Modelado de sistemas de inteligencia ambiental para el entrenamiento de las cualidades físicas

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN. MODELADO DE SISTEMAS DE INTELIGENCIA AMBIENTAL PARA EL ENTRENAMIENTO DE LAS CUALIDADES FÍSICAS. TESIS DOCTORAL. EUGENIO GAETA INGENIERO EN INFORMÁTICA Madrid, 2012.

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(3) Departamento de Tecnología Fotónica y Bioingeniería Life Supporting Technologies E.T.S.I Telecomunicación. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID. TESIS DOCTORAL MODELADO DE SISTEMAS DE INTELIGENCIA AMBIENTAL PARA EL ENTRENAMIENTO DE LAS CUALIDADES FÍSICAS. Autor: Eugenio Gaeta Ingeniero en Informática Directora: María Teresa Arredondo Waldmeyer Doctora Ingeniera de Telecomunicación. Madrid, 2012.

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(5) Tribunal nombrado por el Magníco y Excelentísimo Sr. Rector de la Universidad Politécnica de Madrid, el día .. de ......... de 2012.. Presidente:. D. Julio Gutiérrez Ríos. Catedrático de Universidad E.T.S.I. Informática Univ. Politécnica Madrid (UPM). Vocales:. D. Ignacio Lizasoain Hernández. Catedrático de Universidad Facultad de Medicina Univ. Complutense de Madrid (UCM). D. Marco Romagnoli. Professor titular Actividad física y deporte Universitat de Valencia (UPM). D. Alejandro Rodríguez Ascaso. Profesor Ayudante doctor Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED). Secretario:. a D Maria Fernanda Cabrera Umpiérrez. Prof. contratado doctor E.T.S.I. Telecomunicación Univ. Politécnica Madrid (UPM). Suplentes:. D. Vicente Traver Salcedo. Profesor contratado doctor E.T.S.I. Telecomunicación Univ. Politécnica Valencia (UPV). D. Jordi Aguiló Llobet. Profesor titular Ciencia de la computación Univ. Autónoma de Barcelona (UAB). Realizado el acto de defensa y lectura de la tesis el día .. de ........... de 2012 en Madrid, acuerda otorgarle la calicación de: El Presidente. Los Vocales. El Secretario.

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(7) 7 Abstract In a non-strenuous exercise, the heart rate (HR) shows a linear relationship with the maximum volume of oxygen consumption (V. O2max ). and serves as an indicator. of performance of the cardiovascular system. The heart rate replaces the. %V O2max. in exercise program prescription to improve aerobic endurance. In order to achieve an optimal eect during endurance training, the athlete needs to work out at a heart rate high enough to trigger the aerobic metabolism, while avoiding the high heart rates that bring along signicant risks of myocardial infarction. The minimal and optimal base training programs, followed by stretching exercises to prevent injuries, are adequate programs to maximize benets and minimize health risks for the cardiovascular system during single session training. In this thesis, we have dened an ambient intelligence system functional model that monitors, evaluates and trains physical qualities, and it has been validated for aerobic endurance. It is based on the Android System and the GOW Running smart shirt. The system has been evaluated during functional assessment stress testing of aerobic endurance in the Stress Physiology Laboratory (SPL) of the Technical University of Madrid (UPM). Furthermore, a voice system, designed to guide the user through minimal and optimal base training programs, has been evaluated. Also the software development has been evaluated. By means of user experience questionnaires, we have rated the attractiveness of the android application. Moreover, we have dened a methodology and a new kind of questionnaires in order to assess the user experience with the audio exercise guide system. The results obtained conrm the model. We have a high similarity between HR measurements made of our system and the one used by SPL. We have also a high correlation between the VO2max estimations of our system and the SPL system. All users, that tried the voice guidance system for minimal and optimal base training programs, were able to perform the 95 % of the training session with an error lower than the 10 % of theoretical maximum heart rate. The application appeared attractive to the users, and it has also been proven that the voice guidance system was useful. As result we obtained a positive evaluation of the users' satisfaction while they interacted with the system. In conclusion, it has been demonstrated that is possible to develop mobile Ambient Intelligence applications for the improvement of healthy lifestyle. AmIRTEM mo-.

(8) 8 del is the rst theoretical reference functional model for the design of this kind of applications. Further studies will be realized in order to extend the AmIRTEM model to other physical qualities whose physiological models are more complex than the aerobic endurance..

(9) 9 Resumen En un ejercicio no extenuante la frecuencia cardíaca (FC) guarda una relación lineal con el consumo máximo de oxígeno (V. O2max ). y se suele usar como uno de los. parámetros de referencia para cuanticar la capacidad del sistema cardiovascular. Normalmente la frecuencia cardíaca puede remplazar el porcentaje de. V O2max. en. las prescripciones básicas de ejercicio para la mejora de la resistencia aeróbica. Para obtener los mejores resultados en la mejora de la resistencia aeróbica, el entrenamiento de los individuos se debe hacer a una frecuencia cardíaca sucientemente alta, para que el trabajo sea de predominio dinámico con la fosforilación oxidativa como fuente energética primaria, pero no tan elevada que pueda suponer un riesgo de infarto de miocardio para el sujeto que se está entrenando. Los programas de entrenamiento de base mínima y de base óptima, con ejercicios de estiramientos para prevenir lesiones, son algunos de los programas más adecuados para el entrenamiento de la resistencia aeróbica porque maximizan los benecios y minimizan los riesgos para el sistema cardiovascular durante las sesiones de entrenamiento. En esta tesis, se ha denido un modelo funcional para sistemas de inteligencia ambiental capaz de monitorizar, evaluar y entrenar las cualidades físicas que ha sido validado cuando la cualidad física es la resistencia aeróbica. El modelo se ha implementado en una aplicación Android utilizando la camiseta inteligente GOW running de la empresa Weartech. El sistema se ha comparado en el Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo (LFE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) durante la realización de pruebas de esfuerzo. Además se ha evaluado un sistema de guiado con voz para los entrenamientos de base mínima y de base óptima. También el desarrollo del software ha sido validado. Con el uso de cuestionarios sobre las experiencias de los usuarios utilizando la aplicación se ha evaluado el atractivo de la misma. Por otro lado se ha denido una nueva metodología y nuevos tipos de cuestionarios diseñados para evaluar la utilidad que los usuarios asignan al uso de un sistema de guiado por voz. Los resultados obtenidos conrman la validez del modelo. Se ha obtenido una alta concordancia entre las medidas de FC hecha por la aplicación Android y el LFE. También ha resultado que los métodos de estimación del VO2max de los dos sistemas pueden ser intercambiables. Todos los usuarios que utilizaron el sistema de guiado por voz para entrenamientos de.

(10) 10 base mínima y de base óptimas de la resistencia aeróbica consiguieron llevar a cabo las sesiones de entrenamientos con un 95 % de éxito considerando unos márgenes de error de un 10 % de la frecuencia cardíaca máxima teórica. La aplicación fue atractiva para los usuarios y hubo también una aceptación del sistema de guiado por voz. Se ha obtenido una evaluación psicológica positiva de la satisfacción de los usuarios que interactuaron con el sistema. En conclusión, se ha demostrado que es posible desarrollar sistemas de Inteligencia Ambiental en dispositivos móviles para la mejora de la salud. El modelo denido en la tesis es el primero modelo funcional teórico de referencia para el desarrollo de este tipo de aplicaciones. Posteriores estudios se realizarán con el objetivo de extender dicho modelo para las demás cualidades físicas que suponen modelos siológicos más complejos como por ejemplo la exibilidad..

(11) Índice general. 1.. Introducción. 18. 1.1. Motivaciones. 1.2. Estructura de la tesis. 2.. Hipótesis y objetivos. 32. 2.1. Hipótesis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 2.2. Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 3.. Antecedentes. 36. 3.1. El entrenamiento de las cualidades físicas para la mejora de la salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19 28. . .. 36. 3.1.1. La falta de ejercicio físico como un problema de salud . . . . .. 37. 3.1.2. Ejercicio físico y deporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 3.1.2.1. Deniciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 3.1.2.2. Trabajo muscular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. 3.1.2.3. El metabolismo durante el esfuerzo físico . . . . . . .. 42. 3.1.2.4. Parámetros de esfuerzo físico. . . . . . . . . . . . . .. 48. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 3.1.3.1. Pruebas funcionales de valoración aeróbica . . . . . .. 52. 3.1.3.2. Parámetros ergospirometricos . . . . . . . . . . . . .. 53. 3.1.3.3. Parámetros respiratorios . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3.1.3.4. Protocolos de valoración funcional. . . . . . . . . . .. 59. El ejercicio físico en la prevención cardiovascular . . . . . . . .. 65. 3.1.4.1. Benecios de la actividad física. . . . . . . . . . . . .. 67. 3.1.4.2. Riesgos de la actividad física. . . . . . . . . . . . . .. 69. 3.1.3. 3.1.4. Valoración funcional.

(12) Índice general 3.1.4.3 3.1.5. Fitness para prevenir las enfermedades coronarias . .. Adaptación cardiovascular producida por el entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71. 3.1.5.2. Principios del entrenamiento . . . . . . . . . . . . . .. 72. 3.1.5.3. Las cualidades físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. 3.1.5.4. Entrenamiento de la resistencia para la mejora cardiovascular [121]. 3.2. 70. Orientaciones básicas para programas de ejercicio para la salud 71 3.1.5.1. 3.1.6. 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 77. Atletismo, natación y ciclismo [121] . . . . . . . . . . . . . . .. 79. 3.1.6.1. Atletismo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80. 3.1.6.2. Natación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81. 3.1.6.3. Ciclismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82. Un nuevo concepto tecnológico-social para la personalización de la salud en el deporte (p-Sport) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Las Tecnologías implicadas en el desarrollo de la e-Salud. 3.2.2. 3.2.3. 84. . . .. 85. p-Sport. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88. 3.2.2.1. Gestión de condición Clínica . . . . . . . . . . . . . .. 91. 3.2.2.2. Gestión del estilo de vida. 94. 3.2.2.3. Gestión del bienestar psicológico. 3.2.2.4. Potenciación del paciente. 3.2.2.5. Reingeniería de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . 102. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96. . . . . . . . . . . . . . . .. 99. Estado del arte del negocio p-Sport . . . . . . . . . . . . . . . 104 3.2.3.1. Mercado del deporte y tness. . . . . . . . . . . . . . 104. 3.2.3.2. Mercado de la tecnologia p-Salud . . . . . . . . . . . 110. 3.2.3.3. Mercado de la oferta en p-Sport . . . . . . . . . . . . 111. 4.. Materiales y métodos. 113. 4.1. Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.1.1. La Inteligencia Ambiental. 4.1.2. Dispositivos móviles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118. 4.1.2.1. Sistemas operativos móviles . . . . . . . . . . . . . . 118. 4.1.2.2. Aspectos básicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118.

(13) Índice general 4.1.2.3 4.1.3. 4.1.4. Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121. Textil inteligente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122. 4.1.3.1. Funcionalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123. 4.1.3.2. Gow Running . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130. Diagramas funcionales 4.1.4.1. 4.2. 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131. Funcional Flow Block Diagram (FFBD). . . . . . . . 132. Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 4.2.1. Bland-Altman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136. 4.2.2. Tasa de acierto. 4.2.3. Coeciente de correlación de Pearson . . . . . . . . . . . . . . 139. 4.2.4. Distribución T-Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140. 4.2.5. Modelo Hassenzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143. 4.2.6. Método de Análisis de Componentes Principales . . . . . . . . 145. 4.2.7. Alfa de Cronbach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148. 5.. Resultados. 5.1. Modelo Am.I.R.T.E.M. 5.1.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138. 150 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150. Valoración Funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.1.1.1. Pruebas de aptitud cardiovascular . . . . . . . . . . . 151. 5.1.2. Entrenamiento y frecuencia cardíaca. . . . . . . . . . . . . . . 152. 5.1.3. Modelo AmIRTEM para la monitorización, evaluación y guía durante el entrenamiento de las cualidades físicas en programas básicos de ejercicios para la salud. . . . . . . . . . . . . . 157. 5.1.3.1. Proceso de prescripción de ejercicio . . . . . . . . . . 157. 5.1.3.2. Formalización del modelo AmIRTEM (Ambient Inteligence Realtime Training Evaluation Model). 5.1.4. Modelo AmIRTEM para la prevención y mejora de la salud . . 164 5.1.4.1. Modelo AmIRTEM aplicado a la mejora de la resistencia aeróbica. 5.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165. Aplicación Android para la implementación del modelo AmIRTEM 5.2.1. . . . 159. Diseño de la aplicación SVF para la valoración funcional 5.2.1.1. . . . 168 . . . 168. Descripción del sistema para la valoración funcional . 170.

(14) Índice general. 5.2.2. 5.2.3. 5.3. 14. 5.2.1.2. Diseño orientado a objetivos (DOM). 5.2.1.3. Descripción del usuario. 5.2.1.4. Descripción del escenario . . . . . . . . . . . . . . . . 178. 5.2.1.5. Descripción de requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . 178. 5.2.1.6. Descripción del marco de la interacción . . . . . . . . 181. 5.2.1.7. Boceto del marco de la interacción. 5.2.1.8. Denición de caminos claves . . . . . . . . . . . . . . 187. Renamiento. . . . . . . . . . 173. . . . . . . . . . . . . . . . . 174. . . . . . . . . . . 184. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189. 5.2.2.1. Elementos grácos. 5.2.2.2. Look and Feel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191. 5.2.2.3. Denición nal del ujo de interacción. Caso de uso y tareas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189. . . . . . . . . 194. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194. 5.2.3.1. Tareas de realización prueba . . . . . . . . . . . . . . 195. 5.2.3.2. Tarea de revisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . 197. 5.2.3.3. Tarea de ajustes de usuario. 5.2.3.4. Tarea conexión dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . 198. . . . . . . . . . . . . . . 198. Sistema de guiado por voz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. Perles de entrenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 5.3.1.1. Extremo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202. 5.3.1.2. Alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203. 5.3.1.3. Medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203. 5.3.1.4. Bajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204. Mensajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 5.3.2.1. Mensajes de información . . . . . . . . . . . . . . . . 205. 5.3.2.2. Mensajes de guiado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206. Implementación del guiado por voz. . . . . . . . . . . . . . . . 207. 6.. Evaluación. 6.1. Evaluaciones cuantitativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 6.1.1. 209. Estudio LFE (Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo) . . . . . 210 6.1.1.1. Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210.

(15) Índice general. 6.1.2. 6.1.1.2. Sujetos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210. 6.1.1.3. Diseño del estudio. 6.1.1.4. Procedimiento. 6.1.1.5. Instrumentación y tratamiento de datos. 6.1.1.6. Análisis estadísticos. 6.1.1.7. Comparación de la frecuencia cardíaca. 6.1.1.8. Volumen máximo de oxigeno. 6.1.1.9. Comparación del. 6.2.2. . . . . . . . . . 220. . . . . . . . . . . . . . . . 221. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225. Sujetos. 6.1.2.2. Diseño del estudio. 6.1.2.3. Procedimiento. 6.1.2.4. Análisis estadísticos. 6.1.2.5. Comparación de la frecuencia cardíaca y la función. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233. Interacción gráca de la aplicación SVF. . . . . . . . . . . . . 234. 6.2.1.1. cuestionario AttrakDi . . . . . . . . . . . . . . . . . 235. 6.2.1.2. Evaluacion de la usabilidad. . . . . . . . . . . . . . . 236. Interacción con voz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6.2.2.1. Cuestionario para la evaluación de la voz . . . . . . . 238. 6.2.2.2. Evaluación de los factores principales . . . . . . . . . 239. Conclusiones. 7.1. Análisis de los resultados. 7.1.2. V O2max. . . . . . . . . 214. 6.1.2.1. 7.. 7.1.1. . . . . . . . 213. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214. V O2max. Estudio de guiado por voz. Evaluaciones cualitativas 6.2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212. del entrenamiento 6.2. 15. 243 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243. Modelo AmIRTEM para la mejora de la resistencia aeróbica. . 244. 7.1.1.1. Monitorizacion de la resistencia aeróbica . . . . . . . 245. 7.1.1.2. Evaluación de la resistencia aeróbica. 7.1.1.3. Guía de las sesiones de entrenamiento. . . . . . . . . . 246 . . . . . . . . 247. Aceptación del SVF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 7.1.2.1. Reacción de los usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . 250. 7.1.2.2. Interacción con voz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250.

(16) Índice general 7.2. Discusión. 7.3. Mejora futuras. 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254. Bibliografía. 255. Apéndice. 268. A.. Detalles del estudio de FC en el LFE. 269. A.1. Sujeto 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269. A.2. Sujeto 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272. A.3. Sujeto 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275. A.4. Sujeto 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278. A.5. Sujeto 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281. A.6. Sujeto 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284. A.7. Sujeto 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287. A.8. Sujeto 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290. B.. Detalle del estudios de guiado por voz. B.1. Sujeto 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295. B.2. Sujeto 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296. B.3. Sujeto 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297. B.4. Sujeto 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298. B.5. Sujeto 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299. B.6. Sujeto 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300. B.7. Sujeto 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301. B.8. Sujeto 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302. B.9. Sujeto 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303. 293. B.10 Sujeto 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304. B.11 Sujeto 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305. B.12 Sujeto 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306. B.13 Sujeto 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307. B.14 Sujeto 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308.

(17) Índice general. 17. B.15 Sujeto 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309. B.16 Sujeto 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310. Índice de guras. 310. Índice de tablas. 317. Índice de abreviaciones. 320.

(18) 1. INTRODUCCIÓN La tecnología en la actualidad ofrece la posibilidad de crear aplicaciones multimedia, distribuídas e interconectadas a través de redes y sensores. Es técnicamente posible emplear un dispositivo para realizar medidas y enviar la información a otro dispositivo distinto en tiempo real. De esta forma se puede hacer una recogida de sus constantes vitales y una monitorización de su estado de salud deslocalizando al sujeto del entorno de medida. Las tecnologías wearable proporcionan nuevos métodos para la medida de datos vitales, como puede ser el pulso o el electrocardiograma de una persona. Los sensores integrado en los tejidos permiten a los usuarios emplear elementos sencillos, como una cinta o una camiseta, para recoger datos y comunicarlos a un profesional. Para una persona no habituada a los sensores médicos tradicionales, resulta sencillo ponerse una prenda de vestir. Por otro lado, hacer ejercicio físico habitualmente y con los métodos adecuados ayuda a prevenir las enfermedades cardiovasculares, la obesidad y el sedentarismo. También contribuye al abandono de los hábitos tóxicos, especialmente el tabaco y el alcohol, ya que su consumo es incompatible con llevar una vida saludable. Si consideramos conjuntamente todo lo dicho podemos inferir que la tecnología en la actualidad ofrece la posibilidad de crear aplicaciones para la monitorización de su estado de salud al hacer ejercicio físico. Es decir, que dichas aplicaciones podrían ser útiles para prevenir las enfermedades cardiovasculares, la obesidad, el sedentarismo y promover un estilo de vida saludable. Aunque en el contexto tecnológico actual ya encontramos soluciones para los sistemas descritos, faltan los modelos teórico que los enmarquen dentro de un entorno de aplicaciones para el bienestar y la salud. Muchas de ellas también carecen de la consistencia y abilidad necesaria para armar que proporcionan un benecio real a los usuarios que las utilizan. Las motivaciones que principalmente mueven ese trabajo provienen: de investigaciones médicas que evidencian que el ejercicio físico es como una piedra angular para.

(19) 1. Introducción. 19. el bienestar y la salud; y de los avances tecnológicos que en los últimos años han revolucionado el mundo de las telecomunicaciones y los textiles inteligentes.. 1.1.. Motivaciones. Hay muchas evidencias médicas que mueven este trabajo de investigación, además cuanta más investigaciones se hacen sobre el ejercicio físico y la actividad física más efectos beneciosos para la salud se descubren. Para mencionar algunas de ellas vamos a ver noticias que se ha leído en los periódicos nacionales mas importantes. 1. Acaban de descubrir que el ejercicio mejora la calidad de vida de los pacientes oncológicos. Desde la hemeroteca del ABC [129] dicen: Desde hace tiempo se sospecha que el ejercicio físico es saludable para las persona que han recibido un tratamiento oncológico. Algunas investigaciones previas han visto que los pacientes con cáncer que han terminado su fase de tratamiento y quieren retomar sus actividades diarias descubren, a menudo, que sufren de fatiga, una disminución de su actividad física y una reducción en su calidad de vida. Sin embargo, los estudios han encontrado que hay muchos factores relacionados con la salud, incluyendo la calidad de vida, que se pueden mejorar a través de la actividad física. Un equipo de investigadores de la Universidad de Hong Kong (China) ha analizado los resultados de 34 ensayos que habían evaluado los efectos de la actividad física en pacientes adultos con cáncer. En cada estudio se incluyó un promedio de 93 pacientes que habían padecido cualquiera de estos tumores: de mama, próstata, ginecológicos, cáncer colorrectal, gástrico o cáncer de pulmón. En conjunto, los resultados de la mayoría de estas investigaciones mostraron que, por ejemplo, las pacientes que habían recibido tratamiento para el cáncer de mama y habían realizado una actividad física tuvieron una mejoría en parámetros de salud como el control de la glucemia, el índice de masa corporal (IMC) y el peso, las funciones físicas como la fuerza de las extremidades inferiores, y en aspectos psicológicos como la fatiga, la depresión y la calidad de vida. En aquellos que completaron el tratamiento de otros tipos de cáncer, se observaron mejoras en el IMC, peso, función física, depresión y calidad de vida. Los autores concluyen que, aunque se necesitan más ensayos, sobre todo en aquellos pacientes con otros tipos de cáncer distintos al de mama, y para.

(20) 1. Introducción. 20. determinar sobre la intensidad de la actividad, la práctica de ejercicio genera un benecio clínico claro. 2. En un artículo publicado en el periódico ABC del 19 julio de 2011 [118] hablan de los benecios de la actividad física ante el deterioro cognitivo y dicen: ¾Podemos prevenir el deterioro cognitivo asociado a la vejez o al Alzheimer? Desde hace años se investiga en la relación entre la actividad física y el Alzheimer. Ahora, con motivo de la Conferencia de la Asociación de Alzheimer Internacional sobre la Enfermedad de Alzheimer que se celebra en París (Francia), tres trabajos parecen conrmar los efectos benecios del ejercicio físico en la prevención del deterioro cognitivo, algo que podría evitar en un futuro muchos casos de Alzheimer. Más de la mitad de los casos de Alzheimer se podrían evitar mediante cambios en el estilo de vida y con el tratamiento o la prevención de enfermedades crónicas, según el estudio dirigido por Deborah Barnes, del Centro Médico de Veteranos de San Francisco (EE.UU.), cuyo trabajo se publica en The Lancet Neurology. Tras analizar los datos de investigaciones realizadas en todo el mundo con cientos de miles de participantes, Barnes ha llegado a la conclusión de que los principales factores de riesgo modicables para la enfermedad de Alzheimer en todo el mundo, son, en orden descendente: el bajo nivel de educación, el tabaquismo, la inactividad física, la depresión, la hipertensión, la diabetes y la obesidad. En EE.UU., explica Barnes, los principales factores de riesgo modicables son: la inactividad física, la depresión, el tabaquismo, la hipertensión de la mediana edad, la obesidad, el bajo nivel educativo y la diabetes. Según la investigadora, estos factores de riesgo están asociados con el 51 % de los casos de Alzheimer en todo el mundo (17,2 millones de casos) y hasta 54 % de los casos de Alzheimer en EE.UU. (2,9 millones). Lo que es interesante es que esto sugiere que determinados cambios de estilo de vida muy simples, como aumentar la actividad física y dejar de fumar, podrían tener un tremendo impacto en la prevención de la enfermedad de Alzheimer y otras demencias en todo el mundo, señala Barnes, que ha presentado los resultados del estudio en la Conferencia de la Asociación de Alzheimer Internacional sobre la Enfermedad de Alzheimer que se celebra en París (Francia). [..] En un comentario que acompaña los artículos, Eric B. Larson, del Instituto de Investigación de Seattle (EE.UU.), señala que estos estudios sirven para reforzar la creciente evidencia de que la actividad física habitual y la condición.

(21) 1. Introducción. 21. física están asociadas con los cambios cognitivos relacionados con la edad y con el riesgo de demencia. La principal conclusión del estudio Vercambre, explica, es que las mujeres mayores con altos niveles de riesgo vascular constituyen un importante grupo de riesgo y que dicho riesgo vascular está relacionado con el deterioro cognitivo. En cuanto al trabajo de Middleton, Larson considera que el hecho de que en el estudio se utilizó una medida validada de gasto energético hace que los resultados tengan una gran mayor importancia. Este tipo de investigación, arma, es cada vez más necesaria a medida que envejece la población. En este contexto, Larson sugiere que artículos como éstos ponen de relieve un cambio gradual pero constante en el pensamiento actual sobre los factores de riesgo para las demencias asociadas al envejecimiento. En su opinión, si se pueden modicar factores de riesgo vascular como la actividad física estamos ante un forma sencilla de reducir la incidencia del deterioro cognitivo entre las persona mayores. Podemos decir que el mantenimiento continuo de la actividad física es benecioso desde el punto de vista cognitivo. 3. En una entrevista en el diario El País al premio nobel de medicina Luis Ignarro [29] hablan sobre más efectos beneciosos que el ejercicio físico tiene sobre la salud y la poca importancia que le da la población general. Dicen:. Louis Ignarro, premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1998, ha emprendido una personal batalla por divulgar los benecios del óxido nítrico: una nutrición sana, ejercicio físico y una dieta rica en determinados nutrientes, sostiene, son las mejores armas para aumentar la producción de esta molécula que protege frente a las enfermedades cardiovasculares, digestivas, inmunológicas o degenerativas. A sus 65 años, Ignarro predica con el ejemplo y además de seguir una dieta saludable hace tres horas de ejercicio diarias. En 2004 corrió su primer maratón y ya lleva 10 hasta la fecha. Desgraciadamente la población general no es consciente de la importancia que tiene el oxido nítrico para la salud. Un décit de este mediador, como ocurre por ejemplo al envejecer, puede conducir a desarrollar diabetes, hipertensión, infartos, úlceras de estómago o Alzheimer. Por eso, mi objetivo ahora es explicar al mundo los benecios de esta molécula y centrar mi trabajo cientíco en cómo mantener su producción continuada en el organismo de forma natural. Todos los estudios que se han realizado conrman que una dieta sana, acompañada de ejercicio físico regular y una dieta con aminoácidos o antioxidantes,.

(22) 1. Introducción. 22. aumenta la producción de este gas, sostiene el Nobel, que recientemente viajó a Madrid para participar en el acto de inauguración del Instituto Tomás Pascual para la Nutrición y la Salud. 4. En un articulo publicado en el ABC se expone que Cataluña nanciará el ejercicio físico como terapia alternativa. En el artículo [17] nos cuentan: Desde 2006, los médicos de los Centros de Atención Primaria (CAP) de Cataluña recetarán a personas con riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares, debido a su sedentarismo o a una mala dieta,que realicen actividad física en instalaciones deportivas. Estas personas, que en una primera fase no serán más de 50 o 60 por ambulatorio, se beneciarán de los descuentos de las instalaciones adonde vayan, que podrán rebajar hasta un 60 % el precio de sus bonos, según su edad y estatus económico. Esta es la principal novedad del Plan de Implantación Progresiva de la prescripción de actividad física en la atención primaria de salud (PIP), que ayer presentaron la consejera de Salud, Marina Geli, y el secretario general del Deporte de la Generalitat, Rafael Niubó. El programa tiene un doble objetivo: promocionar la actividad física como fuente de salud y ahorrar en gasto sanitario. Se iniciará este mes de enero en 23 CAP de 19 municipios y se irá extendiendo al resto del territorio, con el objetivo de que en 2009 esté implantado en los 405 ambulatorios de Cataluña. El modus operandi será el siguiente: el médico de primaria dará consejos generales de actividad física -como andar- a sus pacientes. Sin embargo, aquellas personas con riesgo de enfermedades cardiovasculares, que presenten obesidad, hipertensión arterial, diabetes o sedentarismo, podrán ser derivadas a una de las instalaciones deportivas que colaboran con la iniciativa: las de titularidad municipal, así como algunas privadas. Una vez allí, un licenciado en Ciencias de la Actividad Física del Deporte y especializado en salud se encargará de hacer un seguimiento a partir de un programa de actividad física especíco, principalmente con ejercicios de gimnasia y natación. Tras un primera fase piloto de seis meses, la Generalitat compensará a las instalaciones deportivas por los descuentos que aplicará los pacientes-gimnastas. 5. En un articulo publicado en El Mundo [140] el Gobierno Vasco quiere incluir la medicina de la Actividad Física y del Deporte entre las especialidades ofrecidas por el Servicio vasco de Salud. Y cuentan: El Partido Nacionalista Vasco (PNV) ha registrado este lunes en el Parlamento.

(23) 1. Introducción. 23. Vasco una proposición no de ley en la que se insta al Gobierno vasco a incluir la medicina de la Actividad Física y del Deporte entre las especialidades ofrecidas por el Servicio vasco de Salud, con carácter experimental y vinculado al proyecto de fomento y promoción de la actividad física desde los entes locales de la dirección de Salud Pública. En un comunicado, el PNV ha mostrado su intención de que el Gobierno vasco adopte las medidas políticas y administrativas oportunas para que el Gobierno del Estado efectúe las modicaciones pertinentes en el marco jurídico vigente, con el objeto de que la medicina de la actividad física y del deporte pueda optar a la vía MIR, sustituyendo el régimen actual de escuela por la de formación hospitalaria. De ese modo, el grupo jeltzale insta al Gobierno vasco y a la UPV/EHU a que oferten plazas hospitalarias o clínicas para la realización del MIR especialidad medicina de la Actividad Física y del Deporte. La parlamentaria del PNV, Josune Gorospe ha declarado que para apostar por los estilos de vida saludables desde la infancia como vía para prevenir presentes y futuras patologías, es necesario que desde la administración se impulse la prescripción de actividad física y deporte desde la medicina preventiva. En opinión de Gorospe, aconsejar es necesario pero no suciente, se debe prescribir. Es aquí donde la medicina de la actividad física y del deporte juega un papel determinante, por ser la única especialidad que cuenta en su programa formativo con contenidos sucientes que les habilitan para la prescripción de ejercicio físico y deporte. A pesar de lo anteriormente expuesto, el PNV considera que se trata de una especialidad sin formación hospitalaria y que aún no se integra entre las ofrecidas por el Sistema vasco de Salud. Para que la salud pública mejore, debe mejorar el presente y futuro de la especialidad, ha nalizado Josune Gorospe. 6. Treinta minutos diario de ejercicio físico en la juventud protege de las dolencias del corazón y la diabetes, eso dicen en un artículo del 2003 de la hemeroteca del ABC [16]: Investigadores de la Northwestern University de Chicago y de otros centros estadounidenses acaban de completar el primer gran estudio que relaciona la práctica deportiva en la juventud y durante todos los días de la semana con la reducción de las enfermedades del corazón, partiendo del seguimiento de 4.487 personas durante diecisiete años. Las conclusiones rearman estudios.

(24) 1. Introducción. 24. anteriores y, sobre todo, la bondad del ejercicio físico moderado y le ponen una cifra: se reduce hasta un 50 por ciento el riesgo para la diabetes y alta presión sanguínea, factores de riesgo de las enfermedades cardiacas y el infarto. La investigación se publica en la ultima edición de diciembre 2003 de JAMA, la revista de la Asociación Médica Americana, e incide en que la salud cardiorrespiratoria en las primeras etapas de la madurez también disminuye notablemente el riesgo de padecer síndrome metabólico hasta el mismo umbral del 50 por ciento. Esta enfermedad es una constelación de factores que incluye, entre otras cuestiones, un exceso de grasa abdominal, alta presión sanguínea, triglicéridos y bajos niveles de lipoproteínas de alta densidad, el llamado colesterol bueno. La fórmula para garantizarse estos resultados en la edad adulta pasan por una actividad física regular, a cualquier edad pero preferiblemente en la juventud, de al menos treinta minutos diarios de ejercicio moderado, por lo que no hace falta correr maratones, aseguran los autores de la investigación. El estudio, que está patrocinado por los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, suman al ejercicio físico la posibilidad de controlar la obesidad, ya que las personas a las que se siguió durante diecisiete años, registraron menos sobrepeso en la edad adulta que aquellos que o no hicieron ejercicio o se pusieron a hacerlo con síntomas de obesidad. Los resultados no muestran diferencias signicativas entre hombres y mujeres ni entre razas pero constató que el riesgo cardiovascular aumentaba progresivamente cuanto más se abandona la práctica del ejercicio físico moderado diario, lo mismo que el sobrepeso. Mantenerse físicamente activo no sólo mejora la forma física sino que también ayuda a mantener un peso sano, lo que a su vez protege el corazón, concluyen los investigadores. 7. Quince minutos de ejercicio diario reduce el riesgo de muerte en un 14 %. Un estudio publicado por The Lancet demuestra que el ejercicio físico prolonga la vida una media de tres años y hay menos probabilidades de desarrollar cáncer. El resumen de dicho artículo en el ABC [18] dice: Quince minutos diarios de actividad física reducen el riesgo de muerte en un 14 por ciento y aumentan la expectativa de vida en tres años, según un estudio realizado en Taiwán. El estudio, publicado por la revista The Lancet, se realizó con más de 400.000 participantes que fueron seguidos durante una media de ocho años, entre 1996.

(25) 1. Introducción. 25. y 2008. Su nalidad era averiguar si un nivel de ejercicio menor a los 150 minutos semanales recomendados podía tener benecios para la salud. Si los individuos inactivos practicaran un poco de ejercicio cada día se pospondrían una de cada seis muertes, fue la conclusión de sus autores, encabezados por los doctores Chi-Pang Wen, del Instituto Nacional de Investigación de la Salud de Taiwán, y Jackson Pui Man Wai, de la Universidad Nacional del Deporte de Taiwán. Los investigadores dividieron a los participantes en cinco categorías según el volumen de ejercicio practicado: inactivos o de actividad baja, media, alta o muy alta. Comparados con los inactivos, los pertenecientes al grupo de baja actividad, que se ejercitaban una media de 92 minutos a la semana (unos 15 minutos diarios) tenían un riesgo de mortalidad por cualquier causa un 14 por ciento menor, un riesgo de mortalidad por cáncer un 10 por ciento menor y de media una expectativa de vida de tres años más, según el estudio. Y por cada quince minutos diarios adicionales de ejercicio el riesgo de muerte se reducía en un 4 por ciento y el de morir de un cáncer en un 1 por ciento, independientemente de la edad, del sexo y de que se tuvieran problemas cardiovasculares. Saber que tan sólo 15 minutos diarios de ejercicio puede reducir sustancialmente el riesgo de un individuo de morir puede animar a muchas más personas a incorporar una pequeña cantidad de actividad física en sus ajetreadas vidas, señalan en un comentario adjunto los doctores canadienses Anil Nigam y Martin Juneau, del Instituto del Corazón de Montreal y de la Universidad de Montreal. 8. Más de 130.000 personas mueren cada año en España por enfermedades cardiovasculares, según explicó el doctor jefe de Cardiología de la Fundación Hospital de Alcorcón y la forma más ecaz para prevenirla es un estilo de vida saludable y ejercicio físico. En este artículo [93] el doctor jefe de Cardiología de la Fundación Hospital de Alcorcón declara: Más de 130.000 personas mueren cada año en España por enfermedades cardiovasculares, según explicó el doctor jefe de Cardiología de la Fundación Hospital de Alcorcón y miembro de la Fundación Española del Corazón, Lorenzo López, con motivo del Día Mundial del Corazón. López alertó sobre la grave epidemia de salud que constituyen las enfermedades cardiovasculares en todos los.

(26) 1. Introducción. 26. países desarrollados. Según el especialista, en España se producen más de 60.000 infartos de miocardio al año, a los que hay que sumar otra serie de sintomatologías como la muerte súbita o la insuciencia cardíaca, que también se encuentran entre las principales patologías cardiovasculares en España. En este sentido, matizó que la enfermedad cardiovascular más extendida y paradigmática, y también la más letal, es la denominada cardiopatía isquémica, que advirtió, se presenta fundamentalmente como infarto de miocardio o como la angina de pecho. En la mitad de los casos, explicó, es un infarto o un episodio agudo, mientras que en el otro 50 por ciento, se maniesta en una angina, es decir, como una limitación al ejercicio de las personas y un dolor en el centro del pecho. Asimismo, tachó la enfermedad cardiovascular de enfermedad amplia, por afectar no sólo al corazón, sino también al cerebro y a casi todos los órganos, ya que, según explicó, puede afectar a los vasos (sanguíneos) que les riegan. La enfermedad cardiovascular, alertó, empieza joven, si bien, apuntó es asintomática, lo que signica que no presenta síntomas y no es conocida ni por el enfermo, ni por el médico durante décadas. Empieza alrededor de los 20 o 30 años habitualmente hasta los 50 o 60 años, periodo en el que dicha enfermedad, insistió, no se maniesta con síntomas clínicos. Por ello, hablar de riesgos cardiovasculares, en su opinión, implica una forma de luchar contra la enfermedad antes de que se manieste y se pueda detectar. La enfermedad, añadió, va ligada a una serie de circunstancias o factores de riesgo cardiovascular, como son el colesterol elevado, el tabaco, la hipertensión arterial, la diabetes, la falta de ejercicio y también últimamente la obesidad abdominal o síndrome metabólico. Para luchar contra los factores de riesgo, López animó a todas las personas a tener una actividad física suciente, una alimentación adecuada y pobre en grasas animales fundamentalmente, además de cuidar la tensión arterial y la diabetes y radicalmente no fumando, por ser el tabaco, dijo, un hábito añadido y uno de los factores de riesgo más importantes en nuestra sociedad. Así, subrayó la necesidad de sacar tiempo para el ejercicio, ya que el tener o no tener tiempo es cuestión de prioridades, e insistió en que a la salud le corresponde ser una de las primeras. Por ello, recomendó hacer un ejercicio que ocupe a una gran parte de los músculos del organismo, como por ejemplo, el caminar.La marcha es la más.

(27) 1. Introducción. 27. fácil y asequible a todo el mundo incidió. Con una hora diaria, a un paso de 4 kilómetros por hora o un poquito más, si la persona es más joven, es más que suciente haciéndolo cinco días a la semana para mantener los niveles que queremos de actividad física, agregó. También apuntó a la natación o al baile, que tiene un componente lúdico importante, u otros ejercicios como el aeróbico el gimnasio si se hace con moderación. Por otra parte, invitó a controlar las grasas de origen animal que ingerimos y explicó que éstas no sólo están en la carne que tiene la grasa alrededor, sino que también en los productos lácteos como la leche o el propio queso, donde hasta el 60 por ciento es materia grasa. Sin embargo, matizó que otras grasas como las del pescado o las contenidas en los aceites de oliva, al ser insaturadas, protegen de las grasas saturadas. Se han mencionado aquí solo noticias sobre la importancia que hoy en día tiene la práctica del ejercicio físico, en el capítulo siguiente de antecedentes veremos mas en detalle desde un punto de vista médico lo que ocurre cuando practicamos ejercicio y porqué creemos que es posible monitorizar de forma continuada el ejercicio físico de predominio aeróbico, que según lo dicho anteriormente es la forma de ejercicio que mayores benecios aporta a la salud. La idea que mueve nuestra investigación nace y se forma sobre el hecho que la monitorización de grandes masas musculares durante un ejercicio físico no intensivo se puede describir, como veremos en el capítulo 3, por medio de la frecuencia cardíaca. Es decir, monitorizando la frecuencia cardíaca se puede monitorizar la actividad aeróbica no intensiva de un individuo cuya práctica según lo que arma el doctor López y otros autores aporta mejoras en la salud. Aunque la frecuencia cardíaca no sea el parámetro más adecuado para la descripción de un trabajo aeróbico, si este trabajo no es intensivo se puede utilizar para describir completamente esta tipología de ejercicio. Veremos también que un aumento gradual y lento de la frecuencia cardíaca hasta porcentajes no elevados de la frecuencia cardíaca máxima teórica en sujeto sanos describe completamente un ejercicio aeróbico no intensivo que es el objetivo a perseguir para la mejora de la salud. Estas consideraciones serán el centro de rotación de este trabajo de tesis cuyo objetivo será la denición de un modelo teórico para aplicaciones de entrenamiento y proporcionar nuevas herramientas a los sujetos, que quieran practicar ejercicio físico para la mejora de la salud, capaces de monitorizar el ejercicio e incluso guiarles durante la práctica de sesiones de ejercicio aeróbico no intensivo..

(28) 1. Introducción. 28. Finalmente se evaluarán los resultados obtenidos respecto a sistemas de monitorización de referencia de la frecuencia cardíaca y respecto a perles de entrenamiento basados en la frecuencia cardíaca para la mejora de la salud.. 1.2.. Estructura de la tesis. Este trabajo de tesis se estructura en siete capítulos y las relaciones que hay entre ellos está descrita en la g. 1.1.. Fig. 1.1:. Estructura de la tesis y relaciones que hay entre capítulos. En el capítulo 1 se describen las motivaciones que mueven la tesis y un resumen del trabajo que se presentará a lo largo de la misma. En el capítulo 2 se presentan las hipótesis que se irán vericando cumpliendo una serie de objetivos comentados en el mismo capítulo. Principalmente lo que se quiere.

(29) 1. Introducción. 29. vericar es la viabilidad de un sistema de Inteligencia Ambiental que pueda ser de ayuda y soporte para un individuo cuando practica sesiones de entrenamiento para la mejora de la salud y prevención cardivascular. El capítulo 3 presenta los antecedentes médicos y tecnológicos que son los pilares del trabajo de tesis. En el capítulo hay dos secciones: 1. El entrenamiento de las cualidades físicas en esta sección se describirá lo que ocurre al organismo cuando está realizando actividad física, también se profundizarán las motivaciones que hacen que el ejercicio físico sea importante en el cuidado de las personas y la mejora de la salud. Para seguir se afrontarán los temas inherentes a las vías energéticas y los parámetros que caracterizan el metabolismo durante el esfuerzo físico. Una vez individuados tales parámetros se hablará de cómo es posible evaluar la capacidad física de un individuo y cuál son los métodos de valoración funcional más usados en cardiología y en ámbito deportivo. Con las informaciones de la valoración funcional se describirán los benecios y los riesgos de la actividad física sobre el sistema cardiovascular. A partir de aquí se comentarán cuáles son los programas de entrenamiento básicos para minimizar los riesgos y optimizar los benecios de la actividad física. Después de hablar de los principios y los programas de entrenamiento de la resistencia aeróbica en base óptima y en base mínima, sobre lo que se enfocará el desarrollo de nuestro modelo teórico, también se describirán los deportes más indicados para la prevención cardiovascular. 2. Nuevo concepto tecnológico-social para la personalización de la salud en el deporte En los antecedentes tecnológicos, empezando con la descripción de la salud personalizada con el uso de las tecnologías de las comunicaciones (p-Salud), se presentará un estado del arte de aplicaciones parecidas a la que se describirá en el capítulo 4 y desde el concepto de p-Salud deniremos el concepto de la salud personalizada en el deporte (p-Sport). Para cada característica denida en el concepto del p-Sport se presentarán aplicaciones que lo implementan. Por último en esta sección se verá cuál es la cuota de mercado donde la salud personalizada en el deporte con el uso de las tecnologías de las comunica-.

(30) 1. Introducción. 30. ciones se coloca y qué volumen de mercado había cuando empezó el estudio relacionado con esta tesis (2006). Los capítulos 1, 2 y 3 están en relación jerárquica entre ellos mientras el contenido del capítulo 3 es la base para los materiales y métodos del capítulo 4 y de los resultados presentados en el capítulo 5. Según lo visto en el capítulo 3, en el capítulo 4 de materiales y métodos, se presentan las tecnologías empleadas para el desarrollo de la aplicación descrita en el capítulo 5 y las metodologías utilizadas en las evaluaciones del capítulo 6. En los materiales se describen: las tecnologías que comprenden el sistema operativo móvil Android, prendas y textiles inteligentes además del los diagramas funcionales de ujos a bloques para la descripción de sistema, mientras, los métodos que se utilizan para la evaluación del sistema que se describen en este capítulo son: el método Bland-Altman, la correlación de Pearson, la distribución t de Student, la tasa de acierto, el método Hassenzahl, método de análisis de componentes principales y la. α. de Cronbach.. El capítulo 3 y los materiales del capítulo 4 son los pilares del capítulo 5. En dicho capítulo se describe la aportación innovadora de ese trabajo de tesis que consiste en la denición de un modelo funcional para el entrenamiento de las cualidades físicas y de una aplicación de inteligencia ambiental que lo implementa. En el capítulo 6 usando los métodos del capítulo 4 se evalúan tanto cuantitativamente que cualitativamente las características del modelo funcional y la aplicación del capítulo 5. Las evaluaciones cuantitativas son dos estudios: 1. uno realizado en el laboratorio de siología del esfuerzo (LFE) de la Universidad Politécnica de Madrid donde el sistema basado en el modelo AmiRTEM del capítulo 6 se compara con un sistema de referencia usado en el LFE; 2. uno realizado en el Living Lab (LL) de la ETSIT de la UPM donde se comparan sesiones de entrenamiento reales guiadas por voz frente a sesiones teóricas cuyo objetivo es la ejecución de un perl de entrenamiento aeróbico. Por otro lado las evaluaciones cualitativas son: 1. evaluación de la usabilidad de la aplicación AmI por medio de cuestionarios psicológicos; 2. evaluación de la satisfacción de los usuarios del sistema de guiado por voz de la aplicación..

(31) 1. Introducción. 31. Por último en el capítulo 7 de conclusiones se analizarán los resultados de las evaluaciones, se discutirán las hipótesis y se hablará de posibles mejoras futuras. La tesis además incluye dos anexos donde se detallan los resultados de las evaluaciones realizadas..

(32) 2. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS 2.1.. Hipótesis. Las hipótesis de este trabajo de tesis vienen de la relación lineal que guardan el consumo máximo de oxígeno. (V O2max ). y le frecuencia cardíaca. (F C)de. un sujeto. cuando este está entrenando la resistencia aeróbica y su trabajo es de predominio dinámico y la fuente energética principal es la fosforilación oxidativa. Cuando tal condición se cumple, grandes masas musculares están siendo utilizadas por un tiempo prolongado durante el ejercicio y la información cerca de la condición física del sujeto está adecuadamente descrita desde su. FC. o el. V O2max .. Lo que se pretende vericar en ese trabajo de tesis es si estamos a un nivel tal de madurez tecnológica, que aplicado al conocimiento medico-deportivo actual, pueda ser realmente practico y útil para un sujeto que se esté entrenando para la mejora de su salud. Es decir que con eso no entramos en el merito del entrenamiento de las cualidades físicas para el máximo rendimiento deportivo, ni excluimos que un sujeto que no use el sistema no consiga entrenarse para la mejora de la salud igual de bien que otro que esté usando el sistema. Lo que si queremos conseguir es que el sujeto que use el sistema tenga como un tutor virtual que le lleve a cumplir determinados objetivos. Teniendo cómo punto de partida tales consideraciones podemos derivar una serie de hipótesis que habrá que vericar en esta tesis: 1. Es posible cuanticar algunos parámetros previos al ejercicio y congurar un. modelo que permita estraticar las condiciones básicas y punto de partida de los sujetos. Es decir describir el proceso de prescripción de ejercicio individuando las variables de entrada, de salida y los bloques funcionales que son necesarios para diseñar programas de ejercicios que se puedan personalizar según el sujeto a entrenar..

(33) 2. Hipótesis y objetivos. 33. 2. Es posible monitorizar de forma continuada parámetros del ejercicio que pue-. den ser introducido en dicho modelo. Es decir que el modelo del la hipótesis 1 deba tener como una de las características esenciales la capacidad de monitorizar los parámetros que describen el estado físico de un sujeto durante toda la duración del ejercicio. 3. Es posible evaluar de forma continuada parámetros del ejercicio que pueden. ser introducido en dicho modelo respecto a unas condiciones iniciales. Es decir que el modelo del la hipótesis 1 deba tener como una de las características esenciales la capacidad de evaluar los parámetros que describen el estado físico de un sujeto respecto a unas condiciones iniciales. 4. Usando los parámetros así obtenidos y monitorizando las variables, es posible. controlar la actividad física para alcanzar un objetivo determinado. Es decir que el modelo del la hipótesis 1 deba tener como una de las características esenciales la capacidad de guiar un sujeto evaluando durante toda la duración del ejercicio los parámetros que describen el estado físico y proporcionando informaciones al sujeto de modo que pueda reajustar su esfuerzo en relación a unos objetivos denidos en el mismo modelo. 5. El objetivo propuesto para cualquier tipo de ejercicio puede ser controlado in-. door y outdoor de un modo tan exacto como si se estuviera en un ambiente totalmente controlado como es el caso de las pruebas medica de esfuerzo. Esto es que la motorización, la evaluación y el guiado deben ser independientes del contexto del ejercicio que se realiza, es decir que este el sujeto entrenando en una bici, un gimnasio, haciendo una carrera, etc... 6. Sea cual fuere la situación inicial de cualquier individuo, es posible diseñar un. entrenamiento personalizado para alcanzar los objetivos propuesto. Esto es que los objetivos que se denen en el modelo sean personalizados en función del sujeto que se este entrenando. Si se consideran conjuntamente estas hipótesis surge la hipótesis general de esa tesis:. Es posible denir un modelo funcional para el entrenamiento de las cualidades físicas implementable en sistemas no invasivos de Inteligencia Ambiental, que en el caso de la resistencia aeróbica, sea capaz de monitorizar y evaluar la condición de un sujeto además de proporcionarle una guía durante sesiones básicas de ejercicio para la mejora de la salud..

(34) 2. Hipótesis y objetivos. 34. Desde las hipótesis es posible denir una serie de objetivos para que puedan ser vericada.. 2.2.. Objetivo. Para vericar cada una de las hipótesis establecida llegaremos a conseguir una serie de objetivos relacionados con ellas. Es decir: 1. Establecer un modelo original para el entrenamientos de las cualidades física. Esto será el esqueleto de todo el sistema AmI (Ambient Intelligence) que será realizado y evaluado. 2. Realizar un sistema AmI para el entrenamiento de la resistencia aeróbica. que implemente dicho modelo y sea: no invasivo, personalizable y contextawareness. Esto será el instrumento que utilizaremos para evaluar y demostrar las hipótesis sobre la monitorización, la evaluación y la guía del entrenamiento para la mejora de la salud. 3. Diseñar y evaluar pruebas de abilidad de la monitorizaciòn durante el ejer-. cicio de los parámetros asociados a la resistencia aeróbica entre dicho sistema AmI y otro sistema de referencia (gold-estandard). Estas pruebas nos permitirán comparar la abilidad del sistema AmI del objetivo 2 inherente a su característica de monitorización del estado siológico de un sujeto durante un ejercicio para el entrenamiento de la resistencia aeróbica. 4. Previo cumplimiento del objetivo 3, diseñar y evaluar pruebas de abilidad de. la evaluación de los parámetros asociados a la resistencia aeróbica entre dicho sistema AmI y otro sistema de referencia (gold-estandard). Estas pruebas nos permitirán comparar la abilidad del sistema AmI del objetivo 2 inherente a su característica de evaluación del estado siológico de un sujeto durante un ejercicio para el entrenamiento de la resistencia aeróbica. 5. Previo cumplimiento de los objetivos 3 y 4, diseñar y evaluar pruebas sobre la. capacidad del sistema AmI de guiar un sujeto hacia el logro de determinados objetivos durante la ejecución de una sesión de entrenamiento de la resistencia aeróbica. Estas pruebas nos permitirán vericar que cuando un sistema es capaz de medir.

(35) 2. Hipótesis y objetivos. 35. y evaluar correctamente consigue también guiar un sujeto durante una sesión de entrenamiento de la resistencia aeróbica hacia el logro de determinados objetivos. 6. Diseñar y evaluar pruebas sobre el atractivo del sistema AmI por parte de los. usuarios. Estas pruebas nos permitirán vericar si el sistema genera interés en las personas que lo han utilizado y si le resulta de fácil utilizo. 7. Diseñar y evaluar pruebas sobre la utilidad del sistema AmI de guiado por voz. durante sesiones de entrenamiento de la resistencia aeróbica. Estas pruebas nos permitirán vericar si el sistema resulta útil para los usuarios cuando la interacción entre los mismos y el sistema sea por voz. Como hecho para las hipótesis en esta sección se denirá un objetivo principal que deriva desde una visión conjunta de los objetivos. Si consideramos los objetivos como las rama de un árbol (enfoque bottom-up) podemos denir el objetivo raíz.. Realizar y evaluar un sistema de Inteligencia Ambiental que implemente un modelo funcional para el entrenamiento de las cualidades, que en el caso de la resistencia aeróbica sea capaz de monitorizar, evaluar y guiar un sujeto durante las sesiones de entrenamiento para la mejora de su estado de salud. Si cumplimos con ese objetivo la hipótesis general resulta vericada..

(36) 3. ANTECEDENTES En este capítulo se proporcionará el background médico y tecnológico-social para afrontar, a continuación, todas las secciones tratadas en este trabajo de tesis. Las dos secciones principales de todo el capítulo son: la cardiología deportiva en esta sección se describirá de un punto de vista médico la adaptación del organismo al ejercicio poniendo énfasis en la componente aeróbica, la valoración funcional de un individuo y los programa de ejercicios para la mejora de la salud cardiovascular. el p-Sport por otro lado también se ha llevado a cabo un estudio tecnológico-social deniendo el nuevo concepto de deporte personalizado como una rama del p-Salud del ya conocido entorno de la e-Salud . El objetivo de este capítulo es proporcionar los conocimientos médicos con base en cardiología deportiva que pueden dar a la luz aplicaciones deportivas personalizadas para la salud.. 3.1.. El entrenamiento de las cualidades físicas para la mejora de la salud. En esta sección se pretende sensibilizar sobre la falta de ejercicio físico como un real problema de salud y dar dentro de ciertos límites la explicación siológica del porque la falta de ejercicio físico incide sobre la salud cardiovascular de un individuo. Empezando desde la denición de actividad física hasta llegar a la descripción de la adaptación cardiovascular producida por el ejercicio se quiere dar una visión general de como la actividad física puede modicar parámetros de valoración funcionales.

(37) 3. Antecedentes. 37. (V O2max ). y la frecuencia cardíaca y como el. como el volumen máximo de oxigeno. entrenamiento de tales parámetros puede mejorar el tness de un individuo. Básicamente la mejora de las funcionalidades cardiovasculares de un individuo implican una mejora de la resistencia aeróbica así que se describirán en detalle los métodos mas utilizados para el entrenamiento básico de la resistencia y en consecuencia de la mejora de las funciones cardiovasculares. Por último se analizaran los deportes más indicados para el entrenamiento de la resistencia como correr, el ciclismo y la natación.. 3.1.1. La falta de ejercicio físico como un problema de salud Se considera que la actividad física inadecuada es un factor de riesgo de enfermedad coronaria, desde el año 1957 Hellenstein y Ford [15] hablaron ya de la actividad física como una forma de rehabilitación cardíaca para enfermos coronarios. Se estima que la falta de ejercicio físico causa unas 200.000 muertes al año por cardiopatía isquémica, cáncer o diabetes mellitus tipo 2 relacionada con el sedentarismo [134, 119, 85]. Por el contrario la actividad física regular y la buena forma física cardiovascular disminuyen la mortalidad. Un estudio realizado por Blair [31] muestra que los varones que mantienen o mejoran su forma física tienen menos probabilidad de morir por cualquier causa y por enfermedad cardiovasculares que los varones en mala forma física. A pesar de que la población mundial se esta concienciando de esta relación y cada vez hay más personas embarcadas en programas de ejercicios, en un país como Estados Unidos las encuesta de población siguen indicando que los niveles de actividad física son bajos en la población de edad entre 12 y 49 años. En un estudio del National Health and Nutrition Examination Survey 1999-2002 donde se estudiaron 2 grupos de población, una entre 12 y 19 años y otra ente 20 y 49 años libre de enfermedades cardiovasculares se identicó baja forma física en el 33,6 % de los adolescentes y en el 13,9 % de los adultos. En todos los grupos de edad y sexo, el colesterol total y la presión arterial asistolia fueron más altos y las concentraciones de colesterol de las HDL fueron menores en el grupo de mala forma física respecto al de buena forma física [113]. Otro gran problema de la sociedad moderna es el sedentarismo. La asociación entre bajo nivel de actividad física y cardiopatía coronaria pone de maniesto que el estilo de vida sedentario tiene repercusiones signicativas sobre la salud cardiovascular. Chati et Al. [51] investigaron la contribución de la pérdida de la capacidad física en las anormalidades del musculo esquelético de pacientes con insuciencia cardíaca..

(38) 3. Antecedentes. 38. Demostraron que entre estos tipos de pacientes y los individuos sedentarios no había diferencias signicativas durante el ejercicio en los niveles musculares de fosfocreatina, pH intracelular y difosfato de adenosina. Por el contrario, las había entre esos dos grupos y personas físicamente activas. Otra implicación del sedentarismo es la obesidad. Un porcentaje alto de grasa corporal (que se traduce en un exceso de peso y obesidad) aumenta el riesgo de presentar hipertensión, diabetes, cardiopatía coronaria, y otras enfermedades crónicas. Además, la obesidad tiene connotación social negativa y suele estar asociada a una reducción de la capacidad de trabajo físico. Esta capacidad de trabajo físico inferior respecto a la población no obesa disminuye sensiblemente el refuerzo positivo derivado de los resultados de dicha actividad. Esto se da, de un modo especial, dentro de la población de niños obesos, en lo que la falta de graticación en la actividad física marca una clara tendencia al sedentarismo. Así, se establece un círculo vicioso, ya que se puede considerar el sedentarismo como un factor de riesgo de la obesidad [104, 97]. Por otro lado, el aumento de la obesidad infantil en los países desarrollados se atribuye a la falta de ejercicio físico, que se esta haciendo cada vez mas patente en la infancia. En España diferentes estudios apoyan la importancia del sedentarismo en relación con la obesidad infantil y juvenil y con el riesgo cardiovascular [73, 101]. El ejercicio físico contribuye al abandono de los hábitos tóxicos, especialmente el tabaco, y al menor consumos de alcohol. Resulta incompatible llevar a cabo un programa de actividad física de cierta intensidad si paralelamente no se introducen cambios en el estilo de vida. En un estudio efectuado por [95] en individuos aparentemente sanos, se observó que muy pocos participantes con niveles de actividad física alta eran fumadores y tenían sobrepeso. En la misma linea [60] comprobó que los hombres físicamente activos, en tiempo de ocio eran menos fumadores y tenían menor índice de obesidad. El ejercicio físico es una medida básica si se realiza con método y rigor es una piedra angular en la prevención cardiovascular, obesidad y sedentarismo.. 3.1.2. Ejercicio físico y deporte 3.1.2.1. Deniciones Algunos de los términos comúnmente usados en el campo de las ciencias del ejercicio se suelen usar comúnmente como sinónimos, entre actividad física, ejercicio,.

(39) 3. Antecedentes. 39. condición física y deporte, existe una cierta confusión conceptual. Todo lo que se ha explicará en esa sección está descrito en [120, 23]. Con el n de cumplir este objetivo, el Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos, ha generado un consenso frente a la interpretación de cada uno de los términos aquí mencionados; por tal razón su trabajo, parece ser para muchos la mejor estandarización.. Actividad Física Con respecto a Actividad Física (AF) podemos denirla como movimiento corporal producido por la contracción esquelética que incrementa el gasto de energía por encima del nivel basal [111]. Si bien, no es la única concepción de lo que es, cabe añadir otras deniciones encontradas, como: cualquier actividad que involucre movimientos signicativos del cuerpo o de los miembros, y todos los movimientos de la vida diaria, incluyendo el trabajo, la recreación, el ejercicio, y actividades deportivas. Considerando cada una de estas deniciones, diríamos que la actividad física comprende diferentes dimensiones, formas y/o subcategorías. Se hará una descripción de las características de la actividad física con sus dimensiones y con su categorización. De entrada empezaremos con las dimensiones donde se desenvuelve la AF, siendo estas las actividades ocupacionales, de casa, de transporte y de tiempo libre, esta última subdividida en actividades deportivas, recreativas, de entrenamiento o de ejercicio [79].. Ejercicio físico En cuanto al ejercicio, vale la pena decir que es un concepto discutido en la literatura desde principios del siglo XX, esto se dió porque no se hacía una verdadera distinción entre éste y AF. Así mismo el ejercicio era relacionado con ejecuciones vigorosas de actividades físicas aeróbicas y competitivas, en consecuencia eran difíciles de mantener como estrategia para promover salud. Sólo hasta los años 90, se dejó de usar el término ejercicio como genérico de todos los tipos de actividad. Algo semejante al término de AF, ocurre con el término Ejercicio o su equivalente, entrenamiento físico, a esté lo podemos denir como una subcategoría de la actividad física, siendo planeado, estructurado y repetitivo, además de tener como propósito mejorar y mantener uno o más de los componentes de la aptitud física, si bien tampoco es la única concepción de lo que es, esta parece ser a juicio propio una denición integral. No obstante consideramos importantes otras deniciones, las cuales no se alejan considerablemente de la primera: Es una actividad física de.