Umbral Funcional y Parámetros Fisiológicos

19 agosto 2010 8 comentarios

El umbral funcional tal como fue definido por el Dr. Andrew Coggan -la máxima potencia promedio que el atleta puede sostener durante una hora- es una medida directa del rendimiento en el ciclismo, en esta nota analizaremos como se relaciona con los parámetros del modelo generalmente aceptado del rendimiento en los deportes de resistencia -el VO2max, la intensidad relativa a la que ocurre el umbral de lactato y la eficiencia- y construiremos una tabla que permite visualizar esta relación de manera cuantitativa.

El principal atractivo de la noción del umbral funcional es la relativa facilidad con la que se puede medir en pruebas de campo utilizando un medidor de potencia (ver Umbral Funcional) y su relación directa con el rendimiento ciclista en pruebas de resistencia (ver Perfil de Potencia) de manera que parece interesante analizar cuál es su relación con los parámetros fisiológicos que se consideran determinantes del rendimiento en las pruebas de resistencia.

La duración de 1h establecida para el umbral funcional es suficientemente prolongada como para que la contribución neta del metabolismo anaeróbico sea mínima (ver Contribución Relativa de los Sistemas Energéticos) y, a la vez, no tan prolongada como para que la participación de los lípidos en la mezcla oxidada sea relativamente baja (ver Metabolismo Aeróbico y VO2max) de manera que podemos aproximar la energía promedio por unidad de tiempo puesta en juego en función del consumo de oxígeno promedio considerando que, en esas condiciones, 1ml de O2 consumido equivale a un gasto energético 20,9joule (~5cal) y tenemos 60seg por 1min, es decir que la Potencia Aeróbica Promedio en watts/kg la podemos estimar como el VO2 promedio en ml/min/kg multiplicado por 20,9 y divido por 60. (Ajustado con datos obtenidos de Determinants of endurance in well-trained cyclists Coyle et al. J Appl Physiol.1988; 64: 2622-2630).

Por otro lado la fracción de la energía utilizada que se convierte efectivamente en trabajo mecánico es la Eficiencia (ver Eficiencia y Economía) y cuando lo expresamos por unidad de tiempo la energía utilizada se convierte en la Potencia Aeróbica y el trabajo mecánico en la Potencia Mecánica que el ciclista aplica a los pedales de manera que la potencia en el umbral funcional la podemos calcular como la Potencia Aeróbica Promedio obtenida en el punto anterior multiplicada por la Eficiencia.

Por último el VO2promedio que nuestro ciclista puede mantener durante 1h va ser una fracción de su VO2max que denominaremos %VOmax y podemos estimar la potencia al umbral funcional como:

Umbral Funcional(watts/kg) = (20,9/60) * VO2max(ml/min/kg) * %VO2max *Eficiencia

El %VO2max que se puede mantener durante 1h está fuertemente correlacionado con el umbral de lactato aunque el valor particular puede diferir en función de cual de las varias definiciones existentes se utilice (ver Umbral de Lactato), en un artículo reciente el Dr. Coggan muestra resultados que indicarían que la utilización del método conocido como Dmax produce resultados que se podrían aplicar directamente (ver Estimation of functional threshold power based on blood lactate data: the Dmax method).

Para ilustrar de manera numérica estos conceptos vamos a considerar los siguientes rangos de valores que cubren un amplio espectro de ciclistas de diferentes niveles:

VO2max: 40 a 90 ml/min/kg
Eficiencia: 19 a 25%
%VO2max: 70 a 90%

y los utilizamos para construir la siguiente tabla de triple entrada en la que con la Eficiencia elegimos el grupo de columnas coloreadas, con el %VO2max la columna específica dentro del grupo y con el VO2max la fila para obtener el Umbral Funcional correspondiente a estos tres valores:

Se puede ver que existen diferentes combinaciones que conducen al mismo valor de umbral funcional, aunque no necesariamente todas ellas vayan a ocurrir en la práctica, y también podemos observar como aún sin variar el VO2max el umbral funcional cambia si se modifica el %VO2max que se pueden mantener en 1h o la eficiencia.

Si tomamos como caso de ejemplo a Lance Armstrong, cuya foto en el laboratorio de la Universidad de Texas ilustra el comienzo de la nota, y usamos los datos que el Dr. Edward Coyle publicó su artículo sobre la evolución de sus parámetros fisiológicos en el Journal of Applied Physiology(*) tendríamos:

VO2max~85ml/min/kg
Eficiencia~23%
%VO2max~90%

podríamos usar la tabla para estimar el UL de Lance Armstrong, en su pico de forma, en el orden de los 6,2watts/kg, compatible con los números que se manejan para ganar el Tour de France (ver por ej. la discusión en Tour power output reflections).

Una aplicación interesante de estos conceptos tiene que ver analizar el curso posible de evolución del rendimiento de un atleta a partir del curso probable de la evolución de sus parámetros fisiológicos, dado que si bien en principio los tres parámetros serían mejorables con el entrenamiento no lo son en la misma medida ni siguen la misma evolución temporal (ver Evolución de las Adaptaciones Fisiológicas al Entrenamiento).

En un artículo en su blog Joe Friel (Estimating Your FTP) propone un objetivo de 4,4watts/kg como FTP para los varones adultos menores de 35 años, podemos usar la tabla para ver que implica desde el punto de vista de los parámetros fisiológico lograr este nivel de rendimiento: un atleta con una eficiencia media (alrededor de 22%) y un %VO2max medio (alrededor del 80%) requeriría un VO2max superior a los 70ml/min/kg, un valor bastante elevado.

Si consideramos que el VO2max promedio de la población joven activa no supera los 50ml/min/kg y que la mejora media esperable por entrenamiento difícilmente supere el 30% en individuos sin sobrepeso, una expectativa más razonable para un adulto joven muy bien entrenado podría estar en el orden de 65min/min/kg de VO2max y alrededor de 4watts/kg de potencia al umbral funcional, aunque las variaciones debidas a la genética son muy importantes.

Por supuesto que en última medida la única manera de ver lo que uno efectivamente puede lograr termina siendo la aplicación sistemática y consistente de un plan de entrenamiento adecuado durante una buena cantidad de años.

(*) Un resúmen de este artículo, incluyendo el enlace al artículo completo, se pueden leer en: Lance Armstrong's Physiological Maturation