Analisi dei fattori di rischio biomeccanici e meccanismi di lesione nell'infortunio agli ischiocrurali del velocista

Università Telematica Pegaso

Corso di laurea in Scienze motorie

Insegnamento di Fondamenti di biomeccanica del movimento umano

Titolo elaborato

Analisi dei fattori di rischio biomeccanici e meccanismi di lesione nell’infortunio agli ischiocrurali del velocista

Relatore: Candidato:

Chiar.ma Prof.ssa Sharon Mermet Marco Taddei

0502003012

Anno Accademico 2023-2024

Indice

Introduzione

Capitolo 1: Anatomia e biomeccanica funzionale dell’apparato locomotore

1.1 Colonna vertebrale............................................................................................................... 1

1.2 Cintura pelvica .................................................................................................................... 2

1.3 L'anca .................................................................................................................................. 4

1.3.1 Movimenti .................................................................................................................... 6

1.3.2 Muscoli ........................................................................................................................ 8

1.4 Ischiocrurali ........................................................................................................................ 9

1.4.1 Semimembranoso ...................................................................................................... 10

1.4.2 Bicipite femorale e semitendinoso ............................................................................. 11

1.4.2.1 Architettura ......................................................................................................... 13

1.4.2.2 Parte distale e inserzione ..................................................................................... 14

1.5 Struttura muscolare e trasmissione della forza ................................................................. 15

1.6 La fascia ............................................................................................................................ 16

1.6.1 I vari tipi di fascia ...................................................................................................... 16

1.6.2 Biotensigrità ............................................................................................................... 18

1.6.3 I meridiani miofasciali ............................................................................................... 18

1.6.3.1 Le regole del gioco: stazioni, espressi, locali, deragliamenti ............................. 19

1.6.3.2 La Linea Superficiale Posteriore ......................................................................... 20

1.6.3.3 La Linea Superficiale Posteriore nel dettaglio .................................................... 20

1.6.3.4 La linea superficiale frontale ............................................................................... 23

1.6.3.5 Le altre linee ........................................................................................................ 28

Capitolo 2: Analisi meccanica dei 100 metri

2.1 Le fasi della gara ............................................................................................................... 34

2.2 La cinematica .................................................................................................................... 35

2.3 La dinamica ....................................................................................................................... 35

2.3.1 Direzioni della forza .................................................................................................. 36

2.3.2 Altri fattori ................................................................................................................. 42

2.4 Principi meccanici essenziali della fase di accelerazione ................................................. 43

2.5 Principi meccanici essenziali della fase lanciata ............................................................... 48

2.5.1 Posizione del tronco e azione delle braccia ............................................................... 53

2.5.2 Analisi dinamica ........................................................................................................ 54

Capitolo 3: Analisi biomeccanica dei 100 metri

3.1 Resistenza, forza e fulcro nella biomeccanica umana ....................................................... 59

3.2 Tipi di leve e meccaniche di movimento .......................................................................... 59

3.2.1 Leve dell'anca nella locomozione umana ................................................................... 60

3.2.2 Leve del ginocchio nella locomozione umana ........................................................... 60

3.3 Momenti di forza muscolare nelle articolazioni ............................................................... 60

3.4 Interazione tra bacino, anca e colonna vertebrale nella corsa ........................................... 61

3.5 Analisi biomeccanica dei movimenti dell'anca nei piani sagittale, frontale e trasverso.... 63

3.6 Muscoli importanti per la corsa ........................................................................................ 64

3.7 Come lavorano i muscoli biarticolari ................................................................................ 75

3.7.1 Il paradosso di Lombard ............................................................................................ 77

3.7.2 Analisi dei carichi laterali e mediali muscolari nel ginocchio ................................... 79

3.8 Dinamiche muscolari: ottimizzazione della forza e della direzione nella corsa ............... 80

3.9 Misurazione elettromiografica nella corsa ........................................................................ 85

3.10 Funzione degli ischiocrurali durante la corsa ................................................................. 86

3.10.1 Fase di oscillazione .................................................................................................. 86

3.10.1.1 Cinematica ........................................................................................................ 87

3.10.1.2 Cinetica ............................................................................................................. 87

3.10.2 Fase di appoggio ...................................................................................................... 88

3.10.2.1 Attivazione ........................................................................................................ 88

3.10.2.2 Cinematica ........................................................................................................ 89

3.10.2.3 Cinetica ............................................................................................................. 89

3.11 Analisi delle fasi della corsa ........................................................................................... 90

3.11.1 Fase di partenza ........................................................................................................ 90

3.11.2 Fase di accelerazione ............................................................................................... 90

3.11.3 Fase lanciata ............................................................................................................. 93

Capitolo 4: Biomeccanica ed efficienza energetica nella corsa

4.1 Interazione tra tessuto muscolare e sistema nervoso ...................................................... 103

4.2 La funzione meccanica dei tessuti passivi ...................................................................... 103

4.2.1 Trasferimento della forza ......................................................................................... 104

4.2.2 Il ruolo dei componenti elastici nella dinamica muscolare: ottimizzazione dell'energia e della forza ........................................................................................................................... 105

4.2.3 Preallungamento ed elasticità muscolare: riduzione del tempo di latenza e miglioramento delle prestazioni ............................................................................................ 108

4.2.4 Ammortizzazione dell'energia muscolare e prevenzione dei danni ......................... 109

4.2.5 Impatto della stiffness della componente elastica in serie sul rischio di lesioni ...... 111

4.3 Analisi dello stress nei materiali biologici ...................................................................... 111

4.3.1 Risposta dei materiali allo stress .............................................................................. 113

4.3.2 Rapporto di Poisson e deformazione da trazione ..................................................... 114

4.3.3 Deformazioni dei materiali: comportamento plastico ed elastico nei materiali biologici ................................................................................................................................ 115

4.3.4 Comportamento non lineare dei materiali biologici ................................................ 115

4.3.5 Distribuzione non uniforme della deformazione muscolare: implicazioni per le lesioni .................................................................................................................................... 115

4.4 Efficienza energetica e meccanica della corsa ................................................................ 116

4.4.1 Implicazioni per l'allenamento e la prestazione ....................................................... 117

4.5 Regolazione della stiffness, risonanza dei tessuti e dissipazione dell'energia all'impatto .............................................................................................................................. 118

Capitolo 5: Analisi dei fattori di rischio degli infortuni agli ischiocrurali

5.1 Incidenza e impatto degli infortuni agli ischiocrurali nei velocisti ................................. 120

5.2 Utilizzo dei diagrammi a corpo libero per analizzare le patomeccaniche nella corsa .... 120

5.3 Comprensione della patomeccanica dell'anca: un approccio basato sui diagrammi a corpo libero ..................................................................................................................................... 122

5.4 Gestione del carico, dissipazione dell'energia e variazioni biomeccaniche nell'anca durante la deambulazione ................................................................................................................... 123

5.5 Diagramma a corpo libero nello sprint: analisi delle forze e delle coppie torcenti sui muscoli ischiocrurali durante le fasi di appoggio e oscillazione .......................................... 125

5.6 Fattori che riducono l'efficienza dell'ammortizzazione degli impatti e la soglia tissutale nel sistema locomotore ............................................................................................................... 127

5.7 Implicazioni biomeccaniche della deambulazione: vantaggi meccanici, efficienza muscolare e rischio di lesioni ................................................................................................ 128

5.8 Lesioni da stiramento nei muscoli ischiocrurali: ruolo della giunzione miotendinea e dell'aponeurosi ...................................................................................................................... 130

5.9 Fattori di rischio intrinseci e estrinseci degli infortuni agli ischiocrurali ....................... 131

5.9.1 Fattori di rischio intrinseci modificabili ................................................................... 132

5.9.1.1 Morfologia della giunzione miotendinea e geometria dell'aponeurosi ............. 132

5.9.1.2 Il ruolo della forza muscolare ........................................................................... 133

5.9.1.3 Variabilità dei fasci muscolari degli ischiocrurali e il rischio di infortunio ..... 134

5.9.1.4 Influenza della forza muscolare sull'allungamento del bicipite femorale durante la fase di oscillazione nella corsa veloce .................................................................................. 135

5.9.1.5 Coordinazione intra- e intermuscolare ............... .............................................. 135

5.9.1.6 Il ruolo della potenza e della funzione balistica nelle lesioni ai muscoli posteriori della coscia ............................................................................................................................ 137

5.9.1.7 L'importanza della flessibilità, mobilità e ampiezza di movimento nella prevenzione degli infortuni agli ischiocrurali ....................................................................... 137

5.9.1.8 Implicazioni della funzione neuromuscolare e del controllo motorio nel rischio di lesioni agli ischiocrurali ........................................................................................................ 137

5.9.1.9 L'impatto dell'affaticamento muscolare sulle lesioni agli ischiocrurali ............ 138

5.9.2 Fattori di rischio estrinseci ....................................................................................... 139

5.9.2.1 Gestione dei carichi di lavoro e prevenzione degli infortuni agli ischiocrurali ........................................................................................................................... 139

5.10 Fattori di rischio per la tendinopatia prossimale agli ischiocrurali ............................... 139

5.11 Sintesi dei fattori di rischio degli infortuni agli ischiocrurali ....................................... 140

5.12 Identificazione delle fasi di rischio negli infortuni agli ischiocrurali durante i 100 metri ...................................................................................................................................... 142

5.13 Identificazione dei momenti critici per gli infortuni agli ischiocrurali nel ciclo di corsa ...................................................................................................................................... 143

Capitolo 6: Conclusione .......................................................................................................................... 145

Bibliografia .......................................................................................................................... 147

Introduzione

Gli infortuni agli ischio-crurali rappresentano una delle problematiche muscoloscheletriche più comuni e debilitanti per gli atleti, in particolare per i velocisti. Questi infortuni non solo compromettono la performance atletica, ma spesso richiedono lunghi periodi di recupero, con un rischio di recidiva che può raggiungere il 63%. La complessità delle lesioni agli ischio-crurali è dovuta alla natura biarticolare di questi muscoli, che li rende particolarmente vulnerabili durante le fasi critiche della corsa, come la fase di oscillazione e il contatto iniziale con il suolo.

Gli studi sui fattori di rischio per queste lesioni hanno identificato sia cause estrinseche, come il carico di lavoro e le condizioni ambientali, sia cause intrinseche, che includono la forza muscolare, la flessibilità, e precedenti infortuni. Tuttavia, nonostante le numerose ricerche condotte, le prove a supporto di questi fattori restano spesso deboli e contraddittorie, rendendo la prevenzione degli infortuni agli ischio-crurali una sfida ancora aperta.

L'obiettivo di questa tesi è quello di approfondire la comprensione dei fattori di rischio biomeccanici legati agli infortuni agli ischio-crurali, con particolare attenzione agli atleti velocisti. Attraverso l'analisi delle dinamiche biomeccaniche durante la corsa e la revisione dei modelli di prevenzione esistenti, questa ricerca mira a fornire indicazioni pratiche per ridurre l'incidenza di tali infortuni. Inoltre, verrà esaminato il ruolo della coordinazione intramuscolare e intermuscolare come potenziale fattore di prevenzione, sottolineando l'importanza di un approccio integrato e personalizzato per ogni atleta.

In un contesto in cui la letteratura scientifica esistente non ha ancora fornito risposte definitive, questa tesi si propone di colmare parte di queste lacune, offrendo una base più solida per lo sviluppo di strategie di prevenzione efficaci.

Capitolo 1: anatomia e biomeccanica funzionale dell’apparato locomotore

1.1 Colonna vertebrale

La colonna vertebrale svolge quattro funzioni essenziali. Innanzitutto, protegge il midollo spinale mediante un canale osteo-legamentoso. In secondo luogo, sostiene gran parte del peso del corpo, inclusi la testa, il tronco e gli arti superiori. Terzo, ammortizza le pressioni, sia interne che esterne, trasferendole al bacino o ridistribuendole ad altre parti del corpo come gli arti superiori, la testa e il tronco. Infine, consente il movimento del tronco, facilitando l'interazione tra le varie parti del corpo (Pirola, 2017).

La stabilità della colonna vertebrale dipende da elementi ossei, discali, legamentosi e muscolari. Ci sono tre pilastri fondamentali per la stabilità vertebrale: il supporto passivo fornito dalle strutture ossee e legamentose, il supporto attivo offerto dai muscoli e il controllo di questi muscoli esercitato dal sistema nervoso centrale. (Loiero, 2009)

I muscoli, oltre a giocare un ruolo fondamentale nel movimento della colonna vertebrale, sono essenziali per il trasferimento del peso tra la gabbia toracica e il bacino. Operando in modo coordinato, essi distribuiscono efficacemente i carichi esterni sul tronco, permettendo ai muscoli locali di gestire la forza residua trasferita al rachide lombare. Questa sinergia garantisce che durante le comuni attività quotidiane, la maggior parte delle sollecitazioni esterne sia assorbita dalla totalità dei muscoli, riducendo così l'impatto e lo stress sulla colonna lombare (Loiero, 2009).

I movimenti della colonna vertebrale sono: la torsione, più evidente a livello toracico, la flessione laterale, la flessione e l'estensione (soprattutto lombare). La colonna vertebrale toracica, a causa della sua struttura, ha una mobilità limitata, spingendo il focus della mobilità verso la colonna cervicale per il movimento della testa e la colonna lombare per il movimento del bacino e degli arti inferiori. Nella zona lombare, la mobilità sul piano sagittale cresce particolarmente nella giunzione di L5-S1. Le unioni tra L4-L5 e L5-S1 sono responsabili del 40%-50% del movimento totale sul piano sagittale nella regione lombare.

L'articolazione lombosacrale &egr