Reliability of Leg-Extension

Autori: Massimo Armeni¹, Rosario D'Onofrio², Lorenzo Nocelli³

1 Posturologo, M.I.S.S.A, M.A.C.S.M., Docente incaricato Università La Sapienza, Ia Facoltà di Medicina e Chirurgia Polo Pontino, Master I° Livello in "Riabilitazione e Ricondizionamento dell'atleta infortunato", modulo di "Metodologia dell'allenamento", intermodulo di "Analisi di composizione corporea"

2 Posturologo, Professore a contratto di riprogrammazione motoria e performance sportiva, CdL Specialistica
Scienze e tecniche delle Attività Motorie Preventive ed Adattate- Corso di Laurea in Scienze Motorie -Università degli studi di Roma Tor Vergata.

3 Personal Fitness Trainer ISSA CFT 2, A.C.S.M. HFS®

Abstract:

Si osserva la validità dell'esercizio discutendone la biomeccanica, la neurofisiologia, la corretta postura da adottare sull'attrezzo, il regime isocinetico e i rischi gravanti sul compartimento del ginocchio, in particolare del LCAE.

Premessa:

L'esercizio alla leg-extension è un esercizio universalmente riconosciuto, proposto per il potenziamento analitico  del muscolo quadricipite.   La sua applicabilità in ambito fitness e soprattutto riabilitativo, oggi, è estremamente  messa in discussione dalla letteratura,  in particolar modo  di quella che si interessa della riabilitazione delle patologie del ginocchio. Questo attuale orientamento trova ampi riscontri in relazione alle importanti forze di compressione femoro rotulee e di traslazione femoro tibiali che un esercizio alla leg extension crea.⁽¹⁾
Nonostante la macchina "leg-extension" sia stata inventata per sollecitare in modo selettivo la muscolatura delle cosce senza gravare sulla colonna vertebrale con carichi eccessivi, il ginocchio e il treno inferiore non lavorano correttamente, e, potenzialmente, i rischi di infortunio aumentano.
Inoltre nel sollecitare gli arti inferiori da seduti con un angolo di 90°-120° tra bacino e colonna vertebrale, quest'ultima si mantiene rettilineizzata/cifotizzata a livello lombare e questa inversione di curva non è affatto esente da rischi per soggetti poco mobili o affetti da patologie a carico della colonna vertebrale.
L'obiettivo di questo lavoro  rimane l'analisi della  validità dell'esercizio in catena cinetica aperta  definito "leg extension", in ambito fitness e riabilitativo.

Considerazioni neurofisiologiche:

Da un punto di vista neurofisiologico, le ricerche più avanzate possono aiutarci a comprendere un po' meglio la dinamica e la meccanica umana applicate all'esercizio in questione.
Fisiologicamente l'impulso neurologico afferente -quindi di "ritorno"- origina da tutta la pianta del piede (avampiede, retropiede ecc..), coinvolgendo meccanicamente la muscolatura intrinseca/estrinseca del piede, il mortaio sotto-astragalico e tibio-tarsico, l'articolazione tibio-peroneale distale, il femore, l'articolazione tibio-peroneale prossimale, la patella (quindi legamenti, muscoli, borse, cartilagini, endo/esorecettori ecc.) attraverso nervi e muscoli.
In quest'ottica, il retropiede è zona di sostegno e l'avampiede è zona sensitiva: per capire meglio possono essere paragonati a dei metameri spinali, in cui lo stiloide del V° metatarso e il 1° cuneiforme rappresentano i riflessi neuro-fisio-posturali di attivazione neruro-recettoriale ascendente. (Ph.Villeneuve, S.Parpay)
Il piede rappresenta il punto fisso delle oscillazioni posturali, ma è anche modulatore e pivot nel ruolo di riferimento eso- e proprio-cettivo nelle continue variazioni ed adattamento del tono muscolare, principalmente attraverso i Corpuscoli del Pacini, meccanocettori profondi.
Possiamo affermare con certezza, inoltre, che l'appoggio plantare avrà ripercussioni anche sui muscoli intrinseci della colonna vertebrale a partire dalla L3, che rimane il punto di torsione delle catene crociate, in particolar modo quella anteriore(Busquet, Les Chaines Musculaires).

Il coinvolgimento recettoriale articolare, dei fusi neuromuscolari e dei GTO localizzati nei muscoli estensori antigravitari del treno inferiore esercita il più grande effetto di stimolazione afferente sul cervelletto (Kandel et al., Principles of NeuroSciences).
Quindi, riassumendo, esiste un circuito di attivazione neurofisiologica recettoriale che coordina e protegge la nostra biodinamica dal momento che appoggiamo un piede in terra.
Alla luce di tutto ciò, rimane un mistero il perché si allenano i quadricipiti staccando i piedi dal suolo come avviene alla leg-extension, soprattutto se il circuito di cui sopra si attiva solamente "chiudendo" una catena artrocinematica (piedi a terra).

Considerazioni biomeccaniche:

Anche dal punto di vista essenzialmente biomeccanico, d'altronde, l'esercizio in catena aperta e con i piedi "svincolati" dal suolo non è funzionale: di fatto si annulla il contemporaneo coinvolgimento delle articolazioni di anca e ginocchio nell'azione di estensione dell'arto inferiore, che tiene in fisiologica considerazione la natura biarticolare del retto femorale (Kapandji vol.2) e che determina una co-contrazione sinergica di controllo e fissazione della muscolatura posteriore della coscia (ischiotibiali), come avviene alla leg-press o allo squat, o nel semplice atto di camminare, o nel running; la peculiarità biarticolare del retto del femore non viene rispettata, anzi è contraddetta dalla  posizione seduto con anca flessa, atta ad eseguire invece un movimento di estensione.
In aggiunta a tutto ciò, il mancato appoggio del piede al suolo costringe il quadricipite a lavorare svincolato dalla gravità, mentre in realtà l'intera struttura degli arti inferiori è concepita come un complesso sistema di leve atto a contrastare la resistenza impressa dalla gravità, e dunque, ancora una volta, non è rispettata la fisiologia articolare.
Analizzando nel dettaglio la biomeccanica applicata all'esercizio in questione, si evince che sicuramente il ginocchio è sollecitato in maniera abnorme.
L'articolazione del ginocchio è del tipo "trocoide scorrevole", quindi la sua meccanica suggerisce un movimento di rotolamento abbinato ad uno scivolamento.
E' una articolazione principalmente ad un solo grado di libertà, che lavora essenzialmente in compressione, sotto l'effetto della gravità.

Questo spiega la presenza del legamento e delle pliche adipose, le quali assicurano una "ammortizzazione" delle forze agenti sull'articolazione (Kapandji vol.2).
In flessione può compiere anche movimenti in rotazione, il che assicura a questa complessa articolazione anche un secondo grado di libertà.
La struttura che funzionalmente evita il movimento di traslazione anteriore della tibia sul femore è proprio il Legamento Crociato Antero Esterno (LCAE), con decorso anatomico obliquo in alto e in fuori, il quale assorbe circa l'86% della sollecitazione meccanica globale, o meglio dell'"l'anterior drawer", mentre il legamento crociato posteriore, invece, fornisce il 95% della forza totale limitante il "posterior drawer" o traslazione posteriore della tibia.⁽²⁾
Durante il movimento di flessione, si determina una rotazione interna della tibia e il passaggio dalla combinazione rotolamento/scivolamento è prodotto e controllato dal LCAE che si arrotola intorno al  legamento crociato posteriore. Così il ginocchio ha la minor libertà anatomica, ovvero, è nella sua massima stabilità.
Nell'esecuzione del movimento opposto, cioè quello di estensione, i crociati si detengono, diventando verticali, e rendono il rapporto tibia/femore meno stabile. In associazione al movimento di estensione si ha una rotazione esterna della tibia, mentre il LCPI consente una corretta esecuzione biomeccanica del movimento. Entrambi i legamenti concorrono alla stabilità meccanica del ginocchio in senso antero posteriore, evitando traslazioni anomali della tibia rispetto al femore. Il legamento crociato anteriore si oppone alle sollecitazioni che determinano eccessive forze di taglio anteriori, prodotte dall'intensità dell'attività muscolare e dall'angolo di lavoro.
Il legamento crociato anteriore raggiunge la massima tensione in rotazione interna e flessione ad un angolo approssimativo di 15/20°.
Questo risulta il meccanismo eziopatogenetico primario più classico per lesionare un LCAE in maniera isolata (ad es. decelerazione improvvisa, ricaduta dopo un salto, ecc.)
In base a queste riflessioni biomeccaniche applicate all'esercizio in questione, estendendo il ginocchio dalla posizione seduta contro una resistenza (il rullo della macchina sulla tibia), si sviluppa una notevole componente di Forza di Taglio, o extra-assiale, a livello articolare, assolutamente non fisiologica, e quindi si generano notevoli forze compressive a carico dell'articolazione femororotulea, sebbene tali forze diminuiscano in maniera direttamente proporzionale all'applicazione maggiormente distale del carico ("allontanamento" dall'articolazione tibiotarsica ed "avvicinamento" al piatto tibiale).
In più, il LCAE è teso nell'estensione e rappresenta uno dei freni della iperestensione -movimento che avviene nella leg-extension-, per cui sarà maggiormente stressato da questo esercizio.
Secondo Henning et al. ⁽³⁾, anche l'attività degli ischiocrurali limita la traslazione anteriore della tibia sul femore ad eccezione del range compreso tra 180°-165°, rendendo così il ginocchio più vulnerabile.

In riferimento a specifici angoli di lavoro si creano sicuramente diversificate forme di overstress. Queste forze sono sostanzialmente riassumibili in:

1. forze compressive femoro-rotulee
2. Anterior Shear Forces, ovvero forze di taglio femoro-tibiali

La contrazione isolata del quadricipite è il vettore che crea, in entrambi i casi, forze assolutamente deleterie per l'articolazione del ginocchio, soprattutto negli ultimi gradi di estensione (30° -0°), come evidenziato dall'ampia letteratura presente sull'argomento ^(4,5,6).

Seconda parte >>