Analisi metodologica sulle modificazioni indotte dall allenamento respiratorio in calciatori professionisti

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1 Analisi metodologica sulle modificazioni indotte dall allenamento respiratorio in calciatori professionisti Dott. Luca Pagani*, Prof. Mario Marella*, Dott. Matteo Levi Micheli*, Dott. ssa Elena Castellini* * Laboratorio di Metodologia dell Allenamento e Biomeccanica Settore Tecnico FIGC Introduzione La teoria dell allenamento, in quanto scienza applicata, risente delle scoperte che avvengono in altre discipline, quali la fisiologia dello sport, la biochimica, la biomeccanica, ed altre ancora (Marella, 2004). E proprio da questi continui studi che nascono nuovi sistemi integrativi nella preparazione fisica degli atleti, in grado di migliorare la performance in ogni suo più minuzioso tassello. Tra questi, negli ultimi tempi, è emersa una metodica di allenamento, molto innovativa, in grado di curare alcuni aspetti della preparazione fisica che, sino a poco tempo fa erano sconosciuti o tralasciati nella convinzione che fossero trattati già sufficientemente nel training convenzionale. Questo nuovo sistema di allenamento permette di allenare in maniera selettiva i muscoli che presiedono alla respirazione, senza sollecitare il sistema cardio-circolatorio ne portare alla iperproduzione di acido lattico da parte della muscolatura scheletrica. Ad oggi viene utilizzato soprattutto dagli atleti che praticano attività di resistenza quali lo sci di fondo, la maratona, il nuoto, il ciclismo, ecc., ma inizia ad essere utilizzato anche in altre discipline, tra queste il calcio. E da qui che nasce la necessità di capire se la mancanza di allenamento della muscolatura respiratoria possa porre dei limiti alla condizione fisica e quindi ad una prestazione sportiva d alto livello. Cos è lo SpiroTiger Ad oggi l unico strumento che permette di allenare in maniera intensa e specifica i muscoli che presiedono alla respirazione è lo SpiroTiger (vedi figura). Questo sistema di allenamento di resistenza per la respirazione, nasce nei laboratori di Fisiologia del Politecnico di Zurigo grazie agli studi svolti dal prof. Urs Boutellier, suo inventore nonché esponente mondiale per tutto ciò che riguarda il sistema muscolare respiratorio. Lo strumento si compone di una manopola portatile dotata di una sacca di respirazione in silicone e una stazione base. Nella manopola portatile è presente l unità centrale, all interno della quale risiede una valvola sospesa in un campo magnetico grazie alla quale il training può svolgersi rispettando i parametri precedentemente impostati (quali quelli relativi al volume della sacca di respirazione utilizzata e alla frequenza di respiro). Attraverso un sistema di sorveglianza elettronico facilmente utilizzabile, l allenamento si svolge in maniera sicura e precisa. 1

2 Materiali e metodi In questo studio sono stati presi in oggetto 20 calciatori professionisti, appartenenti ad una squadra partecipante al campionato di Serie C2, suddivisi in due gruppi di dieci soggetti (GStudio e GCont) la cui età, altezza, peso e BMI (Indice di Massa Corporea) erano rispettivamente di 24,6 ± 5,0 anni (media ± deviazione standard) 181,7 ± 4,2 cm, 75,2 ± 5,1 Kg e 22,7 ± 1,0 Indice di Massa Corporea. 20 calciatori professionisti Gruppo Studio (GStudio) N=10 Gruppo Controllo (GCont) N=10 Età media 24,3 ± 4,7 anni Altezza media 182 ± 5,6 cm Peso medio 76,25 ± 6,7 Kg BMI 23 ± 1 Età media 25 ± 5,5 anni Altezza media 181,4 ± 2,3 cm Peso medio 74,2 ± 2,9 Kg BMI 22,4 ± 1 Il gruppo studio (GStudio) abbinava al normale lavoro atletico e tecnico-tattico, svolto in campo, il protocollo di allenamento respiratorio, mentre il gruppo controllo (GCont) non svolgeva alcun tipo di allenamento respiratorio. Il protocollo di training respiratorio si è svolto per complessive otto settimane, con una frequenza di due sedute a settimana. Nello svolgere questo disegno di ricerca ci siamo avvalsi di una serie di prove che ci hanno permesso di valutare i livelli iniziali e finali degli atleti, sia attraverso dei test specifici della metodica, sia attraverso dei test da campo. Oltre alle valutazioni menzionate abbiamo ritenuto opportuno proporre al termine del protocollo di lavoro, un questionario di valutazione soggettiva, all interno del quale gli atleti riferivano in forma del tutto anonima quelle che erano le sensazioni in merito al lavoro di allenamento respiratorio svolto. 2

3 I test utilizzati sono stati: Vivian test: test macchina-specifico di tipo incrementale massimale Test di Mognoni: test da campo di tipo sub-massimale breve Rilevazione delle Fc in telemetria durante una gara Questionario di valutazione soggettiva Risultati Vivian test Dall analisi dei valori relativi al Vivian test emergono importanti miglioramenti; per quanto riguarda i volumi delle sacche di respirazione utilizzate abbiamo potuto riportare un incremento pari al 14,3% tra il Vivian test pre (svolto prima del protocollo di allenamento) e quello post (dopo il protocollo). Altro parametro di indubbio valore è il tempo totale impiegato dall atleta prima di interrompere la prova. Come tutti i test di tipo incrementale massimale, protrarre la durata del test il più a lungo possibile è indice di grande capacità di resistere nel tempo a sforzi che diventano man mano sempre più impegnativi e spossanti, sia per i distretti muscolari direttamente impegnati che per l intero organismo. eiglioramento pari al 8,4%. In questo parametro si è ottenuto un miglioramento pari al 8,4%. Infine, il risultato più rappresentativo ottenuto è stato quello relativo al volume totale ventilato dall atleta, nel corso della prova, che ha fatto registrare un aumento pari al 32,8%. Questo dato testimonia un accresciuta capacità dei muscoli respiratori di compiere sforzi maggiormente impegnativi (quasi 1/3 in più del valore iniziale). Valori medi del gruppo Tempo totale (secondi) Volume sacca (litri) Volume totale ventilato (litri) Vivian test pre 926 ± 122 2,65 ± 0, ,3 ± 506,3 Vivian test post 1004 ± 103,8 3,03 ± 0, ,6 ± 600,5 Differenze in % + 8,4 + 14,3 + 32,8 3

4 V Sacche 14,3 T Totale 8,4 V Totale 32,8 Miglioramenti in % T Totale V Sacche V Totale Test di Mognoni In prima approssimazione, dall analisi dei dati emersi dal test di Mognoni, non si notano sostanziali differenze fra il gruppo studio (GStudio) e il gruppo controllo (Gcont). Paradossalmente, da quanto ci si poteva attendere all inizio del disegno di ricerca, nel gruppo controllo si evidenzia un superiore miglioramento di tutti i parametri analizzati, sia per quanto riguarda le frequenze cardiache che i livelli di lattato ematico. Questo ci induce a formulare l ipotesi che la metodica di allenamento non abbia influito (in questo test) positivamente sui risultati emersi. Se si prendono in considerazione le frequenze cardiache finali rilevate nel test, si nota come il gruppo studio abbia abbassato di solo 1 battito le frequenze (da 174,3 a 173,3), facendo registrare un miglioramento pressoché nullo (+ 0,5%) rispetto al gruppo controllo che è passato da una frequenza cardiaca finale media di 184 ad una di 174,1, evidenziando un sostanziale miglioramento (+ 5,7%). Per quanto riguarda l indice di recupero della frequenza cardiaca passato un minuto dalla fine del test, si nota in entrambi i gruppi un peggioramento dei valori che risulta essere, però, inferiore nel gruppo controllo. Anche in questo parametro, quindi, non si nota alcun beneficio relativo alla metodica di allenamento respiratorio. Test di Mognoni modificato Gruppo Studio (GStudio) Standard Frequenza cardiaca Frequenza cardiaca dopo 1 Lattato ematico Test di Mognoni pre 174,3 ± 11,2 137,6 ± 16,1 6,05 ± 1,7 Test di Mognoni post 173,3 ± 7 139,8 ± 16,4 4,4 ± 2,2 4

5 Test di Mognoni modificato Gruppo Controllo (GCont) Standard Frequenza cardiaca Frequenza cardiaca dopo 1 Lattato ematico Test di Mognoni pre 184 ± 7 140,3 ± 16,5 6,9 ± 2,2 Test di Mognoni post 174,1 ± 7,6 132,2 ± 7,3 3,3 ± 1,4 Analizzando le concentrazioni ematiche di lattato registrate, i valori indicano una diminuzione in percentuale maggiore nel gruppo controllo, confermando anche in questo caso l inefficacia della metodica. Come risulta dai grafici sottostanti (Figure in basso) la diminuzione ematica del lattato è stata maggiore nel gruppo controllo; il fenomeno è facilmente osservabile seguendo la linea di tendenza dei grafici (maggiore pendenza nel gruppo controllo). Più specificatamente si evidenzia come il gruppo studio ha fatto registrare una diminuzione di lattato ematico pari a 1,05 mmol/l (valori medi del gruppo) corrispondente ad un miglioramento del 20,2%, mentre nel gruppo controllo il miglioramento è stato pari al 37,5% (diminuzione ematica media pari a 1,5 mmol/l). Valori di lattato registrati nel test di Mognoni modificato Test di Mognoni pre Standard Test di Mognoni post Gruppo Studio 6,25 ± 1,7 5,2 ± 2 Gruppo Controllo 5,5 ± 1,4 4 ± 1,4 Gruppo studio Gruppo controllo Lattato 4 3 Lattato Test di Mognoni pre Test di Mognoni post Test di Mognoni pre Test di Mognoni post 5

6 I dati emersi ora analizzati indicano come la metodica di allenamento respiratorio non ha prodotto i risultati attesi, non mostrando (almeno in questo test) i benefici che essa offre. Questa mancanza di miglioramenti ci induce a formulare due ipotesi: Trattandosi di un test submassimale di breve durata, questo può non aver messo in evidenza l efficacia che hanno dei muscoli respiratori ben allenati. A riposo e nel corso di lavoro leggero, il fabbisogno energetico dei muscoli respiratori è relativamente basso (1,9-3,1 ml di ossigeno per ogni litro di ventilazione polmonare) mentre con l aumentare della ventilazione, il fabbisogno energetico dei muscoli respiratori passa a 2,1-4,5 ml per litro di ventilazione polmonare. Nel corso di un lavoro che porti al massimo consumo di ossigeno, il fabbisogno energetico dei muscoli respiratori rappresenta l 8-11% del consumo di ossigeno totale (Levison H., Cherniak R.: Ventilatory cost of exercise in chronic obstructive pulmonary disease. << J. Appl. Physiol.>>, 25:21, 1968). Esaminando attentamente la bibliografia ci si accorge come i test utilizzati nei più importanti articoli scientifici sono rappresentati, o da prove brevi massimali, o da prove prolungate submassimali. Un importante articolo pubblicato sulla rivista Medicine & Science in Sports & Exercise riporta:..tuttavia, l affaticamento dei muscoli respiratori dopo un prolungato esercizio submassimale, cosi come un esercizio massimale breve, ha suggerito che il sistema ventilatorio potrebbe contribuire alla limitazione dell esercizio[ ] (traduzione dall inglese da Med. Sci. Sports Exerc. Vol.33, No.5, 2001, pp Titolo originale: Inspiratory muscle training improves rowing performance) oppure..l affaticamento dei muscoli inspiratori avviene dopo un prolungato esercizio sub-massimale o un breve esercizio massimale. La prova derivante da numerosi fonti suggerisce che tale affaticamento potrebbe influenzare la tollerabilità all esercizio in giovani in salute (traduzione dall inglese da Med. Sci. Sports Exerc. Vol.34, No.5, 2002, pp Titolo originale: Inspiratory muscle fatigue in trained cyclist: effects of inspiratory muscle training). Dunque, tutti questi articoli scientifici concordano sull utilizzo di test di valutazione massimali (ad esaurimento) o sub-massimali prolungati per valutare la loro limitazione ai fini della performance (Perret C., Spengler C., Egger G., Boutellier U., 2000; McMahon M., Boutellier U., Smith R., Spengler C., 2002; Spengler C., Roos M., Laube S., Boutellier U., 1999; Edward A.M., Cooke C.B., 2004; Romer L.M., McConnell A., Jones D., 2002; Volianitis S., McConnell A., KoutedakisY., McNaughton L., Backx K., Jones D., 2001). L altra ipotesi è legata invece, allo stato di forma dei giocatori appartenenti al gruppo controllo. Questi, infatti, nel corso dello svolgimento del protocollo di lavoro respiratorio, hanno man mano trovato un maggior impiego all interno del gruppo facendo si che il loro stato di forma possa avere influito ai fini dei risultati emersi nel test Rilevazione delle Fc in telemetria durante una gara I valori relativi alle frequenze cardiache registrate nel corso della gara, hanno messo in evidenza dei risultati molto interessanti che confermano l efficacia della metodica. E importante precisare, che i valori che tratteremo sono espressi in percentuale rispetto alle massime frequenze cardiache utili di ogni atleta; non verranno quindi indicate le frequenze cardiache assolute ma quelle relative. 6

7 Mettendo a raffronto il gruppo studio con quello controllo, si nota come le frequenze cardiache siano più basse in tutti gli indici trattati e come queste si discostino (per le frequenze cardiache medie) in maniera più marcata nel secondo tempo di gioco, evidenziando una maggiore difficoltà da parte del gruppo controllo di contrastare l affaticamento indotto dalla gara. Analizzando l indice relativo alla Fc media si nota come gli atleti del gruppo studio hanno fatto registrare nel corso del primo tempo una frequenza cardiaca media pari all 81,1% rispetto all 84,5% del gruppo controllo, mostrando una differenza del 3,4%. Queste differenze diventano più importanti nel corso della seconda frazione di gioco, infatti l impegno cardiaco nei due gruppi raggiunge un gap del 4,5% a favore del gruppo studio. Nelle tabelle sottostanti sono indicate le differenze relative agli indici di recupero monitorati tra la fine della prima frazione di gioco e l inizio della seconda e alla fine del match (10 min). Anche in questo caso (ad eccezione della frequenza cardiaca minima nel corso del primo tempo) tutti gli indici mostrano delle frequenze cardiache minori nel gruppo studio, con delle differenze che vanno da un minimo dello 0,7% ad un massimo del 6,8%. Tutto ciò conferma come il gruppo studio riesca a recuperare meglio e più velocemente del gruppo controllo, denotando una maggiore capacità nel ristabilire una condizione di non affaticamento. Rilevazioni Frequenze cardiache Gruppo studio (GStudio) e Gruppo controllo (GCont) I tempo Standard in % Fc Min Fc Max Fc Media Gruppo Studio 52,8 ± 4,3 92,6 ± 3,7 81,1 ± 3,8 Gruppo Controllo 57,6 ± 8,5 96 ± 2 84,5 ± 2 Standard in % Rec Fc Min Rec Fc Max Rec Fc Media Gruppo Studio 55,3 ± 4,1 80,1 ± 4,7 63,8 ± 3,1 Gruppo Controllo 54,6 ± 2,6 86,9 ± 6,4 64,8 ± 1,1 II tempo Standard in % Fc Min Fc Max Fc Media Gruppo Studio 60,9 ± 6,1 92,8 ± 4,3 80,5 ± 5,7 Gruppo Controllo 64,6 ± 8,9 95,8 ± 2 85 ± 3,3 7

8 Standard in % Rec Fc Min Rec Fc Max Rec Fc Media Gruppo Studio 54,6 ± 5,3 81,1 ± 7,2 65 ± 4,4 Gruppo Controllo 55,3 ± 7,7 83,8 ± 8,9 68 ± 7,5 Questionario di valutazione soggettiva Al termine del protocollo di lavoro ci è sembrato opportuno rilevare quelle che erano le sensazioni dei diretti interessati tramite la somministrazione di un questionario di valutazione soggettiva. In merito alla metodica i calciatori hanno risposto che: 1) è un sussidio operativo molto semplice da acquisire nel breve periodo; 2) fa diminuire in maniera significativa gli episodi di affanno che ne conseguono a un intenso lavoro 3) svolge un ruolo importantissimo nel ridurre i tempi di recupero fra un impegno e l altro. Tutti i soggetti appartenenti al gruppo controllo, inoltre, erano concordi nel consigliare l utilizzo del sistema ai propri colleghi. Conclusioni I risultati di tutte le valutazioni eseguite nel corso dello svolgimento del disegno di ricerca confermano quanto già presente nella letteratura internazionale. Dall analisi generale dei dati è emerso come la metodica di allenamento respiratorio con lo SpiroTiger ha apportato dei miglioramenti nei parametri analizzati ad eccezione del test di Mognoni, prova per la quale risulta molto difficile analizzare le capacità prestative dei muscoli respiratori. I miglioramenti più marcati si sono evidenziati (come era presumibile aspettarsi) nel Vivian test, anche se, ad onor del vero, l accresciuto miglioramento dei risultati emersi non sono solo legati ad una migliore capacità prestativa dei muscoli respiratori ma anche ad una maggiore abilità degli atleti nell eseguire i test pre rispetto a quelli post con lo strumento. La mancanza di miglioramenti emersa nel test di Mognoni, ci induce a formulare l ipotesi che il suddetto test sia inefficace ai fini dell analisi di un accresciuta capacità dei muscoli respiratori di influenzare una performance sub-massimale di breve durata. Questo andamento va a rafforzare i valori positivi scaturiti dall analisi delle frequenze cardiache in telemetria rilevate durante un gara, che mostrano un andamento sicuramente positivo nei confronti del gruppo controllo. In ultima analisi il questionario di valutazione soggettiva eseguito dagli atleti rende l idea di come essi abbiano acquisito e metabolizzato questa nuova metodologia di lavoro. 8

9 Riferimenti bibliografici Boutellier, U.: Respiratory muscle fitness and exercise endurance in healthy humans. Med. Sci. Sports Exerc. 30: , Boutellier, U., Stuessi, C., Spengler C. M., et al.: Respiratory muscle endurance training in humans increases cycling endurance without affecting blood gas concentrations. Eur. J. Appl. Physiol. 84: , Harms, C. A., et al.: Effects of respiratory muscle work on cardiac output and its distribution during maximal exercise. Eur. J. Appl. Physiol. 85(2): , Perret, C., Spengler, C. M., Egger, G., and Boutellier, U.: Influence of endurance exercise on respiratory muscle performance. Med. Sci. Sports Exerc. Vol. 32 N.12 pp , Romer, L. M., McConnell,, A, K, and Jones, D. A.: Inspiratory muscle fatigue in trained cyclist: effects of inspiratory muscle training. Med. Sci. Sports Exerc. Vol. 34 N.5 pp , Spengler C. M., Roos, M., Laube, S.M., Boutellier U.: Decreased exercise blood lactate concentrations after respiratory endurance training in humans. Eur. J. Appl. Physiol. 79: , Wetter, T. J., Harms, C. A., Nelson, W. B., Pegelow, D. F., Dempsey, J. A.: Influence of respiratory muscle work on VO2 and leg blood flow during submaximal exercise. J. Appl. Physiol. 87: ,