In deze post geef ik wat toelichting op het NIRS systeem dat ik gebruik. Bovendien zal ik de basis metrics toelichten die door het systeem worden teruggekoppeld en hoe deze met elkaar samenhangen. Volgens het principe van de 3A’s: Acquire, Analyze, Act komt tevens de eerste A aan bod: Acquire. Dit heeft betrekking op de wijze waarop de data geregistreerd wordt en kan worden (op moment van schrijven). De andere A’s zullen in volgende blogposts worden belicht.
Het systeem
Er bestaan nog niet veel draagbare NIRS apparaten die ook voor consumenten beschikbaar zijn. In de wetenschap wordt –als er sprake is van studies met draagbare NIRS apparaten- vaak gebruik gemaakt van de Portamon (Artinis Medical Systems BV, Eden). Echter, de Portamon is niet direct gemaakt voor de consumentenmarkt en is ook niet als zodanig geprijsd. Sinds de zomer van 2013 is de Moxy Monitor op de markt. Dit draagbare NIRS apparaatje wordt door Fortiori Design (USA) geproduceerd.
Figuur 1
Feitelijk wordt er infrarood straling (4 verschillende LEDs met golflengtes van 630 tot 850nm) door de huid naar de spier gestuurd via de Emitter (zie Figuur 1) . Het licht wordt vervolgens weerkaatst en geabsorbeerd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de verschillende absorptie kenmerken van O2Hb en HHb (zie Intermezzo). Een deel (slechts 1 miljoenste) komt echter weer terug bij de NIRS Detector.
Intermezzo
Hemoglobine is het molecuul in rode bloedcellen dat zuurstof van de longen verder het lichaam in transporteert. Op basis van chemische signalen wordt er zuurstof afgegeven op die plek(ken) waar nodig. Hemoglobine komt meest voor in oxy (O2Hb) en de-oxy (HHB) vorm.
Wat meet de Moxy monitor?
Moxy meet de ratio van de oxyhemoglobine en totale hemoglobine in capillairen (haarvaten) van de spier. Dit percentage staat voor de zuurstofverzadigingsgraad (SmO2) in het spierweefsel waar gemeten wordt. Het is een balans tussen zuurstof aanlevering en zuurstof gebruik. Het percentage kan als absoluut worden beschouwd.
Bij plotse inspanning is je hartminuutvolume nog niet op juiste niveau en zijn de bloedvaten nog niet verwijd (dilatatie), waardoor vaak je een (sterke) daling zult zien in de SmO2. Er is immers op dat moment meer vraag naar zuurstof dan er wordt geleverd. Als je echter een goede warming-up doet dan zal je zien dat het SmO2 peil weer in balans komt (eerst een daling door start van de inspanning, daarna stijging) als gevolg van o.a. toename in hartminuutvolume en dilatatie van de bloedvaten. Zodra je de inspanning (lees: spierspanning) stopt zie je een ‘overshoot’ in SmO2, omdat er op dat moment meer zuurstof wordt geleverd dan dat er gebruikt wordt. Dit komt, omdat je hartminuutvolume nog hoog is (‘ijlt na’) en je bloedvaten nog verwijd zijn. In het algemeen is het zo dat hoe zwaarder de inspanning, hoe lager de SmO2 waarde. De SmO2 waarde wordt o.a. ook beïnvloed door verschuiving van de dissociatie-curve en andere chemische en neurologische factoren.
Naast de SmO2 waarde koppelt de Moxy Monitor ook de THb waarde terug. Dit is een indicatie van de totale hemoglobine concentratie. Dit is echter een relatief getal. Het absolute niveau is niet gemeten, omdat het licht –voordat het bij de spier is- door verschillende lagen (epidermis + dermis (huid), vetweefsel) moet gaan. De dikte van die lagen is echter niet exact te bepalen door het apparaat. M.b.v. een algoritme wordt er een filtering toegepast waardoor THb een relatieve waarde is. Indien de dikte van de lagen, bloed hemoglobine concentratie en myoglobine* als constant kunnen worden beschouwd gedurende een meting dan kan de link worden gelegd dat bij toename van THb er sprake is van een toename in bloed toevoer. Dit werkt goed voor vetweefsel tot 10-12mm dikte. Daarboven meet de Moxy Monitor nog steeds, maar is de sensitiviteit met de spier minder, waardoor de metingen minder nauwkeurig worden. Hieronder een weergave in twee vergelijkingen hoe SmO2 en THb met elkaar samenhangen:
SmO2= O2Hb / (O2HB + HHB) * 100%
Totale Hemoglobine Concentratie (THb) g/dl = O2Hb + HHb
Een rekenvoorbeeld:
Stel dat SmO2 60% is. Dat wil zeggen dat 60% hemoglobine zuurstof bevat.
Stel dat THb 12.4 is. O2Hb is dan 60% * 12.4 = 7.44. HHB is dan (1-60%)*12.4=4.96.
De Moxy Monitor is dus geen pulsoximetrie apparaat. Pulsoximetrie meet de zuurstofverzadiging in het bloed (systeem zuurstofverzadiging). Moxy Monitor meet de locale veranderingen in aanvoer en gebruik van zuurstof. Bovendien is er geen pulserend vaatbed nodig voor de metingen, terwijl dat bij pulsoximetrie wel het geval is.
Plaatsing van de Moxy Monitor
De meetwaarden –zowel de hoogte als de trend- kunnen door vele factoren worden beïnvloed. Zonder nu al op alle factoren in te gaan, wil ik meegeven dat de spier waarop de Moxy Monitor geplaatst is invloed heeft. Zelfs de plaats binnen dezelfde spier zorgt voor verschillende waarden. Onderstaand een plaatje waarbij ik door te schuiven met de Moxy Monitor op de vastus lateralis (binnen 1 spier)–van bovenkant, naar midden, naar onderkant (4x zelfde metingen van elk 1 minuut)- al eenvoudig aantoon dat de waarden anders zijn.
Figuur 2
Voor wielrennen wordt vaak de vastus lateralis, rectus femoris en de vastus medialis gebruikt. De gastrocnemius wordt minder vaak gebruikt, omdat deze door b.v. door een andere voetbeweging trendmatig sterker beïnvloed wordt. Het is overigens opvallend dat de BSX Insight –op welke ik binnenkort in zal gaan- juist wel gebruik maakt van de gastrocnemius.
De Moxy Monitor is simpel vast te maken met wat tape onder de wielerbroek. Bij veel zonnestralen is het aan te raden een klein stukje zwarte stof of iets anders wat de huid rondom de meter kan bedekken, omdat metingen anders door de zonnestralen verstoord worden. Tevens moet de wielerbroek niet té strak zitten. Een veel te strakke wielerbroek knelt af en beïnvloedt de metingen.
Acquire: data registratie en verwerking
De Moxy Monitor maakt gebruik van het ANT+ signaal om data naar andere apparaten te sturen. Er is software (specifiek voor wielrennen) die dit ondersteunt, te weten Peripedal (Figuur 3), PerfPro Studio en Golden Cheetah (Train Mode). Live op het computer/laptop scherm is de grafiek te zien tezamen met alle andere ANT+ data (b.v. vermogen, hartslag, cadans, etc.) geregistreerd wordt. Let wel deze software is dus voor indoor training.
Daarnaast is er voor buitengebruik Ipbike (Android App) of de ANT+ fietscomputer (Garmin) (een aantal andere Garmin horloges ondersteunt het Moxy signaal ook). Op de fietscomputer moet het ‘’kanaal’’ voor snelheid en cadans opgeofferd worden om de Moxy data (resp. THb en SmO2) te kunnen zien.
Qua analysesoftware is er PerfPro Analyzer en Golden Cheetah (open source). In Golden Cheetah is de data op drie manieren in te laden:
1) Direct: B.v. een Peripedal file. Ik heb hiervoor de aanvraag ingediend en deze is opgepakt in de laatste development build. In Golden Cheetah is alle andere ANT+ registreerde data ook te zien
2) Direct: Met een .fit file uit de ANT+ fietscomputer (Garmin). In Golden Cheetah is onder snelheid en cadans data zijn dus de THb en SmO2 waarden te zien
3) Indirect: Moxy Monitor aansluiten op de laptop/computer. Vervolgens de Moxy datafile laden van de rit die is opgeslagen in de Moxy Monitor. In Golden Cheetah moet deze data samengevoegd worden met de data van de rit. De data moet worden ‘aligned’ wat wil zeggen dat het startpunt van de Moxy file en de Garmin file rechtgetrokken moet worden. De ervaring leert dat dit over het algemeen niet erg gemakkelijk gaat. Een andere mogelijkheid is om gebruik te maken van ‘good-old’ Excel.
Figuur 3
In een volgende post zal ik ingaan op een aantal verschillende metingen die zijn gedaan met de Moxy Monitor en wat daar zoal uit te halen is. Met andere woorden: de tweede A van de 3 fasen Acquire, Analyse, Act komt dan ter sprake.
Samenvatting
Met behulp van de Moxy Monitor kan de zuurstofverzadiging (SmO2) en de bloedtoevoer (THb) in de locale spier in kaart worden gebracht. Deze data wordt opgeslagen in de Moxy Monitor en de data kan (via ANT+) gestuurd worden naar speciale software (o.a. Peripedal), zodat tijdens de training live een (inspanning)grafiek kan worden getoond. Voor registratie tijdens trainingen buiten kan gebruik gemaakt worden van een ANT+ fietscomputer. Na afloop van de trainingen is Golden Cheetah (of Excel) een goede optie om de data verder te analyseren.
*Moxy is niet in staat myoglobine van hemoglobine te onderscheiden. In feite is de SmO2 waarde dus incl. myoglobine.