medicina dello sport

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MEDICINA DELLO SPORT
Rivista trimestrale della Federazione Medico-Sportiva Italiana.
Continuazione di: Studi di Medicina e Chirurgia dello Sport, Medicina Sportiva
Direttori
G. SANTILLI - M. CASASCO
Comitato Editoriale
N. BACHL (Vienna) - F. BENAZZO (Pavia) - A. BIFFI (Roma) - M. BONIFAZI (Siena) - F. BOTRE’ (Roma)
E. CASTELLACCI (Lucca) - P. CERRETELLI (Milano) - G. CERULLI (Perugia) - L. COIANA (Cagliari) - D. CORRADO (Padova)
J. M. CUMMISKEY (Dublino) - A. DAL MONTE (Roma) - F. DE FERRARI (Brescia) - E. H. DE ROSE (Porto Alegre)
H. H. DICKHUTH (Freiburg) - L. DI LUIGI (Roma) - P. E. DI PRAMPERO (Udine) - M. FAINA (Roma) - G. FANO’ (Chieti)
C. FOTI (Roma) - S. GIANNINI (Roma) - C. G. GRIBAUDO (Torino) - G. LETIZIA MAURO (Palermo)
L. MAGAUDDA (Messina) - P. P. MARIANI (Roma) - G. MASSAZZA (Torino) - L. MICHELI (Boston) - P. PARISI (Roma)
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E. ROVELLI (Milano) - R. SALLIS ( Rancho Cucamonga, CA - USA) - F. SCHENA (Verona) - A. TODARO (Roma)
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P. VOLPI (Milano) - P. ZEPPILLI (Roma)
Comitato di Redazione
A. BONETTI - E. DRAGO - S. DRAGONI - G. FRANCAVILLA
Direttore Responsabile
A. OLIARO
This journal is PEER REVIEWED and is quoted in:
Focus On: Sports Science & Medicine (ISI) - SPORT Database, SPORT Discus - BIOSIS
La Rivista è citata nel Journal Citation Reports (ISI) con Impact Factor
Direzione e Redazione: Federazione Medico-Sportiva Italiana - Viale Tiziano 70 - 00196 Roma.
Ufficio grafico, ufficio pubblicità, fotocomposizione, amministrazione - Edizioni Minerva Medica - Corso Bramante 83-85 - 10126 Torino Tel. (011) 67.82.82 - Fax (011) 67.45.02 - E-mail: [email protected]
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fascicolo € 60,00.
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fascicolo € 70,00.
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Pubblicazione trimestrale. Autorizzazione del Tribunale di Torino n. 1441 del 15-3-1961. Iscrizione nel registro nazionale della stampa
di cui alla legge 5-8-1981 n. 416 art. 11 con il numero 00 148 vol.
2 foglio 377 in data 18-8-1982. Pubblicazione periodica trimestrale - Poste Italiane S.p.A. - Sped. in a.p. - D. L. 353/2003 (conv. in
L. 27/02/2004 N° 46) art. 1, comma 1, DCB/CN
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Medicina dello Sport, rivista peer-reviewed della
Federazione Medico Sportiva Italiana, pubblica articoli scientifici originali su argomenti di medicina
dello sport.
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rigorosamente le norme per gli Autori pubblicate in
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Committee of Medical Journal Editors (Ann Int Med
1988;105:258-265).
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Medicina dello Sport. Ai revisori viene chiesto di formulare i loro commenti su un modello apposito e di
rispedirlo all’editor entro un mese dal ricevimento.
La rivista recepisce i principi presentati nella
Dichiarazione di Helsinki e ribadisce che tutte le
ricerche che coinvolgano esseri umani siano condotte in conformità ad essi. La rivista recepisce
altresì gli International Guiding Principles for
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animali siano condotte in conformità ad essi.
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responsabili della ricerca, che hanno progettato e
condotto e di aver partecipato alla stesura e alla
revisione del manoscritto presentato, di cui approvano i contenuti. Si impegnano a segnalare conflitti
di interesse, in particolare eventuali accordi finanziari con ditte farmaceutiche o biomedicali i cui
prodotti siano pertinenti all’argomento trattato nel
manoscritto. Nel caso di studi condotti sugli esseri
umani gli Autori riferiscono che lo studio è stato
approvato dal comitato etico e che i pazienti hanno
sottoscritto il consenso informato. Dichiarano inoltre che la ricerca riportata nel loro lavoro è stata
eseguita nel rispetto della Dichiarazione di Helsinki
e dei Principi internazionali che regolano la ricerca
sugli animali».
Gli Autori accettano implicitamente che il lavoro
venga sottoposto in modo anonimo all’esame del
Comitato di Lettura e, in caso di accettazione, a
revisione editoriale.
A tutti sarà dato cenno di ricevimento.
L’EDITORIALE viene commissionato su invito del
Direttore. Deve riguardare un argomento di grande
rilevanza in cui l’Autore esprime la sua opinione
personale. L’articolo non deve essere suddiviso in
sezioni.
Medicina dello Sport riserva uno spazio per la pubblicazione gratuita di tesi di Specializzazione in
Medicina dello Sport giudicate degne di stampa dalle rispettive Scuole nel numero massimo di due per
numero sotto forma di estratto della lunghezza di
sei pagine di stampa per ciascuna.
Dattiloscritti
I lavori, in lingua italiana o inglese, devono essere
inviati alla redazione online raggiungibile dal sito
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online indirizzando il lavoro alla Rivista
“Medicina dello Sport”. Per loggarsi, basterà inserire il proprio username e la propria password e
cliccare su “Login” seguendo le istruzioni per la
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I lavori devono inoltre essere spediti in tre
copie a “Medicina dello Sport” - Federazione
Medico-Sportiva Italiana, Viale Tiziano 70,
00196 Roma.
Se il primo Autore è socio della FMSI i dattiloscritti
dovranno essere corredati da una fotocopia della
tessera FMSI e del rinnovo annuale comprovante la
regolarità della sua posizione di socio in quanto, in
base alle nuove norme contrattuali, non sarà richiesto alcun contributo stampa e spetteranno n. 20
estratti omaggio con copertina nonché il 10% di
sconto sulle tariffe in vigore per ulteriori estratti ed
eventuali costi aggiuntivi (traduzioni, fotolito, tabelle, ecc.).
L’elaborato dovrà essere presentato in formato elettronico (floppy disk e/o CD Rom) e in cartelle dattiloscritte con spaziatura doppia su una sola facciata
e articolato nelle seguenti sezioni:
Pagina di titolo
• Titolo conciso, senza abbreviazioni, nella lingua
originale, con traduzione nella seconda lingua.
• Nome, Cognome e Firme degli Autori.
• Istituto e Università, Divisione e Ospedale, o Ente
di appartenenza di ciascun Autore.
• Firma di autorizzazione alla stampa del Direttore
dell’Istituto Universitario o del Primario Ospedaliero o del Responsabile dell’Ente di appartenenza. Questi dovranno indicare se “il lavoro spetti
in parti uguali agli autori” ovvero specificare la
funzione svolta da ciascuno degli autori
• Nome, indirizzo e numero telefonico dell’Autore
al quale dovranno essere inviate la corrispondenza e le bozze stampa.
• Dati di eventuali Congressi ai quali il lavoro sia
già stato presentato.
• Menzione di eventuali finanziamenti o contratti di
ricerca.
• Ringraziamenti.
Riassunto e Parole chiave
Il riassunto deve sintetizzare in modo esauriente gli
elementi essenziali del lavoro.
Devono essere inviati un riassunto in lingua italiana
e uno in lingua inglese di non più di 300 parole,
strutturati nel seguente modo: Scopo, Metodi,
Risultati, Discussione, Conclusioni (Objective,
Methods, Results, Discussion, Conclusions).
Dovranno inoltre essere indicate le parole chiave
(con un massimo di 5) nella lingua originale e nella
seconda lingua.
Per le parole chiave usare i termini del Medical
Subject Headings (MeSH) dell’Index Medicus.
Testo
Il testo deve essere composto da:
Introduzione
Illustrante lo stato attuale delle conoscenze sull’argomento trattato e lo scopo della ricerca e quali
sono i motivi per cui i risultati vengono pubblicati.
Materiali e metodi
Descrizione delle procedure cliniche, tecniche o
sperimentali seguite nella ricerca. I metodi e le procedure statistiche pubblicati per esteso in precedenza devono essere citati nelle appropriate voci
bibliografiche. I dati che si riferiscono al materiale
devono essere espressi in modo esauriente e preciso ma anche semplice e breve.
Occorre seguire rigorosamente le Guidelines for
Statistical Reporting in Articles for Medical Journals
(Ann Int Med 1988;108:266-273).
Di tutti i farmaci si deve citare nome generico,
dosaggio e vie di somministrazione; non sono acettati marchi di fabbrica.
I simboli e le sigle vanno spiegati alla prima apparizione nel testo e devono essere conformi agli standards internazionali.
Risultati
Vanno riportati sotto forma di tabelle e grafici eventualmente elaborati statisticamente, con l’ausilio di
materiale illustrativo e una presentazione concisa
nel testo evitando commenti e interpretazioni.
Discussione dei risultati
e considerazioni conclusive
Finalizzate al commento sui risultati con eventuale
confronto con i dati della letteratura, ai fini della
pratica clinica e della ricerca sperimentale.
Bibliografia
La bibliografia, che deve comprendere i soli Autori
citati nel testo, va numerata con numeri arabi in
ordine consecutivo di prima citazione nel testo. Il
richiamo delle voci bibliografiche nel testo deve
essere fatto con numeri arabi posti tra parentesi. La
bibliografia deve essere citata nello stile standardizzato approvato dall’International Committee of
Medical Journals Editors.
Riviste. Per ogni voce si devono riportare il cognome e l’iniziale del nome degli Autori (elencare tutti
gli Autori fino a sei; se sette o più elencare solo i
primi sei nomi seguiti da: et al.), il titolo originale
dell’articolo, il titolo della rivista (attenendosi alle
abbreviazioni usate dall’Index Medicus), l’anno di
pubblicazione, il numero del volume, il numero di
pagina iniziale e finale. Nelle citazioni bibliografiche seguire attentamente la punteggiatura standard
internazionale.
Esempio: Sutherland DE, Simmons RL, Howard RJ.
Intracapsular technique of transplant nephrectomy.
Surg Gynecol Obstet 1978;146:951-2.
Libri e Monografie. Per pubblicazioni non periodi-
che dovranno essere indicati i nomi degli Autori, il
titolo, l’edizione, il luogo di pubblicazione, l’editore
e l’anno di pubblicazione.
Esempio: G. Rossi. Manuale di otorinolaringologia.
IV edizione, Torino: Edizioni Minerva Medica,
1987:67-95.
Tabelle
Ogni tabella deve essere presentata, in foglio separato, correttamente dattiloscritta, preparata graficamente secondo lo schema di impaginazione della
rivista, numerata in cifre romane, corredata da un
breve titolo. Eventuali annotazioni devono essere
inserite al piede della tabella e non nel titolo.
Le tabelle devono essere richiamate nel testo.
Figure
Le fotografie devono essere inviate sotto forma di
nitide copie su carta. Esse devono riportare sul
retro una etichetta che indichi la numerazione in
cifre arabe, il titolo dell’articolo, il nome del primo
autore, l’orientamento (alto, basso) e devono essere
richiamate nel testo.
Non scrivere sul retro delle figure e non graffiare o
rovinare le stesse utilizzando graffe. Eventuali diciture all’interno della figura devono essere realizzate
a caratteri di stampa con i trasferibili.
La riproduzione deve essere limitata alla parte
essenziale ai fini del lavoro.
Le foto istologiche devono sempre essere accompagnate dal rapporto di ingrandimento e dal metodo
di colorazione.
Le didascalie vanno dattiloscritte su un foglio a parte.
Disegni, grafici e schemi devono essere eseguiti in
forma definitiva a china su carta da lucido o su cartoncino bianco liscio da disegnatori esperti, utilizzando dove necessario i trasferibili (tipo Letraset),
oppure possono essere realizzati con il computer.
Gli esami radiologici vanno presentati in copia fotografica su carta. Elettrocardiogrammi, elettroencefalogrammi, ecc. devono essere inviati in forma originale o eventualmente fotografati, mai fotocopiati.
Per le figure a colori specificare sempre se si desidera la riproduzione a colori o in bianco e nero.
Lettere, numeri, simboli dovrebbero essere di
dimensioni tali che quando ridotti per la pubblicazione risultino ancora leggibili.
Le dimensioni ottimali per la riproduzione sulla rivista sono:
— cm 7,2 (base)×cm 4,8 (altezza)
— cm 15,8 (base)×cm 18,5 (altezza): 1 pagina
Gli elaborati devono rispondere rigorosamente alle
suddette norme: in difetto non saranno presi in
considerazione.
La correzione delle bozze di stampa dovrà essere
limitata alla semplice revisione tipografica; eventuali
modificazioni del testo saranno addebitate agli Autori.
Le bozze corrette dovranno essere restituite entro 15
giorni a medicina dello sport - Edizioni Minerva
Medica - Corso Bramante 83-85 - 10126 Torino.
In caso di ritardo, la Redazione della rivista potrà
correggere d’ufficio le bozze in base all’originale
pervenuto.
I moduli per la richiesta di estratti vengono inviati
insieme alle bozze.
Rivista stampata su acid-free paper.
pISSN: 0025-7826
eISSN: 1827-1863
INSTRUCTIONS FOR AUTHORS
General regulations
Medicina dello Sport, official journal of the Italian
Federation of Sports Medicine (FMSI), is an external
peer-reviewed scientific journal, published quarterly
by Minerva Medica; editors in-chief have the input
of a distinguished board of editorial consultants
representing multiple disciplines concerned with
sports medicine. Medicina dello Sport aims to
publish the highest quality material, both clinical
and scientific on all aspects of sports medicine;
Medicina dello Sport includes research findings,
technical evaluations, review articles and in addition provides a forum for the exchange of information on all professional sports medicine issues
including education; reviewers are asked to complete a specific form and to return the paper to the
Editor, with comments, within one month.
The manuscripts submitted for publication must
conform precisely to the following instructions for
authors and are themselves in conformity with the
Uniform Requirements for Manuscripts submitted to
Biomedical Editors published by the International
Committee of Medical Journal Editors (Ann Int Med
1988;105:258-265).
The submission of the manuscript implies that the
paper has not previously been published and that, if
accepted, it will not be published elsewhere, either
in its entirety or in part.
All illustrative material must be original.
Illustrations taken from other sources must be
accompanied by the publisher’s permission.
Manuscripts not accepted for publication will not be
returned by the publishers.
In conformity with the Helsinki Declaration, the journal reiterates that all research involving human
beings must be conducted as indicated by the
Helsinki Declaration. In conformity with the
International Guiding Principles for Biomedical
Research Involving Animals recommended by the
WHO, the journal requires that all research on animals conform to the said principles.
Papers must be accompanied by the following
declaration signed by ALL THE AUTHORS: “The
undersigned Authors transfer the ownership of
copyright to the journal MEDICINA DELLO SPORT
should their work be published in this journal. They
state that the article is original, has not been submitted for publication in other journals and has not
already been published. They state that they are
responsible for the research that they have designed
and carried out; that they have participated in drafting and revising the manuscript submitted, which
they approve in its contents. They agree to inform
Minerva Medica of any conflict of interest that might
arise, particularly any financial agreements they may
have with pharmaceutical or biomedical firms whose products are pertinent to the subject matter dealt
with in the manuscript. In the case of studies carried
out on human beings, the authors confirm that the
study was approved by the ethics committee and
that the patients gave their informed consent. They
also state that the research reported in the paper
was undertaken in compliance with the Helsinki
Declaration and the International Principles governing research on animals”.
The authors implicity accept the fact that their
paper will be presented anonymously for examina-
tion by the Editorial Board and for editorial revision
if accepted.
EDITORIALS are commissioned by the Editor. They
should deal with topics of major importance on
which the authors expresses a personal opinion.
Editorials should not be subdivided into sections.
Medicina dello Sport reserves a certain number of
pages for the publication without charge of a maximum of two graduate theses pertaining to sports
medicine and judged to be worthy of publication
by the schools in questions. They will be printed in
the form of abstracts of six printed pages each.
Manuscripts
Manuscripts, in Italian or English, should be submitted directly to the online Editorial Office at the
Edizioni Minerva Medica website:
www.minervamedica.it
Authors wishing to submit their manuscript
can access the website www.minervamedica.it
and go to the “Online submission” section. If
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how to submit a new manuscript.
Manuscripts should also be despatched to:
“Medicina dello Sport” - Federazione MedicoSportiva Italiana, Viale Tiziano 70, 00196 Roma.
If the first author is a member of the FMSI, a photocopy of the membership card and of the annual
revewal should accompany the manuscript.
According to the new contract regulations, no contribution will be due for printing costs and the author
will receive 20 free reprints with cover and a
discount of 10% on rates for extra reprints and any
additional costs (translations, photoliths, tables, etc.).
The paper should be presented in electronic format
(floppy disk and/or CD) and in doublespaced
sheets, typed on one side only and subdivided into
the following sections:
Title page
• Coincise title without abbreviations in the original
language and accompanied by its translation into
the other language.
• Name, Surname and Signature of the Authors.
• Department and University, Division and Hospital
or Body to which each author belongs.
• Signature authorising publication of the University Department’s Head, the Hospital’s Chief
Medical Officer or the Director of the relevant
Body. They should indicate whether “the work is
the equal work of all authors”, or specify the role
played by each author.
• Name, address and telephone number of the
author to whom correspondence or proofs
should be addressed.
• Date of any congresses at which the papers has
already been presented.
• Mention of any financial assistance or research
contracts.
• Acknowledgements.
Summary and Key words
The summary must contain a detailed synthesis of
the key elements of the work.
The paper must be accompanied by a summary in
Italian and one in English, containing no more than
300 words, which should be structured as follows:
Objective, Methods, Results, Discussion,
Conclusions.
A maximum of 5 key words must also be given,
both in Italian and in English.
Key words should use the terminology of the
Medical Subject Headings (MeSH) in the Index
Medicus.
Text
The text should be composed as follows:
Introduction
Outlining current knowledge of the topic and the
purpose of the study, and explaining why the
results are being published.
Materials and methods
A description of the clinical, technical or experimental techniques used in the study. Any methods
and statistical procedures previously published in
detail must be quoted under the appropriate reference numbers. Data referring to the material must
be expressed fully and precisely, but also simply
and concisely.
Authors must comply strictly with the Guidelines
for Statistical Reporting in Articles for Medical
Journals (Ann Int Med 1988, 108 266-273).
The generic name, dose and method of administration must be given for all drugs; no manufacturer’s
brand names will be accepted.
Symbols and signs must be explained the first time
they appear in the text and must conform to international standards.
Results
These should be reported in the form of tables and
graphs, if necessary statistically processed using
illustrative material, and presented concisely in the
text, avoiding comments and interpretations.
Discussion of results and conclusions
This section comments on the results in terms of
their relevance to clinical practice and experimental
research and may compare the results with data
from the literature.
References
Works listed under “References” should be given
consecutive Arabic number. References to these
works in the text should be followed by the relevant
number in parentheses.
References should be listed in the standard form
approved by the International Committee of Medical
Journal Editors.
Journals. Each Reference entry should give the surname and initial(s) of all authors up to six (if the article
has more than six authors, list the first six followed by:
“et al.”), the original title of the article, the title of the
journal (using Index Medicus abbreviations); year of
pubblication; volume number; initial and final page
numbers. Standard international punctuation must be
adopted.
Example: Sutherland DE, Simmons RL, Howard RJ.
Intracapsular technique of transplant nephrectomy.
Surg Gynecol Obstet 1978;146:951-2.
Books and Monographs. In the case of non-periodical publications, authors should list the name of
authors and the title, edition, place of publication,
publisher and date of publication.
Example: G. Rossi. Manuale di otorinolaringologia.
IV edizione, Torino: Edizioni Minerva Medica,
1987:67-95.
Tables
Each table should be presented on a separate sheet
correctly typed, laid out according to the journal’s
own pagination, numbered in Roman figures and
briefly titled. Any notes should be added at the foot
of the page and not incorporated in the title.
Tables must be referred to in the text.
Figures
Photographs should be submitted in the form of
clean copies printed on card. A label on the back
should indicate the number in arabic numerals, the
title of the article, the name of the first author, the
positioning (top or bottom). the photographs
should be referred to in the text.
Do not write on the back of photographs. Do not
scratch them or spoil them with staples. And wording on the figure should be stenciled on in block
letters.
Only the part essential to the article should be
reproduced.
Histological photographs should always indicate
the magnification ratio and staining method.
Captions should be typed onto a separate sheet.
Drawings, graphs and diagrams should be produced in black ink on gloss-finish paper or smooth
white draftsman’s paper, using stencil lettering where necessary. They may also be produced on a
computer.
Radiology photographs should be printed on paper.
Electrocardiograms, electroencephalograms etc.
should be submitted in their original form or photographed, never photocopied.
In the case of figures in colour, it should always be
stated whether they are to be reproduced in colour
or in black and white.
Letters, numbers and symbols should be of a size to
remain legible when reduced for publication.
The ideal sizes for reproduction in this journal are
the following:
—
—
—
—
cm
cm
cm
cm
7.2
7.2
15,8
15,8
(base)×cm
(base)×cm
(base)×cm
(base)×cm
4.8
9,8
9,8
18.5
(height)
(height)
(height)
(height): full page
Figures that do not conform precisely to the above
standards will not be accepted for publication.
Any changes to the proofs should be confined to
typographical corrections. Any modifications to the
text will be charged to the authors.
Corrected proofs should be returned within 15 days
to Medicina dello Sport - Edizioni Minerva Medica Corso Bramante 83-85 - I-10126 Torino.
In the event of delay, the Editorial Board will be
entitled to make its own corrections on the basis of
the original already received.
Forms for requests for extracts will be sent out with
the proofs.
Journal printed on acid-free paper.
pISSN: 0025-7826
eISSN: 1827-1863
Vol. 63
Giugno 2010
Numero 2
INDICE
139
179
EDITORIALE
AREA MEDICA
La Federazione Medico Sportiva Italiana oggi,
tra ricerca e professionalità
Patterns elettrocardiografici in atleti ben allenati correlati con studi genetici come cause di
morte cardiaca improvvisa inaspettata
Veicsteinas A.
Macarie C., Stoian I., Barbarii L., Ionescu A., Tepes
Piser I., Chioncel O., Carp A., Stoian I.
145
AREA FISIOLOGICA
Recupero della frequenza cardiaca in tempi
ultra brevi in atleti di diversi sport
Ostojic S. M., Calleja-Gonzalez J., Jakovljevic D. G.,
Vucetic V., Ahumada F.
Mantenimento dell’equilibrio nell’esecuzione
del calcio circolare nel karate (Mawashi Geri)
Aschieri P. L., Baratto M., Cervera C., Gallamini M.,
Lino A., Navarra S.
167
Relazione tra momento della giornata e variazione della risposta pressoria all’esercizio fisico aerobico
Vol. 63, N. 2
Sindrome di Kawasaki, esercizio fisico e idoneità medico-sportiva agonistica: caso clinico
Ciccarone G.
209
153
Di Blasio A., D’Angelo E., Gallina S., Ripari P.
201
Risposte post-esercizio della pressione arteriosa, della frequenza cardiaca e del prodotto
frequenza/pressione negli esercizi di durata e
resistenza
Mohebbi H., Rahmani-Nia F., Sheikholeslami Vatani
D., Faraji H.
221
Differenze legate al sesso nella fitness neuromotoria di bambini del Sud Africa rurale
Amusa L. O., Goon D. T., Amey A. K.
XVII
INDICE
239
277
AREA ORTOPEDICA
FORUM
Incidenza di infortuni e malattie alla 32°
America’s Cup yacht racing
Stress ossidativo e prestazione sportiva
Belli A., Della Bella G., Mollo M. L., Garcovich C.,
Foti C.
Di Mauro D., Pagano F., Bonaiuto M., Speciale F.,
Magaudda L., Trimarchi F.
285
LA MEDICINA DELLO SPORT … PER
SPORT
255
Ruolo della risonanza magnetica a basso campo nel riconoscimento del segno del menisco
galleggiante in seguito a trauma sportivo
Vela: le classi olimpiche
Ferraris L., Ravaglia R., Scotton C.
Francavilla G., Iovane A., Sorrentino F., Candela F.,
Sutera R., Sanfilippo A., Francavilla V. C., D’Arienzo
M.
299
265
303
Terreni in erba sintetica: rischio di insorgenza
di lesioni muscolo-scheletriche in giovani calciatori
NOTIZIARIO FEDERALE
Di Tante V., Stefani L., Pruna R., Mercuri R., Galanti G.
XVIII
LA MEDICINA DELLO SPORT ... PER
SPORT NEI FASCICOLI
306
CONGRESSI
Giugno 2010
Vol. 63
Giugno 2010
Numero 2
CONTENTS
139
179
EDITORIAL
MEDICAL AREA
The Italian Sports Medicine Federation today,
between research and clinical work
Electrocardiographic patterns in highly trained athletes correlated with genetic studies as
causes of unexpected sudden cardiac death
Veicsteinas A.
Macarie C., Stoian I., Barbarii L., Ionescu A., Tepes
Piser I., Chioncel O., Carp A., Stoian I.
145
PHYSIOLOGICAL AREA
Ultra short-term heart rate recovery in athletes of different sports
Ostojic S. M., Calleja-Gonzalez J., Jakovljevic D. G.,
Vucetic V., Ahumada F.
201
Kawasaki syndrome, physical exercise and
sports eligibility: case report
Ciccarone G.
153
209
Control of balance during execution of the circular kick in karate (Mawashi geri)
Post-exercise responses in blood pressure,
heart rate and rate pressure product in endurance and resistance exercise
Aschieri P. L., Baratto M., Cervera C., Gallamini M.,
Lino A., Navarra S.
167
Relationship between time of day and variation in blood pressure response to aerobic
exercise
Di Blasio A., D’Angelo E., Gallina S., Ripari P.
Vol. 63, N. 2
Mohebbi H., Rahmani-Nia F., Sheikholeslami Vatani
D., Faraji H.
221
Gender differences in neuromotor fitness of
rural South African children
Amusa L. O., Goon D. T., Amey A. K.
XIX
CONTENTS
239
277
ORTHOPEDIC AREA
FORUM
Incidence of injuries and illnesses in 32 nd
America’s Cup yacht racing
Oxidative stress and sport performance
Belli A., Della Bella G., Mollo M. L., Garcovich C.,
Foti C.
Di Mauro D., Pagano F., Bonaiuto M., Speciale F.,
Magaudda L., Trimarchi F.
285
SPORT MEDICINE … FOR SPORT
255
Sailing: olympic classes
Role of low-field magnetic resonance imaging
in the detection of floating meniscus sign as
consequence of sport-related trauma
Francavilla G., Iovane A., Sorrentino F., Candela F.,
Sutera R., Sanfilippo A., Francavilla V. C., D’Arienzo
M.
299
SPORT MEDICINE … FOR SPORT IN
PAST ISSUES
303
265
NEWS FROM THE FEDERATION
Synthetic turf: risk of the onset of muscularskeletal lesions in young football players
Di Tante V., Stefani L., Pruna R., Mercuri R., Galanti G.
XX
Ferraris L., Ravaglia R., Scotton C.
306
CONGRESSES
Giugno 2010
Editorial
Editoriale
MED SPORT 2010;63:139-44
The Italian Sports Medicine Federation
today, between research and clinical work
La Federazione Medico Sportiva Italiana oggi,
tra ricerca e professionalità
A. VEICSTEINAS
President of the Scientific and Cultural Committee of the FMSI
Professor of Physiology, Department of Sport, Nutrition and Health Sciences
University of Milan, Centre of Sports Medicine, and Don Gnocchi Foundation, Milan
I
n Sports Medicine, two areas have taken on a
role which in my opinion have to be considered
with the maximal attention: scientific research
and the population’s demand for wellbeing. Areas
that are interwoven and about which I should
like to say a few words.
Over recent decades, in Italy as in all the most
industrialised nations, biomedical scientific
research has experienced an acceleration that it
never saw in the past. The most direct and immediate proof of this can be seen in the exponential increase in the number of scientific papers
turned up by the search engines, particularly
PubMed. The term ‘Research’ has penetrated the
mission statements of companies and public bodies which, unlike bodies that have always been
involved in research, such as Universities, the
CNR, IRCCS etc., were without such a tradition in
the past. This sharp acceleration has, at least in
part, been the consequence of a new way of
“doing research”, the result of the new technologies and of the acquisition of new knowledge
of the most intimate cell structure.
To remain within the sphere of sports medicine, we have moved from a scientific approach
based on the mere description of an event (of a
physiological, biochemical, pathological etc.
nature) to an approach which involves the
description and analysis of the inner mechanism
that produced it. And as the cell is the constituent
element of all living creatures, it is within the
cell, in its molecular components and in the interaction between molecules, that this mechanism
Vol. 63, N. 2
I
n Medicina dello Sport due realtà hanno assunto
un ruolo che deve essere a mio parere tenuto in
massima considerazione: la ricerca scientifica e la
richiesta di benessere della popolazione. Realtà integrate tra di loro e sulle quali espongo di seguito le mie
considerazioni.
In questi ultimi decenni, anche nel nostro, come
in tutti i Paesi più industrializzati, la ricerca scientifica biomedica ha subito un’accelerazione come
non mai nel passato. La testimonianza più diretta
e immediata viene dall’esponenziale incremento
del numero di lavori scientifici che emergono con i
motori di ricerca, in particolare PubMed. La ricerca è entrata nelle “missions” di enti e realtà lavorative
che, a differenza di altri che se ne occupano da
sempre, come Università, CNR, IRCCS, ecc., non avevano nel passato tale tradizione. Questa forte accelerazione è stata, almeno in parte, la conseguenza
di un nuovo modo di “fare ricerca”, frutto delle
nuove tecnologie e della acquisizione di nuove conoscenze sulla struttura più intima della cellula.
Per restare nell’ambito della medicina dello sport,
si è passati da un approccio scientifico basato sulla
mera descrizione di un evento (di carattere fisiologico, biochimico, patologico, ecc.) ad un approccio
che prevede la descrizione e l’analisi dell’intimo
meccanismo che lo ha prodotto. E poiché la cellula
è l’elemento costitutivo di tutti i viventi, è dentro di
essa, nelle sue componenti molecolari e nell’interazione tra le molecole, che va ricercato tale meccanismo. Nasce e si sviluppa enormemente la biologia molecolare, con le sue ulteriori ramificazioni, la
139
VEICSTEINAS
should be sought. Molecular biology has been
born and has developed enormously, along with
its ramifications, proteomics, transcriptomics,
interactomics, metabolomics, and so on.
The second area. Over the same period Italian
society, following the tendencies in other countries with high standards of living, has demanded and is demanding increasingly of the medical class greater attention to the prevention and
improvement of the state of health of the population. From a general demand for a no-disease
condition we have moved on to the demand for
full psychophysical wellbeing. For its part, epidemiological research has long established that
physical exercise, motor activity and sport (with
the due limitations) are among the main promotors of wellbeing.
Scientific research through molecular biology
on the one hand and the demand for wellbeing
on the other come together in sports medicine.
And the Italian Sports Medicine Federation has
not remained deaf to this momentous transformation in research and the new demands of the
population, extending its sectors of intervention
to two new fronts. On the one hand, it has continued to support the traditional activities of sports
physicians and the fight against doping that typified it in past years while adding scientific resarch
at molecular level. On the other, it is working to
transfer the function of the sports doctor from
being a mere certifier (of fitness, as in a great
many cases) to being a physician who prescribes
physical exercise and hence acts as a direct promoter of wellbeing for the population.
The Scientific and Cultural Committee, the
FMSI body for promoting research, and “Medicina
dello Sport”, the sports medicine research journal,
have worked in tune with this thinking, adding
these new lines of study and these new population demands to the traditional themes involving the daily professional activity of the sports
doctor.
Among the numerous themes of interest to the
sports doctor and as part of the “physical exercisewellbeing” equation, I wish here by way of example to offer some short notes on a research theme
that originates in molecular biology and that is
substantiated by bringing new information to the
understanding of the molecular mechanisms that
lie at the basis of cardioprotection. Namely we
will attempt to answer the question: “For what
reasons are the subject who engages in physical
activity of adequate intensity and duration, with
correct modalities, protected from a heart attack?”
140
proteomica, la transcritomica, l’interattomica, la
metabolomica, e così via.
La seconda realtà. Nello stesso periodo la società
italiana, trascinata anche dall’orientamento dei
Paesi a più elevato tenore di vita, ha richiesto, e
sempre più richiede, una maggiore attenzione al
mondo medico verso la prevenzione e il miglioramento dello stato di salute della popolazione. Dalla
richiesta di una condizione di assenza di malattia, si è passati alla richiesta del pieno benessere psicofisico. Dal canto suo, la ricerca epidemiologica
ha ormai stabilito da tempo che l’esercizio fisico,
l’attività motoria e lo sport (con le dovute limitazioni) sono tra i principali promotori di benessere.
Ricerca scientifica attraverso la biologia molecolare, da una parte, e richiesta di benessere dall’altra, trovano un loro punto di incontro anche nella
medicina dello sport. E la Federazione Medico
Sportiva Italiana non è rimasta disattenta rispetto a
questa trasformazione epocale della ricerca e delle
nuove esigenze della popolazione, ampliando i propri settori di intervento su due nuovi fronti. Infatti,
da un lato, ha affiancato, alle tradizionali attività
di formazione del medico dello sport e di lotta al
doping che l’hanno caratterizzata nei lustri passati, la ricerca scientifica, anche a livello molecolare.
Dall’altro, si adopera per traghettare il medico dello sport da mero medico certificatore (di idoneità,
come in moltissimi casi), a medico prescrittore di
esercizio fisico e quindi diretto promotore di benessere per la popolazione.
Il Comitato Scientifico e Culturale, organo di promozione della ricerca dell’FMSI, e la Rivista
“Medicina dello Sport”, organo di diffusione della
ricerca, si sono attivati in sintonia con questi orientamenti, aggiungendo ai tradizionali temi specifici orientati all’attività professionale quotidiana del
medico dello sport questi nuovi filoni di studio e
queste nuove esigenze della popolazione.
Tra i numerosi temi di interesse del medico dello sport e nell’ambito del binomio “esercizio fisicobenessere”, di seguito desidero riportare, a titolo
esemplificativo, brevi note su un tema di ricerca,
che trae le proprie basi dalla biologia molecolare e
che si concretizza portando nuove informazioni
alla comprensione dei meccanismi molecolari che
stanno alla base della cardioprotezione. Si tenta
cioè di rispondere alla domanda: “Per quali motivi il soggetto che pratica attività fisica di adeguata
intensità e durata, con corrette modalità, è protetto dall’infarto?” È certamente un tema di enorme
interesse pratico, il cui approfondimento è anche
Giugno 2010
VEICSTEINAS
It is certainly a subject of enormous practical
interest further study of which is also a challenge
for the researcher who has to address the complex and simultaneous involvement of the different mechanisms of various organ functions in
the impossibility for example of using man as an
experimental model. If in fact we go beyond the
level of mere epidemiological observation, we
find ourselves needing to analyse organs and tissues from the biochemical-molecular viewpoint
and therefore needing to adopt animal models
meaning that laboratory animals have to be
trained to carry out physical exercise.
Numerous workers all over the world have
addressed the theme of cardioprotection. An
Italian group coordinated by myself has been
looking at this aspect for some years now as part
of a multidisciplinary study which involves cooperation between sports physiologists, biochemists,
molecular biologists and internists.
Because of the interesting results obtained and
the confirmation of the role of physical exercise
that is accessible to everybody, not just athletes, I
wish to report the most significant data obtained
by us employing the rat as a model. It was decided to study the effects of aerobic training at two
levels of intensity, both however relatable to amateur level intensity for humans. The subjects (young
male albino rats) were made to run on a rat-specific conveyor belt one hour a day, three days a
week for 10 weeks. Sedentary animals of the same
age were used as controls and a further group
was represented by rats which, following the training period of 10 weeks, returned to a sedentary life
for a further 4 weeks to simulate the situation
faced by a person who suspends physical exercise.
Apart from the possibility of taking organ and tissue samples, the advantages of using an animal
model are numerous. It is in fact possible to use
animals with the same genetic background, keep
them in identical standard conditions, train them
according to precise protocols and have them
monitored directly by the experimenter, so reducing the series to be examined.
To assess the effects of aerobic training on cardioprotection, during the first phase the effects of
experimental ischaemic damage obtained by
coronary ligature were assessed, followed by a
period of reperfusion (it is known that the greatest damage to the myocardium are due to the
post-ischaemic reperfusion phase). Quantifying
the infarcted area, recognised using morphological criteria, we thus obtained an objective confirmation of the cardioprotection obtained with
Vol. 63, N. 2
una sfida per il ricercatore, che deve affrontare il
complesso e simultaneo coinvolgimento di svariati
meccanismi e diverse funzioni di organi e apparati, nell’impossibilità, tra l’altro, di utilizzare l’uomo come modello sperimentale. Se infatti si supera
il livello di mera osservazione epidemiologica, ci si
trova nella necessità di analizzare organi e tessuti
dal punto di vista biochimico-molecolare e quindi
nella necessità di adottare modelli animali, che
comportano l’allenamento all’esercizio fisico di animali di laboratorio.
Numerosi autori hanno affrontato il tema della
cardioprotezione in tutto il mondo. Un gruppo italiano coordinato dallo scrivente sta da qualche anno
affrontando tale aspetto nell’ambito di uno studio
multidisciplinare che vede la collaborazione tra
fisiologi dello sport, biochimici, biologi molecolari e
internisti.
Per gli interessanti risultati ottenuti e per la conferma del ruolo offerto dall’esercizio fisico accessibile a tutti, non solo dagli atleti, desidero di seguito
riportare i dati più significativi da noi ottenuti utilizzando quale modello animale il ratto. Si è scelto
di studiare gli effetti dell’allenamento aerobico, di
due livelli di intensità, entrambi comunque riportabili a intensità di livello amatoriale per l’uomo. I
soggetti (ratti albini, maschi, giovani) sono fatti correre su nastro trasportatore specifico per ratti, un’ora al giorno per tre giorni alla settimana per 10 settimane. Come controlli sono utilizzati animali sedentari di pari età e un ulteriore gruppo è rappresentato
da ratti che, dopo il periodo di allenamento di 10 settimane sono riportati alla vita sedentaria per ulteriori 4 settimane, per simulare la situazione cui va
incontro una persona che sospende la pratica dell’esercizio fisico.
Oltre alla possibilità di prelevare organi e tessuti, i vantaggi dell’uso di un modello animale sono
numerosi. È infatti possibile utilizzare animali con
lo stesso background genetico, mantenerli in condizioni standard identiche, allenarli secondo protocolli precisi e tenerli controllati direttamente dallo sperimentatore, riducendo con questi accorgimenti la casistica da esaminare.
Per la valutazione degli effetti dell’allenamento
aerobico sulla cardioprotezione, si sono, in una prima fase, valutati gli effetti di un danno ischemico
sperimentale, ottenuto mediante legatura coronarica, seguita da un periodo di riperfusione (è infatti noto che i danni maggiori per il miocardio sono
dovuti alla fase di riperfusione post-ischemica).
Quantificando l’area infartuata, riconosciuta con
141
VEICSTEINAS
training. In fact, where the area involved by
ischaemia is the same, the infarcted area was statistically greater in sedentary subjects than in
trained subjects. In addition, cardioprotection
proved to be a function of training intensity and
persisted, albeit at lower levels, after 4 weeks of
detraining.1 For the study of the biomolecular
mechanisms underlying such cardioprotection,
the study of transcriptome was used first, namely the set of mRNA transcribed in the tissue under
examination. A comparison was then made
between the mRNA expressed by the myocardium of the sedentary rats and the trained rats.
This study was associated with the selective study
of some proteins expressed by the tissues. If such
a study is carried out systematicially it is defined
as a proteomic study, but the proteome is much
more complex than the transcriptome and considerably more difficult to investigate, so in general the study is only carried out “by sampling”
some proteins of particular interest. Further, not
even proteome study provides complete information as the mere presence of a protein and its
quantification should at times be assisted by the
study of its enzymatic activity and its cell localisation.
In addition to confirming data obtained by
other authors, our studies have highlighted a
number of aspects which I will summarise. First
it was seen that moderate and continuous aerobic exercise induces the expression of anti-oxidant enzymes and stress proteins in the myocardium.2 The presence of both these categories of
cytoprotective molecules is enough to suggest
that the myocardium of a trained subject can better withstand ischaemic phenomena than that of
a sedentary subject. In fact such episodes involve
oxidative stress and damage to cell structures
like DNA, lipids and proteins until cell death.
Another interesting fact obtained concerns the
control mechanism of cardiac hypertrophy. In
fact, the type of training employed did not cause
cardiac hypertrophy in spite of the higher load
demanded of the myocardium. Some data to
emerge from our studies evidenced the antihypertrophic role performed by caveolin-3, a
protein present in the cell membrane and an
important component of the lipidic structures
known as caveolae, involved in numerous cell signalling mechanisms. In the cardiomyocytes of
trained subjects, this protein finds its greatest
expression for at least 24-48 h from the last training session.3 The increase in the capillary density of the myocardium also contributes to pro-
142
criteri morfologici, si è così ottenuto un riscontro
obiettivo della cardioprotezione indotta dall’allenamento. Infatti, a parità di area interessata dall’ischemia, l’area infartuata è risultata statisticamente maggiore nei soggetti sedentari che in quelli
allenati. Inoltre, la cardioprotezione è risultata funzione dell’intensità dell’allenamento e persistente,
anche se a livelli minori, dopo 4 settimane di detraining 1. Per lo studio dei meccanismi biomolecolari
sottesi a tale cardioprotezione, ci si è avvalsi in primis dello studio del trascrittoma, ossia dell’insieme
degli mRNA trascritti nel tessuto in esame. Si sono
quindi confrontati tra di loro gli mRNA espressi dal
miocardio dei ratti sedentari e di quelli allenati. A
tale studio si è affiancato quello selettivo di alcune
proteine espresse dai tessuti stessi. Se tale studio viene compiuto sistematicamente, esso si definisce studio proteomico, ma il proteoma è molto più complesso del trascrittoma e notevolmente più difficile da
indagare, quindi in genere lo studio viene effettuato solo “per campionatura” di alcune proteine di
particolare interesse. Inoltre, anche lo studio proteomico non fornisce informazioni complete, in
quanto la mera presenza di una proteina e la sua
quantificazione vanno a volte affiancate dallo studio della sua attività enzimatica e della sua localizzazione cellulare.
Oltre a confermare dati ottenuti da altri autori,
i nostri studi hanno messo in luce alcuni aspetti che
riassumo di seguito. Innanzitutto, si è visto che l’esercizio aerobico moderato e continuativo induce l’espressione nel miocardio di enzimi antiossidanti e
di “proteine da stress” 2. La presenza di entrambe
queste categorie di molecole citoprotettive suggerisce
da sola come il miocardio di un soggetto allenato possa resistere meglio di quello di un soggetto sedentario a fenomeni ischemici. Infatti tali episodi comportano stress ossidativo, danno a strutture cellulari come DNA, lipidi e proteine, fino a morte cellulare.
Un altro dato interessante ottenuto riguarda il
meccanismo di controllo dell’ipertrofia cardiaca.
Infatti, il tipo di allenamento utilizzato non ha causato ipertrofia cardiaca, nonostante il maggiore
carico richiesto al miocardio. Alcuni dati emersi
dai nostri studi hanno messo in luce il ruolo antiipertrofia esercitato dalla caveolina-3, una proteina presente nella membrana cellulare e componente importante di alcune strutture lipidiche denominate caveolae, coinvolte in numerosi meccanismi di segnalazione cellulare. Nei cardiomiociti dei
soggetti allenati, tale proteina resta infatti espressa
Giugno 2010
VEICSTEINAS
tecting it from ischaemic damage. Another study
offers proof of this.4 As these are anatomic structures, a certain time lapse is necessary both for
their formation and for the re-establishing of the
capillarisation typical of the myocardium of
sedentary subjects. This explains both the partial
persistence of cardioprotection following detraining, and shows that the cardioprotective effects
of chronic exercise, namely of long-term training,
differ in certain aspects from the cardioprotective
effects of so-called “ischaemic pre-conditioning”,
which is experimentally carried out also by means
of acute individual exercises of considerable
intensity.
From an analysis of the results obtained, we
can suggest that moderate training shares certain signalling aspects with ischaemic preconditioning, particularly the formation of oxygen radical species, but it makes it possible to obtain
the same benefits without either damage to or
danger for health.
Still on the subject of signalling, our data suggest that transitory, very slight episodes of cardiac
ischaemia, as might occur in the first few minutes
of physical exercise, when the cardiorespiratory
system has not yet reached a metabolic steady
state condition, might perform a cardioprotective role.5 We have in fact observed the increase
of an HIF1-α master gene expression. The
increase in the HIF1-α gene suggested starting a
new series of experients financed, as before, by
the Ministry of Research and the University (as
well as private Foundations), aimed at studying
the cardioprotective role of experimental intermittent hypoxia. This practice, currently suggested for athletes (“train low, sleep high”) for the
purpose of inducing an increase in haematocrit,
could also be an aid for the person unable to
carry out physical exercise, but who needs to
strengthen his cardiac defences. Once again the
worlds of sport and health come together with
profit.
Finally, I wish to mention another study carried
out by our group which has enabled us to evaluate how training induces the expression of
paraoxonases, enzymes known for their anti-oxidising role as regards LDL 6. This information
adds further data to our knowledge of the known
beneficial effects of physical exercise on cardiovascular health.
Vol. 63, N. 2
maggiormente per almeno 24-48 h dall’ultimo allenamento 3. Anche l’aumento della densità capillare del miocardio contribuisce a proteggerlo dal danno ischemico. Un altro studio effettuato porta prove
in tal senso 4. Trattandosi di strutture anatomiche,
è necessario un certo lasso di tempo sia per la loro formazione sia per il ripristino della capillarizzazione
tipica del miocardio dei soggetti sedentari. Ciò giustifica sia la persistenza parziale della cardioprotezione in seguito a detraining, sia dimostra che gli
effetti cardioprotettivi dell’esercizio cronico, ossia
dell’allenamento condotti a lungo, differiscono per
alcuni aspetti dagli effetti cardioprotettivi del cosiddetto “precondizionamento ischemico”, che viene
sperimentalmente effettuato anche tramite singoli
esercizi acuti di notevole intensità.
Dall’analisi dei risultati ottenuti, possiamo suggerire che l’allenamento moderato condivide con il
precondizionamento ischemico alcuni aspetti di
signaling, in particolare la formazione di specie
radicaliche dell’ossigeno, ma consente di ottenere gli
stessi benefici senza danno né pericoli per la salute.
Sempre in tema di signaling, i nostri dati suggeriscono che episodi transitori e modestissimi di ischemia cardiaca, quali potrebbero essere presenti nei
primi minuti di esercizio fisico, quando il sistema
cardiorespiratorio non ha ancora raggiunto una
condizione di steady state metabolico, potrebbero
svolgere un ruolo cardioprotettivi 5. Abbiamo infatti osservato l’aumento di espressione di un gene
“master”, HIF1-α. L’incremento del gene HIF1-α.
ha suggerito di iniziare una nuova serie di sperimenti, finanziati, come i precedenti, dal Ministero
della Ricerca e dell’Università (oltre che da
Fondazioni private), volti a studiare il ruolo cardioprotettivo dell’ipossia intermittente sperimentale.
Tale pratica, attualmente suggerita per l’atleta (“train
low, sleep high”) allo scopo di indurre un aumento
dell’ematocrito, potrebbe essere anche un ausilio
per chi si trova nell’impossibilità di svolgere esercizio fisico, ma necessita di rafforzare le proprie difese cardiache. Ancora una volta, il mondo dello sport
e quello della salute si incontrano in modo proficuo.
Infine, desidero citarvi un altro studio del nostro
gruppo, che ci ha consentito di valutare che l’allenamento induce l’espressione delle paraossonasi,
enzimi noti per il loro ruolo antiossidante nei confronti delle LDL 6. Tale dato aggiunge un altro tassello alle conoscenze sui noti effetti benefici dell’esercizio fisico sulla salute cardiovascolare.
143
VEICSTEINAS
References/Bibliografia
1) Esposito F, Ronchi R, Milano G,
Margonato V, Paracchino E, Di Tullio S,
Marini M, Veicsteinas A, Samaja M.
Myocardial tolerance to ischemia-reperfusion injury is related to training intensity
and partially persists after training cessation,
submitted.
2) Marini M., Lapalombella R., Margonato
V., Ronchi R., Samaja M, Scapin C., Gorza
L., Maraldi T., Carinci P.,Ventura C.,
Veicsteinas A. Mild exercise training, cardioprotection and stress gene profile.
European Journal of Applied Physiology
2007;99:503-10.
3) Giusti B., Marini M., Rossi L., Lapini I.,
Magi A., Capalbo A., Lapalombella R., di
Tullio S., Samaja M., Esposito F., Margonato
V., Boddi M., Abbate R., Veicsteinas A. Gene
expression profile of rat left ventricles reveals
persisting changes following chronic mild
exercise protocol: implications for cardioprotection. BMC Genomics 2009;10: 342.
4) Marini M., Falcieri E., Margonato V., Treré
D., Lapalombella R., di Tullio S., Marchionni
C., Burattini S., Samaja M., Esposito F.,
Veicsteinas A. Partial persistance of exercise-
induced myocardial angiogenesis following
4-wk detraining in the rat. Histochemistry
and Cell Biology 2008;129:479-87.
5) Samaja M., Veicsteinas A., Milano G.
Effects of intermittent versus chronic hypoxia
on myocardial ischemic tolerance. In
Intermittent hypoxia. Xi L., Serebrovskaia T.
eds. Nova Science Publ., USA. 2009.
6) Romani R., De Medio G.E., di Tullio S.,
Lapalombella R., Pirisinu I.., Margonato V.,
Veicsteinas A., Marini M., Rosi G. Modulation
of paraoxonase 1 and 3 expression after
moderate exercise training in the rat. Journal
of Lipid Res 2009;50:2036-45.
Corresponding author: A. Veicsteinas, Presidente del Comitato Scientifico Culturale della FMSI, Ordinario di Fisiologia,
Dipartimento di Scienze dello Sport, Nutrizione e Salute, Università degli Studi di Milano, e Centro di Medicina dello Sport,
Fondazione Don Gnocchi, Milano, Italia. E-mail: [email protected]
144
Giugno 2010
Physiological area
Area fisiologica
MED SPORT 2010;63:145-52
Ultra short-term heart rate recovery
in athletes of different sports
Recupero della frequenza cardiaca in tempi ultra brevi
in atleti di diversi sport
S. M. OSTOJIC 1, J. CALLEJA-GONZALEZ 2, D.G. JAKOVLJEVIC 3, V. VUCETIC 4, F. AHUMADA 5
1Exercise Physiology Laboratory, Biomedical Sciences Department
Faculty of Sport and Tourism, Novi Sad, Metropolitan University, Serbia
2Laboratory of Analysis of Sport Performance, Physical Activity Department
Faculty of Sport Sciences, University of the Basque Country, Spain
3Research Centre for Health Studies, Faculty for Society and Health
Buckinghamshire New University, Buckinghamshire, UK
4Department of Kinesiology, Faculty of Kinesiology, University of Zagreb, Zagreb, Croatia
5Sobre Entrenamiento Group, Cordoba, Argentina
SUMMARY
Aim. The main aim of this study was to assess ultra short-term heart rate recovery (HRR) in athletes participating in different types of sport activities: 1) continuous (e.g. distance running and cycling), and 2) intermittent sports (e.g. basketball,
soccer and handball).
Methods. Forty-six male athletes were recruited for the study. Depending on the sport they participated, athletes were
allocated into continuous sports group (CNT, n = 20) or intermittent sports group (INT, n = 19). The two groups were
matched for age and physical fitness level. Athletes performed maximal cardiopulmonary exercise test on a treadmill
using the ramp protocol. Immediately upon exercise cessation, subjects undertook supine position with continuous measurement of heart rate during the first minute of recovery. Data were analyzed in 10-sec intervals and were compared
between the CNT and INT group.
Results. Significant difference in the HRR between the CNT and INT group was identified only at 10 and 20 seconds
of recovery period (p < 0.05). The INT group demonstrated significantly lower heart rate than CNT group (p < 0.05). These
results suggest that athletes engaged in intermittent sports demonstrate faster decrease in the heart rate during the first
twenty seconds after maximal exercise than their counterparts trained for continuous performance.
Conclusion. These results seem to indicate that sports activity and training along with autonomic modulation might have
played a role in the ultra short-term cardiovascular responses to all-out exercise.
KEY WORDS: Training - Recovery - Parasympathetic - Endurance - Intermittent.
RIASSUNTO
Obiettivo. L'obiettivo principale di questo studio è stato di valutare il recupero ultra breve della frequenza cardiaca (FCR)
in atleti coinvolti in diversi tipi di attività sportiva: 1) continuativa (per esempio corsa sulla distanza e ciclismo), e 2) sports
intermittenti (per esempio basketball, soccer e pallamano).
Metodi Quarantasei atleti di sesso maschile sono stati reclutati per lo studio. In base al tipo di sport che effettuavano,
gli atleti sono stati assegnati al gruppo degli sports continuativi (CNT, n = 20) o al gruppo degli sports intermittenti (INT,
n = 19). I due gruppi erano simili in termini di età e livello di fitness fisica. Gli atleti hanno effettuato un test da sforzo
cardiopolmonare massimale su treadmill applicando il protocollo ramp. Immediatamente dopo il termine dello sforzo fisico, gli atleti hanno acquisito una posizione supina, con rilevamento continuo della frequenza cardiaca nel primo minuto di recupero. I dati sono stati analizzati ad intervalli di 10 secondi e sono stati confrontati tra il gruppo CNT
ed il gruppo INT.
Vol. 63, N. 2
145
OSTOJIC
ULTRA SHORT-TERM RECOVERY AND SPORT PERFORMANCE
Risultati. Una differenza statisticamente significativa in termini di RFC tra il gruppo CNT ed il gruppo INT è stata identificata soltanto a 10 ed a 20 secondi del periodo di recupero (p < 0,05). Il gruppo INT ha riportato una frequenza cardiaca significativamente inferiore rispetto al gruppo CNT (p < 0,05). Questi risultati indicano che gli atleti coinvolti in
sports intermittenti riportano una più veloce riduzione della frequenza cardiaca nei primi venti secondi dopo uno
sforzo massimale, rispetto agli atleti allenati per una performance continua.
Conclusioni Questi risultati sembrerebbero indicare che l’attività sportiva e l’allenamento insieme alla modulazione autonomica giocherebbero un ruolo nelle risposte cardiovascolari ultra-brevi allo sforzo massinale.
PAROLE CHIAVE: Allenamento - Recupero - Parasimpatico - Endurance - Intermittente.
R
ecovery of the heart rate is the rate at which
heart rate (HR) decreases (or the time taken for
HR to recover) after moderate to heavy exercise
and is dependent at most on the relationship
between parasympathetic and sympathetic nervous activity.1 HR increases during exercise in
response to a combination of sympathetic activation and parasympathetic withdrawal, with the
reverse occuring during recovery following exercise.2 Recovery HR is known to change with
endurance training and in diseased states.3). Several
authors found recovery HR to be accelerated in
endurance athletes but blunted in patients with
heart failure.4-6 However, there are no data to indicate whether recovery HR is a sensitive measure of
autonomic control and whether recovery HR can
be used as a marker representing the body’s capacity to respond to training. Type of training and
performance are additional factors that can influence recovery HR response, since the physiological adaptations of trained individuals may alter
many aspects of exercise metabolism.
Short and Sedlock 7 showed that throughout
the recovery period the group of trained athletes
with superior aerobic capacity had a consistently lower HR as compared to untrained subjects but
there is no clear explanation regarding this phenomenon. According to our knowledge it seems
that none study analyzed recovery HR after maximal exercise in athletes engaged in different type
of sport activities (e.g. intermittent and continuous)
with similar aerobic fitness. Moreover, data are
lacking to confirm the time course of recovery
HR during the first 20-30 seconds of recovery
(ultra short-term recovery), which could be of
particular interest for programming training in
sport and exercise. Therefore, the main aim of
the present study was to investigate whether different types of sport activities (intermittent vs.
continuous sports) influence HR responses during
the 10-seconds intervals of the first min of recovery after maximal exercise in male athletes.
146
I
l recupero della frequenza cardiaca rappresenta la velocità con cui la frequenza cardiaca (FC)
diminuisce (o il tempo impiegato dalla FC per recuperare) dopo uno sforzo moderato intenso ed è estremamente dipendente dalla relazione esistente tra
l’attività nervosa parasimpatica e simpatica.1 La FC
aumenta durante lo sforzo fisico in risposta alla
combinazione dell’attivazione simpatica e dell’inibizione parasimpatica, che è l’opposto a ciò che si
verifica durante il recupero dopo lo sforzo.2 La FC di
recupero cambia con l’allenamento di endurance e
in determinate condizioni patologiche.3 Diversi
Autori hanno dimostrato che la FC di recupero è
accelerata negli atleti sottoposti a sforzi di endurance, ma ridotta nei pazienti affetti da insufficienza cardiaca.4-6 Tuttavia, non vi sono dati per
concludere se la FC di recupero sia un parametro
sensibile del controllo autonomico e se la FC di recupero possa essere impiegata come marcatore della
capacità dell’organismo a rispondere ad uno sforzo. La tipologia di allenamento e la performance
sono ulteriori fattori che possono influenzare la
risposta in termini di FC di recupero, poiché gli
adattamenti fisiologici di soggetti allenati possono
alterare numerosi aspetti del metabolismo durante
e dopo lo sforzo fisico.
Short e Sedlock 7 hanno dimostrato che durante
tutto il periodo di recupero, il gruppo di atleti allenati con una capacità aerobica superiore aveva
riportato una FC significativamente inferiore, rispetto a soggetti non allenati, tuttavia non vi è ancora
una chiara spiegazione di questo fenomeno. A nostra
conoscenza, nessuno studio ha fino ad ora analizzato la FC di recupero dopo uno sforzo massimale
in atleti impegnati in diverse tipologie di attività
sportive (intermittente e continua) con fitness aerobica similari. Inoltre, mancano dati per confermare il decorso temporale della FC di recupero durante i primi 20-30 secondi di recupero (recupero ultrabreve), che potrebbe essere di particolare interesse per
programmare l’allenamento in ambito sportivo.
Pertanto, l’obiettivo principale di questo studio era
di analizzare se tipologie differenti di attività sportive (sports intermittenti vs. continui) influenzino le
Giugno 2010
TABLE I.—Physical and physiological characteristics of
the athletes engaged in continuous (CNT) and intermittent (INT) sportS.
TABELLA I. — Caratteristiche fisiche e fisiologiche degli
atleti coinvolti in sport continuativi (CNT) e intermittenti (INT).
CNT
group
INT
group
N
Age (years)
20
22.0±1.7
19
21.7±1.8
Height (cm)
184.9±6.1
183.9±5.7
81.2±6.8
80.7±5.9
8.7±2.0
8.9±1.8
60.5±4.1
61.2±5.0
Body mass (kg)
Body fat (%)
Maximal oxygen uptake
(ml/kg/min)
Participants
Forty four healthy young male athletes were
recruited from different sports. All participants
were actively engaged in consistent exercise
training programme over the previous at least
four years. Exclusion criteria included: (1) a history of heart diseases, (2) a musculoskeletal dysfunction, (3) known metabolic disease, (4) use of
any performance enhancing substance within
the past 14 days, (5) smoking, or (6) an impaired
response to stress test. All participants gave their
informed consent and voluntarily participated
in the study. The subjects had a mean age of
21.9 ± 1.8 years, mean body mass 81.0 ± 6.4 kg,
and mean height 184.4 ± 5.9 cm (Table I).
Participants were classified into two groups based
on predominant type of previous training and
performance requirements, determined as
described below.
Athletes were allocated into continuous (CNT)
group (those participating in continuous sports
such as distance running and cycling) or intermittent (INT) group (those engaged in intermittent sports such as basketball, soccer and handball). All participants were fully informed verbally and in writing about the nature and
demands of the study as well as the known health
risks. They completed a health history questionnaire and informed that they could withdraw
from the study at any time. Upon initial recruitment, all but five met the inclusion criteria to
take part in the study. Finally the CNT group
consisted of 20 athletes and INT group consisted
of 19 athletes.
Vol. 63, N. 2
OSTOJIC
risposte in termini di FC durante gli intervalli di 10
secondi del primo minuto di recupero dopo uno
sforzo massimale in atleti di sesso maschile.
Materiali e metodi
Partecipanti
Quarantaquattro atleti di sesso maschile in buona salute sono stati reclutati da diverse discipline
sportive. Tutti i partecipanti erano attivamente impegnati in un programma di allenamento costante
almeno negli ultimi quattro anni. I criteri di esclusione erano: (1) pregressa storia di patologie cardiache, (2) una disfunzione muscolo-scheletrica,
(3) nota patologia metabolica, (4) assunzione di
qualsiasi sostanza che migliori la prestazione negli
ultimi 14 giorni, (5) fumo di sigaretta, oppure (6)
un’alterata risposta al test da stress. Tutti i partecipanti hanno fornito il loro consenso informato ed
hanno partecipato in maniera volontaria allo studio. I soggetti avevano un’età media di 21,9 ± 1,8
anni, un peso corporeo medio di 81,0 ± 6,4 kg, ed
un’altezza media di 184,4 ± 5,9 cm (Tabella I). I partecipanti allo studio sono stati suddivisi in due gruppi in base alla tipologia predominante del precedente allenamento e ai requisiti di performance,
determinati come di seguito riportato.
Gli atleti sono stati suddivisi nel gruppo “continuo”
(CNT) (coloro che praticavano sports continui come
la corsa sulla distanza e il ciclismo) o nel gruppo
“intermittente” (INT) (coloro che erano impegnati in
sports intermittenti come il basketball, il soccer e la
pallamano). Tutti i partecipanti sono stati completamente informati oralmente e per iscritto circa la
natura e gli obiettivi dello studio, come pure circa i
rischi correlati alla salute noti. Essi hanno compilato
un questionario riguardante il loro stato di salute ed
erano informati del fatto che avrebbero potuto ritirarsi dallo studio in qualsiasi momento. Al termine
del reclutamento iniziale, tutti i soggetti tranne cinque hanno soddisfatto i criteri di inclusioni per partecipare allo studio. Pertanto, il gruppo CNT era
costituito da 20 atleti, e il gruppo INT era costituito
da 19 atleti.
Procedure sperimentali
Tutte le procedure erano in accordo con la
Dichiarazione di Helsinki, e lo studio è stato approvato dal Comitato Etico locale. Le misurazioni fisiologiche sono state effettuate nell’ultima settimana
del periodo di allenamento preparatorio per la competizione. Nelle 24 precedenti l’esperimento, i soggetti
non hanno partecipato a nessuna attività fisica prolungata o assunto bevande alcooliche e/o conte-
147
OSTOJIC
Experimental Procedures
All procedures were in accordance with the
Declaration of Helsinki and the study was
approved by the Faculty Ethics Committee.
Physiological measurements were made during
the final week of preparatory training period for
competition. In the 24 hours before the experiment, the subjects did not participate in any prolonged exercise or drinking alcoholic and/or caffeine beverages. Subjects reported to the exercise
physiology laboratory at 10 a.m. after a rest of
between 10 and 12 h. Before experimental session body mass, height and percentage of body fat
from skinfold thickness were determined for each
subject. Then the subjects were instrumented for
maximal oxygen consumption (VO2max), electrocardiogram (ECG) and telemetric heart rate
(HR) assessment. Exercise test was performed
according to individualized ramp protocol up to
maximal symptom-tolerated level using a treadmill
system (Trackmaster TMX425C, Newton, USA).
Gas-exchange data were collected throughout the
exercise test using a breath-by-breath metabolic
system (Vacu-Med CPX, Ventura, USA) with
VO2max defined as the highest VO2 achieved during the test with data smoothed before calculating
VO2 max. The ECG was continuously recorded
using a 12-lead stress analysis system (Custo-Med
EC1000, Ottobrunn, Germany) and the heart rate
was also recorded with the HR monitor (Polar
S410, Kempele, Finland).
As soon as maximal exercise stress test was
completed subjects were placed in the supine
body position with the face mask on with continuous 1-minute heart rate recording. The time
between exercise cessation and undertaking
supine body position was recorded for each participant and averaged 5.0 ± 1.9 seconds for the
INT and 5.4 ± 2.0 seconds for the CNT group. The
ECG tracing was reviewed for correct identification of all beats. The HR during the first minute
of recovery was measured at 10 sec intervals
using all time points via both HR monitor and
ECG. The mean of the 2 readings with a coefficient of variation below 10% was used in the
study. The HR decrease during the recovery
phase was also quantified as percent HR decrease
(%HR) from the peak exercise HR (100%) during
the first min of recovery. The laboratory end
point committee evaluated all HR recovery
responses in a blinded fashion and end points
were determined by unanimous decision. The
athletes were familiar with testing procedures as
part of their regular training process. To ensure
148
nenti caffeina. I soggetti si sono recati al laboratorio di fisiologia dell’esercizio alle ore 10 del mattino
dopo un periodo di riposo di 10-12 ore. Prima di
iniziare la sessione sperimentale, sono stati misurati
il peso corporeo, l’altezza e la percentuale di grasso
corporeo dallo spessore della piega cutanea per ciascun soggetto. Quindi, i partecipanti sono stati valutati per quanto riguardava il consumo massimale di
ossigeno (VO2max), l’elettrocardiogramma (ECG) e
la determinazione telemetrica della frequenza cardiaca (FC). Il test fisico è stato condotto sulla base di
un protocollo ramp personalizzato fino al livello
massimale sintomo-tollerato, utilizzando un sistema
a treadmill (Trackmaster TMX425C, Newton, USA).
I dati relativi allo scambio gassoso sono strati raccolti
durante tutta la durata dell’esercizio fisico utilizzando un sistema metabolico respiro-per-respiro
(Vacu-Med CPX, Ventura, USA), in cui VO2max era
definito come il massimo VO2 raggiunto durante il
test. L’ECG veniva registrato in maniera continua utilizzando un sistema di analisi a 12 derivazioni
(Custo-Med EC1000, Ottobrunn, Germany), e la
frequenza cardiaca veniva registrata attraverso
l’apposito monitor della FC (Polar S410, Kempele,
Finland).
Appena il test da stress fisico massimale veniva
completato, I soggetti venivano posizionati in posizione supine con registrazione continua per 1 minuto della frequenza cardiaca. Il tempo intercorso tra
il termine dell’attività fisica e l’acquisizione della
posizione supina è stato registrato per ciascun partecipante ed era in media di 5,0 ± 1,9 secondi per il
gruppo INT e 5,4 ± 2,0 secondi per il gruppo CNT. Il
tracciato dell’ECG veniva controllato per la corretta identificazione di tutti I battiti. La FC durante il
primo minuto di recupero è stata misurata ad intervalli di 10 secondi utilizzando sia il monitor della
FC, sia l’ECG. La media delle 2 letture con un coefficiente di variazione inferiore al 10% è stata utilizzata nello studio. La riduzione della FC durante
la fase di recupero è stata, inoltre, quantificata come
riduzione della FC percentuale (% FC) dalla FC di
picco durante lo sforzo (100%) durante il primo
minuto di recupero. Un comitato ha, al termine,
valutato tutte le risposte della FC di recupero in
maniera “cieca” e gli end points sono stati determinati con decisione unanime. Gli atleti conoscevano
bene le procedure del test, essendo queste parte del
regolare processo di allenamento. Per assicurare
che l’ambiente di esercizio fosse appropriatamente
controllato, il laboratorio è stato mantenuto più
silenzioso possible durante tutte le procedure di
misurazione. La stanza in cui si sono tenute le prove era mantenuta ad una temperature di 20 ± 3°C
con un’umidità relativa del 32 ± 5 %.
Giugno 2010
TABLE II.—Heart rate responses during the study.
TABELLA II. — Risposte in termini di frequenza cardiaca durante lo studio.
103
HR peak (%)
98
OSTOJIC
*
*
CNT
group
INT
group
FC al picco (b/min)
195±6
197±6
FCR 10 sec (b/min)
191±7
188±6*
FCR 20 sec (b/min)
188±8
183±9*
FCR 30 sec (b/min)
180±7
178±9
FCR 40 sec (b/min)
173±8
172±8
FCR 50 sec (b/min)
166±8
165±7
FCR 60 sec (b/min)
155±11
157±9
93
88
83
78
10
20
30
40
Recovery (sec)
INT group
50
60
CNT group
Figure 1.—Heart rate decrease during recovery quantified
as per cent heart rate decrease from the peak exercise
heart rate (HR peak). Abbreviations: INT athletes engaged in intermittent sports; CNT athletes engagged in continuous sports; *indicates significant difference between INT
and CNT at p<0.05.
Figura 1. — Riduzione della frequenza cardiaca durante il recupero quantificata con percentuale di riduzione della frequenza cardiaca dalla frequenza cardiaca al picco
di esercizio (FC di picco). Abbreviazioni: INT: atleti coinvolti in sport intermittenti; CNT: atleti coinvolti in sport
continuativi. *Indicata una differenza statisticamente
significativa tra il gruppo INT ed il gruppo CNT ad un valore di p<0,05.
that the testing environment was appropriately
controlled, the laboratory was kept as quiet as
possible during all measurement procedures. The
testing room was maintained at 20 ± 3°C and 32
± 5 % relative humidity.
Statistical Analysis
The data were expressed as means ± SD.
Statistical significance was assessed using
Student’s t test for independent samples. P values
of less than 0.05 were considered statistically significant. The data were analyzed using the SPSS
version 14.0 software (SPSS Inc., USA).
HRR - heart rate recovery. * Indicates significant difference
between the groups at p < 0.05.
Analisi statistica
I dati sono riportati come medie ± SD. LA significatività statistica è stata valutata utilizzando il test
t di Student per campioni indipendenti. I valori della P inferiori a 0,05 sono stati considerati statisticamente significativi. I dati sono stati analizzati
utilizzando il programma SPSS versione 14.0 (SPSS
Inc., USA).
Risultati
La Tabella II riporta le misurazioni della FC di
recupero. Al termine dello sforzo (inizio del recupero), la FC era simile in entrambi i bracci di studio.
Sia a 10 sia a 20 secondi di recupero, il gruppo INT
aveva una FC significativamente inferiori rispetto
al gruppo CNT (p < 0,05). Non vi erano differenze tra
i gruppi ad altri intervalli di tempo di recupero per
quanto riguardava le risposte della FC. Risultati analoghi sono emersi quando sono state confrontate le
riduzioni percentuali della FC tra i gruppi (Figura 1).
Discussione
Results
Table II displays the recovery HR measurements. At the end of exercise (start of recovery),
HR was similar in both trials. At the both 10 and
20 sec of recovery period, INT group had significantly lower HR as compared to their CNT counterparts (P<0.05). There were no differences
between groups at other timing intervals of recovery for HR responses. Similar results were found
when %HR dropouts were compared between
groups (Figure 1).
Vol. 63, N. 2
Questo studio è il primo ad analizzare l’influenza
di differenti discipline sportive sul recupero ultrabreve della frequenza cardiaca in atleti di sesso
maschile. I risultati ottenuti in questo studio indicano
che gli atleti impegnati in sports di endurance
intermittente avevano un recupero più rapido della
FC a 10 e 20 secondi dopo un esercizio massimale,
rispetto agli atleti impegnati in sports continui con
fitness aerobica analoga. Questi risultati indicano
che RFC in tempi ultra-brevi possono essere
influenzati dalla tipologia di attività sportiva
praticata da atleti ben allenati.
149
OSTOJIC
Discussion
The present study is the first to analyse the
influence of different sport disciplines on ultra
short-term heart rate recovery in male athletes.
The results obtained in this study suggest that
the athletes engaged in intermittent endurance
sports had faster recovery of the HR at 10 and 20
sec after maximal exercise compared to athletes
engaged in continuous sports with similar aerobic
fitness. These results indicate that the ultra shortterm HRR may be influenced by the type of sport
activity in well trained athletes.
The rapid recovery in HR following moderateto-heavy exercise may be an important mechanism in preventing excessive cardiac work, with
important implications for training. Several investigators showed that endurance-trained athletes
have faster HRR compared with sedentary subjects.6-8 It is pressumed that the recovery in HR
after all-out exercise is mediated by intrinsic, neural, and humoral factors.9 Recent studies have
observed a coordinated interaction of parasympathetic re-activation and sympathetic withdrawal, with parasympathetic re-activation occurring
faster, and therefore playing the more important
role in the early deceleration of heart rate.2, 10, 11 It
seems that inactive recovery from dynamic exercise
is associated with the cessation of primary exercise
stimulus from the cerebral cortex, which is responsible for the initial drop of heart rate.1 Pierpont
and Voth 12 provided time constants for parasympathetic reactivation of 44 seconds and for sympathetic withdrawal of 65 seconds, underlining
other mechanisms of recovery HR control. Other
factors contributing to HR recovery after exercise
are thought to be slower changes in the stimuli to
metaboreceptors and baroreceptors accompanying
clearance of metabolites and delayed elimination
of body heat and catecholamines.13 Nevertheless,
parasympathetic activation is considered to be the
main mechanism underlying exponential cardiodecceleration after exercise.9 The recovery in HR
after high intensity exercise was found to be faster
in those individuals who had a higher aerobic
capacity 8 although the precise physiological mechanisms remain to be elucidated.
The ultra short-term post-exercise recovery HR
has not been previously reported in athletes.
However, according to work rate analysis, average
time to recover after high intensity running bouts is
less than 15 seconds in intermittent exercise.14
Therefore, faster ultra short-term cardiovascular
response demonstrated through lower recovery
HR at a given time during the recovery period
reflects a positive adaptation to intermittent
150
Il rapido recupero della FC dopo un esercizio
moderato-intenso potrebbe essere un importante
meccanismo nel prevenire l’eccessivo lavoro cardiaco, con importanti implicazioni per l’allenamento. Diversi Autori hanno dimostrato che atleti
allenati sulla resistenza hanno un più rapido RFC
rispetto a soggetti sedentari.6-8 Si suppone che il
recupero della FC dopo un esercizio intenso sia
mediato da fattori intrinseci, nervosi, ed umorali.9 Recenti studi hanno osservato un’interazione
coordinata della riattivazione parasimatica e dell’inibizione simpatica, con una più rapida riattivazione parasimpatica, che quindi giocherebbe un
ruolo più importante nella iniziale riduzione della frequenza cardiaca.2, 10, 11 Sembrerebbe che il
recupero inattivo da un esercizio dinamico sia
associato alla cessazione dello stimolo dell’esercizio
primario dalla corteccia cerebrale, che è responsabile dell’iniziale caduta della frequenza cardiaca 1 Pierpont e Voth 12 hanno stabilito un tempo
costante per la riattivazione parasimpatica di 44
secondi e per l’inibizione simpatica di 65 secondi,
sottolineando altri meccanismi di controllo della
FC di recupero. Altri fattori che contribuiscono al
recupero della FC dopo attività fisica potrebbero
essere modificazioni più lente negli stimoli ai metaborecettori ed ai baro recettori associati alla clearance dei metaboliti e alla eliminazione ritardata
del calore corporeo e delle catecolamine. 13
Nonostante ciò, l’attivazione parasimpatica è considerata il meccanismo principale alla base della
cardiodecelerazione esponenziale dopo esercizio.9
Il recupero della FC dopo uno sforzo fisico ad elevata intensità è risultato essere più rapido in quei
soggetti che possedevano una maggior capacità
aerobica (8) sebbene i meccanismi fisiologici precisi siano ancora da chiarire.
Il recupero in tempi ultra brevi dopo attività fisica
della FC non è stata finora analizzato in atleti.
Tuttavia, in base all’analisi del carico di lavoro, il
tempo medio per recuperare dopo gare di ocrsa ad
elevata intensità è inferiore a 15 secondi
nell’esercizio intermittente.14 Pertanto, una risposta
cardiovascolare più rapida in tempi ultra brevi
dimostrata attraverso una minor FC di recupero ad
un dato momento durante il periodo di recupero
riflette un adattamento positivo all’allenamento di
endurance intermittente e probabilmente una
superiore capacità nella performance.15 Si potrebbe
supporre che gli atleti con minor FC di recupero
durante i primi 20 secondi dopo lo sforzo fisico siano
meglio adattati allo sforzo massimale a causa di
diversi possibili meccanismi (ripristino del tono
parasimpatico, modificazioni del volume plasmatico,
accumulo di fattori metabolici). In questo studio,
abbiamo dimostrato che la FC di recupero a 10 ed
Giugno 2010
endurance training and possibly superior capacity
in performance events.15 It could be postulated
that athletes with lower recovery HR during the
first 20 seconds post-exercise are better adapted
to maximal exercise due to several possible mechanisms (i.e. restoration of parasympathetic tone,
changes in plasma volume, accumulation of metabolic factors). In the present study we found that
recovery HR at 10 and 20 seconds post-exercise
are accelerated in athletes engaged in intermitent
endurance activities as compared to athletes
engaged in continuous sports with simliar VO2max.
Several authors shown that endurance-trained athletes have faster HR responses after the cessation of
exercise compared with sedentary subjects.3, 6, 8
This could be due to increased parasympathetic
tone in trained athletes along with withdrawal of
sympathetic stimulation that contributes to the
deceleration of heart rate after the cessation of exercise. Yamamoto et al.5 found association between
an increase of parasympathetic tone and accelerated
recovery HR after endurance training. However,
no study was found in the literature with comparasion between recovery HR in athletes with
similar VO2max from different sports and/or training
status. In the present study both groups had a similar VO2max. In contrast to the long-term HR recovery,16 is seems that ultra-short term HR recovery is
dependant on the type of exercise as the results
from the present study suggest. According to this,
it seems that type of endurance activity/training
(continuous vs. intermittent) per se could induce
changes in recovery HR. It could be further postulated that the HR in athletes trained for intermittent
sports decreases rapidly during the first 20 seconds
upon exercise cessation (ultra short-term HR recovery). Possible underlying mechanisms for a rapid HR
decrease in the INT group may include the following: 1) rapid changes in maximal left ventricular (LV) performance with increased ejection fraction and myocardial contractility 17 induced by intermittent exercise in addition to plasma volume disturbances with increased LV filling;18 2) changes
in myocardial lactate and/or nitric oxide metabolism;19 and 3) changes in gene expression 20 which
requires further investigation. While the present
study was unique in its assessment of ultra shortterm recovery HR and analysis of relations between
recovery HR and type of sports activity, there were
two major limitations. Firstly, the small number of
subjects could lead to overestimation in differences
between the INT and CNT groups. Secondly,
although the passive recovery mode in the present
study was frequently used,13, 21 it does not reflects
the real sport situation with jogging or walking
during recovery. Further investigations should eval-
Vol. 63, N. 2
OSTOJIC
a 20 secondi dallo sforzo fisico era accelerata negli
atleti impegnati in attività di durata intermittente
rispetto agli atleti impegnati in sports continui con
simili VO2max. Diversi Autori hanno dimostrato che
atleti allenati sulla resistenza avevano risposte in
termini di FC più rapide dopo la cessazione dello
sforzo fisico rispetto a soggetti sedentari.3, 6, 8 Ciò
potrebbe essere dovuto all’aumentato tono
parasimpatico negli atleti allenati in associazione
all’inibizione della stimolazione simpatica che
contribuisce alla decelerazione della frequenza
cardiaca dopo la cessazione dell’esercizio.
Yamamoto et al. 5 hanno riscontrato un’associazione tra l’aumento del tono parasimatico e
l’accelerato recupero della FC dopo un allenamento
di resistenza. Tuttavia, nessuno studio finora
pubblicato in Letteratura ha confrontato la FC di
recupero in atleti con analoghi VO2max provenienti
da diversi sports e/o stato di allenamento. In questo
studio, entrambi i gruppi avevano un VO2max simile.
A differenza del recupero della FC a lungo
termine,16 sembrerebbe che il recupero della FC in
tempi ultrabrevi dipenda dal tipo di esercizio, come
i risultati di questo studio suggeriscono. In accordo
a ciò, sembrerebbe che la tipologia di attività/
allenamento di endurance (continua vs.
intermittente) di per sè può indurre modificazioni
nella FC di recupero. Si potrebbere inoltre supporre
che la FC in atleti allenati per sports intermittenti
diminuisca rapidamente durante i primi 20 secondi
dalla cessazione dell’esercizio (recupero della FC in
tempi ultra-brevi). Possibili meccanismi sottostanti
per una rapida diminuzione della FC nel gruppo
INT potrebbero includere i seguenti: 1) rapide
modificazioni del lavoro massimale del ventricolo
sinistro (VS) con aumentata frazione di eiezione e
contrattilità del miocardio (17) indotte dall’esercizio
intermittente oltre che alterazioni del volume
plasmatico con aumentato riempimento del VS;18 2)
modificazioni nel metabolismo del lattato e/o
dell’ossido nitrico miocardico;19 e 3) alterazioni
nell’espressione genica 20 che richiedono ulteriori
studi approfonditi.
Sebbene questo studio fosse unico nella valutazione della FC di recupero in tempi ultra brevi e
nell’analisi tra FC di recupero e tipologia di attività
sportiva, vi erano due limiti principali. In primo
luogo, il limitato numero di soggetti arruolati potrebbe condurre ad una sovrastima delle differenze
osservate tra il gruppo INT ed il gruppo CNT. In
secondo luogo, sebbene la modalità di recupero passivo sia stata frequentemente utilizzata in questo
studio,13, 21 ciò non riflette la reale situazione sportiva nel caso del jogging durante il recupero. Ulteriori
studi dovranno valutare: 1) l’effetto di differenti
protocolli di recupero sul RFC in tempi ultra brevi;
151
OSTOJIC
uate: 1) the effect of different recovery protocols on
ultra short-term HRR; 2) the correlation between
short-term recovery HR and acute changes in training volume and intensity or frequency.
2) la correlazione esistente tra la FC di recupero in
breve tempo e le modificazioni acute nel volume ed
intensità o frequenza dell’allenamento.
Conclusioni
Conclusions
Results from the present study suggest that athletes engaged in intermittent endurance sports
demonstrate faster recovery HR during the first 10
and 20 seconds following maximal exercise than
those athletes engaged in continuous endurance
activities. Measuring ultra short-term recovery HR
after all-out exercise may enable coaches to easily
monitor athletes’ respond to exercise and possibly
optimizing exercise training prescription. The results
of the present study seems to support theories of
coordinated interaction of mechanical, humoral
and autonomic control during exercise short-term
recovery and does not support using exercise HR
recovery as index of vagal function alone.
1) Borresen J, Lambert MI. Autonomic control of heart rate during and after exercise:
measurements and implications for monitoring training status. Sports Med
2008;38:633-246.
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Secondo i risultati di questo studio, gli atleti impegnati in sports di endurance intermittente riportano una più rapida FC di recupero nei primi 10 e 20
secondi dopo uno sforzo massimale rispetto agli atleti impegnati in attività di endurance continua. La
rilevazione della FC di recupero ultra-breve dopo
uno sforzo massimale permetterebbe all’allenatore
di monitorare facilmente la risposta degli atleti allo
sforzo e, possibilmente ottimizzare la prescrizione
degli esercizi di allenamento. I risultati di questo
studio sembrerebbero supportare le teorie dell’interazione coordinata del controllo meccanico, umorale ed autonomico durante il recupero ultra-breve
dallo sforzo fisico, mentre il recupero della FC dopo
sforzo fisico non dovrebbe essere utilizzata come
solo indice della funzione vagale.
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Acknowledgements.—Acknowledgements. The paper is the equal work of all authors. The authors declare no conflict of interest.
Study was partly supported by the Serbian Ministry of Science (Grant No. 145082).
Received on October 5, 2009 - Accepted for publication on May 3, 2010.
Corresponding author: Assoc. Prof. Sergej M. Ostojic, MD, MSc, PhD, Exercise Physiology Lab., Biomedical Sciences Dept.,
Faculty of Sport and Tourism, Metropolitan University, Radnicka 30/II, Novi Sad 21000, Serbia. E-mail: [email protected]
152
Giugno 2010
MED SPORT 2010;63:153-66
Control of balance during execution
of the circular kick in karate
(Mawashi geri)
Mantenimento dell’equilibrio nell’esecuzione
del calcio circolare nel karate (Mawashi geri)
P. L. ASCHIERI 1, M. BARATTO 2, C. CERVERA 2, M. GALLAMINI 2, A. LINO 3, S. NAVARRA 2*
1University of L’Aquila, L’Aquila,
2Medical Divison RGM SpA,
3FIJLKAM, Ostia Lido, Roma,
Italy
Italy
Italy
SUMMARY
The aim of this study was to test for differences in control of balance during the execution of the circular kick (mawashi
geri) executed in two different ways. Twenty-two elite athletes in two karate specialties (kumite – sparring; kata – form)
were asked to execute the preparatory phase of delivering the circular kick starting from the guard position and to
maintain this position with eyes closed and the supporting leg (left and right) either stretched or slightly bent.
Posturographic analysis confirmed greater efficiency/efficacy of the movement with the supporting leg slightly bent in
all subjects and brought to light numerous other considerations.
KEY WORDS: Martial arts - Sports - Physical fitness.
RIASSUNTO
Scopo del lavoro è la verifica di un’eventuale differenza nelle prestazioni di mantenimento della postura durante l’esecuzione di una tecnica di karate consistente in un calcio circolare effettuato con due modalità differenti. A 22 atleti
di eccellenza delle due specialità del KARATE [Combattimento (KUMITE) e Forme (KATA)] è stato chiesto di eseguire
la parte preparatoria della tecnica in oggetto partendo da postura di guardia e di mantenere quindi la postura ad occhi
chiusi con l’arto di appoggio sia teso sia semipiegato in esecuzione sia destra (DX) sia sinistra (SX). La maggiore efficienza/efficacia del movimento con arto d’appoggio semipiegato è stata confermata su tutti gli atleti, portando alla luce
numerose interessanti considerazioni.
PAROLE CHIAVE: Arti marziali - Sport - Esercizio fisico.
K
arate refers to a martial art in which opponents use percussion techniques to deliver a
strike to vulnerable body targets:
1) at close range with the lower extremities
2) at medium range with the upper extremities;
*Authors are listed in alphabetical order.
Vol. 63, N. 2
I
l Karate è un sistema di combattimento che utilizza tecniche di percussione su bersagli corporei vulnerabili:
1) a lunga distanza per mezzo degli arti inferiori;
2) a media distanza per mezzo degli arti superiori;
3) a contatto fisico per mezzo di proiezioni (atterramenti) con percussione finale.
153
ASCHIERI
CONTROL OF BALANCE DURING EXECUTION OF THE CIRCULAR KICK
3) in full contact with knock-down and final
percussion.
Karate requires rapid decision-making processes and concentration, activation of motor programs adequate for the purpose, and an effector
that can carry them out optimally. For safety reasons during sparring and tournaments, these swift
movements must be abruptly stopped before they
deliver the kinetic energy to the target. This blocking requires that the motor program activating
the kinetic chain be composed of a sequence of
phases executed in substantially the same fashion
or with slight adjustments, whereas the final phase
(last segment of the course of movement) is modulated according to the information processed by
the visual analyzer. Basically, a program is activated that produces a movement which during
the final segment of the path of movement is
guided in full acceleration to the target and
stopped at the last moment before impact.
This type of action demands perfect integration
between the proprioceptive and exteroceptive systems, and highly developed cognitive skills, given
the extremely short time for executing these complex operations and actions. For the upper extremities, achieving this ability is relatively difficult, and
even more so for the lower extremities in which the
problems are much more demanding. It is extremely difficult to keep balance when standing on one
leg, adjusting a posture that permits maintenance
of balance, with quick and appropriate corrections, while executing movements (with a wide
range of motion) with the other leg, which require
paths that are difficult to see and extremely rapid,
aimed under visual guidance to the target, and to
stop the movement at the last moment so that the
impact on the target is willfully controlled.
Maintenance of dynamic balance on one leg is
the prerequisite condition for performing the
technique successfully with the other lower
extremity.
Questo sistema di combattimento richiede processi decisionali rapidissimi e risolutivi, l’attivazione di programmi motori adeguati allo scopo ed un
effettore in grado di realizzarli in maniera ottimale. Nel Karate, sia per consentire la pratica in sicurezza, sia per consentire lo svolgimento delle competizioni, è fatto obbligo di arrestare azioni rapidissime prima che scarichino sul bersaglio l’energia
cinetica prodotta. Questo tipo di inibizione richiede che il programma motorio che attiva la catena
cinetica sia costituito da una serie di fasi che si
svolgono sempre allo stesso modo, o con piccoli
aggiustamenti, mentre la fase finale (ultimo segmento di traiettoria) è modulata secondo le informazioni dell’analizzatore visivo. Sostanzialmente
viene lanciato un programma che realizza un movimento, che nell’ultimo segmento di traiettoria viene
guidato in piena accelerazione sul bersaglio e inibito all’ultimo istante, prima dell’impatto.
Questo tipo di azione richiede una perfetta integrazione tra il sistema propriocettivo e quello esterocettivo ed anche capacità cognitive molto evolute, dati i tempi ristrettissimi a disposizione per operazioni e azioni così complesse.
Già per quanto riguarda le azioni con gli arti
superiori ottenere questa abilità è relativamente difficile, ma lo è ancor di più per le abilità nell’uso degli
arti inferiori, in cui i problemi da risolvere sono molto più complessi. Infatti è estremamente difficile andare rapidissimamente in equilibrio su un arto, organizzando una postura che consenta il mantenimento
dell’equilibrio, con la possibilità di istantanei ed adeguati aggiustamenti, mettendo in azione l’altro arto
con movimenti (ad ampia escursione articolare) che
richiedono la descrizione di traiettorie difficilmente
decifrabili ed estremamente rapide, da guidare “a
vista” sul bersaglio, nonché arrestare l’azione all’ultimo istante di modo che l’impatto col bersaglio avvenga in maniera controllata.
La gestione dell’equilibrio dinamico in appoggio
monopodalico è la condizione da realizzare per
poter consentire il successo alla tecnica da realizzare
con l’altro arto inferiore.
Mawashi geri (circular kick)
Il calcio circolare (Mawashi geri)
Used at long range, this technique entails striking vulnerable targets on the torso or head with
the inset of the foot by throwing a kick that follows a semicircular path. The objective of the
movement is to produce and deliver a high
amount of kinetic energy, hitting the target with
the striking foot at a downward angle, under the
limitations described above.
È una tecnica che viene impiegata a lunga distanza ed ha lo scopo di colpire con il dorso del piede i
bersagli vulnerabili del tronco o il capo realizzando una traiettoria semicircolare. L’azione ha l’obiettivo di produrre e scaricare un’elevata quantità di energia cinetica, impattando con movimento il più possibile perpendicolare al bersaglio, ferme
restando le limitazioni sopra descritte.
154
Giugno 2010
From a motor perspective, one of the lower
limbs carries the body’s weight, together with
the pelvis and torso, maintains balance, while
the other leg is used for striking the target. The
movement must be performed in the shortest
time possible, with maximum power and along
a path that is difficult to see. The phases of the
movement are illustrated in Figures 1-3. For comparison, the movement executed with the supporting bent is shown in Figures 2A, 3A and with
the leg extended in Figures 2B,3B.
This complex movement is performed in a
coordinated sequence, starting from the initial
guard stance (one foot in front of the other with
respect to the torso) and under the following
conditions:
1) shift the body weight to one leg, while moving the other;
2) arrange the supporting leg, pelvis, torso and
head into a posture that will allow the other leg
to be thrown along a path that is difficult to see
and interpret, while maintaining optimal balance;
3) align the thigh to the target so that the leg
and foot can perform the final segment of the
movement (extension);
4) strike, or extend (activating the quadriceps)
the leg-foot segment to the target.
To ensure that all this occurs smoothly, the
motor program must recruit motor unites of various different muscle groups that activate in succession and/or simultaneously leverage on the
bone joints, subordinating each partial phase of
the movement to the need to create optimal biomechanical conditions in which the striking limb
can effectively carry out its task.
Supporting limb:
1) support and attain balance of the entire
body with the leg slightly bent, while the other leg
lifts the thigh to the torso and heel is brought to
the leg, closing the joint angles;
2) extrarotate the leg to open the hip and to
incline the pelvis (pivoting), aligning the torso and
head, while the striking leg, by activating the adductors, is positioned for the final segment of the path.
Pelvis, torso, head:
1) the pelvis is inclined (pivoting) and directed toward the target;
2) the torso, because of spinal flexibility, is
arched so as to offer a limited target and to maintain balance; the arms are held with fists aimed
toward the target in a defense stance;
3) the head is positioned so as to provide the
Vol. 63, N. 2
ASCHIERI
Dal punto di vista motorio uno degli arti viene utilizzato per sostenere il peso del corpo e per gestire l’equilibrio assieme al bacino e al tronco, mentre l’altro viene indirizzato sul bersaglio. Tutta l’azione
dev’essere realizzata in un tempo minimo, con la
massima potenza e con traiettoria difficilmente
intercettabile.
Il gesto in oggetto è presentato per fasi nelle Figure
1-3. Nelle fotografie è inoltre evidente il confronto fra
il gesto atletico eseguito a gamba di appoggio piegata
(Figure 2A,3A) e tesa (Figure 2B, 3B).
Si tratta di un atto motorio complesso che in
sequenza coordinata, partendo dalla postura iniziale di guardia (un arto in appoggio avanzato e
l’altro in appoggio arretrato rispetto al tronco) deve
realizzare una serie di condizioni:
1) trasferire il peso del corpo su un solo arto, mettendo in azione l’altro;
2) organizzare arto d’appoggio, bacino, tronco
e testa secondo una postura che metta in condizione l’arto controlaterale di agire secondo una traiettoria tesa e difficilmente percepibile e decifrabile ed
in accelerazione, mantenendo l’insieme in condizioni ottimali d’equilibrio;
3) allineare il segmento coscia sul bersaglio per
consentire a gamba e piede di realizzare l’ultimo
segmento di movimento (estensione);
4) colpire, ovvero estendere (azione del quadricipite) il segmento gamba-piede fino al bersaglio.
Al fine di rendere possibile tutto ciò il programma motorio deve reclutare le unità motorie dei vari
distretti muscolari che azionano in successione e/o
contemporaneamente le rispettive leve ossee, subordinando ogni fase parziale del movimento alla
necessità di creare condizioni biomeccaniche ottimali all’arto d’attacco per svolgere efficacemente il
compito assegnato.
Arto di appoggio:
1) sopportare e garantire in semipiegamento l’equilibrio dell’intera massa corporea, mentre l’altro
arto flette la coscia sul tronco e la gamba sulla coscia
(chiusura degli angoli);
2) effettuare una extrarotazione allo scopo di
liberare l’articolazione coxo-femorale e consentire
al bacino di inclinarsi (a sbalzo) con postura defilata del tronco e del capo, mentre l’arto prescelto
per l’attacco, azionando i muscoli abduttori, si posiziona per l’ultimo segmento di traiettoria.
Bacino, tronco, capo:
1) il bacino inclinato a sbalzo, e orientato sul
bersaglio;
2) il tronco, grazie alla mobilità del rachide,
organizzato in modo da dare bersaglio limitato e
favorire l’equilibrio, le braccia a presidio e difesa della propria vulnerabilità;
3) il capo posizionato in modo da garantire all’a-
155
ASCHIERI
Base position.
Guard posture with left leg forward and knee
slightly bent; right leg to the rear; arms with
fists raised to defend targets.
Phase 1.
Supporting leg slightly bent; striking leg
with closed joint angles on the sagittal plane.
Phase 2.
Extrarotation of the supporting leg, maintaining
it slightly bent; pelvis inclined, thigh of the striking
leg adducted with heel touching the thigh; appropriate
bending of the torso. Notice that the head is kept
vertical, with the line of sight aimed at the knee
of the striking leg.
Phase 3.
Extension of the attack leg, maintaining the
supporting leg slightly bent. Arched chest
and upper limbs counterbalance the greater
extension of the striking leg.
Figure 1.—Dynamics of the circular kick (mawashi geri). Base position.
Figura 1. — La dinamica del movimento Mawashi indicativa.
156
Giugno 2010
Figure 2.—Kick preparation: A) stance with bent leg; B)
stance with extended leg.
Figura 2. — Gesto preparatorio al kick: A) con gamba
d’appoggio piegata; B) con gamba d’appoggio tesa.
vestibular and visual analyzer with the conditions for optimal function for the activity involved
in achieving balance and to collect information on
the spatiotemporal parameter and to carry out
the final phase.
Striking leg:
1) the thigh is raised sideways to the torso and
the heel drawn to the thigh in order to lift and
advance the rear foot toward the target;
2) the thigh is adducted and aligned to the target, maintaining the leg bent, during extrarotation
of the supporting leg which inclines the pelvis for
pivoting in unison with the torso;
3) the leg is extended to the thigh and the foot
is thrown in full acceleration to the target; the
leg is snapped back at the last moment to avoid
injuring the opponent.
Exit from field of action, ensuring safety conditions:
— When the attack movement is made, all the
body’s segments are set in motion according to a
motor program trained to swiftly drop back from
(posture and guard) the opponent’s field of action
and to permit efficacious control (neutralization)
of the opponent’s reaction in case of failure.
— This final phase is a structural part of the
motor program of sparring techniques in karate
which include closing in and dropping back out
of the field of action. This motor action is so conceived as to meet the tactical need to make it
difficult for the opponent to see and decipher, yet
able to produce elevated acceleration of the foot,
and hence to produce a considerable amount of
kinetic energy and be modified in its final path in
relation to the target.
Vol. 63, N. 2
ASCHIERI
Figure 3.—Kick shooting: A) stance with bent leg; B) stance with extended leg.
Figura 3. — Lancio del kick: A) con gamba d’appoggio
piegata; B) con gamba d’appoggio distesa.
nalizzatore vestibolare e a quello visivo condizioni
di funzionamento ottimali per l’attività connessa
all’equilibrio e per raccogliere informazioni relative ai parametri spazio-temporali realizzati e da
realizzare nell’ultima fase.
Arto di attacco:
1) flettere la coscia sul tronco e la gamba sulla
coscia con lo scopo di sollevare e avanzare il piede
arretrato verso il bersaglio;
2) abdurre e allineare sul bersaglio il segmento
coscia, mantenendo flessa la gamba, durante l’extrarotazione dell’arto di appoggio, che posiziona a
sbalzo il bacino e defila il tronco;
3) estendere la gamba sulla coscia e guidare il piede in piena accelerazione sul bersaglio ed arrestare il movimento all’ultimo istante per evitare danni all’avversario.
Uscita dal campo d’azione, realizzazione della
condizione di sicurezza:
— Effettuato il movimento di attacco, tutti i
segmenti del corpo vengono messi in azione secondo un programma motorio finalizzato ad uscire
in modo razionale (postura e guardia) nel più
breve tempo possibile dal campo d’azione dell’avversario ed a consentire un controllo efficace
(neutralizzazione) della sua reazione in caso di
insuccesso.
— Quest’ultima fase è parte strutturale del programma motorio delle tecniche del Karate da combattimento che prevede un’azione di attacco ed
una successiva messa in sicurezza. L’atto motorio in oggetto è concepito in funzione dell’esigenza tattica di renderlo difficilmente percepibile e
decifrabile dall’avversario, capace di produrre
un’elevata accelerazione del segmento piede, quindi di produrre considerevoli quantità di energia
cinetica, e poter essere modificato nella traiettoria finale in funzione del bersaglio vulnerabile da
colpire.
157
ASCHIERI
Sensorimotor functions
and specific coordination
Le funzioni sensomotorie e la
coordinazione specifica
The movement may be successfully executed
when the activities of the exteroceptive and proprioceptive-kinesthetic systems developed at the
level of afferent synthesis (associative areas) are
highly integrated. At this point, the decision-making processes characterizing the formulation of the
plan of action and the choice of motor program, as
well as activation of the response and control system, may be carried out quickly, efficiently, efficaciously, and rapidly activate the effector, and
according to automated executive parameters.
It is also known that maintenance of balance
leads to a complex interaction involving various
control networks such as passive mechanisms
(stiffness), active mechanisms of anticipation,
and active feedback control mechanisms.
Numerous studies have demonstrated the need of
this interaction.1-9 The first two aspects, i.e., deep
sensitivity and execution time, are closely linked
to the extent to which trained “deep sensitivity”
can reduce and optimize execution time.10
The networks controlling motor action are
highly complex and involve exteroceptors, proprioceptors, associative areas, memory mechanisms, ideation, integration and control and mechanisms actuated in a nearly inextricable web of
anticipatory and retroactive functions applied to
biomechanical actuators with widely varying
response dynamics. It is clear that the shift of
functions controlling the movement toward actuating mechanisms, in which the cortical areas
less are less involved, contributes decisively to
achieving greater speed of execution. One of the
objectives of training is to train the athlete to
acquire a proprioceptive sensitivity that is able to
manage a complex movement, without requiring
complex, higher decisional processing: the movement must be automatic at least in its initial basic
phases, especially at elite performance levels.
Il gesto può essere effettuato con successo a condizione che sia stata sviluppata un’elevata integrazione tra l’attività del sistemi esterocettivo e propriocettivo-cinestesico a livello di sintesi afferente
(aree associative). A quel punto i processi decisionali
che caratterizzano la formulazione del progetto
d’azione e la scelta del programma motorio, nonché
l’attivazione del sistema di risposta e controllo, si possono svolgere in modo tempestivo, efficiente/efficace e mettere in azione l’effettore tempestivamente e
secondo parametri esecutivi automatizzati.
È d’altra parte noto che il mantenimento della
situazione di equilibrio comporta una complessa
interazione di diverse maglie di controllo fra le quali si riconoscono meccanismi passivi di tipo visco-elastico (la “stiffness”), meccanismi attivi di anticipazione e meccanismi attivi di controllo in retroazione. Numerosi studi hanno dimostrato la necessità
di tale interazione 1-9.
In particolare i primi due aspetti, e cioè la “sensibilità profonda” ed il “tempismo esecutivo” sono
strettamente connessi nella misura in cui un’allenata “sensibilità profonda” riduce ed ottimizza i
tempi di esecuzione 10.
È bene ricordare che le maglie che controllano
l’atto motorio sono assai complesse e coinvolgono
esterocettori, propriocettori, aree associative, meccanismi di memoria, ideazione, integrazione e controllo e meccanismi attuativi in una pressoché inestricabile ragnatela di funzioni anticipative e
retroattive applicate ad attuatori biomeccanici con
dinamiche di risposta ampiamente variabili. È in
ogni caso evidente che lo spostamento delle funzioni di controllo del gesto motorio verso meccanismi
attuativi che meno coinvolgono le zone corticali
contribuisce in modo decisivo alla maggior velocità
di esecuzione. Fra gli obiettivi dell’allenamento vi è
appunto quello dell’addestramento dell’atleta all’acquisizione di una sensibilità propriocettiva capace
di gestire un movimento complesso senza richiedere le complesse attività decisionali di livello superiore: il gesto motorio deve cioè essere automatizzato
almeno nelle sue prime fasi fondamentali, tanto
più nella pratica sportiva di eccellenza.
The exercise was performed with the athlete
positioned with one foot on a force platform.
The athlete was then asked to execute the circular
kick, standing on one leg extrarotated and the
other adducted and flexed, and to keep this posture, with eyes closed for at least 10 sec. The
recording was started immediately after the beginning of the kick.
158
Materiali e metodi
L’esercizio è stato eseguito facendo posizionare l’atleta con un piede sulla piattaforma di forza, chiedendogli di eseguire il movimento di Calcio Circolare
(in appoggio monopodalico extra ruotato con l’ar-
Giugno 2010
The population was 22 subjects (14 males and
8 females; mean age, 23.1 years (M=24, F=20.7)];
mean height 173.1 cm (M=177.6, F=165.2) without health conditions excluding them from karate
tournaments, and with a Romberg quotient (RQ)
which at instrumental testing was within the normal limits (Figure 4); (the three showed subjects
with an altered RQ performance substantially
homogeneous with the mean of the overall sample).
The decision to have the subjects perform
the exercise with eyes closed was dictated by the
need to eliminate the visual reference present in
sparring (kumite) and in the execution of the
forms (kata). This enabled us to evaluate proprioceptive function for maintaining balance
like that used for the execution of the Romberg
test.1-3
Readings were taken using a static force platform with 4 load cells (Argo, RGMD, Genoa).
Although this instrument cannot measure the
tangential components of the constraint reaction, it can provide partial indications.
Furthermore, the instrument has a large platform
surface area (600 by 600 mm) needed for execution of the circular kick and a high sampling
frequency (100 Hz) which allows analysis of
sway density parameters 4 and provides data for
obtaining a reliable harmonic analysis even with
short measurement times.5 The force platform
measures the instantaneous position of center
of pressure which, by balancing the couple produced by the force of weight, ensures maintenance of the upright position. All test parameters
are relative to the path followed by the center of
pressure.
Analysis of the circular kick
For the purpose of this study, the circular kick
was broken down into three phases (Figure 1):
— bending of the supporting leg, lifting of the
thigh of the striking leg, drawing of the heel to the
thigh (angle closure);
— extrarotation of the supporting leg and
adduction of the thigh of the striking leg;
— extension of the striking leg.
As the second phase is the most critical in the
execution of the movement, i.e., throwing the
kick, we wanted to verify the proprioceptive
capability of the subjects in this phase, attempting to measure instrumentally and quantitatively
the effect of different executions (one more spontaneous and less efficient – supporting leg extend-
Vol. 63, N. 2
SWAY AREA (mm2/s)
ASCHIERI
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Sample of normality
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
SWAY PATH (mm/s)
Figure 4.—Romberg Quotient.
Figura 4. — Quoziente di Romberg.
to controlaterale abdotto e flesso) e di rimanere
quindi in quella postura, ad occhi chiusi, per almeno 10 sec. La registrazione veniva avviata immediatamente prima dell’inizio del movimento.
Gli atleti selezionati (14 M e 8 F età media 23,1
(M=24,4, F=20,7), Altezza media 173,1 cm
(M=177,6 cm; F=165,2 cm) risultavano privi di
patologie inibenti l’attività agonistica specifica e
presentavano un Quoziente di Romberg (QR) che,
al test strumentale, risultava nella norma (Figura 4)
(anche i tre atleti che presentano un QR alterato, nell’esecuzione del test hanno mostrato prestazioni
sostanzialmente omogenee alla media del campione considerato).
La scelta di chiedere l’esecuzione ad occhi chiusi era dovuta alla necessità di eliminare il riferimento visivo presente nel Combattimento (kumite)
e nell’esecuzione delle Forme (kata). Ciò avrebbe
reso possibile la valutazione della funzionalità propriocettiva per il mantenimento della postura in
analogia a quanto praticato per l’esecuzione del
Test di Romberg 1-3.
I rilievi sono stati eseguiti su piattaforma di forza
statica a 4 celle di carico (RGM-ARGO) pur sapendo
che tale strumento, privo di capacità di misura delle componenti tangenziali della reazione di vincolo, avrebbe fornito indicazioni parziali; ma detta
apparecchiatura è stata scelta per le notevoli dimensioni della superficie utile (600 x 600mm) – necessarie per l’esecuzione del gesto – e per l’elevata frequenza di campionamento (100 Hz) che avrebbe
consentito di analizzare i parametri di Sway
Density 4 e di derivare una attendibile analisi armonica anche a fronte di rilievi di durata contenuta 5.
Come è noto la Piattaforma di Forza misura la
posizione istantanea del COP (Center of Pressure)
punto di applicazione della pressione che, bilanciando la coppia prodotta dalla forza peso, assicura il mantenimento della posizione eretta. Tutti i
parametri del test sono perciò sempre relativi alla
traiettoria seguita dal COP.
159
ASCHIERI
TABLE I.—Study parameters.
TABELLA I. — Parametri esaminati.
La scomposizione del gesto motorio nel Calcio
Circolare (Mawashi Geri)
— ST (Medium time of permanence on the istantaneous center of stability)*
— SD (Medium spatial distance among the istantaneous center of stability)
— SP (Sway Path medium oscillation velocity)
— SA (Sway Area medium oscillation width)
*The Stay time parameter has a dynamic opposite that of the
others: higher values indicate better conditions of balance; whereas for SD, SP and SA, lower values indicate better conditions of
balance.
TABLE II.—Correlation between total data (transitory +
regime) and regime data.
TABELLA II. — Correlazione fra dati totali (transitorio+regime) e dati di regime.
Param.
Cr
SP
SA
ST
SD
0,93
0,85
0,72
0,93
Per comodità di studio il gesto motorio è stato
scomposto in tre fasi (Figura 1):
— piegamento dell’arto d’appoggio, flessione sul
tronco della coscia dell’arto di attacco e flessione
della gamba sulla coscia (chiusura degli angoli);
— extrarotazione dell’arto d’appoggio e abduzione della coscia dell’arto di attacco;
— estensione della gamba dell’arto di attacco.
Poiché la fase più critica nell’esecuzione del
MAWASHI è la seconda, cioè il “caricamento” del calcio, si è deciso di verificare la capacità propriocettiva degli atleti proprio in tale fase cercando altresì una verifica strumentale e quantitativa degli effetti di esecuzioni diverse (una – più spontanea e meno
efficiente – a gamba d’appoggio tesa, l’altra – funzionalmente più valida e di maggior efficienza – a
gamba d’appoggio piegata).
Analisi dei dati
Transitorio e regime
ed; the other smoother and more efficient – supporting leg slightly bent).
Data analysis
Transitory and regime
In relazione alle modalità di esecuzione dell’esercizio si sono considerate separatamente la fase
di movimento per assumere la posizione (definito
transitorio) e la fase di mantenimento della posizione (definito regime). Sfruttando le caratteristiche del software di analisi, è stato possibile porre a
confronto le registrazioni dell’intera acquisizione
con quelle prive del transitorio iniziale. (I parametri esaminati per confronto sono dettagliati in Tabella
I). Come mostra la tabella che esprime i coefficienti
di correlazione fra le due serie di parametri (Tabella
II), non si osserva una significativa differenza in
alcuno dei parametri esaminati: per il seguito dello
studio si è perciò proceduto ad eseguire la valutazione
sulla intera registrazione sfruttando così una maggior estensione temporale del segnale*. Merita sottolineare come il transitorio sia risultato apprezzabilmente costante e pari a 2,6 sec senza evidenziare particolari scostamenti o differenze fra i diversi tipi
di gesto (ds/sn, tesa/semipiegata).
In relation to the modalities of execution of
the exercise, we analyzed the phase of movement to assume the position (defined as transitory) and the phase of movement of the position (defined as regime) separately. Thanks to
the capabilities of the software program used for
data analysis, we were able to compare the total
recordings to those without the initial transitory
phase. Table I reports the parameters used for this
comparison. Table II reports the correlation coefficient between the two series of parameters. No
significant difference was noted in any of the
parameters examined. An evaluation of the entire
recording was then performed on a wider time
interval of the signal.* The transitory phase was
nearly constant at 2.6 sec, without noteworthy
discrepancies or differences between the two
Non sono inoltre emerse significative differenze
fra l’esecuzione del mawashi in appoggio sulla gam-
*The goodness of the parameters, and of harmonic analysis in particular, depends in large part on the number of
available data. A sampling frequency of 100 Hz permits
reliable evaluation of parameters on a tracing of at least 10
sec (1000 points).
*La bontà dei parametri, ed in particolare l’analisi armonica, dipendono in gran parte dal numero di dati disponibili. La campionatura alla frequenza di 100 Hz rende
possibile una valutazione attendibile dei parametri su un
tracciato di almeno 10 secondi (1000 punti).
160
Calcio circolare a destra e a sinistra
Giugno 2010
TABLE III.—Correlation between circular kick with right
or left supporting leg bent.
TABELLA III. — Correlazione fra dati Mawashi ds e dati
Mawashi sn (gamba semipiegata).
Parameters
Mean DX
Mean SX
cr
SP
SA
ST
SD
342,24
7889,45
0,09
53,76
398,38
7095,83
0,07
57,98
0,72
0,68
0,66
0,66
types of movement (supporting leg extended
versus bent; right versus left leg).
Circular kick with right or left supporting leg
No significant differences were recorded when
the subject used the right or left leg as the supporting leg (Table III), which was expected, given the training program components that specifically develop bilateral ability in relation to the
need to modulate tactical behavior typical of martial arts.
Balance during the circular kick with the supporting leg extended or bent
Statistically significant differences (Table IV)
emerged for efficacy of control when the circular kick was executed correctly (supporting leg
slightly bent to enhance posture dynamics) or
incorrectly with the supporting leg extended (a
common error). A theoretically correct posture
can be seen not only in the efficacy of the dynamic in tournaments, as qualitatively scored by the
judges, but also by the evaluation of motor control and energy consumption. The agreement
between the values of the sway (sway path and
sway area) (Figure 5) and structural parameters
(mean stay time and mean spatial distance)
(Figure 6) suggest that better balance is achieved
with the supporting leg slightly bent. The figures
illustrate this difference clearly:
ASCHIERI
ba destra o sinistra a gamba semipiegata (Tabella
III): ciò era evidentemente da attendersi date le
caratteristiche dell’allenamento che cura specificatamente la capacità bilaterale in relazione alle esigenze collegate alla modulabilità del comportamento tattico delle discipline di combattimento.
L’equilibrio nel calcio circolare con gamba d’appoggio tesa e semipiegata
Sono al contrario emerse differenze (Tabella IV)
statisticamente assai significative nell’efficacia del
controllo fra l’esecuzione del Calcio Circolare in forma corretta (ovvero con l’arto d’appoggio semipiegato, per favorire la dinamicità della postura) rispetto a
quella con arto d’appoggio teso (errore frequentemente compiuto dagli atleti). La postura teoricamente corretta si rivela tale, quindi, non solo per l’efficacia della dinamica in combattimento osservata in
modo qualitativo dai tecnici, ma anche sulla base
della valutazione del controllo motorio e del consumo
energetico. L’esame dei parametri di Sway (Sway Path
e Sway Area) (Figura 5) e l’esame dei parametri strutturali (Mean Stay Time e Mean Spatial Distance)
(Figura 6) sono concordi nel suggerire una maggior
stabilità nella posizione a gamba semipiegata.
I dati riportati nei grafici rendono immediatamente percepibile la differenza:
1) La Sway Path (proporzionale alla velocità
media di oscillazione)*, che rappresenta una misura dell’entità del moto oscillatorio e la Sway Area
(superficie spazzata dal raggio che collega il centro
della traiettoria seguita dal COP ed il suo baricentro, anch’essa normalizzata alla durata di acquisizione), che rappresenta l’ampiezza di tali oscillazioni, risultano significativamente più basse –
indicando una minor instabilità – nel rilievo eseguito ad arto d’appoggio semipiegato;
2) I parametri di Sway Density, che rappresentano
la caratteristica di organizzazione dell’equilibrio
*Il parametro SP (Lunghezza della traiettoria seguita
dal COP during test) è normalizzato alla durata di acquisizione e ha la dimensione di una “velocità”.
TABLE IV.—Parameters and variations.
TABELLA IV. — Parameters and variations.
Parameter
Variation (%)
of the leaning
semi-bended leg
Variation (%)
of the extended
leg
ST
SD
SP
SA
5,43
3,37
20,72
4,69
19,19
32,33
7,42
19,86
Vol. 63, N. 2
Variation (%)
of the extended leg vs.
the semi-bended leg
Diminished
Increased
Increased
Increased
–32,26
+88,51
+100,45
+254,27
p
0,005
0,005
0,005
0,005
161
ASCHIERI
16000
0.25
0.2
10000
Time (s)
SWAY AREA (mm2/s)
14000
12000
8000
6000
4000
0.1
0.05
2000
0
0.15
0
100
200
300
400
500
600
0
0
10
20
SWAY PATH (mm/s)
Leg extended
Leg slightly bent
40 50 60
Distance (mm)
Leg extended
70
80
90 100
Leg slightly bent
Figure 6.—Mean stay time and mean stay distance between
instantaneous centers of stability.
Figura 6. — Tempo permanenza medio e distanza media
fra centri istantanei di stabilità.
Figure 5.—Sway area versus sway path.
Figura 5. — Sway area versus sway path.
1) the sway path (proportional to the mean
speed of oscillation)* represents a measure of
the dimension of oscillatory motion and the sway
area (surface covered by the radius connecting
the baricenter of the trajectory with all the trajectory points. Also such value is normalized to
the acquisition time), which represents the amplitude of the oscillations, are significantly lower,
indicating less instability, in the measurement
taken with the supporting leg bent slightly;
2) the sway density parameters, which represent the characteristics of the organization of balance as measured by the mean stay time of the
instantaneous centers of balance and the distance between the next centers of balance or
mean spatial distance, demonstrate a better organizational ability to execute the circular kick
when the supporting leg is slightly bent. The
mean stay time changes in sign opposite to the
other parameters, i.e., the better the stay time,
the higher its value, whereas for the other parameters, the better they are the lower their value.
Table IV reports the variation in percent of the
parameters for the supporting leg when extended versus when bent, as well as the normalized
difference between the parameters recorded during the exercise carried out in the same way but
with the other leg used as the supporting leg.
From this comparison, the difference between
movement executed when then supporting leg
was extended or bent emerge even more clearly, as does the much narrower range of variabil*SP parameter (lenght of the path described by the COP
during test) is normalized to the acquisition time and it has
the dimension of a “speed”.
162
30
attraverso la misura del tempo medio di permanenza sui centri istantanei di stabilità (Mean Stay
Time, ST) e della distanza fra i successivi centri di
stabilità (Mean Spatial Distance, SD), esprimono
anch’essi una miglior capacità organizzativa nell’esecuzione del movimento ad arto di appoggio
semipiegato. Si noti come il parametro ST si modifichi, come logico, con segno opposto agli altri parametri (migliora cioè con la crescita del suo valore
mentre tutti gli altri parametri migliorano con la
loro diminuzione).
Le variazioni percentuali dei parametri ad arto
d’appoggio teso rispetto a quelli ad arto semipiegato sono riportate in tabella (Tabella IV) a fianco
delle differenze normalizzate fra i parametri registrati nella esecuzione dell’esercizio con le stesse
modalità ma con diversa gamba di appoggio. Ciò
rende ancor più evidente sia la differenza fra la
modalità ad arto semipiegato vs arto teso, sia la
molto minor variabilità fra le esecuzioni a dx e a sx
con analoghe modalità.
L’efficienza del gesto motorio
Merita sottolineare che alla maggior efficacia di
controllo si affianca anche una molto maggior efficienza energetica. Questo emerge dai valori di potenza associati alle diverse armoniche presenti nel
movimento, legate alla quantità di “adattamenti”
eseguiti per il mantenimento dell’equilibrio: il valore significativamente minore (Potenza Armonica
Totale) riscontrato nell’esecuzione ad arto d’appoggio semipiegato ne è la prova evidente (Figure 7,
8). L’entità sorprendente di tale differenza suggerisce
l’opportunità di un ulteriore approfondimento per
Giugno 2010
ASCHIERI
9000
3000
8000
2500
7000
2000
6000
5000
1500
4000
1000
3000
500
2000
0
1000
0
Right leg
extended
Right leg
slightly bent
Left leg
extended
Left leg
slightly bent
Subjects
Leg slightly bent
Leg extended
Total
power HF
Total
power MF
Total
power LF
Figure 7.—Total harmonic power (mm2/Hz).
Figura 7. — Potenza armonica totale (mm2/Hz).
Figure 8.—Mean harmonic power (mm2/Hz).
Figura 8. — Potenza armonica media (mm2/Hz).
ity between the same movements executed when
the supporting leg is extended or slightly bent.
TABLE V.—Distribution of harmonic power.
TABELLA V. — Distribuzione relativa della potenza
armonica
Efficiency of motor movement
Greater efficacy of control is accompanied by
greater energy efficiency. This emerges from the
power values associated with the different harmonics in the movements, linked to the quantity of adjustments made to maintain balance. The
significantly lower value (total harmonic power)
found when the kick was thrown with the supporting leg slightly bent is proof of this (Figures 7, 8). The surprising degree of difference suggests an opportunity for further study to understand the interaction between the biomechanical,
control, and intrinsic neuromuscular components
in order to elucidate the mechanisms underlying traumatic injury and functional overloading
disorders. This is particularly relevant as concerns athletic performance: the possibility to have
a motor control strategy which, while optimizing
efficacy, would also permit saving energy, would
mean a gain in the availability of metabolic
resources needed for participating in numerous
matches following in close succession with short
recovery time, as typically occurs in tournaments.
We also observed a significant and homogenous harmonic power reduction in the slightly
bent leg execution mode over the whole harmonic spectrum as expressed in terms of relative composition in the three bands.
Total Harm. Pwr
%
LF
70,72
MF
13,02
HF
16,26
cercare di comprendere l’interazione tra le componenti biomeccaniche, quelle di controllo e quelle
neuromuscolari intrinseche anche ai fini di una
migliore comprensione degli eventi traumatici e
patologici da sovraccarico funzionale. Tale notazione appare di particolare rilievo alla luce delle
esigenze prestazionali: la possibilità di disporre di
una strategia di controllo motorio che, pur ottimizzando l’efficacia, consente un risparmio energetico, va a tutto vantaggio della disponibilità delle risorse metaboliche necessarie per affrontare l’elevato numero di combattimenti in successione con
poco tempo di recupero che sono tipiche di una
gara.
Notevole risulta infine osservare come la significativa riduzione della potenza armonica sia distribuita in modo omogeneo su tutto lo spettro di frequenza considerato (0,01-1,2 Hz) e cioè che in termini percentuali della potenza totale misurata, le
componenti nelle tre bande hanno valori apprezzabilmente costanti.
Does the low-frequency component reflect cortical control activity?
La componente a Bassa Frequenza riflette l’attività di controllo corticale?
The low-frequency component predominates
in the composition, which is also determined by
Nella composizione prevale in ogni caso la componente a bassa frequenza (Tabella V) che è deter-
Vol. 63, N. 2
163
ASCHIERI
2500
25
2000
20
1500
15
1000
10
500
5
0
Regime
Total
0
Total
power LF
Total
power MF
Total
power HF
Leg extended Leg slightly
bent
Bipedal
athletes
Bipedal
norm
Figure 9.—Composition of harmonic power (mm2/Hz).
Figura 9. — Composizione potenza armonica (mm2/Hz).
Figure 10.—Sway areas versus sway path.
Figura 10. — Rapporto tra Sway Area e Sway Path.
the movement (Table V). Comparison of the composition of the power calculated from the total
measurements and those calculated only from
the regime tracing (Figure 9) shows a significant
variation only in the low-frequency components.
As mentioned, no other parameter measured or
calculated of the two modalities of execution
(total recording and recording of the transitory
phase) was found to be appreciably modified.
This observation could provide further confirmation that the characteristics of voluntary motor
action are substantially recognizable only in the
low-frequency components. Moreover, this could
furnish a useful aid in the development of strategies for recognizing suspected malingering behavior in the evaluation of functional deficits (e.g.,
evaluation of alterations caused by whiplash).11
minata anche dal gesto motorio: il confronto fra le
composizioni delle potenze calcolate sui rilievi totali e le analoghe calcolate solo sul tratto a regime
(Figura 9) evidenzia infatti una significativa variazione della sola componente a bassa frequenza.
Come già indicato nessun’altro parametro rilevato
o calcolato nelle due modalità (registrazione totale e registrazione priva del transitorio) risulta apprezzabilmente modificato. La notazione potrebbe costituire una importante conferma delle caratteristiche dell’atto motorio volontario sostanzialmente
riconoscibile solo nelle componenti a bassa frequenza. Tale indicazione potrebbe costituire un
prezioso riferimento per lo sviluppo di strategie tese
a riconoscere comportamenti artefatti nella valutazione dei deficit funzionali (es. valutazione delle alterazioni da “colpo di frusta”) 11.
The relationship between Sway Area and Sway
Path
Of particular interest is the comparison of the
relationship between Sway Area and Sway Path.
As shown in Figure 10, this relationship is substantially improved when the supporting leg is
slightly bent. Since this relationship is proportional to the radius of the circle described by the
path of the center of pressure (Figure 11), it follows that its reduction leads to better stability of
the spatial parameter, which, in turn, benefits the
attack technique.
Homogeneity of the benefit of execution with the
supporting leg slightly bent
Finally, it is also interesting to note that the
difference between normalized “benefits” has
164
Il rapporto fra Sway Area e Sway Path
Appare di particolare interesse il confronto fra i
rapporti di Sway Area e Sway Path. Illustrati in
Figura 10, mostrano come il rapporto sia sostanzialmente migliorato nella postura ad arto di appoggio semipiegato. Poiché tale rapporto è proporzionale
al raggio del cerchio equivalente descritto dalla
traiettoria del COP (Figura 11), è evidente che una
sua riduzione si traduce in una migliore stabilità del
riferimento spaziale a tutto beneficio della precisione della tecnica d’attacco.
Omogeneità del beneficio nell’esecuzione a gamba semipiegata
Appare infine interessante notare che le differenze fra i “benefici” normalizzati non trova alcuna evidente correlazione con l’attitudine destro/
mancino degli atleti.
Giugno 2010
ASCHIERI
Assuming the COP trajectory as a circle and remembering that the ratio between the Circle Area (πR2)-in this
case the Sway Area - and its Circumference (2πR) - in this case the Sway Path - is equal to half the Radius
(R/2), we can derive that the Sway Area over Sway Path ratio is expressing the magnitude of the oscillation.
The circle described by the path of the center of pressure is proportional to the path of the extended foot, leading
to variation in accurately delivering the strike. However, the exact proportion cannot be easily calculated.
Figure 11.—Oscillation and precision.
Figura 11. — Oscillazioni e precisione.
Conclusioni
not evident correlation with whether the athlete
is right- or left-hand dominant.
Conclusions
The results of this study provide evidence confirming greater efficiency/efficacy of the circular kick
Vol. 63, N. 2
Nell’osservare come gli esiti di questo studio confermino la maggiore efficienza/efficacia del gesto
atletico eseguito secondo le indicazioni dei tecnici,
si deve sottolineare come la metodica utilizzata per
questo studio, semplice, rapida e non invasiva, pos-
165
ASCHIERI
when executed as indicated by instructors. Moreover,
this simple, rapid and non-invasive method may
offer a useful aid for the quantitative evaluation of performance of the movement. Of particular relevance
for further study are the results of the harmonic
analysis, which appear to evince specific characteristic of the various networks controlling posture.
1) Lanska DJ, Coetz CG. Romberg’s sign.
Neurology 2000;55:1201-6.
2) Rogers JH. Romberg and his test. J
Laryngol Otol 1980;94:1401-4.
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eretta. Roma: Ed. Marrapese; 1997. p. 155-65.
4) Baratto L. A new look at posturographic
analysis in the clinical context: SwayDensity versus other parameterization techniques. Motor Control 2002;6:246-70.
5) Baratto M, Cervera C, Jacono M. Analysis
of adequacy of a force platform for stabi-
sa risultare di notevole aiuto per valutare in modo
quantitativo la prestazione nell’esecuzione del gesto
atletico. Appaiono di particolare interesse per ulteriori approfondimenti le riflessioni sulle analisi
armoniche che sembrerebbero poter evidenziare le
caratteristiche specifiche delle diverse “maglie” di
controllo della postura.
lometric clinical investigations, IMEKO,
IEEE, SICE, 2nd International Symposium
on Measurement, Analysis and Modelling
of Human Functions, 1st Mediterranean
Conference on Measurement, June 14-16,
2004, Genoa, Italy.
6) Winter D et al. Ankle muscle stiffness
in the control of balance during quiet standing. Am Physiological Soc 2001; 2630-33.
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stiffness alone stabilize upright standing? J
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8) Winter D et al. Stiffness control of balance in quiet standing. Am Physiol Soc
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9) Collins JJ, De Luca CJ. Open-loop and
closed-loop control of posture : A randomwalk analysis of COP trajectories. Exp Brain
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10) Fucci S, Benigni M, Fornasari V. Atlante
di meccanica dell’apparato motorio e neuro-muscolare applicata alla preparazione
atletica. Rome: CONI-EMSI; 3rd edition.1993.
11) Goebel JA, Sataloff RT, Hanson JM,
Nashner LM, Hirshout DS, Sokolow CC.
Posturographic evidence of nonorganic
sway patterns in normal subjects, patients,
and suspected malingerers. Otolaryngol
Head Neck Surg 1997;117:293-302.
Received on April 21, 2010 - Accepted for publication on May 21, 2010.
Corresponding author: A. Lino, FIJLKAM, Ostia Lido, Rome, Italy. E-mail: [email protected]
166
Giugno 2010
MED SPORT 2010;63:167-78
Relationship between time of day and
variation in blood pressure response to
aerobic exercise
Relazione tra momento della giornata e variazione della
risposta pressoria all’esercizio fisico aerobico
A. DI BLASIO 1, E. D’ANGELO 2, S. GALLINA 1, P. RIPARI 1, 3
1Department of Human Movement Sciences,
2Faculty of Motory Science of Education,
3University Center of Sports Medicine,
“G. d’Annunzio” University, Chieti, Italy
SUMMARY
Aim. Physical exercise is widely used in primary and secondary prevention of hypertension. National and international guidelines recommend type, frequency, intensity, duration and energy expenditure of exercise, but suggest nothing about the time of day for exercise. This study investigated blood pressure response during aerobic exercise and 30
min of recovery according to time of day.
Methods. Twenty-eight sedentary male university students (25±2 yrs) underwent a physical fitness examination before entering the study. Subjects took part in 3 training sessions scheduled 1 week apart at 3 different times of day (9.30 AM; 2 PM;
and 6.30 PM). Training was performed on a Recumbent Bike. Each session consisted of 10 min of warm-up at 55%HRmax,
35 min at 70%HRmax, 5 min of cool-down, followed by 30 min of recovery while sitting on the bike. Blood pressure and
ratings of perceived exertion were measured during training; during recovery, blood pressure only was measured.
Results. ANOVA for repeated measures showed a best trend of diastolic blood pressure during training and recovery when
exercise was performed at 6.30 PM. Ratings of perceived exertion were higher during the morning session. No differences were noted for in systolic blood pressure trends.
Conclusions. Early evening physical exercise seems to optimize its positive effect on the reduction of diastolic blood
pressure.
KEY WORDS: Blood pressure - Physical exertion - Exercise.
RIASSUNTO
Obiettivo. L’esercizio fisico, quale mezzo di prevenzione primaria e secondaria nei riguardi dell’ipertensione arteriosa è ormai pratica diffusa. Le principali linee guida nazionali ed internazionali ne consigliano tipologia, frequenza, intensità, durata e dispendio calorico, ma nulla è definito riguardo al momento della giornata. Scopo dello studio è stato indagare la risposta pressoria durante esercizio fisico di tipo aerobico e nei successivi 30 minuti, in 3 diversi orari.
Metodi. Ventotto studenti universitari, sedentari (25±2 anni), sono stati reclutati dopo visita medico-sportiva che ne ha
accertato lo stato di salute e l’idoneità alla partecipazione. Ognuno di essi è stato sottoposto a 3 sedute di allenamento, distanziate di una settimana l’una dall’altra, in orari diversi (9:30, 14:00, 18:30) su Recumbent Bike. La seduta era
composta da 10 minuti di riscaldamento al 55% della FCmax, 35 minuti di lavoro al 70% della FCmax e 5 minuti di
defaticamento. Al termine della prova i partecipanti hanno osservato 30 minuti di recupero sulla bike. Sono state misurate la risposta pressoria e di sensazione soggettiva di fatica alla prova e quella pressoria nel recupero.
Risultati. La RM-ANOVA ha evidenziato un diverso e miglior andamento della risposta pressoria diastolica durante la
prova ed una sua maggiore riduzione nel recupero, quando questa era effettuata alle 18:30. La sensazione soggettiva
di fatica è stata maggiore di mattina. Nessuna differenza è stata registrata nella risposta sistolica. Conclusioni. La pratica dell’esercizio fisico nel tardo pomeriggio/prima serata sembra ottimizzare l’effetto ipotensivo indotto dall’esercizio sulla pressione arteriosa diastolica.
PAROLE CHIAVE: Pressione arteriosa - Sforzo fisico - Esercizio.
Vol. 63, N. 2
167
DI BLASIO
P
RELATIONSHIP BETWEEN TIME OF DAY AND VARIATION IN BLOOD PRESSURE RESPONSE TO AEROBIC EXERCISE
hysical exercise has unquestionable health
benefits for cardiovascular, musculoskeletal
and metabolic function and is prescribed for primary and secondary prevention.1, 2 One of the
conditions that can greatly benefit from acute and
chronic training is hypertension. A reduction in
blood pressure in hypertensive subjects has been
observed to continue up to 22 hours after exercise,3 suggesting that with appropriately planned
training a stable weekly reduction can be
achieved. Guidelines by national and international medical societies 3, 4 on the correct administration of exercise and individualization of the
right dose 1-4 indicate type, frequency, intensity,
duration of exercise and energy expenditure in
order to attain positive results. Missing from these
parameters, however, is circadian variation in biorhythms, which could affect acute and chronic
blood pressure response to physical activity. A
number of steps in this direction have been undertaken, most likely motivated by evidence that circadian variation in blood pressure is linked to
the incidence of cardiovascular events which are
noted to peak between 6 AM and 12 PM.5, 6 In two
different studies, Jones et al.7, 8 investigated the
relationship between time of day and reactivity of
blood pressure. In the first, they studied the effect
of daily living on blood pressure variation; in the
second, blood pressure response to the same type
of exercise practiced at different times of day.
They found that in daily living blood pressure
reactivity to variation in exercise intensity was
greater when exercise was performed in the morning. Corroborating this finding are the observations
from their second study in which they noted an
increase in blood pressure in the 20 minutes after
a single morning session of intensive aerobic exercise and a different post-exercise response of
blood pressure measured in the afternoon.
Taken together, their findings suggest that for
obtaining optimal blood pressure management
exercise is best performed in the afternoon.
However, since scheduling physical exercise is
often dictated by work and family commitments,
research into the effect of time of day on blood
pressure response to physical activity needs to
take into account a wider time window.
With this study we investigated blood pressure response during aerobic exercise and in the
30 minutes post-exercise at the 3 different hours
of day workers and homemakers (the latter preferring the morning time slot) most often attend
a fitness center.
168
L
’effetto positivo dell’esercizio fisico sulla salute
cardiovascolare, muscolo-scheletrica e metabolica è dimostrato al punto da consigliarne la pratica ai fini di prevenzione primaria e secondaria 1, 2.
Una delle patologie che può trarre beneficio dagli
effetti del training fisico, acuto e cronico, è l’ipertensione arteriosa. Infatti, la pratica motoria induce una riduzione pressoria post-esercizio che, nei soggetti ipertesi, è stata osservata protrarsi fino a 22
ore dopo l’interruzione 3, pertanto, con la giusta
programmazione, se ne può ottenere una stabile
riduzione settimanale. Tutte le grandi società di
categoria, sia nazionali che internazionali 3, 4, hanno emanato linee guida per la corretta somministrazione dell’esercizio e per l’individuazione della
sua giusta dose 1-4 consigliandone tipologia, frequenza, intensità, durata e dispendio calorico ai
fini del raggiungimento di risultati positivi. Tuttavia,
le variazioni dei ritmi biologici, che potrebbero incidere notevolmente sulla differente risposta pressoria
acuta e cronica all’esercizio fisico, non sono state
ancora incluse tra i parametri considerati. Diversi
sono i passi fatti in questa direzione, spinti, probabilmente, dall’evidenza che la variazione circadiana della pressione arteriosa è simile a quella dell’incidenza degli incidenti cardiovascolari, il cui
picco si registra tra le 6:00 e le 12:00 5, 6. Jones et al.7,
8 hanno effettuato due diversi studi riguardo alla
relazione tra momento della giornata e variazione della risposta pressoria al movimento. Nel primo, hanno indagato l’effetto del daily living sulla
variazione pressoria; nel secondo, la risposta pressoria allo stesso esercizio praticato in due orari diversi. Le evidenze emerse sono state che, nella vita quotidiana, la reattività pressoria alla variazione dell’intensità dell’attività fisica è più alta di mattina.
Tale risultato è complementare a quelli ottenuti nel
secondo studio, in cui gli autori hanno osservato, di
mattina, un incremento pressorio nei 20 minuti
successivi ad una singola seduta di esercizio ad
intensità aerobica, mentre, nel pomeriggio, la risposta è stata diversa.
Le suddette esperienze consigliano l’utilizzo dell’esercizio pomeridiano ai fini di un ottimale management pressorio. Tuttavia, molto spesso, la scelta
finale, operata dalle persone, viene spesso condizionata dalle proprie attività in ambito lavorativo e
familiare. Pertanto, è importante allargare il campo di indagine riguardante l’effetto del momento
della giornata sulla risposta pressoria, ad un numero maggiore di orari.
Scopo del presente studio è stato indagare la risposta pressoria durante esercizio fisico di tipo aerobico e nei successivi 30 minuti, nei 3 orari maggiormente scelti da lavoratori e dalle casalinghe (e.g.
queste ultime utilizzano per lo più l’orario mattutino) che frequentano i centri fitness.
Giugno 2010
DI BLASIO
Materiali e metodi
Study population
Popolazione
The study population was 28 male sedentary
university students (mean age, 25±2 years;
range, 23-32). Physical examination of fitness for
participation in the study included measurement of basal blood pressure, body composition, heart rate at rest, and heart rate after exertion, as determined by the Harvard step test
modified according to Monotoye.9, 10 Excluded
from the study were subjects with cardiovascular conditions or past acute or chronic conditions that might have altered physiologic
response to exercise or precluded participation. None were smokers; none were under
pharmacologic treatment either during the study
period or in the 6 months prior to the beginning
of the study. Subjects were defined as sedentary
if in the 12 months before the start of the study
they had not regularly practiced physical exercise (≥2 times weekly) and were not employed
in an occupation that required more than usual physical effort than for activities of daily living (walking, stair climbing, use of bicycle for
commuting).
Lo studio è stato condotto su 28 studenti universitari sedentari, non fumatori, di sesso maschile e di
età compresa tra i 23 ed i 32 anni (25±2). Una visita medico-sportiva preliminare ha permesso di accertarne l’idoneità alla partecipazione al protocollo
sperimentale. Sono state valutate la pressione arteriosa basale, la composizione corporea, e la funzionalità cardiaca basale e dopo sforzo, quest’ultima mediante Harvard Step Test modificato secondo
Montoye 9, 10. E’ stata inoltre esclusa la presenza di
patologie cardiovascolari e di altre patologie pregresse, acute e/o croniche che potessero alterare le
risposte fisiologiche all’esercizio o comprometterne
l’esecuzione. Nessuno era in trattamento farmacologico al momento della sperimentazione e nessuno
lo era stato nei sei mesi precedenti. I partecipanti
sono stati considerati sedentari qualora, nel corso
degli ultimi 12 mesi, non avessero preso parte a programmi di esercizio fisico regolare (≥2 sedute settimanali) e non fossero stati stabilmente occupati in
attività lavorative che avessero potuto innalzare il
livello di attività fisica quotidiana al di sopra di
quello usualmente registrato nelle normali attività
(camminare, fare le scale, prendere la bici per spostarsi da un luogo all’altro).
Physical fitness examination
Visita medico-sportiva
The physical fitness examination was performed in groups of 5 subjects at the Sports
Medicine Center of the University of ChietiPescara at 9.30 AM, under controlled conditions of ambient temperature (21-23 °C) and
relative humidity (50%). Subjects presented after
12-h overnight fasting. None had exerted maximal force the day before the examination.11
Body composition was analyzed by means of a
monofrequency bioimpedensometric method
(EFG Akern, Pontasieve, Italy). Subjects were
seated upright on a non-conducting bed for 10
minutes, then asked to lie supine. The upper
limbs were positioned at a 30° angle from the
trunk, and the lower limbs at a 45° angle from
one another. Four electrodes (PG 500 FIAB,
Vicchio, Italy) were placed on the right side of
the body: 2 on the dorsum of hand (1 distal
and 1 proximal to the wrist); 2 on the dorsum
of foot (1 distal and 1 proximal to the ankle) at
least 5 cm apart.12 Body weight (kg) and height
(cm) were measured using a medical scale (Seca
220, Hamburg, Germany), rounded off to the
nearest cg or cm, with the subject in stocking
La visita è stata effettuata di mattina a partire
dalle ore 9:30 ed in gruppi da cinque, presso il
Centro di Medicina dello Sport dell’Università degli
Studi Chieti-Pescara. La temperatura degli ambienti era costante e controllata (21-23 °C) con una percentuale d’umidità relativa pari al 50%. I partecipanti si sono recati alla visita a digiuno dalle precedenti 12 ore. Nessuno ha effettuato sforzi massimali il giorno precedente.(11) La valutazione della
composizione corporea è avvenuta mediante metodica bioimpedenzometrica monofrequenza (EFG
Akern, Pontassieve, Italia). L’esame è stato effettuato in posizione supina su lettino non conduttore,
dopo 10 minuti di posizione clinostatica. Gli arti
superiori erano separati dal tronco da un angolo
di 30°, mentre quelli inferiori erano separati tra
loro da un angolo di 45°. Per l’effettuazione dell’esame sono stati applicati sul lato destro del corpo 4
elettrodi (PG 500 FIAB, Vicchio, Italia): 2 sono stati posizionati sul dorso della mano (i.e. uno in posizione distale ed uno in posizione prossimale rispetto al polso) e 2 sul dorso del piede (i.e. uno in posizione distale ed uno in posizione prossimale rispetto alla caviglia) ad una distanza minima tra di
loro di 5 cm.12 Peso (in kg) e statura (in m) sono stati misurati rispettivamente, con approssimazione
Vol. 63, N. 2
169
DI BLASIO
feet and light clothing. Arterial blood pressure
was measured using a mercury sphygmomanometer (Erkemeter 3000, Erka, Bad Tölz,
Germany) and auscultation.13, 14 The mean of 3
consecutive measurements was taken as the
baseline value at entry into the study. Heart
rate at rest was measured by palpation of the
right radial pulse after 10 minutes in the supine
position, followed by 12-lead EKG (P8000
Esaote, Florence, Italy) to check for the reliability of the pulse measurements. The Harvard
step test modified according to Monotoye 9, 10
was performed, the immediate recovery index
(IRI) calculated, and supine EKG carried out.
The IRI was calculated from the radial pulse
values recorded by palpation in the 60-90-second recovery interval. These values were then
entered into the equation for calculating the
IRI:
18000/(5*5 number of pulses in the 60-90second interval).
Study protocol
The study setting was the Sports Therapy
Center, University of Chieti-Pesacra. Under standard conditions of temperature and humidity,
subjects trained once a week for 3 weeks at different times of day (9.30 AM, 2 PM, 6.30 PM).
Each session was scheduled 1 week apart; assignment of time of day was random. Subjects were
told to eliminate stimulating food or drink from
their diet during the study period. Subjects came
to the session after 3 hours of fasting; clothing was
a cotton short sleeve shirt, shorts, and running
shoes. Tests were performed on a Recumbent
Bike Advance Lux (Panatta Sport, Apiro, Italy).
Seat height was regulated so that the rear angle
of the knee was 165-170° at maximal leg extension during pedalling. The session was subdivided into 10 minutes of warm-up at 55% maximal heart rate (HRmax), 35 minutes of work-out at
70% HRmax, and 5 minutes cool-down. Pedalling
rate was set to 70 per minute during the entire
test. Working HR was calculated according to the
equation:
% work (e.g., 0.55) * (208 – (0.7 * subject age)) 15
Each session concluded with 30 minutes of
recovery with the subject seated on the cycle.
Heart rate was recorded and monitored using a
Polar S810-i cardiofrequenzometer (Polar,
170
all’etto ed al centimetro, mediante bilancia basculante con statimetro (seca 220, Amburgo,
Germania), senza scarpe ed in abiti leggeri. La pressione arteriosa è stata misurata mediante sfigmomanometro a mercurio (Erkemeter 3000, Erka, Bad
tolz, Germania) e metodica auscultatoria 13, 14. La
media di tre misurazioni consecutive è stata utilizzata come valore basale per il reclutamento. La rilevazione della frequenza cardiaca basale è avvenuta mediante metodica palpatoria su polso radiale destro, dopo 10 minuti di riposo in posizione supina, cui è seguita la registrazione del tracciato elettrocardiografico (ECG), mediante metodica a 12
derivazioni (P8000 Esaote, Firenze, Italia), che ha
controllato l’affidabilità della misurazione palpatoria. L’esecuzione dell’Harvard Step Test modificato secondo Montoye 9, 10 è stata seguita dal calcolo
dell’indice di recupero immediato (I.R.I.) e dalla
registrazione del tracciato ECG in posizione supina.
Il punteggio I.R.I. è stato calcolato partendo dal
numero di pulsazioni rilevate al polso radiale tra il
60° ed il 90° secondo di recupero mediante metodica
palpatoria da personale medico. Il valore misurato
è stato poi inserito nella formula successiva per il
calcolo dell’I.R.I.:
18000/(5,5 * numero di pulsazioni tra il 60° ed il
90° secondo di recupero)
Protocollo sperimentale
I partecipanti si sono allenati per 3 volte, in orari diversi (9:30, 14:00, 18:30), presso il Centro di
Sport-Terapia dell’Università degli Studi di ChietiPescara, in ambiente a temperatura ed umidità
standardizzate 11. Ciascuna seduta è stata distanziata dall’altra di una settimana e l’ordine di esecuzione è stato assegnato in maniera random. Per
tutta la durata della sperimentazione i partecipanti non hanno assunto sostanze alimentari eccitanti ed alcool. Ogni prova è stata preceduta da tre ore
di digiuno; anche l’abbigliamento è stato standardizzato: maglietta di cotone a maniche corte, pantaloncini corti e scarpe da running. Le sedute d’allenamento sono state effettuate su Recumbent Bike
Advance Lux (Panatta Sport, Apiro, Italia). La regolazione del sedile è avvenuta ai fini del raggiungimento di un angolo posteriore del ginocchio di 165170° nel momento della massima estensione della
gamba durante la pedalata. Il lavoro era suddiviso
in 10 minuti di riscaldamento al 55% della massima frequenza cardiaca (FCmax), 35 minuti di lavoro al 70% della FCmax e 5 minuti di defaticamento.
La frequenza delle pedalate effettuate in un minuto è stata settata a 70 per tutta la durata della prova. Le frequenze cardiache di lavoro sono state calcolate utilizzando la seguente formula:
Giugno 2010
TABLE I.—Characteristics of the study subjects.
TABELLA I. — Analisi descrittiva del campione.
Body weight (kg)
Height (m)
Body-mass index (kg/m2)
Fatty mass (% of body weight)
Systolic blood pressure (mm Hg)
Diastolic blood pressure (mm Hg)
Heart rate at rest (bpm)
Immediate recovery index
77.38±6.28
1.78±0.04
24.24±1.72
19.3±3.5
119.78±4.79
75.86±5.27
60.95±8.56
54.25±4.53
Plus-minus values are means ±SD.
Kempele, Finland) and continued through to
the end of the recovery period. Arterial blood
pressure was measured using a mercury sphygmomanometer and auscultation of the left arm
after 10 minutes of rest with the subject seated
on the cycle (T0), at 10, 25, 25, and 50 minutes
of exercise, and at 5, 10, 15, and 30 minutes of
rest. Systolic (SBP) and diastolic blood pressure
(DBP) values were calculated from the average
of 3 consecutive measurements taken 1 minute
apart at these time points.13, 14 Mean arterial
blood pressure was calculated using the equation:
((SBP – DBP) /3) + DBP).
Subjective rating of perceived exertion (RPE)
according to the 15-point Borg scale was measured at 10, 20, 25, 30, 45, and 50 minutes of
exercise by the same physician. 16
Heart rate (bpm)
N=28
DI BLASIO
160
150
140
130
120
110
100
9.30 AM
2 PM
6.30 PM
90
80
70
60
1
11
21
31
41
51
Time (min)
61
71
Figure 1.—Trend for heart rate during exercise and recovery. Heart rate (bpm) Time (min).
Figura 1. — Andamento della frequenza cardiaca durante la fase di esercizio e di recupero.
% di lavoro (e.g. 0.55) * (208 – (0.7 * età del soggetto)) 15
L’allenamento è sempre stato seguito da 30 minuti di recupero in posizione seduta sulla cyclette. La
registrazione ed il monitoraggio della frequenza
cardiaca sono avvenuti mediante cardiofrequenzimetro Polar S810-i (Polar, Kempele, Finlandia) e
sono stati continui fino alla fine dei 30 minuti di
recupero. La rilevazione della pressione arteriosa è
stata effettuata con sfigmomanometro a mercurio e
metodica auscultatoria sul braccio sinistro, dopo
10 minuti di riposo in posizione seduta sulla cyclette (T0), al 10°, 25°, 45° e 50° minuto di lavoro ed al
5°, 10°, 15°, e 30° minuto di recupero. Il valore
pressorio sistolico e diastolico ai minuti sopra citati è il risultato della media di tre misurazioni consecutive, distanziate tra loro di un minuto 13, 14. La
pressione arteriosa media è stata calcolata secondo
la formula:
Statistical analysis
Descriptive statistics are expressed as the
mean±standard deviation (SD). ANOVA for
repeated measure and post-hoc analyses were
applied to test for the effect of time of day (independent variable) on HR, DBP and SBP response,
and RPE (dependent variables), as well as for
trends in the variation of SBP and DBP. Delta
was calculated by subtracting the SBP and DBP
values recorded during exertion and recovery
from basal values measured before the beginning of each session. The same statistical tests
were applied to check for the effect of body
weight and the interaction between body weight
and time of day of exercise on blood pressure
response.
Vol. 63, N. 2
((pressione arteriosa sistolica – pressione
arteriosa diastolica) / 3) + pressione arteriosa diastolica
Durante l’esercizio, si è provveduto anche alla
registrazione della sensazione soggettiva di fatica a
T0, ed al 10°, 20°, 25°, 30°, 45° e 50° minuto di
lavoro, utilizzando la scala di Borg a 15 categorie
(RPE).(16) Tutte le misurazioni sono state effettuate
dallo stesso medico esperto.
Analisi statistica
I risultati dell’analisi descrittiva del campione
sono riportati sotto forma di media e deviazione
standard. La RM-ANOVA e l’analisi post-hoc sono
state utilizzate per verificare l’effetto del momento
171
DI BLASIO
TABLE II.—Trend of systolic blood pressure (in mm Hg) measured at exercise sessions at three times of day.
TABELLA II. — Andamento della pressione arteriosa sistolica in relazione all’orario in cui si pratica esercizio. Dati.
At baseline (T0)
At 10 min of exercise
At 25 min
At 40 min
At 50 min
At 5 min of recovery
At 10 min
At 15 min
At 30 min
9.30 AM
2 PM
6.30 PM
115.61±8.93
150.89±18.08
157.96±15.06
160.11±15.63
137.96±12.73
120.46±8.81
113.89±7.08
112.61±7.31
109.57±5.66
116.41±9.28
146.97±12.73
155.13±12.06
153.81±13.22
132.94±17.62
117.34±7.8
133.31±8.44
109.59±8.82
111.06±6.06
119.75±9.34
149.29±15.23
152.96±14.63
156.46±16.42
141.68±15.61
122±8.91
114.88±7.75
112.79±6.47
112.29±7.21
Plus-minus values are means ±SD.
TABLE III.—Trend of diastolic blood pressure (mm Hg) measured at exercise sessions at three times of day.
TABELLA III. — Andamento della pressione arteriosa diastolica in relazione all’orario in cui si pratica esercizio.
Dati.
At baseline (T0)
At 10 min of exercise
At 25 min
At 40 min
At 50 min
At 5 min of recovery
At 10 min
At 15 min
At 30 min
adiastolic
±SD
9.30 AM
2 PM
6.30 PM
75.75±5.72
78.25±3.66
79.08±3.68
79.88±4.49
77.75±4.5
76.25±5.78
75.92±5.73
75.58±6.35
73.92±5.38
75.22±4.11
79.11±4.9
81.63±5.32
81.11±5.52
77.48±6.04
76.15±4.67
75.63±6.05
72.89±8.72
73.6±6.11
81.39±5.7a, b
81.21±4.46a, b
81.07±3.63a, b
79.32±4.66
76.89±3.39
77.36±4.58
78.11±5.73
77.86±4.98b
77.57±7.66a, b
blood pressure at 6.30 PM ≠ that at 9:30 AM; bdiastolic blood pressure at 18:30 ≠ that at 2 PM. Plus-minus values are means
Results
Table I reports the characteristics of the study
population: all subjects were classified as normotensive, overweight on average, and with cardiovascular fitness within the reference limits.10
Figure 1 illustrates the HR trend during exertion and recovery. ANOVA for repeated measures
showed an obvious within-subjects difference (F
(1, 81) =1.270; P=0.014), which reflects the change
in HR over time (i.e., warm-up, work-out, cooldown, recovery), and no between-subjects difference (F (1, 81) =0.769; P=0.470), which mirrors
the HR trend of the 3 times of day of exercise sessions.
Analysis of SBP in relation to time of day
showed no difference for T0 or for response to
exercise (Table II); whereas DBP at T0 was higher at 6.30 PM (81.39±5.7 mmHg) than at 9.30
172
della giornata (variabile indipendente) sull’andamento della frequenza cardiaca, sulla risposta pressoria diastolica e sistolica e su quella della RPE
(variabili dipendenti). La stessa analisi è stata effettuata sull’andamento della variazione della pressione arteriosa sistolica e diastolica. Il calcolo del
delta è stato ottenuto sottraendo ad ogni valore sistolico e diastolico registrato nella seduta (prova e recupero), quello dei rispettivi basali misurati prima dell’inizio d’ogni prova. Le stesse analisi sono state
effettuate per verificare sia l’influenza dello stato
ponderale dei partecipanti sia l’influenza dell’interazione di quest’ultimo con il momento della giornata in cui si pratica esercizio, sulle risposte fisiologiche indagate.
Risultati
Nella Tabella I sono riportate le caratteristiche
della popolazione esaminata: i soggetti, tutti nor-
Giugno 2010
DI BLASIO
115
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
Mean blood pressure (mmHg)
Change in diastolic blood pressure (mmHg)
110
105
100
95
90
85
80
T0
10°
Time (min)
9.30 AM
2 PM
6.30 PM
9.30 AM
25°
40°
50°
5°
rec
Time (min)
2 PM
10°
rec
15°
rec
30°
rec
6.30 PM
Figure 2.—Variation in diastolic blood pressure in relation to time of day of session. Change in diastolic blood
pressure (mmHg). Time (min).
Figura 2. — Variazione della pressione arteriosa diastolica in relazione all’orario in cui si pratica esercizio fisico.
Figure 3.—Trend of mean blood pressure in relation to
time of day of session. Mean blood pressure (mm Hg)
Time (min).
Figura 3. — Andamento della pressione arteriosa media in
relazione all’orario in cui si pratica esercizio.
AM (75.79±5.69 mmHg) or at 2 PM (75.34±3.91
mmHg) (P<0.001). ANOVA for repeated measures of DBP response showed a difference
between the 3 sessions both within-subjects (F (1,
81) =2.772; P=0.001) and between-subjects (F (1,
81) =3.837; p=0.02). Table III reports the trend
data for DBP response to exercise at 6.30 PM
versus the other 2 times of day. Analysis of the
delta of DBP response confirmed the withinsubjects (F (1, 81) =2.091; p=0.011) and betweensubjects difference (F (1, 81) =7.749; p=0.01)
between the 3 times of day: the trend for the
evening session differed from that of the other 2
sessions (Figure 2). Post-hoc analysis in both
cases confirmed the difference in trends for
evening DBP values versus those of the other 2
sessions, whereas no difference emerged
between response to exercise at 9.30 AM and at
2 PM. Analysis of the mean BP trend in relation
to time of day revealed only a within-subjects
difference (F (1, 81) =1.983; P=0.012) (Figure 3).
Analysis of RPE showed differences within-subjects (F (1, 81) =4.411; P=0.001) and between-subjects (F (1, 81) =8.095; P=0.001) (Figure 4; Table IV).
In this case, post-hoc analysis confirmed worse
scores for RPE during the morning session than
for the afternoon and evening sessions, which
were substantially similar.
Since the mean fatty mass percentage and the
standard deviation of this value showed that a
part of the sample was normoweight (% fatty
motesi, presentavano una composizione corporea,
in media, indicativa di sovrappeso ed un livello di
fitness cardiocircolatorio considerato sufficiente
secondo i valori di riferimento.(10)
La Figura 1 mostra l’andamento della frequenza
cardiaca durante la fase di esercizio e durante quella di recupero. La RM-ANOVA ha mostrato una ovvia
differenza within-subjects (F(1, 81)=1,270, P=0,014),
che rispecchia la modificazione nel tempo della frequenza cardiaca (i.e. riscaldamento, esercizio, defaticamento, recupero), e nessuna differenza betweensubjects (F(1, 81)=0,769, P=0,470) che testimonia un
sostanziale identico andamento della frequenza
cardiaca nei tre orari in cui i partecipanti si sono
esercitati.
L’analisi dell’andamento della risposta sistolica
non ha mostrato differenze, in relazione al momento della giornata, sia nel valore a T0 che nella risposta all’esercizio (Tab. II). Di contro, a T0 la pressione arteriosa diastolica è risultata più alta alle 18:30
(81,39±5,7 mm Hg) rispetto alle 9:30 (75,79±5,69
mmHg) ed alle 14:00 (75,34±3,91 mmHg)
(P<0,001). La RM-ANOVA eseguita sulla risposta
pressoria diastolica evidenzia una differenza tra
le tre prove sia within (F(1,81)=2,772, P<0,001) che
between-subjects (F(1,81)=3,837, P=0,02). La Tabella
III mostra i dati del diverso andamento della risposta diastolica quando l’esercizio è effettuato di sera,
rispetto agli altri due momenti della giornata.
L’analisi del delta della risposta diastolica conferma
la differenza sia within (F(1,81)=2,091, P=0,011)
che between-subjects (F(1,81)=7,749, P=0,01) tra i
tre momenti della giornata: l’andamento serale è
Vol. 63, N. 2
173
DI BLASIO
Rating of perceived exertion
17
15
13
11
9
7
5
T0
9.30 AM
10°
20°
25°
30°
Time (min)
2 PM
40°
50°
6.30 PM
Figure 4.—Rating of perceived exertion in relation to time
of day of session. Rating of perceived exertion Time (min).
Figura 4. — Risposta della sensazione soggettiva di fatica
in relazione all’orario in cui si pratica esercizio fisico.
mass <18), we repeated the analysis according
to weight class. Table V shows the results
obtained with the Mann-Whitney test to compare
the characteristics of the normoweight (% fatty
mass <18) and the overweight (% fatty mass
>18) subgroups. Except for differences in anthropometry and fitness, no other differences
emerged from the comparison. After entering
weight class as an independent variable, ANOVA for repeated measures showed no effect of
fatty mass on HR response or on blood pressure reactivity to physical exercise. No differences between the 2 groups emerged even when
the effect of fatty mass was added to that of
interaction with time of day (fatty mass * time of
day). In our sample, the only independent variable that had an effect on blood pressure
response was time of day.
diverso dagli altri (Figura 2). L’analisi post-hoc, in
entrambi i casi, ha confermato la diversità dell’andamento della pressione diastolica serale rispetto
agli altri due momenti della giornata, mentre nessuna differenza è stata rilevata tra la risposta all’esercizio effettuato alle 9:30 e quello alle 14:00.
L’esame dell’andamento della pressione arteriosa
media in relazione al momento della giornata ha
evidenziato la sola differenza within-subjects
(F(1,81)=1,983, P=0,012) (Figura 3). L’analisi della
risposta dell’RPE ha evidenziato differenze sia within
(F(1,81)=4,411, P<0,001) che between-subjects
(F(1,81)=8,095, P=0,001) (Figura 4,Tabella IV). In
questo caso, la post-hoc analisi ha confermato la
peggiore risposta mattiniera all’esercizio dell’RPE
rispetto agli altri due momenti, che non hanno generato risposte differenti tra di loro (14:00 vs. 18:30).
Poiché dall’osservazione del valore medio della
percentuale di massa grassa e di quello di deviazione standard del campione si evinceva che una
parte del campione esaminato si trovava in una
condizione di normopeso (massa grassa %<18) si è
provveduto a ripetere le indagini effettuate anche in
base alla classe ponderale di appartenenza. La
Tabella V mostra i risultati del test di Mann-Whitney,
utilizzato per confrontare le caratteristiche del sottogruppo normopeso (massa grassa %<18) e sovrappeso (massa grassa %>18). Nessuna differenza, oltre
quella antropometrica e di fitness, è stata evidenziata. La RM-ANOVA, eseguita inserendo la classe
ponderale di appartenenza come variabile indipendente, non ha evidenziato alcuna influenza
della massa grassa sulla risposta della frequenza
cardiaca e su quella pressoria all’esercizio fisico. I
due gruppi non sono risultati divergere nemmeno
quando all’effetto della massa grassa si è aggiunto
quello dell’interazione col momento della giornata
(massa grassa * momento della giornata). L’unica
variabile indipendente che, nel nostro campione,
ha esercitato influenza sulle risposta pressoria è stato il momento della giornata di esercitazione.
TABLE IV.—Rating of perceived exertion recorded at exercise sessions at three times of day.
TABELLA IV. — Risposta della sensazione soggettiva di fatica in relazione all’orario in cui si pratica esercizio
fisico.
At baseline (T0)
At 10min
At 20 min
At 25 min
At 30 min
At 40 min
At 50 min
acrating
174
9.30 AM
2 PM
6±0
10.75±1.42c
12.42±1.41c
13.04±1.48c
13.33±1.71c
13.83±1.94c
12.96±2.62c
6±0
9.74±2.37
10.93±2.49
11.41±2.25
11.78±2.54
12.33±2.77
10.96±3.03
6.30 PM
6±0
9.68±2
10.46±1.85
10.75±1.83
10.93±1.99
11.32±2
10.64±1.85
of perceived exertion recorded at 9.30 AM > than that at 2 PM and 6.30 PM. Plus-minus values are means ±SD
Giugno 2010
DI BLASIO
TABLE V.—Characteristics of the study subjects categorized by body composition.
TABELLA V. — Analisi descrittiva del campione categorizzato per composizione corporea.
% fatty mass <18
(N=11)
Body-mass index (kg/m2)
Fatty mass (% of body weight)
Systolic blood pressure (mm Hg)
Diastolic blood pressure (mm Hg)
Heart rate at rest (bpm)
Immediate recovery index
23.57±1.42
16.73±1.52
118.5±9.21
76.53±5.12
62.64±7.99
56.35±6.91
% fatty mass >18
(N=17)
24.88±1.83
22.31±2.30
116.26±9.89
78.64±6.48
59.27±9.15
50.62±5.07
P value
<0.001
<0.001
0.300
0.111
0.370
0.024
Plus-minus values are means ±SD
Discussion
Discussione
Our preliminary data show and conclusions
that, in a population of healthy, normoweight
subjects, physical exercise taken at different times
of day exerts a different effect on diastolic blood
pressure trend and variation. These changes were
most evident for the evening session (Figures
2,3, Table III), when, although the basal DBP
values were higher than those measured at the 2
sessions earlier in the day (Table III), a decreasing trend was noted to occur already at the first
measurement, whereas in the sessions at the other times of day a reduction in blood pressure
began only between the end of the work-out
phase and the beginning of cool-down, returning
to the basal level, and then decreasing further
starting from 10 minutes of recovery. Table
III,Figure 2 illustrate the benefit of evening exercise on blood pressure when exercise is targeted
to HR: in the late afternoon, when blood pressure
is normally higher, the DBP response to physical
exercise is optimized because, as our data show,
already at the beginning a gradual reduction was
recorded which at the end of the recovery period was greater in absolute terms versus the other times of day. This advantage could be exploited for optimizing the treatment of hypertension.
Although it is well-established that exerciseinduced reduction in blood pressure is directly
proportional to basal pressure values,3, 17 in our
sample this would explain only the greater reduction in DBP recorded at the evening sessions
over the other 2 sessions. However, the hemodynamic and pathophysiological causes underlying the different trends remain unclear: a reduction in blood pressure at the evening sessions
versus an initial increase followed by a decrease
at the other 2 sessions (Table III,Figure 2). In
I nostri dati preliminari hanno evidenziato come,
in una popolazione di soggetti sani e normotesi, l’esercizio fisico, effettuato in differenti momenti della giornata influisca sull’andamento e sulla variazione della pressione arteriosa diastolica. Tali modificazioni interessano la seduta serale (Figure
2,3,Tabella III). Di sera, infatti, sebbene i valori della pressione diastolica basale siano risultati maggiori
rispetto a quelli delle altre sedute (Tabella III), hanno mostrato un trend decrescente già dalla prima
misurazione, mentre, negli altri orari la riduzione
è iniziata solo tra la fine della fase di lavoro e l’inizio di quella di defaticamento, raggiungendo il
valore basale, e riducendosi rispetto ad esso, soltanto a partire dal 10° minuto di recupero. La
Tabella III, ed ancor meglio la Figura 2, mostrano il
vantaggio pressorio fornito dall’esercizio fisico praticato nel tardo pomeriggio quando l’esercizio è
somministrato a frequenza cardiaca target: nel tardo pomeriggio, quando la pressione arteriosa risulta fisiologicamente più elevata, si ottimizza la risposta diastolica all’esercizio fisico poiché, fin dall’inizio, si registra una sua costante riduzione che,
alla fine della fase di recupero è maggiore, in termini
assoluti, rispetto agli altri orari sperimentati e ciò
potrebbe essere sfruttato per ottimizzare il trattamento dell’ipertensione.
Sebbene sia ormai riconosciuto che la riduzione pressoria da esercizio fisico è direttamente proporzionale ai valori pressori basali 3, 17, tale riscontro, nel nostro caso, spiegherebbe solo la maggiore
riduzione della pressione arteriosa diastolica registrata di sera rispetto a mattina e metà giornata;
per converso, sono ancora da chiarire le cause emodinamiche e fisiologiche responsabili del diverso
trend pressorio registrato tra la prova delle 18:30
(i.e. riduzione) e quella delle 9:30 e delle 14:00 (i.e.
incremento e poi riduzione) (Tabella III,Figura 2).
Infatti, in base all’assenza di differenze tra ipertesi
e normotesi nella reattività pressoria all’attività fisi-
Vol. 63, N. 2
175
DI BLASIO
their study, Jones et al. 7 noted no difference in
blood pressure response to daily physical activity between hypertensives and normotensives;
accordingly, we expected to find the same trend
for DBP with a different delta, depending on the
time of day, over the entire study period. Instead,
we found different trends and deltas during the
work-out phase and different deltas during the
recovery phase (Table III, Figure 2) The hypothesis that may in part explain our observations
starts from the assumption that DBP response to
exercise may shift from a decrease to an increase
of even 20 mm Hg 18, 19 depending on whether
exercise is moderate or highly intensive. When
compared to HR, the RPE scores (Figure 4) suggest that the same HR value on exertion corresponds to a different level of exercise intensity
depending on the time of day. This observation
is in agreement with numerous other studies
which demonstrated that peak aerobic performance is achieved in late afternoon-evening as
compared with lower morning VO2max, accompanied also by a slower HR response.20 Hill,21 in
a study using stationary cycles, observed that
morning VO2max and stimulation of the aerobic
system are lower than those noted for the afternoon by 7 and 6%. This functional response could
lead to more intense and longer muscle contraction, in the morning and at equal HR, secondary to the use of greater external workload
necessary to reach target HR. Consequently, one
may observe an increase in peripheral vascular
resistance,18 which is normally higher during the
morning,8 and greater oxygen consumption and
RPE. As described by Palatini,18 interruption of
these stimuli could lead to a rapid return of blood
pressure to normal values. In our sample, these
changes appear to occur between the end of
work-out and the beginning of cool-down (Table
III, Figure 2) (i.e., as muscular contractions
become less intense), followed by a reduction
in DBP which continues until the end of the
recovery phase in the morning and the afternoon. Together with, or independently of the
circadian variation in work capacity, as reported
in the literature, circadian variation in fibrinogen, lipoperoxides, prostaglandin,22 thromboxane
and prostacyclin,23 platelet count,23-26 and nitric
oxides 27-29 could help to explain the different
trends we observed. During the evening, blood
viscosity, platelet aggregation, and coagulating
factor levels are lower than earlier in the day,
while nitric oxide, which is known to exert a
176
ca giornaliera, osservata da Jones et al. 7, avremmo
dovuto riscontrare, in base all’orario, uno stesso
trend diastolico, con un delta diverso, per tutto il
periodo di osservazione. Al contrario, ciò che si è
registrato sono stati diversi trend e delta durante la
fase di lavoro e differente delta durante quella di
recupero (Tabella III,Figura 2). L’ipotesi che tenta
parzialmente di spiegare quanto da noi osservato,
parte dall’assunzione che la risposta diastolica ad un
esercizio può spostarsi dal decremento ad un incremento, anche di 20 mmHg 18, 19, a seconda che si
pratichi un esercizio di modesta od alta intensità.
L’osservazione della risposta della sensazione soggettiva di fatica all’esercizio (Figura 4), parificato per
frequenza cardiaca, suggerisce che una stessa frequenza cardiaca di lavoro corrisponde ad un’intensità di lavoro diversa secondo il momento della
giornata. Tale dato è confermato da numerosi studi, che avrebbero verificato come il picco della performance aerobica si raggiunga nel tardo pomeriggio/prima serata vs. un minore VO2max mattiniero, accompagnato, inoltre, da una più lenta risposta della frequenza cardiaca 20, Hill 21, in uno studio condotto sulla bike, ha osservato che il VO2max
e l’attivazione del sistema aerobico mattinieri sono
minori rispetto a quelli pomeridiani del 7% e 6%.
Tale risposta funzionale comporterebbe, di mattina ed a parità di frequenza cardiaca, contrazioni
muscolari più intense e più lunghe, secondarie all’utilizzo di un maggior carico di lavoro esterno, necessario per raggiungere la frequenza cardiaca target. Come conseguenza, si assisterebbe ad un incremento delle resistenze vascolari periferiche 18, già
fisiologicamente più alte al mattino 8, ed a consumo
di ossigeno e sensazione soggettiva di fatica maggiori.
L’interruzione di tali stimolazioni, porterebbe, come
osservato da Palatini 18, ad un rapido ritorno pressorio ai valori normali. Nel nostro caso, le modificazioni sopra descritte sembrano coincidere con il
passaggio dalla fase di lavoro a quella di defaticamento (Tabella III,Figura 2) (i.e. da contrazioni
muscolari intense a meno intense) cui segue una lenta riduzione della pressione diastolica, che continua fino alla fine della fase di recupero, sia al mattino, sia a metà giornata. Congiuntamente, o indipendentemente dalla variabilità circadiana della
capacità prestativa riscontrata dalla letteratura, la
variazione circadiana di fibrinogeno, lipoperossidi,
prostaglandine 22, trombossano e prostacicline 23,
della conta ed aggregazione piastrinica 23-26 e dell’ossido nitrico 27-29 potrebbero aiutare a spiegare il
diverso andamento osservato. Infatti, di sera, la
viscosità ematica, l’aggregazione piastrinica e la
concentrazione dei fattori coagulanti risultano più
basse, congiuntamente a più alti livelli di ossido
nitrico che hanno un noto effetto vasodilatatore. La
pratica dell’esercizio fisico serale potrebbe slaten-
Giugno 2010
dilatory effect, is higher. When practiced in the
evening, physical exercise could optimize the
positive effect of these physiological conditions,
stimulating the early beneficial DBP response
noted to occur during exercise at the other 2
times of day in this study. Our data need to be
confirmed in a larger sample, also given the fact
that our sample consisted of young, healthy
males. This has been corroborated by results
from the analyses, taking into account the effect
of weight class of our sample on blood pressure
response: no difference in basal values or in
blood pressure response between normoweight
and overweight subjects and no difference in
mean abnormal values. The lack of significant
differences in the analysis of variation in SBP
response in relation to time of day may be linked
to the use of HR measurement as the reference
parameter. The choice of an indirect method to
determine HR on exertion (i.e., the use of a formula based on age) was dictated by the need to
reproduce under experimental conditions an
unfortunate practice still widespread in fitness
assessment: the absence of preliminary stress
testing to determine maximum values and to test
cardiocirculatory fitness under stress at the end.
Our results disagree in part with those reported by Jones et al.8 While both showed that DBP
response to exercise was worse in the morning
sessions, the post-exercise DBP trends differed.
Unlike Jones et al.,8 in our sample, we found no
morning increase, whereas the SBP response
could not be compared because of the different
ways exercise intensity was administered. Our
results suggest that physical exercise taken in
the evening hours is an ideal intervention to
optimize the effect of aerobic movement on
blood pressure management. Unquestionably,
the lack of complex methods to measure blood
pressure and to control relative cardiocirculatory
parameters represents the main limitation of
this study; nonetheless, our data may provide a
basis for future studies that include monitoring
of blood parameters which we think may concur in the determination of the responses we
observed.
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Vol. 63, N. 2
DI BLASIO
tizzare ed ottimizzare l’effetto positivo di tali condizioni fisiologiche, generando la precoce e favorevole risposta diastolica osservata rispetto agli altri
due momenti della giornata sperimentati. I nostri
dati, in ogni modo, devono essere confermati da
una maggiore casistica, tenendo anche presente
che la popolazione da noi testata era giovane ed in
salute. Ciò è stato corroborato anche dai risultati
ottenuti dalle analisi effettuate, tenendo conto dell’influenza dello stato ponderale dei partecipanti
sulle risposte fisiologiche esaminate: l’assenza di differenze nei valori basali e nelle risposte pressorie
tra i partecipanti normopeso e quelli sovrappeso,
nonché l’assenza di valori medi patologici. L’assenza
di differenze significative nell’analisi della variazione della pressione sistolica, in relazione al
momento della giornata, potrebbe essere principalmente legata all’utilizzo della frequenza cardiaca
quale metodo di parificazione del lavoro. La scelta
della metodica indiretta per la determinazione delle frequenze cardiache di lavoro (i.e. utilizzo di
una formula basata sull’età) è stata dettata dall’esigenza di ricalcare, nella sperimentazione, un’abitudine purtroppo ancora molto diffusa nell’ambiente del fitness: l’assenza di prova da sforzo preliminare per la determinazione dei massimali ed
al fine di testare la salute cardiocircolatoria sotto
stress.
I nostri risultati, differiscono in parte da quelli
ottenuti da Jones et al.8, infatti, se in entrambi si sottolinea la peggiore risposta diastolica all’esercizio
praticato la mattina, diverso è il trend diastolico
post-esercizio. Nel nostro caso, non si registra l’incremento mattutino segnalato nel loro lavoro, mentre non comparabile è la risposta sistolica per via
della diversa modalità di somministrazione dell’intensità di lavoro. L’analisi e la discussione dei nostri
risultati suggeriscono la pratica dell’esercizio fisico
in prima serata quale ideale intervento per ottimizzare l’effetto del movimento aerobico sul management
pressorio. Senza dubbio, l’assenza di metodiche complesse per la misurazione pressoria e per il controllo
dei parametri cardiocircolatori ad essa correlati,
rappresenta la principale limitazione di questo studio che, tuttavia, può gettare le basi per ulteriori e più
approfondite indagini che prendano in considerazione anche il monitoraggio di quei parametri ematici che riteniamo plausibilmente possano concorrere nella determinazione delle risposte osservate.
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Received on March 4, 2009 - Accepted for publication on May 19, 2010.
Corresponding author: A. Di Blasio, University Center of Sports Medicine, Viale Abruzzo 322, 66100 Chieti, Italy. E-mail: [email protected]
178
Giugno 2010
Medical area
Area medica
MED SPORT 2010;63:179-99
Electrocardiographic patterns in highly
trained athletes correlated with genetic
studies as causes of unexpected sudden
cardiac death
Patterns elettrocardiografici in atleti ben allenati correlati
con studi genetici come cause di morte cardiaca
improvvisa inaspettata
C. MACARIE 1, I. STOIAN 1, L. BARBARII 2, A. IONESCU 3,
I. TEPES PISER 1, O. CHIONCEL 1, A. CARP 1, I. STOIAN 3
2National
1National Institute of Cardiovascular Diseases, Bucharest, Romania
Institute of Forensic Medicine “Mina Minovici”, Bucharest, Romania
3National Institute of Sports Medicine, Bucharest, Romania
SUMMARY
Aim. Electrocardiograms in elite endurance athletes sometimes show bizarre, training-unrelated patterns suggestive of
inherited channelopathies (Brugada syndrome, long QT syndromes) and cardiomyopathies (hypertrophic cardiomyopathy,
arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy) responsible for unexpected sudden cardiac death. The athletes, most of
them without symptoms and in good athletic condition, present normal clinical exams.For the correct diagnosis they must
be meticulously investigated and specific genetic testing also carried out. Objective: to correlate 12-lead electrocardiographic
(ECG) patterns, uncommon and training-unrelated conditions suggestive of inherited channelopathies and cardiomyopathies with specific genetic analysis, in asymptomatic athletes with normal physical exams and echocardiographic data.
Methods. Prospective study (2004-2008) of ECG in standard and higher V1-V3 in athletes and normal age-matched sedentary subjects. Genetic analysis for ECG abnormalities suggestive of inherited channelopathies and cardiomyopathies.
347 athletes (190 seniors, 157 juniors, mean age 20; 200 subjects, mean age 21 (Controls-505 normal sedentary).
Results. Seniors. RSR’(V1-V3), 45 (23.68%)-5 with borderline Brugada sign. V1-V3 ST-segment elevation-upward convexity-and negative T-wave, 34 (17.89%). Brugada 1 sign, 1 (0.52%) - no SCN5A abnormalities; 3 (1.57%) epsilon wavesno gene mutations. Juniors. Upright J wave in 43 (27.38%); V1-V3 ST segment elevation, 39 (24.84%) athletes, 9
(5.73%) of which with borderline Brugada sign;gene duplications: KCN (n=1) and SCN5A (n=1) in two of them. Bifid
T wave in 39 (24.84%), 5 of which with QTc (0.48sec-0.56sec) and KCN gene mutations.
Conclusion. Asymptomatic endurance athletes sometimes present uncommon and training-unrelated ECG patterns.The
confirmation of the disease-through specific tests including genetic analysis-in a few cases, suggests that the majority
of athletes have training related ECG abnormalities. Preparticipation screening (physical examination, 12-lead ECG) and
6-12 month follow-up are mandatory in the identification of athletes with sudden cardiac death risk diseases.
KEY WORDS: Endurance athlete-Electrocardiography-Genetic analysis.
RIASSUNTO
Obiettivo. Gli elettrocardiogrammi in atleti di endurance di elite talvolta mostrano pattern bizzarri, non correlati con
l’allenamento, suggestivi per canalopatie (sindrome di Brugada, sindromi del QT lungo) e per cardiomiopatie ereditarie (cardiomiopatia ipertrofica, cardiomiopatia ventricolare destra aritmogenica) responsabili di morte cardiaca improvvisa inaspettata. Gli atleti, la maggior parte dei quali senza sintomi e in buone condizioni atletiche presentano esami
clinici nella norma. Per una corretta diagnosi, essi devono essere meticolosamente indagati, utilizzando anche test genetici particolari. Correlare i patterns elettrocardiografici (ECG) a 12 derivazioni, condizioni infrequenti e non correlate
all’allenamento suggestive per canalopatie e cardiomiopatie ereditarie con specifiche analisi genetiche, in atleti asintomatici con esame obiettivo e dati ecocardiografici nella norma.
Metodi. Studio prospettico (2004-2008) di ECG in derivazioni standard e V1-V3alte in atleti e soggetti sedentari sani
Vol. 63, N. 2
179
MACARIE
ELECTROCARDIOGRAPHIC PATTERNS IN HIGHLY TRAINED ATHLETES CORRELATED WITH GENETIC STUDIES
AS CAUSES OF UNEXPECTED SUDDEN CARDIAC DEATH
sovrapponibili per età. Analisi genetiche per alterazioni ECG suggestive per canalopatie e cardiomiopatie ereditarie. 347
atleti (190 seniors, 157 juniors, età media 20; 200 soggetti, età media 21 (Controlli-505 soggetti normali sedentari).
Risultati. Seniors. RSR’(V1-V3), 45 (23.68%) — 5 con segno borderline di Brugada. Sovraslivellamento del tratto ST in
V1-V3 – convessità verso l’alto — e onde T negative, 34 (17,89%). Segno di Brugada 1, 1 (0,52%)-assenza di alterazioni SCN5A; 3 (1,57%) onde epsilon-assenza di mutazioni genetiche. Juniors. Onde J in 43 (27,38%); sopraslivellamento del segmento ST in V1-V3, 39 (24,84%) atleti, 9 (5,73%) dei quali con segno borderline di Brugada;duplicazioni
genetiche: KCN (n=1)e SCN5A (n=1) in due di loro. Onde T bifide in 39 (24,84%), 5 dei quali con QTc (0.48 sec-0.56
sec)e mutazioni del gene KCN.
Conclusioni. Gli atleti di endurance asintomatici talvolta presentano patterns ECG infrequenti e non correlati all’allenamento. La conferma della presenza di una patologia-attraverso tests specifici tra cui analisi genetiche –solo in alcuni casi,indica che la maggior parte degli atleti riporta alterazioni ECG correlate all’allenamento. Lo screening prepartecipazione (esame obiettivo ECG a 12 derivazioni) e i controlli a 6-12 mesi sono mandatori per identificare gli atleti
con patologie a rischio di morte cardiaca improvvisa.
PAROLE CHIAVE: Atleti di endurance - Elettrocardiografia - Analisi genetiche.
T
he medical profession and athletes community
are extremely interested in early identification of the risk of sudden cardiac death in athletes.
Preparticipation screening guidelines for athletic
training have been formulated by many scientific medical groups.1-7 Frequent causes of sudden
cardiac death in under-35-year-old athletes are
hypertrophic cardiomyopathy (HCM) in 50% of
athletes, idiopathic left ventricular cardiomyopathy in 18%, coronary artery abnormalities in 14%,
arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy
(ARVC), in 2.23-20% of athletes.8 In 3% pf cases,
sudden cardiac death is associated with normally structured hearts. Inherited cardiac channelopathies (Brugada syndrome, long QT syndromes, idiopathic ventricular fibrillation, polymorphic ventricular tachycardia) could be causes.8
In the absence of any echocardiographic structural
abnormalities, establishing the diagnosis is often
difficult especially because the electrocardiograms
of trained athletes often present findings considered abnormal by usual standards. Correct management includes detailed athlete’s history, 12lead electrocardiography, additional electrocardiographic tests (i.e. 24 h heart rhythm ambulatory
monitoring, Ajmaline provocative test) and sometimes, targeted genetic analysis.9-11
A genotype-phenotype analysis based on the
electrocardiographic findings in elite endurance
athletes was the purpose of our study.
L
a classe medica e la comunità degli atleti sono
estremamente interessate nell’identificazione
precoce del rischio di morte cardiaca improvvisa
negli atleti. Le linee guida per lo screening prepartecipazione per l’allenamento atletico sono state formulate da diversi gruppi medici scientifici 1-7. Cause
frequenti di morte cardiaca improvvisa in atleti di
età inferiore ai 35 anni sono la cardiomiopatia ipertrofica (HCM) nel 50% degli atleti, la cardiomiopatia ventricolare sinistra idiopatica nel 18%, le alterazioni delle arterie coronariche nel 14%, la cardiomiopatia ventricolare destra aritmogenica
(ARVC), nel 2,23-20% degli atleti 8. Nel 3% dei casi,
la morte cardiaca improvvisa è associata a cuori a
struttura assolutamente normale. Canalopatie cardiache ereditarie (sindrome di Brugada, sindromi
del QT lungo, fibrillazione ventricolare idiopatica,
tachicardia ventricolare polimorfa) possono essere
una causa 8. In assenza di qualsiasi alterazione
strutturale ecocardiografica, porre la diagnosi è
spesso difficile soprattutto poichè gli elettrocardiogrammi di atleti allenati spesso presentano delle
caratteristiche considerate anomale rispetto agli
standard usuali. Una corretta valutazione include
una dettagliata anamnesi dell’atleta, un elettrocardiogramma a 12 derivazioni, ulteriori esami
elettrocardiografici (monitoraggio per 24 h del ritmo cardiaco, il test provocativo di Ajmaline) e in
alcuni casi, particolari analisi genetiche 9-11.
L’obiettivo del nostro studio era rappresentato da
un’analisi genotipo-fenotipo basata sui rilevamenti elettrocardiografici in atleti di elite di endurance.
Materiali e metodi
Study population
Popolazione di studio
ENDURANCE ATHLETES
ATLETI DI ENDURANCE
347 intensively trained athletes (Caucasians),
participants in sporting activity with high car-
Sono stati arruolati 347 atleti (Caucasici) ben
allenati, partecipanti ad attività sportive con eleva-
180
Giugno 2010
MACARIE
diovascular burden were enrolled.12, 13 The sports
were canoeing, rowing, football, hockey, tennis,
athletics, swimming.
There were 190 senior and 157 junior athletes.13 Senior athletes had trained intensively for
20-27 hrs /week for >5 years and participated in
World Championships and Olympic Games.
The junior primary and final selections were at
the age of 12-14 years old and 17-18 years old
respectively.
to carico cardiovascolare 12, 13 Gli sports erano
canoa, canottaggio, football, hockey, tennis, atletica, nuoto.
Vi erano 190 atleti senior e 157 atleti junior (13).
Gli atleti senior si erano allenati in maniera intensiva per 20-27 ore /settimana per >5 anni ed hanno partecipato a Campionati del Mondo e Giochi
Olimpici.
Le prime selezioni junior e quelle finali avvenivano all’età di 12-14 anni e di 17-18 anni, rispettivamente.
SEDENTARY HEALTHY POPULATION (CONTROLS)
POPOLAZIONE SANA SEDENTARIA (CONTROLLI)
The apparently normal (asymptomatic, normal physical examination, no detectable cardiovascular risk factors) sedentary population 14, 15
505 subjects, were participants investigated for
work eligibility at our Cardiology Department
and volunteer medical students.
Exclusion criteria for control subjects were
coronary artery disease, valvular / congenital diseases, cardiomyopathies, heart failure, cardiovascular drug therapy.
None of the athletes and controls were receiving medication.
The protocol was approved by the Hospital
Ethics Committee and informed consent was
obtained from all subjects enrolled in the study.
I 505 soggetti della popolazione sedentaria apparentemente sana (asintomatica, con esame obiettivo di norma, senza evidenti fattori di rischio cardiovascolare 14, 15 erano soggetti valutati per l’elegibilità presso il nostro Dipartimento di Cardiologia
e studenti volontari di Medicina.
I criteri di esclusione per i soggetti controllo erano la coronaropatia, patologie valvolari/congenite, cardiomiopatie, insufficienza cardiaca, terapia
farmacologica cardiovascolare.
Nessuno degli atleti e del controllo era in terapia
farmacologica.
Il protocollo è stato approvato dal Comitato Etico
dell’Ospedale e tutti i soggetti arruolati nello studio
hanno fornito il proprio consenso informato.
Study protocol
Protocollo di studio
CLINICAL EXAMINATION
ESAME OBIETTIVO
The cardiologic examination included detailed
personal and family history and complete physical examination.16, 17
La valutazione cardiologica prevedeva una dettagliata anamnesi personale e familiare e un completo esame obiettivo 16, 17.
STANDARD 12-LEAD ELECTROCARDIOGRAPHY (ECG)
ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG)
ECG was recorded with a digital machine
(MACC 5500 GE Medical Systems, Milwaukee,Wiscounsin,USA) in all athletes and controls.
ECG measurements were computer-assisted
and independently manual controlled by two
experienced electrocardiographe readers (CM,IS)
unaware of the clinical data or sport category.18,
19, 20 Disagreements regarding the measurements
were resolved by consensus. An average of 3-5
cardiac cycles was used.
Tracings were obtained > 24 hours after the last
athletic activity.
Recordings in higher right precordial V1-V3
intercostal spaces (six new positions: -1V1 to -1V3;
-2V1 to -2V3) to detect the Brugada signs were
performed in all athletes and sedentary normal
subjects.21-23
Vol. 63, N. 2
STANDARD A
12
DERIVA-
ZIONI
L’ECG è stato registrato con un apparecchio digitale (MACC 5500 GE Medical Systems, Milwaukee,Wiscounsin,USA) in tutti gli atleti e i controlli.
Le misurazioni ECG erano computer-assistite e
controllate manualmente in modo indipendente da
due esperti repertanti gli elettrocardiogrammi (CM,
IS) ignari dei dati clinici o della categoria sportiva
18, 19, 20. I disaccordi relativi alle misurazioni sono
stati risolti in maniera collegiale. È stata utilizzata
una media di 3-5 cicli cardiaci.
I tracciati sono stati registrati >24 ore dopo il termine dell’ultima attività atletica.
Le registrazioni delle derivazioni precordiali destre
V1-V3 in spazi intercostali superiori (sei nuove posizioni: -1V1 fino a -1V3; -2V1 fino a -2V3) per riconoscere i segni di Brugada sono state effettuate in tutti gli atleti e in tutti i soggetti sani sedentari 21-23.
181
MACARIE
Ajmaline provocative test in standard 12-lead
ECG and upper right V1-V3 precordial lead positions was indicated according to the current
guidelines.24
ECG parameters were evaluated according to
actual criteria.18, 19
Il test provocative di Ajmaline nell’ECG a 12 derivazioni standard e con le derivazioni precordiali
destre V1-V3 in posizione più alta è stato effettuato
secondo le attuali linee guida 24.
I parametri ECG sono stati valutati secondi gli
attuali criteri 18, 19.
STANDARD ELECTROCARDIOGRAPHIC VARIABLES.
DEFINITIONS
VARIABILI ELETTROCARDIOGRAFICHE STANDARD. DEFINIZIONI
We used the current electrocardiographic criteria 18, 19 including: 1) normal sinus rhythm: heart
rate 60-100 bpm; normal P wave axis; P, QRS
complex, T waves within normal limits; 2) normal
QTc (Bazett) ≤ 0.44” in men, ≤ 0.46” in women;
3) borderline normal ECG : RSR’ or rSr’ pattern in
V1 lead (QRS duration <0.10”, height < 7 mm;
r’wave <2 mm and r’< r or S); juvenile T wave
(inverted T in V1-V3 precordial leads; usually
deep < 2mm); 4) Q wave (≤ 0.5 mm in lead III;
normal duration ≤ 0.03” and height ≤ 0.4 mm in
all leads); 5) J wave (Osborn; deflection distorting the QRS-ST junction usually in II, III, V4 to V6
leads); 6) upright T wave (beyond normal ≤ 0.5
mm in limb leads and ≤ 0.10 mm in precordial
leads); 7) bifid T wave (T wave with two peaks
different from U wave; possible delayed right
ventricular repolarisation).
ST-segment, normally isoelectric (within normal limits: elevation and depression ≤ 0.1mm in
limb leads, elevation ≤ 0.3 mm in V1-V3 precordial leads; measurements at 80 ms from the J
point).
The ECG patterns in highly trained endurance
athletes were classified according to the criteria 26:
A. Distinctly abnormal ECG, strongly suggestive of cardiovascular disease: 1) striking increase
in R or S wave voltage (≥35 mm) in any lead; 2)
Q waves ≤4 mm in depth in ≥2 leads; 3) inverted T wave > 2mm in ≥2 leads; 4) left bundle
branch block; 5) marked left (≥-30°) or right (≤+
110°) QRS axis deviation; 6) Wolff-ParkinsonWhite pattern.
B. Mild abnormal ECG: 1) increased R or S
wave voltage (30 to 34 mm) in any lead; 2) Q
waves 2 to 3 mm in depth, in ≤2 leads; 3) T wave,
flat, minimally inverted or particulary tall (i.e.
≥15mm) in ≥2 leads; 4) abnormal R wave progression in the anterior precordial leads; 5) RSR’
pattern ≥0.12” in V1,V2 leads; 6) right atrial
enlargement (P waves ≥2.5mm in lead II); 7) left
atrial enlargement (positive P waves in II lead
and /or deep negative P wave in V1); 8) short PR
interval (≤0.12”).
182
Abbiamo utilizzato gli attuali criteri elettrocardiografici (18,19), tra cui: 1) normale ritmo sinusale: frequenza cardiaca 60-100 bpm; normale asse
dell’onda P; P, complesso QRS, onde T entro i normali
limiti; 2) QTc normale (Bazett) ≤ 0,44” nel maschio,
≤ 0,46” nelle femmine; 3) ECG normale borderline: pattern RSR’ o rSr’ pattern nella derivazione V1
(durata QRS < 0,10”, altezza < 7mm; onda r’ <2
mm e r’< r o S); onda T giovanile (T invertite nelle
derivazioni precordiali V1-V3; solitamente profonde < 2mm); 4) onde Q (≤ 0,5 mm nella derivazione
III; durata normale ≤ 0,03”e altezza ≤ 0,4 mm in tutte le derivazioni); 5) onde J (Osborn; deflessione
che distorce la giunzione QRS-ST solitamente nelle
derivazioni II, III, da V4 fino a V6); 6) onde T verticali (oltre il normale ≤ 0,5 mm nelle derivazioni
degli arti e ≤ 0,10 mm nelle derivazioni precordiali); 7) onda T bifida (onda T con due picchi differenti
dall’onda U; possibile ripolarizzazione ritardata
del ventricolo destro).
Segmento ST, normalmente isoelettrico (entro
limiti di normalità: sopraslivellamento e sottoslivellamento ≤ 0,1 mm nelle derivazioni degli arti, sopraslivellamento ≤ 0,3 mm nelle derivazioni precordiali V1-V3; misurazioni a 80 ms dal punto J).
I patterns ECG negli atleti di endurance ben allenati sono stati classificati secondo i seguenti criteri 26:
A. ECG francamente alterato, fortemente suggestive per patologia cardiovascolare: 1) netto incremento del voltaggio delle onde R o S (≥35 mm) in
qualsiasi derivazione; 2) onde Q ≤4 mm in profondità in ≥2 derivazioni; 3) onde T invertite > 2 mm
in ≥2 derivazioni; 4) blocco di branca sinistro; 5)
marcata deviazione sinistra (≥-30°) o destra (≥+
110°) dell’asse QRS; 6) pattern della sindrome di
Wolff-Parkinson-White.
B. ECG moderatamente alterato: 1) incremento
del voltaggio delle onde R o S (30 34 mm) in qualsiasi derivazione; 2) onde Q di 2- 3 mm di profondità, in ≥2 derivazioni; 3) onde T appiattite, minimamente invertite o particolarmente alte (≥15mm)
in ≥2 derivazioni; 4) progressione anomala dell’onda R nelle derivazioni precordiali anteriori; 5)
pattern RSR ≥0,12” nelle derivazioni V1,V2; 6) dilatazione atriale destra (onde P ≥2,5mm nella derivazione II); 7) dilatazione atriale sinistra (onde P
Giugno 2010
C. Normal ECG or ECG with minor alterations
(athlete’s heart syndrome): 1) PR interval duration
>0.20”; 2) R or S voltage, 25 to 29 mm; 3) early
repolarisation (ST elevation ≤2 mm in >2 leads);
4) RSR’pattern in V1,V2 of 0.12” in duration); 5)
sinus bradycardia < 60 bpm.
For the Brugada syndrome, questionable (borderline) Brugada sign, long QT syndromes, polymorphic ventricular tachycardia, ARVC and HCM
the commonly adopted clinical and electrocardiographic criteria were used.21-33
Holter monitoring and exercise ECG were indicated when necesary.
ECHOCARDIOGRAPHY
Two-dimensional, M-mode, Doppler echocardiographic studies including TDI analysis were
performed using a VIVID 3 GE Medical Systems,
Milwaukee, Wiscounsin, USA and Aloka α
Grosound,Japan) with a 3.5 MHZ transducer.
Images were obtained in multiple cross-sectional planes according to the standard criteria.3436
End-diastolic and end-systolic left ventricular
(LV) cavity diameters and anterior ventricular
septal and posterior wall thickness were obtained
from the M-mode echocardiography guided by
2D images.The LV mass was calculated using the
formula of Devereux.34, 39 The ostia and most
proximal segments of the left and right coronary
arteries were routinely visualised.37-39
MACARIE
positive nella II derivazione e/o onde P negative in
V1); 8) breve intervallo PR (≤0,12”).
C. ECG normale o ECG con alterazioni minori
(sindrome del cuore d’atleta): 1) durata dell’intervallo PR >0,20”; 2) voltaggio di R o S, 25-29 mm; 3)
precoce ripolarizzazione (sopraslivellamento ST ≤2
mm in >2 derivazioni); 4) pattern RSR in V1,V2 di
durata di 0,12”); 5) bradicardia sunusale < 60
bpm.
Per la sindrome di Brugada, segno dubbio (borderline) di Brugada, sindromi del QT lungo, tachicardia ventricolare polimorfa, ARVC e HCM sono
stati utilizzati i criteri clinici ed elettrocardiografici normalmente adottati 21-33.
Il monitoraggio Holter e l’ECG sotto sforzo sono stati effettuati quando ritenuto necessario.
ECOCARDIOGRAFIA
Studi ecocardiografici bi-dimensionali, M-mode,
Doppler con l’analisi TDI sono stati effettuati utilizzando un apparecchio VIVID 3 GE Medical
Systems, Milwaukee, Wiscounsin, USA and Aloka α
Grosound,Japan) con un trasduttore di 3,5 MHZ.
Le immagini venivano ottenute su piani multipli
cross-sezionali secondo i criteri standard 34-36.
La misurazione dei diametri della cavità ventricolare sinistra (VS) telediastolica e telesistolica, e
dello spessore del setto ventricolare anteriore e della parete posteriore sono state ottenute dall’ecocardiografo in M-mode guidato da immagini in 2D.
La massa VS è stata calcolata utilizzando la formula di Devereux 34, 39. Gli osti e i segmenti più
prossimali delle arterie coronarie di sinistra e di
destra sono stati visualizzati di routine 37-39.
Genetic study
Subjects with positive or questionable ECG
patterns of inherited channelopathies/cardiomyopathies were enrolled.36-38
TECHNIQUES
Studio genetico
I soggetti con patterns ECG positivi o dubbi per
canalopatie/cardiomiopatie ereditarie sono stati
arruolati 36-38.
TECNICHE
Genomic DNA (200µl blood)-QiAampDNA
blood minikit (Qiagen).
SCN5A and KCN genetic mutation studies were
performed with Multiplex Ligation-Dependent
Probe Amplification (MLPA, MRC Holland). SALSA P108 for SCN5A and SALSA P114 for KCNQ1,
KCNH2, KCNE1, KCNE2, kit were used.
DNA genomico DNA (200µl di sangue) – Minikit
QiAampDNA su sangue (Qiagen).
Gli studi della mutazione dei geni SCN5A e KCN
sono stati effettuati con Multiplex Ligation-Dependent
Probe Amplification (MLPA, MRC Holland). Sono
stati usati i kit SALSA P108 per SCN5A e SALSA P114
per KCNQ1, KCNH2, KCNE1, KCNE2.
Analisi statistica
Results are expressed as mean value±SD.
Proportions were compared with the chi square
test, where appropriate.
I risultati sono stati riportati come valori medi ±
SD. Le proporzioni sono state confrontate con il test
del chi quadrato, quando appropriato.
Vol. 63, N. 2
183
MACARIE
120
110
No. of athletes
100
80
Seniors
Juniors
73
72
60
46
40
20
0
18
12
0
Football
Rowing
0
Other
Canoeing
5
4
3
0
Athletics
0
Tennis
4
0
Swimming
0
Rugby
Athletes distribution by sport, seniors and juniors
Figure 1.—190 senior and 157 junior athletes and their distribution according to type of sport.
Figura 1. — 190 atleti senior e atleti 157 junior e loro distribuzione in base al tipo di sport.
TABLE I.—Senior and junior athlete characteristics.
TABELLA I.—Caratteristiche fisiche dei soggetti. Valori espressi in media±SD.
Athlete
Nr.
M/F
Age(y)
Height(cm)
Weight (Kg)
BSA (m2)
BP(mmHg)
mean
Seniors
190
149/41
17-24
mean 20.5
172-185
mean 179.5
75.5-86.03
mean 80.76
1.98
110/65
32-100
mean 66
Juniors
157
123/34
11-16
mean 13.5
169-172
mean 170.5
61.3-71.6
mean 66.45
1.79
120/75
45-110
mean 77
HR(bpm)
TABLE II.—Sedentary normal subjects group divided by decades of age.
TABELLA II.—Gruppi di soggetti sani sedentari suddivisi per decadi di età.
Age (y)
13-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-76
N (505)
Height (cm)
Weight (Kg)
mean
BSA (m2)
BP(mmHg)
HR(bpm)
21
179
189
67
35
14
163.1±12.61
171.27±11.31
171.37±7.53
168.66±8.36
168.78±8.91
172±8.57
54.5±11.95
67.33±15.05
70.54±14.43
70.07±10.14
74.12±8.84
77.63±10.34
1.58±0.23
1.78±0.19
1.83±0.17
1.79±0.16
1.78±0.35
1.90±0.14
105/75
110/75
120/80
125/75
130/75
130/85
84±12
82±14
78 ±11
68 ±15
72 ±15
68±10
N, number, BSA, body surface area, BP, blood pressure,systolic/diastolic; HR, heart rate.
Results
Risultati
Clinical characteristics of study population
We examined 347 athletes (seniors, 190;
juniors, 157). Figure 1 shows the athletes’ distribution according to the type of sport and level of
training.
Caratteristiche cliniche della popolazione in studio
Sono stati valutati 347 atleti (seniors, 190; juniors,
157). La Figura 1 mostra la distribuzione degli atleti in base al tipo di sport e livello di allenamento.
ATLETI
Athletes
There were 272 (78.38%) males and 75 (21.6%)
females, age 19.45±4.82 years old (11-37). The
athletes’ demographic data characteristics (seniors
184
Vi erano 272 (78.38%) maschi e 75 (21.6%) femmine, età 19.45±4.82 anni (11-37). Le caratteristiche demografiche degli atleti (seniors e juniors):
altezza (cm) 178.08 ± 8.99(140-200), peso (kg)
Giugno 2010
MACARIE
TABLE III.—12-lead ECG parameters in senior and junior athletes
TABELLA III.—Parametri ECG a 12 derivazioni in atleti senior e junior.
12 lead ECG
Athletes, seniors N=190 (%)
Athletes, juniors N=157 (%)
Ritmo sinusale
Aritmie
WPW
Std RSR’ V1-V3 (mm)
Alto RSR’ V1-V3 (mm)_
J>0.5 V1-V3 (V4) (mm)
ST- segm elev. V1-V3 (V4) (mm)
T >15 mm V1-V3 (V4)
T invertite ≥2 mm (V2-V4)
Onda T bifida
Onda Epsilon
Segno di Brugada 1
Osborn
Intervallo QTc (0.48”- 0.56”)
190 (100)
23 (12.10)
1 (0.52)
16 (8.42) NS
45 (23.68) *
50 (26.31) NS
34 (17.89) NS
23 (12.10) NS
8 (4.21) NS
23 (12.10) NS
3 (1.57)
1 (0.52)
47 (24.73)
8 (4. 21)
156 (99.36)
19 (12.10)
1 (0.63)
9 (5.73) NS
26 (16.56) *
43 (27.38) NS
39 (24.84) NS
31 (19.74) NS
9 (5.73) NS
39 (24.84) NS
—
—
37 (23.56)
7 (4. 45)
SR, sinus rhythm; Arrhyth, arrhythmias; WPW, Wolff- Parkinson-White; Std RSR’, standard RSR’ in V1-V3 leads; High RSR’, higher intercostal spaces; ST- segm, ST-segment elevation myocardial injury like; T>15mm, positiveT wave >15mm; * p < 0.01; NS, nonsignificant.
V1
I
V2
II
V3
III
V1
V2
V3
V4
V4
aVR
V5
V5
aVL
V6
V6
aVF
A
B
Figure 2.—A) Senior athlete, 25 yo, with spontaneous Brugada sign 1 on 12-lead ECG. B) Same athlete, 2 months later.
Figura 2. — A) Atleta senior, 25 anni, con segno spontaneo di Brugada 1 all’ECG a 12 derivazioni. B) Stesso atleta, 2
mesi più tardi.
and juniors): height (cm) 178.08±8.99(140-200),
weight (kg) 73.70±12.33 (34-109), BSA (m2)
1.90±0.19 (1.15-2.37), blood pressure (mmHg)
110/65-140/85, heart rate (bpm) 32-110. Details
of senior and junior characteristics, in Table I.
Vol. 63, N. 2
73.70±12.33 (34-109), BSA (m2) 1.90±0.19 (1.152.37), pressione arteriosa (mmHg)110/65-140/85,
frequenza cardiaca (bpm) 32-110. I dettagli delle
caratteristiche degli atleti senior e junior sono riportate nella Tabella I.
185
MACARIE
Controls
CONTROLLI
505 normal sedentary subjects, 284 (56.23%)
males, 221(43.76%) females, age 34.93±10.88
years old (13-76). The demographic data of the
entire cohort (n=505) of sedentary subjects selected by decades of age is summarised in Table II.
505 soggetti sedentari sani, 284 (56.23%) maschi,
221(43.76%) femmine, età 34.93±10.88 anni (1376). I dati demografici dell’intera coorte (n=505)
dei soggetti sedentari suddivisi per decadi di età
sono riportati nella Tabella II.
Dati elettrocardiografici
Electrocardiographic findings
All electrocardiographic parameters in athletes
(n=347) are summarised in Table III.
SENIOR ATHLETES
Tutti i parametri elettrocardiografici negli atleti
(n=347) sono riassunti nella Tabella III.
ATLETI SENIOR
RSR’ pattern in high V1-V3 precordial leads
was noted in 45 (23.68%) athletes and was associated with ST elevation in 34 (17.89%). Coved ST
segment elevation, suggestive of Brugada 1 sign
in one lead only (V1) was present in 5 ST elevation subjects. The provocative Ajmaline test was
negative in 2 athletes and 3 athletes refused the
test. One typical Brugada 1 sign athlete (0.52%)
(Figure 2) in precordial V1, had nonconclusive
Ajmaline test, but positive EP study for ventricular tachycardia induction. Bifid T waves associated
with prolonged QTc interval (0.48”-0.56”) was
recorded in 8 (4.21%) athletes. In 3 (1.57%) athletes, epsilon wave was recorded. Complex premature ventricular beats on 24h ambulatory monitoring were recorded in 23 (12.10%) athletes.
All athletes had normal exercise ECG recordings.
Il pattern RSR nelle derivazioni precordiali alte
V1-V3 era presente in 45 (23.68%) atleti ed era associate a sopraslivellamento ST in 34 (17.89%). Un
sopraslivellamento arrotondato del segmento ST, suggestivo per il segno di Brugada 1 in una sola derivazione (V1) era presente in 5 soggetti con sopraslivellamento ST. Il test provocative di Ajmaline era
negativo in 2 atleti, mentre 3 atleti hanno rifiutato
il test. Un atleta con tipico segno di Brugada 1
(0.52%) (Figura 2) nella derivazione precordiale
V1, aveva un test di Ajmaline non conclusivo, ma
uno studio EP positivo per induzione di tachicardia
ventricolare. Onde T bifide associate con prolungato intervallo QTc (0.48”-0.56”) sono state registrate
in 8 (4.21%) atleti. In 3 (1.57%) atleti, è stata registrata un’onda epsilon. Battiti ventricolari complessi prematuri nel monitoraggio ambulatoriale delle 24
h sono stati registrati in 23 (12.10%) atleti.
Tutti gli atleti presentavano pattern elettrocardiografici nella norma.
JUNIOR ATHLETES
ATLETI JUNIOR
RSR’(R’height 2.18±0.56mm) pattern was
recorded in the V1-V3 upper precordial leads in
26 athletes (16.56%); questionable (borderline)
Brugada sign (coved ST segment elevation in
one precordial lead-V1 standard / high) was noted in 9 (5.73%) athletes. Ajmaline provocative
test was negative in 4 athletes (refused by 5). In
juniors, the highest incidence of 12-lead ECG
abnormalities was for J wave elevation (1.32±0.63
mm) in 43 (27.38%) athletes, and ST-segment
elevation (height 2.39±0.79mm, measured at 80
ms from J point) with upward convexity followed
by a negative T-wave in 39 (24.84%) athletes
(Table III). Prolonged QTc interval (0.48’’-0.56’’)
was documented in 7 (4.45%) athletes and in 5
athletes was associated with bifid T waves.
The ECG response to exercise remains
unchanged in the 5 long QT athletes and the QT
interval shortens slightly (<15%) in2 juniors.
Il pattern RSR (altezza di R 2.18±0.56 mm) è stato registrato nelle derivazioni precordiali superiori
V1-V3 in 26 atleti (16.56%); un segno di Brugada
dubbio (borderline) (sopraslivellamento “coved” del
segmento ST in una derivazione precordiale-V1
standard/alta) è stato rilevato in 9 (5.73%) atleti. Il
test provocativo di Ajmaline è risultato negativo in
4 atleti (rifiutato da 5). Tra i juniors, la più elevata incidenza di alterazioni all’ECG a 12 derivazioni era relativa all’elevazione dell’onda J (1.32±0.63
mm) in 43 (27.38%) atleti, e al sopraslivellamento
del segmento ST (altezza 2.39±0.79 mm, misurata
a 80 ms dal punto J) con convessità verso l’alto seguita da un’onda T negativa in 39 (24.84%) atleti
(Tabella III). Un prolungato intervallo QTc (0.48’’0.56’’) è stato documentato in 7 (4.45%) atleti e in
5 atleti esso era associato ad onde T bifide.
La risposta ECG allo sforzo rimane inalterata nei
5 atleti con QT lungo e l’intervallo QT si è leggermente accorciato (<15%) in 2 juniors.
186
Giugno 2010
MACARIE
TABLE IV.—2D Echocardiographic data of senior and junior athletes.
TABELLA IV.—Dati ecocardiografici 2D di atleti senior e junior.
Athletes
N.
LV mass
Index (g/m2)
LVDD
(mm)
IVS
(mm)
LVPW
(mm)
RVDD
(mm)
Seniors
189
Juniors
157
101±23
52-57
10.2-12.3
10-12.5
21.2-26.5
89±25
35.5-42.5
8.5-10.5
8-10,0
18.5-21.5
LV, left ventricle; LVID, left ventricle diastolic diameter; IVS, interventricular septum; LVPP, left ventricle posterior wall; RVDD, right
ventricle diastolic diameter (apical 4 chamber).
45
% of genetic analisys
(114 seniors; 113 juniors)
40
39.47
34.51
35
29.82
30
25
Seniors %
Juniors %
34.51
23
20.17
20
15
10
7.01
7.9
5
0
2.63
0
.
High RSR
V1-V3
ST-segm elev.
Inverted T>2 mV
Bifid T wave
Epsilon wave
0.87
0
Brugada 1 sign
12 lead ECG abnormalities
Figure 3.—ECG abnormalities percent in senior (n=114) and junior (n=113) athletes related to genetic analysis.
Figura 3. — Percentuali di alterazioni ECG in atleti senior (n=114) e junior (n=113) in relazione all’analisi genetica.
Holter (24 h) revealed PVC (n=23 seniors) and
PAC in 19 (12.10%) juniors; Wenckebach AV block
(n=2 seniors), Wolff-Parkinson-White syndrome
(one senior athlete;one junior athlete).
Il monitoraggio Holter (24 h) ha evidenziato PVC
(n=23 seniors) e PAC in 19 (12.10%) juniors; un
blocco AV di Wenckebach (n=2 seniors), la sindrome di Wolff-Parkinson-White (un atleta senior; un
atleta junior).
Echocardiography
Ecocardiografia
SENIORS
The echocardiographic data were normal in
all, except in one athlete with epsilon wave and
echocardiography suggestive of ARVC that was
also MRI confirmed. The echocardiographic
results are summarised in Table IV.
JUNIORS
Bicuspid aortic valve in one athlete; the anomalous origin of the right coronary artery from the
left Valsalva sinus, confirmed by angiography –
one athlete; hypertrophic cardiomyopathy – one
athlete.
SENIORS
I dati ecocardiografici erano normali in tutti gli
atleti, eccetto che in uno con onde epsilon ed ecocardiografia suggestiva per ARVC, confermata da
una successiva RMN. I risultati ecocardiografici
sono riassunti nella Tabella IV.
JUNIORS
La valvola aortica bicuspide in un atleta, l’origine anomala dell’arteria coronarica destra dal seno
di Valsalva sinistro, confermate dall’angiografia —
un atleta; cardiomiopatia ipertrofica — un atleta.
NORMAL SEDENTARY SUBJECTS
SOGGETTI SANI SEDENTARI
According to decades of age, the 505 subjects`
ECG characteristics are shown in Table V. In the
Le caratteristiche ECG dei 505 soggetti sono riportate nella Tabella V in base alle decadi di età. Nelle
Vol. 63, N. 2
187
MACARIE
C12
C11
C10
C09
C08
C07
C06
C05
C04
C03
C02
e28
C01
e27
e25
e23
e22
s19
e21
s17
s15
69
e11
67
66
64
63
62
61
Brug_14
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
KCNE2_e1
KCNE1_e2
KCNE2_e2
KCNE2_e2
KCNE1_e4
SCN5A_e4
SCN5A_e27
KCNQ1_e1
KCNQ1_e2
KCNQ1_e2
KCNQ1_e3
KCNQ1_e4
KCNQ1_e5
KCNQ1_e6
KCNQ1_e8
KCNQ1_e9
KCNQ1_e10
KCNQ1_e11
KCNQ1_e12
KCNQ1_e13
KCNQ1_e14_2
KCNQ1_e15
KCNQ1_e16
KCNQ1_e18
KCNQ1_e19
KCNQ1_e19_2
KCNH2_e1
KCNH2_e2
KCNH2_e3
KCNH2_e4
KCNH2_e6
KCNH2_e7
KCNH2_e10
KCNH2_e11
KCNH2_e15
C01
LQT_14
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Figure 4A.— Junior athlete. MLPA profiles for SCN5A gene (SALSA P108, upper panel) and for KCNQ1 and KCNH2 (SALSA P114, lower panel). Possible double mutations (duplication) for exon 18 KCNQ1 and exon 4 KCNH2 (Brug. SALSA
P108; LQT. SALSA P114).
Figura 4A. — Atleta junior. Profili MLPA per il gene SCN5A (SALSA P108, diagramma superiore) e per i geni KCNQ1 e
KCNH2 (SALSA P114, diagramma inferiore). Possibile doppia mutazione (duplicazione) per l’esone 18 KCNQ1 e l’esone 4 KCNH2 (Brug. SALSA P108; LQT. SALSA P114).
first 2 columns, 200 normal subjects (13-20 y; 2130 y) match the athletes’ age. In this subgroup
(13-30 y; n=200) the ECG abnormalities were:
RSR’pattern in V1-V3 upper precordial leads (n=
24;12% of 200) and J wave elevation (n=13; 6.5%
of 200). In the 31-40 years old decade one epsilon
wave was recorded, ARVC was diagnosed on
echocardiography and also MRI confirmed.
Typical Brugada 1 sign was detected in 3 cases
(decades of age 21-50 years old) (Table III).
188
prime 2 colonne 200 soggetti sani (13-20 anni; 2130 anni) erano paragonabili in termini di età con
gli atleti. In questo sottogruppo (13-30 anni; n=200),
le alterazioni ECG consistevano in: pattern RSR nelle derivazioni precordiali superiori V1-V3 (n=
24;12% dei 200) ed elevazione dell’onda J (n=13;
6.5% dei 200).Nel gruppo della decade 31-40 anni,
è stata registrata un’onda epsilon, una ARVC è stata diagnosticata all’ecocardiografia e anche ad una
successiva RMN. Il segno di Brugada 1 tipico è stato rilevato in 3 casi (decadi di età 21-50 anni)
Giugno 2010
I
MACARIE
V1
V2
II
V3
III
aVR
V4
aVL
V5
aVF
V6
V1
V2
Figure 4B.—Electrocardiograms of two KCN gene mutations in a junior athlete. In standard 12-lead ECG sinus rhythm
62 bpm; bifid T.
Figura 4B. — B) Elettrocardiogrammi di due mutazioni del gene KCN in un atleta junior. All’ECG standard a 12 derivazioni, ritmo sinusale, 62 bpm; onde T bifide e due picchi distinti nelle derivazioni precordiali V2,V3. (freccia, tracciato ECG superiore). Nelle derivazioni V1,V2 superiori, onde T bifide sono evidenti in V2 (freccia) e un’onda epsilon
in V1, (freccia).
Ajmaline provocative test was positive in one
and negative in two participants.
(Tabella III). Il test provocativo di Ajmaline è risultato positivo in uno e negativo in due partecipanti.
Genetic analysis
Analisi genetica
227 athletes (114 seniors, 113 juniors) and 35
normal sedentary subjects were selected.
227 atleti (114 seniors, 113 juniors) e 35 soggetti sani sedentari sono stati selezionati.
Vol. 63, N. 2
189
MACARIE
TABLE V.—Electrocardiographic findings in normal sedentary subjects divided by decades of age.
TABELLA V.—Dati elettrocardiografici in soggetti sani sedentari suddivisi per decadi di età.
Age (y)
N (505)
Height (cm)
Weight (Kg)
mean
BSA (m2)
BP(mmHg)
HR(bpm)
SR
21 (100)
(4.15)
178 (99.44)
(35.24)
189 (100)
(37.42)
67 (100)
(13.26)
35 (100)
(6.93)
14 (100)
(2.77)
WPW
2 (9.52)
(0.39)
3 (1.67)
(0.59)
—
2 (2.98)
(0.39)
—
—
Std RSR’ V1-V3 (mm)
1 (4.76)
(0.19)
2 (1.17)
(0.39)
6 (3.17)
(1.18)
3 (4.47)
(0.59)
—
—
High RSR’ V1-V3 (mm)
5 (23.8)
(0.99)
19 (10.61)
(3.76)
24 (12.69)
(4.75)
5 (7.46)
(0.99)
1 (2.85)
(0.19)
—
J>0.5 V1-V3 (V4) (mV)
1 (4.76)
(0.19)
12 (6.70)
(2.37)
18 (9.52)
(3.56)
7 (10.44)
(1.38)
3 (8.57)
(0.59)
—
ST- segm V1-V3 (V4) (mV)
—
3 (1.67)
(0.59)
—
—
—
—
T >15 mV, V1-V3 (V4)
—
2 (1.17)
(0.39)
2 (1.05)
(0.39)
1 (1.49)
(0.19)
—
—
Inverted T ≥2 mm
—
8 (4.47)
(1.58)
3 (1.58)
(0.59)
1 (1.49)
(0.19)
—
1 (7.69)
(0.19)
Epsilon wave
—
—
1 (0.52)
(0.19)
—
—
—
Brugada 1 sign
—
1 (0.56)
(0.19)
1 (0.52)
(0.19)
1 (1.49)
(0.19)
—
—
4 (19.04)
(0.79)
33 (18.43)
(6.53)
17 (8.99)
(3.36)
9 (13.43)
(1.78)
2 (5.71)
(0.39)
1 (7.69)
(0.19)
Osborn
NB. N, number; first % (related to age decade group) and second % (related 505 controls).
According to the ECG recordings (Table V) the
ECG criteria were: 1) distinctly abnormal (inverted
T waves >2 mm in > 2 adjacent leads; bifid T waves
with distinct two peaks associated or not with prolonged QTc interval); 2) the Brugada sign / borderline Brugada sign including high RSR” in V1-V3
leads and R’>2 mm >R and associated with complex
PVC; 3) the long QT interval; 4) the athletes with
ST segment elevation with upright convexity followed by a negative T-wave in V2- V3/V4 leads
persisting after 1-3 months of detraining; 5) epsilon
wave. In Figure 3 the percent of ECG abnormalities in senior and junior athletes selected for genetic analysis is presented.
Seven junior athletes had mutations: in 6 athletes with KCN genes (KCNQ1, n=2; KCNE2, n=1;
KCNH2, n=3) all mutations were missense (duplication) on exon2 (n=2), exon4 (n=2), exon18
(n=1), exon19 (n=1); one of these athletes (whose
electrocardiograms are presented in Figure 4B)
had mutations on 2 different KCN genes (KCNQ1,
KCNH2) (Figure 4A). One junior athlete had missense mutation (duplication) on SCN5A gene,
exon1 (Figure 5).
190
In base alle registrazioni ECG (Tabella V) i criteri
ECG erano i seguenti: 1) francamente alterato (onde
T invertite >2 mm in >2 derivazioni adiacenti; onde
T bifide con due picchi distinti associati o meno ad un
intervallo QTc prolungato); 2) il segno di Brugada /
segno borderline di Brugada comprendente un alto
RSR” nelle derivazioni V1-V3 e R’ >2 mm >R e associati
a PVC complesse; 3) l’intervallo QT lungo; 4) gli atleti con sopraslivellamento del segmento ST con convessità verso l’alto seguita da un’onda T negativa nelle derivazioni V2- V3/V4 persistenti dopo 1-3 mesi di
sospensione dall’allenamento; 5) onda epsilon. Nella
Figura 3 viene presentata la percentuale di alterazioni ECG negli atleti senior e junior selezionati per l’analisi genetica.
Sette atleti junior presentavano delle mutazioni:
in 6 atleti portatori di mutazioni dei geni KCN (KCNQ1,
n=2; KCNE2, n=1; KCNH2, n=3), tutte le mutazioni
erano missense (duplicazione) sull’esone 2 (n=2), esone 4 (n=2), esone 18 (n=1), esone 19 (n=1); uno di
questi atleti (i cui elettrocardiogrammi sono riportati in Figura 4b) presentava mutazioni su 2 geni KCN
differenti (KCNQ1, KCNH2) (Figura 4a). Un atleta
junior era portatore di mutazione missense (duplicazione) sul gene SCN5A, esone1 (Figura 5).
Giugno 2010
MACARIE
C12
C11
C10
C09
C08
C07
C06
C05
C04
C03
C02
C01
e28
e27
e25
e23
e22
e21
s19
s17
s15
e11
69
67
66
64
63
62
61
Brug_10
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
KCNE2_e1
KCNE1_e2
KCNE2_e2
KCNE2_e2
KCNE1_e4
SCN5A_e4
SCN5A_e27
KCNQ1_e1
KCNQ1_e2
KCNQ1_e2
KCNQ1_e3
KCNQ1_e4
KCNQ1_e5
KCNQ1_e6
KCNQ1_e8
KCNQ1_e9
KCNQ1_e10
KCNQ1_e11
KCNQ1_e12
KCNQ1_e13
KCNQ1_e14_2
KCNQ1_e15
KCNQ1_e16
KCNQ1_e18
KCNQ1_e19
KCNQ1_e19_2
KCNH2_e1
KCNH2_e2
KCNH2_e3
KCNH2_e4
KCNH2_e6
KCNH2_e7
KCNH2_e10
KCNH2_e11
KCNH2_e15
C01
LQT_10
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Figure 5.—Junior athlete. MLPA profiles for SCN5A (SALSA P108, upper panel) – possible exon1 duplication. SALSA P
114 (lower panel) for KCNE2, KCNE1, KCNQ1, KCNH2 normal profile. Brug. SALSA P108; LQT. SALSA P114).
Figura 5. — Atleta junior. Profili MLPA per il gene SCN5A (SALSA P108, diagramma superiore) – possibile duplicazione
dell’esone 1. SALSA P 114 (diagramma inferiore) per i geni KCNE2, KCNE1, KCNQ1, KCNH2 profilo normale. Brug. SALSA P108; LQT. SALSA P114).
None of the senior athletes selected for genetic analysis had gene mutations detected by MLPA
protocol.
One senior athlete with normal genetic profile
of SCN5A and KCN genes is shown shown in
Figure 6.
Gene mutations and electrocardiographic associated abnormalities in athletes are summarised
in Table VI.
In Table VII, the echocardiographic data of
the 7 athletes with gene abnormalities are summarised.
In sedentary normal subjects, one subject with
Vol. 63, N. 2
Nessuno degli atleti senior selezionati per l’analisi genetica aveva mutazioni genetiche riscontrate
con il protocollo MLPA.
Un atleta senior con normale profilo genetico dei
geni SCN5A e KCN viene presentato in Figura 6.
Mutazioni genetiche ed alterazioni elettrocardiografiche associate negli atleti sono riassunte nella Tabella VI.
Nella Tabella VII, sono riassunti i dati ecocardiografici dei 7 atleti con alterazioni genetiche.
Tra i soggetti sani sedentari, un soggetto con il
segno di Brugada1 e sua madre sana e ocn elettrocardiogramma normale era portatrice di mutazioni similari (delezione) sul SCN5A, esone 1. Un sog-
191
MACARIE
C12
C11
C10
C09
C08
C07
C06
C05
C04
C03
C02
e28
C01
e27
e25
e23
e22
s19
e21
s17
s15
69
e11
67
66
64
63
62
61
Brug_16
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
KCNE2_e1
KCNE1_e2
KCNE2_e2
KCNE2_e2
KCNE1_e4
SCN5A_e4
SCN5A_e27
KCNQ1_e1
KCNQ1_e2
KCNQ1_e2
KCNQ1_e3
KCNQ1_e4
KCNQ1_e5
KCNQ1_e6
KCNQ1_e8
KCNQ1_e9
KCNQ1_e10
KCNQ1_e11
KCNQ1_e12
KCNQ1_e13
KCNQ1_e14_2
KCNQ1_e15
KCNQ1_e16
KCNQ1_e18
KCNQ1_e19
KCNQ1_e19_2
KCNH2_e1
KCNH2_e2
KCNH2_e3
KCNH2_e4
KCNH2_e6
KCNH2_e7
KCNH2_e10
KCNH2_e11
KCNH2_e15
C01
LQT_16
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Figure 6.—Senior athlete. MLPA profiles for SCN5A gene (SALSA P108, upper panel) and for SCN5A, KCNQ1, KCNH2,
KCNE1, KCNE2 (SALSA P114, lower panel). No detectable mutations. (Brug. SALSA P108; LQT. SALSA P114). waves and
distinct two peaks in V2,V3 precordial leads. (arrow; upper ECG trace). In higher V1,V2 leads , bifid Twaves are evident in V2 (arrow) and epsilon wave in V1, (arrow) (bellow ECG recordings).
Figura 6. — Atleta senior. Profili MLPA per il gene SCN5A (SALSA P108, diagramma superiore) e per i geni SCN5A,
KCNQ1, KCNH2, KCNE1, KCNE2 (SALSA P114, diagramma inferiore). Assenza di mutazioni evidenziabili. (Brug. SALSA P108; LQT. SALSA P114).
Brugada1 sign and his healthy and electrocardiographically normal mother had similar mutations (deletion) on SCN5A gene, exon1. An
epsilon clinically sedentary normal subject had
MRI documented ARVC; no gene mutations were
detected, but his clinically and electrocardiographically normal sister had missense mutation
(deletion) on SCN5A, exon1.
getto sedentario con onda epsilon era affetto da
ARVC documentata ad una RMN; non sono state
riscontrate mutazioni genetiche, tuttavia sua sorella normale dal punto di vista clinico ed elettrocardiografico era portatrice di una mutazione missense (delezione) sul gene SCN5A, esone 1.
Discussion
A partire dal 2004, abbiamo valutato i patterns
ECG in atleti ben allenati con differenti livelli di
allenamento (juniors, seniors) impegnati in sport
con importante carico cardiovascolare.
Since 2004 we have been evaluating the ECG
patterns in highly trained athletes with different
192
Discussione
Giugno 2010
MACARIE
TABLE VI.—Genes mutations and ECG abnormalities in 7 athletes (juniors).
TABELLA VI.—Mutazioni genetiche ed alterazioni ECG in 7 atleti (juniors).
Case N.
KCNQ1
KCNE2
KCNH2
SCN5A
ECG
1
2
3
4
5
6
7
Dup e 18
—
Dup e 19 (19-1;19-2)
—
—
—
—
—
Dup e 2
—
—
—
—
—
—
—
Dup e 4
Dup e 4
Dup e 2
Dup e 2
—
—
—
—
—
—
—
Dup e 1
Bifid Twave; QTc 0.52
Bifid Twave; QTc 0.56
Bifid Twave; QTc 0.48-0.50
QTc 0.56
Inverted Twave; QTc 0.48
Questionable Brugada
Questionable Brugada
Dup, duplication; e, exon.
TABLE VII.—2D Echocardiographic data of the 7 athletes with gene abnormalities.
TABELLA VII.—Dati ecocardiografici 2D dei 7 atleti con alterazioni genetiche.
Case N.
LVDD (mm)
IVS (mm)
LVPW (mm)
RVDD (mm)
1
2
3
4
5
6
7
40.5
39.5
35.5
36,0
37.5
40.6
41.5
8.5
8.5
9,0
9.5
10.5
9,0
9.5
8,0
9.5
9,0
9.5
10,0
9,0
9.5
21.5
20,0
18.7
19,0
19.5
18.5
21,0
LVID, left ventricle diastolic diameter; IVS, interventricular septum; LVPP, left ventricle posterior wall; RVDD, right ventricle diastolic diameter (apical 4 chamber).
levels of training (juniors, seniors) involved in
sports with intensive cardiovascular burden.
In the current study, the electrocardiographic
changes, uncommon and training-unrelated were
1) inverted T-wave ≥2 mm in ≤2 adjacent leads
especially in the inferior (DII,DIII aVF) and lateral
(aVL, V5,V6) leads, 2) bifid T-wave, broad base,
especially associated with “borderline” QTc interval, 3) pathological Q waves, 4) ST segment convex elevation, persisting during the exercise ECG,
5) long QTc interval, 6) Brugada-like depolarisation changes.
Although the athletes were asymptomatic and
presented normal physical examinations, the ECG
abnormalities suggestive of inherited cardiomyopathies (HCM, ARVC) or channelopathies (LQTS,
Brugada syndrome) responsible for sudden cardiac death imposed specific screening including
genetic analysis.40, 51
Athletes with the next electrocardiographic
changes detected by resting ECG were referred to
genetic analysis: 1) the T-wave inversion ≥2 mm;
in young apparently healthy athletes, the inverted T-waves may represent the initial phenotype
expression of an underlying inherited form of
cardiomyopathy (HCM, ARVC) prior to the devel-
Vol. 63, N. 2
In questo studio, le modificazioni elettrocardiografiche, infrequenti e non correlate all’allenamento
erano 1) onde T invertite ≤2 mm in ≤2 derivazioni
adiacenti, soprattutto nelle derivazioni inferiori
(DII,DIII aVF) e laterali (aVL, V5,V6), 2) onda T
bifida, ampia, soprattutto associata a intervallo QTc
“borderline”, 3) onde Q patologiche, 4) sopraslivellamento convesso del segmento ST, persistente durante l’ECG sotto sforzo, 5) lungo intervallo QTc, 6)
modificazioni della depolarizzazioni tipo Brugada.
Sebbene gli atleti fossero asintomatici e presentassero un normale esame obiettivo, le alterazioni
ECG suggestive per cardiomiopatie (HCM, ARVC) o
canalopatie (LQTS, sindrome di Brugada) ereditarie responsabili della morte cardiaca improvvisa
hanno imposto uno screening specifico comprendente un’analisi genetica 40, 51.
Atleti con le seguenti alterazioni elettrocardiografiche riscontrate all’ECG a riposo sono stati sottoposti ad analisi genetica: 1) l’inversione dell’onda
T ≥2 mm; in giovani atleti apparentemente sani, le
onde T invertite possono rappresentare l’espressione
fenotipica iniziale di una sottostante forma ereditaria di cardiomiopatia (HCM, ARVC) prima dello
sviluppo delle alterazioni morfologiche diagnosticabili con le metodiche di imaging cardiaca 40; 2)
193
MACARIE
opement of morphological changes detectable
on cardiac imaging;40 2) large bifid T-waves associated with normal or borderline QTc intervalpossible long QTS; 3) type 1 Brugada sign; type
2, 3 Brugada signs in the upper chest precordial
leads; 4) RSR’ pattern in the upper precordial V1V3 leads-possible delayed intraventricular conduction in RVOT associated with ARVC; 5) long
QTc interval; 6) ST-segment convex elevation on
resting and exercise ECG, especially in the lateral leads which may represent the initial expression of HCM in athletes with normal or borderline left ventricular mass and wall thickness.39
Unlike the ECG changes characteristic of “athletes’ heart”, such ECG abnormalities are relatively uncommon (<5%) and training-unrelated.41
Genetic analysis can 1) elucidate the exact
molecular basis in case of a strongly suspected
channelopathy or inherited cardiomyopathy and
2) establish a definitive molecular diagnosis.
When the clinical probability is inconclusive,
such as in “borderline” LQTS the genetic test, 3)
confirms or excludes the diagnosis.40 On the other hand, because of the incomplete penetration
and variable expressivity, the results of the genetic test must be interpreted cautiously and associated with the overall diagnostic tests for specific
channelopathies or inherited cardiomyopathies.
In the current study, 8 (4.21%) senior athletes
and 9 (5.73%) junior athletes had inverted T –
waves ≥2 mm. Three of these senior athletes also
presented epsilon waves in the precordial V1V2 leads. In all cases the inverted T-waves persisted during exercise ECG and after one month
of deconditioning.
The athletes had normal echocardiographic
exams including mitral and tricuspid TDI analysis. Invasive coronarography revealed normal
coronary arteries in all except one junior athlete
with abnormal origin of the right coronary artery
from the left Valsalva sinus.
All athletes with inverted T-waves were
referred to genetic testing for HCM and ARVC.
Recent studies on athletic populations have
disproved the traditional idea that T-wave inversions ≥2 mm are common and training- related
changes but these abnormalities are common
findings in various cardiac diseases including
inherited cardiomyopathies and LV non-compaction. 40 Pellicia et al. reported a 2.7 % prevalence of T-wave inversion in 1005 highly trained
athletes and 2.3% in a large population of 32,652
young amateur athletes.42 On the other hand, the
post puberal persistence of T-wave inversion
194
onde T ampie bifide associate con intervallo QTc
normale o borderline-possibile QTS lungo; 3) segno
di Brugada tipo 1; segni di Brugada tipo 2, 3 nelle
derivazioni precordiali toraciche superiori; 4) pattern RSR’ nelle derivazioni precordiali superiori V1V3 – possibile conduzione intraventricolare ritardata
in RVOT associata a ARVC; 5) intervallo QTc lungo;
6) sopraslivellamento convesso del segmento ST
all’ECG a riposo e sotto sforzo, soprattutto nelle derivazioni laterali che potrebbe rappresentare l’espressione iniziale di HCM in atleti con massa e
spessore della parete del ventricolo sinistro normale o borderline 39.
A differenza delle alterazioni ECG caratteristiche del “cuore di atleta”, tali anomalie ECG sono
relativamente rare (<5%) e non correlate all’allenamento 41.
L’analisi genetica può 1) evidenziare l’esatta base
molecolare in caso di un forte sospetto di canalopatia
o cardiomiopatia ereditaria e 2) stabilire una definitiva diagnosi molecolare. Nei casi in cui la probabilità clinica non sia ben definita, come nella
LQTS “borderline”, il test genetico, 3) conferma o
esclude la diagnosi 40. D’altra parte, a causa dell’incompleta penetrazione e dell’espressività variabile, i risultati della valutazione genetica devono
essere interpretati con cautela e in associazione
come tutti i test diagnostici per specifiche canalopatie e cardiomiopatie ereditarie.
In questo studio, 8 (4.21%) atleti senior e 9
(5.73%) atleti junior presentavano onde T invertite
≥2 mm. Tre di questi atleti senior inoltre presentavano onde epsilon nelle derivazioni precordiali V1V2. In tutti i casi, le onde T invertite sono persistite
durante l’ECG da sforzo e dopo un mese di decondizionamento.
Gli atleti presentavano un normale reperto ecocardiografico, anche relativamente all’analisi TDI
della valvola mitralica e tricuspidale. La coronarografia ha evidenziato arterie coronariche normali
in tutti i casi, eccezion fatta per un atleta junior
con anomala origine dell’arteria coronarica destra
dal seno di Valsalva sinistro.
Tutti gli atleti con onde T invertite sono stati sottoposti a valutazione genetica per HCM e ARVC.
Recenti studi su popolazioni di atleti hanno smentito l’idea che le inversioni delle onde T ≤2 mm siano modificazioni frequenti e correlate all’allenamento, mentre queste alterazioni sono reperti frequenti in diverse patologie cardiache tra cui cardiomiopatie ereditarie e la non-compattazione del
VS 40. Pellicia et al. Hanno riportato una prevalenza del 2.7 % di inversioni di onde T in 1005 atleti ben
allenati e del 2.3% in una vasta popolazione di
32,652 giovani atleti amatoriali 42. Dall’altro lato,
Giugno 2010
beyond V1 may reflect an underlying congenital
heart disease leading to a right ventricular overload such as ARVC.
Sharma et al. reported the prevalence of T-wave
inversion to be similar among elite athletes and
sedentary controls (4.4% vs. 4.0%).43 In our study,
4.47% of the normal controls (subgroup 21-30 y.o)
presented an inverted T-wave in the V1 lead.
Bifid T-waves, sometimes wide based, notched,
particulary in the lateral leads may lead to the
diagnosis of LQTS, despite a normal or borderline
QTc.44, 45 The authors describe a gene specific
T-wave morphology and classified a notched Twave as grade 1 (G1, the notch occurred at or
below the apex) and grade 2 (G2, the notch
occurred above the apex).46 Careful inspection of
the T-wave morphology is mandatory.
23 (12.1%) of the senior and 39 (24.84%) junior
athletes presented bifid T-waves, some of them
(8 seniors, 7 juniors) associated with long QTc
(0.48-0.56) based on Bazett’s formula (QTc = QT
/ square root from RR).47, 48 QTc interval response
to exercise was normal in all cases, except two
junior athletes with progressive lengthening of
QTc during the maximal heart rate and the early recovery period. None of the 505 controls had
bifid T-waves.
ST segment convex elevation on standard 12lead ECG persisting during the exercise was
detected in 34 (17.89%) senior and 39 (24.84%)
junior arhletes. Only 3 (1.67%) subjects belonging to the controls (21-30 y.o) had this abnormality. The suspicion of an underlying HCM in
the absence of a specific echocardiographic phenotype indicated genetic screening for the HCM
mutations.
It is well known that the use of echocardiography to determine septal morphological features, although clearly superior at predicting the
presence of myofilament mutations, remains
imprecise as is evident by the interobserver variability data.41
The principal role of genetic testing in HCM is
probably preclinical diagnosis of at risk subjects
and family members rather than as a prognostic
tool.39, 48, 49
The RSR’ or rSr pattern in lead V1 with a QRS
duration of less than 0.12” is found in 2.4% of
healthy individuals.50 The secondary R wave has
been attributed to physiologic late activation of
the crista supraventricularis of the RVOT, the base
of the interventricular septum or both. The incidence is higher in the upper chest leads V1-V3
and V3R-V4R leads.51
Vol. 63, N. 2
MACARIE
la persistenza post-puberale dell’inversioni dell’onda T al di là di V1 potrebbe riflettere una sottostante cardiopatia congenita che determina un sovraccarico del ventricolo destro, come la ARVC.
Sharma et al. Hanno riportato una prevalenza di
inversione delle onde T simile tra atleti di elite e controlli sedentari (4.4% vs. 4.0%) 43. Nel nostro studio,
il 4.47% dei soggetti controllo normali (sottogruppo
21-30 anni di età) presentava un’onda T invertita
nella derivazione V1.
Le onde T bifide, talvolta di maggior ampiezza,
dentate, particolarmente nelle derivazioni laterali potrebbero condurre alla diagnosi di LQTS,
nonostante un QTc normale o borderline 44, 45.
Gli Autori descrivono una morfologia dell’onda
T gene specifica ed hanno classificato un’onda T
dentate come grado 1 (G1, la dentellatura compare
a livello o al di sotto dell’apice) e grado 2 (G2, la
dentellatura compare sopra l’apice) 46. Un’attenta
valutazione della morfologia dell’onda T è mandatoria.
23 (12.1%) atleti senior e 39 (24.84%) atleti junior
presentavano onde T bifide, alcune delle quali (8
seniors, 7 juniors) associate ad un QTc lungo (0.480.56) sulla base della formula di Bazett (QTc = QT
/ radice quadrata di RR) 47, 48. La risposta dell’intervallo QTc allo sforzo fisico era normale in tutti i
casi, eccezion fatta per due atleti junior con progressive allungamento del QTc con la frequenza
cardiaca massimale e durante il periodo precoce
di recupero. Nessuno dei 505 controlli ha riportato
onde T bifide.
Il sopraslivellamento convesso del segmento ST
all’ECG standard a 12 derivazioni persistente durante lo sforzo fisico è stato registrato in 34 (17.89%)
atleti senior e in 39 (24.84%) atleti junior. Soltanto
3 (1.67%) soggetti del gruppo controllo (21-30 anni
di età) presentavano questa alterazione. Il sospetto
di una HCM sottostante in assenza di uno specifico
fenotipo ecocardiografico poneva indicazione ad
uno screening genetico per le mutazioni.
È noto che l’impiego dell’ecocardiografia per
determinare le caratteristiche morfologiche del setto, sebbene notevolmente superiore nel predire la
presenza di mutazioni dei mio filamenti, rimane
tuttora impreciso a causa della variabilità interpersonale 41.
Il ruolo principale dell’analisi genetica nella HCM
è probabilmente nella diagnosi preclinica di soggetti a rischio e dei familiari, piuttosto che uno strumento prognostico 39, 48, 49.
Il pattern RSR’ o rSr nella derivazione V1 con
una durata del QRS inferiore a 0.12” è riscontrato
nel 2.4% dei soggetti sani 50. L’onda secondaria R è
stata attribuita ad una tradiva attivazione fisiolo-
195
MACARIE
In the current study, the RSR’ pattern was
detected in 16 (8.42%) senior and 9 (5.73%) junior
athletes; 0.19% and 0.39% in controls (13-20 y.o
and 21-30 y.o subgroups).
ST segment repolarisation changes - type 2, 3
Brugada signs - were associated with RSR pattern in 25 athletes. The type 2 and type 3 Brugada
signs can be normal variants, and a negative
genetic test for a known mutation can be considered reliable.51 These athletes were referred to
genetic analysis for SCN5A mutations. It is important to consider that the ST segment in Brugada
syndrome is typically highly dynamic, exhibiting
profound day to day variations in amplitude and
morphology even within the same subject. Leads
positioned cranially from V1-V3 often produce the
most severe abnormalities suggestive of Brugada
syndrome, up to the appearance of a type 1
Brugada sign.51, 52
A long QTc (0.48-0.56) was detected in 8
(4.21%) senior and 7 (4.45%) junior athletes. The
inverted T-waves ≤2 mm in V1-V4 leads associated with the long QTc were detected in 4 senior
athletes. In junior athletes, various T-wave abnormalities-bifid, inverted-were associated with the
long QTc. Type 3 Brugada signs were detected in
two of the long QTc junior athletes.
The inadequate shortening of the QTc interval
during exercise ECG with increasing heart rate
and during the effort recovery phase was detected in 3 of the 7 junior athletes with resting long
QTc interval.
The genetic testing for LQTS was indicated in
all athletes with long QTc on standard ECG.
Except for seven junior athletes with positive
genetic tests, all senior and junior athletes enrolled
in the study had negative genetic analysis for
HCM, ARVC, long QTc and Brugada syndrome.
The gene mutations in junior athletes (Table
VII) were on KCNQ1 (case nr. 1, case nr. 3),
KCNE2 (case nr. 2), KCNH2 (cases nrs. 3, 4, 5, 6)
and SCN5A (case nr. 7). One of the athletes (case
nr. 3) had mutations on two different genes
(KCNQ1, KCNH2). All the athletes were asymptomatic, in good athletic condition and had no
family history of premature SCD. The physical
examination and the echocardiography including
TDI analysis were normal.
The genotype positive athletes for KCNQ1
(case nr.1 case nr. 3) had long QTc intervals (0.52;
0.48-0.50) on standard ECG asssociated with bifid
T-waves in the precordial V1-V3/V4 leads. The
QTc interval progressively lengthened during the
exercise and in the early recovery period.
196
gica della crista crista supraventricularis di RVOT,
della base del setto interventricolare o di entrambi.
L’incidenza è maggiore nelle derivazioni toraciche
superiori V1-V3 e nelle derivazioni V3R-V4R 51.
In questo studio, il pattern RSR’ è stato riscontrato in 16 (8.42%) atleti senior e in 9 (5.73%) atleti
junior; 0.19% e 0.39% nei controlli (sottogruppi 1320 anni di età e sottogruppo 21-30 anni di età).
Modificazioni di ripolarizzazione del segmento
ST-segni di Brugada tipo 2, 3-erano associati a pattern RSR in 25 atleti. I segni di Brugada tipo 2e tipo
3possono essere varianti normali, con un possibile
test genetico negativo per una nota mutazione 51.
Questi atleti sono stati sottoposti a valutazione genetica per le mutazioni SCN5A. È importante considerare il fatto che il segmento ST nella sindrome di
Brugada è tipicamente altamente dinamico, con
variazioni giornaliere marcate in ampiezza e morfologia anche nello stesso soggetto. Le derivazioni posizionate cranialmente da V1-V3 spesso determinano
le più gravi alterazioni suggestive per la sindrome di
Brugada, fino alla comparsa del segno di Brugada
tipo 1 51, 52.
Un QTc lungo (0.48-0.56) è stato riscontrato in 8
(4.21%) atleti senior e in 7 (4.45%) junior. Le onde
T invertite ≤2 mm nelle derivazioni V1-V4 associate al QTc lungo sono state registrate in 4 atleti senior.
Negli atleti junior, varie anomalie dell’onda T-bifida, invertita – erano associate con il QTc lungo.
Segni di Brugada tipo 3 erano presenti in due degli
atleti junior con QTc lungo.
L’inadeguato accorciamento dell’intervallo QTc
durante l’ECG sotto sforzo con aumento della frequenza cardiaca e durante la fase di recupero dallo sforzo è stato riscontrato in 3 dei 7 atleti junior con
intervallo QTc lungo a riposo.
Il test genetico per LQTS era indicato in tutti gli
atleti con QTc lungo all’ECG standard.
Eccetto per sette atleti junior con tests genetici
positive, tutti gli atleti senior e junior arruolati nello studio avevano un’analisi genetica negativa per
HCM, ARVC, QTc lungo e sindrome di Brugada.
Le mutazioni geniche in atleti junior (Tabella
VII) erano a livello di KCNQ1 (caso no.1, caso no. 3),
KCNE2 (caso no. 2), KCNH2 (casi n. 3, 4, 5, 6) e
SCN5A (caso no. 7). Uno degli atleti (caso no. 3)
aveva mutazioni di due diversi geni (KCNQ1,
KCNH2). Tutti gli atleti erano asintomatici, in buone condizioni atletiche e non avevano una familiarità per SCD prematura. L’esame obiettivo e del’ecocardiografia comprensiva dell’analisi TDI erano
normali.
Gli atleti con genotipo positivo per KCNQ1 (caso
no.1, caso no. 3) avevano intervalli QTc lunghi
(0.52; 0.48-0.50) all’ECG standard, associati con
onde T bifide nelle derivazioni precordiali V1-V3 /
Giugno 2010
LQT1, the most common genetic subtype, has
exertional triggers such as swimming, running.
The mutations are on KCNQ1 and the defective
Iks channel that is responsive to adrenergic stimulation, impedes the usual shortening of QT in
response to increased heart rate. The standard
ECG revealed broad based, bifid T-waves.
When there is no doubt about the clinical diagnosis, the genetic tests will be positive in about
75% of cases.44 In our study, the two athletes
were asymptomatic but the specific abnormalities
of the QTc at rest and during exercise ECG are
appropriate for the LQT1 diagnosis.
Four junior athletes had duplications on exons
regarding the KCNH2 gene, responsible for the
LQT2 phenotype. The associated ECG abnormalities were bifid T-waves (case nr. 3), inverted
T-wave (case nr. 5) and type 3 Brugada sign (case
nr.6). The exercise ECG revealed borderline QTc
shortening during the maximal heart rate, except
in one case where the QTc progressively enlarged
(case nr. 3). This athlete also had a mutation on
KCNQ1, responsible for LQT1 phenotype. The
genetic subtype of LGT2 indicates the presence
of a KCNH2 defect. (6) Auditory stimuli are the
common triggers; 15% of LQT2-associated cardiac events occur during rest or sleep. On standard ECG, bifid T-waves in the inferior and lateral
leads are seldom seen.
The junior athlete (case nr. 2) with long QTc
and duplication on exon of KCNE2 had borderline QTc response at higher rates during exercise ECG. The defects on KCNE2 are responsible
for LQT6, an infrequent form of LQTS (LQT6
mutations involve the auxiliary β-subunits of
KCNH2).44
One SCN5A gene abnormality (duplication)
was detected in one athlete (case nr. 7) with type
3 Brugada sign and borderline QTc interval on
standard ECG.
The positive genetic test athletes were referred
to a cardiology clinic for further evaluation and
therapy together with their first family members.
Competitive sports activity was interrupted.
In the current study the 12-lead ECG recorded
in the follow-up period of 4 years, revealed
uncommon ECG changes which seemed to be
training unrelated. The suspicion of an underlying disease required the specific diagnosis tests
including genetic analysis. Almost all athletes had
negative genetic tests except for a few junior athletes with positive genetic mutations for LQTS.
Clinical significance depends on the ECG
abnormalities-genetic tests involving: 1) the
Vol. 63, N. 2
MACARIE
V4. L’intervallo QTc si allungava progressivamente
durante lo sforzo e nel periodo precoce di recupero.
LQT1, il più frequente sottotipo genetica presenta stimoli da sforzo, come il nuoto, la corsa. Le mutazioni sono sul gene KCNQ1 e il canale difettoso Iks
che è responsivo alla stimolazione adrenergica,
impedisce l’usuale accorciamento del QT in risposta
all’aumentata frequenza cardiaca. L’ECG standard
ha evidenziato onde T ampie, bifide.
Quando non vi è dubbio circa la diagnosi clinica, i tests genetici saranno positive in circa il 75% dei
casi 44. Nel nostro studio, i due atleti erano asintomatici, ma le alterazioni specifiche del QTc a riposo e sotto sforzo erano tipiche per la diagnosi di
LQT1.
Quattro atleti junior presentavano duplicazioni
di esoni del gene KCNH2, responsabile per il fenotipo LQT2. Le alterazioni ECG associate erano onde T
bifide (caso no. 3), onda T invertita (caso no. 5) e
segno di Brugada tipo 3 (caso no. 6). L’ECG sotto sforzo ha evidenziato un accorciamento del QTc borderline durante la massima frequenza cardiaca,
tranne che in un caso in cui il QTC si allungava
progressivamente (caso no. 3). Questo atleta era
portatore inoltre di una mutazione del gene KCNQ1,
responsabile del fenotipo LQT1. Il sottotipo genetico
di LGT2 indica la presenza di un difetto di KCNH2
6. Stimoli uditivi rappresentano gli stimoli comuni;
il 15% di eventi cardiaci associati a LQT2 si verificano a riposo o nel sonno. All’ECG standard, le onde
T bifide nelle derivazioni inferiori e laterali sono
rare.
L’atleta junior (caso no. 2) con QTc lungo e duplicazione dell’esone di KCNE2 aveva una risposta
borderline del QTc a frequenze più elevate durante l’ECG sotto sforzo. I difetti del gene KCNE2 sono
responsabili per LQT6, una forma infrequente di
LQTS (mutazioni LQT6 coinvolgono le sub unità β
ausiliarie di KCNH2) 44.
Un’alterazione del gene SCN5A (duplicazione) è
stata riscontrata in un atleta (caso no. 7) con segno
di Brugada tipo 3ed intervallo QTc borderline
all’ECG standard.
Gli atleti con test genetico positivo sono stati inviati
ad una clinica cardiologica per ulteriori indagini e
terapie insieme con i parenti di primo grado.
L’attività sportiva competitiva è stata interrotta.
In questo studio, l’ECG a 12 derivazioni registrato nel periodo di follow-up di 4 anni, ha evidenziato alterazioni ECG non frequenti, che non
sembravano essere correlate con l’allenamento. Il
sospetto di una patologia sottostante ha richiesto test
diagnostici specifici, comprensivi di analisi genetica. Quasi tutti gli atleti hanno avuto test genetici
negativi, eccezion fatta per alcuni atleti junior con
mutazione genetica per LQTS.
197
MACARIE
mandatory detection by periodical follow-up and
accurate recognition of the athletes’ heart electrical abnormalities, 2) uncommon and trainingunrelated ECG abnormalities could indeed be
training related, but these conditions must be
proved by complex investigations including
genetic analysis, as were the cases in our study,
3) few athletes had inherited cardiac diseases as
the specific genetic analysis revealed, 4) to consider all ECG abnormalities as being secondary to
intense sport activity could be a fatal mistake, 5)
the preparticipation screening (physical examination, 12- lead ECG) and controls at 6-12 months
including physical exam, 12-lead ECG, stress ECG
could be the rule (in clinical practice, the 12-lead
ECG remains the principal “tool” in LQTS and
Brugada syndrome clinical diagnosis).
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198
Il significato clinico dipende dalle alterazioni ECG
– test genetici determinando: 1) l’individuazione
mandatoria con un follow-up periodico e un accurate
riconoscimento delle alterazioni elettriche del cuore
degli atleti, 2) alterazioni ECG infrequenti e non correlate con l’allenamento possono in realtà essere correlate all’allenamento, tuttavia queste condizioni
devono essere provate attraverso complesse indagini
tra cui l’analisi genetica, come nel nostro studio, 3)
pochi atleti sono portatori di patologie cardiache ereditarie, come la specifica analisi statistica ha rivelato, 4) considerare tutte le alterazioni ECG come secondarie ad un’intensa attività sportiva può essere un
errore fatale, 5) lo screening prepartecipazione (esame obiettivo, ECG a 12 derivazioni) e controlli a 6-12
mesi con esame obiettivo, ECG a 12 derivazioni, ECG
da stress dovrebbe essere la regola (nella pratica clinica, l’ECG a 12 derivazioni rimane tuttora lo strumento principale per la diagnosi clinica di LQTS e
della sindrome di Brugada).
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“Progetto di Genomica e Proteomica”. Borsa di studio: Lo screening delle mutazioni genetiche nelle sindromi aritmiche ereditarie. Correlazioni genotipo-fenotipo dal punto di vista del trattamento clinico.
Corresponding author: C. Macarie, National Institute of Cardiovascular Diseases, Bucharest, Romania
Vol. 63, N. 2
199
MED SPORT 2010;63:201-8
Kawasaki syndrome,
physical exercise and sports eligibility:
case report
Sindrome di Kawasaki, esercizio fisico e idoneità
medico-sportiva agonistica: caso clinico
G. CICCARONE
Department of Physiology, University of Siena, Siena, Italy
SUMMARY
Kawasaki Syndrome, or mucocutaneous lymph node syndrome, occurs predominantly in children and rarely in adults.
Symptoms include acute vasculitis, mucosal inflammation, rash, cervical adenopathy, hand and foot swelling, and
late fingertip desquamation. In the most severe cases, aneurysms develop in one or more coronary arteries. We report
a case of Kawasaki syndrome in a young adult athlete. The Spanish Society of Pediatric Cardiology, the Japanese
Circulation Society Joint Research Group and the American Heart Association have suggested specific guidelines for physical activity in patients affected by Kawasaki syndrome.
KEY WORDS: Kawasaki Syndrome - Sports eligibility - Cardiovascular risk - Guidelines.
RIASSUNTO
La Sindrome di Kawasaki o sindrome mucoso-cutanea-linfonodale è definita come una vasculite multisistemica febbrile, che interessa quasi esclusivamente individui in età pediatrica, anche se sono descritti rari casi in adulti. La sintomatologia è caratterizzata da febbre e rash, che nel decorso presenta manifestazioni cliniche caratteristiche: arrossamento della mucosa orale, lingua a fragola, edema delle mani e dei piedi e ipertrofia linfonodale. Nei casi severi sono
presenti complicazioni cardiovascolari di grado variabile, da una dilatazione dell’arteria coronaria, alla formazione d'ampi aneurismi. Il caso clinico da noi studiato, riguarda una giovane pallavolista sottoposta a controllo medico sportivo
per l’idoneità agonistica. Le linee guida della Società Spagnola di Cardiologia Pediatrica, della Japanese Circulation Society
Joint Research Group e dell’American Heart Association sono state utilizzate per l’idoneità medico sportiva agonistica e per la valutazione del rischio cardiovascolare.
PAROLE CHIAVE: Sindrome di Kawasaki - Idoneità sportiva - Rischio cardiovascolare - Linee guida.
K
awasaki 1 Syndrome is defined as an acute
febrile multisystemic vasculitis of unknown
aetiology which involves small, medium and large
arteries, particularly the coronaries. It is associated
with mucocutaneous lymph node syndrome and
almost exclusively affects children of paediatric
age, although cases in newborns and in adults
have been described. About 25% of patients will
have to deal with varying degrees of cardiovascular complications due to dilatation of the coro-
Vol. 63, N. 2
L
a Sindrome di Kawasaki 1 è definita come una
vasculite multisistemica, febbrile, acuta a eziologia sconosciuta che coinvolge le arterie di piccole,
medie e grandi dimensioni, in particolar modo le
arterie coronarie. E’ associata a sindrome mucosocutanea-linfonodale e interessa quasi esclusivamente individui in età pediatrica, anche se sono
descritti casi in neonati e in adulti. Il 25% circa dei
pazienti va incontro a complicanze cardiovascolari di grado variabile, da una dilatazione dell’ar-
201
CICCARONE
KAWASAKI SYNDROME, PHYSICAL EXERCISE AND SPORTS ELIGIBILITY
nary artery, the formation of 7-8 mm aneurysms
with consequential rupture of the vessel or thrombosis, and myocardial infarction. Sudden death
occurs in 1-2% of patients and is due to a thrombus forming in the artery or to rupture of a coronary artery aneurysm. The syndrome is seen all
over the world, particularly in the United States,
and it is the main cause of acquired infant cardiopathies. The real incidence of the syndrome is
not defined: this is due to the variability of available epidemiological data and to the different
number of cases observed. In Europe, the few
epidemiological papers published in the scientific
literature point to an incidence of 3.4 cases per
100,000 children aged below 5 in Great Britain,
6.9 in Finland and 14 per 100,000 in Italy.
teria coronaria, alla formazione di ampi aneurismi
di 7-8 mm, cui consegue rottura o trombosi vasale
e infarto miocardio. Morte improvvisa può colpire
nell’1-2% dei pazienti ed è dovuta a coronarie con
sovrapposizione trombotica o a rottura di un aneurisma dell’arteria coronaria. E’ diffusa in tutto il
mondo e in particolare negli Stati Uniti rappresenta la causa principale delle cardiopatie acquisite
infantili. L’incidenza reale della malattia non è
definita; questo è dovuto alla variabilità dei dati
epidemiologici disponibili e al numero differente di
casi rilevati. In Europa i pochi lavori epidemiologici presenti in letteratura scientifica, indicano un’incidenza di 3,4 casi su 100.000 bambini d’età inferiore ai cinque anni in Gran Bretagna, di 6,9 in
Finlandia e di 14 per 100.000 bambini per anno in
Italia.
Case report
Caso clinico
The 13-year-old female athlete examined by us
at the Sports Medicine Department of ULSS 2 of
Feltre in 2008 was at her first competitive sport
(volley ball) eligibility certification although she
had taken part in sporting activity from the age of
six, particularly swimming and skating. Family
history was negative for cardiovascular pathologies; and no dyspnoeic or syncopal episodes had
been reported. Objective cardiorespiratory and
orthopaedic examinations were negative, as were
clinico-instrumental examinations, spirometry,
resting ECG and the maximal ergometric test
which was carried out with a progressive incremental protocol (adapted Godfrey protocol) of 25
watt/minute interrupted at 150 watt for muscular
fatigue. The clinical documentation presented by
the athlete showed hospitalisation in October
1997 at the age of three at the Paediatrics Division
of ULSS 2 of Feltre with a diagnosis of Kawasaki
syndrome. The girl had been taken into hospital
with persistent fever (more than five days),
mucositis, conjunctivitis and laterocervical lymphadenitis. These data together with the altered
haematological signs (white cell count
16,000/mm3, PLT 490,000/mm3, PCR 5,6/dl, ESR
90 mm at the first hour) were sufficient for a
diagnosis of Kawasaki syndrome. In accordance
with the protocol, pharmacological treatment
began with iv gamma globulin (400 mg/kg/die for
five days) and salicylic acid (100 mg/kg/die in
four administrations). The electrocardiographic
controls carried out during the critical phase were
always negative. Echography done during the
L’atleta di sesso femminile di tredici anni, da noi
visitata nel Servizio di Medicina dello Sport dell’ULSS
2 di Feltre nel 2008 é alla prima certificazione d’idoneità agonistica (pallavolo), pur praticando attività sportiva dall’età di sei anni, in particolare nuoto e pattinaggio. L’anamnesi familiare é negativa per
patologie cardiovascolari; non riferisce episodi
dispnoici e sincopali. L’obiettività cardio-respiratoria e ortopedica è negativa, così come gli esami clinico-strumentali, spirometria, elettrocardiogramma a riposo e test ergometrico massimale eseguito con
protocollo progressivo – incrementale (Godfrey protocol adattato), di 25 watt/minuto e interrotto a 150
watt per fatica muscolare. La documentazione clinica presentata dall’atleta evidenzia un ricovero a
tre anni d’età, presso la Divisione di Pediatria
dell’ULSS 2 di Feltre con diagnosi di dimissione di
malattia di Kawasaki, risalente al mese di ottobre del
1997. L’atleta era stata ricoverata con febbre persistente (oltre cinque giorni), mucosite, congiuntivite e linfadenite latero-cervicale. Questi dati, accanto ai segni ematologici alterati (GB 16.000/mm3,
PLT 490.000/mm3, PCR 5,6/dl, VES 90 mm alla prima ora) sono stati sufficienti per porre diagnosi di
malattia di Kawasaki. Secondo protocollo è iniziata la terapia farmacologica con gammaglobuline
e.v. (400 mg/kg/die per cinque giorni) e acido salicilico (100 mg/kg/die in quattro somministrazioni). I controlli elettrocardiografici durante la fase critica sono sempre negativi. L’ecografia effettuata
durante la fase acuta non dimostra interessamento delle coronarie “normale il primo tratto della
coronaria sinistra e destra e il primo tratto della
discendente anteriore per cui non é stato aggiunto
dipiridamolo; ventricolo sinistro con dimensioni,
202
Giugno 2010
acute phase did not show any coronary involvement. “The first segment of the left and right
coronaries and the first segment of the anterior
descendent coronary were normal, therefore
dipiridamol was not added; the left ventricle presented dimensions, thickness and parietal kinetics within normal limits, ejection fraction (EF)
52% and shortening fraction (SF) 40%, left atrium
and right sections within normal limits as also
the valvular apparatus”. The clinical course was
satisfactory with disappearance of the mucositis
and resolution of the state of fever; no involvement of other organs or apparatus was noted.
Other control echocardiograms carried out in the
following months confirmed the normality of the
morphological picture, as did the last we requested in March 2008 which showed “coronary arteries of normal lumen for the entire explorable
segment”, with the left ventricle of dimensions,
thickness and parietal kinetics within normal limits (EF 65% and SF 38%). After evaluating the
examinations carried out during the sports medicine examination which were within normal limits, including the maximal ergometric test, and
the negativity of the checks requested, cardiac
eco colour doppler and haematochemical examinations, the athlete was judged eligible for competitive sport.
Discussion and conclusion
The case we studied in 2008 was compared
with the first athlete with Kawasaki syndrome
examined in 2005.2-4 The international guidelines
played a decisive role in the final assessment of
the two athletes. However, the possible presence
of new variables that are not to be found in the
various guidelines, such as problems of intraventricular conduction during the echo stress
test, a left bundle branch block that is seen,
reported but not documented, observed in the
first athlete in 2005,2, 3 should always be considered in the final evaluation. The Spanish Society
of Paediatric Cardiology,5 the Japanese Circulation
Society Joint Research Group 6 and the American
Heart Association 7 have suggested guidelines
which, in addition to evaluating diagnostic and
therapeutic aspects and follow-up, also consider
the possibility of restricting physical activity for
subjects suffering from this pathology. The guidelines of the Spanish Society of Paediatric
Cardiology (Table I) stratify risk into five levels on
Vol. 63, N. 2
CICCARONE
spessore e cinetica parietale nella norma, Frazione
d’eiezione (FE) 52% e Frazione d’accorciamento
(FA) 40%, atrio sinistro e sezioni destre nella norma,
così gli apparati valvolari”. L’evoluzione clinica è stata soddisfacente con scomparsa della mucosite e
risoluzione dello stato febbrile; non è stato rilevato
alcun interessamento di altri organi o apparati.
Altri ecocardiogrammi di controllo effettuati nei
mesi successivi hanno confermato la normalità del
quadro morfologico, così come l’ultimo da noi richiesto nel marzo del 2008, che evidenzia “arterie coronarie di calibro normale per tutto il loro tratto esplorabile”, con ventricolo sinistro di dimensioni, spessore e cinetica parietale nella norma (FE 65% e FA
38%). Valutati gli esami effettuati durante la visita
medico-sportiva, perfettamente nella norma, compreso il test ergometrico massimale e la negatività
degli accertamenti richiesti, ecocolordoppler cardiaco ed esami ematochimici, l’atleta è stata giudicata idonea alla pratica sportiva agonistica.
Discussione e conclusioni
Il caso da noi studiato nel 2008 è stato confrontato con il primo atleta con sindrome di Kawasaki
valutato nel 20052,3,4. Le linee guida internazionali hanno avuto un ruolo decisivo nella valutazione finale dei due atleti. La possibile presenza
però, di nuove variabili, non presenti nelle diverse
linee guida, come il disturbo di conduzione intraventricolare durante eco-stress, un blocco di branca sinistra visto, refertato, ma non documentato,
rilevato nel primo atleta del 20052,3, dovrà essere
sempre considerata nella valutazione finale. La
Società Spagnola di Cardiologia Pediatrica5, la
Japanese Circulation Society Joint Research Group6
e l’American Heart Association7 hanno suggerito
delle linee guida che, oltre a valutare gli aspetti diagnostici, terapeutici e il follow up, considerano anche
eventuali restrizioni dell’attività fisica per i soggetti affetti da questa patologia. Le linee guida della
Società di Cardiologia Pediatrica Spagnola (Tabella
I), stratificano il rischio in cinque livelli sulla base
della sede e della gravità della lesione e si caratterizzano per la non restrizione dell’attività sportiva
nei primi due livelli, per il consiglio di non praticare sport di contatto e allenamenti duri, soprattutto
con elevato impegno muscolare di tipo isometrico, nel
terzo livello e per le limitazioni crescenti all’attività
sportiva nel quarto e nel quinto livello (con test di
valutazione clinico-strumentali e controlli clinici
semestrali). Esse rappresentano certamente un tentativo di dare risposte concrete alla richiesta di tanti giovani colpiti da sindrome di Kawasaki di poter
praticare attività sportiva agonistica. L’American
203
CICCARONE
TABLE I.
TABELLA I.
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Nivel 5
Antiagregantes plaquetarios a largo
plazo
No
No
Si
Si y/o anticoagulantes
Si y/o anticoagulantes
Actividad fisica
recomendada
No restriccion.
No restriccion.
Restringir
deporte de
contacto y entrenamiento duro.
Restringir
deporte de
contacto y entrenamiento duro.
Realizar test de
estrés.
Valorar ejercicio
leve o moderado
segun test de
estrés.
Seguimiento
cardiologico
No indicado
pasado el ano.
Cada tres anos.
Anual.
Semestral.
Semestral.
Da Cuenca V. Protocolos Diagnosticos y Terapéuticos en Cardiologia Pediatrica 2005;23:1-6 modificata.
TABLE II.
TABELLA II.
Risk level
Physical activity
Follow-up and diagnostic testing
Risk level 1
No coronary artery changes
at any stage of illness.
No restrictions beyond 1st 6–8
weeks.
Cardiovascular risk assessment,
counseling at 5-y intervals.
Risk level 2
Transient coronary artery
ectasia disappears within 1st
6–8 weeks.
No restrictions beyond 1st 6–8
weeks.
Cardiovascular risk assessment,
counseling at 3- to 5-y intervals.
Risk level 3
1 small-medium coronary
artery aneurysm/major coronary artery
For patients <11 y old, no restriction beyond 1st 6–8 weeks; patients
11– 20 y old, physical activity guided by biennial stress test, evaluation of myocardial perfusion scan;
contact or high-impact sports
discouraged for patients taking antiplatelet agents.
Annual cardiology follow-up with
echocardiogram + ECG, combined
with cardiovascular risk assessment,
counseling; biennial stress test/evaluation of myocardial perfusion
scan.
Risk level 4
> 1 large or giant coronary
artery aneurysm, or multiple
or complex aneurysms in
same coronary artery, without
obstruction.
Contact or high-impact sports
should be avoided because of risk
of bleeding; other physical activity
recommendations guided by stress
test/evaluation of myocardial perfusion scan outcome.
Biannual follow-up with echocardiogram + ECG; annual stress
test/evaluation of myocardial perfusion scan.
Risk level 5
Coronary artery obstruction.
Contact or high-impact sports
should be avoided because of risk
of bleeding; other physical activity
recommendations guided by stress
test/myocardial perfusion scan outcome.
Biannual follow-up with echocardiogram and ECG; annual stress
test/evaluation of myocardial perfusion scan.
Da Newburger JW et al. Pediatrics 2004;114;1708-1733 modificata.
the basis of the localisation and gravity of the
lesion and they are marked by the non-restriction
of sporting activity in the first two levels, the rec-
204
Heart Association (Tabella II) e la Japanese
Circulation Society Joint Research Group (Tabella III)
nelle ultime linee guida del 2005 hanno stratifica-
Giugno 2010
CICCARONE
TABLE III.
TABELLA III.
Risk level
Physical activity
Risk level 1- 2
No dilated lesions
and transient dilatation in the acute
phase
Monitor the patient’s clinical course for up to
5 years after onset. Any subsequent management should be decided in consultation with
the guardian (or patient). Follow up should be
instituted on hospital day 30, hospital day 60,
and at 6 months, 1 year, and 5 years after
onset, including ECG, echocardiography, and
chest radiography if necessary. At the final
check, a stress ECG study is advisable.
No restrictions on lifestyle activities or
exercise. If 5 or more years have elapsed
since onset, management is not necessary.
Any subsequent management should be
decided in consultation with the guardian
(or the patient in person). There are important precautions for avoiding multiple
instances of lifestyle diseases throughout
life. In particular, education of junior and
senior high school students about the prevention of lifestyle-related disease (lipid
measurement, smoking cessation, obesity
prevention, etc.) is necessary
Risk level 3
Regression
As a general rule, ECG, echocardiography,
and chest radiography if necessary, should be
undertaken annually until entry into elementary school. Thereafter, observationsincluding
stress ECG should be continued in year 4 of
elementary school, on entry to junior high
school, and until entry into senior high school.
In patients in whom the luminal diameter of
the coronary artery aneurysm in the acute
phase is substantial, the clinical course should
be followed with a combination of various
imaging modalities.
exercise. In accordance with severity I and
II.
Risk level 4
Residual coronary
artery aneurysm
The patient must be followed with a combination of stress ECG and various imaging
modalities†. In particular, to ascertain any progression to stenosis in patients in whom the
luminal diameter of the coronary artery
aneurysm in the acute phase is substantial, it
is advisable to perform stress myocardial perfusion imaging every 2–5 years.
exercise except for patients with giant
aneurysm. Patients with giant aneurysms
should, fundamentally, not participate in
sports activities.
Risk level 5.a
Coronary artery stenotic lesion (without ischemic findings)
Lifelong follow up is necessary, and a tailored follow up program must be developed
for each individual. Patients must be follone
with a combination of stress ECG and various
imaging modalities†. The timing of follow up
will vary for each individual, but broadly
speaking, patients should be checked every
3–6 months.
exercise except for patients with giant
aneurysm. Patients with giant aneurysms
should, fundamentally, not participate in
sports activities. Clinicians should explain
the need for pharmacological therapy and
instruct patients on adherence to the prescribed regimen. Guidance should also be
provided for recognizing and dealing with
the symptoms of ischemia. Patients must
be followed at least once annually in the
absence of regression.
Risk level 5.b
Coronary artery stenotic lesion (with
ischemic findings)
Lifelong follow up is necessary, and a tailored
follow up program must be developed for
each individual. Patients must be followed
with a combination of stress ECG and various
imaging modalities†. The timing of follow up
will vary for each individual, but broadly
speaking, patients should be checked every
3–6 months.
Restrictions on exercise are necessary.
Sporting club activities are prohibited.
Thoroughly reinforce he importance of
adherence to the medication regimen.
†Imaging modalities: Echocardiography (including stress study), stress myocardial perfusion imaging, selective coronary angiography, MRI,
MRA, multi-slice spiral CT, etc.
Vol. 63, N. 2
205
CICCARONE
TABLE IV.
TABELLA IV.
Risk level
Physical activity
Classification of acute phase coronary artery aneurysms
Small aneurysm (ANs) or dilatation (Dil): Lesion with localized findings of dilatation with luminal diameter 4 mm
In older children (≥5 years), lesions with luminal diameter <1.5 times that of the normal coronary artery.
Medium aneurysm (ANm): Lesion with luminal diameter >4 mm and ≤8 mm
In older children (≥5 years), lesions with luminal diameter 1.5–4 times that of the normal coronary artery.
Giant aneurysm (ANl): Luminal diameter >8 mm
In older children (5 years), lesions with luminal diameter >4 times that of the normal coronary artery.
da Japanese Circulation Society Joint Research Group; Guidelines for diagnosis and management of cardiovascular sequelae in Kawasaki
disease. Pediatr Int. 2005;47:711-32 modificata).
ommendation to not engage in contact sports
and severe training especially with high muscular commitment of isometric type in the third level, and increasing limitations on sporting activity in the fourth and fifth levels (with clinicoinstrumental evaluation test and half-yearly clinical check-ups). They certainly represent an
attempt to give concrete responses to the
demands of many young people with Kawasaki
syndrome to be able to engage in competitive
sporting activity. The American Heart Association
(Table II) and the Japanese Circulation Society
Joint Research Group (Table III) in their last
guidelines of 2005 classified five levels of risk. A
classification of the dimensions of the coronary
aneurysm in the acute phase completes the information (Table IV). Our two athletes are on two
different levels: the first in the third level, characterised textually by ”small to medium coronary
artery aneurysm (3 to 6 mm or z-score of 3-7)”.
The recommendations of the American Heart
Association, as regards the resumption of activity and the periodic instrumental controls in athletes affected by Kawasaki syndrome and inserted in the third risk level are in substantial agreement with what Spanish and Japanese authors
say. Our athlete, according to the international
guidelines of the above-mentioned Cardiological
and Paediatric Societies, comes into the borderline category: a particular situation in which it
might be possible to grant competitive sport eligibility with “acceptable risks” although with specific annual controls. In these situations the assessment of the paediatric cardiologist could be decisive.5-9 In our case the onset during the echo
stress test of an intraventricular conduction problem played an important part in the decision to
not grant eligibility for competitive sport.3 The
appearance of an intermittent bundle branch
206
to il rischio in cinque livelli. Una classificazione
delle dimensioni dell’aneurisma coronarico nella
fase acuta completa il quadro informativo (Tabella
IV). I nostri due atleti sono inseriti in due livelli
differenti: il primo nel terzo livello, caratterizzato
testualmente da ”small to medium coronary artery
aneurysm (3 to 6 mm or z-score of 3-7)”. Le raccomandazioni dell’American Heart Association,
per quanto riguarda la ripresa dell’attività e i controlli strumentali periodici negli atleti colpiti da
malattia di Kawasaki e inseriti nel terzo livello di
rischio concordano sostanzialmente con quelle
degli Autori spagnoli e giapponesi. Il nostro atleta,
secondo le linee guida internazionali delle Società
Cardiologiche e Pediatriche prima menzionate,
rientra tra i casi borderline: una situazione particolare nella quale si potrebbe con “rischi accettabili” concedere l’idoneità allo sport agonistico, sia
pur con controlli specifici annuali. In queste situazioni potrebbe essere decisiva la valutazione del
cardiologo pediatrico 5-9. Nel nostro caso la comparsa, durante l’eco-stress, di un disturbo della
conduzione intraventricolare ha avuto un ruolo
importante nella decisione di non concedere l’idoneità alla pratica sportiva agonistica3. L’apparire
di un blocco di branca intermittente durante una
prova da sforzo è un elemento interessante ma,
raro e secondo alcuni autori “fortemente evocatore di lesioni coronariche” 10, 11. Rosenbaum et al.
ha dimostrato che il blocco di branca può presentarsi in forma intermittente, generalmente frequenza dipendente, slatentizzandosi solo durante lo sforzo; sempre secondo lo stesso autore “ la
gran maggioranza dei BBS intermittenti sono tronculari e sono dovuti ad alterazione della circolazione coronarica della parte anteriore (e alta) del
setto interventricolare” 12. Il secondo caso, “apparentemente di facile soluzione”, non avendo l’atleta
presentato “alcun danno coronarico nella fase
acuta” e con un rischio d’ischemia miocardica da
Giugno 2010
block during an exercise test is interesting but
rare and, in the opinion of some authors “highly evocative of coronary lesions.”10, 11 Rosenbaum
et al. have shown that bundle branch block may
present in intermittent form, generally frequency
dependent, becoming manifest only during the
exercise; the same author also reports that “the
great majority of intermittent BBSs are trunk type
and due to an alteration in the coronary circulation of the anterior (and upper) part of the interventricular septum”.12 The second case “of apparently easy solution” as the athlete had not presented “any coronary damage in the acute phase”
and with a risk of myocaradial ischaemia to be
considered comparable to that of the general population, was closed positively by the sports physician who issued a competitive eligibility certificate
for volley ball. According to the Japanese guidelines the athlete forms part of the first level (Grade
I. No dilated lesions). In these cases we speak of
“no restrictions on lifestyle activities or exercise”.
Monitoring of heart function by cardiac echo
colour doppler, maximal exercise testing and
haematochemical examinations remains important, however, with particular focus on life-style.
Diet control, correct eating habits and no smoking are key because the possibility of endothelial
dysfunction is high in the long term.13 The papers
published on Kawasaki syndrome and in particular on its sequelae 14, 15 report the presence of
changes to the vascular walls whose long-term
consequences are not well known. These lesions
may modify endothelial function and lead to the
development of early forms of atherosclerosis
which may also regard patients with slight or
moderate coronary aneurysms. In the face of the
higher risk of cardiovascular events, if from an
ethical point of view “in the event of doubt regarding the eligibility of the athlete and where this
doubt cannot be dispelled by the use of the diagnostic means available, the sports physician is
obliged to formulate a judgement of non-elegibility”,16 it would also be advisable for the physician to succeed in giving documented responses
to those at a young age who have had the misadventure to be affected by this pathology, not
confining himself simply to a judgement of elegibility and/or non-elegibility. In the present state
of our knowledge there remains to be solved the
problem of whether by means of present-day
non-invasive activity.
Vol. 63, N. 2
CICCARONE
considerarsi sovrapponibile a quello della popolazione generale è stato chiuso positivamente dal
medico dello sport, che ha rilasciato l’idoneità agonistica per la pallavolo. L’atleta è inserita secondo
le linee guida giapponesi nel primo livello (Grade
I. No dilated lesions), in questi casi si parla di “no
restrictions on lifestyle activities or exercise”.
Rimane però importante, il monitoraggio della funzionalità cardiaca con ecocolordoppler cardiaco,
test da sforzo massimale ed esami ematochimici,
con una’attenzione particolare allo stile di vita.
Controllo dietetico, alimentazione corretta e abolizione del fumo sono fondamentali perché la possibilità di disfunzione endoteliale è elevata a lungo termine 13. I lavori pubblicati sulla sindrome
di Kawasaki e in particolare sugli esiti della stessa
14, 15 riportano la presenza di alterazioni delle
pareti vascolari le cui conseguenze a lungo termine non sono ben conosciute. Queste lesioni possono alterare la funzione endoteliale e predisporre
allo sviluppo di forme di aterosclerosi precoce, che
possono riguardare anche i pazienti con aneurismi coronarici di lieve o moderata entità. Di fronte al rischio più elevato di eventi cardiovascolari,
se da un punto di vista etico il medico dello sport
” in caso di dubbio sull’idoneità dell’atleta e laddove tale dubbio non possa essere fugato attraverso l’impiego dei mezzi diagnostici a disposizione,
ha l’obbligo di formulare un giudizio di non idoneità” 16, sarebbe altresì opportuno riuscire a dare
delle risposte documentate a chi in età giovanile ha
avuto la sventura di essere colpito da questa patologia, non limitandosi semplicemente al giudizio
d’idoneità e/o non idoneità. Allo stato attuale delle conoscenze rimane ancora parzialmente irrisolto il quesito se attraverso le attuali metodiche
non invasive d’imaging (Tc multistrato e cine-cardio risonanza magnetica) associate alle usuali
prove funzionali (tests da sforzo) ed eventualmente
a indagini volte a studiare la perfusione miocardica4 e la microcircolazione coronarica come l’ecocontrastografia da stress farmacologico con valutazione della riserva coronarica, sia possibile quantificare con sicurezza il rischio cardiovascolare
17 nei soggetti con sindrome di Kawasaki che richiedano la certificazione d’idoneità per la pratica
d’attività sportiva di tipo agonistico. Un’indagine
epidemiologica multicentrica 18, 19 con un lungo
follow-up e la successiva definizione di linee guida elaborate da specialisti, potrebbe contribuire
in maniera decisiva a far luce sulla condotta da
seguire in questi casi.
207
CICCARONE
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Received on April 21, 2010 - Accepted for publication on April 27, 2010.
Corresponding author: G. Ciccarone, Via Galletto 12, 31100 Treviso, Italy.
208
Giugno 2010
MED SPORT 2010;63:209-19
Post-exercise responses in blood pressure,
heart rate and rate pressure product in
endurance and resistance exercise
Risposte post-esercizio della pressione arteriosa,
della frequenza cardiaca e del prodotto frequenza/pressione
negli esercizi di durata e resistenza
H. MOHEBBI 1, F. RAHMANI-NIA 1, D. SHEIKHOLESLAMI VATANI 2, H. FARAJI 3
1Faculty
of Physical Education and Sports Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
3Department of Physical Education & Sport Science, Azad University Branch of Marivan, Marivan, Iran
SUMMARY
Aim. To examine cardiovascular responses during recovery from resistance and endurance exercise, twenty normotensive men were classified to resistance and endurance exercise groups and randomly assigned to three trials for
each.
Methods. Resistance exercise consisted of three sets of five exercises using Low intensity 40% 1RM (RL), High intensity 80% 1RM (RH) and Low intensity Short
. volume (RLS). Endurance exercise performed cycle ergometer exercise bouts
at Low intensity 40% (EL), High 80% VO2peak (EH) and Low intensity Short duration (ELS). Blood pressure, heart rate
and rate pressure product were measured before exercise and at intervals of 10 min for 90 min after exercise.
Results. After EL, EH and ELS trials, systolic and diastolic blood pressure were similarly lower than before exercise at
10 through 90 min (p<0.05). In contrast, after RL, RH and RLS trials, systolic blood pressure was similarly decreased and
persisted for 60 min.
Conclusion. In conclusion, intensity and duration of exercise do not play significant roles in magnitude and duration
of post exercise hypotension.
KEY WORDS: Kawasaki Syndrome - Sports eligibility - Cardiovascular risk - Guidelines.
RIASSUNTO
Obiettivo. Al fine di esaminare le risposte cardiovascolari nella fase di recupero dagli esercizi di durata e resistenza, venti soggetti maschi normotesi sono stati suddivisi in gruppi di resistenza e durata e assegnati casualmente ciascuno a tre trial.
Metodi. Gli esercizi di resistenza consistevano in tre set di cinque esercizi ciascuno comprendenti 1RM a bassa intensità (Low intensity 40% 1RM, RL), alta intensità (High intensity 80% 1RM, RH) e bassa intensità a basso volume (Low
.
intensity Short volume, RLS). Gli esercizi di durata
. consistevano in cicli ergometrici di bassa intensità di picco di VO2
(Low intensity 40%, EL), alta intensità (High 80% VO2peak, EH) e bassa intensità breve durata (Low intensity Short duration, ELS). La pressione arteriosa, la frequenza cardiaca e il prodotto frequenza/pressione venivano misurati prima dell’esercizio e a intervalli di 10 minuti fino a 90 minuti dopo l’esercizio.
Risultati. Dopo i trial EL, EH e ELS, la pressione sistolica e diastolica erano tutte inferiori alle misure pre-esercizio, per
tutto il periodo di osservazione post esercizio (p<0.05). Dopo i trial RL, RH e RLS, la pressione sistolica diminuiva e persisteva per 60 minuti.
Conclusioni. In conclusione, l’intensità e durata dell’esercizio non gioca un ruolo nell’ampiezza e durata dell’ipotensione post esercizio.
PAROLE CHIAVE: Pressione arteriosa - Tipo di esercizio - Risposta cardiovascolare - Frequenza cardiaca.
Vol. 63, N. 2
209
MOHEBBI
W
POST-EXERCISE RESPONSES IN BLOOD PRESSURE, HEART RATE AND RATE PRESSURE PRODUCT
IN ENDURANCE AND RESISTANCE EXERCISE
orldwide, blood pressure (BP) disorders
constitute a major public health problem,
and hypertension is a major public problem. This
condition is associated with the development of
coronary artery disease, acute myocardial infarction, kidney insufficiency, and other pathologic
conditions.1, 2 Although it has been known for
some time that chronic exercise training can
result in lower resting BP in hypertensive individuals,1 more recent studies have indicated that
even an acute bout of exercise may elicit transient
decreases in BP.3 The results of these previous
researches have shown that, following a single
bout of exercise, there is a reduction in BP which
has been termed post-exercise hypotension
(PEH).1, 2 These acute exercise-mediated decreases in BP are clinically significant, offering many
hypertensive individuals the health related benefit of having their BP transiently lowered during
the day when BP is typically at its highest levels.
Several studies have demonstrated the PEH after
endurance exercise 4-8 while after resistance exercise controversial results have been observed,
such as increase,9 maintenance,10 or even
decrease 11 of the post-resistance exercise BP. If
exercise is to be used as a non-pharmacological
intervention in the management of BP, more
knowledge is required about different characteristics of the exercise required to evoke PEH,
especially the intensity and duration of the bout
type. Generally, there is no clear consensus within the literature on the exact magnitude of the
pressure decrement following exercise or the
exact duration of post-exercise BP response.
Also, to our knowledge, there has been no study
to date which has investigated the comparison of
the effects of exercise intensity, duration and
types (endurance and resistance exercise) at
acute bout of exercise on PEH responses.
Moreover, In relation to post-exercise heart rate
(HR) responses, the results are also controversial
and less conclusive. Some investigators 12, 13 have
observed an increase in HR levels during the
recovery period. In contrast, others have reported neither change 14, 15 nor decrease 4, 6 in postexercise HR responses. The experimental protocol, type, duration and intensity of exercise
may explain, in part, these discrepancies in postexercise BP and HR responses.3 It has been well
established that the magnitude of neural and
hemodynamic responses during exercise is related to exercise intensity, type and duration of
exercise.16-18 Thus, it is possible that different
210
L
e patologie della pressione arteriosa (PA) costituiscono un importante problema di salute pubblica in tutto il mondo, e l’ipertensione è una malattia molto comune. Questa condizione è associata
allo sviluppo di patologie coronariche, infarto miocardio acuto, insufficienza renale, e altre patologie 1, 2. Benché per lungo tempo si sia affermato che
l’esercizio continuo possa determinare una riduzione della PA a riposo nei pazienti ipertesi 1, studi
recenti hanno mostrato che anche una sola sessione di esercizio può determinare una riduzione transitoria della PA 3. I risultati di questi studi hanno
dimostrato che dopo una sola sessione di esercizio si
determina una riduzione della PA, che è stata definita ipotensione post-esercizio (post-exercise hypotension, PEH) 1, 2. Queste riduzioni acute della PA
indotte dall’esercizio sono clinicamente rilevanti,
poiché offrono ai pazienti ipertesi i benefici di salute legati a una transitoria riduzione della PA durante il giorno, quando la PA è tipicamente ai livelli
più alti. Molti studi hanno confermato la PEH dopo
esercizi di durata 4-8, mentre dopo esercizi di resistenza sono stati osservati risultati controversi, come
un aumento 9, mantenimento 10, o addirittura riduzione 11 della PA dopo esercizio di resistenza. Se l’esercizio deve essere utilizzato come intervento non
farmacologico nella gestione della PA, è necessario
approfondire le conoscenze sulle diverse caratteristiche dell’esercizio necessario per evocare la PEH,
in particolare la durata e intensità della sessione.
Generalmente non esiste un chiaro consenso in letteratura sull’esatta ampiezza della riduzione della
PA in seguito all’esercizio, o l’esatta durata della
risposta post esercizio della PA. Inoltre, ad oggi non
siamo a conoscenza di studi che abbiano confrontato gli effetti sulla risposta della PA post-esercizio dell’intensità di esercizio, durata e tipo (esercizi di
resistenza e di durata) per sessioni acute di esercizio. Inoltre, in relazione alle risposte post-esercizio
della frequenza cadiaca (FC), i risultati sono
anch’essi controversi, e inconclusivi. Alcuni
Autori 12, 13 hanno osservato un aumento della FC
durante il periodo di recupero. Al contrario altri
Autori hanno riportato nessun cambiamento 14, 15
o una diminuzione 4, 6 della risposta della FC postesercizio. Il protocollo sperimentale, il tipo, la durata e l’intensità dell’esercizio possono spiegare, in
parte, le discrepanze tra le risposte post-esercizio di
PA e FC 3. È stato ben documentato che la risposta
neurale ed emodinamica durante l’esercizio sono
correlate all’intensità, tipo e durata dell’esercizio 16-18.
Pertanto è possibile che differenti intensità, tipi e
durate dell’esercizio possano avere effetti diversi sulle alterazioni cardiovascolari dopo esercizio. Per
esempio, Rezk et al. 19 hanno riportato che la PA
diastolica diminuisce dopo esercizi di resistenza al
Giugno 2010
intensity, type and duration of exercise have also
distinct effects on cardiovascular changes after
exercise. For instance, Rezk et al.19 reported that
diastolic BP decreased after resistance exercise
at 40%, but not after exercise at 80% of 1 repetition maximum (1RM). Forjaz et al.,6 in a study
observed that hypotension
after exercise per.
formed at 80% of VO2max was greater and lasted
longer than. after exercise performed at 50% and/
or 30% of VO2max. Also, Forjaz et al.5 have found
a greater decrement in both systolic BP and diastolic BP, and a longer duration of PEH in systolic
BP following 45 min of exercise as compared
with 25 min of exercise. Moreover, Forjaz et al.4
in other study reported that. low intensity of
endurance exercise (30% of VO2max) provoked
decrease in HR and rate pressure product (RPP:
an index of myocardial oxygen consumption).
Because BP and HR response during the recovery period can be influence by exercise intensity and duration, it is possible that a different
intensity and/ or duration of exercise also have
distinct effects on post-exercise RPP. The purpose of this investigation, therefore, was to examine BP responses, HR and RPP during recovery
from endurance and resistance exercise in order
to differentiate effects due to exercise type, duration and intensity. Although PEH might have
clinical relevance in hypertensives, the study
was conducted with healthy participants in order
to understand its physiology without pathological influences. The outcome of this investigation
may have clinical implications (cardiovascular
disturbances) such as hypertension, myocardial
ischemia or even heart failure, in addition to
being important in prescribing exercise intensity and duration for humans.
Participants
Twenty normotensive healthy young males
(mean age: 21 years) volunteered to participate
in this study. All participants were non smokers,
had no history of cardiovascular disease, were
not taking any medication and engaged in regular physical activity <2 h per week. Subjects who
presented body mass index >24 kg/m2 were
excluded. Participants were randomly divided
into endurance and resistance exercise groups
of 10 participants per each. Complete advice
Vol. 63, N. 2
MOHEBBI
40% ma non dopo esercizi all’80% di 1 ripetizione
massimale (1RM). Forjaz et al. 6, nel loro studio
hanno rilevato come
. l’ipotensione dopo esercizi eseguiti al 80% del V O2max fosse superiore e durasse
maggiormente
che dopo esercizi al 50% o al 30% del
.
V O2max. Inoltre, Forjaz et al. 5 hanno dimostrato
una riduzione sia della PA sistolica che diastolica e
una maggior durata della PEH nella PA sistolica
dopo 45 minuti di esercizi, rispetto a 25 minuti di
esercizi. Forjaz et al. (4) in un altro studio hanno
descritto come gli
. esercizi di durata a bassa intensità (30% della V O2max) determinino una riduzione della FC e del prodotto frequenza/pressione (RPP:
un indice del consumo miocardio di ossigeno).
Poiché le risposte di PA e FC nel periodo di recupero possono essere influenzate dall’intensità e durata dell’esercizio, è possibile che una differente intensità e/o durata dell’esercizio possa avere effetti distinti sulla RPP post-esercizio. L’obiettivo di questo studio era valutare le risposte di PA, FC e RPP durante il recupero da esercizi di durata e di resistenza,
per differenziare gli effetti in base al tipo di esercizio, durata e intensità. Benché la PEH potrebbe avere una rilevanza clinica nei soggetti ipertesi, lo studio è stato condotto su soggetti sani, per poterne
comprendere la fisiologia, senza influenze di alcun
quadro patologico. Il risultato di questo studio potrebbe avere implicazioni cliniche su disfunzioni cardiovascolari quali ipertensione, ischemia miocardica e anche scompenso cardiaco, oltre a essere
importante nel prescrivere ai pazienti gli esercizi
della corretta durata e intensità.
Materiali e metodi
Partecipanti
Venti soggetti maschi sani normotesi (età media
21 anni) hanno partecipato volontariamente a questo studio. Tutti i soggetti erano non fumatori, non
avevano all’anamnesi una storia di patologie cardiovascolari, non assumevano alcun farmaco e
praticavano più di due ore di attività fisica regolare alla settimana. I soggetti che presentavano un
body mass index >24 kg/m2 sono stati esclusi dallo
studio. I soggetti sono stati assegnati casualmente
nei gruppi di esercizio di durata e di resistenza,
costituiti da 10 soggetti ciascuno. A tutti i partecipanti è stata fornita una informazione completa
sui possibili rischi e complicanze legate allo studio,
e tutti i soggetti hanno fornito un consenso scritto
all’esecuzione dello studio. L’ Institutional Review
Board dell’Università ha approvato il protocollo della ricerca. Le caratteristiche fisiche e cardiovascolari
dei soggetti sono riportate nella Tabella I.
211
MOHEBBI
TABLE I.—Physical and cardiovascular characteristic of
the participants.
TABELLA I. — Caratteristiche fisiche e cardiovascolari dei
soggetti.
Misura della pressione arteriosa
about possible risks and discomfort was given
to the participants, and all of them gave their
written informed consent to participate. The
Institutional Review Board of the University
approved the research protocol. Their physical
and cardiovascular characteristics are shown in
Table I.
La PA veniva registrata dopo 5 minuti di riposo
nella posizione seduta, per tre volte nel corso di due
diverse visite al laboratorio. In occasione di ogni
visita, la PA veniva misurata sempre dallo stesso
osservatore esperto, utilizzando un sfigmomanometro a mercurio (ALPK2, Japan), considerando
la prima e quinta fase dei toni di Korotkoff come
valori sistolici e diastolici rispettivamente 4, 6. I soggetti venivano esclusi dallo studio se la media dei due
valori ottenuti ad ogni visita per la pressione sistolica e diastolica erano superiori a 139 e 89 mmHg,
rispettivamente 4.
Sappiamo che il metodo considerato gold standard per la determinazione della pressione arteriosa sia la misurazione della pressione intra-arteriosa e che il metodo dell’auscultazione tende a sottostimare questo parametro. Tuttavia, la misurazione
della pressione intra-arteriosa è una procedura
invasiva che potrebbe porre a rischio i soggetti, pertanto si raccomanda di non utilizzare tale metodica nei soggetti sani 20, 21.
Il prodotto frequenza/spressione è stato calcolato (pressione sistolica × frequenza cardiaca), poiché
è considerato un affidabile predittore della richiesta
miocardica di ossigeno 22, 23. La PA media è stata calcolata come somma della pressione sistolica + 1/3 della pressione differenziale 4.
Blood pressure measurements
Test di esercizio massimale
After a 5 min rest in the sitting position, BP
was measured three times during two different
visits to the laboratory. On the occasion of each
visit, BP was measured by the same experienced
observer using a standard mercury sphygmomanometer (ALPK2, Japan), taking the first and
the fifth phases of Korotkoff sounds as systolic
and diastolic values, respectively.4, 6 Participants
were excluded if the average of the last two values obtained during each visit for systolic and
diastolic BP was greater than 139 and 89 mmHg,
respectively.4 We are aware that intra-arterial
pressure measurement is considered the golden
standard method for assessing blood pressures
and that the auscultation method tends to underestimate this parameter. However, the intra-arterial measurement is an invasive procedure that
might put participants at risk, which leads to a recommendation to avoid its use in healthy subjects.20, 21 The rate pressure product was calculated (systolic blood pressures × heart rate), as it
is considered a reliable predictor of myocardial
oxygen demand.22, 23 Mean BP was calculated
All’inizio dello studio, i soggetti del gruppo di
durata hanno eseguito un test di esercizio massimale ergometrico, con incrementi di 30W ogni 3
minuti fino alla interruzione volontaria.
L’interruzione volontaria era definita come il punto in cui il soggetto no riusciva più a mantenere la
quantità di lavoro richiesto (>60 cicli min–1). Il consumo di ossigeno e la concentrazione di CO2 venivano registrati ad ogni atto respiratorio, utilizzando un analizzatore di gas (Quark
b2, Italia), e il
.
picco di consumo di ossigeno (VO2peak) veniva registrato come valore massimo di consumo di ossigeno
raggiunto durante il test, calcolato in un intervallo
medio di 10 secondi 4, 6.
Parameter
Age (y)
Weight (kg)
Height (cm)
BMI (kg/m2)
SBP (mmHg)
DBP (mmHg)
MBP (mmHg)
HR (bpm)
VO2peak (ml kg-1 min-1)
1 RM arm curl (kg)
1 RM hamstring curl (kg)
1 RM parallel squat (kg)
1 RM lat pull-down (kg)
1 RM bench press (kg)
212
Endurance
Group
21±2.2
65.4±4.5
171.6±3.9
22.84±0.4
110±4.4
69±3.6
82±3.4
71±2.3
38±3.4
—
—
—
—
—
Resistance
Group
22±0.8
67.2±3.4
173.6±2.4
23.27±1.2
109±2.8
68±4.2
81±3.3
73±4.7
—
22±6.7
5±8.5
95±5.3
5±3.8
72±6.7
1RM test
Almeno dieci giorni prima degli esperimenti, i
soggetti del gruppo di resistenza venivano sottoposti
al 1RM test per i cinque esercizi di resistenza dinamica con resistenza esterna (two-arm curl in ortostasi, hamstring curl, squat parallelo, pull-down
laterale da seduto e bench press supino) utilizzando un peso libero o una macchina con peso uni-
Giugno 2010
by the sum of diastolic blood pressure and one
third of pulse pressure.4
Maximal exercise test
At the beginning of the study, participants of
endurance group underwent a maximal cycle
ergometer exercise test, with 30 W increments
every 3 min until volitional exhaustion. Volitional
exhaustion was defined as the point at which
the participant could no longer maintain the
required work rate (>60 rev min–1). Oxygen consumption and carbon dioxide were measured on
a breath by breath basis, using a gas analyzer
(Quark
b2, Italy), and peak oxygen consumption
.
(VO2peak) was recorded as the highest value of
oxygen consumption achieved during the test,
calculated during an average 10s interval.4, 6
1RM test
At least 10 days prior to the experiments, participants of resistance group underwent a 1RM test
for the five dynamic constant external resistance
exercises (standing two-arm curl, hamstring curl,
parallel squat, seated lat pull-down and supine
bench press) were performed using free weights
or a universal weight machine station (hamstring
curl and seated lat pull-down). Before the test,
they underwent four familiarization sessions (3
sets, 20 repetitions of each exercise with the minimum weight allowed by the machines) in nonconsecutive days.
Study protocol
Resting protocol.To determine any potential
diurnal variations in BP, 10 participants were
selected, in a random order, performed a nonexercise control trial 2 days before the study.
During this trial, the participants were submitted
to the same experimental protocol as applied to
the exercise trials, but instead of exercise they
rested in the sitting position for 90 min. BP and
HR were measured by the same procedures.
EXERCISE PROTOCOLS. Participations of resistance
group randomly underwent three experimental
sessions: Resistance exercise at Low intensity (RL)
and High intensity (RH), and Low intensity Short
volume (RLS). In RL, participations performed 6
sets of 20 repetitions of the 5 exercises cited
above, with a workload corresponding to 40%
of 1RM, and an interval of 30s between the sets
and 60s between the exercises. In RH, they per-
Vol. 63, N. 2
MOHEBBI
versale (hamstring curl e pull-down laterale da seduto). Prima del test, i soggetti sono stati sottoposti a
quattro sessioni di familiarizzazione (3 set, 20 ripetizioni per ogni esercizio con il peso minimo concesso
dalla macchina) in giorni non consecutivi.
Protocollo di studio
Protocollo di riposo. Per poter determinare ogni
potenziale variazione della PA, sono stati selezionati 10 soggetti, in ordine casuale, per eseguire un
trial di controllo non di esercizio, due giorni prima dell’inizio dello studio.
Nel corso di questo trial i soggetti sono stati sottoposti allo stesso protocollo sperimentale che è stato poi
applicato ai trial di esercizio, ma anziché eseguire
gli esercizi dovevano restare nella posizione seduta
per 90 minuti. PA e FC venivano misurati con le
stesse procedure.
Protocollo di esercizio. I soggetti del gruppo di
resistenza sono stati casualmente sottoposti a tre
sessioni di esercizio: esercizi di resistenza a bassa
intensità (Low intensity, RL) e alta intensità (High
intensity, RH), e bassa intensità con piccoli volumi
(Low intensity Short volume, RLS)
Nell’RL i soggetti eseguivano 6 set di 20 ripetizioni dei 5 esercizi citati in precedenza, con un
carico di lavoro corrispondente al 40% di 1RM, e
un intervallo di 30 secondi tra i set e 60 secondi tra
gli esercizi. Nel RH, eseguivano 6 set di 10 ripetizioni, con un carico di lavoro corrispondente
all’80% di 1RM e un intervallo di 40 secondi tra i
set e 60 secondi tra gli esercizi. Nell’RLS i soggetti
eseguivano 3 set di 10 ripetizioni, con un carico
di lavoro corrispondente al 40% di 1RM, e un
intervallo di 30 secondi tra i set e 60 secondi tra gli
esercizi.
I soggetti dei gruppi di durata sono stati casualmente sottoposti a tre sessioni di esercizio: esercizi di
durata
. a bassa intensità (Low intensity, EL: 40%
del V O2peak
. ) e alta intensità (High intensity, EH:
80% del VO2peak), e bassa intensità con piccoli volumi (Low intensity Short volume, ELS). In questo gruppo i soggetti sedevano su una cyclette ergometrica
(Tunturi, E433) e iniziavano l’esercizio, che consisteva in 3 minuti di riscaldamento, 30 minuti (EL,
EH) o 15 minuti (ELS) di esercizio a un carico di
lavoro che determinasse
una intensità equivalente
.
al 40 o 80% del VO2peak, e 2 minuti di recupero attivo.
Tutti i trial di esercizio venivano condotti nel primo pomeriggio per controllare le variazioni circadiane della PA ed erano separate tra loro di 4 giorni. In ogni sessione, la PA di base veniva misurata
dopo 20 minuti di posizione seduta prolungata 24.
213
Baseline levels in different exercise trials were
analyzed by one-way analysis of variance for
repeated measures. BP, HR and RPP responses
after exercise were evaluated by two-way analysis of variance (ANOVA) for repeated measures.
When significance was found, LSD test was
employed. The level of significance was set at
P<0.05 for all statistical procedures. Data are
reported as mean ± SEM.
Results
During resting trial, systolic BP (–0.2±1.2
mmHg), diastolic BP (+0.3±1.3 mmHg), mean
214
Change in SBP (mmHg)
Post-exercise (min)
A
5
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
-11
-13
Pre
5
Change in DBP (mmHg)
formed 6 sets of 10 repetitions with a workload
corresponding to 80% of 1RM, with an interval of
40s between sets and 60s between the exercises.
In RLS, participations performed 3 sets of 10 repetitions with a workload corresponding to 40% of
1RM, and an interval of 30s between the sets and
60s between the exercises. Participations of
endurance group performed, in a random order,
three experimental sessions: Endurance
exercise
.
at Low intensity (EL: 40%
of
V
O
),
and
High
2peak
.
intensity (EH: 80% of VO2peak), and Low intensity Short duration (ELS). In this group, participants sat on a cycle ergometer (Tunturi, E433) and
began the exercise, which consisted of 3 min of
warm-up, 30 min (EL, EH) or 15 min (ELS) of
exercise at a workload to result
in an intensity
.
equivalent to 40 or 80% of VO2peak, and 2 min of
active recovery.
All exercise trials were conducted in the early
afternoon to control for diurnal variation in BP
and each separated by a minimum of 4 days. In
each session, baseline BP was measured after 20
min in the sitting position .24 After exercise trials,
participants rested in the sitting position for 90
min and during this time BP was measured at 10
min intervals. BP was recorded by the same
observer in all exercise trials, using a standard
mercury sphygmomanometer. HR was monitored
during exercise by Polar (S810), recovery by electrocardiography (ECGTEB, SM300) and it was
recorded simultaneously to BP measurements.
Participants were instructed not to exercise 48 h
prior to the exercise trials, and to maintain similar activities and meal patterns. Ambient temperature was controlled between 22 and 24°C.
10
20
30
40
50
60
70
80
90
EL
ELS
RL
RLS
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
B
-11
5
Change in MBP (mmHg)
MOHEBBI
-1
C
-9
3
1
-3
-5
-7
Figure 1.—Post-exercise systolic (SBP), mean (MBP) and
diastolic (DBP) BP changes following EL, ELS, RL and RLS
exercise trials. *Significantly different from pre-exercise
(p<0.05); † significantly different from the RL and RLS exercise trials (p<0.05).
Figura 1. — Alterazioni post-esercizio della pressione arteriosa sistolica (Post-exercise systolic, SBP), media (mean,
MBP) e diastolica (diastolic, DBP) in seguito a trial di esercizio EL, ELS, RL e RLS. *Significativamente differente rispetto al pre-esercizio (p<0.05); † significativamente differente rispetto ai trial di esercizio RL e RLS (p<0.05).
Dopo i trial di esercizio, i soggetti riposavano nella
posizione seduta per 90 minuti e in questo periodo
la PA veniva misurata a intervalli di 10 minuti. La
PA veniva misurata dallo stesso osservatore in tutti
i trial di esercizio, utilizzando uno sfigmomanometro a mercurio standard. La FC veniva monitorata durante gli esercizi con un Polar (S810), e
durante il recupero con un elettrocardiografo (ECGTEB, SM300) e veniva misurata simultaneamente
alla misura della PA. I soggetti erano istruiti a non
esercitarsi 48 ore prima dei trial, e a mantenere
attività e alimentazione costanti. La temperatura
Giugno 2010
Change in SBP (mmHg)
Post-exercise (min)
A
5
3
1
-1
-3
-5
-7
-9
-11
-13
Pre
10
5
B
20
30
40
50
60
70
80
90
MOHEBBI
dell’ambiente era verificata e mantenuta tra 22 e
24°C.
Analisi statistica
EL
EH
RL
RH
3
1
I livelli di baseline nei diversi trial di esercizio
venivano analizzati con un’analisi di varianza
one-way per misurazioni ripetute. Le risposte post
esercizio di PA, FC e RPP venivano analizzate con
un’analisi di varianza two-way (ANOVA) per misurazioni ripetute. Quando veniva rilevato un dato
di significatività, si utilizzava il test LSD. Il livello di
significatività era stato posto a P<0.05 per tutte le procedure statistiche. I dati sono riportati come media
± SEM.
-1
Risultati
-3
-5
Nei trial di riposo, non si osservavano alterazioni significative (P<0.05) di: PA sistolica (–0,2±1,2
mmHg), PA diastolica (+0,3±1,3 mmHg), PA media
(+0,1±2,4 mmHg), FC (+0,2±3,4 bpm) e RPP
(–0,4±4,7 bpm/mmHg)
-7
-9
-11
Change in MBP (mmHg)
5
-1
C
-9
3
Pressione arteriosa
1
-3
-5
-7
Figure 2.—Post-exercise systolic (SBP), mean (MBP) and
diastolic (DBP) BP changes following EL, EH, RL and RH
exercise trials. *Significantly different from pre-exercise
(p<0.05); † significantly different from the RL and RH exercise trials (p<0.05).
Figura 2. — Alterazioni post-esercizio della pressione arteriosa sistolica (Post-exercise systolic, SBP), media (mean,
MBP) e diastolica (diastolic, DBP) in seguito a trial di esercizio EL, EH, RL e RH. * Significativamente differente rispetto al pre-esercizio (p<0.05); † significativamente differente rispetto ai trial di esercizio RL e RH (p<0.05).
BP (+0.1±2.4 mmHg), HR (+0.2±3.4 bpm) and
RPP (–0.4±4.7 bpm/mmHg) did not change significantly (P<0.05).
Blood pressure
The observed systolic BP and diastolic BP
changes in all the exercise trials are shown in
Figures 1 and 2. Baseline systolic BP and diastolic
BP were similar in all exercise trials. In endurance
sessions, BP after EL (systolic BP: –7.2±6.3; diastolic BP: –5.0±4.3 mmHg), EH (systolic BP:
Vol. 63, N. 2
Le alterazioni osservate della PA sistolica e diastolica nei trial di esercizio sono riportati nelle Figure
1 e 2. Le PA sistolica e diastolica di base erano simili in tutti i trial di esercizio.
Nelle sessioni di durata, si osservava una diminuzione di PA dopo EL (PA sistolica: –7,2±6,3; PA
diastolica: –5,0±4,3 mmHg), dopo EH (PA sistolica: –7,1±5,8; PA diastolica: –4,9±3,3 mmHg) e dopo
ELS (PA sistolica: –6,9±3,5; PA diastolica: –5,2±4,8
mmHg), in modo simile per ogni intervallo di tempo, in confronto ai valori a riposo (P<0.05). Nelle sessioni di resistenza, la PA sistolica post-esercizio
mostrava una riduzione significativa dopo RL
(–6,8±3,8 mmHg), dopo RH (–7,1±4,5 mmHg) e
dopo RLS (–6,9±4,4 mmHg), che durava 60 minuti. La PA diastolica post-esercizio, invece, non mostrava alcun cambiamento dopo i trial di esercizio.
Frequenza cardiaca
Le alterazioni della FC per tutti i trial di esercizio
sono riportati nella Figura 3. il valore di base della
FC era simile in tutti i trial di esercizio. Confrontata
con i valori pre-esercizio, la FC rimaneva significativamente al di sotto dei valori di base, dopo esercizio (30 minuti per EL e RL; 60 minuti per EH e
RH). Il trial EL determinava una diminuzione della FC HR (?3,1±5,8 bpm), dai 70 ai 90 minuti postesercizio, ma questa riduzione non era statisticamente significativa (P>0.05).
215
–7.1±5.8; diastolic BP: –4.9±3.3 mmHg) and ELS
(systolic BP: –6.9±3.5; diastolic BP: –5.2±4.8
mmHg) decreased similarly at all time points
compared to the resting value (P<0.05). In resistance sessions, post-exercise systolic BP values
showed a significant decrease after RL (–6.8±3.8
mmHg), RH (–7.1±4.5 mmHg) and RLS (–6.9±4.4
mmHg), that lasted up to 60 min. However, postexercise diastolic BP presented no change after
all resistance trials.
Change in HR (bpm)
MOHEBBI
A
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
EL
EH
RL
RH
Heart rate
The observed HR changes in all the exercise trials are shown in Figure 3. Baseline HR was similar in all exercise trials. Compared to the preexercise values, HR remained significantly above
baseline values after exercise trials (30 min for EL
and RL; 60 min for EH and RH). The EL trial provoked a decrease in HR (–3.1±5.8 bpm), at 70
through 90 min, but this decrease was not statistically significant (P>0.05).
Rate pressure product
The observed RPP changes in all the exercise
trials are shown in Figure 3. Baseline RPP was
similar in all exercise trials. The RPP remained significantly above baseline values after exercise
trials (30 min for EL and RL; 50 min for EH and
RH).
2550
2050
1550
1050
550
50
-450
-950
B
-1450
Pre
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Post-exercise (min)
Figure 3.—Post-exercise heart rate (HR) and rate pressure product (RPP) changes following EL, EH, RL and RH
exercise trials. * Significantly different from pre-exercise
(p<0.05); § significantly different from the EH and RL exercise trials (p<0.05).
Figura 3. — Alterazioni post-esercizio della frequenza cardiaca (heart rate, HR) e rate pressure product (RPP) in
seguito a trial di esercizio EL, EH, RL e RH.
*Significativamente differente rispetto al pre-esercizio
(p<0.05); † Significativamente differente rispetto ai trial
di esercizio EH e RL (p<0.05).
Rate pressure product
Discussion
The main findings of this study were: (a) a
single bout of endurance and resistance exercise
provoked PEH in young normotensive humans;
however, decrease of systolic BP following resistance exercise were shorter in duration compared
to endurance exercise, and diastolic BP was significantly reduced only after endurance exercise;
(b) intensity and duration/volume of exercise
does not plays a significant role in the magnitude and duration of PEH; (c) mild endurance
exercise (EL), decreased HR and RPP levels during the recovery period, although this decrease
was not statistically significant. The absence of a
BP fall during the non-exercise control trial shows
that, in fact, the decreased BP levels after exercise
are due to the exercise effect and not to the normal diurnal BP variations.
Based on previous studies, the effect of resis-
216
Le alterazioni osservate del RPP per tutti i trial di
esercizio sono riportati nella Figura 3. Il valore di
base del RPP era simile in tutti i trial di esercizio.
Confrontata con i valori pre-esercizio, la FC rimaneva significativamente al di sotto dei valori di base,
dopo i trial di esercizio (30 minuti per EL e RL; 50
minuti per EH e RH).
Discussione
Le scoperte principali di questo studio sono: (a)
una singola esercitazione di durata e resistenza
determina un PEH nei soggetti giovani normotesi;
tuttavia, la riduzione della PA sistolica in seguito a
esercizi di resistenza era di minor durata rispetto agli
esercizi di durata, e la PA diastolica si riduce significativamente solo dopo gli esercizi di durata; (b) l’intensità e la durata/volume dell’esercizio non gioca
un ruolo significativo nell’ampiezza e durata del
PEH; (c) gli esercizi di durata media (EL) riducono
Giugno 2010
tance exercise on recovery BP is not well understood. As some studies reported increase,9 maintenance,10 or even decrease 11, 19 of the postresistance exercise BP. Our data showed that
resistance exercise performed at 40 or 80% of
1RM in 3 and 6 sets provoked similar hypotension
during the recovery period. Conflicting results
regarding recovery BP may be related to the
investigated population. We used untrained participants, whereas subjects of other studies 9, 11
were trained. Exercise training provokes changes
in vasodilator capacity 25 and regulation of arterial pressure 26 which may influence the recovery
BP. Moreover, resistance protocols typically differ among studies and these differences are likely to be responsible for some of the variations
seen in the results.
A number of previous studies shown PEH
was greater and lasted longer after more intense
and long endurance exercise.6, 7, 13 However,
this was not the case in the present study, in
which
exercise performed at 40% or 80% of
.
VO2peak/or 15 and 30 min provoked similar PEH.
In our study participants were young normotensive humans while in other studies participants were older hypertensive 13 or were
trained.6, 7, 12 It is well understood that older
and hypertensive subjects have vascular musculature alterations and decreased baroreceptor sensitivity 1, 27 which may modify post-exercise hemodynamic responses.
The present study was not designed to examine possible mechanisms by which type, intensity
or duration exercise acutely lowers BP. It has
been demonstrated that PEH relates to the arterial and cardiopulmonary baroreflexes and it has
been reported that sinoaortic denervation prevents PEH.3 Also, Halliwil et al.28 have shown
that vascular responsiveness to a-adrenergic stimulation is blunted after acute exercise. This
response alone would facilitate vasodilatation
and reductions in peripheral resistance. Thus the
final outcome of this mechanism is a reduction in
post-exercise BP. Moreover, the vasodilatory
response,12 the decrease in blood volume,29 the
release of nitric oxide, prostaglandins, adenosine, and ATP augmented during exercise and
would also facilitate peripheral vasodilatation
after acute exercise,30 and may play a role in the
fall of post-exercise BP. However, it is apparent
from our study that low intensity (EL and RL) and
low duration (ELS) or low volume (RLS) of exercise are sufficient stimulus to evoke the neural
Vol. 63, N. 2
MOHEBBI
la FC e RPP nel periodo di recupero, anche se questa riduzione non risulta statisticamente significativa. L’assenza di una caduta della PA nei trial di
controllo di non esercizio mostra che, in effetti, la
riduzione della PA dopo esercizio deriva dall’esercizio stesso e non dalla normale variazione diurna
della PA.
Secondo studi precedenti, l’effetto degli esercizi di
resistenza sulla PA in recupero non è ben compresa, con studi che riportano un aumento 9, un mantenimento 10 oppure una riduzione 11, 19 della PA
dopo esercizi di resistenza. I nostri dai mostrano
come l’esercizio di resistenza eseguito al 40% o 80%
del 1RM in 3 e 6 set determina una ipotensione simile nel periodo di recupero. I risultati conflittuali
riguardo alla PA nel recupero potrebbero essere
legati alla popolazioni utilizzate dagli studi. Noi
abbiamo utilizzato soggetti non allenati, mentre i
soggetti di altri studi erano allenati 9, 11. L’allenamento di esercizio determina alterazioni nella capacità vasodilatatoria 25 e nella regolazione della pressione arteriosa 26, che potrebbero influenzare la PA
del recupero. Inoltre, i protocolli di resistenza tipicamente differiscono tra uno studio e l’altro, e queste differenze possono essere responsabili per alcune delle alterazioni osservate nei risultati.
Un certo numero di studi precedenti hanno
mostrato che la PEH era maggiore e durava più a
lungo dopo esercizi più intensi e di maggior durata 6, 7, 13. Tuttavia, questo non è stato rilevato nel presente. studio, in cui gli esercizi eseguiti al 40% o 80%
del V O2peak, e per 15 o 30 minuti ottenevano PEH
simili. Nel nostro studio i soggetti erano giovani normotesi, mentre in altri studi i partecipanti erano
ipertesi anziani 13 o erano allenati 6, 7, 12. E’ noto che
nei soggetti anziani e ipertesi sono presenti alterazioni della muscolatura dei vasi e una riduzione della sensibilità dei barocettori 1, 27 che potrebbe alterare le risposte emodinamiche post-esercizio.
Questo studio non è stato disegnato per valutare
i possibili meccanismi attraverso i quali il tipo, l’intensità o la durata dell’esercizio riduce in acuto la
PA. E’ stato dimostrato che la PEH correla ai riflessi pressori arteriosi e cardiopolmonari ed è stato
descritto come la denervazione senoaortica prevenga la PEH 3. Inoltre, Halliwil et al. 28 hanno
dimostrato che la responsività agli stimoli a-adrenergici è ridotta dopo l’esercizio acuto. Questa risposta, da sola potrebbe facilitare la vasodilatazione e
riduzione della vasocostrizione periferica. Pertanto
l’effetto finale di questo meccanismo è una riduzione della PA post-esercizio. Inoltre, la risposta
vasodilatatoria 12, la riduzione del volume ematico 29, il rilascio di ossido nitrico, prostaglandine,
adenosina, e ATP aumentano durante l’esercizio e
potrebbero favorire la vasodilatazione periferica
217
MOHEBBI
and vascular changes that have been postulated
to result in PEH after higher intensity exercise.
Further work is needed to better clarify how different doses of exercise influence the mechanisms for the immediate BP-lowering effects of
exercise.
Previous studies on young normotensive
humans,4, 6, 12-14 have shown controversial results
in regard to HR behavior during post-exercise
period. The present results suggest that this controversy may be related to intensity or type of
exercise, since we observed that only mild
endurance exercise (EL) provoked bradycardia
during the recovery period, although this decrease
was not statistically significant but this may have
been due to the large intersubject variability and
small sample size. As Chen et al.14 observed a
decrease in sympathetic tone to the heart after
mild exercise in spontaneously hypertensive rats;
it is possible that bradycardia after EL (mild exercise) in this study has been due to reduction in
sympathetic nerve activity to the heart.
. Our results
showed that intense exercise (80% VO2peak and/or
80% 1RM) can increase post-exercise HR until at
least 60 min, which was consistent with the previous studies.4, 6, 19 It is well understood that muscle metabolites and heat accumulation are directly related to exercise intensity, and sweating rate
is greater during more intense exercise.4, 18 In
addition, the increased local muscle metabolites
and/or heat production are also potential stimuli
for the increased HR responses after high intensity exercise.4
The concept that the product of systolic BP
and HR (i.e., RPP) is well correlated to myocardium oxygen consumption in young healthy and
cardiac patients 22, 31 has been well established.
The present study demonstrated that an acute
bout of mild endurance exercise (EL) may
decrease the post-exercise RPP below resting levels. Hence it reduces myocardial oxygen consumption and, consequently, the cardiovascular
risks after exercise.
In conclusion, although more work is warranted accurately to describe the characteristics of
PEH, it seems plausible that acute exercise may aid
in the non-pharmacological control of hypertension. It appears that the intensity and duration or
volume
. of exercise need not to be greater than
40% VO2peak/1RM and 15 min/3 set, respectively.
Vigorous exercise acutely and transiently can
increase the risk of sudden cardiac death and
acute myocardial infarction in susceptible indi-
218
dopo esercizio acuto 30, e potrebbe giocare un ruolo nella caduta della PA post-esercizio. Tuttavia,
dal nostro studio risulta che basse intensità (EL e
RL) e bassa durata (ELS) o basso volume (RLS) di
esercizio costituiscono stimoli sufficienti per evocare le modifiche neurali e vascolari che sono state
suggerite come causa del PEH dopo esercizi ad alta
intensità. Sono necessari ulteriori studi per chiarire come diverse dosi di esercizio influenzino i meccanismi della immediata riduzione della PA in
seguito ad esercizio.
Studi precedenti su soggetti umani normotesi 4, 6,
12-14 hanno mostrato risultati controversi riguardo
il comportamento della FC nel periodo post-esercizio.
I risultati presenti suggeriscono che la controversia
possa essere correlata all’intensità o al tipo di esercizio, poiché abbiamo osservato che solo l’esercizio
di durata media (EL) determinava una bradicardia
durante il periodo di recupero. Benché questa differenza non risultasse statisticamente significativa,
questo potrebbe essere dovuto all’ampia variabilità
intersoggetto alla ridotta ampiezza del campione.
Avendo Chen et al. 14 osservato una riduzione del
tono simpatico del cuore dopo esercizio medio in
topi spontaneamente ipertesi, è possibile che la bradicardia dopo EL in questo studio fosse dovuta alla
riduzione dell’attività nervosa simpatica del cuore.
I nostri risultati
hanno mostrato che l’esercizio inten.
so (80% VO2peak e/o 80% 1RM) può aumentare la FC
post-esercizio per un periodo fino a 60 minuti, in
accordo con gli studi precedenti 4, 6, 19. E’ noto che
l’accumulo di metaboliti muscolari e calore sia direttamente correlato all’intensità dell’esercizio, e la
sudorazione aumenta durante l’esercizio più intenso 4, 18. Inoltre l’aumento di metaboliti muscolari e
calore sono anche potenziali stimoli per un aumento della FC in seguito a esercizi di alta intensità 4.
Il concetto che il prodotto di PA sistolica × FC
(cioè, il RPP) sia strettamente correlato al consumo
miocardio di ossigeno sia nei pazienti sani che cardiopatici 22, 31 è stato documentato. Questo studio ha
dimostrato che una sessione acuta di esercizio medio
(EL) potrebbe ridurre il RPP al di sotto dei valori a
riposo. Pertanto riduce il consumo miocardio di
ossigeno e conseguentemente il rischio cardiovascolare dopo esercizio.
In conclusione, nonostante siano necessari ulteriori studi per descrivere accuratamente le caratteristiche del PEH, sembra plausibile che l’esercizio
acuto possa fornire un aiuto nel controllo non farmacologico dell’ipertensione. Sembra che l’intensità e la durata o il volume dell’esercizio non debbano
superare rispettivamente il 40% del
.
VO2peak/1RM e 15 minuti/3 set. L’esercizio vigoroso
può aumentare in acuto e in modo transitorio il
rischio di morte improvvisa cardiaca e di infarto
Giugno 2010
viduals.32 Moreover, hypertensive individuals are
15
at greater risk of acute
. cardiovascular events.
This intensity (40% VO2peak) for endurance exercise could be equated to a brisk walk, which is a
readily attainable exercise for most hypertensive
individuals. Some evidence has suggested that
PEH may persist for up to 22 h.1 If this duration
of response is achieved with the exercise indicated here, a regimen of mild exercise (especially endurance exercise) may be helpful for the
management of hypertension.
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MOHEBBI
miocardio acuto nei soggetti a rischio 32. Inoltre gli
individui ipertesi hanno un rischio aumentato di
eventi
cardiaci acuti 15. Questa intensità (40%
.
VO2peak) per gli esercizi di durata può essere paragonata a una passeggiata sostenuta, che rappresenta un esercizio fattibile per la maggioranza dei
soggetti ipertesi. Alcune evidenze suggeriscono che
il PEH possa durare fino a 22 ore 1. Se questa durata della risposta è ottenibile con l’esercizio qui indicato, un regime di esercizio moderato (specialmente
di esercizio di durata) potrebbe rivelarsi utile per
la gestione dell’ipertensione.
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Acknowledgments.—We gratefully acknowledge the volunteers involved in this study. We also thank our laboratory team for
technical assistance.
Received on October 5, 2009 - Accepted for publication on May 3, 2010.
Corresponding author: H. Faraji (MSc), Department of Physical Education & Sport Science, Azad University Branch of Marivan,
Islamic Azad University of Marivan, Marivan, Iran. E-mail: [email protected]
Vol. 63, N. 2
219
MED SPORT 2010;63:221-37
Gender differences in neuromotor fitness
of rural South African children
Differenze legate al sesso nella fitness neuromotoria
di bambini del Sud Africa rurale
L. O. AMUSA, D. T. GOON, A. K. AMEY
Centre for Biokinetics, Recreation and Sport Science, University of Venda, Thohoyandou, South Africa
SUMMARY
Aim. Several studies have shown that physical fitness in childhood and adolescence is associated with cardiovascular
risk in adulthood, and some of these studies have also expressed declined levels of fitness in children nowadays. The
study aimed to evaluate gender related neuromotor activities of rural South African school children in Tshannda.
Methods. Body mass, stature and performance on neuromotor fitness items were measured using the modified EUROFIT
and AAPHERD battery of tests in a representative sample of Tshannda children (n = 409; 193 boys and 216 girls).
Results. The sit-and-reach test which measures the lower back/upper thigh flexibility indicated a significant sex mean
difference between boys (26.4±5.3 cm) and girls (29.3±5.1 cm) (p <0.05). The sit-up test was 27.7±9.7 and 28.7±10.0
for the boys and girls, respectively, which indicated slight significant difference. Boys at all grades had significantly higher push-up (30.8±9.2) compared to girls (26.2±8.9) (p =0.05). The right hand grip test showed a significant mean difference between boys (12.2±11.1 kg) and girls (9.2±8.5 kg) (p<0.05). The right arm grip test indicated that boys had a
slightly higher, but significant grip (18.1±9.8) strength, compared to girls (17.1±10.0) (p<0.05). Similarly, boys performed
significantly better (120.6±25.6) than the girls (114.7±22.8) (p<0.05) in standing broad jump. In the 50m sprint, girls
had higher (11.1±1.6) mean values than boys (10.6±1.2), although the difference was practically insignificant. Standing
broad jump increased with increasing grade levels in boys; the same pattern was observed in girls, except at grade 5
where it declines before increasing again. The 50 m sprint decreases with increasing grade levels in both sexes. Agility
shows a downward trend in both sexes and across grade levels
Results. Progressive increase/improvement in the neuromotor performance values was noticeable from grades 1-7.
Generally, boys performed higher in tests requiring moving the body, power and strength than girls. Girls were superior to boys in the tests of flexibility. Gender differences in neuromotor fitness were observable, which stresses the importance of our data in the establishment of gender-specific normative data.
KEY WORDS: Physical fitness - Motor performance - Rural children - South Africa.
RIASSUNTO
Obiettivo. Numerosi studi hanno dimostrato che la fitness fisica nell’infanzia e nell’adolescenza è associata con il
rischio cardiovascolare in età adulta, e alcuni di questi studi hanno anche espresso livelli ridotti di fitness in bambini
al giorno d’oggi. L’obiettivo di questo studio era di valutare le attività neuromotorie correlate al sesso di bambini provenienti da scuole del Sud Africa rurale in Tshannda.
Metodi. La massa corporea, la statura e la performance in diversi aspetti della fitness neuromotoria sono stati misurati
utilizzando i test EUROFIT e AAPHERD modificati in un campione rappresentativo di bambini di Tshannda (n = 409;
193 bambini e 216 bambine).
Vol. 63, N. 2
221
AMUSA
GENDER DIFFERENCES IN NEUROMOTOR FITNESS OF RURAL SOUTH AFRICAN CHILDREN
Risultati. Il sit-and-reach test che misura la flessibiltà della parte inferiore del dorso e dei muscoli posteriori della coscia
ha riportato una differenza statisticamente significativa correlata al sesso tra bambini (26,4±5,3 cm) e bambine (29,3±5,1
cm) (p <0,05). Il test degli addominali ha riportato valori di 27,7±9,7 e 28,7±10,0 per i bambini e per le bambine, rispettivamente, con una differenza scarsamente significativa. I bambini di qualsiasi grado hanno riportato un valore di piegamenti sulle braccia significativamente superiore (30,8±9,2) rispetto alla bambine (26,2±8,9) (p =0,05). Il test della forza di contrazione della mano destra ha evidenziato una differenza media statisticamente significativa tra i bambini
(12,2±11,1 kg) e le bambine (9,2±8,5 kg) (p<0,05). Il testi di contrazione del braccio destro ha evidenziato una forza
di presa leggermente superiore, ma significativa, dei bambini (18.1±9.8), rispetto alle bambine (17,1±10,0) (p<0,05).
Analogamente, i bambini hanno effettuato in maniera significativamente migliore (120,6±25,6) rispetto alle bambine
(114,7±22,8) (p<0,05) il test del salto in lungo da fermo. Nello sprint sui 50 m, le bambine hanno riportato valori medi
superiori (11,1±1,6) rispetto ai bambini (10,6±1,2), sebbene la differenza sia risultata sostanzialmente insignificante.
La performance del salto in lungo da fermo aumentava con l’aumento dei livelli di classe nei bambini; lo stesso andamento è stato osservato nelle bambine, eccezion fatta per la classe 5, in cui esso diminuisce per poi crescere nuovamente. Lo sprint sui 50 m diminuisce con l’aumentare dei livelli di classe in entrambi I sessi. L’agilità ha mostrato un
trend verso il basso in entrambi i sessi e lungo i livelli di classe.
Conclusioni. Il progressivo incremento/miglioramento dei valori di performance neuromotoria è stato notevole dalla
classe 1 alla classe 7. In generale, i bambini hanno ottenuto una performance migliore nei tests che richiedevano il movimento del corpo, potenza e forza, rispetto alla bambine. Queste ultime sono risultate superiori ai bambini nei tests di
flessibilità. Il fatto che siano state rimarcate differenze legate al sesso nella fitness neuromotoria sottolinea l’importanza dei nostri dati nello stabilire dati normativi sesso-specifici.
PAROLE CHIAVE: Storia familiare - Diabete di tipo 2, genetica - Attività fisica - Massima potenza aerobica.
R
ecent findings suggest that children with low
motor competence are less physically active,
and also at increased risk for obesity,1,2 coronary
vascular disease,3 and compromised physical fitness levels, in particular cardiorespiratory
endurance, muscular strength and endurance,
flexibility,4 and body composition.4,5 In this
regard, efforts aimed at promoting high levels of
fitness in today’s youth should be a priority. Most
studies on physical fitness focused on aerobic
fitness to the neglect of neuromotor fitness (i.e.
muscle strength, flexibility, speed of movement,
and coordination), reporting low declined levels of fitness in children nowadays 6,7 while others report no differences.8-10 Children engaged
in a variety of physical activities involving highintensity bursts such as jumping, sprinting, climbing, skipping, rolling and catching. A decline in
neuromotor fitness of children could negatively
impact on their daily physical activity levels. The
relationship between physical activity (PA) and
health status of children and youth has been well
documented.11-16 There is sufficient evidence
from these studies that regular PA among other
benefits provides children with important physical, mental and social health benefits, gives youth
opportunity for self-expression, build self-confidence, feeling of achievement, social interaction
and integration, as well as fosters the adoption of
other healthy behavior including avoidance of
222
D
ati recenti suggeriscono che i bambini con
ridotta capacità motoria sono meno fisicamente
attivi, e anche a maggior rischio di sviluppare obesità,1, 2 patologie coronariche,3 e compromettere i
livelli di fitness fisica, in particolare in termini di
resistenza cardiorespiratoria, forza e resistenza
muscolare, flessibilità,4 e composizione corporea.4, 5
A tale riguardo, sforzi orientati a promuovere elevati livelli di fitness nella gioventù attuale dovrebbero rappresentare una priorità. La maggior parte
degli studi sulla fitness fisica si sono focalizzati sulla fitness aerobica, trascurando la fitness neuromotoria (forza muscolare, flessibilità, velocità di movimento, e coordinazione), riportando bassi livelli di
fitness nei bambini 6, 7 mentre altri non riportano differenze.8-10 I bambini erano impegnati in diverse
attività fisiche ad elevata intensità come il salto, lo
sprint, l’arrampicata, il rotolamento e la lotta. Una
riduzione della fitness neuromotoria nei bambini
può avere un impatto negativo sui loro livelli di attività fisica quotidiana. La relazione tra l’attività fisica (AF) e stato di salute dei bambini e degli adolescenti è già stata ben documentata.11-16 Vi è sufficiente evidenza da questi studi che l’AF regolare tra
gli altri benefici procura importanti benefici in termini di salute fisica, mentale e sociale, fornisce l’opportunità ai giovani di esprimere se stessi, costruire
una fiducia in se stessi, raggiungere un senso di realizzazione, interazione ed integrazione sociale, come
pure promuove l’adozione di un altro stile di vita, evitando l’assunzione di tabacco, alcool, droghe e un
Giugno 2010
tobacco, alcohol and drug use and violent behavior. These positive effects help counteract the
risks and harm caused by demanding, competitive, stressful and sedentary way of life that is
common in most children today.17 Ironically,
many factors prevent today’s children and youth
from being regularly physically active-lack of
time and motivation, insufficient support and
guidance from adults, lack of safe environment
and facilities, and technology including playing
computer games and watching television.
It has been reported that children who are
proficient at performing motor skills may participate more in the type of activities likely to
enhance their fitness levels.18 Improvements in
muscular fitness and speed/agility, rather than
aerobic fitness, seem to have a positive effect on
skeletal health.19 Thus, neuromotor fitness may be
just as important as aerobic fitness in maintaining
overall health and function.20 Understanding the
fitness levels of children may make fitness promoting-interventions more effective and, thus,
improve the present and future health of children. Additionally, the data could be harnessed
by the physical education teachers and sports
coaches and used to identify talented children
who could be trained for competitive sports. The
purpose of this study was to examine sex and
gender differences in motor fitness among pupils
(1-7 grades) attending primary schools in
Tshannda, Vhembe district, Limpopo, South
Africa. It is hypothesized that boys would be
more active than girls.
AMUSA
comportamento violento. Questi effetti positivi aiutano
a controbilanciare i rischi e pericoli derivanti da
uno stile di vita esigente, competitivo, stressante e
sedentario, che è comune nella maggior parte dei
bambini di oggi.17 Ironicamente, numerosi fattori
impediscono ai bambini ed adolescenti di oggi di
essere fisicamente attivi con regolarità a causa della mancanza di tempo e motivazione, insufficiente
supporto e assistenza da parte degli adulti, mancanza di un ambiente e di strutture sicure, e della tecnologia comprensiva di video giochi e televisione.
È stato riportato che i bambini che sono abili nelle attività motorie parteciperebbero maggiormente
nel tipo di attività per migliorare i loro livelli di fitness.18 Miglioramenti nella fitness muscolare e nella velocità/agilità, piuttosto che nella fitness aerobica
sembrerebbero avere un effetto positivo sullo scheletro.19 Pertanto, la fitness neuromotoria sarebbe
importante tanto quanto la fitness aerobica nel
mantenere lo stato di salute e la funzione generale.20
La comprensione dei livelli di fitness dei bambini
potrebbe rendere gli interventi che promuovono fitness maggiormente efficaci e, pertanto, migliorare
la salute attuale e futura dei bambini. Inoltre, i dati
potrebbero essere appresi dagli insegnanti di educazione fisica e da allenatori sportive ed utilizzati
per identificare bambini con talento che potrebbero essere allenati per attività sportive competitive.
L’obiettivo di questo studio era di esaminare le differenze relative al sesso nella fitness motoria tra
bambini (1-7 classi) che frequentavano le scuole
primarie a Tshannda, distretto di Vhembe, Limpopo,
Sud Africa. È stata formulata l’ipotesi che i bambini fossero più attivi delle bambine.
Materiali e metodi
Disegno dello studio e localizzazione geografica
Study design and geographic location
This was a longitudinal cross-sectional study
among primary school children attending public
schools in Tshannda area of Mutale Municipality,
Limpopo Province, South Africa. The study was
conducted in Tshannda area of Mutale Municipality in Vhembe District. This location is unique in
that it can be described as a “traditional” rural
environment. Tshannda is in the far north-east
of South Africa close to Mozambique border. The
population which is mainly Tshivenda and
XiTsonga relies mainly on subsistence farming
and very meager financial support from males
of the families working as migrant labourers within the mining sectors in the South and Gauteng.
Vol. 63, N. 2
Si tratta di uno studio longitudinale cross-sezionale su bambini della scuola primaria pubblica
nell’area di Tshannda della Municipalità di Mutale,
Provincia di Limpopo, Sud Africa. Questo studio è
stato condotto nell’area di Tshannda della
Municipalità di Mutale nel distretto di Vhembe.
Questa zona è unica poiché essa può essere descritta come un ambiente rurale “tradizionale”.
Tshannda è localizzata nell’estremo nord est del
Sud Africa vicino al confine con il Mozambico. La
popolazione che è costituita per lo più da Tshivenda
e XiTsonga vive soprattutto sull’agricoltura di sussistenza e su un supporto finanziario estremamente misero da parte dei soggetti maschi delle famiglie che lavorano come lavoratori emigranti nei settori minerari nel Sud e Gauteng.
223
AMUSA
TABLE I.—The proportion of sampled participants from
the 10 sampled schools.
TABELLA I. — La proporzione dei partecipanti provenienti da 10 scuole campione.
School
Boys
Girls
Total
Tshavhadinda Primary School
Tshandama Primary School
Mufulwi Primary School
Guyuni Primary School
Fefe Primary School
Mavhode Primary School
Tshitandani Primary School
Gogogo Primary School
Musunda Primary School
Nwanedi Primary School
28
76
32
26
10
22
20
39
18
18
29
76
35
20
13
17
13
34
16
17
57
152
67
46
23
39
33
73
34
35
289
270
559
Total
Popolazione e campione
La popolazione in studio comprendeva tutte le 7
classi di bambini che frequentavano le 181 scuole
primarie pubbliche sulla lista SNAP 2004 Vhembe
District (sotto il patrocinio delle Divisioni di Finanza,
Risorse umane e Pianificazione delle strutture,
Dipartimento di Educazione). I partecipanti erano
tutti bambini che frequentavano le scuole primarie
nel Circuito di Tshannda della Municipalità di
Mutale. La scelta di scuole e classi dipendeva per lo
più dall’elenco ricevuto dal Distretto Dipartimento
di Educazione e dal Circuito. Le scuole selezionate
non erano differenti dalle altre scuole della zona.
Tutte le scuole della zona erano scuole pubbliche.
Tutte devono far fronte a simili scarse condizioni
socio-economiche, di strutture ed infrastrutture. La
cooperazione di genitori, direttori, insegnanti e
alunni è stata eccellente.
Population and sample
Strategia di campionamento
The study population comprised all grades 17 public school learners attending the 181 schools
on the SNAP 2004 Vhembe District list (complied
by Finance, Human Resource and Facilities
Planning Divisions, Department of Education).
The participants were all children attending primary schools in Tshannda Circuit of Mutale
Mucipality. The choice of schools and grades
depended mostly on the schedule of schools
received from the District Department of
Education and the Circuit. The schools chosen
were not different from the other schools in the
area. All the schools in the area were government schools. They all have to cope with similar
poor socio-economic including facilities and infrastructures. The cooperation of parents, principals, teachers and learners was excellent.
Il campione è stato definito utilizzando il numero di soggetti iscritti in ciascuna scuola. Scuole private indipendenti sono state escluse dalla popolazione di studio poiché gli allievi di queste scuole
costituiscono una percentuale molto modesta della
popolazione di studio. Questo studio ha utilizzato
una strategia di campionamento stratificata, in
due stadi. Questa procedura garantisce una adeguata rappresentanza della popolazione dello studio nel campione. La procedura ha previsto la sistemazione della popolazione in studio in scuole e
cluster di classi.
La prima fase è consistita nella selezione casuale delle scuole con una probabilità proporzionale
alle dimensioni e all’iscrizione di ciascuna scuola.
La seconda fase ha previsto la selezioni delle classi
all’interno delle scuole partecipanti in maniera sistematica e con uguale probabilità di partecipare. Ciò
ha permesso a tutti gli allievi nelle classi selezionate di partecipare allo studio. È stato ipotizzato che un
campione del 25% fosse auspicabile per lo studio. La
Tabella I mostra le dimensioni di ciascuna scuola
selezionata per sesso. La Tabella 1 mostra la proporzione di partecipanti provenienti dalle 10 scuole selezionate. Tuttavia, a causa dell’assenteismo e
dei dati incompleti di 150 partecipanti, 409 partecipanti (193 bambini e 216 bambine) hanno completato i tests e i loro dati sono stati utilizzati nell’analisi statistica definitiva.
Al fine di catturare l’interesse e la partecipazione delle scuole selezionate, i dettagli riguardanti lo
studio comprensivi di obiettivi e procedure da effettuare sono stati forniti agli insegnati, genitori e
bambini. Per una chiara comprensione del progetto, le informazioni ai genitori e bambini sono sta-
Sampling strategy
The sampling frame was defined using the
enrolment number for each school. Private independent schools were excluded from the study
population since learners from these schools constitute a very small percentage of the study population. This study employed a stratified, two
stage cluster sampling strategy. This procedure
ensures adequate representativeness of the study
population in the sample. The procedure involved
arrangement of study population into schools
and class-level clusters.
The first stage involved selecting randomly,
schools with a probability proportional to the
size and enrolment of each school. The second
224
Giugno 2010
stage involved selecting classes within the participating schools systematically and with equal
probability of participation. This afforded all
learners in the selected class the eligibility to participate in the study. It was assumed that a sample of 25% was desirable for the study. Table I
shows the size of each school selected by gender.
Table I shows the proportion of sampled participants from the 10 sampled schools. However,
due to absenteeism and incomplete data of 150
participants, 409 participants (193 boys and 216
girls) eventually completed the tests and their
data were used in the final statistical analysis.
In order to enlist the interest and participation
of the selected schools, details about the study
including the objectives and procedures to be
followed were provided to the teachers, parents
and children. For a clear understanding of the
project, the information to parents and children
was translated to Tshivenda while that of the
teachers remained in English language.
Parents/guardians were then requested to sign
the informed consent forms to indicate their
approval for their wards to participate in the
study.
The consent forms were completed and sent to
each of the selected schools with a letter to the
principal indicating the classes that were selected for the project and the time timetable for the
assessments. To facilitate data collection, the principals were requested to collect the completed
informed consent forms and hand them over to
the research team on the day children from the
school would be assessed.
Ethical considerations
The nature and scope of the study were
explained to the children and their parents who
gave informed consent. Approval to conduct the
study was given by Limpopo Province Department of Education (DoE). The Department
requested learners, managers and educators to
cooperate with the research team when the
research activities were conducted. The Research
and Publications Committee (RPC), University of
Venda in South Africa approved the study. The
study was also registered with the RPC
(04/BRS/R1).
Pilot study
A pilot study was conducted in March- April
2005 to ascertain the logistical and technical pro-
Vol. 63, N. 2
AMUSA
te tradotte in Tshivenda, mentre quelle rivolte agli
insegnati sono rimaste in lingua Inglese. Ai genitori/tutori è stato successivamente richiesto di firmare il modulo di consenso per la partecipazione dei
loro bambini allo studio.
I moduli di consenso informato sono stati completati e inviati a ciascuna delle scuole selezionate
con una lettera per il direttore indicando le classi che
erano selezionate per il progetto e gli orari e tempistiche per le valutazioni. Per facilitare la raccolta dei
dati, ai direttori è stato richiesto di raccogliere i
moduli di consenso informato e di consegnarli al
gruppo di ricercatori il giorno in cui i bambini della scuola sarebbero stati valutati.
Considerazioni etiche
La natura e lo scopo dello studio sono stati illustrati ai bambini e ai loro genitori, che hanno fornito il loro consenso informato. L’approvazione
all’esecuzione dello studio è stata data dal Limpopo
Province Department of Education (DoE). Il
Dipartimento ha richiesto agli allievi, managers ed
educatori di cooperare con il team di ricercatori
nel periodo in cui venivano condotte le attività di
ricerca. Il “Research and Publications Committee”
(RPC), Università di Venda in Sud Africa ha approvato lo studio. Inoltre, lo studio è stato anche registrato con il RPC (04/BRS/R1).
Studio pilota
Uno studio pilota è stato condotto nel periodo di
Marzo-Aprile 2005 per verificare le procedure di
raccolta dei dati dal punto di vista logistico e tecnico.
Il campione consisteva di 79 allievi provenienti da
tre scuole primarie della Municipalità di Mutale.
Queste scuole e i bambini non hanno partecipato
allo studio finale.
Selezione e allenamento degli assistenti ricercatori
Lo studio ha coinvolto docenti e studenti provenienti dal Centro per la Biocinetica, Ricreazione, e
Scienze dello Sport, del Dipartimento di Nutrizione
UNIVEN ed assistenti ricercatori provenienti dal
Dipartimento di Kinesiologia ed Educazione Fisica,
Università del Nord, Sud Africa. Un workshop speciale di allenamento è stato organizzato per queste
persone per renderle in grado di procedere alle misurazioni antropometriche e delle performance fisiche.
Al workshop di allenamento, ciascuna persona era
assegnata a specifici settori, ossia test di flessibilità
della porzione inferiore della schiena e dei muscoli posteriori della coscia (sit and reach, alzare le
spalle, estensione del tronco) e test di resistenza funzionale (addominali e piegamenti sulle braccia).
225
AMUSA
cedures for data collection. The sample consisted of 79 learners from three primary schools in
Mutale Municipality. These schools and children
did not participate in the final study.
Selection and training of research assistants
The study involved lecturers and students from
the Centre for Biokenetics, Recreation and Sport
Science, the Department of Nutrition UNIVEN
and research assistants from the Department of
Kinesiology and Physical Education, University of
the North, South Africa. A special training workshop was organized for these individuals to
enable them become competent in the aspect of
anthropometric and physical performance measurements. At the training workshop each person
was allocated to serve in specific portfolios e.g.
test lower back/upper thigh flexibility (sit and
reach, shoulder lift, trunk extension) and test
functional endurance (sit-ups and push-ups).
Each station has a team leader who coordinated
the activities of the station.
ANTHROPOMETRIC MEASUREMENTS
A Martin anthropometer was used to measure
stature to the last 0.1 cm. A beam Seca Alpha
weighing scale (Model 770) with a capacity of
200 kg and with a true zero balance was used to
measure body mass to the last complete 0.1 kg.
The measurements were monitored by a qualified
level 3 Kinanthropometrist. All measurements
were taken according to the standard procedures
suggested by the International Society for the
Advancement of Kinanthropometry (ISAK).21
Body Mass Index (BMI) was derived from the
general equation, BMI = Body Mass ÷ Height2
(kg.m2); i.e. mass divided by height (in meters)
squared.
ASSESSMENT OF NEUROMOTOR FITNESS PARAMETERS
The motor ability of the children was tested
using the EUROFIT 22 and AAHPERD 23 tests.
The motor performance tests were divided into
five groups. To avoid technical errors related to
tester variability, each tester maintained the same
testing station throughout the study. Where two
tests involved using the same muscle group, a
3-minute rest interval was allowed in-between
the tests. There were two testers per station. The
participants received verbal encouragement from
the investigators in order to achieve maximum
226
Ciascuna stazione aveva una guida che coordinava le attività della stazione.
MISURAZIONI ANTROPOMETRICHE
Un antropometro di Martin è stato utilizzato per
misurare la statura con un errore di 0,1 cm. Una
bilancia Seca Alpha (Modello 770) con una capacità 200 kg è stata utilizzata per misurare la massa corporea con un errore di 0.1 kg. Le misurazioni sono state monitorate da un kinantropometrista
qualificato di terzo livello. Tutte le misurazioni sono
state effettuate secondo le procedure standard indicate dall’International Society for the Advancement
of Kinanthropometry (ISAK).21 L’Indice di Massa
Corporea (IMC) era derivato dall’equazione, IMC =
Massa Corporea ÷ Altezza2 (kg.m2); ossia, peso diviso per altezza (in metri) al quadrato.
VALUTAZIONE DEI PARAMETRI DI FITNESS NEUROMOTORIA
La capacità motoria dei bambini è stata valutata con i tests EUROFIT 22 e AAHPERD 23. I tests di
performance motoria sono stati suddivisi in cinque
gruppi. Per evitare errori tecnici correlati alla variabilità dell’esaminatore, ciascun esaminatore ha
mantenuto la medesima stazione di valutazione
durante tutta la durata dello studio. Nei casi in cui
due tests prevedevano l’utilizzo di uno stesso gruppo di muscoli, tra ciascun test sono stati concessi 3
minuti di riposo. Vi erano due esaminatori in ciascuna stazione. I partecipanti hanno ricevuto un
incoraggiamento verbale da parte dei ricercatori
al fine di ottenere la massima performance.
Brevemente, i test sono stati effettuati nel seguente
ordine:
1) Per valutare la flessibilità, è stato impiegato
il test standardizzato test “sit-and–reach”, che
misura la flessibilità della porzione inferiore della schiena e dei muscoli posteriori della coscia. Il
sit-and-reach test è stato scelto perchè è il più
comunemente usato per valutare la flessibilità in
ambito scolastico ed inoltre è relativamente facile da somministrare. Il test è particolarmente utilizzato nelle indagini epidemiologiche su larga
scala.24 Per il sit-and-reach, un bambino deve
essere seduto con le gambe stese avanti e con le
ginocchia aderenti al pavimento e piegarsi il più
lontano possibile. È stata utilizzata la piattaforma
sit-and-reach (Lafayette Instruments). Il punteggio è stato calcolato in base alla posizione più
lontana che il bambino ha raggiunto sul regolo
con le punte delle dita.25
2) La valutazione della resistenza della muscolatura degli arti inferiori e addominale è stata effettuata con i tests degli addominali e dei piegamenti sulle braccia. Nel test degli addominali, ciascun
Giugno 2010
performance. Briefly, the tests were administered
in the following order:
1) To assess flexibility, the standardized sitand–reach test which measures the lower
back/upper thigh flexibility was used. The sitand-reach test was chosen because it is the most
commonly used flexibility test in school setting
and it is simple and relatively easy to administer.
The test is particularly appealing in large-scale
epidemiological surveys.24 For sit-and-reach a
child was recommended to sit keeping his/her
knees straight and reach forward as far as possible from a seated position. The sit-and-reach platform (Lafayette Instruments) was used. The score
was determined by the farthest position the child
reached on scale with his/her fingertips.25
2) Testing for lower muscular extremity and
abdominal endurance involves the sit-ups and
push-ups tests. For sit-ups, each child assumed
the starting position by lying on the back with
knees bent at 90 degrees and feet together.
Another child held the testee’s ankles with the
hands only. The heel was the only part of the
foot that remained in continuous contact with
the ground. The child’s fingers were interlocked
behind the neck and such that the back of the
hands was touching the mat. The child began to
raise the upper until the elbows touched the
knees. The child then lowered the body until the
upper portion of the back touched the mat. The
maximum sit-pus achieved in 60 seconds was
recorded.
3) For push-ups, the hands were kept shoulder
width apart while the feet were placed together.
The back was straight, with head up, and the
child using the toes as the pivotal point. The girls
adopted a modified “knee push-up” position,
with legs together, lower leg in contact with mat
and ankles plantar flexed. The back was kept
straight, hands shoulder width apart and head
held up. Each child began by lowering the entire
body as a unit until the upper arms were parallel to the ground and their chins and stomach
touched the mat. The child returned to the starting position by raising the entire body until the
arms were fully extended. The body remained
straight and moved as a unit for the entire repetition.26 The maximal number of push-ups performed consecutively in one minute was counted as the criterion score.
4) To assess running speed, the agility run and
50-m sprint (from standing position) were used.
These tests measure speed and agility of lower
Vol. 63, N. 2
AMUSA
bambino assumeva la posizione iniziale sul dorso
con le ginocchia piegate a 90 gradi e i piedi uniti. Un
altro bambino gli teneva ferme le caviglie con le
sole mani. Il calcagno era l’unica parte del piede
che rimaneva in continuo contatto con il suolo. Le
dita del bambino erano strette dietro al collo in
modo tale che il dorso delle mani toccasse la stuoia
per terra. Il bambino iniziava a portare il busto verso l’alto fino a far toccare i gomiti con le ginocchia.
Il bambino quindi abbassava il corpo fino a far toccare la porzione superiore del dorso alla stuoia. È stato registrato in numero massimo di addominali
effettuati in 60 secondi.
3) Nel test dei piegamenti sulle braccia, le mani
venivano posizionate alla larghezza delle spalle,
mentre i piedi venivano tenuti uniti. Il dorso era
dritto, con la testa sollevata, e le dita dei piedi agivano da perno. Le bambine adottavano una posizione modificata “a ginocchia piegate”, con le gambe unite, la parte inferiore a contatto con la stuoia
e le caviglie flesse. Il dorso era tenuto dritto, le mani
alla larghezza delle spalle e la testa sollevata.
Ciascun bambino iniziava abbassando l’intero corpo fino a che le braccia non erano parallele al pavimento e il mento e l’addome superiore toccavano la
stuoia. Il bambino tornava alla posizione di partenza sollevando l’intero corpo fino ad avere le braccia completamente estese. Il corpo rimaneva dritto
e si muoveva come una singola unità ad ogni ripetizione.26 Il numero massimo di piegamenti effettuati
consecutivamente in un minuto è stato considerato il punteggio ottenuto.
4) Per valutare la velocità di corsa, la corsa di agilità e lo sprint sui 50 m (partendo da una posizione in piedi) sono stati i due test utilizzati. Questi tests
misurano la velocità e l’agilità dei movimenti degli
arti inferiori. Il tempo minimo necessario in una
corsa di 5 m ripetuta 10 volte è stato utilizzato come
score.
5) Il test della forza di contrazione delle mani
(destra e sinistra) misura la forza di contrazione
massimale, utilizzando una dinamometria della
mano che viene calcolata in kilogrammi. La contrazione del braccio (sinistro e destro) come misura della massima forza statica del braccio dominante esercitata su un dinamometro in posizione
eretta è stata rilevata e registrata in centimetri.
6) La forza esplosiva veniva misurata attraverso
il salto in lungo da fermo, in cui i bambini avevano due tentativi per saltare il più lontano possibile
partendo da una posizione in piedi. Veniva registrata la massima distanza orizzontale raggiunta.
L’ordine dei tests è stato rispettato rigorosamente. Tuttavia, veniva concesso un periodo sufficiente di riposo tra due test che richiedevano l’utilizzo
degli stessi muscoli o gruppi di muscoli.
227
AMUSA
TABLE II.—Physical characteristics of the children.
TABELLA II. — Caratteristiche fisiche dei bambini.
Stature (cm)
Body mass (kg)
Body mass index (kg m-2)
Boys
N. 193
Girls
N. 216
All children
N. 409
136.7±13.5
31.8±9.9
16.7±2.7
137.6±11.1
33.0±11.2
17.3±5.5
137.2±13.6*
32.5±10.6*
17.5±4.4*
Values are mean ± SD; *p = indicates p<0.05
limb movement. The minimal time needed on a
10 times 5-m run in seconds was used as the
score.
5) Hand grip (right and left) measures maximum grip strength, using the hand dynamometry which is calculated in kilograms. The arm
grip (left and right) as a measure of static arm
strength- maximal force pulled with preferred
arm on a dynamometer while standing (erect
position) was read and recorded in centimeters.
6) Explosive strength was measured by standing broad jump whereby children had two
attempts to jump as far as possible from a standing position at the start. The maximum horizontal distance attained was measured.
The order of the tests was strictly adhered to.
However, sufficient rest period was allowed inbetween two tests requiring the use of same muscles or muscle groups.
First, an independent samples t-test was
employed to examine differences between the
boys and girls in different grades. Then an
Analysis of Variance (ANOVA) was applied to
test the effect of grade on the neuromotor fitness scores among grade levels and gender. The
Tukey test 27 was used to determine the age
groups between which statistical significance
existed. Data were presented as means and standard deviations. All statistical analyses were carried out using the SPSS 17.0 statistical package. A
probability level of 0.05 or less was used to indicate statistical significance.
Results
Table II shows the physical characteristics of
the participants. Girls were significantly (p<0.05)
taller, heavier and had higher mean BMI value
228
Analisi statistica
Dapprima, un t-test per campioni indipendenti è
stato utilizzato per valutare le differenze tra bambini e bambine in diverse classi. Quindi, è stata
condotta un’Analisi di Varianza (ANOVA) per valutare l’effetto della classe sui punteggi di fitness neuromotoria tra i livelli di classe e sesso. Il test di Tukey
test 27 è stato impiegato per determinare i gruppi di
età tra i quali vi fossero delle differenze statisticamente significative. I dati sono stati riportati come
medie e deviazioni standard. Tutte le analisi statistiche sono state condotte con il software statistico
SPSS 17.0. Un livello di probabilità inferiore o uguale a 0,05 è stato utilizzato per indicare la significatività statistica.
Risultati
La tabella II riporta le caratteristiche fisiche dei
partecipanti. Le bambine erano significativamente
(p<0,05) più alte, più pesanti, e con un valore medio
di IMC superiore rispetto ai bambini, di 0,9 cm, 2,8
kg and 0,6 kg m-2 rispettivamente.
La Tabella III riporta la media e le deviazioni
standard per quanto riguarda la fitness fisica in
bambini di Tshannda, suddivise in base al grado
di classe e sesso. Il test sit-and-reach che misura la
flessibilità della parte inferiore della schiena e dei
muscoli posteriori della coscia ha mostrato una
significativa differenza tra bambini (26,4±5,3 cm)
e bambine (29,3±5,1 cm) (p <0,05). Eccezion fatta per la classe 2 e 3, le bambine hanno ottenuto
risultati migliori rispetto ai bambini nel test sitand-reach, che misura la flessibilità. La Figura 1
dimostra che le bambine hanno ottenuto risultati
migliori dei bambini nel sit-and-reach (flessibilità)
tra le classi 4 e 6. La flessibilità ha mostrato un pattern lineare nelle bambine, con una caduta alla
classe 7. Al contrario, tra i bambini, il test sit-andreach ha avuto un andamento verso il basso fino
alla classe 2, ma successivamente è aumentato,
mantenendo un pattern pressochè costante in tutte le altre classi.
Giugno 2010
AMUSA
TABLE III.—Mean scores and standard deviations on the gross motor fitness items in Tshannda rural school children.
TABELLA III. — Valori medi e deviazioni standard sul fitness fisico in bambini di una scuola rurale di Tshannda.
Grade
levels
1
2
3
4
5
6
7
Total
Gender
(n.)
SAR
(cm)
SUP
(secs)
PUP
(min)
Hang grip
(kg) 1
Arm grip
(kg) 1
SBJ
(cm)
50 m sprint
(secs)
Boys (11)
Girls (10)
Boys (19)
Girls (33)
Boys (34)
Girls (29)
Boys (31)
Girls (37)
Boys (19)
Girls (22)
Boys (20)
Girls (18)
Boys (59)
Girls (67)
27.8 ± 4.5
27.8±1.6
24.0±5.7*
28.0±4.7*
27.0±4.0
27.6±4.6
25.5±6.7*
28.1±6.5*
26.3±4.4*
30.8±4.7*
26.8±4.6*
32.6±5.5*
27.0±5.7*
30.3±4.6*
25.1 ± 1.0
24.4±7.0
26.1±7.2
25.8±7.2
30.7±10.5*
27.2±10.4*
29.0±8.6
28.8±9.5
29.3±7.0*
32.1±11.2*
27.3±9.6*
31.6±10.3*
32.7± 10.7*
29.5±10.6*
31.2 ± 7.4*
24.1±8.0*
26.9±1.0*
24.4±9.3*
29.2±8.3*
27.4±9.3*
32.7±8.7*
25.6±9.4*
32.7±9.6*
27.4±8.4*
31.4±7.0*
28.6±8.1*
31.3±10.4*
26.2±8.6*
4.4±2.3*
2.0±2.5*
4.8±5.2
3.7±4.4
7.0±6.4*
4.1±3.4*
6.2±8.1
6.2±4.8
9.9±8.0
8.3±5.7
10.9±8.9*
7.9±7.4*
21.7±11.6*
17.6±9.9*
3.0±0.0*
9.0±0.0*
9.8±4.1*
3.7±4.5*
11.0±4.6*
6.6±4.4*
11.0±4.6*
9.8±2.88
17.7±5.4*
14.8±7.1*
19.6±6.4*
17.3±10.0*
23.5±10.3*
24.1±7.4*
93.6±22.4*
86.4±14.08
102.4±19.1
102.1±28.7
116.5±39.3*
109.2±19.1*
120.0±16.0*
115.6±18.7*
121.0±21.1
121.4±15.7
125.4±15.0*
111.0±19.5*
132.3±19.1*
124.7±20.9*
12.4±1.5
12.1±1.7
12.0±1.8
11.7±0.7
10.6±1.2
11.0±0.8
10.4±1.0
10.9±1.0
10.1±0.7
10.6±1.8
10.4±0.9*
12.0±4.0*
10.2±0.7*
11.0±1.2*
Boys (193)
Girls (216)
26.4±5.3*
29.3±5.1*
27.7± 9.7*
28.7±10.0*
30.8±9.2*
26.2±8.9*
12.2±11.1*
9.2±8.5*
18.1±9.8
17.1±10.0
120.6±25.6*
114.7±22.8*
10.6±1.2*
11.1±1.6*
*P<0.05; SAR: sit-and-reach; SUP: sit-ups; PUP: push-ups; SBJ: standing broad jump; 1Right hand m.
Vol. 63, N. 2
35
Sit-and reach (cm)
than boys. Girls were taller, heavier and had high
BMI value than boys by 0.9 cm, 2.8 kg and 0.6 kg
m-2 respectively.
Table III shows the mean and standard deviations for physical fitness in Tshannda children,
classified according to grade level and sex. The
sit-and-reach test which measures the lower
back/upper thigh flexibility indicated a significant sex mean difference between boys (26.4±5.3
cm) and girls (29.3±5.1 cm) (p<0.05). Except at
grades 2 and 3, girls performed significantly higher than boys in sit-and-reach test, which measures flexibility. Figures 1 shows that girls performed better in sit-and-reach (flexibility) between
grades 4 to 6. Flexibility showed linear pattern in
girls, but with a drop at grade 7. Conversely,
among the boys, the sit-and-reach test took a
downward trend, at grade 2 but increased thereafter, maintaining a fairly constant pattern across
all the grades.
Over all, mean performances for the children
in the sit-up test were 27.7±9.7 and 28.7±10.0 for
the boys and girls, respectively, which indicated
slight significant difference. Sit-ups test performance scores showed inconsistent trend in both
sexes and at all the grades. Sit-up changes were
higher in boys up to grade 3 where the girls overlap with higher values but leveling off at grade 6.
Maximum gains in sit-ups performance occurred
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
Grade level
Male
Female
Figure 1.—Changes in sit-and-reach of Tshannda boys and
girls.
Figura 1. — Modificazioni nel sit-and-reach di bambini e
bambine di Tshannda.
Complessivamente, le performance medie dei
bambini nel test degli addominali erano 27,7±9,7
e 28,7±10,0 per bambini e bambine, rispettivamente, con una differenza debolmente significativa. I punteggi di performance del test degli addominali hanno mostrato un trend inconsistente in
entrambi i sessi e per tutte le classi. Le modificazioni degli addominali erano maggiori nei bambini
fino alla terza classe, mentre le bambine avevano
valori superiori ma si sono livellate alla classe 6. I
massimi progressi nella performance di addomi-
229
AMUSA
40
Push-ups (per 1 min)
St-ups (per 1 min)
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
30
20
10
0
1
2
Grade level
Male
3
4
5
6
7
Grade level
Female
Male
Female
Figure 2.—Changes in sit-ups performance of Tshannda
boys and girls.
Figura 2. — Modificazioni nelle performance di addominali di bambini e bambine di Tshannda.
Figure 3.—Changes in push-ups performanc of Tshannda
boys and girls
Figura 3. — Modificazioni nelle performance di piegamenti sulle braccia di bambini e bambine di Tshannda.
at grade 7 and 3 for boys and girls, respectively
(Figure 2).
The mean push-up test scores indicted that
boys at all grades had significantly higher pushup (30.8±9.2) performance, compared to girls
who achieved 26.2±8.9 push-ups per minute
(p=0.05). In Figure 3, except at grade 2 boys
maintained an almost linear trend in push-ups
scores, with maximum performances occurring at
grades 4 and 5. Push-ups in girls increased with
increasing grade levels, with a slight decline after
grades 3 and 6.
The right hand grip test showed a significant
mean difference between boys (12.2±11.1 kg)
and girls (9.2±8.5 kg) (p<0.05). Figures 4A and 4B
show the hand grip strength scores of the boys
and girls for both hands. Both the right and left
hand grip show almost the same pattern in both
sexes across all grades. Except at grade level 4,
both hand grips of the boys increased significantly with advancement in grade levels and boys
recorded higher hand grip values than girls. The
highest values in both sexes occurred at grade 7.
Right and left hand grip among the girl’s increases with grades, except in grades 5 and 6.
The right arm grip test indicated that boys had
a slightly higher, but significant grip (18.1±9.8)
strength, compared to girls whose grip was
(17.1±10.0) (p<0.05). Maximum arm grip
occurred at grades 5 to 7 (Figure 5). The left arm
grip of boy’s showed inconsistencies throughout
the grade levels. The highest score was at grade
7 (Figure 5A). Among the girls, left arm grip
show a different pattern, except between grades
1 and 2. Linear trend was observed in other
nali si sono verificati alla classe 7 e 3 per i bambini e le bambine, rispettivamente (Figura 2).
I punteggi medi nel test dei piegamenti sulle braccia indicano che i bambini in tutte le classi avevano una performance significativamente migliore
(30,8±9,2), rispetto alle bambine che hanno effettuato 26,2±8,9 piegamenti al minuto (p =0,05).
Nella Figura 3, eccezion fatta per la classe 2, i bambini hanno mantenuto un trend pressochè lineare
nei punteggi di piegamenti sulle braccia, con un
massimo di performance alla classe 4 e 5. I piegamenti sulle braccia nelle bambine aumentavano
con l’aumentare dei livelli di classe, con un lieve
declino dopo la classe 3 e 6.
Il test di contrazione della mano destra ha
dimostrato una differenza media significativa tra
bambini (12,2±11,1 kg) e bambine (9,2±8,5 kg)
(p<0,05). Le Figure 4A e 4B riportano i punteggi
della forza di contrazione della mano dei bambini
e delle bambine per entrambe le mani. Le contrazioni della mano sinistra e destra presentano un
pattern pressoché identico in entrambi i sessi e
lungo le classi. Eccezion fatta per il livello di classe 4, le contrazioni di entrambe le mani dei bambini sono aumentate significativamente con l’aumentare dei livelli di classe, e i bambini hanno
riportato valori di contrazione della mano superiori alle bambine. I valori più alti in entrambi i
sessi sono stati registrati alla classe 7. La contrazione della mano destra e sinistra tra le bambine
aumenta con le classi, eccezion fatta per la classe 5 e 6.
Il test di contrazione del braccio destro ha mostrato che i bambini hanno una forza di contrazione
leggermente ma significativamente superiore
(18,1±9,8), rispetto alle bambine la cui contrazione era 17,1±10,0 (p<0,05). La massima contrazio-
230
Giugno 2010
20
Male
Female
20
Left hand grip (kg)
Right hand grip (kg)
24
16
12
8
4
0
AMUSA
1
2
3
A
4
5
6
12
8
4
0
7
Male
Female
16
1
2
3
B
Grade level
4
5
6
7
Grade level
Figure 4.—A) Changes in right hand grip of Tshannda boys and girls. B) Changes in left hand grip of Tshannda boys
and girls
Figura 4. — A) Modificazioni nel test della forza di contrazione della mano destra di bambini e bambine di Tshannda.
B) Modificazioni nel test della forza di contrazione della mano sinistra di bambini e bambine di Tshannda.
24
Male
Female
20
Left arm grip (kg)
Right arm grip (kg)
28
24
16
12
8
4
0
1
2
3
A
4
5
6
16
12
8
4
0
7
B
Grade level
Male
Female
20
1
2
3
4
5
6
7
Grade level
Standing broad jumps (cm)
Figure 5.—A) Changes in right arm grip of Tshannda boys and girls. B) Changes in left arm grip of Tshannda boys and
girls.
Figura 5. — A) Modificazioni nel test di contrazione del braccio destro di bambini e bambine di Tshannda. B)
Modificazioni nel test di contrazione del braccio sinistro di bambini e bambine di Tshannda.
150
120
90
60
30
0
1
2
3
4
5
6
7
Grade level
Male
Female
Figure 6.—Changes in standing broad jump performance
of Tshannda boys and girls.
Figura 6. — Modificazioni nella performance del salto in
lungo da fermo di bambini e bambine di Tshannda.
grades. Maximum difference between boys and
girls was found at early adolescence at grade 7
(Figure 5B).
Similarly, boys performed significantly better
Vol. 63, N. 2
ne del braccio si verificava dalla classe 5 alla classe 7 (Figure 5). La contrazione del braccio sinistro
dei bambini ha mostrato valori incongruenti nei
diversi livelli di classe. Il punteggio più alto è stato
raggiunto alla classe 7 (Figura 5A). Tra le bambine, la contrazione del braccio sinistro mostrava un
pattern differente, eccezion fatta per le classi 1 e 2.
Un trend lineare è stato osservato nelle altre classi.
La massima differenza tra bambini e bambine è
stata registrata all’inizio dell’adolescenza alla classe 7 (Figura 5B).
In maniera analoga, i bambini hanno avuto
una performance significativamente migliore nel
salto in lungo da fermo (120,6±25,6) rispetto alle
bambine (114,7±22,8) (p<0,05). La performance
nel salto in lungo da fermo migliorava con l’aumentare dei livelli di classe nei bambini. Lo stesso
pattern è stato osservato nelle bambine, eccezion
fatta per la classe 5. La massima differenza nella
performance tra bambini e bambine è stata rilevata alla classe 6 (Figura 6).
Nello sprint sui 50 m, le bambine hanno riportato
valori medi superiori (11,1±1,6) rispetto ai bambi-
231
15
15
12
12
Agility (s)
50 m sprint (s)
AMUSA
9
6
3
0
9
6
3
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
Grade level
Male
3
4
5
6
7
Grade level
Female
Male
Female
Figure 7.—Changes in 50 m sprint of Tshannda boys and
girls.
Figura 7. — Modificazioni nello sprint dei 50 m sprint di
bambini e bambine di Tshannda.
Figure 8.—Changes in agility of Tshannda boys and
girls.
Figura 8. — Modificazioni nell’agilità di bambini e bambine di Tshannda.
(120.6±25.6) than the girls (114.7±22.8) (p<0.05)
in standing broad jump. Standing broad jump
increased with increasing grade levels in boys.
The same pattern was observed in girls, except at
grade 5. The maximum difference in the performance between boys and girls was found at grade
6 (Figure 6).
In the 50m sprint, girls had higher (11.1±1.6)
mean values than boys (10.6±1.2), although the
difference was practically insignificant. Performance in 50-m sprint improved with increase in
grade levels in both sexes (Figure 7).
The result of the agility shows a downward trend
in both sexes and across grade levels. Rather than
increasing with advancing grade levels, agility
decreases. Boys achieved significantly fewer mean
times (10.6 sec) than girls (11.1 sec) (Figure 8).
ni (10,6±1,2), sebbene la differenza fosse pressoché insignificante. La performance nello sprint sui
50 m migliorava con l’aumentare dei livelli di classe in entrambi i sessi (Figura 7).
I risultati relativi all’agilità dimostrano un trend
verso il basso in entrambi i sessi e attraverso i livelli di classe. Piuttosto che aumentare con l’avanzamento del livello di classe, l’agilità si riduce. I bambini hanno realizzato tempi medi significativamente minori (10,6 sec) rispetto alla bambine (11,1
sec) (Figura 8).
Discussion
The present study evaluates the neuromotor fitness of Tshannda rural school children in Limpopo
Province, South Africa. In order to have an idea
about the neuromotor fitness of the children, they
were put through physical fitness tests using the
combination of the European Tests of Physical
Fitness22 and the American Alliance for Health,
Physical Education, Recreation and Dance23 test
batteries. In doing this, we had at the back of our
mind that the physical fitness batteries on rural
African children are very scarce. This makes it difficult to get norms with which the performance of
the children in this study could be compared.
Research literature has indicated that girls are
232
Discussione
Questo studio valuta la fitness neuromotoria di
bambini in età scolare della zona rurale di
Tshannda nella provincia di Limpopo, Sud Africa.
Al fine di avere un’idea relativa alla fitness neuromotoria dei bambini, essi sono stati sottoposti a
test di fitness fisica in combinazione con batterie
di test European Tests of Physical Fitness 22 e
American Alliance for Health, Physical Education,
Recreation and Dance 23. Facendo ciò, bisogna
ricordare che le batterie di fitness fisica sono assolutamente insufficienti per i bambini dell’Africa
rurale. Ciò rende difficile ottenere dei modelli con
cui confrontare le performance dei bambini in
questo studio.
I dati della Letteratura dimostrano che le bambine sono più flessibili a tutte le età dei bambini, e
che la differenza relativa al sesso è evidente durante lo scatto di crescita adolescenziale e durante la
maturazione sessuale.29 I nostri risultati hanno
mostrato che le bambine a tutti i livelli di classe
erano più flessibili a livello della porzione inferiore del dorso/muscoli posteriori della coscia rispetto
Giugno 2010
more flexible at all ages than boys, and the sex
difference is prominent during the adolescence
growth spurt and sexual maturation.29 Our finding showed that girls at all grades were more
flexible at lower back/upper thigh than boys and
flexibility increased linearly with age in girls,
declining at grade 7. This expected finding contradicts those of Goon et al. 24 among Nigerian
children and Monyeki et al.29 among rural South
African primary school children aged 7-14 years,
where non-significant sex differences in flexibility were reported. However, the results of the
present study are in agreement with several other researchers29-32 substantiating that flexibility
increases with age and is higher in girls compared to boys. The decline in flexibility among the
girls at grade 7 appears strange. This particular
finding contradicts the findings of Armstrong and
McManus 33 that flexibility does not decline with
an increase in age. Additionally, for the boys, it
was fairly constant with advancement in age. The
decline in flexibility observed among the girls at
grade 7, could be possibly attributed to the girls’
relatively high waist circumference (data not
shown) as this could limit their performances in
the flexibility test. Also previous studies have
indicated that during school years, flexibility
decreases until the onset of puberty.34 This
decline could be linked with increased musculotendinous stiffness around the joint, due to the
faster bone development and growth compared
to muscles.34 Accepting that this scenario holds
true for the boys, how can one explain the
decline among the girls at grade 7, when the possibility of onset of puberty seems obvious.
Nevertheless, the state of maturation was not
measured and hence not taken into account. This
therefore stresses the importance of evaluating
biological age alongside with physical fitness
performance, as maturational factors, such as sex
hormones,35 may contribute to the establishment
of gender differences in motor performance during puberty.36 Moreover, some studies suggest
that the ranking of physical fitness measures by
chronological age will lead to many children
being incorrectly classified.37, 38
Our findings demonstrated that the grip
strength of the Tshannda children increased with
age for both hands. This results support the findings of van Gent et al.31 and Micheli 33 that grip
strength increases with age.
The results of the study showed that muscular
strength and endurance increased linearly with
Vol. 63, N. 2
AMUSA
ai bambini e che la flessibilità aumentava linearmente con l’età delle bambine, diminuendo alla
classe 7. Questi risultati contraddicono quelli di
Goon et al. 24 su bambini della Nigeria e di Monyeki
et al.29 su bambini delle scuole primarie del Sud
Africa rurale, di età compresa tra 7 e 14 anni, in
cui non sono state riportate differenze legate al sesso significative in termini di flessibilità. Tuttavia, i
risultati di questo studio sono in accordo con numerosi altri Autori29-32 provando che la flessibilità
aumenta con l’età e che è maggiore nelle bambine
rispetto ai bambini. La riduzione della flessibilità tra
le bambine alla classe 7 appare singolare. Questo
dato particolare contraddice i risultati ottenuti da
Armstrong e McManus 33 secondo cui la flessibilità non si reduce con l’aumentare dell’età. Inoltre,
per quanto riguarda i bambini, essa era pressochè
costante con l’aumentare dell’età. La diminuzione
della flessibilità osservata tra le bambine alla classe 7 potrebbe essere attribuita alla relativamente
abbondante circonferenza vita (dati non riportati), potendo essa limitare le loro performance nel test
di flessibilità. Anche precedenti studi hanno indicato una riduzione della flessibilità durante gli
anni di scuola, fino all’insorgenza della pubertà.34
Questa riduzione potrebbe essere correlata con
un’aumentata rigidità muscolo-tendinea attorno
alle articolazioni, a causa del più rapido sviluppo
ed accrescimento dell’osso rispetto ai muscoli.34
Ammesso che ciò valga per i bambini, è difficile
spiegare il declino delle bambine alla classe 7,
quando inizia al pubertà. Nonostante ciò, lo stato
di maturazione non è stato misurato e pertanto
non è stato tenuto in conto. Ciò, pertanto, sottolinea
l’importanza della valutazione dell’età biologica
insieme alla performance di fitness fisica, poichè fattori legati alla maturazione dell’individuo, come gli
ormoni sessuali, 35 contribuirebbero alla determinazione delle differenze sessuali nelle performance motorie durante la pubertà.36 Inoltre, alcuni
studi suggeriscono che la classificazione delle misure di fitness fisica attraverso l’età cronologica determinerà una non corretta classificazione di numerosi bambini.37,38
I nostri dati hanno dimostrato che la forza di
presa dei bambini di Tshannda cresceva con l’età in
entrambe le mani. Ciò è in accordo con i dati di van
Gent et al.31 e di Micheli 33, secondo cui la forza di
presa aumenta, appunto, con l’età.
I risultati dello studio hanno dimostrato, inoltre,
che la forza e la resistenza muscolare crescevano
linearmente con i livelli di classe in entrambi i sessi, con performance superiori per i bambini rispetto alle bambine. Questi risultati sono in accordo
con quelli di Goon et al.24 e di Malina et al.28 secondo cui la forza e la resistenza addominale miglio-
233
AMUSA
grade levels both in sexes, with the boys demonstrating superior performance than girls. This
finding agrees with Goon et al.24 and Malina et
al.28 that abdominal strength and endurance
improved linearly with age in boys, after which
it showed somewhat accelerated development.
The greater performance of the boys on this particular neuromotor fitness could be explained in
the light of gender-specific chores performed by
these children. Whilst boys assist in carrying out
manual farming-related tasks, girls are restricted
to domestic chores which are often sedentary,
such as cooking, washing and selling groceries.
Generally, there is a progressive increase and
improvement in the performance on the neuromotor tests from grade level one to seven. There
are also differences in the performance values
of the boys compared with girls. We found that
boys demonstrated significantly better performance in explosive strength, and muscular
endurance than girls, while girls obtained better
performance than boys in flexibility and agility.
The finding that boys have higher levels of physical performance agrees with previous literatures.39-42 These results are expected in view of
the cultural exposure of the boys to diverse activities and limited opportunities for the girls.
Enhanced fitness performance mostly reflects the
levels of habitual physical activity. Indeed, studies in children have indicated that high physical
fitness scores are associated with increased levels of physical activity.43, 44 No matter the results
of this study, the basic question is: Are the results
of these physical performance measures indicative of superior physical fitness level or are they
sufficiently high to provide the children with the
necessary quality of life and social well-being?
Compared with results of the study on rural
Ellisras children by Monyeki,42 the children (boys
and girls) in this study performed far higher in
power (broad jump), flexibility (sit and reach),
muscular endurance (sit-ups) and speed (50 m
sprint). These results, however, when compared
with those by other researchers39-42 showed
mixed findings. We found it worthwhile comparing the present result of this study with these
studies on the account that they all come from
similar developing nations and in particular from
Africa. However, it should be observed that differences in defining fitness might contribute to
variations in estimating fitness levels. Regardless
of the inconsistencies in the estimates, our concern relates to the physical fitness status of the
234
rano linearmente con l’età nei bambini. La miglior
performance dei bambini in questa particolare fitness neuromotoria potrebbe essere spiegata alla luce
degli specifici lavori domestici effettuati da questi
bambini. Mentre i bambini aiutano nello svolgimento di mansioni manuali legate all’agricoltura,
le bambine sono relegate a lavori domestici che sono
spesso sedentari, come cucinare, lavare e vendere i
generi commestibili.
In generale, vi è un progressivo incremento e
miglioramento della performance ai test neuromotori dal livello di classe uno al sette. Vi sono differenze
nei valori di performance tra i bambini e le bambine.
Abbiamo evidenziato una significativamente miglior
performance in termini di forza esplosiva e di resistenza muscolare dei bambini rispetto alle bambine, mentre queste ultime hanno ottenuto una miglior
performance dei bambini in termini di flessibilità e
agilità. Il dato secondo cui i bambini abbiano
migliori livelli di performance fisica è in accordo con
i dati già pubblicati in Letteratura.39-42 Questi risultati sono attesi alla luce dell’esposizione culturale dei
bambini a diverse attività, mentre le bambine hanno opportunità limitate. Migliori risultati in termini di performance fisica riflettono per lo più i livelli di attività fisica abituale. Infatti, diversi studi condotti sui bambini hanno dimostrato che elevati punteggi di fitness fisica sono associati ad aumentati
livelli di attività fisica.43, 44 Indipendentemente dai
risultati di questo studio, la domanda di base è la
seguente: “I risultati di queste misurazioni di performance fisica sono indicativi di un superiore livello
di fitness fisica o sono sufficientemente alti per fornire i bambini della qualità di vita e benessere sociale adeguati?”
Rispetto ai risultati dello studio condotto su bambini della zona rurale di Ellisras da parte di
Monyeki,42 i bambini (maschi e femmine) in questo studio hanno ottenuto risultati molto più elevati in termini di potenza (salto in lungo da fermo),
flessibilità (sit and reach), resistenza muscolare
(addominali) e velocità (50 m sprint). Questi risultati, tuttavia, quando vengono confrontati con quelli ottenuti da altri Autori 39-42 presentano dati eterogenei. Abbiamo confrontato i risultati di questo
studio con gli studi precedentemente citati poichè
anch’essi provengono da paesi in via di sviluppo
simili e in particolare dell’Africa. Tuttavia, si deve
osservare che differenze nella definizione di fitness
potrebbero contribuire a variazioni nella valutazione dei livelli di fitness. Indipendentemente dalle discordanze delle stime, i nostri dubbi sono relativi allo stato di fitness fisica dei bambini. I valori di
queste variabili servono come base per confronti
futuri. I bambini sono stati descritti in termini del
loro presente stato, sperando di assistere ad un
Giugno 2010
AMUSA
children. The values of these variables serve as
bases for future comparison. The children were
described in terms of their present status, hoping
to see improvement in future assessments.
Whether the results of the present neuromotor
assessment variables are judged to be poor, fair,
good or excellent (on the basis of some standards and norms), they are manifestations of the
motoric skill performance level of the children.
The significant importance of these physical
performance measures is related to the development of gross motor skills, improved quality of
life and social well-being. Sport activities and
physical education classes are essential components of a child’s development. Through the
development of perceptual motor skills, a child
is given the practical tools that he/she can apply
to his/her activities inside and outside of the
classroom,45 thereby helping to promote an active
lifestyle behavior for the child. However, our
school systems, perhaps because of limited financial resources, have contributed to youth sedentary lifestyle by devoting fewer resources to physical activity instructions, playgrounds, and afterschool sports programs. The phasing out of physical education program in the curriculum of South
African schools would exacerbate the situation,
as the school setting presents a good opportunity to shape the attitudes and behaviors of children
towards physical activity promotion in order to
prevent them from becoming sedentary adults.
Children need to be physically active at young age
and have positive experiences in order to develop life long adherence to exercise.46 Since health
and physical fitness are commensurate with good
life,47,48 developing an exercise conscience in
children should start right from infancy in order
to attain a good physical fitness level.
The information on physical fitness in pre-adolescents in a society undergoing major societal
changes (such as South Africa) can be regarded as
one of the strengths of the study. On the other
hand, the samples were restricted to school-going
children, which limit generalization of the results.
miglioramento nelle valutazioni future. Sia che i
risultati di queste variabili di valutazione neuromotoria vengano giudicati scarsi, discrete, buoni o
eccellenti (sulla base di alcuni standard e modelli),
essi sono la manifestazione del livello di performance motoria dei bambini.
L’importanza di queste misurazioni di performance fisica è correlata allo sviluppo di abilità
motorie, al miglioramento della qualità di vita e
del benessere sociale. Attività sportive e programmi di educazione fisica sono componenti essenziali dello sviluppo di un bambino. Attraverso lo
sviluppo di abilità motorie percettive, al bambino
si forniscono gli strumenti pratici che egli/ella possono applicare alle proprie attività all’interno e
all’esterno della classe, 45 aiutandoli così a promuovere uno stile di vita attivo. Tuttavia, i nostri
sistemi scolastici, probabilmente a causa di limitate risorse finanziarie, hanno contribuito allo
stile di vita sedentario dei bambini devolvendo
limitate risorse all’istruzione di attività fisica,
campi di gioco, e programmi sportivi dopo-scuola. L’eliminazione del programma di educazione fisica nel percorso di studi delle scuole del Sud
Africa ha peggiorato ulteriormente la situazione,
rappresentando l’ambiente scolastico una buona
opportunità per formare le attitudini e i comportamenti dei bambini verso la promozione dell’attività fisica al fine di prevenire che diventino adulti sedentari. I bambini necessitano di essere fisicamente attivi sin dalla giovane età ed avere esperienze positive al fine di mantenere durante tutta la vita l’aderenza all’attività fisica.46 Poichè
la salute e la fitness fisica sono commensurate ad
un buon livello di vita, 47,48 lo sviluppo di una
coscienza per l’attività fisica nei bambini dovrebbe iniziare già in età infantile al fine di ottenere
un buon livello di fitness fisica.
Le informazioni relative alla fitness fisica nei
pre-adolescenti in una società che sta andando
incontro a enormi cambiamenti sociali (come il
Sud Africa) possono essere considerate uno dei punti di forza di questo studio. Dall’altra parte, i campioni erano ristretti ai bambini che frequentavano
la scuola, con conseguenti limiti nella generalizzazione dei risultati.
Conclusion
Conclusioni
Taking into considerations that neuromotor
fitness components relate in varying ways to different health outcomes, physical activity programs should be designed to capture not only
the levels of cardiorespiratory fitness but also
flexibility, muscular fitness and speed/agility.
Considerando che le diverse componenti di fitness
neuromotoria correlano in varie misure con lo stato di salute generale, i programmi di attività fisica
dovrebbero essere disegnati per rilevare non solo i
livelli di fitness cardiorespiratoria ma anche di flessibilità, fitness muscolare e velocità/agilità. Pertanto,
Vol. 63, N. 2
235
AMUSA
Thus, the role of the school comes into focus
here, as children spend the greater part of their
time in school. The school may play a crucial
role by helping to identify children with low
physical fitness, and by promoting positive health
behaviors such as encouraging children to be
active, with special interest in the diverse purposeful physical activity. The family too, could
help by complementing the efforts of the school
in ensuring that children are active at home.
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tempo ac scuola. Infatti, la scuola dovrebbe aiutare ad identificare i bambini con ridotta fitness fisica, e promuovere i comportamenti salutari positivi,
incoraggiando i bambini ad essere attivi, con vivo
interesse nelle diverse attività fisiche finalizzate.
Anche la famiglia potrebbe essere di aiuto, integrando gli sforzi della scuola affinchè I bambini
siano attivi anche a casa.
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Fundings.—This study was funded by the University of Venda, South Africa.
Acknowledgments.—The authors are grateful to all the principals, parents and learners in primary schools in Tshannda area,
Mutale Municipality South Africa which participated in the study.
Received on January 12, 2010 - Accepted for publication on May 5, 2010.
Corresponding author: L.O. Amusa, DPE, Centre for Biokinetics, Recreation and Sport Science, University of Venda, South
Africa, X5050 Thohoyandou, South Africa. E-mail: [email protected]
Vol. 63, N. 2
237
Orthopedic area
Area ortopedica
MED SPORT 2010;63:239-53
Incidence of injuries and illnesses
in 32nd America’s Cup yacht racing
Incidenza di infortuni e malattie
alla 32° America’s Cup yacht racing
A. BELLI 1, G. DELLA BELLA 1, M. L. MOLLO 1, C. GARCOVICH 1, 2, C. FOTI 1, 2
1Ph.D Advanced
Tecnhnology in Rehabilitation Medicine, Tor Vergata University, Rome, Italy
2PRM School of Specialization Tor Vergata University, Rome Italy
SUMMARY
Aim. To determine the incidence and severity of injuries and illnesses incurred by a professional America’s Cup yacht
racing sailing crew during the preparation for and partecipation in the challenge for the 2004/2007 America’s Cup in
Valencia.
Methods. A prospective study design was used over 36 months of sailing and training. All injuries and illnesses sustained
by the 35 professional male crew team members requiring medical treatment were recorded, including the diagnosis,
nature, location, and mechanism of injury. The volume of sailing and training were recorded and the severity of incidents were determined by the number of days absent from both sailing and training.
Results. In total, 380 injuries and 180 illnesses were recorded, with an overall incidence of 10.6 incidents/1000 sailing and training hours (injuries, 7.3; illnesses, 3.3).
The upper limb was the most commonly injured body segment (40%), followed by the spine and neck (30%). The most
common injuries were joint/ligaments sprains (27%) and tendinopathies (20%). The incidence of injury was significantly
higher in training (17.2) than sailing (4.4). The most common activity or mechanism of injury was non-specific overuse
(24%), followed by impact with boat hardware (15%) and weight training (13%). “Grinders” had the highest overall injury
incidence (15.4), and “bowmen” had the highest incidence of sailing competition injuries (6.4). Most of the illnesses
were upper respiratory tract infections (44%).
Conclusion. The data from this study suggest that America’s Cup crew team members are at a similar risk of injury to
athletes in other non-collision team sports. Prudent allocation of preventive and therapeutic resources, such as comprehensive health and medical care, well designed conditioning and nutritional programmes and appropriate management
of recovery should be adopted by America’s Cup teams in order to reduce the risk of injury and illnesses.
KEY WORDS: America’s cup - Injuries - Incidence - Illness - Sailing.
RIASSUNTO
Obiettivo. Determinare l’incidenza e gravità degli infortuni e delle malattie sostenute da un team professionale di velisti dell’America’s Cup durante la preparazione e la partecipazione alla sfida per l’America’s Cup 2004/2007 a Valencia.
Metodi. È stato utilizzato un disegno di studio prospettico per 36 mesi di navigazione e allenamento. Tutti gli infortuni e le malattie occorse ai 35 membri professionali maschi dell’equipaggio che hanno richiesto un intervento medico
sono state registrate, riportando diagnosi, natura, localizzazione e meccanismo del trauma. Il volume di navigazione
e allenamento sono stati registrati e la gravità degli infortuni è stata determinata in base al numero di giorni di assenza dalla navigazione e dall’allenamento.
Risultati. In totale sono state registrate 380 infortuni traumatici e 180 malattie, con un’incidenza generale di 10,6 incidenti/1000 ore di navigazione e allenamento (traumi 7,3; malattie 3,3). L’arto superiore è risultato il segmento più frequentemente interessato (40%), seguito da colonna e collo (30%). I traumi più frequenti erano lesioni articolari/lega-
Vol. 63, N. 2
239
BELLI
INCIDENCE OF INJURIES AND ILLNESSES IN 32ND AMERICA’S CUP YACHT RACING
mentose (27%), e tendinopatie (20%). L’incidenza di traumi era significativamente superiore in allenamento (17,2) rispetto alla gara (4,4). L’attività o meccanismo traumatico più comune era un aspecifico overuse (24%), seguito dall’impatto
con parti dell’imbarcazione (15%) e allenamento con i pesi (13%). I grinder risultavano i più affetti da traumi in assoluto (15,4) mentre i prodieri presentavano l’incidenza maggiore di lesioni traumatiche durante la competizione (6,4).
La maggior parte delle malattie erano rappresentate da infezioni delle alte vie respiratorie (44%)
Conclusioni. I dati di questo studio suggeriscono che i membri di un team dell’ America’s Cup sono esposti ad un
rischio di infortuni simile agli atleti di sport non di contatto. Una amministrazione prudente delle risorse preventive e
terapeutiche, come una gestione ampia della salute e delle cure, una preparazione ben disegnata e programmi alimentari
appropriati, e una corretta gestione dei recupero dovrebbero essere adottati dai team di America’s Cup per ridurre il rischio
di infortuni e malattie.
PAROLE CHIAVE: America’s cup - Traumi - Incidenza - Malattia - Vela.
T
he America’s Cup is the most prestigious
regatta and match race in the sport of sailing,
and the oldest active trophy in international sport,
predating the Modern Olympics by 45 years.The
event is a series of “match races” between two
boats at a time, with each race lasting two or
three hours.
Teams compete in up to 70 races during the
event, which takes place over 30 weeks. All
manoeuvres on-board are performed manually
without assistance from stored energy; consequently high physical and psychological demands
are placed on the 17 person crew. The intensity
and demands depend on the position or role of
the athlete, the weather conditions, the race tactics, and the competitiveness of the opposition.
Preparation for the event involves two to four
years of training; consequently the vast majority
of time is spent in training rather than in competition. The training comprises land based activities, such as strength and conditioning, and onwater sailing. With the inclusion of other daily
activities, such as debriefs and boat maintenance,
an average working day is 9-14 hours. A major
risk for athletes during periods of high training
volumes is that of injury or illness. Mitigation of
this risk by effective preventive and therapeutic
interventions requires the determination of injury
and illness incidence, severity and risk.
Unfortunately previous descriptive reports of
injuries sustained by America’s Cup teams have
lacked clarity in their definition of injury and
method of data collection, and have not included incidence and severity. Furthermore, other
off-shore ocean yacht races have very different
race formats and crew demands from that of the
America’s Cup, limiting the applicability of the
injury epidemiology published.
The aims of this study were to document the
injuries and illnesses sustained by a profession-
240
L
’America’s Cup costituisce la regata e match race
più prestigiosa nello sport della vela, ed è il trofeo attivo più antico dello sport internazionale, nato
45 anni prima delle Olimpiadi Moderne. L’evento
consiste in una serie di ‘match race’ tra due scafi alla
volta, della durata di due o tre ore.
I vari team affrontano fino a 70 gare durante l’evento, che dura oltre 30 settimane. Tutte le manovre a bordo vengono eseguite manualmente, senza
assistenza di accumulatori di energia; conseguentemente ai 17 membri dell’equipaggio vengono poste
alte richieste fisiche e psicologiche. L’intensità e il tipo
di richiesta dipendono dal ruolo dell’atleta, dalle
condizioni meteorologico, dalla tattica di gara e
dalla competitività dell’avversario. La preparazione dell’evento richiede da due a quattro anni di
allenamento, pertanto la stragrande maggioranza del tempo viene impiegato per allenarsi piuttosto
che in gara. L’allenamento comprende attività nella base a terra, come il rinforzo muscolare e il condizionamento, e la navigazione sull’acqua. Includendo altre attività quotidiane, come le riunioni e
la cura delle barche, la giornata lavorativa media
è di 9-14 ore. Uno dei maggiori rischi per gli atleti
durante i periodi di allenamento intenso è quello di
incorrere in traumi e malattie. La riduzione di tale
rischio con una prevenzione e interventi terapeutici efficaci richiede la determinazione dell’incidenza, gravità e rischio di incappare in traumi e
malattie. Sfortunatamente, i resoconti precedenti sui
traumi riportati dai team dell’America’s Cup mancavano di chiarezza nella definizione dei traumi
e nei metodi di raccolta dei dati, e non riportavano incidenza e gravità. Inoltre, altre regate oceaniche hanno formati di regata e richieste per l’equipaggio molto differenti da quelle dell’America’s
Cup, limitandone l’applicabilità dell’epidemiologia dei traumi.
Lo scopo di questo studio era di documentare i
traumi e le malattie sostenute da un team professionistico di America’s Cup per un periodo di tre
anni prima e durante la sfida per l’America’s Cup
Giugno 2010
al America’s Cup crew for a period of three years
before and during the 2007 America’s Cup challenge, and to provide an insight into the incidence, severity and mechanisms of America’s
Cup injuries and illnesses.
BELLI
2007, e fornire una panoramica su incidenza, gravità e meccanismo dei traumi e delle malattie
dell’America’s Cup.
Materiali e metodi
Disegno dello studio
Design study
A prospective study design was used to collect
the injury and training data of a professional
America’s Cup yacht racing crew during the
preparation for and participation in the challenge
for the 2007 America’s Cup. All crew members
signed a consent form allowing their medical
and training details to be collected and used in the
study.
There were 35 male crew members, representing eight different nationalities. The experience and success of the crew included a total of
20 Olympic campaigns, seven Olympic medals,
80 World Championship titles, nine Round the
world races and 90 previous America’s Cup campaigns.
At the start of the study the mean (SD) age,
body mass, and body fat percentage of the crew
were 37 (7) years, 98 (8) kg and 13.4% (6.5)
respectively.
The study period covered 124 weeks of sailing
and training. This was divided into four periods,
each with a different sailing objective and separated by a four to six week transition phase. The
mode of sailing in period 1 (30 weeks) was predominantly boat testing, period 2 (50 weeks) was
crew training and race training, period 3 (22
weeks) was crew training and boat testing, period 4 (22 weeks) was the competition phase and
included the first 16 weeks of the 2007 America’s
Cup challenger series “Louis Vuitton Cup”.
Assessment of injury and illness
A reportable injury was defined as “any injury
occurring as a result of scheduled sailing or training causing pain, disability or tissue damage,
resulting in at least one treatment from the crew’s
medical staff”. A reportable illness was defined as
“any non-injury related medical condition requiring medication or treatment”. Consultations, medical advice, soft tissue massage, or non-specific
treatments that did not meet this criterion were
not included.
Vol. 63, N. 2
È stato utilizzato un disegno di studio prospettico, raccogliendo i dati degli infortuni e degli allenamenti di un team professionale dell’America’s
Cup durante la preparazione e la partecipazione
alla sfida per l’America’s Cup 2007. Tutti i membri
del team hanno firmato un consenso scritto per permettere di raccogliere i dettagli medici e relativi
all’allenamento, al fine di questo studio.
I membri del team erano 35, maschi, in rappresentanza di otto diverse nazionalità. L’esperienza e
i successi dell’equipaggio comprendevano 20 partecipazioni ai Giochi Olimpici, sette medaglie
Olimpiche, 80 titoli Mondiali, 9 regate attorno al
mondo e 90 precedenti partecipazioni a precedenti America’s Cup.
All’origine dello studio l’età, il peso corporeo, e
la percentuale di grasso corporeo medio (SD) dell’equipaggio erano 37 (7) anni, 98 (8) kg e 13.4%
(6.5) rispettivamente.
Il periodo di studio ha interessato 124 settimane di vela e di allenamento. La durata totale è
stata suddivisa in quattro periodi, ognuno con
un differente obiettivo velistico e separati da quattro a sei settimane di fase di transizione. La modalità di veleggiare del primo periodo (30 settimane)
era principalmente la preparazione delle imbarcazioni, il secondo periodo (50 settimane) la preparazione dell’equipaggio e preparazione alle
regate, il terzo periodo (22 settimane) preparazione dell’equipaggio e preparazione delle imbarcazioni, e il quarto periodo (22 settimane) era la
fase della competizione, e comprendeva le prime
16 settimane di delle competizioni tra sfidanti
per la America’s Cup 2007, nella “Louis Vuitton
Cup”.
Valutazione degli infortuni e delle malattie
Un infortunio degno di nota era definito come
“una lesione conseguente a navigazione o allenamento programmati, da cui derivasse dolore o danno tissutale, tale per cui fosse necessario almeno un
intervento da parte dello staff medico”. Una malattia degna di nota era definita come “ogni condizione
medica non traumatica che richiedesse medicazione o trattamento”.
Le visite, consigli medici, massaggi dei tessuti
241
BELLI
A recurrent injury was defined as the recurrence of an injury previously requiring medical
intervention during the study period. A pre-existing injury was defined as an injury or degenerative condition that was diagnosed by the crew’s
medical staff as being present before the start of
the study and or being contracted with the team.
Overuse injuries were defined as those resulting from a gradual development of symptoms,
whereas acute injuries were defined as those
resulting from a specific single traumatic event.
Two kind of measures of injury and illness
severity were used: absence from sailing as “the
number of days absent from sailing as a result of
injury and illness”; absence from full training as
“the number of days absent from full training as
a result of injury and illness”.
All injuries and illnesses were diagnosed and
reported by the Health Lab of the crew’s medical
staff, which included a sports physician, a general
practitioner and physiotherapist on an injury
report form (Figure 1). The diagnoses of all
injuries were confirmed by the team’s sports
physician. All land based training session, including the duration and type of training performed
and the crew attendance, were reported by the
crew’s physiotherapist. All sailing sessions, which
included the type of sailing performed, the number of crew and the number of hours sailed, were
reported by the crew manager.
Exposure time was defined as “the total number of hours that each athlete was engaged in
scheduled training and sailing”. Incidence was
calculated as the number of injuries or illnesses/1000 athlete sailing or athlete training hours.
The χ2 goodness of fit test was used to determine the difference between the observed and
expected incidence of injury or illness across
groups and time periods.
molli o trattamenti non specifici che non rispettavano
questi criteri non sono stati inclusi nello studio.
Una lesione ricorrente era definita come la recidiva di una lesione che aveva richiesto precedentemente un intervento medico durante il periodo di
studio. Si definiva lesione pre-esistente una lesione
o condizione degenerativa che veniva definita dallo staff medico come presente già al momento dell’inizio dello studio e o con il team.
Si definivano lesioni da overuse quelle derivanti da uno sviluppo graduale dei sintomi, mentre si
definivano infortuni acuti quelli derivanti da un
evento traumatico specifico.
Sono state utilizzate due tipi di misure di gravità degli infortuni e delle malattie: l’assenza dalla
navigazione come “numero di giorni di astensione
dalla navigazione come conseguenza del trauma o
malattia”; assenza dall’allenamento come “numero di giorni di astensione dall’allenamento come
conseguenza del trauma o malattia”.
Analisi statistica
Tutti i traumi e le malattie venivano diagnosticati
e registrati dal Health Lab dello staff medico del
team, comprendente un medico sportivo, un medico generico e un fisioterapista, utilizzando un modulo preimpostato di registrazione del trauma (Figura
1). Le diagnosi di tutte le lesioni venivano confermate
dal medico sportivo del team. Tutte le sessioni a terra, compresa la durata e il tipo di allenamento eseguito e le presenze dei membri dell’equipaggio, venivano registrate da fisioterapista. Tutte le sessioni di
vela, compreso il tipo di andatura, il numero di
partecipanti e il numero di ore navigate, venivano
riportate dal manager del team.
Il tempo di esposizione era definito come “il numero totale di ore in cui ogni atleta era impegnato in
un allenamento o navigazione programmata”.
L’incidenza veniva calcolata come numero di infortuni o malattie/1000 ore di allenamento o navigazione per atleta. Per determinare le differenze tra
osservato e atteso sugli infortuni e le malattie nei
diversi gruppi e periodi veniva utilizzato il test del χ2.
Results
Risultati
Table I shows an overview of the sailing and
land based training demands placed on the crew
as well as the number of incidents (injury and
illness) during the four study periods.
There was a decline in the volume of training
and sailing exposure performed between the first
period of boat testing (period 1) and the final
competition phase (period 4).
La tabella I mostra una panoramica sulle richieste di navigazione e allenamento a terra per l’equipaggio, e il numero di incidenti (infortuni e
malattie) nei quattro periodi di studio.
Si è verificata una riduzione nel volume dell’esposizione ad allenamenti e navigazione tra il periodo iniziale di test delle imbarcazioni (periodo 1) e
la fase finale di competizione (periodo 4).
242
Giugno 2010
BELLI
Figure 1.—Injury report form.
Figura 1. — Modulo di registrazione degli infortuni.
Vol. 63, N. 2
243
BELLI
TABLE I.—Sailing and training demands and the incidence of the injury and illness during the four study periods.
Tabella I. — Richieste di navigazione e allenamento e incidenza di infortuni e malattie nei quattro periodi di
studio.
Number (incidence/1000 h)
Period
Number
of weeks
Sailing
intensity
Training
intensity
Average
exposure
Injury
Illness
All incidents
1
2
3
4
All
30
50
22
22
124
Low
High
Moderate
Moderate
—
Low
Moderate
High
Low
—
23
18
13
12
17
84 (5.8)
130 (6.4)
70 (7.3)
56 (4.8)
340 (7.3)
36 (3.0)
78 (3.1)
12 (1.5)
54 (4.5)
180 (3.3)
120 (8.8)
208 (9.5)
82 (8.8)
110 (9.3)
520 (10.6)
Sailing intensity was determinated by the main mode of sailing during each period: boat testing=low; crew training and boat
testing=moderate; race training and or crew training=high. Training intensity was determinated according to three points subjective
Likert Scale, which was reported by each athlete after each training session.
Average exposure is sailing more training (hours/week/athlete).
TABLE II.—Mechanism of injury or activity during which injury was sustained as a function of severity (days absent
from sailing and training).
Tabella II.—Meccanismo del trauma o attività durante la quale si verificava il trauma, in funzione della gravità (giorni di assenza dalla navigazione e allenamento).
Injury incidence
Mechanism of injury
%
Training activity
Weight training
Interval running
Conditioning games
Fitness testing
Arm ergometer training
Sailing
Impact with boat
Specific overuse
Pulling/lifting sails
Grinding
Sustained posture
Non-specific overuse*
Other
All
Injury severity
Number
per athlete
Number
from sailing
(average/injury)
Total days absent
from full training
(average/injury)
Total days absent
104 (34)
39 (16)
36 (11)
18 (4)
7 (2)
4 (1)
96 (30)
44 (15)
21 (5)
15 (5)
7 (2)
9 (3)
82 (28)
58 (12)
340 (100)
2.1
0.8
0.7
0.4
0.1
0.1
1.9
1.0
0.3
0.3
0.2
0.1
1.5
0.8
6.3
267 (3.6)
93 (3.2)
48 (1.8)
42 (3.2)
76 (19.0)
8 (4.0)
106 (1.6)
58 (1.7)
8 (0.7)
3 (0.3)
0 (0.0)
37 (9.3)
393 (7.6)
178 (6.4)
944 (4.3)
804 (10.9)
201 (6.9)5
339 (13.0)
118 (9.1)5
111 (27.8)
35 (17.5)
441 (6.7)5
226 (6.6)5
88 (8.0)
30 (3.0)
56 (8.0)
41 (10.2)
761 (14.6)
346 (12.4)
2352 (10.7).
*Injuries resulting from a combination of both sailing and training activities.
In total 59800 hours of sailing and 17166 hours
of training were reported, during which 678 incidents (440 injuries and 238 illnesses) were
recorded. A larger proportion of the injuries
(75%) and illnesses (60%) caused modification of
training rather than absence from sailing (25%
and 58% respectively). The prevalence of injuries
and illnesses causing absence from sailing,
expressed as the percentage of athletes absent,
was 7.5%, and that causing absence from full
training was 17.2%.
244
In totale sono state registrate 59800 ore di navigazione e 17166 ore di allenamento, durante le
quali si sono verificati 678 incidenti (440 traumi e
238 malattie). La gran maggioranza dei traumi
(75%) e delle malattie (60%) ha determinato una
modifica dell’allenamento piuttosto che un’assenza
dalla navigazione (25% e 58% rispettivamente). La
prevalenza di infortuni e malattie che hanno causato un’assenza dalla navigazione, espressa come
percentuale di atleti assenti, era 7,5%, e quella di
assenza dall’allenamento era 17,2%.
Giugno 2010
BELLI
45
40
Incidence/1000h
35
30
25
20
15
10
Foot
Ankle
Lower leg
Knee
Upper leg
Hip/Pelvis
Thoracic spine
Lumbar spine
Cervicotgoracic
pathology
Cervical spine
Hand/Finger
Wrist
Forearm
Elbow
Upper arm
Shoulder
0
Head/Face
5
Figure 2.—Incidenza of injuries by anatomical location.
Figura 2. — Incidenza dei trauma in base alla sede anatomica.
Injuries
Traumi
Table II shows the frequency and severity of
injuries sustained during different activities. The
most common injuries during training activity was
weight training (16% of all injuries); a large proportion of these injuries were to the shoulder (48%).
The incidence of acute injuries (72%) was significantly higher than the incidence of overuse
injuries (28%) (p<0.0006; χ2=22.5; df= 1), but little difference was observed in the total number
of days absence from training (acute,2420 days;
overuse,2284 days; p=0.20;χ2=2.0; df=1), or sailing (acute, 1014 days; overuse, 874 days; p=0.02;
χ2=5.7; df=1).
There was a significantly higher incidence of
injury in training (9.6/1000 training hours) than in
sailing (4.4/1000 sailing hours) (p=0.05; χ2=3.6;
df=1).
The greatest proportion of injuries affected the
upper limb (44%), followed by the lower limb
(21%) , the trunk (20%) and the head and neck
(15%). Figures 1 and 2 show the anatomical location and pathology (Figure 3) of all injuries sustained. The shoulder and upper arm (15%) (long
head of biceps tendinopathy, 38%; acromioclavicular joint sprains, 19%) and the lumbar spine
(12%) (facet joint sprains, 34%; degenerative
changes, 28%) were the most commonly affected locations.
Joint/ligament sprains (37%) and tendinopathies (22%) were the most common pathologies.
La Tabella II mostra la frequenza e gravità degli
infortuni riportati durante le diverse attività. La
lesione più frequente durante l’allenamento era
facendo i pesi (16% di tutti i traumi); un’ampia
proporzione di queste lesioni interessavano la spalla (48%). L’incidenza di lesioni acute (72%) era
significativamente superiore rispetto a quelle da overuse (28%) (p<0.0006; χ2=22,5; df= 1), ma si osservava una differenza piccola sul numero totale di
giorni di assenza dall’allenamento (acuto,2420
giorni; overuse, 2284 giorni; p=0,20; χ2=2,0; df=1),
o dalla navigazione (acuto, 1014 giorni; overuse,
874 giorni; p=0,02; χ2=5,7; df=1). Abbiamo rilevato una incidenza di traumi significativamente maggiore durante l’allenamento (9,6/1000 ore di allenamento) rispetto alla navigazione (4,4/1000 ore di
navigazione) (p=0,05; χ2=3,6; df=1). La maggior
parte dei traumi interessava l’arto superiore (44%),
seguito dall’arto inferiore (21%) , il tronco (20%) e
testa e collo (15%). Le Figure 1 e 2 mostrano la localizzazione anatomica e la patologia (Figura 3) di
tutti gli infortuni occorsi. La spalla e arto superiore
(15%) (tendinopatia del capo lungo del bicipite,
38%; distorsioni dell’articolazione acromionclaveare, 19%) e la colonna lombare (distrazione delle faccette articolari, 34%; lesioni degenerative, 28%)
erano le sedi più affette. Distorsioni articolari/legamentose (37%) e tendinopatie (22%) erano le patologie più frequenti.
La Tabella III riporta le più comuni diagnosi di
lesioni da overuse, della navigazione, dell’allenamento o aspecifiche, e la Tabella IV riporta le lesio-
Vol. 63, N. 2
245
BELLI
16
Incidence/1000
14
12
10
8
6
4
2
0
Fracture
Joint/
Joint
Ligament dysfunction
sprain
Muscle
injury
Tendino- Contusion/ Laceration/ Myofacial Neuropathy
pathy
haematoma abrasion
pain
Bursitis
Figure 3.—Incidence of injuries by pathology.
Figura 3. — Incidenza dei trauma in base alla patologia.
TABLE III.—Most common injury diagnoses.
TABELLA III. — Diagnosi più comuni di infortunio.
Injury
Number
Sailing
Elbow/forearm haematoma
Thoracolumbar junction sprain
Cervical pain
Low back pain
11 (0.4)
6 (0.2)
5 (0.2)
5 (0.2)
Training
Lumbar spine pathology
Lateral ankle sprain
Biceps tendinopathy
Illiotibial band syndrome
7 (0.8)
7 (0.8)
6 (0.7)
4 (0.5)
Non-specific overuse
Lateral/medial elbow tendinosis
Biceps tendinopathy
Cervicothoracic pathology
Intersection syndrome
8 (0.2)
5 (0.1)
5 (0.1)
3 (0.1)
All injuries
Low back pain
Cervicothoracic pathology
Biceps tendinopathy
17 (0.4)
14 (0.4)
12 (0.3)
10 (0.3)
Values in parentheses are incidence.
Table III shows the most common sailing, training and non-specific overuse injuries diagnoses,
and table IV shows the injuries causing the greatest number of day absence. Pre-existing injuries
caused a severe absence from sailing (28%) and
modification of training (25%), whereas recurrent injuries and new injuries showed similar or
lower proportions.
Table V shows the incidence of injury and illness of the crew in different positions. Grinders
had the highest overall incidence of injuries
246
ni responsabili del maggior numero di giorni di
assenza. Le patologie preesistenti hanno determinato una grave assenza dalla navigazione (28%) e
una modifica dell’allenamento (25%), mentre le
lesioni ricorrenti e le nuove lesioni hanno mostrato
proporzioni simili o inferiori.
La Tabella V mostra l’incidenza degli infortuni e
malattie in base alla posizione dei membri dell’equipaggio. I grinder avevano la maggior incidenza
di traumi (9,7/1000 ore di allenamento o navigazione) e i prodieri mostravano la maggior inciden-
Giugno 2010
BELLI
TABLE IV.—Injuries causing the greatest number of days absence.
Tabella IV. — Infortuni che hanno causato il maggior numero di giorni di assenza.
Days absent
from sailing
Injury
Sailing
Triceps tendon tear
Hang/finger laceration
PINE
55
32
23
12
Training
Navicular fracture
SLAP lesion
Homerus fracture
Low back pain
PINE
Finger sprain
Triceps tendon tear
130
98
65
47
Non-specific overuse
Cervical spine degeneration
Inguinal hernia
PINE
Lumbar hernia
96
90
55
45
All
Cervical pain
Navicular fracture
SLAP lesion
Low back pain
Days absent from
full training
Injury
196
115
98
45
75
64
45
55
Lumbar spine path.
SLAP lesion
Rotator cuff injury
116
98
95
49
Cervical spine degeneration
Biceps tendinopathy
PINE
Inguinal hernia
112
78
48
95
Cervical back pain
PINE
Biceps tendinopathy
Low back pain
120
224
133
148
PINE: Posterior interosseous nerve entrapment; SLAP lesion: lesion, superior labrum anterior-posterior lesion.
TABLE V.—Incidence of injury, illness, and all incidents as a function of crew position.
Tabella V. — Infortuni che hanno causato il maggior numero di giorni di assenza.
Injury
All
Position
Grinder
Pitman
Utility
Bowman
Navigator
Trimmer
Helmsman
All
Number
Sailing
Training
All
Illness
Incidents
12
3
4
4
2
7
3
35
33 (3.1)
5 (2.0)
5 (1.5)
11 (4.2)
1 (0.6)
10 (1.7)
1 (0.4)
66 (4.4)
33 (11.2)
9 (12.2)
12 (12.2)
1 (1.0)
4 (8.1)
13 (7.6)4
2 (2.7)
74 (9.6)
124 (7.7)
45 (7.3)
53 (6.4)
39 (5.0)
8 (2.7)
63 (4.3)
8 (1.8)
340 (7.3)
56 (4.8)
22 (3.4)
16 (4.2)
24 (2.5)
14 (4.6)
38 (2.5)
10 (2.8)
180 (3.3)
180 (12.5)
67 (10.7)
69 (10.6)
63 (7.5)
22 (7.3)
101 (6.8)
18 (4.6)
520 (10.6)
Values are number with incidence/1000 hours in parameters.
(9.7/1000 sailing and training hours), and bowmen had the highest incidence of sailing injuries
(5.2/1000 sailing hours).
za di infortuni durante la navigazione (5,2/1000 ore
di navigazione).
Malattie
Illnesses
The incidence (40%) of upper respiratory tract
infections (vRS) was significantly higher than that
of all other medical conditions (p<0.0005; χ2=15.7;
df=1) (Figure 4).
Vol. 63, N. 2
L’incidenza delle infezioni delle alte vie respiratorie (40%) era significativamente superiore a quella di tutte le altre condizioni mediche (p<0,0005;
χ2=15,7; df=1) (Figura 4). Hanno anche causato la
maggioranza delle assenze dalla navigazione (65%)
e delle modifiche dell’allenamento (52%).
247
BELLI
45
40
% Total illness
35
30
25
20
15
10
Hypohydratation
Heat illness
Haemorrhoids
Urological
Dental
Infections
Hand warts
Ingrown toe
Eye infections
Skin infections
Hormonal
Ear infections
Dermatitis
Gastroenteritis
Insomnia/
hypertension
0
URM
5
Figure 4.—The proportion of illnesses by diagnosis.
Figura 4. — Proporzione delle malattie in base alla diagnosi.
They also caused most days of absence from
sailing (65%) and modification of training (52%).
Discussion
This is the second prospective cohort study of
America’s Cup yacht racing to document and
report both the incidence and severity of injuries
and illnesses, so it is difficult to make comparisons
with previous studies.
However, the inclusive injury definition used
in this study is similar to that adopted in America’s
Cup 2003 and in recent studies in other sports.
The incidence of injury in this study (5.8
injuries/1000 hours)was considerably lower than
in professional sports involving contact and collision, such as rugby league (114) and soccer
(81), but similar to the incidence reported in noncontact sports such as professional cricket (7)
and amateur ocean yacht racing (1).
Although the incidence of injuries is low in
comparison with many other professional sports,
the higher volume of sailing and training exposure incurred by America’s Cup crews increases
the burden of injuries and illnesses on a team.
Consequently the prevalence of crew absence
from full training was similar to the average
absence from training and competition in professional rugby union, in which the volume of training and competition performed was much lower:
300-500 minutes a week in rugby team compared
with 700-2000 minutes a week in sailing team.
248
Discussione
Questo è il secondo studio di coorte sull’ America’s
Cup per documentare e descrivere l’incidenza e la
gravità degli infortuni e malattie, cosicché è difficile
fare un confronto con studi precedenti.
Tuttavia, il criterio di inclusione per definire il
trauma è simile a quello adottato nello studio sull’
America’s Cup 2003 e in studi recenti riguardanti
altri sport.
L’incidenza di infortuni in questo studio
(5,8/1000 ore) era considerevolmente inferiore agli
sport professionistici coinvolgenti contatti e collisioni, come il rugby (114) il calcio (81), ma simile
all’incidenza riportata negli sport non di contatto
come il cricket professionale (7) e la regata oceanica
amatoriale (1).
Benché l’incidenza di infortuni sia bassa rispetto a molti altri sport professionistici, il volume elevato
di esposizione alla navigazione e all’allenamento dei
team di America’s Cup aumenta il peso dei traumi
e malattie dei team.
Di conseguenza, la prevalenza di assenze dell’equipaggio dall’attività di allenamento completa
era simile all’assenza dall’allenamento e dalla competizione di una divisione professionale di rugby, in
cui il volume dell’allenamento e competizione erano notevolmente minori: 300-500 minuti alla settimana per i team di rugby rispetto a 700-2000
minuti a settimana per il team di vela.
Si è osservata una riduzione del volume medio
di navigazione e allenamento nelle diverse fasi
dello studio. Tuttavia, l’incidenza non seguiva
questo trend, con un’incidenza maggiore di trau-
Giugno 2010
There was a reduction in the average volume
of sailing and training exposure over the study
periods. However, the incidence failed to follow
the same trend, with the highest incidence of
injury occurring during the periods of highest
training intensity, indicating that the intensity of
the training exposure, rather than the volume,
may be a more important injury risk factor.
The incidence of injury in the Louis Vuitton
Cup and America’s Cup 2007 racing period (period D) was lower than the incidence in the other
study periods.
This contrasts with observations from professional soccer and professional rugby union, in
which a significantly higher incidence of injury
has been reported during competition than out of
competition.
A decrease in the training intensity during the
racing period and a reluctance of the crew to
indicate any injuries for fear to lose their position
on the race boat are the most likely reasons.
Furthermore, the incidence of injury in training
was significantly higher (8.5) than the incidence
of injury in sailing (2.4). This is probably a result
of the higher intensity of the training performed
compared with the sailing races, as well as many
of the crew not having performed any regular
formal training programmes before joining the
32nd America’s Cup.
It should also be noted that strength and conditioning is a recent addition to sailing and is
generally not performed outside of the professional sailing environment.
The most common sailing injuries were contusions and sprains, occurring often as a result of
impact with boat hardware, for example spinnaker poles, winch handles, foot chocks, ropes,
sails and winches.
Training injuries were usually sprains,
tendinopathies and muscle strains, most of which
were sustained during weight training sessions.
Activities involving shoulder abduction and
external rotation, particularly when lifting near
maximal loads, such as on the shoulder press
and bench press, may compromise the stability of
the shoulder and increase the risk of a shoulder
injury, and may explain the high proportion of
weight training related shoulder injuries (40%).
The most severe training injuries resulted from
fitness testing and may question the appropriateness of maximal testing with elite athletes.
Although the benefits of maximal intensity testing are widely acknowledged, testing protocols
should avoid placing athletes at an unnecessary
risk of injury.
Vol. 63, N. 2
BELLI
mi nelle fasi di allenamento più intensivo, indicando che è l’intensità dell’allenamento, piuttosto che il volume, a rappresentare il fattore di
rischio maggiore.
L’incidenza di traumi nelle fasi di competizione della Louis Vuitton Cup e dell’America’s Cup
2007 (periodo D) era inferiore rispetto all’incidenza nelle altre fasi.
Questo contrasta con l’osservazione dei calciatori
professionisti e rugbisti, in cui è stata descritta un’incidenza di traumi significativamente superiore nel
periodo delle competizioni rispetto a quello non di
competizione.
Le ragioni più probabili di questo dato sono una
riduzione dell’intensità dell’allenamento nel periodo di competizione, e la riluttanza dell’equipaggio
a riferire un trauma per paura di perdere il posto sull’imbarcazione.
Inoltre, l’incidenza di infortuni in allenamento
era significativamente superiore (8,5) rispetto all’incidenza in navigazione (2.4). questo è probabilmente il risultato della maggiore intensità dell’allenamento rispetto alla regata, ma anche del fatto
che molti dell’equipaggio non avevano eseguito
alcun programma formale di allenamento prima di
partecipare alla 32° America’s Cup.
Va anche notato che il rinforzo muscolare e il
condizionamento costituiscono una recente aggiunta alla vela e non è generalmente eseguita al di fuori dei team professionali. Gli infortuni più comuni
erano contusioni e distorsioni, occorse spesso come
risultato dell’impatto contro parti dell’imbarcazione, per esempio il tangone dello spinnaker, le maniglie dei winch, i sostegni per i piedi, cime, vele e
winch.
Gli infortuni in allenamento erano normalmente distorsioni, tendinopatie e lesioni muscolari, per lo più occorse durante esercizi di sollevamento pesi.
Le attività che comportavano l’abduzione ed
extrarotazione della spalla, in particolare sollevando pesi submassimali, come sulla shoulder press
e sulla bench press, potrebbero mettere a rischio la
stabilità della spalla e aumentare il rischio di infortunio della spalla, e potrebbero spiegare l’alta proporzione di lesioni della spalla correlate agli esercizi
di sollevamento pesi (40%).
Gli infortuni più gravi in allenamento derivavano dai test di fitness e potrebbero porre una
domanda sull’appropriatezza degli test massimali
negli atleti di elite.
Benché i benefici dei test di intensità massimale
siano ben noti, i protocolli di test dovrebbero evitare di esporre l’atleta ad un elevato e inutile rischio
di infortuni.
L’alta proporzione di lesioni acute riportate in
249
BELLI
The greater proportion of acute injuries (75%)
in this study was in contrast with the findings of
Allen, who reported a majority of overuse injuries
(68%) in a study of an all female America’s Cup
crew but was in according to the study of Neville
and others, who reported a majority of acute
injuries (67%) in a study of an America’s Cup
crew during 2003 campaign.
This may be a consequence of differences in
the diagnosis or definition of acute versus overuse
injuries and/or an increased risk of acute injury
in this study.
The severity of the overuse injuries, which
were predominantly tendinopathies (42%), was
significantly greater than the severity of acute
injuries, possibly because of the demands of high
repetition activities, such as grinding, top handle winching, sail trimming and steering.
However, the demands placed on the athletes
are very different and this is reflected in the injury
epidemiology.
A large proportion of injuries (38%) occur
below the deck because of the greater volume of
time spent below deck and the violent and sudden movements of the yacht, whereas in this
study, most injuries during sailing resulted from
impact with boat hardware on, or above, the
deck.
Also the helmsmen were at a greater risk of
overuse injuries during ocean racing, because of
the arduous demands of steering in heavy weather conditions.
How you can see in this study, upper limb
and shoulder injuries, most commonly
tendinopathies and neuropathies involving the
long head of biceps tendon, elbow flexor/extensor tendinosis, and entrapment of the posterior
interosseous nerve (PINE), accounted for the
largest proportion of the injuries reported (42%).
This finding is probably due to the intensive
demands placed on the upper limb during most
sailing and training activities/sessions, and is consistent with that reported previously (Neville,
Molloy, America’s Cup 2003).
PINE injuries has been reported in previous
sailing study of Neville et others during America’s
Cup 2003 campaign but has not been reported in
previous sailing study; Miller in a early America’s
Cup study reported the sign and symptoms similar to PINE as “grinder’s elbow”.
Miller referred to this condition as: “a frequently
occurring overuse disorder characterised by a
combination of tendonitis, fasciitis and epi-
250
questo studio (75%) contrasta con quanto riportato da Allen, che descrisse una maggioranza di lesioni da overuse (68%) in uno studio su un team di
America’s Cup tutto al femminile, mentre concorda
con il lavoro di Neville et al, che descriveva una
maggioranza di lesioni acute (67%) in uno studio
sull’edizione 2003 dell’America’s Cup.
Questo potrebbe essere la conseguenza delle differenze di diagnosi o di definizione per lesioni acute e da overuse e/o dell’aumentato rischio di lesioni
acute in questo studio.
La gravità delle lesioni da overuse, che erano per
lo più tendinopatie (42%), era significativamente
superiore alla gravità delle lesioni acute, probabilmente a causa della richiesta di attività ad alta
ripetizione, come il grinding, l’uso di winch, la regolazione delle vele e la virata.
Tuttavia, le richieste che vengono poste ai diversi atleti sono molto differenti e questo si riflette nell’epidemiologia delle lesioni.
Un’ampia proporzione di infortuni si verifica
sotto coperta (38%) per il grande volume di tempo
trascorso sotto coperta e in conseguenza dei violenti e repentini movimenti della barca, mentre in
questo studio la maggioranza degli infortuni nella
navigazione si è verificata per impatto con parti
della nave in coperta o sopra.
Anche i timonieri risultavano a rischio di lesioni
da overuse nelle regate oceaniche a causa dell’elevatissima richiesta di manovrare in condizioni
atmosferiche pesanti.
Come si può vedere in questo studio, la maggioranza delle lesioni riportate (42%) interessava la
spalla e l’arto superiore, per lo più con tendinopatie e neuropatie che interessavano il capo lungo del
bicipite, tendinopatie del gomito e l’intrappolamento
del nervo interosseo posteriore (NIP).
Questo dato è probabilmente legato all’alta richiesta funzionale per l’arto superiore durante la maggior parte della navigazione e dell’allenamento, e
rispecchia quanto riportato in precedenza (Neville,
Molloy, America’s Cup 2003).
Le lesioni da intrappolamento del NIP sono state
riportate nello studio precedente di Neville e altri
sull’ America’s Cup 2003, ma non sono state descritte in studi precedenti sulla vela; Miller in un precedente studio sull’America’s Cup descriveva segni e
sintomi dell’intrappolamento del NIP come “gomito del grinder”.
Miller si riferiva a questa condizione come “una
patologia da overuse di frequente riscontro, caratterizzata dalla combinazione di tendinite, fascite,
ed epicondilite, che determinano una consistenza
soffice locale al gomito e avambraccio”. Tuttavia,
ulteriori studi sono necessari per confermare il
rischio di intrappolamento del NIP nella vela.
Giugno 2010
condylitis causing local tenderness near the elbow
and forearm”. However, further studies are
required to confirm the risk of PINE in sailing.
This study reported that the most common
lumbar spine injuries included lumbar spine facet
joint sprains and thoracolumbar junction sprains,
thought to be primarily a result of the forward
flexed and rotated position of the spine during the
activities of grinding, pulling ropes and trimming
sails in according to the findings of Neville et
others in America’s cup 2003.
The repetitive nature of these tasks may
increase the associated risk. Similar injuries have
been often reported in others sports such as rowing and kayaking, in which repetitive actions
involving the lumbar spine are also common.
Cervicothoracic sprains and dysfunction are
the most common injuries to the cervical spine.
Many of these may have been related to the sustained posture of cervical spine protraction and
extension, characteristic of trimmers while looking up at sails and helmsmen while steering.
Although there is no conclusive evidence to
suggest that degenerative joint changes may be
attributed to sailing, the high incidence of these
injuries in this population may indicate that the
sustained postures and high repetition activities
particular to America’s Cup sailing may contribute
to this degeneration over time.
This high incidence is also reported in
America’s Cup 2003 studies.
Data reported in both studies are an important evidence that these athletes needs of an
appropriate and accurate prevent postural training such as “Postural Global Reeducation”.
Owing to the high strength and power requirements of the grinders, it is not surprising that
they had the greatest overall risk of sustaining
an injury, principally in the upper limbs and
shoulders.
However, during sailing the bowmen had the
highest incidence of injury, which may be attributed to the high intensity of the activities occurring within the very small and unstable area of the
bow (the narrow front section of the boat).
On the contrary, the helmsmen are the drivers
of the boat, a role that is predominantly cognitive
and less physically demanding, so consequently
they were at the lowest risk of sustaining an injury.
Although pre-existing injuries accounted for
a relatively small percentage of all injuries (10%),
they were on average of greater severity than
both new and recurrent injuries.
Vol. 63, N. 2
BELLI
Questo studio ha riportato come le lesioni più
comuni della colonna lombare comprendevano la
distrazione delle articolari posteriori e le distrazioni del passaggio toracolombare, correlate presumibilmente alla posizione flessa e ruotata della colonna durante l’attività di grinding, recupero delle
cime, e piegature delle vele, come già descritto da
Neville e altri nell’America’s Cup 2003.
La natura ripetitiva di queste attività potrebbe
aumentare il rischio associato. Lesioni simili sono
state descritte spesso in altri sport come il canottaggio e il kayak, in cui azioni ripetitive che coinvolgono
la colonna lombare sono altrettanto comuni.
Le distrazioni e disfunzioni cervicotoraciche sono
le lesioni più comuni della colonna cervicale. Molte
di queste possono essere correlate alla postura prolungata della colonna cervicale in estensione e anteposizione, caratteristica dei trimmer (addetti alla
regolazione delle vele) quando osservano le vele in
alto e dei timonieri mentre virano.
Benché non ci sia un’evidenza definitiva per
sostenere che si possano attribuire alla vela delle
patologie degenerative articolari, l’alta incidenza di
queste lesioni in questa popolazione potrebbero indicare che le posture prolungate e le attività di alta
ripetizione peculiari dell’America’s Cup possono
contribuire a tale degenerazione a lungo termine.
Questa alta incidenza viene riportata anche negli
studi sull’America’s Cup 2003.
I dati riportati in entrambi gli studi costituiscono
un’evidenza importante che questi atleti necessitano di un allenamento adeguato e appropriato di
prevenzione posturale come la “rieducazione posturale globale”.
Viste le alte richieste di potenza e forza poste sui
grinder, non è sorprendente che presentino in maggior rischio complessivo di incorrere in lesioni, principalmente sugli arti superiori e delle spalle.
Tuttavia, durante la navigazione i prodieri presentavano la maggior incidenza di infortuni, che
potrebbe essere correlata all’alta intensità delle attività all’interno della stretto e instabile area della
prua (la stretta sezione anteriore nell’imbarcazione).
Al contrario, i timonieri sono i conduttori della
barca, un ruolo che è principalmente cognitivo e
presenta meno richieste fisiche, cosicché questi occupano la classe più bassa di rischio di incorrere in
infortuni.
Benché le lesioni preesistenti rappresentassero
una percentuale relativamente bassa di tutte le lesioni (10%), erano mediamente più gravi delle lesioni
sia nuove che ricorrenti.
Questi risultati suggeriscono l’importanza di uno
screening approfondito prima dell’inizio di una sfida all’America’s Cup e focalizzano il rischio associato all’assumere atleti con patologie preesistenti.
251
BELLI
These results suggest the importance of thorough medical screening before the start of a
America’s Cup campaign and focalize the risks
associated with contracting athletes with preexisting affections.
The results of this study confirm and strengthen those of previous America’s cup 2003 studies.
We report in this study that cervical spine
degeneration, PINE, long head of biceps
tendinopathy and lumbar spine pathologies
caused the greatest absence from sailing and
training.
Consequently injury prevention, treatments
and accurates rehabilitation programmes for these
injuries should be prioritised.
Illnesses made up 39% of all reported incidents and URTIs accounted for most illness related conditions (43%) followed by stress related
disorders, f.e. hypertension and insomnia (18%).
URTIs also accounted for most illness related
days absent from sailing (61%) and training (55%).
The high incidence of URTIs may be attributed to the stresses associated with the America’s
Cup as intense training and sailing demands, long
working days, little recovery time or time off,
cold and wet weather conditions, all of which
could increase stress and contribute to suppressed
immune system function and increased risk of
URTIs.
Nutritional strategies, such as maintaining a
positive energy balance, consuming a well balanced diet high in carbohydrate, protein and
micronutrients, and the intake of carbohydrate
before during and after training, as well as regular monitoring of markers of fatigue and overtraining are reported to help prevent or minimise
the risk of immuno-suppression and subsequent
URTIs.
This study reported medically treated injuries
as a result of scheduled sailing and training but
we know that there may have been minor injuries
that could have been precursor to more chronic
injuries that were no recorded.
Furthermore, injuries occurring as a result of
boat maintenance and shore work, which account
for a considerable proportion of an America’s
Cup athlete’s total daily exposure, were not
accounted for and therefore the results may have
under-reported the total risk.
The America’s Cup is also unique in that an
injured athlete can often still sail by either modifying their role or changing their position onboard the yacht.
252
I risultati di questo studio confermano e rafforzano quelli dei precedenti studi sull’America’s Cup
2003.
In questo studio riportiamo che la degenerazione della colonna cervicale, l’intrappolamento del
NIP, la tendinopatia del capo lungo del bicipite e le
patologie della colonna lombare sono state le cause principali di assenza dalla navigazione e dall’allenamento.
Di conseguenza, si dovrebbe dare la priorità alla
prevenzione degli infortuni, trattamento e programmi riabilitati accurati mirati a queste patologie.
Le malattie raggiungevano il 39% di tutte e patologie riportate, e le infezioni delle alte vie respiratorie (AVR) rappresentavano la maggioranza delle
malattie (43%), seguite dalle condizioni correlate
allo stress: ipertensione e insonnia (18%).
Le infezioni delle AVR rappresentavano anche la
patologia responsabile del maggior numero di assenza dalla navigazione (61%) e dall’allenamento
(55%).
L’alta incidenza delle infezioni delle AVR potrebbe essere attribuita all’alta richiesta di allenamento e navigazione dell’America’s Cup, alle lunghe
giornate di lavoro, al breve periodo di recupero o di
riposo, alle condizioni atmosferiche fredde e umide, tutti fattori che potrebbero aumentare lo stress e
contribuire alla riduzione della funzionalità del
sistema immunitario e aumentare il rischio di infezione delle AVR.
Le strategie nutrizionali, come il mantenimento
di un bilancio energetico positivo, il consumo di
una dieta bilanciata di carboidrati, proteine e
macronutrienti, e l’assunzione di carboidrati prima
durante e dopo l’allenamento, come anche un monitoraggio regolare della fatica e dell’eccessivo allenamento, sono note misure per prevenire o ridurre
il rischio di indebolimento del sistema immunitario
e le conseguenti infezioni delle AVR.
Questo studio descrive lesioni sottoposte a trattamento, avvenute in corso di allenamenti e navigazioni programmate, ma sappiamo che possono essersi verificate lesioni minori che no sono state registrate
ma che possono essere state precursori di lesioni
croniche.
Inoltre, gli infortuni verificatisi durante il mantenimento della barca e il lavoro a terra, che rappresentano una proporzione importante dell’esposizione quotidiana di una atleta dell’America’s Cup, non
sono state prese in considerazione e pertanto i risultati potrebbero aver sottostimato il rischio totale.
L’America’s Cup è unica anche nel fatto che un
atleta infortunato può sempre continuare a navigare
cambiando il ruolo o la posizione a bordo della
barca.
Giugno 2010
Future studies may benefit from monitoring
any such changes in the crew.
This study shows that America’s Cup crew
members are at risk of injury and illness because
of the high sailing and training demands in comparison with many other professional intermittent team sports. Furthermore, very few resources
are allocated to the health and fitness of America’s
Cup athlete’s while much more on the research
and development of the boats and hardware.
The results of this study shows the need for
effective sports science and sports medicine in the
America’s cup.
To reduce the risks associated with injuries
and illnesses we have developed “The Health
Lab Department”, where appropriate attention is
placed on the health of the athletes, including
regular health and medical assessments, comprehensive medical treatment, physiotherapy
(prehabilitation and rehabilitation), preventive
strength and conditioning programmes, nutrition
and hydration strategies, as well as the monitoring of total work loads in order to manage and
implement appropriate recovery time.
The Health Lab shall works next years to study
and investigate the potential risks of injury and illness to better understand and prevent the
America’s Cup yacht racing injuries.
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Analysis of medical problems during the
BELLI
I prossimi studi potrebbero beneficiare del monitoraggio di queste sostituzioni nell’equipaggio.
Questo studio mostra che i membri dei team di
America’s Cup sono a rischio di infortuni e malattie a causa dell’alta richiesta di navigazione e allenamento al confronto di molti altri sport professionali intermittenti di squadra. Inoltre, molte poche
risorse vengono destinate alla salute e fitness degli
atleti di America’s Cup mentre molto di più viene
dedicato alla ricerca e sviluppo delle barche e delle apparecchiature.
I risultati di questo studio mostrano la necessità
di una efficace scienza dello sport e medicina dello sport nell’America’s Cup.
Per ridurre il rischio di infortuni e malattie
abbiamo sviluppato il “Health Lab Department”, in
cui viene posta la giusta attenzione sulla salute
degli atleti, comprese valutazioni regolari della
stato di salute e medico, trattamenti medici complessivi, fisioterapia (preabilitazione e riabilitazione), programmi preventivi di rinforzo e condizionamento, strategie di nutrizione e idratazione, e monitoraggio dei carichi totali di lavoro
per gestire e implementare un’appropriata tempistica di recupero.
L’Health Lab dovrebbe lavorare nei prossimi anni
per studiare e analizzare i rischi potenziali di infortuni e malattie per comprendere meglio e prevenire gli infortuni nell’America’s Cup.
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Corresponding author: A. Belli, via Nadina Helbig 30, 00152 Rome, Italy. E-mail: [email protected]
Vol. 63, N. 2
253
MED SPORT 2010;63:255-64
Role of low-field magnetic resonance
imaging in the detection
of floating meniscus sign as consequence
of sport-related trauma
Ruolo della risonanza magnetica a basso campo
nel riconoscimento del segno del menisco galleggiante
in seguito a trauma sportivo
G. FRANCAVILLA 1, A. IOVANE 2, F. SORRENTINO 2, F. CANDELA 2, R. SUTERA 2,
A. SANFILIPPO 3, V. C. FRANCAVILLA 3, M. D’ARIENZO 3
1Sports Medicine, University of Palermo, Palermo, Italy
of Radiological Sciences – DIBIMEL, University of Palermo, Palermo, Italy
3Department of Surgical and Oncological Sciences, Orthopedic and Traumatological Clinic
University of Palermo, Palermo, Italy
2Department
SUMMARY
Aim. To assess the role of magnetic resonance (MR) imaging performed with a low-field scanner in the detection of floating meniscus sign as a consequence of sports-related trauma.
Methods. Retrospective review of 2436 MR knee examinations executed, in 18 months, using a low-field scanner of 0.2T,
was performed by three musculoskeletal radiologists of varying experience. Diagnostic criteria to define the presence
of a complete floating meniscus were as codified in the literature. If the thickness of the fluid signal band between the
meniscus and tibial plateau was comprised in the range ≥3 mm and ≤5 mm the floating meniscus was defined as partial. Patients with the sign were called to learn what treatment had been performed; in those submitted to surgery the
surgical chart was evaluated.
Results. Floating meniscus was detected in 8/2436 cases (0.25%), 5 complete, arthroscopically confirmed, and 3 partial; in 5/8 cases the lateral meniscus was involved.
Associated lesions were observed, ligamentous in 7/8 cases and meniscal in 2/8 cases; a bone bruise of varied extension was identified in 3/8 cases.
Conclusion. Floating meniscus sign could be detected at MR imaging although performed using a low-field scanner. Its
presence should be carefully identified, especially in severe traumatic events, as it has some important prognostic
implications.
KEY WORDS: Meniscocapsular separation - Meniscus - Magnetic resonance - Knee - Floating meniscus.
RIASSUNTO
Obiettivo. Valutare il ruolo della risonanza magnetica (RM) a basso campo nel riconoscimento del segno del “menisco galleggiante” in seguito a trauma riportato durante attività sportiva.
Metodi. Tre radiologi con varia esperienza in radiologia muscolo-scheletrica hanno analizzato retrospettivamente ed
in consenso 2436 indagini RM di ginocchio eseguite in 18 mesi con apparecchiatura dedicata a basso campo con magnete da 0,2T. I criteri diagnostici utilizzati per la definizione del “menisco galleggiante” completo sono stati quelli codificati in letteratura. Il “menisco galleggiante” è stato definito parziale se lo spessore del liquido articolare tra menisco
e piatto tibiale era ≥3 mm e ≤5 mm. I pazienti con il segno sono stati contattati per conoscere il tipo di terapia effettuata;
in quelli sottoposti a chirurgia è stata valutata la relazione chirurgica.
Risultati. Sono stati identificati 8/2436 casi (0,33%) di “menisco galleggiante”,
5 completi, confermati all’artroscopia, e 3 parziali; in 5/8 casi il menisco interessato era quello laterale. Sono state osservate lesioni associate, legamentose in 7/8 e meniscali in 2/8 casi; in 3/8 casi è stata identificata una contusione ossea
di varia entità.
Conclusioni. Il segno del “menisco galleggiante” può essere identificato alla RM anche se eseguita con apparecchiature a basso campo. La sua presenza dovrebbe essere attentamente ricercata, specialmente nei traumi severi, avendo
importanti implicazioni prognostiche.
PAROLE CHIAVE: Disinserzione meniscocapsulare - Menisco - Risonanza magnetica - Ginocchio - Menisco galleggiante.
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FRANCAVILLA
ROLE OF LOW-FIELD MAGNETIC RESONANCE IMAGING IN THE DETECTION OF FLOATING MENISCUS SIGN
AS CONSEQUENCE OF SPORT-RELATED TRAUMA
T
he knee is a special joint whose classification can prove difficult; a number of features
of the femoro-tibial compartment may in fact be
referable to the condyloid joints, others point to
the angular ginglymus. While theoretically, in
view of the conformation of the joint surfaces, one
might think of extensive freedom of movement
over all axes (transverse, sagittal and vertical),
in effect the knee’s complex ligament system
determines severe limitation, permitting movement exclusively on the transverse axis with flexoextension.1 The stability of the knee depends on
the manifold ligamentous components that comprise it. Apart from the central pivot, made up of
the cruciatae ligaments, an equally important part
is played by the peripheral capsulo-ligamentous
structures, including those making up the corner points.2, 3 It has been shown that the lesion
associated with the anterior cruciate ligament
(ACL) and the corner points with menisco-capsular disinsertion, compared to isolated ACL
lesion, means a worse prognosis.4 In meniscocapsular disinsertion an albeit minimal diastasis
is observed between the peripheral component
of the meniscus, the meniscal wall and the capsular insertion components. Diagnosis of these
modifications is more difficult than that of meniscal lesion and lesion of the central pivot; in these
eventualities MR and arthro-MR imaging are the
most suitable techniques for evaluating the capsulo-ligamentous structures. Lesion of the menisco-femoral and menisco-tibial ligaments is one of
the three forms of menisco-capsular disinsertion.5
Bikkina et al.6 were among the first to describe
this change in MR images, recognising it as the
sign of floating meniscus already described in
the arthrographic literature. This sign is noted
when the joint fluid flows between the joint cartilage covering the tibial plateau and the free tibial margin of the meniscus (internal or external)
following rupture of the coronary ligaments.6 It
is important to identify this sign as the avulsed
meniscus should be reattached as soon as possible to the underlying tibial plateau to prevent
possible complications. In our paper we describe
the role of low field MR imaging in recognising
the floating meniscus sign.
I
l ginocchio è un’articolazione particolare la cui
classificazione può risultare difficile; infatti il
comparto femoro-tibiale può essere riconducibile,
per alcuni caratteri, alle articolazioni condiloidee,
per altri ai ginglimi angolari. Se teoricamente, in
considerazione della conformazione delle superfici articolari, si potrebbe pensare ad un’estesa libertà
di movimenti su tutti gli assi (trasversale, sagittale e
verticale), in realtà il complesso apparato legamentoso del ginocchio ne determina una severa
limitazione, consentendone il movimento esclusivamente su quello trasversale con la flesso-estensione 1. La stabilità del ginocchio dipende dalle molteplici componenti legamentose che lo compongono
infatti oltre al pivot centrale, costituito dai legamenti crociati, rivestono un ruolo altrettanto importante anche le strutture capsulo-legamentose periferiche e tra queste quelle componenti i punti d’angolo 2, 3. E’ stato dimostrato come la lesione associata del legamento crociato anteriore (LCA) e dei
punti d’angolo con la disinserzione menisco-capsulare, rispetto a quella isolata del LCA, comporta una
prognosi peggiore 4. Nella disinserzione meniscocapsulare si rileva una diastasi, anche minima, tra
la componente periferica del menisco, il muro meniscale, e le componenti inserzionali capsulari. La
diagnosi di queste alterazioni è di maggiore difficoltà
rispetto a quella della lesione meniscale e del pivot
centrale; in queste eventualità la RM o la artro-RM
sono le metodiche più idonee per la valutazione delle strutture capsulo-legamentose. La lesione dei legamenti menisco-femorale e menisco-tibiale rappresenta una delle tre forme delle disinserzioni menisco-capsulari 5. Bikkina et al. 6 sono stati tra i primi a descrivere nelle immagini RM questa alterazione riconoscendola come il segno del “menisco
galleggiante” già descritto nella letteratura artrografica. Questo segno è apprezzabile qualora il liquido articolare si fa strada tra la cartilagine articolare
che ricopre il piatto tibiale e il margine libero tibiale del menisco (interno o esterno) in seguito alla
rottura dei legamenti coronari 6. E’ importante identificare tale reperto in quanto il menisco avulso
andrebbe reiserito il prima possibile al piatto tibiale sottostante, al fine di evitare possibili complicanze. Nel nostro lavoro descriviamo il ruolo della RM
a basso campo nel riconoscimento del segno del
“menisco galleggiante”.
Materiali e metodi
Using our Radiodiagnosis department’s PACS
system, we carried out a retrospective analysis
Abbiamo analizzato, in maniera retrospettiva,
usando il sistema PACS del nostro dipartimento
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Giugno 2010
of 2436 MR knee examinations carried out in the
period between January 2006 and June 2007. The
MR studies were carried out using a dedicated low
field scanner with 0.2T magnet (Artoscan C;
Esaote Biomedica, Genova, Italia). The parameters used were as follows: T1-weighted FSE sagittal sequences and STIR, coronal GE, T2-weighted axial FSE, with 16 cm FOV, layer thickness of
4 mm, matrix of 256x192 and single excitation. All
examinations were assessed retrospectively by
3 radiologists with experience of between 3 and
15 years of musculoskeletal radiology. The diagnostic criteria used for the definition of floating
meniscus were those codified in the literature
(6):
— posterior or anterior horn of the meniscus
completely surrounded by joint fluid with thickness of ≥5 mm in sagittal and coronal images;
— joint fluid with thickness >5 mm between
the meniscus and the tibial plateau.
Bearing in mind the considerations of Bikkina
et al. (6), in addition to previously described criteria floating meniscus was diagnosed in cases in
which the thickness of the joint fluid between
the meniscus and the tibial plateau was ≥3 mm
but ≤5 mm. We defined the floating meniscus
sign as being in complete agreement with the
first two criteria while we defined as partial
respect for the last criterion only.
In cases in which the floating meniscus sign
was identified, the history of the patient obtained
at the moment of the MR investigation was
reassessed by analysing the essential traumatic
mechanisms, but not the fine traumatic pathomechanics. Patients with the sign and a history of
sporting trauma were contacted telephonically
to learn what type of therapy they had undergone; in those who had been operated on, the
operating report was evaluated. In the present
study only the presence, but not the degree or
type, of associated ligament or meniscal alteration was evaluated; further no careful evaluation
and analysis of the number, localisation and
extent of the associated bone bruising was carried
out.
di Radiodiagnostica, 2436 esami RM di ginocchio
eseguiti nel periodo compreso tra Gennaio 2006 e
Giugno 2007. Le indagini RM sono state eseguite
utilizzando un’apparecchiatura dedicata a basso campo con magnete da 0,2T (Artoscan C; Esaote
Biomedica, Genova, Italia). I parametri usati sono
stati i seguenti: sequenze sagittale FSE T1-pesata e
STIR, coronale GE, assiale FSE T2-pesata, con FOV
di 16 cm, spessore di strato di 4 mm, matrice di
256x192 e singola eccitazione. Tutti gli esami
sono stati valutati retrospettivamente in consenso
da 3 radiologi di varia esperienza in radiologia
muscolo-scheletrica, tra 3 e 15 anni. I criteri diagnostici utilizzati per la definizione del “menisco
galleggiante” sono stati quelli codificati in letteratura 6:
— corno posteriore o anteriore del menisco completamente circondato da liquido articolare con
spessore ≥5 mm sia nelle immagini sagittali che
coronali;
— liquido articolare con spessore >5 mm tra il
menisco ed il piatto tibiale.
Oltre ai criteri precedentemente descritti, tenendo conto delle considerazioni di Bikkina et al. 6, è
stata posta la diagnosi presuntiva di “menisco galleggiante” nei casi in cui lo spessore del liquido articolare tra il menisco ed il piatto tibiale era ≥3 mm
ma ≤5 mm. Abbiamo definito il segno del “menisco galleggiante” come completo in accordo con i primi due criteri mentre lo abbiamo definito parziale
nel rispetto dell’ultimo criterio.
Nei casi in cui è stato identificato il segno del
“menisco galleggiante” è stata rivalutata l’anamnesi raccolta al momento dell’indagine RM analizzando i meccanismi traumatici essenziali, ma non
la fine patomeccanica traumatica. I pazienti con il
segno e l’anamnesi di un trauma sportivo sono stati contattati telefonicamente per conoscere il tipo di
terapia a cui erano stati sottoposti; in quelli sottoposti
a terapia chirurgica è stato poi valutato il verbale
operatorio. Nel presente studio è stata valutata soltanto la presenza, ma non il grado o la tipologia, delle alterazioni legamentose o meniscali associate;
inoltre non è stata effettuata una accurata valutazione e analisi del numero, della sede e dell’entità
delle contusioni ossee associate.
Risultati
Results
On the basis of the previously defined diagnostic criteria we identified retrospectively 8/2436
cases of floating meniscus (0.33% of the total).
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In base ai criteri diagnostici definiti in precedenza abbiamo identificato retrospettivamente
8/2436 casi di menisco galleggiante (0,33% del totale). Questo segno è stato riconosciuto in 6 uomini e
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Figure 1.—Complete floating meniscus. Sagittal STIR MR
image shows the posterior horn of lateral meniscus completely surrounded by fluid and lifted > 5 mm from the tibial plateau (arrow). B: coronal GE-weighted image of the
same case (arrow).
Figura 1.—Menisco galleggiante completo. Immagine RM
sagittale STIR che evidenzia il corno posteriore del menisco
laterale completamente circondato dal liquido articolare
con sollevamento >5 mm dal piatto tibiale (freccia).
The sign was recognised in 6 men and 2 women
in an age range between 18 and 40 years (average 29). It emerged from anamnestic matching
that all patients had suffered a severe trauma or
had reported sharp pain following sporting practice, 6 were footballers and 2 played volley ball.
2 donne, con range d’età compreso tra 18 e 40 anni
(età media di 29 anni). Dal raccordo anamnestico
emergeva che tutti i pazienti avevano subito un
trauma severo o riferivano un forte dolore in seguito a pratica sportiva, 6 praticavano il calcio e 2 la
pallavolo. In 5 pazienti abbiamo rilevato la presenza di un “menisco galleggiante” completo (Figure
1 e 2A,B) e nei restanti 3 di quello parziale (Figura
3). In 5 pazienti il menisco interessato era quello
laterale e nei restanti 3 casi il mediale. si associava
a lesioni legamentose e/o meniscali oltre che a contusioni ossee nel ginocchio. In 7/8 casi, come illustrato nella tabella 1, l’evidenza del segno del “menisco galleggiante” si associava a lesioni legamentose:
in 2/8 pazienti una lesione del LCA e del LCP; in
2/8 del LCA; in 1/8 del LCM, LCA e del LCL; in 1/8 solo
del LCM; ed in 1/8 del LCA (neolegamento ricostruito
in artroscopia) e del LCM (Figura 4). In 2/8 casi è stata evidenziata una lesione meniscale associata
(Figura 5). In 3/8 casi è stata rilevata, inoltre, una
contusione ossea di varia entità.
I pazienti con il segno del “menisco galleggiante”
completo (5/8 casi) sono stati sottoposti ad intervento chirurgico in artroscopia, che ha confermato la corretta detezione del segno del “menisco galleggiante” e delle lesioni meniscali. I 3/8 pazienti
con il segno parziale sono stati trattati due in maniera conservativa e l’altro, in cui coesisteva la presenza della lesione del LCA, chirurgicamente in
artroscopia, con conferma della presenza del menisco galleggiante.
Figure 2.—A-B) Complete floating meniscus. A: sagittal STIR MR image shows the anterior horn of the lateral meniscus
partially surrounded by fluid and lifted >5 mm from tibial plateau (arrow). B: coronal GE-weighted image of the same
case (arrow).
Figura 2.—A-B Menisco galleggiante completo. A: immagine RM sagittale STIR che evidenzia il corno anteriore del
menisco laterale parzialmente circondato dal liquido articolare con sollevamento >5 mm dal piatto tibiale (freccia). B:
immagine RM coronale GE T2-pesata dello stesso caso (freccia).
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Figure 3.—Partial floating meniscus. Coronal GE-weighted image shows the posterior horn of the medial meniscus partially surrounded by fluid and lifted ≥3 mm and ≤5
mm from the tibial plateau (arrow).
Figura 3.—Menisco galleggiante parziale. Immagine RM
coronale GE T2-pesata che evidenzia il corno posteriore del
menisco mediale parzialmente circondato dal liquido articolare con sollevamento ≥3 mm e ≤5 mm dal piatto tibiale (freccia).
In 5 patients we noted the presence of a complete
floating meniscus (Figures 1 and 2A,B) and in
the remaining 3 it was partial (Figure 3). In 5
patients the meniscus involved was lateral, in the
other 3 medial, and they were associated with
ligamentous and/or meniscal lesions as well as
bone bruising in the knee. In 7/8 cases, as shown
in table 1, the evidence of the floating meniscus
sign was associated with ligamentous lesions: in
2/8 patients a lesion of the ACL and of the PCL;
in 2/8 of the ACL, in 1/8 of the MCL, ACL and LCL;
in 1/8 only of the MCL, and in 1/8 of the ACL
(neoligament reconstructed in arthroscopy) and
of the MCL (Figure 4). In 2/8 cases an associated
meniscal lesion was highlighted (Figure 5). In 3
(8 cases, furthermore, bone bruising of varying
intensity was observed.
Patients presenting complete floating meniscus
sign (5/8 cases) were subjected to surgery in
arthroscopy which confirmed correct detection of
the sign and of the meniscal lesions. The 3/8
patients with the partial sign were treated as follows: 2 conservatively and the other, in whom an
ACL lesion coexisted, surgically in arthroscopy,
with confirmation of the presence of the floating
meniscus.
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Figure 4.—Partial floating meniscus. Coronal GE-weighted image shows the posterior horn of the lateral meniscus
partially surrounded by fluid and elevated ≥3 mm and ≤5
mm from the tibial plateau (arrow). High grade MCL
(arrowheads). Bone bruise partially detectable on lateral
tibial plateau (asterisk). Associated ACL graft lesion is also
present but not shown in the image.
Figura 4.—Menisco galleggiante parziale. Immagine coronale GE T2-pesata che evidenzia il corno posteriore del
menisco laterale parzialmente circondato dal liquido articolare con sollevamento ≥3 mm e ≤5 mm dal sottostante
piatto tibiale (freccia). Lesione di alto grado del LCM (punte di freccia). Area di contusione ossea parzialmente identificabile in corrispondenza del piatto tibiale laterale (asterisco). Si associa lesione del neo-LCA non documentata
nell’immagine selezionata.
Discussione
Le strutture di stabilizzazione dei comparti mediale e laterale del ginocchio sono capsulo-legamentose, tendinee e muscolari. Diverse descrizioni riportano in modo incompleto e a volte contraddittorio la
conformazione delle strutture anatomiche dei comparti laterali e postero-laterali 3, 7, 8, mediali e postero-mediali 2, 5 del ginocchio. La differente descrizione delle diverse componenti legamentose è, come
risulta dalla revisione della letteratura, soggetta alla
variabilità anatomica e alla nomenclatura loro
attribuita 2, 3, 6-9. Le strutture capsulo-legamentose
del comparto mediale possono essere suddivise in
tre strati 5. Il primo strato, il più superficiale, è costituito dalla fascia crurale profonda. Questo nel suo
terzo medio è separato ed indipendente dal secondo strato e nel suo terzo posteriore si pone superficialmente ai tendini dei muscoli gracile e semitendinoso e include superiormente il tendine e il ventre muscolare del sartorio. Il secondo strato, l’inter-
259
FRANCAVILLA
Discussion
The stabilisation structures of the medial and
lateral compartments of the knee are capsulo-ligamentous, tendinous and muscular. A number of
descriptions report incompletely and at times in
contradictory fashion the conformation of the
anatomic structures of the lateral and postero-lateral,3, 7-8 medial and postero-medial 2, 5 compartments of the knee. The different description
of the different ligament components is, as can
be seen from a review of the literature, subject
the anatomic variability and different nomenclature attributed to them.2, 3, 6-9
The capsulo-ligamentous structures of the
medial compartment can be subdivided into
three layers.5 The first, the most superficial, consists of the deep crural fascia. The middle third
of this is separate and independent of the second
layer and in its posterior third it lies superficially over the tendons of the gracilis and semitendinous muscles and includes superiorly the
tendon and the sartorius muscle belly.
The second layer, the intermediate, consists of
the superficial portion of the medial collateral
ligament (MCL); this layer in its posterior third
combines with the third to make up the oblique
posterior ligament (OPL) the distal insertion of
which consists of three arms,3 wraps round the
posteromedial portion of the femoral condyle
and lies in close contiguity with the posterior
meniscal horn.
The third layer, the deepest, consists of the
joint capsule and the deep portion of the MCL
and principally inserts into the edges of the joint
and the medial meniscus; the deep portion of the
MCL is attached to the meniscus and fine ligament extensions may be observed represented by
the menisco-femoral and menisco-tibial (coronary) ligaments which run respectively from the
superior and inferior superficial edges of the
meniscus to the femur and the tibia.
As for the lateral compartment of the knee,
various tendinous and muscular capsulo-ligamentous structures can be identified. Contrary
to what was said about the capsulo-ligamentous
structures of the medial compartment it is not
possible to subdivide those of the lateral compartment into layers.4
In correspondence with the postero-lateral
region of the knee some orthopaedists identify the
complex of the arcuate ligament (ALC) as a func-
260
Figure 5.—Partial floating meniscus. Sagittal STIR image
shows the posterior horn of the lateral meniscus partially
surrounded by fluid and elevated ≥3 mm and ≤5 mm from
the tibial plateau (thick arrow). Foreshortened posterior
horn of the lateral meniscus, as an expression of meniscal
lesion, may also be observed (thin arrow).
Figura 5.—Menisco galleggiante parziale. Immagine sagittale STIR che evidenzia il sollevamento ≥3 mm e ≤5 mm del
corno posteriore del menisco laterale (freccia spessa). Si
rileva inoltre aspetto a cono tronco del corno posteriore
del menisco da lesione meniscale (freccia sottile).
medio, è costituito dalla porzione superficiale del
legamento collaterale mediale (LCM); nel suo terzo
posteriore questo strato si unisce al terzo costituendo il legamento posteriore obliquo (LPO), la cui
inserzione distale è composta da tre bracci 3, inviluppa la porzione postero-mediale del condilo femorale e si pone in stretta contiguità con il corno meniscale posteriore. Il terzo strato, il più profondo, è
costituito dalla capsula articolare e dalla porzione
profonda del LCM e s’inserisce principalmente sui
margini articolari e sul menisco mediale; la porzione profonda del LCM è adesa al menisco e si rilevano delle sottili estensioni del legamento, rappresentate dai legamenti menisco-femorale e meniscotibiale (coronario), che si portano rispettivamente dai
margini superficiale superiore e inferiore del menisco al femore e alla tibia.
Come per il comparto laterale del ginocchio si
riconoscono varie strutture di stabilizzazione capsulo-legamentose tendinee e muscolari. Contrariamente
a quanto detto per le strutture capsulo-legamentose
del comparto mediale non è possibile suddividere
in strati quelle del comparto laterale 4. In corrispondenza della regione postero-laterale del ginocchio alcuni ortopedici identificano il complesso del
Giugno 2010
tional tendino-ligamentous unit consisting of: the
lateral collateral ligament; the tendon of the
femoral biceps; the popliteal tendon and muscle; the popliteo-meniscal and popliteo-fibular
ligaments; the oblique, arcuate and fabello-fibular popliteal ligaments; and the lateral gastrocnemius muscle. Gollehon et al. in a biomechanical study with selective section of tendinous and
ligamentous structures have shown that the structures that best prevent postero-lateral instability
are the popliteal tendon and the LCL.10 Further,
the menisco-capsular structures, consisting of the
menisco-femoral and coronary ligaments should
be added to the ALC structures.
The meniscal fibrocartilages favour the congruency of the joint surfaces of the femoral
condyles and tibial plateaux; they have other
important functions: attenuation of bumps, load
distribution and stabilisation.
The menisco-capsular structures, particularly
the coronary ligaments, are delegated to the connexion of the meniscal fibrocartilages with the tibial plateaux. Menisco-capsular disinsertion is an
important consequence (albeit rare) of knee trauma and is characterised by the avulsion of the
peripheral portion of the meniscus from its capsular insertions. This lesion can lead to meniscal
hypermobility and joint instabilit; contrary to
meniscal lesions, it can resolve spontaneously as
it occurs in an area of the meniscus that is abundantly vascularised, so much so that in arthroscopially treated cases the success percentage of
surgical repair is very high.11-12
Menisco-capsular separations may occur in
three ways: 1) changes to the menisco-capsular
junction; 2) lesions to the menisco-femoral and
coronary ligaments; and 3) lesions involving the
meniscal wall.5 Lesions in the menisco-femoral
and coronary ligaments may determine knee
instability. In an acute trauma, the menisco-tibial
ligaments may become detached and, consequently, lead to avulsion of the meniscus from the
tibial plateau. It is believed that an avulsed meniscus or a meniscus detached from the tibial
plateau, should if possible be reinserted. The
meniscus is typically sutured around its anatomic position.6
The MR images on the sagittal and coronal
plains are those which best demonstrate the relationship between the meniscus and the tibial
plateau and hence are optimal for identifying
meniscal avulsions as a result of menisco-tibial lig-
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FRANCAVILLA
legamento arcuato (CLA), un’unità funzionale tendinea-legamentosa composta: dal legamento collaterale laterale; dal tendine del bicipite femorale; dal
tendine e dal muscolo popliteo; dai legamenti popliteo-meniscale e popliteo-fibulare; dai legamenti
popliteo obliquo, arcuato e fabello-fibulare; e dal
muscolo gastrocnemio laterale. Gollehon et al. in
uno studio biomeccanico con sezione selettiva delle strutture tendinee e legamentose hanno dimostrato che le strutture che prevengono maggiormente
le instabilità postero-laterali sono il tendine popliteo
e il LCL 10. Alle strutture del CLA bisogna, inoltre,
aggiungere le strutture menisco-capsulari, costituite dai legamenti menisco-femorale e coronario.
Le fibrocartilagini meniscali favoriscono la congruenza delle superfici articolari dei condili femorali e dei piatti tibiali; esse hanno anche altre importanti funzioni: attenuazione degli urti, distribuzione del carico e stabilizzazione. Le strutture menisco-capsulari, in particolare i legamenti coronari,
sono deputate alla connessione delle fibrocartilagini meniscali con i piatti tibiali. La disinserzione
menisco-capsulare è una conseguenza importante
ma poco comune di un trauma del ginocchio ed è
caratterizzata dall’avulsione della porzione periferica del menisco dalle sue inserzioni capsulari. Tale
lesione può comportare un’ipermobilità meniscale
ed un’instabilità articolare; contrariamente alla
lesione meniscale, è suscettibile di guarigione anche
spontanea, in quanto avviene in una zona riccamente vascolarizzata del menisco tanto che, nei
casi trattati artroscopicamente, la percentuale di
successo della riparazione chirurgica è molto elevata
11, 12. Le disinserzioni menisco-capsulari possono
manifestarsi sotto tre forme come: 1) alterazioni
della giunzione menisco-capsulare; 2) lesioni dei
legamenti menisco-femorale e coronario; e 3) lesione coinvolgente il muro meniscale 5. La lesione dei
legamenti menisco-femorale e coronario possono
determinare l’instabilità del ginocchio. In un trauma acuto, i legamenti menisco-tibiali possono
distrarsi e, di conseguenza, determinare un’avulsione del menisco dal piatto tibiale. Si ritiene che
un menisco avulso o distaccato dal piatto tibiale
dovrebbe se possibile essere reinserito. Il menisco è
tipicamente suturato intorno alla sua posizione
anatomica 6. Le immagini RM sui piani sagittale e
coronale sono quelle che dimostrano meglio la relazione tra il menisco ed il piatto tibiale e pertanto
sono ottimali per l’identificazione di avulsioni meniscali quali risultato di distrazioni dei legamenti
menisco-tibiali 6, 11. Bikkina et al. 6 sono stati i primi a descrivere il segno del “menisco galleggiante”
nelle immagini RM e ne hanno riportato il ricono-
261
FRANCAVILLA
ament detachments.6, 11 Bikkina et al.6 were the
first to describe the floating meniscus sign in MR
images and they have reported it in 21 cases,
with subsequent perspective identification in a
further 4 cases. In our experience we identified
the floating meniscus sign retrospectively in 8
cases out of 2436 MR scans (0.33%). Bikkina et al.6
reported the involvement of the lateral meniscocapsular ligamentous complex in 14/21 (66.67%);
similarly in our own study we observed in a higher number of cases, 5/8 (62.5%), the involvement
of the lateral menisco-capsular ligamentous complex. In our experience, unlike what was
observed by Bikkina et al.,6 who did not observe
meniscal lesions in the MR images but reported
their presence in 3/21 cases (14.28%) at surgery,
we evidenced the presence of a meniscal lesion
in 2/8 cases (25%) in MR images.
As stated by Bikkina et al.6 the saving of the
avulsed meniscus is probably related to a different stress mechanism under load, with most of the
effort leading to cutting of the menisco-tibial ligaments rather than rupture of the meniscus.
In our study we evidenced associated ligamentous and/or meniscal lesions in 7/8 patients
(87.5%); in the series of Bikkina et al it is not
possible to identify the exact number of subjects with associated lesions.
We observed a ligamentous lesion in all cases in which an associated lesion was observed
(100%). Carrying out a comparative evaluation
between our findings and those of Bikkina et al.
the following emerges. The ACL was the ligament most involved, respectively in 6/8 cases
(75%) in our series as against 11/21 cases
(52.38%) reported by them. In our series incidence was as follows: MCL in 3/8 cases (37.5%),
PCL in 2/8 cases (25%) and LCL in 1/8 cases
(12.5%). Bikkina et al.6 report lesions of the PCL
in 9/21 (42.86%), lesion of the MCL in 6/21
(28.57%) and lesion of the LCL in 4/21 (19.05%).
In our study lesions of the MCL showed a higher incidence than was observed by Bikkina et al.,
who reported PCL as the ligament most involved
after the ACL. In the two series there is no significant difference in the incidence of LCL
lesions. In 3/8 cases (37.5%) we found the presence of one or more areas of bone bruising
while Bikkina et al.6 reported bruising in 9/21
cases (42.86%); this associated lesion therefore
presented a fairly similar incidence in the two
series.
262
scimento in 21 casi, con identificazione retrospettiva
in 17 casi su 4096 indagini RM (0,4%) e successiva
identificazione prospettica in altri 4 casi. Nella
nostra esperienza abbiamo identificato retrospettivamente il segno del “menisco galleggiante” in 8
casi su 2436 indagini RM (0,33%). Bikkina et al. 6
segnalavano il coinvolgimento del complesso legamentoso menisco-capsulare laterale in 14/21
(66,67%); in modo simile nel nostro studio abbiamo
riscontrato in un maggiore numero di casi, 5/8 casi
(62,5%), il coinvolgimento del complesso legamentoso menisco-capsulare laterale. Nella nostra esperienza, contrariamente a quanto riscontrato da
Bikkina et al. 6, i quali non rilevavano lesioni meniscali nelle immagini RM ma riferivano la loro presenza in 3/21 casi (14,28%) alla chirurgia, abbiamo evidenziato nelle immagini RM la presenza di
una lesione meniscale in 2/8 casi (25%).
Come affermato da Bikkina et al. 6 il relativo
risparmio del menisco avulso sarebbe probabilmente
correlato ad un differente meccanismo di stress sotto carico, con la maggior parte delle forze che porta ad un troncamento dei legamenti menisco tibiali, piuttosto che ad una rottura del menisco stesso.
Nel nostro studio abbiamo evidenziato lesioni
associate legamentose e/o meniscali in 7/8 pazienti (87,5%); nella casistica di Bikkina et al non è
possibile rilevare il numero esatto di soggetti con
lesioni associate. Abbiamo rilevato una lesione legamentosa in tutti casi in cui era stata rilevata una
lesione associata (100%). Effettuando una valutazione comparativa tra i nostri rilievi e quelli di
Bikkina et al. emerge quanto segue. L’LCA era il
legamento maggiormente coinvolto, rispettivamente in 6/8 casi (75%) nella nostra versus i 11/21 casi
(52,38%) da loro riportati. Nella nostra casistica
seguono per incidenza di coinvolgimento l’LCM in
3/8 (37,5%), l’LCP in 2/8 casi (25%) e l’LCL in 1/8
casi (12,5%). Bikkina et al. 6 riportano in 9/21
(42,86%) la lesione del LCP, in 6/21 (28,57%) la
lesione del LCM e in 4/21 (19,05%) la lesione del
LCL. Nel nostro studio le lesioni del LCM hanno una
maggiore incidenza rispetto a quanto riscontrato
da Bikkina et al., i quali riportano l’LCP come legamento maggiormente coinvolto dopo l’LCA. Non si
rileva nelle due casistiche una differenza significativa nell’incidenza delle lesioni del LCL. In 3/8
casi (37,5%) abbiamo evidenziato la presenza di
una o più aree di contusione ossea mentre Bikkina
et al. 6 ne riportavano la presenza in 9/21 casi
(42,86%); pertanto questa lesione associata presentava nelle due casistiche un’incidenza abbastanza simile.
Giugno 2010
FRANCAVILLA
Conclusions
Conclusioni
We can therefore hypothesise that the different
incidence of associated ligamentous and bone
lesions is probably related (as no adequate comparative evaluation of the pathomechanics has
yet been carried out) to the different severity and
the different modalities of the trauma suffered
by patients; as reported above, fine analysis of the
pathomechanics of the traumatic event was not
one of our objectives in the present study. Here,
also taking into account the considerations of
Bikkina et al.,6 and Rubin et al.,13 we decided to
classify the floating meniscus sign on two different levels:
partial, in cases in which the presence of joint
fluid between the joint cartilage and the meniscus has a thickness of ≥3 mm and ≤5 mm;
complete in cases in which the interposed joint
fluid thickness is >5 mm.
The purpose of this classification is to help
the orthopaedic surgeon manage the patient,
since a minimum avulsion, sign of partial floating
meniscus, can be treated conservatively if it is
not associated with ligamentous lesions of the
central pivot, whereas a higher degree of avulsion, sign of a complete floating meniscus, should
be managed surgically. At the preoperative stage,
warning the surgeon of the possible presence of
a floating meniscus permits a better estimate of
tourniquet and preparation time for appropriate
surgicial repair. Arthroscopy requires the instillation of a saline solution into the joint; an avulsed
meniscus that is otherwise normal could be relocated on the tibial plateau, so rendering its observation more troublesome.6
An object that can mimic floating meniscus is
a rare variant of lateral discoid meniscus,
Wrisberg’s eccentric ligament; this does not have
posterior insertions on the tibial plateau 14. This
lateral meniscal variant can mimic an avulsion
and should be considered if the meniscus
appears discoid on MR imaging. This form of
discoid meniscus has only one insertion, the
lateral menisco-femoral ligament or Wrisberg’s
ligament. The anterior horn of this discoid
meniscus is appropriately inserted on the tibial
plateau, although the meniscus itself may suffer
significant subluxation with flexion and extension. The patient’s clinical history should help us
distinguish this variation from true floating
meniscus, with meniscal avulsion suggested in
the event of severe acute trauma. These vari-
Possiamo ipotizzare pertanto che la differente
incidenza delle lesioni legamentose e ossee associate sia da riferire verosimilmente, non essendo stata
condotta una adeguata valutazione comparativa
della patomeccanica, alla differente severità e alla
differente modalità del trauma subito dai pazienti;
come sopra riportato non rientrava tra gli scopi che
ci eravamo prefissi la fine analisi della patomeccanica dell’evento traumatico. Nel nostro studio, anche
in base alle considerazioni di Bikkina et al. 6, e di
Rubin et al. 13, abbiamo ritenuto di classificare il
segno di “menisco galleggiante” in due gradi:
parziale, nei casi in cui la presenza di fluido
articolare interposto tra la cartilagine articolare ed
il menisco, abbia uno spessore ≥3 mm e ≤5 mm;
completo nei casi in cui lo spessore del fluido articolare interposto sia >5 mm.
Questa classificazione ha lo scopo di aiutare il chirurgo ortopedico nel management del paziente, in
quanto un’avulsione minima, segno del “menisco
galleggiante” parziale, se non associata a lesioni
legamentose del pivot centrale può essere trattata
in maniera conservativa, mentre un’avulsione di
grado maggiore, segno del “menisco galleggiante”
completo, dovrebbe essere trattata chirurgicamente.
In fase preoperatoria allertare il chirurgo ortopedico sulla possibile presenza di un “menisco galleggiante” consente una migliore stima del tempo di torniquet e di preparazione per un’appropriata riparazione chirurgica. L’artroscopia richiede l’instillazione di soluzione salina nell’articolazione, un
menisco avulso, ma altrimenti normale, potrebbe
essere riallocato sul piatto tibiale, rendendo così il suo
riscontro più difficoltoso 6.
Un’entità che può mimare il “menisco galleggiante” è una rara variante del menisco discoide
laterale, il legamento eccentrico di Wrisberg; questo
non ha inserzioni posteriori sul piatto tibiale 14.
Questa variante meniscale laterale può mimare
un’avulsione e deve essere presa in considerazione
se il menisco appare discoide alla RM. Questa forma
di menisco discoide ha una sola inserzione, il legamento menisco-femorale laterale o legamento di
Wrisberg. Il corno anteriore di questo menisco discoide è appropriatamente inserito sul piatto tibiale,
anche se il menisco stesso può sublussarsi significativamente con la flessione e l’estensione. La storia
clinica del paziente dovrebbe aiutare a distinguere
questa variante da un vero “menisco galleggiante”,
con avulsione meniscale suggerita in caso di severo
trauma acuto. Queste varianti sono delle condizioni parafisiologiche e anche se non rientrano nelle
Vol. 63, N. 2
263
FRANCAVILLA
ants are paraphysiological conditions and even
if they do not come under meniscocapsular
disinsertions they should be reported and managed surgically.14
In our experience, using a low-field MR scanner we have observed the presence of the floating meniscus sign in 0.33% of cases, an incidence
that is not significantly different from that reported by Bikkina et al. using high field equipment.6
It is also important to identify this finding
because the avulsed meniscus reattached to the
underlying tibial plateau can prevent the onset of
early arthrosic degeneration of the knee joint.
The “floating” meniscus sign may be identified in
MR images even if the investigation has been
carried out with low-field equipment and its presence should be carefully sought in cases with
severe trauma associated with multi-ligamentous
luxation or lesion or both as it has important
prognostic implications.
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coll. L’articolazione del ginocchio. In:
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5) De Maeseneer M, Shahabpour M,
disinserzioni meniscocapsulari dovrebbero comunque essere segnalate e trattate chirurgicamente 14.
Nella nostra esperienza utilizzando una apparecchiatura RM a basso campo abbiamo rilevato la
presenza del segno del “menisco galleggiante” nel
0,33% dei casi, incidenza non significativamente
differente da quella riportata da Bikkina et al. utilizzando una apparecchiatura ad alto campo 6.
E’ inoltre importante identificare tale reperto perché il menisco avulso e riattaccato al sottostante
piatto tibiale può evitare l’insorgenza di una precoce
degenerazione artrosica dell’articolazione del ginocchio. Il segno del menisco “galleggiante” può essere
identificato nelle immagini RM, anche se l’indagine è stata eseguita con apparecchiatura a basso
campo, e la sua presenza dovrebbe essere attentamente ricercata nei casi con severo trauma associato a lussazione o lesione multi-legamentosa o
entrambe avendo importanti implicazioni prognostiche.
Vanderdood K, Van Roy F, Osteaux M.
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Received on April 21, 2010 - Accepted for publication on April 27, 2010.
Corresponding authors: G. Francavilla, Cattedra di Medicina dello Sport, Università degli Sudi di Palermo, Via del Vespro 129,
Palermo, Italia.
264
Giugno 2010
MED SPORT 2010;63:265-75
Synthetic turf: risk of the onset of
muscular-skeletal lesions in young
football players
Terreni in erba sintetica: rischio di insorgenza di lesioni
muscolo-scheletriche in giovani calciatori
V. DI TANTE 1, L. STEFANI 1, R. PRUNA 2, R. MERCURI 1, G. GALANTI 1
1Sports
Medicine Agency, University of Florence, Florence, Italy
2Football Club Barcelona, Barcelona, Spagna
SUMMARY
Aim. To assess the influence of different types of playing surface (natural grass and synthetic turf) on the onset of muscular-skeletal lesions and possible relapses, and on recovery times after rehabilitation by football players at a developing
age.
Methods. We assessed 133 young football players who belonged to two different sports clubs: 69 athletes who trained
on a pitch of artificial turf (group A), and 64 athletes of the same age who trained on a pitch of natural grass (group B).
All the athletes were divided into 3 teams by date of birth (1995, 1994, 1993). The athletes who reported muscular-skeletal pain during training or competitions, were given a medical examination, and a therapy was decided, specific for each
type of pathology, and they underwent rehabilitation treatment, specific for each type of pathology.
Results. The athletes in group A presented a significantly higher number of muscular-skeletal pathologies than those in
group B (16 vs. 4, p<0.01, R.R.=3.7). The largest differences were noted in athletes born in 1994 (9 vs. 2, p<0.02, R.R.=4.28).
The commonest lesions were 1st degree muscular lesions and tendonitis of the adductor muscles for group A, and
delayed muscular pain for group B. No significant difference emerged regarding recovery times, although these were
longer for the athletes in group A. The number of relapses was different, although not significantly so, for muscular lesions
(2 for group A vs. 0 for group B) and for ankle sprains (1 for group B vs. 0 for group A).
Conclusion. From our results it emerged that training on synthetic turf increases the risk of muscle and tendon pathologies.
KEY WORDS: Synthetic turf - Muscular-skeletal lesions - Young football players.
RIASSUNTO
Obiettivo. Valutare l’influenza della diversa tipologia di terreno di gioco (erba naturale e erba sintetica) sull’insorgenza di lesioni muscolo-scheletriche e di eventuali recidive, e sui tempi di recupero dopo riabilitazione in calciatori in
età evolutiva.
Metodi. Sono stati valutati 133 giovani calciatori appartenenti a due diverse società sportive: 69 atleti che si allenavano su campo in erba artificiale (gruppo A), 64 atleti di pari età che si allenavano su campo da calcio in erba naturale
(gruppo B). Tutti gli atleti erano suddivisi in 3 squadre per età (1995, 1994, 1993). Gli atleti che durante allenamento
o competizione riferivano una sintomatologia dolorosa muscoloscheletrica venivano sottoposti a visita medica, impostata una terapia, la stessa per lo stesso tipo di patologia, e sottoposti a trattamento riabilitativo, lo stesso per lo stesso
tipo di patologia.
Risultati. Gli atleti del gruppo A avevano presentato un numero di patologie muscolo-scheletriche significativamente
maggiore rispetto a quelli del gruppo B (16 vs 4, p<0,01, R.R.=3,7). Le maggiori differenze sono state notate per gli atleti dell’anno 1994 (9 vs 2, p<0,02, R.R.=4,28). Le lesioni più comunemente riscontrate erano state le lesioni muscolari di 1° grado e le tendiniti dei muscoli adduttori per il gruppo A e il dolore muscolare ritardato per il gruppo B. Nessuna
significativa differenza era emersa per quanto riguarda i tempi di recupero, anche se questi sono risultati maggiori
Vol. 63, N. 2
265
DI TANTE
SYNTHETIC TURF: RISK OF THE ONSET OF MUSCULAR-SKELETAL LESIONS IN YOUNG FOOTBALL PLAYERS
negli atleti del gruppo A. Il numero di recidive era risultato diverso, anche se non significativamente, per le lesioni muscolari (2 per il gruppo A vs 0 per il gruppo B) e per le distorsioni alla caviglia (1 per il gruppo B vs 0 per il gruppo A).
Conclusioni. Dai nostri risultati è emerso che l’allenamento su terreno in erba sintetica aumenta il rischio di patologie
muscolari e tendinee.
PAROLE CHIAVE: Terreni sintetici - Lesioni muscolo-scheletriche - Giovani calciatori.
F
ootball pitches in natural grass are currently
being replaced, for economical and practical
reasons, primarily by pitches of artificial turf. The
technical and economic qualities of these innovative surfaces have been studied in great depth;
numerous studies have examined the possible
toxicity of the materials used.1-3 In recent years,
only a few studies have been performed on the
incidence of acute traumatic events linked to
competitions or training on pitches of artificial
turf.4-8 However, in spite of the relevance and
great interest being shown in the issue, there is
no information available about the possible problems that training on surfaces of synthetic turf
can generate in the muscular-skeletal structure
of the football player.8 Although the age of these
new playing surfaces has arrived, and is in fact in
full-blown development, numerous questions
remain to be answered. The technical aspects of
the movements and the bounce of the ball have
still to be studied in depth, but above all, there is
still no single, clear definition of the biomechanical aspects of running and all athletic movements, typical of a sport like football, on these
playing surfaces.9-12 In the light of the above, it is
difficult to envisage the risk of the onset of muscular-skeletal pathologies caused by overloading that are associated with this type of surface.
Acknowledgement of a possible link between
artificial turf and the increased risk of muscularskeletal pathologies is even more important,
absolutely indispensable in fact, when the athlete
is still growing. A developing skeleton has flexible bones, soft cartilage structures and ligaments
which are proportionally stronger than the adjacent areas of growing bone. Although bone plasticity during development increases its remodelling capacity and allows lesions to be repaired
rapidly, it also creates areas of intrinsic weakness in the skeletally immature athlete. In many
cases the type of lesion in the child is similar to
that in an adult, although there are differences
due to the presence of growing cartilage, the
266
I
campi da calcio in erba naturale sono attualmente, per motivi economici e di praticità, per lo
più sostituiti da campi da calcio in erba artificiale.
Le qualità tecniche ed economiche di questi terreni
innovativi sono state abbondantemente studiate;
numerosi studi sono stati effettuati sulla possibile
tossicità dei materiali utilizzati 1-3. Negli ultimi anni
sono stati prodotti solo pochi studi sull’incidenza di
eventi traumatici acuti legati alle competizioni o
all’allenamento su campi in erba artificiale 4-8.
Tuttavia, nonostante la forte attualità e il grande
interesse che l’argomento sta suscitando, non esistono
informazioni sulle possibili problematiche che l’allenamento su terreno in erba sintetica genera sull’apparato muscolo-scheletrico del calciatore (8).
Benché l’era di questi nuovi terreni di gioco sia già
cominciata, ed anzi sia in pieno sviluppo, restano
ancora da chiarire numerosi quesiti. Non sono
ancora del tutto studiati gli aspetti tecnici legati alle
giocate e al rimbalzo del pallone, ma soprattutto
manca ancora un’univoca e chiara definizione
degli aspetti biomeccanici della corsa e di tutti i gesti
atletici, tipici di sport come il calcio, su queste superfici di gioco 9-12. Alla luce di ciò risulta difficoltoso
prevedere il rischio di comparsa di eventuali patologie muscolo-scheletriche da sovraccarico associate a questa tipologia di terreno. Il riconoscimento
di una eventuale relazione tra tappeto erboso artificiale e aumentato rischio di patologia muscoloscheletrica risulta ancor più importante, e assolutamente indispensabile, quando l’atleta è in età evolutiva. Lo scheletro in via di sviluppo infatti, ha ossa
flessibili, strutture cartilaginee morbide e legamenti che, in proporzione, sono più forti delle adiacenti aree di accrescimento osseo. Sebbene la plasticità
ossea durante lo sviluppo aumenti la capacità rimodellante di queste e permetta un veloce recupero
dalle lesioni, crea allo stesso tempo zone di debolezza intrinseca nell’atleta scheletricamente immaturo. In molti casi i tipi di lesione a carico dei bambini sono simili a quelle degli adulti, anche se ci
sono differenze dovute alla presenza della cartilagine di accrescimento, il processo di crescita, i livelli di attività e l’atteggiamento dei bambini verso la
pratica sportiva.
Giugno 2010
growth process, the level of activity and children’s attitude to sports activities.
Because we envisage that in the near future,
many natural grass football pitches will be
replaced by pitches of synthetic turf, new studies
of this subject are absolutely necessary, even to
understand the possible long-term effects on the
locomotor structures of the athletes.
The purpose of this study is to assess the influence of the different types of playing surfaces
(natural and synthetic) on the onset of muscularskeletal lesions, possible relapses and recovery
times after rehabilitation treatment, on a population of young football players.
DI TANTE
Poiché si prevede che nel prossimo futuro buona
parte dei campi da calcio in erba naturale verranno sostituiti dal terreno in erba sintetica, nuovi studi sull’argomento sono assolutamente necessari,
anche per comprendere gli eventuali effetti a lungo
termine sulle strutture locomotrici degli atleti.
Lo scopo del presente studio è stato quello di
valutare l’influenza della diversa tipologia del terreno di gioco (naturale e sintetico) sull’insorgenza di lesioni muscolo-scheletriche, sulle eventuali
recidive e sui tempi di recupero dopo trattamento
riabilitativo, su una popolazione di calciatori in età
evolutiva.
Materiali e metodi
Popolazione studiata
Population studied
From November 2005 to April 2006 we
assessed 133 young male football players (age:
10.9±0.8 years) belonging to two different sports
clubs: 69 athletes who trained on pitches of artificial turf (group A) and 64 athletes of the same
age who trained on pitches of natural grass
(group B). Three teams were assessed from each
club, each made up of football players born in
1995 (27 athletes in group A and 26 athletes in
group B), 1994 (20 athletes in group A and 19 in
group B) and 1993 (22 athletes in group A and 19
athletes in group B). The teams in group B had
always trained on a natural grass pitch, the football players in the teams in group A had trained
on artificial turf for at least a year and a half.
A physical examination with a postural assessment prior to the start of the study led us to
exclude three athletes (one from group A and
two from group B) who presented evident alterations to their skeletal structure, of constitutional and/or postural origin (one with dysmetria of
the pelvis, one with flat feet, one with pes cavus).
Athletes born in 1994 and 1993 had three 2hour training sessions a week, plus a final game.
Athletes born in 1995 had two 2-hour training
sessions a week, plus a final game.
Methods
The athletes who reported a traumatic event or
the onset of pain of a muscular-skeletal nature
during training or a match, were given a physical examination, and were treated if necessary
with pharmaceutical products and non-instru-
Vol. 63, N. 2
Da Novembre 2005 ad Aprile 2006 sono stati
valutati 133 giovani calciatori (età: 10,9±0,8 anni)
di sesso maschile appartenenti a due società sportive diverse: 69 atleti che si allenavano su campo da
calcio in erba artificiale (gruppo A) e 64 atleti di
pari età che si allenavano su campo da calcio in
erba naturale (gruppo B). Di ogni società sono state valutate tre squadre composte ognuna da calciatori nati rispettivamente negli anni 1995 (27
atleti del gruppo A e 26 atleti del gruppo B), 1994 (20
atleti del gruppo A e 19 del gruppo B) e 1993 (22 atleti del gruppo A e 19 atleti del gruppo B). Le squadre
appartenenti al gruppo B si erano sempre allenate su
un campo in erba naturale, i calciatori delle squadre del gruppo A si allenavano sul campo in erba sintetica da almeno 1 anno e mezzo.
Una visita medica con valutazione posturale precedente l’inizio dello studio aveva permesso di escludere da questo tre atleti (uno del gruppo A e due
del gruppo B), i quali presentavano alterazioni della struttura scheletrica di origine costituzionale e/o
posturale (una dismetria del bacino, un piede piatto, un piede cavo conclamati).
Gli atleti nati nel 1994 e 1993 erano sottoposti a
3 allenamenti a settimana di 2 ore ognuno, più la
gara finale. I calciatori del 1995 praticavano 2 allenamenti a settimana di 2 ore ognuno, più la gara
finale.
Metodi
Gli atleti che, durante l’allenamento o la competizione, riferivano un evento traumatico o la comparsa di una sintomatologia dolorosa a livello
muscolo-scheletrico venivano sottoposti a visita medica, eventualmente trattati con terapia farmacologia
e sottoposti a trattamento fisioterapico non strumentale, adeguato alla patologia riferita.
267
DI TANTE
mental physiotherapy suitable for the pathology
reported.
All the athletes were encouraged to immediately report any type of symptom as soon as it
emerged.
The same therapy was applied and the same
rehabilitation protocol was adopted for a specific pathology, adapted in each case to the specific biomechanical characteristics of each athlete
and obviously to the gravity of the lesion.
Each athlete of each team was assessed by the
same doctor and rehabilitated by the same physiotherapist. Rehabilitation was carried out directly on the playing field (on synthetic turf for the
athletes in group A and on natural grass for the
athletes in group B).
The traumatic pathologies considered in this
study were: inflammatory tendonopathies, muscular lesions from indirect trauma classified by
Reid’s system,13 and sprains to lower limb joints.
All the athletes were suitably informed about
the procedures of the study.
Tutti gli atleti sono stati sensibilizzati a riferire
immediatamente qualsiasi tipo di sintomatologia
appena essa si fosse manifestata.
Per la stessa patologia è stata applicata la stessa
terapia e impostato lo stesso protocollo riabilitativo,
adattato comunque alle caratteristiche biomeccaniche tipiche di ogni soggetto e ovviamente al gradi
di lesione.
Ogni atleta di entrambe le squadre è stato valutato da un unico medico e riabilitato da un unico
fisioterapista. La riabilitazione è stata effettuata
direttamente sul campo da gioco (in erba sintetica
per i giocatori del gruppo A e in erba naturale per i
giocatori del gruppo B).
Le patologie traumatiche considerate nel presente studio sono state: tendinopatie infiammatorie,
lesioni muscolari da trauma indiretto classificate
secondo la classificazione di Reid 13, e patologie
distorsive delle articolazioni dell’arto inferiore.
Tutti i soggetti sono stati adeguatamente informati delle procedure dello studio.
Pitch of artificial turf
Gli atleti del gruppo A si allenavano su campo
in erba sintetica di terza generazione. La maggior
parte di questi calciatori appartenevano a tale società
da almeno 1 anno e mezzo, tempo durante il quale gli allenamenti si svolgevano su un campo in erba
sintetica di terza generazione.
Tale campo da gioco, che è stato realizzato circa
sei anni fa, è costituito da un sistema formato da filamenti di erba costituiti da copolimeri di poleolefine
riempiti da piccoli frammenti di gomma ottenuti
dal riciclo di guarnizioni per uso civile e da altri
componenti; tra questi soprattutto materiale elastico che contraddistingue tutti i campi da calcio in
erba artificiale di terza generazione e che, rendendolo più simile all’erba naturale, permette una maggiore regolarità del campo, miglior gioco, una migliore risposta tecnica e quindi una migliore prestazione agonistica dell’atleta.
L’effetto visivo è simile a quello di un campo in
erba naturale. L’impatto del piede con tale superficie, più morbida in superficie, ma più dura sul fondo, risulta invece diverso, benché non vi siano in letteratura studi al riguardo.
The athletes in group A trained on pitches of
third generation synthetic turf. Most of these football players had belonged to their club for at
least one and a half years, during which time the
training sessions had taken place on a pitch of
third generation artificial turf.
This playing surface, which was developed
about six years ago, is made of a system formed
of filaments of grass created from polyolefin
copolymers filled with small fragments of rubber obtained by recycling seals for civilian use and
other components; these include elastic material which is present in all third generation artificial
turf football pitches and which, because it makes
it more similar to natural grass, also makes the
pitch surface more regular, for better play, a better technical response and therefore a better competitive performance from the athlete.
The visual effect is similar to that of a pitch of
natural grass, but the impact of the foot with this
pitch, which is softer on the surface but harder
underneath, is different, although there are no
studies of the subject in the literature.
The incidence of injury during training for each
group (athletes trained on synthetic turf and athletes trained on natural grass) and for each team
268
Campo in erba artificiale
Analisi statistica
L’incidenza d’infortunio durante allenamento
per ogni gruppo (atleti allenati su erba sintetica e
atleti allenati su erba naturale) e per ogni squadra
di atleti è stata calcolata sia come rapporto tra il
numero di infortuni e il numero di soggetti osservati
sia come numero di infortuni/1000 ore di esposi-
Giugno 2010
TABLE I.—Total athletes injured.
TABELLA I. — Totale atleti infortunati.
Total athletes
Athletes injured
Incidence of injuries (%)
DI TANTE
TABLE II.—Athletes injured 1995.
TABELLA II. — Atleti infortunati anno 1995.
Pitch of
artificial turf
Pitch of
natural grass
69
16
23
64
4
6.25
P<0.01, R.R.=3.7 (95% C.I. 1.34-10.65).
Total athletes
Athletes injured
Incidence of injuries
(no./1000 hours)
Pitch of
artificial turf
Pitch of
natural grass
27
4
14.8
37.7/1000
hours
26
1
3.8
9.43/1000
hours
P=0.18, R.R.=3.9 (95% C.I. 0.47-32).
of athletes has been calculated both as the ratio
between the number of injuries and the number
of individuals observed, and as the number of
injuries/1000 hours of exposure. The incidence of
the various types of injury was calculated as the
number of cases among those exposed and the
number of cases among those not exposed. The
incidence of relapses was calculated as the number of relapses per pathology against the number
of cases per pathology. Wherever possible, the
values of the incidence between the two groups
were compared by calculating the relative risk
(RR) with a confidence level of 95%. The significance level was established as p<0.05. The data
related to recovery times were expressed as the
average ± standard deviation. The proportions
were also compared, wherever possible, using
the χ2 test by applying the Yates correction. The
statistical significance level was established as
p<0.05.
The data were analysed by the SPSS program
version 13.0 for Windows software.
Results
Table I illustrates the results for the number of
injuries out of the total number of athletes in the
two clubs. The number of injuries reported among
athletes who trained on pitches of synthetic turf
was significantly higher than that of athletes who
trained on pitches of natural grass. Even in the
team born in 1995, the incidence of injuries was
higher for athletes who trained on synthetic turf,
with a relative risk that indicates a moderate association between exposure to the synthetic surface
and the number of injuries. However, these data
are not statistically significant (Table II).
Table III illustrates the results for injuries to
the teams born in 1994. The incidence of injury
is significantly higher in athletes who trained on
pitches of synthetic turf, with a fair relative risk of
injury.
Vol. 63, N. 2
TABLE III.—Athletes injured 1994.
TABELLA III. — Atleti infortunati anno 1994.
Total athletes
Athletes injured
(no./1000 hours)
Artificial turf
Natural grass
20
9
45
62.5/1000
hours
19
2
10.5
13.9/1000
hours
P<0.02, R.R.=4.28 (95% C.I. 1.07-16.44).
zione. L’incidenza dei vari tipi di infortunio è stata calcolata come numero di casi tra gli esposti e
numero di casi tra i non esposti. L’incidenza di recidiva è stata calcolata come numero di recidive per
patologia sul numero di casi per patologia. Dove
possibile i valori delle incidenze tra i due gruppi
sono stati paragonati mediante il calcolo del rischio
relativo (RR) con un livello di confidenza al 95%. Il
livello di significatività è stato posto ad un p<0,05.
I dati relativi ai tempi di recupero sono espressi come
media ± deviazione standard. Il confronto tra le
proporzioni è stato eseguito inoltre, dove possibile,
mediante il test χ2 applicando la correzione di Yates.
Il livello di significatività statistica è stato fissato ad
un p<0,05.
Le analisi dei dati sono state eseguite mediante il
programma SPSS versione 13.0 per il software
Windows.
Risultati
In tabella I sono mostrati i risultati relativi al
numero di infortuni sul totale degli atleti delle due
società. Il numero di infortuni verificatosi tra gli
atleti che si allenavano su campo in erba sintetica
è risultato significativamente maggiore rispetto a
quelli degli atleti che si allenavano su campo in
erba naturale. Anche nella squadra dell’anno 1995
l’incidenza di infortuni è risultata maggiore per gli
atleti che si allenavano su campo in erba sintetica,
269
DI TANTE
TABLE IV.—Athletes injured 1993.
TABELLA IV. — Atleti infortunati anno 1993.
Total athletes
Athletes injured
(no./1000 hours)
Artificial turf
Natural grass
22
3
13.6
20.8/1000
hours
19
1
5.2
6.94/1000
hours
P=0.39, R.R.=2.7 (95% C.I. 0.31-23.5).
The team born in 1993 was the one that had
the lower incidence of injury among the athletes
who trained on synthetic turf, and the lower incidence of injury/1000 hours of training for athletes who trained on both synthetic turf and natural grass. The association between synthetic turf
and the probability of the onset of a muscularskeletal pathology proved modest (Table IV).
The number and percentage of injuries divided
by type are illustrated in table V. Among the athletes who trained on a pitch of artificial turf, 1st
degree muscular lesions and insertional proximal
tendonitis of the adductor muscles represented
the most frequently found pathologies, with an
incidence of 7.2% out of the total athletes in group
A, followed by muscular lesions from physical
exercise or delayed muscle pain (4.3%) and
Achilles paratenonitis,14 associated with plantar
fascitis (2.9%). Muscular lesions from physical
exercise were the principal cause of injury among
the athletes who trained on pitches of natural
grass, with an incidence of 3%. The association
between the type of playing surface and the onset
of muscular-skeletal pathologies was only significant for 1st degree muscular lesions and insertional proximity tendonitis of the adductor muscles.
con un rischio relativo che indica una moderata
associazione tra l’esposizione al sintetico e la comparsa di infortuni. Tali dati non sono tuttavia risultati statisticamente significativi (Tabella II).
In tabella III sono presentati i risultati relativi
agli infortuni delle squadre del 1994. L’incidenza di
infortuni è risultata significativamente maggiore
negli atleti che si allenavano su campo in erba sintetica, con un rischio relativo di infortunio di grado discreto.
La squadra dell’anno 1993 è stata quella che ha
avuto minore incidenza di infortuni tra gli atleti
che si allenavano su campo in erba sintetica e la
minore incidenza di infortuni/1000 ore di allenamento sia per gli atleti allenati su erba sintetica che
naturale. L’associazione tra erba sintetica e probabilità di presentare una patologia muscolo scheletrica
è risultata modesta (Tabella IV).
Il numero e la percentuale di infortuni suddivisi per tipologia sono mostrati nella tabella V. Tra gli
atleti che si allenavano su campo in erba artificiale le lesioni muscolari di 1° grado e le tendiniti inserzionali prossimali dei muscoli adduttori rappresentavano le patologie di più frequente riscontro,
con un’incidenza del 7,2% sul totale degli atleti del
gruppo A, seguite dalle lesioni muscolari da esercizio fisico o dolore muscolare ritardato (4,3%) e dalle paratenoniti achillee (14%) associate a fascite
plantare (2,9%). Le lesioni muscolari da esercizio fisico erano invece la principale causa di infortunio tra
gli atleti che si allenavano su campo in erba naturale con un’incidenza del 3%. L’associazione tra
tipologia di terreno di gioco ed insorgenza di patologia muscolo-scheletrica è risultata significativa
solo per le lesioni muscolari di 1° grado e le tendinite
inserzionale prossimale dei muscoli adduttori.
Un unica distorsione di grado 1° alla caviglia,
con stiramento del legamento peroneo-astrgalico
anteriore, si è verificata in entrambi i gruppi.
Patologie quali la fascite plantare e la tendinite
TABLE V.—Number and incidence of injuries by type.
TABELLA V. — Numero e incidenza di infortuni per tipologia.
Pathology
Artificial turf
Incidence
Natural grass
Incidence
P
Totals
16
0.23
4
0.06
P<0.05
Muscular lesions
5
0.07
0
0
P<0.05
Muscular lesions from physical
exercise (delayed muscle pain)
3
0.04
2
0.03
P=0.07
Tendonitis adductor musc.
5
0.07
0
0
P<0.05
Achilles paratenonitis and plantar
fascitis
2
0.029
0
0
P=0.17
Achilles paratenonitis
0
0
1
0.015
P=0.29
1st degree sprained ankle
1
0.014
1
0.015
P=0.90
270
Giugno 2010
One single 1st degree sprained ankle, with
straining of the front peroneal-astragalic ligament, was reported in each group.
Pathologies such as plantar fascitis and insertional tendonitis of the adductor muscles were not
reported in athletes who trained on pitches of
natural grass.
Table VI illustrates the recovery times after
therapy and rehabilitation, assessed for the muscular-skeletal pathologies that emerged in both
study groups. Where ankle sprains are concerned,
we can note that the results are entirely similar (15
days for both groups). The difference is however minimal for both Achilles paratenonitis (16.6
±2.8 days for athletes who played on artificial
turf, 15 days for those on natural grass) and for
muscular contractures (8.7 ±3.5 days for athletes
who trained on artificial turf, 7 days for those on
natural grass).
Table VII illustrates the number of relapses
reported for each group studied. There were 3
relapses among athletes who trained on pitches
of artificial turf; among athletes who trained on
natural grass, on the other hand, there was only
one relapse for a sprained ankle. The differences
were not statistically significant. Where Achilles
paratenonitis and plantar fascitis are concerned,
there were no relapses in either of the two study
groups.
Discussion and conclusions
The purpose of this comparative study performed on a sample of young football players
was to verify the incidence of muscular-skeletal
pathologies, recovery times after rehabilitation
and possible relapses in athletes who trained on
football pitches of artificial turf compared to those
who trained on pitches of natural grass.
DI TANTE
TABLE VI.—Recovery times after rehabilitation for comparable muscular-skeletal pathologies.
TABELLA VI. — Tempi di recupero dopo riabilitazione per
le patologie muscolo-scheletriche confrontabili.
Patologie
muscolo-scheletriche
Erba artificiale
(giorni)
Erba naturale
(giorni)
Distorsione caviglia di
1° grado
15
15
Paratenonite achillea
16,6±2,8
15
Lesioni muscolari da
esercizio fisico (dolore
muscolare ritardato)
8,7±3,5
7
inserzionale dei muscoli adduttori non si sono invece manifestate negli atleti che si allenavano su campo in erba naturale.
In tabella VI sono mostrati i tempi di recupero
dopo terapia e riabilitazione, valutati per quelle
patologie muscolo-scheletriche che si sono manifestate in entrambi i gruppi di studio. Per quanto
riguarda la distorsione della caviglia si nota che i
risultati sono del tutto sovrapponibili (15 gg per
entrambi i gruppi). La differenza è comunque minima sia per la paratenonite achillea (16,6±2,8 gg
per gli atleti che giocavano su erba artificiale, 15
gg per quelli su erba naturale) che per le contratture muscolari (8,7±3,5 gg per gli atleti che si allenavano su erba artificiale, 7 gg per quelli su erba naturale).
In tabella VII è mostrato il numero delle recidive
che si sono verificate per ogni gruppo di soggetti studiati. Negli atleti che si allenavano su campo in
erba artificiale si sono manifestate 3 recidive; negli
atleti che si allenavano su campo in erba naturale,
invece, si è verificata solo una recidiva per la distorsione alla caviglia. Le differenze non sono risultate statisticamente significative. Per quanto riguarda
la paratenonite d’Achille e la fascite plantare non si
sono verificate recidive in nessuno dei due gruppi di
studio.
TABLE VII.—Number and incidence of relapses.
TABELLA VII. — Numero e incidenza di recidive.
Pitch of artificial turf
Muscular-skeletal pathology
Pitch of natural grass
RR (95% C.I.)
No.
Incidence
No.
Incidence
3
0.18
1
0.25
Muscular lesions from physical exercise (delayed muscle pain)
2
0.66
0
0
—
Insertional tendonitis adductor muscles
1
0.2
-
-
—
1st degree sprained ankle
0
0
1
1
—
Totals
Vol. 63, N. 2
0.72
(0.10-5.11)
271
DI TANTE
Previous studies, which have assessed the incidence and the principal causes of traumatic events
during matches and training on synthetic turf,
did not highlight significant differences compared
to natural grass. These studies, however, tended
to analyse acute traumatic events in American
football.4-8 Association football is a completely
different sport, in which the most significant element is not the physical contact between players,
but the impact with the ground, particularly during sprints and changes of direction.15 A study
performed on Swedish football players assessed
the pattern of movement, the capacity to pass
the ball and the impression of the game of football by players on synthetic turf compared to natural grass, with negative results where the artificial surface was concerned.16 No study has so
far examined athletes at a developing age, who
are clearly more difficult to study, but also more
subject to possible stress from unsuitable playing
surfaces, and those who use artificial turf surfaces more extensively.
Our study, which examined this particular category of individuals, reveals a positive association
between training on artificial turf and the onset of
muscular and tendon pathologies. Longer recovery times were also noted, albeit not significantly so, as well as an increase in the probability of
a relapse.
The greatest differences were noted for athletes
born in 1994, who recorded 45% of the injuries
for athletes in group A compared to 10.5% among
athletes in group B. In any case, for every age
group of the athletes studied, the incidence of
muscular-skeletal pathologies proved to be higher for athletes who trained on pitches of artificial
turf.
For the athletes who trained on a synthetic
playing surface, the most frequent pathologies
were muscular lesions from indirect trauma (all
1st degree lesions) and proximal insertional tendonitis of the adductor muscles. The possible
causes of these pathologies must be looked for in
alterations to the coordination of different muscle groups. A physical examination before the
study excluded any type of postural problem or
imbalance between the muscles of the lower
limbs; the higher incidence of muscular lesions
among athletes in group A may therefore by
attributed in part to the different playing surface,
which could in fact be responsible for an alteration in the podalic biomechanics and therefore
of the muscle coordination.
272
Discussione e conclusioni
Questo studio comparativo eseguito su un campione di giovani calciatori ha avuto lo scopo di verificare l’incidenza di patologie muscolo-scheletriche, i tempi di recupero dopo riabilitazione e le
eventuali recidive in atleti che si allenano su campo da calcio in erba artificiale rispetto a coloro che
si allenano su campo da calcio in erba naturale.
Precedenti studi, che hanno valutato l’incidenza
e le cause principali di eventi traumatici durante le
competizioni e gli allenamenti su erba sintetica,
non hanno evidenziato significative differenze rispetto all’erba naturale. Tali studi hanno tuttavia analizzato per lo più eventi traumatici acuti nel football
americano 4-8. Il calcio è una disciplina sportiva
completamente differente, in cui non prevale il contatto fisico tra i giocatori, ma l’impatto con il terreno soprattutto durante gli sprint e i cambi di direzione 15. Un lavoro eseguito su calciatori svedesi ha
valutato il pattern di movimento, la capacità di passaggio della palla e l’impressione del gioco del calcio da parte dei giocatori su sintetica rispetto all’erba naturale, con risultati negativi per quanto riguarda il terreno sintetico 16. Nessuno studio ha preso in
esame finora atleti in età evolutiva, evidentemente
più difficili da studiare, ma anche maggiormente sottoposti ad eventuali sollecitazioni da parte di superfici di gioco non idonee, e per i quali i terreni in
erba sintetica sono più largamente utilizzati.
Dal nostro studio, che ha indagato invece questa
particolare categoria di soggetti, emerge un’associazione positiva tra allenamento su terreno in erba
sintetica ed insorgenza di patologie muscolari e tendinee. Si assiste inoltre, anche se non significativamente, ad un allungamento dei tempi di recupero
e ad un’aumentata probabilità di recidiva.
Le maggiori differenze sono state notate per gli
atleti dell’anno 1994, tra i quali si è verificato il
45% degli infortuni per gli atleti del gruppo A rispetto al 10,5% fra gli atleti del gruppo B. In ogni caso,
per ogni classe di età dei soggetti studiati, l’incidenza di patologie muscolo-scheletriche è risultata
maggiore per gli atleti che si allenavano su campo
in erba artificiale.
Per gli atleti allenati su terreno sintetico le patologie più frequentemente riscontrate sono state le
lesioni muscolari da trauma indiretto (tutte lesioni
di 1° grado) e le tendiniti inserzionali prossimali
dei muscoli adduttori. Le possibili cause di tali patologie sono da ricercare anche nell’alterata coordinazione dei diversi gruppi muscolari. Una valutazione medica precedente allo studio aveva escluso
ogni tipo di problema posturale o squilibrio tra i
muscoli degli arti inferiori; la maggiore incidenza
di lesioni muscolari tra gli atleti del gruppo A può
Giugno 2010
For the athletes who trained on pitches of natural grass, the main cause of injury was due to
muscular overload syndromes (muscular lesions
due to physical exercise), probably deriving from
a state of muscle fatigue, taking into consideration the fact that they appeared to coincide with
tournaments that envisaged several matches in a
single week.
The inflammation of the Achilles tendon, on
the other hand, was only found on a small number of athletes in both groups. It is curious that,
in athletes in group A, Achilles paratenonitis was
always associated with and aggravated by plantar fascitis, a pathology that was never reported
among the athletes in group B. The plantar fascia is a fibrous layer that extends forward from the
front edge of the heel in the flexor system of the
toes, and helps to maintain the physiological longitudinal turning of the foot. Because it has a
lower damping capacity and is harder than a natural grass pitch, a pitch of artificial turf probably
causes an incorrect podalic position, with an
anomalous pronation that determines excess
stress on the arch of the foot, which is then aggravated by the Achilles tendon pathology. This type
of tendonopathy often has technical-structural
concomitant causes that may be linked to a type
of athletic movement linked to the surface on
which it is performed. The elements most likely
to negatively condition the athletic movement
are the rigidity of the surface and the elimination of the torsional compensation on the horizontal plane; the latter may force the tendon to
work with a strain in projections that are not
physiologically advisable.
The recovery times necessary for the athlete,
after rehabilitation treatment provided by the
physiotherapist directly on the training ground,
before going back to play with the group, were
marginally longer than those for the athletes rehabilitated directly on a pitch of natural grass, for
muscular lesions due to physical exercise and
Achilles heel.
In young athletes who trained on pitches of
artificial turf and who reported symptoms of muscular overload, there were 2 relapses. There were
no relapses for the same problem among those
who trained on natural grass.
On the other hand, the athlete who sprained
his ankle when training on a pitch of natural
grass had a relapse during the rest of the season, revealing a possible role of the natural surface in the onset of traumatic sprains, because it
Vol. 63, N. 2
DI TANTE
quindi essere in parte imputabile al diverso terreno
di gioco, che potrebbe essere esso stesso responsabile di un’alterazione della biomeccanica podalica e
quindi della coordinazione muscolare.
Per gli atleti che si allenavano su campo in erba
naturale la prinicipale causa di infortunio era rappresentata da sindromi da sovraccarico muscolare
(lesioni muscolari da esercizio fisico), derivanti,
probabilmente, da uno stato di affaticamento muscolare, considerata la loro comparsa in concomitanza con tornei che prevedevano più partite durante
l’arco della stessa settimana.
La patologia infiammatoria del tendinite di
Achille si è manifestata invece con una bassa incidenza in entrambe i gruppi di atleti. Un dato curioso è che la paratenonite Achillea, negli atleti del
gruppo A, risultava sempre associata ed aggravata
da fascite plantare, patologia che non si è mai presentata tra gli atleti del gruppo B. La fascia plantare è uno strato fibroso che si estende dal bordo anteriore del calcagno in avanti nell’apparato flessore
delle dita, ed aiuta a mantenere la volta longitudinale fisiologica del piede. Il campo in erba sintetica,
avendo una capacità ammortizzante inferiore ed
essendo più duro di quello in erba naturale, causa
probabilmente uno scorretto appoggio podalico, con
un’anomala pronazione che determina un’eccessiva
tensione sulla volta plantare, aggravata poi dalla
patologia del tendine di Achille. Quest’ultima tendinopatia trova spesso delle concause tecnicoimpiantistiche che possono essere legate ad una tipologia di gesto atletico in relazione alla superficie di
esecuzione dello stesso. Gli elementi che in maggior
misura possono condizionare negativamente il gesto
atletico risultano essere la rigidità della superficie e
l’eliminazione dei compensi torsionali sul piano
orizzontale; questi ultimi possono costringere il tendine ad un lavoro con stiramento in proiezioni non
consone alla migliore fisiologia.
I tempi di recupero, necessari all’atleta, dopo trattamento riabilitativo, eseguito dal fisioterapista direttamente sul campo di allenamento, per tornare a giocare insieme al gruppo, sono stati lievemente più
lunghi rispetto a quelli degli atleti riabilitati direttamente su campo in erba naturale, per le lesioni
muscolari da esercizio fisico e la tendinite Achillea.
Nei giovani atleti, che si allenavano su campo in
erba artificiale e che avevano presentato delle sindromi da sovraccarico muscolare, si sono manifestate ben 2 recidive. Nessuna recidiva per la stessa
problematica si è avuta in coloro che si allenavano
su erba naturale.
Al contrario l’atleta che aveva subito un trauma
distorsivo di caviglia allenandosi su campo in erba
naturale ha presentato una recidiva nel corso della stagione sportiva, denotando un possibile ruolo del
273
DI TANTE
is not always perfectly flat like an artificial surface.
But this element clashes with other cases in literature, in which ankle lesions are more frequent
on pitches of artificial turf.5, 6 However these data
must be considered with caution because of the
small number of this type of lesion in each study
conducted.
The results of this study must be seen in the
context of an almost total absence of literature on
the subject. Unfortunately the limits of the
research are numerous and not easily overcome.
There are subjective differences between the various athletes being studied, due to the elements
typical of the physiological growth of the age of
development. This poses some problems in the
assessment of a direct correlation between the
type of playing surface and tendon or muscular
pathologies. Another confusing factor is certainly the type of shoes worn. If the surface and consistency of the playing pitch are different from
those of a natural grass pitch, it is very probable
that athletes should wear shoes with studs that are
suited to the new surface.9, 11, 15 However, there
is still too little information to allow us to give certain advice on the matter.
We do however feel that the limit that has most
affected this study is the intensity of the training
that the young football players undergo. Although
the number of training sessions and the duration
of each one were identical for the two teams
compared, it is possible that the work load during the training was greater for athletes in group
A. This could explain in part the greater incidence of muscular-skeletal lesions among athletes born in 1994. The sample universe is also too
small for us to draw certain conclusions, particularly regarding recovery times and relapses
reported.
This study is nonetheless an important starting
point for future studies, whether transverse, eliminating every variable, or longitudinal, reducing
the importance of the “growth” factor in the genesis of muscular-tendon pathologies. As things
stand, this research has revealed a clear negative effect of a playing surface of artificial turf on
the muscular-skeletal structure of young football
players.
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areas. Sci Total Environ. 2009;407: 2183-90
2) Claudio L. Synthetic turf: health debate
274
terreno naturale, non sempre perfettamente piano
come quello sintetico, nell’insorgenza di traumi di
tipo distorsivo. Quest’ultimo dato tuttavia contrasta con altri presenti in letteratura nei quali le lesioni alla caviglia risultano più frequenti su campo
in erba sintetica 5, 6. Tali dati devono tuttavia essere presi in cauta considerazione a causa del ridotto numero di questo tipo di lesione in ogni studio eseguito.
I risultati di questo studio si inseriscono in un
contesto di quasi totale assenza di letteratura sull’argomento. Purtroppo numerosi, e non facilmente annullabili, sono i limiti della ricerca. Esistono
infatti differenze soggettive tra i vari atleti in studio,
rappresentate dagli elementi che concorrono al fisiologico accrescimento caratteristico dell’età evolutiva. Ciò pone alcune difficoltà nella valutazione di
una correlazione diretta tra tipologia del terreno
di gioco e patologia tendinea o muscolare. Altro fattore confondente è sicuramente rappresentato dalla tipologia di scarpa utilizzata. Se, infatti, la superficie e la consistenza del terreno di gioco risultano
diverse da quelle del terreno in erba naturale, è molto probabile che vi sia la necessità di adottare scarpini con tasselli idonei alle nuove superfici 9, 11, 15.
Tuttavia sono ancora scarsi i dati che permettano di
dare con certezza consigli al riguardo.
Si ritiene tuttavia, che il limite che maggiormente ha influenzato il presente studio sia rappresentato
dall’intensità dell’allenamento a cui sono stati sottoposti i giovani calciatori. Benché il numero di
sedute di allenamento e la durata delle stesse fosse
uguale per le due squadre comparate, è possibile
che il carico di lavoro durante l’allenamento fosse
maggiore per gli atleti del gruppo A. Ciò potrebbe
in parte spiegare la maggiore incidenza di lesioni
muscolo-scheletriche tra gli atleti dell’anno 1994.
Il campione dei soggetti è inoltre esiguo per potere
trarre delle conclusioni certe, in particolare sui tempi di recupero e le recidive manifestate.
Questo studio rappresenta comunque un importante punto di partenza per l’esecuzione di futuri studi, sia trasversali, che eliminino ogni variabile, sia
longitudinali, tali da ridurre l’importanza del fattore “accrescimento” nella genesi di patologie muscolo-tendinee. Dalla presente ricerca è infatti emerso
un evidente effetto negativo del terreno di gioco in
erba sintetica sulla struttura muscolo-scheletrica
del giovane calciatore.
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DI TANTE
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Corresponding authors: Autore di contatto: Dott.ssa V. Di Tante, C/o Agenzia di Medicina dello Sport, Direttore Prof. Giorgio
Galanti, Viale Morgagni, 85 -50100 Firenze, Italia. E-mail: [email protected]
Vol. 63, N. 2
275
Forum
MED SPORT 2010;63:277-84
Stress ossidativo e prestazione sportiva
Oxidative stress and sport performance
D. DI MAURO 1, 3, F. PAGANO 1, 3, M. BONAIUTO 1-3, F. SPECIALE 1-2,
L. MAGAUDDA 1-3, F. TRIMARCHI 1-3
1Dipartimento di Biomorfologia e Biotecnologie2Scuola di Specializzazione in Medicina dello Sport 3Corso di Laurea in Scienze Motorie e Sportive -
Università di Messina, Messina, Italia
SUMMARY
The cellular structures of living being undergo a continuous attack by the reactive oxygen species (ROS), a group of molecules or atoms, with a particularly changeable chemical condition which is subject to alteration through oxidizing and
adaptation with other biomolecules. Such reactions are unfortunately harmful to the cellular structures of organs and
tissues. In reply to this phenomenon, living organisms have a defence system, made up of enzymic and non-enzymic
antioxidazing substances, which is able to oppose the action of free radicals and avoid the establishment of a condition calling “oxidative stress”. Athletes, more than other people, undergo a continuous attack by free radicals. In fact,
sporting activity increases their production in conformity of different modalities, causing a loss of balance between the
production of ROS and antioxidazing. Anyway, it has been pointed out the fact that the increase of the oxidative stress,
proportional to the exercise, is attenuated by training which causes a kind of adaptation marked by an increase of the
resources of the opposing and the damage repairing systems. The different typologies of sporting activities (power,
endurance, alternate aerobic-anaerobic activity) influence in a different way the markers of the oxidative stress. It is not
yet very clear if an exogenous charge, even combined, of antioxidazers (A, C, E vitamins) can improve the athletes’ performance levels, but it’s sure that the estimate of the levels of oxidative stress, allows to understand if it’s necessary to
modify the training standards, the life-style and the diet of sportsmen.
KEY WORDS: Reactive oxygen species - Sporting activity - Antioxidant events - Antioxidant supplementation.
RIASSUNTO
Le strutture cellulari degli esseri viventi subiscono il continuo attacco delle specie reattive dell’ossigeno (ROS), un gruppo di molecole o atomi con una condizione chimica particolarmente instabile che tende a modificarsi attraverso reazioni di ossidazione e riduzione con altre biomolecole. Tali reazioni sono purtroppo dannose per le strutture cellulari di
organi e tessuti. In risposta a questo fenomeno, gli organismi viventi possiedono un sistema di difesa, costituito da sostanze antiossidanti enzimatiche e non enzimatiche, capace di contrastare l’azione dei radicali liberi e di evitare che si instauri la condizione definita “stress ossidativo”. Gli atleti, più di altri, sono soggetti in continuazione all’attacco dei radicali liberi. L’attività sportiva, infatti, ne accresce la produzione secondo diverse modalità provocando uno sbilanciamento tra
produzione di ROS e antiossidanti. E’ stato, tuttavia, evidenziato il fatto che l’incremento dello stress ossidativo, proporzionale all’esercizio, è attenuato dall’allenamento che provoca una sorta di adattamento caratterizzato da un aumento della disponibilità dei sistemi di opposizione e di riparo del danno. Le diverse tipologie di attività sportiva (di potenza, di endurance, a impegno aerobico-anaerobico alternato) influenzano in maniera differente i marker di stress ossidativo. Non è ancora ben chiaro se la supplementazione esogena, anche combinata, con sostanze antiossidanti (vitamine A, C, E) sia in grado di migliorare i livelli prestativi degli atleti ma è sicuro che la valutazione dei livelli di stress ossidativo, consente di comprendere se è necessario modificare regime di allenamento, stile di vita e di alimentazione degli sportivi.
PAROLE CHIAVE: Specie ossigeno reattive - Attività sportiva - Supplementazione antiossidante.
Vol. 63, N. 2
277
DI MAURO
STRESS OSSIDATIVO E PRESTAZIONE SPORTIVA
L
a maggior parte degli organismi viventi complessi ha bisogno di ossigeno per vivere.
Tuttavia il suo metabolismo conduce alla produzione, da parte delle cellule, di ROS (specie
reattive dell’ossigeno). Con questo nome si indica un gruppo di molecole e atomi, radicali e non,
la cui condizione chimica è instabile e la cui particolare reattività risulta dal fatto di avere almeno
un elettrone non appaiato e capace di vita autonoma (Tabella I). Ciascun radicale libero tende a
raggiungere una conformazione più stabile attraverso una reazione di riduzione o di ossidazione
ed è capace di provocare notevoli danni all’organismo.
Infatti, tutte le biomolecole subiscono, nel
corso della loro vita, un continuo attacco da
parte di sostanze ossidanti che ne mettono a
repentaglio l’esistenza e la funzionalità. I radicali
liberi possono essere generati nel corso di numerose attività metaboliche e causare la perossidazione delle membrane cellulari, modificazioni enzimatiche, proteolisi e modificazioni del
DNA nucleare (Figura 1) (Halliwell et al., 1989).
In opposizione all’azione di tali sostanze, l’organismo possiede un sistema di difesa basato su
antiossidanti, enzimatici (superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi) e non (vita-
mine A, C ed E), che ha il compito di contrastare
l’azione delle ROS e il cui ottimale funzionamento fa in modo che non si instauri la condizione definita come “stress ossidativo” che si
verifica nel caso in cui vi sia uno sbilanciamento tra produzione di ROS e di sostanze antiossidanti (Halliwell et al., 1989).
Stress ossidativo e attività sportiva
Gli atleti, i loro organi e i loro tessuti sono,
più di altri, sottoposti ad un massiccio attacco da
parte dei radicali liberi in quanto, l’attività fisica,
soprattutto se di alta intensità, è capace di portare
alla condizione di stress ossidativo (Ferreira et
al., 2008; Poole et al., 2007; Powers et al., 2008;
Urso et al., 2003). L’esercizio fisico accresce la
produzione di radicali liberi secondo diverse
modalità ed, in particolare, a favorire il verificarsi di una situazione di questo genere sono:
— l’aumento dell’intake di O2;
— una maggior produzione di prodotti intermedi (superossidi, H2O2, etc.);
— l’aumento della produzione di epinefrina
e di altre catecolamine;
— la produzione di acido lattico;
TABELLA I.—Specie reattive dell’ossigeno.
Radicaliche
Non radicaliche
Radicale idrossile
Radicale idroperossile
Anione superossido
Perossido di idrogeno
Ossigeno singoletto
Ozono
EFFETTI DELLO STRESS OSSIDATIVO SULLE STRUTTURE CELLULARI
PEROSSIDAZIONE DEI LIPIDI
MODIFICAZIONI ENZIMATICHE
PEROSSIDAZIONE AMINOACIDI E PROTEINE
LESIONI DEL DNA
PEROSSIDAZIONE DI CARBOIDRATI
ROTTURA PROTEINE
ALTERAZIONI DELL’OMEOSTASI IONICA
Figura 1. — Effetti dello stress ossidativo sulle strutture cellulari.
278
Giugno 2010
DI MAURO
— la diminuzione dell’attività della citocromoossidasi;
— l’ipertermia;
— l’attivazione dell’adenilatociclasi intracellulare (Demoupolos et al., 1986).
Lo stress ossidativo che risulta dalla pratica di
esercizio fisico acuto, sia in soggetti allenati che
in soggetti non allenati, è causa di danni sia agli
enzimi che ai recettori proteici, alle membrane
lipidiche ed al DNA (Leewenburgh et al., 1999;
Alessio et al., 2000; 2001; Powers et al., 2007;
Powers e Hamilton, 1999; Powers e Lennon, 1999;
Powers e Leewenburgh, 1999).
E’ stato anche dimostrato, nel sollevamento
pesi e negli esercizi aerobici di alta intensità, che
la temporanea ipossia tissutale che si verifica nel
corso di prestazioni di questo tipo, contribuirebbe ad un aumento degli idrogenioni con ulteriore produzione di ROS (Jenkins, 2004) che può
essere stimolata anche dal fatto che queste attività
fisiche porterebbero alla liberazione del ferro e
del rame dai loro carrier fisiologici (Chakraborti,
2003).
L’interesse della medicina dello sport nei confronti dello stress provocato da sostanze ossidanti si deve al fatto che un aumento considerevole di questa condizione provoca negli atleti un
recupero più lento, un notevole peggioramento
delle performance ma soprattutto l’instaurarsi di
patologie quali la miopatia da esercizio e l’”anemia dell’atleta” riscontrata soprattutto in soggetti praticanti nuoto, ciclismo, corsa, canottaggio e
sollevamento pesi (Senturk et al., 2005). Infatti i
radicali liberi alterano la funzionalità della membrana della fibra muscolare e possono causare
anche la lisi ossidativa della membrana dei globuli rossi (Senturk et al., 2005).
In letteratura parecchi autori hanno imputato
ad una maggior produzione di radicali liberi
anche il dolore muscolare che si verifica negli
sportivi 24-48 ore dopo l’esercizio e che interessa la muscolatura maggiormente stimolata nel
corso delle sedute di allenamento (McArdle et
al., 2004). Questo fenomeno, che si associa al
rilascio in circolo di proteine muscolari enzimatiche (creatinfosfato chinasi o CPK, lattato deidrogenasi o LDH, GOT) e non enzimatiche (mioglobina), si verifica sia in seguito ad esercizi di
tipo isotonico che di tipo isometrico ed è conseguente al danno delle miofibre (McArdle et al.,
2004).
Tuttavia, lo studio di praticanti attività di endurance ha messo in evidenza che, se è vero che la
Vol. 63, N. 2
pratica sportiva, soprattutto di elevato livello e di
elevata intensità, porta ad un aumento della produzione delle sostanze ossidanti e, quindi, ad un
maggior stress ossidativo degli atleti, è anche
vero che l’organismo di questi soggetti risponde
con un aumento dell’efficienza dei sistemi di difesa. Questa situazione, apparentemente contraddittoria, è nota come “paradosso dello stress ossidativo da esercizio” e non è ancora noto perché
ciò si verifichi anche se è stato ipotizzato che si
tratti di un fenomeno di adattamento. Miyazaki et
al. (2001) hanno dimostrato che i soggetti allenati
con sforzi aerobici di elevata intensità evidenziavano livelli di stress ossidativo inferiori a gruppi di controllo se sottoposti ad esercizio fisico
protratto fino allo sfinimento e inoltre sono stati
anche riportati minori livelli di malondialdeide
(MDA) (un marker di danno ossidativo) dopo
esercizio in sciatori di fondo e runner di alto livello immediatamente dopo sforzi condotti fino ad
esaurimento (Hubner-Wozniak, 2004; Rokitzki,
2001).
Produzione di radicali liberi nel muscolo
scheletrico
Sebbene, già negli anni ’50, fossero stati fatti
studi che avevano dimostrato come il muscolo
scheletrico potesse produrre radicali liberi
(Commoner et al., 1954), le prime sostanziali
dimostrazioni che l’esercizio era associato ad un
aumento della formazione degli stessi, di ROS e
specie reattive del nitrogeno (RNS), insieme con
altre biomolecole, si ebbero negli anni ’70 (Brady
et al., 1979; Dillard et al., 1978a; 1978b), e tali
dati vennero successivamente arricchiti e confermati da Kelvin Davies e collaboratori al laboratorio di Lester Packer a Berkeley (Davies et al.,
1982; Quintanilha e Packer, 1983).
Il muscolo scheletrico è la struttura più interessata dall’azione delle ROS quando si fa riferimento all’attività sportiva ed è stato oggetto di
diversi lavori (Davies et al., 1982; Kolbeck et al.,
1997; McArdle et al., 2005; Vasilaki et al., 2006;
Reid, 2008) che hanno portato alla conclusione
che i siti di produzione di specie reattive dell’ossigeno e del nitrogeno sono molteplici
(Jackson et al., 2007). Se prima si credeva che
fossero solo i mitocondri a produrre radicali liberi (Halliwell et al., 1989; St.Pierre et al., 2002;
Fisher-Wellman et al., 2009) , gli studi più recenti hanno definitivamente stabilito che siti endogeni
279
DI MAURO
TABELLA II.—Modificazioni dei marker dello stress ossidativo nelle diverse tipologie di sport.
Sport di endurance
>MDA; >isoprostani; >glutatione ossidato; >ossidazione DNA
Sport di potenza
>MDA; > attività SOD; = attività catalasi
Sport di squadra
>attività SOD
di produzione di ROS sono anche il reticolo sarcoplasmatico (Xia et al., 2003; Powers et al.,
2008) e la membrana sarcoplasmatica (attraverso il sistema della NADPH ossidasi) (Pattwell,
2004; Powers et al., 2008) e che a livello muscolare esistono anche due sistemi (PLA2-dipendente e della xantina-ossidasi) che accrescono
ulteriormente la quantità di radicali liberi prodotta (Gomez-Cabrera, 2003; Gong, 2006). Un
muscolo, durante la contrazione, produce in
una prima fase superossido e ossido nitrico
(McArdle et al., 2000; Pattwell et al., 2004) il cui
aumento è stato correlato con un anticipo della curva da fatica in muscoli di anfibio (Stamler
et al., 2001; Reid, 2008). Tuttavia sono state individuate anche delle ROS secondarie, generate
durante l’esercizio, che hanno origine lipidica
(Ashton et al., 1998; Pattwell et al., 2003; FisherWellman et al., 2009).
Per assicurare che tali specie non danneggino
irreparabilmente il muscolo scheletrico, esiste un
sistema di regolazione delle ROS molto ben sviluppato che previene potenziali effetti deleteri.
Questo sistema di difesa comprende sia isoforme
mitocondriali e citosoliche della superossido dismutasi (rispettivamente MnSOD e CuZnSOD), gli enzimi catalasi e glutatione perossidasi (Powers et al.,
2008) ed un certo numero di “scavenger” diretti
delle ROS, che comprendono il glutatione, la vitamina E e l’acido ascorbico. In generale, le fibre
lente (tipo I), ricche di mitocondri, hanno un contenuto maggiore di sistemi protettivi se paragonate con le fibre veloci (tipo II) (Jackson et al., 2007).
Il ruolo dei mitocondri è stato ridimensionato
(Brand et al., 2004; 2005) ed in particolare è ormai
assodato che:
— vi è una limitata produzione di ROS da parte dei mitocondri della cellula muscolare (Di Meo
et al., 2001; Herrero et al., 1997; Kozlov et al.,
2005);
— l’attività delle ROS di origine mitocondriale aumenta solo di 2-4 volte in corso di esercizio
(Mc Ardle et al., 2005; Vasilaki et al., 2006);
— hanno un ruolo fondamentale, nella produzione di radicali liberi, alcune proteine mitocondriali (UCP2 e UCP3) (Brand et al., 2005).
280
Tipologia di esercizio fisico
e produzione di radicali liberi
La tipologia di esercizio fisico influenza in
maniera diversa le modificazioni dei marker dello stress ossidativo (tab.II). Alessio et al. (1993)
hanno evidenziato un’aumentata perossidazione lipidica dopo contrazioni isometriche mentre
dopo esercizio aerobico aumentavano la capacità
antiossidante totale ed i segni di ossidazione proteica. L’esercizio eccentrico, invece, sembra essere responsabile di elevati livelli di MDA (Maughan
et al., 1989) e di una capacità antiossidante totale alterata fino a una settimana dopo l’esercizio
(Child et al., 2000; Khassaf et al., 2001). Anche la
pratica di sport di potenza ed di quelli ad impegno aerobico-anaerobico alternato comporta un
aumento dei livelli di ROS ed in particolare dell’attività degli enzimi ad azione antiossidante
(superossido dismutasi, catalasi) (Santos-Silva et
al., 2001; Brites et al., 1999).
Numerose evidenze indicano inoltre che le
ROS e il monossido di azoto (NO) possono
influenzare la produzione di forza muscolare,
con degli effetti dovuti a modificazioni nel rimaneggiamento dello ione Ca++ o a modificazioni
della sensibilità dei miofilamenti a questo ione
(Powers et al. 2008).
Anche la valutazione degli atleti praticanti sport
di resistenza ha messo in evidenza il fatto che
forme aerobiche di esercizio producono un
importante aumento dello stress ossidativo (Leaf
et al., 1999; 1997a; 1997b) e che l’intensità condiziona la misura in cui questo fenomeno si verifica (Kanter et al., 1998). È stato infatti riportato
in letteratura che la pratica degli sport di endurance comporta un aumento dei livelli dei marcatori fisiologici dello stress ossidativo (glutatione ossidato, proteine ossidate, marker di perossidazione lipidica) e anche di quelli indicanti
danni al DNA. Peraltro, è stato notato il fatto che,
a differenza di quanto osservato negli sport di
tipo anaerobico, i livelli di proteine ossidate si
incrementerebbero subito dopo lo sforzo per
ritornare a livelli basali dopo circa un’ora. La produzione di ROS aumenterebbe anche nel corso di
Giugno 2010
DI MAURO
gare di lunghissima durata (ultra-maratone) per
poi ritornare a livelli basali nel dopo-gara, indicando che un sistema di difesa antiossidante
potrebbe attivarsi subito dopo una prestazione di
questo genere per ridurre lo stress ossidativo
(Hattori et al., 2009). In particolare, studi condotti su maratoneti ed ultramaratoneti (Marzatico
et al., 1997; Mastaloudis et al., 2006; 2004a; 2004b;
2001; Fisher-Wellman et al., 2009) hanno riportato
un incremento dei valori dei marker che indicavano danni da ossidazione delle membrane cellulari mentre nei mezzofondisti sono stati riscontrati danni a carico del DNA (Okamura et al.,
1997). La misurazione dei livelli di stress in praticanti ciclismo ha invece evidenziato livelli alterati di glutatione ossidato (Laaksonen et al., 1999),
risultati confermati da misurazioni eseguite immediatamente dopo una gran fondo ciclistica che
hanno riportato livelli di stress ossidativo al di
sopra della norma, che si abbassavano dopo 10
giorni di supplementazione di antiossidanti (vit.
C, E) (Beltrami et al., 1999). Uno studio recente
(Knez et al., 2007) condotto su 45 triatleti partecipanti all’Ironman ha riportato un’aumento in
questi soggetti dell’attività degli enzimi con azione antiossidante che si verificherebbe sia durante il periodo di allenamento alla gara che nel corso della competizione. Risultati del tutto sovrapponibili a questi ultimi sono stati ottenuti da
Skenderi et al. (2008) che hanno valutato 18 runner partecipanti ad un’ultramaratona di 246 km.
L’aumentato consumo di O2, soprattutto nelle
attività di endurance, viene considerato la causa
principale dell’incremento della produzione di
radicali liberi che si verifica nei soggetti praticanti attività sportiva (Sen, 1995; 2000; Chance et
al., 1979). È stato infatti stimato che il consumo
di O2 di un atleta, in corso di esercizio fisico, può
aumentare di 10-15 volte, che il flusso di O2 in un
muscolo in attività può crescere di circa 100 volte (Sen et al., 2000) e che la riduzione, attraverso la normale respirazione, di 25 molecole di O2
porta alla produzione di un radicale libero
(Chance et al., 1979). Tutto questo determina un
maggiore rilascio di prodotti intermedi (O2-, H2O2,
e OH) con conseguente maggiore stress ossidativo (Chance et al., 1979).
Ruolo della supplementazione alimentare
nella produzione di radicali liberi
Alla luce di tali dati è anche fondamentale
comprendere se una supplementazione con
Vol. 63, N. 2
sostanze antiossidanti (vitamine A, C ed E) possa determinare un miglioramento della prestazione. Fino ad ora la letteratura scientifica non ha
dato una risposta univoca. Se alcuni autori
(Jakeman et al., 1993) hanno riferito un miglior
recupero atletico associato ad una supplementazione con vitamina C dopo esercizio aerobico,
altri (Van der Beek et al., 1990; 1991) non hanno
invece riscontrato alcun effetto della stessa vitamina C ai fini del miglioramento della potenza
aerobica, anche se la riduzione dell’intake per 7
settimane ha portato ad un aumento della frequenza cardiaca all’onset dell’accumulo di acido lattico nel sangue (Van der Beek et al., 1990;
1991). Per quanto riguarda la vitamina E, (Rokitzki
et al., 1994a; 1994b) hanno riferito una miglior
capacità di recupero in 30 ciclisti maschi che
assumevano 330 mg/die di supplementazione
mentre altri autori (Helgheim et al., 1979; Jakeman
et al., 1993; Niess et al., 2000) non hanno confermato particolari effetti di tale vitamina ai fini
della prestazione di endurance. Una recente
review di 6 studi (Powers et al., 2004) ha concluso
che la supplementazione con vitamina E, anche
se associata con alte dosi di vitamina C, non
determina alcun miglioramento delle prestazioni
ma in tal senso sono necessari ulteriori dati visto
anche che, secondo quanto riportato da altri
gruppi di lavoro (Rokitzki et al., 1994a; 1994b;
Petersen et al., 2001) sarebbe proprio la supplementazione contemporanea di vitamine C ed E a
produrre effetti importanti.
Metodi di rilevazione
dello stress ossidativo
Esistono varie tecniche per determinare i livelli di radicali liberi. Tra queste, una tipologia di
rilevazione definita “diretta” è la “risonanza di
spin elettronico” (EPR) che rileva i radicali stabili (Bartosz, 2006). Altre tecniche sono invece
utilizzate per la determinazione dei radicali instabili, come quella dell’intrappolamento o “spin
trapping” in cui il radicale viene stabilizzato
attraverso la reazione con una molecola “trappola” (Khan et al., 2002). I metodi indiretti prevedono invece la quantificazione di alcuni
marker del danno ossidativo a livello di lipidi,
proteine, DNA ed antiossidanti a basso peso
molecolare. Un ulteriore metodica di indagine si
basa sulla valutazione della “specie reattive dell’acido tiobarbiturico” (TBARS) per la determi-
281
DI MAURO
nazione dei danni da perossidazione lipidica
(Hwang et al., 2007).
I medici sportivi e gli allenatori dispongono
oggi anche di nuovi sistemi analitici, quali il FRAS
4. Questo è un apparecchio costituito da un fotometro con centrifuga incorporata progettato per
consentire la valutazione globale dello stress ossidativo attraverso l’esecuzione, su un piccolo campione di sangue capillare ottenuto mediante digitopuntura di un polpastrello, di due semplici test
che danno la possibilità di determinare “in tempo reale” ed in maniera estremamente precisa
sia la produzione di specie reattive (d-ROMs test)
che l’efficienza dei sistemi antiossidanti (BAP
test). Il d-ROMs test, in particolare, permette di
determinare la concentrazione ematica dei derivati o metaboliti reattivi dell’ossigeno e degli
idroperossidi, marcatori ed amplificatori del danno cellulare da radicali liberi. Il BAP test (biological antioxidant potential), invece, consente di
determinare l’efficienza della barriera antiossidante plasmatica (l’insieme delle proteine, delle
vitamine e di altre sostanze in grado di contrastare
la reattività dei radicali liberi e delle ROS) in termini di attività ferro riducente (Alberti et al., 1997;
Alberti et al., 2000; Beltrami et al., 1999; Caratelli
et al., 2006; Cases et al., 2006; Dolci et al., 2001;
Iorio et al., 2001; Nanni et al., 1998).
Conclusioni
Dall’analisi della letteratura scientifica si evince che non risulta ancora una chiara visione della relazione tra stress ossidativo e prestazione
fisica. Se infatti è certo che i radicali liberi sono
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4) Alessio HM, Hagerman AE, Fulkerson
282
causa, negli sport di resistenza e non, di alterazioni strutturali e funzionali della cellula e del
DNA, sono emerse tuttavia conclusioni discordanti su come l’attività fisica e sportiva in generale possa influire sui marcatori di stress ossidativo. Inoltre è apparso che anche dall’analisi di
sport simili per impegno metabolico e modello di
prestazione e di allenamento, i dati ottenuti relativamente ai livelli di stress ossidativo post-prestazione, alla velocità d’azione dei meccanismi
antiossidanti, ai marcatori maggiormente alterati, non portavano a conclusioni univoche e definitive. Probabilmente tale situazione è imputabile
ad una serie di elementi quali: i diversi protocolli di studio, il livello di allenamento degli atleti valutati, i livelli prestativi, l’eterocronismo del
recupero e i mezzi di rigenerazione utilizzati e le
diversità tra sport appartenenti allo stesso profilo energetico.
Anche per ciò che attiene la validità dell’utilizzo
di mezzi di integrazione ad attività antiossidante
non c’è accordo tra i vari Autori. Se è probabile
che adeguate procedure di recupero con l’utilizzo di sostanze antiossidanti abbiano un effetto
rilevante dal punto di vista della rigenerazione
dell’atleta, non appare ancora ben chiaro se una
supplementazione sistematica abbia una qualche rilevanza ai fini dei livelli prestativi.
Risulta tuttavia importante che coloro i quali
praticano attività sportiva si sottopongano a valutazione globale dello stress ossidativo. L’impiego
delle metodiche innovative di misurazione dello
stress ossidativo consente oggi di valutare la eventuale necessità di modificare il regime di allenamento, l’alimentazione e lo stile di vita degli atleti anche se sono necessari ulteriori studi che forniscano una visione univoca del problema.
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Autore di contatto: Prof. F. Trimarchi, Università degli Studi di Messina, Dipartimento di Biomorfologia e Biotecnologie,
Policlinico Universitario “G.Martino”, Pad. G, Torre Biologica, Via C. Valeria, 98125 Messina, Italia. E-mail: [email protected]
284
Giugno 2010
La Medicina dello Sport ... per Sport
MED SPORT 2010;63:285-97
Le innovazioni tecniche e lo sviluppo delle metodologie di allenamento hanno fatto si che il cammino evolutivo di tutte le discipline sportive si sia ampliato in modo davvero considerevole nel corso degli ultimi
anni. La Redazione, dopo la pubblicazione dei lavori aggiornati sul Canottaggio, sugli Sport Natatori, sul
Pentathlon Moderno, con la speranza di rendere un servizio utile ai lettori, propone in questo numero
il lavoro “Vela: le Classi olimpiche” e desidera ringraziare gli Autori per il loro impegno.
VELA: LE CLASSI OLIMPICHE
L. FERRARIS, R. RAVAGLIA, C. SCOTTON
Federazione Italiana Vela, Genova, Italia
F
ra tutti gli sport, la vela esercita da sempre un grande fascino e possiede una forza di immagine forse impareggiabile. L’avventura, la sfida e il rapporto con gli elementi
naturali, il talento antico del marinaio, il
moderno apporto di tecnologie, la progettazione, il lavoro di squadra o l’impresa solitaria, il grande risultato sportivo: sono tutte
situazioni riconducibili alla vela. Navigare è
una necessità, veleggiare è un punto di arrivo, il successo agonistico nello sport della
vela è uno degli obiettivi più ambiti di
migliaia di atleti in tutto il mondo. La vela è
sport ricco di tradizioni e storia, anche in
Italia. Nella sua moderna evoluzione, lo yachting è cresciuto fino ad abbracciare discipline a volte assai diverse tra loro: dalle elevate prestazioni fisiche e tecniche del windsurf, dei catamarani e delle derive olimpiche, alle dure imprese oceaniche, al gioco
di squadra di una regata d’altura, fino alla
mega-vela della Coppa America e alle sfide
del Match Race. Uno sport che coinvolge
milioni di appassionati in tutto il mondo,
gestito dalla Federazione Internazionale
(International Sailing Federation - ISAF) che
ha favorito il suo sviluppo in tutti i continenti, rappresentato in Italia dalla Federazione
Italiana Vela, membro del CONI. La vela è
stato sport olimpico fino dalle prime edizioni dei Giochi: le imbarcazioni scelte per le
Vol. 63, N. 2
regate Olimpiche sono monotipi che, in
accordo con lo spirito Olimpico, permettono
ai velisti di competere “ ad armi pari”; si tratta di imbarcazioni di dimensioni relativamente ridotte con equipaggi di una, due o tre
persone. Dopo la discussa esclusione dei
catamarani, le Classi veliche scelte dall’ISAF
e quindi anche dal Comitato Internazionale
Olimpico (CIO) per le regate che assegneranno le medaglie ai Giochi Olimpici estivi di
Londra 2012 sono 8. Considerando anche le
categorie maschili e femminili si contano 10
specialità per un totale di 30 medaglie: 470
maschile e femminile, 49er, Finn, Laser
Standard (maschile) e Radial (femminile),
Elliott 6 m, Star, tavola a vela RS:X Neil Pryde
maschile e femminile.
Secondo l’impostazione dell’ISAF esprimono e rappresentano le diverse tipologie
tecniche di regata velica e ne rispecchiano la
diffusione al maggior numero di Paesi nel
mondo 1.
Le regate veliche di Classi Olimpiche si
svolgono (a giudizio del Comitato di Regata)
con un’intensità di vento variabile da un minimo di 6 ad un massimo di 30 nodi e l’ampiezza del percorso può variare in relazione
alle condizioni meteo-marine. Oltre all’intensità del vento anche l’altezza delle onde e
la corrente influiscono sulla conduzione del
mezzo velico facendo variare la durata di
285
FERRARIS
Figura 2. — Finn in navigazione (foto www.federvela.it).
Figura 1. — Finn.
una manche fra i 30 e i 40 minuti. Il percorso di regata, originariamente a triangolo, ha
oggi più frequentemente forma di trapezio,
comprendente uno o più lati di bolina, uno
o più lati di poppa, due lati al lasco.
Durante la regata il velista percorre tratti
con velocità ed impegni fisiologici differenti. A seconda che il vento sia costante o rafficato, forte, moderato o eggero, che l’onda
sia lunga o corta, piccola, media o grossa,
l’implicazione dell’apparato muscolare varia
notevolmente e assume tutte le gradazioni.
Altra variabile di cui bisogna tenere necessariamente conto è il numero di prove previste durante la giornata (fino a tre, quattro
prove al giorno in alcune classi).
lungo 4,70 m (da cui il nome) e pesa 120 kg;
l’imbarcazione è dotata di randa (9,45 m2),
fiocco (3,59 m2) e spinnaker (12,16 m2); un
trapezio (prodiere); il peso ottimale dell’equipaggio (prodiere + timoniere) varia da
110 a 145 kg (Figure 3, 4).
Classe 49er
Si tratta di uno skiff a deriva e terrazze
regolabili, di progettazione relativamente
recente (1995); è entrata a far parte delle
Classi olimpiche dal 2000 (Giochi Olimpici di
Sydney); dotato di albero in carbonio, randa
(16,1 m2), fiocco (5,1 m2) e gennaker (38
m2), lo scafo pesa 70 kg; prodiere e timoniere hanno entrambi il trapezio, e svolgono
tutte le manovre a bordo stando in piedi
(Figure 5, 6).
Classe RS:X Neil Pryde
Le Classi Olimpiche dei Giochi di
Londra, 2012
Classe Finn
Singolo maschile, realizzato in vetroresina, il cui progetto risale al 1949; lo scafo è
lungo 4,5 m, pesa 105 kg e ha una sola vela
(randa) di 10,2 m2; il peso ottimale del velista si aggira intorno ai 95 kg (Figure 1, 2).
Classe 470
Deriva doppia, progettata da Andrè Cornu
nel 1963; realizzato in vetroresina, lo scafo è
286
Tavola a vela, che ha sostituito il precedente scafo Mistral One Design dal 2005; progettato nel 2004, è realizzato in fibra di vetro
e carbonio, lungo 2,86 m, ha un volume di
231 l e pesa 15,5 kg. La vela è di 9,5 m2 per
gli uomini, 8,5 m2 per le donne e la categoria Youth (Figure 7, 8).
Classe Elliott
Imbarcazione a chiglia, con equipaggio
femminile di tre persone (peso ottimale dell’equipaggio, timoniera+prodiera+centrale
205 kg), al suo debutto come Classe Olim-
Giugno 2009
FERRARIS
Figura 3. — 470.
Figura 5. — 49er.
Figura 4. — 470 maschile in navigazione (foto
www.sail.org).
Figura 6. — 49er in navigazione (foto www.sail.org).
pica. Progettata in Nuova Zelanda nel 2000,
è stata scelta come imbarcazione per competizioni di match race: le vele sono randa
(15,9 m2), fiocco (7,7 m2) e spinnaker (28
m2) (Figure 9, 10).
Classe Laser (Standard e Radial)
Classe Star
La classe Olimpica più longeva, il progetto risale al 1911; è una barca a chiglia
con due persone di equipaggio (lunghezza
dello scafo 6,92 m, peso 671 kg) con bulbo
(peso del bulbo 400 kg), dotata di randa
(24,1 m2) e fiocco (4,6 m2); per evitare l’impiego di prodieri troppo pesanti, il peso dell’equipaggio deve rispondere alla regola
(Figure 11, 12).
Vol. 63, N. 2
Il Laser rappresenta oggi il monotipo
Olimpico più diffuso al mondo: si tratta di
un singolo, progettato nel 1969, lungo 4,23 m,
pesante 59 kg e attrezzato con sola randa
(7,06 m2 Standard, maschile, 5,76 m2 Radial,
femminile); il peso ottimale del timoniere è di
55-70 kg nel Laser Radial, 72-83 kg nel aser
Standard (Figure 13, 14).
Aspetti biomeccanici e bioenergetici
Le Classi Olimpiche rappresentano nella
vela il campo di maggior applicazione della
ricerca medica e scientifica; lo scarso margine di intervento sulle imbarcazioni (monotipo) ha infatti spostato, soprattutto negli ultimi dieci anni, l’attenzione sugli aspetti bio-
287
FERRARIS
Figura 7. — RS:X.
Figura 9. — Classe Elliott.
Figura 8. — RS:X femminile (atleta: Alessandra Sensini)
(foto www.sail.org).
Figura 10. — Elliott in navigazione (foto www.sail.org).
meccanici e della performance umana. Pur
con le ovvie differenze legate alla conduzione e alle caratteristiche dei diversi scafi, le
posture e i gesti atletici peculiari delle Classi
Olimpiche sono principalmente tre: la posizione di richiamo alle cinghie (hiking), la
posizione al trapezio e la tavola a vela.
posta schematicamente in due componenti,
di cui una laterale, che tende a rovesciare
l’imbarcazione, inclinandola, e una longitudinale, che tende a far progredire la barca
(Figure 15). La velocità della barca dipende
dal suo grado di inclinazione (più dritta la
barca, maggiore la velocità); pertanto l’equipaggio deve essere in grado di sviluppare
una forza (momento raddrizzante) in grado di
controbilanciare l’abbattimento della barca.
Per mantenere la barca piatta quando il vento aumenta, l’equipaggio deve saper aumentare il momento raddrizzante e mantenerlo
per tutta la durata della regata. Per “ hiking”
(posizione di richiamo alle cinghie) si definisce una caratteristica posizione in cui il
Hiking e trapezio
Se non si considerano gli aspetti tattici e
strategici, la prestazione del velista è direttamente correlata alla sua capacità di contrastare e superare le forze che agiscono sulla
barca. La forza applicata dal vento sulla vela
sul piano orizzontale può infatti essere scom-
288
Giugno 2009
FERRARIS
Figura 11. — Star.
Figura 13. — Laser.
Figura 14. — Laser Standard (foto www.sail.org).
Figura 12. — Star in navigazione (foto www.sail.org).
timoniere sporge la parte superiore del corpo fuori bordo, mantenendo i piedi sotto a
cinghie, fissate al fondo della barca (Figure 2,
10, 12, 14, 16, 17).
Questa posizione è usata nelle andature
di bolina e traverso.
In questa posizione, i punti di contatto
tra il corpo del velista e il bordo della barca
sono: i piedi e le caviglie fissati alle cinghie,
il contatto della parte posteriore delle gambe
con lo spigolo interno del bordo della barca
e della faccia posteriore delle cosce sullo spigolo esterno del bordo 2. Nei singoli, il timoniere provvede da solo a esprimere il
momento raddrizzante, nei doppi e nella classe Elliot gli altri membri dell’equipaggio con-
Vol. 63, N. 2
Direzione
del vento
Momento
raddrizzante
Progressione
della barca
Momento
ribaltante
Figura 15. — Rappresentazione semplificata delle forze
che agiscono sulla barca a vela.
289
FERRARIS
Figura 16. — Rappresentazione schematica dell’hiking.
Figura 17. — La tipica posizione “hiking” (foto:
www.sail.org).
tribuiscono al raddrizzamento dell’imbarcazione, in posizioni affini a quelle dell’hiking
(Star, Elliot) o mediante l’uso di un trapezio
(nel doppio 49er sia il timoniere che il prodiere sono dotati di trapezio e effettuano tutte le manovre in piedi: in questa imbarcazione il momento raddrizzante è favorito dalle terrazze laterali che, opportunamente
estratte in base all’intensità del vento, aumentano il braccio di leva, Figura 6).
I muscoli degli arti inferiori lavorano in
regime prevalentemente isometrico. In regata la posizione (non statica, dal momento
che il busto si muove indietro e in fuori per
seguire l’onda e per seguire le variazioni di
intensità del vento) deve essere mantenuta
per circa 15-20 minuti consecutivi (con delle pause di alcuni secondi durante le virate).
I muscoli che devono lavorare maggiormente sono il tibiale anteriore, il quadricipi-
290
te femorale e gli addominali; gli arti superiori lavorano al timone e alla scotta della
vela, per mantenere la pressione del vento
sulla vela stessa.
Si assiste spesso, soprattutto in giovani atleti, ad errori posturali alle cinghie (gambe
incrociate, punte dei piedi che guardano
all’interno, ecc.) con conseguente sviluppo
asimmetrico del vasto mediale rispetto a quello laterale. Se non corretti tempestivamente,
questi errori possono con il tempo provocare condropatie femororotulee dovute di solito a disallineamenti patellofemorali. Questi
difetti sono da imputarsi anche alla scarsa
resistenza a mantenere la posizione per un
tempo prolungato e ciò significa che il rischio
di errore si presenta anche dopo aver imparato quale sia la posizione più corretta.
Quando l’articolazione del ginocchio è
troppo flessa le forze che agiscono sulla rotula tendono a schiacciarla contro il femore
(iperpressione rotulea). Inoltre i muscoli non
agiscono in modo equilibrato, dal momento
che nella posizione alle cinghie il vasto
mediale agisce negli ultimi 5°-10° di estensione della gamba. Dal punto di vista della
tecnica di conduzione il timoniere che da
questa posizione muove il busto in fuori con
movimenti rapidi e secchi per “lavorare” l’onda e le raffiche non riesce a trasmettere l’impulso alla barca perché il corpo “spezzato”
smorza il movimento che dovrebbe arrivare, tramite le cosce sul bordo ed i piedi sotto le cinghie, a tutta la barca.
Di grande aiuto è l’uso in barca di pantaloncini steccati adeguati (Figura 18). Questi
consentono alla coscia di appoggiare sopra
una superficie più ampia, riducendo l’effetto
di compressione del bordo sui vasi sanguigni.
Inoltre aiutano il timoniere a mantenere una
posizione lievemente più alta e favoriscono
l’estensione della gamba.
La ricerca della massima estensione alle
cinghie per ottenere il più efficace braccio
di leva raddrizzante in opposizione alla forza sbandante del vento sulla vela porta i più
giovani ed i meno allenati ad agire più sull’
ileopsoas che sui muscoli addominali.
Similmente a quanto avviene in palestra
quando si vogliono allenare questi muscoli,
bisogna aver riguardo agli angoli creati dai
Giugno 2009
FERRARIS
Wet-suit only
Hiking pants with battens
Hiking pants, thicker battens, hiking off toes,
tight strap, arms high, lean further back
Figura 18. — Sono riportate le posizioni alle cinghie senza steccati (A); con steccati a stecche “morbide” (B); con
steccati a stecche “rigide” (C).
segmenti corporei per evitare o quanto meno
limitare l’intervento dell’ileopsoas mentre si
naviga stando alle cinghie (Figura 19).
In questo caso l’ utilizzo della mano che tiene la scotta della randa alla quale il timoniere si aggrappa nei momenti in cui deve accentuare l’azione di raddrizzamento può risultare di aiuto (il timoniere nella sua massima
estensione è letteralmente aggrappato alla
scotta della randa.
Quando ci si trovi a navigare con vento
forte e onda formata l’azione del busto è
intensificata. I movimenti poppa-prua diventano più frequenti, ampi e veloci. La zona
lombare della colonna vertebrale è fortemente sollecitata da quest’azione continua
La situazione più impegnativa, comunque, è
quella creata dalla presenza di vento instabile
per direzione ed intensità, il vento a raffiche
che costringe il velista ad un continuo adattamento della posizione con azioni repentine e decise che coinvolgono impegni muscolari diversi a seconda del momento (possibile sovraccarico della colonna lombare).
Numerosi studi, effettuati anche tramite
registrazione di potenziali elettromiografici
(EMG) hanno dimostrato un impegno essenzialmente statico dei muscoli quadricipite
femorale (che appare il muscolo con maggior
impegno) degli addominali e degli altri
muscoli, in test al simulatore della durata di
alcuni minuti 3-5. Alcuni studi della metà degli
anni 90, effettuati durante test in allenamento e regata mediante l’analisi del consumo
di ossigeno ,la registrazione della frequenza
cardiaca e il dosaggio della concentrazione
del lattato ematico, hanno portato alla conclusione che l’hiking comportasse un impegno essenzialmente anaerobico, come testimoniato da valori non elevati del
. consumo di
ossigeno (intorno al 40% del VO2max) ma con
frequenze cardiache invece piuttosto alte
(intorno al 75% della FC max): questo fenomeno fu spiegato come risultato dell’ostaco-
Figura 19. — Il lavoro del muscolo ileopsoas (PI) nell’hiking a diversi angoli di flessione della coscia sul bacino.
Vol. 63, N. 2
291
FERRARIS
Figura 20. — Posizione al trapezio (foto www.sail.org).
lo al flusso ematico agli arti inferiori, dovuto
alla contrazione muscolare isometrica 6-11. In
alcuni questi studi, tuttavia, non erano stati
presi in considerazione i cambi di direzione
(virate) che il velista effettua frequentemente durante la regata, e che comportano un
significativo aumento del consumo energetico 9, 11. Inoltre, i velisti più esperti cambiano
continuamente la loro posizione in regata,
come abbiamo visto, per mantenere la loro
barca a una velocità ottimale. Un recente
lavoro 11 ha dimostrato che in velisti esperti,
durante test di 30’ l’impegno aerobico tende
ad aumentare con il passare del tempo, con
valori di consumo di ossigeno ben più elevati
di quelli osservati in precedenza, e ha messo in relazione questo dato con il continuo
riaggiustamento della posizione di hiking in
rapporto alle mutevoli condizioni di vento e
mare; questo fenomeno non si verifica invece in velisti non perfettamente allenati o poco
esperti, che tendono invece ad esprimere un
consumo energetico minore ma stabile nel
tempo, non mettendo in atto il continuo adattamento dell’hiking. Questi dati sono in accordo con altri lavori che hanno introdotto per
l’hiking il concetto di “ quasi isometria” ,
dimostrando che solo la metà del consumo di
energia è dovuto all’ impegno muscolare di
tipo isometrico, e che l’hiking richede un
notevole impegno del metabolismo aerobico
12, 13.
La posizione al trapezio dei prodieri di
doppio permette al velista di sfruttare il proprio peso corporeo per controbilanciare il
momento sbandante della barca; la posizio-
292
ne classica nell’andatura di bolina è ben evidente nelle Figure 4, 20.
Il prodiere è in piedi, a arti inferiori estesi
(ma pronti a flettersi al ginocchio per assorbire le oscillazioni della barca che ne ridurrebbero la velocità), con il tronco iperesteso,
soseso alle sartie dell’albero della randa tramite un ‘imbragatura (trapezio) il cui punto
di aggancio si trova all’incirca all’altezza delle ultime vertebre dorsali; la trazione esercitata dal trapezio accentua l’iperestensione
del tronco e determina iperlordosi lombare;
in caso di vento forte, il prodiere spesso tiene un’arto superiore elevato, per accrescere
il momento raddrizzante, aumentando il braccio di leva. Al prodiere sono richieste doti di
agilità e di forza esplosiva (ad esempio nelle virate e per issare lo spinnaker velocemente).
Nelle andature portanti (lasco e poppa) la
posizione in barca è significativamente diversa, e richiede di avere un’ottima mobilità articolare e di sapere dove sedersi in barca.
Sui singoli olimpici il problema è legato a
due fattori: lo spazio ristretto in cui trovare la
propria posizione; la situazione di costante
squilibrio determinata dall’azione dell’onda
sullo scafo e del vento sulla vela che non
spinge in una sola direzione come invece
nelle andature atte a risalire il vento (bolina). Gli arti inferiori devono garantire stabilità, mentre il busto e gli arti superiori lavorano per mantenere l’equilibrio alterato dall’azione dell’acqua sullo scafo e del vento
sulla vela. Le ginocchia sono piegate quasi al
limite ed il peso del timoniere poggia quasi
completamente su di esse.In regata questa
posizione va mantenuta per un tempo che
varia dai 6-7 ai 13-15 minuti, seguita immediatamente dall’andatura di bolina con il timoniere nuovamente disteso alle cinghie. Nei
doppi i due membri dell’equipaggio sono
seduti dentro allo scafo, il prodiere governa
lo spinnaker (Fig. 21)
Tavola a vela
Windglider, Lechner, Mistral OD e da
Pechino 2008 il nuovo format RS:X NeilPryde
(Figura 22), di cui tratteremo in questo contributo, sono le classi di windsurf impiegati a
Giugno 2009
FERRARIS
Figure 21. — 470, andatura di poppa (foto www.sail.org).
Figura 22. — Tavola a vela RS:X (foto www.sail.org).
partire dai Giochi di Los Angeles 1984, anno
in cui la tavola a vela ottiene lo status di disciplina olimpica. Da Barcellona ’92 si registra
anche l’esordio della categoria femminile.
Al contrario delle altre classi olimpiche, il
Regolamento di Regata per la tavola a vela
permette ai surfisti di crearsi il vento con
qualsiasi intensità ed in ogni andatura, potendo navigare a velocità maggiore. Tale tecnica di conduzione del mezzo si chiama “pumping” ed è caratterizzata da un’azione delle
braccia che agiscono sul boma attraverso una
flesso-estensione con contemporanea rotazione che disegna un otto allungato sul piano trasversale dell’attrezzatura velica (Figura
23).
Qualsiasi sia l’intensità di vento l’atleta utilizza questa particolare tecnica conservando
energia sufficiente anche per altre situazioni
agonistiche: ingaggi, giri boa, arrivo al traguardo. Se, invece, le condizioni meteo-marine sono decisamente impegnative (dal punto di vista muscolare e del sistema cardiopolmonare) o il windsurfista non può intervenire sulla regolazione dell’attrezzatura velica egli ricerca una posizione statica che gli
garantisca la velocità e il controllo del mezzo a vantaggio di un risparmio energetico.
Nel primo caso l’impegno muscolare è dinamico e ricorda la tecnica utilizzata nel canottaggio; nel secondo caso il lavoro è prevalentemente statico con minimi aggiustamenti per conservare il controllo del mezzo velico 14.
Dall’introduzione della regola del pumping numerosi studi si sono posti l’obiettivo
di indagare la richiesta energetica del windsurf olimpico: gli studi condotti sulla tavola
Figura 23. — Gesto tecnico del pumping alla massima ampiezza: A) la vela viene inclinata verso prua; B) a prua si ricerca la migliore estensione al fine di raccogliere con la vela più vento possibile e successivamente si effettua la trazione
con forza; C) si supera nuovamente il centro velico ed il centro di massa portando la vela a poppa e ritorno.
Vol. 63, N. 2
293
FERRARIS
Mistral OD (usata fino alle Olimpiadi di Atene
2004) hanno evidenziato un impegno di tipo
aerobico/anaerobico alternato, con elevato
impegno del sistema cardiovascolare (la frequenza cardiaca arriva fino al fino al 92-95%
della FC max, anche per varie decine di minuti e, mediamente, non scende sotto l’80%;
negli stessi studi, il pumping nelle andature
portanti sembrava comportare un consumo
energetico più elevato, probabilmente a causa della maggior ampiezza del movimento 9,
15, 16.
Uno studio condotto sul consumo energetico della nuova tavola olimpica RS:X ha
confermato come anche con questa tavola
l’impegno cardiovascolare sia ancora più elevato che con la tavola Mistral OD, con impegno sia aerobico che
. anaerobico (con valori
di percentuale del VO2max superiori al 85% e
di percentuale della FC max superiori al 90%
nelle andature portanti) ; l’impegno cardiovascolare risulta leggermente minore nelle
boline con vento forte, dove il pumping viene usato meno 17.
Le regate di windsurf olimpico si svolgono
con un’intensità di vento cha va da un minimo di sei nodi (obbligatorio) ad un massimo
di circa 30 nodi su percorsi di ampiezza variabile, e comprendono in genere 2 o 3 manches
della durata mediamente di 30-40 minuti
(Figura 1). Assegnando un tempo ad ogni
lato del percorso di regata, secondo la classificazione delle attività sportive 18, possiamo schematizzare i principali meccanismi
bioenergetici che impiega il surfista a vela
(Tabella I). Nella Tabella II sono invece riassunti i gruppi muscolari maggiormente impegnati nella conduzione della tavola olimpica.
Traumatologia e lesioni da sovraccarico
Diversi autori hanno studiato l’incidenza
delle lesioni traumatiche acute e croniche
nella vela 18-20 e i risultati delle indagini sono
stati diversi: le parti del corpo più frequentemente soggette a traumi sono il capo e gli
arti ; le cause più frequenti durante la navigazione sono il rovesciamento dell’imbarcazione (scuffia) e l’urto contro il boma, ma
una considerevole quantità di traumi avvie-
294
ne a terra, mentre il velista arma, disarma e
trasporta la barca. Altre possibili cause di
lesione “ a terra “ sono legate alle attrezzature
dei porti e agli scivoli sdrucciolevoli e non
sicuri. La scuffia rappresenta una evenienza
a rischio soprattutto per i velisti che fanno
uso di trapezio: in caso di mancato sgancio
del trapezio, il velista può essere trattenuto
sott’ acqua (sommersione e rischio di annegamento); i produttori di trapezi hanno sviluppato trapezi a sgancio rapido e sicuro proprio per ovviare a questa situazione.
L’attrezzatura della barca (bozzelli, scotte,
deriva, carrelli) rappresenta di per sé un
potenziale rischio traumatico, anche in considerazione dello spazio ristretto e della rapidità con cui vengono eseguite le manovre. Il
rischio traumatico sembra maggiore nei timonieri che nei prodieri e non sembra essere
distribuito in modo sostanzialmente differente tra i due sessi. Solo alcuni studi si sono
rivolti esclusivamente alle Classi Olimpiche,
e pertanto i dati in materia scarseggiano; la
Federazione Internazionale Vela (ISAF) ha
recentemente lanciato un survey internazionale sulla traumatologia di Classi Olimpiche
(attualmente nella sua fase iniziale). Per le
sue caratteristiche di barca acrobatica e
performante, e per la posizione peculiare
che assume l’equipaggio, il 49er appare forse come la classe Olimpica a maggior rischio
traumatico. Sebbene non siano stati raccolti
e studiati in modo scientifico e sistematico,
sono frequenti le osservazioni sul campo di
traumi anche di una certa entità, soprattutto
in occasione delle scuffie, dove il prodiere
sospeso al trapezio viene scagliato in avanti
a urtare lo scafo; e il timoniere può riportare lesioni della caviglia e del piede, quando
non riesce ad estrarlo in tempo dalle cinghie
per i piedi (foot straps) di cui sono dotate le
terrazze.
Ben più frequenti sono le osservazioni di
sindromi dolorose croniche a carico soprattutto della colonna lombare e del ginocchio.
La lombalgia (loow back pain) interessa circa 1/3 dei velisti di livello nazionale. Tra le
cause di lombalgia si annoverano l’esecuzione protratta e ripetuta dei gesti tipici della vela (hiking, trapezio, tavola a vela), l’insufficiente allenamento, la ridotta flessibilità
Giugno 2009
FERRARIS
TABELLA I. — Meccanismi bioenergetici impiegati dal surfista a vela.
Fasi della regata
Tempo
Percentuale
Attività prevalente
Prepartenza
Partenza
Giri boa
Lati andature portanti
Lati bolina
Manovre ed ingaggi
Durata (media) totale
5’
1’ circa
2’ circa
13’ circa
15’ circa
9’ circa
40’
—
2,5%
5%
32,5%
37,5%
22,5%
100%
Aerobica di destrezza
Anaerobica lattacida
Di potenza
Aerobica, anaerobica massiva
TABELLA II. — Gruppi muscolari maggiormente impegnati nella conduzione della tavola olimpica. Da Scotton, 2005.
Gruppo
muscolare
Funzione
principale
Bolina
ad impegno
dinamico
Bolina
ad impegno
statico
Portanti
ad impegno
dinamico
Portanti
ad impegno
statico
Grado medio
implicazione
X
XXX
XXX
X
X
XXXX
XXXX
X
XX
X
X
X
XXXX
XXX
X
X
(8)
(10)
(9)
(4)
Collo
Flex avanti
Flex indietro
Rotazione
Flex laterale
Trapezio
Elevazione monc. spalla
Adduzione scapole
Abbassa monc. spalla
XXXX
XXXX
X
XXX
XXXX
X
XXXX
XXXX
X
XXX
XXXX
X
(14)
(12)
(4)
Spalle
Anteposizione
Retroposiz.
Abduzione
XXXX
XXXX
X
XXX
XXXX
X
XX
XXX
X
XXX
XXXX
X
(12)
(15)
(4)
Braccio
Flessione
Estensione
XXXX
XXX
XXXX
XX
XXXX
XXX
XXXX
XX
(16)
(10)
Avambraccio
Flessione mano su avbr
Estensione mano su avbr
Pronazione e supinazione
XXXX
X
XX
XXXX
X
XX
XXXX
X
XX
XXXX
X
XX
(16)
(4)
(8)
Pettorali
Adduzione av
Anteposizione del braccio
Disten. braccio su petto
Rotatore interno
X
XXXX
XXX
X
X
XXX
X
X
XXX
XXX
XXX
X
X
XXX
X
X
(6)
(13)
(8)
(4)
Dorsali e gr. rotondo
Adduz. braccio per dietro
Retroposiz.
Intrarotazione
XXX
XXXX
XXX
XXXX
XXXX
XXXX
XXX
XXXX
XXX
XXXX
XXXX
XXXX
(14)
(16)
(14)
Gr. e picc. romboideo
Accollatori scapole
XXXX
XXXX
XXXX
XXXX
(16)
Lombari
Estensione del tronco
XXX
XXXX
XXX
XXXX
(14)
Addominali
Flex e rotazione later.
Flex anteriore
XXXX
XXX
XXXX
XX
XXXX
XXXX
XXXX
XXXX
(16)
(13)
Glutei
Abduzione
Retroposizione
XX
XX
XX
XXXX
XX
XX
XX
XXXX
(8)
(12)
Gambe
Estensione
Flessione
Adduzione
XXXX
XXX
XXX
XXXX
XX
XX
XXXX
XXX
XXXX
XXXX
XX
XX
(16)
(10)
(11)
Polpacci
Flex plantare
XX
XX
XX
XX
(8)
Tibiali
Flex dorsale
XX
XXXX
XX
XXXX
(12)
Grado d’implicazione del singolo gruppo muscolare relativamente all’andatura e alla modalità di conduzione della tavola: XXXX
= alto; XXX = medio; XX = limitato; X = trascurabile.
Grado medio d’implicazione del gruppo muscolare indipendentemente dall’andatura e dalla modalità di conduzione della tavola:
1-4: trascurabile; 5-8: limitato; 9-12: medio; 13-16: alto.
Vol. 63, N. 2
295
FERRARIS
articolare, ma anche i lunghi viaggi per raggiungere le sedi di regata, il cambio di fuso
orario e di clima 22. Il passaggio dalle classi
propedeutiche a quelle Olimpiche, con un
netto aumento del tempo e del carico di lavoro, sembra essere quello maggiormente a
rischio per lo sviluppo di lombalgia. In particolare, come abbiamo visto precedentemente, i giovani velisti tendono a lavorare
con l’ileopsoas invece che con gli addominali;
determinando una trazione in avanti delle
ultime vertebre lombari, con accentuazione
della lordosi; Nella tavola a vela, il fattore
biomeccanico responsabile dell’insorgenza
di lombalgia sembra essere la particolare forma del trapezio che tende a sospendere la
colonna lombare al boma in cifosi e la stazione eretta. In considerazione del fatto che
nella maggior parte dei casi la lombalgia è di
origine muscolare, un ruolo determinante
nella sua prevenzione e cura sembrano avere l’allungamento muscolare, le posture di
scarico, il corretto rinforzo dei muscoli addominali e la terapia manuale 22.
Le patologie di ginocchio si possono presentare associate alla lombalgia o isolate,
sono quasi esclusive dei timonieri a causa
della iperpressione rotulea che si sviluppa
durante l’hiking. Questa determina un’infiammazione della cartilagine della faccia
posteriore della rotula (condropatia femororotulea). La compressione di questo tessuto
contro il femore quando il quadricipite si
contrae per estendere il ginocchio, causa una
sintomatologia caratterizzata da dolore e rigidità (sindrome patello femorale). Questo problema è comune soprattutto nei casi in cui
siano presenti degli alterati allineamenti tra
femore e tibia come, per esempio, nelle
ragazze con un elevato angolo Q . Uno scarso equilibrio del quadricipite, quando il vasto
mediale è relativamente debole, è un altro
fattore favorente tale sindrome, poiché il resto
del muscolo tende a tirare la rotula lateralmente aumentando così l’attrito tra questa e
il femore. Tale evento si verifica con una relativa frequenza durante e subito dopo la crescita adolescenziale e sarebbe apparentemente dovuto alla mancanza di coordinazione e allo squilibrio muscolare. Questa sindrome si può sviluppare come risultato di
296
un allenamento che prevede esercizi contro
resistenza con il ginocchio in flessione parziale, condizione questa che non favorisce
l’irrobustimento del vasto mediale che agisce soltanto durante gli ultimi 5°-10° di estensione del ginocchio. La condropatia femororotulea e la sindrome patello femorale possono essere causate anche da forme di allenamento inadeguato che favoriscono questa
patologia, come il troppo rapido aumento
dell’intensità in allenamento, ciò che può
facilmente verificarsi soprattutto all’inizio dell’attività sulla nuova classe di barca;periodi di
riposo e di recupero inadeguati; periodi inadeguati di riscaldamento e di raffreddamento, e forza e flessibilità inadeguati per l’impegno richiesto.
Affrontare un appropriato grado di intensità di allenamento in acqua è tutt’altro che
facile: le condizioni meteo marine non possono essere scelte. La localizzazione in determinate aree geografiche nei diversi periodi
dell’anno comporta spesso la presenza di
vento forte nel periodo degli allenamenti e
pur cercando di utilizzare attrezzature adeguate (albero flessibile, vela magra, ecc.)
occorre rimediare alla carente preparazione
atletica. In questo senso assume una primaria importanza la stretta sinergia tra allenatore, preparatore atletico, fisioterapista e medico di squadra, volta all’individuazione (nei
soggetti più giovani) e al trattamento e alla
correzione di tutte quelle condizioni predisponenti a patologie da sovraccarico, e alla
stesura di piani di allenamento adeguati per
intensità e contenuti.
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Ricerche medico-scientifiche svolte in ambito automobilistico - CECCARELLI R.
Anno 2000 - Vol. 53
Fascicolo N. 1 - Marzo 2000 - Pag. 83-106
Gli sport natatori - BONIFAZI M., GIOMBINI A., MINGANTI C., MARUGO L., SARDELLA F.
Fascicolo N. 2 - Giugno 2000 - Pag. 193-208
La traumatologia nell’atletica leggera - MOSCONI M., VIOLA E., GIORGI L., BENAZZO F.
I bendaggi funzionali nel trattamento dei danni da sport - FRIGNANI R.
La medicina dello sport e gli sport motoristici - DAL MONTE A.
Anno 2001 - Vol. 54
Pallacanestro - BIFFI A., FACCINI P., SALVAGGI P., SENZAMENO S., TICCA M.
Lo sport della vela - MARCHETTI M., DELUSSU A. S., RODIO A.
Il pentathlon moderno - PARISI A., MASALA D., CARDELLI G., DI SALVO V.
Monitoraggio medico-sportivo del pugilato professionistico - STURLA M. I.
Anno 2002 - Vol. 55
Medicina dello Sport applicata allo skyrunning - ROI G. S.
Le discipline subacquee: aspetti medici e tecnici dell’immersione - MANOZZI F. M.
L’arbitro di calcio: profilo medico-sportivo - PIZZI A., CASTAGNA C.
Sport equestri - DRAGONI S.
Vol. 63, N. 2
299
LA MEDICINA DELLO SPORT ... PER SPORT
Anno 2003 - Vol. 56
Il tiro con l’arco - BONSIGNORE D. - GALLOZZI C. - SCARAMUZZA V.
Il triathlon - MIGLIORINI S. - BOMPREZZI A.
Lo sport paraolimpico - BERNARDI M., GUERRA E., MARCHETTONI P., MARCHETTI M.
Il tiro a volo - FAZI F., LACAVA F., MONTEMURRI B., LACAVA G.
Il tiro a segno - CUTOLO G.
Anno 2004 - Vol. 57
L’universo ginnastica - BALDINI V. - BERLUTTI G. - CALDARONE G.
Federazione Italiana Judo, Lotta, Karate, Arti Marziali - LÒRIGA V.
La medicina dello sport applicata al calcio
VECCHIET L., CALLIGARIS A., MONTANARI G., SAGGINI R., BELLOMO R. G., GATTESCHI L., RUBENNI M. G.
Anno 2005 - Vol. 58
Aspetti fisiologici e clinici della pallavolo e del beach volley
S. CAMELI CON LA COLLABORAZIONE DI A. FERRETTI, G. FONTANI, C. GALLOZZI, C. MENCHINELLI, A. MONTORSI,
P. G. NAVARRA, G. POMA, R. VANNICELLI, P. ZEPPILLI
La danza sportiva
FAINA M., BRIA S., SIMONETTO L.
Traumatologia in arrampicata sportiva
E. PAGANO DRITTO, P. L. FIORELLA, R. BAGNOLI, G. POSABELLA
Il ciclismo
M. FAINA, V. CAVALLARO, P. FIORELLA, S. GHIRO, G. MIRRI, U. MONSELLATO, L. SIMONETTO
Anno 2006 - Vol. 59
L’Hockey su prato
D. BONSIGNORE, B. RUSCELLO
Un approccio biomeccanico di tipo cinematico allo studio della danza sportiva
D. DALLA VEDOVA, M. BESI, D. CACCIARI, S. BRIA, M. FAINA
Il tennis: aspetti fisiologici
C. GALLOZZI, G. MIRRI
300
Giugno 2010
Anno 2007 - Vol. 60
Il Centro Universitario Sportivo Italiano
L. COIANA
Il pattinaggio di figura
D. TORNESE, S. GEMMA, A. BERTO
La maratona: un fenomeno di massa visto dal punto di vista del medico dello sport
P. L. FIORELLA, G. FISCHETTO
Il Badminton
A. GIANFELICI, C. MORANDINI
Anno 2008 - Vol. 61
Una nuova specialità sportiva: il “nordic walking”
FARAGLIA E., DEGASPERI G., FRANCAVILLA G., CRISTIAN FRANCAVILLA V.
La Medicina dello Sport al servizio del Rugby moderno
V. M. IERACITANO, M. V. GIACOBBE
Approccio metodologico per lo studio dell’incidenza dei traumi nello sport: l’esempio del rugby
A. SALVIA, V. M. IERACITANO, F. BOTTIGLIA AMICI-GROSSI, V. CALVISI, F. DI DOMENICA, C. D’ANTIMO, C.
MIRANDA, A. ROTA, G. MELEGATI, C. ANDREOLI, A. M. CASELLA, P. FERRARI, F. GUIDETTI, A. ONGARO, A.
PAOLONE, F. PASTEUR, R. SACCOCCI, B. PIVA, G. SASSARINI, L. SELLETTI, A. CASERTA, A. DI CESARE, B. DE LUCA
Attività sportive a elevato rischio traumatico: l’organizzazione dell’assistenza sanitaria sul campo di gara
S. DRAGONI, P. FACCINI
L’aikido, un’arte marziale nobile e attuale
A. ANEDDA, C. RAMUNDI, A. BONETTI
La ginnastica ritmica
G. BERLUTTI, M. PIAZZA
Anno 2009 - Vol. 62
La lotte stile libero e greco romana: aspetti tecnico-scientifici
MARINI C., MANNO R.
Il canottaggio dieci anni dopo
SPATARO A., CRISOSTOMI S., CIFRA B., DI CESARE A., DI GIACINTO B., DE BLASIS E., POLI P., PUCCI N., RIZZO M.
Gli sport natatori
BONIFAZI M., MARUGO L., ARMENTANO N., CAMILLIERI G., COLOMBO G., CRESCENZI S., FELICI A., MATTIOTTI S.,
MELCHIORRI G., GIOMBINI A., SARDELLA F., BENELLI P., GATTA G., ZAMPARO P., SAINI G.
Il Pentathlon Moderno dopo l’introduzione del combined event
PARISI A., TRANCHITA E., QUARANTA F., CIMINELLI E., CERULLI C., CARDELLI G.
Vol. 63, N. 2
301
Anno 2010 - Vol. 63
Vela: le classi olimpiche
FERRARIS L., RAVAGLIA R., C. SCOTTON
ERRATA CORRIGE:
In volume 62, number 4, at pages 415, article “Physiological adaptations to 8-week precompetitive training period
in elite female judokase” the correct authors’ list should read: Stojanovic M., Ostojic S., Drid P., Milosevic Z. instead
of Stojanovic B., Ostojic S., Patrik D., Milosevic Z.
302
Giugno 2010
Notiziario Federale
CONGRESSO MONDIALE DI MEDICINA DELLO SPORT
Puerto Rico, 19-22 maggio 2010
Assemblea Generale della
Federazione Internazionale di Medicina dello Sport
Lo scorso 20 maggio nell’Assemblea Generale della Federazione Internazionale di Medicina dello Sport (FIMS) tenutasi a Puerto Rico
in occasione del Congresso Mondiale di Medicina dello Sport, è stato eletto Presidente il
Prof. Fabio Pigozzi, Socio Ordinario della FMSI
e Prorettore Vicario dell’Università Foro Italico.
Il Prof. Pigozzi subentra al Prof. Walter
Frontera Roura dell’Università di Harvard che
ha ricoperto la carica dal 2006 al 2010.
La Federazione Internazionale, fondata nel
1928 e riconosciuta dal CIO, annovera 117
Paesi nei cinque continenti.
La carica torna ad essere rivestita da un
italiano a 50 anni dalla Presidenza del Prof.
Giuseppe La Cava negli anni ’60.
Nuovo Segretario Generale della FIMS è
l’americano Lyle Michely dell’Università di
Harvard.
Entra nel nuovo Comitato Esecutivo anche
il Presidente della Federazione Medico Sportiva Italiana, Dr. Maurizio Casasco, nominato Chairman della Commissione Development. Il suo ingresso rafforza la presenza
italiana ai vertici mondiali della Medicina
dello Sport.
PREMIO “UGO CASSINIS” ANNO 2009
La Commissione, nominata dal Consiglio
Direttivo della F.M.S.I. per l’attribuzione del
Prremio “Ugo Cassinis” al miglior lavoro
scientifico pubblicato nella Rivista Federale
“Medicina dello Sport” nell’anno 2009, ha
assegnato il Premio al Dottor Vincenzo Guiducci dell’Associazione Medico Sportiva
Dilettantistica di Reggio Emilia, 1° Autore
del lavoro:
Vol. 63, N. 2
• “Utilizzo della coronaro-TC 64 in soggetti sottoposti a visita per idoneità sportiva agonistica”
• Autori: V. GUIDUCCI 1, 2, G. TORTORELLA
2, 3, A. MANARI 1
• (1Unit of Interventional cardiology, Arcispedale Santa Maria Nuova, Reggio
Emilia, Italy. 2Sports Medicine Center,
Reggio Emilia, Italy. 3Unit of Cardiology
Hospitalization, Arcispedale Santa Maria
Nuova, Reggio Emilia, Italy)
303
NOTIZIARIO FEDERALE
PREMIO “LEONARDO VECCHIET” A.A. 2008/2009
La Commissione, nominata dal Consiglio
Direttivo della F.M.S.I. per l’attribuzione del
Premio “Leonardo Vecchiet” alla migliore tesi
sperimentale di Specializzazione in Medicina
dello Sport discussa in Università Italiane nell’anno accademico 2008/2009, dopo aver
valutato le tesi pervenute e i curricula dei
candidati, ha designato vincitrice del Premio
la Dott.ssa Francesca Della Bianca, specializzata in Medicina dello Sport presso l’Università degli Studi di Udine che ha discusso
la tesi dal titolo “Importanza dell’esercizio
fisico nel paziente nefropatico cronico. Il
caso clinico estremo di un atleta di endurance”.
La Commissione ha classificato:
• al 2° posto la Dott.ssa Chiara Posenato,
specializzata in Medicina dello Sport
presso l’Università degli Studi di Verona,
che ha discusso la tesi dal titolo “Broncospasmo da esercizio fisico, risposta
bronchiale a stimoli diretti ed indiretti
e prevalenza di sintomi respiratori in
una squadra di giocatori di hockey su
ghiaccio”;
• al 3° posto il Dott. Raul Marco Polo,
specializzato in Medicina dello Sport
presso l’Università degli Studi di Milano,
che ha discusso la tesi dal titolo “L’attività sportiva nel paziente emofilico.
Indicazioni, vantaggi e limiti”.
In occasione del Convegno Nazionale
della F.M.S.I. dal titolo “La Responsabilità
Professionale del Medico Certificatore e del
Medico Sociale”, svoltosi a Bari il giorno
12 giugno 2010 sono stati consegnati i
premi a:
• Dott.ssa Barbara Di Giacinto, vincitrice del Premio “Ugo Cassinis” per
l’anno 2008
• Dott.ssa Federica Gentili, vincitrice
del Premio “Leonardo Vecchiet” per
l’anno accademico 2007/2008.
• Dott.ssa Francesco della Bianca, vincitrice del Premio “Leonardo Vecchiet”
per l’anno accademico 2008/2009.
304
• Il Premio “Ugo Cassinis” per l’anno
2009 è stato inviato al Presidente della
A.M.S.D. di Reggio Emilia che provvederà direttamente alla consegna al
vincitore Dott.Vincenzo Guiducci.
Il Consiglio Direttivo Federale della F.M.S.I.,
riscontrato l’interesse e la costante partecipazione annuale per il Premio “Leonardo
Vecchiet” da parte di medici specializzandi
in Medicina dello Sport presso diverse Università Italiane, ha stabilito di indire anche
per l’anno accademico 2009/2010 il bando
per il
PREMIO “LEONARDO VECCHIET”
Anno Accademico 2009-2010
REGOLAMENTO
1. Possono partecipare alla valutazione
annuale per l’attribuzione del Premio “Leonardo Vecchiet” tutti i neo-specialisti in
Medicina dello Sport che siano iscritti alla
F.M.S.I. e che abbiano discusso una Tesi
sperimentale in una delle Scuole di Specializzazione in Medicina dello Sport delle
Università Italiane nell’anno accademico
2009/2010.
2. La Tesi proposta per la valutazione dovrà
essere inviata, in duplice copia cartacea e
completa in ogni parte, per raccomandata
A.R., alla Segreteria della Federazione Medico
Sportiva Italiana - Viale Tiziano 70 - 00196
ROMA, entro e non oltre il 31 gennaio 2011.
Del rispetto del termine perentorio sopraindicato farà fede il timbro postale.
3. La Tesi dovrà essere accompagnata da un
Curriculum Vitae et Studiorum del concorrente e da un certificato in carta semplice rilasciato dall’Università attestante il
titolo, la data di discussione della Tesi e
la votazione conseguita, nonché i voti degli
esami riportati durante il Corso di Laurea
in Medicina e Chirurgia e durante il Corso
di Specializzazione in Medicina dello Sport.
Giugno 2010
NOTIZIARIO FEDERALE
4. La Commissione Giudicatrice del Premio
è nominata dal Consiglio Direttivo della
Federazione Medico Sportiva Italiana.
4. I concorrenti saranno valutati in base all’interesse scientifico della Tesi discussa e la
relativa votazione conseguita nonché al
Curriculum presentato.
5. Il Giudizio della Commissione è insindacabile, sarà emesso entro sei mesi dalla
data di cui al punto 2) e sarà comunicato
direttamente ai partecipanti tramite lettera
raccomandata.
6. Il Premio “Leonardo Vecchiet” assegnato
al 1o classificato per la migliore Tesi consiste in:
— soggiorno completo (vitto e alloggio)
presso il Centro di Preparazione Olimpica “Giulio Onesti” di Roma, per la frequenza presso l’Istituto di Medicina e
Scienza dello Sport del CONI ad un Master
Specialistico in Medicina dello Sport, della
durata di tre settimane;
Vol. 63, N. 2
— borsa di Studio 3.000,00 Euro, al lordo
delle ritenute di legge, se dovute;
— invito con ospitalità al Congresso Nazionale F.M.S.I.;
— una targa ed un diploma sui quali viene
riportata la classifica di merito.
Per il 2° ed il 3° classificato è previsto:
— invito con ospitalità al Congresso Nazionale F.M.S.I.;
— una targa ed un diploma sui quali viene
riportata la classifica di merito.
7. La F.M.S.I. si riserva di pubblicare la Tesi
premiata, quale miglior Tesi sperimentale
in Medicina dello Sport, sulla Rivista Federale “Medicina dello Sport”, previa autorizzazione dell’interessato e/o del relatore
della Tesi e/o di colui/coloro che ne detengono il diritto di pubblicazione.
IL PRESIDENTE
Dott. Maurizio Casasco
Roma, Febbraio 2010
305
Congressi
June 2-5, 2010
Baltimore (Maryland, USA)
Annual Meeting of the American College
of Sports Medicine (ACSM)
November 9-12, 2010
Los Angeles (CA, USA)
World Congress on Low Back and Pelvic Pain
2010
Contact:
Website: www.acsm.org
Contact:
Website: /www.worldcongresslbp.com/
June 9-12, 2010
Oslo (Norway)
14th ESSKA Congress
November 25-27, 2010
Brussels (Belgium)
6th Meeting of the European Federation of
National Associations of Orthopaedic Sports
Contact:
Website: www.esska2010.com/
Contact:
Website: www.efost2010.com/
July 15-18, 2010
Providence (RI, USA)
Annual Meeting of the American Orthopaedic
Society for Sports Medicine (AOSSM)
January 13-16, 2011
Bled (Slovenia)
FIVB Volleyball Medicine Congress
Contact:
Website: www.sportsmed.org/
Contact:
Website: www.fivbmedicine2011.org
November 4-6, 2010
Port Douglas (Australia)
Australian Confer ence of Science and
Medicine in Sport ACSMS 2010
September 26-30, 2012
Rome (Italy)
32th World Congress of Sports Medicine
Contact:
Website: sma.org.au/
306
Contact: AIM Group, Via Flaminia 1068, 00189
Rome (Italy).
Website: www.fimsroma2012.org
Giugno 2010

medicina dello sport

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