Esport, salut i HRV: monitorització psicofisiològica de l’estrès i la recuperació amb dispositius mòbils.

Abstract

El risc de desenvolupar una Síndrome de Sobreentrenament és un dels factors a tenir més en compte en la preparació esportiva. En aquest sentit, una correcta recuperació és determinant per a garantir una adaptació funcional de l'esportista als entrenaments i a les competicions. L'avaluació contínua de la recuperació des d'una perspectiva psicofisiològica pot aportar informació sobre l'estat real de l'esportista, però es requereixen eines i metodologies que permetin monitoritzar la recuperació d'una forma ràpida, a temps real i no invasiva en l'entorn natural de l'esportista. En aquest context, els dos objectius principals d'aquesta tesi doctoral són: 1) Analitzar la utilitat de les tècniques de seismocardiografia (SCG) i fotopletismografia (PPG) per a l'anàlisi de la HRV; i 2) Proposar la monitorització psicofisiològica del procés d’estrès i recuperació com a eina d'Avaluació Ecològica Momentània (EMA) en situacions esportives, a partir de l’anàlisi combinada de la HRV i d’indicadors cognitius i conductuals. En aquesta Tesi Doctoral s'han realitzat sis estudis, tres corresponents a la part d'innovació en la metodologia d'anàlisi de la HRV, i tres més en la part d'aplicació de l'anàlisi de la HRV en context esportiu. Dins de la primera part de la tesi, es proposen les tècniques de SCG i PPG com a vàlides per a l'estimació dels intervals R-R i la posterior anàlisi de la HRV. En el cas de l'ús de la SCG, els resultats mostren que són necessàries unes condicions de registre estrictes en posició supina, de repòs total i que cal personalitzar la col·locació del dispositiu sobre l'estèrnum de la persona per millorar la qualitat del senyal. El senyal de SCG dels dispositius iPhone es mostra com a tècnica eficaç per la monitorització a distància de l'esportista prescindint de cap accessori addicional. En el cas de la PPG facial, els resultats mostren que la posició supina és més optima que la d'assegut. Tot i que les condicions de registre són massa estrictes com per utilitzar-se en un context esportiu natural pot resultat eficaç en contextos hospitalaris per al seguiment de pacients en un entorn controlat. Dins de la segona part de la tesi, es proposa l'anàlisi HRV per a la determinació de perfils específics en funció de la modalitat esportiva. Aquesta metodologia podria ajudar a determinar la predisposició de l’esportista cap a una determinada modalitat esportiva o a valorar l'adaptació de l'esportista en comparació a la resta de companys que segueixen el mateix pla d'entrenament. L'anàlisi combinada de la HRV amb l'estat d'ànim de forma puntual és útil per detectar estats de Vigor o Fatiga, però insuficient per a detectar perfils de Tensió, Depressió o Hostilitat. També es proposa l'ús de l'EMA com a metodologia útil per a la detecció de perfils psicofisiològics de recuperació, suggerint la necessitat d'analitzar i d'interpretar els paràmetres de HRV de forma individual enlloc d'utilitzar barems poblacionals. En el cas de la respiració, els resultats indiquen que el protocol utilitzat en la recollida de dades (respiració espontània o pautada) influeix directament en els valors dels paràmetres de domini freqüencial, provocant biaixos en la interpretació de l'estat d'estrès-recuperació avaluat a partir de qüestionaris. En aquest sentit, els resultats mostren que la respiració espontània aporta informació més rellevant sobre l'estat d'estrès de l'esportista. A partir dels resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral, es proposa l’ús dels smartphones per analitzar la HRV, l’estat d’ànim i aspectes conductuals referents a la recuperació o als estils de vida, segons un model d’EMA i d’una forma no-invasiva, gràcies a la tecnologia integrada en els sensors propis. El sistema resultant, aplicat al camp esportiu, permet una monitorització psicofisiològica del procés d’estrès-recuperació.

The risk of developing overtraining syndrome is a factor to be taken into account in preparing sport. In this sense, proper recovery is crucial to ensure a functional adaptation of the athlete in training and competitions. Continuous assessment of recovery from a psychophysiological perspective can provide information about the actual state of the athlete, but require tools and methodologies that allow to monitor the recovery with fast, in real-time and non-invasive in the natural environment of the athlete. In this context, the two main objectives of this thesis are: 1) Analyse the usefulness of seismocardiography (SCG) and photoplethysmography (PPG) for the analysis of HRV; and 2) Propose the psychophysiological monitoring of the stress and recovery process as a tool of Ecological Momentary Assessment (EMA) in sport situations, from the combined analysis of HRV and cognitive and behavioural indicators. In this Doctoral Thesis has been performed six studies, three related with innovation methodology for analysis of HRV, and three more related with the application of the analysis of HRV in the sport context. In the first part of the thesis, we propose techniques SCG and PPG as a valid to estimate of RR intervals and subsequent analysis of HRV. In the case of the use of the SCG, the results show that is necessary a stringent conditions of record in supine position, total rest and the importance to customize the placement of the device on the sternum of the person to improve the quality signal. SCG signal of iPhone is an effective technique for remote monitoring of the athlete without additional accessory. In the case of facial PPG, the results show that the supine position is more optimal than the sitting position. Although the registration conditions are too strict as for use in a sport context can be effective in natural contexts of hospital for monitoring patients in a controlled environment. In the second part of the thesis proposes HRV analysis for the determination of specific profiles depending on the sport. This methodology could help to determine the predisposition of the athlete to a sport modality or to evaluate the adaptation of the athlete compared to other colleagues who follow the same training plan. The combined analysis of HRV with the mood in a timely evaluation is useful for detecting states of Vigour or Fatigue, but not enough to detect profiles of Tension, Depression or Hostility. Also proposed the use of EMA as a useful methodology for detecting psychophysiological profiles of recovery, suggesting the need to analyse and interpret the HRV parameters individually instead of using scales population. In the case of breathing, the results indicate that the protocol used in the data collection (spontaneous or paced breathing) directly influences the values of the parameters of frequency domain, causing bias in the interpretation of the state of stress-recovery assessed with questionnaires. In this sense, the results show that spontaneous breathing provides relevant information about the state of stress of the athlete. From the results obtained in this thesis, we propose the use of smartphones to analyse HRV, mood and behavioural aspects relating to the recovery or lifestyles, according to a model of EMA and to a non-invasive technology thanks to the integrated sensors themselves. The resulting system, applied to the sports field, allows monitoring of psychophysiological stress-recovery process.