L’esercizio terapeutico

G. Iolascon

L’esercizio terapeutico

Prescrizione di contrazioni muscolari e di movimenti corporei al fine di

migliorare la funzionalità generale e specifica di un individuo per aiutarlo a meglio rispondere alle esigenze della

vita quotidiana

Finalità dell’esercizio terapeutico

• Migliorare la mobilità

• Migliorare la forza muscolare

• migliorare l’endurance

• Migliorare il fitness cardio-vascolare

• Migliorare la capacità di rilasciamento

• Migliorare la coordinazione

• Migliorare l’esecuzione di specifici compiti

Effetti di un esercizio attivo ritmico

Esercizi per la mobilità

• Mantengono o ripristinano la mobilità dei tessuti molli (muscolo, connettivi, cute)

• Possono essere attivi, attivi-assistiti, passivi; • Possono essere eseguiti attivamente con minima o assente contrazione

muscolare (per es. esercizi pendolari di Codman per la capsulite adesiva);

• Sia gli attivi che gli attivi-assistiti non mantengono né tanto meno incrementano la forza muscolare;

• Non migliorano la coordinazione né la capacità di eseguire compiti specifici;

• Gli attivi e gli a.a. sono controindicati (o almeno devono essere usati con precauzione) in caso di fratture in consolidazione, o con paziente instabile dal punto di vista cardiovascolare

Tipi di esercizi per la mobilità

• Esercizi di range of motion o di flessibilità

• Stretching

• Mobilizzazione articolare e manipolazioni

Flessibilità statica/dinamica

• statica – Il grado in cui un’articolazione può essere mossa

passivamente dai due estremi .

• dinamica – Il grado in cui un’articolazione può essere mossa come

risultato di una contrazione muscolare

Esercizi di rom

Mobilizzazioni articolari

Manipolazioni articolari

Esercizi di rom: entro il rom possibile

Mobilizzazioni articolari: entro il rom fisiologico

Manipolazioni articolari: oltre il rom fisiologico

Esercizi di ROM • Passivi: movimento, entro il rom possibile, prodotto da

una forza esterna, senza contrazione muscolare volontaria; la forza esterna può essere: gravità, una macchina, il terapista, un’altra parte del corpo del paziente

• Attivi: movimento entro il rom possibile, prodotto dalla contrazione attiva dei muscoli che attraversano l’articolazione

• Attivi-assistiti: un tipo di ROM attivo nel quale viene data assistenza da parte di una forza esterna, sia meccanica che manuale, in quanto i motori muscolari deputati richiedono assistenza per completare il ROM.

Indicazioni per gli esercizi passivi di ROM

• Paziente incapace di movimenti attivi (comatosi, paralizzati, allettamento prolungato) o in caso di dolore nell’esercizio attivo (flogosi);

• Mantiene l’integrità articolare e dei tessuti molli • Minimizza gli effetti della formazione di contratture • Mantiene l’elasticità meccanica del muscolo • Migliora la circolazione e la dinamica vascolare • Incrementa il movimento del liquido sinoviale per la nutrizione della

cartilagine • Riduce o inibisce il dolore • Collabora al processo di guarigione dopo un trauma accidentale o

chirurgico • Aiuta a mantenere l’attenzione del paziente sul movimento

Indicazioni per gli esercizi attivi e attivi-assistiti di ROM

• Quando il pz è capace di contrarre attivamente i muscoli e muovere il segmento da trattare

• Stessi scopi di quelli passivi maggiorati dai benefici della contrazione attiva

• Mantiene la fisiologica elasticità e contrattilità dei muscoli • Provvede ad un feedback sensoriale proveniente dai muscoli in

contrazione • Provvede a stimoli positivi per l’integrità dell’osso • Incrementa la circolazione e previene la formazione di trombi • Sviluppa coordinazione e migliora le prestazioni di attività funzionali

Modalità e tempi

• Esercizi da eseguire con lentezza e graduale progressione evitando dolore e lesioni ai tessuti

• Ripetizioni di 3-5 esercizi per 1-2 volte al di per almeno 3 volte a settimana

• Possono essere eseguiti secondi i piani anatomici del ROM oppure secondo pattern combinati di mobilità (simili a quelli delle PNF) o a pattern funzionali (attività della vita quotidiana)

Ausili utilizzati negli esercizi di ROM

• Bastone di legno

• Ruota per la spalla

• Puleggie

• Sospensioni

• Tavole

• Macchine per la cpm

puleggie

puleggie

ruote

Continous Passive Motion

Stretching = stiramento

biomeccanica dei tessuti connettivo-muscolari

• Tessuti visco-elastici – Proprietà elastiche

• Dopo rimosso il carico ritornano a lunghezza normale

– Proprietà plastiche • deformazione permanente

Proprietà viscose Proprietà elastiche

Vis co u s Pro p e r ti e s . P la s ti c S tre tch .

E la s ti c P ro p e r ti e s . E la s ti c S tre tch .

Te n s i l e Fo rce

Te n s i l e Fo rce

Proprietà visco-elastiche

Te n s i l e Fo rce

E la s ti cE le m e n ts

Vis co u sE le m e n ts

Modello unità muscolo-tendinea

• 3 componenti

SEC (series elastic component)

CC (contractile component)

PEC (parallel elastic component)

•Contractile Component (CC)

–Accorciamento attivo del muscolo mediato dalle strutture acto-miosiniche

•Parallel Elastic Component (PEC)

–Parallele agli elementi contrattili del muscolo

–Connettivo epimisiale e perimisiale ed altro connettivo che circonda le fibre muscolari

•Series Elastic Component (SEC)

–in serie con gli elementi contrattili del muscolo

–Si trovano nei cross-bridges tra I filamenti di actina e miosina e i tendini

PEC

CC

SEC

Modello unità muscolo-tendinea

Proprietà visco-elastiche

• Quando un tessuto connettivo è stretchato – Alcune allungamenti si hanno negli elementi elastici ed

altre negli elementi viscosi

– Gli elementi elastici ritornano alla forma originale ma la deformazione plastica degli elementi viscosi persiste

• Dipende dalla durata e dalla quota di forza applicata

Obiettivi di uno stretching

terapeutico di tessuti molli

• Ottenere uno stiramento delle

componenti viscose connettivali e

muscolari che modifichi in maniera

permanente la lunghezza delle stesse:

– Modifiche dei legami tra le macromolecole

(soprattutto collageno)

La estensibilità dei tessuti molli

(connettivale e muscolare)

dipende da:

• Numero e tipologia dei legami tra le

molecole

• Temperatura a cui avviene lo stiramento

• Quantità di apporto ematico del tessuto

stretchato

Miglioramenti della flessibilità

• La temperatura alla quale avviene lo stretching è importante – A 40° si ha il massimo rilasciamento del tessuto connettivale (collageno)

• L’elasticità muscolare dipende dalla saturazione di sangue

• L’aumento di temperatura incrementa la saturazione di sangue del muscolo

• Mantenere la forza di tensione durante il raffreddamento del tessuto incrementa la deformazione plastica

Miglioramenti della flessibilità

– Con l’allungamento del tessuto connettivo, si realizza un certo grado di indebolimento meccanico.

• Una quota di indebolimento dipende da come e quanto il tessuto viene stretchato.

• Forze rilevanti di stretch producono più indebolimenti strutturali

• Basse intensità di forza stretchante minimizzano il deterioramento nella resistenza agli stress tensili

Miglioramenti della flessibilità

Curva carico-deformazione

• Rigidità-Flessibilità

• Yield Point

• Punto di rottura

forza

deformazione

Plastico Elastico

rottura

Yield

Stiffness

Curva carico-deformazione

stretching • Termine generico utilizzato per descrivere ogni manovra

terapeutica di allungamento di una struttura molle patologicamente raccorciata e quindi con la finalità ultima di incrementare il ROM articolare

• Stretching passivo: mentre il paziente è rilasciato, una forza esterna, applicata manualmente o meccanicamente, allunga i tessuti accorciati;

• Inibizione attiva : il paziente collabora nella manovra di stretching con un’inibizione del tono dei muscoli retratti

Procedure pre-stretching

• Tecniche di rilasciamento generale (metodica di

Jacobson)

• Applicazione di calore (esogeno od endogeno)

• Applicazione di freddo (spray raffreddanti)

• Tecniche di massaggio

• Esercizi di warm-up

• Trazione o oscillazione articolare

Stretching passivo • Statico Manuale: applicazione manuale di forza esterna che porta i tessuti ad

allungarsi oltre la lunghezza a riposo; • Deve essere lento e gentile e durare almeno 15-30 secondi, fino a qualche

minuto, e ripetuto diverse volte durante la seduta di esercizio terapeutico • Stretching statico progressivo. Quando si è ottenuto lo stretching ed il

paziente è rilassato nella nuova posizione raggiunta, si applica un’ulteriore stretching per ottenere un nuovo allungamento.

• Stretching ciclico o intermittente. Il tessuto viene stretchato per 5-10 sec a bassa intensità ma ripetutamente .

• Stretching ballistico (alta intensità e durata molto breve), da utilizzare solo in soggetti giovani in un programmi di preparazione per attività sportiva; deve essere evitato in altri casi

• Stretching meccanico (o posizionale passivo): si applica forza esterna di 2-5 kg per 20-30 minuti o anche più a lungo

• Stretching meccanico ciclico:simile in intensità e durata a quello manuale passivo solo che viene utilizzata un apparecchiatura che fornisce una forza ciclica

Inibizione attiva

• Tecnica in cui il paziente rilascia in maniera riflessa il muscolo da allungare prima dello stretching

• Tre tecniche: – contract-relax (hold-relax), – agonist contraction – contract-relax-contract (hold-relax-contract)

tecnica contract-relax

• Il paziente esegue una contrazione isometrica del muscolo accorciato per 5-10 secondi contro una resistenza (la contrazione può essere massimale o sub-massimale)

• Il paziente poi rilascia il muscolo e il terapista passivamente lo allunga fino a raggiungere il rom desiderato;

• La contrazione pre-stretch del muscolo accorciato fa sì che lo stesso muscolo si rilassi come per inibizione autogena

Contrazione agonista

• Si allunga passivamente il muscolo accorciato fino ad una posizione confortevole

• Il paziente quindi esegue una contrazione concentrica (con accorciamento) del muscolo antagonista a quello accorciato con applicazione di una modica resistenza al muscolo in contrazione

• Il muscolo retratto si rilasserà come risultato dell’inibizione reciproca e quindi sarà più facilmente allungabile

• Questa tecnica è particolarmente utile in muscoli accorciati con spasmo o nelle prime fasi di una cicatrizzazione.

Tecnica hold-relax-contract

• Combina l’inibizione autogena e l’inibizione reciproca

• Il paziente esegue una contrazione seguita da fisiologico rilasciamento del muscolo accorciato;

• Quindi esegue una contrazione concentrica del muscolo antagonista a quello accorciato; e muove attivamente l’arto lungo la direzione del rom acquisito.

Esercizio di rinforzo muscolare

Struttura del muscolo

“Bundle-within-a-Bundle”

anatomia

anatomia

Il sarcomero

Scanning EM

1

2

3

4

5

Sliding Filament Theory

1) i filamenti di miosina formano un ponte tra l’actina

2) La Miosina spinge l’actina

3) I ponti si rilasciano 4) Miosina pronta per la

formazione di altri ponti

actina

miosina

Accoppiamento eccitazione-contrazione

• L’intero ciclo dura ~50 ms sebbene le teste di miosina restino attaccate per ~2 ms

• un singolo cross-bridge produce 3-4 pN e si accorcia 10 nm

forza del muscolo

• Tipo di fibre componenti il muscolo • Taglia (cross-sectional area) • Relazione lunghezza-tensione • Reclutamento di unità motorie • Tipo di contrazione muscolare • Velocità di contrazione • Motivazione del soggetto

Organizzazione dei sarcomeri • Il numero dei sarcomeri in serie o

in parallelo aiuterà a determinare le proprietà del muscolo

3 sarcomeri in serie

(alta velocità/unica direzione rom)

3 sarcomeri in parallelo

(generazione di una rilevante forza in una direzione)

1

sarcomero

3 sarcomeri

in serie

3 sarcomeri

in parallelo

Forza 1 N 1 N 3 N

ROM 1 cm 3 cm 1 cm

Tempo 1 sec 1 sec 1 sec

Velocità 1 cm/sec 3 cm/sec 1 cm/sec

Esempio di organizzazione sarcomerica

• Maggiore è la lunghezza tendine-tendine maggiore è il numero dei sarcomeri in serie

• Maggiore è la “physiological cross-sectional area (PCSA)” maggiore è il numero dei sarcomeri in parallelo

Organizzazione del sarcomero

sarcomeri in serie sarcomeri in parallelo

architettura muscolare

Architettura muscolare fusiforme (parallele)

• Le fibre decorrono parallele

• Le fibre generalmente non si estendono per tutta la lunghezza del muscolo

• Il tendine decorre parallelo all’asse lungo del muscolo, le fibre decorrono diagonalmente all’asse (fibre corte)

Architettura muscolare Pennati

Fusiformi vs. Pennati • fusiformi

– vantaggi: I sarcomeri sono in serie in tal modo si incrementa la velocità massima ed il ROM

– svantaggi: relativamente basso numero di sarcomeri paralleli in tal modo la capacità di sviluppare potenza è bassa

• pennati – vantaggi : incremento di sarcomeri

in parallelo, con incremento della PCSA e della capacità di sviluppare potenza

– svantaggi: ridotti sia ROM che velocità di accorciamento

Tipo di fibre muscolari • Caratterizzate istochimicamente • L’innervazione è il primo determinante del tipo di

fibra • Le unità motorie sono composte da fibre omogenee • Tutti i muscolo umani contengono una mescolanza dei

tre tipi generali di fibre – slow twitch (ST, metabolismo ossidativo, rosse, Tipo I) – fast twitch (FTa, metabolismo ossidativo rapido, bianche,

Tipo IIa) – fast twitch (FTb, metabolismo glicolitico, bianche, Tipo IIb)

Caratteristiche della performance di una fibra dipende da:

• Taglia del motoneurone • Quantità di sarcomeri • Ca2+-ATPasi • Miosin-ATPasi • Capacità aerobica (quantità di mitocondri) • Capacità anaerobica (quantità di enzimi

glicolitici)

Motor Unit Recruitment Pattern

Tipi di contrazione muscolare

• isometrica (statica) – sviluppa tensione senza variazione di lunghezza del muscolo

• isotonica – sviluppa tensione con variazione di lunghezza del muscolo

• concentrica – sviluppa tensione durante l’accorciamento del muscolo

• eccentrica – sviluppa tensione durante l’allungamento del muscolo

• isocinetica – la resistenza contro la quale il muscolo combatte varia con il variare della lunghezza dello stesso in modo da assicurare lo sviluppo di una tensione uguale durante tutto l’arco di movimento

Whole

Muscle

Azione muscolare

definizioni

• Forza muscolare: massima forza che il muscolo può sviluppare durante una singola contrazione

• Forza: massa x accelerazione; • Torque: effetto rotazionale di una forza

rispetto ad un asse: forza x braccio del momento di forza (newton x m)

• Lavoro: forza x distanza • Potenza: lavoro / tempo

Componenti della forza muscolare

• Dipendono dall’angolo articolare

large rotary

small stabilizing medium rotary

medium dislocating

Caratteristiche di una performance muscolare

• Numero di fibre muscolari reclutate

• Lunghezza delle fibre

• velocità di accorciamento

• Carico sul muscolo

Forza e sviluppo di potenza dipendono da:

Length-Tension Relationship

Length-Tension Relationship

Adattamento dopo allenamento

• dipendente da adattamenti neurali e fisiologici

• La “specificità di allenamento” determina gli adattamenti

Adattamenti durante un training di rinforzo muscolare

Adattamenti neurali

• Incremento reclutamento unità motorie • Riduzione dell’inibizione neurale del

reclutamento di unità motorie • Riduzione del reclutamento del muscolo

antagonista • Incremento della coordinazione neurale

Adattamenti della fibra muscolare

• Incremento di taglia di entrambi i tipi di fibre – incremento ipertrofia (1º)

– Incremento iperplasia (2º)

– Maggiori nelle FT che nelle ST

• Minima o nessuna variazione nei tipi di fibra

Ruolo del muscolo • primo motore - muscoli principalmente responsabili del

movimento • assistenti motori - muscoli usati solo se richiesta più

forza • agonista - muscoli responsabili del movimento • antagonista - esegue il movimento opposto a quello

dell’agonista • stabilizzatore – attivo in un segmento al fine di

stabilizzare un osso in modo da permettere un movimento in un segmento adiacente

• neutralizzatore - attivo al fine di eliminare un azione articolare indesiderata di un altro muscolo

agonista: deltoide antagonista: latissimus dorsi stabilizzatore: trapezio neutralizzatore: teres minor se il latissimus dorsi è attivo tenderà a ruotare internamente, il teres minor può essere attivato per la sua capacità di extraruotare la spalla

Abduzione della spalla

Rinforzo muscolare

predisposizione genetica

Specificità di training

intensità

riposo

volume

Modalita di training

Esercizio isometrico

Esercizio isotonico

Esercizio isocinetico

Esercizo a catena cinetica chiusa

Esercizio a resistenza variabile

gli esercizi di rinforzo muscolare vanno eseguiti con cautela in caso di

• Flogosi articolare (isometrici); • Recente infarto del miocardio; • Ipertensione non controllata; • Stroke recente (1 settimana); • Chirurgia addominale o ernia • Facile stancabilità (es. sclerosi multipla,

vasculopatia periferica,cardiopatia con rischio di insufficienza)

• Osteoporosi • Artropatie croniche infiammatorie (AR,

polimiosite);

Linee guida generali

• Valutazione della resistenza dinamica • Tecnica RM (ripetition maximum) : 1 RM = massimo

carico sopportato per un x numero di volte • Es. : 10 RM= massimo carico sopportato e sollevato per

10 volte • Es.: 1 RM = massimo carico sopportato e sollevato una

volta sola • 1 RM = massima capacità di sforzo volontario (MCSV)

La prescrizione dell’esercizio di rinforzo

• Iniziare con una resistenza submassimale (pari al 50% della MCSV)

• Progressione graduale verso la MCSV; • Usare frequenza bassa di ripetizioni (non oltre

12-15) per set per 1-3 set di esercizi; • Sedute bi- o trisettimanali; • Esercitare prima i muscoli grandi poi i piccoli; • Evitare l’affaticamento • Evitare la sostituzione nel movimento

Training di resistenza • Caratterizzato da esercizi di alta intensità con alta frequenza

di ripetizioni; • Con questo training si ha un incremento dell’endurance

muscolare locale: • Endurance locale= capacità di uno specifico muscolo di

mantenere un predeterminato livello di output motorio per un periodo di tempo prolungato;

• Endurance generalizzata (o cardiopolmonare):capacità dell’intero organismo di produrre uno sforzo prolungato

Esercizi di rinforzo=esercizi di resistenza Esercizi contro resistenza manuale

• la resistenza viene applicata dal terapista per opporsi sia alla contrazione statica (isometrica) che dinamica (isotonica);

• la direzione della resistenza è direttamente in opposizione al movimento desiderato;

• applicata nella parte distale del segmento mosso dal muscolo da rinforzare;

• in caso di fragilità ossea la resistenza deve essere applicata più vicina all’articolazione;

• 8-10 ripetizioni per set per movimento; • 2-3 ripetizioni del set separate da adeguato

periodo di riposo

Esercizi contro resistenza meccanica

• La resistenza è applicata mediante apparati meccanici o elettrici;

• Permettono una misurazione precisa della resistenza

• È possibile modulare la progressione dello sforzo in maniera precisa;

• Permettono di somministrare resistenze maggiori di quelle che un terapista può esercitare

Esercizio isometrico (o statico)

• La tensione è generata nel muscolo senza visibile movimento articolare o apprezzabile modificazione della lunghezza del muscolo stesso;

• È più efficace quando il muscolo è alla lunghezza di riposo; • È facile da eseguire (richiede poco tempo e nessuna

apparecchiatura); • Gli effetti del rinforzo muscolare non necessariamente si

trasferiscono nelle attività dinamiche (cioè sono angolo articolare -specifiche);

• Non hanno effetto sul training di coordinazione muscolare; • Non causano ipertrofia muscolare;

Esercizio isometrico - Regimi

• Esercizio isometrico massimale breve (Hettinger e Muller): singola contrazione isometrica contro resistenza fissa, tenuta per 5-6 sec, una volta al dì, 5-6 volte a sett; inefficace per incrementare la forza muscolare;

• Esercizio isometrico ripetitivo breve;( Liberson e Asa): 5-10 contrazioni isometriche brevi ma massimali (ognuna tenuta per 6-15 sec) eseguite contro resistenza 5 gg per sett; più efficace della precedente;

• Esercizio isometrico ad angolo multiplo: si eseguono contrazioni isometriche contro resistenza massimale ripetute almeno ogni 20° del ROM (Davies usa 10 set di 10 ripetizioni di contrazioni della durata di 10 sec ogni 10° del ROM).

Esercizio isotonico

• Esercizio dinamico contro resistenza costante ma con velocità non controllata;

• Il termine non è corretto poiché il muscolo non esercita sempre la stessa forza durante tutto il ROM, modificandosi la lunghezza dei bracci di leva;

Esercizio isotonico - Regimi

• Esercizio contro resitenza progressiva (tecnica di De Lorme): – Si determina la 10 RM – Il pz esegue un set di 10 ripetizioni contro una

resistenza pari al 50% della RM; – Quindi un secondo set di 10 ripetizioni al 75%; – Ed un set finale di 10 ripetizioni al 100%; – I 3 set compongono una sessione di esercizi; tra i set vi è

un breve intervallo di riposo; – Ogni settimana un nuovo 10 RM viene determinato via via

che la forza aumenta;

Tecnica di DeLateur • Come la DeLorme • Si aumenta il peso ogni giorno

Tecnica di McMorris e Elkins

Come la Delorme 10 ripetizioni al 25%, 10 al 50%, 10 al 75%, 10 al 100%

Esercizio contro resistenza regressiva Tecnica Oxford di Zinovieff

• È l’inverso della DeLorme

• La resitenza diminuisce appena compare la fatica muscolare;

Esercizio contro resistenza progressiva aggiustabile quotidianamente

Tecnica di Knight

• Si determina la RM (es. 6 RM); • Il pz esegue 10 ripetizioni al 50 %(set 1) , 6 ripetizioni

al 75%(set 2); quanto ripetizioni iriesce a fare al 100% (set 3), in ultimo quante ripetizioni riesce a fare con carico aggiustato (set 4);

• Il numero delle ripetizioni del set 4 costituisce il RM del giorno successivo;

• Il numero ideale di ripetizioni da fare quando si chiede di farne più possibile è di 5-7

Equipaggiamento per gli esercizi isotonici

• Pesi • Ausili di resistenza elastica (tubi, theraband)

• Sistemi di puleggie • Apparecchi meccanici (idraulici) o elettronici

• cicloergometro

Esercizio isocinetico

• Esercizio dinamico eseguito a velocità angolare costante, con resistenza accomodante;

• Utilizza apparecchi elettronici comandati da software;

• Per incrementare la forza sono più utili basse velocità;

• Il paziente viene invitato ad eseguire il movimento alla massima forza e velocità concessa;

• Di solito si usano da 5 a 7 ripetizioni in 3 set

Contrazione concentrica/eccentrica

• Il muscolo genera più tensione durante la contrazione eccentrica;

• In stati di debolezza marcata del muscolo va iniziato il programma di rinforzo con contrazioni eccentriche contro lieve resistenza manuale;

• Quando il muscolo migliora si inizia un programma di contrazioni concentriche contro resistenza manuale

Esercizio pliometrico

• Stretch-Shortening Cycle (SSC): combinazione di un’azione eccentrica seguita da una concentrica

• Le tecniche di training che utilizzano la SSC vengono dette “pliometriche”

• movimenti rapidi e potenti utilizzati per incrementare la reattività del SN;

• Si immagazzina l’energia elastica del muscolo durante lo stretch per poi rilasciarla durante il lavoro concentrico;

• Dipende dalla rapidità della sequenza

• Sviluppano potenza e velocità, ma possono essere causa di lesioni dei tessuti molli (tendini)

Stretch-Shortening Cycle

• Uno stretch rapido seguito da contrazione concentrica causa storaggio di energia nelle strutture elastiche

• Rilascio di energia durante la fase concentrica per produrre più forza che la sola contrazione concentrica

• esempi

– Salto verticale

– Esercizio pliometrico

SEC

CC

PEC

Esercizio isoelastico

Varazioni del numero dei sarcomeri dopo immobilizzazione