de gran parte del O₂ por los
tejidos, ingresa en arteria pulmonar con una PO₂ de 40
– 45 mmHg, es decir, 60 - 65 mmHg menos que la pO₂
en alvéolos
• En otras palabras, el gradiente de presión para el
oxígeno en la membrana alvéolo – capilar es de 60 – 65
mmHg
• La PO₂ en alvéolo permanece relativamente estable a
aproximadamente 105 mmHg
• En el extremo arteriolar de los capilares, justo donde
el intercambio comienza la PO₂ es de 40 mmHg
INTERCAMBIO DEL OXÍGENO
• Cuando se llega al extremo venoso de los capilares, la
PO₂ en sangre iguala a la de los alvéolos, es decir, 105
mmHg
• El ritmo al que el O₂ se difunde desde los alvéolos
hacia la sangre, se denomina: Capacidad de difusión
de oxígeno
• En reposo, se difunden alrededor de 21 ml de O₂ por
minuto, por cada mmHg de diferencia de presión
• Aunque el gradiente de presión parcial entre la sangre
en arteria pulmonar y el aire alveolar es de 65 mmHg
(105 mmHg – 40 mmHg), la capacidad de difusión de
oxígeno se calcula sobre la base de la presión
promedio en capilar pulmonar
•
+
INTERCAMBIO DEL OXÍGENO
• El gradiente entre la media de presión parcial en
capilar pulmonar y el aire alveolar es
aproximadamente de 11 mmHg.
• Esto provee una difusión de (21 ml O₂/min/1
mmHg x 11) 231 ml de oxígeno por minuto a
través de la membrana respiratoria
• Durante el ejercicio máximo, la capacidad de
difusión de oxígeno se puede incrementar hasta 3
veces la de reposo, llegando a tasas de 80 ml/min
INTERCAMBIO DEL OXÍGENO
• El incremento en la capacidad de difusión de
oxígeno desde reposo hasta las condiciones de
ejercicio máximo, se deben a:
– Circulación relativamente ineficaz y lenta a través de
los pulmones en reposo
– El flujo sanguíneo a los pulmones durante el esfuerzo
aumenta debido a la mayor tensión arterial,
incrementándose la perfusión
– Un mayor gasto cardíaco en deportistas
– Una mayor superficie alveolar en deportistas
– Una menor resistencia a la difusión en membrana
alvéolo capilar en deportistas
INTERCAMBIO DEL DIÓXIDO DE
CARBONO
• Se produce por un gradiente de presión:
– PCO₂ en arteria pulmonar de 46 mmHg
– PCO₂ en alvéolos de 40 mmHg
– Gradiente de presión de 6 mmHg:
• Aunque es pequeño, la solubilidad del dióxido de
carbono en la membrana es 20 veces superior a la del
oxígeno
• Se difunde con mayor rapidez
TRANSPORTE DE OXÍGENO
• El oxígeno se transporta en sangre combinado con Hb
(> 98%) o disuelto en plasma (<2%)
• En cada litro de plasma sólo están disueltos 3 ml de O₂
• Con volumen total de plasma de 3 a 5 L, sólo se
transportarían entre 9 a 15 ml de O₂ en estado de
solución
• En reposo se necesitan hasta 250 ml de O₂ por minuto
(dependiendo del tamaño del cuerpo)
• La hemoglobina permite transportar 70 veces más
oxígeno que el disuelto en plasma
SATURACIÓN DE HEMOGLOBINA
• Cada molécula de Hb transporta 4 moléculas de
O₂, formándose oxihemoglobina
• La Hb que no se combina con el O₂ se denomina
desoxihemoglobina
• La combinación de Hb con O₂ depende de la PO₂
de la sangre y de la fuerza del enlace o afinidad
entre la Hb y el O₂
• Una PO₂ elevada en la sangre produce una casi
completa saturación de la hemoglobina que
indica la cantidad máxima de O₂ que se combina
• Cuando la PO₂ se reduce también lo hace la
saturación de la hemoglobina
SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA
• Factores que influyen en la saturación de la
hemoglobina:
– Si la sangre se vuelve más ácida la curva se desplaza hacia
la derecha, es decir, se descarga más O₂ de la hemoglobina
a nivel de los tejidos (Efecto Bohr)
– El pH en los pulmones suele ser alto, por lo que la Hb que
pasa a través de los pulmones tiene una fuerte afinidad
por el O₂, favoreciendo una elevada saturación
– A nivel de tejidos, el pH es más bajo, provocando que el
O₂ se disocie de la Hb, suministrando O₂ a los tejidos
– Con el ejercicio, la capacidad para descargar oxígeno a los
músculos aumenta cuando el pH muscular se reduce
SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA
• Factores que influyen en la saturación de la
hemoglobina:
– El aumento de la temperatura desplaza la curva
de disociación hacia la derecha, es decir, se
descarga oxígeno más fácilmente, lo cual sucede
en el ejercicio o en estados febriles
– En los pulmones, dónde la sangre puede ser un
poco más fría (no está cerca a músculos), la
afinidad de la Hb por el O₂ aumenta
SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA
• Factores que influyen en la saturación de la
hemoglobina:
– El CO₂ también puede unirse a Hb produciendo
efecto similar a los H⁺
– Cuando la PCO₂ aumenta, la Hb libera O₂ con mayor
facilidad
– Un bajo pH sanguíneo es consecuencia de una PCO₂
alta:
• CO₂ + H₂O →(Anhidrasa carbónica de hematíes) →
• H₂CO₃ (Ácido Carbónico) → H⁺(hidrogenión) + HCO₃⁻ (ion
bicarbonato)
SATURACIÓN DE LA HEMOGLOBINA
• Factores que influyen en la saturación de la
hemoglobina:
– 2,3 DPG (difosfoglicerato):
• Sustancia en hematíes
• Disminuye afinidad de Hb por O₂
• Descarga más O₂ en tejidos
• Se forma en hematíes cuando éstos hacen glucólisis
• Cuando el DPG se combina con Hb, ésta se vuelve
menos afín con el O₂
• La tiroxina, la hormona del crecimiento, la adrenalina,
la noradrenalina, la testosterona y las grandes
altitudes, aumentan la formación de DPG
CAPACIDAD DE LA SANGRE PARA EL
TRANSPORTE DE O₂
• Es la cantidad máxima de O₂ que la sangre
puede transportar
• Depende principalmente del contenido de Hb en
sangre
• Cada 100 ml de sangre contienen de 14 a 18 g de
Hb en hombres y de 12 a 16 g en mujeres
• Cada gramo de Hb puede combinarse con
alrededor de 1,34 ml de O₂
• Así, la capacidad de transporte de O₂ de la sangre
es de 16-24 ml de O₂ por cada 100 ml cuando la
sangre está totalmente saturada de O₂
CAPACIDAD DE LA SANGRE PARA
TRANSPORTAR O₂
• Cuando la sangre pasa a través de los pulmones,
está en contacto con el aire alveolar durante
0,75 s
• Este tiempo es suficiente para que la Hb se
combine con casi todo el O₂ que puede retener,
produciendo una saturación del 98%
• A intensidades altas de ejercicio, el tiempo de
contacto se reduce en gran medida, reduciendo
los enlaces del O₂ con la Hb, disminuyendo así la
saturación
• Qué pasaría en la anemia?
TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE
CARBONO
• El CO₂ depende de la sangre para su
transporte
• Una vez el CO₂ es liberado de las células para
su transporte, lo hace en la sangre mediante
tres sistemas:
– Disuelto en el plasma
– Como iones bicarbonato resultantes de la
disociación del ácido carbónico
– Combinado con la Hb
• Dióxido de carbono disuelto:
– Parte del CO₂ liberado por los tejidos se disuelve en
plasma: 7-10%
– El CO₂ disuelto en plasma, abandona la solución
donde la PCO₂ es baja, como en los pulmones, allí sale
de los capilares hacia los alvéolos para ser espirado
• Iones de bicarbonato:
– La mayor parte del CO₂ es transportado como iones
de bicarbonato: 60-70%
– CO₂ y H₂O se combinan para formar ácido carbónico
(H₂CO₃)
– Este ácido es inestable y se disocia con rapidez,
liberando un hidrogenión (H⁺) y formando ion
bicarbonato (HCO₃⁻)
• Iones bicarbonato:
– El H⁺ sobrante, se combina con la Hb y produce el
efecto Bohr que desplaza a la derecha la curva de
disociación de la oxihemoglobina
– La formación de iones de bicarbonato favorece
entonces la descarga de O₂
– La Hb actúa como tampón evitando la acidificación de
la sangre
– Cuando la sangre entra en los pulmones donde la
PCO₂ es menor los iones H⁺ y de bicarbonato (HCO₃⁻)
vuelven a unirse para formar ácido carbónico (H₂CO₃)
que se descompondrá en CO₂ y H₂O
– El CO₂ formado podrá entonces ser espirado
• Carbaminohemoglobina:
– El CO₂ se puede transportar combinado con Hb
– El CO₂ se combina con aminoácidos de la globina
en lugar de los grupos Hem como lo hace el
oxígeno
– Estos dos procesos, por tanto, no compiten entre
sí
– La combinación del CO₂ con la globina depende
de:
• La oxigenación de la Hb (Se combina más fácil el CO₂)
• La PCO₂ (Se libera de la Hb cuando la PCO₂ es baja)
– En pulmones donde la PCO₂ es baja, el CO₂ se
libera fácilmente de la Hb para ser espirado
INTERCAMBIO DE GASES EN LOS
MÚSCULOS
• Diferencia arterio-venosa de oxígeno:
– En reposo, el contenido de O₂ en sangre es de unos 20
ml/100 ml de sangre
– Este valor cae hasta 15 o 16 ml O₂/100 ml cuando la
sangre pasa a través de los capilares hacia el sistema
venoso
– A esta diferencia, se le denomina:
• Diferencia arterio venosa de O₂ (dif. a-vO₂)
– Refleja los 4 o 5 ml de O₂/100 ml de sangre tomados
por los tejidos
– Cuando el ritmo de utilización de oxígeno aumento,
también lo hace la dif. a-vO₂
INTERCAMBIO DE GASES EN LOS
MÚSCULOS
• Diferencia arterio-venosa de oxígeno:
– En ejercicio intenso, la dif. a-vO₂ puede aumentar
a valores de 15-16 ml de O₂/100 ml
– Así, la sangre descarga más oxígeno a los músculos
– Refleja entonces un aumento de la extracción de
oxígeno arterial por los músculos activos
VO₂máx : POTENCIA AERÓBICA
• El VO₂máx es una variable que representa la
potencia aeróbica de una persona
• Es la mejor forma de medir la resistencia
cardiorrespiratoria
• Se define como el ritmo más alto de consumo
de oxígeno alcanzable durante la realización
de ejercicio máximo
VO₂máx : POTENCIA AERÓBICA
• Si se incrementara la intensidad de un ejercicio más
allá del punto en el que se alcanza el VO₂máx, el
consumo de oxígeno se estabilizaría o se reduciría
ligeramente
• Esto significaría que el final del ejercicio está cerca
porque no se puede suministrar oxígeno con la rapidez
necesaria para satisfacer las necesidades de los
músculos
• Se podría seguir realizando ejercicio a expensas del
metabolismo anaeróbico, pero duraría muy poco
tiempo
VO₂máx : POTENCIA AERÓBICA
• El VO₂máx depende de la interacción del
sistema de transporte de oxígeno y la
utilización de éste en los tejidos
• Por tanto, el producto de estos valores indica
el ritmo con el que los tejidos corporales
consumen oxígeno:
• VO₂máx = VS x FC x dif.a-vO₂
POR QUÉ AUMENTA EL CONSUMO MÁXIMO
DE OXÍGENO CON EL ENTRENAMIENTO?
•
•
•
•
•
•
•
Tamaño del Corazón
Volumen Sistólico
Frecuencia Cardíaca
Gasto Cardíaco
Flujo Sanguíneo
Tensión Arterial
Volumen Sanguíneo
ESCALA DE PERCEPCIÓN DEL
ESFUERZO DE BORG
6
Sin ninguna sensación de esfuerzo
7
Extremadamente ligero
8
9
Muy ligero
10
11
Ligero
12
13
Algo duro
14
15
Duro (pesado)
16
17
Muy duro
18
19
Extremadamente duro
20
Esfuerzo máximo
ESCALA DE PERCEPCIÓN DEL
ESFUERZO DE BORG
• Nivel 9 = Ejercicio muy ligero:
– Es como caminar despacio para una persona sana
• Nivel 13 = Ejercicio algo duro:
– La sensación es de poder, en todo momento, continuar sin
problemas
• Nivel 17 = Ejercicio muy duro:
– Es muy extenuante, una persona sana puede continuar
pero a costa de obligarse a sí misma. Se siente como muy
pesado y la persona se siente muy agotada
• Nivel 19 = Ejercicio extremadamente duro:
– Es el ejercicio más extenuante de su vida
CÁLCULO METABÓLICO
• 1 MET = 3.5 ml de O₂/Kg/min
• 1 MET = 1 Kcal/kg/hora
• Kcal/min = MET x 0,0175 x peso en Kg
• 1 mph = 26.8 m/min
CÁLCULO DEL COMPONENTE
HORIZONTAL
• 0.1 ml O₂/kg/min x Vel m/min
– Se utiliza cuando se camina a velocidades entre
50-100 m/min
• 0.2 ml O₂/kg/min x Vel m/min
– Se utiliza cuando se corre a velocidades mayores a
134 m/min
CÁLCULO DEL COMPONENTE VERTICAL
• 1.8 ml O₂/kg/min x Vel m/min
– Se utiliza cuando se camina a velocidades de 50-100
m/min
• 0.9 ml O₂/kg/min x Vel m/min
– Se utiliza cuando se corre a velocidades superiores a
134 m/min
• Ambas se deben multiplicar por el porcentaje de
elevación expresado como fracción, es decir,
dividido por 100
SUMATORIA DEL COMPONENTE DE
REPOSO
• El componente de reposo del consumo de
oxígeno es el MET:
– Equivalente metabólico de reposo:
• 3.5 ml O₂/kg/min
• Al final, para obtener el resultado del consumo
de oxígeno en la actividad, se suma el
componente horizontal, el componente vertical
(si existiera) y el componente de reposo
CASO DE ESTUDIO
• Usted ha usado la banda sin fin para evaluar un
hombre de 72 años con peso de 62 kg, que sufre
de EPOC con riesgo moderado
• Usted no puede medir directamente el consumo
de oxígeno porque no tiene el equipo necesario
• Pero usted puede estimar su capacidad de
ejercicio basándose en la velocidad de la banda y
el porcentaje de inclinación de la misma.
CASO DE ESTUDIO
• El paciente alcanzó una percepción de
esfuerzo de 17 en la escala de Borg y
suspendió su esfuerzo por fatiga a una
velocidad de 3.0 millas por hora y un
porcentaje de inclinación del 3%
• Cuál fue el consumo pico de oxígeno del
paciente?
CASO DE ESTUDIO
• Primero, pasar la velocidad de millas por hora
a metros por minuto:
– 1 milla/hora = 26.8 m/min
– 3 mph x 26.8 m/min = 80 m/min
• Luego calcular el componente horizontal para
caminata:
– 0.1 ml O₂/kg/min x 80 m/min = 8 ml O₂/kg/min
CASO DE ESTUDIO
• Luego se debe calcular el componente vertical
del consumo de oxígeno:
– 1.8 ml O₂/kg/min x 80 m/min x 0.03 = 4.3 ml
O₂/kg/min
• Componente de reposo = 3.5 ml O₂/kg/min
• SUMATORIA: CH: 8 + CV: 4.3 + CR 3.5 = 15.8 ml
O₂/kg/min
CASO DE ESTUDIO
• Luego convertir el consumo de oxígeno
expresado en ml O₂/kg/min en METs:
– 15.8 ml O₂/kg/min / 3.5 ml O₂/kg/min = 4.5 METs
• Luego calcular el consumo calórico por
minuto:
– Kcal/min = 4.5 x 0,0175 x 62 = 4.8 kcal/min
CASO DE ESTUDIO
• Cuál es el consumo de oxígeno absoluto del
paciente?
– 15.8 ml O₂/kg/min x 62 kg = 979.6 ml O₂/min
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