Respuestas Cardiovasculares durante Ejercicios de Karate y en Cinta Rodante a una Intensidad Aproximada del 70 % de la Frecuencia Cardiaca Máxima

Cardiovascular Responses During Karate Exercise Regimen and Treadmill Exercise at Approximately 70% HR Intensity

Tommy Boone2, Green T Waggener1, Mark Kasper1 y Anna T Waggener3

1Valdosta State University/Human Performance Lab, Dept. of Kinesiology and Physical Education/Valdosta, GA, Estados Unidos.
2The College of St. Scholastica/Exercise Physiology Lab, Dept. of Exercise Physiology/Duluth, MN, Estados Unidos.
3U.S. Army War College, Carlisle, PA, Estados Unidos.

Artículo publicado en el journal Revista de Entrenamiento Deportivo, Volumen 28, Número 2 del año .

Resumen

El objetivo de este estudio consistió en determinar si una técnica de entrenamiento de artes marciales desencadena respuestas cardiovasculares similares a las producidas por un ejercicio de caminata en cinta rodante a una intensidad de aproximadamente el 70% de la frecuencia cardíaca máxima. Diez sujetos adultos (6 varones y 4 mujeres; de edad y peso corporal promedio de 21,8 años y 68,3 kg) participaron voluntariamente en este estudio. El gasto cardíaco (Q) y parámetros relacionados fueron evaluados con el fin de determinar el efecto que producen una técnica de golpes de puño (punch) y patadas (kick) sobre los componentes centrales [frecuencia cardíaca (HR) y volumen sistólico (SV)] y periféricos [diferencia arterio-venosa de oxígeno (diferencia a-vO2)] del VO2. Estas determinaciones fueron realizadas mediante la técnica de reinhalación de CO2 y utilizando el dispositivo de medición del metabolismo de Beckman (Beckman Metabolic Cart), respectivamente. Los resultados fueron analizados mediante un test-t de muestras dependientes. No se observaron diferencias significativas (p>0,05) en el VO2, Q, HR, y SV entre las dos sesiones de ejercicio. Los resultados mostraron que la diferencia a-vO2 fue significativamente mayor durante el ejercicio en cinta rodante, aunque la respuesta ligeramente más alta no tiene valor práctico. Estos resultados indican que ambos tipos de ejercicio producen respuestas cardiovasculares similares y, por lo tanto, respaldan el uso de las artes marciales como un estímulo efectivo para el acondicionamiento cardiovascular.

Palabras clave: gasto cardíaco, consumo de oxígeno, frecuencia cardíaca, volumen sistólico, diferencia a a-vO2, reinhalación de CO2, Karate

Abstract

The purpose of this study was to determine if a martial arts training technique results in cardiovascular responses similar to walking at approximately 70% of heart-rate intensity on a treadmill. Ten adult subjects (6 males and 4 females; mean age and body weight are 21.8 yr and 68.3 kg) volunteered to participate. Cardiac output (Q) and related measurements were analyzed to determine the effect of a punch-kick technique on the central (heart rate, HR; stroke volume, SV) and peripheral (arteriovenous oxygen difference, a-vO2 diff) components of VO2, using a CO2 rebreathing technique and the Beckman Metabolic Cart, respectively. The results were analyzed using a t-test for dependent measures. There were no significant (p>0.05) differences in VO2, Q, HR, and SV between the two exercise sessions. The results showed that a-vO2 diff was significantly higher during the treadmill exercise, although the slightly higher response has no practical value. These findings indicate that both types of exercise produce similar cardiovascular responses and, therefore, provide some support for martial arts being an effective stimulus for cardiovascular conditioning.

Keywords: Cardiac Output, Oxygen Uptake, Heart Rate, Stroke Volume, a-vO2 Difference, CO2 Rebreathing, Karate.

INTRODUCCION

Los deportistas consideran que el entrenamiento en el arte marcial del karate como modalidad de ejercicio produce aumentos en la potencia y la agilidad. También reconocen otros beneficios. Por ejemplo, los deportistas que realizan artes marciales las practican para lograr cambios positivos en la composición corporal, en la fuerza y resistencia muscular, y en la flexibilidad. Si el entrenamiento con artes marciales produce beneficios cardiovasculares significativos es una pregunta que todavía permanece sin responder, particularmente con respecto al VO2 máx. (1). Esto es hasta cierto punto porque es necesario realizar actividades aeróbicas durante un tiempo considerable para desarrollar resistencia cardiovascular (2). Quizás, la diferencia principal entre correr y las artes marciales es la especificidad del entrenamiento. Por ejemplo, correr durante 30 minutos desarrolla la resistencia cardiovascular (3, 4). Sin embargo la práctica de artes marciales, se caracteriza principalmente por pequeños series de esfuerzo máximo seguidos por breves períodos de descanso (5). A pesar de que este tipo de entrenamiento es naturalmente riguroso y provoca frecuencias cardíacas sumamente altas durante breves períodos de tiempo, podría no estimular el sistema cardiovascular de la misma manera que el entrenamiento de resistencia.

Shaw y Deutsch (6) determinaron el VO2 en 15 katas de karate (i.e., formas coreográficas de movimientos dinámicos en las que se utilizan los brazos y las piernas) realizados continuamente con una velocidad de 30 segundos por kata y luego 45 segundos por kata. Luego, quince kata Heian Shodan (esto es, 21 movimientos, los primeros kata de una serie de cinco y los más familiares para todos los que practican esta forma de karate) fueron realizados nuevamente a 30 segundos por kata y 45 segundos por kata, pero con un minuto de descanso entre la realización de cada kata. En total, se realizaron 60 kata. Los autores observaron diferencias significativas entre el kata continuo y el intermitente y entre el kata más rápido y el más lento. Además observaron que durante el kata continuo y el rápido se obtuvieron los valores más altos de VO2, y concluyeron que solo la realización rápida y continua de los katas permitió alcanzar una respuesta de la frecuencia cardiaca suficiente para producir un efecto de entrenamiento cardiovascular. Los autores sugirieron que el uso de la menor masa muscular de los miembros superiores en comparación con la mayor masa muscular de los miembros inferiores podría ser el responsable de la respuesta en la frecuencia cardíaca (es decir, la respuesta presora).

Glassi, Reeg, y Bierma (3) midieron el VO2 máx. y el gasto calórico de ejercicios de entrenamiento de artes marciales en nueve varones y nueve mujeres. Los ejercicios consistieron en patadas de frente, estiramiento de mariposa, golpes con los antebrazos, ejercicios para abdominales, patadas de lado, estiramientos de cuadriceps, y extensiones de brazos o lagartijas. Los valores de VO2 máx. estuvieron dentro de un intervalo de 18,2 mL.kg-1.min-1 a 30,6 mL.kg-1.min-1. El primer valor sería muy bajo para un adulto sedentario de edad universitaria, mientras que el valor más alto representaría un nivel de intensidad moderada para la misma persona. Pieter (4) estableció un amplio intervalo de valores de VO2 máx., en el cual los valores más altos fueron encontrados en los estilos japoneses y coreanos (55 a 57 mL.kg-1.min-1) y los más bajos en el estilo chino (43 a 44 ml.kg-1.min-1). A modo de comparación, se informó que el VO2 máx. de Lance Armstrong después de su quinta victoria en el Tour de Francia alcanzó un valor cercano a 85 mL.kg-1.min-1, mientras que los atletas de resistencia de edad universitaria poseen valores de VO2 máx. que van desde 55 a 65 mL.kg-1.min-1 (2).

Thompson y Vineuza (7) estudiaron los niveles de aptitud física de 14 taekwondistas cinturón negro de sexo masculino. Ellos informaron valores ligeramente menores que los obtenidos en atletas de élite de taekwondo americano estudiados por Pieter (4), 44 mL.kg-1.min-1 contra 55 mL.kg-1.min-1, respectivamente. Thompson y Vineuza utilizaron cinta rodante para medir el VO2 máx. En base a la especificidad del principio de entrenamiento (8), parece lógico proponer que la mejor manera de medir el VO2 máx. en taekwondo sería a través de verdaderos ejercicios taekwondo.

Debido a que los resultados relacionados al VO2 durante la práctica de artes marciales no son suficientemente concluyentes para guiar a los profesionales especializados en fisiología del ejercicio para mejorar la salud de sus clientes, y porque existe la necesidad de determinar los componentes centrales (corazón) y periféricos (músculo esquelético), del cambio en el VO2, el objetivo de este estudio fue determinar el gasto cardíaco (Q) y el VO2 durante un ejercicio de karate.

Las tres variables que la técnica de karate podría influenciar son VO2 y Q [i.e., el producto de la frecuencia cardiaca (HR) y volumen sistólico (SV)] y la diferencia en el contenido de oxígeno de la sangre arterial y venosa (diferencia a-vO2). Un cambio en cualquiera de estas variables durante la práctica de karate en una intensidad de aproximadamente el 70% de la HR máx. ayudará a demostrar si la práctica de artes marciales produce beneficios cardiovasculares similares a los que se obtienen realizando ejercicios en cinta rodante a la misma intensidad de acuerdo a la HR.

Sujetos

Diez sujetos (6 varones y 4 mujeres; edad promedio de 21,8 años; ver Tabla 1) pertenecientes a un club de karate universitario participaron voluntariamente en este estudio. Todos los sujetos eran miembros del club y tenían como mínimo seis meses de antigüedad.

El estudio fue aceptado por el Comité de Revisión Institucional, y todos los participantes proporcionaron un consentimiento firmado antes de que comenzara la recolección de datos del estudio.

Procedimientos

La técnica de entrenamiento de karate utilizada en este estudio fue una rutina estacionaria de golpes de puño y patadas. Específicamente, el ejercicio de golpes de puño y patadas requería que el sujeto: (a) de pie en posición adelantada con postura de golpe de puño retrasado (similar a una posición de estocada, el pie izquierdo adelante con guardia preparada para golpe con la mano derecha, puño izquierdo en la cadera); (b) luego, patada de frente con la pierna que se encontraba atrás, mientras se realiza un golpe de puño con el brazo opuesto; y (c) finalmente, dar nuevamente un golpe de puño con el brazo del mismo lado de la pierna que dio la patada, mientras que la pierna regresa a la posición inicial. El pie de apoyo (adelante) no se mueve, pero los brazos dan dos golpes de puño y la pierna que se encuentra en la posición atrasada da una patada. Se eligió esta técnica porque el método de recolección de datos empleado para determinar el gasto cardíaco y el volumen sistólico requería un movimiento dinámico máximo con los músculos de los miembros superiores e inferiores del cuerpo y, al igual que en el test en cinta rodante, se necesitaba una cercanía al sistema de medición metabólico.

Se explicó a los sujetos el protocolo de evaluación y los procedimientos de recolección de datos. Todas las pruebas se realizaron en el laboratorio. Los sujetos vestidos con el gi de karate (uniforme), fueron conectados al dispositivo de Medición Metabólico Beckman (MMC) (Beckman Metabolic Cart). Los sujetos realizaron un calentamiento que consistió en calistenia y golpes de puño y patadas frontales de baja intensidad (sin tensión) durante cinco minutos.

A continuación realizaron una rutina estacionaria de golpes de puño y patadas. Luego, los sujetos descansaron hasta que la HR regresara a los valores de reposo. Todavía conectados al MMC, caminaron durante cinco minutos en una cinta rodante Quinton 3000 a modo de ejercicio de calentamiento. La velocidad de la cinta rodante se incrementó hasta alcanzar el punto en el cual la HR de los sujetos fuera similar a la de los ejercicios de karate. Entonces, los sujetos realizaron ejercicios durante cinco minutos a una intensidad del 70% de HR máx. Es necesario aclarar que el "ejercicio en cinta rodante" se definió como una caminata con paso moderado que produciría una relación entre la tasa metabólica de trabajo y de reposo (i.e., el equivalente metabólico, MET) de un valor comprendido entre 3,5 y 4,5 METs.

El consumo de oxígeno (VO2) fue promediado a través de los cuatro minutos de cada período de ejercicio a una intensidad del 70% de la HR máx. (1).

Antes de cada período de recolección de datos, el MMC Beckman fue calibrado con concentraciones conocidas de CO2 y de O2. La frecuencia cardíaca fue determinada mediante electrocardiograma en cada uno de los cinco minutos en los dos períodos de ejercicio, usando un Physio-Control Lifepak 7 (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN). El gasto cardíaco fue determinado durante el quinto minuto de cada período de ejercicio utilizando el método de reinhalación de CO2 (equilibrio) (9). Durante el procedimiento de reinhalación de CO2, se programó el dispositivo MMC Beckman para estimar el CO2 arterial a partir de la PCO2 al final de la espiración. Usando el método, llamado “método indirecto de Fick", la PCO2 venosa mixta fue estimada a partir del procedimiento de reinhalación descrito por Collier (9), Jones, Campbell, McHardy, Higgs, y Clode (10), Jones, Campbell, Edwards, Robertson (11), y Jones, Campbell, Edwards, y Willkoff (12). Durante el último minuto de los dos períodos de ejercicio, se cerró la válvula que impedía la reinhalación, y los sujetos fueron conectados a una bolsa de goma que contenía una mezcla de oxígeno con 11,75% de CO2.

Los sujetos continuaron realizando ejercicio mientras que el dispositivo MMC Beckman mostraba gráficamente la señal de CO2 generada en el procedimiento de reinhalación, hasta que se alcanzara un equilibrio satisfactorio de PCO2 (13).

Análisis Estadísticos

Los datos fueron analizados mediante un test-t para mediciones dependientes. La significancia estadística fue fijada en un nivel de alfa de p<0,05. En la Tabla 1 se observan las medias y las desviaciones estándar. El análisis estadístico no arrojó diferencias significativas (p>0,05) en el VO2, Q, HR, y SV. El ejercicio en cinta rodante dio como resultado un valor de diferencia a-vO2 significativamente superior (p=0,03) al obtenido durante la práctica de karate.


Tabla 1. Respuestas cardiovasculares obtenidas mediante la técnica de ejercicios de karate y ejercicios realizados en cinta rodante a una intensidad aprox. del 70% de la HR máx. de los sujetos. Los datos se expresan como media±DS; test-t para mediciones dependientes, p<0,05.

RESULTADOS

La técnica de ejercicio de karate y el ejercicio en cinta rodante provocaron respuestas cardiovasculares similares. No se encontraron diferencias en la respuesta central de los sujetos (Q) frente los requerimientos de oxígeno (VO2) durante las dos condiciones de ejercicio. No se observaron diferencias significativas en la frecuencia cardíaca (HR) ni en el volumen sistólico (SV). Sin embargo se observó un aumento significativo, en la extracción tisular (diferencia a-vO2) durante el ejercicio en cinta rodante respecto del ejercicio de karate (11,5 vs. 9,6 mL.dL-1).

DISCUSION

Los resultados del presente estudio son los primeros en demostrar que las respuestas cardiovasculares durante un régimen de ejercicios estacionarios de karate con golpes de puño y patadas a una intensidad aprox. del 70% de la HR máxima produjeron respuestas de Q y VO2 similares a las obtenidas durante un ejercicio en cinta rodante a la misma intensidad de acuerdo a la HR. De hecho, además de que las artes marciales mejoran el equilibrio, la coordinación, y la resistencia muscular (3), cuando ambas variables pueden reproducirse (como es el caso de este estudio), la conclusión que se obtiene es que el régimen de ejercicio de karate puede ser tan beneficioso para la salud cardiovascular y el bienestar de los sujetos como el ejercicio en cinta rodante. Esta modalidad de ejercicio es discontinua, pero, cuando está regulado por la intensidad de la HR, el régimen de ejercicios simulado de artes marciales puede producir una respuesta cardiovascular equivalente a la producida mediante ejercicios en cinta rodante.

Por el reordenamiento de la ecuación de Fick (VO2=HR x SV x diferencia a-vO2), el VO2 se define como el producto de HR, SV, y la diferencia a-vO2.

Debido a que la respuesta del SV de los sujetos durante el ejercicio fue esencialmente de 64 mL, uno podría concluir que la respuesta central (Q) dependía principalmente de la HR durante el ejercicio (igual a 140 lat.min-1 en ambas condiciones de ejercicio).

Notablemente, la respuesta del SV no sólo podría ser considerada baja si no que además no aumentó con el ejercicio, teniendo en cuenta que se ha informado que el SV en reposo normalmente sería de alrededor de 70 mL. Sin embargo, es muy probable que el bajo peso corporal (BW) de los sujetos sea el responsable de los valores menores a los habituales que se observaron en el SV determinado durante el ejercicio.

Por ejemplo, en un peso corporal de 68 kg (150 lb), uno esperaría un SV en reposo de alrededor de 50 mL, una HR de aproximadamente 70 lat.min-1 y, por lo tanto, el Q sería de 3,5 L.min-1 aprox. Este pensamiento es razonable, en función de los menores valores de peso corporal y de respuestas de Q de las 4 participantes femeninas respecto de los 6 participantes masculinos (media=62 kg vs. 72 kg, respectivamente). Esto también concuerda con los resultados publicados por Kollias y col. (14) quiénes realizaron un estudio con las participantes de un equipo de cross-country universitario femenino. Ellos informaron que las participantes tenían un BW promedio de 55 kg y un SV en reposo promedio de 54 ml.

Si la técnica de ejercicio de karate realizada a una intensidad del 70% de HR, hubiera producido una respuesta central que fuera significativamente más baja que la respuesta obtenida a partir del ejercicio en cinta rodante a la misma intensidad de acuerdo a la HR, entonces la conclusión que parecería obvia sería que el ejercicio de karate no es una opción viable para entrenar el sistema cardiovascular. El hecho de que no se encontraran diferencias estadísticamente significativas en los índices fisiológicos Q y VO2, indica que no había ninguna diferencia fisiológica entre los dos tipos de ejercicio. El régimen de ejercicio de karate y el ejercicio en cinta rodante realizados a una intensidad del 70% de la HR máx. presentarón consumos de kilocalorías (4,3 kcals/min en el ejercicio de karate vs. 5,1 kcals/min en el ejercicio en cinta rodante) y efectos cardiovasculares similares.

Además, si la clase de arte marcial tiene 60 minutos de duración, se calcula que los participantes consumirían 86% de las kcals/sesión recomendadas (es decir, 4,3 Kcals/min x 60=[258 Kcals/sesión; 258 Kcals/sesión/300 kcals/sesión] x 100=86%). A menudo esta cantidad de kilocalorías totales consumidas es considerada una meta importante en el cuidado para la salud (15).

Es interesante observar que el tercer componente de la ecuación de Fick fue significativamente diferente (p=0,03). La prueba de ejercicio en cinta rodante producía una mayor extracción de oxígeno de los tejidos periféricos que durante el ejercicio de karate (11,5 vs. 9,6 mL.dL-1, respectivamente). Hay que reconocer que 1,9 mL.dL-1 no es una gran diferencia.

Debido a que las respuestas de los índices Q y VO2 no fueron significativamente diferentes, es razonable pensar que la diferencia en las respuestas de la extracción de oxígeno de los tejidos tiene poco valor práctico. En esencia, la extracción de O2 de los músculos (es decir, la diferencia a-vO2) durante el ejercicio en cinta rodante representó la diferencia no significativa en el VO2 durante los dos tipos de ejercicio (VO2=1,0 L.min-1 en comparación 0,87 L.min-1, respectivamente, para el ejercicio en cinta rodante y el de karate). Los resultados del presente estudio también apoyan el argumento de que la respuesta periférica al ejercicio de karate es, de hecho similar al ejercicio en cinta rodante, especialmente dentro de un intervalo de 3,7 a 4,2 METs.

Conclusiones

A pesar de la falta de un consenso general, los resultados de este estudio son lógicos. Los ejercicios de karate en estudiantes de edad universitaria realizados a la misma intensidad de acuerdo a la HR, que en un ejercicio en cinta rodante a paso moderado (caminata) dan como resultado respuestas cardiovasculares similares. A pesar de que las acciones dinámicas del régimen de golpes de puño y patadas fueron algo diferentes, las respuestas cardiovasculares de los ejercicios realizados a la misma frecuencia cardíaca fueron comparables. La sugerencia es que, junto con el interés en el ejercicio aeróbico y en la aptitud física, el entrenamiento de karate (y, quizás, otras formas de ejercicio) también debería ser considerado para lograr obtener los otros beneficios para el cuidado de la salud a largo plazo, entre los que se incluyen los factores intrínsecos que promueven la adhesión al ejercicio (es decir, diversión, conocer gente nueva, desarrollar comportamientos deportivos positivos y viajes).

Han sido reconocidos muchos beneficios del ejercicio regular. En el clásico Estudio de los Alumnos de Harvard (16) se observó que los alumnos que mantuvieron una actividad física constante a lo largo de sus vidas (y no fumaban) tenían una esperanza de vida de aprox. dos años más que los otros alumnos.

Otros resultados que se obtienen con la participación en la práctica de un arte marcial para toda la vida deberían incluir una mayor flexibilidad, fuerza muscular y resistencia, y mejoras en la composición corporal a partir de la actividad física sostenida (3).

Claramente, los resultados del presente estudio apoyan el uso de ejercicios de karate para el acondicionamiento del sistema cardiovascular. Si bien nuestros resultados fueron algo sorprendentes, porque siempre se considera que los ejercicios de karate son anaeróbicos, el manejo aeróbico a través de la una intensidad de HR autorregulada ayuda a garantizar los beneficios de realizar ejercicio en forma regular.

En el presente estudio hay varias limitaciones que podrían haber influido en el resultado. Para poder extrapolar los resultados hacia alguno de los géneros debería haberse considerado un mayor tamaño de muestra (n). Además, los resultados del estudio se limitan a estudiantes principiantes con una experiencia mínima (de 6 meses a un año). Los atletas de karate más experimentados (2 años o más) podrían presentar respuestas cardiovasculares muy diferentes, porque están adaptados al entrenamiento intervalado, donde la velocidad, la repetición, y el tiempo son factores críticos en el entrenamiento de competición. Para los estudios futuros, utilizar un período de ejercicio mayor que dure desde 10 a 15 minutos en comparación con el protocolo de 5 minutos utilizado en este estudio podría proporcionar una visión muy importante respecto de las respuestas cardiovasculares durante regímenes de ejercicio de diferentes artes marciales en comparación con los ejercicios aeróbicos que se utilizan tradicionalmente.

Referencias

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3. Glass S., Reeg E., Bierma J (2002). Caloric cost of martial arts training in novice participants. J of Ex Phys; 5(4): 1-7

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5. Stricevic M., Okazaki T., Tanner A., Mazzarella N., Merola R (1970). Cardiovascular response to the karate kata. The Phys and Sportsmed; 8: 57-67

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15. American College of Sports Medicine (2000). Guidelines for Exercise Testing and Prescription. 6th Ed. Philadelphia, PA: William & Wilkins

16. Paffenbarger R., Hyde R., Wing A., Hsieh C (1986). Physical activity, all-cause mortality, and longevity of college alumni. N E J of Med; 314: 605-613

Cita Original

Waggener GT, Boone T, Kasper M, Waggener AT. Cardiovascular Responses during a Karate Exercise Regimen and Treadmill Exercise at Approximately 70% HR Intensity. JEPonline; 10 (4): 29-34, 2007.

Cita en Rev Entren Deport

Tommy Boone, Green T Waggener, Mark Kasper y Anna T Waggener (2014). Respuestas Cardiovasculares durante Ejercicios de Karate y en Cinta Rodante a una Intensidad Aproximada del 70 % de la Frecuencia Cardiaca Máxima. Rev Entren Deport. 28 (2).
https://g-se.com/respuestas-cardiovasculares-durante-ejercicios-de-karate-y-en-cinta-rodante-a-una-intensidad-aproximada-del-70-de-la-frecuencia-cardiaca-maxima-1031-sa-Q57cfb271b1a81

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