Procedimiento para el control de un sistema de ergoespirometría y sistema de ergoespirometría.

Procedimiento para el control y/o la regulación de un sistema de ergoespirometría (1) para la determinación delmetabolismo energético durante la sobrecarga física,

presentando el sistema de ergoespirometría (1)

- una unidad de usuario (2) dispuesta en la corriente del aire de inspiración y espiración de una persona deensayo para la toma de una muestra de gas respiratorio (3) de la persona de ensayo (4),

- al menos una unidad de análisis (5) para la medición de la composición de los gases respiratorios y/o delvolumen del flujo respiratorio y para la determinación de parámetros fisiológicos de la ventilación y/o delintercambio gaseoso de la persona de ensayo (4), a saber, para la determinación del volumen de oxígenoconsumido por la persona de ensayo (4) durante un movimiento respiratorio y del volumen espirado de dióxidode carbono después del movimiento respiratorio, y del cociente respiratorio,

- al menos un equipo de medición (6) para la medición de la frecuencia cardíaca de la persona de ensayo (4),

- al menos un equipo de control (7) para controlar el sistema de ergoespirometría (1) y

- una unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) para la sobrecarga física de la persona de ensayo (4),- realizándose, con una sobrecarga que aumenta de forma escalonada de la persona de ensayo (4) conactivación de la unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) solamente en la zona del final de un nivel desobrecarga, antes de un aumento de la sobrecarga, una medición de la composición de los gases respiratoriosy/o del volumen del flujo respiratorio y la determinación de los parámetros fisiológicos, a saber, unadeterminación del volumen de oxígeno consumido y del volumen espirado de dióxido de carbono, con respecto aal menos un movimiento respiratorio en la zona del final del nivel de sobrecarga,

- previéndose, hasta alcanzarse un cociente respiratorio de menos de 1,09, un aumento escalonado de lasobrecarga y estableciéndose los parámetros fisiológicos en la zona del final del respectivo nivel de sobrecargade forma discontinua y aumentándose la sobrecarga a continuación con progresión continua al alcanzarse unmayor cociente respiratorio y determinándose de forma continua los parámetros fisiológicos.

Procedimiento para el control de un sistema de ergoespirometría y sistema de ergoespirometría La invención se refiere a un procedimiento para el control de un sistema de ergoespirometría para la determinación del metabolismo energético durante la sobrecarga física y a un sistema de ergoespirometría configurado correspondientemente.

Durante la ergoespirometría clásica se miden los gases respiratorios de una persona de ensayo durante la sobrecarga física. Los parámetros más importantes del gas respiratorio que se registran durante la ergoespirometría son el consumo de oxígeno, la emisión de dióxido de carbono, el volumen minuto respiratorio y la frecuencia respiratoria. A partir de esto se pueden calcular otros parámetros, tales como, por ejemplo, el cociente respiratorio, el equivalente respiratorio para oxígeno y/o para CO2 y el volumen tidal.

Con ayuda de parámetros tales como, por ejemplo, el máximo consumo de oxígeno durante una sobrecarga física creciente, el umbral aerobio y anaerobio, se pueden realizar afirmaciones acerca de la capacidad de rendimiento con respecto a la resistencia física de una persona de ensayo.

Debido a las relaciones estequiométricas entre el intercambio gaseoso (consumo de oxígeno, producción de dióxido de carbono) y el metabolismo de sustratos se pueden establecer las respectivas tasas de oxidación de sustratos de la oxidación de hidratos de carbono y la oxidación de lípidos basándose en la cantidad determinada del oxígeno consumido en un movimiento respiratorio y la cantidad del dióxido de carbono espirado a continuación. Estas relaciones son conocidas por el experto como calorimetría indirecta. Por tanto, la ergoespirometría se puede usar para la medición del metabolismo energético durante la sobrecarga física para establecer el consumo de calorías y la conversión de sustratos (metabolismo de grasas y de hidratos de carbono) de la persona de ensayo. Además, mediante una comparación con valores normalizados de los resultados de la ergoespirometría se pueden realizar deducciones acerca de la capacidad de rendimiento del sistema cardiopulmonar de la persona de ensayo.

El máximo consumo de oxígeno se considera un parámetro clásico para valorar la capacidad de rendimiento con respecto a la resistencia física. Adicionalmente se usa el parámetro del máximo consumo de oxígeno para establecer intensidades individuales de entrenamiento. En este caso se ponen intervalos de porcentaje convencionales como una especie de filtro sobre valores medidos individualmente del máximo consumo de oxígeno, para establecer un intervalo de entrenamiento básico "individual". Esto conduce a una generalización y a recomendaciones imprecisas de entrenamiento. Teniendo en cuenta valores estadísticos, se alcanza, por ejemplo, el intervalo de entrenamiento básico del ser humano siempre en aproximadamente el 65 % del máximo consumo de oxígeno, lo que no describe en ningún caso el intervalo de entrenamiento básico realmente individual y no permite ninguna recomendación dirigida del entrenamiento. Durante la determinación del máximo consumo de oxígeno se somete a carga la persona de ensayo al máximo. A este respecto, el máximo consumo de oxígeno depende de la ventilación, de la capacidad cardiovascular y del agotamiento local de oxígeno en la musculatura. Por tanto, la persona de ensayo tiene que estar disposición de someterse a carga hasta el agotamiento completo. Sin embargo, determinados cuadros clínicos excluyen de antemano una sobrecarga máxima.

En procedimientos conocidos por el estado de la técnica para la medición de gases respiratorios con un aparato de ergoespirometría se requiere que la persona de ensayo lleve, durante la medición, una máscara facial, a la que está conectado un sensor de flujo volumétrico para la medición del volumen de aire ventilado así como un delgado tubo flexible como tramo de aspiración. A través del tubo flexible se extrae una muestra de gas del aire de espiración y se conduce a los sensores de gas para establecer las concentraciones de los componentes del gas. El contenido porcentual de gas del aire de espiración se compara entonces con el aire ambiental. El cálculo de valores absolutos es posible con conocimiento del volumen de aire ventilado. Entonces, basándose en los valores medidos se realiza la determinación de parámetros fisiológicos del metabolismo energético de la persona de ensayo. Estos desarrollos y los correspondientes sensores para el análisis de gases respiratorios básicamente ya son conocidos por el experto.

Ya que para el establecimiento del máximo consumo de oxígeno se miden continuamente la composición de gases respiratorios y el volumen de flujo respiratorio, se requiere que la persona de ensayo lleve a lo largo de toda la duración del ensayo de aproximadamente 8 a 30 minutos la máscara facial, lo que por norma general se considera molesto. Además, la larga duración del ensayo hasta alcanzarse una carga máxima para la determinación del máximo consumo de oxígeno es desventajosa y es agotadora para la persona de ensayo.

Por el documento WO 2009/056457 A1 es conocido un procedimiento para el control y/o la regulación de una unidad de entrenamiento o rehabilitación, pudiéndose medir, con ayuda de una unidad de sensor, composiciones de gases respiratorios y/o volúmenes de flujo respiratorio y pudiéndose determinar, basándose en las mismas, parámetros fisiológicos de la ventilación y/o del intercambio gaseoso de una persona de ensayo. En el procedimiento conocido está previsto establecer de forma continua parámetros característicos de rendimiento basándose en los parámetros fisiológicos determinados con sobrecarga submáxima con ayuda de una función de regresión y/o mediante carga máxima hasta la máxima capacidad de rendimiento. Otro procedimiento para el control y/o la regulación de una unidad de entrenamiento y/o rehabilitación es conocido por el documento WO 2009/024427 A1.

Además, por el documento EP 1 825 888 son conocidas mediciones intermitentes.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para el control de un sistema de ergoespirometría y un sistema de ergoespirometría respectivamente del tipo que se ha mencionado al principio, con los que sea posible un diagnóstico individual de rendimiento y del metabolismo, particularmente la creación de indicaciones individuales dirigidas de alimentación, movimiento y entrenamiento, de forma sencilla y con elevada precisión. Además debe ser posible el diagnóstico individual del rendimiento y del metabolismo con una menor duración de ensayo y una mayor comodidad para la persona de ensayo, debiendo ser lo más reducida posible la sobrecarga física de la persona de ensayo.

Para conseguir los objetivos que se han mencionado anteriormente se propone de acuerdo con la invención un procedimiento según la reivindicación 1 así como un sistema según la reivindicación 10.

En el procedimiento, difiriendo del estado de la técnica, no está prevista una determinación continua, sino discontinua de los parámetros fisiológicos de la ventilación y/o del intercambio gaseoso, particularmente la determinación del volumen de oxígeno consumido y del volumen espirado de dióxido de carbono. Basándose en los parámetros fisiológicos determinados es posible entonces un diagnóstico realmente individual del rendimiento y del metabolismo, sometiéndose, preferentemente, la persona de ensayo a sobrecarga a lo largo de múltiples niveles de sobrecarga de forma creciente partiendo de un estado de reposo hasta un estado de sobrecarga elevada, en el que se ha alcanzado o ya se ha superado el umbral anaerobio. Gracias a la determinación de los parámetros fisiológicos solamente al final de un respectivo nivel de sobrecarga, extendiéndose, preferentemente, cada nivel de sobrecarga a lo largo de una duración igual de larga, se disminuye la cantidad de las mediciones requeridas y se consigue igualmente una determinación exacta de la evolución del metabolismo energético con una sobrecarga creciente. Esto conlleva una elevada comodidad para el usuario y una corta duración total durante el diagnóstico del metabolismo energético.

El procedimiento y el sistema de ergoespirometría posibilitan el establecimiento de un metabolismo energético personal, es decir, la facilitación individual de grasas e hidratos de carbono para la obtención de energía en la musculatura. Por ello se pueden crear de forma dirigida indicaciones individuales de alimentación, movimiento y entrenamiento. En un momento determinado y a lo largo de un tiempo breve se determina, particularmente, la cantidad del oxígeno inspirado y espirado y del dióxido de carbono. A este respecto, el objetivo puede ser establecer... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control y/o la regulación de un sistema de ergoespirometría (1) para la determinación del metabolismo energético durante la sobrecarga física, presentando el sistema de ergoespirometría (1)

- una unidad de usuario (2) dispuesta en la corriente del aire de inspiración y espiración de una persona de ensayo para la toma de una muestra de gas respiratorio (3) de la persona de ensayo (4) ,

- al menos una unidad de análisis (5) para la medición de la composición de los gases respiratorios y/o del volumen del flujo respiratorio y para la determinación de parámetros fisiológicos de la ventilación y/o del intercambio gaseoso de la persona de ensayo (4) , a saber, para la determinación del volumen de oxígeno consumido por la persona de ensayo (4) durante un movimiento respiratorio y del volumen espirado de dióxido de carbono después del movimiento respiratorio, y del cociente respiratorio,

- al menos un equipo de medición (6) para la medición de la frecuencia cardíaca de la persona de ensayo (4) ,

- al menos un equipo de control (7) para controlar el sistema de ergoespirometría (1) y

- una unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) para la sobrecarga física de la persona de ensayo (4) ,

- realizándose, con una sobrecarga que aumenta de forma escalonada de la persona de ensayo (4) con activación de la unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) solamente en la zona del final de un nivel de sobrecarga, antes de un aumento de la sobrecarga, una medición de la composición de los gases respiratorios y/o del volumen del flujo respiratorio y la determinación de los parámetros fisiológicos, a saber, una determinación del volumen de oxígeno consumido y del volumen espirado de dióxido de carbono, con respecto a al menos un movimiento respiratorio en la zona del final del nivel de sobrecarga,

- previéndose, hasta alcanzarse un cociente respiratorio de menos de 1, 09, un aumento escalonado de la sobrecarga y estableciéndose los parámetros fisiológicos en la zona del final del respectivo nivel de sobrecarga de forma discontinua y aumentándose la sobrecarga a continuación con progresión continua al alcanzarse un mayor cociente respiratorio y determinándose de forma continua los parámetros fisiológicos.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la medición de la composición de los gases respiratorios y/o del volumen del flujo respiratorio y la determinación de los parámetros fisiológicos se realiza automáticamente a lo largo de un periodo de tiempo de menos de 40 segundos, preferentemente de menos de 30 segundos, particularmente de menos de 10 a 20 segundos antes del final del nivel de sobrecarga.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los parámetros fisiológicos se determinan automáticamente para menos de 8 movimientos respiratorios antes del final del nivel de sobrecarga.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de un nivel de sobrecarga asciende a menos de 3 min.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aumento de la sobrecarga entre dos niveles de sobrecarga adyacentes se encuentra entre 10 W y 100 W.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los parámetros fisiológicos se determinan individualmente para cada movimiento respiratorio antes del final del nivel de sobrecarga y a continuación se forman automáticamente los valores medios de los parámetros fisiológicos a través del número total de los movimientos respiratorios realizados en el periodo de tiempo de medición antes del final del nivel de sobrecarga.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se reconocen automáticamente movimientos respiratorios erróneos y se excluyen de la formación del valor medio.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una unidad de rendimiento que determina la sobrecarga de la persona de ensayo (4) de la unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) se controla y/o regula automáticamente.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, caracterizado porque hasta alcanzarse un cociente respiratorio menor o igual a 1, 03 está previsto un aumento escalonado de la sobrecarga y se establecen de forma discontinua los parámetros fisiológicos en la zona del final del respectivo nivel de sobrecarga y porque, al alcanzarse un mayor cociente respiratorio, se aumenta a continuación la sobrecarga con progresión continua y se determinan de forma continua los parámetros fisiológicos.

10. Sistema de ergoespirometría (1) para la determinación del metabolismo energético durante la sobrecarga física, presentando el sistema de ergoespirometría

- una unidad de usuario (2) dispuesta en la corriente del aire de inspiración y espiración de una persona de ensayo (4) para la toma de una muestra de gas respiratorio de la persona de ensayo (4) ,

- al menos una unidad de análisis (5) para la medición de la composición de los gases respiratorios y/o del volumen del flujo respiratorio y para la determinación de parámetros fisiológicos de la ventilación y/o del intercambio gaseoso de la persona de ensayo (4) , a saber, para la determinación del volumen de oxígeno

consumido por la persona de ensayo (4) durante un movimiento respiratorio y del volumen espirado de dióxido de carbono después del movimiento respiratorio, y del cociente respiratorio,

- al menos un equipo de medición (6) para la medición de la frecuencia cardíaca de la persona de ensayo (4) ,

- al menos una unidad de control (7) para controlar el sistema de ergoespirometría y 5 - una unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) para la sobrecarga física de la persona de ensayo (4) ,

y estando configurado el equipo de control (7) de tal manera que, con una sobrecarga que aumenta de forma escalonada de la persona de ensayo (4) con activación de la unidad de aparato de ejercicio cardiovascular (8) , se realiza solamente en la zona del final de un nivel de sobrecarga antes de un aumento de la sobrecarga una medición de la composición de los gases respiratorios y/o del volumen del flujo respiratorio y la determinación de los 10 parámetros fisiológicos, a saber, una determinación del volumen de oxígeno consumido y del volumen espirado de dióxido de carbono, con respecto a al menos un movimiento respiratorio en la zona del final del nivel de sobrecarga, que hasta alcanzarse un cociente respiratorio de menos de 1, 09, está previsto un aumento escalonado de la sobrecarga y se establecen de forma discontinua los parámetros fisiológicos en la zona del final del respectivo nivel de sobrecarga y que, al alcanzarse un mayor cociente respiratorio, se aumenta a continuación la sobrecarga con progresión continua y se determinan de forma continua los parámetros fisiológicos.