Dispositivi Tecnologici Indossabili e Attività Fisica: Quali Scegliere e Come Usarli

Quando le persone pensano a dispositivi tecnologici indossabili probabilmente s’immaginano oggetti di derivazione spaziale, ma ad esempio gli apparecchi acustici e gli orologi da polso sono comuni dispositivi di tutti i giorni che non pensiamo necessariamente come “tecnologici” ed eppure c’è stato un tempo in cui anche questi erano inimmaginabili o facevano parte di immagini futuristiche lontane (1).

I dispositivi indossabili di oggi possono assumere molte forme diverse, ma al disotto di ciò, c’è solo un componente di base, un sensore incorporato, che per via delle ridotte dimensioni e dell’elevata capacità di elaborare le informazioni può essere posizionato praticamente ovunque (1). Alcuni degli oggetti tipici in cui troverai sensori con applicazioni per il fitness includono orologi, braccialetti e auricolari (1) e la versatilità di questi prodotti ha consentito l’espansione in molti altri campi, come ad esempio in dispositivi che possono essere utilizzati per monitorare vari parametri specifici (2), come il livello di zucchero nel sangue di una persona con diabete o controllare la frequenza cardiaca (FC), la temperatura del corpo (t °C), la qualità del sonno (RHR resting heart rate, HRV Heart Variability Rate) (3) e come sta accadendo in questo periodo, con l’emergenza Covid-19, tracciamenti quantitativi e qualitativi dello stato di salute di milioni di persone (vedi “CERCAVID” progetto di Regione Lombardia, https://www.allertalom.regione.lombardia.it/allerta).

Ma osservare un dato che compare in questo o quel device o applicazione successivamente e in modo retrospettivo, rispetto all’attività fisica svolta, significa anche imparare a valutare soggettivamente l’intensità dell’esercizio durante un allenamento, ad esempio, utilizzando la scala RPE (Scala di Borg) per valutare “quanto duramente” è stato percepito l’esercizio mentre lo stavo svolgendo. Vendendo riflesso ciò nel lavoro che svolgo, significa consentire al cliente di essere in grado di confrontare retrospettivamente le misure oggettive [ad es. FCmax e FCaverage, wattaggio (W), m/s di sollevamento del carico tramite accelerometri (https://www.thisisbeast.com/it) ecc.] fornite dal dispositivo, con le misurazioni soggettive, del carico interno (ad es. RPE), dell’intensità dell’esercizio. 

Cardiofrequenzimetro

Questo strumento può consentire ai clienti di conoscere l’intensità della FC durante un allenamento e di raggiungere frequenze cardiache specifiche per l’obiettivo, ossia rapportare l’intensità della FC determinata in modo prospettico, come parte della prescrizione di uno o più esercizi (1).

Questa differenza tra gli obiettivi di allenamento prospettici e la revisione retrospettiva di un allenamento è importante da capire, perché diverse tecnologie possono essere più adatte per la revisione retrospettiva di un allenamento o per i potenziali obiettivi durante un allenamento oppure si possono ben prestare per entrambi (1); ad esempio, mentre la tecnologia per misurare la FC sta migliorando, le informazioni retrospettive e prospettiche della misurazione della FC, stanno diventando più accessibili durante un allenamento e dopo un allenamento.

Le fasce toraciche per la FC sono in circolazione dai primi anni ’80, va fatta pratica per posizionarle bene, soprattutto per le donne, dato che la fascia va posizionata il più possibile vicino al cuore, ma tuttavia, una volta che la fascia è ben adesa al torace, può monitorare accuratamente la FC ed essere paragonabile alle registrazioni della FC effettuate utilizzando un ECG a tre derivazioni (4).  

Figura 2: ragazza che indossa correttamente la fascia toracica, proprio sotto il reggiseno sportivo. Alcune preferiscono persino posizionare la fascia toracica dentro il reggiseno sportivo, il che è anche più appropriato!

Personalemente preferisco raccomandare la fascia con elettrodi, quando un cliente ha bisogno di monitorare la FC con precisione per l’intensità dell’esercizio durante un allenamento, mentre il monitoraggio ottico (meglio se a luce rossa, per vari fattori legati alla spettroscopia ad infrarossi, rispetto alla verde) (5) della FC sul polso è considerata relativamente accurata durante le attività aerobiche (cioè quando si usano tapis roulant, bici da interno o ellittiche) (6). Tuttavia, a causa delle differenze nella tecnologia tra fascia toracica (telemetrica) e monitor da polso (ottica), l’accuratezza del monitor ottico della FC da polso può variare ampiamente (6), con conseguente sottovalutazione o sovrastima di molti battiti, inoltre a causa di tonalità della pelle più scure e IMC, possono verificarsi errori più alti nella misurazione della frequenza (7). Le attività che includono movimenti eccessivi o irregolari del polso o del braccio possono causare errori nel monitoraggio della FC dei cardiofrequenzimetri da polso (ad es. boxe, aerobica e allenamento con i pesi o a circuito),ma nonostante queste limitazioni, i monitor da polso hanno ancora l’utilità nello stimare in modo retrospettivo i modelli d’intensità complessiva dell’esercizio (cioè in una settimana), per verificare se un cliente stia raggiungendo i propri obiettivi d’allenamento.

Sebbene la FC max possa essere misurata durante un test della capacità aerobica massima (noto anche come test del VO2max), che sarebbe sempre consigliato fare per una definizione precisa (8), ciò non è sempre possibile. Inoltre, per valutare la FCmax  potrebbero essere utilizzati test sottomassimali o prove sul campo (9).

Tuttavia grazie alla semplicità e alla convenienza, molti specialisti del settore sportivo, inclusi fisiologi dell’esercizio, personal trainer ecc., utilizzano una stima della FCmax prevista dall’età (APMHR). L’equazione che uso, basandomi su un ultimo studio approfondito nel campo delle FC (vedi anche: https://www.lucaventurichinesiologo.it/2020/04/19/relazione-tra-eta-e-frequenza-cardiaca-stima-della-fc-max/) è 207- (0,7 × età), che ha uno scarto ± 5-8 bpm. È importante ricordare che  la FC max calcolata con la formula 220- età potrebbe avere uno scarto superiore o inferiore di ±15 bpm e cmq non tiene conto di molte variabili fisiologiche (8) pur essendo ancora usata, talvolta, in ambito medico. 

Una volta stimata o calcolata la FCmax, è possibile utilizzare i dispositivi di monitoraggio della frequenza cardiaca per monitorare in modo efficace ed efficiente l’intensità dell’esercizio, basandosi sulla frequenza cardiaca target (FCtarget: frequenza cardiaca target = frequenza cardiaca massima misurata o prevista ×% dell’intensità desiderata). Sebbene il metodo di calcolo della FCtarget dalla FCmax sia una pratica comune, si notano alcune limitazioni, dato che oltre al potenziale calcolo impreciso per l’intensità dell’allenamento, le stime della FCmax non tengono conto dei farmaci, come i beta-bloccanti, malattie cardiovascolari, malattie metaboliche o disfunzioni tiroidee che alterano la FC a riposo (Resting Heart Rate – RHR) e durante l’esercizio. Per questo è fondamentale eseguire un’accurata anamnesi (https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSd9s0HmjVINFoxHdqeDS5VxSEBcS5m_KERg4zm6xe4S0d62Ig/viewform), per avere dei riferimenti in merito a problematiche e/o malattie acute o croniche presenti, nello stimare la FCtarget, che dovrebbe essere calcolata sempre da un medico o da un professionista dell’esercizio fisico (9).

Molti dispositivi tecnologici consentono anche di impostare la FCmax e FCtarget come la maggior parte dei dispositivi Polar, che permettono all’utente di immettere la frequenza cardiaca massima presa in origine (10) per una misurazione più accurata delle sessioni di allenamento. Altre app, come Fitbit e Garmin Connect, consentono agli utenti di accedere alle impostazioni, al profilo utente e alle FCzone (zone di frequenza cardiaca) per immettere una FCmax. Se possibile, una volta che un professionista dell’esercizio misura la FCmax, dovrebbe lavorare con il proprio cliente per assicurarsi che questa misurazione sia inserita nel dispositivo utilizzato; ad esempio per l’impostazione di un esercizio moderato io seguo le linee guida dell’ACSM che definisce un esercizio moderato dal 64% al 76% della FCmax (9) e inoltre, importante allo stesso modo, verifico, sopratutto durante allenamenti intensi, la HRR (Heart Rate Recovery – Recupero della FC) (3) tra gli intervalli dell’attività stessa, come metodo per verificare la risposta del sistema cardiovascolare all’esercizio.

Per calcolare l’intensità, rispetto all’utilizzo della sola FCmax, la formula di Karvonen (FC di riserva), sovviene a questo compito con l’equazione seguente:

(FCmax misurata o stimata – RHR o FC a riposo) ×% dell’intensità desiderata +FCriposo.

La RHR o FC a riposo, va rilevata sempre nelle stesse condizioni, a letto in posizione supina al mattino, con l’orologio, con cardiofrequenzimetri da dito o tramite il telefono con app che ne permettono la rilevazione. Si rileva appena svegli, tenendo conto che ci sono variazioni quotidiane di FC a riposo di circa il 5% e non sono allarmanti se non ricorrenti per più di 3 giorni consecutivi. Aumenti superiori al 5% sono in genere segno di affaticamento o di eccessiva intensità, mentre una diminuzione superiore al 5% viene spesso osservata in caso di eccessivo volume di esercizio (11)

L’American College of Sports Medicine (9) definisce la % della FC di riserva come segue:

• Molto leggero <30%
• Leggero 30 – 39%
• Moderato 40 – 59%
• Vigoroso 60 – 89%
• Vicino al massimale o massimale ≥ 90%

Alcuni dispositivi indossabili hanno la capacità d’impostare le zone come percentuale delle FC di riserva e molte tecnologie hanno la possibilità di accedere a zone di allenamento personalizzate che possono anche essere create ed inserite nel device indossabile. Senza tenere traccia dell’intensità spesso il cliente finisce per allenarsi in una “zona di lavoro” non corretta e non vede i miglioramenti sperati. 

Con la tecnologia di monitoraggio della FC che diventa più facilmente disponibile, questa è un’eccellente opportunità per noi professionisti dell’esercizio di sfruttare le conoscenze sull’allenamento fisico e combinarle con la tecnologia che i clienti possono utilizzare per ottimizzare la prescrizione degli esercizi (1).

Sonno e cibo: come aiuta la tecnologia

Un sonno adeguato e una corretta alimentazione sono essenziali per mantenere una salute e un benessere fisico, mentale, emotivo, sociale, professionale e accademico adeguati, ma soprattutto quando si segue un piano di attività fisica che sia rivolto al miglioramento del proprio stato fisico, sia quando si punti al miglioramento della performance sportiva.

Negli ultimi anni, soprattutto tra i giovani, ma in realtà è una tendenza che coinvolge tutte le persone, l’uso problematico del telefono cellulare (PMPU) e la depressione sono tra le grandi preoccupazioni per la salute pubblica. In uno studio di Zou L. e altri (12) è stata determinata l’associazione tra PMPU e sintomi della depressione, nonché il ruolo di mediazione della qualità del sonno. A 4.624 studenti universitari hanno sono stati somministrati un ​​questionario di autovalutazione per l’uso dei telefoni cellulari un questionario per stabilire l’indice di qualità del sonno (PSQI – Pittsburgh Sleep Quality Index) e il questionario sulla salute dei pazienti (PHQ-9) per valutare la PMPU, la qualità del sonno e i sintomi della depressione. Il 27,5% è stato classificato come PMPU, il 44,9% ha mostrato sintomi di depressione e il 15,6% ha riferito problemi di sonno, concludendo la necessità di un intervento precoce per la depressione, con particolare attenzione ai soggetti con PMPU e più specificamente a quelli con problemi di sonno. 

Inoltre se si pensa a quanto il lavoro e le attività della vita quotidiana, talvolta frenetiche,  già influiscano sullo stress, è facile immaginare quanto possa contribuire un sonno inadeguato all’aumento del rischio di avere effetti negativi sulla salute fisica e mentale. Gli esiti negativi più comuni includono aumento del rischio di disturbi dell’umore, riduzione delle difese immunitarie, aumento del rischio di patologie croniche come obesità e diabete (13,14).

Pensando soprattutto ai più giovani, negli ultimi anni meno dell’1% degli adolescenti di età compresa tra 11 e 19 anni ha raggiunto il punteggio previsto per i 5 componenti di dieta sana (assunzioni più elevate di frutta, verdura, pesce e cereali integrali ricchi di fibre e minori assunzioni di sodio e bevande zuccherate) e il 90% sono stati classificati con una dieta povera di questi componenti (15) 

Guardando alla fase successiva della vita, in una meta-analisi di cinque studi di coorte su larga scala con oltre 5.700 partecipanti di età compresa tra 18 e 39 anni è stato rilevato che solo il 7% ha soddisfatto quattro dei cinque requisiti dell’alimentazione sana secondo quanto stabilito dall’“Heart Association” (16).

Secondo una ricerca del 2015 più del 75% degli adolescenti ha uno smartphone e il numero di applicazioni per telefoni cellulari aumenta ogni giorno (17) Delle oltre 40.000 app. sulla salute disponibili nello store Apple iTunes, degli Stati Uniti, oltre il 50% viene scaricato meno di 500 volte e solo cinque app. costituiscono il 15% di tutte le app. sulla salute scaricate (18). 

Una delle sfide per noi professionisti dell’esercizio, ma anche e sopratutto per i professionisti in ambito medico, è ottenere informazioni accurate sui livelli individuali di sonno e sulla composizione della dieta quotidiana, per aiutare concretamente i clienti e per  capire di più dei due ambiti, che sono in stretto connubio con l’attività fisica. Senza queste informazioni fondamentali di base, è difficile avere un riferimento oggettivo sui cambiamenti pratici e/o sul trend dei progressi. Sebbene ci sia una svolta ironica nel fatto che l’uso della tecnologia tende ad avere un impatto negativo sul sonno e sulla dieta, ci sono anche numerosi vantaggi sulle influenze positive di entrambi. 

App. per il controllo del cibo

Di seguito sono riportate le descrizioni di alcune app. e dispositivi di alto livello che possono essere utili per monitorare la dieta:

– MyFitnessPal: questa app. gratuita per esercizi e fitness aiuta a tenere traccia dell’assunzione giornaliera di cibi e bevande e calcola tutti i nutrienti e le calorie quotidiane. L’app analizza i modelli e identifica gli alimenti di cui hai bisogno per mangiare di più o di meno in un determinato giorno;

– Fitbit: questo dispositivo indossabile tiene traccia dell’assunzione di cibo, del sonno, dell’attività, dell’esercizio fisico e del peso. Può sincronizzarsi con uno smartphone e monitorare i progressi a lungo termine, verso gli obiettivi;

– Inoltre le applicazioni ufficiali dei dispositivi Samsung e Apple che sono aggiornati costantemente ed affidabili.

App. per il controllo del sonno

Relativamente al sonno, per valutare come un atleta o un cliente, risponda al ciclo di allenamenti, la misurazione della HRV (Variabilità della Frequenza Cardiaca) è uno tra i più efficaci e promettenti metodi per la misurazione del carico dell’allenamento. Ho già parlato della misurazione della RHR (FC a riposo), tuttavia la HRV si basa sulla differenza che c’è nei tempi di contrazione tra un battito e l’altro, che sono minimi, si tratta di millisecondi, ma queste differenze sono fisiologicamente correlate con le interazioni pressorie dell’attività respiratoria e con le inflluenze esercitate sul muscolo cardiaco dai rami del sistema nervoso simpatico e (VLF Very Low Frequency, LF Low Frequency) e parasimpatico (HF High Frequency) (11). 

Negli ultimissimi anni le fasce cardio Bluetooth consentono di poter effettuare la lettura della HRV, grazie a pratiche applicazioni scaricabili sugli smartphone (Welltory: EKG Stress Test & HRV, HRV4 Training, EliteHRV). Le app. forniscono solitamente molti valori, ma tra questi il valore rMSSD si ritiene fornisca  la misura più affidabile per il monitoraggio costante nel tempo dell’andamento del valore HRv. Sostanzialmente rMSSD rileva la misura dell’attività del sistema parasimpatico, un basso indice è sintomo di scarsa attività parasimpatica, dunque difficoltà nel recupero da uno sforzo o da una situazione di elevato stress. 

Cosa può influire sull’HRV nel breve termine: stress, privazione del sonno, nutrizione, sovrallenamento, alcuni farmaci. Nel lungo termine invece: malattie croniche, infiammazioni, mancanza cronica di sonno, mancanza cronica di forma fisica, sovrallenamento cronico, stress costanti del quotidiano. Per lo stato d’animo detto anche “mood state” esistono su app e anche online le valutazioni POMS, che servono per valutare stati d’animo transitori e distinti tra di loro (19).

La misurazione per la HRV va fatta al mattino, a letto, senza luce e in ambiente silenzioso. Il tempo di misurazione con app è relativamente breve e va considerato dunque il valore rMSSD, mentre se dotati di fascia Bluetooth, con misurazione sopra i 300 battiti, cioè di 5 minuti circa, hanno la possibilità di poter ottenere la misurazioni di onde LF e HF e del rapporto tra le due onde stesse (11) 

Altri strumenti di misurazione 

I clienti, così come gli appassionati di fitness e gli atleti, possono monitorare l’intensità dell’esercizio in più modi durante un allenamento. Ad esempio, i Watt e/o la velocità (m/s) possono essere utilizzati insieme alla FC per una registrazione più dettagliata dell’allenamento. I dispositivi di fascia più alta hanno la capacità di misurare (o integrare informazioni da altre tecnologie) la velocità/potenza in bicicletta o la velocità di percorrenza.  Sebbene i watt e/o la velocità siano indicatori diretti di prestazione, la FC può essere influenzata da fattori come il calore o la disidratazione. Ad esempio, la FC target sarà più elevata, con lo stesso carico di lavoro assoluto, quando l’attività si svolge in ambiente caldo, rispetto ad un ambiente più freddo. La disidratazione farà inoltre aumentare la FC per un determinato carico di lavoro, rispetto all’esercizio in uno stato idratato (20). Usando una FCtarget, in combinazione con altre misure, ho potuto rilevare che aiuta i clienti a rendere al meglio nella prestazione, qualsiasi essa sia, lo motiva anche a fare meglio e contribuisce nel contempo a ridurre il rischio di problematiche legate al calore, disidratazione o sovrallenamento (21).

Potenziometri

A differenza di un cardiofrequenzimetro, che misura la FC e offre comunque dei corrispettivi della prestazione, un misuratore di potenza, mostra il lavoro che si sta eseguendo in misura diretta e in tempo reale. Ciò offre enormi vantaggi di stimolazione poiché si può sapere come la prestazione stia andando e quanto può essere protratta nel tempo e/o per una determinata distanza. Questo è senza dubbio il modo più efficace per affrontare le lunghe distanze, quando si deve fare molta attenzione alla prestazione, come nella caso dei ciclisti. 

Un misuratore di potenza è il “display della potenza di bordo” (che utilizza i Watt per misurare il lavoro), quindi il vantaggio più grande è che ti consente di allenarti nella zona di potenza adatta e corretta per l’occasione.

Il Watt [power (W)] esprime la forza (force) necessaria a spostare una massa per uno spazio (distance) in rapporto al tempo (time) noto: Potenza(W)= forza x distanza/tempo; ossia: 1W= 1Nm/s. In altre parole spostare 1 Newton metro in 1 secondo costa energia di 1 Watt. Tradotto: la massa sei tu più la tua bici e la distanza è la strada. 

Spostare una bicicletta, tuttavia, è una situazione molta più complicata, poiché la sua resistenza al movimento è tutt’altro che coerente. In parole povere, quindi, ciò equivale a: potenza= forza x velocità. Questa è la chiave per capire come funziona un misuratore di potenza: essenzialmente sta applicando quell’equazione a una determinata parte della bici, che sia l’asse del movimento centrale, la pedivella, il mozzo, l’asse del pedale ecc. La misurazione accurata di questa forza è una delle maggiori sfide che i produttori di misuratori di potenza devono affrontare e quindi i dettagli più piccoli diventano importanti.

La prima cosa che bisogna fare quando si possiede un misuratore di potenza e si vuole proseguire all’uso, è eseguire un test, dal quale estrapolare le zone di allenamento. Il test standard per l’allenamento di potenza è il test FTP (Functional Threshold Power) di 20 minuti (trovi i riferimenti qui: https://www.lucaventurichinesiologo.it/2020/05/04/ciclismo-limportanza-di-un-allenamento-globale/) 

Una volta che conosci il tuo FTP puoi calcolare le tue zone di allenamento come segue:

Tabella 1: zone di allenamento, modalità di allenamento e % di FTP relativa.

Per migliorare la tua forma fisica, il tuo corpo ha bisogno del giusto mix di allenamento e recupero, ma senza un misuratore di potenza che fornisca dati chiari e precisi, è molto facile allenarsi troppo duramente o troppo facilmente per ottenere i risultati desiderati.

I misuratori di potenza sono particolarmente utili per eseguire intervalli, soprattutto di HIIT  e differenza della FC non c’è ritardo nel feedback, quindi il tuo sforzo risulta sincrono con l’intensità per l’intera durata dell’intervallo, cosa che con la FC è difficile valutare, poiché quando il cuore accelera, per stare al passo con lo sforzo muscolare, la FC aumenta raggiungendo il picco successivamente allo sforzo stesso, non durante e in modo sincrono. L’uno e l’altro parametro se usati insieme danno sicuramente un valore aggiunto per osservare l’andamento completo di un allenamento, come scritto in precedenza.

Il monitoraggio della potenza ti consente di confrontare l’allenamento con altri allenamenti o con le gare, se sei un ciclista che gareggia, in modo da analizzare se la modalità di allenamento che hai svolto funziona davvero o se è necessaria una strategia diversa.

Importante è calibrare il misuratore di potenza regolarmente e ciò ti assicura che non stai pedalando con numeri più alti o più bassi della realtà, ma ti stai allenando al giusto livello.

Errori di dati da evitare:

• Non calibrare il misuratore di potenza regolarmente. Esegui una calibrazione in modo costante;
• Confondere la potenza media, con la potenza normalizzata. La potenza normalizzata comprende gli intervalli e gli sforzi verificatesi durante l’intera uscita. La potenza media farà semplicemente una media della sessione di allenamento nel suo insieme, il che può portare a un’interpretazione errata di sessioni più intense e che potrebbero essere state più faticose.
• Dimenticarsi di azzerare un misuratore di potenza prima della pedalata e quindi fare affidamento su dati imprecisi. Pensa all’azzeramento di un misuratore di potenza come lo stesso processo del ripristino di una serie di scale di misurazione. La pressione dell’aria, le temperature ambiente e altre cose che possono alterare le letture del misuratore di potenza tra le uscite. Pertanto “azzerando” il misuratore di potenza prima di ogni pedalata si cancella la coppia residua e s’imposta una linea di base precisa su cui lavorare.
• Non riconoscere le differenze tra indoor e outdoor: la prima comporta l’assenza di resistenza all’aria, mentre all’esterno ci sono molte variabili come il vento e i guadagni di  potenza dovuti al percorso. 

Proprio in merito a quest’ultimo punto, posso specificare che con le ultime edizioni degli smart turbo trainer, il livello si è alzato di molto, sia per quello che concerne l’attendibilità e la riproducibilità del dato, ovviamente discostando i fattori di inerzia dell’aria e della spesa energetica dovuta alla guidabilità del mezzo, con tutto ciò che ne consegue. 

Attualmente, i misuratori di potenza possono essere posizionati in cinque aree chiave di una bici. Naturalmente, ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Questi sono:

• Il mozzo della ruota posteriore;
• Il movimento centrale/mandrino;
• Sullo spider guarnitura;
• Sul pedale;
• Sulla pedivella.

Di modelli ce ne sono moltissimi e vanno scelti in base all’uso che si fa della bici come attività di moto sportivo, alla tipologia di misurazione che si vuole ottenere e al prezzo che si è disposti a spendere. La stragrande maggioranza dei misuratori di potenza trasmettono tramite ANT +, consentendo di connettersi alla maggior parte dei sistemi di computer per bici. I misuratori di potenza più recenti offrono anche la connettività Bluetooth Smart, utile per la connessione a smartphone o l’aggiornamento del firmware.

Accellerometri 

Un fattore chiave che contribuisce alla convergenza della tecnologia sui dispositivi che i clienti possono usare è stato il significativo progresso nella tecnologia dell’accelerometro. 

L’uso di accelerometri nei sistemi di telefonia mobile (vale a dire smartphone) ha portato ad un aumento della domanda di accelerometri di alta qualità e questa richiesta ha portato ad una maggiore disponibilità di una più potente tecnologia di accelerometri a basso costo, ciò legato ad un fattore numerico produttivo elevato degli smarthpone, per cui la maggior parte sono dotati di accelerometri e unità GPS integrati. Quindi sono state create e rese disponibili anche numerose app. per telefoni cellulari per monitorare l’attività (le cosiddette “moves app”). 

Ci sono ancora una serie di problemi che devono essere risolti per sfruttare totalmente questa capacità, ma l’enorme crescita nel settore degli smartphone probabilmente stimolerà ulteriore innovazione e perfezionamento di queste applicazioni (22). 

Questo è molto plausibile anche in base a studi recenti che si basano su analisi pluriennali di come e quanto può incidere una misurazione costante con device elettronici e multimediali eseguiti dalle persone per essere in contatto più diretto e con continuo scambio anche con i professionisti sanitari e con i professionisti del movimento. In uno studio del 2019 di Smirnova e altri (23), riportato anche sull’edizione di Gennaio e Febbraio 2020 di “Insight” della Johns Hopkins Medicine, è stato evidenziato come la quantità di attività fisica svolta, che può essere stimolata e osservata con device tipo gli accellerometri, supera i predittori tradizionali della mortalità a 5 anni, come età, fumo, diabete, consumo di alcol o storia di cancro o malattie cardiache. Ciò sottolinea l’importanza della tecnologia indossabile per fornire biomarcatori riproducibili, imparziali e prognostici della salute, facendo proprio accenno ai sensori meccanici indossabili, come un orologio, una cintura o un braccialetto per tracciare il movimento. 

“Le persone possono sopravvalutare o sottostimare nei sondaggi quanto e quando si muovono, ma i dispositivi indossabili forniscono dati precisi che tagliano il pregiudizio e le congetture”, afferma Jacek Urbanek (23), Assistente Professore di Medicina presso la “Johns Hopkins University School of Medicine” e membro del gruppo di ricerca.

I ricercatori si sono concentrati sulla quantità totale di attività fisica e sugli orari in cui i partecipanti, che avevano tra i 50 e gli 84 anni, erano più attivi durante il giorno e hanno scoperto che la quantità di attività fisica accumulata durante ogni giorno era il più forte predittore di mortalità a cinque anni. A ciò fanno seguito l’età e l’attività da moderata a vigorosa. Confrontando i dati di una persona deceduta entro cinque anni con una persona sopravvissuta, i ricercatori hanno affermato di essere in grado di classificare correttamente il rischio di mortalità utilizzando gli accelerometri con una precisione del 30% in più rispetto alle informazioni sullo stato del fumo e sono stati in grado di classificare correttamente il rischio di mortalità utilizzando gli accelerometri con una efficacia del 40% in più rispetto all’utilizzo di informazioni come, ad esempio, malattie importanti e/o croniche. I ricercatori sperano di utilizzare i propri dati per aiutare a progettare studi clinici per confermare il potenziale dell’attività fisica per aumentare la durata della vita.

Uno studio che si sta conducendo e pubblicato su “U.S. National Library of Medicine” condotto da Aasdahl e Helbostad (24) sta evidenziando come la tecnologia indossabile possa stimolare l’attività fisica nei pazienti con dolore cronico. Il dolore cronico è un grosso problema con profonde conseguenze per gli individui e le società, ma l’esercizio fisico e l’attività fisica svolgono un ruolo importante nel trattamento del dolore cronico. 

In merito allo studio ci sono due gruppi, uno di controllo e uno d’intervento. Il gruppo di controllo ha indossato la stessa tecnologia indossabile del gruppo di intervento, ovvero un braccialetto connesso ad un’app. dello smartphone, ma non ha ricevuto alcun feedback sul livello di attività. I feedback ai soggetti del gruppo di intervento riguardano informazioni sul livello di attività fisica – PAI (Personal Activity Intelligence), che guadagnano ogni settimana. 

Guadagnano punti PAI ogni volta che la FC aumenta: e maggiore è la FC, più velocemente hanno guadagno di PAI. Ricerche precedenti hanno dimostrato che coloro che hanno raggiunto 100 PAI o più ogni settimana, nel tempo vivono per una media di oltre otto anni in più rispetto ad altri.

Durante lo studio tutti i partecipanti prenderanno parte ad un tradizionale programma di riabilitazione ospedaliera. Il programma prevede due periodi presso il centro di riabilitazione con due settimane a casa nel periodo intermedio allo studio. Il tempo trascorso per l’attività fisica e il numero di PAI guadagnati verranno conteggiati durante il periodo a casa.

Le misurazioni effettuate hanno due tipi di risultati: primario e secondario.

Primario, ovvero in un periodo di 2 settimane (il periodo intermedio a casa tra i due soggiorni presso il centro di riabilitazione):

• Livello di attività raggiunto: tempo trascorso svolgendo attività fisica da moderata a vigorosa (minuti/giorno);
• Numero di PAI: numero medio di punti PAI (Personal Activity Intelligence) raggiunti a settimana;
• Percentuale di raggiungimento di 100 PAI alla settimana.

Secondarie, ovvero in un periodo di 6 settimane (dall’inizio alla fine del programma di riabilitazione):

• Assorbimento di ossigeno: assorbimento di ossigeno sottomassimale misurato dal test di Astrand su ciclo (25);
• Sintomi di ansia e depressione: questionario HSCL-25;
• Dolore medio: Visual Analogue Scale (VAS), costituita da una linea orizzontale in cui le estremità sono definite come limiti estremi da sinistra (0-nessun dolore) a destra (100, peggior dolore immaginabile). Al paziente viene chiesto di segnare il suo livello di dolore sulla linea tra i due endpoint. La distanza tra “nessun dolore” e il segno definisce quindi il dolore del soggetto;
• Qualità della vita correlata alla salute: questionario EQ5;
• Peso corporeo in kg;
• BMI (kg/m2);
• Esempi di accelerometri.

BodyMedia FIT: è una versione di accelerometro basato sulla ricerca noto come SenseWear Armband. SenseWear è un dispositivo di attività multi sensore che viene indossato sulla parte superiore del braccio. Integra i dati di movimento di un accelerometro tridimensionale con varie variabili relative al calore (ad esempio, flusso di calore) e risposta galvanica della pelle per stimare la spesa energetica (Energy Expanditure). FIT utilizza la stessa tecnologia del dispositivo Sense Wear, ma è progettato per facilitare l’autocontrollo personale e il controllo del peso. Il dispositivo è dotato di un’interfaccia per l’orologio e può connettersi in modalità wireless tramite Bluetooth con applicazioni per smartphone per il monitoraggio dei dati. Ha batterie ricaricabili che possono essere utilizzate per raccogliere e archiviare dati per 2 settimane. I dati possono essere scaricati tramite un cavo USB e visualizzati tramite uno strumento software personalizzato sul web (ProConnect), per monitorare i risultati nel tempo. Il software dispone anche di uno strumento integrato per la segnalazione dell’apporto calorico, che consente di tenere traccia del bilancio energetico e d’impostare e monitorare gli obiettivi di perdita di peso.

DirectLife (DirectLife, Philips Lifestyle Incubator, Amsterdam, Paesi Bassi) è un accelerometro triassiale che utilizza la stessa tecnologia di un dispositivo basato sulla ricerca: Tracmor. DirectLife è piccolo (3,2 × 3,2 × 0,5 cm) e leggero (12,5 g) e progettato per migliorare la vestibilità. Può essere indossato alla cintura o portato in tasca. Inoltre è impermeabile fino a 3m di profondità. DirectLife ha una durata della batteria di 3 settimane e una memoria interna in grado di memorizzare i dati fino a 21 giorni. I dati vengono scaricati direttamente sul sito Web tramite un cavo USB.

Fitbit: è un accelerometro triassiale progettato per essere agganciato a una cintura o cintura. È uno strumento piccolo (19,5 × 5,5 × 14 mm) e leggero (12 g) che fornisce informazioni sui piani fatti, la distanza percorsa e calorie bruciate. La batteria di Fitbit dura da 5 a 7 giorni e ha una memoria interna in grado di memorizzare i dati per un massimo di 30 giorni. La funzione di trasferimento dati al sito Web è wireless. La caratteristica unica di Fitbit è che fornisce informazioni anche sull’efficienza del sonno, anche se pare con una tendente sovrastima.

The Gruve: è un accelerometro omnidirezionale in grado di misurare l’intensità dell’attività, la durata e le calorie bruciate durante il giorno. La batteria del Gruve dura da 3 a 5 giorni e conserva i dati per un massimo di 7 giorni. Una caratteristica unica di Gruve è che il monitor vibra per indurre a muoversi se si è stati seduti per 57 minuti consecutivi.

Jawbone UP è un accelerometro tridimensionale da polso in grado di misurare il livello di sonno, il tempo di attività e l’assunzione di cibo durante il giorno. La banda UP è collegabile a un dispositivo iOS (iPhone 3GS o superiore) tramite un cavo standard da 3,5 mm per sincronizzare i dati. L’UP è resistente all’acqua fino a 1m e ha una durata della batteria di 10 giorni. Paragonabile a Gruve, anche la funzione di vibrazione è incorporata per stimolare al movimento.

Nike + FuelBand è un accelerometro tridimensionale indossato al polso, che valuta il movimento del corpo, i passi compiuti, la distanza e le calorie bruciate. I dati possono essere sincronizzati con Nike direttamente con connessione web, tramite la chiusura, che funge anche da cavo USB o dall’applicazione per dispositivi iOS (iPhone), tramite Bluetooth. La batteria di FuelBand dura fino a 4 giorni e la banda utilizza una serie di 100 luci mini-LED per fornire una chiara presentazione dei dati relativi all’attività fisica (ovvero passi, distanza ed energia spesa nell’attività).

Il Personal Activity Monitor (PAM) è un accelerometro triassiale piccolo (5,8 × 4,2 × 1,3 cm), leggero (28 g). PAM fornisce comunicazioni wireless con collegamento al computer e Bluetooth ad applicazioni per smartphone (iOS e Android). La caratteristica unica di PAM è che la durata della batteria (cioè 12 mesi) del PAM è molto maggiore di quella di altri dispositivi. I dati possono essere memorizzati per un massimo di 3 mesi. Solitamente consiglio ai clienti uno dei dispositivi elencati, o in alternativa l’uso delle App. Android o Apple per il controllo delle attività giornaliere e dell’attività fisica legate a passo, distanza percorsa, Kcal (assunte e cosumate), peso e FC. 

Nel lavoro che svolgo, negli ultimi anni, utilizzo con i clienti, in particolare in allenamenti ad alta intensità, tipo HIIT ed esercizi funzionali alla forza, un accelerometro di alta qualità specifico, uno dei migliori in commercio, ovvero Beast (https://www.thisisbeast.com/it).

Il tracker, marchio elitario di un’azienda che trova sede a Brescia, è un dispositivo con il quale si riescono a rilevare dati precisi sullo spostamento del carico, permettendo di vedere in tempo reale nel grafico l’intensità della spinta, le variazioni minime tra una ripetizione e l’altra e molto altro; in sostanza un vero marker dello sforzo personale del soggetto. 

Gli studi degli ultimi decenni attestano come monitorare le proprie prestazioni in tempo reale induca notevoli adattamenti e migliori la condizione motivazionale (26) e inoltre Beast sostituisce le ingombranti apparecchiature oggi disponibili per misurare le performance, poiché l’algoritmo brevettato fornisce dati con un livello di precisione paragonabile ai sistemi professionali di monitoraggio delle prestazioni fisiche presenti sul mercato. 

Nel 2017 uno studio di Balalobre-Fernandez e altri ha dimostrato come il sensore Beast sia valido, efficace e preciso per la misurazione della velocità del bilanciere e dell’attrezzo sul quale viene posizionato, rispetto ad un trasduttore lineare ed adatto per l’analisi dei profili di velocità del carico negli esercizi (27). 

Questi risultati rivelano il potenziale che questo sensore offre agli allenatori e ai professionisti dell’esercizio fisico per avere una visione a 360° dell’atleta o del cliente durante e successivamente ad allenamenti di forza e di condizionamento muscolare.

Inoltre si tratta di un sensore di piccole dimensioni (20 x 19 x 40 mm) e leggero (38 grammi), dotato di accellerometro, giroscopio e magnetometro, con una batteria di 8 ore di autonomia, compatibile con dispositivi iOS (iPhone 4s e modelli successivi, iPad 3 e modelli successivi) Android (Android 4.3 e successivi) con connettività Bluetooth 4.0. Il magnete integrato permette una rapida adesione agli accessori, come manubri, kettlebell, bilancieri e pacco pesi, oltre a ciò è possibile avere in dotazione accessori come braccialetto e pettorina indossabile, in cui inserire il magnete, per eseguire e tracciare una moltitudine di esercizi. Beast è disponibile in due versioni, Athlete e Trainer, per adattarsi alle esigenze specifiche di ognuno. Dal “Fitness Enthusiast”, all’Atleta fino al Personal trainer o Allenatore. 

Figura 2: posizionamento del sensore con magnete direttemene sull’attrezzo

Beast permette di scegliere una vasta gamma di esercizi e di movimenti compresi nella lista dei workout disponibili, ma permette altresì di crearne di altri e ulteriori, così da  espandere la lista degli esercizi disponibili da poter monitorare. È incredibile come si possa osservare l’intensità in metri/secondo e in Watt di ciascuna ripetizione in diversi esercizi, avendo la possibilità nei recuperi tra le serie e nelle pause tra un esercizio e l’altro di vedere i progressi o i decrementi, promuovendo un feedback anche nel trainer sulla ricerca di strategie di miglioramento della velocità di spinta, della esplosività di un salto o del sollevamento di un peso. 

Figura 3: possibilità di confrontare nei recuperi le diverse serie svolte. Posizionamento del dispositivo sul pacco pesi della Lat Machine. Sono visibili le ripetizioni tra le serie con possibilità di osservare le variazioni di velocità esecutiva (m/s) e di potenza (Watt).  

Figura 4: grafico delle differenze tra l’esercizio eseguito nella seduta e lo stesso esercizio, ma eseguito la volta precedente.

Dopo ogni sessione di allenamento, i dati potranno essere salvati sul portale on line di Beast, così le prestazioni possono essere visualizzate nel tempo e ciò consente di osservare le curve analitiche per capire se ci ritrova in overtraining, oppure si sta progredendo secondo i piani, in modo da migliorare l’approccio futuro.

Recenti studi stanno però procedendo nello sviluppo di nuovi dispositivi comunque precisi, ma a costi più bassi, tant’è che presto sul mercato potremmo trovare un prodotto per smartphone con un’approssimazione molto elevata fruibile a più persone (28).

Conclusioni

Le applicazioni per la tecnologia indossabile stanno rapidamente aumentando, soprattutto i maggiori impatti previsti nel campo della tecnologia indossabile risiedono nell’usabilità, finalità e integrazione con oggetti di uso comune (29). Basti pensare a quanti studi emergenti, in diversi campi, dalla telemedicina, allo sport d’élite, passando per il mondo del fitness, esemplificano le vaste possibilità d’intervento e monitoraggio con la “wearable tecnologies”.

Oggi la maggior parte delle persone apprezza molto l’accesso alla tecnologia quotidiana; tuttavia la stessa priorità non è sempre data ad un’alimentazione sana e un sonno sufficiente. I professionisti del movimento possono focalizzare l’attenzione sull’uso delle strategie di promozione della salute per aiutare i clienti a cambiare i loro comportamenti e in questo le informazioni delle app. possono essere utilizzate per identificare modelli che compromettono la salute, rendendo possibile una maggiore collaborazione con i clienti per risolvere problemi del loro stile di vita, aiutarli a cambiare il comportamento attraverso la presa di coscienza di ciò che stanno attualmente svolgendo e motivarli a fare piccoli e semplici modifiche nel loro quotidiano.

Cosa dovrebbe fare un cliente o un professionista diligente quando cerca gli ultimi vantaggi nel mercato dei dispositivi indossabili? Innanzitutto, considerare il prezzo; qual è l’importo realistico che si è disposti a spendere. In secondo luogo, sapere quali funzionalità  il dispositivo deve aver in relazione ai dati che occorrono e ai parametri che desidero, in base alle attitudini del cliente e al programma che svolge. La maggior parte dei tracciatori di attività si basano sul conteggio dei passi e sul rilevamento della FC, non offrono molto di più, ma per raggiungere gli obiettivi di fitness e rimanere motivati, queste caratteristiche potrebbero benissimo bastare.

La differenza nel possedere un dispositivo con più rilevamenti di parametri sta nel fatto che man mano il professionista può monitorare i progressi del cliente (anche in tempo reale) e fornire feedback corretti e puntuali (2) e ciò consente di personalizzare ancora di più il programma sulla base dei parametri correlati ed aggiunge un notevole interesse anche, e soprattutto, per il cliente che nota “monitor-based” la propria efficacia ed efficenza nell’esecuzione del programma d’esercizio fisico.

I dispositivi indossabili diventeranno meno visibili, attraverso una perfetta integrazione con i vestiti e con gli oggetti d’uso comune, ma avranno anche il potenziale di espandersi al monitoraggio invasivo attraverso la nanotecnologia. I futuristici Tech-Tats (Chaotic Moon, Austin, Texas) sono tatuaggi realizzati con inchiostro elettroconduttivo in grado di connettersi a sensori avanzati, premuti contro la pelle di chi lo indossa. Questo tipo di “biotecnologia indissabile” può essere utilizzata per monitorare la FC e i segni vitali, il monitoraggio della fitness, la trasmissione di informazioni sanitarie critiche su base settimanale o mensile e persino intervenire in caso di emergenza sanitaria da remoto (29).

La tecnologia indossabile offre interessanti possibilità, come descritto nel testo, nel modo in cui noi professionisti del movimento ci possiamo “connettere” ai clienti, soprattuto in questo periodo con il mondo dell’online, grazie al quale si possono creare numerose opzioni per espandere il numero di persone che possono essere allenate in qualsiasi momento, sia nella stessa città o paese, che in tutto il mondo.

Riferimenti bibliografici

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