Come calcolare i consumi energetici dell’esercizio fisico?

Come calcolare i consumi energetici dell’esercizio fisico? 720 405 TRAINING LAB ITALIA

Nel campo della fisiologia dell’esercizio, l’energia viene presentata in diversi modi, come consumo assoluto di ossigeno (L * min o ml * min), consumo relativo dell’ossigeno (ml * Kg * min), equivalente metabolico (MET) e kilocalorie.

Il consumo di ossigeno

Il consumo di ossigeno è la frequenza con cui quest’ultimo viene usato dall’organismo e può essere espresso in consumo di ossigeno relativo e/o assoluto.

Il consumo di Ossigeno Assoluto è il volume grezzo di ossigeno consumato dal corpo, mentre il consumo di ossigeno relativo è il volume di ossigeno consumato rispetto al peso corporeo e può servire come un utile misura di idoneità tra gli individui.

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I METs presentano il costo energetico dell’esercizio in un formato semplice che può essere capito dalla popolazione generale per misurare l’intensità dell’esercizio. 1 MET è uguale al consumo relativo di ossigeno a riposo, che è di circa 3,5 ml * kg * min, quindi, se un individuo sta lavorando a 7 MET, sta completando circa 7 volte la quantità di lavoro e utilizzando 7 volte l’importo di energia di quella di riposo.

I MET possono essere utilizzati per calcolare la spesa energetica nel tempo:

  • Kcal*min= (MET * massa corporea in Kg * 3,5)/200

Ora che conosciamo tutte le unità di misura usate per valutare la spesa energetica dell’esercizio possiamo capire come calcolarlo. L’unica tecnica del gold standard usata per valutare il consumo energetico durante l’esercizio è la spirometria, tuttavia questo strumento non è sempre accessibile e alla portata di tutti, motivo per cui ACSM ha fornito delle formule metaboliche per stimare il consumo energetico durante la pratica dell’esercizio; queste formule calcolano la spesa energetica lorda, che si riferisce alla somma dell’energia usata a riposo e durante l’esercizio, che è diversa dalla spesa energetica netta, che è il costo energetico dell’esercizio che eccede l’energia necessaria a sostenere le funzioni di riposo:

  • Vo2 Netto = Vo2 lordo – Vo2 riposo

Così i costi energetici calcolati dalle formule metaboliche rappresentano la quantità di energia necessaria per completare l’esercizio fisico, inclusa l’energia necessaria per sostenere le condizioni di riposo. Una volta ottenuto il consumo energetico di un’attività specifica, una semplice operazione matematica ci permetterà di convertire il tutto in Kcal.

La tabella seguente rappresenta le formule metaboliche ACSM:

Dove:

  • S è la velocità espressa in metri x min.
  • G è la percentuale di inclinazione del treadmill (10% = 0,10).
  • La work rate è la resistenza del cicloergometro (espresso in Kg) x la distanza effettuata ogni pedalata * frequenza di pedalata al minuto (dobbiamo tener conto che la distanza di ogni pedalata è di 6 metri per il cicloergometro Monark, 3 metri per il Tunturi e il BodyGuard e 2,4 metri per armergometro Monark).
  • F sta per frequenza delle step
  • H è l’altezza dello step espressa in metri.

Un esempio ci aiuterà a capire come utilizzare queste formule:

Torniamo con il nostro uomo di 40 anni con una massa corporea di 100 chilogrammi, supponiamo che sia facendo attività su un cicloergometro Monark per un’ora di tempo ad una frequenza di 100 giri / min, Il suo consumo energetico sarà il seguente:

Vo2max= (1,8*work rate/ massa corporea ) + 3,5 +3,5

(1,8 * 100*6/100) + 7

10,8 + 7 = 17,8 ml*kg*min

Sappiamo che questo uomo sta lavorando con una spesa energetica di 17,8 ml * kg * min, tutto quello che dobbiamo fare è convertirlo in Kcal; 17,8 è il consumo relativo di ossigeno e dobbiamo convertirlo in consumo di ossigeno assoluto e per fare questo, dobbiamo moltiplicare il consumo relativo di ossigeno per la massa corporea:

Vo2Max assoluto: 17,8*100= 1780 ml*min

1780/1000= 1,78 L*min (dobbiamo convertire i millilitri in litri per ottenere le kilocalorie)

1,78 * 5 = 8,9 Kcal*min

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Considerando che questo uomo è in bicicletta per 1 ora (60 minuti), tutto quello che dobbiamo fare è moltiplicare 8,9 x 60, quindi, il consumo energetico sarà di 534 kcal in un’ora di lavoro.

La frequenza cardiaca può essere a sua volta utilizzata per stimare il consumo energetico. Uno studio riportato nello Journal of sport science nel 2005 da parte di Keytel, L.R., Goedecke, J.H., Noakes, T.D., Hiiloskorpi, H., Laukkanen, R., Van der Merwe, L., Lambert, E.V spiega chiaramente come farlo.

Lo scopo di questo studio era quello di quantificare gli effetti della modalità di esercizio fisico, la composizione corporea, il training e la relazione tra frequenza cardiaca e spesa energetica dell’attività fisica (misurata in kJ x [min.sup.-1]) e sviluppare delle equazioni di previsione per la spesa energetica.

Due equazioni sono state sviluppate per prevedere la spesa energetica (EE), una prima che contiene una misure di idoneità e una seconda senza di esse.

  1. EE= -59.3954 + sesso x (-36.3781 + 0.271 x età + 0.394 x massa corporea + 0.404 V[O.sub.2max] + 0.634x frequenza cardiaca) + (1 – sesso) x (0.274 x età + 0.103x massa corporea + 0.380x V[O.sub.2max] + 0.450 x frequenza cardiaca)
  2. EE= sesso x (-55.0969 + 0.6309 x frequenza cardiaca + 0.1988 x massa corporea + 0.2017 x età) + (1 – sesso) x (-20.4022 + 0.4472 x frequenza cardiaca – 0.1263 x massa corporea + 0.074 x età)

Dove sesso è 1 per i maschi e 0 per le femmine.

In conclusione possiamo dire che ci sono molti strumenti utili per stimare il consumo energetico dell’esercizio fisico, tutto quello che dobbiamo fare è molta ma molta pratica con i numeri, cercare di aggiornarci sempre e fare la differenza nel nostro lavoro con Etica e professionalità per aiutare i clienti a realizzare i loro obiettivi.

Note sull’Autore:
Dott. Francesco Mucedola

ACSM Certified Exercise Physiologist

Personal Trainer certificato Training Lab

Laurea Magistrale in Scienze e Tecniche delle attività motorie preventive e adattate

Laurea Triennale in scienze delle attività motorie e sportive.

 

 

Bibliografia

  • Prediction of energy expenditure from heart rate monitoring during submaximal exercise Article in Journal of Sports Sciences · April 2005
  • Objective Monitorin of Physical Activity Using Motion Sensor and Heart Rate
  • Critical evaluation of energy intake using the Goldberg cut-off for energy intake:basal metabolic rate. A practical guide to its calculation, use and limitations

Black, A E. International Journal of Obesity and Related Disorders; Hampshire24.9 (Sep 2000): 1119-1130

  • An Energy Expenditure Estimation Method Based on Heart Rate Measurement

Firstbeat Technologies Ltd.

  • Estimating energy expenditure by heart-rate monitoring without individual calibration.
  • Canadian guidelines for body weight classification in adults: application in clinical practice to screen for overweight and obesity and to assess disease risk
  • A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals 3

Mark D Muffin, Sachiko TSt Jeor, Lisa A Hill, Barbara J Scott, Sandra A Daugherty, and Young 0 Koh

  • Skeletal Muscle Metabolism Is a Major Determinant of Resting Energy Expenditure
  • The Harris Benedict equation reevaluated: resting energy requirements and the body cell mass.
  • An Energy Expenditure Estimation Method Based on Heart Rate Measurement
  • ACSM Resources for the exercise Physiologist

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