In questo articolo con Andrea Nonnato, vedremo che cosa sono le wearable technologies o tecnologie indossabili, e la loro applicazione in campo sportivo.

Infatti, la quantificazione degli aspetti dell’allenamento per migliorare la programmazione e la valutazione degli atleti è un tema ricorrente. Ma recentemente l’interesse scientifico è aumentato, dovuto ai progressi tecnologici.

Negli ultimi anni c’è stato un aumento nel numero di studi che valutavano il carico di allenamento in modo soggettivo, vedi RPE, attraverso quantificazioni del carico esterno. Tuttavia mancano studi longitudinali che impiegano misurazioni oggettive del carico interno,. E’ possibile che ciò sia dovuto al costo e all’invasività delle misurazioni necessarie.

Cosa sono le wearable technologies?

Le wearable technologies hanno rivoluzionato il mercato nel mondo dello sport, del fitness e della salute in generale.

I progressi nella tecnologia hanno contribuito allo sviluppo di strumenti portatili. Questi hanno facilitato le misurazioni ed abbattuto i costi associati alla realizzazione di studi osservazionali longitudinali.

Tenendo conto dei recenti sviluppi tecnologici, l’obiettivo di questo articolo è quello di fare una review rispetto alle diverse tecnologie portatili.

Prima delle wearable technologies: cosa ci dice la storia? 

Le wearable technologies sono probabilmente l’area più interessante della tecnologia al momento. Tuttavia, i suoi inizi sono molto più datati di quanto ci potremmo aspettare. Facendo un breve excursus riguardo i primi apparecchi della storia, troviamo:

• Anello dell’Aabacobaco, XVII secolo. L’abaco fatto di argento e collocato all’interno di un anello, una reliquia della dinastia Qing che governò la Cina tra il 1644 e il 1912. Secondo quanto riferito, potrebbe essere la prima forma conosciuta di tecnologia indossabile che non fosse semplicemente qualcosa da appuntare ai vestiti;
• Pedometro, 1780. Leonardo da Vinci aveva previsto un dispositivo meccanico per contare i passi, ma fu solo nel 1780 che un uomo svizzero di nome Abraham-Louis Perrelet modificò il suo meccanismo di orologio a carica automatica per misurare i passi e la distanza percorsa camminando;
• Orologio digitale, 1972. I primi orologi meccanici da polso digitali erano disponibili negli anni ’20, ma fu solo negli anni ’70 che fu sviluppato il primo orologio da polso elettronico digitale;
• Auricolare Bluetooth, 2000. Il primo auricolare Bluetooth non era disponibile fino al 2000, anche se la specifica Bluetooth 1.0 c’era già nel 1999 ed è stato il primo telefono bluetooth con auricolare abilitato.

Queste sono solo alcuni degli esempi di tecnologia che hanno portato allo sviluppo attuale.

Cosa dice la ricerca attuale sulle wearable technologies?

La ragione dell’interesse sulle wearable technologies risiede nella necessità di migliorare e individualizzare i programmi di allenamento. Questo sarà quindi progettato con lo scopo di produrre stimoli capaci ad innescare le risposte fisiologiche per la stimolazione dei vari sistemi biologici.

Le prime ricerche di Selye sullo stress hanno permesso di delineare il pensiero del moderno allenamento e delle metodologie di identificazione degli esercizi. Questi hanno gettato le basi per un approccio sistematico alla quantificazione delle risposte ai vari stimoli. È assodato che l’allenamento altera l’omeostasi e induce uno “stress” che il corpo bilancia per recuperare ed adattarsi allo stimolo successivo.

Tuttavia, il risultato di una programmazione inappropriata può causare problemi di salute e disadattamento, immunosoppressione, alterazioni del profilo ormonale. Generalmente, questo causa una diminuzione delle prestazioni.

Gli studi di Impellizzeri

Impellizzeri et al. (2005) hanno differenziato tra gli aspetti interni ed esterni del carico di formazione. Il carico interno si riferisce agli aspetti più fisiologici. Invece, il carico esterno rappresenta le attività eseguite dall’atleta. L’adattamento è la conseguenza del carico di allenamento interno determinato principalmente dal carico di allenamento esterno a cui l’atleta è esposto (9).

Nonostante ciò, non tutti apprezzano o utilizzano tecnologia, anche perché per alcune la validità non è ancora così riscontrata. Dovuto al facile accesso, al basso costo e alla semplicità di utilizzo, la session-RPE è uno dei metodi più utilizzati, come i metodi classici (lattato, HRV). In studi recenti invece predominano principalmente studi sul carico esterno, grazie all’accessibilità dei sistemi di misurazione inerziale (IMU) che possono essere utilizzati dagli atleti durante l’allenamento e le competizioni.

Monitorare le prestazioni con le wearable technologies

Dato il crescete numero di applicazioni e wearable technologies  per il monitoraggio, cerchiamo di fare un po’ di luce su ciò che può essere utile e ciò che ancora non lo è.

Dopo aver effettuato una ricerca su Pubmed, ho scelto principalmente 3 articoli che hanno testato l’efficacia delle tecnologie indossabili. 

Wearable technologies e performance

I trackers indossabili sono un metodo popolare e utile per raccogliere informazioni biometriche a riposo e durante l’attività fisica. Lo scopo di questa revisione sistematica era di riassumere le recenti scoperte di dispositivi indossabili per informazioni biometriche relative a passi, frequenza cardiaca e dispendio calorico. Questa analisi ha riguardato diverse wearable technologies che detengono una grande porzione della quota di mercato.

• i dispositivi indossabili tendono a sottostimare il dispendio energetico rispetto alle misure di laboratorio. Tuttavia a intensità più elevate la sottostima della spesa energetica è maggiore. In questo senso il più affidabile è la famiglia dei FitBit. Quello meno affidabile era Jawbone (rispetto ad Apple Watch, Garmin, Samsung Gear). 
• Tutti i sensori da polso-braccio avevano una tendenza a sottostimare la frequenza cardiaca.  Questo errore era generalmente maggiore con intensità di esercizio più elevate, compreso un maggiore movimento del braccio. I monitor di attività polso e avambraccio avevano una vasta gamma di precisione, con Apple iWatch con l’errore percentuale medio assoluto più basso (MAPE). Invece, i dispositivi Fitbit avevano il MAPE più elevato. Anche la misurazione della frequenza cardiaca era in genere migliore a riposo e durante l’esercizio su un cicloergometro rispetto all’esercizio su un tapis roulant o su una ellittica. Uno studio ha incluso una fascia toracica Polar come dispositivo testato rispetto a un ECG. La fascia toracica aveva il MAPE più basso e la concordanza più elevata rispetto ai dispositivi da polso-avambraccio.
• Il conteggio dei passi è stato sottostimato a velocità di camminata più basse. Invece, è risultato una misurazione più precisa a velocità più elevate. Fitbit One e Fitbit Zip hanno dimostrato con continuità un MAPE <5% e sono stati notati da diversi studi come i più precisi. Al contrario, diversi studi hanno rilevato che Nike + FuelBand e Polar Loop sono i meno precisi, con un MAPE >10%.

Impatto dell’attività fisica e wearable technologies

Quasi tutti gli studi hanno misurato l’attività fisica in modo obiettivo utilizzando sensori (interni o esterni), con RCT che hanno maggiori probabilità di utilizzare sensori esterni (accelerometri).

Molte valutazioni di app e wearable technologies sembrano avvalersi di metodi efficienti di raccolta dati. Due terzi degli studi hanno impiegato sensori in-device in smartphone e dispositivi indossabili per misurare l’attività fisica.

Il fatto che gli RCT usassero sensori esterni validati più spesso di altri progetti di studio ne acuisce la loro inefficienza. Inoltre, l’uso di sensori esterni spesso comporta procedure di misurazione che possono ridurre la generalizzazione dei risultati a contesti del mondo reale.

Quale tecnologia indossabile è più efficiente? 

I recenti sviluppi sulle wearable technologies hanno portato alla produzione di sensori magneto-inerziali miniaturizzati economici, non invasivi. Questi sono infatti ideali per ottenere misure di prestazioni sportive durante l’allenamento o la competizione.

Questa revisione sistematica valuta le prove attuali e il potenziale futuro del loro uso nella valutazione delle prestazioni sportive.  Vengono fornite indicazioni sull’affidabilità degli indicatori di prestazione basati sui sensori, insieme a considerazioni critiche e tendenze future.

Distribuzione di recensioni e articoli nella revisione sistematica su riviste (in %) e in tempo

Questa recensione dimostra che la tecnologia magneto-inerziale, che sta guadagnando continuamente slancio nella biomeccanica sportiva, è uno strumento affidabile in grado di avvantaggiare gli atleti di tutti i livelli. Questo è vero specialmente se le tecnologie indossabili sono integrate in una rete di fusione di sensori.

Affidabilità delle wearable technologies

Nonostante il crescente interesse per la quantificazione del carico, la pratica e la ricerca hanno valutato principalmente ciò che è facile da misurare. Non hanno perciò utilizzato un approccio olistico, con particolare riferimento alle risposte biologiche. I risultati attuali suggeriscono che molti parametri di carico interni ed esterni possono essere misurati utilizzando le tecnologie indossabili con relativa precisione e affidabilità.

Tuttavia, è importante notare che molti produttori di wearable technologies non forniscono informazioni sull’accuratezza, validità e affidabilità delle loro apparecchiature.

Cosa devo sapere prima di scegliere una tecnologia indossabile? 

• Si devono conoscere i limiti di ciascun dispositivo e metodo utilizzato. Inoltre devono essere sviluppati meglio gli standard per garantire che la qualità dei dati generati dai dispositivi di misurazione sia sufficientemente elevata.
• Gli studi dovrebbero dare informazioni sui dettagli delle versioni hardware e software utilizzate e restringere il significato dei risultati alle versioni utilizzate nella raccolta dei dati.
• Sono necessari ulteriori studi longitudinali che forniscano agli allenatori sportivi e agli scienziati parametri di riferimento relativi ai carichi di allenamento interni ed esterni su più popolazioni.
• Sebbene la scelta dei sistemi di wearable technologies sia molto ampia, si dovrebbero utilizzare solo quelli che possono influenzare il programma di allenamento costruito.

Andrea Nonnato

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