Corso FIPE 2012

1. BIOMECCANICA DEL CORPO UMANO di Fabrizio Faelli Corso FIPE 2012

2. La Biomeccanica è la scienza che studia le forze interne ed esterne che agiscono sul corpo e gli effetti da esse prodotti. Viene suddivisa in: - Statica: si occupa dell'equilibrio dei corpi e delle forze che intervengono per mantenere tale stato - Dinamica: studia il movimento dal punto di vista delle cause, ossia delle forze che lo determinano

3. - Miglioramento della prestazione - Prevenzione degli infortuni Obiettivi della biomeccanica:

4. Cinematica: studia il movimento di un corpo descrivendo i vari tipi di moti,senza considerare i fenomeni che li provocanoStatica: si occupa dell’equilibrio dei corpi e delle forze che intervengono per mantenere tale statoDinamica: è quella parte della meccanica che studia il movimento, tenendo in considerazione le forze che lo producono.

5. I moti sono descritti all’interno di un sistema di riferimento, costituito da tre assi perpendicolari tra loro con un punto iniziale in comune. Si definisce un corpo in moto, se varia la sua posizione in funzione del tempo,mentre si trova in uno stato di quiete se non varia la sua posizione in funzione del tempo. In rapporto allo spazio si definiscono i motirettilinei,dove vi è una progressione di un corpo in linea retta,e moti angolari,che sono in genere di norma nella locomozione umana,dipendenti da un sistema di leve.

6. Le leggi della dinamica (o leggi di Newton): I Principio (principio d'inerzia o di Galileo) già formulato da Leonardo da Vinci: ogni corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, fino a quando non interviene una forza all'esterno a modificare tale stato.

7. II Principio: ogni forza,misurata staticamente, applicata ad un corpo libero di muoversi, determina in questo una accelerazione nella direzione e verso della forza e proporzionale all'intensità della forza stessa.

8. Dal punto di vista matematico si esprime tramite l'equazione F = m x a doveFè la forza (espressa in Newton), mè la massa inerziale (in Kg) e a è l'accelerazione (m/s2) 1 N = 1 Kg x 1 m/s2

9. III Principio(o principio di azione e reazione): ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria indipendentemente da qualsiasi interazione. Per esempio,quando un nuotatore spinge contro l'acqua,questa provoca una forza reattiva necessaria a spingere il nuotatore in avanti.

10. Una forza può essere scomposta in due componenti situate sullo stesso piano e aventi la stessa origine;le parallele condotte alle estremità di queste due forze insieme alle forze stesse, costituiscono il cosiddetto parallelogramma delle forze

11. Il sistema scheletrico ed i muscoli su cui si originano e si inseriscono possono essere considerati come una serie di leve meccaniche ossia dei segmenti rigidi che ruotano intorno ad un punto fisso (Fulcro). Oltre al Fulcro,in ogni sistema di leve del corpo umano bisogna considerare la Potenza (forza muscolare) e la Resistenza (forza peso). La Potenza è situata nel punto di applicazione del muscolo sull'osso da spostare;la Resistenza nel punto su cui si scarica la forza da vincere;il Fulcro è rappresentato situato nell'articolazione che rimane fermo rispetto alla Potenza e alla Resistenza. La distanza tra il Fulcro e il punto di applicazione della Resistenza viene chiamato Braccio dellaresistenza e la distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della Potenza viene detto Braccio della potenza.

12. Si classificano tre tipi di leve:

13. Leva di 1° genere il Fulcro è situato tra il punto di applicazione della Potenza e il punto di applicazione della Resistenza Un esempio nel corpo umano: l'articolazione tra l'osso occipitale e la 1°vertebra cervicale

14. Leva di 2° genere la Resistenza è applicata tra il Fulcro e la Potenza. In questa leva (detta anche "interresistente" o "vantaggiosa") il Braccio della potenza è sempre maggiore del Braccio della resistenza Un esempio nel corpo umano: l'articolazione della caviglia

15. Leva di 3°genere la Potenza è applicata tra il Fulcro e la Resistenza. Il Braccio della potenza è sempre minore di quello della resistenza e quindi questa leva (chiamata anche "interpotente" o "svantaggiosa") sarà sempre svantaggiosa Un esempio nel corpo umano: l'articolazione del gomito

16. Piani e assi del movimento Vi sono tre piani che passano attraverso il corpo, ognuono dei quali è perpendicolare a ciascuno degli altri due;poi vi sono tre assi attorno ai quali avviene il movimeto,ognuno perpendicolare al piano di movimento.

17. Il piano sagittale(anteroposteriore) è una superficie verticale che passa attraverso il corpo dalla parte anteriore alla posteriore,dividendolo in parte sinistra e parte destra;questo piano è intersecato dall'asse trasversale. Il piano frontale (laterolaterale) è una superficie verticale che passa attraverso il corpo da sinistra a destra,dividendolo in parte anteriore e posteriore. E' intersecato dall'asse sagittale (o mediale). Il piano orizzontale (o trasverso o trasversale) passa attraverso il corpo in una linea parallela al suolo,dividendolo in parte superiore e inferiore. E' intersecato dall'asse longitudinale.

18. Catene muscolari Tramite la fascia connettivale,i muscoli sono in realtà strutturati in lunghe catene muscolari o meglio miofasciali. La lunghezza (l'elasticità) di ogni singolo muscolo è strettamente legata a quella di tutti i muscoli appartenenti alla stessa catena. Catene muscolari di Francoise Mézières

19. Anatomy trains (meridiani miofasciali)di Thomas W. Myers

20. Le catene miofasciali funzionali sono perlopiù superficiali e stabilizzano posture non di riposo e movimenti complessi (es. gesti sportivi).

21. Catene cinetiche Negli anni ’70 il concetto di catena cinetica è stato definito come un sistema di collegamenti in cui le articolazioni connettono una serie di segmenti rigidi sovrapposti (ossa).Catena cinetica chiusa (CCC) è la condizione in cui la mano o il piede incontrano una resistenza tale da impedire o limitare il movimento al contrario della catena cineticaaperta (CCA)in cui il segmento distale si muove liberamente e l’attivazione muscolare si sussegue dalla parte prossimale a quella distale.

22. Anatomia funzionale della spalla Il complesso articolare della spalla è composto da tre ossa: scapola, omero e clavicola e dalle seguenti articolazioni: sterno-clavicolare, acromion-clavicolare, scapolo-omerale.

23. Flessione e estensione Biomeccanica della spalla(video) Adduzione e abduzione

24. Anatomia funzionale e biomeccanica del gomito Anatomicamente il complesso articolare del gomito è composto da tre articolazioni: omeroulnare, omeroradiale e radioulnare. Il gomito permette movimenti di flesso-estensione e prono-supinazione.

25. Anatomia funzionale e biomeccanica dell’anca Il bacino e l’anca sono costituiti dal cingolo pelvico e dall’articolazione della testa del femore con l’acetabolo. Questa articolazione connette l’arto inferiore al cingolo pelvico. Il bacino si muove in tre direzioni: inclinazione antero/posteriore, inclinazione laterale e rotazione.

26. Equilibrazione del bacino rispetto al rachide lombare Quattro possibili modi di equilibrazione: - Antiversione (rotazione in avanti) + Antipulsione (tras locazione in avanti); - Antiversione + Retropulsione; - Retroversione + Antipulsione; - Retroversione (rotazione all’indietro) +Retropulsione (traslocazione all'indietro)

27. Il muscolo ileopsoas e gli altri muscoli flessori dell’anca, come pure i muscoli estensori della colonna lombare, permettono l’inclinazione sul piano sagittale e determinano la lordosi lombare.Il muscolo retto dell’addome, i muscoli obliqui, il grande gluteo ed i muscoli ischiocrurali permettono l’inclinazione indietro e causano un decremento della lordosi lombare.Larotazione del bacino si verifica sul pianotrasversale e l’anca è usata come asse di rotazione. I muscoli del gluteo, i rotatori esterni, gli adduttori, il muscolo pettineo e l’ileopsoas agiscono insieme per permettere questo movimento sul piano trasversale. Questi movimenti del bacino sono importanti quando, analizzando al dinamica del passo si valuta il tipo di lesione e si indica all’atleta la postura corretta. Nell’andatura normale l’articolazione dell’anca si muove su tutti e tre i piani.

28. Le forze che agiscono sul bacino risultano aumentate di 5 volte il peso corporeo durante la corsa. Queste forze possono contribuire a causare lesioni ossee e muscolari. Le strutture più frequentemente lese a livello dell’anca, della coscia e del bacino sono i muscoli e i tendini che partecipano ai vari movimenti.Il muscolo quadricipite si inserisce attraverso un tendine comune sul margine prossimale della rotula. Il muscolo retto femorale è il solo muscolodel quadricipite che attraversa anche l’articolazione dell’anca, permettendo oltre all’estensione del ginocchio anche la flessione dell’anca. Questo è molto importante per la diagnosi differenziale delle lesioni dei flessori dell’anca.

29. Tutti i muscoli ischicrurali attraversano l’articolazione del ginocchio posteriore e tutti, eccetto il capo breve del bicipite femorale, attraversano l’articolazione dell’anca garantendone l’estensione.

30. Anatomia funzionale e biomeccanica del ginocchio Il ginocchio fa parte di una catena cinetica ed è direttamente interessato dai movimenti e dalle forze generate e trasmesse da piede, caviglia e gamba. Il ginocchio deve a sua volta trasmettere forze alla coscia, all’anca, al bacino e alla colonna. Il ginocchio è comunemente considerato un ginglimo dal momento che i suoi due movimenti principali sono la flessione e l’estensione. Il movimento tra tibia e femore comprende oltre alla flesso-estensione anche la rotazione.La stabilità dipende dai legamenti collaterali mediale (LCM) e laterale (LCL),dai legamenti crociati anteriore (LCA) e posteriore (LCP) e dai menischi.

31. Funzione della rotula (o patella rotulea): l’insieme del quadricipite, del tendine rotuleo e della rotula formano il complesso estensore del ginocchio. La rotula aiuta il ginocchio nell’estensione allungando il braccio di leva del muscolo quadricipite. Essa distribuisce la forza compressiva sul femore, incrementando la superficie di contatto; ed inoltre protegge il tendine dallo sfregamento. Azione dei muscoli sul ginocchio: Flessione: è determinata dai muscoli bicipite femorale, semitendinoso, semimembranoso. Gracile, sartorio, gastrocnemio e sartorio; Estensione: quadricipite femorale; Rotazione esterna tibia: bicipite femorale; Rotazione interna tibia: popliteo, semimembranoso, semitendinoso e sartorio

33. Anatomia funzionale e biomeccanica della caviglia L’articolazione della caviglia, o articolazione tibio-tarsica è costituita all’estremità inferiore della tibia che si articola con la superficie articolare superiore (troclea) dell’astragalo. Quest’ultimo funge da collegamento tra la parte inferiore della gamba e il tarso; è posto sopra il calcagno e si articola con i malleoli laterali e mediali. Alla caviglia sono permessi i seguenti movimenti: flessione, estensione, inversione ed eversione.Il malleolo laterale peroneale si estende ancor più dorsalmente, per cui la stabilità della porzione laterale della caviglia è maggiore rispetto alla mediale.

35. Anatomia funzionale e biomeccanica della colonna vertebrale Dal punto di vista biomeccanico, la colonna vertebrale è una delle regioni del corpo più complesse, con molte ossa, articolazioni, legamenti e muscoli coinvolti, nel movimento della colonna stessa. Inoltre, i rapporti con il midollo spinale, le radici nervose ed i nervi periferici accrescono la complessità di questa regione corporea. Le 32-34 vertebre della colonna vertebrale sono divise in 5 regioni: cervicale (7), toracica (12), lombari (5), sacrale (5) e coccige (3-5). Tra le diverse vertebre è posto un disco fibrocartilagineo, che per la sua struttura ha il compito di assorbire le sollecitazioni che si ripercuotono sulla colonna.

36. I muscoli che estendono e ruotano la colonna possono essere suddivisi in superficiali e profondi. I muscoli superficiali si estendono dalle vertebre alle coste; tra questi vi sono: il sacrospinale, il muscolo lunghissimo, l’ileocostale, ed il muscolo spinale. Ognuno di questi muscoli è ulteriormente diviso in regioni quali quella cervicale, dorsale e lombare. I muscoli profondi invece, connettono una vertebra all’altra ed hanno la funzione di estendere e ruotare la colonna. Tra essi troviamo: gli interpinosi, il multifido, i rotatori toracici ed i semispinali. La flessione è determinata da sternocleido-mastoideo,scaleni e retto addominale. L'estensione avviene per contrazione di trapezio,splenio,sacrospinale e grande gluteo.

37. La rotazione del tronco è sostenuta dagli obliqui interni ed esterni, mentre la flessione laterale e sostenuta dal muscolo quadrato dei lombi, in associazione col gran dorsale, gli obliqui, l’ileopsoas, e il retto addominale dal lato dove avviene il movimento.

39. Aspetti biomeccanici negli esercizi di strappo e slancio del sollevamento pesi Nello strappo il bilanciere viene sollevato da terra,in alto sopra la testa,sorretto dalle braccia tese,in un solotempo. Nella prima fase,lo stacco da terra del bilanciere,vengono prevalentemente impegnati gli arti inferiori,che aprendo il loro angolo del ginocchio da 80°-90° fino a 130°-140° consentono al bilanciere di raggiungere l'altezza del ginocchio stesso. L'impugnatura è ampia,la schiena è iperestesa e in contrazione isometrica.L'angolo dell'anca si apre fino a 100°,le braccia sono tese e i piedi sono interamente appogiati a terra.Il bilanciere sale in progressiva accelerazione e una volta superate le ginocchia queste si ripiegano creando una situazione pliometrica dove i muscoli si "caricano" per un'esplosiva contrazione.Inizia la fase della tirata con tronco, anche, ginocchia e caviglie alla massima estensione.

40. Il bilanciere ha in questo momento la sua massima accelerazione verso l'alto,dovuta anche al lavoro dei trapezi.Il pesista a questo punto scende velocemente in accosciata,divaricando i piedi e "incastrandosi" a braccia tese sotto al bilanciere.Dopo aver trovato la sua stabilità,l'atleta risale dall'accosciata mantenendo il bilanciere sopra la testa sempre a braccia tese.Riunisce quindi i piedi mantenendosi stabile col bilanciere sopra la testa fino al segnale arbitrale. Nello slancio l'impugnatura è più stretta rispetto allo strappo,all'incirca pari alla larghezza delle spalle. La prima fase è simile alla quella dello strappo,fino al raggiungimento dell'altezza del ginocchio da parte del bilanciere.Inizia anche qui la tirata,con l'estensione di anche, ginocchia, caviglie e contrazione dei trapezi.

41. Nella discesa sotto al bilanciere il pesista divarica leggermente le gambe andando in accosciata completa e sollevando i gomiti anteriormente per appoggiare il bilanciere sulle spalle.Dopo aver trovato la stabilità, l'atleta risale dall'accosciata fino alla posizione eretta,con i piedi ravvicinati.Ancora una fase pliometrica per un caricamento degli arti inferiori che precede la spinta esplosiva,anche qui molto simile ad un salto,dove il bilanciere viene portato al culmine della sua traiettoria.Il pesista si pone rapidamente in sforbiciata (o spaccata frontale) con le gambe trovando l'incastro a braccia tese per sorreggere il bilanciere sopra la testa.Il peso totale dell'atleta e del bilanciere deve essere equamente disribuito sui due arti inferiori.Riunendo sullo stesso piano frontale prima l'arto in appoggio posteriormente e poi quello davanti,il pesista a piedi ravvicinati e fermo con le braccia tese,attende che l'arbitro gli consente di appoggiare a terra il bilanciere.