Influenza degli esercizi sulla colonna: quali scegliere e quando usare delle precauzioni.

Studi epidemiologici hanno mostrato in incidenza significativa di infortuni che hanno un associazione causativa diretta con allenamenti con sovraccarichi (1,2).

Pertanto, le informazioni sull’effetto dei carichi meccanici che agiscono sulla colonna vertebrale durante l’allenamento con i pesi sono il punto di partenza necessario per la prevenzione di lesioni rilevanti.

I carichi che agiscono sulla colonna lombare durante le varie attività sono stati valutati mediante misurazioni della pressione intra discale in vivo (3), mediante registrazioni elettromiografiche di muscoli posteriori del tronco o della pressione intra-addominale ( 4,5) o mediante misurazioni e calcoli biomeccanici (6,7,8). Va notato, tuttavia, che la maggior parte delle informazioni disponibili riguarda esercizi fisici statici o quasi statici. Gli unici esercizi dinamici analizzati riguardano il salto a terra (8,9) o la locomozione (6,7).

Un lavoro di Capozzo et al (10) ha mirato a valutare le varie tecniche di allenamento con i pesi utilizzate atleti di atletica leggera. Un aspetto importante preso in considerazione in questa valutazione è stato il carico spinale in cui l’attenzione è stata posta sulla forza di compressione che agisce sul segmento L3-L4 durante esercizi di mezzo squat eseguiti con bilancieri appoggiati sulle spalle dei soggetti. Questa forza è stata determinata attraverso l’uso di misurazioni e analisi biomeccaniche. La convalida parziale dell’analisi ha comportato il confronto dei dati selezionati con osservazioni empiriche pertinenti.

L’esercizio è stato eseguito con carichi con bilanciere compresi tra 0,8 e 1,6 volte il peso corporeo e il movimento analizzato con pedane di forza per la forza di reazione al suolo, il sistema optoelettronico per l’analisi sul piano sagittale e l’elettromiografi sono stati posizionati sul dorso del soggetto a circa 50 mm dal solco mediano a livello L3-L4 sopra i muscoli erettori spinali. 

Sono stati esplorati anche il retto addominale e l’obliquo esterno.

La componente verticale dell’accelerazione di un’estremità del bilanciere è stata misurata utilizzando un accelerometro e infine la velocità dell’aria espirata ed inspirata è stata misurata durante l’esecuzione degli esercizi tramite pneumotacografia.

Per le prove sperimentali a sostegno della validità dei presenti risultati analitici, sono state utilizzate misurazioni della reazione al suolo ed EMG del muscolo del tronco. I risultati analitici e sperimentali rilevanti sono stati soddisfacentemente coerenti.

Utilizzando informazioni empiriche relative all’attività elettrica del muscolo addominale e registrazioni pneumotacografiche, è stato dedotto che, durante gli esercizi di semi squat analizzati, l’effetto di un aumento della pressione intra-addominale sul carico compressivo della colonna lombare può essere trascurato.

Durante esercizi di mezzo squat con pesi compresi tra 0.8  e 1.6 volte il peso corporeo, le forze di contrazione dei muscoli estensori del tronco erano comprese tra 30% e 50% della forza isometrica massima. È stato riscontrato che il carico di compressione che agisce sul segmento L3-L4 varia da circa 6 a 10 volte il peso corporeo.

Nell’esecuzione dell’esercizio di mezzo squat, l’entità della flessione del tronco sembra essere la variabile a cui il carico di compressione spinale è più sensibile.

La possibilità di prevedere l’entità del carico spinale consente, attraverso un approccio comparativo, l’identificazione degli esercizi di allenamento e del modo di eseguirli a cui è associato un rischio minimo per l’integrità della colonna vertebrale.

Rispetto poi i dischi vertebrali la ricerca da studi su modelli animali suggerisce l’esistenza di una relazione dose-risposta tra carico e processi rigenerativi (11). Sebbene un carico elevato ad alti volumi e frequenze possa accelerare la degenerazione o produrre lesioni del disco, un carico elevato, ma di basso volume e a bassa frequenza sembra indurre meccanismi potenzialmente rigenerativi, inclusi miglioramenti nel contenuto di proteoglicani del disco, espressione genica della matrice, tasso di apoptosi cellulare, e un migliore flusso di fluidi e trasporto di soluti (11).

C’è quindi una relazione dose-risposta tra carico e processi rigenerativi del disco e che il modello di carico tipicamente utilizzato negli interventi di esercizio di resistenza per l’estensione lombare (carico elevato, volume basso e bassa frequenza) potrebbe contribuire alla guarigione o la rigenerazione dei dischi intervertebrali. La ricerca futura dovrebbe esaminare un intervento di esercizio con misurazione in vivo dei cambiamenti nelle condizioni del disco (11). Ciò può fornire ulteriori prove per la “black box” dei meccanismi di trattamento associati agli interventi di esercizio (11).

Programmi riabilitativi di successo nascono dall’equilibrio della saggezza ottenuta attraverso esperimenti di laboratorio scientifico e dall'”arte” sviluppata dall’esperienza clinica (12). In particolare, la scelta degli esercizi migliori è migliorata dalla conoscenza dei carichi tissutali risultanti per ridurre il rischio di esacerbazione delle lesioni e per rafforzare i tessuti di supporto sani (12). 

Ad esempio, sembra che le persone con lesioni da taglio all’articolazione vertebrale (inclusi danni alla faccetta, all’arco neurale o spondilolistesi) o danni ai legamenti posteriori dovrebbero evitare posizioni completamente flesse dato il carico risultante sui tessuti (12). 

Oppure, se un soggetto tiene un carico nelle mani con la colonna vertebrale completamente flessa sui legamenti tesi si aggiungeranno forze di taglio di oltre 1.000 N con potenziale rischio di lesioni (12).

L’enfasi durante la flessione in avanti del tronco come in uno squat dovrebbe essere sul posizionare il carico vicino al corpo per ridurre il momento di reazione e per evitare il posizionamento della colonna vertebrale completamente flessa per ridurre al minimo il carico di taglio (12).Infine l’attività graduale del retto addominale e in ciascuna delle componenti della parete addominale richiede una riflessione sugli esercizi dimostrando che non esiste un unico compito migliore in assoluto per gli addominali (12). Chiaramente, i curl-up eccellono nell’attivare il retto addominale ma provocano una bassa attività degli obliqui (12). Una scelta molto saggia per gli esercizi addominali nelle prime fasi dell’allenamento o della riabilitazione consisterebbe in diverse varianti di curl-up per il retto addominale e plank laterale isometrico, orizzontale, con il corpo sostenuto dai piedi e la parte superiore del corpo sostenuta da un gomito a terra, per sfidare la parete addominale in un modo che imponga una minima penalità di compressione alla colonna vertebrale (12).

References:

1. Brady T.A., Bernard R.C. and Bodnar L.M. Weight training-related injuries in the high school athlete. Am.J.Sport Med.10:1-5,  1982.

2. James S.L.,Bates B.T. Injuries to runners. Am. J. Sport Med. 6:40-50, 1978.

3. NACHEMSON, A.L. and G. ELFSTROM. Intravital dynamic pressure measurements in lumbar discs. Scand. J. Rehab. Med. (Supple- ment) 1, 1970.

4. ANDERSSON, G.B.J., R. ORTENGREN, and A.L. NacIJEMSON. In- tradiskal pressure, intra-abdominal pressure and myoelectric back muscle activity related io posture and loading. Clin. Orthop. 129:156-1 64, 1977.

5. NACHEMSON, A.L. and G. ELFSTROM. Intravital dynamic pressure measurements in lumbar discs. Scand. J. Rehab. Med. (Supple- ment) 1, 1970.

6. Cw rozzo, A. Compressive loads in the lumbar vertebral column during normal level walking. J. Oriliop. Res. 1:292-301, 1984.

7. Caerozzo, A., N. BERMe. Loads on the lumbar spine during running. In: Biomecliatiics IX, D. Winter (Ed.), Human Kineiics Publishers, Champaign, Illinois (in press).

8. BERME, N., A. Carrozzo, and F. FlGURA. L0ading of thc spine during dynamical physical exercises. In: Bioinalerials atid Dio- mechanics, P. Ducheyne et al. (Eds.), 1984, pp. 79-84, Elsevier Scicnce Publishers, Amstcrdam.

9. NACHEMSON, A.L. and G. ELFSTROM. Intravital dynamic pressure measurements in lumbar discs. Scand. J. Rehab. Med. (Supplement) 1, 1970.

10. Cappozzo A, Felici F, Figura F, Gazzani F. Lumbar spine loading during half-squat exercises. Med Sci Sports Exerc. 1985 Oct;17(5):613-20. PMID: 4068969.

11. Steele J, Bruce-Low S, Smith D, Osborne N, Thorkeldsen A. Can specific loading through exercise impart healing or regeneration of the intervertebral disc? Spine J. 2015 Oct 1;15(10):2117-21. doi: 10.1016/j.spinee.2014.08.446. PMID: 26409630.

12. McGill SM. Distribution of tissue loads in the low back during a variety of daily and rehabilitation tasks. J Rehabil Res Dev. 1997 Oct;34(4):448-58. PMID: 9323648.