Quando ti muovi, i tuoi muscoli hanno bisogno di energia. Ottengono questa energia scomponendo una sostanza chiamata ATP. Per produrre ATP nel modo migliore, i tuoi muscoli hanno bisogno di ossigeno.
Misuriamo l'ossigeno nei tuoi muscoli
Ogni cellula del tuo corpo ha bisogno di ossigeno per funzionare. Il tuo corpo invia ossigeno ovunque attraverso il sangue, affinché le tue cellule possano ottenere ciò di cui hanno bisogno.
Quando inspiri, l'ossigeno si lega a una parte speciale dei tuoi globuli rossi. Questo ossigeno viaggia attraverso il sangue fino ai tuoi muscoli e ad altre parti del tuo corpo.
Quando fai esercizio, i tuoi muscoli hanno bisogno di ancora più ossigeno!
Potresti chiederti: come facciamo a sapere quanto ossigeno c'è nei tuoi muscoli senza aprire il tuo corpo? Usiamo uno strumento speciale che fa passare la luce attraverso la pelle e misura la quantità di ossigeno presente nei muscoli.
Questo strumento si chiama spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). Utilizza una luce che non fa male e non dà fastidio, proprio come puntare una piccola torcia attraverso il dito. Lo strumento ci aiuta a vedere quanto ossigeno è presente nei tuoi muscoli e se stanno ricevendo l'energia di cui hanno bisogno.
Gli esperti del fitness sanno come interpretare questi dati, ma vogliamo renderli facili da capire per tutti. Miglioriamo costantemente la nostra tecnologia per renderla sempre più efficace.
Al momento, possiamo indicarti cosa stanno facendo i tuoi muscoli in 5 modi semplici:
- A riposo e in fase di recupero
- In attività leggera
- In attività a un ritmo costante e moderato
- In attività molto intensa, senza ossigeno a sufficienza (attività anaerobica)
- In attività sempre più intensa, al limite delle tue capacità
Il nostro sistema intelligente monitora le variazioni di ossigeno e ti dice esattamente cosa sta accadendo all'interno dei tuoi muscoli.
Quando ti muovi, i tuoi muscoli hanno bisogno di energia. Ottengono questa energia scomponendo una sostanza chiamata ATP. Per produrre ATP nel modo migliore, i tuoi muscoli hanno bisogno di ossigeno.
Misuriamo l'ossigeno nei tuoi muscoli
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Quando inspiri, l'ossigeno si lega a una parte speciale dei tuoi globuli rossi. Questo ossigeno viaggia attraverso il sangue fino ai tuoi muscoli e ad altre parti del tuo corpo.
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Questo strumento si chiama spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). Utilizza una luce che non fa male e non dà fastidio, proprio come puntare una piccola torcia attraverso il dito. Lo strumento ci aiuta a vedere quanto ossigeno è presente nei tuoi muscoli e se stanno ricevendo l'energia di cui hanno bisogno.
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Il nostro sistema intelligente monitora le variazioni di ossigeno e ti dice esattamente cosa sta accadendo all'interno dei tuoi muscoli.
NIRS hardcore
Come è nata la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS)
La NIRS è nata con un articolo pubblicato da Frans Jöbsis su Science (1977). Jöbsis riferì che i tessuti biologici sono relativamente trasparenti alla luce nella regione del vicino infrarosso (700-1300 nm). Pertanto, è possibile trasmettere abbastanza fotoni attraverso gli organi per il monitoraggio in situ. In questa regione del vicino infrarosso, l'emoglobina - incluse le sue due principali varianti, l'ossiemoglobina (O2Hb) e la deossiemoglobina (HHb) - presenta un assorbimento dipendente dall'ossigeno. Si ritiene che l'emoglobina sia il principale cromoforo nei tessuti biologici che assorbe la luce in questa regione del vicino infrarosso.
La scienza
Se l'assorbimento è noto, la legge di Beer-Lambert può essere utilizzata per calcolare l'assorbimento del cromoforo. La legge di Lambert-Beer è data da: ODλ = Log (I0/I) = ελ * c * L
ODλ è un fattore adimensionale noto come densità ottica del mezzo, I0 è la luce incidente, I la luce trasmessa, ελ il coefficiente di estinzione del cromoforo (in µM-1•cm-1), c è la concentrazione (in µM) del cromoforo, L la distanza (in cm) tra i punti di ingresso e uscita della luce e λ è la lunghezza d'onda utilizzata (in nm).
La legge di Beer-Lambert è destinata ad essere utilizzata in un mezzo trasparente e non diffondente. Quando viene applicata a un mezzo diffondente, ad esempio un tessuto biologico, deve essere incorporato un fattore di correzione adimensionale della lunghezza del percorso. Questo fattore, talvolta chiamato fattore di lunghezza del percorso differenziale (DPF), tiene conto dell'aumento della lunghezza del percorso ottico dovuto alla diffusione nel tessuto. La legge di Beer-Lambert modificata per un mezzo diffondente è data da: Δc = ΔODλ / (ελ * L * DPF)
Dove ODλ rappresenta le perdite ottiche indipendenti dall'ossigeno dovute alla diffusione e all'assorbimento nel tessuto. Supponendo che ODλ sia costante durante una misurazione NIRS, possiamo convertire la variazione della densità ottica in una variazione di concentrazione.
Questa equazione è valida per un mezzo con un solo cromoforo. Se sono coinvolti più cromofori, dobbiamo misurare almeno tante lunghezze d'onda quanti sono i cromofori presenti. Ciò si traduce in un insieme di equazioni lineari. La soluzione di questo insieme porta all'algoritmo utilizzato nella maggior parte dei sistemi NIRS. Un mezzo diffondente rende possibile
misurare l'assorbimento con la sorgente e il rilevatore nel vicino infrarosso paralleli tra loro. Ciò offre l'opportunità di misurare l'ossigenazione in tessuti più grandi, ad esempio muscoli e cervello, utilizzando l'attrezzatura NIRS.
Algoritmo NIRS
Definire l'algoritmo utilizzato dalla NIRS richiede i coefficienti di estinzione spettrale dei vari cromofori. Gli spettri dei due principali cromofori, O2Hb e HHb.
La somma di O2Hb e HHb è una misura del volume totale del sangue (tHb) nel tessuto. Il tessuto muscolare contiene altri due cromofori: ossiemioglobina e deossiemioglobina (O2Mb e HMb). Al fine di distinguere tra emoglobina e mioglobina nel tessuto muscolare, gli spettri devono essere sufficientemente diversi. Sfortunatamente, questo non è il caso nella regione del vicino infrarosso dello spettro. Ciò significa che la NIRS non può distinguere se la concentrazione di ossigeno misurata sia trasportata dall'emoglobina o dalla mioglobina. Le lunghezze d'onda che possono distinguere Hb e Mb non sono in grado di penetrare nel tessuto abbastanza in profondità.
DOMANDE FREQUENTI
Qual è la differenza tra NIRS e pulsossimetria?
La tecnica su cui si basa la spettroscopia nel vicino infrarosso è strettamente analoga alla tecnica dell'ossimetria di polso.
La differenza principale è il tessuto campionato. L'ossimetria di polso calcola la percentuale di emoglobina ossigenata nel sangue arterioso. La NIRS calcola le variazioni di ossiemoglobina e deossiemoglobina (e facoltativamente la percentuale di emoglobina ossigenata) nel tessuto in esame (capillari), che contiene sia sangue arterioso che venoso.
Cos'è il monitoraggio della SmO2?
Il monitoraggio della SmO2 (monitoraggio della saturazione di ossigeno muscolare) è una tecnica di valutazione fisiologica non invasiva che misura la percentuale di emoglobina ossigenata rispetto all'emoglobina totale all'interno di un gruppo muscolare specifico. A differenza dei cardiofrequenzimetri, che misurano lo sforzo cardiovascolare sistemico con un ritardo temporale, il monitoraggio della SmO2 fornisce dati immediati e localizzati sul metabolismo muscolare e sull'equilibrio tra offerta e domanda di ossigeno. Consente ad atleti e scienziati dello sport di individuare le soglie funzionali, rilevare l'affaticamento muscolare localizzato prima che si verifichi un esaurimento sistemico e personalizzare le zone di allenamento aerobico e anaerobico con elevata precisione.
Cos'è Train.Red?
Train.Red è un'azienda di tecnologia sportiva che sviluppa sensori di ossigenazione muscolare indossabili (come FYER 2.0, FYER 2.0 PRO e PLUS 2.0) basati sulla tecnologia di spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). Progettati per atleti, allenatori e scienziati dello sport, i dispositivi Train.Red misurano in tempo reale l'ossigenazione muscolare localizzata (SmO2) e le variazioni relative dell'emoglobina (Thb). Fornendo un feedback fisiologico direttamente dai muscoli in attività a frequenze di campionamento fino a 100 Hz, Train.Red aiuta a ottimizzare la resistenza, gestire il carico di allenamento, individuare le soglie fisiologiche e guidare il recupero negli intervalli, senza richiedere analisi del sangue invasive o configurazioni di laboratorio.
Più scienza
Per Sua comodità, la nostra casa madre Artinis ha compilato un elenco di tutta la letteratura (f)NIRS realizzata con le nostre apparecchiature.
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