Dottorato_RUSSO
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This is the final result of a study on kinematics of Pole Walking

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Dottorato_RUSSO Presentation Transcript

  • 1. Università degli Studi dell’Aquila Dip. di Scienze e Tecnologie Biomediche Facoltà di Scienze Motorie Dottorato in Discipline delle Attività Motorie e Sportive Sviluppo di linee di ricerca applicata ai rilievi cinematici del movimento umano Studio di rilievi cinematici applicati al Pole Walking Tutor Coordinatore Dottorandoprof. Marco De Angelis prof.ssa Rosella Cardigno Dr. Luca Russo
  • 2. Il progetto di ricercaAnalisi delle risposte Cinematiche e Fisiologiche del Pole Walking svolto con diverse altezze di bastoniResponsabile progetto Prof. De Angelis M Operatori Dr. Russo L, Dr. Di Biase Arrivabene P Analisi statistica Dr. Masedu F, Prof. Valenti M 2
  • 3. Introduzione Pole Walking • Attività non competitiva che si svolge all’aperto • Utilizzo di bastoni specifici che coinvolgono anche gli arti superiori (Kukkonen-Harjula 2007; Hansen 2008; Hansen 2009; Schiffer 2010) • Molto utilizzato per aumentare la spesa calorica come alternativa alla corsa e inserito in programmi per la promozione dell’attività fisica (Wanner 2010) • Diversi milioni di praticanti nel mondo (British NW 2010; INWA 2010; Midlands NW 2010)Kukkonen-Harjula et al. Scand J Med Sci Sports; 2007, 17(4):316-323.Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.Hansen, Smith. J Strength Cond Res; 2009, 23(4):1187-1194.Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2010, posted 28 NovWanner et al. Br J Sports Med; 2010, on line 9 AugBritish Nordic Walking. Available at: http://www.britishnordicwalking.org.uk/NordicWalking.aspx.International Nordic Walking Association. Avaible at: http://inwa-nordicwalking.com. 3Midlands Nordic Walking. Available at: http://www.midlandsnordicwalking.org/whatisnordicwalking.php.
  • 4. www.nordicwalkingmonviso.com/benefici Introduzione Come per ogni attività fisica di massa e non regolamentata il web impazza di consigli, correzioni e pareri spesso non verificati scientificamente 4
  • 5. Introduzione Pole Walking vs Walking: letteratura (1) • ↑ Vo2 e HR in PW rispetto W (Rodgers 1995, Porcari 1997, Church 2002, Schiffer 2006, Saunders 2008, Figard-Fabre 2010) • ≡ RPE (Rodgers 1995,Church 2002, Saunders 2008, Figard-Fabre 2010) • Carichi articolari non ridotti ma con risultati controversi (Brunelle 1998; Schwameder 1999; Willson 2001; Kleindienst 2006; Hansen 2008; Stief 2008; Fregly 2009; Schena 2009; Jensen 2010) Brunelle et al. Res Q Exerc Sport; 1998, 69(Suppl.):A30.Rodgers et al. Med Sci Sports Exerc; 1995, 27(4):607-611. Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978.Porcari et al. Res Q Exerc Sport; 1997, 68(2): 161-166. Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.Church et al. Res Q Exerc Sport; 2002, 73(3):296-300. Kleindienst et al. Sportverletz Sportschaden.; 2006, 20(1):25-30.Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2006, 98:56-61. Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.Saunders et al. J Strength Cond Res; 2008, 22(5):1468-14674. Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359.Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151. Fregly et al. J Orthop Res; 2009, 27(8):1016-1021. Schena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572. 5 Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov
  • 6. Introduzione Pole Walking vs Walking: letteratura (2) • Prevalenza di studi sul modello di movimento degli arti inferiori rispetto W (Schwameder 1999; Willson 2001; Kleindienst 2006; Hansen 2008; Stief 2008; Fregly 2009; Jensen 2010) • Vasto utilizzo di velocità autoselezionate (Willson 2001; Hansen 2008; Fregly 2009; Jensen 2010) • Altezza dei bastoncini classica circa 2/3 altezza soggetto (Schwameder 1999; Regelin 2004; Rist 2004; ANI 2010) • Attenzione sui bastoncini focalizzata su comfort, forze applicate ed effetti su parametri metabolici (De Angelis 2009; Hansen 2009; Schena 2009; Schiffer 2009; Schiffer 2010) Rist et al. Sportothopädie und Sporttraumatologie; 2004, 20:247-250.Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978. Regelin et al. BLV, München; 2004Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147. Associazione Nordic Fitness Italia. Available at http://www.nordicwalking.it/i-bastoncini.it.Kleindienst et al. Sportverletz Sportschaden.; 2006, 20(1):25-30. De Angelis et al. 3° MS&H Congress; 2009, BoA:38.Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441. Hansen, Smith. J Strength Cond Res; 2009, 23(4):1187-1194.Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359. Schena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572.Fregly et al. J Orthop Res; 2009, 27(8):1016-1021. Schiffer et al. Med Sci Sports Exerc; 2009, 41(3):663-668 6Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2010, posted 28 Nov
  • 7. Scopo dello studio Assenza di informazioni e di modelli cinematici del PW full body Assenza di informazioni degli effetti dell’altezza dei bastoni sul PW Assenza di dati certi di confronto tra PW e W sia meccanico che metabolicoComparazione meccanica Variazioni cinematiche del PW classico vs W PW svolto con bastoni di(arti superiori e inferiori) Ricerca di possibili differente altezza predittori cinematici del Vo2 misurato nel PW Stessa velocità e stessa pendenza 7
  • 8. Metodi Soggetti Item Media (DS)12 maschi Età (anni) 21,1 (0,7) Peso (kg) 68,9 (6,1) Altezza (m) 1,74 (0,05) BMI 22,7 (1,6) % grasso 12,8 (2,7) Criteri di inclusione: Soggetti volontari, in salute e moderatamente attivi. Non esperti nella tecnica del PW 8
  • 9. MetodiStrumentazioni • Bastoncini telescopici (Skitrab, Bormio - Italy) con inserti specifici per PW (Swix, Lillehammer – Norway) • Sistema SMART 4 telecamere + software SMART Analyzer (BTS Bioengineering, Garbagnate Milanese – Italy; sample rate 60 Hz) • Metabolimetro portatile K4b2 (Cosmed, Roma, Italy) • Treadmill motorizzato Cosmed T170 (Cosmed, Roma, Italy) 9
  • 10. Metodi Protocollo Modello posizionamento marker Marker posizionati sui reperi anatomici piùcomuni utilizzati nell’analisi del PW e in altri studi divalutazione delle strategiedi movimento (Schwameder 1999; Willson 2001; Leardini 2007; Sibella 2007; Ferrari 2008; Hansen 2008; Stief 2008; McGinley 2009; Manca 2010; Jensen 2010)Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978.Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.Leardini et al. Gait Posture; 2007, 26(4):560-571.Sibella et al. Hum Mov Sci; 2007, 26(6):841-852.Ferrari et al. Gait Posture; 2008, 28(2):207-216.Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359.McGingley et al. Gait Posture; 2009, 29(3):360-369.Manca et al. Gait Posture; 2010, 32(2):282-284. 10Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov
  • 11. Metodi Protocollo Modello provePW55% (bastoncino al 55% dell’altezza soggetto)PW65% (bastoncino al 65% dell’altezza soggetto)PW75% (bastoncino al 75% dell’altezza soggetto) 11
  • 12. Metodi Protocollo Dettaglio sequenza temporale • Due settimane di training (60 min/die; 3 die/sett) PRE-TEST • Assegnazione sequenza test randomizzata • Misurazione antropometrica • 4 condizioni di test: W, PW55%, PW65%, PW75% • Ogni giorno 3 prove a differenti velocità (4,5,6 Km/h) nella TEST condizione estratta. Durata 10 min. Recupero 20 min Altezza del bastone misurata dal terminale del puntale NOTE all’aggancio del lacciolo Durante ogni test venivano registrati i dati metabolici di VO2 (ml*min-1*kg-1) e al termine di ogni prova veniva registrato l’RPE dei soggetti attraverso una scala di Borg CR-10 (Borg 1985)Borg et al. Eur J Aplpl Physiol Occup Physiol; 1985, 54(4):343-349. 12
  • 13. Misurazioni parte superiore del corpo MetodiC7 - spostamento verticale (cm)C7 - accelerazione verticale di picco (m*s-2)Gomito - spostamento orizzontale (cm)Gomito - Δ angolo al gomito ( )Gomito - velocità avanzamento (m*s-1)Rachide - inclinazione in avanti ( )S1 - spostamento verticale (cm) 13
  • 14. Metodi Misurazione parte inferiore del corpoPiedi - ampiezza di passo (m)Piedi - frequenza di passo (Hz) È stato poi calcolato un rapporto tra l’ampiezza di passo e lo spostamento orizzontale del gomito (Piede/Gomito) nelPW e nel W al fine di valutare se l’eserciziodel PW comporta un’alterazione meccanica del cammino in rapporto al W. 14
  • 15. Metodi Misurazioni bastoniPunta bastoncino – spostamento orizzontale (m)Bastoncino - frequenza di movimento (Hz)Bastoncino - inclinazione minima del bastone ( )Bastoncino - inclinazione massima del bastone( )Bastoncino - Δ inclinazione del bastone ( ) 15
  • 16. Metodi Analisi dati• TEST DI NORMALITÀ DEL CAMPIONE: Test di Kolmogorov-Smirnov• TEST PER COMAPARAZIONE DELLE MEDIE: T-Test per dati appaiati ANOVA per misure ripetute• TEST PER CORRELAZIONI TRA DATI: Correlazione lineare con coefficiente prodotto- momento di Pearson 16
  • 17. Risultati 4 km*h-1 5 km*h-1 6 km*h-1 p p p Parametro Value Value Value C7 - accelerazione verticale (m*s-2) 0.805 0.127 0.002* C7 - spostamento verticale (cm) 0.010* 0.000* 0.007* Corpo Gomito - spostamento orizzontale (cm) 0.002* 0.001* 0.001*superiore Gomito - Δ angolo al gomito ( ) 0.005* 0.141 0.970 Gomito - velocità avanzamento (m*s-1) 0.003* 0.001* 0.000* Rachide – inclinazione avanti ( ) 0.109 0.032* 0.067 S1 - spostamento verticale (cm) 0.001* 0.033* 0.020* Piedi – ampiezza passo (m) 0.036* 0.000* 0.006* Corpo Piedi – frequenza passo (Hz) 0.750 0.004* 0.010* inferiore Rapporto Piede/Gomito (cm) 0.023* 0.004* 0.005*PW65% vs W; *: differenza significativa 17
  • 18. Risultati C7 r = 0.65 p = 0.022 r = 0.74 p = 0.006con Δ angolo Gomito con Ampiezza mov. 18 Bastoncino
  • 19. Risultati Gomitor = 0.76 p = 0.004 con Ampiezza mov. Bastoncinor = 0.71 p = 0.009 con Ampiezza passo 19
  • 20. Risultati S1 r = 0.98 p = 0.000 conr = 0.54 p = 0.072 con VO2 Spostamento vert. C7 r = 0.87 p = 0.000 con r = 0.59 p = 0.043 r = 0.64 p = 0.024 con20 Spostamento vert. C7 con VO2 Ampiezza mov. Bastoncino
  • 21. RisultatiRachider = 0.53 p = 0.077 21 con VO2
  • 22. RisultatiPiedi 22
  • 23. RisultatiPiede / Gomito 23
  • 24. RisultatiGomitor = 0.61 p = 0.036 24 con VO2
  • 25. RisultatiBastoncini 25
  • 26. RisultatiBastoncini 26
  • 27. Risultati Bastoncinir = 0.63 p = 0.027 27 con VO2
  • 28. Risultati Rachide 4 km*h-1 5 km*h-1 6 km*h-1 VO2 PW75% VO2 PW75% VO2 PW75% Parametro r r r (p) (p) (p) 0.71 0.69 0.71 Rachide – inclinazione avanti ( ) (0.010*) (0.014*) (0.010*)PW75%; *: differenza significativa 28
  • 29. Discussione Aspetti innovativi dello studio • Utilizzo di un modello di marker per lo studio di alcuni parametri della parte superiore del corpo • Valutazione degli effetti dell’utilizzo di altezze diverse dei bastoncini sul PW svolto in piano • Utilizzo di velocità fisse e uguali per tutti i soggetti e tutte le condizioni di test I risultati indicano che l’esercizio del PW differisce significativamente dal W non solo da un punto di vista metabolico come sottolinea gran partedella letteratura, ma anche cinematico, soddisfacendo così il primo scopo dello studio. 29
  • 30. DiscussioneConsiderazioni pratiche sulle differenze PW-W (1) • I segmenti della parte superiore del corpo sembrano essere implicati al pari di quelli inferiori nello spiegare le differenze tra PW e W • Il movimento angolare del gomito influenza l’ampiezza di passo e di movimento del bastoncino. Quanto maggiore sarà il movimento angolare del gomito e tanto maggiore sarà l’ampiezza di passo nel PW, ma ancor più l’ampiezza di movimento del bastoncino • La velocità di avanzamento del gomito (fase di oscillazione libera da contatti del bastoncino con il terreno), significativamente inferiore nel PW rispetto al W, potrebbe essere influenzata da un “disturbo” coordinativo generato dalla capacità di dover gestire un bastoncino che deve essere “riappoggiato” correttamente a terra per spingere nuovamente 30
  • 31. Discussione Considerazioni pratiche sulle differenze PW-W (2) • Lo spostamento verticale di S1 è l’unico parametro cinematico che nel PW65% si correla significativamente con VO2. Sembra quindi che i soggetti praticando PW tendano a sollevare maggiormente il bacino in fase di spinta coinvolgendo probabilmente un maggior numero di muscoli di quelli impegnati nel W e aumentando di conseguenza il VO2 dell’esercizio nel PW • Come suggerisce la INWA e altri autori (Figard-Fabre 2010) l’inclinazione in avanti del rachide è importante. Il PW tende a far inclinare maggiormente la schiena in avanti probabilmente per appoggiarsi meglio sul bastoncino e per spingerlo. Questo dato è sempre superiore nel PW rispetto al W, in accordo con altri autori (Schena 2009). Probabilmente una leggera inclinazione del rachide verso avanti potrebbe favorire lo svolgimento del PW favorendo la spinta a terra del bastoncino e dell’arto inferiore contro lateraleSchena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572. 31Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151.
  • 32. Discussione Considerazioni pratiche sulle differenze PW-W (3) • L’ampiezza di passo risulta essere significativamente maggiore nel PW rispetto al W in accordo con i risultati di Willson (2001). Le differenze nell’ampiezza di passo tra i due esercizi sono dell’ordine dei 3cm, mentre Willson (2001) riportava differenze di circa 20cm. Ciò dipende dalle differenti procedure di test dei due studi: velocità fisse vs velocità auto selezionate per entrambi gli esercizi • L’aumento di ampiezza di passo a velocità costante comporta che la frequenza di passo del PW diminuisca significativamente rispetto al W con valori molto simili ad altri autori (Perrey 2008) • La variazione significativa del rapporto Piede/Gomito (inteso come un parametro “coordinativo”) indica una alterazione nel PW della meccanica classica del W, probabilmente contribuendo all’aumento del VO2 dell’esercizioWillson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147. 32Perrey et al. J Sports Sci & Med; 2008, 7:32-38.
  • 33. DiscussioneConsiderazioni pratiche sull’altezza dei bastoni (1) • I risultati indicano un ristretto numero di differenze nell’utilizzo di bastoncini di altezze differenti rispetto alla classica (PW65%) • Tra le differenze spicca il movimento angolare del gomito: significativamente maggiore con l’utilizzo dei bastoncini più alti (PW75%). Probabilmente un bastoncino più alto richiede maggiore flessione del gomito in fase di richiamo del bastoncino e quindi un maggior movimento in termini di flesso estensione totale del gomito. Non si può attribuire questa differenza all’ampiezza di movimento dei bastoncini in quanto questo parametro non mostra differenze significative tra i diversi bastoncini. L’escursione angolare al gomito si correla significativamente con il VO2 del PW75%. L’aumento dell’escursione angolare del gomito aumenta i muscoli attivati e quindi il VO2 33
  • 34. Discussione Considerazioni pratiche sull’altezza dei bastoni (2) • I bastoncini più lunghi restano sempre più inclinati di quelli più corti, rispettando maggiormente i suggerimenti della INWA e di altri autori (Figard-Fabre 2010) nel mantenere i bastoncini in posizione diagonale. Le differenze sempre solo ai limiti della significatività, rispetto a PW65%, suggeriscono l’utilizzo di bastoncini più lunghi nello svolgimento del PW in piano mantenendo il bastoncino più inclinato e spingendo meglio a terra favorendone il recupero e aumentando il tempo di contatto al suolo. • Il rapporto Piede/Gomito resta costante, per tanto l’altezza dei bastoncini non sembra portare cambiamenti coordinativi nel PW • L’inclinazione del rachide rimane costante tra altezze diverse di bastoni essendo un parametro caratteristico del PW. Inoltre si correla significativamente con il VO2 del PW75%. È importante mantenere una certa inclinazione verso l’avanti nel PW. 34Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151.
  • 35. Conclusioni• I risultati di questo studio confermano l’idea che il PW possa essere una valida alternativa al W classico con variazioni meccaniche gestibili anche da neofiti• Nell’ottica di un maggior consumo a fini di aumento della spesa energetica (es. perdita di peso) è importante allungare il passo e diminuirne la frequenza, mantenendo il rachide in leggera inclinazione anteriore. Si può ipotizzare che aumentando l’ampiezza del movimento del bastoncino sul piano sagittale aumenti anche il tempo di spinta a terra, coinvolgendo la muscolatura estensoria dell’arto superiore per più tempo, inducendo così un aumento della spesa energetica dell’esercizio• La scelta dell’altezza dei bastoncini nel PW in piano si potrebbe orientare verso un’altezza maggiore di quella classicamente utilizzata. Un bastoncino più alto (75% dell’altezza del soggetto) si mantiene più inclinato durante l’esercizio rispettando meglio le linee guida di questa attività senza modificare l’RPE dell’esercizio. Si consiglia ai praticanti di acquistare dei bastoncini telescopici al fine di poterne regolare l’altezza in base alle necessità e alle caratteristiche del terreno 35
  • 36. Conclusioni Va sottolineato che il campione di studio era volutamente costituito di soggetti non esperti al fine di descrivere quelli che potessero essere i cambiamenti della tecnica di camminata in soggetti neofiti che si cimentano da poco in questa attività.Per tale motivo questi risultati andrebbero implementati da altri autori e con altri studi, attraverso la valutazione dei medesimi parametri cinematici su un campione maggiore di soggetti oppure su esperti alla pratica del PW o ancora espandendo il campo di indagine allostudio delle variazioni cinematiche del PW in condizioni di pendenza o durante lo svolgimento di questa attività in ambienti aperti 36
  • 37. Università degli Studi dell’Aquila Dip. di Scienze e Tecnologie Biomediche Facoltà di Scienze Motorie Dottorato in Discipline delle Attività Motorie e Sportive Sviluppo di linee di ricerca applicata ai rilievi cinematici del movimento umano Studio di rilievi cinematici applicati al Pole Walking Grazie per l’attenzione Tutor Coordinatore Dottorandoprof. Marco De Angelis prof.ssa Rosella Cardigno Dr. Luca Russo