GLOBUS EVALUATION SYSTEM e il CONCETTO DI PUZZLE

1 GLOBUS EVALUATION SYSTEM e il CONCETTO DI PUZZLE Su che tipo di approccio concettuale deve basarsi la valutazione funzionale dell atleta? Un atleta necessita, ancor più di quanto non sia per un sedentario, di una metodica valutativa atta a mettere in luce gli eventuali deficit funzionali nell ambito del pattern di attivazione neuro- muscolare che ritroverà in seguito durante il gesto tecnico specifico. Per questo motivo il fatto di poter disporre di diverse metodologie di studio della funzione neuromuscolare costituisce senza dubbio il più razionale e corretto criterio valutativo in ambito funzionale. Il Globus Evaluation System, grazie all utilizzo di diverse soluzioni tecnologiche, utilizza diversi tipi di approccio valutativo, basati su differenti tecniche di acquisizione della funzione neuro-muscolare (metodo isotonico, elettromiografia di superficie, metodo isometrico). Questo indubbio vantaggio tecnico valutativo, unito al Concetto del Puzzle, ossia la costruzione attraverso più test del quadro di deficit funzionale, ognuno specifico per un determinato tipo di comportamento neuro-muscolare, costituiscono quindi la nuova chiave interpretativa del concetto di diagnosi funzionale dello sportivo (ma ovviamente anche del non sportivo) di TESYS (Total Evaluation System), l innovativo e rivoluzionario metodo di valutazione funzionale messo a punto dal Centro Studi e Ricerche Globus in collaborazione con il Dr. Gian Nicola Bisciotti Ph.D. La Globus Italia, in collaborazione con diversi istituti ed università italiane, organizza corsi di formazione teorici e pratici su varie tematiche legate alla valutazione funzionale. Per maggiori informazioni, contattare la segreteria Globus Globus Italia Tel. +39 0438 7933 Fax +39 0438 793363 E-mail: info@globusitalia.com 1

2 IL WORK TEST Nel quadro di un ottimale piano riabilitativo, assume un importanza fondamentale poter monitorizzare, con un metodo obbiettivo e non soggettivo (ossia non legato alla sola manualità del fisioterapista) i parametri biomeccanici fondamentali dell azione muscolare. Inoltre, soprattutto nel caso di valutazione funzionale dell atleta, assume particolare importanza il poter effettuare prove funzionali che utilizzino lo stesso pattern di attivazione che l atleta stesso ritroverà durante il gesto tecnico specifico, il che giustifica pienamente la preferenza da accordare ai test isoinerziali rispetto ai test isocinetici. Un evento traumatico a livello artro-muscolare, comporta di norma una marcata amiotrofia della muscolatura insultata ed una perdita di funzionalità, sia muscolare che articolare. Nel caso ad esempio di rottura traumatica isolata od associata del LCA, a cui consegua una sua ricostruzione chirurgica, normalmente effettuata in artroscopia tramite utilizzazione del tendine rotuleo, si verifica una marcata amiotrofia della muscolatura della coscia in toto 1. L ipotonotrofia muscolare coinvolge, sia la muscolatura flessoria, che quella estensoria, anche se la sofferenza muscolare a carico degli estensori appare notevolmente maggiore 16. La perdita di tono muscolare, registrabile soprattutto a carico del quadricipite femorale si traduce in una perdita di capacità contrattile, sia durante la contrazione muscolare effettuata secondo la modalità isocinetica, isoinerziale od isometrica 2,3. Il quadro d ipofunzionalità che si viene a creare comporta quindi una perdita di forza, potenza e lavoro (inteso come l integrale della curva forza/spostamento) dell arto leso rispetto all arto sano. Figura 1: i risultati del Work test effettuati su di un atleta con pregressa lesione del LCA trattata chirurgicamente in 120 a giornata post-operatoria. 2

3 Protocollo del Test Il protocollo del test prevede che il paziente esegua dapprima, con un carico determinato dal terapista, una serie di ripetizioni ad esaurimento muscolare completo con l arto leso (per il test di base è consigliabile utilizzare un carico che porti il paziente ad esaurimento muscolare completo in circa 10-12 ripetizioni, il che comporta l utilizzo di un carico pari al 65-70% del carico massimale), successivamente lo stesso carico e lo stesso numero di ripetizioni vengono riproposte sull arto sano. Dati e indici del Work test Il Work Test consente di quantificare agevolmente ed obbiettivamente l entità del deficit tra i due arti. I dati calcolati sono: il deficit percentuale a carico della forza, della potenza, della velocità e della capacità di lavoro dell arto leso rispetto al controlaterale sano. Ritornando all esempio di una riabilitazione dopo ricostruzione artroscopica di LCA, l atleta può ragionevolmente pensare di potersi gradualmente riavvicinare all attività sportiva quando i suddetti parametri (arto leso - arto sano) non differiscono di una percentuale maggiore del 15%, valore limite oltre il quale l arto leso è ancora da considerarsi non pienamente funzionale. Nella figura 1 viene presentato il caso di un atleta con pregressa lesione isolata del LCA trattata chirurgicamente mediante ricostruzione artroscopica, ormai prossimo al reinserimento sportivo, dal momento che quasi tutti i parametri indagati rientrano nel range di disequilibrio funzionale tollerabile. Come interpretare correttamente gli indici forniti dal Work test? Occorre ricordare coma la perdita di capacità contrattile, ossia di forza, influenzi negativamente tutti i parametri biomeccanici del movimento, ossia il lavoro, la velocità di contrazione e la produzione di potenza. Tuttavia l utilizzo di carichi pesanti o leggeri comporta un diverso profilo della componente accelerativa e decelerativa del movimento e quindi dell espressione di forza 4. Per questa ragione diverse percentuali di utilizzo della forza (ossia l uso di carichi di diversa entità in rapporto alla forza massimale del soggetto) possono influenzare in modo diverso il deficit di lavoro, velocità contrattile e potenza nell arto leso e nel controlaterale sano. Il Work test permette di identificare in modo semplice ed automatico quali siano i carichi che comportano il maggior deficit in termini di produzione di forza, di lavoro, di velocità di contrazione e di produzione di potenza nell arto leso rispetto al controlaterale. Quale è il corretto utilizzo del Work test? E consigliabile all operatore effettuare almeno due prove di Work test, la prima utilizzando un carico relativamente basso (circa il 30% del carico massimale) e la seconda con un carico pari a circa il 60-65% del carico massimale. In funzione dei diversi indici raccolti sarà possibile identificare i carichi maggiormente indicati a colmare il deficit funzionale relativo ai diversi parametri registrati. In pratica con un carico relativamente poco elevato (circa il 30% del carico massimale) potrebbe risultare particolarmente evidente un deficit di velocità contrattile, mentre un deficit di forza sarà presumibilmente maggiormente evidenziabile con l utilizzo di carichi di una certa entità 5 (a partire dal 65-70% del carico massimale), infine un deficit nell espressione di potenza sarà registrabile in modo più marcato con un carico pari a circa il 50% del carico massimale 6. Infine l indice di lavoro, che è direttamente influenzato dalle 3

4 capacità di forza rappresenta la capacità lavorativa dell arto sul range di spostamento del movimento considerato. Alla luce dei dati raccolti attraverso il Work test, l operatore potrà stabilire le linee guida, e di conseguenza i carichi maggiormente adatti, a colmare i deficit funzionali (in termini di forza, velocità contrattile e potenza) evidenziati. 4

5 IL BALANCE TEST Come è noto una contrazione muscolare viene definita isometrica quando il muscolo è stimolato a lunghezza costante senza permettere alle sue estremità di avvicinarsi. La valutazione di tipo isometrico della funzione muscolare è una pratica largamente impiegata ed è a tutt oggi considerata come un valido metodo d indagine nell ambito dello studio delle caratteristiche biomeccaniche del muscolo 7. Tuttavia occorre ricordare che il pattern di attivazione neuro-muscolare che si verifica durante una contrazione isometrica e quello registrabile nel corso di una contrazione di tipo dinamico hanno un diverso profilo dal punto di vista del reclutamento, di tipo spaziale nel primo caso e di tipo spaziale e temporale nel secondo. Per questo motivo occorre essere estremamente prudenti nell estrapolazione del comportamento dinamico di un muscolo basandosi su dei dati desunti da un test isometrico 8. Quale è l ambito di utilizzo di un test isometrico? Nonostante i limiti interpretativi sopra citati, l ottima riproduttibilità e la specificità del test isometrico nella quantificazione delle capacità di forza del distretto muscolare indagato 7, ne fanno un ottimo strumento d indagine delle capacità contrattili del muscolo soprattutto nel caso in cui sia presente un deficit del ROM (Range of Motion) tale da impedire l esecuzione di un test dinamico, che comunque resta il mezzo maggiormente affidabile di valutazione funzionale 8. Figura 2: i risultati del balance test effettuati su di un atleta con pregressa lesione del LCA trattata chirurgicamente in 120 a giornata post-operatoria. 5

6 Protocollo del Test Il protocollo del Balance test prevede che il paziente effettui tre contrazioni isometriche massimali della durata di 5 (la durata ed il numero delle contrazioni è comunque modificabile) sia con l arto leso, che con il controlaterale sano. Dati e indici del Balance test Si ricava con questo test l indice di squilibrio muscolare tra i due arti. Particolarmente interessante è la possibilità di testare il deficit contrattile a diversi angoli articolari, in modo tale da poter individuare sia i carichi, che l ambito di movimento su cui impostare il piano riabilitativo. 6

7 LO STIFFNESS TEST Per poter ben comprendere il concetto di stiffness, dobbiamo dapprima definire il concetto di elasticità, da un punto di vista meccanico, per poi arrivare al concetto di elasticità di un complesso biologico come appunto nel caso dell Unità Muscolo Tendinea (UMT) l'elasticità è definibile come la proprietà dei corpi, che subiscono una deformazione, per effetto di una sollecitazione esterna, di riprendere, almeno parzialmente, la forma ed il volume iniziali, al cessare della sollecitazione stessa. Per cui in un continuum elastico ossia un continuum ideale nel quale ad un estremo vi sia comportamento totalmente anelastico dato da un eccessiva rigidità del sistema (stiffness) e dall altro un comportamento altrettanto anelastico ma questa volta causato da un eccessiva deformabilità del sistema stesso (compliance), il comportamento elastico si troverà in una posizione centrale del continuum, nella quale ritroveremo un ottimale compromesso tra la deformabilità e la rigidità del materiale considerato. Come si ottiene l elasticità ideale del complesso muscolo-tendineo? L elasticità ideale di un complesso biologico come l UMT, implica quindi una compliance tale da permettere un ottimale accumulo di energia elastica durante la fase eccentrica del movimento ed una stiffness che consenta un efficace e rapida riconversione di quest ultima in lavoro meccanico durante la fase concentrica, minimizzando l effetto di termodispersione 9,10,11. In che ambito patologico è indicato l utilizzo dello Stiffness test? Grazie allo Stiffness Test è possibile stabilire lo spostamento delle caratteristiche elastiche dell UMT della gamba sul continuum elastico in seguito ad una patologia tendinea a carico del tendine di Achille 11. Tramite questo tipo di test si è infatti in grado di quantificare la stiffness dell UMT della gamba e quindi del tendine di Achille in particolare 11. Figura 3: anche un minimo cambiamento delle caratteristiche dell UMT, sia nel senso di una maggior stiffness, oppure di un accresciuta compliance, può allontanare l UMT stessa dalla propria zona di elasticità ideale determinandone quindi uno scadimento del rendimento meccanico durante un movimento che comporti un ciclo stiramento-accorciamento. 7

8 Protocollo del Test Il calcolo della stiffness (espressa in in N. m -1. kg -1 ) è possibile grazie ad un protocollo di test durante il quale viene richiesto al soggetto di effettuare 5 di balzi monopodalici a ginocchio esteso con impegno massimale sia sull arto leso che sul controlaterale sano su di una pedana a contatto (Ergo Tester, Globus Italia). Come si interpretano i dati dello Stiffness test? Un aumentato valore di stiffness indica un irrigidimento dell UMT stessa mentre, al contrario, una diminuzione del valore di stiffness testimonierà un aumento della compliance dell UMT. Uno spostamento, in conseguenza ad un evento traumatico e/o chirurgico, delle caratteristiche elastiche del tendine Achilleo sul continuum elastico, sia verso una maggior compliance oppure al contrario verso una maggior stiffness, comporta costantemente un apprezzabile scadimento dell espressione meccanica dell UMT stessa 11. Grazie allo Stiffness test è possibile verificare se lo scadimento meccanico subito dall UMT sia da attribuirsi ad un aumento della compliance oppure della stiffness, potendo in tal modo indirizzare in modo obbiettivo e chiaro il conseguente piano riabilitativo, il cui scopo sarà quello di riportare le caratteristiche elastiche dell UMT verso la zona di elasticità ideale 11. 8

9 IL SYNCHRO PLATES TEST Il balzo è stato da sempre, nell ambito dello studio del movimento umano (ma anche animale) il gesto maggiormente vivisezionato da biomeccanici e fisiologi, probabilmente anche per il fatto che il salto viene considerato come il movimento balistico per eccellenza. Oltre a ciò è un ulteriore aspetto di estremo interesse nell ambito del balzo effettuato attraverso un ciclo stiramento-accorciamento (ossia facendo precedere il balzo da una fase di contromovimento), è costituito dal fatto che nell esecuzione del salto stesso si ripercorrono, nell ambito dio poche centinaia di millisecondi, tutti i possibili patterns di attivazione neuro-muscolare. E possibile quindi suddividere il salto in diverse fasi ognuna delle quali è caratterizzata da un diverso tipo di comportamento neuromuscolare, paragonando le diverse fasi dell arto leso e del controlaterale sano, registrate durante il protocollo dei test. In tal modo diviene possibile evidenziare nell arto leso gli squilibri attribuibili ai diversi comportamenti neuromuscolari tipici di ogni fase indagata. Figura 4: le diverse fasi evidenziabili dal Synchro Plates; oltre alle fasi sopra descritte di over stretching eccentrico, massima produzione di forza eccentrica, di spinta concentrica e d impatto, sono evidenziate anche le fasi di stabilizzazione isometrica, la fase di volo, la fase eccentrica di pre-stabilizzazione e la fase isometrica di stabilizzazione. 9

10 Protocollo del Test Il protocollo del Synchro Plates Test è molto semplice e prevede l esecuzione di un balzo con contromovimento e stabilizzazione sulla ricaduta con l angolo delle ginocchia a 90. Che dati fornisce il Synchro Plates test? Il Synchro Plates test suddivide automaticamente il balzo nelle differenti fasi fornendo, per ognuna di esse, i dati maggiormente indicativi di cui i principali sono: Fase di over stretching eccentrico: indica quale sia la massima velocità di stiramento alla quale il complesso muscolo tendineo degli estensori della gamba può essere sottoposto durante la fase eccentrica di contromovimento, evidenziando naturalmente le differenze tra l arto sano e l arto leso. Fase di massima produzione di forza eccentrica: registra la massima forza prodotta durante la fase eccentrica del movimento da parte degli estensori della gamba paragonando i valori dei due arti. Fase di spinta concentrica: evidenzia la possibile differenza di produzione di forza espressa dai due arti durante la fase concentrica di spinta che precede la fase di volo. Fase d impatto: registra la forza esercitata al momento dell impatto susseguente al momento della presa di contatto al suolo, evidenziando gli eventuali meccanismi di tipo protettivo messi in atto a carico dell arto leso. Un ulteriore importante particolarità del test Oltre all importanza che deriva da una corretta lettura delle fasi principali appena elencate, che costituiscono i diversi patterns di attivazione neuro-muscolare che il Synchro Plates test è in grado di evidenziare, occorre sottolineare il fatto che, a tutt oggi, questo è l unico test che comporti un simultaneo utilizzo dei due arti, fattore che permette di valutare un eventuale squilibrio artro-muscolare in seguito ad un unico comando nervoso, situazione molto più sovrapponibile a quanto accada durante un gesto sportivo di quanto invece non sia l esecuzione di un test che preveda l utilizzo alternato dei due arti. 10

11 IL BI TEST Preoccuparsi solamente di quantificare dinamometricamente la produzione di forza nell arto leso e nel controlaterale sano, senza indagare quali siano i meccanismi neuromuscolari che sottendono a tale produzione, significa ignorare un aspetto fondamentale della problematica riabilitativa, esponendo il paziente a notevoli rischi. Il Bi-test 12 mettendo in relazione il segnale elettromiografico di superficie (EMG) con il segnale dinamometrico, riesce a chiarire e quantificare l intervento dei diversi gruppi muscolari implicati nel movimento e quindi permette di comparare il pattern di attivazione neuromuscolare dei due arti. Figura 5: la ratio VMO/VL calcolabile attraverso il Bi test permette di prevenire eventuali squilibri atro muscolari che potrebbero esporre il paziente a rischi di recidive. Protocollo del Test Il protocollo del Bi test prevede una valutazione dinamometrica abbinata ad una valutazione elettromiografica durante una contrazione isometrica fino ad esaurimento della forza. 11

12 Dati e indici del Bi test? Grazie al Bi test è possibile calcolare la ratio elettromiografica tra VMO e VL (ratio VMO/VL), fattore che indica l intervento dei due diversi capi del quadricipite nella produzione di forza totale. In tal modo è possibile cercare di prevenire una possibile alterazione di quest ultima che comporterebbe una contemporanea alterazione dei patterns di attivazione neuromuscolare che potrebbe, in ultima analisi, esporre l arto leso al rischio di una recidiva traumatica, soprattutto nella fase in cui il soggetto praticante un attività sportiva, alla fine del periodo riabilitativo, si riavvicini attivamente a quest ultima 12. Il Bi test permette quindi di poter disporre di un quadro valutativo della situazione artro-muscolare sicuramente più completo, attendibile e scevro da possibili rischi. In quale tipo di patologia è particolarmente indicato il Bi test? Il Bi test si rivela particolarmente utile nel caso di traumi all articolazione del ginocchio, come ad esempio la rottura del legamento crociato anteriore od in alcune patologie come la condromalacia rotulea, nei quali può essere presente un forte squilibrio tra l attivazione del vasto mediale Obliquo (VMO) e del Vasto Laterale (VL). Infatti in molti casi una perdita di trofismo del VMO viene compensata dall azione del VL, pertanto anche nel caso di un equilibrio dinamometrico tra l arto leso riabilitato e l arto sano (ossia anche nel caso in cui i due arti presentino gli stessi valori di forza), l arto lesionato può in effetti presentare un netto squilibrio tra l azione del VMO e del VL, fattore che costituisce una delle principali cause d instabilità del ginocchio 12,13. 12

13 L ELASTICITY TEST Il muscolo umano e soprattutto il complesso tendineo possiedono notevoli proprietà elastiche, infatti nella fase eccentrica del movimento, il muscolo ed in particolar modo il tendine, immagazzinano energia elastica, che poi restituiscono, sotto forma di lavoro meccanico, nella successiva fase concentrica. In tal modo il rendimento muscolare passa dal 25% ad oltre il 40%, l'energia elastica costituisce infatti energia "metabolicamente gratuita" e per questo motivo riveste un ruolo essenziale, sia nel potenziamento, che nell'economia del gesto. La possibilità di quantificare in che misura l insulto traumatico abbia diminuito le capacità elastiche dell UMT lesionata, diviene quindi un importantissimo parametro valutativo in ambito riabilitativo. L importanza del recupero delle caratteristiche elastiche della muscolatura insultata, è sottolineata dal fatto che raramente nell uomo, come d altronde nell animale, un movimento comporta un attivazione muscolare di tipo puramente isometrico, eccentrico oppure concentrico. La maggior parte dei movimenti umani, è caratterizzata infatti da un attivazione muscolare che comporta una fase di contrazione muscolare di tipo eccentrico, immediatamente seguita da una fase concentrica 15. Figura 6: attraverso l Elasticity test è possibile scomporre il fenomeno di stoccaggio e restituzione di energia elastica da parte dell UMT nelle sue tra componenti principali ossia l aumento della forza contrattile, della velocità di contrazione e della produzione di potenza dovuto alla fase di pre-stiramento. 13

14 Protocollo del Test La quantificazione delle caratteristiche elastiche muscolari, vede in primo luogo l identificazione del miglior movimento, effettuato in catena cinetica aperta oppure chiusa, adatto ad evidenziare l azione biomeccanica della muscolatura lesa. Lo stesso movimento deve essere eseguito dal paziente, senza soluzione di continuità, attraverso due modalità: il primo movimento deve essere effettuato partendo da una posizione statica, facendo intervenire quindi nella produzione di forza solamente la componente contrattile; alla fine del primo movimento il paziente continua ad eseguire una serie di movimenti identici al primo ma effettuati grazie ad un ciclo stiramento-accorciamento. Come è possibile grazie all Elasticity test quantificare le caratteristiche elastiche dell UMT? I parametri biomeccanici dell esercizio vengono registrati in tempo reale in tal modo è possibile calcolare gli integrali della produzione di forza, potenza e velocità relativi alla prima parte della curva (normalmente i primi 100 ms), sia per ciò che riguarda il movimento eseguito con partenza statica, sia per il miglior movimento eseguito in modalità stiramento-accorciamento. La differenza tra i vari valori permette di calcolare l aumento della forza contrattile, della velocità di contrazione e della produzione di potenza dovuto alla fase di pre-stiramento che rappresentano i tre parametri che costituiscono il termine globale di elasticità muscolare 16. Effettuando il test sui due arti è quindi possibile quantificare le caratteristiche elastiche della muscolatura dell arto leso e del controlaterale sano e gli eventuali deficit. Quando è particolarmente indicato l utilizzo dell Elasticity test? Essendo il tendine il principale interprete dell accumulo e della conseguente restituzione di energia elastica durante un movimento che comporti un ciclo di stiramento-accorciamento, l Elasticity test è particolarmente indicato in tutti i casi di traumi tendinei, ed in particolar modo nelle patologie a carico del tendine rotuleo. In qualsiasi caso, dal momento che anche il muscolo possiede delle caratteristiche visco-elastiche, l Elasticity test trova un ottimo campo di applicazione anche nell ambito delle patologie muscolari. 14

15 IL POWER TEST La potenza, come è noto, è una funzione parabolica della forza e della velocità di contrazione. Nel corso di un movimento naturale il picco di potenza si registra si ottiene attraverso una tensione ed una velocità di contrazione entrambe pari al 50% del valore massimale 17. Grazie al Power Test, attraverso l esecuzione di soli 3 carichi sub-massimali è possibile costruire la relazione carico-potenza e calcolare in tal modo, sia la potenza massimale teorica del gruppo muscolare testato, sia il carico con il quale tale valore di potenza può essere prodotto. Protocollo del Test Il protocollo del test è molto semplice, si tratta di effettuare tre movimenti (l esercitazione adottata può essere, sia in catena cinetica aperta, che chiusa ) alla massima velocità esecutiva con tre diversi carichi, che corrispondono al 15%, 50% ed 85% della forza massimale dinamica. In tal modo si costruirà una parabola il cui vertice (che viene calcolato automaticamente) ci indicherà, sia il carico con il quale si riesce a produrre la massima potenza. Quando e perché utilizzare il Power Test? Il Power test è un test bivalente, nel senso che ben si adatta sia ad essere utilizzato come ultimo test di verifica per l atleta infortunato, sia come prova funzionale che permetta, nell atleta sano, la perfetta parametrizzazione del carico da utilizzarsi nell allenamento rivolto all incremento della potenza muscolare. 15

16 Figura 7 : La prova si riferisce ad un atleta che abbia un valore di carico massimo dinamico pari a 100 kg. Durante la prima prova effettuata con il 15% del carico massimo dinamico (30 kg) si è registrato un valore di potenza media pari a 400 W, durante la seconda prova effettuata con un carico pari al 50% del carico massimo dinamico (50 kg) la potenza media registrata è stata uguale a 650 W, infine nell ultima prova eseguita con un carico pari all 85% del carico massimo dinamico (85 kg) la potenza media registrata è stata di 500 W. Calcolando il vertice della parabola che è possibile costruire attraverso i dati registrati durante il test, otteniamo il carico con il quale è possibile esprimere la massima potenza (pari 60.5 kg) ed il valore di quest ultima (683.5 W). Un metodo semplice e pratico per calcolare il picco di potenza ed il carico da utilizzare per produrla in qualsiasi tipo di esercitazione (Bisciotti, 1999). 16

17 L FVR TEST La costruzione della relazione forza velocità è in grado di fornire i valori di massima capacità di forza e di massima velocità di contrazione del gruppo muscolare testato 18,19. L alta riproducibilità della relazione forza velocità garantisce l affidabilità scientifica di questo metodo di indagine 20. Figura 7 : L FVR fornisce, oltre al valore di massima potenza teorica i valori di forza massimale di massima velocità di contrazione teoricamente ottenibile a carico nullo. Come si può calcolare la relazione forza-velocità? Un affidabile calcolo della relazione forza-velocità può essere effettuato, grazie all utilizzo dell FVR test, attraverso solamente tre prove effettuate a carichi progressivi che quindi determinino una produzione di forza crescente ed un parallelo decremento della velocità di spostamento del carico stesso. Attraverso il calcolo dell equazione della retta di regressione lineare interpolante i punti stessi (che viene effettuato automaticamente) è possibile determinare, sia il valore di forza massimale (F 0 ), che quello di velocità di contrazione massimale teoricamente ottenibile a carico nullo (V 0 ). 17

18 Quale è l interesse dell utilizzo dell FVR test? In campo riabilitativo la relazione forza-velocità può dare importantissime informazioni soprattutto nell ambito di due aspetti principali: -il primo costituito dalla possibilità di fotografare biomeccanicamente il comportamento neuromuscolare di un distretto muscolare sano, in previsione, in caso di trauma, di poter avere, in fase riabilitativa, un comparativo di biomeccanica muscolare ottimale al quale fare riferimento durante la fase riabilitativa stessa. -il secondo costituito dal monitoraggio costante, operabile sempre in fase riabilitativa, attraverso il quale sia possibile ricavare dati utilizzabili nella stesura e nel controllo della fase fisioterapica. Ma anche. La relazione forza-velocità registrata su di un muscolo in situazione di attivazione naturale, oltre a rivelarsi particolarmente utile nel confronto delle caratteristiche riguardanti la forza massimale e la massima velocità contrattile di un arto insultato traumaticamente ed il controlaterale sano, può costituire un interessante metodo di monitorizzazione degli effetti dell allenamento su di un atleta sano 17. Inoltre. E interessante notare che in una relazione forza-velocità di tipo lineare, come quella ottenibile durante una contrazione di tipo naturale, il valore di potenza massimale sia uguale a 0.5 F 0 0.5 V 0, altrimenti esprimibile come 0.25 (F 0 V 0 ) 17. Attraverso l FVR test è quindi anche possibile calcolare il valore della massima potenza teorica anche se per una visione maggiormente precisa di questa caratteristica biomeccanica è consigliabile effettuare il Power Test. 18

19 IL FATIGUE TEST Molti studi dimostrano come, dopo un evento lesivo seguito da un conseguente periodo di ipocinesia, avvenga, a carico della muscolatura interessata, una conversione di fibre muscolari da rapide (FT) a lente (ST) 21, 22. Dal momento che un alta percentuale di ST, comporta un aumento delle capacità resistite 23, 24, 25, un aumento delle capacita della muscolatura testata di resistere ad una contrazione sub-massimale prolungata, può costituire un indice indiretto del grado di conversione della tipologia delle fibre muscolari 26. Protocollo del Test Il protocollo del Fatigue test, che può essere eseguito sia in catena cinetica chiusa che aperta, prevede che il paziente mantenga per il maggior tempo possibile una contrazione isometrica di entità pari al 50% del valore di forza isometrica, preventivamente misurato, sia sull arto leso che sul controlaterale sano. Vengono in tal modo registrati e quindi confrontati i tempi di mantenimento dell indice di forza prestabilito nei due arti. Cosa si verifica nell arto leso? A carico dell arto leso si verifica quello che potremmo definire come il paradosso dell aumento della resistenza. Ossia l arto leso presenta dei valori di forza massimale isometrica minori rispetto all arto sano ma un capacità di resistenza maggiore nel mantenimento di una percentuale sub-massimale di tale valore, in altre parole è paradossalmente più resistente dell arto sano. Il paradosso dell aumento di resistenza è spiegabile attraverso una più o meno pronunciata atrofia selettiva delle fibre di tipo FT unita ad una loro conversione in fibre di tipo ST 26. Che cosa può comportare questa conversione della tipologia delle fibre? Un eccessiva atrofia selettiva di fibre di tipo FT unita ad una massiccia conversione di fibre da tipo FT a tipo ST, potrebbe rivelarsi nefasta soprattutto in attività sportive come lo sprint ed i salti, ma anche nell ambito di sport di squadra come il calcio, dove le repentine e frequenti azioni di cutting richiedono un rapido e massiccio reclutamento di fibre di tipo FT 25, 27. Quando e perché effettuare il Fatigue test? Attraverso il Fatigue test è possibile quantificare l aumento di resistenza muscolare dell arto leso nei confronti del controlaterale sano e confrontarlo con un dato normativo di riferimento 26. Dal momento che la plasticità biologica propria del muscolo permette la reversibilità dei cambiamenti strutturali indotti in quest ultimo 28,29, il superamento di tale parametro deve suggerire l introduzione nel piano di lavoro, soprattutto negli atleti di particolari discipline, di esercitazioni specifiche che inducano un reclutamento preferenziale di fibre di tipo FT, in modo tale da riequilibrare la situazione tipologica muscolare dei due arti. Il Fatigue test quindi si presenta particolarmente utile nell ambito di piani riabilitativi particolarmente impegnativi e prolungati che potrebbero indurre un marcato ed eccessivo cambiamento della tipologia delle fibre muscolari dell arto insultato. 19

20 Bisciotti Gian Nicola Ph.D. Professore Associato c/o la Facoltà di Scienze dello Sport dell Università Claude Bernard di Lione Titolare della Cattedra di Teoria e Metodologie del Movimento Umano e di Metodologia della Ricerca c/o la SUISM di Torino. Consulente Scientifico e preparatore atletico c/o l FC Internazionale di Milano. Bibliografia 1. Gremion G., Fourticq G., Lacraz A., Meunier C., Chantraine A. Traitement des amyotrophies par elecrostimulation. Annales de kinesitherapie Paris. 19 (2) : 61-65, 1992. 2. Poty P., Padilla S., Castells J. Influence des ruptures du ligament croisé anterieur isolées ou associées sur les couples de force musculaire de la cuisse. Medecine du sport. 59 (2) : 32-38, 1985. 3. Zaccherotti G., Aglietti P., Bandinelli I. Long-term isokinetic evaluation of quadriceps and hamstring strength following ACL reconstruction. A case-control study. Journal of sports traumatology and related research. 19 (3): 141-158, 1997. 4. Cronin JB., McNair PJ., Marshall RN. Is velocity-specific training important in improving functional performance? J Sports Med Phys Fitness. 42: 267-273, 2002. 5. Gobelet C., Monnier B., Leyvraz PF. Force isometrique et sport. Medecine du Sport. 58 (1) : 51-56, 1984. 6. Vandewalle H. Ergométrie. In: Biologie de l exercice musculaire. JR Lacour. Masson Editions. Paris, 1992. 7. Baker D., Wilson G., Carlyon B. Generality versus specificity: a comparison of dynamic and isometric measures of strength and speed-strength. Eur J Appl Physiol. 68: 350-355, 1994. 8. Bisciotti GN. Gli indici di forza isometrica possono costituire un fattore predittivo della performance dinamica? Coaching & Sport Science Journal. 3 (1): 47-52, 1998. 9. Bisciotti GN., Martinelli L., Cotelli F., Canalini A., Pansini M., Fazio I. The skier s muscolotendinous stiffness: a comparison among two different athletic groups. In Science and Skiing Vol II. E Müller (Ed). Hamburg, 2001. pp 425-442. 10. Bisciotti GN., Scanavino A., Trevisson P., Necchi P., Kratter G., Gaudino C., Sagnol JM. Analysis of muscolo-tendinous unity elastic characteristics and equilibrium capacity of two different athletic groups. Med Sport. 53: 125-135, 2000. 11. Benazzo F., Bisciotti GN. Comparison of resulting stiffness between two different surgical methods of Achilles tendon rupture. Medical Sciences in Sport and Exercise. Submitted. 12. Bisciotti GN., Bertocco R., Ribolla P., Sagnol JM. Electromyographic analysis in the reconstruction of anterior cruciate ligament. A new control and prevention method. Med Sport. 54: 295-304, 2001. 20

21 13. Edgerton VR., Wolf SL., Levendowsky DL., Roy RR. Theoretical basis for patterning EMG amplitudes to assess muscle dysfunction. Medecine and Science in Sports and Exercise 28 (6)744-751, 1996. 14. Freiwald J., Starischka S., Engelhardt M. Rehabilitatives Krafttraining. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin. 44 (9): 376, 1993. 15. Goubel F. Muscle mechanics. Med. Sport. Sci. Series. 26: 24-35, 1987. 16. Bisciotti GN., Mognoni P., Iodice PP., Canclini A. L influenza della fase di pre-stiramento sui parametri biomeccanici del salto verticale. SdS, in corso di stampa. 17. Vandewalle H., Peres G., Heller J., Monod H. Intérêts et limites des relations force-vitesse chez l homme. Science et Motricité. 4: 38-46, 1988. 18. Bisciotti GN., Iodice PP. Strength-speed effort testing on a joint. Cinésiologie 201: 7-9, 2002 19. Bisciotti GN. Per ritrovare la funzionalità. Sport e Medicina. 6: 43-47, 2000. 20. Murphy AJ., Wilson GJ., Pryor JF. Use of iso-inertial force mass relationship in the prediction of dynamic human performance. Eur. J. Appl. Physiol. 69 : 250-257, 1994. 21. McNair PJ., Wood GA. Frequency analysis of the EMB from the quadriceps of anterior cruciate ligament deficient individuals. Electromyogr Clin Neurophysiol. 33(1): 43-48, 1993. 22. Baugher W.H., Warren R.F., Marshall J.L., Joseph A. Quadriceps atrophy in the anterior cruciate insufficient knee. Am J Sports Med. 12(3), 192-195, 1984. 23. Radzyukevich T, Lipska E, Pavelkova J, Zacharova D. Characterization of tension decline in different types of fatigue-resistant skeletal muscle fibres of the frog. Low extracellular calcium effects. Gen Physiol Biophys. Oct;12(5):473-490, 1993. 24. Thompson LV. Effects of age and training on skeletal muscle physiology and performance. Phys Ther. Jan;74(1):71-81, 1994. 25. Casey A., Constantin-Teodosiu D., Howell S., Hultman E., Greenhaff P. Metabolic response of type I and type II muscle fibers during repeated bouts of maximal exercise in human. Am J Physiol.271 (Endocrinol. Metab.34),E38-E43, 1996. 26. Bisciotti GN. Increased force endurance and change of muscle type following anterior cruciate ligament reconstruction. European Journal of Sports Traumatology and related research. 4: 159-163, 2001. 27. Greeenhaff PL., Nevill ME., Söderlund K., Bodin K., Bobis LH., Williams C., Hultman E. The metabolic reponses of human type I and II muscle fibres during maximal treadmill sprinting.j Physiol (Lond). 478: 149-155, 1994. 28. Pette D. Historical perspectives: plasticity of mammalian skeletal muscle. J Appl Physiol. 90(3): 119-1124, 2001. 29. Myashita H., Histochemical studies of muscle fibers of the triceps surae in the rat under different types of tonus. Nippon Seikeigeka Gakkai Zasshi. Mar;62(3):243-54, 1988. 21