UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI URBINO Carlo Bo Dipartimento di Scienze Biomolecolari Corso di Laurea in Scienze Motorie, Sportive e della Salute A.A. 2012/13 BIOMECCANICA M. Gabriella Trisolino
Obiettivi formativi Il corso si propone di fornire allo studente nozioni specifiche delle leggi della fisica applicate al movimento umano e alla meccanica muscolare, oltre alla conoscenza dei principi di funzionamento delle strumentazioni elettroniche per la valutazione biomeccanica. 2
Programma PROGRAMMA LEZIONI TEORICHE - Leggi della meccanica - Contrazione muscolare - Regimi di contrazione muscolare - Meccanismi della forza - Espressioni della forza - Elettromiografia di superficie - Principi di funzionamento delle strumentazioni PROGRAMMA ESERCITAZIONI PRATICHE - Analisi di uno SJ con misurazione simultanea della variazione della posizione e velocità del baricentro. - Analisi di movimenti alla leg-press con misurazione simultanea della variazione angolare al ginocchio e della velocità di spostamento del carico. - Costruzione di una curva F/V con esercizio alla panca - Nozioni generali sulla piattaforma di forza e analisi di uno SJ, CMJ, Drop Jump eseguiti su piattaforma di forza con misurazione della variazione angolare al ginocchio - Analisi del segnale elettromiografico durante Drop Jump eseguito a diverse altezze di caduta, studio del fenomeno del ritardo elettromeccanico, studio della relazione fra forza isometrica e segnale elettromiografico 3
Modalità didattiche, obblighi, testi e modalità di accertamento. Modalità didattiche: Lezione frontale, pratiche Testi di studio: Dispense fornite dal docente J. Hamill, K. Knutzen Biomechanical basis of human movement. Limpincott 2009 S. J. Hall. Basic Biomechanics. McGraw-Hill 2007 V. Zatsiorsky, W. Kraemer Scienza e pratica dell allenamento della forza. Ed. Calzetti Mariucci 2008 Bosco C. LA FORZA MUSCOLARE. Aspetti fisiologici ed applicazioni pratiche. S.S.S. Roma, 1997 Modalità di accertamento: Esame scritto e orale 4
Lezione 1 Obiettivi Definire biomeccanica, statica, dinamica, cinematica e cinetica e spiegare le modalità con cui sono legate. Descrivere l'ambito della ricerca scientifica dei biomeccanici. Distinguere tra approcci qualitativi e quantitativi per l'analisi del movimento umano. Spiegare come formulare le domande per l'analisi qualitativa del movimento umano. Utilizzare la procedura degli undici step nella risoluzione dei problemi formali. 5
Definizioni Biomeccanica Meccanica Statica Cinematica Dinamica Cinetica Fattori antropometrici 6
L oggetto di una scienza rivela che cosa si studia e a quale scopo si studia: Cosa è la Biomeccanica? la biomeccanica è la scienza che studia le leggi dell azione meccanica nei sistemi viventi. S. Hall Basic Biomechanics 2007 7
Biomeccanica Per sistemi viventi (biosistemi) intendiamo: gli organismi completi (per es. l uomo); i loro organi, i loro tessuti ed anche i liquidi ed i gas in loro contenuti (sistemi interni dell organismo); i raggruppamenti di organismi (per es. una coppia di acrobati; due lottatori). S. Hall Basic Biomechanics 2007 8
BIO-MECCANICA MICRO-MECCANICA MACRO-MECCANICA studio strutturale e funzionale delle singole unità motorie analisi cinematica e dinamica dei rapporti e delle forze, esogene ed endogene, che interagiscono nel movimento in toto 9
Biomeccanica La biomeccanica sportiva studia il movimento dell uomo nel processo dell esercizio fisico. 10
La biomeccanica mostra le azioni motorie dello sportivo come sistemi di movimenti attivi legati reciprocamente (oggetto della conoscenza). analizza le cause meccaniche e biologiche del movimento e la dipendenza da esse, soprattutto dalle azioni motorie nelle diverse circostanze (campo di studio). 11
La Biomeccanica Applicazione dei principi della meccanica nello lo studio degli organismi viventi In particolare, analizza il comportamento delle strutture fisiologiche quando sono sottoposte a sollecitazioni statiche o dinamiche. E strettamente correlata: alla bioingegneria, alla chinesiologia all ingegneria tissutale. S. Hall Basic Biomechanics 2007 12
Biomeccanica La Biomeccanica ha come oggetto lo studio del movimento del corpo umano in toto; in particolar modo studia ed analizza: La distribuzione delle sollecitazioni ossee Le azioni a livello articolare L intervento muscolare durante il movimento e il mantenimento posturale 13
Biomeccanica Verso la fine del XVII secolo la teoria meccanica si iniziò ad applicare anche ai sistemi biologici Lo studio considerati della meccanica come strutture dei sistemi fisiologiche biologici, in particolar modo del sottoposte, corpo umano, anch esse, prese a quindi il nome di sollecitazioni BIO-MECCANICA statiche e dinamiche Dal 1970 la comunità scientifica internazionale ha adottato il termine di biomeccanica per descrivere la scienza che si occupa dello studio delle proprietà meccaniche dei sistemi biologici. S. Hall Basic Biomechanics 2007 14
Meccanica Branca della fisica che analizza le azioni delle forze sulle particelle e sistemi meccanici. La MECCANICA teorica include tutte le leggi fondamentali del movimento meccanico dei corpi solidi inanimati Per ragioni didattiche è suddivisa in: Statica Cinematica Dinamica S. Hall Basic Biomechanics 2007 15
Meccanica Lo studio completo della meccanica comprende la statica, la cinematica e la dinamica: la dinamica si differenzia dalla statica che studia le configurazioni di equilibrio meccanico, dalla cinematica che studia, in astratto, tutti i moti concepibili ma non si occupa di determinare le cause che li hanno determinati 16
Statica Ramo della meccanica che si occupa delle forze e del loro equilibrio. Fa parte della statica lo studio di un oggetto in quiete o in movimento costante. S. Hall Basic Biomechanics 2007 17
Cinematica Studio della descrizione del moto dei corpi, incluse le considerazioni di spazio e tempo, senza occuparsi delle cause che lo determinano S. Hall Basic Biomechanics 2007 18
Dinamica Ramo della meccanica che si occupa di sistemi oggetto di accelerazione. Studia le relazioni tra il movimento e le cause che lo producono e lo modificano. S. Hall Basic Biomechanics 2007 19
Cinetica Studio dell'azione delle forze associate al movimento S. Hall Basic Biomechanics 2007 20
Fattori antropometrici Fattori relativi alle dimensioni e al peso dei segmenti corporei che influiscono sul movimento S. Hall Basic Biomechanics 2007 21
Cinesiologia Scienza che studia il movimento umano in tutte le sue forme S. Hall Basic Biomechanics 2007 22
BIOMECCANICA Fisiologia dell esercizio Educazione fisica adattata Preparazione atletica Comportamento motorio Storia dello sport Pedagogia Filosofia dello sport Arte dello sport Psicologia dello sport 23 S. Hall Basic Biomechanics 2007
Medicina dello Sport La medicina dello sport è una branca della medicina che si occupa dello sport delle sue patologie, anche a livello preventivo, degli aspetti clinici e scientifici dello sport e dell'esercizio fisico. S. Hall Basic Biomechanics 2007 24
BIOMECCANICA Medicina sportiva Fisiologia dell esercizio Fisioterapia Riabilitazione cardiaca Comportamento motorio Nutrizione sportiva Preparazione atletica Psicologia dello sport Altre specialità mediche S. Hall Basic Biomechanics 2007 25
Perché studiare la Biomeccanica? Utile per: Per affrontare i problemi relativi alla salute e alle prestazioni umane. Insegnanti di educazione fisica Terapisti fisici Medici Allenatori Personal Trainer Istruttori / preparatori atletici S. Hall Basic Biomechanics 2007 26
Approccio problem-solving L'analisi del movimento umano può essere: Quantitativa Qualitativa sei metri, tre secondi, ½ giro, due giocatori, dieci dollari, ecc. buona, insufficiente, lungo, pesante, flesso, ruotato, ecc. S. Hall Basic Biomechanics 2007 27
Analisi Qualitativa Biomeccanica Ha lo scopo di portare al miglioramento della tecnica personale e/o al miglioramento delle metodiche di allenamento tecnico. Le divideremmo in due tipi: a) di base o fondamentale. Ha come obbiettivo la comprensione della tecnica ed il suo miglioramento. b) approfondita: mediante una minuziosa osservazione visiva e valutazione degli errori 28
Analisi Qualitativa Biomeccanica Esempio di analisi qualitativa nel karate : 1. Ottimale utilizzazione delle qualità motorie dell atleta; 2. Rivedere le tecniche consolidate con lo scopo di aumentarne l efficacia (considerando sempre le regole della competizione); 3. Riconoscere e spiegare gli errori motori: 4. Selezionare la costruzione degli esercizi efficaci alla preparazione e alla strutturazione dei sistemi di attacco; 5. Acquisizione dell informazione relativa all esecuzione delle tecniche e delle azioni per il loro successivo utilizzo. 29
La biomeccanica fornisce un buon contributo, nel senso di un rilevamento oggettivo, soprattutto dell aspetto quantitativo delle caratteristiche (o indici) del movimento, e permette l oggettivazione della tecnica. (Buchmann 1976) 30
Biomeccanica Distinguiamo: indici cinematici indici dinamici. L analisi biomeccanica dà la spiegazione delle varianti razionali, la determinazione delle caratteristiche guida del movimento, permette di indirizzare la scelta dei mezzi di allenamento e di rilevare i punti deboli nel sistema. 31
Le caratteristiche cinematiche: comprendono i parametri della struttura spaziale del processo di movimento. Ad esempio: i parametri di lunghezza (lunghezza del passo, della traiettoria di accelerazione, ecc.) i parametri di spostamento (angoli delle articolazioni, angoli di stacco, ecc.) 32
Le caratteristiche cinematiche La suddivisione in fasi del movimento. es. fase di rincorsa, stacco, ricaduta o atterraggio. L integrazione delle fasi con indici temporali. Gli indici temporali descrivono la durata delle fasi. es. durata della fase di appoggio nel momento dello stacco, nei salti. La rappresentazione degli indici di lunghezza e di spostamento. es. lunghezza del penultimo e dell ultimo passo nel salto in lungo, angolo di stacco. Gli indici di velocità. es. durata del penultimo e dell ultimo passo, che nella pratica viene definita ritmo della rincorsa e dello stacco. 33
Le caratteristiche dinamiche comprendono la struttura dinamico/temporale del processo di movimento dal punto di vista dell andamento della forza. 34
Le caratteristiche dinamiche Si riferiscono, soprattutto, alle forze di accelerazione e frenanti ed ai momenti di rotazione e comprendono: La traiettoria di accelerazione: forza e lunghezza ottimali Impulsi di forza e frenanti. es. nel salto in lungo per produrre uno stacco esplosivo occorre una sintonia ottimale degli andamenti delle forze eccentriche e concentriche della fase di ammortizzazione e di stacco. La coordinazione degli impulsi parziali: solo la coincidenza temporale tra tutte le accelerazioni parziali favoriscono la somma delle singole forze. Es. spinta dell arto di stacco, azione dell arto di slancio e degli arti superiori nel salto in lungo. I momenti di forza di rotazione. Es. influenza dei momenti di forza e di rotazione come avviene nello stacco del salto in lungo. 35
Esempi di domande generali il movimento è eseguito con una forza sufficiente (o ottimale)? il movimento viene eseguito con un adeguato range di movimento(r.o.m.)? la sequenza dei movimenti del corpo è appropriato (o ottimale) per l'esecuzione delle abilità richieste? S. Hall Basic Biomechanics 2007 36
Esempi di domande specifiche Vi è eccessiva pronazione durante la fase di appoggio della deambulazione? la presa della palla viene lasciata nel momento di estensione completa del gomito? in un dato soggetto, il rafforzamento selettivo del vasto mediale obliquo scarica la rotula? S. Hall Basic Biomechanics 2007 37
Problemi formali: tre componenti 1) l insieme delle informazioni fornite; 2) l obiettivo particolare, la risposta, o il risultato richiesto; 3) l insieme delle operazioni o procedure che possono essere utilizzate per arrivare, dalle informazioni fornite, alla risposta. S. Hall Basic Biomechanics 2007 38
Sintesi dei passaggi per risolvere i problemi formali 1. leggere attentamente il problema; 2. fare l elenco delle informazioni fornite; 3. fare l'elenco delle informazioni richieste che si devono risolvere 4. disegnare un diagramma del problema delle informazioni note e non note; 5. scrivere le formule che possono essere utilizzate; 6. individuare la formula da usare; 7. se necessario, rileggere il problema per determinare se si possono dedurre ulteriori informazioni necessarie; 8. sostituire attentamente le informazioni date nella formula; 9. risolvere l'equazione per individuare la variabile sconosciuta (informazioni desiderate); 10. verificare che la risposta è sia razionale e completa; 11. dare una risposta chiara nella; 39 S. Hall Basic Biomechanics 2007
Problema campione Un giocatore di baseball colpisce una tripla in profondità nel settore di sinistra. Quando si sta avvicinando alla terza base, nota che il lancio in arrivo per il catcher è difficile da prendere e decide di correre per la casa base. Il catcher recupera la palla a 10 m dalla base e corre indietro verso questa ad una velocità di 5 m / s. Quando il catcher comincia a correre, il corridore di base, che sta viaggiando ad una velocità di 9 m / s, si trova a 15 m dalla base. Dato che il tempo = distanza / velocità, chi riuscirà raggiungere per primo la base? S. Hall Basic Biomechanics 2007 40
Solving Formal Quantitative Problems 1. leggere attentamente il problema 2. annotare le informazioni fornite: velocità del corridore tra le basi = 9 m/s velocità del catcher = 5 m/s distanza dalla base del corridore = 15 m distanza del catcher dalla base = 10 m 3. scrivere la variabile da identificare: trovare quale giocatore raggiunge nel più breve tempo la casa base 4. disegnare un diagramma della situazione problema. 5. scrivere le formule da utilizzare: tempo = distanza / velocità S. Hall Basic Biomechanics 2007 41
Problema campione 6. individuare la formula da utilizzare: si può supporre che la formula prevista sia appropriata perché non si ha nessun altra informazione utile per la soluzione. 7. rileggere il problema se non sono disponibili tutte le informazioni necessarie: può essere che tutte le informazioni siano disponibili. 8. sostituire le informazioni contenute nella formula tempo = distanza /velocità catcher tempo = 10 m 5 m/s Corridore tra le basi tempo = 15 m 9 m/s S. Hall Basic Biomechanics 2007 42
Problema campione 9. risolvere l equazione catcher tempo = 10 m 5 m/s t = 2 s Corridore tra le basi tempo = 15 m 9 m/s t = 1,67 s 10. verificare che la risposta sia razionale e completa 11. il corridore di base arriva a la casa base prima del catcher di 0,33 secondi S. Hall Basic Biomechanics 2007 43
Fisica meccanica Proprietà dei materiali biologici Marciare Sollevarsi BIOMECCANICA Gerontologia Correre Basi del movimento umano Movimento umano adattato Saltare Lanciare Colpire Spingere Nuotare Tirare Protesi Ortopedia Infortuni Sport Ergonomia Ambiente di lavoro Scopo - orientamento Movimento Ambiente sport Progettare fattori umani Ambiente aereo Ambiente acquatico Camminare Luogo di vita Sedersi/alzarsi Attività della vita quotidiana Spingere/tirare Portare un peso Salire/scendere le scale 44
Riepilogando Un approccio strutturato contribuisce a facilitare l'individuazione, l'analisi e soluzione di problemi o questioni legate al movimento umano. 45
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI URBINO FACOLTÀ DI SCIENZE MOTORIE A.A. 2012/13 L-22 BIOMECCANICA M. Gabriella Trisolino
Sistemi di riferimento Per poter effettuare un analisi accurata del movimento si utilizza un sistema di riferimento che specifichi la posizione del corpo, dei segmenti, o di attrezzi. Il fotogramma o sistema di riferimento è arbitrario e può essere all'interno o all'esterno del corpo. È costituito da linee immaginarie chiamate assi che si intersecano ad angolo retto in un punto comune chiamato origine. Sistema di riferimento assoluto vs relativo 1) sistema di riferimento assoluto misura l'angolo di segmento A per quanto riguarda l'articolazione distale. 2) sistema di riferimento relativo misura l angolo B formato dai due segmenti. 9-47
Posizioni anatomiche di riferimento La posizione anatomica di riferimento è una posizione eretta in piedi con i piedi leggermente divaricati e le braccia rilassate ai lati, con le palme delle mani rivolte in avanti. Non è una posizione eretta naturale, ma è l'orientamento del corpo convenzionalmente utilizzato come posizione di riferimento o posizione di partenza. 9-48
Rapporti topografici Nel descrivere il rapporto delle parti del corpo o le posizioni di un oggetto esterno rispetto al corpo, è necessario utilizzare i rapporti topografici. 9-49
Di seguito sono riportati i termini comunemente utilizzati 1: anteriore: verso la parte anteriore del corpo craniale: verso l estremità superiore del corpo caudale: verso l estremità inferiore del corpo centrale: profondo: al o verso il centro del corpo destro: a o verso destra distale: distante dal centro del corpo dorsale: verso il dorso del corpo o delle estremità esterno: laterale, verso fuori fibulare: lato della fibula inferiore: verso il basso in posizione eretta laterale: in direzione opposta al piano mediano medio: nel mezzo mediano: sul piano mediano 9-50
Di seguito sono riportati i termini comunemente utilizzati 2: mediale: verso il piano mediano palmare, volare: verso la palma della mano periferico, superficiale: verso la superficie del corpo plantare: verso la pianta del piede posteriore: verso la parte posteriore del corpo profondo: in profondità prossimale: in prossimità del centro del corpo radiale: dal lato del radio sinistro: a o verso sinistra superficiale: alla superficie superiore: verso l alto in posizione eretta tibiale: dal lato della tibia ulnare: dal lato dell ulna ventrale: verso la superficie ventrale dal corpo o delle estremità 9-51
Ordine sistematico Anteriore-posteriore Destro-sinistro Distale-prossimale Dorsale-ventrale Esterno-interno Inferiore-superiore Caudale-craniale Laterale-mediale Profondo-superficiale 9-52
Movimenti Abduzione: allontanamento dal piano mediano del corpo Adduzione: avvicinamento al piano mediano del corpo Anteroversione: inclinazione in avanti Retroversione: inclinazione indietro Estensione: movimento per cui un segmento tende a porsi sullo stesso piano di un altro, allineamento di più segmenti Flessione: movimento per cui un segmento tende a formare con un altro un angolo sempre più acuto, allineamento di più segmenti. 9-53
Movimenti Pronazione: rotazione all interno Supinazione: rotazione all esterno Elevazione: sollevamento sopra l orizzontale Rotazione: movimento completo compiuto da un segmento intorno al proprio asse. Circonduzione: movimento per cui un segmento descrive un cono, ad apice corrispondente al capo articolare 9-54
ASSI Asse longitudinale (verticale) l asse longitudinale del corpo è perpendicolare alla base di appoggio quando il corpo è nella stazione eretta Asse trasversale (orizzontale) l asse, perpendicolare all asse longitudinale, è diretto da sinistra a destra Asse sagittale asse diretto dalla superficie posteriore alla superficie anteriore, è perpendicolare ai due assi precedenti 9-55
PIANI Piano sagittale o mediano è il piano che passa per gli assi longitudinale e sagittale e divide il corpo in due parti, destra e sinistra Piano frontale o coronale è il piano che passa per gli assi trasversale e longitudinale e divide il corpo in due parti, anteriore e posteriore. Piano trasversale è il piano situato perpendicolarmente al piano sagittale ed al piano frontale e divide il corpo in due parti, 9-56
9-57
Piano sagittale o mediano Il piano sagittale, definito come il piano di simmetria del corpo. 9-58
Piano sagittale o mediano Nel ciclismo il movimento avviene prevalentemente sul piano sagittale 9-59
Piano frontale o coronale Esempi di movimenti sul piano frontale 9-60
Piano trasversale 9-61
FORME DI MOVIMENTO La maggior parte dei movimenti dell uomo sono una combinazione complessa di movimenti lineari ed angolari. Poiché i movimenti lineari ed angolari sono forme pure di movimento, quando viene eseguita l analisi è utile dividere i movimenti complessi nelle loro componenti lineari ed angolari. 9-62
MOVIMENTI LINEARI Il movimento lineare può essere pensato come il movimento lungo una linea. Se la linea è diritta, il moto è rettilineo. Se la linea è curva, il movimento è curvilineo. 9-63
IL MOVIMENTO ANGOLARE Il movimento angolare è la rotazione intorno ad una linea immaginaria centrale detto asse di rotazione, che è perpendicolare al piano in cui si verifica la rotazione. Quando un ginnasta esegue una granvolta alla sbarra, l'intero corpo ruota, con l'asse di rotazione passante per il centro della sbarra. 9-64
FORME DI MOVIMENTO La maggior parte dei movimenti dell uomo sono una complessa combinazione di: Movimenti lineari Movimenti angolari 9-65
MOVIMENTO GENERALE Quando sono combinati traslazione e rotazione, il movimento risultante è un movimento generale. Un pallone calciato oltre fine zona, trasla attraverso l'aria e contemporaneamente ruota attorno ad un asse centrale Il movimento umano è composto di solito da movimenti generali, piuttosto che da puri movimenti lineari o angolari. 9-66
MOVIMENTO GENERALE 9-67
Assi di Rotazione L articolazione della spalla ha 3 gradi di libertà è un articolazione multiassiale. Le altre articolazioni sono monoassiali o biassiali 9-68
Flessione, Estensione e Iperestensione Flessione riduce l angolo di una articolazione Estensione raddrizza e riporta in posizione anatomica Iperestensione = estensione oltre I 180 9-69
Flessione, Estensione e Iperestensione 9-70
Abduzione e Adduzione Abduzione è un movimento di allontanamento di un arto dalla linea mediana Iper abduzione solleva il braccio dietro o avanti sopra la testa Adduzione è un movimento che avvicina alla linea mediana 9-71 Iper adduzione es. Incrociare le dita
Elevazione e Depressione L Elevazione è un movimento che solleva un osso verticalmente Es. Le mandibole sono sollevate durante un morso e le clavicole in una scrollata. La Depressione è l abbassamento delle mandibole e delle spalle. 9-72
Protrazione e Retrazione La Protrazione è un movimento anteriore sul piano orizzontale Spinge la mandibola avanti, le spalle e il bacino La Retrazione è un movimento che porta verso dietro 9-73
Circonduzione Movimento di una parte del corpo, di cui una estremità descrive una linea prossima ad un circolo e, generalmente, di massima ampiezza, mentre l estremità opposta fa perno. 9-74
Rotazione Movimento sull asse longitudinale rotazione del tronco, della gamba, del capo o delle braccia La rotazione mediale gira l arto verso l interno La rotazione laterale gira l arto verso l esterno 9-75
Supinazione e Pronazione Nell avambraccio e nel piede Supinazione rotazione dell'avambraccio in modo che il palmo sia rivolto in avanti Inversione e abduzione del piede (appoggio mediale del piede) Pronazione Rotazione dell avambraccio in modo che il palmo sia rivolto verso l esterno Eversione e abduzione del piede (appoggio laterale del piede) 9-76
Movimenti del capo e del tronco Flessione, iperestensione e flessione della colonna vertebrale 9-77
Rotazione del tronco e del capo Rotazione a destra del tronco; e del capo 9-78
Movimenti della Mandibola Protrazione retrazione della mandibola Escursione laterale = movimento laterale Escursione mediale = movimento di ritorno alla linea mediana macinazione da lato a lato durante la masticazione 9-79
Movimenti delle mani e delle dita Flessione radiale e ulnare Abduzione delle dita e del pollice Opposizione del pollice per avvicinarsi o toccare la punta delle dita Ritorno alla posizione anatomica 9-80
Movimenti del piede La dorsiflessione è il sollevamento delle dita dei piedi come quando si oscilla il piede in avanti in un passo (contatto del tallone) La flessione plantare è l'estensione del piede in modo che le dita sono rivolte verso il basso come in punta di piedi L inversione è un movimento in cui la pianta del piede si flette medialmente L eversione è una rotazione laterale della pianta del piede 9-81
L'anca L'anca è l'articolazione prossimale dell'arto inferiore ed è caratterizzata da tre gradi di libertà descritti secondo i seguenti assi: 1.un asse trasversale o medio laterale situato su un piano frontale passante per il centro dell'articolazione ed orizzontale. Rispetto a questo asse si effettuano i movimenti di flesso-estensione; 9-82
L'anca 2. un asse antero-posteriore, posto su un piano sagittale passante per il centro dell'articolazione ed orizzontale. Rispetto al quale si effettuano i movimenti di adduzioneabduzione, 3. un asse verticale che, quando l'anca è nella posizione di riferimento (soggetto in postura eretta), è molto vicino all'asse longitudinale dell'arto inferiore (asse che congiunge la testa del femore con il centro dei malleoli, nella posizione di postura eretta del soggetto). Rispetto a questo asse, si effettuano movimenti di rotazione, esterna ed interna. 9-83
L'anca Questi movimenti si svolgono a livello di un articolazione singola, articolazione che realizza, infatti, un giunto sferico. La posizione anatomica o di riferimento per i movimenti dell'anca è quella con il soggetto in postura eretta. Questa posizione è valida anche per l'articolazione del ginocchio e della caviglia 9-84
I movimenti di flessione La flessione è il movimento che porta la parte anteriore della coscia verso il tronco, per cui la coscia e tutto l'arto inferiore si trovano anteriormente a un piano frontale passante per il centro dell'articolazione. L'ampiezza massima della flessione è condizionata da diversi fattori: a seconda che essa sia di tipo attivo o passivo e dalla flessione del ginocchio. Nei movimenti attivi dell'anca la flessione è di circa 90 con ginocchio esteso e di 120 con ginocchio flesso. Nella flessione passiva i valori cambiano rispettivamente in 120 e 140. 9-85
I movimenti di estensione L'estensione è il movimento che porta l'arto inferiore posteriormente al piano frontale. Come per la flessione la sua ampiezza è differente a seconda che sia di tipo attivo o passivo e che avvenga a ginocchio flesso o esteso. I valori tipici per un estensione attiva sono: 20 e 10 rispettivamente per ginocchio esteso e ginocchio flesso. I valori caratteristici per un estensione passiva sono 20 e 30, rispettivamente per un affondo a ginocchio esteso e per ginocchio flesso tirato all'indietro. 9-86
I movimenti di abduzione L'abduzione è il movimento che porta l'arto inferiore esternamente allontanandolo dal piano di simmetria del corpo. L'abduzione dell'anca, misurata come angolo tra l'asse longitudinale dell'arto inferiore e l'asse formato dall'intersezione del piano sagittale e frontale, raggiunge i 45 se è di tipo attivo ma può arrivare a 180 in movimenti passivi come nella "staccata frontale" di una ginnasta. 9-87
I movimenti di adduzione L'adduzione è il movimento che porta l arto ad avvicinarsi al piano di simmetria del corpo umano. A causa del contatto degli arti inferiori non esiste un movimento di adduzione "puro"; esso è possibile solo se accompagnato da una lieve flessione o estensione dell'anca. Poiché il movimento di adduzione dipende dal grado di flessione o estensione dell'anca non si parla di escursione angolare tipica. 9-88
I movimenti di rotazione interna ed esterna Questi movimenti avvengono rispetto all'asse verticale dell'articolazione. La rotazione esterna è il movimento che porta la punta del piede in fuori, quella interna lo porta in dentro. La relativa escursione massima viene misurata con il ginocchio flesso di 90. A partire da questa posizione quando la gamba si inclina in fuori si misura la rotazione interna, la cui ampiezza massima varia da 30 a 40. Quando la gamba si inclina in dentro si misura la rotazione esterna, che ha un'ampiezza massima di 60. 9-89
Il ginocchio Il ginocchio è l'articolazione intermedia dell'arto inferiore. E' un'articolazione che ha principalmente due gradi di libertà, la flesso-estensione, la rotazione interna-esterna. Il primo predomina in ampiezza sul secondo, il quale può avvenire solamente quando il ginocchio è in posizione di flessione. 9-90
I movimenti di flessione e di estensione La flessione è il movimento che avvicina la faccia posteriore della gamba alla faccia posteriore della coscia. E' considerato come il movimento che avviene rispetto ad un asse posto sul piano frontale e che attraversa orizzontalmente i due condili femorali (asse di flesso-estensione). 9-91
I movimenti di flessione e di estensione Poiché l'asse di flesso-estensione è orizzontale, a causa del valgismo fisiologico del ginocchio, esso forma un angolo di 93 con l'asse della gamba, e di 81 con il così detto asse anatomico del femore (asse della diafisi femorale). Ne consegue che durante la flessione completa, l'asse longitudinale, della gamba non si mantiene sul piano sagittale: il tallone si sposta medialmente, e quindi ad una flessione si accompagna sempre una adduzione. L'estensione è il movimento per il quale, a partire dalla posizione anatomica, è possibile provocare, passivamente, movimenti di estensione limitati a 5 o 10 a partire dalla posizione di riferimento. 9-92
I movimenti di rotazione interna ed esterna La rotazione interna-esterna della gamba attorno al suo asse longitudinale avviene solamente quando il ginocchio è flesso. La posizione di riferimento utilizzata per la sua misura è con il soggetto seduto a gambe pendenti, con una flessione del ginocchio pari a 90 gradi. In queste condizioni la rotazione interna, porta la punta del piede in dentro mentre la rotazione esterna la porta in fuori. L'angolo è quello che l'asse del piede forma con la sua posizione di riferimento. I valori tipici sono di 30 e 40, rispettivamente per la rotazione interna ed esterna. 9-93
I movimenti di abduzione-adduzione Il ginocchio non possiede questo grado di libertà. Esiste tuttavia un lieve movimento che la gamba può compiere intorno ad un asse perpendicolare all'asse di flesso-estensione e all'asse della gamba. Nella posizione di riferimento utilizzata per la valutazione della rotazione intera-esterna la gamba presenta un breve movimento passivo di abduzione-adduzione che però scompare del tutto a ginocchio esteso; se questo movimento persiste anche a ginocchio esteso il comportamento va ritenuto patologico. A causa del valgismo fisiologico del ginocchio durante la flessione, la gamba si porta verso il piano di simmetria del corpo, movimento che sul piano frontale può essere visto come un movimento di adduzione. Il valore tipico di questo angolo è 10-15. 9-94
La caviglia e il piede La caviglia e le articolazioni del piede permettono a quest'ultimo un movimento caratterizzato da tre assi e tre gradi di libertà: un asse trasversale passante tra i malleoli: esso corrisponde all'asse di rotazione dell'articolazione tibio-tarsica, su cui si effettuano i movimenti di flesso-estensione (flessione dorsale e flessione plantare rispettivamente), l'asse longitudinale della gamba intorno al quale si effettuano i movimenti di abduzione ed adduzione l'asse longitudinale del piede intorno al quale si effettuano i movimenti di rotazione interna esterna. 9-95
La caviglia e il piede Mentre il movimento di flesso-estensione è conferito alla caviglia, gli altri due gradi di libertà del piede sono da attribuire, anche se in rapporti differenti, all'articolazione astragalo-calcaneale, medio-tarsica, tarso-metatarsica scafo-cuboidea. Il ruolo che le articolazioni del piede rivestono in realtà è duplice, infatti oltre a dare al piede i gradi di libertà menzionati hanno l'importante compito di adattarlo alle asperità del terreno modificandone la sua forma, e di creare tra suolo e gamba un sistema di ammortizzatori che dia al passo elasticità e scioltezza. 9-96
La caviglia e il piede Le caratteristiche cinematiche del piede risultano quindi piuttosto complesse, data anche la natura di questa estremità e la diversità delle funzioni che è chiamata/deputata a compiere: di presa, di equilibrio stazionario, sensitivi, etc. 9-97
I movimenti di flessione e di estensione La posizione di riferimento per la flesso-estensione del piede si realizza quando il piano plantare è perpendicolare all'asse longitudinale della gamba. Partendo da questa posizione, la flessione del piede (che come si è detto può essere attribuita alla caviglia), è il movimento che avvicina il dorso del piede alla faccia anteriore della gamba, mentre l'estensione del piede allontana il dorso dello stesso dalla faccia anteriore della gamba e lo porta a disporsi sul prolungamento della stessa. L'angolo di flesso-estensione del piede viene misurato come l'angolo che la pianta dei piede forma con l'asse verticale della gamba. In flessione questo angolo ha valori massimi tipici che variano da 20 a 30, mentre in estensione la sua ampiezza varia da 30 a 50 gradi 9-98
I movimenti di abduzione-adduzione La posizione di riferimento è con il piede sul piano orizzontale, in queste condizioni si ha un movimento di abduzione quando la punta del piede si porta in dentro, verso il piano di simmetria del corpo, mentre si ha un movimento di adduzione quando la punta del piede gira all'esterno e sì allontana dal piano di simmetria. L'ampiezza dei movimenti di adduzione-abduzione eseguiti unicamente nel piede varia dai 35 ai 45. Va tenuto presente che il movimento del piede sul piano orizzontale può essere aumentato grazie alla somma delle rotazioni esterne interne del ginocchio e dell'anca che possono portare il piede ad abduzioni di 90. 9-99
I movimenti di rotazione interna-esterna La posizione di riferimento è quella definita per il movimento di flesso-estensione. La rotazione interna è il movimento che orienta la pianta del piede verso l'interno, questo movimento viene indicato come supinazione. L'ampiezza di questo movimento è di circa 50. La rotazione esterna è il movimento che orienta la pianta del piede verso l'esterno, viene indicato come movimento di pronazione. L'ampiezza di questo movimento è circa la metà di quello di supinazione e varia dai 20 ai 25. 9-100