IT201600083609A1

IT201600083609A1 - Apparecchiatura per l'esercizio fisico e la riabilitazione adattato specificamente.

Info

Publication number: IT201600083609A1
Application number: IT102016000083609A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Volterrani; Ferdinando Iellamo; Cristiano Maria Verrelli; Marco Tiberti; Patrizio Tomei
Original assignee: San Raffaele Roma S R L
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2018-02-09
Also published as: WO2018029717A3; CN109803731A; EP3496826B1; US20190175988A1; US11198037B2; WO2018029717A2; CN109803731B; EP3496826A2

Description

Apparecchiatura per l'esercizio fisico e la riabilitazione adattato specificamente.

La presente invenzione riguarda una apparecchiatura di esercizio fisico e riabilitazione individualmente adattata.

Più precisamente, l'invenzione riguarda un metodo ed un apparato da utilizzare nel campo di attività fisica e di programmi di esercizio fisico in individui sani e pazienti con malattie croniche.

Arte anteriore

I benefici per la salute di un regolare esercizio fisico e dell'attività fisica sono difficili da ignorare. L'esercizio fisico può aiutare a prevenire l'aumento di peso in eccesso o aiutare a mantenere la perdita di peso. Essere attivi aumenta le lipoproteine ad alta densità (HDL) e diminuisce i trigliceridi insalubri mantenendo il sangue con fluidità uniforme con una diminuzione del rischio di malattie cardiovascolari. L'attività fisica regolare può migliorare la forza muscolare e aumentare la resistenza offrendo allo stesso tempo l'ossigeno e le sostanze nutritive ai tessuti e aiutare il sistema cardiovascolare a lavorare in modo più efficiente. D'altra parte, il crescente invecchiamento della popolazione con la prevalenza di malattie croniche (quali, ad esempio, insufficienza cardiaca cronica, morbo di Parkinson, artrite reumatoide) e i costi crescenti hanno portato alcune sfide sanitarie uniche per la nostra società globale: si prevede che trattando i pazienti attraverso un approccio personalizzato, l'assistenza sanitaria sarà più efficace e sostenibile. Tuttavia, la "dose ottimale" di esercizio, definita in termini di volume e intensità di esercizio, necessaria al fine di ottenere dei miglioramenti nella capacità aerobica, il controllo metabolico e gli indicatori prognostici, rimane ancora un problema cruciale senza risposta: la definizione della dose ottimale di esercizio per massimizzare i risultati di salute è ormai considerata una priorità ([7], [9], [11]). In altre parole, quanto esercizio fisico è sufficiente, e non troppo alto o troppo basso, per migliorare in modo sicuro i parametri di salute non è noto. La determinazione e la gestione della "dose efficace" di esercizio risulta essere fondamentale non solo per i soggetti sani al fine di massimizzare i risultati di salute, ma anche e soprattutto per i pazienti con malattie croniche: gli autori della presente invenzione recentemente hanno osservato, nei maratoneti così come nei pazienti con insufficienza cardiaca cronica, che i programmi di formazione di esercizio guidati dal metodo TRIMPi (impulsi individualizzati di allenamento) inducevano una risposta curvilinea dose-dipendente in diversi parametri che esplorano la regolazione cardiaca ANS (sistema nervoso autonomo), valutata a riposo, aumentando nel contempo la capacità funzionale e la prestazione sportiva ([4], [5]). Il vantaggio di aumentare la performance fisica, aumentando il carico di allenamento calcolato individualmente da dosi moderate a dosi più elevate di esercizio è quindi quello di essere in realtà ponderato contro la mancanza di un miglioramento della modulazione vagale cardiaca e, specialmente nei pazienti con insufficienza cardiaca cronica, contro il possibile aumento del rischio di eventi (cardiaci) negativi.

Le attuali linee guida per l'esercizio fisico sia negli individui sani sia malati sono mirati alla percentuale della frequenza massima cardiaca (HR) o ai valori di riserva HR (HHR), quest'ultimo viene monitorato attraverso monitor indossabili di frequenza cardiaca. La frequenza cardiaca è in genere utilizzata come misura dell'intensità di esercizio durante gli esercizi di allenamento/riabilitazione. Ad esempio, nei nostri studi recenti teorico/sperimentali [8] e [10], si è dimostrato che è possibile costruire ciclo-ergometri/tapis roulant tecnologicamente avanzati che sono in grado di regolare automaticamente il carico/velocità, rispettivamente, al fine di regolare con precisione l'HR di un soggetto sano per un dato valore di riferimento costante HR*. Questo viene fatto fornendo in retroazione (e facendolo elaborare da un controllo di apprendimento avanzato) l'HR misurata (che viene misurata in modo standard con hardware/sensori tradizionali), senza conoscere i parametri del sistema che dipendono sia dallo specifico individuo che si allena sia dalle sue specifiche condizioni effettive. D'altra parte, l'idea di adattare on-line il riferimento HR sulla base della variabilità della frequenza cardiaca (HRV) (analizzata a breve termine) monitorata durante l'esercizio è qui solo implicitamente e intuitivamente motivata : HRV non può più essere considerata un effetto di target di allenamento da valutare generalmente in condizioni di riposo. C'erano, infatti, evidenze in letteratura [2] che una grande diminuzione di un determinato indice HRV (rapporto LF/HF) appare quando si passa dalla soglia di sub-ventilazione a quella di sovraventilazione.

Finora, nessuno strumento integrato di esercizio di allenamento o di riabilitazione (HRV e TRIMP -impulsi di allenamento - o TRIMPi) è in grado di valutare e di evitare, sulla base individuale e del momento contingente e senza uso di tecniche continuamente invasive e/o metodi indiretti, costosi e complessi, il passaggio da un sub-massimale aerobico "ottimale" ("sicuro ed efficace") ad un esercizio aerobico-anaerobico quasi massimale ("parzialmente efficace e/o meno sicuro")

Il tempo è maturo per prendere in considerazione in modo efficace la necessità di eseguire una attività fisica regolare tecnologicamente avanzata al di fuori delle impostazioni sorvegliate dal medico, come una questione cruciale per i soggetti sani e i pazienti, con i processi fisiologici relativi ai cambiamenti concomitanti nella capacità individuale del fisico nel corso del tempo presi specificamente in considerazione.

A questo proposito, si deve riconoscere e sottolineare che i programmi di allenamento basati esclusivamente sulla percentuale massima delle risorse umane o FCR rischiano di imporre un carico interno variabile a livello individuale. I soggetti che esercitano a per esempio, 40-70% FCR possono individualmente lavorare diverse intensità relative. Secondo questo concetto, è stato osservato un'ampia variabilità inter-soggettiva nella risposta del lattato (ad esempio, un indicatore di carico interno) in individui con capacità aerobica simile mentre si allenavano alla stessa percentuale di V02max (ad esempio, un indicatore di dispendio energetico). Inoltre, HR è sotto il controllo simpatico e parasimpatico, le principali determinanti della HR, sia a riposo sia durante l'esercizio fisico, e questo non può essere distinto con una semplice analisi delle risorse umane grezze. Questa limitazione è ulteriormente aumentata nei pazienti con malattie cardiache, i pazienti ad esempio con insufficienza cardiaca cronica, a causa della incompetenza cronotropa e del trattamento con betabloccanti. Questo concetto è in accordo con l'attuale consenso generale che l'esercizio fisico di allenamento dovrebbe essere su misura rispetto allo stato clinico e funzionale del paziente ([7, 9]). Inoltre, una recente scoperta indica che la frequenza cardiaca di allenamento può dipendere dai cambiamenti molecolari del nodo sino atriale (SA), supportando l'ipotesi che l'allenamento potrebbe influenzare HR in modo più complesso di quanto generalmente considerato (vedere [3]).

Come accennato in precedenza, le risposte cardiovascolari all'esercizio acuto e cronico sono determinate principalmente da cambiamenti acuti e adattamenti nel sistema nervoso autonomo (ANS) di controllo, vale a dire modifiche di attività del simpatico e del parasimpatico per il sistema cardiovascolare, che possono essere rilevate e monitorate da metodologie non invasive.

In questo contesto, l'analisi di HRV - analisi spettrale di potenza per esempio potrebbe essere realisticamente efficace nell'aiutare i programmi di allenamento, oltre a monitorare lo stato di allenamento. Questo approccio potrebbe anche rispondere alle crescenti richieste di informazioni generate dal diffuso utilizzo di cardiofrequenzimetri personali indossabili ([1]), facendo appello in tal modo ad una vasta popolazione di individui attivi. Un aspetto tipico di esercizio fisico riguarda i progressivi cambiamenti nella regolamentazione cardiaca ANS che sono collegati alla dose di esercizio fisico, su base individuale.

Infatti, nonostante una plasticità prominente della regolazione autonomica cardiaca, gli autori della presente invenzione hanno scoperto che vi è un punto della curva dose-risposta tra carico di allenamento basato su TRIMPi e regolazione ANS dopo di che un aumento del carico di allenamento non induce un notevole aumento della capacità funzionale ([4]) e potrebbe essere ancora più dannoso in una popolazione di pazienti specifici ([4]). Fino ad oggi, l'uso scientifico degli indici HRV-derivati del funzionamento ANS per pianificare un programma di attività fisica si basava su valutazioni di riposo longitudinali sulla base delle variazioni giornaliere delle componenti spettrali a bassa frequenza (LF) e alta frequenza (HF) di HRV, prese come indici di modulazione cardiaca simpatica e parasimpatica, rispettivamente (si veda ad esempio [6]). Tuttavia, la modulazione cardiaca neurale durante una sessione di allenamento può variare a causa di diversi fattori, sia esterni (ad esempio, ambientali) sia interni (ad esempio, psicologici e fisici di stato), che non possono essere previsti da valutazioni a riposo.

Lo strumento innovativo che proponiamo (si veda la descrizione tecnica dettagliata di seguito) integra, per la prima volta, l'analisi on-line di HRV insieme ai metodi TRIMP o TRIMPi (che sono le misure del carico di allenamento interno che integrano in un unico termine sia gli effetti di volume sia quelli di intensità dell'esercizio fisico - cioè, la "dose" -sui sistemi fisiologici di un individuo), tali metodi TRIMP o TRIMPi essendo utilizzati per assegnare una sequenza iniziale personalizzata di valori di riferimento HR compatibili, e con il feedback fornito dallo HRV (valutato a breve termine) monitorato durante l'esercizio per adeguarli su base istantanea contingente dell'esercizio per lo specifico individuo/soggetto/paziente .

La presente invenzione permetterà a ciascuno di programmare il proprio programma di allenamento personalizzato non sulla base di criteri preintervento, come quelli che utilizzano metodi HR-based (con le limitazioni intrinseche sopra citate), ma sulla base di un carico di allenamento obiettivo (controllato da un'unità di controllo/dispositivo tradizionale futuro programmato secondo l'invenzione agendo sui mezzi di regolazione di un dispositivo di allenamento tradizionale o futuro, ad esempio un ciclo-ergometro o un tapis roulant) ma guidato dalle variazioni di corrente nel controllo autonomo di frequenza cardiaca all'interno di ciascuna data sessione di esercizio fisico (con un conseguente aggiornamento continuo in batch del carico di allenamento nel tempo secondo incrementi di aerobica che si verificano mentre l'allenamento progredisce).

Ciò sarebbe possibile semplicemente utilizzando un cardiofrequenzimetro indossabile fornendo un impulso in corrispondenza di ogni battito cardiaco. Quantificare la dose appropriata di carico di allenamento su base individuale prevede quindi di fornire il modo migliore per migliorare lo stato di salute in soggetti sani e risultati in popolazioni che praticano attività fisica regolare. Questa metodologia, non costosa, user-friendly, con la sua la teoria innovativa con basi scientifiche, ci permette di prevedere una larga diffusione in una vasta popolazione di individui fisicamente attivi.

E' pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un allenamento su misura individuale e apparecchi di riabilitazione e metodi che consentano di superare i limiti delle soluzioni secondo la tecnica nota ed ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti

Un ulteriore scopo del trovato è che il dispositivo può essere realizzato con costi sostanzialmente limitati, per quanto riguarda sia la costruzione sia i costi operativi

Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un allenamento individualmente adattato e apparecchi di riabilitazione sostanzialmente semplici, sicuri ed affidabili.

È pertanto oggetto dell'invenzione dei metodi e degli strumenti per risolvere i problemi della tecnica nota sopra citata, come indicato nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrante della presente descrizione.

L'invenzione verrà ora descritta qui di seguito a titolo illustrativo, ma a scopo non limitativo, secondo le forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle seguenti forme di realizzazione, in cui una forma di realizzazione è illustrata anche dalla figura 1, che mostra una struttura dell'invenzione.

Come già accennato, l'obiettivo della presente invenzione è l'introduzione di un nuovo strumento, integrato, economico e completamente automatizzato, per l'allenamento o la riabilitazione individuale su misura. L'obiettivo è quello di migliorare i parametri di salute e i risultati nei soggetti sani o pazienti affetti da una malattia cronica che hanno dimostrato di beneficiare di un allenamento o di esercizio di riabilitazione.

L'innovativo strumento (user-friendly) in esame sarà in grado di "gestire", sulla base individuale e del momento contingente, la "dose efficace" aerobica e sicura di esercizio per il miglioramento nella regolamentazione cardiaca neurale e altri parametri di salute (ad esempio la capacità funzionale). In questo modo, nessuna tecnica continuamente invasiva o metodi indiretti costosi e complessi saranno utilizzati per mantenere la natura prevalentemente efficace e sicura dell'esercizio. Solo la HRV (valutata a breve termine) on-line monitorata durante l'esercizio e gli indici TRIMP o TRIMPi da calcolare preliminarmente singolarmente guideranno la creazione personalizzata della definizione basata su feedback della sequenza di HR di riferimento da fornire.

Prerequisiti

I parametri (compresi HR massima e a riposo e, quando possibile, un profilo lattato preliminarmente determinato sia nei soggetti sani sia nei pazienti) coinvolti nella determinazione degli indici TRIMP o TRIMPi per ogni soggetto (un esempio di determinazione di tali indici è descritto in [12], qui integralmente inclusa per riferimento) sono disponibili con una soglia predefinita uniforme correlata (denominata S∑,TRIMPÌ) per ogni set ∑ di soggetti sani o pazienti con una malattia specifica.

Le relazioni tra gli indici di HRV durante l'esercizio e durante lo sforzo sono disponibili in termini di una soglia impostata uniforme (di seguito S∑,HRV) che identifica gli esercizi aerobici submassimali (indice HRV minore o uguale a S∑HRV) e esercizi aerobici-anaerobici quasi massimali per ogni set ∑ di soggetti sani o pazienti con una malattia specifica (si consideri [8] relativa a LF/HF in soggetti sani come una traccia che mostra che l'insieme di tali scelte non è vuoto). Indici di HRV e relative soglie impostate uniformi S∑HRVsono destinati ad essere i metodi di acquisizione/calcolo compatibili. In questa formulazione, gli indici di HRV si presumono essere le funzioni della HR decrescente, senza perdita di generalità.

Un algoritmo di controllo per macchina ginnica (con meccanismi di arresto di sicurezza), che è in grado di mantenere con precisione - indipendentemente dallo specifico soggetto/paziente sano che esegue l'esercizio e le sue condizioni specifiche un riferimento HR costante per il soggetto/paziente, è disponibile (vedi [8] e [10] che riguardano cicloergometri o tapis roulant come tracce che dimostrano che l'insieme di tali scelte non è vuoto).

Un dispositivo che fornisce gli istanti in cui il cuore batte è disponibile (un esempio è descritto in [8] e [10]). Risultato: un algoritmo integrato facile da usare, sicuro ed efficace, che assegna automaticamente i valori di riferimento HR per ogni specifico soggetto/paziente durante l'esercizio di allenamento/riabilitazione, sulla base individuale e del momento contingente, gestendo in modo innovativo formule di HRV (valutato a breve termine in linea) -e TRIMP- o formule TRIMPi- e senza uso di tecniche continuamente invasive e/o metodi indiretti costosi e complessi. Gli svantaggi cruciali dei precedenti relativi approcci [5] e [8] sono ingegnosamente eliminati: la retroazione HRV, come indice di modulazione cardiaco neurale durante una sessione di allenamento, modifica continuamente on-line e in batch la sequenza di riferimenti HR, con le quantità TRIMP o TRIMPi per fornire una sequenza iniziale di riferimenti HR e quantificare contemporaneamente l'eventuale aumento o diminuzione di tali valori di riferimento HR.

Descrizione tecnica dell ' algoritmo :

Il metodo TRainingIMPulse (TRIMP), introdotto da Banister et al. (si veda [12]), per il soggetto iesimo si basa sulla definizione della seguente funzione a valori reali:

in cui T (qui espresso in minuti senza perdita di generalità e non a seconda del soggetto i-esimo per semplicità e compattezza) è la durata dell'esercizio (che si assume essere composta da una singola sessione nella nostra terminologia) mentre la normalizzata :

si basa sulla media ("m" sta per "media", "n" per normalizzata) della frequenza cardiaca HRmjche viene monitorata durante l'esercizio per il soggetto/paziente/individuo i-esimo. I valori positivi costanti B e C in (1) sono presi pari per l'insieme dei soggetti/pazienti sani mentre HRrestje HRmaximal.i sono definiti per lo specifico soggetto/paziente i-esimo. Esempi di valori di B e C sono riportati in [12], che potrebbe essere utilizzato anche con la presente invenzione. Il valore TRIMP (Γ) in (1) può essere interpretato come indica il TRIMP incrementale. La costante TRIMP in (1) può essere estesa in due direzioni:

— rendere B e C dipendenti dallo specifico soggetto/paziente i-esimo (cioè Bi e Q);

— utilizzare n distinte misure di HR nella finestra temporale dell'esercizio in luogo della frequenza cardiaca media HRmjin (1).

A questo proposito, sia

una successione di istanti tja cui corrisponde una misurazione HR. Si imposti per semplicità, t0= 0 e<T>/n <7 = 1-2. Abbiamo

che porta alla definizione del ITRIMPi all'istante di tempo tjper lo specifico soggetto/paziente L-esimo: Di conseguenza, l'integrale su [Ο,Γ] può essere approssimato dalla somma integrale minore:

che (eccetto per l'uso di una diversa costante di normalizzazione) porta alla definizione del TRIMPi in [5]:

È chiaro che, quando le HR^ tj) sono tutte uguali a HRn,m,i e Bi fCi sono tutti uguali per ogni elemento dell'insieme, (5) si riduce banalmente a (1).

Algoritmo generale innovativo per il nuovo strumento . Oltre la prima sequenza temporale t0, t1, ... , tna valori nell'intervallo della sessione, si consideri una seconda sequenza temporale (che denota diverse sessioni ) :

L'esercizio di durata totale TN= iV4min è quindi inteso come composto da sessioni di 4 minuti (essendo giustapposto ad eccezione di fasi da 1 minuto che connettono fasi ad HR di riferimento costante). È evidente che la scelta di 4 minuti non è così severa. Lievi modifiche di tale parametro sono ammesse conformemente all'idea dell'algoritmo di controllo. Supponiamo che, in ogni sessione di 4 minuti con acquisizione alla sottosequenza temporale:

dove 1 = 1,2, la macchina di allenamento/riabilitazione controllata con HR è in grado di mantenere costante la HR per il soggetto iesimo e pari al valore di riferimento corrispondente (si veda ad esempio [8] e [10] per i casi di cicloergometro e tapis roulant). Si introduca:

che sono guadagni definiti dall'utente (prendendo ad esempio i valori di 0.1, 0.05, rispettivamente) per essere adattato alla serie specifica di soggetti sani o di pazienti. Entrambi saranno utilizzati nel seguito per caratterizzare gradualmente l'aumento dei valori di riferimento HR a seconda degli indici HRV monitorati in linea.

Si imposti preliminarmente una sequenza crescente di valori di riferimento HR:

con

e tale che :

oppure

(con entrambi TRIMP(Tfc) e TRIMPi(Tfc) coincidenti poiché calcolati in modo restrittivo, da ora in poi, sulla base di HR^ al posto del corrispondente HRm£e HRi(£_/), rispettivamente, e con S∑TRIMPiil dato limite superiore (∑ insieme uniforme) TRIMP- o TRIMPi- per il soggetto/paziente i-esimo).

L'indice HRV valutato a breve termine HRVi per l'iesimo soggetto/paziente è disponibile ai valori istantanei di tempo che è calcolato, in condizioni all'incirca stazionarie e sulla base degli istanti misurati corrispondenti ai battiti cardiaci (come misurato con dispositivi standard/sensori), sugli ultimi 3 minuti dei 4 minuti di intervallo di tempo [Τι_ι, Τι\ ( l = 1,2. N) (si veda ad esempio l'indice spettrale LF/HF in [8]). Sia S∑_HRVla soglia HRVi (impostata uniforme) per l'i-esimo soggetto/paziente e si ricordi che, in caso di indisponibilità di profili lattato - ovvero, l'uso di TRIMP al posto di TRIMPi -, Bi e Ci diventano B e C in (5).

Introduciamo due ulteriori guadagni definiti dall'utente:

(che può richiedere ad esempio i valori 2,5 e 2

essere adattata alla serie specifica di soggetti sani o pazienti -, rispettivamente, e che verrà utilizzato nel seguito per caratterizzare la distanza dell'indice HRV dalla soglia corrispondente), e definire la quantità:

in termini di una quantità reale positiva yse le condi z ioni :

È chiaro che il numero 4 che appare nelle disuguaglianze precedenti è legato, senza perdita di generalità, alla particolare scelta di una sessione di 4 minuti. Possiamo sostituire un parametro V per altri intervalli di tempo.

Il passo ricorsivo per l'algoritmo che genera la sequenza di HR di riferimento è il seguente.

Passo 1: L'algoritmo fornisce il riferimento HR^jalla prima sessione [ T0, T e aumenta, per la sessione [TuTl+1\rl = l,2, ... ,N-1, il riferimento HR a 72HR;+1, lcon:

solo se, ad ogni la condizione :

non è rispettata; in caso contrario, viene eseguita una diminuzione del riferimento HR al valore precedente HR^j(con HRgjinteso come HRrest,i)·

L'uso del limite superiore uniforme di insieme ’∑,TRIMPi in combinazione con i guadagni definiti dall'utente θίγ,βγpermette di definire uno scenario ben definito di scelte possibili per i riferimenti HR garantendo operazioni di esercizio sicure per l'iesimo soggetto/paziente. La sequenza

è quindi una stima prudenziale iniziale della richiesta di esercizio, con aggiustamenti sicuri online sulla base dell'indice HRV valutato a breve distanza HRVi (e le sue CCHRVe PHRV- sulla base della distanza dalla relativa soglia) che viene eseguita per ottenere la "dose efficace" di esercizio, su base individuale e di esercizio contingente, al fine di massimizzare i singoli risultati di salute e di ridurre allo stesso tempo i possibili rischi di eventi (cardiaci) negativi.

La struttura dello strumento innovativo è rappresentato in figura 1 (con riferimento visivo ai ciclo ergometri e ai tapis roulant).

Vantaggi

I vantaggi della presente invenzione sono:

— La determinazione della "dose efficace" di esercizio da prescrivere a soggetti sani o pazienti, su base individuale e istantanea, al fine di massimizzare i singoli risultati di salute e di ridurre allo stesso tempo i possibili rischi di eventi (cardiaci) avversi. - Una scelta innovativa, facile da usare, sicura ed efficace, integrata (a breve termine valutata) sulla base di HRV e TRIMP o TRIMPi di valori di riferimento HR da fornire alla soggetto/paziente sano durante l'allenamento o gli esercizi di riabilitazione, con il TRIMP o i metodi TRIMPi per assegnare una sequenza iniziale personalizzata dei valori di sicurezza di riferimento HR compatibili e con 1'HRV (analizzato nel breve periodo) on-line monitorati durante l'esercizio per adeguarli all'esercizio istantaneo per lo specifico soggetto/paziente sano i-esimo.

— Uno strumento di allenamento o riabilitazione innovativo, facile da usare, completamente automatizzato, individualmente adattato, che può essere applicato alle macchine di allenamento o riabilitazione generale come tapis roulant e ciclo-ergometri che possiedono un algoritmo di controllo in grado di mantenere con precisione un punto di riferimento HR costante per il soggetto/paziente sano.

— L'uso simultaneo dei metodi TRIMP o TRIMPi e di monitoraggio on-line dell'HRV del soggetto/paziente sano (valutato a breve termine, attraverso un dispositivo standard che fornisce i battiti istantanei del cuore) per consentire una scelta individualizzata ed efficace, di facile utilizzo della frequenza cardiaca di riferimento nel tempo, senza uso di tecniche continuamente invasive e/o metodi indiretti costosi e complessi.

— Per valutare ed evitare, sulla base individuale e del momento contingente, il passaggio da un ("sicuro ed efficace") "ottimale" esercizio aerobico sub-massimale ad un ("parzialmente efficace e/o meno sicuro") esercizio anaerobico quasi massimale, purché i relativi TRIMP- o TRIMPi- uniformi sull'insieme e la soglia superiore dell'indice HRV (valutato a breve termine) siano disponibili.

Applicazioni

Alcune applicazioni del metodo dell'invenzione sono

— Scenari in cui un adattamento batch in continuo della prescrizione di esercizio di allenamento/riabilitazione, in termini di volume e di intensità, è necessaria per i soggetti sani/pazienti, al fine di massimizzare i risultati di salute e/o ridurre i rischi di eventi (cardiaci) negativi.

Scenari in cui l'esercizio efficace di una regolare attività fisica da parte di soggetti/pazienti sani è destinato anche al di fuori delle impostazioni sorvegliate dal medico. Scenari in cui un metodo pratico e di facile utilizzo di prescrizione di esercizio di allenamento/riabilitazione per i soggetti sani/pazienti è obbligatoria.

— Scenari in cui gli effetti di specifici terapie farmacologiche in pazienti devono essere comparativamente valutati congiuntamente con gli effetti di esercizi di riabilitazione.

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La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, e non limitativo, secondo forme realizzative preferite, ma deve essere inteso che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo fuoriuscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Barzanò & Zanardo Roma S.p.A.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo di esercizio fisico e di riabilitazione adattato individualmente, che comprende le seguenti fasi: — fornire mezzi di misura dei battiti cardiaci collegati a ciascuno di un insieme di individui i = 1,...I,I essendo un intero maggiore di 1; — fornire ogni individuo del gruppo di individui di un dispositivo di allenamento avente mezzi di regolazione per regolare lo sforzo necessario per l'individuo nell'allenamento; — fornire ciascun dispositivo di addestramento di mezzi di controllo computerizzato collegato a e controllante detti mezzi di regolazione; caratterizzato dal fatto che le seguenti fasi vengono eseguite dai mezzi di controllo computerizzato: — generare una sequenza di frequenze cardiache per sessioni di allenamento a partire da tempi successivi T0, Tl r... Ti rl = 1, 2, ... , N e impostare detti mezzi di regolazione corrispondentemente, come segue: A. fornire frequenze cardiache pre-definite di riferimento HR^j< HR^i<<■■■>< HR^jper l'individuo i alle sessioni individuate dagli intervalli di tempo [Ti, Ti+1]rl = 0,1,2, B . aumentare, per la sessione [Τι, Τι+1] , 1 = 1,2, ..., N — 1, il riferimento della frequenza cardiaca 7Ì<HR>Ì+I,Ì<con :> in cui - θίγ,βγsono guadagni pre-definiti definiti dall 'utente, - <A è la duplice condizione: HRViCTj) ≥<a>HRV S∑,HRV f dove HRVi( T{) è l'HRV per l'individuo i come calcolato sulla base dei battiti cardiaci misurati dai mezzi di misura dei battiti cardiaci durante una ultima parte predeterminata della sessione [Τι-ι,Τι\ , S∑HRVè una soglia impostata uniforme predefinita, CÌHRV è un ulteriore guadagno predefinito dall'utente, e dove TRlMPi(rfc) è una funzione TRainingIMPulse individualizzata al momento Tkcalcolata in precedenza sulla base di dette frequenze cardiache predefinite di riferimento in cui Ri e Q sono costanti predefinite per ogni singolo individuo i, V è la durata uguale delle sessioni di allenamento, il pedice "m" sta per "media", il pedice "n" sta per "normalizzato", e HRn,i,Z+l,(l+ay) è: HRrest,i è la frequenza cardiaca a riposo dei singoli individui i, HRmaximaii è una frequenza cardiaca massima predefinita per i singoli individui i, 5∑JTRIMPÌè una soglia impostata uniforme predefinita rilevante per la TRlMPi(rfc) per ogni k; - B è la duplice condizione: HRVi( W ≥ βΗκνS∑,HRV dove PHRV è un ulteriore guadagno predef inito , e dove S∑ TRIMPiè la soglia impostata uniforme pre-def inita, e HRaU+1 (1+/?y)è : l'incremento valendo solo se, ad ogni Ti, la condizione HRVi al tempo Ti : non vale; in caso contrario, una diminuzione del riferimento HR al valore precedente HRj-i,i, con HR<*>oi= HRresti.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui: dove HR*n,m,i è: 3) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto V è di 4 minuti e detta prima o ultima porzione predeterminata è di 3 minuti. 4) Programma per elaboratore comprendente mezzi a codice tale che, quando vengono eseguiti su un computer, esegue la generazione di una sequenza di frequenze cardiache per le sessioni di allenamento secondo la rivendicazione 1-3. 5) Apparato di allenamento e riabilitazione adattato individualmente, che comprende: — mezzi per misurare la frequenza cardiaca collegati a ciascun insieme di individui /= 1,...I, I essendo un intero maggiore di 1; — un dispositivo di allenamento per ogni individuo del gruppo di individui, in cui il dispositivo di addestramento ha: — mezzi di regolazione per mettere a punto lo sforzo necessario dell'individuo per allenarsi; — mezzi di controllo computerizzato collegati e controllanti detti mezzi di messa a punto; caratterizzato dal fatto che il programma secondo la rivendicazione 4 è installato su detti mezzi di controllo computerizzato.