A espectroscopia no infravermelho próximo (near-infrared spectroscopy, NIRS) consolidou-se, nas últimas duas décadas, como uma das mais relevantes tecnologias para a investigação não invasiva da fisiologia do exercício, sobretudo por sua capacidade singular de acessar, em tempo real, a interface funcional entre oferta e demanda de oxigênio no músculo esquelético ativo. Diferentemente das abordagens clássicas centradas em variáveis sistêmicas — como o consumo pulmonar de oxigênio ou a concentração sanguínea de lactato — a NIRS opera em uma escala espacial e temporal compatível com o próprio locus onde a energia mecânica é produzida, isto é, o microambiente capilar-mitocondrial. Os trabalhos analisados convergem para a ideia de que a saturação muscular de oxigênio (SmO₂) não deve ser interpretada como um mero correlato periférico, mas como uma variável integradora que reflete, de maneira dinâmica, a regulação acoplada do fluxo sanguíneo, da extração de oxigênio e da taxa metabólica oxidativa do músculo em exercício (KIRBY et al., 2021; POOLE; RICHARDSON, 1997).
Do ponto de vista físico-químico, a NIRS baseia-se nas diferenças espectrais de absorção da luz no infravermelho próximo pelos cromóforos heme-dependentes, notadamente a oxi- e a desoxi-hemoglobina, com contribuição adicional da mioglobina intramuscular. Embora a impossibilidade de discriminar completamente hemoglobina de mioglobina represente uma limitação conceitual clássica, os estudos contemporâneos demonstram que, no contexto do exercício, essa ambiguidade torna-se funcionalmente irrelevante, uma vez que ambas participam do mesmo contínuo de transporte, difusão e armazenamento transitório de oxigênio entre o compartimento vascular e o intracelular. Assim, a SmO₂, expressa como a razão entre cromóforos oxigenados e o conteúdo total, emerge como um índice operacional direto do balanço instantâneo entre entrega e utilização de O₂ no tecido muscular, superando a natureza indireta, tardia e integrada das estimativas sistêmicas baseadas na equação de Fick e na cinética pulmonar do VO₂ (FELDMANN; SCHMITZ; ERLACHER, 2019; POOLE; RICHARDSON, 1997).
Um avanço metodológico decisivo para a aplicação da NIRS fora do ambiente laboratorial foi a validação de escalas absolutas de SmO₂, particularmente no intervalo de 0 a 100%. O estudo de Feldmann e colaboradores demonstrou, por meio de protocolos de oclusão arterial, que dispositivos como o Moxy Monitor apresentam elevada confiabilidade, reprodutibilidade e validade de face para essa escala absoluta, rompendo com a tradição de índices relativos e unidades arbitrárias que historicamente limitaram a comparabilidade entre indivíduos, músculos e sessões. Essa validação representa um marco conceitual, pois permite que a SmO₂ seja interpretada como um estado fisiológico quantitativo, e não apenas como uma variação percentual dependente de condições iniciais ou de normalizações artificiais (FELDMANN; SCHMITZ; ERLACHER, 2019).
No plano fisiológico, a relação entre SmO₂ e intensidade do exercício revela-se altamente estruturada e coerente com a organização clássica dos domínios de intensidade metabólica. Em esforços de intensidade moderada, observa-se uma queda inicial da SmO₂ após o início do exercício, seguida por um platô ou mesmo por uma ressaturação parcial, refletindo a rápida adequação do fluxo sanguíneo local, da vasodilatação dependente do endotélio e da extração periférica de oxigênio ao aumento da demanda metabólica. À medida que a intensidade progride para os domínios pesado e severo, ocorre uma inflexão qualitativa desse comportamento: a SmO₂ passa a apresentar um declínio progressivo e sustentado, evidenciando um desbalanço crescente entre oferta e consumo de oxigênio, acompanhado por instabilidade metabólica intramuscular. Esse padrão foi elegantemente descrito por Kirby et al. (2021), que demonstraram que a inclinação temporal da SmO₂ discrimina domínios de intensidade e revela uma taxa metabólica crítica funcionalmente análoga ao conceito de potência crítica, com notável capacidade preditiva do tempo até a exaustão.
É nesse contexto que a coincidência entre alterações da SmO₂ e os limiares metabólicos tradicionalmente definidos pelo lactato adquire relevância conceitual central. Estudos recentes mostram que pontos de inflexão na taxa de desoxigenação muscular ou na própria SmO₂ absoluta coincidem, dentro de margens fisiologicamente aceitáveis, com o primeiro e o segundo limiares de lactato (LT1 e LT2), bem como com o máximo estado metabólico estável de lactato (MLSS). Batterson et al. (2023) demonstraram correlações quase perfeitas entre a taxa de queda da SmO₂ e a concentração sanguínea de lactato ao longo de testes incrementais, com breakpoints de SmO₂ estatisticamente indistinguíveis dos limiares lactato-dependentes. Esses achados fornecem uma base mecanística robusta para compreender por que a SmO₂ se altera de forma coincidente aos limiares do lactato: ambos emergem do mesmo fenômeno subjacente, isto é, a transição entre um estado em que a fosforilação oxidativa consegue sustentar a taxa de ressíntese de ATP e outro em que a taxa de demanda energética excede a capacidade de entrega e utilização de oxigênio, exigindo maior contribuição glicolítica e resultando em acúmulo progressivo de lactato.
A vantagem conceitual da NIRS, nesse cenário, reside no fato de que ela acessa diretamente o processo causal — o desequilíbrio entre oferta e demanda de O₂ no músculo — enquanto o lactato sanguíneo representa um marcador sistêmico secundário, sujeito a atrasos temporais, redistribuição entre compartimentos, influência do volume plasmático, do clearance hepático e renal e elevada variabilidade biológica inter e intraindividual. A literatura analisada evidencia que a SmO₂ responde de forma quase imediata às alterações de intensidade, permitindo identificar transições metabólicas em tempo real, sem a necessidade de protocolos descontínuos, coletas invasivas repetidas ou interrupções do exercício (KIRBY et al., 2021; BATTERSON et al., 2023).
Essa discussão ganha ainda maior peso quando contrastada com a análise crítica dos lactímetros portáteis disponíveis no mercado. Estudos recentes e clássicos demonstram que, embora úteis, esses dispositivos apresentam limitações relevantes de precisão e acurácia, sobretudo em intensidades submáximas, nas quais diferenças aparentemente pequenas, da ordem de 0,5 a 1,0 mmol·L⁻¹, podem deslocar significativamente a identificação de zonas de treinamento e a interpretação dos limiares metabólicos. Trabalhos comparativos evidenciam vieses sistemáticos, ampla variabilidade entre marcas e unidades, além de dependência do local de coleta, do hematócrito, da temperatura ambiente e do estado de hidratação (BONAVENTURA et al., 2015; MENTZONI et al., 2024). Mesmo em contextos clínicos, onde os protocolos de validação são mais rigorosos, persistem diferenças relevantes entre amostras arteriais, venosas e capilares, reforçando o caráter indireto e potencialmente ruidoso da lactatemia como marcador operacional isolado (WALTHER et al., 2022).
No contexto do treinamento de atletas de endurance, a tecnologia NIRS, exemplificada de forma orgânica por dispositivos como o Moxy Monitor, oferece uma ferramenta de controle fisiológico fino que transcende as limitações dos marcadores sistêmicos tradicionais. Em ciclistas e corredores, a leitura contínua da SmO₂ permite identificar com elevada resolução temporal as transições entre domínios de intensidade durante sessões contínuas ou intervaladas, ajustando potência, velocidade ou inclinação de modo a sustentar esforços próximos ao máximo estado metabólico estável sem recorrer a coletas sanguíneas repetidas. Em nadadores e remadores, modalidades nas quais a hidrodinâmica, a posição corporal e a cinética cardiovascular impõem particularidades à resposta sistêmica, a mensuração local da oxigenação muscular fornece um índice direto da carga periférica efetivamente imposta, permitindo diferenciar adaptações técnicas de limitações metabólicas e monitorar a capacidade de tolerar desoxigenação sustentada. Para triatletas profissionais, a NIRS adquire valor adicional ao possibilitar o acompanhamento comparável da carga metabólica muscular em modalidades distintas, favorecendo a coerência do treinamento integrado entre ciclismo, corrida e natação.
Os estudos aplicados em diferentes modalidades esportivas reforçam essa perspectiva. Em nadadores, por exemplo, a capacidade de sustentar baixos valores de SmO₂ por períodos prolongados mostrou-se associada ao nível competitivo, refletindo adaptações periféricas profundas na microcirculação, na densidade capilar e na eficiência oxidativa muscular (BENINCASA et al., 2024). Em remadoras de elite, a análise longitudinal da SmO₂ durante testes incrementais revelou boa concordância com o segundo limiar de lactato, além de fornecer informações adicionais sobre a cinética de ressaturação e recuperação entre esforços, dimensões pouco acessíveis por meio da lactatemia isolada (ESERHAUT et al., 2025).
Complementarmente, evidências recentes indicam que a SmO₂ também é sensível a diferenças estruturais e funcionais mais profundas do músculo esquelético. Estudos que utilizaram abordagens baseadas na inclinação da SmO₂ demonstraram que o ponto de equilíbrio metabólico máximo, identificado por uma taxa de variação próxima de zero, coincide com a fronteira entre os domínios pesado e severo do exercício e está intimamente associado à densidade capilar, à proporção de fibras do tipo I e à capacidade de difusão de oxigênio no músculo ativo. Dados recentes indicam ainda que, quando normalizada pela massa livre de gordura, a potência associada a esse estado metabólico máximo pode diferir entre mulheres e homens com nível de aptidão semelhante, revelando o potencial da NIRS para investigar determinantes periféricos do desempenho que não são capturados por métricas globais como o VO₂max (WILKINS et al., 2025).
No conjunto, a literatura analisada sustenta que a NIRS, especialmente quando operacionalizada por dispositivos validados em escala absoluta como o Moxy Monitor, representa uma mudança de paradigma na identificação dos limiares metabólicos e no controle da intensidade do treinamento. Ao acessar diretamente o balanço microvascular e mitocondrial de oxigênio, a SmO₂ emerge como um marcador fisiológico primário, capaz de reduzir a dependência de medidas invasivas e de mitigar as incertezas associadas aos lactímetros portáteis. Mais do que substituir uma técnica por outra, trata-se de reposicionar a análise do desempenho e da adaptação a partir do tecido efetor, reconciliando mecânica, metabolismo e controle cardiovascular em uma única janela óptica da função muscular.
Referências
BATTERSON, P. M. et al. Muscle oxygen saturation rates coincide with lactate-based exercise thresholds. European Journal of Applied Physiology, v. 123, p. 1-12, 2023.
BENINCASA, M. T. et al. Comparing muscle oxygen saturation patterns in swimmers of different competitive levels. Journal of Physical Education and Sport, v. 24, n. 8, p. 1920-1926, 2024.
BONAVENTURA, J. M. et al. Reliability and accuracy of six hand-held blood lactate analysers. Journal of Sports Science and Medicine, v. 14, p. 203-214, 2015.
ESERHAUT, D. A. et al. Monitoring skeletal muscle oxygen saturation kinetics during graded exercise testing in NCAA Division I female rowers. Frontiers in Physiology, v. 16, 2025.
FELDMANN, A.; SCHMITZ, R.; ERLACHER, D. Near-infrared spectroscopy-derived muscle oxygen saturation on a 0% to 100% scale: reliability and validity of the Moxy Monitor. Journal of Biomedical Optics, v. 24, n. 11, 2019.
KIRBY, B. S. et al. The balance of muscle oxygen supply and demand reveals critical metabolic rate and predicts time to exhaustion. Journal of Applied Physiology, v. 130, p. 1915-1927, 2021.
MENTZONI, F. et al. Precision and accuracy of four handheld blood lactate analyzers across low to high exercise intensities. European Journal of Applied Physiology, v. 124, p. 3781-3788, 2024.
POOLE, D. C.; RICHARDSON, R. S. Determinants of oxygen uptake: implications for exercise testing. Sports Medicine, v. 24, n. 5, p. 308-320, 1997.
WALTHER, L. H. et al. Accuracy of a point-of-care blood lactate measurement device in a prehospital setting. Journal of Clinical Monitoring and Computing, v. 36, p. 1679-1687, 2022.
WILKINS, B. W. et al. Sex differences in the maximal metabolic steady state of fitness-matched women and men. Journal of Applied Physiology, v. 138, p. 612-622, 2025.