El campo científico con mayor tradición en el estudio de las vibraciones mecánicas y sus efectos sobre el organismo es el de la ergonomía. Sus investigaciones han pretendido el estudio de los efectos adversos derivados de la exposición prolongada a las vibraciones en el ámbito del trabajo. Sin embargo, los primeros estudios sobre los posibles efectos positivos de la estimulación vibratoria sobre el organismo se llevaron a cabo en el deporte, con unas características radicalmente diferentes en cuanto a la frecuencia, a la amplitud y al tiempo de aplicación. De esta forma, han proliferado multitud de trabajos que muestran, fundamentalmente, los efectos beneficiosos de las vibraciones mecánicas sobre el rendimiento neroumuscular en diferentes muestras1,2,3,4,5,6. El mecanismo por el cual las vibraciones mecánicas de cuerpo entero producen esta respuesta neuromuscular todavía no se ha aclarado, si bien se ha propuesto que implica a los reflejos monosinápticos, que son inducidos por el continuo estiramiento-acortamiento producido en los músculos que actúan sobre las articulaciones en las que la vibración es absorbida7.

Hoy en día, el entrenamiento vibratorio despierta gran interés en el campo de la fisiología y la medicina del deporte, realizándose cada vez más investigaciones y trabajos de revisión con el fin de describir rigurosamente esta forma de ejercicio8,9,10,11,12.

Más recientemente, su uso se ha extendido al campo clínico, de forma que personas mayores13,14, enfermos coronarios15, lesionados medulares16, sujetos expuestos a prolongados períodos de reposo total en cama17,18 e incluso pacientes con lumbalgias crónicas19 se han beneficiado del tratamiento mediante vibraciones. Se ha pasado, pues, a investigar los efectos potenciales en otras áreas que atañen a la salud y la calidad de vida. Aunque las vibraciones mecánicas se han aplicado en los entrenamientos, en general de atletas, se pretende indagar si existe un beneficio con un alcance más generalizado como puede ser el bienestar del día a día20.

En lo referente a la respuesta del sistema cardiovascular, los primeros estudios que pretendían analizar los efectos derivados de la aplicación de vibraciones se realizaron desde el punto de vista de la medicina del trabajo. En estos trabajos se estudiaron a distintos individuos que presentaban desórdenes vasoespásticos en los dedos20. Desde la perspectiva del entrenamiento y de la rehabilitación, uno de los primeros estudios realizados fue el de Kerschan-Schindl et al21, quienes analizaron el volumen sanguíneo muscular del gastrocnemio y cuádriceps femoral, el flujo sanguíneo de la arteria poplítea, la tensión arterial (TA) y la frecuencia cardíaca (FC). Después del ejercicio, los dos primeros parámetros aumentaron significativamente, mientras que los otros dos no experimentaron modificaciones significativas. Son también relevantes los estudios realizados por Rittweger et al22,23,24, quienes han analizado, entre otros parámetros, el consumo de oxígeno (VO2), la FC, la TA y la concentración de lactato en sangre. Atendiendo a los resultados derivados de dichos estudios, los autores concluyeron que el entrenamiento con vibraciones mejora de manera sustancial la potencia metabólica y, por ende, la actividad muscular. Se ha demostrado que la actividad electromiográfica aumenta durante la aplicación de vibraciones mecánicas de cuerpo entero1,25 y que puede provocar una actividad muscular suficiente para incrementar el trabajo muscular de todo el organismo, manifestándose una mayor absorción de oxígeno23. Igualmente, se ha observado un aumento lineal en el VO2 con el incremento de la frecuencia de vibración24. Estudios más recientes, como los realizados por Cochrane et al6, vienen también a corroborar esta hipótesis, mostrando aumentos significativos de dicho parámetro tanto en ancianos como en jóvenes.

En cualquier caso, hay que tener en cuenta que gran parte de estas investigaciones se han llevado a cabo mediante entrenamientos vibratorios de una magnitud que según la normativa ISO 2631-126 puede considerarse excesiva, generando efectos adversos sobre la salud27. En este sentido, la bibliografía recomienda exposiciones continuadas de no más de 60–90s28. A pesar de estas recomendaciones no se ha definido con exactitud el tipo de estímulo más apropiado para conseguir adaptaciones positivas desde el punto de vista fisiológico y funcional. Además, sigue sin definirse con rotundidad la respuesta del sistema cardiovascular, así como su cinemática a lo largo de toda la exposición al estímulo vibratorio. Este aspecto es de vital importancia ya que permitiría fundamentar el uso de este tipo de dispositivos para conseguir adaptaciones en dicho sistema. Por todo esto, el objetivo del presente trabajo es definir la respuesta cardiovascular, así como la evolución de sus principales parámetros (el VO2, la FC y la TA), a lo largo de tres protocolos de estimulación vibratoria de corta duración y de frecuencia variable.

En el presente estudio han participado un total de 30 varones activos, todos ellos estudiantes universitarios. En el momento del estudio los sujetos presentaban una edad (media±desviación típica [DT]) de 22,00±3,89 años, una altura de 1,76±0,61m, una masa corporal de 75,56±8,83kg y un índice de masa corporal de 24,49±2,30kg/m2 (tabla 1). A su vez, los sujetos fueron distribuidos aleatoriamente en tres grupos del mismo tamaño. En cualquier caso, los criterios de exclusión fueron presencia de enfermedades cardiovasculares, respiratorias, abdominales, urinarias, neurológicas, musculoesqueléticas o crónicas, así como presencia de prótesis o toma de medicamentos que podrían afectar al sistema musculoesquelético. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito antes de iniciarse el estudio, su protocolo fue aprobado por el Comité Ético de la Universidad de Sevilla.

Tabla 1. Datos descriptivos de la muestra

GEA: grupo experimental 1; GEB: grupo experimental 2; GEC: grupo experimental 3; IMC: índice de masa corporal.

Datos presentados como valores medios±desviación típica.

Todos los sujetos fueron sometidos a 5 series de 1min de duración con igual tiempo de recuperación entre series (1min). Para cada grupo se utilizaron unos parámetros vibratorios diferentes, así en el grupo experimental 1 (GEA) la frecuencia fue de 30Hz y la amplitud de 4mm, para el grupo experimental 2 (GEB) la frecuencia fue de 26Hz y la amplitud de 4mm y, por último, para el grupo experimental 3 (GEC) la frecuencia fue de 20Hz y la amplitud de 4mm. Los participantes se situaron en bipedestación sobre una plataforma vibratoria Galileo Fittness® (Novotec, Alemania), manteniéndose un ángulo de flexión de rodillas de 110° durante toda la prueba.

Al inicio de la intervención se estableció el nivel de referencia basal del VO2. Éste fue analizado previamente a la prueba durante 3min mientras el sujeto estaba sentado, tomándose como referencia el valor medio. Para obtener los valores de dicho parámetro se utilizó un analizador de gases portátil VO200 Medgraphics® (Medical Graphics, Estados Unidos). Durante la prueba los valores fueron registrados de forma continua, empleando un sistema de medición Breath by Breath, a partir del cual se obtuvo el registro del VO2 en términos relativos, eliminándose los registros correspondientes al período de recuperación entre series y tomándose los valores en función de la masa corporal (ml·kg−1·min−1).

Para el análisis de la TA sistólica (TAS) y diastólica (TAD) y la FC se utilizó un tensiómetro Omron® (MX2, Japón), con un sistema de medición oscilométrico, con un rango de 30–280mmHg y de 40–200lat·min−1. El dispositivo se colocó en el brazo derecho, situándolo sobre un apoyo, con una angulación de 90° del codo, con el sujeto en sedestación. Los valores se registraron en reposo, después de permanecer 5min sentado y relajado y justamente después de finalizar el estímulo vibratorio en cada una de las series realizadas.

Las medidas obtenidas fueron volcadas en una base de datos y luego analizadas empleando el paquete estadístico SPSS 15.0 para Windows. Para todos los datos se computaron los siguientes estadísticos: media aritmética y DT. Como prueba de normalidad se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov. Para realizar un contraste de medias se emplearon las pruebas de ANOVA para las muestras independientes (intergrupo) y el test de la t de Student para las muestras pareadas (intragrupo). El nivel de significación establecido fue de 0,05.

A continuación mostramos los resultados más relevantes obtenidos en el presente estudio. En primer lugar, hay que indicar que tras la distribución aleatoria de los tres grupos no se encontraron diferencias estadísticamente significativas en las variables descriptivas medidas y parámetros cardiovasculares y respiratorios al inicio del estudio (tabla 1, tabla 2, tabla 3).

En relación con el postest realizado, no se encontraron diferencias significativas en las variables VO2 y FC entre los diferentes grupos experimentales (tabla 2 y figura 3, figura 4). Respecto a la TA, los datos también mostraron, tanto para la TAS como para la TAD, una ausencia de diferencias significativas al realizar la comparación intergrupo (tabla 3 y figura 1, figura 2).

Tabla 2. Valores relativos al consumo de oxígeno y a la frecuencia cardíaca en los tres grupos conformados

FC: frecuencia cardíaca; GEA: grupo experimental 1; GEB: grupo experimental 2; GEC: grupo experimental 3; VO2: consumo de oxígeno.Datos presentados como valores medios±desviación típica. VO2 (mlkg−1min−1) y FC (latidos·min−1) medidos en la situación pretest (VO2 pre y FC pre) y tras las cinco series realizadas (1, 2, 3, 4 y 5).

* p<0,05.

** p<0,01.

*** p<0,001 para comparación intragrupo.

Tabla 3. Valores relativos a la tensión arterial sistólica y a la tensión arterial diastólica en los tres grupos conformados

Datos presentados como valores medios±desviación típica. TAS (mmHg) y TAD (mmHg) medidas en la situación pretest (TAS pre y TAD pre) y tras las cinco series realizadas (1, 2, 3, 4 y 5).GEA: grupo experimental 1; GEB: grupo experimental 2; GEC: grupo experimental 3; TAD: tensión arterial diastólica; TAS: tensión arterial sistólica.

* p<0,05.

** p<0,01.

*** p<0,001 para comparación intragrupo.

Figura 1. Representación gráfica de la tensión arterial sistólica en los tres grupos conformados y series realizadas.

Figura 2. Representación gráfica de la tensión arterial diastólica en los tres grupos conformados y series realizadas.

Por su parte, la comparación intragrupo del VO2 mostró, para los tres grupos conformados, diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) al comparar los valores obtenidos tras las cinco series realizadas con la situación pretest. Si tenemos en cuenta la variación máxima alcanzada, podemos observar que para los GEB y GEC ésta se obtuvo en la quinta serie (GEB=+6,73±1,47ml·kg−1·min−1; GEC=+5,84±3,02ml·kg−1·min−1), mientras que para el GEA ésta se alcanzó en la segunda serie realizada (GEA=+5,37±4,08ml·kg−1·min−1) (tabla 2 y figura 3).

Figura 3. Representación gráfica del consumo de oxígeno en los tres grupos conformados y series realizadas.

En el caso de la FC, dicha comparación intragrupo mostró, en los tres grupos analizados, diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) para las cinco series realizadas. En relación con el pretest, el incremento experimentado fue mayor para el GEA en la cuarta serie (GEA: +41,14±16,90 lat·min−1), mientras que para los GEB y GEC se obtuvo en la quinta serie (GEB: +38,20±23,06 lat·min−1; GEC: +44,66±13,19 lat·min−1) (tabla 2 y figura 4).

Figura 4. Representación gráfica de la frecuencia cardíaca en los tres grupos conformados y series realizadas.

Para la TA, el análisis intragrupo supuso en el GEA diferencias estadísticamente significativas (p<0,05), en el caso de la TAS, en las cinco series, experimentando la mayor variación en la segunda (GEA: +16,89±10,48mmHg) (tabla 3 y figura 1); mientras que en el caso de la TAD, las diferencias estadísticamente significativas se obtuvieron en las series 1, 2 y 4 (p<0,05), obteniéndose la mayor variación en la primera (GEA: +9,33±7,43mmHg). En el GEB no se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas en ninguna de las series, si bien, es cierto que la mayor variación se obtuvo en la serie 2 para la TAS (GEB: +11,90±19,62mmHg) y en la serie 1 en la TAD (GEB: +6,30±13,49mmHg). En el caso del GEC no se encontraron diferencias estadísticamente significativas para la TAS en ninguna de las series realizadas, pero sí para la TAD en las series 1 y 2, obteniéndose la mayor variación en la primera (GEC: +18,17±17,03mmHg) (tabla 3 y figura 2).

Los principales objetivos de este estudio han sido, por un lado, investigar la relación existente entre la frecuencia de vibración y la respuesta fisiológica asociada y, por otro, analizar la cinemática de las variables cardiorrespiratorias asociadas, a lo largo de una carga básica de entrenamiento vibratorio. En términos cuantitativos, los resultados han mostrado cómo la frecuencia de vibración utilizada no supone un estrés diferente cuando trabajamos con frecuencias recomendadas para el entrenamiento. Es cierto que se han observado diferencias al realizar la comparación intergrupo, si bien, en ningún caso éstas se han podido considerar estadísticamente significativas. Atendiendo a estos resultados, se podría indicar que cuando se trabaja con protocolos habituales de entrenamiento con vibraciones mecánicas, los parámetros utilizados no suponen un estrés diferente para los sistemas cardiovascular y respiratorio.

Por su parte, el VO2 presentó un patrón irregular en cada una de las series realizadas, sin que parezca existir una incidencia directa de la frecuencia de vibración ni del tiempo de exposición sobre dicho parámetro. Sin embargo, autores como Rittweger et al24 sí encontraron una relación directa con la frecuencia de vibración al someter a sujetos de una muestra similar a la del presente estudio a entrenamiento vibratorio. En este caso hay que tener en cuenta que una duración de exposición tan elevada no se suele recomendar, debido a la fatiga muscular que puede suponer una respuesta muscular ineficaz, utilizándose exposiciones que varían entre los 30 y los 90s28.

Por otro lado, la respuesta experimentada por el VO2 supone unos valores máximos que rondan los 10ml·kg−1·min−1, siendo variación media experimentada de unos 5–6ml·kg−1·min−1 al compararlo con la situación de pretest. Si tenemos en cuenta estudios previos, como el realizado por Rittweger et al24, donde se utilizaron frecuencias de 18, 26 y 34Hz y una amplitud fija de 5mm, la variación media experimentada osciló entre los 3–5ml·kg−1·min−1 (5,72ml con 18Hz; 6,41ml con 26Hz y 7,76ml/min/kg con 34Hz), guardando una relación exponencial con la frecuencia de vibración. Esta menor respuesta se puede deber a la posición adoptada sobre la plataforma, ésta es de 170°, mientras que en nuestro caso, al ser de 110°, puede suponer un mayor estrés sobre este sistema. Si bien es cierto, este mismo grupo de autores sí observaron un mayor incremento de este parámetro en un estudio previo23, siendo los resultados obtenidos similares a los nuestros (10,2±1,2ml·kg−1·min−1).

En esta misma línea, Cochrane et al6 utilizaron en su estudio un dispositivo que regulaba la frecuencia de vibración entre 0 y 60Hz y la amplitud entre 0,5 y 1mm, estando el sujeto en posición horizontal. Los sujetos participantes tuvieron que movilizar su propio cuerpo y dos cargas, una del 20% y otra del 40% del peso corporal durante los 4 min que duró cada una de las tres exposiciones. En un estudio piloto previo de este mismo grupo de autores, la respuesta electromiográfica máxima se obtuvo con una frecuencia de 30Hz y una amplitud de 1mm, por lo que se utilizaron estos parámetros para analizar la respuesta del VO2. Los resultados mostraron, para la muestra con características similares a la nuestra, un incremento del 19,7% cuando movilizaron el propio cuerpo (5,8ml·kg−1·min−1), del 26,7% cuando movilizaron el 20% de su propio peso (7,1 ml·kg−1·min−1) y del 62,9% cuando la carga era del 40% del peso corporal (10 ml·kg−1·min−1). En este sentido, los autores indican que esta menor variación obtenida, en comparación con estudios previos, se puede deber a las diferencias en el dispositivo utilizado, ya que la vibración se produjo en un eje horizontal, mientras que habitualmente se utiliza un eje vertical6.

De cualquier forma, estos resultados relacionados con el VO2 permiten igualar la respuesta obtenida con la que se experimenta al realizar una caminata de intensidad moderada23,24, la cual puede rondar los 4km/h29,30. Si tenemos en cuenta que el VO2máx medio de una persona joven (20–29 años) se sitúa en torno a 44,2 ml·kg−1·min−1 (percentil 50)31, podemos observar cómo en nuestro estudio los sujetos trabajaron de forma teórica alrededor del 23% del VO2máx, valores por debajo del 40%, que se supone como límite para conseguir adaptaciones fisiológicas32.

En el caso de la FC, podemos observar una respuesta ascendente en cada una de las series realizadas. Dicha variación es mayor en el grupo que fue sometido a una frecuencia de vibración más elevada (GEA). Igualmente, podemos observar cómo la recuperación de 1min, la cual es considerada como óptima para buscar una adaptación neuromuscular28, no fue suficiente para conseguir una recuperación completa del sistema cardiovascular, lo cual ya fue indicado con anterioridad por Mester et al33. Un incremento similar obtuvieron Da Silva et al29, al realizar, con una frecuencia de 30Hz y una amplitud de 4mm, dos tipos de ejercicios sobre la plataforma, 1/2 squat sin carga y 1/2 squat con una carga equivalente a 10 repeticiones máximas (RM), no encontrando diferencias significativas en función del ejercicio. Sin embargo, la recuperación fue de 2min y fue también insuficiente para conseguir un restablecimiento de la FC basal. Similares resultados también encontraron Martínez et al34, quienes tras dos bloques de 5min de duración, con una frecuencia de 26Hz y una amplitud de 4mm, hallaron aumentos significativos en la FC basal, aunque, en este caso, la recuperación fue de 3min. En la misma línea también se muestran los resultados de Yamada et al35, quienes tras evaluar un ejercicio de sentadilla con vibraciones, utilizando una frecuencia de 15Hz y una amplitud de 2,5mm, y sin ellas, reflejaron incrementos significativos en la FC en aquellos sujetos expuestos a dichas vibraciones. Sin embargo, en el estudio de Hazzel et al36 en el que sometieron a los sujetos participantes en el que sometieron a los sujetos participantes en el mismo a 15 series de 1min con igual tiempo de recuperación, aplicando una frecuencia de 45Hz y una amplitud de 2mm, la FC sólo experimentó un ligero incremento que no alcanzó significación estadística.

En relación con la TA, podemos observar cómo únicamente el patrón de la TAS ha presentado una mayor respuesta a medida que se incrementaba la magnitud de la vibración, lo cual no ocurrió con la TAD. Si analizamos más detenidamente esta respuesta asociada, se puede apreciar que tanto la TAS como la TAD aumentaron notablemente durante las primeras series para posteriormente descender progresivamente hasta niveles similares e incluso por debajo de los de reposo tras la última serie. Parece que este descenso progresivo puede deberse a la apertura de más capilares o a la dilatación de algunos vasos, o tal vez a ambas situaciones, una vez que se produce la adaptación al ejercicio34. Similares resultados encontraron Martínez et al34, quienes en su estudio observaron un incremento significativo en la TAS, mientras que la TAD sólo se incrementó de forma significativa tras la primera serie. Sin embargo, una respuesta muy diferente se ha podido observar en otros estudios, como el realizado por Hazzel et al36, en el que la TA media experimentó un leve incremento respecto a la basal que se mantuvo durante toda la exposición; el desarrollado por Kerschand Schindl et al21, en el que se registró un leve aumento tanto de la TAS como de la TAD (no significativo) al finalizar el entrenamiento vibratorio, y el efectuado por Yamada et al35, quienes no encontraron cambios significativos en la TAS y en la TAD al realizar un mismo ejercicio de sentadilla con vibración y sin ella.

Considerando todo lo anterior, se puede concluir que los estímulos vibratorios aplicados en la presente investigación provocan una clara respuesta de los sistemas cardiovascular y respiratorio. Además, y a pesar de las diferentes frecuencias utilizadas, la dinámica o evolución del VO2, la FC y la TA a lo largo del entrenamiento vibratorio fue muy similar, si bien dicha respuesta no parece ser suficiente para producir adaptaciones positivas en estos sistemas, por lo que este tipo de entrenamiento no debería considerarse un medio óptimo para alcanzar adaptaciones cardiorrespiratorias.

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Recibido 21 Junio 2009

Aceptado 24 Julio 2009

Autor para correspondencia. dehoyolora@us.es