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5/10/2018 Valutazione Della Prestazione Del Salto Verticale Con Dinamometro Tri - slidepdf.com
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VALUTAZIONE DELLA PRESTAZIONE DEL SALTO VERTICALE
CON DINAMOMETRO TRI-ASSIALE
1) INTRODUZIONE
2) MATERIALI E METODI
3) LA PEDANA DI FORZA
4) L’ACCELEROMETRO
5) PROTOCOLLI DI VALUTAZIONE (CMJ e RJ)
6) RISULTATI
7) DISCUSSIONI
8) CONCLUSIONI
INTRODUZIONE: L’USO DEI SISTEMI DI VALUTAZIONE
L’utilizzo del salto come test di valutazione è stato proposto già a partire dal 1921
con Sargent Test(1) ,uno dei test più a lungo utilizzati nell’ambito della valutazione
per i mezzi che all’epoca di disponevano. Nel 1938 lo studioso russo Abalakov(2)
introdusse una corda metrica fissata alla cintura del soggetto. Con il tempo
l’elettronica ci ha permesso di osservare molteplici aspetti del movimento
traducendoli in valori numerici ,rendendoli cosi quantificabili e confrontabili,
tramite l’introduzione delle pedane dinamometriche, grazie agli studi di Davies
1968,Cavagna e coll.1972) 3),con queste strumentazioni si è riusciti per la prima
volta ad avere reali informazioni sulle forze di reazione del terreno tramite l’analisi
di processi matematici. Questi processi matematici vennero impiegati da Asmussen
e Petersen 1974 4) per calcolare parametri fondamentali come altezza del salto e
tempo di volo. L’utilizzo di queste strumentazioni è stato sempre accompagnato da
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una ricerca che ha portato alla creazione delle pedane a conduttanza denominate
ergo-jump.(Bosco,1980). Questa tipologia di pedane meno sofisticate possiedono
dei sensori
all’interno, sensibili a pressioni esterne connessi ad un processore. Questo
processore è impostato in modo tala da azionarsi nella fase detta di stacco in cui i
piedi si staccano dalla pedana nella fase del salto, aprendo il circuito. Nella fase di
ricaduta il soggetto ricade sulla pedana determinando la chiusura del circuito il
processore esegue
quindi un calcolo dell’inizio e la fine del segnale elettrico generato dai sensori
, calcolando il tempo di volo. Successivamente processori di calcolo più sofisticati
hanno permesso di ottenere dal tempo di volo anche l’altezza del salto tramite la
quale il professor C.Bosco 1980,1981, 1983(3) ne dimostrò la connessione con
importanti parametri fisiologici del soggetto(Bosco e Komi ,1979 Bosco e
coll.1986,1987,1989). Nonostante ciò il modello del salto come protocollo di
valutazione non è stato del tutto abbandonato ma è stato riproposto e perfezionato
tramite l’utilizzo di pedane dinamometriche o a conduttanza . Il salto è rimasto
nell’arco degli anni la prova per eccellenza per indagare la funzionalità degli arti
inferiori . Oltre ad essere un movimento in cui il soggetto è in grado di sfruttare
tutte le sue capacità neuromuscolari il salto è un movimento fisiologico in cui si
possono sfruttare movimenti isotonici ossia a velocità variabile. Negli ultimi anni
questa tipologia di test sta prendendo sempre più piede sia per la sua praticità sia
perché permette di valutare le condizioni fisiche del soggetto tramite movimenti
fedeli a ciò che avviene in natura. Per questi motivi l’utilizzo di questi strumenti si
sta allargando anche per la valutazione di atleti infortunati in cui bisogna analizzare
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la risposta meccanica degli arti non tramite movimenti isocinetici ossia a velocità
costante ma con movimenti isotonici. Questo tipo di movimenti rispecchiano in
maniera più fedele ciò che avviene durante la gestualità specifica di un atleta ,basti
pensare ad uno sprint o ad un cambio di direzione che richiede un attivazione
neuromuscolare del tutto simile. Attualmente altre tecnologie che sfruttano sistemi
di accelerometria stanno supportando questo tipo di test assieme ad altre tipologie
di test tese ad analizzare i molteplici aspetti del movimento umano, come può
essere un salto, uno sprint, un cambio di direzione, una corsa in linea retta, o lo
spostamento di un sovraccarico. Questa tipologia di strumentazioni sta entrando
sempre più rapidamente nel mercato sportivo inerente alla valutazione della
prestazione al fine di migliorare i metodi e le tecniche da utilizzare per incrementare
sia le capacità coordinative e condizionali del soggetto. Nel seguente studio si
cercherà di comprenderne l’utilizzo ,focalizzando l’attenzione su quelli che sono i
principi fisici che permettono l’utilizzo di questa nuova strumentazione
confrontandola con una strumentazione che è considerata la gold standard per la
valutazione funzionale degli arti inferiori, la piattaforma di forza. Si può infatti
valutare una prestazione diversa traendone conclusioni fisiologiche diverse se
valutiamo lo stesso fenomeno con sistemi differenti, bisogna quindi dedicare
attenzione non solo alla tipologia di test da utilizzare ma anche ai principi fisici che
sono alla base di un certo strumento e che ne hanno portato lo sviluppo pratico.
Bisogna quindi mantenere una certa consapevolezza di quelli che sono i mezzi per
descrivere un fenomeno molto sofisticato come il movimento umano e
comprenderne le potenzialità ma anche i limiti ,al fine di cercare di migliorarne
ulteriormente le applicazioni pratiche.
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MATERIALI E METODI
Il nostro studio è stato effettuato su 10 soggetti maschi non sedentari di età
compresa tra 20-25 anni, del peso di 75-80kg,con altezza di 170-180cm .
Questo gruppo è stato precedentemente istruito sulla tipologia di test da sostenere .
Il movimento da eseguire nel test è stato precedentemente provato senza l’utilizzo
della strumentazione per far prendere ai soggetti una sufficiente dimestichezza con
il movimento richiesto nella prova. Gli strumenti adoperati nell’ambito della
valutazione sono stati: l’accelerometro “Free jump” e la pedana di forza. Questi due
strumenti sfruttano due sistemi di acquisizione differenti e offrono dei rilevamenti
numerici che sono stati messi a confronto simultaneamente ,tramite test di
valutazione ormai validati da lungo tempo dal Prof C.Bosco , il “Counter moviment
jump” (CMJ) ed il Rebound-Jump .Il confronto si basa sull’analisi dei dati offerti dai
due strumenti nello stesso istante dell’esecuzione del test. I parametri analizzati in
tal caso erano l’altezza del salto e il tempo di volo del soggetto dopo stacco da
terra, ed il tempo di contatto dei piedi a terra durante la fase di salto. Per
permettere un rilevamento simultaneo di questi valori ,i soggetti hanno eseguito le
due prove di salto al di sopra della pedana di forza con l’accelerometro posizionato
posteriormente alla stessa altezza della spina iliaca; questo è un fattore importante
da considerare per rendere confrontabili i dati forniti dalle due strumentazioni ,cosa
che non sarebbe stata possibile se i test fossero stati eseguiti in due momenti
distinti . L’accelerometro è stato fissato sul bacino dei soggetti tramite una
particolare cintura in grado di tenerlo saldo al corpo evitando cosi che si muovesse
durante la prova. Trattandosi di uno strumento capace di rilevare tutti gli
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spostamenti a cui è sottoposto non si è dovuto permettere allo strumento di
oscillare durante le prove per non compromettere la corretta esecuzione della
prova. Altre oscillazioni durante la prova potevano essere rilevate dallo strumento
ed i dati potevano essere alterati . La pedana usata simultaneamente
all’accelerometro e stata posizionata a terra connessa ad un pc che permette di
visualizzare istantaneamente l’andamento della forza in modo tale da poter
correggere immediatamente eventuali movimenti scorretti che potevano alterare
l’esecuzione della prova. La prima prova eseguita è stata il CMJ,ossia il salto con
contro movimento; ciascun soggetto ha eseguito tre prove di cui è stata presa
quella con valore migliore. Successivamente è stata eseguita una singola prova di
salti ripetuti Rebound jump per 15 secondi. Un operatore è stato deputato al
controllo della visualizzazione grafica mentre un secondo operatore ha controllato,
in posizione laterale al soggetto testato , la corretta postura delle ginocchia e del
tronco del soggetto le quali dovevano essere conformi al protocollo di Cmj
prosposto da bosco.
Durante l’esecuzione del Cmj e dei salti ripetuti Rebound Jump , il busto doveva
essere mantenuto eretto senza eseguire movimenti di iperflessione in avanti o di
iperestensione. La posizione delle ginocchia sia nel Cmj che ne Rebound Jump
durante la fase di spinta doveva essere mantenuta intorno ai 90°gradi .
ANALISI STATISTICA E VALIDAZIONE DEI DATI
I dati espressi del presente studio sono espressi in media e dev St. Inoltre, per il
confronto tra le medie dei valori delle due strumentazioni è stato utilizzato il T-Test
di Student per valori appaiati a due code. Per la correlazione dei dati tra i due
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strumenti è stato utilizzato l’indice di correlazione di Pearson. Per la significatività
statistica è stato considerato p<0.05
Lo scopo di questo studio è stato quindi non solo realizzare un confronto oggettivo
dei parametri rilevati dalle due strumentazioni ma anche testare l’effettiva validità
dei valori offerti dall’accelerometro, per suggerire eventuali indizi da seguire
durante test di valutazione che riguardano l’analisi della prestazione di un singolo
salto o più salti ripetuti.
FIGURA 1 : IL FREE JUMP CON CINTURA
FIGURA 2 ESEMPIO DI POSIZIONAMENTO POSTERIORE DELL’ACCELEROMETRO ALL’ ALTEZZA DEL BACINO TRAMITE L’APPOSITA CINTURA LA
QUALE DEVE RIMANERE PERFETTAMENTE ADERENTE AL CORPO DEL SOGGETTO PER NON RENDERE LE RILEVAZIONI INFLUENZATE DA ULTERIORI
OSCILLAZIONI DELL’ACCELROMETRO.
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LA PEDANA DI FORZA
La piattaforma di forza utilizzata per tale test consiste in una pedana munita di
quattro celle di carico posizionate al suo interno capaci di registrare una forza di
pressione esterna .Una cella di carico quando subisce una pressione esterna subisce
una deformazione inviando un segnale elettrico che viene elaborato da un software
.Le celle di questa pedana sono in grado di rilevare pressioni esterne e di inviare
segnali elettrici in base all’entità della pressione subita. Più precisamente questa
piattaforma è in grado di registrare la forza di reazione del terreno ad una pressione
esterna tramite un software di calcolo che utilizza un equazione per calcolare il
moto del baricentro ossia:
F m g m a
Dove F rappresenta la forza ,(m) la massa del soggetto,(g) l’accelerazione
gravitazionale ,(a) l’accelerazione del baricentro.
Da questa formula è possibile quindi ricavare l’accelerazione sull’asse verticale in
funzione del tempo:
( )( )
F t mga t
m
L’accelerazione viene quindi adoperata in particolari calcoli integrali che elaborano
la velocità di spostamento in funzione del tempo:
0
( ) ( )
t
v t a t dt
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L’accelerazione viene inoltre inserita in un secondo calcolo integrale dove viene
calcolato lo spostamento lungo l’asse verticale in funzione del tempo:
0
( ) ( )
t
z t v t dt
Queste integrazioni sono state svolte con programma di calcolo Matlab ,ottenendo
l’andamento temporale esatto dell’altezza del baricentro. La pedana fornisce negli
stessi istanti dell’esecuzione del movimento un diagramma che riporta l’andamento
della forza in funzione del tempo .
La frequenza di rilevazioni che la pedana riesce a svolgere ossia il numero di
rilevazioni al secondo si può riportare in Hertz (Hz/sec) ;a differenza della
tradizionale “Force Platform” che esegue campionamenti a 100Hz la piattaforma di
forza esegue campionamenti a 1000Hz .Ciò permette di avere una visione più
dettagliata degli aspetti meccanici che riguardano il movimento. Una frequenza di
campionamento più rapida permette di cogliere istantaneamente molte più fasi del
movimento. Il campionamento si può paragonare ad una macchina fotografica che
esegue un determinato numero di istantanee nell’arco di un tempo. Questa
macchina riuscirà a fotografare molti più momenti se eseguirà ad esempio 1000
scatti al secondo anziché 100. Il software finale di questo strumento permette di
osservare graficamente in tempo reale l’andamento della forza di reazione del
terreno alla pressione esercitata dal soggetto in direzione verticale. L’andamento
della forza espresso in Newton(N) ,viene riportato secondo un diagramma in cui
sull’asse X è riportato il tempo della forza mentre sull’asse Y il livello di forza
espresso durante l’intero arco del movimento.
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FIGURA 3 : ESEMPIO DI RILEVAZIONE GRAFICA DELLA FORZA IN FUNZIONE DEL TEMPO DURANTE PROVA DI SALTO CMJ ,TRAMITE PIATTAFORMA
DI FORZA.
FIGURA 4 IMMAGINE DELLA PIATTAFORMA DI FORZA CON QUATTRO CELLE DI CARICO
MONTATE AL SUO INTERNO.
La pedana offre quindi la possibilità di osservare parametri meccanici del
movimento prima e durante il salto del soggetto, ossia fornisce informazioni su tutta
la storia del movimento permettendoci di avere informazioni meccaniche relative
alla forza espressa dal soggetto prima dell’esecuzione del salto ,cosa che
strumentazioni come l’accelerometro non sono in grado di fornirci
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PROTOCOLLI DI VALUTAZIONE
IL CMJ
Il test eseguito consisteva in una prova di salto già proposta da professor C.Bosco ; il
soggetto partendo da posizione eretta effettua un piegamento delle ginocchia con
angolo al ginocchio di circa 90 gradi, tenendo le mani sui fianchi ed il busto eretto
evitando movimenti di precoce flessione della colonna in avanti .Successivamente
esegue un salto con ricaduta ,con angolo al ginocchio di circa 180 gradi ed i piedi
iperestesi. Durante tale prova il soggetto è in grado di sfruttare il ciclo stiramento
accorciamento del muscolo nel rapido passaggio dalla fase eccentrica a quella
concentrica .Questo movimento permette quindi di sfruttare il riflesso da
stiramento messo in atto dai propriocettori a livello dei fusi neuromuscolari che
intervengono quando le fibre vengono sottoposte ad un rapido stiramento
.L’eccitazione di questi recettori determina una contrazione riflessa tramite un
circuito riflesso spinale. Nel grafico riportato possiamo osservare delle fasi ben
distinte del salto effettuato dal soggetto .La prima fase che si osserva riporta la
semplice forza peso che il soggetto deve esercitare per rimanere in posizione eretta.
Successivamente si nota un andamento della forza al di sotto dello zero che
corrisponde alla fase di piegamento delle ginocchia e quindi della fase eccentrica del
quadricipite .L’andamento al di sotto dello zero della forza rispecchia il lavoro
muscolare negativo inteso come (L= FxS ) ossia Lavoro uguale al prodotto della forza
per spostamento ,in tal caso il centro di gravità si muove verso il basso, la
muscolatura del quadricipite esercita una contrazione eccentrica, la fase eccentrica
finisce nell’istante in cui la velocità passa da valori negativi al valore zero.
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Nell’istante zero il soggetto si trova nella fase di stabilizzazione che precede la fase
di spinta . Successivamente troveremo una fase concentrica al di sopra dello zero
che inizia dal momento in cui il soggetto inizia ad estendere le ginocchia esercitando
un lavoro muscolare positivo in cui il muscolo vince la resistenza esterna da superare
producendo uno spostamento del carico dal basso verso l’alto. La curva che descrive
la fase concentrica termina nell’istante in cui i piedi in posizione iperestesa si
staccano da terra ,da tale momento fino alla ricaduta a terra la pedana non registra
alcun tipo di forza e questa fase sarà definita come tempo di volo. Il tempo di volo
termina nella fase di ricaduta in cui troveremo un livello maggiore di forza esercitata
a terra in virtù della capacità del muscolo di assorbire l’energia cinetica durante la
fase di ricaduta , l’energia cinetica che accumula il soggetto durante la fase di
ricaduta è espressa tramite la formula E=1/2mv2
A metà del tempo di volo il soggetto si trova alla massima altezza(H) che egli riesce a
raggiungere tramite il salto ,mentre il livello maggiore di forza che il soggetto
esprime nella fase concentrica si ha nell’istante in cui inizia ad esprimere forza
durante la fase di piegamento delle ginocchia . Il livello di di velocità massima del
corpo si ha nell’istante immediatamente precedente all’inizio del tempo di volo
prima che il soggetto stacchi le punte dei piedi dalla pedana.
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FIGURA 5 ANALISI GRAFICA DEL CENTRO DI MASSA, ACCELERAZIONE ,VELOCITÀ E POTENZA IN RELAZIONE AL DIAGRAMMA DELLA FORZA
Durante l’esecuzione di tale test bisogna osservare in postazione laterale che il
soggetto durante la fase di piegamento delle ginocchia arrivi ad un angolo al
ginocchio di 90 gradi . Come suggerito da Smidt,(1973) la capacità di esprimere forza
da parte di un soggetto dipende molto dal prodotto della forza esercitata da un
muscolo sulla sua inserzione per il braccio di leva ,il quale varia a seconda
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dell’escursione articolare. Nel caso del ginocchio ad escursioni articolari più ampie di
90 gradi il muscolo sfrutta un braccio di leva più lungo ottenendo cosi una coppia di
forza più elevata.
Pertanto la corretta valutazione della forza deve tenere conto di condizioni di natura
morfologia su cui incide la tipologia del test. A parità di tensione esercitata da due
gruppi muscolari di due soggetti lo sfruttamento di leve più favorevoli da parte di
uno determinerà sempre una maggiore applicazione di forza ma questo non
permetterà di rendere confrontabili i dati . Bisogna inoltre evitare l’utilizzo delle
braccia durante l’esecuzione del test per non renderlo influenzato dalle capacità
coordinative del soggetto. Infatti a parità di forza espressa dagli arti inferiori una
maggiore velocità da parte di un soggetto nel proiettare le braccia verso l’alto e
nell’utilizzare l’energia accumulata nella fase propulsiva determinerebbe un valore
di altezza del salto e di tempo di volo maggiori, sanza però sapere se questo
incremento sia dovuto ad una maggiore espressione di forza da parte delle gambe.
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Un altro aspetto del test su cui bisogna focalizzare l’attenzione è la posizione dei
piedi nella fase di stacco e nella fase di ricaduta . I piedi devono infatti trovarsi in
iperestensione nell’istante in cui ci si sta staccando dalla pedana e nella medesima
posizione devono trovarsi nella fase di ricaduta in cui il soggetto può ammortizzare
leggermente l’impatto con la pedana piegando leggemente le ginocchia per poi
poggiare i talloni a terra. Se il circuito elettrico viene chiuso in maniera diversa da
come lo si è aperto potrebbe verificarsi un alterazione del rilevamento dei tempi di
volo e qundi del conseguente calcolo dell’altezza.
IL REBOUND JUMP (RJ)
Il rebound jump o è una terza tipologia di test che consiste nell’esecuzione di balzi
continui con contro-movimento per una durata variabile di 5 -60 secondi. Nella
prova eseguita è stata scelta la modalità di 5sec . Il metodo proposto dal prof Bosco
da noi utilizzato prevede l’esecuzione dei balzi facendo mantenere al soggetto il
busto eretto e le mani sui fianchi. Per i motivi precedentemente citati l’angolo al
ginocchio deve essere mantenuto sui 90 gradi , secondo Bosco e (coll. 1982 )
Esecuzioni di salto con angoli al ginocchio più ampi determina un miglioramento
del rendimento del 30% rispetto all’utilizzo di angoli più piccoli. Questo rimane un
parametro da non trascurare se si vuole confrontare correttamente i dati tra
soggetti. Può essere d’aiuto in tale prova osservare il numero di salti effettuati dal
soggetto nell’arco del tempo prestabilito in questo caso 15sec. L’utilizzo di angoli
più
ampi al ginocchio determinerà una riduzione del tempo di contatto a terra ed un
maggior numero di salti .Pertanto soggetti di altezza intorno ai 180cm dovranno
eseguire 5salti in 5secondi mentre soggetti di altezza di 170cm o minore potranno
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eseguire anche 6 salti, ovviamente le strumentazioni utilizzate nel confronto
possono rilevare in questa tipologia di test, l’altezza ed i tempi di volo di ciascun
singolo salto (metti grafico rebound.) Una variante di questo test che può essere
introdotta ad un tempo sempre prestabilito come 5secondi può essere il Rebuond
Jump con le ginocchia bloccate o stiffness test. Per stiffnes si intende quel livello di
rigidità che permette all’unità muscolo tendinea (UMT), di assorbire l’energia
elastica .Un aumento della stiffness permette quindi di sfruttare meglio il ciclo
stiramento accorciamento degli arti inferiori . Risulta possibile tramite questa prova
di confrontare l’altezza del salto e tempo di volo di ogni singolo salto con entrambe
le strumentazioni confrontandone i valori.
FIGURA 6 DA BOSCO 1992
L’ACCELEROMETRO
Il Free jump utilizzato, consiste in un accelerometro triassiale che il soggetto può
indossare tramite una cintura aderente collocata all’altezza della spina iliaca, questo
punto di applicazione dello strumento sembra essere il più vicino al baricentro del
soggetto e quindi il più adeguato per permettere allo strumento di eseguire
rilevamenti che seguano il moto di tale punto. L’accelerometro in questo caso si
distingue dalle altre strumentazioni per la sua modalità di utilizzo ,infatti esegue
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delle elaborazioni rimanendo fisso al corpo del soggetto. Il Free jump attua quindi
un calcolo delle accelerazioni sui tre assi a cui è soggetto il baricentro durante il
movimento ;queste accelerazioni si ripercuotono su tre assi ossia quello
longitudinale (X), sagittale (Y) e trasversale (Z)
FIGURA 7 RAFFIGURAZIONE DEI TRE PRINCIPALI ASSI DI SPOSTAMENTO DEL BARICENTRO
La tipologia di test che permette di utilizzare questo strumento è identica a quella
della pedana pur sfruttando sistemi si rilevazione diversi. I dati analizzati
riguardano l’altezza del salto ed il tempo di volo che il software di questo
strumento riesce a riportare in forma numerica ma anche grafica.
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FIGURA : RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLE QUOTE DEI SALTI ,DEI TEMPI DI CONTATTO ,DEI TEMPI DI VOLO E DELL’ACCELERAZIONECALCOLATI DALL’ACCELEROMETRO “FREE- JUMP”
,
L’accelerometro utilizzato permette di misurare le variazioni della velocità del
centro di massa di un soggetto con una frequenza di acquisizione di 200Hz quindi
più lenta di quella della pedana, i dati acquisiti vengono elaborati da un software
applicativo tramite un sistemi wireless senza fili.
Già (Cavagna,1960) intuì l’importanza dell’utilizzo dell’accelerometro nell’analisi di
fenomeni fisiologici legati al movimento. Nel suo studio propose un prototipo di
accelerometro decisamente innovativo per l’epoca, che già forniva un analisi della
locomozione umana. Lo strumento consisteva in tre placche metalliche unite tra
loro ,connesse ad un peso al centro orientato in tre direzioni nello spazio.
Esso permetteva di analizzare l’accelerazione del baricentro ,durante il
cammino, su tre assi :laterale, verticale e longitudinale. Per analizzare questo
movimento Cavangna ed i suoi collaboratori avevano intravisto l’applicazione
dell’accelerometro sulla schiena del soggetto, il più vicino possibile al centro di
gravità del soggetto. Questo sembrava ed è tutt’ora il punto che sembra risentire
meno di quei movimenti aggiuntivi al reale spostamento del baricentro ,che possono
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disturbare l’accuratezza dei rilevamenti. L’interesse verso l’accelerometro come
strumento di analisi del movimento ha interessato diversi studiosi che hanno
cercato di compararlo ad altri sistemi di analisi.
Un recente studio di (Picerno 2010)ha realizzato un interessante confronto tra un
accelerometro munito di giroscopio ed un sistema ti fotogrammetria . Anche in
questo caso si è individuata la zona inferiore della schiena ,a livello di L3 come punto
di applicazione dell’accelerometro. In questo studio si è realizzata una
comparazione dei valori di altezza del salto con CMJ, tramite i due sistemi. Questa
comparazione ha messo in evidenza un altezza di salto sottostimata se venivano
realizzati movimenti di rotazione del tronco ,che risultava poco correlata con i valori
di stereofotogrammetria. La sottostima dell’altezza da parte dell’accelerometro
sembra in tal caso essere dovuta al fatto che l’accelerazione lineare viene scartata
quando il sensore devia il movimento dalla direzione verticale assoluta. Questo
studio ha messo in evidenza come l’altezza di salto stimata con questa tipologia di
sensori sembra non essere un parametro affidabile ,nel caso avvengano rotazioni del
tronco. Gli autori hanno deputato la scarsa affidabilità dei dati all’applicazione
posteriore dell’accelerometro a livello di L3 che sembra risentire di eventuali
movimenti non in linea retta del tronco.
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RISULTATI
I primi dati che sono stati analizzati sono stati quelli della prova di salto CMJ, in cui si
sono confrontati diversi parametri offerti dalle due strumentazioni . L’analisi verte
sul confronto delle quote del salto (H) fornite dai due strumenti e dei tempi di volo
Tv. L’analisi della quota del salto ha mostrato una notevole correlazione tra i valori
riportati dalla pedana e quelli riportati dall’accelerometro .
FIGURA 8 INDICE DI CORRELAZIONE DELLA QUOTA DEL SALTO CONFRONTANTA RISPETTIVAMENTE FRA PEDANA DI FORZA ED ACCELEROMETRO
Anche il confronto tra i tempi di volo comparati tra pedana ed accelerometro ha
mostrato una buona correlazione il procedimento di calcolo del tempo di volo da
parte del free jump riporta un valore che sembra affidabile e che segue un
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andamento lineare con i valori della piattaforma di forza.
FIGURA 9 INDICE DI CORRELAZIONE DEL TEMPO DI VOLO TRA PEDANA ED ACCELEROMETRO
In una seconda osservazione dei valori quella quota del salto riportati dalla pedana e
dall’accelerometro si è evidenziata una sovrastima dei valori dell’altezza
dell’accelerometro rispetto a quelli della pedana che risultano più bassi. Tuttavia i
parametri relativi al tempo di volo (Tv) e quota del salto (H) sembrano essere
affidabili per essere utilizzati come analisi del salto:
FIGURA 10 CONFRONTO DEI RAPPORTI TRA ALTEZZE E TEMPI DI VOLO RISPETTIVAMENTE TRA PEDANA ED ACCELEROMETRO IL RAPPORTO FRA IL
TEMPO DI VOLO TV DELLE DUE STRUMENTAZIONI RISULTA ALTAMENTE CORRELATO ,COME L’ALTEZZA , LEGGERMENTE SOVRASTIMATA
DALL’ACCELEROMETRO.
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Un analisi sulla prova di salti ripetuti Rebound Jump ha messo a confronto tre
diversi parametri rilevati dai due strumenti ossia : il tempo di volo dei salti Tv ,la
quota dei salti (H) ,il tempo di contatto (Tc) a terra.
Un primo confronto di questi dati ha messo in evidenza una notevole correlazione
tra i tempi di volo Tv della pedana e quelli dell’accelerometro e tra la quota dei salti
tra pedana ed accelerometro: bisogna sempre sottolineare comunque che anche in
tal caso la quota di salto risulta sempre sovrastimata rispetto a quella della pedana.
FIGURA 11 INDICE DI CORRELAZIONE TRA LE QUOTE DI SALTO DELLA PEDANA E DEL FREE JUMP SU PROVA DI SALTI RIPETUTI REBOUND JUMP.
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FIGURA 12 INDICE DI CORRELAZIONE DEL TEMPO DI VOLO TRA PEDANA E ACCELEROMETRO
Una correlazione invece modesta si è potuta osservare tra i tempi di contatto (Tc) di
Ciò che risulta invece modestamente correlato è il rapporto fra i tempi di contatto a
terra Tc delle due strumentazioni, da questo test emerge la scarsa linearità del
tempo di contatto dell’accelerometro con quello della pedana.
Figura 13 modesto
indice di correlazione del tempo di contatto tc tra pedana ed accelerometro.
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Un ultima analisi di questo test ci suggerisce come l’accelerometro metta in atto un
buon sistema di calcolo della quota del salto e del tempo di volo ma non del tempo
di contatto. Successivamente a questa analisi si è cercato di fornire delle spiegazioni
scientifiche sui fattori che possano aver determinato una sovrastima dell’altezza da
parte dell’accelerometro.
Le due ipotesi possibili che possono aver determinato un aumento dei valori
dell’altezza da parte dell’accelerometro possono riguardare la tipologia di calcolo
che il software dell’accelerometro utilizza per calcolare l’altezza e i fattori
biomeccanici che possono avere influenzato l’elaborazione dei dati da parte dello
strumento.
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DISCUSSIONI
Nell’analisi dei dati precedenti si è focalizzata l’attenzione non solo sulla buona
correlazione della quota del salto e del tempo di volo rilevati dai due strumenti ma
anche sulla sovrastima dell’altezza da parte dell’accelerometro ,essa può essere
attribuita a diversi fattori dovuti a principi fisici che sfrutta questo strumento per
calcolare l’altezza del salto. Alcune strumentazioni come le pedane a conduttanza
utilizzano il tempo di volo per calcolare l’altezza del salto ,questo tipo di calcolo è
naturalmente un approssimazione dell’ideale moto parabolico in cui il moto del
baricentro del soggetto rispecchierebbe quello di un corpo rigido. Tenendo conto
che nella realtà il corpo umano è un sistema articolato e non rigido il calcolo
dell’altezza del salto che sfrutta il tempo di volo utilizzerà dei coefficienti per
approssimare il moto parabolico. La pedana di forza come già detto,registrando la
forza di reazione del terreno ad una pressione esterna del soggetto utilizza un
equazione diversa che riporta il moto del baricentro ossia : F m g m a
Da questa formula il software di calcolo sfrutta l’accelerazione per ottenere
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l’accelerazione
sull’asse verticale in funzione del tempo.
L’accelerazione viene quindi adoperata in particolari calcoli integrali che elaborano
la velocità di spostamento in funzione del tempo e lo spostamento lungo l’asse
verticale, in funzione del tempo.
Utilizzando l’accelerometro si potrebbero applicare gli stessi integrali per il calcolo
dell’altezza ma la differenza fondamentale di questo strumento consiste nel fatto
che l’accelerazione rilevata non è quella del baricentro ma quella di un punto del
corpo che sia più vicino possibile a quello del baricentro di un soggetto ,ossia il
bacino. Questa risulta come un approssimazione in quanto il baricentro non ha sede
fissa durante tutto l’arco del movimento e questo può rendere lo strumento
soggetto a sovrastimare l’altezza del salto, in quanto non riesce a captare tutti gli
spostamenti del baricentro che si muove durante il salto mentre l’accelerometro
rimane in sede fissa.
Dato che l’accelerometro è posizionato su un approssimativo baricentro come può
essere il bacino ,esso può rilevare un altezza superiore dovuta ad un movimento
precoce di estensione della schiena ,prima che avvenga l’estensione delle ginocchia
.Questo movimento di estensione precoce ,che si manifesta spesso nelle prove di
salto ,determina un accelerazione aggiuntiva che viene rilevata dall’accelerometro,
alterandone il calcolo dell’altezza. L’estensione della schiena non influenza il calcolo
dell’altezza da parte della pedana ,la quale sfrutta le forze di pressione del piede
che esercita a terra .L’accelerometro non potendo sfruttare gli stessi parametri della
pedana risulta essere influenzato da questo tipo di movimento. La scarsa
correlazione osservata fra i tempi di contatto Tc della pedana e quelli
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dell’accelerometro può essere attribuita a delle alterazioni del calcolo del Tc da
parte di quest’ultimo. La fase di impatto del piede a terra crea delle forze di
reazione del terreno che determinano oscillazioni del baricentro che influenzano la
strumentazione nel calcolare il tempo di contatto.
CONCLUSIONI
Questo tipo di confronto ha messo in evidenza come l’accelerometro sia uno
strumento affidabile per essere utilizzato in valutazioni di tipo cinematico ma
presenta dei limiti per quanto riguarda il calcolo del tempo di contatto Tc che non
risulta essere un parametro affidabile ai fini di una valutazione funzionale che sia
confrontabile .Il Tempo di contatto Tc potrebbe subire ulteriori alterazioni in test di
valutazione che riguardano la Stiffness ossia test in cui il soggetto esegue dei salti
sfruttando prevalentemente l’impatto dell’avampiede con il terreno per ottenere
propulsione ,il che determina un incremento delle forze di reazione del terreno che
possono influenzare la strumentazione. L’altezza del salto risulta essere un
parametro utilizzabile per testare le capacità fisiche di un soggetto ,che risulta
essere correlato con i valori della piattaforma di forza, destando attenzione alla
sovrastima dell’altezza.
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