Equilibri fisiologici e rapporto quadricipite/ischio
crurali nella espressività atletica del calciatore.
A review.
P. Tamburrino, Rosario D’Onofrio
Centro di Preparazione Olimpica di Formia

La continua ricerca dei miglioramenti delle qualità metaboliche, in sport di squadra, attraverso esercitazioni tecnico-tattiche che riproducono per intensità eventi situazionali di gioco, hanno determinato un incremento degli infortuni, legati alla gestualità tecnico–atletica, durante gli allenamenti.
Il calcio è uno sport di contatto/contrasto ad alto rischio torsionale dove l’espressività atletica e tecnica semplice e complessa favorisce “un’accorciamento” di gruppi muscolari come retto femorale, ischio crurali, ileopsoas, determinando squilibri posturali di forza e flessibilità che se non compensati, predispongono l’atleta a patologie da sovraccarico funzionale o a lesioni muscolari acute.

Equilibri fisiologici e rapporto quadricipite/ischio crurali

Fin dal 1976 è stato pubblicato sull’autorevole Journal of Applied Physiology lo studio condotto da Thorstensson sul rapporto di forza isocinetico tra gruppi muscolari dei flessori del ginocchio (nella terminologia internazionale H- come hamstring) e degli estensori (nella terminologia internazionale Q- quadriceps).
Successivamente furono integrate, per una maggiore completezza della valutazione,due anni dopo, nel 1978 da Perrine ed Edgertonla, il monitoraggio dell’angolo di picco, dove l’apparato estensore e flessore del ginocchio esprimeva il suo picco di forza.
Così, il rapporto di forza dei muscoli del ginocchio, il più delle volte è stato riportato negli anni scorsi, in letteratura, come espressione del rapporto concentrico degli ischio crurali e del quadricipite (Hcon/Qcon).
Specificamente, il momento di picco di forza concentrico del quadricipite, normalmente, fu comparato col momento di picco concentrico dei flessori del ginocchio.
Successivamente nel 1990, Kannus e Jarvinnen evidenziarono che uno squilibrio del rapporto di forze nella sua globalità tra flessori ed estensori del ginocchio, può incrementare i livelli di rischio traumatologici a carico del ginocchio così come aggiungiamo noi uno squilibrio, in termini di flessibilità, predispone l’atleta a lesioni muscolari.
La causa delle lesioni agli ischio crurali del ginocchio, non è stata chiaramente espressa in letteratura, anche se è stato suggerito che squilibri muscolari tra estensori e flessori del ginocchio possono predisporre verso una lesione, così come, alterazione del rapporto H/Q può comportare adattamenti posturali anomali che nel tempo potranno essere le concause di altre problematiche adattative, osteo mio articolari.
L'analisi del rapporto di H/Q, proposto da Aagaard e coll. descritto nel 1995, è il più funzionale e rappresentativo della gestualità tecnico atletica specifica (Hecc/Qcon, Hcon/Qecc) .
La relazione di forza tra estensori e flessori del ginocchio fu descritta l’anno successivo da Lund-Hanssen nel 1996 che indagò in maniera estensiva, l’espressività dei rapporti funzionali:
a) Fase di estensione del ginocchio: tra forza eccentrica degli ischio-crurali e concentrica del quadricipite (F.ecc/Q.con).
b) Fase di flessione del ginocchio: forza concentrica degli ischio-crurali e forza eccentrica del quadricipite (F.con /Q. ecc.).
È chiaro che oggi questo modello di valutazione funzionale trova sostanziali riscontri nella attuale letteratura correlandosi con performance e gestualità tecnico sportive sia degli sport di squadra che nelle individualità specifiche.

Equilibri e rapporti muscolari nel calciatore

Il primo studio, nel calcio fu quello di Oberg B che evidenziò come il rapporto tra flessori ed estensori (rapporto di H/Q) fosse significativamente più alto nei calciatori che in altri atleti.
Successivamente Zakas A nel 1995 correlò, attraverso una valutazione isocinetica a 60 e 180 gradi/sec., il picco di forza del quadricipite e degli ischio crurali in atleti dalle diverse tipologie gestuali, come giocatori di pallacanestro (n = 61) e giocatori di calcio (n = 51).
I giocatori di Basket della Squadra Nazionale produssero valori di picco di forza più alti nel quadricipite, rispetto ai cestisti appartenenti alle diverse categorie (p <0,05 a p <0,001).
Il picco di forza dei flessori del ginocchio della squadra di pallacanestro nazionale, si rilevò significativamente più alto, se comparato con i giocatori di basket della II ed IV divisione (p <0,05).
Il rapporto di H/Q, invece, non differì sostanzialmente nei risultati dell’analisi correlativa fra i giocatori di pallacanestro e di calcio.
Gur H nel 1999, investigò gli effetti dell’età sui rapporti di picco di forza nei gruppi muscolari flessori ed estensori del ginocchio in 25 giocatori “élite” di calcio di età media pari a 22.3 ±3.8 (18-28). Questi furono divisi in due gruppi:
a) adulti (> 21 anni, n = 13);
b) giovani calciatori (< = 21 anni, n = 12).
Il picco di forza massima concentrica (Con.) ed eccentrica (Ecc.) dei muscoli della coscia fu misurato isocineticamente, alle velocità angolari di 30, 180, 240 e 300 gradi/s.
I picchi di forza Con. ed Ecc. dei flessori e degli estensori del ginocchio risultavano maggiori nell’arto dominante (P <0,05) dei giocatori adulti rispetto a quanto riscontrato nei giovani calciatori alle velocità di 180, 240 e 300 gradi/s.
Nell’analisi dei rapporti relativi ai picchi di forza del ginocchio dominante, a tutte le velocità angolari, evidenziava che per la contrazione eccentrica si esprimeva, attraverso una relazione grafica più alta, (P <0,05) in giocatori adulti rispetto ai giovani.
Per Cometti G, che esaminò 95 giocatori di calcio francesi, i calciatori di élite rispetto al gruppo amatoriali, evidenziarono un picco di forza più alto nei flessori del ginocchio a tutte le velocità angolari (p <0,05), eccetto a 300 gradi x s(-1).
I rapporti flessori/quadricipite, proposti, attraverso due analisi diverse erano significativamente più bassi nel gruppo di calciatori dilettanti, che nel gruppo d’élite (p<0,05), eccetto alla velocità di 300 gradi x s(-1).
Successivamente anche Magalhaes J cercò di stimare i livelli di forza isocinetica e di equilibrio muscolare fra arto dominante (D)e non-dominante (ND).
Lo scopo principale dello studio fu quello di descrivere e comparare il momento di forza isocinetico [picco di forza bilaterale differenza tra la gamba di D/ND (BD)] e flessori / quadricipite (il rapporto F/Q) in atleti di sport e ruoli diversi.
Ventotto giocatori di pallavolo di élite e 47 giocatori di calcio (portieri n=5; difensori n=7; centrocampisti , n = 15; attaccanti n = 10) furono valutati isocineticamente alle velocità angolari di 360 gradi/sec. (-1) (6,28 rad x s(-1)) e 90 gradi/sec.(-1) (1,57 rad x s(-1)).
Nessuna differenza significativa, in termini di risultati, fu trovata tra calciatori e giocatori di pallavolo, ad eccezione dei flessori del ginocchio a 90 gradi/sec.(-1) (calcio: 10.6 ± 8.0% pallavolo : 6.9 ±5.5%).
Il rapporto H/Q era significativamente più basso nei giocatori di pallavolo a 90 gradi/sec.(-1). (Figura 2)
Nessuna differenza significativa fu trovata per BD nel rapporto di F/Q in giocatori di calcio in ruoli diversi.
In generale, calciatori e giocatori di volley non sembrano essere diversi “muscolarmente” riguardo l’arto dominante e non, anche se una differenza significativa fu osservata nei flessori del ginocchio a 90 gradi//sec. (-1).
I dati di Magalhaes J suggeriscono che specifiche richieste in termini di performance ed i ruoli occupati sul terreno di gioco, sicuramente non sono fattori predisponenti per squilibri tra un’arto inferiore e l’altro.
Per Rahnama N, considerando che la maggior parte dei giocatori di calcio ha un piede “preferito” per calciare la palla, è possibile incorrere in una asimmetria in termini di forza e di flessibilità degli arti inferiori .
Lo studio fu progettato per determinare squilibri di forza e flessibilità eventualmente presenti in 41 giocatori di calcio d’élite e sub-élite (media : età 23,4 ± 3,8 anni; altezza 1,81 ± 0,06 m; peso 81,7 ± 9,9 kg).
Una differenza significativa emerse nei flessori del ginocchio a 2,09 rad/s (119 ± 22 contro 126 ±24 Nm; P <0,05) tra la “gamba preferita e non-preferita”: in entrambi i casi i flessori del ginocchio della gamba “dominante” erano più deboli di quelli della gamba non-preferita. (Figura 3)
28 giocatori sui 41 in studio (68%) presentavano anomala destrutturazione della forza (squilibrio >10%) in uno o i più specifici gruppi muscolari; nessuna differenza significativa fu trovata nella flessibilità della articolazione dell'anca tra l’arto dominante e non dominante.
Si conclude che la minore forza espressa, dagli ischio crurali dell’arto “preferito”, può essere associato, secondo l’autore, all'uso differenziale di questi muscoli durante le azioni tecniche calcistiche.
Successivamente, fu studiato da Zakas in un lavoro del 2006, l'equilibrio di forza degli estensori e flessori del ginocchio, così come i rapporti tra ischio crurali a quadricipite (H/Q) in entrambi gli arti in giocatori di calcio professionisti con “dominio” su uno o entrambi gli arti inferiori.
Quarantadue giocatori di calcio professionisti della prima divisione del calcio greco parteciparono a questo studio. I partecipanti furono divisi in 3 gruppi secondo il loro arto dominante :

a) 15 giocatori nel primo gruppo, con dominio alla gamba destra,
b) 12 giocatori nel secondo gruppo, con dominio alla gamba sinistra,
c) 15 giocatori nel terzo gruppo, con dominio indipendentemente alla gamba destra ed alla sinistra

Il massimo picco di forza concentrica isocinetica degli estensori e dei flessori del ginocchio di entrambi gli arti inferiori fu valutato alle velocità angolari di 60 - 180 e 300 gradi/sec.
Non c'era nessuna evidenza di squilibri muscolari, negli estensori e flessori del ginocchio e nei rapporti di H/Q tra l’arto destro e sinistro in giocatori di calcio professionisti con “dominio” su uno o ambo gambe.
In ordine di pubblicazione, l’ultimo lavoro di questa rassegna è del 2007 a cura di Sangnier S che identificava come uno squilibrio nel rapporto di agonista/antagonista sarebbe un chiaro fattore patologico.
Questo studio, stimò un decremento dei valori di forza degli ischio crurali e del quadricipite limitatamente allo status di fatica muscolare. Ventisette giocatori di calcio professionisti furono selezionati per un test isocinetico atto a valutare lo status dei livelli di forza resistente.
Il decremento dei livelli di forza dei flessori del ginocchio era significativamente più grande di quello del quadricipite dopo 15 ripetizioni per l’arto dominante e dopo 40 ripetizioni per la gamba non dominante.
In stati di fatica muscolare, il decremento dei livelli di forza dei flessori del ginocchio diverge da quello del quadricipite in entrambi le gambe.
Questa differenza nella resistenza, provoca un squilibrio dell’attività recettoriale neuromuscolare che và così ad elevare il rischio di lesioni muscolari.
Un decremento di questa attività, relativamente all’azione di controllo neuromuscolare dei flessori, può mettere il legamento crociato anteriore a rischio di incremento di lesione.
È estesamente evidenziato in letteratura, che il ruolo dei muscoli flessori del ginocchio, è quello di “proteggere il legamento di crociato anteriore” da una forza traslativa anteriore, prodotta ad intensità ed ad angoli diversificati, dalla contrazione del quadricipite.
Tale attività eccentrica dei flessori che si verifica durante una estensione concentrica del quadricipite, incrementa il “posterior pull”, e la stiffness articolare.
Questo comportamento fisiologico dei flessori del ginocchio aiuta a prevenire e controllare un “over-extension”, decelerando la gamba prima della piena e completa estensione del ginocchio.
Un’ottima attività eccentrica degli ischio-crurali stabilizza quindi l'articolazione del ginocchio in tutto il suo movimento articolare.
È chiaro che in una valutazione degli equilibri muscolari relativi al rapporto quadricipite/ischio crurali, non può essere trascurata la loro funzione relativa alla espressività cinestetica.
I gruppi muscolari posteriori della coscia svolgono soprattutto una attività eccentrica riscontrabile durante il vivere quotidiano e le attività sportive. In una traslazione anteriore della tibia rispetto al femore le forze sul legamento crociato anteriore (LCA) sono ridotte significativamente quando i flessori del ginocchio ed il quadricipite, in sincrono, si attivano in una simultanea co-contrazione stabilizzatrice. Queste forze si incrementano notevolmente quando si verifica una contrazione isolata del quadricipite.
DeProft et al, suggeriscono che durante il loro training normale, i calciatori dovrebbero allenare solo eccentricamente i flessori e concentricamente/eccentricamente il quadricipite per migliorare la performance calcistica.
Anche se esiste una sistemativa variabilità individuale, l'ottimale rapporto tra flessori e quadricipite tra individui allenati e non allenati sembra essere tra il 55 ed il 80%. Per esempio Koutedakis notò in rematori con lombalgia una minore percentuale di forza nel rapporto quadricipite/flessori; allo stesso modo Sarah Parkin evidenziò come squilibri tra gli agonisti e i muscoli antagonisti possano interferire sulla funzionalità del cingolo pelvico.

Squilibri in termini di forza
e flessibilità dei flessori/estensori del ginocchio e loro connessioni con le patologie traumatiche da sport

Una alterazione del rapporto di H/Q rimane un fattore predittivo per le lesioni traumatiche a carico dell’arto inferiore ma anche e soprattutto a carico dei muscoli flessori del ginocchio. Le lesioni muscolari a carico degli ischio crurali, si verificano durante le fasi di running e interessano in massima parte il bicipite femorale, muscolo biarticolare, durante la fase di spinta e il semitendinoso durante la fase di flessione della coscia sul bacino. Una alterazione del rapporto agonisti-antagonisti del ginocchio concorre a modificare gli equilibri funzionali tra le strutture muscolo-tendinee-articolari.
In atleti con esiti di lesione capsulo-legamentosa o nelle instabilità croniche del ginocchio, l’analisi del rapporto H/Q, data la notevole importanza dell'equilibrio di forza dei flessori ed estensori nella stabilizzazione, è usato come metro di valutazione riabilitativa al fine di controllarne l’andamento funzionale.
Per l’analisi del rapporto quadricipite e flessori in atleti operati di ricostruzione del legamento crociato anteriore, Daniel et al. hanno proposto questo metro di valutazione:
1. Quadriceps index (QI: indice quadricipitale = massimo picco di forza in estensione arto patologico/arto sano x 100)
2. Hamstring index (indice degli ischio crurali= massimo picco di forza in flessione arto patologico/arto sano x 100
In questo caso specifico la maggior parte della letteratura è unanime nell’affermare che il deficit di forza a carico degli ischio crurali è decisamente inferiore a quello del quadricipite. Secondo alcuni autori si potrebbe avanzare l’idea di non allenarli. Croisier et al. determinarono la frequenza dei deficit di forza in 26 atleti con una storia pregressa di lesioni muscolari a carico dei flessori del ginocchio.
Dopo test isocinetico concentrico/eccentrico, 18 atleti risultarono avere un deficit di forza concentrica ed eccentrica tale da alterare il rapporto fisiologico di flessori/quadricipite. Gli atleti che evidenziavano squilibri muscolari vennero indirizzati verso sedute di riabilitazione e lavoro differenziato; la durata del trattamento, che oscillava da 10 a 30 sedute, diede luogo a una normalizzazione dei parametri isocinetici in 17 dei 18 soggetti facenti parte dello studio.
Degli atleti seguiti, che furono osservati per 12 mesi dopo il ritorno all’attività, nessuno andò incontro a recidiva.
Di conseguenza si può evidenziare che un programma di riabilitazione individualizzato che enfatizzi un training eccentrico, contribuisce essenzialmente ad un decremento dei sintomi e dei rischi di recidive ottimizzando al massimo il ritorno allo sport.
Orchard tra il 1992 ed il 1999, evidenziò su 83.503 giocatori della Football Lega Australiana le seguenti lesioni muscolari: 672 per gli ischio crurali, 163 per il quadricipite e 140 per il gastrosoleo.
Per tutte le lesioni il fattore di rischio più importante era ricollegabile ad una recente storia di lesioni o a “vecchie” lesioni.
Ogni storia di infortunio muscolare altera l’equilibrio H/Q e incrementa il rischio di lesioni muscolari di vario grado anche in altri distretti muscolari. Secondo gli autori l’età rappresenta un fattore di rischio importante per i flessori del ginocchio e del gastrosoleo ma non per il quadricipite.
Harter RA valutò il rapporto di forza del quadricipite e degli ischio crurali nella fase post-operatoria, in relazione alle diversificate tecniche chirurgiche.
Lo score dei soggetti valutati evidenziava, a carico degli ischio-crurali, un deficit di forza significativamente minore a lungo termine (41 a 101 mesi < del 1,9%) rispetto alla valutazione intermedia (24 a 40 mesi < del 2,1%).
Questi squilibri muscolari persistenti ricollegabili ad una incompleta fisioterapia, incrementano i fattori di rischio di infortuni e, in particolare, predispongono l’atleta a lesioni muscolari e/o traumatiche dell’intera catena cinetica dell’arto inferiore.
Infine, in un lavoro recente, D’Onofrio et al. hanno evidenziato come uno squilibrio in termini di flessibilità a carico degli ischio-crurali e del quadricipite nella fase pre-season possa concorrere ad identificare i giocatori di calcio a rischio di lesione dei gruppi muscolari estensori e flessori del ginocchio.

BIBLIOGRAFIA
Cometti G et al., Isokinetic strength and anaerobic power of elite, subelite and amateur French soccer players.Int J Sports Med 2001; 22 (1) :45-51.
D’Onofrio R et al., Le lesioni muscolari nel calcio internazionale. SdS 70, luglio settembre 2006 ; 51- 58
DeProft E et al., Muscle activity in the soccer kick. In: Science & Football – Proceedings of the 1st World Congress of Science and Football. Eds: Reilly, T., Lees, A., Davids, K. And Murphy, W. London: E&FN Spon. 1988; 434-440.
Gur H et al., Effects of age on the reciprocal peak torque ratios during knee muscle contractions in elite soccer players. Scand J Med Sci Sports 1999; 9 (2): 81-87.
Holcomb WR et al., Effect of hamstring-emphasized resistance training on hamstring:quadriceps strength ratios. J Strength Cond Res 2007; 21 (1): 41-47.
Kannus P et al., Knee flexor and extensor strength ratios in follow up of acute knee distortion injuries. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation 1990; 71: 38-41.
Koutedakis Y et al., Knee fleexion to extension peak torque ratios and low back injuries in highly active individuals. International Jour nal of Sports Medicine 1997; 18: 290-295.
Lund-Hanssen H et al., Isokinetic muscle performance in healthy female handball players and players with a unilateral anterior cruciate ligament reconstruction. Scand J Med Sci Sports1996; 6: 172-175.
Magalhaes J et al., Concentric quadriceps and hamstrings isokinetic strength in volleyball and soccer players. J Sports Med Phys Fitness 2004; 44 (2): 119-125.
Manzi V et al., Decremento della flessibilità e tendinopatia patellare. Notiziario del settore tecnico FIGC 2005; 1:33-35.
Oberg B et al., Isokinetic torque levels for knee extensors and knee flexors in soccer players. Int J Sports Med 1986; 7 (1):50-53.
Parkin S et al., Do oarsmen have asymmetries in the strength of their back and leg muscles? Journal of Sports Sciences 2001; 19: 521-526.
Perrine JJ et al., Muscle force-velocity and power-velocity relationships under isokinetic loading. Medicine and Science in Sports and Exercise 1978; 10: 159-166.
Rahnama N et al., Comparison of muscle strength and flexibility between the preferred and non-preferred leg in English soccer players. Ergonomics 2005; 48 (11-14): 1568-1575.
Sangnier S et al., Comparison of the Decrease in Strength between Hamstrings and Quadriceps during Isokinetic Fatigue Testing in Semiprofessional Soccer Players. Int J Sports Med 2007; 28 (11): 952-957.
Thorstensson A et al., Force-velocity relationships and fibre composition in human knee extensors. Journal of Applied Physiology 1976; 40: 12-16.
Zakas A et al., Peak torque of quadriceps and hamstring muscles in basketball and soccer players of different divisions. J Sports Med Phys Fitness 1995; 35 (3): 199-205.
Zakas A. Bilateral isokinetic peak torque of quadriceps and hamstring muscles in professional soccer players with dominance on one or both two sides. J Sports Med Phys Fitness 2006; 46 (1):28-35.

top