VOLUME 66 - N. 2 - GIUGNO 2013 Indicizzata in Focus O n: Sports
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VOLUME 66 - N. 2 - GIUGNO 2013 Indicizzata in Focus O n: Sports
) SI (I ta e za : icin ) ciz SI di in n d O e (I s In cu M a rts Fo ce & itat l epo e ien C n n R Sc tio ts ita or lC Sp na ur Jo V O L U M E 6 6 - N. 2 - G I U G N O 2 0 1 3 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 (Austria) - F. BENAZZO (Italia) - F. BOTRÈ (Italia) - P. CERRETELLI (Italia) - G. CERULLI (Italia) L. COIANA (Italia) - D. CORRADO (Italia) - J. M. CUMMISKEY (Regno Unito) - A. DAL MONTE (Italia) - F. DE FERRARI (Italia) E. H. DE ROSE (Brasile) - H. H. DICKHUTH (Germania) - L. DI LUIGI (Italia) - P. E. DI PRAMPERO (Italia) C. FOTI (Italia) - W. FRONTERA (USA) - S. GIANNINI (Italia) - C. G. GRIBAUDO (Italia) - V. KLISSOURAS (Grecia) G. LETIZIA MAURO (Italia) - L. MAGAUDDA (Italia) - D. MC DONAGH (Norvegia) - P. P. MARIANI (Italia) G. MASSAZZA (Italia) - L. MICHELI (USA) - P. PARISI (Italia) - S. PECORELLI (Italia) - A. PELLICCIA (Italia) - F. PIGOZZI (Italia) I. PITSILADIS (Regno Unito) - P. ROCHECONGARD (Francia) - E. ROVELLI (Italia) - R. SALLIS (USA) F. SCHENA (Italia) - A. TODARO (Italia) - C. TRANQUILLI (Italia) - A. G. UGAZIO (Italia) - A. VEICSTEINAS (Italia) P. VOLPI (Italia) - P. ZEPPILLI (Italia) Comitato di Redazione A. BONETTI - E. DRAGO - S. DRAGONI - G. FRANCAVILLA Direttore Responsabile A. OLIARO This journal is PEER REVIEWED and is quoted in: BIOSIS Previews - EMBASE - Science Citation Index Expanded (SciSearch) - Scopus La Rivista è citata nel Journal Citation Reports (ISI) con Impact Factor Direzione e Redazione: Federazione Medico-Sportiva Italiana - Viale Tiziano 70 - 00196 Roma. E-mail: [email protected] 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] Web Site: www.minervamedica.it Stampa - Edizioni Minerva Medica - Tipografia di Saluzzo - Corso IV Novembre 29-31 - 12037 Saluzzo (CN) - Tel. (0175) 249405 Fax (0175) 249407 Abbonamento annuo: Italia - Individuale: Online € 90; Cartaceo € 95, Cartaceo+Online € 100,00; Istituzionale: Cartaceo € 130,00, Online (Small € 252,00, Medium € 282,00, Large € 324,00, Extra Large € 340,00), Cartaceo+Online (Small € 260,00, Medium € 295,00, Large € 340,00, Extra Large € 355,00). Unione Europea - Individuale: Online € 150,00; Cartaceo € 155,00, Cartaceo+Online € 165,00; Istituzionale: Cartaceo € 240,00, Online (Small € 252,00, Medium € 282,00, Large € 324,00, Extra Large € 340,00), Cartaceo+Online (Small € 270,00, Medium € 305,00, Large € 350,00, Extra Large € 365,00) Paesi extraeuropei - Individuale: Online € 165,00; Cartaceo € 175,00, Cartaceo+Online € 185,00; Istituzionale: Cartaceo € 285,00, Online (Small € 275,00, Medium € 305,00, Large € 350,00, Extra Large € 365,00), Cartaceo+Online (Small € 290,00, Medium € 325,00, Large € 370,00, Extra Large € 385,00). Per il pagamento: 1) Gli abbonati possono utilizzare le seguenti forme di pagamento: a) assegno bancario; b) bonifico bancario a: Edizioni Minerva Medica, INTESA SANPAOLO Agenzia n. 18 Torino. 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Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta, trasmessa e memorizzata in qualsiasi forma e con qualsiasi forma e con qualsiasi mezzo 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 trimestra le - 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 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 examination 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 you are entering the site for the first time, please take a moment to create your personal account by clicking on “Create new account”. You will need to create an account in order to upload your manuscript to the online platform choosing the Journal “Medicina dello Sport”. Enter your username and password and click on “Login”. Then follow the instructions on 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 renewal should accompany the manuscript, since 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. For authors who are not FMSI members, printed pages will be charged to the authors at Euro 40,00 per page. In either case, colour figures, linguistic revision, and excessive alterations to proofs will be charged to the authors. 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. • N ame, 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 NORME PER GLI AUTORI Norme generali Medicina dello Sport, rivista peer-reviewed della Federazione Medico Sportiva Italiana, pubblica articoli scientifici originali su argomenti di medicina dello sport. I manoscritti devono essere preparati seguendo rigorosamente le norme per gli Autori pubblicate in seguito, che sono conformi agli Uniform Requirements for Manuscripts Submitted to Biomedical Editors editi a cura dell’International Committee of Medical Journal Editors (Ann Int Med 1988;105:258-265). L’invio del dattiloscritto sottointende che il lavoro non sia già stato pubblicato e che, se accettato, non verrà pubblicato altrove né integralmente né in parte. Tutto il materiale iconografico deve essere originale. L’iconografia tratta da altre pubblicazioni deve essere corredata da permesso dell’Editore. I dattiloscritti, pervenuti alla Redazione, anche se non accettati per la pubblicazione, non verranno comunque restituiti. I lavori vengono sottoposti in modo anonimo a valutazione da parte di qualificati revisori esterni. Gli scopi della rivista sono quelli di pubblicare lavori di elevato valore scientifico in tutti i settori della 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 Biomedical Research Involving Animals raccomandati dalla WHO e richiede che tutte le ricerche su animali siano condotte in conformità ad essi. Il lavoro deve essere accompagnato dalla seguente dichiarazione firmata DA TUTTI GLI AUTORI: «I sottoscritti Autori trasferiscono la proprietà dei diritti di autore alla rivista Medicina dello Sport. Dichiarano che l’articolo è originale, non è stato inviato per la pubblicazione ad altra rivista, e non è stato già pubblicato. Essi dichiarano di essere 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 Edizioni Minerva Medica: www.minervamedica.it Gli autori che desiderino sottomettere i loro manoscritti devono collegarsi al sito www. minervamedica.it e accedere alla sezione “Online submission”. Accedendo per la prima volta, gli Autori devono creare il proprio account cliccando su “Create new account”. Dopo aver creato l’account, potrà incominciare la sottomissione dei manoscritti attraverso la piattaforma 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 sottomissione di un nuovo manoscritto. 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 7,2 (base)×cm 9,8 (altezza) — cm 15,8 (base)×cm 9,8 (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 MEDICINA DELLO SPORT Vol. 66 Giugno 2013 Numero 2 INDICE 163 211 AREA FISIOLOGICA Effetti sull’EPOC di diverse attività fisiche in una popolazione di donne Caratteristiche antropometriche e motorie degli atleti brasiliani di futsal di livello nazionale 179 223 Galvani C., Bruseghini P., Annoni I., Demarie S., Salvati A., Faina M. Ridurre l’ansia nei cavalieri principianti mediante un simulatore meccanico del cavallo Vidal Andreato L., Del Conti Esteves J. V., Alves De Souza E., Magnani Branco B. H., Leme Gonçalves Panissa V., Franzói De Moraes S. M. Demarie S., Minganti C., Piacentini M. F., Parisi A., Cerulli C., Magini V. Impatto della tecnologia e delle prime esperienze motorie nell’infanzia sullo sviluppo delle abilità percettivo-motorie nei bambini 189 231 Coattivazione dei muscoli estensori e flessori dell’articolazione del ginocchio durante perturbazioni multidirezionali dopo un esercizio fisico estenuante Hedayatpour N., Fathi M. 199 AREA ORTOPEDICA Fratture delle spine iliache anteriori negli atleti adolescenti: trattamento di tipo chirurgico o conservativo? Pogliacomi F., Calderazzi F., Paterlini M., Pompili M., Ceccarelli F. 241 AREA MEDICA Associazione tra attività delle citochine e composizione corporea in atleti altamente allenati Zembroń-Łacny A., Ziemann E. E., Kasperska A., Żurek P., Rynkiewicz M., Rynkiewicz T., Laskowski R., Hübner-Woźniak E. Vol. 66 - N. 2 Ebrahimi K., Nasiri M., Salehian M. H. Valutazione RM delle patologie del rachide in posizione supina e sotto-carico fisiologico in atleti con macchina RM dedicata Francavilla G., Sutera R., Iovane A., Candela F., Matranga D., Sanfilippo A., Francavilla V. C., D’Arienzo M., Midiri M. MEDICINA DELLO SPORT IX INDICE 253 285 Villosio N., Piccazzo R., Paparo F., Muda A., Garlaschi G. Il ruolo dei fattori esogeni ed endogeni nell’eziologia della tendinopatia achillea e patellare Instabilità di ginocchio: confronto preliminare tra RM standard e in carico in pazienti con lesione completa del LCA LA MEDICINA DELLO SPORT … PER SPORT Bisciotti G. N., Eirale C. 265 Prevenzione degli infortuni agli arti inferiori usando equazioni di regressione logistica nella ginnastica aerobica Abalo R., Vernetta M., Gutiérrez-Sánchez A. 301 LA MEDICINA DELLO SPORT … PER SPORT NEI FASCICOLI 277 CASI CLINICI Asportazione artroscopica dell’os trigonum: note di tecnica chirurgica e case report Morelli F., Serlorenzi P., Ferretti A. X 305 CONGRESSI MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MEDICINA DELLO SPORT Vol. 66 June 2012 No. 2 CONTENTS 163 211 PHYSIOLOGICAL AREA Excess post-exercise oxygen consumption after different moderate physical activities in a healthy female population Galvani C., Bruseghini P., Annoni I., Demarie S., Salvati A., Faina M. Anthropometric and motor characteristics of Brazilian Futsal athletes at state level Vidal Andreato L., Del Conti Esteves J. V., Alves De Souza E., Magnani Branco B. H., Leme Gonçalves Panissa V., Franzói De Moraes S. M. 223 179 Reducing anxiety in novel horse riders by a mechanical horse simulator Demarie S., Minganti C., Piacentini M. F., Parisi A., Cerulli C., Magini V. The impact of technology and early childhoods’ motor experiences on the development of children’s motor-perceptual abilities Ebrahimi K., Nasiri M., Salehian M. H. 231 ORTHOPEDIC AREA 189 Coactivation of the knee joint flexor and extensor muscles during multidirectional perturbations after fatiguing exercise Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes: surgical or conservative treatment? Hedayatpour N., Fathi M. Pogliacomi F., Calderazzi F., Paterlini M., Pompili M., Ceccarelli F. 199 241 MEDICAL AREA Association between cytokine activity and body composition in highly trained athletes Zembroń-Łacny A., Ziemann E. E., Kasperska A., Żurek P., Rynkiewicz M., Rynkiewicz T., Laskowski R., Hübner-Woźniak E. Vol. 66 - N. 2 MRI evaluation of spine abnormalities in the supine position and under physiological load in athletes with a dedicated MR scanner Francavilla G., Sutera R., Iovane A., Candela F., Matranga D., Sanfilippo A., Francavilla V. C., D’Arienzo M., Midiri M. MEDICINA DELLO SPORT XIII CONTENTS 253 Knee instability signs: preliminary comparison between conventional and weight-bearing MRI in patients with complete anterior cruciate ligament tear Villosio N., Piccazzo R., Paparo F., Muda A., Garlaschi G. 285 SPORT … MEDICINE FOR SPORT The role of exogenous and endogenous factors in the aetiology of achilles and patellar tendinophathies Bisciotti G. N., Eirale C. 265 Prevention of injuries to lower limbs using logistic regression equations in aerobic gymnastics Abalo R., Vernetta M., Gutiérrez-Sánchez A. 301 SPORT … MEDICINE FOR SPORT IN PAST ISSUES 277 CASE REPORTS Arthroscopic excision of the os trigonum: a case report Morelli F., Serlorenzi P., Ferretti A. XIV 305 CONGRESSES MEDICINA DELLO SPORT June 2013 FEDERAZIONE MEDICO-SPORTIVA ITALIANA Presidente Onorario: Giorgio SANTILLI CONSIGLIO DIRETTIVO Presidente Federale Maurizio CASASCO Vice Presidenti Luigi DI LUIGI Gabriele PETROLITO Consiglieri Federali Gianfranco BELTRAMI - Gabriele BRANDONI Vincenzo Maria IERACITANO - Adolfo MARCIANO Claudio PECCI - Prisco Patrizio PETTI Antonio PEZZANO - Vincenzo RUSSO Segretario Generale f. f. Maurizio FORTIN COLLEGIO DEI REVISORI DEI CONTI Presidente Massimo CESSARI Componenti Monica VECCHIATI - Vincenzo TATO Physiological area Area fisiologica MED SPORT 2013;66:163-78 Excess post-exercise oxygen consumption after different moderate physical activities in a healthy female population Effetti sull’EPOC di diverse attività fisiche in una popolazione di donne C. GALVANI 1, P. BRUSEGHINI 2, I. ANNONI 2, S. DEMARIE 3, A. SALVATI 4, M. FAINA 2, 5 1Applied Exercise Physiology Laboratory, Department of Psychology, Exercise Science Degree Course, Catholic University of the Sacred Heart, Milan, Italy 2Exercise Science Degree Course, Catholic University of the Sacred Heart, Milan, Italy 3Italian University Sport and Movement “Foro Italico”, Department of Science of Human Movement and Sport, Rome, Italy 4Private Practitioner, Rome, Italy 5Institute of Sports Medicine and Science, Italian National Olympic Committee, Rome, Italy SUMMARY Aim. In the recovery period after exercise there is an increase in oxygen uptake defined as excess post-exercise oxygen consumption (EPOC). The magnitude of EPOC after aerobic exercise may depend on duration and intensity of exercise, on type of exercise (split exercise or continuous sessions) and on subjects’ training status and sex. Weight loss can be achieved by increasing energy expenditure (EE). EPOC causes an increase in caloric burn during the recovery period, to be taken into consideration in relation to energy balance and weight loss. It is not clear whether various modes of aerobic exercise affect EPOC differently. The aim of this study was to evaluate the acute effects of moderate intensity of cycling (C), treadmill (T), arm crank (A) exercises, cross-training exercise (CT) and moderate to vigorous intensity activities of daily living (ADL) on EPOC. 2 Methods. Six young moderately active females (age, 1288±78.2 kcal/ . . 24.2±0.8 yr; BMI, 21.5±2.4 kg/m ; RMR, . day; VO2peak cycle ergometer, 40.3±4.3 mL/kg/min; V O2peak treadmill, 40.9±6.9 mL/kg/min; VO2peak arm ergometer, 22.2±3.4 mL/kg/min) participated in the study over a three-week period. In the first week subjects filled a Baecke questionnaire on habitual . physical activity, underwent a resting metabolic rate (RMR) measurement and 3 incremental tests to exhaustion (VO2peak at treadmill, cycle ergometer and arm ergometer). In the second and third week they . completed five bouts of 30 min of exercise at 60% of VO2peak separated by 48 hours of rest: a continuous C, T, A, a combined running, cycling and arm crank (CT) for 10 min each and ADL (3-6 METs). Before (30 min pre) and after (2 hours post) each exercise bout a RMR measurement was carried out in a sitting position with indirect calorimetry (K4b2, Cosmed, Italy). A MANOVA and a repeated measures ANOVA were used for data analysis. Results. EPOC ranged in between 7% and 17% of Total Energy Expenditure. EPOC magnitude was also higher for CT than all the others training modes, even not significantly. O2 consumed during and after T and C was significantly . higher than A when normalized to the pre-exercise levels (P<0.001). The higher oxygen consumption (V O2) during exercise was found for T and C, significantly higher when compared with CT and ADL (P<0.01); on the contrary A was significantly lower than all the other training modes (P<0.001). The respiratory exchange ratio (QR) was significantly lower for T when compared with C during exercise (P<0.01). Differences were detected during exercise between training modes for energy source utilization: fat utilization was significantly higher for T when compared with all the other training modes (P<0.01), otherwise carbohydrates utilization was significantly higher for C when compared with T, A, and ADL (P<0.01). There were no significant differences between training modes for energy sources during the 2-hour post-exercise, although T allowed for a greater fat utilization. Conclusion. This study shows that 30 min of all exercise modes provided an increase of EE for the first 2-hour after exercise. This study shows that T can be considered the best weight loss exercise when compared with all the other training modes measured. Our results indicate that separating a continuous 30 min exercise into three 10 min exercises will elicit an equivalent EPOC; this could be beneficial for subjects with a low fitness level who are unable to perform one long-bout of exercise on the same ergometer. The equivalent EE during and after exercise between Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 163 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption activities of daily Living and the other training modes underlines the importance of an active lifestyle, especially when weight loss is concerned. Key words: Exercise - Activities of daily living - Energy metabolism. RIASSUNTO Obiettivo. Nella fase di recupero dopo un esercizio fisico, le attività metaboliche non tornano immediatamente a livelli basali. Questo periodo di eccesso di consumo di ossigeno post-esercizio viene definito excess post-exercise oxygen consumption (EPOC). La grandezza dell’EPOC (EPOC magnitude) dipende dall’intensità e dalla durata dell’attività fisica svolta, dal tipo di esercizio (continuo o intervallato), dal livello di allenamento e dal sesso del soggetto. Dato che la perdita di peso può essere ottenuta incrementando la spesa energetica (EE), in un programma di esercizio-terapia mirato ad un calo ponderale è necessario considerare che l’EPOC incrementa il consumo calorico post-esercizio. Non è ancora chiaro se diverse tipologie di esercizio abbiano differenti effetti sull’EPOC. Lo scopo di questo lavoro è quello di verificare gli effetti sull’EPOC di attività moderate svolte al cicloergometro (C), al treadmill (T) e all’armergometro (A), di un esercizio di cross-training (CT) e di attività della vita quotidiana (ADL) effettuate ad un’intensità tra moderata e vigorosa. 2 Metodi. .Sei femmine giovani moderatamente attive (età . 24,2±0,8 anni, BMI 21,5±2,4 kg/m ;. RMR 1288±8,2 kcal/ giorno; V O2peak cicloergometro 40,3±4,3 ml/kg/min; V O2peak treadmill 40,9±6,9 ml/kg/min; V O2peak armergometro 22,2±3,4 ml/kg/min) hanno partecipato allo studio della durata di 3 settimane. Nella prima settimana i soggetti hanno compilato un questionario (Baecke) sulle abitudini di vita, è stato loro misurato il metabolismo basale (RMR) e hanno svolto 3 test .incrementali ad esaurimento. Nella seconda e terza settimana hanno svolto 5 esercitazioni di 30 minuti al 60% del V O2peak separate tra loro da 48 ore di riposo: un esercizio continuo al T, al C e all’A, un CT che integra pedalata, camminata e esercizio per gli arti superiori di 10 minuti ciascuno, ADL (METs 3-6). Nei 30 minuti prima dell’esercizio e nelle 2 ore post-post-esercizio il metabolismo è stato misurato in posizione seduta con calorimetria indiretta (K4b2, Cosmed, Italia). I dati sono stati analizzati con una MANOVA e un’ANOVA per misure ripetute. Risultati. L’EPOC è risultato essere compreso tra il 7% e il 17% della spesa energetica totale. I valori più elevati di EPOC magnitude sono stati riscontrati con l’allenamento CT, anche se non in modo significativo rispetto a tutte le altre tipologie di allenamento. L’O2 consumato durante e dopo T e C è risultato significativamente superiore a quello dell’A, se considerato. al netto dell’RMR (P<0,001). Gli allenamenti al T e al C sono quelli che hanno ottenuto un consumo di ossigeno (V O2) durante l’esercizio significativamente più alto rispetto a CT e ADL (P<0,01); al contrario, l’allenamento svolto all’A risulta essere significativamente più basso di tutte le altre modalità di allenamento (P<0,001). Il quoziente respiratorio (QR) durante l’esercizio è significativamente più basso per il T rispetto al C (P<0,01). Nei 30 minuti di attività sono state rilevate differenze per quanto riguarda l’utilizzo dei substrati energetici: l’utilizzo dei grassi (FAT) è risultato significativamente più alto per il T rispetto a tutte le altre modalità di allenamento (P<0,01); l’utilizzo dei carboidrati (CHO) è significativamente più alto per il C rispetto a T, A e ADL (P<0,01). Nelle 2 ore post-esercizio non ci sono differenze significative tra le tipologie di allenamento in relazione all’utilizzo dei substrati energetici, anche se T è l’allenamento che permette il maggior consumo di FAT. Conclusioni. Questo studio dimostra che 30 minuti di attività fisica permettono un aumento di EE nelle 2 ore postesercizio. La camminata al T può essere considerata il miglior esercizio per la perdita di peso se confrontato con le altre modalità di allenamento prese in considerazione. I nostri risultati indicano che un esercizio intervallato di 30 minuti genera un EPOC equivalente a quello di un esercizio continuo: questo potrebbe essere vantaggioso per i soggetti con un basso livello di forma fisica che non sono in grado di eseguire una lunga sessione di attività sullo stesso ergometro. L’EE equivalente durante e dopo l’esercizio fisico tra le ADL e gli allenamenti strutturati sottolinea l’importanza di uno stile di vita attivo, soprattutto in relazione ad un programma di controllo del peso corporeo. Parole chiave: Allenamento - Attività della vita quotidiana - Metabolismo energetico. A fter almost any physical exercise, metabolic activities do not immediately return to basal levels. The first studies that set out to analyse the mechanics of metabolism during post-exercise recovery date to the early 20th century, when the concept of oxygen debt was introduced.1-29 In 1964 Margaria identified two stages in the . post-exercise oxygen consumption curve (VO2): the first, the faster of the two, defined as alactacid, which is necessary to replenish adenosine triphosphate 164 A l termine di qualsiasi esercizio fisico le attività metaboliche non tornano immediatamente a livelli basali. I primi studi che si occuparono di analizzare i meccanismi metabolici durante la fase di recupero post-esercizio risalgono ai primi anni del ’900 quando fu introdotto il concetto di debito di ossigeno 1-29. Nel 1964 Margaria identificò nella curva del consumo di ossigeno . (V O2) post-esercizio due fasi: la prima, più veloce, definita alattacida, necessaria alla risintesi dell’adenosintrifosfato (ATP) e della fosfocreati- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI (ATP) and phosphocreatine (CP), and the second, the slower of the two, defined as lactacid, used to eliminate the lactate produced during the exercise.29-43 In 1984 Gaesser and Brooks revised Margaria’s theories, defining excess postexercise oxygen consumption in relation to the basal values with the term excess post-exercise oxygen consumption (EPOC).25 This new definition implies a different analysis of the phenomena that lie behind the altered post-exercise metabolism. In particular, the replenishment of ATP and CP and of glycogen starting from lactate (Cori cycle), the thermogenic effect due to the action of hormones, and catecholamines, adrenaline and noradrenaline in particular, and the reoxygenation of the blood are considered responsible for the rapid components of EPOC.44 Instead, the mechanisms responsible for the slow component of EPOC do not seem to have been understood completely yet. An increase in body temperature seems to be the most significant factor (60-70%) of an exercise . in which one reaches 50-80% of the VO2max; the increase in circulation, ventilation, and the triglyceride/fatty acid cycle and changes in the use of energy sources from carbohydrates to fats 27 all play a minor part. From the above, it emerges that the total energy cost of exercise is also the result of biological phenomena that occur after the exercise itself and are not linked only to the bioenergetic mechanisms. Therefore, in order to define the global cost of a workout, it might not be sufficient to measure the energy equivalent of the accumulated lactate, for example, and the oxygen consumed during the rapid repayment of the oxygen debt.19 In fact, it might seem more correct to measure EPOC. The intensity, duration and type of exercise influence EPOC magnitude. EPOC increases as the intensity and/or duration of the aerobic workout increases:26, 55, 62 it is possible to obtain a similar EPOC with moderate but protracted exercise, and with much shorter physical exercise that is performed at much greater intensity.8 However, EPOC magnitude is influenced to a greater extent by the intensity of the exercise, while the duration of the workout seems to have more influence on the time necessary to return to the basal metabolic rate (EPOC duration).5, 8, 9, 18, 26, 30, 36, 44, 49, 55 Taking as our reference a workout with a constant load over time, one made up of active stages of equal intensity and duration, Vol. 66 - No. 2 na (CP), e la seconda, più lenta, definita lattacida, utilizzata per smaltire il lattato prodotto durante l’esercizio 29-43. Nel 1984 Gaesser e Brooks revisionarono le teorie di Margaria, definendo il consumo di ossigeno post-esercizio in eccesso rispetto ai valori basali con il termine Excess Postexercise Oxygen Consumption (EPOC).25 Questa nuova definizione sottintende un’analisi diversa dei fenomeni che sono alla base dell’alterato metabolismo post-esercizio. In particolare, vengono considerati responsabili delle componenti rapide dell’EPOC la risintesi di ATP e CP, la risintesi del glicogeno a partire dal lattato (ciclo di Cori), l’effetto termogenico dovuto all’azione di ormoni, in particolare le catecolamine, adrenalina e noradrenalina e la riossigenazione del sangue 44. Invece, i meccanismi responsabili della componente lenta dell’EPOC non sono stati ancora completamente compresi. L’aumento della temperatura corporea sembra essere il fattore di maggior peso (60-70%) in . un esercizio in cui si raggiunga il 50-80% del V O2max; una parte minore sembra essere svolta dall’aumento della circolazione, della ventilazione, del ciclo trigliceridi/acidi grassi e dal cambiamento dell’utilizzo delle fonti energetiche da carboidrati a grassi 27. Da quanto detto sopra, si evince che a determinare il costo energetico totale di un esercizio contribuiscono anche fenomeni biologici che avvengono dopo l’esercizio stesso e non sono legati ai solo meccanismi bioenergetici. Pertanto, al fine di definire il costo globale di un esercizio, la misura, ad esempio, dell’equivalente energetico del lattato accumulato e dell’ossigeno consumato nella fase rapida di ripagamento del debito di ossigeno, potrebbe non risultare sufficiente 19. Al contrario, sembrerebbe più corretta la misura dell’EPOC. L’intensità, la durata e la modalità dell’esercizio influenzano l’entità dell’EPOC. L’EPOC aumenta con l’aumentare dell’intensità e/o della durata dell’allenamento aerobico 26, 55, 62: è possibile ottenere un EPOC simile sia mediante un esercizio moderato, ma protratto nel tempo, che mediante un’attività fisica di durata molto minore, ma svolta ad intensità più elevata 8. Tuttavia, la grandezza dell’EPOC (EPOC magnitude) è maggiormente influenzata dall’intensità dell’esercizio, mentre la durata dell’esercizio sembrerebbe influenzare maggiormente i tempi di ritorno ai valori basali del metabolismo (EPOC duration) 5, 8, 9, 18, 26, 30, 36, 44, 49, 55. Prendendo come riferimento un esercizio a carico costante nel tempo, un esercizio costituito da fasi attive di pari intensità e durata, ma suddiviso in più fasi, determina un EPOC maggio- MEDICINA DELLO SPORT 165 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption but with split sessions, determines a higher EPOC;2, 8, 34, 36, 39 on the other hand, a interval exercise with the same duration and average intensity, determines a similar EPOC.45 The muscle mass employed in the exercise does not seem to influence EPOC, provided the exercises are performed with the same relative . work intensity (in % of VO2max).51, 53, 55 On the other hand, exercises performed with the upper limbs produce EPOC with a duration and a magnitude that are lower than those of an exercise performed with the legs.40 Physical activity with weights produces a higher EPOC than an aerobic workout that burns the same quantity of calories;12, 52 however, Crommet does not note any difference between the two types of workout.16 Different types of strength training, and the order in which they are performed do not on the other hand seem to influence EPOC,17, 60 whereas recovery times can increase their value, with shorter recovery times.21, 28 The level of training also influences some characteristics of EPOC. EPOC magnitude is similar with the same relative load or higher with the same absolute load in individuals who are fit and those who are not,42 while EPOC duration is always shorter in fit individuals.23, 38, 56 And finally, no differences in EPOC were found between males and females when it is standardised on the basis of body mass.57 The importance of the menstrual cycle on EPOC is not clear yet: some authors have noted the influence of the menstrual cycle on the energy cost of exercise,20, 47 while others did not find any difference between workouts during the follicle phase and during the luteal phase.24 From a practical viewpoint, it is felt that the EPOC is important in the context of the use of exercise as an instrument to manage weight. For example, the role of EPOC was taken into consideration to calculate global energy expenditure in physical exercise programmes to manage weight 38, 50, 60 and some authors have noted a value of 6-15% of the total.36 Considering the use of energy substrata in greater detail, it was noted that in two physical workouts with a similar energy expenditure, one performed at high intensity and the other at moderate intensity, the first entails a significantly higher EPOC and oxidation of carbohydrates (CHO), but marginally lower oxidation of fats (FAT) than the moderate workout.18, 37, 49, 58 Only one study, 166 re 2, 8, 34, 36, 39; di contro un allenamento di pari durata ed intensità media, ma di tipo intervallato, determina un EPOC simile 45. La massa muscolare impegnata nell’esercizio non sembra influenzare l’EPOC, a patto di eseguire esercizi alla medesima intensità di lavoro . relativa (in % del V O2max) 51, 53, 55. Al contrario, esercizi eseguiti con gli arti superiori producono un EPOC di durata e grandezza minore rispetto ad un esercizio eseguito con le gambe 40. L’attività fisica svolta con i pesi produce un EPOC maggiore rispetto ad un’attività aerobica caratterizzata dal medesimo dispendio calorico 12, 52; al contrario Crommet non evidenzia alcuna differenza tra i due tipi di allenamento 16. Diverse modalità di allenamento della forza e l’ordine con cui queste vengono svolte non sembrano invece influenzare l’EPOC 17, 60, mentre i tempi di recupero possono aumentarne il valore con recuperi più brevi 21, 28. Anche il grado di allenamento influenza alcune caratteristiche dell’EPOC. L’entità dell’EPOC è simile a parità di carico relativo o più grande a parità di carico assoluto in soggetti non allenati rispetto agli allenati 42, mentre la durata dell’EPOC è sempre più breve nei soggetti allenati 23, 38, 56. Infine, non sono state riscontrate differenze nell’EPOC tra maschi e femmine quando questo viene normalizzato in relazione alla massa corporea 57. L’importanza del ciclo mestruale sull’EPOC non è stata ancora chiarita: alcuni autori hanno verificato l’influenza del ciclo mestruale sul costo energetico dell’esercizio 20, 47, mentre altri non hanno invece evidenziato differenze tra allenamenti svolti durante la fase follicolare o durante la fase luteale 24. Dal punto di vista pratico, si ritiene che l’EPOC sia importante nel contesto dell’utilizzo dell’esercizio come strumento per il controllo ponderale. Per esempio, il ruolo dell’EPOC è stato considerato ai fini del calcolo del dispendio energetico globale in programmi di esercizio fisico per il controllo del peso 38, 50, 60 ed alcuni autori hanno riscontrato un valore pari al 6-15% del totale 36. Considerando più dettagliatamente l’utilizzo dei substrati energetici, è stato osservato che in due sedute d’esercizio fisico di pari dispendio energetico, una svolta ad intensità elevata ed una ad intensità moderata, la prima comporta un EPOC ed un’ossidazione di carboidrati (CHO) significativamente maggiore, ma un’ossidazione di grassi (FAT) leggermente minore rispetto a quella moderata 18, 37, 49, 58. Solo uno studio, svolto su una popolazione di soggetti femminili sani e fisicamente attivi, ha evidenziato un’ossidazione dei lipidi maggiore dopo un’attività intensa 37. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI performed on a population of healthy, physically active females, revealed higher lipid oxidation after intense activity.37 As previously indicated, the study of EPOC is fundamental to assess the actual calorie expenditure induced by physical activity and therefore to optimise physical exercise programmes for weight management. However, studies performed in this field to date have compared at the most 2 different types of workout (exercise for the upper limbs versus the lower limbs; aerobic workout versus strength; continuous training vs. interval training). The result is therefore an incomplete picture of all the possible variations of physical exercise, such as the use of different ergometers, considering the training methods frequently used in weight loss programmes. Therefore, the purpose of this study is to analyse EPOC, in a population of moderately active females, in relation to 5 different types of physical activity (4 workouts with cycle ergometer, treadmill, arm ergometer and cross-training ergometers and 1 workout comprising activities of daily living), with the intention of determining the type of physical activity most indicated for high energy expenditure. Come evidenziato precedentemente, lo studio dell’EPOC risulterebbe fondamentale per valutare l’effettivo dispendio calorico indotto da un’attività fisica e quindi per ottimizzare la programmazione dell’esercizio fisico ai fini del controllo ponderale. Tuttavia, gli studi finora svolti sull’argomento hanno confrontato tra loro al massimo 2 differenti modalità di allenamento (allenamento per gli arti superiori versus arti inferiori; allenamento aerobico versus di forza; allenamento continuo vs. intervallato). Ne risulta, quindi, un quadro incompleto di tutte le possibili variabili proprie dell’esercizio fisico, quali per esempio l’utilizzo di diversi ergometri, considerando modalità di allenamento frequentemente utilizzate nei programmi di allenamento per il calo ponderale. Pertanto, scopo di questo studio è quello di analizzare l’EPOC, in una popolazione di donne moderatamente attive, in relazione a 5 differenti tipi di attività fisica (4 allenamenti agli ergometri cicloergometro, treadmill, armergometro, cross-training e 1 allenamento comprendente activities of daily living), con l’intento di determinare il tipo di attività fisica più indicato per un maggiore dispendio energetico. Materials and methods Materiali e metodi Soggetti Study population The study was conducted into a sample of 6 moderately active women; all participants gave their consent after having been informed about the goals of the study and the investigation method for each assessment tool adopted. Each individual was given an information sheet indicating the behaviour to adopt during the experimental protocol.8, 11, 61 They were asked to eat breakfast or lunch no more than 2-3 hours before each session, not to take any physical exercise in the weeks in which they were occupied in the experimental protocol (tests and workarts), to maintain a stable calorie intake, and to avoid consuming coffee, alcohol, drugs and tobacco in the 24 hours before the workout, and to eat dinner and go to bed at the same time every day, sleeping at least 8 hours. The experimentation occupied each individual for a period of 3 weeks. Before the start of the experimental protocol, a session was held to familiarise with the ergometers and metabolic measurement system. Vol. 66 - No. 2 Lo studio è stato condotto su un campione di 6 donne moderatamente attive; tutte le partecipanti hanno dato il loro consenso dopo essere state informate sulle finalità dello studio e sulle modalità di indagine di ciascun strumento di valutazione adottato. A ciascun soggetto è stato consegnato un promemoria con le indicazioni comportamentali da seguire durante tutto il protocollo sperimentale 8, 11, 61. È stato loro chiesto di consumare la colazione o il pranzo al massimo 2-3 ore prima della seduta, di non praticare attività fisica nelle settimane in cui erano impegnate con il protocollo sperimentale (test e allenamenti), di mantenere un apporto calorico stabile, di evitare, nelle 24 ore precedenti l’allenamento, l’assunzione di caffè, alcool, farmaci e di fumo di tabacco e di cenare e coricarsi sempre al medesimo orario, dormendo almeno 8 ore. La sperimentazione ha occupato ogni soggetto per un periodo di 3 settimane. Prima dell’inizio del protocollo sperimentale è stata effettuata una seduta di familiarizzazione con gli ergometri e il metabolimetro. MEDICINA DELLO SPORT 167 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption Experimental procedures Procedure sperimentali The study entailed four preliminary days to carry out the tests related to the assessment of the relevant anthropometric and physiological parameters. Subsequently, the individuals performed the five workouts in the lab. at an intensity corresponding to 60% of the VO2peak, during which EPOC was monitored continuously. The air temperature and humidity, the time the tests were administered and the way each individual arrived in the laboratory were maintained constant throughout the experimental protocol.11, 61 Lo studio ha comportato quattro giornate preliminari per svolgere i test inerenti la valutazione dei parametri antropometrici e fisiologici di riferimento. Successivamente, i soggetti hanno svolto le cinque sedute di allenamento in laboratorio ad . un’intensità corrispondente al 60% del V O2peak, durante le quali è stato studiato in modo continuativo l’EPOC. La temperatura e umidità dell’aria, l’ora di somministrazione dei test e le modalità di arrivo di ciascun soggetto in laboratorio sono stati mantenuti costanti per tutta la durata del protocollo sperimentale 11, 61. Anthropometric measurements Misure antropometriche The anthropometric measurements were taken on the first day: weight and height were measured with a scale and a stadiometer (Vandoni Salus, Italy) to calculate the Body Mass Index (BMI), body fat was measured using the skinfold technique with a mechanical skinfold caliper (Harpenden, GB, 55 mm). The body density was calculated using Jackson and Pollock’s formula.31 The body fat percentage (%MG) was calculated using Brozek’s formula.10 In prima giornata sono state effettuate le misurazioni antropometriche: peso e altezza sono stati misurati con una bilancia e uno statimetro (Vandoni, Gaggiano, Milano, Italia) per il calcolo del Body Mass Index (BMI), la massa grassa è stata valutata con la tecnica plicometrica utilizzando un plicometro meccanico (Harpenden, GB 55 mm). La densità corporea è stata calcolata utilizzando la formula di Jackson e Pollock 31. La percentuale di massa grassa (MG%) è stata calcolata utilizzando la formula di Brozek 10. Lifestyle The lifestyles and level of physical activity were assessed with a questionnaire.4 Resting metabolic rate Resting metabolic rate (RMR) was measured in a supine position 15 for a total time of 15 minutes, with indirect calorimetry, averaging the values of the last 10 minutes of acquisition. . The VO2 values were transformed directly into kcal by dedicated software, applying . Weir’s modified formula: [1440 min/day (3.9 V O2 + 1.1 . VCO2)].63 A portable breath-by-breath gas analysis system (K4b2, Cosmed, Italy) was used to measure the resting metabolic rate, but also to measure . . peak VO2 and VO2 during the workouts. Before each measurement was taken, the metabolic system was warmer up for at least 45 minutes, afterward all the calibrations indicated by the manufacturer were performed: the turbine calibraton included setting the flawmeter with a 3-litre syringe; the O2 and CO2 analysers were calibrated with a reference gas of known composition (16% O2 and 5% CO2); the delay calibration was performed to compensate for 168 Stile di vita Con l’utilizzo di un questionario sono stati valutati lo stile di vita e il livello di attività fisica 4. Metabolismo basale Il metabolismo basale (RMR) è stato misurato in posizione supina 15 per un tempo complessivo di 15 minuti, con calorimetria indiretta e mediando i valori degli ultimi 10 minuti di acquisizione. I va. lori di V O2 sono stati direttamente trasformati dal software dedicato in kcal applicando la. formula modificata di Weir: [1440 min/day (3,9 V O2 + 1,1 . VCO2)] 63. Per la misura del. metabolismo basale, . così come per le misure del V O2 di picco e del V O2 durante le sedute di allenamento, è stato utilizzato un metabolimetro portatile respiro per respiro (K4b2, Cosmed, Milano, Italia). Prima di ogni singola misura, il metabolimetro è stato riscaldato per almeno 45 minuti e successivamente sono state svolte tutte le calibrazioni indicate dalla casa costruttrice: la turbina è stata tarata con una siringa da 3 litri; gli analizzatori dell’O2 e della CO2 sono stati calibrati collegando il metabolimetro ad una bombola contenente una miscela di gas MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI the time lag between the expiratory flow measurement and the gas analyzers in order to correctly integrate the data from the turbine (V’E) with the data processed by the analysers (FEO2 and FECO2). And finally, the room air calibration was automatically run before test. The heart rate (HR) was measured constantly using a Polar heart rate monitor (Polar, Finland). . V O2peak During the second, third and fourth workout, three maximal incremental tests were performed to . exhaustion in order to identify the individual V.O2/load ratio and peak oxygen consumption (VO2peak) of each individual on each ergometer. A 48 hour recovery was granted between one test and the other.6 The modified Balke Test was used for the treadmill (Run Race, Technogym, Italy), preceded by 12 minutes of warm-up (4 min at 3.5 km/h, 4 min at 4.5 km/h, 4 min at 5.5 km/h). The subject began walking at a speed of 4.5 km/h, keeping this speed constant throughout the test with a slope of 0% in the 1st minute and of 2% in the 2nd minute. From the 3rd step on, the slope was increased by one percentage point each minute.13, 32, 46, 54 For the cycle ergometer (Excalibur Sport, Lode, The Netherlands), after a warm-up of 12 min (4 min at 40 Watt, 4 min at 50 Watt, 4 min at 60 Watt), an incremental test was used, in which the subject began to pedal at an intensity of 20 Watt for 1 min; the load was subsequently increased by 10 Watt each minute.14, 48 For the arm ergometer (Ergoline 500-800, Cosmed, Italy), after a warm-up of 12 min (4 min at 10 Watt, 4 min at 20 Watt, 4 min at 30 Watt), the incremental test was begun at an intensity of 0 Watt for 1 minute and the load was subsequently increased by 10 Watt every minute.22,.41 Peak VO2 was calculated considering the maximum value obtained at the end of the test, analysing the indirect data with a 30-second time average. Every test was considered maximal in the presence of at least 3 of the following criteria: exhaustion of the subject, heart rate (FC) at the end of the test ± 5 bpm with respect to the maximal theoretical heart rate,59 respiratory quotient .stable above 1.1, achievement of . a stationary VO2 (defined by a difference in VO2 between the last step and the previous step not above 150 mL/min), peak lactatemia at the end of the test above 8 mmol/L. Vol. 66 - No. 2 noti di riferimento (16% O2 e 5% CO2); il tempo di ritardo (delay) dei gas, dalla bocca all’analizzatore (tempo di percorrenza dell’aria espirata nel permapure), è stato calcolato per poter integrare. correttamente i dati provenienti dalla turbina (V E) con i dati elaborati dagli analizzatori (FEO2 e FECO2). Infine una calibrazione aria ambiente è stata svolta prima di iniziare qualsiasi acquisizione. La Frequenza Cardiaca (FC) è stata rilevata in continuo con cardiofrequenzimetro Polar (Polar, Finland). . VO2peak Durante la seconda, la terza e la quarta seduta sono stati effettuati tre test incrementali massimali diretti ad esaurimento per individuare la . relazione individuale V O /carico e il consumo di 2 . ossigeno di picco (V O2peak) di ogni soggetto su ogni ergometro. È stato concesso un recupero di 48 ore tra un test e l’altro 6. Per il treadmill (Run Race, Technogym, Italia) è stato utilizzato il test di Balke modificato, preceduto da un riscaldamento di 12 min (4 min a 3,5 km/h, 4 min a 4,5 km/h, 4 min a 5,5 km/h). Il soggetto ha iniziato a camminare alla velocità di 4,5 km/h, velocità mantenuta costante per tutto il test con una pendenza dello 0% nel 1° minuto e del 2% nel 2° minuto. Dal 3° step in poi, la pendenza è stata aumenta di un punto percentuale ogni minuto 13, 32, 46, 54. Per il cicloergometro (Excalibur Sport, Lode, Paesi Bassi), dopo un riscaldamento di 12 min (4 min a 40 Watt, 4 min a 50 Watt, 4 min a 60 Watt), è stato utilizzato un test incrementale, in cui il soggetto ha iniziato a pedalare ad un’intensità di 20 Watt per 1 min; il carico è stato successivamente aumentato di 10 Watt ogni minuto 14, 48. Per l’armergometro (Ergoline 500-800, Cosmed), dopo un riscaldamento di 12 min (4 min a 10 Watt, 4 min a 20 Watt, 4 min a 30 Watt), il test incrementale è iniziato ad un’intensità di 0 watt per 1 minuto e successivamente il carico è stato aumentato di 10 Watt ogni minuto 22, 41. . Il VO2 di picco è stato calcolato considerando il valore massimo ottenuto alla fine del test, analizzando i dati mediati ogni 30 secondi. Ogni test è stato considerato massimale in presenza di almeno 3 dei seguenti criteri: esaurimento del soggetto, FC a fine test ± 5 bpm rispetto alla FC massimale teorica 59, quoziente respiratorio stabile superiore a. 1.1, raggiungimento dello stato stazionario del . VO2 (definito da una differenza di VO2 tra l’ultimo step e il precedente non superiore a 150 ml/min), picco di lattatemia a fine test maggiore di 8 mmol/l. MEDICINA DELLO SPORT 169 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption Training load Carico di allenamento In order to determine a load corresponding to a stationary oxygen consumption, the load for . each type of ergometer related to 60% of V. O2peak was calculated using the individual VO2/load ratio of the warm-up, created using the oxygen consumption values measured in the last minute of each load. Al fine di determinare un carico corrispondente ad un consumo di ossigeno in stato stazionario, il carico . per ogni tipo di ergometro relativo al 60% del V O2peak è stato calcolato utilizzando la rela. zione individuale V O2/carico del riscaldamento costruita con i valori di consumo di ossigeno misurati nell’ultimo minuto di ogni carico. EPOC assessment Valutazione dell’EPOC In the subsequent sessions, also separated by 48 hours of recovery, the subjects performed 5 workouts each lasting 30 min: 4 at the ergometers (cycle ergometer, C; treadmill, T; arm ergometer, A; cross-training, CT), and 30 min of activities of daily living (ADL). ADL comprise 6 activities each performed for 5 min, selected from those that reflect the presumed lifestyle of the sample 1, 18, 49 which, based on literature, are classified as activities of moderate-vigorous intensity, in other words between 3 and 6 METs.1 The following activities were included: walking (4.0 METs), climbing the stairs (5.5 METs), sweeping floors (3 METs), washing windows (3.5 METs), carrying weights (6 . METs), gardening (4/5 METs). The VO2 and FC were measured continuously 30 min before the exercise, in the 30 min of workout and in the 120 min of subsequent rest.56, 64 In the 30 min pre-exercise and the 120 min post-exercise the subjects maintained a sitting position; they were allowed to read a book. . In the 30 min before the exercises, the . rest VO2 was measured, as was the average VO2 for the last 5 minutes. During the 30 min of . workout, the average oxygen consumption (VO2 ex), the average heart rate (FC ex), the average respiratory quotient (QR ex) and the quantity of oxygen consumed (O2 ex) were all measured. During the 120 min post-exercise, EPOC corresponding to the value of the integral of the . VO2 post-exercise curve, net of the basal pre. exercise VO2, was assessed.28 This value was subsequently linked to total O2 consumption (EPOC + O2 ex = O2 150 min), to obtain the percentage incidence of EPOC (EPOC %) on the total cost of the workout. The various energy substrata used (FAT and CHO) during the workout and during EPOC were assessed taking into consideration the caloric equivalent of the oxygen for a non-protein respiratory quotient.44 Nelle successive sedute, anch’esse intervallate da 48 ore di recupero, i soggetti hanno svolto 5 allenamenti della durata di 30 min ciascuno: 4 allenamenti agli ergometri (cicloergometro, C; treadmill, T; armergometro, A; cross-training, CT) e 30 min di activities of daily living (ADL). Le ADL erano costituite da 6 attività protratte ciascuna per 5 min, selezionate tra quelle che più si avvicinavano al presunto stile di vita del campione 1, 18, 49 e che, sulla base della letteratura sono classificate come attività ad intensità moderata-vigorosa cioè comprese tra i 3 e i 6 METs 1. In particolare sono state inserite le seguenti attività: camminare (4 METs), fare le scale (5,5 METs), lavare i pavimenti (3 METs), lavare i vetri (3,5 METs), trasportare pesi (6 METs), praticare . attività di giardinaggio (4/5 METs). Il V O2 e la FC sono stati misurati in maniera continua 30 min prima dell’esercizio, nei 30 min di allenamento e nei 120 min di riposo successivi 56, 64. Nei 30 min pre-esercizio e nei 120 min post-esercizio i soggetti hanno mantenuto la posizione seduta; è stato loro concessa la possibilità di leggere un libro. Nei . 30 min prima degli. esercizi è stato valutato il V O2 di riposo come il V O2 medio degli ultimi 5 minuti. Durante i 30 min di esercizio sono stati deter. minati: il consumo di ossigeno medio (V O2 ex), la frequenza cardiaca media (FC ex) e il quoziente respiratorio medio (QR ex) e la quantità di ossigeno consumata (O2 ex). Durante i 120 min post-esercizio è stato valutato l’EPOC corrispondente al valore dell’integra. le. della curva del V O2 post-esercizio al netto del VO2 basale pre-esercizio 28. Tale valore è stato successivamente posto in relazione con il consumo di O2 totale (EPOC + O2 ex = O2 150 min) al fine di ricavare l’incidenza percentuale dell’EPOC (EPOC %) sul costo totale dell’esercizio. I differenti substrati energetici (FAT e CHO) utilizzati sia durante la fase di esercizio che durante l’EPOC sono stati valutati considerando l’equivalente calorico dell’ossigeno per un quoziente respiratorio non proteico 44. 170 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI . VO2 data were expressed in ml/kg/min or ml/min and transformed into kcal using Weir’s modified formula, as illustrated previously for resting metabolic rate.63 The energy expenditure (kcal 150 min) was determined by summing the data for the 30 min of workout to those for the 120 min post-exercise, starting from the calculations performed by the dedicated software of the metabolic system on a daily basis (kcal/day). . I dati di V O2 sono stati espressi in ml/kg/min o in ml/min e trasformati in kcal utilizzando la formula modificata di Weir, come precedentemente illustrato per il metabolismo basale.63 Sommando i dati relativi ai 30 min di esercizio con quelli relativi ai 120 min post-esercizio, è stato determinato il dispendio energetico (kcal 150 min), partendo dai calcoli effettuati dal software dedicato del metabolimetro su base giornaliera (kcal/day). Rate of perceived exertion Sensazione di fatica percepita The individuals were rated by the Borg scale at the end of each workout in order to obtain an addition parameter to assess the 5 types of exercise; an assessment of the subjective rate of perceived exertion (RPE) was performed using the 10-point Borg scale (CR10).7 Al fine di ottenere un ulteriore parametro di valutazione delle 5 tipologie di allenamento, ai soggetti è stata somministrata la scala di Borg al termine di ogni esercitazione; è stata chiesta la valutazione della percezione soggettiva dello sforzo (RPE) utilizzando la scala di Borg a 10 punti (CR10) 7. Statistical analysis Statistical analysis was undertaken using the STATVIEW program version 5.0 for Windows. All the results were expressed as average±standard deviation. MANOVA statistical analysis was used to highlight the statistically significant effects of the principal factor (the type of activity) on the dependant variables. An ANOVA for repeated measurements also made it possible to identify significant variations in the development of the metabolic parameters over time. The Bonferroni/Dunn post hoc test was used. The accepted threshold of significance was set at P<0.05. Analisi statistica L’analisi statistica è stata effettuata usando il programma STATVIEW versione 5.0 per Windows. Tutti i risultati sono stati espressi come media±deviazione standard. L’analisi statistica MANOVA è stata utilizzata per evidenziare gli effetti statisticamente significativi del fattore principale (il tipo di attività) sulle variabili dipendenti. Un’ANOVA per misure ripetute ha permesso inoltre di individuare le variazioni significative nell’andamento temporale dei parametri metabolici. Il post hoc test utilizzato è il Bonferroni/Dunn. La soglia di significatività accettata è stata posta a P<0,05. Results Table I summarises the preliminary data for the anthropometric tests, the lifestyle questionnaire, the resting metabolic rate and the results of the maximal incremental tests on the three ergometers of the subjects taking part in the study. MANOVA statistical analysis highlighted the fact that the type of training has several important effects on the sum of the dependant variables analysed. In particular, the variables that differ significantly between types of training are the total oxygen consumed in 150 minutes not considering the resting metabolic rate, the total kilocalories burned and all the variables analysed for the 30 minutes of workout (Table II). The EPOC values for the five types of exercise fall between 1.8l and 6.1l, which corre- Vol. 66 - No. 2 Risultati La Tabella I riassume i dati preliminari relativi ai test antropometrici, al questionario sullo stile di vita, al metabolismo basale e ai risultati dei test massimali sui tre ergometri dei soggetti partecipanti allo studio. L’analisi statistica MANOVA ha messo in evidenza che esistono effetti principali del fattore tipo di allenamento sull’insieme delle variabili dipendenti analizzate. In particolare le variabili che risultano essere significativamente differenti tra gli allenamenti sono l’ossigeno totale consumato nei 150 minuti normalizzato per il metabolismo basale, il totale delle chilocalorie bruciate e tutte le variabili analizzate per i 30 minuti di esercizio (Tabella II). I valori di EPOC per i cinque allenamenti sono compresi tra 1.8 l e 6.1 l, che corrispondono al MEDICINA DELLO SPORT 171 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption Table I.—Anthropometric and physiological data of subjects. Tabella I. — Dati antropometrici e fisiologici dei soggetti. Variables Average ± SD Age (yr) Weight (kg) Height (m) BMI (kg/m2) %MG Baecke Score RMR (kcal/day) . V. O2peak (mL/kg/min) Cycle ergometer V. O2peak (mL/kg/min) Treadmill VO2peak (mL/kg/min) Arm ergometer 24.2±0.8 57.1±4.7 1.3±0.1 21.5±2.4 24.4±2.4 9.1±2.5 1288±78.2 40.3±4.3 40.9±6.9 22.2±3.4 BMI: Body Mass Index; MG: body fat; RMR: resting metabolic . rate; VO2peak: peak oxygen consumption. sponds to 7-17% of the total oxygen consumed in the 2 hours post-exercise. A CT workout produces a higher EPOC than all the other activities proposed (6.1±4.6l; 17±12.6%) although the difference from the other types of training was not statistically significant (Figure 1). Quantitative analysis (Figure 2) of the O2 used by the subjects during and after their workout indicates that the exercise performed on the A entails a lower metabolic response than the other activities (O2net 150 min=16.03±2.60 l). In particular, exercise on the T and the C made it possible to reach significantly higher results than on the A, P<0.0001 and P<0.001, respectively (T: O2net 150 min 40.1±12.5 l; C: O2net 150 min 37.5±11.2 l). Analysis of the data during the 30 min of workout (Table III) reveals that, in relation to . the VO2, exercise on the A produced the lowest consumption of oxygen, which was also significantly lower than that of all the other types of workout (P<0.001); what is more, exercise on the T and on the C recorded a significantly lower oxygen consumption than on the CT and ADL (P<0.01). Analysis of the heart rate during the 30 min of workout (FC ex) reveals that a workout on the C is the most intense in cardiovascular terms; in particular, there are significant differences in relation to the CT and ADL (P<0.01). On the other hand, exercise using only the upper limbs proved to be the least intense activity: significant differences were measured in relation to all the other types of exercise (P<0.01). A workout on the C recorded the highest RPE in absolute terms, in particular compared to the 172 Table II.—Principal effects of type of workout on sum of dependent variables analysed with MANOVA statistical test. Tabella II. — Effetti principali del fattore tipo di allenamento sull’insieme delle variabili dipendenti analizzate con test statistico MANOVA. MANOVA P value - power EPOC magnitude EPOC % O. 2 net 150 min VO2 ex FC ex RPE ex QR ex kcal 150 min FAT ex FAT post-ex CHO ex CHO post-ex ns ns <0.01 <0.001 <0.001 <0.05 <0.05 <0.001 <0.001 ns <0.01 ns - 0.593 0.398 0.961 1.000 1.000 0.828 0.775 0.988 0.997 0.168 0.940 0.350 EPOC: excess post-exercise oxygen consumption; O2: oxygen; . VO2: oxygen consumption; FC: heart rate; RPE: rating of perceived exertion; QR: respiratory quotient; kcal: kilocalories; FAT: fats; CHO: carbohydrates. 7-17% del totale dell’ossigeno consumato nelle 2 ore post-esercizio. L’allenamento CT produce un EPOC maggiore rispetto a tutte le altre attività proposte (6,1±4,6 l; 17±12.6%) anche se le differenze con gli altri allenamenti non sono risultate statisticamente significative (Figura 1). L’analisi quantitativa (Figura 2) dell’O2 utilizzato dai soggetti durante e dopo l’allenamento indica come l’esercizio svolto all’A implichi una minore risposta metabolica rispetto alle altre attività (O2netto 150 min =16,03±2,60 l). In particolare gli allenamenti sul T e sul C hanno permesso di raggiungere valori significativamente maggiori rispetto all’A, P<0,0001 e P<0,001, rispettivamente (T: O2netto 150 min 40,1±12,5l; C: O2netto 150 min 37,5±11,2 l). L’analisi dei dati durante i 30 min di esercizio . (Tabella III) evidenzia come, in relazione al VO2, l’allenamento all’A risulti produrre il minor consumo di ossigeno, che risulta, infatti, significativamente più basso rispetto a tutti gli altri tipi di allenamento (P<0,001); inoltre, l’allenamento al T e quello al C risultano avere un consumo di ossigeno significativamente maggiore rispetto al CT e all’ADL (P<0,01). L’analisi della FC durante i 30 min di allenamento (FC ex) evidenzia come l’allenamento al C sia l’esercizio più intenso a livello cardiovascolare; in particolare le differenze significative si evidenziano con CT e ADL (P<0,01). Al contrario l’allenamento con i soli arti superiori risulta essere l’attività MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI Figure 1.—EPOC values for the 5 types of workout. EPOC: excess post-exercise oxygen consumption; T: treadmill; C: cycle ergometer; A: arm ergometer; CT: cross training; ADL: activities of daily living. Figura 1. — Valori di EPOC relativi alle 5 modalità di allenamento. Figure 2.—Oxygen consumption values for the 5 types of workout. NB O2net. *Significant difference (P<0.0001) of treadmill and #significant difference (P<0.001) of cycle ergometer with arm ergometer. O2: oxygen; T: treadmill; C: cycle ergometer; A: arm ergometer; CT: cross training; ADL: activities of daily living. Figura 2. — Valori di ossigeno consumato relativi alle 5 modalità di allenamento. . Table III.—VO2, FC, RPE and . QR values measured during 30 min of exercise for the 5 types of workout. Tabella III. — Valori di VO2, FC, RPE e QR rilevati durante i 30 min di esercizio relativi alle 5 modalità di allenamento . VO2 ex (mL/kg/min) FC ex (bpm) RPE ex QR ex T C A 25.5±2.2$ 125.3±7.9 2.5±0.8 0.8±0.1 24.7±3.3$ 137.6±10.9$ 3.7±0.8$ 0.9±0$ 12.7±1.3# 99.1±8.2$ 3.2±0.4 0.9±0 CT 19.9±2.4 120.4±3.6 2.9±0.4 0.9±0 ADL 19.9±2.5 116.2±10.6 2.5±0.5 0.8±0.1 . VO2 ex: #significant difference between A and all the other workouts (P<0.001); $significant difference between T and CT and ADL and between C and CT and ADL (P<0.01). FC ex: $significant difference between C and CT and ADL (P<0.01); $significant difference between A and all the other workouts (P<0.01). RPE ex: $significant difference between C and T and ADL (P<0.01). QR ex: $significant difference between C and T (P<0.01). Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 173 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption Table IV.—EE, FAT and CHO values for the 5 types of workout. Tabella IV. — Valori di EE, FAT e CHO relativi alle 5 modalità di allenamento. T EE 150 min (kcal) FAT ex (kcal) FAT post-ex (kcal) CHO ex (kcal) CHO post-ex (kcal) 356.8±35 135.6±42.8$ 93.4±28.5 66±34.2 23.1±14.7 C A CT ADL 344.2±38.6 84.8±14.4 68.9±25.2 116.2±29.7$ 41.7±20.8 242.3±23.7# 314.4±59.1 75.8±12.5 79.2±32.6 83.3±25.2 36.6±11 307.5±40.1 85.5±38 80.8±32.1 70.5±21.6 33.5±25.5 45.2±7.8 85.2±22.4 53.9±9.9 23.2±10.4 EE 150 min: #significant difference between A and T and C (P<0.001). FAT 30 min ex: $significant difference between T and all the other workouts (P<0.01). CHO 30 min ex: $significant difference between C and ADL, T and A (P<0.01). . Figure 3.—VO2 trend values for the 5 types of workout. NB Basal. *Significant difference between 30 min post-ex and basal and the. subsequent recovery stages 60-90-120 min (P<0.0001); no significant difference emerges between the ergometers. VO2: oxygen consumption; T: treadmill; C: cycle ergometer; A: arm ergometer; .CT: cross training; ADL: activities of daily living. Figura 3. — Valori dell’andamento di VO2 relativi alle 5 modalità di allenamento. T and ADL (P<0.01) and it was also the exercise with the highest QR, particularly compared to T (P<0.01). Analysis of the energy expended during the 150 min, which include the 30 min of workout plus two hours post-ex (Table IV), reveals that a workout on the A induces a significantly lower calorie consumption than the T or C (P<0.001). Considering only the 30 min of exercise, a workout on the T activates lipid metabolism significantly more than all the other types of workout (P<0.01). Exercise on the C, on the other hand, has the highest CHO consumption, particularly compared to ADL, T and A (P<0.01). However, the post-exercise phase does not reveal significant differences between the 5 types of workout, where the use of energy substrata is concerned. 174 meno intensa: le differenze significative si rilevano rispetto a tutti gli altri allenamenti (P<0,01). L’allenamento al C è quello in cui si rileva in assoluto un RPE più elevato, in particolare rispetto a T e ADL (P<0,01) e risulta essere l’esercizio con un QR maggiore, in particolare rispetto a T (P<0,01). L’analisi della spesa energetica durante i 150 min, che comprendono i 30 min di esercizio più le due ore post-ex (Tabella IV), evidenzia come l’allenamento all’A induca un consumo calorico significativamente inferiore rispetto al T e al C (P<0,001). Considerando solamente i 30 min di esercizio, l’allenamento al T attiva in maniera significativamente maggiore il metabolismo lipidico rispetto a tutti gli altri allenamenti (P<0,01). L’allenamento al C risulta, invece, essere quello con il maggior consumo di CHO, in particolare in relazione a ADL, T e A (P<0,01). MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI . The general trend of the VO2 (Figure 3) reveals that in the first 30 minutes post-exercise the oxygen consumption is significantly higher than the basal value and the subsequent recovery stages (P<0.0001). The basal metabolism values pre-exercise do not differ significantly . from the VO2 after 60, 90 and 120 minutes of recovery. On average, oxygen consumption postex returns to the basal values in 76 min. Discussion This study aimed to compare EPOC magnitude after five different types of workout (cycle ergometer, treadmill, arm ergometer, crosstraining and activities of daily living) at the same relative intensity (moderate-vigorous), to observe which type of exercise produced the highest EPOC in 6 females of normal weight who were not athletes. In literature, studies of EPOC have tended to compare 2 types of activity 8, 16, 52, 60 whereas our study, for the first time, compared 5 different types of workout by the same individuals. The .intensity of the exercise was set at 60% of the VO2peak because: 1) from the guidelines it emerged as the optimal intensity to perform physical activities without risks or contraindications;3 2) it is the recommended intensity for an aerobic workout of about 30 min;39, 40, 45, 53 3) it is also the minimum working intensity to obtain an effect on the EPOC.16 In addition to the studies present in literature, which have primarily considered workouts on the treadmill, cycle ergometer and arm ergometer,2, 34, 39 our study examined two types of exercise that had not been studied previously: (i) the CT was chosen because only studies of interval workouts exist in the bibliography,17, 39, 45 performed on a single ergometer, and EPOC has never been recorded at the end of workouts that envisage the use of more than one ergometer;39 (ii) the choice of the six activities of daily living proposed reflect the indications of the guidelines for weight management which underline the importance of an active lifestyle.33 Our research allowed us to verify that after workouts of 30 min at an intensity of 60% of . VO2peak, and between 3 and 6 METs, EPOC corresponds to 7-17% of the total oxygen consumed, confirming the hypotheses found in the bibliography.5, 8, 9, 18, 26, 30, 36, 44, 49, 55 It is therefore fundamental to consider this increase in post- Vol. 66 - No. 2 La fase di recupero post-esercizio non evidenzia, invece, differenze significative tra i 5 allenamenti, per quanto riguarda l’utilizzo dei substrati energetici. . L’andamento generale del V O2 (Figura 3) evidenzia come nei primi 30 min post-esercizio il consumo di ossigeno sia significativamente maggiore rispetto al basale e alle successive fasi di recupero (P<0.0001). I valori di metabolismo basale pre-esercizio non presentano differenze signifi. cative con i valori di V O2 a 60, 90 e 120 minuti di recupero. Mediamente il consumo di ossigeno post-ex ritorna ai valori basali in 76 min. Discussione Questo studio si è proposto di confrontare l’entità dell’EPOC dopo cinque diversi allenamenti (cicloergometro, treadmill, armergometro, crosstraining e activities of daily living) a pari intensità relativa (moderata-vigorosa) per osservare quale modalità di esercizio producesse un EPOC maggiore in 6 donne normopeso non atlete. In letteratura gli studi sull’EPOC hanno generalmente confrontato tra loro 2 tipi di attività 8, 16, 52, 60 mentre, per la prima volta, nel nostro studio sono state confrontate 5 diverse modalità di allenamento sugli stessi soggetti. L’intensità dell’esercitazione è stata fissata al . 60% del VO2peak perché: 1) dalle linee guida è emerso essere l’intensità ottimale per praticare attività fisica senza rischi né controindicazioni 3; 2) è l’intensità consigliata per svolgere un lavoro aerobico di circa 30 min 39, 40, 45, 53; 3) è anche l’intensità di lavoro minima per ottenere effetti sull’EPOC 16. In aggiunta agli studi presenti in letteratura, che hanno preso principalmente in considerazione allenamenti svolti su treadmill, cicloergometro e armergometro 2, 34, 39, il nostro studio ha preso in esame due allenamenti mai studiati fino ad oggi: 1) il CT è stato scelto in quanto in bibliografia esistono solamente studi su allenamenti frazionati 17, 39, 45 svolti su un unico ergometro e l’EPOC non è mai stato osservato al termine di allenamenti che prevedono l’utilizzo di più ergometri 39; 2) la scelta delle sei activities of daily living (ADL) proposte rispecchiano le indicazioni tratte dalle linee guida per il controllo del peso che enfatizzano l’importanza di uno stile di vita attivo 33. La ricerca ha permesso di verificare che l’EPOC, dopo allenamenti di. 30 minuti ad un’intensità pari al 60% del V O2peak e tra i 3 e i 6 METs, corrisponde al 7-17% del totale dell’ossigeno consumato, confermando le ipotesi presenti in bibliografia 5, 8, 9, 18, 26, 30, 36, 44, 49, 55. Risulta quindi MEDICINA DELLO SPORT 175 GALVANI Excess post-exercise oxygen consumption exercise metabolic activity in a programme to manage body weight, in which physical exercise is the fundamental component to create an energy deficit.36 The EPOC data obtained do not reveal significant differences between the various training methods: an exercise performed with the upper part of the body produces an EPOC similar to a workout performed primarily with the lower limbs, in absolute and percentage values. Similarly, continuous exercise on an ergometer produces an EPOC comparable to a cross-training workout, therefore performed on several ergometers. EPOC has never been assessed previously in relation to activities of daily living: our research has shown that 30 min of activities of daily life trigger an increase in the metabolic activity of the organism post-exercise that is comparable with that induced by a structured workout. Although we did not find statistically significant differences between the various activities, a workout on the CT did prove to be the type that recorded the highest EPOC values, backing up the indications present in literature for interval training.8, 17, 36, 39 At the same time, it seems confirmed that to obtain higher EPOC values one has to perform activities that imply the development of muscular force capacity52 or which strenuously involve the muscles of the lower limbs.40, 60 Analysis of the energy consumption and the use of the substrata indicates that a workout on the treadmill is the activity that implies the highest calorie consumption in the 150 min total, and a higher use of fats as a source of energy: in a workout on the treadmill, the trend of the respiratory quotient values indicates that this type of workout significantly stimulates the fat oxidation cycle, electively using this biochemical method to produce energy. Our study has certain limitations: 1) the highly articulated working protocol limited the number of subjects tested to 6 and the small size of the sample caused a certain variability between the individuals where EPOC values are concerned; 2) considering the importance of physical activity to create a calorie deficit, and because our work aimed to identify which type of activity was preferable in a programme to manage body weight, in order to enlarge on the work performed it would have been advisable also to include some overweight and obese subjects in the study, analysing in parallel the trend and the variation in the metabolic parameters, during and after exercise, particularly the respiratory quotient. 176 fondamentale considerare questo aumento dell’attività metabolica post-esercizio in un programma di controllo del peso corporeo, in cui l’esercizio fisico rappresenta la componente fondamentale per creare un deficit energetico 36. I dati ottenuti sull’EPOC non dimostrano differenze significative tra le diverse metodologie di allenamento: un esercizio svolto con la parte superiore del corpo produce un EPOC simile ad un allenamento effettuato prevalentemente con gli arti inferiori sia in valori assoluti che percentuali. Allo stesso modo, un allenamento continuo su un ergometro produce un EPOC equiparabile ad un allenamento cross-training, svolto quindi su più ergometri. L’EPOC non è stato finora mai valutato in relazione alle activities of daily living: la nostra ricerca rileva come 30 min di attività della vita quotidiana provochino un aumento dell’attività metabolica dell’organismo post-esercizio comparabile a quella indotta da un’esercitazione strutturata. Pur non riscontrando differenze statisticamente significative tra le diverse attività, l’allenamento al CT risulta comunque essere quello che determina i valori di EPOC maggiori, a completamento delle indicazioni presenti in letteratura per l’allenamento intervallato 8, 17, 36, 39. Allo stesso tempo sembra confermato che per ottenere valori di EPOC elevati è necessario avvalersi di attività che implichino lo sviluppo della capacità di forza muscolare 52 o che coinvolgano in modo massivo la muscolatura degli arti inferiori 40, 60. L’analisi del consumo energetico e dell’utilizzo dei substrati indica come l’allenamento al treadmill sia l’attività che implichi nei 150 min totali il maggior dispendio calorico e un maggior utilizzo dei grassi come fonte di energia: nell’allenamento al treadmill l’andamento dei valori di quoziente respiratorio indica come questo tipo di esercizio stimoli significativamente il ciclo di ossidazione dei grassi, utilizzando in maniera elettiva questa via biochimica per la produzione di energia. Il nostro studio presenta alcune limitazioni: 1) il protocollo di lavoro molto articolato ha limitato il numero di soggetti testati a 6 e questa esiguità del campione ha provocato una certa variabilità tra i soggetti per quanto riguarda i valori di EPOC; 2) considerando l’importanza dell’attività fisica per creare un deficit calorico e essendo il nostro lavoro indirizzato all’individuazione di quale tipo di attività preferire in un programma di controllo del peso corporeo, per approfondire il lavoro svolto sarebbe stato opportuno coinvolgere nello studio anche dei soggetti sovrappeso e obesi, analizzando parallelamente l’andamento e la variazione, durante e dopo l’esercizio, dei parametri metabolici, in particolare il quoziente respiratorio. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Excess post-exercise oxygen consumption GALVANI Conclusions Conclusioni To conclude, EPOC represents a non-negligible part of the energy expenditure induced by physical activity and must be taken into consideration when proposing a workout that aims to increase energy expenditure. EPOC data revealed that: (i) exercise on the treadmill can be considered the optimal training as part of a weight loss programme based on exercise; (ii) a workout on the CT can be considered appropriate, above all for those individuals who have a limited cardiovascular capacity and would not be able to perform prolonged workouts on a single ergometer, invalidating participation in a programme of structured training over time;3 (iii) activities of daily life can replace a structured workout, considering that, for the same energy expenditure, the exertion perceived during daily activities is lower than that of a specific exercise, and considering how important an active lifestyle is to maintain a good state of health.35 In conclusione, l’EPOC rappresenta una parte non trascurabile del dispendio energetico indotto dall’attività fisica e va preso in considerazione nella proposta di un allenamento mirato ad un aumento della spesa energetica. Dai dati sull’EPOC è emerso che: (i) l’esercizio al treadmill può essere considerato l’allenamento ottimale in un programma di esercizio terapia mirato alla perdita di peso; (ii) un allenamento di CT, può essere considerato appropriato soprattutto per quei soggetti che presentano una ridotta capacità cardiovascolare e non sarebbero in grado di svolgere sessioni di esercizio prolungate su uno stesso ergometro, inficiando l’aderenza ad un programma di allenamento strutturato nel tempo;3 (iii) le attività della vita quotidiana possono sostituire un allenamento strutturato, considerando che, a parità di spesa energetica, la percezione dello sforzo durante le attività quotidiane è inferiore a quella di una esercitazione specifica e considerando quanto sia importante uno stile di vita attivo per il mantenimento di un buon stato di salute.35 References/Bibliografia 1) Ainsworth BE, Haskell WL, Whitt MC, Irwin ML, Swartz AM, Strath SJ et al. 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Acknowledgements.—The authors would like to thank Simona Boniello (MD), Clara Mauri (MD), Gabriele Ricci (MD). Conflicts of interest.—The authors certify that there is no conflict of interest with any financial organization regarding the material discussed in the manuscript. Received on May 3, 2013 - Accepted for publication on June 7, 2013. Corresponding author: C. Galvani, PhD, Applied Exercise Physiology Laboratory, Department of Psychology, Exercise Science Degree Course, Catholic University of the Sacred Heart, viale Suzzani 279, 20162 Milan, Italy. E-mail: christel.galvani@ unicatt.it 178 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MED SPORT 2013;66:179-88 Reducing anxiety in novel horse riders by a mechanical horse simulator Ridurre l’ansia nei cavalieri principianti mediante un simulatore meccanico del cavallo S. DEMARIE 1, C. MINGANTI 2, M. F. PIACENTINI 1, A. PARISI 1, C. CERULLI 1, V. MAGINI 1 1Italian University of Sport and Movement, Foro Italico, Rome, Italy 2Magna Graecia University, Catanzaro, Italy SUMMARY Aim. The process of learning a motor task that provokes some sort of fear in the athlete, as in the case of horseback riding, can be enhanced by the use of specific mechanical apparatus simulating the condition of the real exercise. Practicing the motor task of riding without actually having to mount on a “real” horse can facilitate the familiarization with the correct movement in a relaxed attitude. Purpose of our study was to assess the usefulness of this mechanical horse in reducing riders level of anxiety and in enhancing their perception of own self-efficacy while improving their ability in horse riding, in order to gain better performance in riding a real horse. Methods. Forty-eight riders were subdivided in two groups. The control group practiced a 40 min horse riding lesson twice a week, the experimental group replaced one lesson by two 20 min lessons on the mechanical horse. Mean heart rate (mHR), rate of perceived exertion (RPE), perceived levels of cognitive and somatic state anxiety (STAI 1) and individual self-efficacy perception in performing physical activities (S–EMS) were assessed before and at the end of a four week training program. Results. STAI 1 and mHR were lower after training in the experimental group, but not in the control group. RPE and SEM–S remained unchanged. Conclusion. In conclusion, it can be assumed that the mechanical horse can be a useful instrument for teaching and training in a reduced anxiety condition, which can lead to more efficient further training sessions on a real horses. The mechanical horse can be utilized when technical aspects need to be in direct control of the coach end/or when hazardous exercise has to be faced, as well as in the case horses are not available in a sufficient quantity or when weather conditions are adverse. Key words: Anxiety - Motor activity - Physical education and training. RIASSUNTO Obiettivo. I processi di apprendimento di un attività motoria che provoca una qualche sorta di timore o paura, come l’attività equestre, possono essere facilitati dall’uso di uno strumento meccanico che simuli l’esercizio sul cavallo. L’esecuzione del movimento tecnico senza che venga eseguito a cavallo può facilitare la familiarizzazione con l’esercizio in una situazione di rilassamento. Scopo del lavoro era di stabilire l’utilità di un cavallo meccanico nel ridurre lo stato d’ansia e nel aumentare la propria percezione di efficacia motoria durante il processo di apprendimento e sviluppo dell’abilità nel montare a cavallo. Metodi. Quarantotto cavalieri e amazzoni sono stati divisi in due gruppi. Il gruppo di controllo seguiva due lezioni di equitazione a settimana della durata di 40 minuti ciascuna, il gruppo sperimentale sostituiva una lezione a cavallo con due lezioni su un cavallo meccanico della durata di 20 minuti ciascuna. Il periodo di allenamento sperimentale aveva la durata di 4 settimana. Prima dell’inizio e alla fine del periodo di allenamento venivano misurati la frequenza cardiaca media (mHR), il livello di fatica percepita (RPE), il livello percepito di ansia di stato cognitiva e somatica (STAI 1) e la percezione dell’efficacia personale nell’esecuzione di attività fisiche (S-EMS). Risultati. STAI 1 e mHR risultavano inferiori dopo il periodo di allenamento nel gruppo sperimentale ma non nel gruppo di controllo. RPE e S–EMS risultavano, invece, invariati. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 179 DEMARIE Reducing anxiety in novel horse riders Conclusioni. In conclusione si può asserire che il cavallo meccanico può essere uno strumento utile per l’insegnamento e lo sviluppo della capacità di montare a cavallo conducendo le lezioni in condizioni rilassate e prive di stress. Il cavallo meccanico può anche essere utilizzato quando c’è la necessità di intervento diretto da parte dell’istruttore per correzioni di postura e assetto, e quando si devono affrontare situazioni che possano comportare rischi, ma anche, semplicemente in condizioni meteorologiche avverse che non permettono il lavoro a cavallo. Parole chiave: Ansietà - Attività fisica - Educazione fisica e allenamento. T he traditional assumption that anxiety is always negative and detrimental to sport performance has been challenged, anxiety symptoms are interpreted as facilitative by elite sport performers, while less skilled counterparts consider anxiety debilitative to performance, indeed, experiencing competitive anxiety can result in positive performance consequences if the individual remains in control and “on the edge”.1 However, equestrian sports are unique in more ways than one, first of all, it is clear from the literature that horse riding is a dangerous sport,2 therefore, learning how to ride a horse could induce nervousness or even fear in the neophytes. In a second place, the relationship between horse and rider is such a close one that it seems plausible that moods and emotions of the two interact in some way.3 Any signal indicating anxiety from the rider, such as increased muscle tonus, respiratory or heart rates, may be interpreted as imminent danger by the horse, which is likely to react with a flight response.4 It has been suggested that one of the contributing factors to better performance among elite riders is their ability to control the physiological and psychological symptoms of anxiety, and that any conditions that raise perceptions of threat, or decrease coping appraisal, may lead to both an increase in anxiety and a decrease in performance.3 In the rider suffering from symptoms of somatic arousal previously trained signals will appear distorted due to muscular tension or increased respiratory frequency or heart rates. The lower levels of somatic anxiety and more self–confidence found in elite riders then in amateur riders confirms that in horse riding anxiety symptoms can be regarded as debilitative to the learning process.5 The process of learning a motor task that provokes some sort of fear in the athlete can be enhanced by the use of specific mechanical apparatus simulating the condition of the real exercise. Practicing the motor task of riding without actually having to mount on a “real” horse can facilitate the familiarization with the correct movement in a relaxed attitude. The need to 180 I l presupposto tradizionale che l’ansia sia sempre negativa e nociva per la performance sportiva è stato messo in discussione: i sintomi dell’ansia sono interpretati come utili dagli atleti di élite, mentre gli atleti meno esperti considerano l’ansia nociva per la loro performance; in effetti, sperimentare ansia da competizione può avere effetti positivi sulla performance se l’individuo mantiene il controllo e “non oltrepassa il limite” 1. Tuttavia, gli sport equestri possiedono diverse caratteristiche uniche: innanzitutto, la letteratura mostra chiaramente che l’equitazione è uno sport pericoloso 2, pertanto, apprendere a cavalcare un cavallo può indurre nervosismo o persino paura nei neofiti; in secondo luogo, la relazione tra uomo e cavallo è così intima che sembra plausibile che l’umore e le emozioni dei due interagiscano in maniera reciproca 3. Qualsiasi segnale che indica ansia del cavaliere, come un aumento del tono muscolare o un aumento della frequenza cardiaca o respiratoria, può essere interpretato come un pericolo imminente dall’animale, il quale tende a reagire con una risposta di fuga 4. È stato suggerito che uno dei fattori favorenti per una migliore performance tra i cavalieri di élite sia la loro capacità di controllare i sintomi fisiologici e psicologici dell’ansia; inoltre, qualsiasi condizione che genera percezioni di minaccia o diminuisce la capacità di fronteggiare le situazioni (coping), può condurre sia a un aumento dell’ansia che a una riduzione della performance 3. Nel cavaliere che soffre di sintomi di arousal somatico i segnali precedentemente allenati appariranno distorti a causa della tensione muscolare o dell’aumento della frequenza cardiaca o respiratoria. I minori livelli di ansia somatica e la maggiore fiducia in se stessi osservati nei cavalieri di élite rispetto ai cavalieri amatoriali confermano che nell’equitazione i sintomi dell’ansia possono essere considerati come nocivi per il processo di apprendimento 5. Il processo di apprendimento di un compito motorio che provoca un certo tipo di timore nel cavaliere può essere potenziato con l’utilizzo di specifici dispositivi meccanici che simulano le condizioni dell’esercizio fisico reale. Eseguire il compito motorio equestre senza dover effettivamente montare su un cavallo “reale” può agevolare la familiarizzazione con il movimento corretto mantenendo un atteggiamento rilassato. La necessità di poter fornire l’allenamento, anche quando i cavalli non MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Reducing anxiety in novel horse riders DEMARIE provide training, even when horses could not be used for that purpose, has been around for a long time. The US Army resorted to simulators made of wood and barrels when horses were not available to train cavalry troops.6 Appropriately designed apparatus, that permit personal assistance from trainers and coaches, enabling them to provide a direct guidance, can allow the practice of movements that look like the ones the subject wants to learn, in this way the trainer can gradually let athletes to experience more of the actual task dynamics while limiting performance errors. Guidance might, thus, allow a person to begin to perform movements that are too difficult or dangerous to practice without guidance. Then, superimposing a differential amount of error augmentation on this background level of guidance may provoke faster or better learning. Guidance could then be gradually removed and error augmentation increased as learning proceeds. Physical guidance has an important role to play in that it can make difficult or dangerous tasks doable while still allowing learning.7 For this reason, on the one hand, training on a mechanical horse makes it possible to avoid the psychological tension produced by the uncontrolled reactions of a real horse. On the other hand, the improved ability of the rider gained through training on the mechanical horse can make the work on the real horse more relaxed and thus more effective. Recently, a mechanical apparatus has been developed to reproduce the back of the horse and the movement of its legs. The horse back is a fibreglass mold and it is connected to springs that act like four independent legs. A saddle with its stirrups and girth can be positioned on the back, while there is no binding for the reins. This apparatus permits the rider to perform the three horse gaits by the movement of his pelvis, legs and feet acting upon the saddle and stirrups. Purpose of our study was to assess the usefulness of this mechanical horse in reducing riders level of anxiety and in enhancing their perception of own self–efficacy while improving their ability in horse riding, in order to gain better performance in riding a real horse. possono essere utilizzati a tale scopo, è qualcosa di cui si è sempre sentito il bisogno. L’esercito statunitense aveva fatto ricorso a simulatori costruiti in legno e botti quando i cavalli non erano disponibili per allenare le truppe di cavalleria 6. Un dispositivo correttamente progettato, che permette l’assistenza individuale di allenatori e preparatori atletici, consentendo loro di fornire indicazioni dirette, può consentire di praticare movimenti che assomigliano a quelli che il soggetto deve apprendere; in tal modo l’allenatore può gradualmente condurre gli atleti a sperimentare un maggior numero di effettivi compiti dinamici limitando al contempo gli errori nella performance. Le indicazioni dell’allenatore potrebbero così permettere al cavaliere di iniziare a praticare in sicurezza quei movimenti che sono troppo difficili o pericolosi da praticare senza assistenza. Pertanto, sovrapporre una quantità differenziale di incremento delle difficoltà in tale livello di assistenza di sfondo può favorire un apprendimento migliore o più rapido. In seguito, l’assistenza può essere gradualmente rimossa e le difficoltà aumentate con il procedere dell’apprendimento. L’assistenza fisica dell’allenatore riveste un ruolo importante poiché può rendere realizzabili compiti difficili o pericolosi consentendo nel contempo l’apprendimento 7. Per tale motivo, l’allenamento su un cavallo meccanico rende da un lato possibile evitare la tensione psicologica indotta dalle reazioni incontrollate di un cavallo reale, mentre dall’altro lato la migliore abilità del cavaliere ottenuta attraverso l’allenamento sul cavallo meccanico può rendere il lavoro sul cavallo reale più rilassato e quindi più efficace. Di recente, è stato sviluppato un dispositivo meccanico per riprodurre il dorso del cavallo e i movimenti delle sue zampe. Il dorso del cavallo è composto di una forma in vetroresina ed è collegato a molle che agiscono come quattro zampe indipendenti. Una sella con staffe e cinghia può essere posizionata sul dorso, mentre non vi è alcun attacco per le redini. Tale dispositivo permette al cavaliere di eseguire le tre andature del cavallo mediante il movimento del bacino, delle gambe e dei piedi sulla sella e sulle staffe. Obiettivo del presente studio è stato quello di valutare l’utilità di tale cavallo meccanico nel ridurre il livello di ansia dei cavalieri, nel potenziare la loro autoefficacia percepita e nel migliorare al contempo le loro abilità equestri, al fine di ottenere una performance migliore durante l’esercizio con un cavallo reale. Materials and methods Materiali e metodi Research received Institutional Board approval and appropriate consent has been obtained pursuant to law from all subjects taking part to the study after written information of La ricerca ha ricevuto l’approvazione del Comitato Etico-Scientifico; tutti i soggetti che hanno preso parte allo studio hanno fornito il consenso previsto dalla legge dopo aver letto le informazioni scritte Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 181 DEMARIE Reducing anxiety in novel horse riders the potential risks and benefits associated with participation were provided. sui potenziali rischi e benefici derivanti dalla loro partecipazione allo studio. Participants Partecipanti Fortyeight students form the Italian University Sport and Movement, attending the horse riding optional course, participated in the study (15 males, M age=23.7 years, SD=0.7 years, M height=179.6 cm, SD=6.3 cm, M weight=71.5 kg, SD=5.7 kg; and 33 females, M age=24.2 years, SD=1.2 years, M height=161.3 cm, SD=5.6 cm, M weight=58.7 kg, SD=4.9 kg). Their horse riding level ranged from totally beginner to slightly experienced (those who have ridden for leisure or trekking). Quarantotto studenti dell’Università degli studi di Roma Foro Italico (Italian University Sport and Movement, IUSM), iscritti al corso facoltativo in equitazione, hanno preso parte allo studio (15 uomini, età media=23,7 anni, DS=0,7 anni; altezza media=179,6 cm, DS=6,3 cm; peso corporeo medio=71,5 kg, DS=5,7 kg; e 33 donne, età media=24,2 anni, DS=1,2 anni; altezza media=161,3 cm, DS=5,6 cm; peso corporeo medio=58,7 kg, DS=4,9 kg). Il loro livello di abilità equestre andava dai neofiti totali a coloro che possedevano una moderata esperienza (coloro che avevano svolto equitazione per divertimento o trekking). Procedures Procedure Participants were randomly subdivided into a control group (CG) and an experimental group (EG) of 24 subjects each. The CG practiced a classical horse riding lesson of 40 min twice a week for four weeks. The EG replaced one lesson a week by two 20 min lessons on the mechanical horse. All subjects were familiarized with the use of the mechanical horse and all of them were able to reproduce the three horse gaits (walk, trot, and canter) before starting the training period. Total lesson time was the same for both groups. In order to assess the different training programs efficacy riders underwent two identical evaluation sessions consisting of a 40 min horse riding lesson conducted part at walk and part at trot, the first one before starting the training programs (pre) and the other one at the end of the four week training period (post). During both evaluation sessions, mean heart rate, rate of perceived exertion, perceived levels of cognitive and somatic state anxiety and individual self–efficacy perception in performing physical activities were assessed. Self-report measure Misure di autovalutazione Before performing the evaluation sessions all riders completed two questionnaires in which items were rated on a four-point Likert scale ranging from 1 “not at all” to 4 “very much”. The first one was the Italian-language version of the State-Trait Anxiety Inventory 1 (STAI 1), which is a 20-item questionnaire developed by Spielberg 8 to measure perceived levels of cognitive and somatic state anxiety in athletes prior to 182 I partecipanti sono stati suddivisi in un gruppo di controllo (GC) e in un gruppo sperimentale (GS) di 24 soggetti ciascuno. Il GC ha effettuato una classica lezione di equitazione da 40 minuti due volte alla settimana per quattro settimane. Il GS ha sostituito una delle due lezioni settimanali con due lezioni da 20 minuti sul cavallo meccanico. Tutti i soggetti hanno svolto una sessione di familiarizzazione con il cavallo meccanico e tutti sono stati in grado di riprodurre le tre andature del cavallo (passo, trotto e galoppo) prima di iniziare il periodo di allenamento. Il tempo totale delle lezioni era lo stesso per entrambi i gruppi. Al fine di valutare l’efficacia di diversi programmi di allenamento, i cavalieri sono stati sottoposti a due identiche sessioni di valutazione composte da una lezione di equitazione da 40 minuti condotta in parte a passo e in parte a trotto; la prima sessione è stata svolta prima di iniziare i programmi di allenamento (pre-) mentre la seconda sessione è stata svolta al termine del periodo di allenamento di quattro settimane (post-). Durante entrambe le valutazioni, sono state valutate la frequenza cardiaca media, il tasso di sforzo percepito, i livelli percepiti di ansia di stato somatica e cognitiva e l’autoefficacia percepita dal singolo soggetto nell’eseguire le attività fisiche. Prima di effettuare le sessioni di valutazione, tutti i cavalieri hanno completato due questionari nei quali gli elementi erano classificati su una scala Likert a quattro punti, che andava da 1 (per niente) a 4 (molto). Il primo questionario somministrato era la versione in lingua italiana dello State-Trait Anxiety Inventory 1 (STAI 1, questionario di autovalutazione per l’ansia di stato e di tratto), che è un questionario di 20 elementi MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Reducing anxiety in novel horse riders DEMARIE competition, was administered. Secondly, riders completed the Self-Efficacy for Physical Abilities questionnaire (SEM-S) developed by Bortoli and Robazza 9 to measure an individual view of his/ her own physical abilities. Riders were asked to complete the questionnaire approximately 15 min before warming up their horses in order not to interfere with their usual warm-up routine. Heart rate and rate of perceived effort assessment During the evaluation sessions heart frequency (HR) was continuously monitored by the electrode areas of a transmitter held around the chest of the rider by an elastic strap and sending heart rate signal to a wristwatch like computer recording values every 5 s (Polar, Electro, Finland). Mean HR values were then calculated over the whole evaluation session duration (mHR). At the end of each evaluation session rate of perceived exertion (RPE) was assessed for each rider by the Borg 6-20 RPE scale.10 Horse riding ability evaluation In order to ensure that substituting part of the training on a horse with training on the mechanical horse did not result detrimental for the EG, horse riding ability (HRA) was evaluated pre- and post the four weeks of training on eight subjects from each group. HRA was assessed by expert judges during a technical course in an indoor field where riders had to negotiate some trial such as pick up a hat or a cup form a pole and reposition it on another pole. The technical course had to be performed in the shortest time possible getting over all trials. Judges evaluated the posture of the rider on the saddle, his ability to maintain a correct posture during horse walk and trot, his ability to utilise aids and to control the horse. Two independent judges provided their evaluation on a point scale from 0 to 10 for each technical aspect. The mean value was calculated from the values of the two judges and then the total score was calculated for each rider from the sum of the point obtained for each technical aspect. To verify that the EG had the same improvement as the CG despite the shorter time spent on a real horse, for both groups HRA values measured before the training period were compared with those measured at the end. Vol. 66 - No. 2 sviluppato da Spielberg 8 per misurare i livelli percepiti di ansia di stato somatica e cognitiva negli atleti prima della competizione. Successivamente, i cavalieri hanno completato il Self-Efficacy for Physical Abilities questionnaire (SEM-S) sviluppato da Bortoli e Robazza 9 per misurare la percezione individuale delle proprie capacità fisiche. Ai cavalieri è stato chiesto di completare il questionario circa 15 minuti prima del riscaldamento dei cavalli al fine di non interferire con la loro normale routine di riscaldamento. Valutazione della frequenza cardiaca e del tasso di sforzo percepito Durante le sessioni di valutazione, la frequenza cardiaca (heart rate, HR) è stata monitorata costantemente mediante gli elettrodi di un trasmettitore collocato intorno al torace del cavaliere con una fascia elastica, il quale inviava il segnale della frequenza cardiaca a un computer da polso che registrava i valori ogni 5 secondi (Polar, Electro, Finlandia). I valori della frequenza cardiaca media (mean heart rate, mHR) sono stati quindi calcolati nel corso dell’intera durata della sessione di valutazione. Al termine di ciascuna sessione di valutazione, il tasso di sforzo percepito (rate of perceived exertion, RPE) è stato valutato per ciascun cavaliere mediante la scala RPE di Borg (6-20) 10. Valutazione dell’abilità equestre Al fine di garantire che la sostituzione di una lezione di equitazione su un cavallo reale con due lezioni su un cavallo meccanico non avesse esiti negativi per il GS, l’abilità equestre è stata valutata prima e dopo le quattro settimane di allenamento su otto soggetti di ciascun gruppo. L’abilità equestre è stata valutata da giudici esperti durante una prova tecnica indoor nella quale i cavalieri dovevano eseguire alcuni compiti come alzare un cappello o una coppa da un palo e riposizionarli su un altro palo. La prova tecnica doveva essere effettuata nel minor tempo possibile eseguendo tutti i compiti. I giudici hanno valutato la postura del cavaliere sulla sella, la sua abilità nel mantenere una postura corretta durante il passo e il trotto del cavallo, la sua capacità di utilizzare ausili e di controllare il cavallo. Due giudici indipendenti hanno fornito la loro valutazione su una scala da 0 a 10 per ciascun aspetto tecnico. Il valore medio è stato calcolato dai valori dei due giudici e quindi il punteggio totale è stato calcolato per ciascun cavaliere dalla somma dei punti ottenuti per ciascun aspetto tecnico. Per verificare che il GS avesse ottenuto lo stesso miglioramento del GC nonostante il minor tempo passato su un cavallo reale, per entrambi i gruppi i valori di abilità equestre misurati prima del periodo di allenamento sono stati confrontati con quelli misurati al termine del periodo di allenamento. MEDICINA DELLO SPORT 183 DEMARIE Reducing anxiety in novel horse riders Statistical analysis Analisi statistica The IBM SPSS Statistics (SPSS 19) was used for the analysis. Data are presented as mean values and standard deviations for each group and statistical significance was set at an alpha level of P£0.05. The Shapiro-Wilk test was applied to test the normal distribution of the data. A mixed between-within subjects analysis of variance (ANOVA for repeated measures) was conducted to asses differences in variables before and after the training period for the two different groups. In order to control for assumptions which must be met in this kind of analyses the Levene’s test for homogeneity of variance and the Mauchly’s test for the sphericity, were performed. For significant differences the Cohen’s effect sizes (ES) were also calculated, considering trivial ES≤0.2, small ES from 0.3 to 0.6, moderate ES<1.2 and large ES>1.2.11 Per l’analisi statistica è stato utilizzato il software statistico per le scienze sociali IBM (SPSS 19). I dati sono presentati come valori medi e deviazioni standard per ciascun gruppo; la significatività statistica è stata accettata a un livello alfa di P£0,05. Il test di Shapiro-Wilk è stato applicato per verificare la normale distribuzione dei dati. Un’analisi della varianza mista, tra-entro i soggetti (ANOVA per misure ripetute), è stata condotta per valutare le differenze nelle variabili prima e dopo il periodo di allenamento per i due diversi gruppi. Al fine di controllare i presupposti da soddisfare in tali tipi di analisi, sono stati condotti il test di Levene per l’omogeneità della varianza e il test di Mauchly per verificare la condizione di sfericità. Per le differenze significative, sono state calcolate anche le dimensioni dell’effetto (DE) di Cohen considerando DE irrilevanti ≤0,2, DE piccole da 0,3 a 0,6, DE moderate <1,2 e DE grandi >1,2 11. Risultati Results Values gathered in the pre and post training evaluation sessions for each group are reported in Tables I, II for STAI 1, SEM-S, mHR, RPE, and HRA, respectively. In the pretraining evaluation session non- I valori raccolti nelle sessioni di valutazione pree post-allenamento per ciascun gruppo sono riportati rispettivamente nelle Tabelle I e II per STAI 1, SEM-S, mHR, RPE e abilità equestre. Nella sessione di valutazione preallenamento sono stati osservati valori statisticamente non diffe- Table I.—Means, standard deviations and significance level of all variables measured before and after the training period for the experimental group. Tabella I. — Medie, deviazioni standard e significatività di tutte le variabili misurate prima e dopo il periodo di allenamento del gruppo sperimentale. Variables STAI 1 SEM-S mHR RPE HRA Pre Post Mean SD Mean SD 35 37 114 11 26.88 7 3 8 2 3.06 31 37 108 11 28.41 4 3 7 1 1.12 Significance level ** * Table II.—Means, standard deviations, F values of all variables measured before and after the training period for the control group. Tabella II. — Medie, deviazioni standard e significatività di tutte le variabili misurate prima e dopo il periodo di allenamento del gruppo di controllo. Variables STAI 1 SEM-S mHR RPE HRA 184 Pre Post Mean SD Mean SD 35 37 113 11 26.50 6 3 8 2 2.52 36 37 114 11 28.06 6 3 8 1 1.52 MEDICINA DELLO SPORT Significance level Giugno 2013 Reducing anxiety in novel horse riders DEMARIE statistically different values of all variables were found between the CG and the EG, ensuring that the similar entry level of riders in both group did not influence the outcome of the values measured at the end of the training period. After training RPE and SEM-S did not show any difference either between groups, or between pre and post evaluation sessions. Conversely, mHR and STAI 1 showed lower values after training in the EG, while CG values remained unchanged. HRA measured on eight subject from each group improved non significantly in both cases. renti di tutte le variabili tra il GC e il GS, garantendo che il simile livello di abilità iniziale dei cavalieri in entrambi i gruppi non influenzasse l’esito dei valori misurati al termine del periodo di allenamento. Dopo l’allenamento, RPE e SEM-S non hanno mostrato nessuna differenza tra i gruppi o tra le sessioni di valutazione pre- e post-allenamento. Per contro, mHR e STAI 1 hanno mostrato valori inferiori dopo l’allenamento nel GS mentre i valori del GC sono rimasti inalterati. L’abilità equestre misurata su otto soggetti di ciascun gruppo è migliorata in maniera non significativa in entrambi i casi. Discussion Nelle discipline equestri la posizione in sella è un modo per comunicare con l’animale e può essere una condizione per un cavaliere di garantire la sicurezza 12. Un’errata posizione sulla sella rende rigido il corpo del cavaliere e rende anche scomoda ciascuna parte corporea del cavallo; inoltre, può aumentare il pericolo di cadere dal cavallo e rende il cavaliere incapace di cambiare efficacemente direzione al cavallo, generando nervosismo nell’animale 13. Al fine di migliorare le proprie capacità equestri è innanzitutto necessario apprendere i movimenti del cavallo e ottenere successivamente un’armonia di movimento 14. Successivamente, bisogna apprendere ad utilizzare gli ausili corretti per adoperare efficacemente il proprio peso corporeo, le gambe e le braccia al fine di controllare il cavallo 15. Quando il cavaliere ha guadagnato una sufficiente esperienza, è possibile utilizzare precisi ausili; inoltre il cavaliere deve apprendere come utilizzare il peso corporeo, le gambe e le mani per controllare il cavallo, potendo acquisire un buon senso dell’equilibrio una volta raggiunta un’adeguata posizione in sella 15. Accumulando esperienza, i cavalieri raggiungono un livello di abilità tale che il cavallo può rispondere in maniera adeguata al segnale 16. Un recente studio ha confermato che il gruppo di neofiti ha acquisito una postura relativamente stabile nel passo dopo 12 settimane di allenamento, sebbene non fosse in grado di mantenere una postura sufficientemente stabile al trotto dopo 24 settimane di allenamento 13. Gli autori hanno suggerito che è necessario un allenamento notevole per mantenere un’adeguata postura sul cavallo. È stato anche proposto che una crescente consapevolezza dei segnali inconsci che gli individui possono trasmettere al cavallo, in particolare quelli associati al nervosismo o all’ansia, può aiutare a ridurre gli incidenti 17. I risultati del presente studio hanno dimostrato che il GC e il GS hanno migliorato la loro abilità equestre allo stesso livello, confermando che parte dell’allenamento di un cavaliere può essere condotta su un cavallo meccanico, permet- In horse riding disciplines the seat position is a means to communicate with a horse and can be a condition for a rider to secure safety.12 An incorrect seat position makes the rider’s body stiff and also makes each body part of the horse uncomfortable, it may increase the danger of falling off the horse, for the rider is unable to effectively deliver direction to the horse, making the horse uneasy.13 In order to improve one’s riding skills, it is first necessary to learn a horse’s movements and then a harmony of movement can be learned.14 Subsequently, one should learn proper aids to effectively use one’s own body weight, legs, and arms to control the horse.15 When the trainee has gained sufficient experience, it is possible to use precise aids, also, riders should learn how to use the weight, legs, and hands to control a horse and could acquire a good sense of balance when a proper seat position has been achieved.15 As the riders accumulate experience, they attain a high skill level such that the horse can respond to their signal appropriately.16 A recent study confirmed that the beginners group acquired a relatively stable posture at walk after 12 weeks of training, but they could not sufficiently maintain a steady posture at trot after 24 weeks of training.13 Authors suggested that consistent training is necessary to maintain an appropriate riding posture. It has been also proposed that increasing awareness of the unconscious signals individuals may be giving to a horse, particularly those related to nervousness or anxiety, could help to reduce accidents.17 Results of the present study demonstrated that the EG and the CG improved their HRA at a same level, confirming that part of a rider’s training can be carried out on a mechanical horse allowing a Vol. 66 - No. 2 Discussione MEDICINA DELLO SPORT 185 DEMARIE Reducing anxiety in novel horse riders more direct approach by the coach that can actually touch the riders body segments. Indeed, training on a mechanical horse could allow for haptic guidance to be applied to the rider. Haptic guidance is a motor–training strategy in which a human or machine trainer physically assists in a desired pattern of kinematics during movement practice. This strategy is commonly used to reduce performance errors for tasks that are dangerous to learn.18 Based on the work by Crespo, the hypothesis has been developed that mechanical devices can enhance the motor learning experience by temporarily altering task dynamics during movement practice.18 By task dynamics, the physical relationship between the forces a person applies to an object and the resulting motion of the object, is meant. Altering this relationship would be expected to change the learning process because the motor system adjusts motor commands based on movement performance and task dynamics influence performance. However, the salient point is that the dynamics of movement are fundamentally different when a human or machine trainer applies force to body segments. Thus, training with haptic guidance is paradoxical: it may be helpful for reducing performance errors during training, but the experienced task is dynamically different from the actual one to be learned and this may impair learning. It would be desirable to have the safety and trajectory demonstration benefits of haptic guidance while still allowing participants to learn a desired task. One strategy for achieving both goals simultaneously is to fade the guidance, that is, to provide less guidance as practice progresses. Consistently, it has been demonstrated that faded guidance reduced performance errors while it allowed participants to progressively experience more of the actual task to be learned.19 Haptic guidance can be used to enhance motor learning for motor task for which large errors are undesirable because they are potentially unsafe. The guidance could physically limit movement errors, therefore making training safe and allowing subjects to complete it autonomously. Then, it may be possible to facilitate motor learning by fading the guidance. Thus, training could be safely automated, allowing the intense practice that enables learning.18, 19 In horse riding performance does not merely depend on human ability and skill, but equally on that of the equine partner and, most importantly, the quality of the interaction between horse and rider. An effective 186 tendo un approccio più diretto da parte dell’allenatore, il quale può efficacemente guidare le parti corporee dei cavalieri. In effetti, l’allenamento su un cavallo meccanico può consentire di applicare una guida aptica al cavaliere. La guida aptica è una strategia di allenamento motorio nella quale un allenatore umano o un dispositivo artificiale guidano fisicamente il cavaliere in uno schema cinematico desiderato durante la pratica del movimento. Tale strategia è comunemente utilizzata per ridurre gli errori nella performance per compiti che sono difficili da apprendere 18. Secondo il lavoro di Crespo, i dispositivi meccanici possono potenziare l’esperienza di apprendimento motorio alterando temporaneamente la dinamica del compito (task dynamics) durante la pratica del movimento 18. Per dinamica del compito s’intende la relazione fisica tra le forze che una persona applica a un oggetto e il risultante movimento dell’oggetto. Alterare tale relazione modificherebbe il processo di apprendimento perché il sistema motorio aggiusta i comandi motori in base alla performance del movimento e la dinamica del compito influenza la performance. Tuttavia, il punto saliente è che le dinamiche del movimento sono fondamentalmente diverse quando un allenatore umano o un dispositivo meccanico applicano una forza alle parti del corpo. Pertanto, l’allenamento con la guida aptica è un paradosso: può essere utile per ridurre gli errori nella performance durante l’allenamento ma il compito sperimentato è dinamicamente diverso da quello che si vuole apprendere e ciò può ostacolare l’apprendimento. Sarebbe auspicabile ottenere i benefici per la sicurezza e la dimostrazione della traiettoria forniti dalla guida aptica consentendo ai partecipanti di apprendere al contempo un compito desiderato. Una strategia per ottenere entrambi gli obiettivi in maniera simultanea è quella di diminuire gradualmente la guida, fornendo cioè meno assistenza aptica con l’avanzare della pratica. È stato dimostrato in maniera sistematica che diminuire gradualmente la guida aptica ha ridotto gli errori nella performance, consentendo ai partecipanti di sperimentare progressivamente una quantità maggiore del compito effettivo da apprendere 19. La guida aptica può essere utilizzata per potenziare l’apprendimento motorio nei compiti motori dove errori eccessivi sono sconsigliati perché potenzialmente pericolosi. La guida può fisicamente limitare gli errori nel movimento, rendendo sicuro l’allenamento e consentendo ai soggetti di completarlo in maniera autonoma. Successivamente, può essere possibile agevolare l’apprendimento motorio diminuendo gradualmente la guida aptica. In tal modo, l’allenamento può essere automatizzato in sicurezza, consentendo la pratica intensa che permette l’apprendimento 18, 19. Nell’equitazione, la performance non dipende MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Reducing anxiety in novel horse riders DEMARIE human command involve subtle application of pressure and its immediate removal once the horse complies. However, when horses cannot consistently obtain freedom from such pressure, conflict may arise that can make horses sour, unresponsive, and dangerous.4 Even if riders are able to contain their horses urge to flee, subsequent performance will nevertheless be marred by tension on the horse’s part and probably also from the rider and lead to actual faults.20 It is, therefore, riders responsibility to work towards achieving an effective cooperation with their equine partners, also in face of the fact that the horse has a will and motivation of its own and, as a pray animal, is also prone to violent reactions when faced with seemingly threatening situations, making equestrianism one of the most dangerous sport.20, 21 Indeed, more trained riders and those more in harmony with their equine partner are at lower risk of inducing nervousness in the horse.22 It appears therefore vitally important for equestrian athletes not only to understand the potential effects of human emotions on equine behaviour, but also, as a consequence, to be in control of their own body and mind.20 The findings of a study aimed to explore the relationship between state competitive anxiety and trait anxiety, riding experience, and accident/injury status for equestrian athletes, suggested that the anxiety experience of equestrian athletes may in some respects be unique from that of other sporting populations.20 An elite rider’s enhanced ability to control symptoms of arousal and anxiety may, in part, be due to grater coping capacities that come along with superior skills and experience in the sport, greater riding–specific skill in the elite rider may result in increased levels of self–confidence allowing for task–focused concentration and improved performance.23 Although the threat of practicing a dangerous sport could remain, athletes that are taught coping self-efficacy strategies will feel that they are more equipped to deal with such threats and may experience less anxiety.24 At this regard, the reduction in mHR and STAI 1 values found in the EG after the four week training period suggests a more relaxed attitude in riding a real horse, probably due to the possibility they have had to exercise intensively without muscular and mental tensions. On the contrary, SEM–S values remained constant in both group, indicating that four weeks of training Vol. 66 - No. 2 solamente dalla capacità umana, ma anche da quella del cavallo e, cosa ancor più importante, dalla qualità dell’interazione tra uomo e animale. Un efficace comando umano prevede una leggera applicazione di pressione e la sua immediata eliminazione una volta che il cavallo esegue l’ordine. Tuttavia, quando i cavalli non possono ottenere un alleggerimento costante da tale pressione, può insorgere un conflitto che rende il cavallo nervoso, non responsivo e pericoloso 4. Anche se i cavalieri sono in grado di contenere l’impellenza alla fuga del loro cavallo, la successiva performance sarà ciononostante inficiata dalla tensione del cavallo e probabilmente anche del cavaliere, portandolo a commettere errori 20. È pertanto responsabilità dei cavalieri lavorare per ottenere un’efficace cooperazione con il loro partner equino, considerando anche che l’animale ha una volontà e motivazione proprie che, in quanto animale preda, è anche prono a reazioni violente quando si trova dinanzi a situazioni che percepisce come minacciose, rendendo l’equitazione uno degli sport più pericolosi 20, 21. In effetti, i cavalieri più allenati sono quelli che hanno più armonia con il loro partner equino e hanno quindi un minor rischio di indurre nervosismo nell’animale 22. Sembra pertanto estremamente importante per i cavalieri non solo comprendere i potenziali effetti delle emozioni umane sul comportamento del cavallo ma anche, di conseguenza, avere un controllo del proprio corpo e della propria mente 20. I risultati di uno studio che ha esplorato la relazione tra ansia di stato competitiva, ansia di tratto, esperienza equestre e stato delle lesioni/incidenti per gli atleti equestri, hanno suggerito che l’esperienza dell’ansia negli atleti equestri può per certi versi essere unica rispetto a quella di altre popolazioni sportive 20. L’abilità superiore di un cavaliere d’élite nel controllare i sintomi di arousal e ansia può, in parte, essere dovuta alla maggiore capacità di fronteggiare le situazioni (coping); oltre a un’esperienza e capacità superiori nello sport, la maggiore abilità specifica dei cavalieri di élite può comportare livelli maggiori di fiducia in se stessi consentendo una maggiore concentrazione sul compito e una performance migliore 23. Sebbene i rischi derivanti dalla pratica di uno sport pericoloso possano rimanere, gli atleti che apprendono strategie di autoefficacia per fronteggiare le situazioni sentiranno di avere maggiori strumenti per affrontare tali minacce e potranno sperimentare meno ansia 24. A tal proposito, la riduzione dei valori mHR e STAI 1 rilevata nel GS dopo il periodo di allenamento di quattro settimane suggerisce un atteggiamento più rilassato nel cavalcare un cavallo reale, probabilmente dovuto al fatto che tali cavalieri si fossero esercitati in maniera intensa senza tensioni muscolari e mentali. Al contrario, i valori SEM-S sono rimasti costanti in entrambi i gruppi, indicando che quattro settimane di allenamento possono essere un periodo troppo MEDICINA DELLO SPORT 187 DEMARIE Reducing anxiety in novel horse riders could be a too short period to influence the individual perception of self–efficacy in beginners riders. RPE values found in the pre and post evaluation sessions were almost unchanged and showed an average intensity of effort, this result could indicate that the rider’s technical ability were actually stressed while physical effort was not preeminent. breve per influenzare la percezione individuale di autoefficacia nei cavalieri alle prime esperienze. I valori RPE rilevati prima e dopo le sessioni di valutazione erano quasi inalterati e hanno mostrato un’intensità dello sforzo nella media: tale risultato potrebbe indicare che l’abilità tecnica dei cavalieri era effettivamente adoperata mentre lo sforzo fisico non era preminente. Conclusions Conclusioni In conclusion, it can be assumed that the mechanical horse can be a useful instrument for teaching and training in a reduced anxiety condition, which can lead to more efficient further training sessions on a real horses. The mechanical horse can be utilized when technical aspects need to be in direct control of the coach end/or when hazardous exercise has to be faced, as well as in the case horses are not available in a sufficient quantity or when weather conditions are adverse. Per concludere, si può dedurre che il cavallo meccanico può essere uno strumento utile per l’insegnamento e l’allentamento in una condizione di ansia minore, che può condurre a successive sessioni di allenamento più efficaci su cavalli reali. Il cavallo meccanico può essere utilizzato quando gli aspetti tecnici devono essere sotto diretto controllo dell’allenatore e/o quando si deve affrontare un esercizio fisico pericoloso, oltre che nei casi in cui i cavalli non sono disponibili in quantità sufficienti o quando le condizioni meteorologiche sono avverse. References/Bibliografia 1) Jones G, Hanton S. Pre-competitive feeling states and directional anxiety interpretations. J Sports Sci 2001;19:385-95. 2) Paix BR. 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Demarie, Italian University of Sport and Movement, Foro Italico, Rome, Italy. E-mail: sabrina. [email protected] 188 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MED SPORT 2013;66:189-98 Co-activation of the knee joint flexor and extensor muscles during multidirectional perturbations after fatiguing exercise Coattivazione dei muscoli estensori e flessori dell’articolazione del ginocchio durante perturbazioni multidirezionali dopo un esercizio fisico estenuante N. HEDAYATPOUR 1, M. FATHI 2 1Department 2Faculty of Physical Education and Sport Science, University of Bojnord, Bojnord, Iran of Physical Education and Sport Science, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad Iran SUMMARY Aim. Coactivation of the knee agonist-antagonist muscles plays an important role in knee joint stability in different planes of motion. Fatigue is common after high intensity exercise and may affect on muscle co-activation to regulate joint stiffness during unexpected postural perturbations. The aim of the study was to investigate muscle co-activation of the knee flexor and extensor muscles in response to sagital (forward-backward) and frontal (medial-lateral) perturbations before and after dynamic fatiguing exercise. Methods. Bipolar surface EMG signals were recorded from 14 healthy men with five pairs of electrodes located on the knee extensor muscles (vastus medialis, rectus femoris, and vastus lateralis) and knee flexor muscles (the medial and lateral heads of the hamstring) of the right leg during sagittal/frontal perturbations. Results. Maximal voluntary contraction force and time to task failure were significantly reduced after fatiguing exercise with respect to baseline (P<0.001). During the postexercise sagittal/frontal perturbations, reflexive activity in knee extensor muscles was significantly lower than baseline (P<0.05). Moreover, a significant reduction in the level of co-activation between the hamstring and quadriceps muscles was observed during sagittal/frontal perturbations (P<0.05), with a greater reduction identified for the frontal perturbation (P<0.05). Conclusion. Fatigue alters muscle co-activation around knee joint, particularly when knee is subjected to the frontal perturbation. Key words: Reflex - Fatigue - Muscle strength. RIASSUNTO Obiettivo. La coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti del ginocchio riveste un ruolo importante nella stabilità articolare del ginocchio in diversi piani di movimento. L’affaticamento è comune dopo un esercizio fisico ad alta intensità e può influire sulla coattivazione muscolare che regola la rigidità articolare durante perturbazioni posturali inattese. Obiettivo del presente studio è stato quello di esaminare la coattivazione muscolare dei muscoli estensori e flessori del ginocchio in risposta a perturbazioni sagittali (in avanti-indietro) e frontali (mediale-laterale) prima e dopo un esercizio fisico estenuante dinamico. Metodi. I segnali EMG di superficie bipolari sono stati registrati da 14 uomini sani mediante cinque coppie di elettrodi posizionati sui muscoli estensori (vasto mediale, retto femorale e vasto laterale) e flessori (sommità mediale e laterale dei muscoli ischiocrurali) del ginocchio destro durante perturbazioni sagittali/frontali. Risultati. la forza di contrazione volontaria massima e il tempo per il fallimento nel compito motorio sono stati ridotti in maniera significativa dopo l’esercizio fisico estenuante rispetto al baseline (P<0,001). Durante le perturbazioni sagittali/frontali post-esercizio, l’attività del riflesso nei muscoli estensori del ginocchio era significativamente inferiore rispetto al baseline (P<0,05). Inoltre, è stata osservata una riduzione significativa nel livello di coattivazione tra i muscoli ischiocrurali e il muscolo quadricipite durante le perturbazioni sagittali/frontali (P<0,05), con una riduzione maggiore osservata nella perturbazione frontale (P<0,05). Conclusioni. l’affaticamento altera la coattivazione muscolare intorno all’articolazione del ginocchio, in particolare quando il ginocchio è soggetto alla perturbazione frontale. Parole chiave: Riflessi - Fatica - Forza muscolare. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 189 HEDAYATPOUR COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR C L o-activation of the knee flexor-extensor muscles play an important role in knee joint stability during routine activity of daily living and various sport activities.1 For example previous studies examined co-activation of the knee flexor-extensor muscle in sagittal plan during walking,2 jumping,3 isotonic and isokinetic knee extensions.4 These studies have all demonstrated that coactivation of muscles around knee joint would not only contribute in greater joint stiffness but would also increase and regulate the contact of knee joint surfaces to prevent joint laxity.1 In fact, during an unexpected perturbation muscular coactivation level is dependent on the cortically programmed muscle activations and reflex-supplied muscle contractions.3 Fatigue is common after high intensity exercise, most likely due to high accumulation of the metabolites within the skeletal muscle.5 After high intensity exercise an increase in the accumulation of metabolites (e.g. acid lactate, inorganic phosphate) alters proprioceptive function 6, 7 and muscle fiber membrane properties 8 within the skeletal muscle, which in turn contribute to a reduced reflexive muscular activity. Any changes in reflex activity around knee joint may impair the ability to properly activate agonist-antagonist muscle groups surrounding the knee joint. An inappropriate co-activation of agonist-antagonist muscles can impede knee stability, therefore leaving structures of the knee more vulnerable to injury during unexpected perturbations. Athletes and/or individuals are usually faced with demanding tasks during daily and sport activities that may challenge knee stability in the frontal and sagital plan. The frontal plan knee moment has been linked to a higher incidence of non-contact ACL injury,9, 10 medial knee osteoarthritis (OA) 11 and lateral compartment knee OA.12 Although, previous studies have investigated co-activation of the agonistantagonist muscles around knee joint in different planes of motion, there seems to be a lack of information about muscle co-activation in the mentioned planes of motion following fatiguing exercise. In this study, it was hypothesized that muscle coactivation elicited by frontal perturbation could be reduced to a greater extant after exercise-induced muscle fatigue. This knowledge may be useful to understand the mechanisms underlying the development of knee disorders (e.g., patella, ligament and tendon injuries) after fatiguing exercise. Therefore, the purpose of this study was to assess 190 a coattivazione dei muscoli estensori e flessori del ginocchio riveste un ruolo importante nella stabilità articolare del ginocchio durante le attività di routine della vita quotidiana e durante diversi tipi di attività sportive 1. Ad esempio, precedenti studi hanno esaminato la coattivazione dei muscoli estensori e flessori nel piano sagittale durante la camminata 2, il salto 3 e i movimenti di estensione isotonici ed isocinetici del ginocchio 4. Tali studi hanno dimostrato che la coattivazione dei muscoli intorno all’articolazione del ginocchio non solo favorisce una maggiore rigidità articolare ma aumenta e regola anche il contatto delle superfici articolari del ginocchio per prevenire la lassità articolare 1. In effetti, durante una perturbazione inattesa, il livello di coattivazione muscolare dipende dalle attivazioni muscolari programmate a livello corticale e dalle contrazioni muscolari fornite dal riflesso 3. L’affaticamento è comune dopo l’esercizio fisico a elevata intensità ed è dovuto verosimilmente all’elevato accumulo di metaboliti nei muscoli scheletrici 5. Dopo un esercizio fisico a elevata intensità, un aumento nell’accumulo dei metaboliti (ad es. acido lattico, fosfato inorganico) altera la funzione propriocettiva 6, 7 e le proprietà della membrana delle fibre muscolari 8 dei muscoli scheletrici, contribuendo di conseguenza a una ridotta attività del riflesso muscolare. Qualsiasi alterazione nell’attività del riflesso muscolare intorno all’articolazione del ginocchio può compromettere la capacità di attivare in maniera adeguata i gruppi muscolari agonisti e antagonisti intorno all’articolazione del ginocchio. Un’inadeguata coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti può ostacolare la stabilità del ginocchio, rendendo le strutture del ginocchio più predisposte agli infortuni durante perturbazioni inattese. Gli atleti e/o individui eseguono in genere compiti impegnativi durante le attività quotidiane e sportive, i quali possono ostacolare la stabilità del ginocchio nel piano frontale e sagittale. Il momento del ginocchio sul piano frontale è stato associato a una maggiore incidenza di infortuni senza contatto del LCA 9, 10, osteoartrosi (OA) del ginocchio mediale 11 e OA del compartimento laterale del ginocchio 12. Nonostante precedenti studi abbiano esaminato la coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti intorno all’articolazione del ginocchio in diversi piani di movimento, sono disponibili poche informazioni sulla coattivazione muscolare nei piani di movimento summenzionati in seguito a un esercizio fisico estenuante. Nel presente studio, è stato ipotizzato che la coattivazione muscolare provocata dalla perturbazione frontale venga ridotta in misura maggiore dopo l’affaticamento muscolare indotto dall’esercizio fisico. Tale conoscenza può essere utile per comprendere i meccanismi soggiacenti allo sviluppo dei disturbi del ginocchio (ad es. lesioni della rotula, dei legamenti e del tendi- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR co-activation of knee muscles during frontal and sagital perturbations after dynamic fatiguing exercise. HEDAYATPOUR ne) dopo un esercizio fisico estenuante. Pertanto, obiettivo del presente studio è stato quello di valutare la coattivazione dei muscoli del ginocchio durante le perturbazioni frontali e sagittali in seguito a un esercizio fisico estenuante e dinamico. Materials and methods Materiali e metodi Subjects Fourteen healthy men (mean±SD; age=23.2± 3.2 yr, body mass=73.5±6.4 kg, height=1.77±0.03 m) participated in the study. All subjects were right leg dominant and had no history of previous knee injury. The study was conducted in accordance with the Declaration of Helsinki and approved by the local ethics committee (No. 20070019). Subjects provided informed written consent before participation in the study. Protocollo dell’esercizio fisico estenuante Fatiguing Exercise Protocol A KinCom Isokinetic Dynamometer (Chattanooga, TN) was used to induce fatigue to quadriceps muscle. The subject sat comfortably on the adjustable chair of the KinCom with his hip flexed at 90° flexion. The dynamometer axis of rotation was carefully aligned with the knee center of rotation, and the right leg was secured to the lever arm with a Velcro strap. Subjects performed two maximal voluntary concentric contractions during knee extension at 60°/s. The highest recorded peak torque value for knee extension was considered as the maximal voluntary concentric contraction (MVCC). The subjects were asked to perform voluntary concentric-eccentric knee contractions at a speed of 60°/s between 90 and 170°of knee extension until exhaustion. Fatigue was defined as force below 50% MVCC for at least 3 consecutive concentric-eccentric knee contractions. Un dinamometro isocinetico KinCom (Chattanooga, TN) è stato utilizzato per indurre l’affaticamento del muscolo quadricipite. Il soggetto si è seduto in maniera confortevole sulla poltrona KinCom regolabile con l’anca flessa di 90°. L’asse di rotazione del dinamometro è stato accuratamente allineato al centro di rotazione del ginocchio e la gamba destra è stata fissata al braccio di leva con una striscia di velcro. I soggetti hanno effettuato due contrazioni concentriche volontarie massime durante l’estensione del ginocchio a 60°/s. Il più elevato valore di torsione massima registrato per l’estensione del ginocchio è stato considerato come la contrazione concentrica volontaria massima (CCVM). Ai soggetti è stato chiesto di effettuare contrazioni concentriche-eccentriche volontarie del ginocchio a una velocità di 60°/s tra 90 e 170° di estensione del ginocchio fino all’esaurimento. L’affaticamento è stato definito come una forza inferiore al 50% della CCVM per almeno 3 contrazioni concentriche-eccentriche consecutive del ginocchio. Funzionalità muscolare Muscle function In order to assess muscle fatigue, maximal knee extension and time to task failure were measured before and after dynamic fatiguing exercise. The subject was asked to perform two maximal isometric knee extensions (3-5 s in duration) on the KinCom dynamometer, in 90° - knee flexion, with 2 min of rest between contractions. The highest MVC value was used as a reference for the definition of the submaximal force level. The subjects were also asked to maintain a sub maximal sustained contrac- Vol. 66 - No. 2 Soggetti Quattordici uomini sani (media±DS; età= 23,2±3,2 anni, massa corporea=73,5±6,4 kg, altezza= 1,7±0,03 m) hanno preso parte allo studio. Tutti i soggetti avevano la gamba destra dominante e non presentavano alcuna storia clinica di precedenti infortuni del ginocchio. Lo studio è stato condotto in accordo alla Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal Comitato etico locale (n. 20070019). Prima di prendere parte allo studio i soggetti hanno fornito il loro consenso informato per iscritto. Al fine di valutare l’affaticamento muscolare, l’estensione massimale del ginocchio e il tempo per il fallimento nel compito motorio sono stati misurati prima e dopo l’esercizio fisico estenuante e dinamico. Ai soggetti è stato chiesto di effettuare due estensioni isometriche massimali del ginocchio (durata 3-5 s) sul dinamometro KinCom, in flessione di 90° del ginocchio, con 2 minuti di riposo tra le contrazioni. Il più elevato valore di contrazione volontaria massima (CVM) è stato utilizzato come riferimento per la definizione del livello di forza submassimale. Ai soggetti è stato chiesto anche di mantenere una contrazione submassimale MEDICINA DELLO SPORT 191 HEDAYATPOUR COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR tion at 50% MVC until task failure. Task failure was defined as a drop in force greater than 5% MVC for more than 5 s after strong verbal encouragement to the subject to maintain the target force. Surface EMG signals were recorded from knee flexor and extensor muscles during maximal knee force and over submaximal isometric contraction which was sustained until task failure. Visual feedback of force was provided on a screen positioned in front of the subject. sostenuta al 50% della CVM fino al fallimento nel compito motorio. Il fallimento nel compito motorio è stato definito come una perdita di forza superiore al 5% nella CVM per più di 5 secondi dopo un forte incoraggiamento verbale al soggetto per mantenere la forza target. I segnali EMG di superficie sono stati registrati dai muscoli estensori e flessori del ginocchio durante la forza massimale del ginocchio e durante la contrazione isometrica submassimale che è stata sostenuta fino al fallimento nel compito motorio. Uno schermo posizionato di fronte al soggetto ha fornito un feedback visivo della forza. EMG recording Registrazione elettromiografica Five pairs of circular (Ag–AgCl surface electrodes Ambu Neuroline, Ambu, conductive area=28 mm2) were placed in bipolar configuration (interelectrode distance=2 cm) over the knee extensor and flexor muscles. For knee extensor muscles three pairs of surface electrodes were placed on the most distal portion of the vastus medialis, vastus lateralis and rectus femoris. For the knee flexor muscles, two pairs of electrodes were also positioned on the medial (long head of biceps femoris) and lateral (semitendinosus) belly of the hamstring muscle. Before electrode placement, the skin was shaved and lightly abraded at the selected locations. Surface EMG signals obtained from five knee muscles were amplified (EMG amplifier (EMG128; LISiN-OT Bioelettronica, Turin, Italy; bandwidth of 10–500 Hz), sampled at 2048 Hz, and stored after 12-bit A/D conversion. Cinque coppie di elettrodi circolari (elettrodi di superficie Ambu Neuroline in Ag-AgCl, Ambu, area conduttiva=28mm2) sono state collocate in una configurazione bipolare (distanza interelettrodica=2 cm) sui muscoli estensori e flessori del ginocchio. Per i muscoli estensori del ginocchio, tre coppie di elettrodi di superficie sono state posizionate sulla porzione più distale del vasto mediale, del vasto laterale e del retto femorale. Per i muscoli flessori del ginocchio, due coppie di elettrodi sono state posizionate anche sul ventre mediale (capo lungo del bicipite femorale) e laterale (semitendinoso) dei muscoli ischiocrurali. Prima del posizionamento degli elettrodi, la pelle è stata rasata e raschiata leggermente nei punti selezionati. I segnali EMG di superficie ottenuti dai cinque muscoli del ginocchio sono stati amplificati (amplificatore EMG [EMG-128; LISiN-OT Bioelettronica, Torino, Italia; larghezza di banda di 10-500 Hz]), campionati a 2048 Hz e memorizzati dopo una conversione A/D a 12-bit. Perturbazioni ed EMG di superficie Perturbations and surface EMG The subject stood comfortably with equal weight on each limb, and their right limb on a movable platform. The subject’s left foot was positioned on the ground. Platform was translated 6 cm frontally (forward and backward direction) and sagittally (medial and lateral direction). Two 3-s trials were collected in which the plate was triggered to move at a random interval within the 3 s. Subjects were unaware of when the plate would be triggered to move. Surface EMG signals were recorded from the knee flexor and extensor muscles of the right limb. I soggetti hanno assunto una confortevole posizione eretta, caricando un pari peso su ciascuna gamba, e hanno posizionato la loro gamba destra su una piattaforma mobile. Il piede sinistro dei soggetti è stato posizionato sul pavimento. La piattaforma è stata spostata di 6 cm in maniera frontale (direzione in avanti e indietro) e sagittale (direzione mediale e laterale). Sono state raccolte due prove di 3 secondi nelle quali il movimento della piastra è stato azionato a un intervallo casuale entro i 3 secondi. I soggetti non erano a conoscenza di quando la piastra sarebbe stata azionata. I segnali EMG di superficie sono stati registrati dai muscoli flessori ed estensori del ginocchio destro. Analisi dei segnali Signal analysis For the time to task failure ARV and mean power frequency (MPF) was estimated from 192 Per quanto concerne il tempo per il fallimento nel compito motorio, il valore medio rettificato (average rectified value, ARV) e la frequenza media dello spettro di potenza (mean power frequency, MPF) MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR the EMG signals for epochs of 1 s., and was averaged to obtain one representative value for each 10% interval of the time to task failure. To assess the amplitude of muscle reflex activity, the ARV of individual muscles was calculated over a fixed window, which was 180 ms after the onset of plate movement (monosynaptic stretch reflex). The ARV obtained from the 180-ms epochs in two trials were averaged to obtain a representative value. Co-activation is defined as the simultaneous activation of quadriceps and hamstrings muscle and was calculated within a time window of 180 ms after the onset of plate movement using the formula of Rudolph et al., 2001.13 This equation was calculated for both forward-backward and medial-lateral perturbations for the following muscle pairs; vastus medialis-medial hamstring (VM-MH) and vastus lateralis-lateral hamstring (VL-LH). HEDAYATPOUR sono stati stimati dai segnali EMG per epoche di 1 secondo, e ne è stata calcolata la media per ottenere un valore rappresentativo per ciascun intervallo del 10% del tempo per il fallimento nel compito motorio. Al fine di valutare l’ampiezza dell’attività del riflesso muscolare, l’ARV dei muscoli individuali è stato calcolato in una finestra fissa, che era 180 ms dopo l’inizio del movimento della piastra (riflesso monosinaptico da stiramento). Per quanto concerne l’ARV ottenuto dalle epoche di 180 ms nelle due prove, ne è stata calcolata la media al fine di ottenere un valore rappresentativo. La coattivazione è definita come la simultanea attivazione del muscolo quadricipite e dei muscoli ischiocrurali ed è stata calcolata entro una finestra temporale di 180 ms dopo l’inizio del movimento della piastra utilizzando la formula di Rudolph e colleghi, 2001 13. Tale equazione è stata calcolata per le perturbazioni in avanti-indietro e mediale-laterale per le seguenti coppie di muscoli; vasto mediale-ischiocrurali mediali (VM-IM) e vasto laterale-ischiocrurali laterali (VL-IL). Analisi statistica Statistical analysis A one-way repeated-measures ANOVA was used to assess MVC and time to task failure before and after dynamic fatiguing contraction. Two-way repeated-measures ANOVA was applied to analyze the percent change of ARV and MPF over sustained contraction at 50% MVC (percent change from the first to the last epoch), with session and muscle as dependent factors. Three-way analysis of variance used to measure muscle reflex activity with muscle, perturbation direction and session as dependent factors. Moreover, two ways ANOVA was used to evaluate co-activation index with perturbation directions and sessions as dependents factors. Results One-way repeated-measures ANOVA reflected a significant reduction in MVC (F=8.6, P<0.001) and time to task failure (F=8.6, P<0.001) after fatiguing exercise. The rate of reduction over time in ARV and MPF were significantly greater during sustained contraction after fatiguing exercise (F=8.6, P<0.001). The three-way repeated measures ANOVA revealed that there was a significant reduction in reflexive muscular activity after fatiguing contraction (F=4.4, P<0.05), with a more reduction identified for medial-lateral direction as compared Vol. 66 - No. 2 Un’ANOVA a una via per misure ripetute è stata utilizzata per valutare la contrazione volontaria massima (CVM) e il tempo per il fallimento nel compito motorio prima e dopo la contrazione affaticante dinamica. L’ANOVA a due vie per misure ripetute è stata applicata per analizzare la variazione percentuale di ARV e MPF sulla contrazione sostenuta al 50% della CVM (variazione percentuale dalla prima all’ultima epoca) con la sessione e i muscoli come fattori dipendenti. L’analisi della varianza a tre vie è stata utilizzata per misurare l’attività del riflesso muscolare; i fattori dipendenti erano costituiti dal muscolo, dalla direzione di perturbazione e dalla sessione. Inoltre, l’ANOVA a due vie è stata utilizzata per valutare l’indice di coattivazione con le direzioni di perturbazione e le sessioni quali fattori dipendenti. Risultati L’ANOVA a una via per misure ripetute ha riflesso una riduzione significativa nella CVM (F=8,6, P<0,001) e nel tempo per il fallimento nel compito motorio (F=8,6, P<0,001) dopo l’esercizio fisico estenuante. Il tasso di riduzione nel tempo di ARV e MPF era significativamente maggiore durante la contrazione sostenuta dopo l’esercizio fisico estenuante (F=8,6, P<0,001). L’ANOVA a tre vie per misure ripetute ha rivelato una riduzione significativa nell’attività del riflesso muscolare dopo la contrazione affaticante (F=4,4, P<0,05) con una riduzione maggiore osservata nella direzione mediale-laterale rispetto alla direzione in avantiindietro (P<0,05). Inoltre, la coattivazione dei muscoli estensori e flessori del ginocchio era dipendente dalla sessione e dalla direzione di perturba- MEDICINA DELLO SPORT 193 HEDAYATPOUR COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR Figure 1.—Percent decrease in average rectified value of EMG (N.=14 subjects) obtained from 180-ms epochs after the onset of plate movement (averaged for three knee extensor muscles) during forward, backward, medial and lateral perturbations after fatiguing exercise. Figura 1. — Riduzione percentuale nel valore medio rettificato (ARV) dell’EMG (n=14 soggetti) ottenuto da epoche di 180 ms dopo l’inizio del movimento della piastra (effettuando una media per i tre muscoli estensori del ginocchio) durante le perturbazioni in avanti, indietro, mediale e laterale dopo un esercizio fisico estenuante. with backward- forward direction (P<0.05). Moreover, co-activation of the knee flexor and extensor muscles was dependent on session and perturbation direction (F=5.6, P<0.05). Muscle co-activation was significantly reduced after fatiguing exercise ((F=7.2, P<0.05). Reduction in muscle co-activation for medial-lateral direction was larger than forward-backward directions during post fatigue perturbations (F=3.4, P<0.05) Figures 1, 2. Discussion The study demonstrates lower values of reflexive muscular activity and significant reduction in co-activation of the agonist and antagonist muscles around knee joint during knee perturbations after dynamic fatiguing exercise. Following dynamic fatiguing exercise, medial-lateral perturbation resulted in higher reduction in co-activation level of the agonist and antagonist muscles with respect to forward- backward perturbation. The lowest coactivation level of the agonist and antagonist 194 zione (F=5,6, P<0,05). La coattivazione muscolare era significativamente ridotta dopo l’esercizio fisico estenuante (F=7,2, P <0,05). La riduzione nella coattivazione muscolare per la direzione mediale-laterale era superiore rispetto alle direzioni in avanti-indietro durante le perturbazioni postaffaticamento (F=3,4, P<0,05) (Figure 1, 2). Discussione Lo studio ha dimostrato valori inferiori per l’attività del riflesso muscolare e una riduzione significativa nella coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti intorno all’articolazione del ginocchio durante le perturbazioni del ginocchio in seguito a un esercizio fisico estenuante e dinamico. In seguito all’esercizio fisico estenuante e dinamico, la perturbazione mediale-laterale ha comportato una maggiore riduzione nel livello di coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti rispetto alla perturbazione in avanti-indietro. Il minore livello di coattivazione dei muscoli agonisti e antagonisti osservato nella direzione mediale-laterale può indicare che le strutture del ginocchio sono più vulnerabili agli infortuni durante perturbazioni inattese nel piano frontale in seguito a un esercizio fisico estenuante. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR HEDAYATPOUR Figure 2.—Coactivation indices (mean±SE, n=14 subjects) calculated within 180-ms epochs after the onset of plate movement for the following muscle pairs;vastus medialis-medial hamstring (VM-MH) and vastus lateralis- lateral hamstring (VL-LH) during forward (A), backward (B), medial (C) and lateral (D) perturbations , recorded before the fatiguing exercise (baseline) and after fatiguing exercise;*P<0.05. Figura 2. — Indici di coattivazione (media±SE, N.=14 soggetti) calcolati all’interno di epoche da 180 ms dopo l’inizio del movimento della piastra per le seguenti coppie di muscoli: vasto mediale-ischiocrurali mediali (VM-IM) e vasto laterale-ischiocrurali laterali (VL-IL) durante le perturbazioni in avanti (A), indietro (B), mediale (C) e laterale (D), registrate prima dell’esercizio fisico estenuante (baseline) e dopo l’esercizio fisico estenuante; *P<0,05. muscles observed in medial-lateral direction may indicate that structures of the knee are more vulnerable to injury during unexpected perturbations in the frontal plan following fatiguing exercise. Muscle performance MVC and time to task failure of the knee extensors were significantly reduced following dynamic fatiguing exercise. A significant reduction in maximal voluntary contraction and time to task failure observed after exercise indirectly suggests that the fatiguing exercise used in this study contributed to the reduced muscle power and physical work capacity. A force deficit after Vol. 66 - No. 2 Performance muscolare La CVM e il tempo per il fallimento nel compito motorio dei muscoli estensori del ginocchio erano significativamente ridotti in seguito all’esercizio fisico estenuante e dinamico. Una riduzione significativa nella contrazione volontaria massima e nel tempo per il fallimento nel compito motorio, osservata dopo l’esercizio fisico, suggerisce in maniera indiretta che l’esercizio fisico estenuante utilizzato nel presente studio ha contribuito alla ridotta potenza muscolare e alla ridotta capacità di lavoro fisico. Un deficit nella forza dopo l’esercizio fisico estenuante può essere spiegato da un fallimento nella trasmissione del segnale a livello dell’accoppiamento eccitazione-trasmissione 14. Nel contempo, una maggiore riduzione di ARV e MPF sulla MEDICINA DELLO SPORT 195 HEDAYATPOUR COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR fatiguing exercise can be explained by a failure in signal transmission at excitation-coupling pathways.14 Meanwhile, a higher reduction in ARV and MPF over post fatigue sustained contraction may be explained by a failure in motor unit recruitment and/or signal conduction to compensate for contractile failure 8, 15 caused by fatigue. contrazione sostenuta post-affaticamento può essere spiegata da un fallimento nel reclutamento dell’unità motoria e/o nella conduzione del segnale per compensare il fallimento contrattile 8, 15 causato dall’affaticamento. EMG and perturbations In this study we observed that the reflexive activity of muscles crossing knee joint were significantly decreased after dynamic fatiguing task. Higher reflexive muscle activity contributes to a grater joint stability as reported by previous studies.16 For example, published literature reported that frontal plan stability of the knee joint can be enhanced by reflexive responses elicited in knee muscles by stimulating periarticular medial and lateral joint structures,17 mechanical stimulation of the deep portion of the medial collateral ligament 18 and by a rapid valgus movement of the knee.19 The enhanced reflexive muscle activity has been attributed to the γ-motoneuron system which is influenced by afferent information from muscles, ligament mechanoreceptor and joint afferents.20Therefore a lower reflexive muscle activity observed after fatiguing exercise could decrease the reflexive joint stability through decreased muscle stiffness. A lower reflexive muscle activity observed after fatiguing exercise could be explained by fatigue-induced changes within the muscle. Fatigue alters the behavior of intrafusal chain and static bag fibers, which, in turn, results in a reduction in Ia afferent inflow from muscle spindles.6 Fatigue could also change force-feedback mediated by the Golgi tendon organ and thus contribute to the inhibition of spinal motor neurons.7 Moreover, the decreased reflexive muscle activity indicates that the level of co-activation between the knee extensors and flexors is altered after fatiguing exercise, which likely contributes to reduced knee joint stiffness during rapid destabilizing movements. After fatiguing exercise, medial-lateral perturbations resulted in higher reduction in reflexive muscle activity as compared with forward-backward perturbations. Previous studies demonstrated a selective co-activation of muscles based upon mechanical advantage to stabilize the knee joint in the frontal plan during isometric loads.21, 22 Additionally, similar co-activation patterns during sport-specific tasks that load the knee in the 196 EMG e perturbazioni Nel presente studio abbiamo osservato che l’attività del riflesso muscolare intorno all’articolazione del ginocchio era significativamente ridotta dopo un esercizio fisico estenuante e dinamico. Una maggiore attività del riflesso muscolare contribuisce a una maggiore stabilità articolare come riportato da precedenti studi 16. Ad esempio, la letteratura pubblicata suggerisce che la stabilità articolare del ginocchio sul piano frontale può essere potenziata mediante risposte riflessive indotte nei muscoli del ginocchio stimolando le strutture periarticolari mediali e laterali 17, con la stimolazione meccanica della componente profonda del legamento collaterale mediale 18 e mediante un rapido movimento valgo del ginocchio 19. Il potenziamento dell’attività del riflesso muscolare è stato attribuito al sistema dei motoneuroni γ, il quale è influenzato da informazioni afferenti dai muscoli, dal meccanocettore nel legamento e dalle vie afferenti dalle articolazioni 20. Pertanto, una minore attività del riflesso muscolare osservata dopo l’esercizio fisico estenuante potrebbe diminuire la stabilità articolare riflessiva attraverso una ridotta rigidità muscolare. La minore attività del riflesso muscolare osservata dopo l’esercizio fisico estenuante potrebbe essere spiegata dalle modifiche indotte dall’affaticamento all’interno del muscolo. L’affaticamento altera il comportamento delle fibre intrafusali a catena e a sacca statiche che, a sua volta, comporta una riduzione nell’afflusso afferente delle fibre di tipo Ia dai fusi neuromuscolari 6. L’affaticamento potrebbe anche cambiare il feedback della forza mediato dall’organo tendineo del Golgi e contribuire così all’inibizione dei neuroni motori spinali 7. Inoltre, la ridotta attività del riflesso muscolare indica che il livello di coattivazione tra estensori e flessori del ginocchio è alterato durante l’esercizio fisico estenuante, il quale verosimilmente contribuisce a una ridotta rigidità articolare del ginocchio durante movimenti rapidi e destabilizzanti. Dopo un esercizio fisico estenuante, le perturbazioni mediali-laterali hanno comportato una maggiore riduzione dell’attività del riflesso muscolare rispetto alle perturbazioni in avanti-indietro. Precedenti studi hanno dimostrato una coattivazione selettiva dei muscoli basata sul vantaggio meccanico per stabilizzare l’articolazione del ginocchio nel piano frontale durante carichi isometrici 21, 22. Inoltre, simili schemi di coattivazione durante compiti sportivi specifici che caricano il ginocchio nel piano frontale in- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 COACTIVATION OF THE KNEE JOINT FLEXOR AND EXTENSOR HEDAYATPOUR frontal plan indicated that, muscle co-activation is thought to be a significant control strategy employed by neural system, to counter varus/ valgus loading at the knee during dynamic tasks.23 Therefore, the lowest co-activation level of agonist and antagonist muscles observed in medial-lateral direction may indicate that structures of the knee are more vulnerable to injury during unexpected perturbations in the frontal plan following fatiguing exercise. Accordingly, researchers have reported a high incidence of non-contact anterior cruciate ligament (ACL) injuries in athletics during explosive movements such as cutting and jump-landing tasks that challenge knee stability in the frontal plan.9, 10 Rodacki et al. (2011) reported that fatigue occur in the later stages of activities and competition and act as a contributor to noncontact ACL injuries, particularly when knee is subjected to varus/valgus loading.24 dicano che la coattivazione muscolare è una significativa strategia di controllo impiegata dal sistema neurale per controbilanciare il carico in varo/valgo a livello del ginocchio durante compiti dinamici 23. Pertanto, il minor livello di coattivazione dei muscoli agonista e antagonista osservato nella direzione mediale-laterale può indicare che le strutture del ginocchio sono più vulnerabili agli infortuni durante perturbazioni inattese nel piano frontale in seguito all’esercizio fisico estenuante. Di conseguenza, i ricercatori hanno riportato un’elevata incidenza di infortuni senza contatto del legamento crociato anteriore (LCA) negli atleti durante movimenti esplosivi come le manovre di taglio e atterraggio che ostacolano la stabilità del ginocchio nel piano frontale 9, 10. Rodacki et al. (2011) hanno osservato come l’affaticamento si verifichi nelle fasi avanzate delle attività e delle competizioni, contribuendo agli infortuni senza contatto del LCA, soprattutto quando il ginocchio è soggetto a carico in varo/valgo 24. Conclusions Conclusioni Fatigue alters reflexive muscular activity and muscle co-activation around knee joint, particularly when knee is subjected to the frontal perturbation. The altered muscle co-activation in the frontal plan may expose structures of the knee joint to abnormal varus/valgus moments during exercise and may contribute to sportrelated injuries. L’affaticamento altera l’attività del riflesso muscolare e la coattivazione muscolare intorno all’articolazione del ginocchio, in particolar modo quando il ginocchio è soggetto alla perturbazione frontale. La coattivazione muscolare alterata nel piano frontale può esporre le strutture articolari del ginocchio a momenti in varo/valgo anomali durante l’esercizio fisico e può contribuire agli infortuni associati alle attività sportive. References/Bibliografia 1) Baratta R, Solomonow M, Zhou M, Letson D, D’Ambrosia R. Muscular coactivation. The role of antagonist musculature in maintaining knee joint stability. Am J Sports Med 1988;16:113-122. 2) Tseng SC, Liu W, Finley M, McQuade K. Muscle activation profiles about the knee during Tai-Chi stepping movement compared to the normal gait step. J Electromyogr Kinesiol 2007;17:372-80. 3) Kellis E, Arabatzi F, Papadopoulos C. Muscle co-activation around the knee in drop jumping using the co-contraction index. J Electromyogr Kinesiol 2003;13:22938. 4) Remaud A, Cornu C, Guével A. Agonist muscle activity and antagonist muscle co-activity levels during standardized isotonic and isokinetic knee extensions. 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E-mail: [email protected] 198 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Medical area Area medica MED SPORT 2013;66:199-209 Association between cytokine activity and body composition in highly trained athletes Associazione tra attività delle citochine e composizione corporea in atleti altamente allenati A. ZEMBROŃ-ŁACNY 1, E. ZIEMANN E. 2, A. KASPERSKA 3, P. ŻUREK 3 M. RYNKIEWICZ 3, T. RYNKIEWICZ 3, R. LASKOWSKI 2, E. HÜBNER-WOŹNIAK 4 1Department of Physical Education, Zielona Gora University, Zielona Gora, Poland of Physiology, University School of Physical Education and Sport, Gdansk, Poland 3Department of Theory and Methodics of Sport, University School of Physical Education Poznan, Poland 4Department of Biochemistry, University School of Physical Education, Warszawa, Poland 2Department SUMMARY Aim. The aim of the present study was to investigate possible changes in the plasma pro-inflammatory cytokines levels in response to an intensified training during preparatory period for the new season (preseason, December), and relation to reactive oxygen and nitrogen species (RONS) and body composition in highly trained athletes. Methods. Forty-one athletes and twenty untrained males participated in the study. Results. Plasma hydroperoxide (H2O2) and nitric oxide (NO) were elevated 2-fold in judoists and wrestlers whereas lipid peroxides (LPO) and protein carbonyls (PC) were on the same or even lower level compared to non-athletes. H2O2 significantly correlated with cytokines IL-1β and TNFα which reached the highest level in wrestlers. Free fat mass (FFM) was higher in athletes than non-athletes, and correlated with creatine kinase (r=0.619), IL-1β (r=0.610, P<0.001) and TNFα (r=0.555, P<0.001). Oppositely, fat mass (FM) was markedly lower in athletes but not correlated with any inflammatory mediators. Conclusion. The results show that physical training is typical of combat sports stimulates the generation of signal molecules H2O2 and NO as well as improves the cytokine response is associated with body composition in highly trained athletes. Key words: Hydrogen peroxide - Nitric oxide - Cytokines - Martial arts. RIASSUNTO Obiettivo. Obiettivo del presente studio è stato quello di esaminare le possibili variazioni nei livelli plasmatici di citochine proinfiammatorie in risposta a un allenamento intensificato durante il periodo preparatorio per la nuova stagione (pre-stagione, dicembre) e il rapporto con le specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto (RONS) e la composizione corporea in atleti altamente allenati. Metodi. Quarantuno atleti e venti uomini non allenati hanno preso parte allo studio. Risultati. Il perossido di idrogeno (H2O2) e l’ossido di azoto (NO) nel plasma erano superiori di due volte nei judoisti e nei lottatori mentre il livello di perossidi lipidici (PL) e carbonili proteici (CP) era uguale o inferiore rispetto ai non atleti. Lo H2O2 ha mostrato una correlazione significativa con le citochine IL-1β e TNFα, le quali hanno raggiunto il livello più elevato nei lottatori. La massa magra (free fat mass, FFM) era più elevata negli atleti rispetto ai non atleti, e ha mostrato correlazioni con la creatinchinasi (r=0,619), IL-1β (r=0,610, P<0,001) e il TNFα (r=0,555, P<0,001). Al contrario, la massa grassa (fat mass, FM) era notevolmente inferiore negli atleti, ma non mostrava correlazioni con nessun mediatore infiammatorio. Conclusioni. I risultati mostrano che l’allenamento fisico tipico degli sport da combattimento stimola la produzione delle molecole segnale H2O2 e NO migliorando al contempo la risposta delle citochine associata alla composizione corporea negli atleti altamente allenati. Parole chiave: Perossido di idrogeno - Ossido di azoto - Citochine - Arti marziali. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 199 ZEMBRON-ŁACNY T Cytokine activity and body composition he effectiveness of physical training depends on the training load, the individual toleration ability and an imbalance between the two may lead to under or over-training. One of the unique features of an exercise is that it leads to a simultaneous increase of antagonistic mediators. On the one hand, exercise elevates catabolic pro-inflammatory cytokines. On the other hand, it stimulates anabolic components such as growth factors and anti-inflammatory cytokines. If the anabolic response is stronger, exercise will probably lead ultimately to an increased muscle mass.1, 2 The growth of skeletal muscle mass is also dependent on reactive oxygen and nitrogen species (RONS). Hydroperoxide (H2O2) and nitric oxide (NO) are important signalling molecules generated during muscle contraction and are involved in the regeneration and adaptation of skeletal muscles to physical work. The compounds H2O2 and NO are produced by enzymes superoxide dismutase (SOD) and nitric oxide synthase (NOS) which are localized to the muscle sarcolemma (isoenzymes CuZnSOD and nNOS) and mitochondria (isoenzymes MnSOD and eNOS).3 The studies in human isolated muscle and myotube culture demonstrated that H2O2 and NO produced within contracting skeletal muscle are key regulators of pretranslational signalling events leading to cytokines expression.4, 5 The release of cytokines support the chemotaxis of leukocytes to injured muscle, promote the degradation of necrotic tissue, synchronize the cell cycle of the satellite cells and ultimately stimulate the muscle growth. Mackey et al.6 demonstrated that ingestion of anti-inflammatory drugs attenuates the exercise-induced in satellite cell number in endurance-trained athletes. We previously reported that TNFa reached the highest values in professional basketball players during play-off round when muscle damage were occurring.7 Nevertheless, the long-term and high level of RONS and pro-inflammatory cytokines can induce apoptosis of satellite cells and loss of muscle mass.8 The effect of inflammatory mediators on body composition has been well documented in persons with no or irregular physical activity. However, we have any information how physical extremes imposed on athletes over prolonged periods of time influence the RONS and cytokine activities. Further, whether high levels of RONS and cytokines are related to muscle damage and body composition. Therefore, the aim of the present study was 200 L ’efficacia dell’allenamento fisico dipende dal carico di allenamento e dalla capacità di resistenza individuale; uno squilibrio tra questi due elementi può condurre al sotto- o al sovra-allenamento. Una caratteristica peculiare dell’esercizio fisico è che conduce a un simultaneo aumento dei mediatori antagonisti. Da un lato, l’esercizio fisico aumenta l’effetto catabolico delle citochine proinfiammatorie; d’altro canto, esso stimola le componenti anaboliche come i fattori di crescita e le citochine antinfiammatorie. Se la risposta anabolica è più forte, l’esercizio fisico condurrà verosimilmente a un aumento della massa muscolare 1, 2. La crescita della massa muscolare scheletrica dipende anche dalle specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto (RONS). Il perossido di idrogeno (H2O2) e l’ossido di azoto (NO) sono importanti molecole segnale generate durante la contrazione muscolare e sono coinvolte nella rigenerazione e nell’adattamento dei muscoli scheletrici al lavoro fisico. I composti H2O2 e NO sono prodotti dagli enzimi superossido dismutasi (SOD) e ossido di azoto sintasi (NOS) che si trovano nel sarcolemma (isoenzimi CuZnSOD e nNOS) e nei mitocondri (isoenzimi MnSOD ed eNOS) 3. Gli studi in muscoli umani isolati e colture di miotubi hanno dimostrato che H2O2 e NO prodotti nei muscoli scheletrici durante la contrazione sono regolatori chiave degli eventi segnalatori pretrascrizionali che conducono all’espressione delle citochine 4, 5. Il rilascio delle citochine supporta la chemiotassi dei leucociti verso il muscolo lesionato, promuove la degradazione del tessuto necrotico, sincronizza il ciclo cellulare delle cellule satelliti e stimola in definitiva la crescita muscolare. Mackey et al.6 hanno dimostrato come l’assunzione di farmaci antinfiammatori attenui l’aumento del numero di cellule satelliti indotto dall’esercizio fisico negli atleti allenati alla resistenza. Abbiamo precedentemente riportato come il TNFα abbia raggiunto i valori più elevati nei cestisti professionisti durante gli incontri di play-off, quando si è verificato il danno muscolare 7. Ciononostante, l’elevato livello prolungato di RONS e citochine proinfiammatorie può indurre l’apoptosi delle cellule satelliti e la perdita di massa muscolare 8. L’effetto dei mediatori infiammatori sulla composizione corporea è stato ben documentato nelle persone che praticano una scarsa o nessuna attività fisica. Tuttavia, non disponiamo di informazioni per stabilire in che modo gli estremi fisici imposti sugli atleti per periodi di tempo prolungati influenzino l’attività di citochine e RONS o se gli elevati livelli di citochine e RONS siano associati al danno muscolare e alla composizione corporea. Pertanto, obiettivo del presente studio è stato quello di esaminare come un elevato stress MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Cytokine activity and body composition ZEMBRON-ŁACNY to examine how high physical stress followed by only short phases of recovery influence hydroperoxide, nitric oxide, pro-inflammatory cytokines concentrations and body composition during preparatory period for the new season (pre-season, December). fisico seguito da brevi fasi di recupero influenzi le concentrazioni di perossido di idrogeno, ossido di azoto, citochine proinfiammatorie e la composizione corporea durante il periodo preparatorio per la nuova stagione (pre-stagione, dicembre). Materiali e metodi Materials and methods Forty one athletes (canoeists, judoists and wrestlers; Table I) were observed during the 2-week conditioning camps, during preparatory period for the new season (pre-season, December). All athletes have regularly trained for 11-12 years and they have been members of national teams for three years. Athletes participated in training sessions two-time a day. All the details of training reported by the coaches are shown in Tables II-IV. Twenty healthy, nonsmoking and untrained males made a reference group (Table I). At the time of investigation the studied subjects avoided nutrition supplements that could interfere with immunological and pro-oxidant evaluation. All the subjects were informed of the aim of the study and were given their written consent for participation in the project. The protocol of the study was approved by the Ethics Committee at Medical University Poznan, in accordance with the Helsinki Declaration. Quarantuno atleti (canoisti, judoisti e lottatori; Tabella I) sono stati osservati durante i ritiri di allenamento di 2 settimane, nel periodo preparatorio per la nuova stagione (prestagione, dicembre). Tutti gli atleti si allenavano regolarmente da 11-12 anni ed erano stati membri delle nazionali per tre anni. Gli atleti hanno preso parte alle sessioni di allenamento due volte al giorno. Tutti i dettagli sull’allenamento riportati dagli allenatori sono mostrati nelle Tabelle II-IV. Venti soggetti di sesso maschile, sani, non fumatori e non allenati, hanno costituito un gruppo di riferimento (Tabella I). Al momento dello studio i soggetti esaminati hanno evitato l’assunzione di integratori nutrizionali che avrebbero potuto interferire con la valutazione immunologica e pro-ossidante. Tutti i soggetti sono stati informati sull’obiettivo dello studio e hanno fornito il loro consenso informato scritto per prendere parte al progetto. Il protocollo dello studio è stato approvato dal Comitato Etico della Facoltà di Medicina dell’Università di Poznan, in accordo alla Dichiarazione di Helsinki. Composizione corporea Body composition Body mass (BM) and body composition were estimated using a bioelectrical impedance floor scale (Tanita Body Composition Analyser BC418MA, Japan) calibrated prior to each test session. Using a one frequency of current 50 kHz Tanita accurately measured the amount of body water and body composition including fat mass (FM) and free fat mass (FFM). One hour following a light breakfast, participants voided their bladder and bowels and, clad only in briefs, underwent duplicate measures while in the standing position recommended by the manufacturer guidelines. La massa corporea (MC) e la composizione corporea sono state stimate utilizzando una bilancia impedenziometrica da terra (analizzatore della composizione corporea Tanita BC-418MA, Giappone) calibrata prima di ogni sessione di test. Utilizzando una frequenza di corrente di 50 kHz, Tanita ha accuratamente misurato la quantità di acqua corporea e la composizione corporea, incluse la massa grassa (fat mass, FM) e la massa magra (free fat mass, FFM). Un’ora dopo una leggera colazione, i partecipanti hanno vuotato la loro vescica e il loro intestino e, vestiti solamente di slip, sono stati sottoposti a misurazioni duplicate nella posizione eretta raccomandata dalle linee guida del produttore. Blood sampling Campioni ematici Blood samples were collected during the second week of conditioning camp, from the elbow vein to single-use containers with an anticoagulant (EDTAK2), between 7.00 and 8.00 a.m. after anthropometric measurements. After collection the samples were immediately placed I campioni ematici sono stati raccolti dalla vena del gomito durante la seconda settimana del ritiro di allenamento, in contenitori monouso con un anticoagulante (EDTAK2) tra le 7.00 e le 8.00 del mattino dopo le misure antropometriche. Dopo la raccolta i campioni sono stati collocati immedia- Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 201 ZEMBRON-ŁACNY Cytokine activity and body composition in 4 oC temperature and centrifuged at 3000 g and 4 oC for 10 min. Aliquots of plasma were stored at -80 oC until assayed. tamente a una temperatura di 4 °C e centrifugati a 3000 g per 10 minuti a 4 °C. Aliquote di plasma sono state conservate a -80 °C fino al dosaggio. Reactive oxygen and nitrogen species Specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto Plasma hydroperoxide (H2O2) and nitric oxide (NO) concentrations were determined by using Oxis Research kit (USA). NO and H2O2 were measured immediately after plasma collection. H2O2 and NO detection limits were 6.25 and 0.5 µmol/L, respectively. The intra-assay coefficient of variation (CV) for the H2O2 kit and for the NO kit it were <10%. Plasma lipid peroxides (LPO) and protein carbonyls (PC) concentrations, as markers of RONS activity, were determined by using Oxis Research kit (USA) and Alexis immune-assay kit (USA). LPO and PC detection limits were 0.1 nmol/mL. The intra-assay coefficient of variation (CV) for the LPO kit and for the PC kit it were <10%. Le concentrazioni di perossido di idrogeno (H2O2) e ossido di azoto (NO) nel plasma sono state determinate utilizzando il kit di ricerca Oxis (USA). NO e H2O2 sono stati misurati immediatamente dopo la raccolta del plasma. I limiti di rilevazione per H2O2 e NO erano pari rispettivamente a 6,25 e 0,5 µmol/l. Il coefficiente di variazione (CV) intrasaggio per il kit H2O2 e il kit NO era <10%. Le concentrazioni plasmatiche di perossidi lipidici (PL) e carbonili proteici (CP), come marcatori dell’attività delle RONS, sono state determinate utilizzando il kit di ricerca Oxis (USA) e il kit di immunodosaggio Alexis (USA). I limiti di rilevazione per PL e CP erano pari a 0,1 nmol/ml. Il coefficiente di variazione (CV) intra-saggio per il kit PL e il kit CP era <10%. Citochine pro-infiammatorie Proinflammatory cytokines Plasma interleukin-1β (IL-1β) and tumour necrosis factor (TNFα) levels were determined by enzyme immunoassay methods using commercial kits (R&D Systems, USA). Detection limits for IL-1β and TNFα were 0.023 and 0.038 pg/mL, respectively. The average intra-assay coefficient of variation (CV) was <8.0% for all cytokines. I livelli plasmatici di interleuchina-1β (IL-1β) e fattore di necrosi tumorale alfa (TNFα) sono stati determinati attraverso dei saggi immunoenzimatici utilizzando kit commerciali (R&D Systems, USA). I limiti di rilevazione per IL-1β e TNFα erano pari rispettivamente a 0,023 e 0,038 pg/ml. Il coefficiente di variazione (CV) intrasaggio medio era <8% per tutte le citochine. Danno muscolare Muscle damage Plasma total creatine kinase (CK) activity was used as a marker of sarcolemma disruption and was evaluated by using commercially available reagents and Dr Lange analyser (Germany) at a temperature of 20-25 oC. The CK activity has been measured immediately after plasma collection for the consecutive days of the conditioning camps. At peak CK activity, the levels of H2O2, NO, LPO and PC were evaluated. Analisi statistica Statistical analysis Statistical calculations were performed using STATISTICA 9.0. Statistical significance was assessed by one-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s HSD post hoc test. Associations among measured parameters were analyzed using Pearson’s linear regression (coefficient, r). Statistical significance was set at P<0.05. Results are expressed as mean and standard deviation (x ± SD). 202 L’attività della creatinchinasi (CK) totale nel plasma è stata utilizzata come marcatore della rottura del sarcolemma ed è stata valutata utilizzando reagenti commercialmente disponibili e l’analizzatore Dr Lange (Germania) a una temperatura di 20-25 °C. L’attività della CK è stata misurata immediatamente dopo la raccolta del plasma per i giorni consecutivi del ritiro di allenamento. All’attività di picco della CK, sono stati valutati i livelli di H2O2, NO, PL e CP. I calcoli statistici sono stati effettuati utilizzando il software STATISTICA 9.0. La significatività statistica è stata valutata mediante l’analisi della varianza a una via (ANOVA) e il test post-hoc HSD di Tukey. Le associazioni tra i parametri misurati sono state analizzate utilizzando la regressione lineare di Pearson (coefficiente, r). La significatività statistica è stata accettata a P<0,05. I risultati sono espressi come media e deviazione standard (x ± DS). MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Cytokine activity and body composition ZEMBRON-ŁACNY Results Risultati Body composition Composizione corporea Non-athletes and athletes have shown a body weight, height and body mass index on similar level. Significant changes concerned the body composition particularly in wrestlers who have demonstrated 2-fold smaller a percentage fat content (FAT %) and fat mass (FM) compared to non-athletes. Free fat mass (FFM) was, on average, by 20% higher in judoists and wrestlers than canoeists and non-athletes (Table I). The main observation our study are correlations between FFM and inflammatory mediators such as IL-1β and TNFα but a lack of similar relations with FM (Figures 1, 2). I non atleti e gli atleti hanno presentato simili valori di peso corporeo, altezza e indice di massa corporea. Variazioni significative hanno interessato la composizione corporea, in particolare nei lottatori che hanno presentato un contenuto percentuale di grasso (FAT %) e una massa grassa (FM) inferiori di due volte rispetto ai non atleti. La massa magra (FFM) era in media del 20% maggiore nei judoisti e nei lottatori rispetto ai canoisti e ai non atleti (Tabella I). I principali riscontri del nostro studio sono le correlazioni tra FFM e mediatori infiammatori come IL-1β e TNFα, ma anche un’assenza di relazioni simili con la FM (Figura 1, 2). Table I.—Anthropometric characteristic and ��������������������������������������������������������������� body composition of ���������������������������������������������� non-athletes, canoeists, judoists and wrestlers (mean ± SD). Tabella I. — Caratteristiche antropometriche e composizione corporea di non atleti, canoisti, judoisti e lottatori (media ± DS). Non-athletes N.=20 Age (years) Height (cm) Weight (kg) BMI (kg/m2) FAT (%) FM (kg) FFM (kg) Canoeists N.=11 22.5±1.7 176.3± 5.1 73.5±7.7 23.6±1.9 14.8±4.3 11.1±4.2 62.4±4.9 20.9±1.2 177.6±7.3 77.4±8.2 24.6±1.8 12.7±2.7 10.0±3.0 68.2±5.5 Judoists N.=11 Wrestlers N.=19 22.1±2.5 182.1±4.5 83.8±8.3 25.2±1.5 10.0±3.3 8.5±3.7 75.3±5.7* 22.3±3.7 176.5±8.8 79.8±19.1 25.4±4.6 7.7±4.4* 6.9±6.3* 73.0±13.7* BMI: body mass index, FM: fat mass, FFM: fat-free mass. *indicates statistically significant differences (P<0.05) non-athletes vs. athletes. *indica differenze statisticamente significative (P<0,05) tra non atleti vs atleti. Riposo: riposare o seguire le lezioni universitarie. b. FFM = 59.446 + 9.8838 * IL-1 β r = 0.610,P<0.001 a. FFM kg = 58.902 + 0.02400 * CK .U l-1 r = 0.619,P<0.001 110 110 100 100 90 90 80 80 FFM (kg) FFM (kg) 70 60 50 -200 A 70 60 0 200 400 600 CK (U. l-1) 800 1000 1200 1400 50 B 0 1 2 3 IL-1β (pg . ml-1) Figure 1.—Relationship between free fat mass (FFM), creatine kinase (CK:A) and interleukin 1b (IL-11b) in nonathletes and athletes Figura 1. — Relazioni tra massa magra (FFM) e creatinchinasi (A) interleuchina 1β (B) e fattore di necrosi tumorale α (C) nei non atleti e negli atleti. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 203 ZEMBRON-ŁACNY Cytokine activity and body composition Table II.—Training program in canoe. Tabella II. — Programma di allenamento in canoa. a.m. 10:00-12:00 Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Training intensity (% HRmax) Rest Training B Training D Rest blood collection Training F Training H Training J p.m. 16:00-18:00 Training intensity (% HRmax) Training A 70-80 (paddling) 70-80 Individually 80-90 80-90 Training C Training E Rest 70-80 Individually 70-80 Training G Training I Rest Individually Individually Training A: Paddling on the kayak or canoe ergometer 2 x 20 min, rest between repeats 5 min and training maximal strength 90 min with weight 80-100 % maximum Training B: Running or paddling on the kayak or canoe ergometer 4 x 10 min, rest between repeats 5 minutes Training C: Swimming 5 x 300 m, rest between repeats 5 minutes Training D: Paddling on the kayak or canoe ergometer 8 x 5 min, rest between repeats 5 minutes Training E: Strength training-Body Building, time 90 minutes, weight 60-80 % maximum Training F: Distance running for 60 minutes Training G: Strength training, Circuit training, 5 series in 10 -12 minutes per one, rest between series 5 min. Training H: Gymnastics exercises and sports games in 90 minutes Training I: Strength endurance, 5 series-2 exercises in series, time of 1 exercise-2 minutes, rest between series 8 minutes Training J: Paddling on the kayak or canoe ergometer 3 x 30 minutes, rest between exercises 5 minutes Table III.—Training program in judo. Tabella III. — Programma di allenamento nel judo. a.m. 11:00-12:00 Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Rest Training B Training C Rest blood collection Training B Training C Rest Training intensity (% HRmax) p.m. 17:30-19:00 Training intensity (% HRmax) 100-120 50-60 Training A Training A Training D 50-60 70-80 70-100 Training A 40-50 Training A Training D Rest 70-80 70-100 100-120 50-60 Rest: Take a rest or attend the lectures; Training A: Judo training for practice (technique and tactics); Training B: Interval training consisted of sprint running (4x 50 m, 4x 100m, 2 x 200m and jogging, rest between each repetition was 1min, 3min, 3min appropriately and 10 min rest between series); Training C: Distance running for 30 minutes; Training D: Judo training for practice (Randori-combat training 5min x 10, rest between series 2 min) Muscle damage Danno muscolare The measurement of CK activity, as a marker of muscle damage induced by exercise, has shown significant differences between welltrained subjects and non-athletes (Table V). CK activity was the highest in judoists and wrestlers, and the lowest in non-athletes. CK highly correlated with IL-1b (r=0.625, P<0.05) and TNFa (r=0.725, P<0.05) as well as free fat mass (Figure 1A). This suggests that an increase in CK simultaneous with pro-inflammatory cytokines could be a marker of a normal reconstruction of muscle after intense training and adaptation to physical exercise. La misurazione dell’attività della CK, quale marcatore del danno muscolare indotto dall’esercizio fisico, ha mostrato differenze significative tra i soggetti altamente allenati e i non atleti (Tabella V). L’attività della CK era superiore nei judoisti e nei lottatori ma era minore nei non atleti. La CK ha mostrato un’elevata correlazione con IL-1β (r=0,625, P<0,05) e TNFα (r=0,725, P<0,05) oltre che con la massa magra (Figura 1A). Ciò suggerisce che un aumento nella CK, parallelamente alle citochine proinfiammatorie, potrebbe essere un marcatore di una normale ricostruzione del muscolo dopo un allenamento intenso e l’adattamento all’esercizio fisico. 204 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Cytokine activity and body composition ZEMBRON-ŁACNY Table IV.—Training program in wrestling (Greco-Roman). Tabella IV. — Programma di allenamento nella lotta (greco-romana). Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday a.m. 11:00-13:00 Training intensity (% HRmax) p.m. 17:00-19:00 Training intensity (% HRmax) Training A Training A Training B Training A Training A blood collection Training B Training D 60-70 80-90 70-80 70-80 90-100 Training C Training A Training E Training C Training A 70-80 70-80 70-80 80-90 Training E Rest 80-90 70-80 Training A: Wrestling training for practice-improving techniques and tactics; fighting, jumping rope: 3 min. rest after each 20 min practice; Training B: Cross-country skiing-3x30 min; rest 5 min. between each effort; Training C: Strength training with partner-squats, deflections of the arms, strokes, jumping, hops: 3 x20 x 3 series; 3 min. rest after each series; Training D: Running-running 800 m, multi-strokes on one leg and on two legs: each 3x6, running 800 m; Training E: Wellness, sauna, massage. Table V.—Muscle damage, reactive oxygen and nitrogen species (RONS) and markers of RONS activity (mean ± SD). Tabella V. — Danno muscolare, specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto (RONS) e marcatori dell’attività delle RONS (media ± DS). Non-athletes CK (U/L) H2O2 (µmol/L) NO (µmol/L) LPO (nmol/mL) PC (nmol/mL) 162±77 5.51±1.06 26.35±3.12 2.90±0.50 5.86±0.81 Canoeists 250±89 7.01±1.84* 40.24±8.30* 1.99±0.26* 5.06±0.84 Judoists 748±257* 11.35±2.76* 34.26±3.50* 2.95±0.24 3.25±0.70* Wrestlers 525±102* 12.57±3.61* 33.94±6.31* 2.56±0.65 5.09±0.94 CK: creatine kinase; H2O2: hydroperoxide; NO: nitric oxide; LPO: lipid peroxides; PC: protein carbonyls. * indicates statistically significant differences (P<0.05) non-athletes vs. athletes. *indica differenze statisticamente significative (P<0,05) tra non atleti vs atleti. Reactive oxygen and nitrogen species Specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto The NO and H2O2 concentrations were significantly elevated in athletes (Table V). H2O2 was the highest in wrestlers whereas NO was the highest in canoeists. H2O2 correlated with IL-1β (r=0.687, P<0.001) and TNFα (r=0.716, P<0.001). Interestingly, LPO and PC concentrations were on the same or even lower level in athletes compared to non-athletes which means that high level of H2O2 and NO is not tantamount to an increase of lipid peroxidation and protein carbonylation. Le concentrazioni di perossido di idrogeno (H2O2) e ossido di azoto (NO) erano significativamente elevate negli atleti (Tabella V). Lo H2O2 era più elevato nei lottatori mentre il NO era più elevato nei canoisti. Lo H2O2 ha mostrato una correlazione con IL-1β (r=0,687, P<0,001) e TNFα (r=0,716, P<0,001). È interessante notare come le concentrazioni di perossidi lipidici (PL) e carbonili proteici (CP) fossero uguali o persino inferiori negli atleti rispetto ai non atleti, il che significa che un elevato livello di H2O2 e NO non equivale a un aumento della perossidazione lipidica e della carbonilazione proteica. Pro-inflammatory cytokines Citochine pro-infiammatorie The highest concentrations of proinflammatory cytokines were observed in combat sports i.e. judoists and wrestlers who also demonstrated the highest level of muscle damage and free fat mass (Tables I, V; Figure 2). IL-1β and TNFα were markedly higher in judoists and Le più elevate concentrazioni di citochine proinfiammatorie sono state osservate negli atleti degli sport da combattimento, cioè judoisti e lottatori, che hanno presentato anche il più elevato livello di danno muscolare e massa magra (Tabelle I e V, Figura 2). IL-1β e TNFα erano significativamente più elevati Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 205 ZEMBRON-ŁACNY Cytokine activity and body composition 6 c. FFM = 61.291 + 2.7944 * TNF α r = 0.555,P<0.001 IL-1ß 110 * TNF? 5 100 * 4 (pg . ml-1 ) 90 80 3 FFM (kg) 70 2 60 1 50 A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TNFα (pg . ml-1) B * * * 0 NON-ATHLETES CANOEISTS JUDOISTS WRESTLERS Figure 2.—Relationship between free fat mass (FFM) and tumor necrosis factor a (TNF a: A) as well as changes in pro-inflammatory cytokines (b) *significally different (P<0.05) compared to non-athletes. Figura 2. — Relazione tra massa magra (FFM) e fattore di necrosi tumorale a (TNF a A); e cambiamenti nelle citochine proinfiammatorie; *significativamente diverso (P<0,05) rispetto ai non atleti. wrestlers than in another subjects. In canoeists, IL-1β and TNFα were similar to values observed in non-athletes. This shows that type of sport discipline and training load markedly effect on inflammatory response. IL-1β and TNFα directly correlated with free fat mass (Figure 1B, 2A). nei judoisti e nei lottatori rispetto agli altri soggetti. Nei canoisti, i livelli di IL-1β e TNFα erano simili a quelli osservati nei non atleti. Ciò dimostra che il tipo di disciplina sportiva e il carico di allenamento hanno un effetto significativo sulla risposta infiammatoria. IL-1β e TNFα hanno mostrato una correlazione diretta con la massa magra (Figura 1B, 2A). Discussion Discussione Disruption of the myofiber integrity is reflected by increased plasma level of muscle proteins, such as creatine kinase, myoglobin, lactate dehydrogenase, troponin etc. In human and animal models, increased CK is observed after mechanical stress (e.g., extensive physical exercises) and in the course of muscle degenerative diseases.9 The muscle damage attract neutrophils and macrophages to the site of injury which contribute to the degradation of damaged tissue by release the pro-inflammatory cytokines.10 Athletes, as a rule, have higher plasma CK activity than nonathletes because of the regular strain imposed by training on their muscles. In the present study, CK was the highest in judoists who participated in especially high intensity training called randori. This type of training protocol has been commonly used in professional judo to the preparations for the participation in tournaments. Moreover, in judoists and wrestlers, the high activity of CK was accompanied by high concentration of IL-1β and TNFa. CK activity highly correlated with cytokines’ concentrations and free fat mass. This suggests the muscle damage to be the necessary com- 206 La distruzione dell’integrità delle miofibre è confermata da aumentati livelli plasmatici di proteine muscolari come creatinchinasi, mioglobina, lattato deidrogenasi, troponina ecc. Nei modelli umani e animali, è stato osservato un aumento della CK dopo lo stress meccanico (ad es. esercizi fisici intensi) e nel corso di malattie muscolari degenerative 9. Il danno muscolare attrae i neutrofili e i macrofagi verso il sito della lesione, contribuendo alla degradazione del tessuto danneggiato mediante il rilascio delle citochine proinfiammatorie 10. Di norma, gli atleti presentano una maggiore attività della CK nel plasma rispetto ai non atleti a causa del regolare stiramento imposto dall’allenamento sui muscoli. Nel presente studio, la CK era più elevata nei judoisti che hanno partecipato a un tipo di allenamento particolarmente intenso chiamato randori. Tale protocollo di allenamento è comunemente utilizzato nel judo professionistico quale preparazione per la partecipazione alle gare. Inoltre, nei judoisti e nei lottatori, l’elevata attività della CK era accompagnata da un’elevata concentrazione di IL-1β e TNFα. L’attività della CK ha mostrato un’elevata correlazione con le concentrazioni di citochine e con la massa magra. Ciò suggerisce che il danno muscolare sia MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Cytokine activity and body composition ZEMBRON-ŁACNY ponent generating an increased inflammatory activity and changes in body composition in athletes. The presence of muscle injury impacted on NO and H2O2 levels, which were higher in athletes than non-athletes. Ji et al.11 and Lima et al.12 demonstrated that H2O2 and NO are generated by contracting skeletal muscle and are involved in transcriptional control through redox modification or nitrosation of transcription factors which induce the expression of many molecules e.g. cytokines. Additionally, cytokines IL-1β and TNFα enhance H2O2 production whereby amplify the signal transduction to cell nucleus.13 According to Scheele et al.14 H2O2 and NO generation as well as cytokine synthesis during exercise represent important mechanisms in muscle regeneration and training adaptation. The relations between RONS generation and cytokine response observed in isolated human muscle and myotube culture were expressed in blood as the correlations between H2O2, IL-1b and TNFα. It appears very striking that high level of NO and H2O2 in athletes was not accompanied by high level of peroxidation and carbonylation. The similar results were previously obtained by Mena et al.15 and Metin et al.16 in professional cyclists and soccer players. Further, Sentürk et al.16 established that oxidative damage take place in non-athletes but not in trained animals, and Oztasan et al.18 confirmed that physical training is useful to prevent acute exhaustive exercise-induced oxidative stress by upregulating of the antioxidant system. Our results demonstrate that the elevated production of H2O2 and NO is not tantamount to oxidative damage but it can be essential for the synthesis of the cytokines which contribute to the regeneration of skeletal muscle. However, the role of IL-1β and TNFα in muscle regeneration still has not been fully explored. It has been observed that after IL-1β stimulation the total of protein synthesized does not increase, but rather synthesis of the acute phase proteins is favored.19 Another study has found that in response to exercise stimulation of synthesis of some acute phase proteins occurs, which may be a mechanism whereby nitrogen resulting from muscle protein breakdown is spared.20 A study by Tayek has shown that TNFα has significant short- and long-term effects on protein synthesis.21 Earlier work demonstrated that Vol. 66 - No. 2 un componente necessario che genera un aumento dell’attività infiammatoria e causa variazioni nella composizione corporea degli atleti. La presenza del danno muscolare ha influenzato i livelli di NO e H2O2, che erano più elevati negli atleti rispetto ai non atleti. Ji et al.11 e Lima et al.12 hanno dimostrato che H2O2 e NO sono generati dai muscoli scheletrici durante la contrazione e sono coinvolti nel controllo trascrizionale mediante modifiche redox o nitrosazione dei fattori di trascrizione che inducono l’espressione di numerose molecole, tra cui le citochine. Inoltre, le citochine IL-1β e TNFα potenziano la produzione di H2O2, mediante la quale amplificano la trasduzione del segnale verso il nucleo cellulare 13. Secondo Scheele et al. 14 la generazione di H2O2 e NO, oltre che la sintesi delle citochine durante l’esercizio fisico, rappresentano importanti meccanismi nella rigenerazione muscolare e nell’adattamento all’allenamento. Le relazioni tra generazione delle RONS e risposta delle citochine osservate in muscoli umani isolati e colture di miotubi erano espresse nel sangue come correlazioni tra H2O2, IL-1β e TNFα. È emerso chiaramente che un elevato livello di NO e H2O2 negli atleti non è accompagnato da un elevato livello di perossidazione e carbonilazione. Risultati simili erano stati precedentemente riportati da Mena et al.15 e Metin et al.16 in ciclisti e calciatori professionisti. Inoltre, Sentürk et al.16 hanno osservato come il danno ossidativo si verifichi nei non atleti ma non in animali allenati, e Oztasan et al.18 hanno confermato che l’allenamento fisico è utile per prevenire lo stress ossidativo acuto indotto dall’esercizio fisico intenso mediante la up-regolazione del sistema antiossidante. I nostri risultati dimostrano che l’elevata produzione di H2O2 e NO non è equivalente al danno ossidativo ma può essere essenziale per la sintesi delle citochine che contribuiscono alla rigenerazione del muscolo scheletrico. Tuttavia, il ruolo di IL-1β e TNFα nella rigenerazione muscolare non è ancora stato esplorato a fondo. È stato osservato che dopo la stimolazione della IL-1β, il totale delle proteine sintetizzate non aumenta, ma piuttosto viene favorita la sintesi delle proteine della fase acuta 19. Un altro studio ha osservato che, in risposta alla stimolazione dell’esercizio fisico, si verifica la sintesi di alcune proteine della fase acuta e questo può essere un meccanismo per mezzo del quale l’azoto derivante dalla scissione delle proteine muscolari viene risparmiato 20. Uno studio condotto da Tayek ha mostrato come il TNFα abbia significativi effetti a lungo e breve termine sulla sintesi proteica 21. Precedenti lavori hanno dimostrato che il TNFα può MEDICINA DELLO SPORT 207 ZEMBRON-ŁACNY Cytokine activity and body composition TNFα can reduce weight gain and enhance muscle catabolism.22 In other study, a 50 µg subcutaneous dose of TNFα was shown to acutely alter amino acid transport with an early catabolic and later anabolic effect.23 The suppression of TNFα synthesis by using anti-inflammatory drug delays muscle restoration, but an excessive IL-1β and TNFα release may be responsible for the aetiology of overtraining.6, 24 In our study, TNFα level was close to the value observed by Main et al.24 but IL-1β was 92-fold lower in judoists and wrestlers than athletes participated in Main’s study. The measurement of both pro- and anti-inflammatory cytokines within a population of athletes during training has not been widely reported.7, 24, 25 Nowadays, it is known that proinflammatory cytokines are elevated in sport activity and are dependent on sport discipline but we still have not any information what level of pro-inflammatory cytokines is appropriate for athletes. Further, what level of cytokines could indicate an exercise overloading or an increased risk of overtraining. We suggest that athletes who undergo intensive training should be monitored in order to establish the optimal level of inflammatory mediators. An important finding of our study was the integration of cytokine response with body composition. The high FFM and low FM in combat sport was accompanied by high level of IL-1β and TNFα. This is opposite to observations carried out in obese people where fat gain is evidently related with an increase in pro-inflammatory signals from adipose tissue. These signals in turn may be responsible for further increase in weight and body fat. This is called a vicious circle where fat begets more fat, and inflammation leads to health deterioration.26, 27 These results indicate that IL-1β and TNFα play various roles dependent on the physical activity. In athletes, IL-1β and TNFα can be molecules that stimulate favourable changes in body composition but in non-active and obese people, they can increase fat accretion. ridurre l’aumento di peso e potenziare il catabolismo muscolare 22. In un altro studio, una dose sottocutanea di 50 µg di TNFα si è dimostrata in grado di alterare in maniera notevole il trasporto degli aminoacidi, con un iniziale effetto catabolico e un successivo effetto anabolico 23. La soppressione della sintesi di TNFα causata da un farmaco antinfiammatorio ritarda la rigenerazione muscolare, ma un eccessivo rilascio di IL-1β e TNFα può essere responsabile dell’etiologia di sovrallenamento 6, 24. Nel nostro studio, il livello di TNFα era simile a quello osservato da Main et al. 24 ma il livello di IL-1β era 92 volte più basso nei judoisti e nei lottatori rispetto agli atleti che hanno partecipato allo studio di Main. La misurazione delle citochine pro- e anti-infiammatorie all’interno di una popolazione di atleti durante l’allenamento non è stata ampiamente riportata 7, 24, 25. Al giorno d’oggi, è noto che le citochine proinfiammatorie sono elevate nell’attività sportiva e dipendono dal tipo di disciplina sportiva, ma non disponiamo ancora di informazioni su quale sia il livello di citochine proinfiammatorie appropriato per gli atleti. Non è neanche noto quale livello di citochine possa indicare un sovraccarico di esercizio fisico o un aumento del rischio di sovrallenamento. Suggeriamo che gli atleti che effettuano allenamenti intensivi siano monitorati al fine di stabilire il livello ottimale di mediatori infiammatori. Un importante riscontro del nostro studio è stata l’integrazione della risposta delle citochine con la composizione corporea. L’elevata FFM e la bassa FM negli sport da combattimento erano accompagnate da un elevato livello di IL-1β e TNFα. Ciò contraddice le osservazioni effettuate sulle persone obese, dove l’acquisizione di adipe è evidentemente associata a un aumento dei segnali proinfiammatori dal tessuto adiposo. Tali segnali possono a loro volta essere responsabili dell’ulteriore aumento di peso e adipe corporei. Si tratta di un circolo vizioso in cui l’adipe genera altro adipe e l’infiammazione conduce al deterioramento della salute 26, 27. Tali risultati indicano che IL-1β e TNFα rivestono diversi ruoli dipendenti dall’attività fisica. Negli atleti, IL-1β e TNFα possono essere molecole che stimolano alterazioni positive nella composizione corporea; ciò però non si verifica nelle persone inattive e obese, nelle quali possono aumentare l’accumulo di adipe. Conclusions Conclusioni Based on these results, we conclude that both RONS generation and the inflammation activity are necessary to induce the changes in body composition through increase in free fat mass in highly trained athletes. However, the Sulla base di tali risultati, abbiamo concluso che la generazione delle RONS e l’attività infiammatoria siano meccanismi necessari per indurre alterazioni nella composizione corporea attraverso l’aumento della massa magra negli atleti altamente allenati. 208 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Cytokine activity and body composition ZEMBRON-ŁACNY issue how long an elevated level of pro-inflammatory cytokines should maintain to cause an adaptation to intense exercise requires further study. References/Bibliografia 1) Nemet D, Eliakin A. Growth hormone-insulin-like growth factor-1 and inflammatory response to a single exercise bout in children and adolescents. Med Sport Sci 2010;55:141-55. 2) Roubenoff R. 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Funding.—This study was supported by a grant NNZ705282 from the Ministry of Science and Higher Education and by a science grant from University School of Physical Education Poznan, Poland. Received on July 5, 2012 - Accepted for publication on May 20, 2013. Corresponding author: A. Zembroń-Łacny, Department of Physical Education, University Zielona Gora, Wyspianskiego 58, 65-178 Zielona Gora, Poland. E-mail: [email protected] Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 209 MED SPORT 2013;66:211-21 Anthropometric and motor characteristics of Brazilian Futsal athletes at state level Caratteristiche antropometriche e motorie degli atleti brasiliani di futsal di livello nazionale L. VIDAL ANDREATO 1, 2, J. V. DEL CONTI ESTEVES 1, E. ALVES DE SOUZA 1, B. H. MAGNANI BRANCO 1, V. LEME GONÇALVES PANISSA 2, S. M. FRANZÓI DE MORAES 1 2Sport 1Human Physiology Department, State University of Maringá, Maringá, Brazil Department, School of Physical Education and Sport, University of São Paulo, São Paulo, Brazil SUMMARY Aim. The present study aims to evaluate the body composition, aerobic power, strength and muscular endurance, agility and flexibility of Futsal athletes. Methods. The study consisted of 15 adult male athletes, participating in a championship at state level. After the battery of tests which the athletes were submitted to, evidence revealed a low percentage of body fat (7±5.7%), above average aerobic power (54.2±4.1 mL/kg/min), abdominal (53±10 repetitions) and superior limbs (38±14 repetitions) muscular endurance which can be classified as excellent, above average flexibility (38±7 cm), and horizontal jump (226±10 cm) and agility (9.3±0.3) compatible with evidence in other studies involving Futsal athletes. Results. In the vertical jump test (42±8 cm) the results for the sample were lower than the majority of studies with athletes of the same sport. Conclusion. These data can be of assistance in understanding physical and physiological aspects of this sport and aid coaches in the selection of new Futsal athletes. Key words: Physical examination - Fitness - Athletic performance. RIASSUNTO Obiettivo. Scopo del presente studio è stato quello di valutare la composizione corporea, la potenza aerobica, la forza e la resistenza muscolari, l’agilità e la flessibilità degli atleti di futsal. Metodi. Allo studio hanno preso parte 15 atleti adulti di sesso maschile partecipanti a un campionato di futsal di livello nazionale. Dopo la batteria di test ai quali sono stati sottoposti gli atleti, i risultati hanno mostrato una bassa percentuale di adipe corporeo (7±5,7%), una potenza aerobica superiore alla media (54,2±4,1 ml/kg/min), una resistenza dei muscoli addominali (53±10 ripetizioni) e degli arti superiori (38±14 ripetizioni) che può essere giudicata eccellente, una flessibilità superiore alla media (38±7 cm) e un salto in lungo (226±10 cm) e un’agilità (9,3±0,3) compatibili con i risultati di altri studi condotti su atleti di futsal. Risultati. Nel test del salto in alto (42±8 cm) i risultati del campione erano inferiori rispetto alla maggior parte degli studi condotti su atleti di futsal. Conclusioni. Tali dati possono aiutare a comprendere gli aspetti fisici e fisiologici di tale disciplina sportiva, aiutando gli allenatori a selezionare nuovi atleti di futsal. Parole chiave: Valutazione fisica - Forma fisica - Performance atletica. F utsal has become one of the world’s most popular sports in the last few decades.1 The first world championship, in 1989 2 where 16 Vol. 66 - No. 2 I l futsal è divenuto uno degli sport più diffusi al mondo negli ultimi decenni 1. Il primo campionato mondiale, tenutosi nel 1989, è stato organiz- MEDICINA DELLO SPORT 211 VIDAL ANDREATO ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES teams participated, was organized by FIFA. Today, players number over 12 million in more than 100 countries.3 This popularity can be attributed to factors such as the ease with which the sport can be propagated, especially in schools 4 and the periodical alterations of rules which has made Futsal increasingly more dynamic and attractive.5 Proof of its popularity and appeal was the inclusion of Futsal in the 2007 Pan-American Games in Rio de Janeiro, the participation of 24 national selections in the 2012 world championship,6 as well as the concerted attempts being made to have this sport included in the Olympic games. Futsal can be characterized as intermittent movements of high-intensity composed by sprints, turn, tackle, and change pace resulting in high physiological demand of the both anaerobic and aerobic pathways, in addition to speed, power, strength and agility.1, 7, 8 Due the importance knowledge of the physiological demands and activity profiles in order to elaborate schedules training that has improved the performance in the competition recently, there has been an increase in the number of investigations which aim to describe the physiological demands of Futsal matches,1, 9-12 as well as the activity profiles of the athlete’s.2, 5, 13-15 In the literature concerning Brazilian players today available there is little information about the anthropometric characteristics,12, 16 the aerobic power,12, 13 the lower body power,13, 17 agility,13, 18 flexibility.17 However, these findings are still incomplete, given the reduced amount of research, especially with players competing at high level. Additionally any study with Brazilians players evaluated with the same sample all the aspects aforementioned related athlete’s profile and no study evaluated the strength. Taking the above mentioned into consideration, the aim of the present study was to describe morphofunctional characteristics of Brazilian Futsal athletes at state level in competition. zato dalla FIFA e ha visto la partecipazione di 16 nazionali. Al giorno d’oggi, i giocatori sono più di 12 milioni in oltre 100 paesi del mondo 3. Tale popolarità può essere attribuita a fattori come la facilità con la quale tale sport può essere diffuso, soprattutto nelle scuole 4, e alle modifiche periodiche delle regole che hanno reso il futsal sempre più dinamico e attraente 5. A testimonianza della popolarità e del fascino del futsal possiamo addurre la sua inclusione nei Giochi panamericani di Rio de Janeiro del 2007, la partecipazione di 24 nazionali nel campionato mondiale del 2012 6 e i tentativi concertati di far includere tale disciplina sportiva nei giochi olimpici. Il futsal è caratterizzato da movimenti intermittenti ad alta intensità che includono sprint, cambi di direzione, placcaggi e cambi di andatura, i quali comportano elevate richieste fisiologiche dalle vie anaerobica e aerobica, oltre a velocità, potenza, forza e agilità 1, 7, 8. Poiché la conoscenza dei fabbisogni fisiologici e dei profili di attività riveste un ruolo importante nell’elaborazione dei programmi di allenamento volti a migliorare la performance competitiva, recentemente si è assistito a un aumento del numero di ricerche sui fabbisogni fisiologici delle partite di futsal 1, 9-12 e sui profili di attività degli atleti 2, 5, 13-15. La letteratura disponibile sui giocatori brasiliani offre informazioni su caratteristiche antropometriche 12, 16, potenza aerobica 12, 13, potenza degli arti inferiori 13, 17, agilità 13, 18 e flessibilità 17. Tuttavia, tali risultati sono ancora incompleti a causa della ridotta quantità di ricerche svolte, soprattutto sui giocatori d’élite. Inoltre, gli studi sui giocatori brasiliani hanno valutato nello stesso campione tutti gli aspetti sopramenzionati associati al profilo degli atleti, ma nessuno studio ha valutato la forza. Tenendo conto di ciò, obiettivo del presente studio è stato quello di descrivere le caratteristiche morfo-funzionali degli atleti di futsal brasiliani partecipanti a competizioni di livello nazionale. Materiali e metodi Campione Materials and methods Sample A group of 15 male Futsal athletes, participating in a competition at state level, with over 5 years of experience, served as subjects in this investigation. The data was collected during a state championship. However, anthropometric tests were only performed on 11 athletes. All 212 Un gruppo di 15 atleti di futsal di sesso maschile, partecipanti a una competizione di livello nazionale e con oltre 5 anni di esperienza, ha preso parte alla presente ricerca. I dati sono stati raccolti durante un campionato nazionale. Tuttavia, i test antropometrici sono stati effettuati solo in 11 atleti. Tutti i soggetti sono stati informati delle procedure dello studio e hanno firmato il modulo di consenso informato. I dati sono stati raccolti presso le sedi di allenamento. Lo studio è stato approvato dal Comi- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES subjects were informed of the procedures of the study and all signed informed consent forms. The data were collected at training venues. The study was approved by the Permanent committee for Ethics and Research on Human Beings (COPEP) of the Maringá State University, process Nº 175/2007. Anthropometric measurements The skinfolds were determined (chest, midaxillary, tricipital, subscapular, abdominal, suprailiac and mid-thigh) three times, using the mean value, following standardization by Lohman et al.19 The Harpenden plicometer ( John Bull British Indicators®, England) with constant pressure of 10 g/mm and 0.2 mm precision was used. Skinfold thickness was used to estimate body density according to the Jackson and Pollock equation.20 Thereafter, physical composition was estimated according to the Siri equation.21 Performances tests Aerobic VIDAL ANDREATO tato permanente per l’etica e la ricerca sugli esseri umani (COPEP) dell’Università Statale di Maringá, procedimento n. 175/2007. Misure antropometriche Le pliche cutanee (toracica, medio-ascellare, tricipitale, sottoscapolare, addominale, sovrailiaca e medio-femorale) sono state determinate tre volte, utilizzando il valore medio e seguendo la standardizzazione di Lohman et al.19 È stato utilizzato un plicometro Harpenden (John Bull British Indicators®, Inghilterra) con una pressione costante di 10 g/mm e una precisione di 0,2 mm. Lo spessore delle pliche cutanee è stato utilizzato per stimare la densità corporea in accordo all’equazione di Jackson e Pollock 20. Successivamente, la composizione fisica è stata stimata in accordo all’equazione di Siri 21. Test di performance Test aerobico Il multistage Fitness test 22 è stato utilizzato per stimare indirettamente la potenza aerobica (VO2max). test The Multitage Fitness Test 22 was used to estimate the aerobic power (VO2max) indirectly. Test di forza, resistenza e potenza The values of leg maximal isometric strength 23 was determined using a Takei Kiki Kogyo® Back and Leg Dynamometer with 1-kg precision. In this test, the athletes performed three attempts, and the best score was considered. To determine lower limb power were administered the vertical and horizontal jump tests.23 The athletes performed three attempts, in each test, and the best score was considered. The measurement of abdominal and upper limb strength endurance was obtained by using oneminute sit-up and push-up tests, respectively.24 I valori di forza isometrica massimale della gamba 23 sono stati determinati utilizzando un dinamometro per schiena e gambe Takei Kiki Kogyo® con precisione di 1 kg. In tale test gli atleti hanno effettuato tre tentativi ed è stato preso in considerazione il punteggio migliore. Per determinare la potenza degli arti inferiori sono stati eseguiti i test del salto in alto e del salto in lungo 23. Gli atleti hanno effettuato tre tentativi in ciascun test ed è stato preso in considerazione il punteggio migliore. La misurazione della forza resistente di addominali e arti superiori è stata ottenuta utilizzando rispettivamente i test da 1 minuto di sollevamento del busto da terra (sit-up test) e di piegamenti sulle braccia (push-up test) 24. Agility Test Strength, endurance and power test test di agilità The shuttle run (4 x 9.14 m) tests were applied, in order to evaluate agility, strength of inferior limbs at vertical and horizontal plains.23 Il test di Luc Legèr (shuttle run test) (4 x 9,14 m) è stato utilizzato per valutare l’agilità e la forza degli arti inferiori nei piani verticale e orizzontale 23. Flexibility Flessibilità The sit and reach test proposed by Wells and Dillon 24 was used to determine the hip, back Il test di flessione in avanti da seduti (sit and reach test) proposto da Wells e Dillon 24 è stato utiliz- Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 213 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES VIDAL ANDREATO and posterior flexibility of the lower limb muscles. zato per determinare la flessibilità di anca, spalla e muscoli posteriori degli arti inferiori. Statistical analysis Analisi statistica Data collected was statistically analyzed by means of the Excel program and reported as means, standard deviation (SD), confidence interval of 95% (CI 95%) and range (minimum and maximum values). I dati raccolti sono stati analizzati statisticamente mediante il programma Excel e sono stati riportati come medie, deviazione standard (DS), intervallo di confidenza al 95% (IC al 95%) e intervallo (valori minimo e massimo). Results Risultati Morphofunctional characteristics of Futsal athletes at state level are presented in Table I. Le caratteristiche morfo-funzionali degli atleti di futsal di livello nazionale sono presentate nella Tabella I. Discussion Discussione The athletes presented a body fat percentage which can be classified as good,24 above average (VO2max) classification,25 excellent abdominal and superior limb muscular endurance,26 above average flexibility,26 horizontal jump and agility compatible with indexes for Futsal athletes. However, the sample revealed lower values for vertical jump when compared to most studies with Futsal athletes. Body composition constitutes an important component of physical fitness, in addition to the generally recognized fact that excessive body fat can result in negative health implications 27 as well as impair performance in sport.17 However, the lack of studies which have been made on Futsal athletes makes it difficult to analyze data. Furthermore, there is no uniformity in the training phase or the equations to estimate body density and body composition. Despite these limitations, a comparison with the findings of this study and those of other studies Gli atleti hanno presentato una percentuale di adipe corporeo che può essere giudicata buona 24, un VO2max sopra la media 25, un’eccellente resistenza dei muscoli addominali e degli arti superiori 26, una flessibilità sopra la media 26 e un salto in lungo e un’agilità compatibili con gli indici per gli atleti di futsal. Tuttavia, il campione ha rivelato valori più bassi per il salto in alto quando confrontato con la maggior parte degli studi condotti su atleti di futsal. La composizione corporea rappresenta una componente importante della forma fisica, oltre ad essere generalmente riconosciuto che l’eccessivo adipe corporeo può avere implicazioni negative per la salute 27 e compromettere la performance sportiva 17. Tuttavia, la scarsità di studi condotti sugli atleti di futsal rende difficile analizzare i dati. Inoltre, non vi è uniformità per quanto concerne la fase di allenamento o le equazioni per stimare la densità e la composizione corporea. Nonostante tali limiti, un confronto tra i risultati Table I.—Morphofunctional characteristics of futsal athletes at state level (N.=15). Tabella I. — Caratteristiche morfo-funzionali degli atleti di futsal di livello nazionale (N.=15). Variable Average % Body fata VO2máx. (ml/kg/min) a Horizontal jump (cm) Vertical jump (cm) Leg Strength (kg/f) Shuttle run (s) Sit-ups (rep.) Push-ups (rep.) Sit and reach (cm) 7.0 54.1 226 42 91.6 9.3 53 38 38 a SD 5.7 4.1 10 8 19.9 0.3 10 14 7 CI 95% Range 3.7-10.4 51.7-56.5 220-232 37-47 79.8-103.4 9.1-9.4 48-59 30-46 34-42 1.9-20.2 46.0-59.6 197-247 26-57 60-131 8.8-9.9 32-63 10-57 27-47 =n of 11; SD: standard deviation; CI 95%: confidence interval of 95%; rep.: repetitions. 214 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES concerned with Futsal athletes is presented in Table II. The findings of this study are in accordance with those of Avelar et al.5 which indicate that Futsal athletes have a low percentage of fat. Furthermore, when compared to studies involving Futsal athletes,3-5, 12, 16-18, 28-30 it becomes evident that the subjects in this study have below average fat percentage compared to this population, since the lowest and highest values found, respectively, were 9.4±2.3% 5 and 15.8±6.8% 17 of fatty body mass. Moreover, it was found that the areas of greater and least fat accumulation were the abdominal and chest, respectively. This fat accumulation in the central region is common to the male gender, which has a distribution of fat characteristic based on the android model.27 Although is available in the literature many studies characterizing the body composition of the Futsal athlete’s no study was found using gold standard methods was utilized. Due to the length of the match, and the short intervals between high intensity exercise, there is a high metabolic activation of the aerobic system in Futsal.1, 31 In fact, these characteristics were described by Garcia et al.8 in a kinematic VIDAL ANDREATO di questo studio e quelli di altri studi condotti su atleti di futsal viene fornito nella Tabella II. I risultati ottenuti nel presente studio sono in armonia con quelli di Avelar et al.5 che indicano come gli atleti di futsal abbiano una bassa percentuale di adipe. Inoltre, il confronto con altri studi condotti su atleti di futsal 3-5, 12, 16-18, 28-30 mostra chiaramente che i soggetti del presente studio avevano una percentuale di adipe inferiore alla media rispetto a tale popolazione di atleti, poiché i valori più bassi e più alti osservati erano pari rispettivamente a 9,4±2,3% 5 e 15,8±6,8% 17 di massa corporea grassa. Inoltre, è stato osservato che le aree di maggiore e minore accumulo di adipe erano rispettivamente l’addome e il torace. Tale accumulo di adipe nella regione centrale è comune nel genere maschile, il quale presenta una distribuzione adiposa caratteristica di tipo androide 27. Sebbene la letteratura fornisca numerosi studi sulla caratterizzazione della composizione corporea degli atleti di futsal, non è stato individuato nessuno studio utilizzante metodi di riferimento standard. A causa della durata degli incontri di futsal e dei brevi intervalli durante l’esercizio fisico ad alta intensità, vi è un’elevata attivazione metabolica del sistema aerobico nel futsal 1, 31. In effetti, tali caratteristiche sono state descritte da Garcia et Table II.—Data concerning the body composition of futsal athletes from various studies. Tabella II. — Dati di diversi studi sulla composizione corporea degli atleti di futsal. Reference Rodrigues et al.12 Romero et al.28 Santa-Cruz et al.18 Shirazi et al.29 Gorostiaga et al.3 Ferreira et al.16 Avelar et al.5 Fachineto et al.4 Lage 30 Cyrino et al.17 Athletes N. Age (years) Fat % Body density (equation) Fat % (equation) First division Brazilian team Under 20 futsal athletes participating in competition at state level Under 20 athletes of the roraimenses selection Adult athletes of the Roraimense selection Players of the Iranian futsal selection Futsal athletes of the First Spanish selection Athletes of the Brasiliense futsal selection Finalists of the futsal state championship Catarinenses futsal Athletes Spanish futsal junior athletes at national level Junior athletes participating in the Paulista futsal championship 14 14 23±3 17±1 10±2.4 12.4±2.7 Jackson e Pollock Jackson e Pollock NR Siri 12 19±1 9.8±1.0 - Faulkner 12 25±3 10.7±1.4 - Faulkner 25 23±3 12.9±1.8 NRA NRA 15 26±4 9 7±2 5 Jackson e Pollock NR 22 27±4 13.0±5.7 Jackson e Pollock Siri 27 25±6 9.4±2.3 Jackson e Pollock Siri 12 94 24±5 18±1 13.1±6.2 12.5±2.8 Guedes; Guedes - Siri Faulkner 8 17±1 15.8±6.8 Slaughter et al. Slaughter et al. NR: not reported; NRA: not reported in abstract. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 215 VIDAL ANDREATO ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES analysis of five matches during the South-American championship in 2004, where an exertion/ pause proportion of 1:1 is described (exertion average: 15-18 s, pause average: 12-14 s). These intervals between periods of exertion are insufficient to allow for complete resynthesis of phosphocreatine supplies. This, in fact, generates a demand on the glycolytic and aerobic pathways of energy transfer.32, 33 Furthermore, in the course of a game, players run between 3200 m and 3400 m on average, 51% of this distance is covered at high and average speeds with dashes that range between 3 m and 8 m on average.8 In a study by Barbero-Álvarez et al.1 where four Futsal matches were analyzed, it was observed that the athletes (N.=10) presented high cardiovascular stress, and maintained a heart rate 85% above the maximum ‑ 86% of the first half and 79 % of the second half ‑ of the match. However, in a study by Castagna et al.7 where physiological demands were evaluated during a simulated match with professional athletes (N.=8), it was observed that athletes maintained a VO2max and a HRmax intensity greater than 80% and 90%, respectively, along with an average lactate concentration of 5.3 mmol/L, suggesting a moderate activation of the anaerobic metabolism for energy supply during matches. Corroborating the findings of Barbero-Álvarez et al.,1 Rodrigues et al.12 observed similar responses of cardiac frequency, during 13 Brazilian national league matches, the athletes maintained a cardiac frequency of 86±4% of the maximum heart rate and oxygen consumption of 79±9 % of VO2max. Furthermore, in Futsal matches, athletes run an average of 117±12 m per minute 1 and 121 m per minute.7 Thus, based on the characteristics of Futsal time structure, it can be hypothesized that good aerobic power and aerobic capacity are necessary for good performance in this sport. Table III shows a battery of studies which measured a VO2max of Futsal athletes. In this study, the estimated aerobic power was considered above average, according to the American College Sports Medicine – ACSM,25 although it does not correspond to the indication by Barbero-Álvarez et al.2 which states that values equal to or greater than 60 mL/kg/min are recommended for Futsal. Yet, the values found in this study show similarities between Brazilian athletes of different levels.13, 15, 16, 34-37 However, maximum oxygen consumption values, greater than those found in this study 216 al.8 in un’analisi cinematica di cinque incontri di futsal durante il campionato sud-americano del 2004, dove viene descritto un rapporto sforzo/ pausa di 1:1 (media dello sforzo: 15-18 s, media della pausa: 12-14 s). Tali intervalli tra i periodi di sforzo sono insufficienti per ricostituire completamente le scorte di fosfocreatina. Ciò in effetti genera una richiesta di trasferimento di energia dalle vie aerobica e glicolitica 32, 33. Inoltre, nel corso dell’incontro di futsal, i giocatori corrono in media tra 3200 e 3400 metri; il 51% di tale distanza è coperto a velocità medio-elevate con scatti che oscillano in media tra i 3 e gli 8 metri 8. In uno studio condotto da Barbero-Álvarez et al.1, dove sono stati analizzati quattro incontri di futsal, è stato osservato che gli atleti (N.=10) presentavano un elevato stress cardiovascolare e mantenevano una frequenza cardiaca dell’85% oltre il massimo ‑ 86% nel primo tempo e 79% nel secondo tempo ‑ durante l’incontro. Tuttavia, in uno studio condotto da Castagna et al.7, dove i fabbisogni fisiologici sono stati valutati durante un incontro simulato con atleti professionisti (N.=8), è stato osservato che gli atleti mantenevano un’intensità di VO2max e HRmax superiore rispettivamente all’80% e 90%, assieme a una concentrazione media di lattato di 5,3 mmol/l, suggerendo una moderata attivazione del metabolismo anaerobico per l’apporto di energia durante gli incontri. A conferma dei risultati di Barbero-Álvarez et al.1, Rodrigues et al.12 hanno osservato simili risposte nella frequenza cardiaca durante 13 incontri del campionato nazionale brasiliano, dove gli atleti hanno mantenuto una frequenza cardiaca dell’86±4% della frequenza cardiaca massima e un consumo di ossigeno del 79±9% del VO2max. Inoltre, durante gli incontri di futsal, gli atleti hanno corso una media di 117±12 metri al minuto 1 e 121 metri al minuto 7. Pertanto, in base alle caratteristiche della struttura temporale del futsal, si può ipotizzare che un buon livello di potenza e capacità aerobica sia necessario per ottenere una buona performance in tale sport. La Tabella III mostra una batteria di studi che hanno misurato il VO2max degli atleti di futsal. Nel presente studio, la potenza aerobica stimata è stata considerata superiore alla media, in accordo all’American College Sports Medicine (ACSM) 25, sebbene sia in contrasto con BarberoÁlvarez et al.2 che affermano come nel futsal siano raccomandati valori pari o superiori a 60 ml/ kg/min. Inoltre, i valori osservati nel presente studio mostrano analogie tra gli atleti brasiliani di diversi livelli 13, 15, 16, 34-37. Tuttavia, valori di massimo consumo di ossigeno superiori di quelli os- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES VIDAL ANDREATO Table III.—VO2max of futsal athletes from different studies. Tabella III. — VO2max degli atleti di futsal da diversi studi. Reference Milanez et al.34 Rodrigues et al.12 Andreato et al.13 Baroni; Leal Junior 15 Castagna; Barbero-Álvarez 14 Moro et al.35 Barbero-Álvarez et al.2 Castagna et al.7 Ferreira et al.16 Fachineto et al.4 Leal Junior et al.36 Lima et al.37 Dantas; Filho31 Athletes Team of the Brazilian first division Team of the Brazilian first division Brazilians of state level Age (years) N. VO2màx (mL/kg/min) Test 23±2 9 59.6±2.5 Treadmill (DM) 23±3 14 71.5±5.9 Treadmill (DM) Adult Category 12 56.6±4.2 Professional Brazilian athletes Professional Spanish athletes University futsal players 24±5 21±3 22±3 186 18 16 58.0±6.4 65.1± 6.2 48.2±4.7 Spanish 2nd division futsal athletes Italian 3rd division Futsal athletes Spanish 2nd division futsal athletes Brasiliense selection futsal athletes Catarinense special division athletes Professional athletes Futsal players 23±2 11 62.8±5.3 Multistage Fitness Test Treadmill (DM) Treadmill (DM) Multistage Fitness Test Treadmill (DM) 25±3 13 55.2±5.7 Treadmill (DM) 22 8 64.8 Treadmill (DM) 27±4 22 52.8±6.4 Treadmill (DM) 24±5 12 62.1±6.9 21±3 19±2 12 13 Competitors in the 2000/2001 National league 26±4 66 55.7±3.7 58.5±8.5 62.8±10.1 61.7±3.8 Treadmill - Bruce Protocol Treadmill (DM) 3200 m Test Treadmill (DM) Multistage Fitness Test DM: direct measurement. were found with Brazilian athletes of the first national division,12 Spanish professionals,14 Spanish athletes of the second division,2, 7 Brazilians of the special state division,4 Brazilians who competed in the national league,31 Brazilians of the first state division 34 and Brazilians evaluated in direct testing.37 The results of the present study are only greater than those of Brazilian university athletes.35 Taking all the available data into consideration, the lowest value of aerobic power found amongst Futsal athletes was registered by Moro et al.35 with university athletes (48.2±4.7 mL/kg/ min), where as the greatest value found was registered by Rodrigues et al.12 amongst Brazilian first division athletes (71.5±5.9 mL/kg/min). Additionally, based on previous studies, it is understood that the competitive level exerts an influence on VO2max, this was noted amongst second division athletes of the Spanish championship (N.=11, 62.8±5.3 mL/kg/min) who presented consumption values greater than third division Italian athletes (N.=13, 55.2±5.7 mL/ kg/min).2 Furthermore, court positioning is also Vol. 66 - No. 2 servati nel presente studio sono stati osservati in atleti brasiliani della prima divisione nazionale 12, in professionisti spagnoli 14, in atleti spagnoli della seconda divisione 2, 7, in atleti brasiliani della divisione nazionale speciale 4, in atleti brasiliani che hanno giocato nel campionato nazionale 31, in atleti brasiliani della prima divisione nazionale 34 e in atleti brasiliani valutati nei test diretti 37. I risultati del presente studio sono superiori solo rispetto a quelli degli atleti universitari brasiliani 35. Prendendo in considerazione tutti i dati disponibili, il più basso valore di forza aerobica rilevato tra gli atleti di futsal è stato registrato da Moro et al.35 in atleti universitari (48,2±4,7 ml/kg/min), mentre il valore più elevato è stato registrato da Rodrigues et al.12 in atleti della prima divisione brasiliana (71,5±5,9 ml/kg/min). Inoltre, in base a precedenti studi, è chiaro che il livello competitivo esercita un’influenza sul VO2max; questo è stato osservato in atleti della seconda divisione del campionato spagnolo (N.=11, 62,8±5,3 ml/kg/min) che hanno presentato valori di consumo di ossigeno superiori agli atleti della terza divisione italiana (N.=13, 55,2±5,7 ml/kg/ MEDICINA DELLO SPORT 217 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES VIDAL ANDREATO influencing factor in aerobic fitness, since it has been noticed that goal keepers (N.=22, 50.7±5.2 mL/kg/min) show values which are lower than those of court players (N.=164, 59±5.9 mL/kg/ min).15 Attention should be granted to aerobic fitness given that VO2max influences the responses to perception of exertion amongst Futsal athletes in training sessions, with an established correlation of r=-0.75.34 Besides aerobic demand, during decisive moments in the match – such as kicks and dashes – the demand for muscular force is evident. Likewise, as described by Garcia et al.,8 the majority of movements during a match consist of short sprints (average 3 to 8 m). Considering this demand, muscular force of the lower limbs was evaluated by employing the horizontal and vertical jump tests. The results of the horizontal and vertical jump tests on Futsal athletes are expressed in Table IV. On comparison with the results of various vertical jump tests, the results obtained by the present sample were only similar to those described amongst athletes of the special Catarinense division.4 Excepting the study by Gorostiaga et al.,3 where Futsal athletes of the Spanish first division were evaluated, the athletes of the present study show greater values. With the remainder, results were inferior to those obtained in studies with the adult,13, 18, 31 the under 20,18 and the junior Futsal athletes.17 The most discrepant value was presented by athletes who disputed the 2000/2001 national Futsal league, min) 2. Inoltre, anche il ruolo tattico è un fattore influenzante nel fitness aerobico, poiché è stato osservato che i portieri (N.=22, 50,7±5,2 ml/kg/ min) mostrano valori inferiori rispetto agli altri ruoli tattici (N.=164, 59,0±5,9 ml/kg/min) 15. È necessario prestare attenzione al fitness aerobico poiché il VO2max influenza le risposte alla percezione dello sforzo tra gli atleti di futsal nelle sessioni di allenamento, con una correlazione consolidata pari a r=-0,75 34. Oltre al fabbisogno aerobico, nei momenti decisivi nella partita, come i tiri e gli scatti, il fabbisogno di forza muscolare è evidente. Analogamente, come descritto da Garcia et al.8, la maggior parte dei movimenti durante gli incontri consistono di sprint brevi (in media da 3 a 8 m). Considerando tale fabbisogno, la forza muscolare degli arti inferiori è stata valutata utilizzando i test del salto in alto e del salto in lungo. I risultati dei test del salto in alto e del salto in lungo degli atleti di futsal sono forniti nella Tabella IV. Confrontando i risultati di diversi test di salto in alto, i risultati ottenuti dal presente campione sono simili solo a quelli descritti per gli atleti della divisione speciale dello stato di Santa Catarina 4. Fatta eccezione per lo studio condotto da Gorostiaga et al.3, dove sono stati valutati gli atleti di futsal della prima divisione spagnola, gli atleti del presente studio hanno mostrato valori superiori. Per il resto, i risultati erano inferiori di quelli ottenuti in studi con atleti adulti 13, 18, 31 under 20 18 e junior 17. Il valore più contrastante è stato osservato negli atleti che hanno disputato il campionato nazionale di futsal del 2000/2001, con un indice di 59,5±4,6 cm 31. I valori per il Table IV.—Values for horizontal and vertical jump tests. Tabella IV. — Valori per test di salti orizzontali e verticali. Test Vertical Jump Reference Andreato et al.13 Santa-Cruz et al.18 Gorostiaga et al.3 Fachineto et al.4 Cyrino et al.17 Dantas; Filho31 Horizontal jump Andreato et al.13 Santa-Cruz et al.18 Fachineto et al.4 Cyrino et al.17 218 Athletes Brazilians at state level Under 20 Roraimense Futsal team athletes Adult athletes of the Roraimense team Spanish first division futsal athletes Catarinense special division futsal athletes Junior athletes participating in the Paulista championship Athletes competing in the national futsal league Brazilians at state level Under 20 Roraimense futsal team athletes Adult athletes of the Roraimense team Special division Catarinense athletes Junior athletes participating in the Paulista championship MEDICINA DELLO SPORT Age (years) N. Result (cm) Adult Category 19±1 25±3 26±4 24±5 17±1 12 12 12 15 12 8 44.7±5.0 52.4±4.7 54±5.5 38.1±4.1 42.6±5.2 48.4±8.2 26±4 66 59.5±4.6 Adult Category 19±1 25±3 24±5 17±1 12 12 12 12 8 228±17 243±5 246±20 222±17 221±9 Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES with an index of 59.5±4.6 cm.31 The values for the horizontal jump shown by the present sample are similar to those obtained amongst Brazilian athletes at state level.13 Slightly greater than those described amongst junior athletes participating in the state championship 17 and those described amongst Catarinense athletes of the special division.4 However, they were significantly lower than those obtained amongst the Futsal athletes of the Roraimense under 20 and adult selection.18 In the present test the results obtained amongst Futsal athletes remained between 221±9 cm 17 and 246±20 cm.18 Besides the demand for good muscular force, Futsal requires fast movements and changes of direction.8 In order to evaluate motor agility, the shuttle run test was applied.23 The values for agility of Futsal athletes obtained from other studies are shown in Table V. The results referent to agility are compatible with those of Futsal athletes in general because the results obtained are similar to those found in other studies amongst athletes who practice this sport.4, 5, 13, 17 However, the athletes of the present study were more agile than the under 20 and adult athletes of the Roraimense team,18 and slower than the athletes who competed in the 2000/2001 national Futsal league (N.=66; 8.3±0.2 s) 31 and the under 20 athletes the Roraimense team (N.=12; 10.1±0.1 s).18 In order to evaluate the maximum strength of the lower limbs, the dynamometric test was used. However, no comparative data was found for Futsal athletes but the results obtained were lower than those found amongst combat sport athletes, these presented values between 154±42 kgf 38 and 190±162 kgf.39 On evaluating the present sample for abdominal and upper limb muscular endurance, the results were found to be excellent ‑ even though these are not essential qualities for good performance in Futsal. Other studies with Fut- VIDAL ANDREATO salto in lungo mostrati dal presente campione sono simili a quelli ottenuti dagli atleti brasiliani di livello nazionale 13 e sono leggermente maggiori di quelli descritti per gli atleti junior partecipanti al campionato nazionale 17 e di quelli degli atleti della divisione speciale dello stato di Santa Catarina 4. Tuttavia, tali risultati erano significativamente inferiori rispetto a quelli ottenuti in atleti di futsal della nazionale adulta e junior dello stato di Roraima 18. Nel presente test i risultati ottenuti dagli atleti di futsal sono rimasti tra 221±9 cm 17 e 246±20 cm 18. Oltre al fabbisogno di una buona forza muscolare, il futsal richiede movimenti e cambi di direzione veloci 8. Al fine di valutare l’agilità motoria, è stato utilizzato il test di Luc Legèr (shuttle run test) 23. I valori di agilità degli atleti di futsal ottenuti da altri studi sono mostrati nella Tabella V. I risultati riferiti all’agilità sono compatibili con quelli degli atleti di futsal in generale perché i risultati ottenuti sono simili a quelli osservati in altri studi condotti su atleti di tale sport 4, 5, 13, 17. Tuttavia, gli atleti del presente studio erano più agili rispetto agli atleti under 20 e adulti della nazionale dello stato di Roraima 18 e più lenti rispetto agli atleti che hanno giocato nel campionato nazionale di futsal del 2000/2001 (N.=66; 8,3±0,2 s) 31 e degli atleti under 20 della nazionale dello stato di Roraima (N.=12; 10,1±0,1 s) 18. Al fine di valutare la forza massima degli arti inferiori è stato utilizzato il test dinamometrico. Sebbene non siano stati individuati dati comparativi per gli atleti di futsal, i risultati ottenuti erano inferiori rispetto a quelli osservati negli atleti di sport da combattimento, con valori compresi tra 154±42 kgf 38 e 190±162 kgf 39. Valutando il presente campione per la resistenza dei muscoli addominali e degli arti superiori, i risultati sono stati reputati eccellenti ‑ anche se queste non rappresentano qualità essenziali per una buona performance nel futsal. Anche altri studi condotti su atleti di futsal hanno mostrato buoni risultati per la resistenza dei muscoli addominali 13, 18. Inoltre, Table V.—Values of agility for futsal athletes from various studies. Tabella V. — Valori di agilità degli atleti di fusal da vari studi. Reference Andreato et al.13 Santa-Cruz et al.18 Avelar et al.5 Fachineto et al.4 Cyrino et al.17 Dantas; Filho31 Vol. 66 - No. 2 Athletes Brazilians at state level Under 20 Roraimense Futsal team athletes Roraimense team adult athletes State championship Finalists Catarinense special division athletes Junior athletes participating in the Paulista championship Athletes competing in the 2000/2001 national futsal league MEDICINA DELLO SPORT Age (years) N. Result(s) Adult Category 19±1 25±3 25±6 24±5 17±1 26±4 12 12 12 27 12 8 66 9.4±0.4 10.1±0.1 9.8±0.5 9.5±0.4 8.9±0.2 9.0±0.4 8.3±0.2 219 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES VIDAL ANDREATO Table VI.—Flexibility values of futsal athletes. Tabella VI. — Valori di flessibilità degli atleti di futsal. Reference Athletes Romero et al.28 Fachineto et al.4 Bertolla et al.41 Under 20 athletes participating in a state competition Athletes of the special Catarinense division Junior futsal Athletes Junior futsal athletes Junior athletes participating in the paulista championship Cyrino et al.17 sal athletes have also shown good results for abdominal muscular endurance.13, 18 Furthermore, athletes in this study showed a greater number of repetitions in the one minute test than Brazilian athletes at state level (N.=12; 48±8 repetitions),13 under 20 athletes of the Roraimense Futsal selection (N.=12; 46±3 repetitions) and adult athletes (N.=12; 46±3 repetitions).18 The present sample proved to have greater upper limb resistance than Brazilian athletes at state level (N.=12; 32±10 repetitions).13 As with abdominal and upper limb muscular resistance, in Futsal, flexibility plays a secondary role in the performance of athletes. However, low levels of flexibility, are indicative of muscular atrophy which can affect the production of force and strength, cause postural imbalance and injuries.40 Analysis of thoracic-lumber flexibility of Futsal athletes is reported in Table VI. In the sit and reach test the athletes of the present study were classified above average.26 The values obtained were similar to those found amongst junior athletes of the sport 41 and athletes of the special Catarinense Futsal division.4 However, they were significantly greater than those obtained amongst under 20 Futsal athletes participating in state competition 28 and junior athletes participating in the Paulista Futsal championship.17 As such, this study sought to describe the morphofunctional parameters established amongst Brazilian athletes at state level, relating them to recorded data. Based on these results, we hope to collaborate with technicians and coaches in the evaluation of physical and physiological aspects of the sport as well as assist in the identification and selection of future Futsal athletes. References/Bibliografia 1) Barbero-Alvarez JC, Soto VM, BarberoAlvarez V, Granda-Vera J. Match analysis and heart rate of Futsal players during competition. J Sports Sci 2008;26:63-73. 2) Barbero-Álvarez JCB, D’Ottavio S, Vera 220 Age (years) N. Result (cm) 17±1 24±5 18±1 18±1 17±1 14 12 5 6 8 31±9 40±6 36±6 39±5 29±8 gli atleti del presente studio hanno mostrato un maggior numero di ripetizioni nel test da un minuto rispetto agli atleti brasiliani di livello nazionale (N.=12; 48±8 ripetizioni) 13, agli atleti under 20 della nazionale di futsal dello stato di Roraima (N.=12; 46±3 ripetizioni) e agli atleti adulti (N.=12; 46±3 ripetizioni) 18. Il presente campione ha dimostrato di avere una maggiore resistenza degli arti superiori rispetto agli atleti brasiliani di livello nazionale (N.=12; 32±10 ripetizioni) 13. Analogamente alla resistenza dei muscoli addominali e degli arti superiori, nel futsal la flessibilità riveste un ruolo secondario nella performance degli atleti. Tuttavia, bassi livelli di flessibilità sono indicativi di atrofia muscolare, la quale può influire sulla produzione di forza e resistenza, causare squilibri posturali e infortuni 40. L’analisi della flessibilità toraco-lombare negli atleti di futsal è riportata nella Tabella VI. Nel test di flessione in avanti da seduti (sit and reach test) gli atleti del presente studio hanno ottenuto punteggi superiori alla media 26. I valori ottenuti erano simili a quelli osservati in atleti junior 41 e atleti della divisione speciale dello stato di Santa Catarina 4. Tuttavia, i risultati erano significativamente superiori rispetto a quelli ottenuti da atleti di futsal under 20 partecipanti a competizioni nazionali 28 e atleti junior partecipanti al campionato di futsal dello stato di San Paolo 17. Pertanto, il presente studio ha cercato di descrivere i parametri morfo-funzionali consolidati tra gli atleti brasiliani di livello nazionale, mettendoli in relazione con i dati registrati. In base a tali risultati, ci auguriamo di poter collaborare con tecnici e allenatori nella valutazione degli aspetti fisici e fisiologici di tale sport, aiutandoli inoltre nell’identificazione e selezione dei futuri atleti di futsal. JG, Castagna C. Aerobic fitness in Futsal players of different competitive level. J Strength Cond Res 2009;23:2163-6. 3) Gorostiaga EM, Llodio I, Granados C, Navarro I, Ruesta M, Bonnabau H, Izquierdo M. Differences in physical fitness among indoor and outdoor elite MEDICINA DELLO SPORT male soccer players. 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Received on October 29, 2012 - Accepted for publication on May 21, 2013. Corresponding author: L. Vidal Andreato, Laboratório de Fisiologia do Esforço, Departamento de Ciências Fisiológicas, Universidade Estadual de Maringá, Avenida Colombo 5790, Bloco H79, sala 109, Maringá, 05588-000 Paraná, Brazil. E-mail: [email protected] Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 221 MED SPORT 2013;66:223-9 The impact of technology and early childhoods’ motor experiences on the development of children’s motor-perceptual abilities Impatto della tecnologia e delle prime esperienze motorie nell’infanzia sullo sviluppo delle abilità percettivo-motorie nei bambini K. EBRAHIMI 1, M. NASIRI 2, M. H. SALEHIAN 3 1Department of Physical Education, Marand branch, Islamic Azad University, Marand, Iran of Physical Education, Khoy branch. Islamic Azad University, Khoy, Iran 3Department of Physical Education, Tabriz branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran 2Department SUMMARY Today technology has affected children’s lifestyles, especially opportunities for motor- perceptual experiences during the childhood. For the importance of motor- perceptual development and neglecting of the attention to the impact of technology on children’s physical experience opportunities by community, the purpose of this study was to ascertain the impact of technology on the children’s development of the motor-perceptual abilities during childhood by comparing the motor-perceptual abilities among the urban and rural children (7 to 10 years old). An urban group and a rural group, each comprised of 90 students of seven to ten years old (45 boys and 45 girls), were compared. The Lincoln-Oseretsky Motor Development Scale as an instrument was used for the assessment of perceptual-motor abilities (balance, upper limp coordination, bilateral coordination, upper limb speed and dexterity, visual-motor control and strength). The findings indicated that the rural children’s motor-perceptual development was significantly better than the urban children’s. On the other word, it seems that low motor- perceptual development associate to the high use of Technology in metropolises that lead to limit divers and challenging motor and perceptual experiences during the childhood. Also it appears that the motor experiences in early childhood as critical and sensitive periods have positive effects on the students’ motor-perceptual development. Key words: Technology - Urban population - Rural population - Child. RIASSUNTO Al giorno d’oggi, la tecnologia ha modificato gli stili di vita dei bambini, a svantaggio delle opportunità di vivere esperienze percettivo-motorie nel corso dell’infanzia. A causa dell’importanza dello sviluppo percettivo-motorio e della poca attenzione dedicata dalla comunità all’impatto della tecnologia sulle opportunità di esperienze fisiche dei bambini, obiettivo del presente studio è stato quello di verificare quale sia l’impatto della tecnologia sullo sviluppo delle abilità percettivo-motorie nell’infanzia, confrontando le abilità percettivo-motorie di bambini di aree urbane e rurali (di età compresa tra 7 e 10 anni). Sono stati confrontati un gruppo di bambini di aree urbane e un gruppo di bambini di aree rurali, composti ciascuno di 90 studenti di età compresa tra sette e dieci anni (45 ragazzi e 45 ragazze). La Lincoln-Oseretsky Motor Development Scale è stata utilizzata per valutare le abilità percettivo-motorie (equilibrio, coordinamento degli arti superiori, coordinamento bilaterale, velocità e destrezza degli arti superiori, controllo visivo motorio e forza). I risultati hanno indicato che lo sviluppo percettivo-motorio dei bambini delle aree rurali è significativamente superiore rispetto a quello dei bambini delle aree urbane. In altre parole, sembra che il basso sviluppo percettivo-motorio sia associato all’elevato utilizzo della tecnologia nelle metropoli, il quale limita le opportunità di esperienze percettivo-motorie diverse e stimolanti nel corso dell’infanzia. Sembra inoltre che le esperienze motorie vissute nella fase iniziale dell’infanzia, un periodo critico e sensibile, abbiano effetti positivi sullo sviluppo percettivomotorio degli studenti. Parole chiave: Tecnologia - Popolazione urbana - Bambino. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 223 EBRAHIMI I ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES n recent century, a relatively reducing playgrounds, living in small apartments, increasing use of computer games and TV, etc.; especially in the metropolises, have decreased opportunities for motor experiences. Only two decades ago, children used to play outside all day, riding, biking, playing sports and building forts and for that ways they earn many and divers motor experiences. Masters of imaginary games, children of the past created their own form of play that didn’t require costly equipment or parental supervision. Today technology’s impact on the 21 century families is fracturing its very foundation and causing a disintegration of core value that used to hold families together. Children now depend on Technology for the majority of their play, grossly limiting challenges to their creativity and imagination, as well as limiting necessary challenges to their bodies to achieve optimal sensory and motor development.1 Studies indicate that children growing up in urban areas tend to develop unfunded fears and feeling of disgust in relation to natural objects.2 Also early childhood motor experience (before or during the preschool are associated with cognitive and motor development.3 Many young children spend most of their time in setting and activities that keep them essentially isolated from direct contact with the natural world: recreation tend to be indoors (e.g., watching TV); Transportation tends to be by car or other motor vehicle versus walking, most of children spend their waking hours indoors and tend to be much more oriented toward the classroom than outdoors.4 Many of today’s parents perceive outdoor play’s “unsafe”, further limiting essential development of components usually attained in outdoor rough and tumble play.5 Rapidly advancing Technology is causing an irreversible worldwide epidemic of mental and physical health disorders.6 Researchers have found that parents of children with high IQ’s provide the child with an interesting and complex physical environment.7 Most of specialists seem to agree that the motor experiences during the childhood have importantly direct effects on being developed the motor abilities. Cleland and Gallahue,8 Farahbood 9 and Jullian et al.10 suggested the children’s development of the motor abilities depends on the motor experiences. Krombholz,11 Rivkin,12 and Fjørtoft 13 cited the quantity and diversity of movement during the childhood have the most important role on the development of the 224 N ell’ultimo secolo, una relativa riduzione delle aree di gioco, la piccola dimensione degli appartamenti, il maggiore utilizzo di videogiochi e televisione ecc., in particolar modo nelle metropoli, hanno ridotto le opportunità dei bambini di vivere esperienze motorie. Solo due decenni fa, i bambini giocavano all’aria aperta tutto il giorno, correndo, andando in bici, praticando diversi sport e costruendo castelli; in tal modo, essi avevano l’opportunità di vivere un gran numero di diverse esperienze motorie. Tali bambini erano esperti nei giochi immaginari e creavano le loro forme di gioco che non richiedevano costose attrezzature né il controllo dei genitori. Al giorno d’oggi invece, l’impatto della tecnologia sulle famiglie del 21° secolo ne sta disgregando le fondamenta, causando una disintegrazione dei valori essenziali che tenevano unite le famiglie. I bambini di oggi dipendono dalla tecnologia per la maggior parte dei loro giochi e ciò limita notevolmente le sfide poste alla loro creatività e immaginazione, oltre a limitare gli stimoli necessari ai loro corpi per raggiungere uno sviluppo sensoriale e motorio ottimale 1. Diversi studi hanno indicato che i bambini che crescono nelle aree urbane tendono a sviluppare timori infondati e una sensazione di ripugnanza verso gli oggetti della natura 2. Anche le esperienze motorie vissute nella fase iniziale dell’infanzia (prima o durante la scuola dell’infanzia) sono associate allo sviluppo motorio e cognitivo 3. Un gran numero di bambini piccoli passa la maggior parte del proprio tempo in ambiti e attività che li tengono essenzialmente lontani dal contatto diretto con la natura: il tempo dedicato allo svago tende ad essere al chiuso (ad es. guardando la televisione); gli spostamenti tendono ad essere fatti in automobile o con un altro veicolo a motore e la maggior parte dei bambini passa la maggior parte del tempo in aree chiuse, orientati molto più verso l’aula scolastica che non verso l’esterno 4. Molti genitori al giorno d’oggi percepiscono i giochi all’aperto come “pericolosi”; ciò limita ulteriormente lo sviluppo essenziale delle abilità generalmente sviluppate nei giochi burrascosi all’aperto 5. Il rapido progresso tecnologico sta causando un’irreversibile epidemia mondiale di disturbi della salute fisica e mentale 6. I ricercatori hanno osservato come i genitori dei bambini dotati di un alto quoziente intellettivo forniscano ai loro figli un ambiente fisico interessante e complesso 7. La maggior parte degli esperti sembra essere d’accordo sul fatto che le esperienze motorie vissute durante l’infanzia hanno importanti effetti diretti sullo sviluppo delle abilità motorie. Cleland e Gallahue 8, Farahbood 9 e Jullian e colleghi 10 hanno suggerito come lo sviluppo delle abilità motorie nei bambini dipenda dalle loro esperienze motorie. Krombholz 11, Rivkin 12, e Fjørtoft 13 hanno osservato come la quantità e la diversità di movimento duran- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES perceptual-motor abilities. Also Fjørtoft 13 cited natural environments due to providing divers, challenging and numerous movement rather than the manufactured environments have the better impact on children’s motor development. Sylva, Au,14 Li & Atkins 3 believed that motor experience during the early childhood as a sensitive and critical period facilitate the earlier or later appearance of a skill or behavior which is programmed by the gene. Sensitive periods’ idea in perceptual-motor development is impotence because if in children have the low motor experience, they will have difficulty on motor development later. On the other hand, sensitive period’s idea seems to exist with little proof. Despite rapidly advancing Technology contribute to an increase of physical disorders, the health and education systems much less detect and understand about the problems. On the other hand, although much work has been done about the impact of Technology and early childhood’s motor experience, the literature on this topic is far low, and more studies need to be conducted to ascertain the impact of Technology and early childhoods’ motor experiences on the children’s motor- perceptual development. EBRAHIMI te l’infanzia rivesta un ruolo estremamente importante nello sviluppo delle abilità percettivo-motorie. Anche Fjørtoft 13 ha osservato come gli ambienti naturali che forniscono movimenti vari e stimolanti abbiano il miglior impatto sullo sviluppo motorio dei bambini rispetto agli ambienti artificiali. Sylva, Au 14, Li & Atkins 3 credono che le esperienze motorie vissute nella fase iniziale dell’infanzia, un periodo sensibile e critico, facilitino la comparsa prima o poi di un’abilità o comportamento programmati geneticamente. L’idea di un periodo sensibile nello sviluppo percettivo-motorio è basata sull’incapacità, poiché se da bambini si hanno scarse esperienze motorie, crescendo si avranno difficoltà nello sviluppo motorio. D’altro canto, l’idea del periodo sensibile sembra essere suffragata da poche evidenze. Nonostante il rapido progresso della tecnologia contribuisca a un aumento dei disturbi fisici, i sistemi sanitari ed educativi sono in grado di rilevare e comprendere solo uno scarso numero di problemi. D’altronde, sebbene molto lavoro sia già stato svolto sull’impatto della tecnologia e delle esperienze motorie nella fase iniziale dell’infanzia, la letteratura su tale argomento è estremamente scarsa e sono necessari ulteriori studi per verificare l’impatto della tecnologia e delle esperienze motorie nella fase iniziale dell’infanzia sullo sviluppo percettivo-motorio dei bambini. Materiali e metodi Materials and methods Soggetti Subjects An urban group and a rural group, each comprised of 90 healthy children of Iran, were compared. In each group there were 45 girls and 45 boys of three different age levels (7, 8 and 9). The rural subjects were selected from five villages by clustering design. All students in each three levels of villages were chosen voluntarily, due to limited availability and the small numbers of children in each age group. To select the urban group, a metropolis was divided into 5 regions and five schools were selected randomly by clustering design (one from each region). The families of the subjects were informed of the purpose of the present study and gave their informed consent. Strumento Instrument The test instrument employed in this study was the Lincoln-Oseretsky motor development scale. The test includes of balance, upper limp coordination, bilateral coordination, Vol. 66 - No. 2 Sono stati confrontati un gruppo di bambini di aree urbane e un gruppo di bambini di aree rurali, ciascuno composto da 90 bambini iraniani sani. In ciascun gruppo vi erano 45 ragazze e 45 ragazzi di tre diversi livelli di età (7, 8 e 9 anni). I soggetti delle aree rurali sono stati selezionati da cinque villaggi mediante un disegno a grappolo. Tutti gli studenti dei villaggi in ciascuno dei tre livelli di età sono stati selezionati in maniera volontaria, a causa della limitata disponibilità e dello scarso numero di bambini in ciascun gruppo di età. Per selezionare il gruppo urbano, una metropoli è stata suddivisa in 5 regioni e cinque scuole sono state selezionate in maniera casuale mediante un disegno a grappolo (una scuola per ciascuna regione). I familiari dei soggetti sono stati informati dello scopo del presente studio e hanno dato il loro consenso. Lo strumento di analisi impiegato nel presente studio è stata la Lincoln–Oseretsky motor development scale. Il test è composto in genere di 36 elementi e include subtest di equilibrio, coordinamento degli arti superiori, coordinamento bilaterale, velo- MEDICINA DELLO SPORT 225 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES EBRAHIMI 120 Rural 100 Urban 80 60 40 20 0 Motor perceptual abilities Balance Upper limp Bilateral coordination coordination Upper limp speed and dexterity Visualmotor control Strength Figure 1.—Scores on the perceptual-motor abilities and the six subtest for urban and rural groups. Figura 1. — I punteggi medi sulle abilità percettivo-motorie e i sei sub test. upper limb speed and dexterity, visual-motor control and strength subtests and generally has 36 items. Both groups were tested by the three same examiners having a session for familiarizing with the test. The children were brought individually to a test area where they performed the items. The highest score was 159. cità e destrezza degli arti superiori, controllo visivomotorio e forza. Entrambi i gruppi sono stati testati dagli stessi tre esaminatori e hanno avuto a disposizione una sessione di familiarizzazione con il test. I bambini sono stati portati singolarmente nell’area del test, dove hanno svolto gli elementi del test. Il punteggio più elevato è stato pari a 159. Metodologia statistica Statistical analysis Independent t-tests were used to test the urban and rural group differences in balance, upper limp coordination, bilateral coordination, upper limb speed and dexterity, visual-motor control and strength and generally perceptualmotor abilities at P≤0.05 level. The data’s analysis has been done by Spss 19 software and Excel. I test t per gruppi indipendenti sono stati utilizzati per testare le differenze tra il gruppo urbano e il gruppo rurale nei subtest di equilibrio, coordinamento degli arti superiori, coordinamento bilaterale, velocità e destrezza degli arti superiori, controllo visivo-motorio e forza e abilità percettivo-motorie generali a un livello di P≤0,05. L’analisi dei dati è stata condotta utilizzando il software statistico per le scienze sociali (SPSS) ed Excel. Results Risultati Figure 1 displays the mean scores on the perceptual-motor abilities and the six subtest for urban and rural groups. Students in the rural group performed items better than the urban students except in the items of upper limb speed & dexterity subtest. Eventually, the students’ motor-perceptual abilities mean (M=95) are higher that of urban students (M=82). Table I displays the independent T-test out- La Figura 1 mostra i punteggi medi sulle abilità percettivo-motorie e sui sei subtest per i gruppi urbano e rurale. Gli studenti del gruppo rurale hanno ottenuto migliori risultati negli elementi del test rispetto agli studenti urbani, fatta eccezione per gli elementi del subtest di velocità e destrezza degli arti superiori. Infine, le medie delle abilità percettivomotorie (M=95) degli studenti rurali erano superiori rispetto a quelle degli studenti urbani (M=82). La Tabella I mostra i risultati del test t per gruppi 226 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES EBRAHIMI Table I.—The independent T-test outcomes on the mean scores. Tabella I. — Risultati dei test t per gruppi indipendenti sui punteggi medi. Static index Variations Strength Balance Upper limp coordination Bilateral coordination Upper limb speed & dexterity Visual-motor control Perceptual-motor abilities Mean Urban group Rural group 5.98±2.36 20.51±6.67 23.20±5.90 11.09±3.68 13.88±5.53 10.31±3.88 82.70±17.87 8.03 ±1.59 25.54±4.74 25.73±4.79 13.30±3.04 13.40±4.65 12.48±3.52 95.71±14.64 t f α -6.87 -5.88 -3.18 -4.44 0.63 -3.96 5.40 181 181 181 181 181 181 181 0.0001 0.0001 0.002 0.0001 0.52 0.0001 0.0001 comes on the mean scores. The table indicates the rural students’ means on the balance, upper limp coordination, bilateral coordination, visual-motor control and strength are significantly better than the urban students’ means but in the upper limb speed and dexterity. Clearly the findings indicate that the rural children’s motor-perceptual development is significantly better than the urban children’s. In the other word, it appears that the motor experiences in early childhood have a positive effect on the students’ motor-perceptual development. indipendenti sui punteggi medi. La tabella indica che le medie degli studenti residenti in aree rurali per equilibrio, coordinamento degli arti superiori, coordinamento bilaterale, controllo visivo-motorio e forza erano significativamente migliori rispetto alle medie degli studenti residenti in aree urbani, fatta eccezione per la velocità e destrezza degli arti superiori. I risultati indicano chiaramente che lo sviluppo percettivo-motorio dei bambini residenti nelle aree rurali è significativamente migliore rispetto a quello dei bambini residenti nelle aree urbane. In altre parole, sembra che le esperienze motorie vissute nella fase iniziale dell’infanzia abbiano un effetto positivo sullo sviluppo percettivo-motorio degli studenti. Conclusions Conclusioni Rapidly advancing Technology, low motor experiences in urban children during the early childhood and the former research let us to infer that urban children have many difficulties on motor-perceptual abilities development and early childhood is sensitive and critical periods on children’s motor-perceptual abilities development. The findings indicate the rural children have the better motor perceptual abilities than the urban children except in the upper limb speed and dexterity. The study confirm the first paragraph (presumption), but there are little confliction about the upper limb speed and dexterity. Also the findings confirm the dynamic systems approaches emphasizing the importance of environment in learning approach. The possible conclusions are that the living environments affect these results. A place of living, life style, accessible, divers, numerous and natural playgrounds, parents perspective to outdoors plays, the low impact of technology on the villages’ children, the structure of environment (for example: hills, pits, trees, hillside Il rapido progresso della tecnologia, le scarse esperienze motorie vissute dai bambini delle aree urbane nella fase iniziale dell’infanzia e le precedenti ricerche ci fanno dedurre che i bambini che vivono nelle aree urbane hanno numerose difficoltà nello sviluppo delle abilità percettivo-motorie e che la fase iniziale dell’infanzia è un periodo critico e sensibile per lo sviluppo delle abilità percettivo-motorie nei bambini. I risultati indicano che i bambini delle aree rurali hanno le migliori abilità percettivomotorie rispetto ai bambini delle aree urbane, fatta eccezione per la velocità e destrezza degli arti superiori. Lo studio conferma il primo paragrafo (ipotesi), pur esistendo una certa discordanza per quanto concerne la velocità e destrezza degli arti superiori. I risultati confermano anche gli approcci dei sistemi dinamici che sottolineano l’importanza dell’ambiente nell’approccio di apprendimento. Le possibili conclusioni sono che gli ambienti di vita influenzano tali risultati. Un luogo di vita e uno stile di vita con un gran numero di diverse aree di gioco naturali e accessibili, dei genitori che vedono di buon occhio i giochi all’aperto, il basso impatto della tecnologia sui bambini nei villaggi, la strut- Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 227 EBRAHIMI ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES and etc) naturally provide many opportunities for motor-perceptual experience and divers, numerous and challenging movements for children. On the other hand, in metropolis, increasing use of computer games, TV and relying on Technology for the majority of play, grossly limiting challenges to creativity and body restrict, a relative reducing the playgrounds, living in small apartment and parents perspective to outdoors play as “unsafe” restrict divers, numerous and challenging motor-perceptual experiences. However, it is possible that the playing of the children in small, simple, limited environments and with high use of Technology led to children only could enhance fine skills like upper limb speed and dexterity experiences. Totally possible conclusions are: — Every motor activities, plays, toys and playgrounds providing the divers, numerous, challenging, and natural aspects specially attending to the deficiencies during the early childhood are able to improve motor-perceptual development. — It is essential that children during the early childhood use technology (TV, computer games and etc) far less. — Natural environment and outdoor as a play ground for children play activities are best because provide divers, numerous and challenging approach on motor-perceptual abilities.5, 13, 15 Also it is important to come together as parents, teachers and therapists to help society “wake up” and see the devastating effect Technology and low motor-perceptual experience during the early childhood. This study couldn’t control all factors affecting on the research because it was of causal-comparative research. It is possible that other studies with experimental research and with other age levels are able to control all factors affecting on the study and produce accurate results. For the value of the motor-perceptual abilities development, as difficulty on them has contributed to Self-Concept and Reading Achievement,16, 17 Learning and School Success,18 academic performance 19 and physical disorders,1 more studies are needed. It is importance to found out children’s weaknesses on the motor-perceptual abilities and to provide one comprehensive program attending to the weaknesses, sensitive periods and the impact of Technology on children’s motor-perceptual abilities development during the early childhood especially in the metropolises.20 228 tura ambientale (ad es. colline, terrapieni, alberi, pendii ecc.) sono tutti fattori che forniscono numerose opportunità naturali di esperienze motoriopercettive e un gran numero di diversi movimenti che stimolano i bambini. D’altro canto, nelle metropoli, il crescente utilizzo di videogiochi e televisione e l’affidamento sulla tecnologia per la maggior parte dei giochi limitano notevolmente la creatività e il corpo; inoltre, una riduzione delle aree di gioco, l’abitare in piccoli appartamenti e il fatto che i genitori considerano “pericolosi” i giochi all’aperto sono tutti fattori che limitano le esperienze percettivomotorie diverse, numerose e stimolanti. Tuttavia, è possibile che poiché i bambini giocano in ambienti piccoli, semplici e limitati e con un elevato utilizzo della tecnologia, ciò li porti a potenziare solo le abilità raffinate come le esperienze di velocità e destrezza degli arti superiori. Nel complesso, le conclusioni possibili sono le seguenti: — ogni attività motoria e ludica, giocattolo e ambiente di gioco che fornisce un gran numero di aspetti naturali diversi e stimolanti, in particolar modo nella fase iniziale dell’infanzia, è in grado di migliorare lo sviluppo percettivo-motorio; — è essenziale che durante la fase iniziale dell’infanzia i bambini utilizzino molto meno la tecnologia (TV, videogiochi ecc.); — l’ambiente naturale e l’aria aperta come aree di gioco per le attività ludiche dei bambini sono le cose più indicate, perché forniscono un approccio numeroso, vario e stimolante alle abilità percettivo-motorie 13, 15. Inoltre, è importante unirsi come genitori, insegnanti e terapeuti per aiutare la società a “svegliarsi” e riconoscere l’effetto devastante che la tecnologia e le scarse esperienze motorio-percettive hanno durante la fase iniziale dell’infanzia. Il presente studio non ha potuto controllare tutti i fattori che influenzano la ricerca poiché si è trattato di una ricerca causale-comparativa. È possibile che altri studi di ricerca sperimentale e con altri livelli di età siano in grado di controllare tutti i fattori che influenzano lo studio producendo risultati accurati. Sono necessari ulteriori studi sul valore dello sviluppo delle abilità percettivo-motorie, poiché una difficoltà nel loro sviluppo si ripercuote sul concetto di sé e sui progressi nella lettura 16, 17, sull’apprendimento e sui risultati scolastici 18, sulla performance universitaria (Skubic e colleghi, 1976) e sui disturbi fisici 19. È importante individuare i punti deboli dei bambini nelle abilità percettivo-motorie e fornire un programma completo che affronti i punti deboli, i periodi sensibili e l’impatto della tecnologia sullo sviluppo delle abilità percettivo-motorie nei bambini durante la fase iniziale dell’infanzia, soprattutto nelle metropoli 20. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 ANTHROPOMETRIC AND MOTOR CHARACTERISTICS OF BRAZILIAN FUTSAL ATHLETES References/Bibliografia 1) Rowan C. Retrieved from: www.sensomotorische-integratie.nl/CrisRowan. pdf. 2008. 2) Bixler R, Carlisle DL, Hammitt WE, Floyd MF. J Environ Education 1994;26:24-33. 3) Li X, Atkins MS. Pediatrics 2004; 113:1715-22. 4) Wilson RA. ERIC Clearinghouse for Science Mathematics and Environmental Education Columbus OH. 1996. 5) Burdette HL, Whitaker RC. A national study of neighborhood safety, outdoor play, television viewing, and obesity in preschool children. Pediatrics 2005;116:657-62. 6) Block JJ. J Clin Psych 2008;67:821-6. 7) Sylva K. Critical Periods in Childhood Learning. Department of Child and Primary Education. Institute of Education, London, UK, British Medical Bulletin 1997;53:185-97. 8) Cleland FE, Gallahue DL. Perceptual and motor skills 1993;77:535-44. 9) Farahbod, M, Dadkhah A. 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Received on June 8, 2012 - accepted for publication on May 16, 2013. Corresponding author: M. H. Salehian, Department of Physical Education, Tabriz branch, Islamic Azad University, East side of Pasdaran Highway, Tabriz, Iran. E-mail: [email protected] Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 229 Orthopedic area Area ortopedica MED SPORT 2013;66:231-40 Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes: surgical or conservative treatment? Fratture delle spine iliache anteriori negli atleti adolescenti: trattamento di tipo chirurgico o conservativo? F. POGLIACOMI, F. CALDERAZZI, M. PATERLINI, M. POMPILI, F. CECCARELLI Orthopedic Clinic, Department of Surgical Sciences University of Parma, Parma University-Hospital, Parma, Italy SUMMARY Aim. Iliac spines fractures affect more frequently adolescent. These structures might be involved in avulsion injuries in many sport activities usually due to a sudden and forceful contraction of the muscles where they take origin. The treatment can be conservative or surgical according to the size and dislocation of the fragment. The aim of this study is to define the correct approach to these lesions in adolescent athletes by evaluating the outcomes in 2 groups of patients which were treated differently. Methods. Between 2002 and 2012, 24 adolescent athletes, affected by anterior iliac spines fractures, were treated. All cases had similar characteristics. Twelve patients were treated surgically (group 1) and 12 conservatively (group 2). All patients were evaluated clinically with the non-arthritic hip score (NAHS) and radiographically. Return to sport activity (RSA) was also recorded. Results. Mean NAHS was similar in groups 1 and 2. A significant faster RSA was noticed in patients treated surgically. In 6 cases (1 in group 1 and 5 in group 2) radiographs showed heterotopic bone formation. Two patients of group 1 developed a postoperative lateral femoral cutaneous nerve impairment which resolved spontaneously after a mean period of 6 months. Conclusion. The incidence of these fractures is increasing in young population due to the earlier and more intensive sports activity. Their treatment is mainly conservative. When fragment in its major axis and the amount of dislocation is ≥2 cm, surgical treatment is indicated in adolescent athletes, thus allowing a faster RSA. Fixation with screws guarantees a more stable ostheosynthesis. Key words: Adolescents - Athletes - Wounds and injuries. RIASSUNTO Obiettivo. Le fratture delle spine iliache colpiscono più frequentemente gli adolescenti. Tali traumi avvengono spesso durante le attività sportive ed il più delle volte sono conseguenti alla trazione/contrazione muscolare. Il trattamento è conservativo o chirurgico in base alla dimensione ed alla scomposizione del frammento. Questo studio ha l’obiettivo di valutare i risultati in 2 gruppi di pazienti trattati per queste lesioni differentemente e di definirne il loro corretto approccio terapeutico in atleti adolescenti. Metodi. Tra il 2002 ed il 2012, 24 avulsioni delle spine iliache anteriori sono state trattate in atleti adolescenti. Dodici casi sono stati operati (gruppo 1) e 12 trattati conservativamente (gruppo 2). Tutti i pazienti sono stati valutati clinicamente con il Non-arthritic Hip Score (NAHS) e radiograficamente; è stato anche analizzato il tempo per ritornare alla completa ripresa dell’attività sportiva (RAS). Risultati. L’NAHS medio era simile nei 2 gruppi. La RAS è stata significativamente più rapida nei pazienti del gruppo 1. In 5 casi del gruppo 2 ed in 1 dell’altro le radiografie hanno dimostrato la formazione di ossificazioni eterotopiche. Due pazienti operati hanno lamentato una meralgia paraesthetica postoperatoria che si è risolta dopo 6 mesi. Conclusioni. L’incidenza di queste fratture, a causa del precoce inizio e della maggiore intensità dell’attività sportiva, Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 231 POGLIACOMI Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes sta aumentando nei giovani atleti. Il loro trattamento è quasi sempre conservativo. Quando il frammento avulso nel suo asse maggiore e la sua scomposizione sono ≥ ai 2 cm il trattamento chirurgico è indicato negli atleti adolescenti, al fine di ottenere una più rapida RSA. L’uso di viti garantisce una osteosintesi più stabile. Parole chiave: Adolescenti - Atleti - Ferite e lesioni. P elvic spines are apophysis, secondary centers of ossification which are visible on radiographs during adolescence and fuse to the pelvis body between the ages of 10 and 25 years 1, 2 (Figure 1). More specifically, the anterior-superior iliac spine (ASIS) begins to ossify, and fuses permanently with the iliac bone, respectively at a mean age of 15 (range 12-16) and 20 (range 19-23) years. The anterior-inferior iliac spine (AIIS) begins ossification around 12 (range 10-13) years of age and fuses permanently approximately at 17 years of age (range 16-20) 3, 4 (Figure 1). The sartorius muscle and the fascia latae tensor origin from the ASIS, whereas the main bundle of the rectus femoris origins from the AIIS. The secondary bundle of the rectus femoris originates from the superior acetabular margin and runs parallel and deep to the main bundle. Each muscle acts at the level of the coxofemoral joint and of the knee, and, according to the limb position, the muscles can withstand increasing loads during muscle contractions.5 From an anatomical and structural point of view, the anterior and posterior margins of the pelvis have poor bone density, as reported by Figure 1.—Age of appearance and initial ossification (A) and age of complete ossification (F) of the apophysis and most frequent mechanism of anterior iliac spines fractures (hip extended and knee flexed). Figura 1. — Età di comparsa e ossificazione iniziale (A) ed età di ossificazione completa (F) dalle apofisi e meccanismo più frequente delle fratture delle spine iliache anteriori (anca in estensione e ginocchio flesso). 232 L e spine pelviche sono apofisi, centri secondari di ossificazione visibili sulle radiografie nel corso dell’adolescenza, che si fondono con il bacino tra i 10 e i 25 anni di età 1, 2 (Figura 1). Nello specifico, la spina iliaca antero-superiore (anterior-superior iliac spine, ASIS) inizia a ossificarsi e si fonde in maniera permanente con l’osso iliaco rispettivamente a un’età media di 15 (intervallo da 12 a 16) e 20 (intervallo da 19 a 23) anni. La spina iliaca antero-inferiore (anterior-inferior iliac spine, AIIS) inizia a ossificarsi intorno ai 12 anni di età (intervallo da 10 a 13) e si fonde in maniera permanente a 17 anni di età (intervallo da 16 a 20) 3, 4 (Figura 1). Il muscolo sartorio e il tensore della fascia lata hanno origine dall’ASIS, mentre il capo diretto del retto femorale ha origine dall’AIIS. Il capo riflesso del retto femorale ha origine dal margine acetabolare superiore e scorre in profondità e in parallelo al fascio principale. Ogni muscolo agisce a livello dell’articolazione coxo-femorale e del ginocchio e, in base alla posizione dell’arto, i muscoli possono sottostare a carichi crescenti durante le contrazioni muscolari 5. Da un punto di vista anatomico-strutturale, i margini anteriore e posteriore del bacino hanno una scarsa densità ossea, come dimostrato da Cunningham e Black che hanno osservato una minore densità trabecolare nella sua area marginale 6. Ciò spiega perché le spine iliache offrono una scarsa resistenza alle forze di trazione, soprattutto durante l’adolescenza, periodo in cui i loro processi di ossificazione non sono ancora completi. Nei giovani atleti, l’ASIS e la AIIS possono essere coinvolte in traumi da avulsione in numerose attività sportive, che di solito sono la conseguenza di una improvvisa e violenta contrazione dei muscoli che hanno origine da tali strutture, con l’anca in flessione e il ginocchio in estensione (Figura 1) 7, 8. Meno frequentemente, tali lesioni si verificano in seguito a un trauma diretto o trazioni reiterate che favoriscono lo sviluppo di apofisiti, comportando distacchi ossei considerati fratture da stress 9-13. In genere ne sono colpiti calciatori, rugbisti, ginnasti, corridori e saltatori in alto 14-16. La frequenza di tali lesioni è sottovalutata; un gran numero di tali eventi non viene riconosciu- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes Cunningham and Black who demonstrated the lesser trabecular density in its marginal area even before the skeleton is solicited by weight bearing.6 This explains why iliac spines offer poor resistance to traction forces especially during adolescence, period in which their ossification’s processes are not yet completed. ASIS and AIIS, in young athlete, might be involved in avulsion traumas in many sport activities and more frequently are the consequence of a sudden and forceful contraction of the muscles that take their origin on these structures, with the hip in flexion and the knee in extension (Figure 1).7, 8 Less frequently they appear following a direct trauma or intense and repeated sub-maximal strains favoring the development of apophysitis which result in bone detachments considered as stress fractures.9-13 Soccer and rugby players, gymnasts, runners and high jumpers are usually affected.14-16 The frequency of these lesions is underestimated; many of these events are misdiagnosed because symptoms are often not significant. Recent studies set their incidence at 4% of all pelvic ring fractures 7-9, 15-18 and at 1.4% of all fractures of the athletes.14 This latter datum is expected to increase as adolescents begin playing sports more aggressively and at an earlier age than previously. They are more common in men than women (13:1) as the growth plates fuse later in the former and they also develop greater muscle masses.16, 19, 20 The treatment can be conservative or surgical according to the amount of the dislocation of the fragment and the size of its major axis.7, 8, 17, 18, 20-27 The aim of this study was to define the correct approach to these lesions in adolescent athletes by evaluating the outcomes in 2 groups of patients which were treated conservatively or surgically. Materials and methods Twenty-four adolescent athletes, with a mean age of 15 years (range 10-18), affected by anterior iliac spines fractures were treated at the Orthopaedic Clinic of Parma University Hospital, between 2002 and 2012. Twelve patients were treated surgically (group 1) and 12 conservatively (group 2). The inclusion criteria for group 1 were fragment displacement ≥2 cm and fragment size ≥ than 2 cm. Twelve patients out of the 60, which Vol. 66 - No. 2 POGLIACOMI ta perché i sintomi spesso non sono significativi. Recenti studi ne hanno calcolato l’incidenza al 4% di tutte le fratture dell’anello pelvico 7-9, 15-18 e all’1,4% dei tutte le fratture negli atleti 14. È previsto un aumento di quest’ultimo dato, poiché gli adolescenti iniziano a praticare sport in età più precoce e in maniera più intensa rispetto al passato. Tali fratture sono più comuni negli uomini rispetto alle donne (13:1), poiché nei primi le cartilagini di accrescimento si saldano più tardi e si sviluppano masse muscolari maggiori 16, 19, 20. Il trattamento può essere di tipo conservativo o chirurgico, a seconda dell’entità della dislocazione e della dimensione dell’asse maggiore del frammento 7, 8, 17, 18, 20-27. Obiettivo del presente studio è stato quello di definire l’approccio corretto per tali lesioni negli atleti adolescenti valutando gli esiti in 2 gruppi di pazienti trattati in maniera chirurgica o conservativa. Materiali e metodi Ventiquattro atleti adolescenti, con età media di 15 anni (intervallo da 10 a 18 anni) e fratture delle spine iliache anteriori sono stati trattati presso la Clinica Ortopedica dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma tra il 2002 e il 2012. Dodici pazienti sono stati trattati chirurgicamente (Gruppo 1) e 12 sono stati trattati in maniera conservativa (Gruppo 2). I criteri di inclusione per il Gruppo 1 erano una dislocazione del frammento ≥ 2 cm e una dimensione del frammento ≥2 cm. Dodici dei 60 pazienti trattati in maniera conservativa nello stesso periodo presso la stessa struttura erano atleti adolescenti e presentavano caratteristiche demografiche (età e sesso) e fratture (sede e dimensione) simili a quelle del Gruppo 1 e per tali ragioni sono stati inclusi nel Gruppo 2. In tale gruppo di pazienti (tutti di età inferiore ai 18 anni), i genitori sono stati informati del trattamento e hanno scelto un approccio terapeutico di tipo conservativo. Nel Gruppo 1, nove fratture hanno interessato l’AIIS e tre l’ASIS. Tutti i pazienti erano di sesso maschile, con età media di 15 anni (intervallo da 10 a 18 anni). Tali infortuni hanno interessato 9 calciatori, 1 rugbista, 1 saltatore in alto e 1 ginnasta. Nel Gruppo 2, dieci fratture hanno interessato l’AIIS e due l’ASIS. Tutti i pazienti erano di sesso maschile, con età media di 15 anni (intervallo da 12 a 17 anni). Tali infortuni hanno interessato 9 calciatori, 1 rugbista e 2 saltatori in alto. Tutti i pazienti hanno riferito un dolore dopo il MEDICINA DELLO SPORT 233 POGLIACOMI Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes were treated conservatively in the same period at the Orthopaedic Clinic of Parma University Hospital, were adolescent athletes and had similar demographic characteristics (age and gender) and fractures (location and size) of those of the group 1, and for these reasons they were included in group 2. In this group of patients (all with less than 18 years), parents were informed of the treatment and decided for a conservative therapeutic approach. In group 1, 9 fractures affected the AIIS and 3 were located at the ASIS. All patients were males with a mean age of 15 years (range: 1018). Nine soccer and 1 rugby players, 1 high jumper and 1 gymnast were involved in these injuries. In group 2, 10 fractures affected the AIIS and 2 were located at the ASIS. All patients were males with a mean age of 15 years (range: 12-17). Nine soccer and 1 rugby players and 2 high jumpers were involved in these injuries. All patients referred pain after an avulsion trauma during their sport activities. In particular all soccer and rugby players referred acute groin pain which developed after kicking the ball or after kicking and missing the ball. The other 3 patients developed this symptom after a sudden movement and muscular contraction during jumping. Furthermore, 1 high jumper (1 ASIS fracture of the group 1) referred an associated post-traumatic meralgia paresthetica probably due to a compression of the lateral femoral-cutaneous nerve by the bone fragment. In all cases plain x-rays of the pelvis (antero-posterior and oblique and axial views) and computerized tomography (CT) scans were performed. In group 1 the fixation of the fragment was obtained with different devices through a lessinvasive anterior hip approach.28 In 7 cases one or two metallic screws of variable diameter (3.5 or 4.5 millimetres) associated to washers were used and in 5 cases osteosynthesis was obtained with absorbable screws (Figures 2, 3). All patients operated had a mean period of 30 days of immobilisation without weight bearing. In 1 out of the 12 patients of group 1, a leg spica cast with the hip in 30° flexion was applied because the fixation obtained was considered unstable (1 case treated with absorbable screws). In 8 cases of group 2 the same cast immobilisation was applied for 1 month. In 4 greatly compliant patients the treatment consisted simply in bed rest with the hip in flexion of 30° without weight bearing for 1 month. In all patients the immobilization period was 234 trauma da avulsione nel corso delle loro attività sportive. In particolare, tutti i calciatori e rugbisti hanno riferito un dolore inguinale acuto, sviluppatosi dopo aver colpito la palla o dopo aver calciato e mancato la palla. I restanti 3 pazienti hanno sviluppato tale sintomo dopo un movimento improvviso e una contrazione muscolare durante il salto. Inoltre, 1 saltatore in alto (1 frattura dell’ASIS nel Gruppo 1) ha sviluppato anche una meralgia parestesica postraumatica riconducibile probabilmente alla compressione del nervo cutaneo femorale laterale ad opera del frammento osseo. In tutti i casi sono state effettuate radiografie del bacino (proiezioni in antero-posteriore, obliquo e assiale) e la tomografia computerizzata (TC). Nel Gruppo 1, la fissazione del frammento è stata ottenuta mediante diversi dispositivi con un accesso anteriore mini-invasivo 28. In 7 casi sono state utilizzate una o due viti metalliche di diametro variabile (3,5 o 4,5 ml) con relative rondelle, mentre in 5 casi viti riassorbibili (Figure 2, 3). Tutti i pazienti operati hanno avuto un periodo medio di 30 giorni di immobilizzazione senza carico. In uno dei 12 pazienti del Gruppo 1 è stato applicato un gesso pelvi-condilico con anca in flessione di 30°, poiché la fissazione ottenuta è stata considerata instabile (1 caso trattato con viti riassorbibili). In 8 casi del Gruppo 2 la stessa immobilizzazione è stata applicata per 1 mese. In 4 pazienti particolarmente collaboranti il trattamento è consistito semplicemente nel riposo a letto con l’anca in flessione di 30° senza alcun carico di pesi per 1 mese. Per tutti i pazienti, al periodo di immobilizzazione ha fatto seguito un periodo di 25 giorni di stampelle con carico progressivo e mobilizzazione passiva e attiva dell’arto infortunato. Dopo tale periodo ai pazienti è stato consentito un progressivo ritorno all’attività sportiva (RAS). Tutti i pazienti sono stati valutati dopo un follow-up medio di 48 mesi (intervallo da 6 a 120 mesi). Durante le visite di follow-up, i pazienti sono stati valutati dal punto di vista clinico con il non-arthritic hip score (NAHS) 29 e mediante radiografie (proiezioni in antero-posteriore, obliqua assiale e otturatoria) al fine di valutare il consolidamento della frattura. Sono state inoltre registrate le complicanze associate al tipo di frattura o trattamento e il RAS. L’analisi statistica è stata effettuata utilizzando il software SPSS, versione 11.0. Il test di Mann-Whitney è stato utilizzato per analizzare le differenze tra NAHS e RAS nel Gruppo 1 vs. Gruppo 2. La significatività statistica è stata accettata a P<0,05. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes POGLIACOMI Figure 2.—Right AIIS avulsion fracture (arrows) in a 13 years old soccer player; preoperative X-ray (A) and 3D CT view (B). Figura 2. — Frattura da avulsione dell’AIIS destra (frecce) in un calciatore di 13 anni; radiografia preoperatoria (A) e TC in 3D (B). followed by 25 days of walking on crutches with progressive loading and passive and active mobilization of the injured limb. After this period patients were allowed to a progressive RSA. All patients were evaluated after an average follow-up of 48 months (range 6-120). During follow-up visits, patients were clinically assessed according to the NAHS 29 and radiographically (pelvis antero-posterior, oblique axial and obturatory views), in order to detect the consolidation of the fracture. Complications related to the type of fracture or treatment, and RSA were also recorded. The statistical analysis was elaborated using the SPSS software (11.0 version). The Mann-Whitney test was used to analyze differences between NAHS and RSA of group 1 vs. group 2. Statistical significance was considered when P<0.05. Results In group 1, NAHS averaged 97.5 (range 93100), and 97.1 (range 92-100) in group 2 (Figure 4). These scores were not significantly different (P>0.05). Twenty-three out of 24 patients returned to complete sport activity. One patient in group 1, with an associated knee instability which was surgically treated 6 month after ASIS fracture, decided to quit his sport activity. A significant faster RSA (P<0.05) was noticed in patients treated surgically (group 1 78 days vs. group 2 91 days) (Figure 5). All fractures consolidated. In 6 cases excessive bone formation during healing was observed (5 treated conservatively and 1 with absorbable Vol. 66 - No. 2 Figure 3.—Intraoperative views of the same patient; reduction of the fragment (A) and fixation with absorbable screw (B). Postoperative X-ray (C) and at follow-up after 36 months with fracture consolidated (D). Figura 3. — Vedute intraoperatorie dello stesso paziente; riduzione del frammento (A) e fissazione con vite riassorbibile (B). Radiografia postoperatoria (C) e al followup dopo 36 mesi con frattura consolidata (D). Risultati Nel Gruppo 1, il NAHS aveva una media di 97,5 (intervallo da 93 a 100) mentre nel Gruppo 2 di 97,1 (intervallo da 92 a 100) (Figura 4). Tali punteggi non erano significativamente diversi (P>0,05). Ventitré di 24 pazienti sono ritornati a svolgere una piena attività sportiva. Un paziente del Gruppo 1, che presentava anche un’instabilità del ginocchio trattata chirurgicamente 6 mesi dopo la frattura dell’ASIS, ha deciso di abbandonare la sua attività sportiva. Un RAS significativamente più rapido (P<0,05) è stato osservato nei pazienti trattati chirurgicamente (Gruppo 1: 78 giorni vs. Gruppo 2: 91 giorni) (Figura 5). Tutte le fratture sono consolidate. In 6 casi è stata osservata un’eccessiva formazione di callo osseo durante la guarigione (5 trattati in maniera conservativa e 1 con viti riassorbibili). In 5 di questi 6 pazienti tale complicanza non ha richiesto un trattamento aggiuntivo. L’altro che era stato trattato in maniera conservativa (Figure 6, 7) ha lamentato 1 anno dopo il RAS di improvvisi blocchi dolorosi dell’anca durante l’attività cal- MEDICINA DELLO SPORT 235 POGLIACOMI Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes Figure 4.—Similar NAHS scores in group 1 and 2. Figura 4. — Simili punteggi NAHS nel Gruppo 1 e 2. Figure 6.—Left AIIS fracture (circle and arrow) in a 14 years old soccer player which was treated conservatively: X-Ray (A) and CT scan (B). Figura 6. — Frattura dell’AIIS destra (cerchio e freccia) in un calciatore di 14 anni trattato in maniera conservativa: radiografia (A) e tomografia computerizzata (B). screws). In 5 out of these 6 patients this complication did not require additional treatment. The other patient, who was treated conservatively (Figures 6, 7), suffered 1 year after RSA of sudden painful hip blocks during soccer, due to a palpable and visible impingement between the heterotopic bone and musculotendinous structures. In this case bone excision was necessary. Two out of 12 patients of group 1 developed a postoperative meralgia paraesthetica which resolved spontaneously after a mean period of 6 months. The high jumper (1 ASIS fracture of group 1) who referred an associated post-traumatic meralgia paraesthetica, as a consequence of a compression of the bone fragment on the lateral femoral-cutaneous nerve, had the complete spontaneous resolution of this symptom 2 months after the fixation of the fragment. Screw removal was necessary in 3 cases (3 metallic screws) because of their impingement with surrounding soft tissues. All patients which were immobilised in a plaster of Paris cast referred a poor tolerance to the cast. 236 Figure 5.—Different RSA in group 1 and 2. Figura 5. — Diverso RAS nel Gruppo 1 e 2. Figure 7.—X-ray (A) and MRI (B) of the same patient 1 year after trauma with hyperostosis around AIIS (arrows). Fragment after excision (C) and final X-Ray view (D) without hyperostosis (arrow). Figura 7. — Radiografia (A) e MRI (B) dello stesso paziente un anno dopo il trauma con iperostosi intorno all’AIIS (frecce). Frammento dopo l’escissione (C) e radiografia finale (D) senza iperostosi (freccia). cistica, dovuti a un conflitto (impingement) palpabile e visibile tra l’osso eterotopico e le strutture muscolo-tendinee. In questo caso è stata necessaria l’escissione ossea. Due dei 12 pazienti del Gruppo 1 hanno sviluppato una meralgia parestesica postoperatoria che si è risolta in maniera spontanea dopo un periodo medio di 6 mesi. Il saltatore in alto (1 frattura dell’ASIS nel Gruppo 1) che ha riferito una meralgia parestesica postraumatica conseguente alla compressione del frammento osseo sul nervo femorale cutaneo laterale ha avuto una risoluzione spontanea completa di tale sintomo 2 mesi dopo la fissazione del frammento. La rimozione delle viti è stata necessaria in 3 casi (3 viti metalliche) a causa del loro conflitto con i circostanti tessuti molli. Tutti i pazienti immobilizzati in gesso hanno riportato una scarsa tolleranza a questa immobilizzazione. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes POGLIACOMI Discussion Discussione Anterior iliac spines fractures are considered rare lesions and represent 4% of all pelvic ring fractures 7-9, 15-18 and 1.4% of all fractures in young athletes.14 Their frequency is underestimated because symptoms are often not significant and they are commonly misdiagnosed and considered as simple muscular or tendinous tears or tendinitis.15 These rates are expected to increase as adolescent are engaged in high level sport activities which begin at an earlier age than in the past.16 The location of the injuries in this study, which demonstrated a higher prevalence of avulsion fractures at the AIIS, differs from other reports.16, 30 This is probably true in soccer players where this location is more frequent. This is confirmed in this series where the majority of athletes were soccer players who were always affected by AIIS avulsions. Iliac spines fractures are usually due to the pull of muscles that take their origin on the ASIS (sartorius and tensor fascia latae) and the AIIS (main bundle of the rectus femoris) with the hip in hyperextension and the knee in flexion and are more common during adolescence, because during this period the ratio of muscular strength to physeal strength is greater and ossification is not yet completed.8, 15 This etiology is typically observed in soccer and rugby players which frequently complain of acute groin pain after kicking a ball or missing the ball while kicking, and in athletics and gymnastics during jumping and sprint bursts. Plain radiographs of the pelvis usually confirm the diagnosis, by exposing the fracture and its displacement.15 A CT scan can be necessary to quantify the fragment size and the entity of its displacement, and to differentiate AIIS fractures from avulsions of the upper rim of the acetabulum, which are caused by the pull of the reflected head of the rectus femoris muscle. Sometimes, apophyseal injuries may be radiographically undersized if the apophyses are not or only minimally ossified.15, 31 In these cases ultrasonography or magnetic resonance imaging (MRI) are useful in the diagnosis 32 in order to better quantify the cartilagineous component of the fragment. The treatment of anterior iliac spines fractures is mainly conservative 7, 8, 17, 18, 22 and is based on rest with the hip semi-flexed in order to avoid stretching of the muscles involved in the traumatic mechanism and non weight-bearing. In less-collaborative young patients immo- Le fratture delle spine iliache anteriori sono considerate lesioni rare e rappresentano il 4% di tutte le fratture dell’anello pelvico 7-9, 15-18 e l’1,4% di tutte le fratture nei giovani atleti 14. La loro frequenza è sottovalutata perché i sintomi spesso non sono significativi, non riconosciuti e considerati semplici lacerazioni muscolari o tendinee oppure tendiniti 15. Con l’aumento degli adolescenti che praticano sport ad alto livello, e che iniziano a un’età più precoce rispetto al passato 16, si prevede un aumento di tali fratture. Nel presente studio, la sede delle lesioni, che ha dimostrano una prevalenza più elevata di fratture da avulsione dell’AIIS, è diversa da quella riportata in altri studi 16, 30. Ciò è particolarmente vero nei calciatori dove tale sede è colpita più spesso, e trova conferma in questa serie dove la maggior parte degli atleti erano calciatori, una categoria da sempre interessata dalle avulsioni dell’AIIS. Le fratture delle spine iliache sono in genere dovute alla trazione dei muscoli che hanno origine nell’ASIS (sartorio e tensore della fascia lata) e nell’AIIS (capo diretto del retto femorale), con l’anca in iperestensione e il ginocchio in flessione e sono più comuni nel corso dell’adolescenza perché in tale periodo il rapporto tra forza muscolare e forza epifisaria è maggiore e l’ossificazione non è ancora completa 8, 15. Tale etiologia è comunemente osservata nei calciatori e nei rugbisti che frequentemente lamentano dolore inguinale acuto dopo avere colpito la palla o dopo aver calciato e mancato la palla e in atleti e ginnasti durante il salto e gli scatti di velocità. Le radiografie del bacino in genere confermano la diagnosi, visualizzando la frattura e la sua dislocazione 15. Una tomografia computerizzata può essere necessaria per quantificare la dimensione del frammento e l’entità della sua dislocazione, oltre che per differenziare le fratture dell’AIIS dalle avulsioni del bordo superiore dell’acetabolo, le quali sono causate dallo strappo del capo riflesso del retto femorale. A volte, le lesioni apofisarie possono essere radiograficamente sottodimensionate se le apofisi non sono ossificate o lo sono solo in minima parte 15, 31. In tali casi l’ecografia o la risonanza magnetica (MRI) sono utili nella diagnosi 32 al fine di quantificare meglio la componente cartilaginea del frammento. Il trattamento delle fratture delle spine iliache anteriori è di tipo perlopiù conservativo 7, 8, 17, 18, 22 ed è basato sul riposo in scarico con l’anca semiflessa al fine di evitare lo stiramento dei muscoli coinvolti nel meccanismo traumatico. Nei pazienti giovani e meno collaborativi, si raccomanda Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 237 POGLIACOMI Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes bilisation in plaster cast in the same position is recommended. This treatment generally leads to excellent functional outcomes, even if excessive bone formation and secondary impingement with muscles and tendons and meralgia paraesthetica, as well as non-union, are reported.7, 8, 15 For these reasons, even if controversies exist in the literature and very few authors describe operative treatment for this specific injury,7, 24, 27, 33 surgical treatment is indicated for fractures with fragment displacement and size in its major axis ≥2 cm, especially in selected cases, such as athletes, which aim at shorter recovery time.7, 8, 25 Surgical treatment consists in an open reduction and internal fixation. The choice of the fixation device depends on the characteristics of the fragment. Di Giovanni’s classification,34 which divides these lesions in fractures that interest the osseous part of the apophysis or in avulsions that interest only the cartilaginous growth plate of the apophysis, is useful in this choice. In the first type of lesions an osteosynthesis with metallic or absorbable screws is preferable because it provides a more stable fixation, thus reducing the post-operative immobilization period and the need for casting, which is poorly tolerated. In this study, in which 2 homogeneous group of adolescent athletes were differently treated, all these assumptions are confirmed. All fractures, which always occurred during sport activities, consolidated. Both groups had similar scores according to the NAHS. Returning to daily life and regular sport activities, which is the main goal of the treatment in athletes, is variable, ranging from 3 weeks to 4 months.31, 35 In this series, time to RSA in both groups where within these ranges but a significantly faster full RSA was noticed in group 1, even if the same postoperative protocol was applied. At follow-up, the authors noticed that in operated patients no pain or other disabling signs or symptoms where referred before resumption of training, thus allowing an accelerated training and a faster complete RSA. On the contrary, all patients in group 2 referred, at the same postoperative time, limb weakness, mild pain and “fear of resumption”, thus slowing trainings and RSA. Furthermore, the authors consider to be important, in order to obtain a faster recovery and RSA, a stable fixation of the displaced fragment, thus reducing the incidence of excessive bone formation.7, 15 For this reason, only type 1 fractures according to Di Giovanni’s classifica- 238 l’immobilizzazione in gesso nella stessa posizione. Tale trattamento in genere comporta eccellenti esiti funzionali, nonostante siano state riportate iperostosi e conflitto (impingement) secondario con i muscoli e i tendini, meralgia parestesica, e mancata unione 7, 8, 15. Per tali motivi, anche se esistono controversie nella letteratura e pochi autori descrivono il trattamento chirurgico per tale lesione specifica 7, 24, 27, 33, il trattamento chirurgico è indicato per le fratture con dislocazione del frammento e dimensione nel suo asse maggiore ≥2 cm, soprattutto in casi selezionati, come negli atleti, con l’obiettivo di un più breve tempo di recupero 7, 8, 25. Il trattamento chirurgico prevede la riduzione a cielo aperto e la fissazione interna. La scelta del dispositivo di fissazione dipende dalle caratteristiche del frammento. In tale scelta è utile la classificazione di Di Giovanni 34, che divide tali lesioni in fratture che interessano la parte ossea dell’apofisi o in avulsioni che interessano solo la cartilagine di accrescimento dell’apofisi. Nel primo tipo di lesioni è preferibile un’osteosintesi con viti metalliche o con viti riassorbibili perché fornisce una fissazione più stabile, riducendo il periodo postoperatorio di immobilizzazione e la necessità dell’ingessatura, che è poco tollerata. Nel presente studio, in cui 2 gruppi omogenei di atleti adolescenti sono stati trattati in maniera diversa, tutte queste ipotesi hanno trovato conferma. Tutte le fratture, che si sono verificate sempre durante le attività sono consolidate. Entrambi i gruppi presentavano punteggi simili secondo il NAHS. Il ritorno alle attività quotidiane e alla regolare attività sportiva, che rappresentava il principale obiettivo del trattamento negli atleti, è variabile e oscilla da 3 settimane a 4 mesi 31, 35. In queste serie, il RAS in entrambi i gruppi rientrava in tali intervalli ma un RAS significativamente più rapido è stato osservato nel Gruppo 1, nonostante sia stato applicato lo stesso protocollo postoperatorio. Al follow-up, gli autori hanno osservato come i pazienti operati non abbiano riferito dolore o altri segni o sintomi invalidanti prima della ripresa dell’allenamento, permettendo così un allenamento accelerato e un RAS completo più rapido. Al contrario, tutti i pazienti nel Gruppo 2 hanno riferito nello stesso momento postoperatorio ipostenia agli arti, dolore lieve e “timore di riprendere l’attività”, rallentando così gli allenamenti e il RAS. Inoltre, gli autori considerano importante, al fine di ottenere un recupero e un RAS più rapidi, una fissazione stabile del frammento dislocato, riducendo in tal modo l’incidenza dell’eccessiva formazione ossea 7, 15. Per tale motivo, solo le fratture di tipo 1 secondo MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes tion (33) were operated and always synthesized with screws. Complications were typical and dependent on the treatment adopted and the fixation device utilized. Meralgia paraesthetica is the main complication of the surgical treatment,36 as observed in this study, where 2 patients in group 1 developed this problem, which resolved spontaneously 6 months after surgery. The use of a lessinvasive surgical anterior approach 28 increases the risk of damaging the lateral femoral cutaneous nerve. For this reason, the authors, who always used this type of approach, recommend to carefully localize and always protect this nerve, thus avoiding its laceration. The removal of metallic screws after consolidation of the fracture was necessary in 3 cases as a consequence of their impingement with surrounding soft tissues. In order to avoid this complication, the authors suggest to embed and carefully cover the screw head during its placement or to use absorbable screws, which do not require removal and guarantee a similar stable fixation. Some biocompatibility problems have been reported 37 but none were observed in this series. Excessive bone formation was observed in 5 patients which were treated conservatively and in another which already presented signs of instability of the fixation during surgery. It is probable that the case which required hyperostosis excision was underestimated. The fracture fragment was initially considered too small for a surgical fixation and an MRI could have been useful to visualize the amount of cartilage of the fragment and to better quantify his total size. Other reports regarding these fractures have only a few cases. The authors thus consider this series to be very large with 24 cases divided in 2 homogeneous groups, making it a valid and reliable report. la classificazione di Di Giovanni (33) sono state operate e sintetizzate sempre con viti. Le complicanze erano tipiche e dipendevano dal trattamento e dal dispositivo di fissazione utilizzati. Come osservato nel presente studio, la meralgia parestesica è la principale complicanza del trattamento chirurgico 36: 2 pazienti nel Gruppo 1 hanno sviluppato tale problema, che si è risolto in maniera spontanea 6 mesi dopo la chirurgia. L’utilizzo di un approccio chirurgico anteriore mini-invasivo 28 aumenta il rischio di danneggiare il nervo cutaneo femorale laterale. Per tale motivo gli autori, che utilizzano sempre tale approccio, raccomandano di localizzare e proteggere sempre con attenzione tale nervo, evitandone così la lacerazione. La rimozione delle viti metalliche dopo il consolidamento della frattura è stata necessaria in 3 casi come conseguenza del loro conflitto (impingement) con i circostanti tessuti molli. Al fine di evitare tale complicanza, gli autori suggeriscono di inserire e coprire con attenzione la testa della vite durante la sua collocazione o di utilizzare viti riassorbibili, che non richiedono la rimozione e garantiscono una fissazione con stabilità simile. Sono stati riportati alcuni problemi di biocompatibilità 37, ma nessuno di essi è stato osservato in queste serie. L’eccessiva formazione ossea è stata osservata in 5 pazienti trattati in maniera conservativa e in un altro paziente che presentava segni di instabilità della fissazione già durante la chirurgia. È probabile che il caso richiedente l’asportazione dell’iperostosi sia stato sottovalutato. Il frammento della frattura è stato inizialmente considerato troppo piccolo per una fissazione chirurgica e una MRI sarebbe stata utile per visualizzare la quantità di cartilagine del frammento e quantificarne meglio la dimensione complessiva. Le casistiche riportate in letteratura su questi traumi sono scarse. Gli autori considerano tale serie di 24 casi, divisi in 2 gruppi omogenei, molto ampia, il che la rende quindi valida ed affidabile. Conclusioni Conclusions The incidence of these fractures is steadily increasing in young population due to the earlier and more intensive sports activity. Treatment is mainly conservative. The results of this study suggest that, when fragment size in its major axis is ≥2 cm and is dislocated ≥ 2 cm, surgical treatment is indicated, especially in selected cases, such as athletes, where a shorter Vol. 66 - No. 2 POGLIACOMI L’incidenza di tali fratture è in costante aumento nei giovani, poiché questi svolgono attività sportive più intense e in età più precoce rispetto al passato. Il trattamento è soprattutto di tipo conservativo. I risultati del presente studio suggeriscono che, quando la dimensione del frammento nel suo asse maggiore è ≥2 cm ed è dislocato ≥2 cm, è indicato il trattamento chirurgico, soprattutto in casi selezionati, come negli atleti, dove si desidera MEDICINA DELLO SPORT 239 POGLIACOMI Anterior iliac spines fractures in the adolescent athletes recovery time is desired. Fixation with screws is preferable in order to obtain a more stable osteosynthesis and an earlier recovery. The authors consider of major importance muscle stretching and relaxation to prevent these apophyseal avulsions. Furthermore, parental education towards healthy physical activity of their children is also important to avoid musculoskeletal overuse in a modern society which favors high-level performances in young sportsmen pursuing their dream of becoming professional athletes. References/Bibliografia 1) Laurenson RD. The primary ossification of the human ilium. Anat Rec 1964;209-17. 2) Williams PL, Bannister LH, Berry MM, Colins P, Dyson M, Dussek JE et al. In: Gray’s anatomy. 38th ed. New York: Churchill Livingstone; 1995. p. 669. 3) Raymond M, Stuart W. Embryology and development of the musculoskeletal system. In: Lovell & Winter’s Pediatric Orthopaedics. 6th ed. Vol. I. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2006. p. 2-33. 4) Callaghan JJ, Rosenberg AG, Rubash HE. In: The adult hip. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2007. 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Pogliacomi, MD, Orthopedic Clinic, Department of Surgical Sciences, University of Parma, Parma University-Hospital, via Gramsci 14, 43126 Parma, Italy. E-mail: [email protected] 240 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MED SPORT 2013;66:241-52 MRI evaluation of spine abnormalities in the supine position and under physiological load in athletes with a dedicated MR scanner Valutazione RM delle patologie del rachide in posizione supina e sotto-carico fisiologico in atleti con macchina RM dedicata G. FRANCAVILLA 1, R. SUTERA 2, A. IOVANE 2, F. CANDELA 2, D. MATRANGA 2, A. SANFILIPPO 3, V. C. FRANCAVILLA 3, M. D’ARIENZO 3, M. MIDIRI 2 1Department of Clinical Medicine, Cardiovascular and Nephro-Urological Diseases University of Palermo, Palermo, Italy 2DIBIMEF - Section of Radiological Sciences, University of Palermo, Palermo, Italy 3Clinic of Orthopedic and Trauma, University of Palermo, Palermo, Italy SUMMARY Aim. Purpose of our study was to evaluate the behavior of the lumbar spine of young athletes in the supine and standing position, taking into account all postural changes that the spine undergoes during physiological load, any alterations and any discrepancies in the detection of pathology between the two positions. Methods. Between August 2008 and October 2009, we evaluated 40 sportsman (20 men and 20 women) with symptoms of lumbar pain. All subjects underwent magnetic resonance imaging (MRI) with a dedicated scanner of 0.25 Tesla (G-Scan, Esaote Biomedica, Genoa, Italy) either in the conventional supine position, or in the weight-bearing position. Spin echo T1w and fast spin echo T2w images were acquired with a dedicated receiving coil for the lumbar spine (group B). Three radiologists, blinded on history and clinical examination of subjects, assessed, in consensus, variations of lumbar lordosis angle, of lumbo-sacral angle and presence of pathology on images acquired in both positions, in different sequences and in different planes. Results. Conventional supine MRI was positive for pathology 30/40 while weight-bearing MRI was positive in 39/40 respectively. In particular, the evaluation in the weight-bearing position allowed, in 9 cases to detect diseases that would have remained unrecognized if the evaluation had been performed only in the supine position. Compared to MRI in the supine position, weight-bearing MRI showed changes of the lumbo-sacral angle in 31/40 subjects and of lumbar lordosis angle in all 40 subjects. Conclusion. Imaging the lumbar spine in weight-bearing position with a dedicated MRI scanner and a dedicated coil might allow identification of pathology that may be overlooked if imaging patients only in the supine position. Key words: Spine - Magnetic resonance imaging - Athletes. RIASSUNTO Obiettivo. Scopo del nostro lavoro è stato quello di valutare il comportamento della colonna lombare di giovani atleti in posizione supina ed ortostatica, valutando tutte le variazioni posturali a cui la colonna va incontro durante il carico fisiologico, le alterazione patologiche e le eventuali discrepanze nella rilevazione della patologia tra le due posizioni. Metodi. Nel periodo compreso tra agosto 2008 e ottobre 2009 abbiamo valutato due gruppi di 40 atleti (20 uomini e 20 donne), composto da soggetti con sintomi di dolore lombare. Tutti i soggetti sono stati esaminati con risonanza magnetica (RM) tramite scanner dedicato da 0,25 Tesla (G-Scan, Esaote, Biomedica, Genova, Italia) sia in posizione convenzionale supina, sia in posizione sotto-carico. Sono state acquisite immagini spin-echo T1-pesate, e fastspin echo T2-pesate, tramite una bobina ricevente dedicata per la colonna lombare. Tre radiologi, in cieco rispetto all’anamnesi e l’esame clinico dei pazienti, hanno valutato, in consenso, le variazioni dell’angolo di lordosi lombare, Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 241 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities dell’angolo lombo-sacrale e la presenza di patologia sulle immagini acquisite in entrambe le posizioni, nelle differenti sequenze e piani di scansione. Risultati. La RM convenzionale supina è risultata positiva per patologia in 30/40 pazienti, mentre la RM sotto-carico è risultata positiva 39/40 pazienti rispettivamente. In particolare, la valutazione in posizione ortostatica ha permesso, in nove casi, di riscontrare patologie che sarebbero rimaste misconosciute se la valutazione fosse stata eseguita con la sola posizione supina. Rispetto alla RM in posizione supina, la RM in ortostatismo ha dimostrato modificazioni dell’angolo lombo-sacrale in 31/40 soggetti e dell’angolo di lordosi lombare in tutti e 40 i soggetti. Conclusioni. La diagnostica per immagini della colonna lombare in posizione ortostatica con una RM dedicata e bobine dedicate può permettere l’identificazione di alterazioni patologiche che potrebbero rimanere misconosciute se i pazienti venissero esaminati nella sola posizione supina. Parole chiave: Spina dorsale - Risonanza magnetica - Atleti. T he spine in athletes is one of the points of higher incidence of painful events, with rates ranging from 1% to over 30%, being influenced by the type of sport, gender, intensity of training, and technique.1 Very often, back pain is the main reason for the loss of days worked in agonistic activity by athletes, and despite this, it is still difficult to diagnose and, therefore, an effective treatment is not applicable since no specific generator of pain is found.1-3 The major anomalies related to back pain are represented by discal degeneration and spondylolysis, but other less common causes should be taken into account, such as fractures of intervertebral facet joints or of the sacral bone.4, 5 We must remember that back pain is a symptom and not a diagnosis, and this must be considered when interpreting epidemiological reports on the subject. Indeed, it is known that between 85% and 90% of the general population undergoes back pain in his whole life, and between 2% and 5% report that such symptoms occur at least once a year.1 Compared to the general population, the symptom “back pain”, according to most studies on the subject, is more frequent in athletes, depending on the sport, and especially frequent in wrestlers and gymnastics teams.1-5 Imaging represents a milestone in a correct diagnostic procedure for the codification of the various pathologies of the spine. First, we proceed with a series of conventional radiographs (CR), with antero-posterior (AP), latero-lateral (LL), and oblique bilateral views, and about 85% of defects are detectable with these standard views. If CR is not diagnostic in an athlete with persistent symptoms, then it resorts to a second level method which can be represented by computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI).6 Specifically, CT is the most sensitive diagnostic test for demonstrating spondyloliytic lesions 242 I l rachide, nella popolazione sportiva, risulta una delle sedi anatomiche di maggiore incidenza di eventi dolorosi, con tassi variabili da 1% ad oltre il 30%, essendo influenzati dal tipo di sport, dal sesso, dall’intensità dell’allenamento e dalla tecnica 1. Molto spesso, il dolore della schiena è la principale causa di perdita di giorni lavorativi nell’attività agonistica degli atleti, e nonostante questo, è ancora difficoltoso da diagnosticare, e pertanto un trattamento efficace non è applicabile dal momento che non viene riscontrato un generatore specifico del dolore 1-3. Dobbiamo ricordare che il mal di schiena è un sintomo e non una diagnosi, e questo va tenuto presente quando si interpretano i rapporti epidemiologici sull’argomento. Infatti, è noto che tra il 85% ed il 90% della popolazione generale subisce il dolore alla schiena in tutta la sua vita, e tra il 2% e il 5% riferisce che tali sintomi si verificano almeno una volta all’anno. Rispetto alla popolazione generale, il sintomo “mal di schiena”, secondo la maggior parte degli studi in materia, appare più frequente negli atleti, soprattutto in alcune sottopopolazioni di sportivi, come quelli dedicati al wrestling ed alla ginnastica 1-5. La diagnostica per immagini rappresenta una pietra miliare in un corretto iter diagnostico per la codificazione delle varie patologie della colonna vertebrale. In primo luogo, si procede con una serie di radiografie convenzionali (RC), con proiezione antero-posteriore (AP), latero-laterale (LL), e oblique bilaterali, e circa il 85% delle patologie sono rilevabili con le proiezioni standard. Se la RC non è diagnostica in un atleta con sintomi persistenti, allora si ricorre a una metodica di secondo livello che può essere rappresentata dalla tomografia computerizzata (TC) o dalla RM 6. In particolare, la TC è il test diagnostico più sensibile nella dimostrazione delle lesioni spondilolitiche non visibili o dubbie alla RC, consentendo anche, in alcuni casi, la differenziazione MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MRI evaluation of spine abnormalities FRANCAVILLA not visible or doubtful in CR, allowing even, in some cases, the differentiation of chronic nonhealing fractures from those recent in recovery. MRI is less sensitive than CT for the detection of spondyloliytic lesions, however, it presents a number of other benefits, such as high spatial resolution and contrast, panoramic view, careful evaluation of the intervertebral disc, vertebrae, ligaments, the spinal canal or foramina conjugation, and also makes it possible today, thanks to the marketing of new “dedicated” MRI equipment, the study in weight-bearing position, not feasible with the CT equipment.7, 8 The ability to assess the spine in weight-bearing position thanks to these new MRI equipment allows the assessment of the so-called “functional disorders”, i.e., those alterations that are absent or barely visible with the patient in the supine position, and are evident with the patient in standing position, thus reducing false negatives. Really, it is from the comparison between images acquired in the supine and those acquired in the standing position that we can identify the so-called “functional disorders” 9-13. Indeed, the idea of studying the vertebral column according to “functional” matching criteria was made possible by the end of the last decade thanks to the creation of a particular MRI scanner, named “upright”, in which the patient relies against a support and is in the midst of a magnet developed in the vertical direction 14-17. More recently a MR scanner was designed that rotates the gantry/patient system and allows to study the standing position in a more “natural” manner.18 This scanner, being available in our center, was the subject of a study to evaluate the behavior of the lumbar spine of young athletes in the supine and standing position, taking into account all postural changes that the spine undergoes during physiological load, any alterations and any discrepancies in the detection of pathology between the two positions. delle fratture di vecchia data non guarite da quelle recenti in recupero. La RM è meno sensibile della TC per l’individuazione di lesioni spondilolitiche, tuttavia, presenta una serie di altri vantaggi, come l’elevata risoluzione spaziale e di contrasto, la panoramicità, un’ottima visualizzazione del disco intervertebrale, delle vertebre, dei legamenti, del canale spinale o dei forami di coniugazione, e inoltre rende oggi possibile, grazie alla commercializzazione di nuove apparecchiature “dedicate”, lo studio in posizione ortostatica, non fattibile con le apparecchiature TC 7, 8. La capacità di valutare la colonna vertebrale in posizione ortostatica grazie a queste nuove apparecchiature RM consente la valutazione dei cosiddetti “disturbi funzionali”, cioè quelle alterazioni che sono assenti o appena visibili con il paziente in posizione supina, e sono evidenti con il paziente in posizione eretta, riducendo così i falsi negativi. In realtà, è dal confronto tra le immagini acquisite in posizione supina e quelle acquisite in posizione eretta che è possibile identificare i cosiddetti “disturbi funzionali” 9-12. In effetti, l’idea di studiare la colonna vertebrale secondo criteri “funzionali” è stata resa possibile alla fine dello scorso decennio, grazie alla creazione di uno scanner di RM particolare, denominato ”upright”, in cui il paziente si sostiene con un supporto e si trova in mezzo ad un magnete sviluppato in senso verticale 14-17. Più recentemente è stato progettato uno scanner di RM che ruota il sistema gantry/paziente e permette di studiare la posizione ortostatica in un modo più “naturale” 18. Questo scanner, disponibile nel nostro centro, è stato oggetto di uno studio per valutare il comportamento del rachide lombare di giovani atleti in posizione supina ed ortostatica, tenendo conto di tutte le modifiche posturali che subisce il rachide durante il carico fisiologico, ogni alterazione patologica e le eventuali discrepanze nella rilevazione della patologia tra le due posizioni. Materials and methods Materiali e metodi During the period between August 2008 and October 2009, in order to evaluate the role of acquisitions made under load with a dedicated MRI scanner, we evaluated 40 sportsman (20 men and 20 women, age range between 18 and 35 years, mean age 26 years) with symptoms of lumbar pain. Subjects did not undergo minimally invasive locoregional therapies, such as Nel periodo compreso tra agosto 2008 e ottobre 2009, al fine di valutare il ruolo delle acquisizioni effettuate sotto-carico con uno scanner di RM dedicato, abbiamo valutato 40 sportivi (20 uomini e 20 donne, di età compresa tra i 18 ed i 35 anni, con età media di 26 anni) con sintomi di dolore lombare. Tutti i soggetti non erano stati sottoposti a terapie loco-regionali minimamente Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 243 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities ozone therapy, shock waves or steroids infiltration, but only conservative treatment with nonsteroidal anti-inflammatory drugs. Our work was approved by the Ethics Committee of our institution and all patients provided written informed consent. All subjects of both groups underwent MRI with a dedicated scanner of 0.25 Tesla (G-Scan, Esaote Biomedica, Genoa, Italy) either in the conventional supine position, or in the weightbearing position. The study in the latter position was performed using a patient/gantry system rotated approximately of 82°; a 90° rotation was avoided to allow evaluations in a nearly complete gravitational load without creating a feeling of instability in the patient. A dedicated receiving coil for the lumbar spine was used. The survey was first conducted under physiological load and then completed with the same sequences in supine position, to minimize the discomfort of patients, including the possible occurrence of orthostatic hypotension, and any motion artifacts. Sagittal FSE-T2 weighted (TR/TE 2860/90 ms) and axial FSE-T2 weighted REL (TR/TE 2860/90 ms) sequences were acquired. For the sagittal sequence an acquisition matrix of 224 x 208, a field of view (FOV) of 320 x 320 mm were used, and a 4-mm thick slice with a 0.5-mm interval. For the axial sequence an acquisition matrix of 224 x 192, a field of view (FOV) of 300 x 300 mm, and a a 4-mm thick slice with a 0.5-mm interval were used. All investigations were performed without the intravenous administration of paramagnetic contrast agent containing gadolinium. The images obtained were sent via local area network to the RIS/PACS system (MedRIS Elephant\Impax, Agfa HealthCare System) of our Institute for the possibility of a direct comparison between images obtained in the supine and standing position on workstation with dual monitors. The image analysis was performed by three radiologists blinded on belonging of the subjects to different groups, and their clinical history and objectivity, but not on the distinction between the position of acquisition sequences, standing and supine, displayed simultaneously on dual monitors for a precise comparison of the measurements made. Specifically, an assessment was made of the following parameters: —— presence or absence of disc protrusions and/or herniations, and, if present, measure- 244 invasive, come l’ozono-terapia, le onde d’urto o l’infiltrazione di steroidi, ma solo al trattamento conservativo con i farmaci anti-infiammatori non steroidei (FANS). Il nostro lavoro è stato approvato dal comitato etico del nostro istituto e tutti i pazienti hanno fornito consenso informato scritto. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a RM con uno scanner dedicato da 0,25 Tesla (G-Scan, Esaote Biomedica, Genova, Italia) sia in posizione supina convenzionale, sia nella posizione di carico fisiologico. Lo studio in quest’ultima posizione è stato effettuato utilizzando un sistema gantry/paziente ruotato di circa 82°; la rotazione non è stata di 90° per consentire di effettuare valutazioni a carico gravitazionale quasi completo, senza creare una sensazione di instabilità nel paziente. È stata utilizzata una bobina ricevente dedicata per la colonna lombare. L’indagine è stata prima condotta sotto carico fisiologico e poi completata con le stesse sequenze in posizione supina, per ridurre al minimo il disagio dei pazienti, compresa la possibile insorgenza di ipotensione ortostatica ed eventuali artefatti da movimento. Sono state acquisite sequenze sagittali FSE-T2 pesate (TR/TE 2860/90 ms) ed assiali FSE-REL pesate in T2 (TR/TE 2860/90 ms). Per la sequenza sagittale è stata utilizzata una matrice di acquisizione di 224 x 208, un campo di vista (FOV) di 320 x 320 mm e uno spessore di strato di 4 mm con un intervallo di 0,5 mm. Per la sequenza assiale è stata utilizzata una matrice di acquisizione di 224 x 192, un campo di vista (FOV) di 300 x 300 mm ed uno spessore di strato di 4 mm con un intervallo di 0,5 mm. Tutte le indagini sono state eseguite senza la somministrazione endovenosa di mezzo di contrasto paramagnetico contenente gadolinio. Le immagini ottenute sono state inviate via rete locale al sistema RIS/PACS (MedRIS Elefante\ Impax, Agfa HealthCare System) del nostro Istituto per la possibilità di un confronto diretto tra le immagini ottenute in posizione supina ed in ortostatismo su workstation con doppio monitor. L’analisi delle immagini è stata eseguita in consenso da tre radiologi in cieco sull’appartenenza dei soggetti ai due gruppi, e quindi sulla loro anamnesi ed obiettività clinica, ma non sulla distinzione tra le posizioni di acquisizione delle sequenze, ortostatica o supina, visualizzate contemporaneamente sul doppio monitor per un confronto preciso delle misurazioni effettuate. In particolare, è stata fatta una valutazione dei seguenti parametri: — presenza o assenza di protrusioni e/o er- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MRI evaluation of spine abnormalities FRANCAVILLA ment of their maximum thickness (on the axial and sagittal plane); —— presence or absence of spondylolysis with or without a spondylolisthesis; —— measurement of the lumbo-sacral angle; —— measurement of the lumbar lordosis angle (on the sagittal plane). In particular, the presence or absence of disc protrusion and their measurement was performed on both the sagittal and axial images as a numerical value by taking the maximum obtainable. The presence of spondylolysis with or without spondylolisthesis was evaluated by assigning a numerical value to the lystesis’ extension of a vertebra on the other, if any. The lumbo-sacral angle is obtained by drawing lines tangent to the anterior somatic profiles and, under normal conditions, has a width of between 120° and 180°; if the value of this angle exceeds 180° it means that we are witnessing a reduction of lumbar lordosis, with verticalization of the sacrum. This leads to a suffering of the functional unit, particularly of its anterior portion, followed by heavy mechanical impact on the nucleus pulposus of the disk; if the angle is less than 120°, we are witnessing an increased lumbar lordosis and a horizontalisation of the sacrum: this condition leads to an increase in the incidence of compression on the posterior structures. The lumbar lordosis angle is obtained by drawing lines tangent to the superior somatic plate of the L1 vertebra and to the inferior somatic plate of the L5 vertebra, then two lines perpendicular to those, on the side of the concavity of lordosis, and, finally, we evaluate the open angle upward, formed by the intersection of the perpendicular lines, which normally has a value of 50°. The values of the size of all the changes quantized in an objective manner have been reported in tables comprising the mean and standard deviation. The significance of the results was calculated using the paired t test with P<0.0001. nie discali e, se presente, la misurazione del loro spessore massimo (sul piano sagittale e assiale); — presenza o assenza di spondilolisi con o senza spondilolistesi (sul piano sagittale); — misurazione dell’angolo lombo-sacrale (sul piano sagittale); — misurazione della lordosi lombare (sul piano sagittale). In particolare, la presenza o assenza di protrusioni discali e la loro misurazione è stata effettuata sia sulle immagini sagittali che assiali prendendo come valore numerico quello massimo ottenibile. La presenza o assenza di una spondilolisi con o senza spondilolistesi è stata valutata assegnando un valore positivo se presente e negativo se assente. L’angolo di lordosi lombare è calcolato tracciando due linee tangenti alla limitante somatica superiore della vertebra L1 e alla limitante somatica inferiore della vertebra L5, poi due linee perpendicolari a queste, sul lato della concavità della lordosi, e, infine, si valuta l’angolo aperto verso l’alto, formato dalla intersezione delle linee perpendicolari, che normalmente ha un valore di 50°. L’angolo lombo-sacrale è ottenuto disegnando linee tangenti ai profili somatici anteriori e, in condizioni normali, ha una larghezza compresa tra 120° e 180°; se il valore di questo angolo supera i 180° vuol dire che stiamo assistendo a una riduzione della lordosi lombare, con verticalizzazione del sacro: questo provoca una sofferenza dell’unità funzionale, in particolare della sua porzione anteriore, seguito dal pesante impatto meccanico sul nucleo polposo del disco; se l’angolo è inferiore a 120°, saremmo in presenza di un aumentata lordosi lombare e di una orizzontalizzazione del sacro: questa condizione porta a un aumento dei fenomeni di compressione sulle strutture posteriori. I valori delle dimensioni di tutte le alterazioni quantizzate in modo oggettivo sono stati riportati in tabelle comprendenti la media e la deviazione standard. La significatività dei risultati è stata calcolata usando il paired t test con P<0,0001. Results Risultati In the supine position, 30 were positive and 10 negative for disease, while in the weightbearing position 39 were positive and only one negative. Pathological changes observed were summarized in Table I. In posizione supina, 30 soggetti sono risultati positivi e 10 negativi per patologia, mentre nella posizione sotto-carico 39 sono risultati positivi e solo uno negativo. Le alterazioni patologiche osservate sono stati riassunte nella Tabella I. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 245 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities Table I.—Type of alterations observed in the 40 subject of our work. Tabella I. — Tipo di alterazione osservata nei 40 soggetti dello studio. Type of alterations observed POSITION Supine Weight-bearing 28 1 1 0 0 10 30 32 4 2 1 0 1 39 Herniation or disc protrusion Spondylolysis ± spondylolisthesis Spinal stenosis not acquired Disc herniation + stenosis not acquired Herniated disk + spondylolisthesis Negative for disease Positive for disease Total subjects 40 In particular, the evaluation in the weightbearing position allowed, in 9 cases to detect diseases that would have remained unrecognized if the evaluation had been performed only in the supine position. Of these, 4 were protrusions or herniated discs, 3 were cases of spondylolysis with spondylolisthesis, one of acquired stenosis and one of stenosis not acquired due to herniated disc. In the weight-bearing position, compared with the supine position there was a statistical- In particolare, la valutazione in posizione sotto-carico, in 9 casi, ha permesso di individuare patologie che sarebbero rimaste misconosciute se la valutazione fosse stata eseguita solo in posizione supina. Di queste, 4 erano protrusioni o ernie discali, 3 erano casi di spondilolisi con spondilolistesi, uno di stenosi non acquisita ed uno di stenosi acquisita dovuta a un’ernia discale. Nella posizione sotto-carico rispetto alla posizione supina è stato riscontrato un decremento A B Figure 1.—Sagittal T1-weighted MR images in weight-bearing (A) and supine (B) position, which show a marked increase in lumbar lordosis angle in the standing position. Figura 1. — Immagine sagittale T1-pesata in posizione eretta (A) e supina (B), che dimostra un marcato incremento dell’angolo di lordosi lombare in posizione eretta. 246 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MRI evaluation of spine abnormalities FRANCAVILLA Table II.—Variation of lumbo-sacral angle between supine and weight-bearing position. Tabella II. — Variazione dell’angolo lombo-sacrale tra posizione supina e ortostatica. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Mean Standard deviation Supine Weight-bearing 145 135 150 155 170 140 130 125 160 150 135 140 120 135 150 130 140 160 135 110 150 140 140 150 160 140 120 115 140 130 150 125 175 160 130 145 120 155 165 115 145 130 140 150 165 130 130 120 145 150 130 130 115 130 145 130 135 150 130 110 140 125 130 150 155 135 120 100 135 130 145 115 170 155 120 140 115 140 165 105 141 15.778921 135 16.1721508 ly significant decrease (P<0.0001) of the lumbosacral angle in 31/40 subjects (77.5%) (Figure 1; Table II); in the remaining 9 subjects, there were no significant differences in the lumbosacral angle. In all patients there was a statistically significant increase (P<0.0001) of the angle of lordosis (Table III). Vol. 66 - No. 2 statisticamente significativo (P<0,0001) dell’angolo lombo-sacrale in 31/40 soggetti (77,5%) (Figura 1; Tabella II); nei restanti 9 soggetti non ci sono state differenze significative dell’angolo lombo-sacrale. In tutti i pazienti è stato riscontrato un aumento statisticamente significativo (P<0,0001) dell’angolo di lordosi (Tabella III). Table III.—Variation of lordosis angle between supine and weight-bearing position. Tabella III. — Variazione dell’angolo di lordosi tra posizione supina e ortostatica. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Mean Standard deviation MEDICINA DELLO SPORT Supine Weight-bearing 44 13 41 40 42 43 41 34 39 47 41 40 37 40 45 42 43 33 44 46 39 42 45 46 44 38 26 44 46 44 48 39 41 46 45 44 38 45 44 41 55 16 42 50 48 52 50 38 43 55 44 48 40 44 52 48 50 36 51 52 44 45 49 50 50 39 30 50 52 47 50 43 49 54 52 49 45 55 52 48 41,000 6,1893208 46,675 7,405429401 247 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities A B Figure 2.—Sagittal T1-weighted MR images in weight-bearing (A) and supine (B) position, which show, at L4-L5 level, a disc herniation more evident in the standing position. Figura 2. — Immagine sagittale T1-pesata in posizione eretta (A) e supina (B), che dimostra, a livello di L4-L5, un’ernia discale più evidente in posizione eretta. In 7 cases out of 28 (25%) in which the examination in supine position has allowed to detect the presence of a protrusion or discal hernia, the examination in weight-bearing position allowed to change the grading of the disease statistically significant (Figure 2, Table IV). In 7 casi su un totale di 28 (25%) in cui l’esame in posizione supina ha consentito di rilevare la presenza di una protrusione o ernia discale, l’esame in posizione sotto-carico ha permesso di modificare il grading della malattia in maniera statisticamente significativa (P<0,0001) (Figura 2; Tabella IV). Discussion Discussione MRI of the spine is one of the most requested tests in clinical practice, and the excellent quality of images obtained with modern scanners allows comprehensive assessment of the compression of the dural sac and nerve roots from various diseases. However, it is frequently observed that many patients have no visible abnormality on MRI, even if they have symptoms very convincing, which may include a root pain, and this entails, especially in young athletes, a significant delay to return to sport activity or, in extreme cases, the interruption of their sporting career at high levels. Posture plays an important role in the exac- La RM della colonna vertebrale è uno degli esami più richiesti nella pratica clinica, e l’eccellente qualità delle immagini ottenute con scanner moderni consente una valutazione globale della compressione del sacco durale e delle radici nervose da varie alterazioni patologiche. Tuttavia, è stato spesso osservato che molti pazienti non hanno alcuna anomalia visibile alla RM, anche se hanno sintomi molto convincenti, che possono includere un dolore radicolare e questo comporta, soprattutto nei giovani atleti, un ritardo significativo nel ritorno all’attività sportiva o, in casi estremi, l’interruzione della loro carriera sportiva ad alti livelli. 248 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MRI evaluation of spine abnormalities FRANCAVILLA Table IV.—Variation (in mm) of the grading of discal hernia observed in 7/28 cases in supine position. Tabella IV. — Variazione (in mm) del grado di ernia discale nei 7/28 casi rilevati in posizione supina. Supine Weight-bearing 7 3 4 4 5 8 4 10 5 6 7 7 11 7 5.000 7.57142857 1.8257419 2.14919697 1 2 3 4 5 6 7 Mean Standard deviation erbation of pain, and it was seen that in some patients the weight-bearing position is avoided as much as possible as it involves a worsening of symptoms. For this reason, the new MRI scanners that allow the study in this position aroused considerable interest in the scientific world in order to be able to better understand the role of dynamic structures of the spine. It was found, indeed, that during the transition from the supine to weight-bearing position, in physiological conditions, there is an accentuation of the physiological lumbar lordosis, a reduction of the thickness of the intervertebral disc, and a change in the size of the spinal canal.18, 19 The accentuation of the physiological lumbar lordosis occurs with an increase of the angle of lordosis with minimal reduction of the lumbosacral angle, and our study has confirmed what has been shown in the literature.18 The reduction of the thickness of the intervertebral disc occurs in physiological loading conditions; the disc is subjected to increased internal pressure counterbalanced by the muscles; this situation of increased load is more evident in the spine than in the discs, with a maximum value at level of L4.18 In our study we carried out the examination of the lumbar spine, first in the standing and then in the supine position, in order to avoid potential hypotensive crises that may arise when the patient switch to the orthostatic position after a certain amount of time spent in the supine position. Also, the slope obtained for the study in the weight-bearing position is not that of 90°, but that of 82°, which guarantees the effects of the physiological load and at the same time prevents the patient loses the sense of stability. The comparison of the sagittal MRI sequences, performed in supine and weight-bearing po- Vol. 66 - No. 2 La postura gioca un ruolo importante nella esacerbazione del dolore, e si è visto che in alcuni pazienti la posizione ortostatica viene evitata il più possibile, in quanto essa comporta un peggioramento dei sintomi. Per questo motivo, il nuovo scanner per RM che permette lo studio in questa posizione ha suscitato un notevole interesse nel mondo scientifico in modo da essere in grado di comprendere meglio il ruolo di strutture dinamiche della colonna vertebrale. Si è riscontrato, infatti, che durante il passaggio dalla posizione supina a quella ortostatica, in condizioni fisiologiche, vi è un’accentuazione della fisiologica lordosi lombare, una riduzione dello spessore del disco intervertebrale, e una variazione nella dimensione del canale spinale 18, 19. L’accentuazione della fisiologica lordosi lombare si verifica con un aumento dell’angolo di lordosi e una minima riduzione dell’angolo lombo-sacrale e, il nostro studio, ha confermato quanto evidenziato in letteratura 18. La riduzione dello spessore del disco intervertebrale si verifica in condizioni di carico fisiologico; il disco viene sottoposto a un aumento della pressione interna controbilanciato dai muscoli; questa situazione di aumento del carico è più evidente nella colonna vertebrale rispetto ai dischi, con un valore massimo a livello di L4 18. Nel nostro studio abbiamo eseguito l’esame del rachide lombare, prima in piedi e quindi in posizione supina, al fine di evitare possibili crisi ipotensive che possono insorgere quando il paziente passa alla posizione ortostatica, dopo un certo periodo di tempo trascorso in posizione supina. Inoltre, la pendenza ottenuta per lo studio della posizione del peso-cuscinetto non è quella di 90°, ma quella di 82°, che garantisce gli effetti del carico fisiologico e, allo stesso tempo impedisce al paziente di perdere il senso di stabilità. Il confronto delle sequenze RM sagittali, ese- MEDICINA DELLO SPORT 249 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities sition at 0° and 82° respectively, has highlighted the worsening of disc pathology in a total of 7 patients (Figure 3), while in other four patients the weight-bearing position showed a disc herniation which was not visible in supine position due probably to the reduction of the pressure on the disc. Axial sequences allow you to better assess the degree of protrusion of a possible hernia, and at the same time, to emphasize its location, the degree of occupation of the spinal canal, the intervertebral foramina and the lateral recess, and therefore were included in the study protocol (Figure 4). Moreover, in three cases, the weight-bearing position has allowed to find the presence of a spondylolysis with initial anterolisthesis of L5 on S1, which was not visible in the supine position, and in the second, the presence of a vertebral instability. Thus, weight-bearing MRI resulted in a significant therapeutic change in the three young patients. In other cases where the spondylolysis with spondylolisthesis was already seen in the su- A guite in posizione supina e sotto-carico a 0° e 82° rispettivamente, ha evidenziato il peggioramento della patologia discale in ortostatismo in un totale di sette pazienti (Figura 3) mentre in altri quattro la posizione ortostatica ha mostrato un’ernia discale che non era visibile in posizione supina a causa probabilmente della riduzione della pressione sul disco. Le sequenze assiali consentono di valutare meglio il grado di protrusione di un’eventuale ernia, e allo stesso tempo, di evidenziarne la sede, il grado di occupazione del canale vertebrale, il forame di coniugazione ed il recesso laterale, e per questo motivo sono state incluse nel protocollo di studio (Figura 4). In tre casi, inoltre, la posizione sotto-carico ha permesso di trovare la presenza di una spondilolisi con anterolistesi iniziale di L5 su S1, che non era visibile in posizione supina. Pertanto, la RM sotto-carico ha determinato un significativo cambiamento terapeutico nei tre giovani pazienti. In altri casi in cui la spondilolisi con spondilolistesi era già visibile in posizione supina, la B Figure 3.—Sagittal T2-weighted MR images in weight-bearing (A) and supine (B) position, which show, at L5-S1 level, a disc herniation which is barely visible in the supine position. Figura 3. — Immagine sagittale T2-pesata in posizione eretta (A) e supina (B), che dimostra, a livello di L5-S1, un’ernia discale appena visibile in posizione supina. 250 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MRI evaluation of spine abnormalities FRANCAVILLA A B Figure 4.—Axial T2-weighted MR images in weight-bearing (A) and supine (B) position, which show, at L4-L5 level, a disc herniation which is barely visible in the supine position. Figura 4. — Immagine assiale T2-pesata in posizione eretta (A) e supina (B), che dimostra, a livello di L4-L5, un’ernia discale appena visibile in posizione supina. pine position, weight-bearing MRI allowed to obtain information on functional spinal stability and response of the spine to physiologic loading conditions. Our study confirms what other researchers have already shown, namely that the intervertebral space and the width of the spinal canal depends on the load on the spine.19-22 RM sotto-carico ha permesso di ottenere informazioni sulla stabilità funzionale del rachide e la risposta della colonna vertebrale a condizioni di carico fisiologico. Il nostro studio conferma quello che altri ricercatori hanno già dimostrato, e cioè che lo spazio intervertebrale e l’ampiezza del canale spinale dipendono dal carico sulla colonna vertebrale 19-22. Conclusions Our research has led to better clarify the role of the evaluation of the spine in physiological load, especially the lumbar portion, as evidenced by the 22.5% of positive cases not detected in the supine position. These results seem to validate the importance of imaging the lumbar spine in weightbearing position, as it can reveal hidden hernias or an increased width of a disc protrusion or herniation already proved by the exam made the supine position or the presence of spondylolysis or a spinal canal stenosis caused by a thickening of ligament flavum in conditions of physiological loading. Hopefully, a wider dissemination of scientific studies may improve and deepen knowledge of Vol. 66 - No. 2 Conclusioni La nostra ricerca ha portato a chiarire meglio il ruolo della valutazione della colonna vertebrale in carico fisiologico, come evidenziato dal 22,5% di casi positivi non rilevati in posizione supina. Questi risultati sembrano convalidare l’importanza dell’imaging della colonna lombare in posizione eretta, in quanto può rivelare ernie nascoste o un’ampiezza maggiore di una protrusione o ernia discale già dimostrata con l’esame in posizione supina o la presenza di una spondilolistesi in condizioni di carico fisiologico. Si spera che una maggiore diffusione di studi scientifici su questo argomento possa migliorare e approfondire la conoscenza della patologia MEDICINA DELLO SPORT 251 FRANCAVILLA MRI evaluation of spine abnormalities the spine pathology in conditions of physiological loading, and may develop in this way protocols more refined in terms of technical and more precise in terms of diagnosis, in order to direct the spinal surgeon to the most correct treatment.23 The experience gained so far confirms that, although the picture quality is not excellent and is subject to possible motion artifacts during the study in standing position, information obtained by weight-bearing-MRI may provide useful diagnostic information to in the resolution of the clinical question in athletes suffering from back pain not to be diagnosed by conventional MRI performed in the supine position.24 References/Bibliografia 1) Bono CM. Low back pain in athletes. 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L’esperienza maturata fino ad oggi conferma che, anche se la qualità dell’immagine non risulti eccellente e sia soggetta a possibili artefatti da movimento durante lo studio in posizione eretta, le informazioni ottenute in posizione eretta possono fornire utili informazioni diagnostiche per la risoluzione del quesito clinico negli atleti che soffrono di mal di schiena non diagnosticata con l’esame RM eseguito in posizione supina 24. aging. J Spinal Disord Tech 2006;19:1514. 10) Jayakumar P, Nnadi C, Saifuddin A, Macsweeney E, Casey A.������������ Dynamic degenerative lumbar spondylolisthesis: diagnosis with axial loaded magnetic resonance imaging. Spine 2006;31:E298E301. 11) Nowicki BH, Haughton VM, Lim TH, An HS, Riley LH 3rd et al. Occult lumbar lateral spinal stenosis in neural foramina subjected to physiologic loading. AJNR 1996;17:1605-14. 12) Weishaupt D, Schmid MR, Zanetti M, Boos N, Romanowski B, Kissling RO et al. 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Francavilla, Department of Clinical Medicine, Cardiovascular and Nephro-Urological Diseases, University of Palermo, Palermo, Italy. 252 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 MED SPORT 2013;66:253-64 Knee instability signs: preliminary comparison between conventional and weight-bearing MRI in patients with complete anterior cruciate ligament tear Instabilità di ginocchio: confronto preliminare tra RM standard e in carico in pazienti con lesione completa del LCA N. VILLOSIO 1IRCCS 1, 2 , R. PICCAZZO 1, F. PAPARO 1, A. MUDA 1, G. GARLASCHI 1 Azienda Ospedaliera Universitaria San Martino-IST, Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro 2Centro Provinciale-Medicina dello Sport Città di Cuneo C.O.N.I. - F.M.S.I SUMMARY Aim. Knee instability is a relevant issue in patients with a complete anterior cruciate ligament (ACL) tear. Magnetic resonance imaging (MRI) is effective in the evaluation of instability signs in such patients. However, conventional MRI cannot provide an effective analysis of knee instability in standing position. The purpose of our study was to evaluate indirect signs of knee instability comparing conventional and weight-bearing MRI in patients with ACL tear. Methods. Ten patients (7 males, 3 females; mean age 38.4±13.19 standard deviation) with previous clinical and MRI diagnosis of ACL complete tear were evaluated performing two SE T1weighted sequences (TR=890 ms, TE=24 ms; slice thickness=4.5 mm) both on sagittal and coronal planes. Scans were performed both in standard supine position and in weight-bearing position, using a low-field rotating MRI system (G-Scan, Esaote Biomedica, Genoa, Italy). For each patient, we evaluated signs of knee instability, i.e., verticalization of lateral collateral ligament on coronal images, posterior cruciate ligament buckling, and anterior displacement of the tibia on sagittal images. For each patient, one radiologist with 15 years experience in MSK MRI graded each item as follows: 0=not present; 1=low-grade; 2=mild; 3=relevant, considering both conventional and weight-bearing examinations. K statistics were used. Results. Lateral collateral ligament verticalization was graded as a median number of 1 (0.25-1.75 25th-75th percentile) in standard position and 2 (1.25-2) in weight bearing position, posterior cruciate ligament buckling was 0.5 (0-1) and 1 (1-1.75), and anterior displacement of the tibia was 1.5 (0.25-2) and 2.5 (1.25-3), respectively. Conclusion. Weight-bearing MRI allowed for an increase detection of knee instability signs in patients with complete ACL tear, compared to conventional MRI. Further investigations on a larger sample are needed to confirm our preliminary data. Reproducing the physiological condition of standing, weightbearing MRI could be more effective in the detection of knee instability compared to standard MRI in patients with complete ACL rupture Key words: Biomechanics - Joints - Ligament, anterior cruciate - Magnetic resonance imaging. RIASSUNTO Obiettivo. Valutare i segni indiretti di instabilità di ginocchio, in pazienti con lesione del legamento crociato anteriore (LCA), confrontando i dati acquisiti in clinostasi e in ortostasi per pianificare un intervento terapeutico mirato alla reale condizione biomeccanica dell’articolazione. L’instabilità di ginocchio è una condizione derivante dalla lesione del LCA, che può portare a un netto peggioramento della qualità di vita del paziente. Le apparecchiature convenzionali di risonanza magnetica non consentono un efficace studio dell’articolazione poiché l’esame viene condotto in clinostatismo. L’obiettivo della ricerca è stato quello di utilizzare un sistema rotante a 0,25T (G-Scan, Esaote, Genova, Italia) che consente di acquisire le immagini anche in ortostatismo, per poter studiare la biomeccanica del ginocchio in condizioni fisiologiche, apprezzando le modificazioni delle varie componenti sotto carico. Vol. 66 - No. 1 MEDICINA DELLO SPORT 253 VILLOSIO Knee instability signs Metodi. Abbiamo selezionato 10 pazienti. I criteri di inclusione consistevano in una diagnosi RM di lesione completa del LCA; dovevano essere trascorsi almeno 15 giorni dal trauma; assenza di controindicazioni per sottoporsi all’indagine strumentale. Ogni paziente è stato posizionato supino e sono state eseguite due sequenze SE T1-pesate (TR=890 ms, TE=24 ms; spessore di strato=4,5 mm; gap=0,4 mm) condotte sui piani sagittale e coronale. Poi si valutavano i segni indiretti di instabilità del ginocchio: verticalizzazione del legamento collaterale laterale sul piano coronale; inginocchiamento del legamento crociato posteriore e traslazione in avanti della tibia rispetto al femore sul piano sagittale. L’analisi è stata eseguita da un radiologo con 15 anni di esperienza in RM muscolo scheletrica. Esaminando comparativamente le immagini in clinostatismo e in ortostatismo, veniva assegnato a ogni parametro un punteggio come segue: 0=assente; 1=basso grado; 2=medio grado; 3=rilevante. Risultati. Con l’analisi statistica abbiamo ottenuto i seguenti risultati: la verticalizzazione del LCM aveva come valore mediano 1 (0.25-1.75 25°-75° percentile) in clinostatismo e 2 (1.25-2) in ortostatismo; l’inginocchiamento del LCP aveva come valore mediano 0,5 (0-1) in clinostatismo e 1 (1-1.75) in ortostatismo; la dislocazione anteriore della tibia aveva come valore mediano 1.5 (0.25-2) in clinostatismo e 2.5 (1.25-3) in ortostatismo. Conclusioni. Il nostro studio ha evidenziato come la risonanza magnetica in ortostatismo consenta una valutazione più precisa dei segni indiretti di instabilità di ginocchio in pazienti con una lesione completa del LCA, rispetto all’esame convenzionale. Analizzando come la nuova condizione anatomica influisca sulla biomeccanica delle diverse strutture del ginocchio, possiamo capire la reale funzionalità dell’articolazione, potendo pianificare in modo più preciso le successive strategie terapeutiche. Parole chiave: Biomeccanica - Articolazioni - Legamento crociato anteriore - Risonanza magnetica. M agnetic resonance imaging (MRI) is a multiplanar, multiparametric imaging technique based on the use of electromagnetic fields. Its features enable anatomic regions to be studied on several planes, highlighting their different chemico-physical characteristics without the use of ionising radiation. It is thus a safe, non-invasive technique that does not jeopardise a patient’s health. As the soft tissues can be examined with precision, the technique immediately made headway in the musculoskeletal field for joint and other pathology, including tearing of the anterior cruciate ligament (ACL). Injuries to the ACL normally occur during sports in which highly stressful situations are created in the knee joint. Isolated tears are almost never caused by contact or collision. Although it has been reported that complete tearing of the ACL can potentially be observed in all sporting activities, most cases are described in sports involving running and jumping.1 This pathological condition is increasing constantly and requires effective diagnostic resources. In this context, in the early 1990s increasing resort was made to diagnostic resources that enabled the pathology to be analysed in depth and above all permitted differentiation between lesions where surgery was indicated or those in which a conservative strategy could be used. Together with careful objective examination, MRI thus quickly became the cornerstone of ligament pathology diagnosis. Now considered 254 L a risonanza magnetica nucleare (RM) è una tecnica di imaging multiplanare e multiparametrica che si basa sull’utilizzo di campi elettromagnetici. Grazie a tali caratteristiche consente di studiare le regioni anatomiche in esame su più piani, evidenziandone le diverse caratteristiche chimico-fisiche senza utilizzare radiazioni ionizzanti, risultando perciò una metodica non invasiva e sicura per la salute dei pazienti. Dato che essa consente di studiare con precisione i tessuti molli, si è da subito imposta in campo muscolo scheletrico per la patologia articolare e non, ivi inclusa la rottura del LCA. La lesione del legamento crociato anteriore comunemente si verifica durante le attività sportive nelle quali si vengono a creare situazioni altamente stressanti a carico dell’articolazione del ginocchio. Bisogna tener presente che nel caso di rotture isolate, queste non sono quasi mai provocate da contatto o collisione. Sebbene sia stato riportato che la rottura completa del legamento crociato anteriore si possa verificare potenzialmente in tutte le attività sportive, la maggior parte viene descritta negli sport che implicano la corsa e il salto 1. Questa condizione patologica è in continuo aumento e necessita di mezzi diagnostici efficaci. In quest’ottica si è cominciato già dai primi anni Novanta e con una spinta sempre maggiore a ricorrere a strumenti di diagnosi che consentissero un’attenta analisi della patologia e soprattutto la differenziazione tra lesioni meritevoli di intervento chirurgico o di una strategia conservativa. La RM ha trovato in questo contesto terreno fertile per diventare, insieme ad un attento esame obbiettivo, il fulcro della diagnostica della patologia legamentosa. Considerata quindi la tecnica di riferimento nello studio della patologia del LCA essa MEDICINA DELLO SPORT Marzo 2013 Knee instability signs VILLOSIO to be the benchmark technique for the study of ACL pathology it has seen its momentum gather pace as a diagnostic technique especially in recent years, and is being constantly innovated. Precision in identifying ACL injuries was initially indicated as around 80-90%. With the improvement in technology and greater experience in reading scans, identification precision is now held at about 95% or more.2-11 Our study should be viewed in this context as the new frontier in tendon muscle imaging to consider anatomical districts in the physiological situation in which they operate. It is a widely shared opinion, in fact, that the anatomic study of a segment should go hand in hand with its biomechanics and the two aspects should be integrated to reach the most precise diagnostic evaluation. G-SCAN, a dedicated MR platform for the complete study of the musculoskeletal system was developed with this in mind. The open, rotating permanent magnet stand is the keystone of the innovation for positioning the patient, who may be either supine or standing. The standing position is employed to evaluate the district in a situation of physiological weight-bearing, so that injuries identified when supine can be highlighted, or pathologies that have been overlooked made manifest. The great advantage of this is that a detailed assessment can be made of the real biomechanical potentials of the structures we are analysing, putting us in a condition to provide the clinician with essential information to plan the most appropriate therapeutic strategy. Materials and methods We selected 10 patients (7 male, 3 female; average age 38.4±13.19 SD). All subjects were informed of the purpose of the present study and gave their informed consent. Inclusion criteria consisted of MRI diagnosis of complete ACL tear without associated capsular-ligamentous pathologies; at least 15 days had to have gone by since the traumatic event; there had to be no relative or absolute contraindications for undergoing instrumental investigation. The equipment used was an open MRI sys- Vol. 66 - No. 1 ha visto, soprattutto negli ultimi anni, un grande impulso come metodica diagnostica e ha subito continue innovazioni. La precisione nel rilevamento delle lesioni del LCA veniva inizialmente indicata intorno all’8090%. Con il miglioramento della tecnologia e la maggiore esperienza nella lettura delle scansioni, la precisione del rilevamento viene ora considerata all’incirca del 95% o superiore 2-11. In questo contesto si inserisce il nostro studio, dal momento che la nuova frontiera dell’imaging muscolo tendineo è considerare i distretti anatomici nella situazione fisiologica nella quale operano. È opinione condivisa, infatti, che lo studio anatomico di un segmento vada di pari passo con la sua biomeccanica e che per raggiungere la più precisa valutazione diagnostica i due aspetti debbano essere integrati. Con questo intento è stato sviluppato G-SCAN, una piattaforma RM dedicata, per lo studio completo dell’apparato muscolo scheletrico. Lo stativo a magnete permanente “aperto e rotante” è la chiave di volta dell’innovazione per il posizionamento del paziente, che può essere sia supino che eretto. La posizione ortostatica viene sfruttata per valutare il distretto in situazione di carico fisiologico, potendo così risaltare lesioni già note in clinostatismo o slatentizzare patologie misconosciute. Tutto ciò offre il grande vantaggio di valutare in modo dettagliato le reali potenzialità biomeccaniche delle strutture che andiamo ad analizzare, mettendoci in condizioni di fornire al clinico informazioni essenziali per pianificare la strategia terapeutica più adeguata. Materiali e metodi Per il nostro studio abbiamo selezionato 10 pazienti (7 maschi, 3 femmine; età media 38.4±13.19 deviazione standard). Tutti i soggetti sono stati informati sullo scopo del presente studio e hanno dato il loro consenso informato. I criteri di inclusione consistevano in una diagnosi RM di lesione completa del LCA,senza patologie capsulo-legamentose associate; dovevano essere trascorsi almeno 15 giorni dall’evento traumatico; non bisognava avere controindicazioni relative o assolute per sottoporsi all’indagine strumentale. L’apparecchiatura utilizzata è un sistema RM aperto con magnete rotante a 0,25T (G-Scan, Esaote, Genova, Italia). Ogni paziente è stato posizionato supino e sono state eseguite due sequenze SE T1-pesate (TR=890 ms, TE=24 ms; spessore di strato=4,5 mm; gap=0,4) condotte sui piani sagittale e coronale. Successivamente il paziente veniva assicurato con le tre cinghie di sicurezza in dotazione al lettino, per poi procedere alla rotazione. MEDICINA DELLO SPORT 255 VILLOSIO Knee instability signs tem with 0.25T rotating magnet (G-Scan, Esaote, Genoa, Italy). Each patient was supine and two SE T1weighted sequences (TR=890 ms, TE=24ms; layer thickness=4.5 mm; gap=0.4) were carried out on the sagittal and coronal planes. The patient was then secured with the three straps attached to the bed, before being rotated. Rotation was completed in two stages to avoid the risk of possible vagal reactions: initially the movement was interrupted at 45° and only after making sure the patient was showing no sign of parasympathetic hypertone (cold sweating, sense of nausea, vomiting, bradycardia) was rotation continued up to 82° as 90° of physiological orthostatism is ill-tolerated by most patients because they find themselves higher than usual from the ground and they have the impression that the inclination is more than it really is. As they seem to be falling forward they are unable to stay still while the examination is being carried out. Once we acquired the images, we assessed indirect signs of knee instability in case of ACL injury for each patient:1, 2 verticalisation of the lateral collateral ligament on the coronal plane; bending of the posterior cruciate ligament (Figure 1, 2) and forward displacement of the tibia with respect to the femur on the sagittal plane. Analysis of all cases was done by a radiologist with 15 years’ experience of musculoskeletal MRI. After comparing standing and supine images for each patient, each parameter was assigned the following score: 0=absent; 1=low degree; 2=medium degree;3=noteworthy. Once all the scores had been recorded, we carried out statistical analysis using Cohen’s kappa method. Results Using Cohen’s kappa statistical analysis we obtained the following results: LCL verticalisation had as its median value 1 (0.25-1.75 25°75° percentile) in supine position and 2 (1.252) standing; PCL bending had as its median value 0.5 (0-1) supine and 1 (1-1.75) standing; anterior displacement of the tibia had a median value of 1.5 (0.25-2) supine and 2.5 (1.253) standing. For assessment purposes we initially used measurements (for example, in the case of anterior displacement of the tibia we measured 256 Quest’ultima veniva completata in due tempi, per evitare il rischio di possibili reazioni vagali: in un primo momento il movimento veniva interrotto a 45° e, solo dopo aver verificato che il paziente non avesse alcun segno di ipertono parasimpatico (sudorazione fredda, senso di nausea, vomito, bradicardia), si procedeva arrivando fino a 82°, dal momento che i 90° dell’ortostatismo fisiologico vengono mal tollerati dalla maggior parte dei pazienti che, trovandosi a un’altezza da terra maggiore del normale percepiscono un’inclinazione superiore di quella reale e, sentendosi sbilanciati in avanti, non riescono a stare immobili durante l’esecuzione dell’esame. Una volta acquisite le immagini abbiamo valutato per ogni paziente i segni indiretti di instabilità del ginocchio in caso di lesione del LCA 1, 2: verticalizzazione del legamento collaterale laterale (Figure 1, 2) sul piano coronale; inginocchiamento del legamento crociato posteriore e traslazione in avanti della tibia rispetto al femore sul piano sagittale. L’analisi di tutti i casi è stata eseguita da un radiologo con 15 anni di esperienza in RM muscolo scheletrica. Dopo aver esaminato comparativamente per ogni paziente le immagini in clinostatismo e in ortostatismo, veniva assegnato a ogni parametro un punteggio come segue: 0=assente; 1=basso grado; 2=medio grado; 3=rilevante. Una volta acquisiti tutti i punteggi abbiamo eseguito l’analisi statistica con il metodo della K di Choen. Risultati Con l’analisi statistica k di Choen abbiamo ottenuto i seguenti risultati: la verticalizzazione del LCL aveva come valore mediano 1 (0.25-1.75 25°-75° percentile) in clinostatismo e 2 (1.25-2) in ortostatismo; l’inginocchiamento del LCP aveva come valore mediano 0,5 (0-1) in clinostatismo e 1 (1-1.75) in ortostatismo; la dislocazione anteriore della tibia aveva come valore mediano 1.5 (0.252) in clinostatismo e 2.5 (1.25-3) in ortostatismo. Per la valutazione abbiamo inizialmente utilizzato delle misurazioni. Ad esempio nel caso della traslazione anteriore della tibia, una quantificazione dei millimetri di spostamento dei due assi maggiori della tibia e del femore. Ci siamo poi basati su di un sistema di grading semiquantitativo dei valori sopracitati al fine di capire l’andamento generale dello studio, per poi confermarlo in futuro con una casistica più ampia ed, eventualmente, procedere con una standardizzazione basata su misurazioni. Nella Tabella I sono valutati su dieci pazienti i tre segni indiretti di instabilità del ginocchio in caso di MEDICINA DELLO SPORT Marzo 2013 Knee instability signs VILLOSIO Figure 1.—Healthy knee. A) HR SE T1 Sagittal plane supine; A’) HR SE T1 Sagittal plane standing. Comparing the two images it will be appreciated that the posterior cruciate ligament (PCL) stretches and lengthens in the standing position; B) HR SE T1 coronal plane supine; B’) HR SE T1 Coronal plane standing. Figura 1. — Ginocchio sano. A) HR SE T1 Sagittale Clinostasi; A) HR SE T1 Sagittale Ortostasi. Confrontando le due immagini è possibile apprezzare come il legamento crociato posteriore (LCP) si tenda e si allunghi in ortostasi; B) HR SE T1 Coronale Clinostasi; B’) HR SE T1 coronale ortostasi. Nelle scansioni coronali in clinostatismo il legamento collaterale laterale (LCL) viene visualizzato su tre slice differenti a causa del suo decorso dall’alto in basso e dall’avanti indietro. millimetres of displacement of the two major axes of tibia and femur). We then used a system of semiquantitative grading of the above values in order to under- Vol. 66 - No. 1 lesione del LCA: la verticalizzazione del legamento collaterale laterale sul piano coronale; l’inginocchiamento del legamento crociato posteriore e la traslazione in avanti della tibia rispetto al femore MEDICINA DELLO SPORT 257 VILLOSIO Knee instability signs Figure 2.—Pathological knee. A) HR SE T1 Sagittal plane supine; A’) HR SE T1 Sagittal plane standing. In the case of injury to the anterior cruciate ligament (ACL), the posterior cruciate ligament (PCL) takes on a question-mark-like morphology which is accentuated under loading stress since as the stabilising function of the ACL is missing, the tibia shifts forward with respect to the major axis of the femur; B) HR SE T1 coronal plane supine; B’) HR SE T1 Coronal plane standing. Figura 2. — Ginocchio patologico. A) HR SE T1 sagittale clinostasi; A’) HR SE T1 sagittale ortostasi. In caso di lesione del legamento crociato anteriore (LCA), il legamento crociato posteriore (LCP) assume una morfologia rassomigliante un “punto di domanda”, fatto che si accentua sotto carico, dal momento che, venendo a mancare la funzione stabilizzatrice del LCA, la tibia si trasla anteriormente rispetto all’asse maggiore del femore; B) HR SE T1 coronale clinostasi; B’) HR SE T1 coronale ortostasi. stand the general trend of the study with a view to confirming it in future with a bigger series and, possibly, proceeding with measurementbased standardization. 258 sul piano sagittale. Essa riporta i valori dei tre segni indiretti, ottenuti attraverso l’analisi statistica, nei pazienti posti in posizione clinostatica e ortostatica. La verticalizzazione del LCL è più evidente in 9 MEDICINA DELLO SPORT Marzo 2013 Knee instability signs VILLOSIO Table I.—Values obtained using statistical analysis of the three indirect signs of knee instability due to ACL tearing. Tabella I. — Valori di evidenza ottenuti attraverso l’analisi statistica dei tre segni indiretti di instabilità del ginocchio dovuti alla rottura del LCA. Verticalization LCL PCL bending Displacement of the Tibia Clinostasis Orthostasis Clinostasis Orthostasis Clinostasis Orthostasis 1 2 3 4 1 1 0 2 2 2 1 2 1 1 0 0 1 1 0 1 2 1 0 0 3 2 0 1 Patient 5 Patient 6 2 1 3 2 0 0 1 1 2 2 3 3 Patient Patient Patient Patient 0 0 1 2 1 1 2 3 0 2 1 1 1 2 2 2 0 1 2 2 1 2 3 3 Patient Patient Patient Patient 7 8 9 10 Table I shows assessments in ten patients of the three indirect signs of knee instability in ACL injury: verticalisation of the lateral collateral ligament on the coronal plane: posterior cruciate ligament bending and displacement forwards of the tibia with respect to the femur on the sagittal plane. It shows the values of the three indirect signs obtained using statistical analysis in patients in supine and standing positions. LCL verticalisation is more evident in 9 patients out of 10 in the change from supine to standing position; one patient does not present statistically significant variations. PCL bending is more evident in 6 patients out of 10 in the change from supine to standing position; 4 patients do not present statistically significant variations. Anterior displacement of the tibia is more evident in 9 patients out of 10 in the change from supine to standing position; one patient does not present statistically significant variations (Table II). The graphs on the following pages illustrate these data (Figures 3-5). Discussion G-scan is a musculoskeletal-dedicated MRI system. It enables all anatomical districts to be examined: foot/ankle, knee, monolateral hip, spinal and cervical column, shoulder, elbow, hand and wrist. Vol. 66 - No. 1 pazienti su 10 nel passaggio dal clinostatismo all’ortostatismo; mentre un paziente non presenta variazioni statisticamente rilevanti. L’inginocchiamento del LCP è più evidente in 6 pazienti su 10 nel passaggio dal clino all’ortostatismo; mentre 4 pazienti non presentano variazioni statisticamente rilevanti. La dislocazione anteriore della tibia è più evidente in 9 pazienti su 10 nel passaggio dal clino all’ortostatismo; mentre un paziente non presenta variazioni statisticamente rilevanti (Tabella II). Da questi dati è possibile desumere i grafici che vedremo nelle pagine successive (Figure 3-5). Discussione G-scan è un sistema RM muscolo scheletrico dedicato. Permette di esaminare tutti i distretti anatomici: piede/caviglia, ginocchio, anca monolaterale, colonna lombare e cervicale, spalla, gomito, mano e polso. L’inclinazione del magnete dalla posizione orizzontale a quella verticale permette di esaminare il paziente anche sotto carico fisiologico visualizzando cosi gli organi e le articolazioni nella loro posizione naturale. G-scan vanta caratteristiche e capacità innovative. La macchina è dotata di un magnete aperto e rotante, con architettura a C, quindi con possibilità di rotazione da 0° fino a 90°. Il campo magnetico raggiunto è di 0,25 Tesla. Lo studio RM ortostatico del ginocchio può essere utile nel discriminare una lesione parziale o totale del LCA, un flap meniscale su lesione del menisco stesso oppure nell’evidenziare una reale MEDICINA DELLO SPORT 259 VILLOSIO Knee instability signs Table II.—Radiological evidence using MRI of the values of indirect signs measured in supine and standing positions in all ten patients. Tabella II. — Evidenza radiologica tramite utilizzo della Risonanza Magnetica dei valori dei segni indiretti misurati in posizione clinostatica e ortostatica per tutti i dieci pazienti. LCL verticalisation from supine to standing position PCL bending from supine to standing position Tibia dislocation from supine to standing position Tilting of the magnet from horizontal to vertical means the patient can be examined in a physiological weight-bearing situation, with organs and joints being viewed in their natural position. 260 incongruenza femoro-rotulea, infatti molto spesso all’esame clinostatico la rotula può sembrare lateralizzata ma rientra perfettamente in posizione ortostatica grazie alla tensione delle strutture muscolari e legamentose 13-18. MEDICINA DELLO SPORT Marzo 2013 Knee instability signs VILLOSIO Figure 3.—In blue, patients showing change in standing position. In yellow, unchanged. The anterior displacement of the tibia on the sagittal plane is more evident in 90% of the patients in standing position compared to the prior supine position. Figura 3. — In blu pazienti con variazione in ortostasi. In giallo invariati. La dislocazione anteriore della tibia sul piano sagittale risulta essere più evidente nel 90 % dei pazienti posti in posizione ortostatica rispetto alla precedente posizione in clinostatismo. Figure 4.—In blue, patients showing change in standing position. In yellow, unchanged. Posterior cruciate ligament bending on the sagittal plane is more evident in 60% of patients in standing position compared to the prior supine position. Figura 4. — In blu pazienti con variazione in ortostasi. In giallo invariati. L’inginocchiamento del legamento crociato posteriore sul piano sagittale risulta essere più evidente nel 60 % dei pazienti posti in posizione ortostatica rispetto alla posizione precedente in clinostatismo. G-scan comes with innovative features and capabilities. The machine is fitted with an open, rotating magnet with C-shaped architecture. It can therefore be rotated from 0° to 90°. The magnetic field achieved is 0.25 Tesla. Orthostatic MRI study of the knee can be useful in distinguishing a partial or total lesion of the ACL, a meniscal flap on an injury to the meniscus itself or for evidencing a real femoropatellar incongruence. In fact very often on clinostatic examination the patella may seem lateralised but returns perfectly to the orthostatic position as a result of tension in the muscular and ligamentous structures.13-18 Prior to the introduction of this system, weight-bearing MRI was impossible without technical resources that made it possible to keep the joint flexed or in forced extension, depending on the purpose of the examination.3 Clearly, although it was already possible to see how weight influences the joint, the ability to study variations in physiological conditions, at the same time offering the patient greater comfort, transforms into an important diagnostic advantage, enabling us to acquire qualitatively better images really relatable to the clinical situation. The ACL is an anatomical element that prevents anteriorisation of the tibia 4 and by acting synergetically with the femoral quadriceps, the Figure 5.—In blue, patients showing change in supine position. In yellow, unchanged. Lateral collateral ligament verticalisation on the coronal plane is more evident in 90% of patients in standing position with respect to the prior supine position. Figura 5. — In blu pazienti con variazione in ortostasi. In giallo invariati. La verticalizzazione del legamento collaterale laterale sul piano coronale risulta essere più evidente nel 90% dei pazienti posti in posizione ortostatica rispetto alla posizione precedente in clinostatismo. Vol. 66 - No. 1 Prima dell’introduzione di questo sistema, lo studio RM sotto carico non era possibile se non mediante artifici tecnici che consentissero di mantenere l’articolazione in flessione o in estensione forzata, a seconda dello scopo dell’esame 3. Ovviamente, per quanto si potesse già capire come il peso influisca sull’articolazione, il poter studiare le variazioni in condizioni fisiologiche, offrendo al paziente anche un comfort maggiore, si traduce in un vantaggio diagnostico importante, consentendoci di MEDICINA DELLO SPORT 261 VILLOSIO Knee instability signs semimembranosus, the semitendinosus and the femoral biceps, contributes to joint stability.5-7 Knee instability derives from injury to this ligament which is one of the structures most subject to damage within the joint 8 even in the young.9 This condition is often debilitating for patients as it can significantly influence their quality of life by making normal everyday activities like going down stairs or even just walking more difficult. Conventional MR equipment does not allow effective joint study because the examination is carried out in the supine position.10 By using a rotating system, which makes it possible to capture images even when the patient is standing, we have been able to study knee biomechanics in physiological conditions and appreciate the changes the various components undergo under weight. The purpose of our study is to assess indirect signs of knee instability,11 in patients with ACL lesion, comparing data acquired in supine and standing positions. Conclusions Our study thus enabled us to evidence how weight-bearing magnetic resonance allows a more precise assessment of indirect signs of knee instability 12, 13 in patients with ACL lesion compared to the conventional examination carried out supine.14 Further assessments on a larger sample are required to confirm our preliminary data. The ACL is one of the anatomical parts of the knee that tends to be damaged more easily 15 even in the very young.4 Depending on the type of lesion, the patient’s age and the type of activity he will be performing 3 it is, however, possible to plan a number of different therapeutic actions.5, 6, 8 By reproducing the physiological condition that subjects the knee to weight bearing,9, 10 magnetic resonance in a standing position enables us to easily verify the true behaviour of the various anatomic structures of the joint following ACL lesion, an event that is hard to investigate using the standard examination without technical expedients,11, 12 as the knee is examined in conditions of biomechanical relaxation.15 In actual fact, the stability of this joint is the result of the synergetic action of the cruciate ligaments, the collateral ligaments and the flexor and extensor muscles.3, 7, 9 Analysing how the new anatomical condition 262 acquisire immagini qualitativamente migliore e realmente correlabili alla clinica. L’LCA è un elemento anatomico che impedisce l’anteriorizzazione della tibia 4 e agendo sinergicamente col quadricipite femorale, il semimembranoso, il semitendinoso e il bicipite femorale, contribuisce alla stabilità dell’articolazione 5-7. L’instabilità di ginocchio è una condizione derivante da una lesione di questo legamento, che risulta essere una delle strutture che maggiormente si lesionano all’interno dell’articolazione 8 anche nei soggetti giovani 9. Tale condizione risulta spesso debilitante per i pazienti, dal momento che può condizionarne in modo significativo al qualità di vita, rendendo più difficili le normali attività quotidiane come scendere le scale o anche solo camminare. Le apparecchiature convenzionali di risonanza magnetica non consentono un efficace studio dell’articolazione poiché l’esame viene condotto in clinostatismo 10. Utilizzando un sistema rotante, che consente di acquisire le immagini anche col paziente in ortostatismo, abbiamo potuto studiare la biomeccanica del ginocchio in condizioni fisiologiche, apprezzando le modificazioni che le varie componenti subiscono sotto carico. Lo scopo del nostro studio è di valutare i segni indiretti di instabilità di ginocchio 11, in pazienti con lesione del LCA, confrontando i dati acquisiti in clinostatismo e in ortostatismo. Conclusioni Con il nostro studio abbiamo quindi potuto evidenziare come la risonanza magnetica sotto carico consenta una valutazione più precisa dei segni indiretti di instabilità di ginocchio 12, 13 in pazienti con una lesione del LCA, rispetto all’esame convenzionale eseguito in clinostatismo 14. Ulteriori valutazioni su un campione più ampio sono necessarie per confermare i nostri dati preliminari. Il LCA è uno degli elementi anatomici del ginocchio che tendono a lesionarsi più facilmente 15 anche nei soggetti molto giovani 4. A seconda del tipo di lesione, dell’età del paziente e del tipo di attività che andrà a svolgere 3 è tuttavia possibile pianificare diversi interventi terapeutici 5, 6, 8. Riproducendo la condizione fisiologica che sottopone il ginocchio al carico del peso corporeo 9, 10, la risonanza magnetica in ortostatismo ci consente di verificare facilmente il reale comportamento delle diverse strutture anatomiche dell’articolazione in seguito alla lesione del LCA, fatto difficilmente indagabile con l’esame standard, se non con artifici tecnici 11, 12, poiché il ginocchio viene esaminato in condizioni di scarico biomeccanico 15. Infatti, la stabilità di questa articolazione è il risultato di dell’azione sinergica dei legamenti crociati, dei legamenti collaterali e dei MEDICINA DELLO SPORT Marzo 2013 Knee instability signs VILLOSIO influences the biomechanics of these structures we are able to understand the joint’s true functionality and can plan subsequent therapeutic strategies more precisely so as to prevent further anatomic and functional damage 12, 14 and try to restore the patient to the best functionality possible. One point that should be kept in mind is that as the ACL is so liable to traumatic events, we receive a high number of patients. Each obviously has different recovery needs that differ first of all on the basis of the type and severity of the lesion and, second, of the activity the patient will be involved in afterwards. We have to understand to what extent the patient is limited in his everyday activities, or if he needs to go back to exercising a type of physical activity which may vary from a mere pastime to real competitive sport. To be able to assess the biomechanical behaviour of the joint in physiological weightbearing conditions allows us to obtain data that can be really related to the clinical condition, so creating perfect synergism between diagnosis by images and physical examination of the patient. All this allows us to state that weight-bearing magnetic resonance is currently the only imaging system able to provide true data on the physiological behaviour of the structures examined, allowing us to obtain base-line information in order to plan correct therapeutic action based on the patient’s real needs. References/Bibliografia 1) Dargel J, Gotter M, Mader K, Pennig D, Koebke J, Schmidt-Wiethoff R. 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Analizzando come la nuova condizione anatomica influisca sulla biomeccanica di tali strutture, possiamo capire la reale funzionalità dell’articolazione, potendo pianificare in modo più preciso le successive strategie terapeutiche, in modo tale da impedire ulteriori danni anatomo-funzionali 12, 14 e cercando di far recuperare al paziente la migliore funzionalità possibile. Un fatto che va tenuto in considerazione è che essendo il LCA una struttura così soggetta a eventi traumatici, giungono alla nostra osservazione un elevato numero di pazienti. Ovviamente ognuno ha necessità di recupero diverse, che si differenziano innanzi tutto in base al tipo e alla gravità della lesione e, in seconda battuta, a seconda dell’attività che il paziente deve tornare a svolgere. Bisogna capire quanto il paziente sia limitato nelle semplici attività quotidiane, o se abbia la necessità di tornare a praticare un tipo di attività fisica che può variare dal semplice passatempo ad un’attività agonistica vera e propria. Avere la possibilità di valutare il comportamento biomeccanico dell’articolazione in condizioni di carico fisiologico, ci consente di ottenere dei dati che possono essere realmente relazionati con la clinica, creando un perfetto sinergismo diagnostico tra diagnostica per immagini ed esame fisico del paziente. Tutto ciò ci consente di affermare che la risonanza magnetica sotto carico attualmente risulta l’unico sistema di imaging in grado di fornirci dati reali sul comportamento fisiologico delle strutture esaminate, consentendoci di ottenere informazioni basilari per pianificare un corretto intervento terapeutico basato sulle reali necessità del paziente. 6) Fithian DC, Paxton LW, Goltz DH. Fate of the anterior cruciate ligamentinjured knee. 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GUTIÉRREZ-SÁNCHEZ 3 1Department of Functional Biology and Health Sciences, Faculty of Physiotherapy, University of Vigo, Spain of Physical Sport Education, Faculty of Sport Sciences, University of Granada, Spain 3Department of Special Didactic, Faculty of Education and Sports Sciences, University of Vigo, Spain 2Department SUMMARY Aim. Determine what anthropometric parameters and morpho-constitutional are related with the appearance of lesions in the aerobic gymnastics through logistic regression equations. In addition to knowing the incidence of injuries in order to take the necessary measures for its prevention Methods. The sample for analysis was composed of 73 athletes aged between 6 and 2. Of these 73 athletes, 51 were of gymnasts and the remaining 22 were of practitioners of other sports. On the one hand, the measurement of anthropometric variables (Q-angle, perimeter of the thighs and bilateral support weight) and on the other hand a questionnaire-interview with retrospective nature took place (injury incidence, type, etc.). Results. There were 14 injuries gymnasts throughout the season. The most abundant lesions have been the muscle type (42.86 %). The mathematical model has a very high specificity (90%), but a low sensitivity (41.7%). Conclusion. It is revealed the existence of anthropometric parameters related to injuries and they are exclusive of gymnasts: half the record 1 and 2 of the Q-angle right and left, average record 1 and 2 of the bilateral support weight on right and left lower limb. Key words: Wounds and injuries, prevention and control - Gymnastics - Sports - Regression analysis. RIASSUNTO Obiettivo. Determinare quali parametri antropometrici e morfo-costituzionali sono legati alla comparsa degli infortuni nella ginnastica aerobica attraverso equazioni di regressione logistica; ci si propone anche di conoscere l’incidenza degli infortuni al fine di adottare le misure necessarie per la sua prevenzione. Metodi. L’analisi del campione è stata formata da 73 atleti di età compresa tra i 6 e i 23 anni, di cui 51 erano un gruppo di ginnasti e i 22 rimanenti formavano un gruppo di atleti di altri sport. Da una parte sono state misurate le variabili antropometriche (angolo-Q, perimetro di cosce e peso in appoggio bilaterale) e dall’altra é stato somministrato un questionario-intervista (incidenza d’infortuni, tipologia, ecc.) di carattere retrospettivo. Risultati. Ci sono stati 14 infortuni di ginnasti nell’arco della stagione. Le lesioni più numerose sono state quelle muscolari (42.86%). Il modello matematico recuperato ha una specificità molto elevata (90%), ma una bassa sensibilità (41,7%). Conclusioni. Si è evidenziata l’esistenza di parametri antropometrici correlati alle lesioni esclusive dei ginnasti: le medie 1 e 2 dell’angolo-Q sinistro e destro, le medie 1 e 2 nel supporto bilaterale dell’arto inferiore destro e sinistro. Parole chiave: Ferite e lesioni, prevenzione e controllo - Ginnastica - Sport - Analisi di regressione. A erobic gymnastics is a sport that demands significant technical preparation and specific characteristics in those practising it: anaero- Vol. 66 - No. 2 L a ginnastica aerobica è uno sport che richiede notevole preparazione tecnica e caratteristiche specifiche dei praticanti: resistenza anae- MEDICINA DELLO SPORT 265 ABALO PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS bic resistance, related strength, explosive power 1, 2 and flexibility. What is more, because this discipline has now reached high levels of commitment which demand a continuous and repeated effort from the athlete, the risk of injury has increased proportionally.3 The small number of studies carried out into the lesions caused by this sport were epidemiological and were performed on Spanish 4, 5 and Australian gymnasts.6 These studies analysed extrinsic factors and no studies have been performed on intrinsic factors. Where the study of intrinsic factors is concerned, taking the example of other sports, most of the predictive work done has focused on research into the factors linked to articular laxity,7, 8 flexibility 9 and biomechanical or structural aspects.10-18 According to several authors, including Fernández, De la Cruz, Cueto, Salazar and De la Cruz,19 studies into the links between the body structure, or biomechanics, and the incidence of injury in sport, are giving encouraging results.11-13, 15, 20, 21 The structural measures must include mathematical models that use regression logics to predict injury, which try to assess the link between a variable result and one or more predictive variables.15 The first injury prediction rate was described by Shambaugh et al.,12 using as dependent variables the weight imbalance in bipodal support and the deviation of the quadriceps Q angle and poor weight distribution in basketball players. Salazar 13 applied Shambaugh’s rate and in the same year obtained in the equation the variable of the square of the difference of the thigh circumference. In this way, basing himself on previous work, Fernández 15 developed a mathematical model that can predict up to 73% whether athletes might injure themselves. These inquiries show that the logistic regression analysis can be a valid method in the discrimination of anthropometric parameters related to sports lesions to the lower limbs in contact sports such as athletics and basketball. What is more, the investigations of many authors 17, 18, 22 confirm that logistic regression analysis can be reliable and simple and can be used habitually in sports medicine. In aerobic gymnastic, we know the incidence of injuries 4-6 to the lower limbs, although there is no method that can be used to predict injury in the gymnasts that practise it. On the basis of these premises, the main objective of this study was to apply a predictive mathematical formula, already used in other 266 robica, una relativa forza, potenza esplosiva 1, 2 e flessibilità. Inoltre, poiché questa disciplina è giunta ad alti livelli di impegno che richiedono sforzi continui e ripetuti all’atleta, sono parimente aumentati anche i rischi d’infortunio 3. I pochi studi fatti sulle lesioni di questo sport sono di tipo epidemiologico e sono stati eseguiti su ginnasti spagnoli 4, 5 e australiani 6. Questi studi sono stati realizzati su fattori estrinseci e non esistono studi su quelli intrinseci. Per quanto riguarda lo studio dei fattori intrinseci, facendo riferimento ad altri sport, la maggior parte dei lavori predittivi è stata incentrata sulla ricerca dei fattori connessi a lassità articolare 7, 8; flessibilità 9, aspetti biomeccanici o strutturali 10-18. Secondo diversi autori, quali Fernández, De la Cruz, Cueto, Salazar e De la Cruz 19, gli studi che valutano legami tra la struttura del corpo, o biomeccanica, e l’incidenza degli infortuni nello sport, apportano risultati incoraggianti 11-13, 15, 20, 21. Tra le misure strutturali devono essere evidenziati i modelli matematici predittivi degli infortuni attraverso la regressione logistica che cercano di valutare la relazione tra un risultato variabile e una o diverse variabili predittive 15. Il primo indice predittivo degli infortuni è stato descritto da Shambaugh et al.12, utilizzando come variabili dipendenti lo squilibrio del peso in appoggio bipodalico e la deviazione dell’angolo Q quadricipitale e la maldistribuzione del peso nei cestisti. Salazar 13 ha applicato l’indice di Shambaugh e nello stesso anno ottiene nell’equazione la variabile del quadrato della differenza del perimetro delle cosce. Così, Fernández 15 basandosi sui precedenti lavori, sviluppa un modello matematico che predice al 73% se gli atleti potranno lesionarsi. Queste indagini mostrano che l’analisi di regressione logistica può essere un metodo valido nella discriminazione dei parametri antropometrici relativi alle lesioni sportive che influiscono sull’arto inferiore negli sport di contatto quali atletica e basket. Inoltre, le indagini di molti autori 17, 18, 22 confermano che l’analisi di regressione logistica può essere affidabile e semplice e può essere utilizzata nella pratica medico-sportiva abituale. Nella ginnastica aerobica, si conosce l’incidenza degli infortuni 4-6 agli arti inferiori, sebbene manchi un metodo che possa essere utilizzato per prevedere gli infortuni nei ginnasti che la praticano. Sulla base di tali premesse l’obiettivo principale di questo studio è stato quello di applicare in questa specialità della ginnastica una formula matematica di previsione, già utilizzata in altre MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS sports disciplines, and developed using logistic regression analysis,12, 13, 15 to this type of gymnastics. The aims of the work are primarily predictive. If a mathematical model can be established that identifies the gymnasts who are at greater risk of a sports injury, it will be possible to reduce the risk of lesions to the lower limbs to a minimum by specific training. This would help to improve the athlete’s health and the achievement of sporting success. Bearing these considerations in mind, the objectives proposed are: to understand the incidence of injuries in various competitive categories of aerobic gymnastics and to describe both the type of lesions and their most frequent location. Similarly, to determine the link between lesions and non-lesions in relation to the variables of the anthropometric and morphoconstitutional measurements. discipline sportive, realizzata attraverso l’analisi di regressione logistica 12, 13, 15. Lo scopo del lavoro ha finalità principalmente preventive. Se si stabilisce un modello matematico che identifica i ginnasti che hanno un rischio aumentato di un infortunio sportivo, si potranno ridurre al minimo il rischio di lesioni agli arti inferiori attraverso un allenamento specifico. Così, si contribuisce al miglioramento della salute dell’atleta e al raggiungimento dei suoi successi sportivi. Tenendo conto di tali premesse, gli obiettivi proposti sono: conoscere l’incidenza degli infortuni della ginnastica aerobica in diverse categorie competitive e descrivere il tipo di lesioni nonché le loro localizzazioni più frequenti. Allo stesso modo si vuole determinare la relazione tra lesioni e non lesioni in rapporto alle variabili delle misure antropometriche e morfocostituzionali. Materiali e metodi Campione Materials and methods Sample The example comprised an experimental group (EG) made up of gymnasts from the Aerobic Gymnastics sector of the Valencian Community and a control group (CG) made up of athletes from other sports, from primary and secondary schools and universities, of the same age as those in the experimental group (EG). The total sample comprised 73 athletes: 51 gymnasts in the EG (age 13.61±4.59 years; weight 45.28±14.42 kg and height 150.25±15.98 cm), 88.23% (45) of whom were women and 11.77% (6) were men), and 22 in the CG (age 14.59±3.93 years; weight 49.73±11.19 kg and height 156.54±10.10 cm), who were all women. The choice of the athletes from Valencia is explained by the fact that this community has the highest number of gymnasts in all categories of this discipline, who have had the most national and international successes. L’esempio è costituito da un gruppo sperimentale (GE) composto da ginnasti, del settore della Ginnastica Aerobica della Comunità Valenciana e da un gruppo di controllo (GC) composto da atleti che provengono da altri sport, provenienti da scuole primarie, secondarie e Università, delle stesse età rispetto a quelli del gruppo sperimentale (GE). Il totale del campione è stato di 73 atleti, 51 appartengono a ginnasti appartenenti al GE (età 13,61±4,59 anni; peso 45,28±14,42 kg e altezza 150,25±15,98 cm), dei quali l’88,23% (45) erano donne e l’11,77% (6) erano maschi) e 22 appartengono al GC (età 14,59±3,93 anni; peso 49,73±11,19 kg e altezza 156,54±10,10 cm) ed erano solo le donne. La scelta degli sportivi di Valencia va ricercata nel fatto che in questa comunità si trova il maggior numero di ginnasti di tale disciplina in tutte le sue categorie e all’interno della quale ci sono stati più successi a livello nazionale e internazionale. Materiale Material Data was collected by the interview-questionnaire previously developed by Navarro,4 and the data collected referred to sports aspects and to injury. Where the type of injury is concerned, analysis started from the classification created by Egocheaga et al.,23 but without taking wounds into account because none were recorded. Vol. 66 - No. 2 ABALO Per la raccolta dei dati è stata utilizzata l’intervista-questionario convalidata in precedenza da Navarro 4, nella quale sono stati racolti i dati in relazione agli aspetti sportivi e alle lesioni. Con riferimento al tipo di lesione si è partiti dalla classificazione di Egocheaga et al.23, ma senza tenere in conto delle ferite, perché non sono state riscontrate. Per la misurazione delle varie misure antro- MEDICINA DELLO SPORT 267 ABALO PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS The following were used to take the various anthropometric and morpho-constitutional measurements (Q angle, thigh circumference and bipodal weight support): goniometer, pachymeter, ruler, tape measure and two Jackson platforms, and the data collected were registered on electronic sheets. pometriche e morfocostituzionali (angolo-Q, perimetro della coscia e supporto bilaterale peso) sono stati utilizzati: goniometro, pachimetro, righello, metro a nastro e due piattaforme di Jackson, e i dati raccolti sono stati registrati su fogli elettronici. Variabili Variables The independent variables that were analysed were the anthropometric and morphoconstitutional variables studied in both lower limbs and the difference between the two: Q angle, bipodal weight support and thigh circumference. The dependent variable is the number of lesions recorded in the 2009-2010 season. Le variabili indipendenti e oggetto di analisi sono state le variabili antropometriche e morfocostituzionali studiate in entrambi gli arti inferiori e nella differenza tra i due: l’angolo-Q, il peso in appoggio bilaterale e il perimetro della coscia. La variabile dipendente é stata data dalle lesioni individuate nella stagione 2009-2010. Procedura Procedure An experimental, longitudinal, descriptive, intragroup study was created for the research. First of all, all the participants and persons of responsibility (parents, coaches, teachers, federations and training centres) were informed about the objective of the project. Subsequently, and after signed informed consent was received, the different anthropometric and morph-constitutional parameters were measured. Information was also collected regarding different aspects of training and of the sports injuries that occur in the sport. And finally, data were collected about the lesions in the 20092010 season. The protocols established in the bibliography were respected in the registers of the anthropometric variables: as a result, the method described by Caylor, Fites and Worrell 24 was used to measure the Q angle, the method described by Shambaugh et al.12 was used to measure the difference in thigh circumference, and the protocol followed by Shambaugh et al.12 and subsequently modified by Grubss, Nelson and Bandy 2 and Fernández,15 was used to register the imbalance in the difference in supporting weight, with the introduction of a number of adjustments to improve the reliability of the measurements. All the data for the CG and the EG were processed pursuant to Personal Data Protection Law 15 dated December 13, 1999. The research was performed in respect of the Helsinki declaration. 268 Per eseguire la ricerca è stato realizzato uno studio sperimentale, longitudinale, descrittivo e intragruppo. Per prima cosa tutti i partecipanti e i responsabili (genitori, allenatori, insegnanti, federazioni e centri di formazione) sono stati portati a conoscenza dell’obiettivo del lavoro. Successivamente e dopo aver sottoscritto il consenso informato, si è passati alla misurazione dei differenti parametri antropometrici e morfocostituzionali. Sono state anche raccolte informazioni riguardanti diversi aspetti della formazione e degli infortuni sportivi durante la pratica dello sport. Infine, sono stati raccolti dati riguardanti le lesioni nella stagione 2009-2010. Nei registri delle variabili antropometriche sono stati rispettati i protocolli stabiliti nella bibliografia: in tal modo per la misurazione dell’angolo-Q si è utilizzato il metodo descritto da Caylor, Fites e Worrell 24, nella differenza del perimetro delle cosce si è utilizzato il metodo descritto da Shanbaugh et al.12, per la registrazione dello squilibrio della differenza di peso nell’appoggio è stato utilizzato il protocollo seguito da Shambugh et al.12 e successivamente modificato da Grubss, Nelson, Bandy 2 e Fernández 15, con l’introduzione di alcune variazioni per migliorare l’affidabilità della misurazione. Tutti i dati, appartenenti al GC e al GE, sono stati trattati ai sensi della Legge Organica di Protezione dei Dati di Carattere Personale 15/1999 del 13 Dicembre. La ricerca è stata effettuata nell’adempimento della dichiarazione di Helsinki. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS ABALO Results Risultati Analysis of the 73 athletes revealed that 14 gymnasts in the EG developed injuries during the 2009-2010 season (Table I). In Table II, we can see that the athletes presented different types of injuries. Based on the areas of the body, the structures most damaged were the shoulders, wrists, thighs and ankles, as illustrated in Table III. Using Kolmogorov-Smirnov’s normality test (Table IV) with an alpha significance level of Dall’analisi dei 73 atleti, si rileva che 14 ginnasti del GE hanno presentato lesioni durante la stagione 2009-2010 (Tabella I). Nella Tabella II, vediamo che le lesioni presentate dagli atleti sono state diverse. In base alle aree del corpo le strutture più danneggiate sono state le spalle, i polsi, le cosce e le caviglie, come illustrato in Tabella III. Utilizzando il test di normalità di Kolmogorov-Smirnov (tabella IV) con un livello di signi- Table I.—Injuries during the 2009-2010 season. Tabella I. — Lesioni nella stagione 2009-2010. Have you had any injuries this season? Total Experimental group Control group 14 19.17% 37 50.69% 51 69.86% 7 9.59% 15 20.55% 22 30.14% YES NO Total 21 28.76% 54 71.24% 73 100% Table II.—Type of injury by category. Tabella II. — Tipologia di lesioni per categoria. Jun Sen Sen Rag Jun All Rag Tig Control group All Experimental group Type of injury Total Total Ligaments 0 0 2 2 1 Tendons 0 0 2 1 2 Joints 0 0 0 0 0 5 23.81% 5 23.81% 0 2 2 1 0 0 0 0 0 5 23.81% 0 0 0 1 0 Muscles 0 0 1 2 1 4 19.05% 14 66.67% 0 1 0 0 Total 0 0 5 5 4 2 3 2 0 1 14.29% 1 14.29% 7 33.33% Total 10 47.62% 5 23.81% 1 4.76% 5 23.81% 21 100% Abbreviations: TIG: Tigrotte/i; ALL: allieve/i; RAG: ragazze/i; JUN: juniors; SEN: seniors. Table III.—Part of the body injured. Tabella III. — Parte del corpo ferito. Jun Sen Sen Rag Jun All Rag Tig Location of injury Control group All Experimental group Total Total Upper limb 0 0 3 2 2 Lower limb 0 0 2 3 2 Trunk 0 0 0 0 0 7 50% 7 50% 0 0 1 0 0 2 1 2 0 0 1 0 0 14 66.67% 2 3 2 0 1 14.29% 5 71.43% 1 14.29% 7 33.33% Total 0 0 5 5 4 Total 8 38.10% 12 57.14% 1 4.76% 21 100% TIG: Tigrotte/i; ALL: allieve/i; RAG: ragazze/i; JUN: juniors; SEN: seniors. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 269 ABALO PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS Table IV.—Normality Test. Tabella IV. — Test di normalità. Kolmogorov-Smirnova 1 MAN 2 WOMAN AGE 1 INJURY 0 NO INJURY MR1R2AQD 1 POSITIVE 0 NEGATIVE MR1R2AQI 1 POSITIVE 0 NEGATIVE DAQ MR1R2PAMID MR1R2PAMII DPA MR1R2PMD MR1R2PMI DPM Shapiro-Wilk Statistic gl Sig. Statistic gl Sig. 0.535 73 0.000 0.306 73 0.000 0.115 0.462 73 73 0.018 0.000 0.952 0.547 73 73 0.008 0.000 0.168 0.379 73 73 0.000 0.000 0.918 0.628 73 73 0.000 0.000 0.160 0.364 73 73 0.000 0.000 0.920 0.633 73 73 0.000 0.000 0.195 0.078 0.071 0.151 0.107 0.072 0.209 73 73 73 73 73 73 73 0.000 0.200* 0.200* 0.000 0.039 0.200* 0.000 0.748 0.966 0.975 0.841 0.971 0.986 0.726 73 73 73 73 73 73 73 0.000 0.043 0.162 0.000 0.085 0.588 0.000 A significance correction by Lilliefors * This is a lower limit of the true significance. MR1R2AQD: Average of registers 1 and 2 of right Q angle; MR1R2AQI: Average of registers 1 and 2 of left Q angle; DAQ Q angle difference; MR1R2PAMID: average of registers 1 and 2 of right lower limb support; MR1R2PAMII: average of registers 1 and 2 of left lower limb weight support; DPA: weight difference for bipodal support; MR1R2PMD: average of registers 1 and 2 of right thigh circumference; MR1R2PMI: average of registers 1 and 2 of left thigh circumference; DPM: thigh perimeter difference. a 0.0.5, only three variables follow a normal distribution: the average of registers 1 and 2 of the support weight of the right lower limb (MR1R2PAMID), the average of registers 1 and 2 of the support weight of the left lower limb (MR1R2PAMII) and the average of registers 1 and 2 of the left thigh circumference (MR1R2PMI). When the contrast statistics were applied between the different independent variables of the EG among the injured and uninjured gymnasts, there were significant differences: in the average of registers 1 and 2 of the Q angle (MR1R2AQD); in the average of registers 1 and 2 of the left Q angle (MR1R2AQI), MR1R2PAMID; and evidence of significance in the variable MR1R2PAMII (Table V). However, when the contrast statistics were used with the CG no independent variable is significant; this indicates that none of them shows that they can be a discriminant for the injury in the CG (Table VI). After having performed logistic regression analysis, the resulting equation was: ficatività di alfa uguale a 0,05, solo tre variabili seguono una distribuzione normale: media dei registri 1 e 2 del peso in appoggio dell’arto inferiore destro (MR1R2PAMID), media dei registri 1 e 2 del peso in appoggio dell’arto inferiore sinistro (MR1R2PAMII) e media dei registri 1 e 2 del perimetro della coscia sinistra (MR1R2PMI). Quando sono state applicate le statistiche di contrasto fra le differenti variabili indipendenti del GE fra i ginnasti infortunati e quelli non infortunati, troviamo differenze significative: nella media del registro 1 e 2 dell’angolo-Q (MR1R2AQD); nella media del registro 1 y 2 dell’angolo-Q sinistro (MR1R2AQI), MR1R2PAMID; e indizi di significatività nella variabile MR1R2PAMII (Tabella V). Tuttavia, quando sono utilizzate le statistiche di contrasto con il GC nessuna variabile indipendente è significativa, questo indica che nessuna di esse dimostra che possano essere discriminanti per la lesione all’interno del GC (Tabella VI). Dopo aver realizzato l’analisi della regressione logistica, l’equazione risultante è stata: 270 1 P (Y=1)= ——————————— 1 + e (5.323-0.272xMR1R2AQI) 1 P (Y=1)= ——————————— 1 + e (5.323-0.272xMR1R2AQI) MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS ABALO Table V.—Contrast statisticsa with EG. Tabella V. — Statistiche contrastivea con il GE. U de Mann-Whitney MR1R2AQD MR1R2AQI DAQ MR1R2PAMID MR1R2PAMII DPA MR1R2PMD MR1R2PMI DPM W de Wilcoxon 107.500 98.500 230.500 133.000 148.000 228.500 151.500 159.000 207.000 Z 887.500 878.500 1010.500 913.000 928.000 306.500 931.500 939.000 285.000 Asymptotic Sig. (bilateral) -2.810 -3.010 -.078 -2.243 -1.910 -.122 -1.832 -1.666 -.605 0.005** 0.003** 0.938 0.025* 0.056 0.903 0.067 0.096 0.545 Grouping variable: 1 LESION / 0 NL MR1R2AQD: Average of registers 1 and 2 of right Q angle; MR1R2AQI: Average of registers 1 and 2 of left Q angle; DAQ Q angle difference; MR1R2PAMID: average of registers 1 and 2 of right lower limb support; MR1R2PAMII: average of registers 1 and 2 of left lower limb weight support; DPA: weight difference for bipodal support; MR1R2PMD: average of registers 1 and 2 of right thigh circumference; MR1R2PMI: average of registers 1 and 2 of left thigh circumference; DPM: thigh perimeter difference. a Table VI.—Contract statisticsa of CG. Tabella VI. — Statistiche di contrastoa del GC. Mann-Whitney U MR1R2AQ MR1R2AQI DAQ MR1R2PAMID MR1R2PAMII DPA MR1R2PMD MR1R2PMI DPM 49.500 47.000 48.500 51.000 40.000 48.000 45.500 47.000 43.500 W di Wilcoxon Z 77.500 75.000 76.500 79.000 68.000 168.000 73.500 75.000 71.500 -.212 -.388 -.282 -.106 -.881 -.317 -.494 -.388 -.642 Asymptotic Sig. (bilateral) .832 .698 .778 .916 .378 .751 .621 .698 .521 Exact sig. [2*(unilateral sig.)] .837a .731a .783a .945a .407a .783a .630a .731a .535a Not correct for draws. Grouping variable: NL/L MR1R2AQD: Average of registers 1 and 2 of right Q angle; MR1R2AQI: Average of registers 1 and 2 of left Q angle; DAQ Q angle difference; MR1R2PAMID: average of registers 1 and 2 of right lower limb support; MR1R2PAMII: average of registers 1 and 2 of left lower limb weight support; DPA: weight difference for bipodal support; MR1R2PMD: average of registers 1 and 2 of right thigh circumference; MR1R2PMI: average of registers 1 and 2 of left thigh circumference; DPM: thigh perimeter difference. a b Abbreviations: —— P(Y=1): probability that the dependant variable will have a value of one; —— e: exponential; MR1R2AQI: average of register 1 and 2 of the left Q angle. This model has a high level of significance (90%) and a low sensitivity (41.7%), poorly classifying the individuals who suffer lesions. Abbreviazioni: — P(Y=1): probabilità che la variabile dipendente assuma il valore di uno; — e: esponenziale; MR1R2AQI: media del registro 1 y 2 dell’angolo-Q sinistro. Discussion Discussione Analysis of the risk factors that can cause injury to a gymnast should be the first step in the implementation of effective and timely preventive measures. In order to know in advance which athletes are more likely to injure themselves is an important starting point to prevent Lo studio dei fattori di rischio che possono portare all’infortunio di un ginnasta dovrebbe essere il primo passo per attuare misure di prevenzione efficaci e tempestive. Poter sapere in anticipo quali sono gli sportivi che hanno più probabilità di infortunarsi, rappresenta un Vol. 66 - No. 2 Questo modello ha un’elevata specificità (90%) e una bassa sensibilità (41,7%), classificando male gli individui che si lesionano. MEDICINA DELLO SPORT 271 ABALO PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS accidents. Therefore, in this study we tackled the problem of injuries in the AG, with the aim of finding targeted strategies to prevent them. We based our study on research undertaken previously,12, 13, 15 analyzing the independent variables included in the predictive models. After monitoring the 2009-2010 season, we were able to obtain an injury prevention model, albeit one that reveals high specificity (90%), but low sensitivity (41.7%). This low sensitivity can be found in the selection of the very heterogeneous sample, particularly in terms of the age variable. The Q angle is one of the factors associated to biomechanical defects in knee alignment.25-28 Because this increased, it could create a lateral valgus vector which can cause a misalignment in the transmission of force, developing incorrect lateral movements and therefore a predisposition to injury.29 If we compare the various independent variables between the injured and uninjured gymnasts, we find significant differences in the variables: MR1R2AQD, MR1R2AQI (Table V). We can demonstrate that an excess inclination of the Q angle may be an anthropometric factor that can trigger a predisposition to injury, above all the left Q angle, as demonstrated by Fernandez.15 In our study, not only do we find significant differences in QAI (Left Q angle) but also in QAD (Right Q angle), something that did not occur with DQA (Q angle difference), in which they appear insignificant. This could indicate what triggers a predisposition to injury in athletes in the AG and which may be due to an excessive Q angle, particularly in the left lower limb, and not only because of the difference between the Q angles. The independent variable “weight imbalance” is included in the above predictive equations studied as discriminating elements in athletes’ injuries.12, 13, 16 This variable is the result of the weight difference in bipodal support. This is why, like Fernandez,15 we have included the independent weight variables in the bipodal support of the right lower limb and the bipodal support of the left lower limb. Any imperfect alignment can trigger irregular weight distribution, with a consequent shift of the centre of gravity and a deviation of the force transmission lines, and even alterations to the linearity of the spine; in particular scoliosis problems and the dissymmetry of the iliac spines can cause supporting weight imbalance. If we compared the different independent 272 importante punto di partenza per prevenire gli infortuni. Pertanto, in questo studio abbiamo affrontato il problema degli infortuni nel GA con l’intenzione di trovare strategie mirate per prevenirli. Abbiamo realizzato il nostro studio basandolo su ricerche fatte in precedenza 12, 13, 15, analizzando le variabili indipendenti incluse nei modelli predittivi. Dopo il monitoraggio della stagione 2009-2010, si è potuto ottenere un modello di prevenzione degli infortuni, il quale, anche se questo dimostra una elevata specificità (90%), ma una bassa sensibilità (41,7%). Questa bassa sensibilità può essere ricercata nella selezione del campione molto eterogeneo, soprattutto rispetto alla variabile età. L’angolo-Q è uno dei fattori associati ai difetti biomeccanici nella linearità del ginocchio 25-28. Dato che esso è aumentato, può creare un vettore di forze laterali in valgo che può causare un disallineamento nella trasmissione delle forze, sviluppando movimenti laterali incorretti, con la conseguente predisposizione alle lesioni 29. Confrontando le diverse variabili indipendenti tra i ginnasti infortunati e non infortunati, troviamo differenze significative nelle variabili: MR1R2AQD, MR1R2AQI (Tabella V). Possiamo indicare che un’eccessiva inclinazione dell’angolo-Q può essere un fattore antropometrico che può predisporre a subire una lesione, soprattutto l’angolo-Q sinistro, secondo quanto dimostrato da Fernandez 15. Nel nostro studio, non solo si trovano differenze significative in AQI ma anche in AQD, cosa che non accade con il DAQ, nel quale esse appaiono non significative. Questo fatto potrebbe indicare ciò che predispone a subire una lesione negli atleti del GA e che può essere dovuto a un eccessivo angolo-Q, specialmente nell’arto inferiore sinistro, e non tanto a causa della differenza fra gli angoli Q. La variabile indipendente “squilibrio di peso” è inclusa nelle equazioni predittive studiate come elemento discriminatorio nelle lesioni degli atleti 12, 13, 16. Questa variabile è il risultato della differenza di peso nell’appoggio bilaterale. Ecco perché, come Fernandez 15, abbiamo incluso le variabili indipendenti di peso nell’appoggio bilaterale dell’arto inferiore destro e nell’appoggio bilaterale dell’arto inferiore sinistro. Un qualsiasi allineamento imperfetto può causare una distribuzione del peso irregolare, con conseguente spostamento del centro di gravità e una deviazione delle linee di trasmissione di forza e persino alterazioni nella linearità della colonna vertebrale, principalmente problemi MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS variables between injured and uninjured gymnasts, there are also significant differences in the variable MR1R2PAMID and evidence of significance in the variable MR1R2PAMII, an aspect that is evident in table V. As a result, the supporting weights is also like a variable that predisposes the body to injury, when there are significant differences (in the right leg) and evidence of importance (in the left leg) between the injured and the uninjured gymnasts, even if they are much more significant in the right leg. Moreover, the majority of the individuals put more weight on the left leg than on their right leg. No particular differences emerged from our comparison of these variables between the different groups, which is logical considering the large variation in weight between individuals of different ages, even within the same group, because of the morpho-constitutional differences are evident at that age. The imbalance in the lower limb symmetry was identified as a possible factor generating lesions,30 and was one of the variables chosen and studied by Shambaugh et al.12 as one that might discriminate individuals with a likelihood of injury. The results obtained induce us to think that the variable of the right and left thigh circumferences are not factors that can help us to predict which gymnasts run a greater risk of injury. What is more, as comparative analysis between the groups demonstrates, the anthropometric differences linked to age cause huge differences in the circumference of the right or left thigh between individuals in different categories. The results obtained regarding the injuries to the gymnasts coincide with previous studies,4, 5, 31 which reveal that the largest number of injuries belong to the highest category. The same is also true for artistic gymnastics.32 This may be due on one hand to the fact that the training load increases, even in our sample, confirming Navarro’s data;32 and on the other, that many of the athletes are also professional teachers of Traditional Aerobics.33 Over the years, the incidence of injuries has decreased as a result of changes to the Code of Points. In Navarro’s study,34 with the Code in force in the years 2001-2004, the average incidence of injuries was 2.6 per athlete. With the same regulations, a study by Fetterplace 6 counted 2.18 lesions per athlete. Years later, with the Code in force for the years 2005-2008, Vol. 66 - No. 2 ABALO scoliotici e le dismetrie delle spine iliache possono causare uno squilibrio di peso nell’appoggio. Confrontando le diverse variabili indipendenti tra i ginnasti infortunati e non infortunati, ci sono anche differenze significative nella variabile MR1R2PAMID e indizi di significatività nella variabile MR1R2PAMII, aspetto che si può vedere nella tabella V. Pertanto, il peso in appoggio risulta essere anche come una variabile che predispone a subire una lesione, quando ci sono differenze significative (nella gamba destra) e degli indizi di rilevanza (nella gamba sinistra) tra i ginnasti infortunati e quelli non infortunati, anche se sono molto più significativi nella gamba destra. Inoltre la maggior parte dei soggetti carica maggiore peso sulla gamba sinistra che sulla destra. Nel confrontare queste variabili tra i diversi gruppi non sono state rilevate grandi differenze, cosa logica dovuta alle grandi variazioni di peso tra i soggetti di età diverse, e persino all’interno del medesimo gruppo, dato che a quelle età le differenze morfocostituzionali sono evidenti. Lo squilibrio della simmetria degli arti inferiori è stato identificato come possibile fattore generatore di lesioni 30, così da essere una delle variabili scelte e studiate da Shambaugh et al.12 come una di quelle che potevano discriminare i soggetti con probabilità di lesione. I risultati ottenuti inducono a pensare che la variabile del perimetro della coscia destra e sinistra, non siano fattori che possono aiutarci a prevedere quali ginnasti siano a maggiore rischio di lesioni. Inoltre, come dimostra l’analisi comparativa tra gruppi, le differenze antropometriche legate all’età fanno sì che esistono grandi differenze del perimetro della coscia destra o sinistra tra soggetti di diverse categorie. I risultati ottenuti riguardanti le lesioni dei ginnasti coincidono con gli studi precedenti 4, 5, 31 dove si evince che il più grande numero di infortunati appartiene alla categoria massima. Lo stesso vale per la ginnastica artistica 32. Questo può essere dovuto al fatto che da un lato, il carico di allenamento, anche nel nostro campione aumenta confermando i dati di Navarro 32; dall’altro, che una gran parte degli atleti si dedica professionalmente anche all’insegnamento dell’Aerobica Tradizionale 33. Nel corso degli anni a causa dei cambiamenti apportati ai Codice di Punteggio, è diminuita l’incidenza degli infortuni. Nello studio di Navarro 34 con il codice in vigore negli anni 20012004 l’incidenza degli infortuni era in media di 2,6 per atleta. Con lo stesso regolamento in uno studio di Fetterplace 6 furono conteggiate 2,18 MEDICINA DELLO SPORT 273 ABALO PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS Abalo et al.5 counted 0.93 lesions per gymnast. Last session, with the current system in force (2009-2012), there were 0.27 lesions per athlete, which represents a considerable reduction in injury levels. The incidence of injuries was higher in other disciplines, as recorded for Australian gymnasts,35 classical and contemporary dancers 36 and ballet dancers,37 although it is important to bear in mind that to compare the incidence levels of these sports the sample and the category must be the same. In the studies analyzed,4-6 we can see the similarity in the percentages of female participation, but we cannot compare them with the males because of the small number of the latter. As we saw in previous studies 4-6, 31, 34 the most recurrent injuries were those to muscles, followed by those to the joints and a small proportion to bones. These data also coincide with those for rhythmic gymnastics.38, 39 The lesions noted can be divided according to their location in the body. Their incidence in one area of the body rather than another is linked to the editions of the Code of Points. Navarro 4 and Fetterplace 6 obtain very similar values with the 2001-2004 regulations. With regard to the studies performed with the 2005-2008 Code of Points, Abalo et al.5 found a decrease in injuries to the upper limb due to restrictions on landings with push-ups. The same thing was not repeated in the last season (2009-2010), during which injuries were divided equally between the two extremities, with none to the trunk. This Code, while it maintained the restriction on landings, also reduced the number of elements of difficulty in the individual category from 12 to 10. Regarding the parts of the body most frequently affected by lesions, these have gone from the common examples of injuries to the wrists 4, 31 and ankles 5, 6 to a high number of injuries to the thighs noted in the athletes from Valencia. This is due to the overloading of these areas which we can associate with a lack of flexibility, high intensity, repetitive tension, and the high frequency and duration of training sessions,40 as well as to technical deficiencies or excessive training.41 As in similar disciplines, the majority of injuries occur in the lower limbs, like dance 36, 37, 42, 43 and artistic gymnastics,35, 44 due to excess use of these extremities to perform acrobatic movements. 274 lesioni per atleta. Anni dopo, Abalo et al.5 con il codice in vigore negli anni 2005-2008 hanno riscontrato 0,93 lesioni per ginnasta. La scorsa stagione con l’attuale codice (2009-2012), 0,27 lesioni per sportivo, che sta ad indicare una riduzione notevole degli infortuni. L’incidenza degli infortuni è stata più alta in altre discipline secondo quanto riscontrato nelle ginnaste australiane 35, nei ballerini di danza classica e contemporanea 36 e nei ballerini di balletto 37 anche se per poter confrontare i livelli d’incidenza di questi sport, si deve tener presente che il campione e la categoria dovrebbero essere le stesse. Negli studi analizzati 4-6, si può vedere la somiglianza della percentuale di partecipazione femminile, ma non si possono paragonare con i maschi a causa della loro scarsa presenza. Come nei precedenti studi 4-6, 31, 34 le lesioni più ricorrenti sono state quelle muscolari, seguite da quelle articolari e da quelle di tipo osseo in proporzione minore. Questi dati coincidono anche nella ginnastica ritmica 38, 39. Le lesioni riscontrate possono essere suddivise secondo le diverse localizzazioni nel corpo. La loro incidenza in una area piuttosto che in un’altra è legata alle edizioni dei Codici di Punteggio. Navarro 4 e Fetterplace 6 ottengono valori molto simili con il regolamento 2001-2004. Per quanto riguarda gli studi effettuati con il Codice di Punteggio 2005-2008, Abalo et al.5 hanno riscontrato una diminuzione degli infortuni nell’arto superiore per le restrizioni degli atterraggi con i piegamenti sulle braccia (push up). Non è successa la stessa cosa nell’ultima stagione (2009-2010), durante la quale le lesioni si dividono in proporzioni simili tra le due estremità, ma nessuna al tronco. Questo Codice, oltre a mantenere le restrizioni nelle cadute, riduce il numero di elementi di difficoltà nella categoria individuale facendoli passare da 12 a 10. Per quello che riguarda le sedi corporee più frequentemente interessate dalle lesioni si è passati dal comune riscontro di infortuni ai polsi 4, 31 e alle caviglie 5, 6 ad un elevato numero di lesioni a carico delle cosce osservate negli atleti di Valencia. Ciò è dovuto al sovraccarico di queste aree cui si associa scarsa flessibilità, intensità elevata, tensioni ripetitive, alta frequenza e durata degli allenamenti 40, oltre che ad una carente tecnica o ad un allenamento eccessivo 41. Come in discipline affini, la maggior parte degli infortuni si verifica negli arti inferiori, come nella danza36, 37, 42, 43 e nella ginnastica artistica 35, 44, per l’uso eccessivo di queste estremità quando si eseguono movimenti acrobatici. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 PREVENTION OF INJURIES TO LOWER LIMBS USING LOGISTIC REGRESSION EQUATIONS IN AEROBIC GYMNASTICS ABALO Conclusions Conclusioni The following conclusions were established in the light of the results obtained: 1. The injuries that predominate in this sport are those to muscles and tendons, with lesions of various degrees of gravity to both muscles and tendons. 2. The injured areas of the body are distributed equally in the upper and the lower limbs, because of changes to the Code of Points (restrictions in falls and the number of difficulties). 3. The mathematical equation obtained using logistic regression cannot predict the risk of lesions for gymnasts in the sample, because although specificity is high (90%), sensitivity is low (41.7%), and is therefore not able to differentiate from chance. 4. The variables that proved significant in the group of gymnasts were the Average of registers 1 and 2 of the right Q angle, the Average of registers 1 and 2 of the left Q angle, the Average of registers 1 and 2 of the supported weight on the right lower limb and evidence of significance in the variable Average of registers 1 and 2 of the supported weight on the left lower limb. To sum up, bearing in mind that the mathematical equation obtained by logistic regression is not able to predict the risk to gymnasts, its high level of specificity and the significance of the variables highlighted makes it necessary to perform future studies with a more homogeneous sample in order to study the reliability of the predictive equation. Therefore, the selection of a more homogeneous and larger sample, and a selection by age, gender or different categories, could help us to establish a mathematical model with sufficient specificity and sensitivity to produce a more reliable predictive equation. Alla luce dei risultati ottenuti sono state stabilite le seguenti conclusioni: 1. Gli infortuni che predominano in questo sport sono quelli muscolo-tendinei con lesioni di variabile gravità sia a carico dei muscoli che dei tendini. 2. Le aree lesionate del corpo sono equamente distribuite tanto tra gli arti superiori come tra quelli inferiori, a causa delle modifiche nel codice di punteggio (restrizioni nelle cadute e il numero delle difficoltà). 3. L’equazione matematica ottenuta attraverso regressione logistica non può prevedere il rischio di lesioni per i ginnasti del campione, perché sebbene la specificità sia alta (90%), la sensibilità è bassa (41,7%), quindi non è in grado di differenziare oltre lo stesso caso.. 4. Le variabili che si sono dimostrate significative nel gruppo dei ginnasti sono le Medie del registro 1 e 2 dell’angolo-Q destro, le Media del registro 1 e 2 dell’angolo-Q sinistro, la Media dei registri 1 e 2 del peso in appoggio dell’arto inferiore destro e gli indizi di significatività nella variabile Media dei registri 1 e 2 del peso in appoggio dell’arto inferiore sinistro. Ricapitolando, tenendo in conto che l’equazione matematica ottenuta dalla regressione logistica non è in grado di prevedere il rischio nei ginnasti, la sua alta specificità e la significatività delle variabili segnalate rende necessario realizzare studi futuri con un campione più omogeneo per poter studiare il grado di fiducia dell’equazione predittiva. Pertanto, la selezione di un campione più omogeneo e numeroso, così come una selezione per età, sesso o diverse categorie, potrebbe aiutarci a stabilire un modello matematico con la specificità e la sensibilità sufficiente per essere un’equazione predittiva più affidabile. References/Bibliografia 1) López Bedoya J, Vernetta M, De la Cruz, JC. Características morfológicas y funcionales del aeróbic deportivo. Apunts 1999;55:60-5. 2) Torrents C, Peralta M, Marina M, Balagué N. 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FERRETTI Unit of Orthopedics and Traumatology, Sant’Andrea Hospital Second Faculty of Medicine and Surgery, La Sapienza University, Rome, Italy SUMMARY This article describes the treatment of posterior ankle pain secondary to a hypertrophic os trigonum, involving mainly ballet dancers, runners or football players due to the forced plantar flexion of the ankle. We report the case of a 21-year-old football player, with posterior ankle impingement. After failure of conservative treatment, he underwent an arthroscopic excision of the os trigonum. A standard 4.5-mm arthroscopy through posteromedial and posterolateral portals was used to visualize and remove the os trigonum. The patient was allowed to full-weight bearing at two weeks postoperatively and started a rehabilitation program. At four weeks postoperation the patient was allowed to run, training with progression and at eight weeks he was able to regain to sport activity. At 24-month follow-up he had neither symptoms nor limitations. Arthroscopic excision of the os trigonum is a valid and safe way to treat a posterior impingement syndrome in athletes, with lower complication rate and shorter recovery time. Key words: Arthroscopy - Ankle - Talus. RIASSUNTO Questo articolo descrive il trattamento di una sintomatologia dolorosa della regione posteriore della caviglia provocata dalla presenza di un os trigonum ipertrofico, condizione particolarmente frequente in soggetti che svolgono attività sportive in cui è richiesta una flessione plantare forzata della caviglia, come il calcio, la danza e la corsa. Riportiamo, inoltre, il caso di un paziente di 21 anni, calciatore a livello dilettantistico, il quale lamentava una sintomatologia algica a carico della regione posteriore della caviglia. Gli accertamenti strumentali evidenziavano la presenza di un voluminoso os trigonum a destra che, in considerazione del quadro clinico, dei reperti delle indagini diagnostiche e del fallimento dei pregressi trattamenti conservativi, è stato asportato chirurgicamente per via artroscopica posteriore. I portali artroscopici utilizzati sono stati quelli standard per l’artroscopia della regione posteriore della caviglia (posteromediale e postero-laterale) utilizzando un artroscopio standard da 4,5 mm. Dopo due settimane è stata consentita la deambulazione senza l’ausilio dei bastoni canadesi e il paziente ha iniziato la fisiochinesiterapia. Dopo quattro settimane è stata introdotta la corsa e dopo ulteriori due settimane gli allenamenti sport-specifici (calcio), con un ritorno all’attività sportiva completa a otto settimane postoperatorie. All’ultimo follow-up eseguito 24 mesi dopo l’intervento il paziente riferiva la completa assenza di sintomatogia algica e di sensazione di deficit articolare a carico del piede destro. L’asportazione per via artroscopica dell’os trigonum è un’opzione terapeutica valida in caso di fallimento del trattamento conservativo, gravata da un minor tasso di complicanze intra- e postoperatorie e un più rapido recupero funzionale rispetto a quella a cielo aperto. Parole chiave: Artroscopia - Caviglia – Astragalo. Vol. 66 - No. 2 MEDICINA DELLO SPORT 277 MORELLI S Arthroscopic excision of the os trigonum ymptoms of pain in the rear of the ankle may be caused by numerous pathological conditions: tenosynovitis of the flexor halluces longus, osteochondritis, degenerative or posttraumatic degeneration of the sub-talar joint, Achilles tendinopathy, retrocalcaneal bursitis, and fracture of the Stieda process of the talus bone; however, one of the commonest causes is the presence of an os trigonum. An os trigonum is a floating bone formation located in the rear of the foot, in a posteromedial position with respect to the lateral tubercle of the talus, originating from a secondary ossification center,1 which grows between eleven and thirteen years in males and between eight and ten years in females, before fusing with the posterior region of the talus bone. When this does not occur, or when it is particularly large, the os trigonum can cause symptoms of posterior ankle impingement. Although it is relatively infrequent from a clinical perspective, the presence of an os trigonum can be demonstrated radiographically in 7% to 14% of the general population, and it is often bilateral.2 This bone formation can be entirely asymptomatic or may become clinically evident, particularly in people who practice sports that require repeated forced ankle plantar flexion, such as dance, football or running.3, 4 Clinical symptoms are primarily pain, in both the posteromedial and the posterolateral regions of the ankle, which is always present in maximum plantar flexion of the ankle but may be completely absent in the remaining ROM. A clinical examination may reveal moderate tumefaction in the medial and lateral retromalleolar regions; there is always a strong painful response to deep finger pressure in the preachillean region and a painful reduction in ankle plantar flexion, with respect to contralateral flexion, which is variable and proportional to the size of the os trigonum and to a possible local inflammatory reaction. The diagnosis is confirmed by performing a lateral X-ray of the ankle with neutral flexion, which will demonstrate the presence on an os trigonum, while a lateral radiographic examination with the foot in maximum plantar flexion will highlight the impingement of the os trigonum between the posterior rim of the tibia and the upper part of the heel. Instrumental diagnostics concludes with the execution of an MRI scan, which allows to de- 278 U na sintomatologia dolorosa della regione posteriore della caviglia può essere causata da numerose condizioni patologiche: tenosinoviti del flessore lungo dell’alluce, osteocondriti, alterazioni degenerative o post-traumatiche dell’articolazione sotto-astragalica, tendinopatia achillea, borsite retrocalcaneare, fratture del processo di Stieda dell’astragalo; tuttavia una delle cause più comuni è la presenza di un os trigonum. L’os trigonum è una formazione ossea incostante situata nella regione posteriore del piede, in posizione postero-mediale rispetto al tubercolo laterale dell’astragalo, che origina da un nucleo di ossificazione secondario 1 che compare tra gli undici e i tredici anni di età nel sesso maschile e tra gli otto e i dieci in quello femminile, per poi fondersi con la regione posteriore dell’astragalo. Quando ciò non avviene o quando risulta particolarmente voluminoso, l’os trigonum può diventare la causa di una sintomatologia da impingement posteriore della caviglia. Pur essendo relativamente poco frequente dal punto di vista clinico, l’incidenza radiologicamente dimostrata di un os trigonum è compresa tra il 7% e il 14% della popolazione generale, spesso bilaterale 2. Tale formazione ossea può risultare del tutto asintomatica oppure diventare clinicamente evidente in particolare qualora si pratichino attività sportive che richiedano l’esecuzione di movimenti che coinvolgano in maniera significativa e ripetuta nel tempo la flessione plantare forzata della caviglia, come la danza, il calcio, la corsa 3, 4. La sintomatologia clinica è dominata dal dolore, sia in sede postero-mediale che postero-laterale della caviglia, sempre presente nella flessione plantare massima della caviglia ma che può anche essere completamente assente nel restante ROM. All’esame clinico può essere presente una modica tumefazione retromalleolare mediale e laterale; è invece sempre presente una viva dolorabilità alla digitopressione profonda nella regione preachillea e una riduzione dolorosa della flessione plantare della caviglia, rispetto alla controlaterale, variabile e proporzionale alle dimensioni dell’os trigonum e alla eventuale reazione infiammatoria locale. La diagnosi trova conferma nell’esecuzione di una radiografia della caviglia in proiezione laterale in flessione neutra, che dimostrerà la presenza dell’os trigonum, mentre l’esame radiografico in proiezione laterale con il piede in massima flessione plantare evidenzierà l’impingement dell’os trigonum tra il margine posteriore della tibia e la porzione superiore del calcagno. La diagnostica strumentale si completa con l’esecuzione della RM, in grado di evidenziare la presenza della reazione infiammatoria della regione posteriore della caviglia, caratterizzata prevalentemente dall’edema dei tessuti molli e dalla MEDICINA DELLO SPORT June 2013 Arthroscopic excision of the os trigonum MORELLI Figure 1.—Lateral radiographic projection revealing a voluminous os trigonum. Figura 1. — Radiografia in proiezione laterale in cui si evidenzia un voluminoso os trigonum. tect the presence of an inflammatory reaction in the rear part of the ankle, characterised primarily by edema in the soft tissues and the possible presence of tenosynovitis of the flexor halluces longus (Figures 1, 2). Treatment of the os trigonum syndrome is initially conservative,5 based on systemic and/ or local anti-inflammatory therapy, physiotherapy (ultrasound, shockwave treatment), orthosis, limitations on athletic movements and, rarely, local injections of corticosteroids. After the failure of the conservative therapy, prolonged for a minimum of 3-6 months, surgery is recommended, consisting in the excision of the os trigonum.6, 7 The purpose of this article was to present the result and possible complications of an arthroscopic procedure to excise an os trigonum in a patient being treated in our centre. possibile presenza di una tenosinovite del tendine flessore lungo dell’alluce (Figure 1, 2). Il trattamento della sindrome dell’os trigonum è inizialmente di tipo conservativo 5, basato sulla terapia antinfiammatoria per via sistemica e/o locale, terapia fisica (ultrasuoni, onde d’urto), ortesi, limitazione del gesto atletico e, raramente, infiltrazione locale di corticosteroidi. Dopo il fallimento della terapia conservativa, prolungata per un periodo minimo di 3-6 mesi, è indicato il trattamento chirurgico, che consiste nell’asportazione dell’os trigonum 6, 7. Lo scopo di questo lavoro è quello di presentare i risultati e le eventuali complicanze di un intervento di asportazione per via artroscopica di un os trigonum in un paziente trattato presso la nostra struttura. Caso clinico Case report A patient was brought to our attention, a 21-year-old male and amateur footballer, who Vol. 66 - No. 2 Figure 2.—The same case with maximum plantarflexion to highlight the impingement of the os trigonum between the posterior rim of the tibia and the heel. Figura 2. — Lo stesso caso in massima flessione plantare per evidenziare l’impingement dell’os trigonum tra il margine posteriore della tibia e il calcagno. Si è presentato alla nostra attenzione un paziente di 21 anni, di sesso maschile, calciatore a livello dilettantistico che riferiva la presenza, da MEDICINA DELLO SPORT 279 MORELLI Arthroscopic excision of the os trigonum Figure 3.—Reference points and arthroscopic portals. Figura 3. — Punti di repere e portali artroscopici. reported localised pain for about three years, in the rear of his right ankle (dominant side) close to the Achilles tendon, with no evident traumas; the pain appeared above all during plantar flexion movements and was aggravated by sporting activities. The patient reported that he had undergone cryotherapy and physiotherapy in recent years and had worn orthesis, which had brought partial and transitory relief. At physical examination of the foot and ankle it appeared dry, there was a painful limitation of ankle plantar flexion (20°) and a strong painful response to deep finger pressure in the preachillean region. The Achilles tendon was not painful and lateral and/or medial ligamentous laxity tests on the ankle were negative. The patient, therefore, underwent a standard radiographic examination, which revealed the presence of a voluminous os trigonum on the right, and an MRI scan which revealed a local inflammatory reaction with tenosynovitis of the flexor halluces longus. In consideration of the case history, the results of the diagnostic examinations and the failure of conservative treatment, the surgical excision of the os trigonum by posterior arthroscopy was recommended. Surgical technique The procedure was performed with an epidural anesthesia, with the patient lying prone, taking care to ensure the foot was perfectly perpendicular to the floor, and under pneumatic ischemia. Standard arthroscopic hindfoot portals were used 280 Figure 4.—Postoperative radiography with maximum plantarflexion to highlight the complete excision of the os trigonum and the absence of posterior impingement. Figura 4. — Radiografia postoperatoria in massima flessione plantare per evidenziare la completa asportazione dell’os trigonum e l’assenza di impingement posteriore. circa tre anni, di algia localizzata alla regione posteriore della caviglia destra (lato dominante) in prossimità del tendine achilleo, in assenza di traumi apparenti; il dolore si presentava soprattutto nei movimenti di flessione plantare ed era acuito dall’attività sportiva. Il paziente riferiva di avere eseguito negli anni precedenti crioterapia, fisiochinesiterapia e aver indossato plantari ricavandone un beneficio parziale e transitorio. All’esame obiettivo il piede e il collo-piede destro apparivano asciutti, era presente una limitazione dolorosa della flessione plantare della caviglia (20°) e una viva dolorabilità alla digitopressione profonda a livello della regione preachillea. Il tendine d’Achille non era dolorabile e i test di lassità legamentosa laterale e/o mediale della caviglia erano negativi. Il paziente veniva quindi sottoposto ad accertamenti radiografici standard che evidenziavano la presenza di un voluminoso os trigonum a destra e a una RM che evidenziava una reazione infiammatoria locale con tenosinovite del flessore lungo dell’alluce. In considerazione del quadro clinico, dei reperti delle indagini diagnostiche e del fallimento dei pregressi trattamenti conservativi veniva posta indicazione all’asportazione chirurgica dell’os trigonum per via artroscopia posteriore. MEDICINA DELLO SPORT June 2013 Arthroscopic excision of the os trigonum MORELLI (posteromedial and posterolateral), using a standard 4.5-mm arthroscope.8 After having identified the voluminous os trigonum and having verified the impingement using the arthroscope, the flexor halluces longus tendon was identified. Taking care to hug the border of the tendon, any capsular adhesions were removed, as well as the inflamed tissue surrounding the os trigonum. The os trigonum was completely mobilised in relation to the rear process of the talus and it was then entirely excised by arthroscopic procedure. The absence of impingement during maximum plantarflexion was verified by amplioscope. And finally, a simple compression bandage was applied (Figures 3, 4). The patient was discharged on the second day after the operation with the appropriate antithrombosis therapy, partial weight bearing, and was advised to perform ankle flexo-extension movements to exercise the ankle. After two weeks, the patient was allowed to put all his weight on the ankle, and began physiotherapy that included active and assisted mobilisation of the ankle to recover articulation, proprioceptive exercises using a Freeman oscillating table, an exercise bicycle and swimming. Four weeks after surgery, running was added and after a further two weeks the patient was allowed to start sport-specific training (football). The patient was permitted to return to complete unlimited sport 8 weeks after surgery. No complications emerged during the postoperative period, and the arthroscopic portals healed in the usual time. Two weeks after surgery, the ROM of the ankle was already good, and at the followup 4 weeks after surgery it was complete and not painful. At the last follow-up, 24 months after surgery, the patient reported the complete absence of any symptomatic pain or sensation of articular deficit in his right foot, which had allowed him gradually return to his sporting activities just six weeks after the procedure. To an objective examination, the ankle appeared dry, the articulation was complete and not painful even at the maximum degree of plantar flexion and, moreover, there was no tenderness to deep finger pressure in the preachillean region. The results were assessed with the Ankle-Hindfoot (AOFAS) score, and improved from a score of 69 presurgery to one of 100 at the last 100 followup. The patient was informed that all data related to his case were going to be published, and gave his content. Discussion The posterior ankle impingement syndrome can be defined as a clinical condition character- Vol. 66 - No. 2 Tecnica chirurgica L’intervento è stato eseguito in anestesia epidurale con il paziente in decubito prono, avendo cura di avere il piede perfettamente perpendicolare al terreno, ed in pneumoischemia. I portali artroscopici utilizzati sono stati quelli standard per l’artroscopia della regione posteriore della caviglia (postero-mediale e postero-laterale) utilizzando un artroscopio standard da 4,5 mm 8. Dopo aver identificato il voluminoso os trigonum e aver verificato l’impingement sotto controllo artroscopico, è stato repertato il tendine del flessore lungo dell’alluce. Avendo cura di mantenersi sempre lateralmente ad esso, sono state rimosse tutte le aderenze capsulari ed il tessuto infiammatorio circostante l’os trigonum. L’os trigonum è stato completamente mobilizzato rispetto al processo posteriore dell’astragalo ed è quindi stato asportato integralmente con strumentario artroscopico. È stato inoltre verificato sotto controllo amplioscopico l’assenza di impingement in massima flessione plantare. Infine è stata confezionata una semplice fasciatura compressiva (Figure 3, 4). Il paziente è stato dimesso in seconda giornata post-operatoria con l’opportuna terapia antitrombotica, con carico parziale e con la raccomandazione di eseguire movimenti attivi di flesso-estensione della caviglia. Dopo due settimane è stato concesso il carico completo ed il paziente ha iniziato la fisiochinesiterapia comprendente la mobilizzazione attiva e assistita della caviglia per il recupero dell’articolarità, la ginnastica propriocettiva mediante tavoletta oscillante di Freeman, la cyclette e il nuoto. Dopo quattro settimane dall’intervento chirurgico è stata introdotta la corsa e dopo ulteriori due settimane gli allenamenti sport-specifici (calcio). Il ritorno allo sport completo senza limitazioni è stato concesso dopo 8 settimane dall’intervento. Nel periodo postoperatorio non si è verificata alcuna complicanza ed i fori artroscopici si sono cicatrizzati nei tempi consueti. Già dopo due settimane dall’intervento il ROM della caviglia era buono, mentre al follow-up a quattro settimane postoperatorie era completo e non dolente. All’ultimo follow-up eseguito 24 mesi dopo l’intervento il paziente riferiva la completa assenza di sintomatogia algica e di sensazioni di deficit articolare a carico del piede destro, che gli ha permesso una graduale ripresa dell’attività sportiva già sei settimane dopo l’intervento. All’esame obiettivo la caviglia appariva asciutta, l’articolarità era completa e non dolente neanche ai massimi gradi della flessione plantare ed inoltre non era presente alcuna dolorabilità alla digito-pressione profonda in sede preachillea. I risultati sono stati valutati con la scala a punti Ankle-Hindfoot (AOFAS) che è passata da un pun- MEDICINA DELLO SPORT 281 MORELLI Arthroscopic excision of the os trigonum ised by pain in the posterior part of the tibiotarsal joint during plantar flexion. This condition is relatively rare among the normal and sporty public, except among people practising a sport that demands intense repetitive execution of this movement to a maximum degree, for example dance and football.3, 4 This syndrome can be defined as osseous or fibrous, depending on the type of tissue that limits the complete articulation of the tibiotarsal joint during plantar flexion: in the first case it is due to the presence of a Stieda process, a prominent process of the posterior surface of the heel, of loose bodies or of an os trigonum; the fibrous condition is due to soft tissue derived from a chronic inflammatory process or tenosynovitis of the flexor halluces longus, the posterior tibial joint or the peroneal muscles. The os trigonum is a secondary ossification center,1 which ossifies between seven and thirteen years of age, usually fusing within one year with the talus bone to generate the Stieda process. The first person to identify this bone formation was Rosenmuller in 1804, but it was Turner,1 in 1882, who first described it as a separate bone, separated by the posterior rim of the talus bone; its origin as the result of a fracture has never been demonstrated, partly because documented cases of the fracture of the posterior astragalar tubercle present characteristic rims and a positive case history of trauma. The presence of an os trigonum may be entirely asymptomatic, in the absence of the demand for more intense use, particularly plantar flexion movements; on the other hand, when there is an increased demand for functional activity, such as the need to perform repetitive forced plantar flexion (usually in sports), this may trigger symptoms that are typically pain and limited articulation. Radiographic confirmation of the presence of an os trigonum requires not only standards projections (AP and LL), but also a lateral projection of the ankle in maximum plantarflexion, in order to reveal the impingement. In the event of failure of conservative treatment administered for at least three months, surgery is recommended.6, 7 Initially techniques were used that envisaged open surgical excision, posteromedial or posterolateral, the results of which have 282 teggio di 69 preoperatorio ad uno di 100 all’ultimo follow-up. Il paziente è stato informato che i dati derivanti dal caso sarebbero stati pubblicati e ha fornito il suo consenso. Discussione La sindrome da impingement posteriore della caviglia può essere definita come una condizione clinica caratterizzata da dolore nella regione posteriore della tibio-tarsica durante i movimenti di flessione plantare. È una patologia relativamente rara nella popolazione normale e sportiva ad eccezione di coloro che praticano sport in cui vi sia un’aumentata esecuzione di tale movimento soprattutto ai massimi gradi, come ad esempio la danza e il calcio 3, 4. Tale sindrome può essere distinta in ossea o fibrosa a seconda del tipo di tessuto che limita la completa articolarità della tibio-tarsica in flessione plantare: nel primo caso è dovuto alla presenza del processo di Stieda, di un processo posteriore del calcagno prominente, di corpi liberi o di un os trigonum; quello fibroso è invece dovuto a tessuti molli derivati da un processo infiammatorio cronico o ad una tenosinovite del flessore lungo dell’alluce, del tibiale posteriore o dei peronieri. L’os trigonum è un nucleo di ossificazione secondario 1 che ossifica tra i sette e i tredici anni di età, potendo poi fondersi entro un anno con l’astragalo per dare luogo al processo di Stieda. Il primo ad individuare questa formazione ossea fu Rosenmuller nel 1804, ma soltanto Turner 1, nel 1882, lo descrisse come un osso a sé stante, separato dal margine posteriore dell’astragalo; la sua origine quale risultato di una frattura non è mai stato dimostrato, anche perché i casi documentati di frattura del tubercolo astragalico posteriore presentano dei margini caratteristici e un’anamnesi positiva per il trauma stesso. La presenza di un os trigonum può decorrere in maniera del tutto asintomatica, in assenza di una richiesta funzionale aumentata, soprattutto per ciò che riguarda i movimenti di flessione plantare; viceversa in presenza di una aumentata richiesta funzionale, rappresentata dalla necessità di eseguire (il più delle volte per motivi sportivi) la flessione plantare forzata in modo ripetitivo, può dare luogo ad una sintomatologia caratterizzata principalmente da dolore e limitazione articolare. La conferma radiografica della presenza dell’os trigonum richiede oltre alle proiezioni standard (AP e LL), anche una proiezione laterale della caviglia in massima flessione plantare, così da dimostrare l’impingement. In caso di fallimento di un trattamento di tipo MEDICINA DELLO SPORT June 2013 Arthroscopic excision of the os trigonum MORELLI proved satisfactory,5-7 albeit not without the risk of lesions to the nerve structures adjacent to the area involved, particularly lateral damage to the sural nerve and medial tibial damage. In order to reduce the risk of intra- and postoperative complications, to reduce time in hospital and to speed up functional recovery, in recent years arthroscopic techniques have been adopted extensively to remove a symptomatic os trigonum. Since the first study that we are aware of, by Maremoto et al.,9 the set objectives have been amply met, considerably reducing the incidence of infective or nervous complications and hospitalisation times; moreover, because immobilisation with a postoperative cast was not necessary, and functional recuperation was decidedly faster. These results were confirmed by numerous subsequent studies.10-13 At the last follow-up, the patient we treated presented a complete resolution of the symptoms of pain and articular limitation, and returned to his previous sporting activities (football) six weeks after surgery, confirmed by a marked increase in the AOFAS score (69 before surgery, 100 24 months after surgery). This result appears to be in line with those reported by Horibe et al.12 in 2008; out of a sample of 11 patients who underwent arthroscopic excision of an os trigonum, all the patients recorded the complete resolution of the symptoms presented, with an average postoperative AOFAS score of 99. Conclusions To conclude, we believe that the arthroscopic excision of the os trigonum is a valid therapeutic option for patients for whom conservative treatment has not brought a relief to the symptoms of pain and articular deficit; it also brings a reduced risk of intraand postoperative complications and a faster functional recovery than after open surgical procedures. References/Bibliografia 1. Turner W. A secondary astragalus in the human foot. J.Anat.Physiol 1882;17:82. 2. Lawson JP. Symptomatic radiographic variants in the extremities. Radiology 1985;157:625-31. Vol. 66 - No. 2 conservativo protratto per almeno tre mesi, è indicato il trattamento chirurgico 6, 7. Inizialmente sono state utilizzate tecniche che prevedevano l’asportazione a cielo aperto, per via postero-mediale o postero-laterale, i cui risultati si sono dimostrati soddisfacenti 5-7, sebbene non esenti da rischi di lesioni a carico delle strutture nervose adiacenti l’area interessata, particolarmente il nervo surale lateralmente e il nervo tibiale medialmente. Con lo scopo di ridurre il rischio di complicanze sia intra- che postoperatorie, ridurre il tempo di ricovero e favorire un più rapido recupero funzionale, negli ultimi anni ha trovato ampio consenso l’utilizzo delle tecniche artroscopiche per rimuovere un os trigonum sintomatico. Fin dal primo studio di cui siamo a conoscenza, di Maremoto et al. 9, gli obiettivi proposti sono stati ampiamente raggiunti, riducendo notevolmente l’incidenza di complicanze di tipo infettivo o nervoso ed il tempo di ricovero; inoltre, non rendendosi più necessario l’ausilio di un’immobilizzazione con gambaletto gessato post-operatorio, il recupero funzionale è decisamente più rapido. Tali risultati sono stati confermati da numerosi studi successivi 10-13. Il paziente da noi trattato mostra, all’ultimo follow-up, una completa risoluzione della sintomatologia algica e della limitazione articolare, con ripresa dell’attività sportiva precedentemente svolta (calcio) dopo 8 settimane dall’intervento, confermato da un netto incremento del punteggio AOFAS (69 preoperatorio, 100 24 mesi post-operatori). Tale risultato appare in linea con quanto riportato da Horibe et al.12 nel 2008 che, su un campione di 11 pazienti sottoposti a resezione artroscopica di un os trigonum, ha ottenuto una completa risoluzione della sintomatologia soggettiva in tutti i pazienti, con un punteggio medio post-operatoria alla scala AOFAS di 99. Conclusioni In conclusione, riteniamo l’asportazione per via artroscopica dell’os trigonum un’opzione terapeutica valida per quei pazienti in cui il trattamento conservativo non abbia consentito una risoluzione della sintomatologia algica e del deficit articolare, gravato da un minor tasso di complicanze intra- e postoperatorie e un più rapido recupero funzionale rispetto a quella a cielo aperto. 3. Salyers SG, Fu FH. Posterior ankle impingement syndrome in a ballet dancer. Orthopaedic Consultation 1989;10:9-12. 4. Walzer JF. Hindfoot and midfoot problems of the runner. Coronado Symposium, The Foot and Leg in Running Sports 1979;67-8. MEDICINA DELLO SPORT 5. Hedrick MR, McBryde AM. Posterior ankle impingement. Foot Ankle Int 1994;15:2-8. 6. Marotta JJ, Micheli LJ. Os trigonum impingemet in dancers. Am J Sports Med 1992;20:533-6. 7. Wredmark T, Carlstedt CA, Bauer H, 283 MORELLI Saartok T. Os trigonum syndrome: a clinical entity in ballet dancers. Foot Ankle 1991;11:404-6. 8. Sitler DF, Amendola A, Bailey CS, Thain LM, Spouge A. Posterior ankle arthroscopy: an anatomic study. J Bone Joint Surg Am 2002;84A:763-9. 9. Maremoto JM, Ferkel RD. Arthroscopic excision of the os trigonum: a new tec- Arthroscopic excision of the os trigonum nique with preliminary results. Foot Ankle Int 1997;18:777-84. 10. Van Dijk CN, Scholten PE, Krips R. A 2-portal endoscopic approach for diagnosis and treatment of posterior ankle pathology. Arthroscopy 2000;16:871-6. 11. Yimaz C, Eskandari MM. Arthroscopic excision of the talar Stieda’s process. Arthroscopy 2006;22:225. 12. Horibe S, Kita K, Natsu-ume T, Hamada M, Mae T, Shino K. 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L’Argomento trattato fornisce una dettagliata documentazione sugli aspetti anatomici, fisiopatologici e clinici delle tendinopatie rotulea e achillea contribuendo a migliorare le conoscenze e le indicazioni terapeutiche IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI NELL’EZIOLOGIA DELLA TENDINOPATIA ACHILLEA E PATELLARE G. N. BISCIOTTI, C. EIRALE Kinemove Rehabilitation Centers Pontremoli, Parma, La Spezia, Italia L ’insorgenza delle tendinopatie è strettamente legata a fattori di ordine esogeno, od estrinseco, e di ordine endogeno, altrimenti definibile con il termine di intrinseci. I primi sono fattori strettamente dipendenti da caratteristiche esterne ed ambientali, come le superfici sulle quali si espleta l’attività sportiva, le diverse tipologie di calzature, od ancora le caratteristiche del mezzo utilizzato come ad esempio nell’ambito del ciclismo. I secondi, al contrario, dipendono da caratteristiche individuali ben precise, come ad esempio mal allineamenti, diversi tipi di patologie, oppure da ben precise predisposizioni genetiche. Molto spesso uno o più fattori esogeni ed endogeni possono coesistere, determinando in tal modo un quadro d’insorgenza della tendinopatia di tipo multifattoriale. In linea generale possiamo affermare che nei traumi di tipo acuto vi sia una predominanza dei fattori estrinseci, mentre nelle problematiche da overuse si ritrovi preferenzialmente un’eziologia di tipo multifattoriale 1, 2. Non a caso abbiamo volutamente scelto il termine di “tendinopatia”, preferendolo alle più ortodosse nomenclature di “tendinite” e “tendinosi”che, come tutti sanno, sottintendono la prima un processo infiammatorio e la Vol. 66 - No. 2 seconda, al contrario, un processo di tipo degenerativo. Ad oggi, in effetti, si preferisce il termine tendinopatia, che sta ad indicare un profondo processo di rimaneggiamento della struttura tendinea, che, in ultima analisi, testimonia della obiettiva difficoltà da parte del tendine ad autorigenerarsi. Questo non esclude a priori la possibilità che in alcuni casi, che invero rappresentano una percentuale minoritaria, si possa constatare un vero e proprio processo infiammatorio, quindi definibile con il termine di tendinite, la cui durata però è solitamente ridotta ai primi giorni iniziali del fenomeno tendinopatico. Il termine di tendinopatia infine, rende ben conto del fenomeno di profondo rimaneggiamento biologico che va ben al di là del solo coinvolgimento della zona lesionale ma bensì coinvolge la struttura tendinea in toto. Il tendine di Achille ed il tendine rotuleo sono i due siti anatomici maggiormente interessati dal fenomeno delle tendinopatie, soprattutto in ambito sportivo 3. Il loro coinvolgimento dipende molto dal profilo prestativo della disciplina considerata e dal livello dell’atleta, anche se ultimamente i danni tendinei, soprattutto a livello dell’achilleo, sono drasticamente aumen- MEDICINA DELLO SPORT 285 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI tati soprattutto nella popolazione dei cosiddetti “colletti bianchi”, ossia coloro i quali svolgono un’attività lavorativa sedentaria e praticano le attività fisiche (spesso in modo smodato ed eccessivo) preferenzialmente, se non addirittura del tutto esclusivamente, durante il fine settimana, senza nessuna preparazione fisica idonea alle spalle, tanto che questa pratica, ovviamente molto criticabile, viene giustamente denominata con il termine di “warriors week end” 4-6. I fattori esogeni legati alla corsa Nell’ambito di un’attività come la corsa i tre fattori esogeni principali che possono essere causa d’insorgenza di tendinopatie, a livello del tendine d’Achille e del tendine rotuleo, riguardano essenzialmente tre aspetti: —— l’assorbimento dello shock vibratorio che si verifica durante la meccanica di corsa stessa; —— la tipologia della superficie di corsa; —— l’interazione meccanica intercorrente tra superficie e la tipologia di calzatura adottata. Di seguito esamineremo, separatamente, ognuno di questi tre fattori cercando di evidenziare il loro diverso ruolo nell’ambito eziologico delle tendinopatie. L’assorbimento dello shock vibratorio durante la corsa Se consideriamo un modello biomeccanico della corsa universalmente noto come lo “Spring Mass Model” (SMM) 7, diviene d’immediata comprensione la problematica inerente lo shock vibratorio e le sue consequenziali implicazioni a livello delle strutture anatomiche osteo-muscolo-legamentose. Lo SMM modellizza la corsa umana attraverso una massa (mass), che rappresenta il peso corporeo, ed una molla (spring) che esprime meccanicamente il comportamento elastico, ossia l’attitudine ad accumulare ed a restituire energia elastica, dei complessi muscolo-tendinei degli arti inferiori. Da un analisi di questo modello si può evincere che, durante la corsa a velocità inferiori a quelle correlata alla soglia anaerobica, ad ogni appoggio del piede al suolo, il soggetto subisce un shock vibratorio compreso tra 10 e 20 Hz, la magnitudo della frequenza di tale shock vibratorio dipende essenzialmente dalla velocità di corsa, dalla superficie di appoggio e dall’interazione tra superficie d’appoggio e tipologia di calzatura utilizzata 8. Correre a piedi 286 scalzi ad esempio comporta, a parità di velocità e sulla stessa superficie, uno shock vibratorio all’incirca doppio rispetto a quanto registrabile con l’utilizzo di una scarpa da running 9. Le vibrazioni, oltre un certo limite, che alcuni Autori individuano a circa 20 Hz, sono in grado di scompaginare l’ultrastruttura tendinea, rivelandosi detruenti dal punto di vista anatomico e rappresentando in tal modo un’importante causa eziologica di tendinopatia 10-14. Le alte frequenze vibratorie infatti sono assorbite per la maggior parte dagli elementi elastici in serie (ossia dalla struttura tendinea) mentre l’elemento contrattile (ossia il sarcomero) rimane in una situazione sostanzialmente isometrica (Figura 1) 12. Il problema degli effetti deleteri sull’ultrastruttura tendinea causati dallo shock vibratorio durante la corsa non riguarda solamente l’uomo, nel mondo animale vi sono altri esempi altrettanto interessanti, uno per tutti ce lo fornisce il cavallo (Equus caballus). Il cavallo subisce, durante la locomozione, uno shock vibratorio pari a circa 35-40 Hz all’andatura del passo, che aumenta in funzione del tipo di andatura adottata*. Tuttavia, il cavallo possiede un eccellente fattore di smorzamento naturale (dumping factor) rappresentato dalla particolare struttura anatomica dei muscoli flessori digitali profondo e superficiale. I tendini di questi due muscoli presentano infatti una considerevole lunghezza (circa 600 mm), mentre il ventre muscolare stesso si presenta come relativamente corto (circa 6 mm) 12, 15. In un’unità muscolo tendinea (UMT) così strutturata, è chiaro che l’architettura muscolare non sia idonea alla locomozione che, infatti, risulta avvenire quasi interamente grazie alla variazione di lunghezza della componente tendinea. Tuttavia, le fibre dei due muscoli flessori digitali, seppur estremamente corte, presentano una larga Cross Sectional Area (area di sezione anatomica), che si rivela ideale per l’assorbimento delle vibrazioni di alta frequenza e ridotta ampiezza che si verificano durante la locomozione dell’animale 12,16, 17. Questo dumping factor naturale è estremamente efficace, ad esempio durante l’andatura del passo ad un ciclo di 2,5 strides/secondo, l’animale subisce uno shock pari a circa 35-40 Hz, che per circa l’88% viene dissipato in circa 100 ms su di una *Il cavallo notoriamente possiede tre tipi di andature: il passo, il trotto ed il galoppo. Inoltre, alcune razze particolari, come ad esempio il Paso Fino Peruviano, hanno anche un quarto tipo di andatura denominata “ambio”. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI BISCIOTTI Figura 1. — Durante la corsa effettuata al di sotto della velocità corrispondente alla soglia anaerobica, il soggetto subisce ad ogni impatto un shock vibratorio compreso tra i 10 ed i 20 Hz. L’entità dello shock dipende essenzialmente da tre fattori: la velocità di corsa, la superficie di appoggio e l’interazione tra la superficie di appoggio ed il tipo di calzatura utilizzata. superficie rigida, ed in tempi ancor minori su superfici morbide. Tuttavia, nonostante questo efficace mezzo protettivo, i problemi di sovraccarico funzionale delle UMT sono nel cavallo da corsa estremamente diffusi e questo “natural dumping system” comincia a perdere efficienza già dopo circa 10.000 cicli di galoppo 18, 19. Infatti, nei cavalli da corsa si ritrova una correlazione positiva tra le componenti vibratorie di alta frequenza, derivanti dalle forze di reazione al suolo, e l’insorgenza di tendinopatie 20; molto spesso pertanto nei cavalli da corsa occorre ricorrere all’adozione di ulteriori mezzi di smorzamento vibratorio, come ad esempio l’adozione di uno speciale tipo di ferratura che prevede l’interposizione tra ferro e zoccolo di un materiale smorzante come il poliuretano. Anche l’uomo possiede un proprio dumping factor (DF), rappresentato in questo caso dai tessuti molli degli arti inferiori 21. Nell’uomo l’entità del fattore di smorzamento è strettamente dipendente dall’angolo di flessione dell’articolazione del ginocchio: un maggiore angolo di flessione comporta un aumento del DF, mentre una riduzione di suddetto angolo causa, al contrario, una diminuzione del DF 21. In alcune situazioni particolari, come ad esempio durante i balzi, lo sprint od i movimenti di skipping l’entità delle vibrazioni può raggiungere, ed anche oltrepassare, i 40 Hz 22, questo unitamente al fatto che il DF a livello del tendine rotuleo e soprattutto dell’achilleo è pressoché nullo 21, ci fa capire quale sia l’importanza delle vibrazio- Vol. 66 - No. 2 ni nell’eziologia delle tendinopatie dell’achilleo e del rotuleo in alcune discipline specifiche. Inoltre, questi dati giustificherebbero l’utilizzo di bande anti-vibrazione non solamente per ciò che riguarda il tendine rotuleo, pratica già largamente in uso, ma anche per ciò che concerne il tendine di Achille. Errori nel carico e nelle tecniche di allenamento In varie discipline sportive, soprattutto in quelle nel cui profilo prestativo sia prevista la corsa od i balzi, le lesioni e/o le rotture dell’achilleo sono spesso associate ad errori nell’ambito della programmazione dell’allenamento 23-26. Una delle maggiori cause sembrerebbe essere rappresentata dall’overtraining 27, seguirebbero poi i cambiamenti e/o gli aumenti del volume del programma di allenamento effettuati senza un consono periodo di adattamento 28-30 ed una scarsa tecnica specifica del gesto atletico 31. Anche le tendinopatie e/o le rotture del tendine rotuleo appaiono associate agli stessi fattori enunciati a riguardo dell’achilleo, anche se il meccanismo del balzo, quello della pedalata nell’ambito del ciclismo ed i repentini e reiterati cambi di direzione tipici di alcune discipline sportive come il tennis od il calcio, sembrerebbero essere quelli maggiormente implicati nell’eziologia dei suoi processi degenerativi 32-34. MEDICINA DELLO SPORT 287 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI Lo shock vibratorio e le superfici Se consideriamo due diversi tipi di superfici come il tartan e l’asfalto, ossia la prima una superficie con un ottimale coefficiente di restituzione elastica e la seconda invece rigida, possiamo osservare come correndo a velocità inferiori rispetto a quelle corrispondenti alla soglia anaerobica, si registrino sulla prima forze di reazione al suolo pari a circa 47.7 BW** . s-1 e sulla seconda di 51.4 BW.s-1, ossia un aumento medio pari al 7.2%. Questo ovviamente comporta un contestuale aumento dello shock vibratorio 35. Ma correre su di una superficie rigida come l’asfalto comporta anche uno specifico adattamento della biomeccanica di corsa stessa. Correre su di una superficie asfaltata infatti comporta una diminuzione dell’angolo di flessione del ginocchio (in altra parole una corsa più “alta”), che a sua volte causa una diminuzione del DF ed un aumento dello shock vibratorio 36, 37. Tuttavia, anche correre su di una superficie morbida, come ad esempio la sabbia, comporta un cambiamento della biomeccanica della corsa. Correre sulla sabbia induce un aumento dell’angolo di flessione dell’articolazione del ginocchio e quindi un aumento del DF 38. Tuttavia, proprio questo aumento della flessione del ginocchio può comportare, secondo la teoria della “risposta adattiva alle forze compressive a livello patellare” enunciata da Hamilton e Purdam 39, una possibile causa d’insorgenza di tendinopatia a livello del tendine rotuleo. Secondo tale teoria infatti la tendinopatia del tendine rotuleo non rappresenterebbe un mero processo degenerativo, ma piuttosto una risposta adattiva nei confronti di forze compressive esercitate dalla patella nella parte prossimale-posteriore del tendine rotuleo; in altre parole rappresenterebbe un “impingement model”. L’incremento delle forze compressive esercitate dalla patella a livello della parte prossimale posteriore del tendine rotuleo - forze compressive che sarebbero direttamente correlate all’entità della flessione dell’articolazione del ginocchio- determinerebbe una risposta adattiva al carico compressivo da parte del tessuto tendineo. Questa risposta può essere in un primo tempo di tipo “pain free” (ossia non suscitare nessuna sintomatologia algica), tuttavia con l’incremento della compressione, la restante area di tessuto tensile non interessata dal processo com** BW: Body Weight , peso corporeo del soggetto. 288 pressivo può andare incontro ad un fenomeno di sovrastimolazione funzionale e, pertanto, innescare un processo di risposta adattativa biologica che porterebbe a sua volta alla risposta nocicettiva. Ma l’incremento della flessione dell’articolazione del ginocchio, oltre ad innescare questo processo di “impingement model” comporterebbe anche un aumento di tensione sia del tendine quadricipitale che di quello rotuleo, che determinerebbe un incremento della frequenza di risonanza del complesso tendineo 40. Questo aumento della frequenza di risonanza causerebbe un contestuale aumento dell’assorbimento vibratorio da parte del tendine stesso. Il modello di Hamilton e Purdam da semplice “impingement model”, si trasformerebbe pertanto in un più complesso “tensionimpingement model”. In altre parole, correre con un’accresciuta flessione dell’articolazione del ginocchio, come si verificherebbe su superfici eccessivamente morbide come ad esempio la sabbia, incrementerebbe sia la compressine retro-tendinea prossimale del tendine rotuleo, che l’assorbimento delle vibrazioni a livello sia del tendine rotuleo che di quello quadricipitale (Figura 2). Tuttavia, correre su di una superficie morbida come la sabbia comporta anche degli indubbi vantaggi, primo tra i quali il fatto che la sabbia, di per se, rappresenta un DF naturale 41,42. Inoltre, occorre considerare che, se da una parte è indubbio che l’aumento della flessione dell’articolazione del ginocchio è responsabile dell’instaurarsi di un “tension-impingement model”, dall’altro è pur sempre vero che l’aumentata flessione comporta un aumento del DF. Pertanto si tratta di bilanciare i fattori negativi poc’anzi enunciati, con gli indubbi vantaggi che la superficie sabbiosa offre. Ad esempio, proprio per il fatto di rappresentare un DF naturale aggiuntivo, il lavoro su sabbia si mostra particolarmente adatto ai programmi di riabilitazione delle tendinopatie o delle lesioni dell’achilleo, a patto di rispettare i seguenti punti fondamentali: —— Occorre controllare attentamente la biomeccanica della corsa. —— L’angolo di flessione a livello dell’articolazione del ginocchio sia durante la corsa, che nel corso di tutte le altre esercitazioni proposte, non deve essere eccessivo per non sovraccaricare funzionalmente il tendine rotuleo e quello quadricipitale. —— Il carico totale di lavoro non deve risultare eccessivo. MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI BISCIOTTI Figura 2.—L’aumento dell’angolo di flessione del ginocchio comporta sia un aumento delle forze compressive a livello della porzione posteriore-prossimale del tendile rotuleo, che un contemporaneo aumento della tensione del tendine rotuleo e quadricipitale. Si viene in tal modo a delineare un “tension-impingement model” potenzialmente deleterio per l’integrità strutturale del tendine quadricipitale ed, in particolar modo, del tendine rotuleo. Le tendinopatie ed il podismo I cosiddetti “former distance runners”, ossia coloro che abbiano praticato in gioventù discipline di fondo e che si dedichino poi, una volta terminata la carriera agonistica, al podismo amatoriale (in genere prevalentemente su strada), mostrano un rischio d’insorgenza di tendinopatie dell’achilleo accresciuto di ben il 52%, che ben nel 29% dei casi richiedono una risoluzione di tipo chirurgico 43. Ma quali sono i fattori che determinerebbero una così alta incidenza d’insorgenza di tendinopatie dell’achilleo nei distance runner in generale ed in coloro i quali abbiano conosciuto in gioventù un’intensa carriera agonistica e quindi abbiano sollecitato funzionalmente in maniera cospicua, e probabilmente eccessiva ed inappropriata, il tendine di Achille? Sostanzialmente tre: — L’utilizzo di calzature inappropriate, specialmente tra la popolazione dei podisti amatori. Calzature non consoni causano generalmente un iperpronazione del retropiede che, a sua volta, comporta un meccanismo denominato “wipping action”, ossia un’azione a colpo di frusta a carico del tendine achilleo. Questa Vol. 66 - No. 2 violenta azione, reiterata nel tempo, determina l’insorgenza di un processo di scivolamento intrafibrillare a livello tendineo che esita in una sommazione di microdanni fibrillari 44 che possono sfociare in una tendinopatia e/o in una franca rottura tendinea. Il processo di wipping action reiterato nel tempo può portare infatti la struttura tendinea ad un “end point” critico, oltre il quale può sopravvenire la rottura strutturale. Questo meccanismo di “sliding” miofibrillare con conseguente accumulo di microdanni, potrebbe spiegare i casi di rottura tendinea che si verifichino senza un contestuale danno strutturale di natura degenerativa 45. Questa situazione sarebbe ovviamente esacerbata dalla tendenza ad una naturale iperpronazione del retropiede, soprattutto se contestuale a piattismo 44. — Un piede cavo-supinato può causare un eccessivo tensionamento del tendine di Achilleanche se non un vero e proprio meccanismo di “wipping action” come nel caso di iperpronazione- che comporta un sovraccarico funzionale della struttura tendinea. Inoltre, il piede cavo-supinato, essendo un piede “rigido” 46 trasmette, proprio in funzione della sua accresciuta stiffness strutturale, in maniera amplificata lo MEDICINA DELLO SPORT 289 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI Figura 3.—La disuguaglianza dei bracci di leva agenti a livello del fulcro, rappresentato dall’articolazione tibiotarsica, fanno si che il tendine di Achille debba sopportare delle forze tensili di notevole entità (pari a circa 6-8 volte il peso del corpo) per controbilanciare le forze che vengono espresse a livello dell’avampiede. shock vibratorio conseguente all’impatto del piede al suolo. — Una scarsa possibilità di elongazione dell’complesso muscolare del soleo-gastrocnemio che può essere la causa di un meccanismo di iper-pronazione 45. L’utilizzo di alcuni particolari tipi di calzature Il tendine di Achille presenta due borse, la borsa superficiale, posta tra il tessuto cutaneo ed il corpo tendineo, e la borsa profonda. (o retrocalcaneare), posta tra il tendine e la tuberosità superiore del calcagno. In condizioni fisiologiche le borse sierose non sono visualizzabili all’esame ecografico per il collabimento delle pareti, mentre nei quadri di flogosi appaiono ben visibili per la presenza di liquido al loro interno che ne detende le pareti facendo assumere alla borsa un aspetto ipo-anecogeno. L’utilizzo di calzature con una tomaia eccessivamente pronunciata - come nel caso di alcune scarpe da jogging, le calzature da basket, gli scarponcini da trekking, oppure le scarpe anti-infortunistiche - può causare l’infiammazione della borsa retro-calcaneare superficiale per un meccanismo di attrito. Il tendine d’Achille ed il sovraccarico meccanico Ma perché il tendine di Achille è così biomeccanicamente stressato? Per capire appieno lo stress meccanico a cui il tendine di Achille è sottoposto durante movimenti come la corsa, il salto, o la semplice marcia, occorre rifar- 290 si alla “regola dell’altalena”. Come è visibile in Figura 3, i due bracci di leva che agiscono a livello del fulcro, rappresentato dall’articolazione tibio-tarsica, sono fortemente disuguali, proprio come sarebbe un’altalena con due bracci di leva altrettanto sbilanciati. In questo caso, il peso di un bambino seduto sul braccio di leva maggiore necessiterebbe, per essere bilanciato, del peso notevolmente maggiore di un adulto seduto sul braccio minore. Per questo motivo le forze di reazione al suolo agenti a livello dell’avampiede debbono essere necessariamente controbilanciate da forze molto maggiori a livello del tendine di Achille che, in tal modo deve sopportare tensioni pari a 6-8 volte il peso corporeo del soggetto (BW) e che in alcune situazioni, come il salto o la corsa , possono arrivare a 12.5 volte il BW 47. I principali meccanismi in grado d’indurre la rottura del tendine achilleo Le ingenti forze che agiscono a livello dell’achilleo rendono quest’ultimo particolarmente a rischio di rottura in senso generale, anche se alcune situazioni in particolare sembrerebbero riassumere in loro la maggior parte dell’eziologia delle rotture stesse. Gerarchizzando le diverse situazioni di rischio possiamo trovare che: — Circa il 53% delle rotture si verifica durante un meccanismo di spinta sull’avampiede nel momento in cui si verifica l’estensione dell’arto inferiore 5. Ne sono un tipico esempio la partenza dagli starting-blocks oppure la fase di spinta concentrica di un salto. — Circa il 17% delle rotture si verifica per un inaspettata dorsiflessione della caviglia 5. — Il 10% circa delle rotture è imputabile ad un violento meccanismo di dorsiflessione che segue una flessione plantare, come nel caso della fase di atterraggio da un salto 5. In ogni caso, in bibliografia si ritrova un vasto consenso 48-53 sul fatto che la situazione di massimo rischio per l’integrità strutturale dell’achilleo si verifica quando: a) il tendine viene tensionato obliquamente; b) l’iniziale lunghezza del tendine è ridotta; c) il complesso muscolare soleo-gastrocnemio si trova in massima contrazione. Il ciclismo e le tendinopatie La teoria della “risposta adattiva alle forze compressive a livello patellare” di Hamilton MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI BISCIOTTI e Purdam 39 ben si adatta anche al ciclismo. E’ ben noto infatti che una scorretta posizione dell’atleta sul mezzo può rappresentare la causa d’insorgenza di tendinopatie soprattutto a livello del tendine rotuleo 54-56. In particolare, il tendine rotuleo verrebbe sottoposto ad un vero e proprio meccanismo di impingement 39 nel caso di un sellino eccessivamente basso. Inoltre, questo modello di “impingement puro” si trasformerebbe, a causa dell’assorbimento di shock vibratorio, in un “tension-impingement model” in discipline come il down-hill. Nel caso specifico delle tendinopatie del rotuleo nell’ambito del ciclismo i fattori maggiormente influenti sono rappresentati da: —— l’altezza della sella, che a sua volta comporta una corretta flesso-estensione del ginocchio che dovrebbe essere compresa tra i 79 ed i 150° 57. —— L’avanzamento e l’arretramento del sedile, fattore che implica una corretta sequenza cronologica dei muscoli implicati nel movimento della pedalata 58. —— Un ulteriore problema è rappresentato dal fenomeno del “valgo dinamico che si presenta nel corso della pedalata stessa 57, 59. —— L’insorgenza di tendinopatie a livello dell’achilleo sono più rare nell’ambito del ciclismo e possono essere essenzialmente addebitate a: 1. Una distanza insufficiente tra sella e pedali 60. 2. Un’eccessiva dorsiflessione della caviglia durante il movimento di pedalata 55. 3. Un insufficiente arretramento della sella 60. 4. Un’asimmetria degli arti inferiori generalmente uguale o maggiore ad 1 cm 61. È importante comunque sottolineare che spesso, in concomitanza all’insorgenza di una tendinopatia dell’achilleo, pre-esistono fattori di tipo predisponete come un’iperpronazione od un piede cavo-supinato 56. Occorre altresì ricordare che nel ciclismo moderno materiali come scarpe, attacchi, selle, telai, presentano una maggior stiffness rispetto ai vecchi materiali utilizzati anni or sono; per questo motivo, paradossalmente, i nuovi materiali diminuendo la possibilità di adattamento dell’atleta al mezzo favoriscono maggiormente, rispetto ai vecchi materiali, l’insorgenza di tendinopatie 59, 60. D’altro canto, occorre anche riconoscere che nel ciclismo, rispetto al podismo, si hanno a disposizione numerosi fattori sui quali agire per poter adattare nella maniera ottimale l’atleta al mezzo – si può infatti intervenire sulla regola- Vol. 66 - No. 2 zione del telaio, della sella, degli attacchi, della pedivella, delle scarpe, utilizzando ortesi ecc. nell’ambito del podismo invece si può solamente far affidamento su tre fattori di correzione: le scarpe, il fondo utilizzato e l’utilizzo di ortesi. Il salto e le tendinopatie La teoria della “risposta adattiva alle forze compressive a livello patellare” 39 trova, ancora una volta, una sua valida applicazione anche nell’ambito della meccanica del salto. Se infatti osserviamo l’andamento delle forze di reazione al suolo, registrate da una piattaforma di forza, durante l’esecuzione di un balzo, possiamo facilmente evincere come la maggior espressione di forza si registri durante la fase di ripresa del contatto al suolo. Si tratta quindi ancora di una forza compressiva che agisce a livello patellare. Un possibile correttivo da utilizzare in questo senso è quello di invitare l’atleta a riprendere contatto con il suolo sulla punta dei piedi evitando di atterrare sull’intera pianta. Un atterraggio sulla punta dei piedi infatti comporta, se comparato ad un atterraggio effettuato sulla pianta, una diminuzione delle forze di reazione al suolo di circa il 25% 62. Altra possibilità di correzione è rappresentata dal cercare di atterrare durante le sessioni di allenamento pliometrico, per quanto possibile, su di una superficie rialzata, evitando in tal modo di sollecitare eccessivamente il tendine rotuleo edulcorando la fase d’impatto al suolo. Nell’ambito delle discipline di salto dell’atletica leggera le fasi che sollecitano particolarmente il tendine rotuleo sono rappresentate dalla rincorsa e dallo stacco 63, in queste due situazioni si verifica infatti un forte incremento delle forze compressive e dello shock vibratorio a livello del tendine rotuleo stesso 64 aumentando in tal modo il rischio di sofferenza tendinea. I possibili correttivi tecnici in questo caso sono in primo luogo quello di pianificare attentamente il volume totale di lavoro in sede di allenamento e, secondariamente, di finalizzare quest’ultimo maggiormente verso un aspetto qualitativo piuttosto che quantitativo, onde diminuire il sovraccarico funzionale totale. Il tendine rotuleo presenta meno evenienze di rottura rispetto all’achilleo – le forze tensili atte a causarne la rottura debbono essere infatti dell’ordine di circa 17.5 volte il BW 65- in ogni caso la condizione di maggior rischio in tal senso è rappresentata da una rotazione interna MEDICINA DELLO SPORT 291 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI del ginocchio partendo dall’atteggiamento di semi-flessione durante la fase di ripresa al suolo dopo un salto, o durante la fase eccentrica (ossia di caricamento) di quest’ultimo 66. Football e tendinopatie L’utilizzo dell’erba sintetica Negli ultimi 10 anni si è fortemente diffuso l’utilizzo di campi da gioco con erba artificiale soprattutto come alternativa all’utilizzo di campi convenzionali in regioni o paesi contraddistinti da avverse condizioni climatiche 67. Tuttavia, nonostante gli indubbi vantaggi che i campi artificiali possono presentare, la loro piena accettazione, soprattutto in campo professionistico, trova ancora non poche remore. Questa generale opinione negativa nei confronti delle superfici sintetiche è soprattutto legata ai materiali di prima generazione e dal sempre presente pregiudizio che l’utilizzo delle superfici sintetiche possa comportare un drastico aumento degli eventi traumatici nel corso del gioco. In effetti, prima di poter accettare senza perplessità l’utilizzo dei campi sintetici di nuova generazione, è essenziale poter comparare obiettivamente la severità, la natura e le cause degli eventi traumatici registrabili su questo tipo di superfici e quelli osservabili sui terreni convenzionali. Purtroppo, occorre dire che i dati reperibili in tal senso sono piuttosto limitati ed inoltre riguardano solamente il calcio professionistico 68, 69. I primi studi effettuati sull’erba sintetica di prima generazione 70 mostravano come gli eventi traumatici, registrabili con l’utilizzo di questo tipo di superficie, fossero statisticamente maggiori rispetto a quelli osservabili su campi convenzionali. In seguito però altri studi dimostrarono come non vi fosse una differenza statisticamente significativa tra incidenti occorsi su erba sintetica e quelli su erba naturale 71, 72; tuttavia occorre ricordare che questi risultati erano inficiati dall’esiguo numero di dati osservati e che quindi non presentassero un potere statistico sufficientemente attendibile. In linea generale, possiamo dire che l’utilizzo di erba sintetica di prima generazione era correlato ad un accresciuto rischio di abrasioni e di tendinopatie da overuse a livello del tendine achilleo e rotuleo 67. L’erba di terza generazione tuttavia si pone come un prodotto dalle caratteristiche tecniche molto diverse, ed il suo utilizzo pone senza dubbio meno problemi rispetto alle vecchie superfici di prima generazione. Ekstrand 292 et al.68esaminando i rischi traumatici associati all’utilizzo di queste nuove superfici nell’ambito del calcio professionistico, non trovarono un’incidenza traumatica statisticamente diversa rispetto a quanto non fosse osservabile con l’utilizzo di campi di erba naturale. Questi risultati sono stati in seguito confermati da successivi studi che non trovarono significative differenze tra severità, natura e causa dei traumi tra superfici sintetiche e tradizionali in una popolazione maschile e femminile, sia in allenamento, che in gara 69, 73. Sempre gli stessi studi sottolinearono come l’utilizzo di erba sintetica di terza generazione non comportasse un accresciuta insorgenza di tendinopatia da overuse rispetto all’erba naturale. L’erba artificiale di terza generazione comporta un cambiamento dell’appoggio del piede al suolo ed un conseguente diverso comportamento biomeccanico di quest’ultimo. Per comprendere le differenze di comportamento meccanico dell’appoggio al suolo su erba artificiale, rispetto invece a quanto non avvenga sull’erba naturale, dobbiamo considerare sostanzialmente tre parametri: —— Il picco di pressione dell’avampiede al suolo. —— La percentuale di distribuzione del peso corporeo sul versante mediale del piede. —— La percentuale di distribuzione del peso corporeo sul versante laterale del piede. Il picco di pressione dell’avampiede al suolo risulta essere maggiore di circa il 17% su erba sintetica di terza generazione rispetto ai valori registrabili su erba naturale. I valori medi (espressi in kPa) sono infatti pari a: —— Erba sintetica 646 + 172 kPa; —— Erba naturale 533 + 143 kPa. Il cambiamento del picco pressorio sull’avampiede registrabile sulle due diverse superfici determina anche, ovviamente, una diversità nei valori di percentuale di distribuzione del carico sul versante mediale e laterale dell’avampiede stesso, che appaiono, al contrario, leggermente maggiori sull’erba naturale. Nello specifico la percentuale di distribuzione del peso corporeo sul versante mediale del piede è di circa il 27.7 + 5.3 % su erba sintetica e passa a circa il 30.2 + 6.6% su erba naturale. Mentre la percentuale di distribuzione del peso corporeo sul versante laterale del piede è pari a circa il 3.4 + 1.8 % su erba sintetica ed aumenta sino a circa un valore pari al 4.1 + 2.3% su erba naturale 74.. Inoltre, un nostro recente studio 22 dimostrerebbe che lo shock vibratorio su erba sintetica ed erba na- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI BISCIOTTI turale non presenta differenze statisticamente significative. Questi dati sarebbero in linea con quanto enunciato in un recente studio 75 che dimostrerebbero come l’utilizzo sistematico di erba sintetica di terza generazione non aumenterebbe le patologie da sovraccarico dei tessuti molli. Per cui, alla luce di questi dati, possiamo ragionevolmente affermare che l’utilizzo delle nuove superfici sintetiche non comporta un accresciuto rischio di traumatismi, sia acuti, che da overuse, a patto che, ovviamente, sussista un idoneo adattamento funzionale alla superficie stessa . Infatti, come è logico aspettarsi un cambiamento della biomeccanica del piede al suolo durante la corsa, i balzi, i cambiamenti di direzioni, gli arresti e tutti gli altri movimenti che possono avvenire durante la dinamica del gioco, influenza il comportamento biomeccanico e funzionale (anche in termini di timing e di magnitudo*** di attivazione della muscolatura coinvolta nel movimento stesso) di tutta la catena muscolare degli arti inferiori. Per questo motivo, l’erba sintetica, come del resto tutte le altre superfici su cui si effettuano delle prestazioni sportive, richiede un adattamento biomeccanico e funzionale specifico. Un grosso fattore di perturbazione in tal senso è, ad esempio, rappresentato dal frequente passaggio da una superficie sintetica ad una tradizionale, situazione che, di fatto, perturba e ritarda l’adattamento specifico necessario. L’interazione calzatura-terreno nel calcio La calzatura da calcio è una calzatura di per se rigida, per la presenza dei tacchetti, e con poca differenza di altezza tra avampiede e retropiede, fattore che predisposizione al sovraccarico funzionale del tendine achilleo. Per questo motivo l’interazione con terreni di gioco particolarmente rigidi - come ad esempio i campi ghiacciati che spesso si ritrovano nel periodo invernale nel Nord dell’Europa, oppure i rettangoli di gioco poco, o per niente, inerbati tipici delle categorie amatoriali, possono aumentare drasticamente lo shock vibratorio con conseguente insorgenza di tendinopatie dell’achilleo e del rotuleo. E’ inoltre importante segnalare che anche i terreni di gioco particolarmente pesanti e fangosi rappresentano un importante fattore eziologico estrinseco di insorgenza di tendinopatie 76, 77. *** Per timing e magnitudo dell’attivazione muscolare si intende rispettivamente la sequenza cronologica d’intervento dei vari gruppi muscolari implicati nel movimento ed il loro grado di attivazione. Vol. 66 - No. 2 L’atletica leggera e le tendinopatie Uno dei principali problemi per ciò che riguarda l’insorgenza delle tendinopatie dell’achilleo e del rotuleo nell’ambito dell’atletica leggera è rappresentato dall’utilizzo delle scarpe chiodate. Le scarpe chiodate aumentano fortemente il “grip”, ossia l’’adesione, della calzatura al terreno, ottimizzando in tal modo la spinta propulsiva dell’atleta. Se questo non comporta grosse problematiche di sovraccarico funzionale a livello tendineo durante la corsa nei rettilinei, altrettanto non si può dire durante la fase di corsa in curva. In curva infatti l’atleta, per poter contrastare efficacemente la forza centrifuga, deve attuare degli importanti compensi torsionali a livello della struttura scheletrica del piede. La scarpa chiodata, aumentando il grip, annulla di fatto questo tipo di compensi scheletrici, trasferendoli a livello tendineo, comportando in tal modo un serio sovraccarico funzionale sia del tendine achilleo che del rotuleo, soprattutto a carico dell’arto interno, ossia il sinistro**** 78, 79. Altri aspetti biomeccanici negativi propri della scarpa chiodata sono: —— L’assenza di una significativa differenza di livello tra avampiede e retropiede, come nel caso della scarpa da football. —— La mancanza di intersuola a livello dell’avampiede, fattore che causa un aumento delle forze di reazione al suolo nel momento dell’impatto con conseguente incremento dello shock vibratorio. —— A titolo puramente informativo è interessante ricordare come il miglior esempio biomeccanico di scarpa che conciliasse in se l’ottimazione del grip e contestualmente la conservazione di un idoneo compenso torsionale a livello dello scheletro del piede, sia stata l’Adidas Torsion. Il brevetto “Torsion” infatti permetteva, grazie ad una mescola particolare, un’ottima aderenza della calzatura al suolo mentre, nel contempo, le due barre torsionali (da cui appunto il nome del brevetto) consentivano un ottimale adattamento torsionale dell’apparato scheletrico del piede durante la corsa. Gli effetti del training e del detraining Gli stimoli meccanici a livello tendineo sortiscono differenti risposte a livello della struttu**** Nelle specialità di corsa dell’atletica leggera, per convenzione, gli atleti percorrono la pista in senso antiorario, pertanto l’arto interno è sempre il sinistro. MEDICINA DELLO SPORT 293 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI ra del tendine stesso in funzione dell’orientamento delle forze alle quali quest’ultimo viene sottoposto. Le forze meccaniche di tipo tensivo infatti inducono la sintesi di decorina, mentre quelle di tipo compressivo stimolerebbero la produzione di aggrecano 80, 81. In linea generale lo stress tensile induce la struttura tendinea alla produzione di 82, 83: —— Collagene. —— Citochine pro-infiammatorie. —— Ciclossigenasi 2 (COX 2). —— Prostaglanine E2 (PGE2). —— Metalloproteinasi di matrice (MMP-1). La mancanza di stimolo tensile, comporta invece degli effetti del tutto opposti che si estrinsecano in una sostanziale diminuzione dei mediatori pro-infiammatori 82, 83. In particolare, dopo la cessazione dell’attività fisica nel tendine si verificherebbe una riduzione della sintesi dei proteoglicani (PGs), mentre persisterebbe la sintesi di MMPs, che era gia stata precedentemente attivata durante la fase di sollecitazione funzionale indotta dall’esercizio con lo scopo di coadiuvare il processo di rimodellamento del tendine 84. Tuttavia, la persistenza della sintesi di MMPs contribuirebbe alla distruzione delle fibre collagene del tendine stesso 84. La famiglia delle MMPs comprende 23 membri suddivisi a loro volta in 4 classi 85. La MMPs è coinvolta in molti processi fisiologici di rimodellamento come la guarigione delle ferite, il ciclo mestruale, l’involuzione uterina, lo sviluppo osseo e l’angiogenesi 86-88. Inoltre le MMPs svolgono un importante ruolo in particolari condizioni patologiche come la proliferazione tumorale, la metastasizzazione, 89-91, la sclerosi multipla 92, l’ipertensione 93 e l’artrite 94-97. L’attività delle MMPs è inibita dall’azione dei “tessuti inibitori delle MMPs” (TIMPs) 98, 99, l’omeostasi tendinea dipende probabilmente da un corretto equilibro tra l’attivita delle MMPs e quella dei TIMPs 100. Ricordiamo che l’azione delle MMPs e dei TIMPs dipende rispettivamente dall’attività tumor necrosis factor α (TNF α) 101, 102 nel primo caso, e da quella del trasforming growth factor b (TGF b) e dell’interleuchina-6 ( IL-6) nel secondo 103, 104. Per questi motivi, la ripresa dell’attività fisica dopo un periodo di sospensione, dovrebbe essere affrontato con estrema cautela a causa dell’aumentata fragilità strutturale tendinea conseguente alla sospensione dell’attività stessa 84. Tuttavia, occorre sottolineare come siano ancora necessari ulteriori approfondimenti concernenti i meccanismi di azione e di regolazione delle MMPs nell’ambito delle tendino- 294 patie per poter chiarire appieno il loro ruolo in quest’ambito 105. L’utilizzo di corticosteroidi e le tendinopatie Le iniezioni locali o l’assunzione sistemica di corticosterodi rappresentano una pratica terapeutica ampiamente diffusa nell’ambito di svariate patologie, tuttavia il loro utilizzo rappresenta un fattore di rischio di rottura tendinea 106. In bibliografia alcuni Autori riportano delle chiare associazioni tra rottura del tendine di Achille e somministrazione orale e/o iniezioni peritendinee di corticosteroidi 107, 108. Tuttavia, studi più recenti dimostrerebbero la non pericolosità in tal senso e la validità di iniezioni peritendiene di bassi volumi di corticosteroidi sotto guida ecografica 109. D’altro canto, anche studi più recenti rispetto a quelli di Unverferth e Olix e Newnham et al..108, 109, ribadiscono come nel caso di tendinopatie occorra evitare l’utilizzo di iniezioni di corticosteroidi, non solo per la loro potenziale pericolosità nei confronti dell’integrità della struttura tendinea, ma anche per il fatto che non esiste una sufficiente evidenza per giustificare il loro utilizzo 111, 112. E’ plausibile infatti che l’importante effetto antinfiammatorio e analgesico dei farmaci corticosteroidi, mascherando i sintomi della tendinopatia, induca sia il soggetto normale, che soprattutto l’atleta, a mantenere un alto livello d’attività, incorrendo in tal modo nel rischio di rottura 113. Il nostro personale parere è che comunque occorra fare una netta distinzione tra i potenziali pericoli indotti da una iniezione di corticosteroidi nel corpo tendineo ed una iniezione peritendinea, sotto guida ecografica, di un basso volume di farmaco corticosteroideo, anche se occorrerebbero maggiori studi che potessero stabilire con certezza i possibili danni strutturali in cui si potrebbe comunque incorrere nel secondo caso. L’utilizzo del fluoroquinolone e le tendinopatie L’utilizzo di alcuni antibiotici fluoroquinolonici è in letteratura associato a lesioni e/ o a gravi rotture tendinee, specialmente a carico dell’achilleo 113-116, la cui prima rottura dovuta all’uso di fluoroquinolone è stata descritta nel 1992 117. I fluorchinolonici sono farmaci di vasto impiego nella pratica clinica. La loro associa- MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI BISCIOTTI zione con farmaci corticosteroidi , specialmente nei soggetti anziani, rappresenta un importante fattore di rischio nei confronti dell’insorgenza di possibili gravi lesioni tendinee 118. La maggior parte delle tendinopatie causate da fluorchinolonici riportate in letteratura è da addebitarsi alla ciprofloxacina, seguita poi da enoxacina, ofloxacina ed enorfloxacina 113, 119, 120. L’ Adverse Drug Reactions Advisory Committee Australiano (ADRAC) ha identificato ben 25 reports basati sulla descrizione di tendinopatie in associazione all’uso di fluoroquinolone, di cui ben l’88% riguardava l’utilizzo di ciprofloxacina. In Francia nel periodo compreso tra il 1985 ed il 1992 su 100 pazienti trattati con fluoroquinolone, 31 riportarono nei 10 anni successivi al trattamento la rottura del tendine di Achille 114. Nel 1996 la FDA emanò una direttiva in cui obbligava le case farmaceutiche produttrici ad includere nel bugiardino gli effetti collaterali del farmaco a livello tendineo. Sempre nel 1996 anche lo Sri Lanka Drug Evaluation Sub-Committee decise d’imporre l’obbligo di citare tra gli effetti avversi del farmaco la possibile rottura tendinea. Alla base della degenerazione tendinea indotta dal fluoroquinolone si troverebbe la distruzione della ECM, l’inibizione della proliferazione tenocitaria e la riduzione della sintesi di collagene dimostrata sperimentalmente sia sull’uomo che sul modello animale 119, 121. Altri dati di laboratorio indicherebbero come il fluoroquinolone causi una diminuzione della trascrizione di decorina, a sua volta responsabile dell’alterazione delle proprietà visco-elastiche del tendine con conseguente fragilizzazione della sua struttura 122. I fattori intriseci nell’insorgenza della tendinopatia dell’achilleo I fattori intriseci, altrimenti definibili come endogeni, che possono determinare l’insorgenza di tendinopatie a livello dell’achilleo riguardano essenzialmente paramorfismi o particolari aspetti posturali che possono comportare un sovraccarico funzionale dell’achilleo stesso compromettendone la funzionalità e la struttura. Tra questi possiamo ricordare: —— L’iperpronazione del retropiede associata o meno a piattismo 123, 124. —— Un avampiede varo associato o meno a retropiede valgo 125 —— Un piede piatto-supinato 123,124. Vol. 66 - No. 2 —— La presenza di spina retrocalcaneare 126. —— Una deformità di Haglund a carico del tallone 45, 127. —— Una condizione di iperlipidemia 128, 129. —— Una franca asimmetria degli arti inferiori 130, 131. —— Una limitazione nella dorsiflessione della caviglia 132. —— Una limitazione della mobilità dell’articolazione sottoastragalica 28. —— Una scarsa resistenza muscolare degli arti inferiori in generale e del complesso muscolare soleo-gastrocnemio in particolare. Una muscolatura poco resistente, e che quindi vada precocemente verso il fenomeno dell’affaticamento, non riesce a proteggere efficacemente la struttura tendinea dallo stress tensile 130. —— L’appartenenza al gruppo sanguigno 0, che predisporrebbe ad una maggior produzione di collagene di tipo III, con meno resistenza tensile, in sostituzione del collagene di tipo I, che al contrario presenta maggiori capacità di sopportare stress tensivi elevati 132-134. —— Cambiamenti nell’espressione dei geni che regolano l’interazione “cellula-cellula” e “cellula-matrice”, associati ad una down-regulation della metallo proteinasi della matrice 3 (MMP-3) e ad una up-regulation della metalloproteinasi della matrice 2 (MMP-2) e del Vascular Endothelian Growth Factor (VEGF) 135. E’ importante a questo proposito ricordare che alcuni recenti studi hanno formulato l’ipotesi di una componente genetica, perlomeno parziale, per ciò che riguarda l’eziologia dei danni a livello del tendine achilleo, dei tendini della cuffia dei rotatori e del legamento crociato anteriore 136, 137. In particolare, le varianti della sequenza del gene della tenascina C (TNC) si sono rivelate associate sia alle tendinopatie dell’achilleo che alle sue rotture, mentre una variante del gene Va1 (COL5A1) si è mostrata associata alle tendinopatie del tendine di Achille. Entrambi questi geni codificano per alcune importanti strutture tendinee e legamentose. In particolare, il COL5A1 codifica per un componente del collagene di tipo V che ricopre un importante ruolo nella regolazione dell’assemblaggio delle fibre di collagene e nella determinazione del loro diametro, mentre il gene della TNC codifica per quest’ultima la quale, a sua volta, regola la risposta del tessuto tendineo nei confronti delle sollecitazioni rappresentate dal carico meccanico. Oltre che ai geni TNC e COL5A1, le patologie a carico dell’achilleo possono essere associate a geni che codificano pro- MEDICINA DELLO SPORT 295 BISCIOTTI IL RUOLO DEI FATTORI ESOGENI ED ENDOGENI teine che possiedono un ruolo di regolatrici nel mantenimento dell’omeostasi della membrana extra cellulare come le MMPs 136-139. I fattori intriseci nell’insorgenza della tendinopatia del tendine rotuleo Anche per ciò che riguarda l’insorgenza di tendinopatie del rotuleo esistono numerosi fattori predisponenti di tipo intrinseco tra i quali possiamo ricordare: —— Il morbo di Osgood-Schlatter 140, le cui sequele, rappresentate dall’esostosi della tuberosità tibiale anteriore con conseguente deviazione del decorso anatomico naturale del tendine rotuleo, possono esporre il soggetto, anche dopo l’autorisolvenza delle patologia, e quindi anche in età adulta, a tendinopatie recidivanti. —— Un’eccessiva iperpronazione del retropiede associata o meno ad un piede piatto 141. —— Un piede cavo supinato 141. —— Una patella alta 142-144. —— La presenza di una coxa vara 141,145. —— Un’eccessiva iper-mobilità od ipomobilità della patella 141, 146. —— Un ginocchio varo o valgo 141, 147. —— Un’eccessiva antiversione femorale 141. —— Un eccessiva stiffness degli ischiocrurali 148. —— Il prelievo del terzo centrale del tendine rotuleo per ricostruzione di LCA 141, 149. —— Un’eccessiva rigidità della bendeletta ileo-tibiale 141. I fattori intriseci ed estriseci comuni nell’insorgenza della tendinopatia del tendine rotuleo ed achilleo Esistono alcuni fattori comuni, sia di ordine intrinseco che estrinseco, che possono giocare un importante ruolo predisponente sia nel caso di tendinopatie a carico del rotuleo, che dell’achilleo. Fra questi possiamo annoverare: —— La disidratazione 150-152. Bibliografia 1) Williams JG. Achilles tendon lesions in sport. Sports Med 1986;3(2):114–135. 2) Khan KM, Maffulli N. Tendinopathy: An Achilles’ heel for athletes and clinicians. Clin J Sport Med 1998;8(3):151– 154. 3) Paavola M., Kannus P., Järvinen M. Epidemiology of Tendon Problems in Sport. In : Tendon injury. Mafulli N., Renström 296 —— L’iperuricemia 153. —— L’aumento di temperatura del tendine conseguente all’attività sportiva154. Alcune sperimentazioni infatti mostrerebbero come nel modello animale, nella fattispecie nel cavallo (Equus caballus), dopo 7’ di trotto la temperatura intratendinea farebbe registrare dei picchi compresi tra i 43 ed i 45° C154, nel contempo sappiamo che temperature maggiori di 42.5° C danneggiano irreversibilmente la struttura tendinea e specificatamente i fibroblasti (una tale temperatura causa in vitro la morte dei fibroblasti stessi) 155, 156. Questi dati quindi giustificherebbero ampiamente l’utilizzo della crioterapia, dopo ogni sessione di allenamento, allo scopo di diminuire la temperature interna del tendine e prevenire le possibili tendinopatie indotte dall’ipertermia. Conclusioni Il tendine rappresenta un classico esempio di “struttura biologicamente negletta”, soprattutto per il fatto di avere uno scarso apporto sanguigno tissutale, con conseguente scarsità di ossigenazione ed apporto nutritivo. Questa sua caratteristica intrinseca predisporrebbe il tendine allo sviluppo di tendinopatie, che altro non sono che l’appalesarsi delle sue difficoltà in ambito rigenerativo. Proprio per questa sua difficoltà nel far fronte dal punto di vista riparativo ai microtraumatismi indotti dall’attività sportiva e/o lavorativa, nell’ambito delle tendinopatie assume una valenza fondamentale l’aspetto preventivo, che deve necessariamente passare attraverso una conoscenza esaustiva dei vari fattori intrinseci ed estrinseci in grado di causare le tendinopatie stesse. Questo aspetto preventivo, basato appunto su di un’accurata conoscenza eziologia delle tendinopatie, assume un ruolo fondamentale in ambito sportivo, per il mantenimento e l’ottimazione della performance e per scongiurare eventuali pause dell’attività, od addirittura abbandoni di quest’ultima, causati da gravi ed inficianti tendinopatie. P., Leadbedder W. (Ed). Springer-Verlag London Limited 2005. 4) Hattrup SJ, Johnson KA. 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Mirri 302 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 LA MEDICINA DELLO SPORT … PER SPORT Anno 2007 - Vol. 60 Fascicolo N. 1 - Marzo 2007 - Pag. 67-70 Il Centro Universitario Sportivo Italiano L. Coiana Fascicolo N. 1 - Marzo 2007 - Pag. 71-7 Il pattinaggio di figura D. Tornese, S. Gemma, A. Berto Fascicolo N. 2 - Giugno 2007 - Pag. 209-216 La maratona: un fenomeno di massa visto dal punto di vista del medico dello sport P. L. Fiorella, G. Fischetto Fascicolo N. 4 - Giugno 2007 - Pag. 605-610 Il Badminton A. Gianfelici, C. Morandini Anno 2008 - Vol. 61 Fascicolo N. 1 - Marzo 2008 - Pag. 71-76 Una nuova specialità sportiva: il “nordic walking” Faraglia E., Degasperi G., Francavilla G., Cristian Francavilla V. Fascicolo N. 2 - Giugno 2008 - Pag. 223-246 La Medicina dello Sport al servizio del Rugby moderno V. M. Ieracitano, M. V. Giacobbe Fascicolo N. 2 - Giugno 2008 - Pag. 247-257 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 Fascicolo N. 3 - Settembre 2008 - Pag. 381-387 Attività sportive a elevato rischio traumatico: l’organizzazione dell’assistenza sanitaria sul campo di gara S. Dragoni, P. Faccini Fascicolo N. 3 - Settembre 2008 - Pag. 389-397 L’aikido, un’arte marziale nobile e attuale A. Anedda, C. Ramundi, A. Bonetti Fascicolo N. 4 - Dicembre 2008 - Pag. 507-513 La ginnastica ritmica G. Berlutti, M. Piazza Anno 2009 - Vol. 62 Fascicolo N. 1 - Marzo 2009 - Pag. 107-112 La lotte stile libero e greco romana: aspetti tecnico-scientifici Marini C., Manno R. Fascicolo N. 2 - Giugno 2009 - Pag. 201-240 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. Fascicolo N. 3 - Settembre 2009 - Pag. 335-377 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. Fascicolo N. 4 - Dicembre 2009 - Pag. 493-503 Il Pentathlon Moderno dopo l’introduzione del combined event Parisi A., Tranchita E., Quaranta F., Ciminelli E., Cerulli C., Cardelli G. Vol. 66 - N. 2 MEDICINA DELLO SPORT 303 LA MEDICINA DELLO SPORT … PER SPORT Anno 2010 - Vol. 63 Fascicolo N. 2 - Giugno 2010 - Pag. 284-296 Vela: le classi olimpiche Ferraris L., Ravaglia R., C. Scotton Fascicolo N. 3 - Settembre 2010 - Pag. 443-457 Approccio scientifico e sperimentale alla prestazione nel taekwondo: rassegna della letteratura Chiodo S., Flotti G., Davalli A. Fascicolo N. 4 - Dicembre 2010 - Pag. 579-589 La pallamano Salvi S. Anno 2011 - Vol. 64 Fascicolo N. 1 - Marzo 2011 - Pag. 89-97 Il cricket Anedda A., Margonari U. Fascicolo N. 2 - Giugno 2011 - Pag. 201-206 Metodiche di estrazione del pilota dopo incidente in competizioni automobilistiche (“estricazione”) Ieri e oggi … Faccini P., Collini S., Fuggiano L., Pusineri C. Fascicolo N. 3 - Settembre 2011 - Pag. 347-350 Il baseball Beltrami G., Mantovani C., Pellegrini A., Pierucci G., Porcellini G. Fascicolo N. 4 - Dicembre 2011 - Pag. 491-505 Il motociclismo Caroli G., Bosco G. F., Gianfelici A., Guerrini G., Scevola M. Anno 2012 - Vol. 65 Fascicolo N. 1 - Marzo 2012 - Pag. 105-110 Il twirling Gianfelici A., Migliorini S., Salvati A., Marini C., Zanini G., Faina M. Fascicolo N. 2 - Giugno 2012 - Pag. 283-286 La revisione biomeccanica dei fondamenti del jūdō kōdōkan del dr. Jigorō kanō Sacripanti A. Fascicolo N. 4 - Dicembre 2012 - Pag. 579-586 Beach tennis Anedda A., Bonetti A., Quarantini M., Quarantini E., Toni R. Anno 2013 - Vol. 66 Fascicolo N. 1 - Marzo 2013 - Pag. 119-133 La pubalgia dell’atleta: una revisione della letteratura Bisciotti G. N., Eirale C., Vuckovic Z., Le Picard P., D’Hooghe P., Chalabi H. Fascicolo N. 2 - Giugno 2013 - Pag. 285-299 Il ruolo dei fattori esogeni ed endogeni nell’eziologia della tendinopatia achillea e patellare Bisciotti G. N., Eirale C. 304 MEDICINA DELLO SPORT Giugno 2013 Congressi July 11-14, 2013 Chicago (IL, USA) Annual Meeting of the American Orthopaedic Society for Sports Medicine (AOSSM) September 25-28, 2013 Kuala Lumpur (Malaysia) 13th Asian Federation of Sports Medicine Conference 2013 Contact: Website: www.sportsmed.org Contact: Website: www.13afsm.com Vol. 66 - N. 2 MEDICINA DELLO SPORT 305