A new model for estimating oxygen uptake based on postexercise measurements in swimming

Abstract

The assessment of oxygen uptake (Vo2) in swimming is a complex and cumbersome procedure and still faces limitations imposed by the environment and the equipment. There are two different approaches to measure Vo2 in water: 1) continuous measurement during exercise with a respiratory snorkel, and 2) post-exercise measurement with gas collection via face or mouth masks. However, the use of swimming snorkels modifies swimming technique and hydrodynamics, resulting in lower swimming speeds and impossibility to execute diving starts and turns. To overcome these problems, the backward extrapolation of the oxygen recovery curve is often used for predicting Vo2peak during unimpeded swimming, but error can derive from a delay at the onset of recovery Vo2. In this thesis, we first assessed the validity of a mathematical model based on heart rate (HR) and post-exercise Vo2 kinetics for the estimation of Vo2 during exercise (study I). Then, to assess the validity of this technique in estimating Vo2peak, we compared 𝑉o2 measurements during supramaximal swimming with various commonly adopted estimation methods (study II) and distances (200- and 400-m) study III. We demonstrate that the new modelling procedure based on postexercise 𝑉𝑜2 and HR measurements is a valid and accurate technique for estimating Vo2peak in swimmers when used over a maximal 200- or 400-m test, indistinctly, and avoids the estimation bias produced by other commonly used methods. Therefore, this new procedure appears as the method of choice for assessing cardiorespiratory and metabolic fitness in competitive swimmers while swimming fully impeded.

L'avaluació del consum d'oxigen (Vo2) en natació és un procediment complex i farragós degut a les limitacions imposades pel medi aquàtic i l'equipament. Hi ha dos procediments habituals per determinar del Vo2 en el medi aquàtic: 1) el mesurament continu del Vo2 mitjançant un sistema de tub respirador, i 2) mesuraments post exercici mitjançant l’ús de màscares facials o bucals. Tanmateix, l'ús de tubs respiratoris modifica la tècnica i la hidrodinàmica, fet que redueix la velocitat i impossibilita les fases subaquàtiques en sortides i viratges. Per superar aquests problemes s’ha utilitzat la retroextrapolació de la corba de recuperació del Vo2 per predir el 𝑉o2peak durant la natació lliure, però sovint es produeix un error d’estimació derivat d'un retard en l'inici de la recuperació del Vo2. En aquesta tesi, s’avalua un model matemàtic basat en la cinètica de la freqüència cardíaca (FC) i el Vo2 post exercici per l'estimació del Vo2 durant l’esforç (estudi I). Posteriorment, per avaluar la validesa del mètode en l'estimació del 𝑉o2peak, es van comparar els mesuraments de Vo2 durant proves de natació supramaximal amb diversos mètodes comunament utilitzats (estudi II) i en diferents distàncies (200 i 400 m) (estudi III). En aquesta investigació demostrem que el nou procediment de modelatge basat en mesures del Vo2 post exercici i en la cinètica de la FC és un mètode vàlid i acurat per estimar el 𝑉o2peak en nedadors en 200 o 400 m, indistintament, i evita el biaix d'estimació produït per altres mètodes. Per tant, aquest nou procediment es presenta com el mètode a escollir per avaluar, en condicions de natació completament lliure, les capacitats cardiorespiratòria i metabòlica en nedadors de competició.