UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Medicina e Chirurgia Corso di Laurea Interfacoltà in Scienze e Tecniche dell Attività motoria preventiva e adattata. Sintesi della Tesi. Analisi biomeccanica del comportamento in pista di pattini da competizione con soluzioni innovative. Relatore: Ch.mo Prof. Nicola Petrone Correlatore: Dott. Giuseppe Marcolin Laureando: Matteo Giardini Anno accademico L'oggetto di studio della tesi riguarda L Analisi biomeccanica del comportamento in pista di pattini da competizione con soluzioni innovative. L'analisi si presenta come sperimentale, in analogia con gli studi e lavori analizzati dalla letteratura scientifica nel campo della Biomeccanica. Tali studi e lavori hanno ispirato l oggetto di studio nelle modalità di svolgimento delle prove e

2 nella successiva analisi dati. L obiettivo dello studio è la comparazione tra il pattino A, che è l attuale modello di punta per il pattinaggio di velocità in linea, mentre il pattino B si presenta come un modello di pattino innovativo con possibili applicazioni future. Lo studio è stato strutturato in tre fasi distinte ma complementari. 1. La prima prova è stata svolta a Rovereto (Trento) presso il centro CEBISM in data 07/05/08, dove sono state eseguite le valutazioni biomeccaniche e metaboliche (consumo d ossigeno, elettromiografia di superficie) di pattinata su Treadmill con due tipologie di pattini (A e B) con un atleta d elite. 2. La seconda prova è stata svolta presso la pista di pattinaggio da competizione di Noale (Venezia) in data 23/05/08, dove sono state eseguite valutazioni biomeccaniche e metaboliche (consumo d ossigeno, elettromiografia di superficie, solette baropodometriche) di pattinata su pista con due tipologie di pattini (A e B) con due atleti d Elite di pattinaggio corsa. 3. La terza prova è stata svolta presso la pista di pattinaggio da competizione di Noale (Venezia) in data 14/10/08, dove sono state eseguite valutazioni biomeccaniche e metaboliche (solette baropodometriche e consumo d ossigeno) di pattinata su pista con due tipologie di pattini (A e B). Il tempo di valutazione metabolica è stata aumentata (consumo d ossigeno), anche il numero di atleti è stato incrementato a quattro atleti d elite. I dati raccolti nelle varie fasi saranno composti al fine di verificare dei vantaggi metabolici, biomeccanici e della prestazione atletica del pattino B rispetto al pattino A. In fine ci si propone di rilevare dei modelli biomeccanici di spinta in curva e rettilineo con l utilizzo delle solette baropodometriche e dell elettromiografo. L'utilità di tale studio riguarda la validazione di metodi scientifici d'analisi del gesto atletico applicabili in ambito agonistico e di supporto alla progettazione tecnica sportiva. Gli sviluppi futuri riguardano l analisi di un numero maggiore di atleti e l eventuale ottimizzazione del modello B. In sede di analisi delle rilevazioni si è osservato un vantaggio metabolico nella prova di Noale Uno del 23/05/08 in cui l Atleta Andrea Zanetti ha mostrato la riduzione del consumo d ossigeno del 7,8%, e del -5% per l Atleta Ippolito Sanfratello, mentre nella prova di Noale Due del 23/05/08 l unico Atleta testato Andrea Zanetti ha evidenziato un vantaggio medio (media aritmetica delle prove con pattino A e B ) dello -0,6% nel consumo di ossigeno con il pattino B, in accordo alle prove del 07/05/08 svolte a Rovereto sul Treadmill che hanno segnato uno svantaggio

3 metabolico dello + 0,52% alla velocità di 20 Km/h di pattinata e un vantaggio del 3% alla velocità di 15Km/h di pattinata. Dal punto di vista dell attivazione elettromiografica si è osservata la maggiore attivazione dei muscoli di spinta in curva su pista come il Vasto mediale destro (+4%), Vasto mediale sinistro (+12 %), Tibiale anteriore destro (+7%), Tibiale anteriore sinistro (+4%), Gastrocnemio laterale destro (+6%) e la minore attivazione dei muscoli Soleo destro (-3%), Soleo sinistro (-9%), Bicipite femorale destro (-26%), Peroniero lungo destro (-6%) nelle prove svolte a Noale Uno, con un angolo di flessione del ginocchio destro del pattino B del +15% maggiore rispetto al pattino A. Nell osservazione delle rilevazioni elettromiografiche in rettilineo si è evidenziata la maggiore attivazione dei muscoli Tibiale anteriore destro (+22), Tibiale anteriore sinistro (+6,5%), Gastrocnemio laterale (+7%), Soleo sinistro (+7%), Vasto femorale sinistro (+14%) ed un vantaggio nei muscoli Soleo destro (-9%), Peroniere lungo (-5%), Bicipite femorale sinistro (-26%) con un maggiore angolo di flessione del ginocchio destro del +28% nel pattino B rispetto al pattino A. Nella prova di Slalom sul Treadmill (Rovereto), si è evidenziata una minore attivazione dei muscoli vasto mediale (-9%), retto femorale (-5%), grande gluteo (-24%), Bicipite femorale (-29%), mentre si è segnato un aumento della attivazione muscolare dei muscoli Soleo (+7%), Peroniero (+5,5%), Gastrocnemio mediale/laterale (+19%), Vasto laterale (+5%), Adduttore (+8%). Nel test di pattinata libera a 20Km/h sul Treadmill si è osservata una maggiore attivazione dei muscoli Gastrocnemio mediale destro (+3,5%), Gastrocnemio laterale destro (+12,7%), Grande gluteo e adduttore (+7%), Vasto mediale (+5%), mentre una minore attivazione dei muscoli Soleo (-12,69%), Tibiale anteriore (-16%), Bicipite femorale (-10%). Nell analisi delle rilevazioni delle solette baropodometriche è stato evidenziato che le spinte in rettilineo nei pattini sinistri A e B mostrano un comportamento molto simile fra loro con l unica differenza riguardante la fase di sostegno che nel pattino B risulta non segnare cali di forza evidenti. La spinta in rettilineo con il pattino sinistro ha una tendenza più progressiva nella espressione di forza rispetto al pattino destro. I pattini di destra A e B in rettilineo mostrano comportamenti simili in tre fasi della spinta (appoggio, spinta e stacco) e si differenziano della fase di sostegno in cui il pattino A mantiene la spinta in modo costante rispetto al pattino B. La forza espressa nei pattini A e B nella spinta in curva è uniforme nelle quattro fasi di spinta che si susseguono in modo progressivo nel pattino sinistro, al contrario della spinta in rettilineo dove nella fase di sostegno e spinta si osserva una forza variabile che cala nell appoggio e aumenta repentinamente in quella di spinta. I pattini destri di A e di B in curva differiscono completamente dai pattini sinistri di A e di B, avendo una spinta improvvisa nella fase di

4 appoggio, seguita da quella di sostegno (poco evidente). In conclusione i pattini A e B nella fase di spinta in rettilineo e curva hanno un comportamento simile. Le spinte in curva e in rettilineo sono differenti tra il pattino sinistro e il destro. I pattini A e B non hanno mostrato differenze eclatanti dal punto di vista della forza di spinta e dell andamento del Centro di pressioni sul piede. Il pattino A ha mostrato di essere più reattivo di B che evidenziava un andamento stazionario della forza nella fase di sostegno. Il Centro di pressione nel pattino sinistro B ha mostrato di essere nella fase di sostegno e spinta più avanti rispetto al pattino sinistro A, con il centro di pressione dei pattini destri di A e B meno distante dal tallone rispetto al pattino sinistro (180mm pattini sinistri A e B vs 160mm pattini destri A e B). Con questo studio si è creata una conoscenza sulle possibile tecniche di analisi Biomeccanica del pattinaggio di velocità con strumentazione di analisi (Metabolica, Baropodometrica, Elettromiografica). Il pattino B ha mostrato di essere più maneggevole rispetto al pattino A, come evidenziato dalle prove di slalom, ma di essere svantaggiato in rettilineo e curva nelle prove effettuate in pista a Noale, in cui ha mostrato maggiore attivazione dei muscoli di spinta, unita ad una maggiore flessione del Ginocchio. Dal punto di vista metabolico i risultati non sono stati significativi tranne nella prova di Noale Uno. In conclusione, il pattino B mostra di avere comportamenti adatti all utilizzo Fitness a differenza di quello A che è più indicato all utilizzo agonistico nel pattinaggio di velocità. Gli sviluppi futuri riguardano l analisi metabolica di un campione di Atleti più esteso. FIG NOALE UNO - PROVA 2 - ANDREA ZANETTI - PATTINO B RETTILINEO Analisi baropodometrica A B

5 C D E F FIG NOALE UNO - PROVA 1 - ANDREA ZANETTI - PATTINO A CURVA A B

6 C D E F

7 CONFRONTO DELLA SPINTA SU PISTA TRA IL PATTINO A E B (RETTILINEO E CURVA) Rapporto tra Forza (N) e Spostamento del Centro di Pressione (COP) in Y (mm)

8 Percentuali di attivazione elettromiografia in curva Noale 1 ANDREA ZANETTI PATTINATA IN CURVA MUSCOLI A vs B % TIBIALE ANTERIORE DESTRO +6, % PERONIERO LUNGO DESTRO -6, % GASTROCNEMIO LATERALE DESTRO +5, % SOLEO DESTRO -3, % TIBIALE ANTERIORE SINISTRO +4, % PERONIERO LUNGO SINISTRO -0, % GASTROCNEMIO LATERALE SINISTRO -0, % SOLEO SINISTRO -9, % VASTO FEMORALE MEDIALE DESTRO +4, % BICIPITE FEMPRALE DESTRO -26, % VASTO FEMORALE MEDIALE SINISTRO +11, % BICIPITE FEMORALE SINISTRO 0 % ELETTROGONIOMETRO GINOCCHIO DESTRO +15, % ELETTRO-GONIOMETROGNINOCCHIO SINISTRO +2, % N.B: I valori colorati giallo segnano una minore attivazione elettromiografia per il pattino B Percentuali di attivazione elettromiografia in Rettilineo Noale 1 ANDREA ZANETTI PATTINATA IN RETTILINEO V=30 Km/h MUSCOLI A vs B TIBIALE ANTERIORE DESTRO +22, % PERONIERO LUNGO DESTRO -0, % GASTROCNEMIO LATERALE DESTRO -1, % SOLEO DESTRO -9, % TIBIALE ANTERIORE SINISTRO +6, % PERONIERO LUNGO SINISTRO -5, % GASTROCNEMIO LATERALE SINISTRO +7, % SOLEO SINISTRO +7, % VASTO FEMORALE MEDIALE DESTRO +1, % BICIPITE FEMPRALE DESTRO -1, % VASTO FEMORALE MEDIALE SINISTRO +14, % BICIPITE FEMPRALE SINISTRO -28, % ELETTROGONIOMETRO GINOCCHIO DESTRO +27, % ELETTROGONIOMETRO GNINOCCHIO SINISTRO +3, % N.B: I valori colorati giallo segnano una minore attivazione elettromiografia

9 Grafici riguardanti il Consumo di Ossigeno: Grafico 6.56 Vo2 Noale 1 Prova in pista di AZ prova 1 vs Prova 3 Il pattino B ha evidenziato un svantaggio metabolico (consumo di ossigeno) Vo2= 1,72% rispetto al pattino A. Grafico 6.57 Vo2 Noale 1 Prova in pista di AZ Prova 2 vs Prova 4 Il pattino B ha evidenziato un vantaggio metabolico (consumo di ossigeno) Vo2 = 2,8% Rispetto al pattino A