Respiro e battito dell'arciere in tiro: Lo Presti 2019

Un gruppo di ingegneri italiani ha costruito due fasce elastiche con dentro un sensore a fibra ottica e ha controllato se bastano a leggere respiro e battito di un arciere mentre tira. Le fasce vanno attorno al torace e all'addome e si allungano di pochissimo quando la gabbia toracica si muove: il sensore, un reticolo di Bragg incapsulato in una gomma siliconica, trasforma quella deformazione in uno spostamento di lunghezza d'onda della luce.

La taratura è stata fatta su nove volontari sani (quattro uomini e cinque donne, dai 22 ai 30 anni), confrontando le fasce con uno spirometro per il respiro e con un sensore al dito per il battito. Su 135 respiri la frequenza respiratoria coincide quasi esattamente con quella dello strumento di riferimento, con un errore percentuale medio dell'1,92% per la fascia toracica e dell'1,97% per quella addominale. Su 149 battiti, misurati in apnea, la fascia toracica se la cava meglio (errore medio 3,92%, correlazione 0,91) di quella addominale (5,74%, correlazione 0,76), e i limiti di concordanza restano larghi: da meno 11,2 a più 12,5 battiti al minuto per il torace, da meno 22,5 a più 22,7 per l'addome.

Poi sono andati al campo con due arcieri soltanto, un uomo e una donna, con due e tre anni di pratica. Ognuno ha tirato due volée da sei frecce a 70 metri, una di prova e una contata, e le fasce hanno riconosciuto tutte e sei le azioni di tiro. La frequenza respiratoria prima di ogni freccia andava da 20,0 a 26,5 atti al minuto nel primo arciere e da 7,1 a 15,2 nel secondo; il battito in fase di mira stava tra 94,9 e 120,5 nel primo e tra 82,1 e 97,3 nel secondo. I punteggi delle volée non sono riportati, e nessuna di queste misure è messa in relazione con il risultato del tiro.

Ogni fascia è una banda di poliammide di 600 per 40 millimetri, chiusa con il velcro, che porta un reticolo di Bragg da 10 millimetri dentro un pacchetto di gomma siliconica di 90 per 24 per 1 millimetro. Le due fasce sono posizionate su punti di riferimento anatomici, il processo xifoideo per il torace e l'ombelico per l'addome, così da ritrovare sempre lo stesso punto di misura. Le fibre arrivano a un interrogatore ottico che campiona a 250 hertz.

Sui nove volontari il protocollo prevedeva una breve apnea per sincronizzare gli strumenti, sedici respiri tranquilli e un'apnea finale lunga quanto ciascuno riusciva. Il riferimento per il respiro era un sensore di flusso collegato a un trasduttore di pressione differenziale, quello per il battito un sensore fotopletismografico sul dito indice della mano sinistra. Il segnale respiratorio è stato filtrato tra 0,05 e 0,5 hertz e quello cardiaco con un passa-banda Butterworth tra 0,6 e 20 hertz; la frequenza respiratoria è ricavata dalla distanza tra i picchi massimi, quella cardiaca dalla distanza tra i minimi. Il confronto con gli strumenti di riferimento è fatto con l'analisi di Bland-Altman e con la regressione lineare.

Al campo di tiro le fasce erano nelle stesse posizioni, con l'interrogatore ottico a 3 metri dall'arciere. Dato che la taratura era già stata fatta in laboratorio, durante il tiro non è stato usato nessuno strumento di riferimento, per non ostacolare il movimento. L'analisi al campo usa solo la fascia toracica, perché quella addominale dava un segnale più irregolare: per ogni freccia si isolano i sei tiri, si filtra la parte corrispondente alla fase di mira per ricavarne il battito, e quella del respiro che precede il tiro per ricavarne la frequenza respiratoria.

La taratura e la prova sul campo sono due cose separate, e solo la prima ha un riferimento. I nove volontari non sono arcieri e sono stati misurati stando fermi, a respiro tranquillo o in apnea: la precisione dichiarata vale per quella condizione, non per un corpo in trazione. Durante il tiro, per non impicciare il movimento, non è stato usato nessuno strumento di confronto, quindi i valori di battito e di respiro riportati per i due arcieri non sono controllati da niente.

Il campione di arcieri è due persone, con due e tre anni di pratica: non ci sono arcieri esperti, e lo studio non pretende di averne. Non ci sono punteggi, nessun legame tra misura e risultato, nessuna statistica. I tiri sono dodici per arciere, sei di prova e sei contati, in una sola giornata.

Anche sulla misura restano punti aperti. Il battito è stato tarato in apnea, cioè nella condizione in cui il respiro non disturba il segnale, mentre in trazione l'arciere trattiene o rallenta il respiro ma non è in apnea: gli autori stessi scrivono che come ricavare il battito in presenza di respiro resta un lavoro da fare. I limiti di concordanza sono larghi, soprattutto per la fascia addominale, dove un singolo battito può sbagliare di oltre venti battiti al minuto. Il reticolo di Bragg risponde anche alla temperatura, e la scheda tecnica citata dagli autori dà 0,012 nanometri per grado, un fattore che al chiuso e in laboratorio conta poco ma che all'aperto non è stato controllato.

Questo è un articolo di strumentazione, e come scheda di evidenza sul tiro conta per quello che consente di misurare, non per quello che afferma. Dice che si può seguire respiro e battito di un arciere freccia per freccia con due fasce leggere, collegate a una fibra che non impiccia il movimento, e che la fascia toracica riconosce bene sia le fasi del tiro sia il battito durante la mira. È il tipo di strumento che serve per studiare la questione del momento del rilascio dentro il ciclo cardiaco, non una risposta a quella questione.

Sul tiro in sé non cambia niente. I due arcieri misurati sono due, con due e tre anni di pratica, e i loro numeri sono curiosità individuali: nel primo il battito in mira è salito di una quindicina di battiti nella volée contata rispetto a quella di prova, nel secondo la frequenza respiratoria è scesa, ma senza punteggi e senza statistica queste differenze non si possono leggere. Le indicazioni sulla respirazione che l'introduzione riporta, cioè inspirare in fase di preparazione ed espirare o trattenere durante la mira, vengono da altri lavori citati: qui nessuno le ha messe alla prova.

Per chi si misura da sé, il dato utile è di scala. Un cardiofrequenzimetro da polso o da fascia dà un numero medio su qualche secondo; una misura abbastanza fine da dire in quale punto del ciclo cardiaco è partita la freccia chiede strumenti come questi, con un errore sul singolo battito che anche nel caso migliore qui resta intorno al 4%.