Allenamento e biomeccanica di corsa

Tra le varie discipline sportive, statisticamente la corsa appare uno degli sport con il tasso di infortuni tra i più elevati (Van Gent et al. 2007) ed il trend prospettico indica che il fenomeno ha la tendenza ad aumentare nel tempo, nonostante le aziende produttrici di scarpe da running vogliano convincerci che i loro prodotti possano impedire l’insorgere di tendiniti o patologie più gravi.

Negli ultimi anni, con l’obiettivo di ridurre gli infortuni ed aumentare la performance, la ricerca scientifica si è concentrata sugli effetti, a livello delle strutture tendinee, cartilaginee e muscolari, delle forze applicate durante la corsa (Crowell et al. 2010; Milner et al. 2006). Il dato emerso imputa ad una tecnica di corsa approssimativa, in cui l’appoggio del piede avviene di tallone (heel strike), la causa principale di infortuni a tendini, ginocchia, articolazione cox-femorale e schiena (Heiderscheit et al. 2011; Almeida et al. 2015; Lieberman et al. 2010). Considerando che circa il 96% dei podisti amatori (Almeida, Saragiotto et al. 2015; Bertelsen et al. 2013) ha una tendenza a correre con l’appoggio di tallone, il problema è tutt’altro che trascurabile.

La corsa heel strike, come si vede nella figura sopra, produce un picco di forza verso l’alto contrariamente ad una corsa mediale, in cui c’è una componente di forza orizzontale più grande . Essa è una conseguenza dell’abitudine di indossare calzature inadatte che non permettono al piede di muoversi secondo la sua anatomia. Osservando dei bambini correre scalzi, o imponendo ad un adulto la corsa a piedi nudi, osserviamo immediatamente come l’appoggio si sposta medialmente (McCallion et al. 2014; Lieberman et al. 2010). Gillnov e collaboratori (2015) hanno hanno eseguito un piccolo esperimento molto interessante.

Hanno reclutato un gruppo di podisti esperti e li hanno fatti correre in due condizioni differenti: con calzature protettive o con calzature minimaliste (drop zero e spessore della suola ridotto). E’ risultato che l’87% di loro correva di tallone (heel strike) quando indossava le scarpe tradizionali mentre il 67% assumeva un appoggio mediale con le calzature minimali. E’ bene precisare che non basta indossare un paio di scarpe per migliorare la tecnica di corsa, esse sono solo uno strumento che sprona al cambiamento. Tuttavia se non c’è a monte una metodologia ed una propedeutica ben congegnata l’utilizzo delle calzature minimali può aumentare il rischio di infortuni, anziché ridurli (Salzler et al. 2016; Salzler et al. 2012). Come scritto più sotto gli adattamenti anatomico-fisiologici derivanti da un modello biomeccanico consolidato non possono essere corretti in un breve lasso di tempo.

La pulizia del gesto tecnico non è solo una misura preventiva che permette di non incorrere in infortuni più o meno gravi, ma anche una questione di rendimento meccanico della “macchina” uomo. Il costo energetico della corsa rappresenta uno dei parametri che maggiormente incidono nel differenziare i podisti veloci da quelli lenti. In biomeccanica il costo energetico (CE) rappresenta la quantità di energia necessaria per percorrere una distanza unitaria. Il CE fornisce indicazioni sulle capacità prestative dell’atleta in quanto, a parità di potenza metabolica (consumo di ossigeno), più piccolo è il suo valore e maggiore risulta la potenza meccanica sviluppata (Di Prampero 1985).

Al concetto di CE è associato quello di rendimento che indica la percentuale di energia spesa che viene effettivamente trasformata in lavoro meccanico esterno, ovvero movimento. Il rendimento è il rapporto tra l’energia meccanica espressa e lapotenza metabolica impiegata (VO2). Il rendimento della locomozione umana su terra oscilla tra il 20% ed il 30%. Siamo macchine estremamente dispendiose! Senza entrare nei dettagli della spesa metabolica per capire perché solo il 30% dell’energia metabolica si trasformi in potenza effettiva bisogna ricordare che essa è impiegata per vincere la resistenza dell’aria, della forza di gravità, delle forze inerziali, dell’attrito, ma soprattutto per vincere le forze interne come le contrazioni muscolari per mantenere la postura, l’attività cardiaca e dei muscoli respiratori, le resistenze al movimento degli arti e le altre attività metaboliche.

L’unità di misura del lavoro è il joule (1J = lavoro svolto quando il punto di applicazione della forza di un N è spostato di 1 metro lungo la direzione della forza = 1 Newton * 1 metro ). Il CE viene espresso generalmente in kJ/km. Poiché 4.185 kJ equivalgono a 1 kcal e 1 litro di ossigeno consumato nell’organismo umano sviluppa circa 5 kcal o 20.92 kJ, il CE può essere espresso anche come consumo di ossigeno o kcal per distanza unitaria (litri di O2/km). Per confrontare soggetti di taglia differente, inoltre, è necessario normalizzare il CE per la dimensione corporea (peso corporeo) e quindi generalmente il CE si esprime come ml O₂*kg^-1 *km^-1 . Il CE della corsa è espresso come il rapporto tra la potenza metabolica Ė (ml O₂*kg^-1 *min^-1 ) e velocità v (m ⋅ sec^-1  ).

Rielaborando l’equazione otteniamo che la velocità è v =Ė/ CE, quindi a parità si potenza metabolica erogata andrà più veloce l’atleta con un CE inferiore. Uno studio storico (Sjodin e Svedenhag 1985), effettuato su 35 maratoneti di diversa qualificazione, ha evidenziano come la differenza di spesa energetica causata dal differente livello tecnico, tra il peggiore ed il migliore, possa incidere sul tempo finale per una percentuale attorno al 45%!

Questo fatto dovrebbe darci un’idea del perché la tecnica di corsa sia così importante. Diversi studi hanno messo in evidenza come il CE sia un predittore della performance più affidabile  rispetto al VO_2max  solitamente usato (Daniels 1985; Costill et al. 1973; Heise et al. 2001). Molti atleti (e purtroppo molti sedicenti tecnici) credono che le capacità motorie siano poco allenabili al di fuori delle fasce sensibili per l’apprendimento. I fatti (Barnes & Kilding et al. 2015; Darrell et al. 2016; Jones & Carter 2000)  smentiscono questo assunto, più legato a preconcetti non scientifici e scarsa volontà di adoperarsi per attuare il cambiamento.

La convinzione che si stia “perdendo” tempo curando la tecnica, quando si potrebbe investirlo massacrandosi di ripetute è ancora molto radicata. Certo è che variare schemi motori consolidati negli anni richiede molto impegno, molto tempo e tecnici preparati che sanno come intervenire. Secondo Jones (2006) la differenza, a livello tecnico, tra podisti amatori e Elite di levatura mondiale, va ricercata in un training tecnico che raggiunge il culmine dopo 9 anni! Il miglioramento tecnico è un processo che non ha mai termine, tuttavia già interventi di durata semestrale hanno un enorme impatto sul CE e sulla prevenzione degli infortuni. La misura del CE viene eseguita solitamente in laboratorio misurando, con un metabolimetro, il VO₂ in relazione ad un’intensità (velocità) stazionaria, solitamente mantenuta per 6’, al di sotto della soglia del lattato, questo perché, seppur possibile, è difficile misurare direttamente le componenti energetiche anaerobiche.

I protocolli utilizzati sono il test ad onda quadra in cui si fa correre l’atleta ad una determinata velocità dall’inizio del test, oppure il test trapezoide in cui l’intensità desiderata è raggiunta in steps progressivi. E’ importante considerare il VO₂ netto quindi “depurato” dal consumo basale. Fatta questa doverosa digressione per capire come si misura il CE in laboratorio quello che è un dato certo ed acquisito è che, pur non misurando il nostro consumo metabolico, la tecnica corretta di corsa ha un’enorme impatto sulla riduzione degli infortuni e sulla prestazione.

Quali sono i motivi che portano i podisti ad avere una corsa biomeccanicamente scorretta? L’appoggio del piede costituisce l’atto finale di una catena cinetica che deve spostare un baricentro. Ragionando in termini squisitamente fisici quello che facciamo correndo è traslare un centro di massa da un punto A ad un punto B. Nel corpo umano il centro di massa, o baricentro, si trova circa all’altezza dell’ombelico.

C’è un altro parametro molto importante da considerare quando si parla delle forze in gioco durante la corsa ed è la forza di gravità che “tira” il baricentro verso il terreno. La forza di gravità ci può essere più o meno amica in base a come utilizziamo il baricentro. I neonati imparano prima a correre che a camminare poiché, non avendo una grande forza muscolare, sbilanciano in avanti il baricentro lasciando che le gambe seguano.

E’ buffo vedere come nei primi tentativi l’unico modo che hanno per fermarsi è buttarsi a terra, non avendo ancora maturato il controllo motorio e la forza per arretrare il baricentro. In uno studio molto interessante (Kanstad & Kononoff, 2015) da titolo esplicativo: “Gravity-driven horizontal locomotion: theory and experiment”, gli autori mostrano come la corsa possa essere interpretata come una serie di sbilanciamenti in avanti anziché, come è sempre stato pensato, assimilarla ad una palla che rimbalza.

Tra le altre cose è dimostrato che la riduzione delle oscillazioni verticali è associata con un miglior CE (Slawinski & Billat 2014; Halvorsen et al. 2012), quindi una corsa meno “rimbalzata” ha sicuramente una ricaduta positiva sulla prestazione. Almeida e collaboratori (2015) hanno mostrato come nell’appoggio heel strike (tallone) la componente verticale della forza reattiva del terreno (Ground Reaction Force) sia maggiore rispetto a quella profusa con una corsa con appoggio mediale, a testimonianza di uno “spreco” di energia utile all’avanzamento orizzontale del corpo.

Tornando all’uso corretto del baricentro, l’ipotesi di Kanstad è che la forza di gravità possa essere sfruttata generando un momento angolare su un fulcro costituito dal piede di appoggio. In questo modo parte dell’energia utilizzata per l’avanzamento deriverebbe dalla “caduta” in avanti del baricentro. Secondo il modello proposto l’energia derivante dal momento angolare generato dalla forza peso ammonta ad oltre il 10%!

Nel loro studio Kanstad & Kononoff  hanno determinato, in termini matematici, il “guadagno” ottenuto aumentando l’angolo costituito dal corpo rispetto al terreno mentre si corre. Nella figura sottostante sono mostrati il modello “classico” di corsa, in cui c’è un appoggio del piede di spinta avanzato rispetto al baricentro ed il modello proposto dagli autori in cui si utilizza lo “sbilanciamento” in avanti del baricentro con la gamba di appoggio sotto allo stesso. Nell’ultima immagine è possibile apprezzare le forze in gioco.

Da quanto detto capiamo come nella corsa con appoggio di heel strike (tallone) il baricentro resti arretrato rispetto alla gamba propulsiva facendo si che la forza di gravità sia “nemica” del movimento e costringendo la muscolatura anteriore della coscia a “tirare” letteralmente il baricentro sopra la leva di spinta. Le prime esercitazioni per migliorare la tecnica di corsa devono essere indirizzate a percepire la posizione del baricentro, non basta buttarsi in avanti per correre bene, è necessario sviluppare una senso-percezione rifelssa dell’attivazione muscolare, che dia una esatta misura della posizione del baricentro.

Un’esercitazione correttiva molto semplice è indicata da Vernillo e collaboratori (2016) i quali hanno mostrato come la corsa in salita porti naturalmente ad aumentare l’inclinazione del busto, la cadenza del passo e ad avere un appoggio di avampiede. Come più volte ribadito non basta correre in salita, è indispensabile avere un atteggiamento di ascolto verso i feedback inviati dai propriocettori muscolo-tendinei e vestibolari da integrare nello schema motorio che si va sviluppando. Saranno proprio quelle sensazioni che devono essere ritrovate quando poi si correrà in piano. In uno studio molto interessante Teng & Powers (2015) hanno rilevato come l’aumento dell’inclinazione del busto porti ad avere un minor carico sulle ginocchia, tendini achillei e muscolatura plantare. Un altro problema che riguarda i podisti è l’eccessiva rigidità della zona pelvica e cox-femorale.

Il baricentro si sposta efficientemente se accompagnato da un corretto utilizzo della muscolatura pelvica e dell’articolazione cox-femorale, in caso contrario la corsa apparirà “legnosa” e poco fluida. L’allenamento mirato sulla zona pelvica, ad esempio con degli opportuni adattamenti degli esercizi di Kegel e la cura della mobilità dell’articolazione cox-femorale, garantiscono risultati molto positivi. Il terzo punto su cui focalizzare l’attenzione è l’uso delle braccia le quali, oltre a costituire un pacemaker per la frequenza di passo, servono a controbilanciare il movimento delle gambe (Pontzer et al. 2009).

Le braccia giocano un ruolo attivo e si devono muovere sull’asse sagittale (avanti ed indietro) e non sull’asse frontale (evitando quindi di rotazioni sul busto). Arellano & Kram (2014) hanno svolto uno studio molto interessante per dimostrare il contributo positivo dell’uso corretto delle braccia sulla corsa. Nel loro esperimento hanno fatto correre dei soggetti in quattro condizioni diverse (normale, mani dietro la schiena, mani sul petto e mani sulla testa), misurando la potenza metabolica, il RER ed altri parametri come la rotazione pelvica e delle spalle.

Come mostrato nella tabella sopra, il costo metabolico era maggiore del 3%, 9% e 13% rispettivamente per la corsa con le mani dietro, sul petto e sopra la testa. Allo stesso modo veniva accentuata la rotazione delle anche e del busto rispetto al piano sagitale. Molto spesso la causa del movimento disordinato delle braccia deriva da un core non opportunamente allenato. Lo sviluppo della forza sulla muscolatura del core e di quella posteriore delle gambe (glutei e bicipiti femorali), sono imprescindibili per mettere in atto gli aggiustamenti richiesti da una corsa efficiente (Rivera, 2016). L’ampiezza e la frequenza (cadenza) del passo sono altri due dei parametri su cui la ricerca si è molto concentrata.

In uno studio significativo sull’utilità di manipolare la frequenza di passo (Darrell et al. 2016) gli autori hanno mostrato come l’aumento della frequenza di passo tra il 10 ed il 15% rispetto a quella usualmente mantenuta da podisti heel strike (tallonatori), li portava ad ottenere un appoggio di avampiede ed un miglior controllo del baricentro, come mostrato nelle due immagini sotto riportate.

Come è possibile osservare nella tabella seguente la cadenza passava da una media di 165 passi al minuto ad una media di 181 passi (con l’aumento del 10%) e 189 passi (con l’aumento del 15%) rispettivamente. In corrispondenza dell’aumento di cadenza si è osservata anche una minor flessione dorsale del piede, altra caratteristica positiva nella costruzione di una corretta tecnica di corsa e causa di infiammazioni tibiali.

’ultimo punto riguarda la cura della muscolatura del piede. Nel piede sono presenti ben 26 ossa, 33 articolazioni, 20 muscoli e 114 legamenti. La struttura dell’arco plantare è fatta per restituire l’energia elastica immagazzinata nell’impatto sul terreno. Ciò avviene quando la corsa è di avampiede  ma soprattutto quando a questa complessa struttura è dato modo di lavorare correttamente. L’abitudine ad indossare calzature con suola rigida, con differenziale tra tacco e punta (in gergo drop), strette in punta, unita alla disabitudine a camminare scalzi hanno atrofizzato, funzionalmente e meccanicamente, il piede.

E’ indispensabile accompagnare le esercitazioni tecniche di corsa ad una mirata ginnastica della muscolatura del piede per evitare l’insorgere di infiammazioni da sovraccarico. Muscoli che per anni non hanno mai lavorato non si può pretendere che improvvisamente siano efficienti. Lo stesso dicasi per il tendine achilleo che a causa dell’alto drop negli anni riduce la propria lunghezza predisponendolo all’infiammazione qualora si passi ad un differenziale pari a zero. Fasciti e tendiniti sono, la maggior parte delle volte, una conseguenza di quanto sopra scritto.

L’allenamento della muscolatura del piede è talmente importante che alcuni ricercatori (McKeon et al. 2015) l’hanno definito “core foot training”. Mahieu e collaboratori hanno dimostrato come la debolezza della muscolatura dell’arco plantare possa essere causa di infiammazione al tendine di achille. Oltre a “riattivare” la funzionalità della muscolatura del piede con esercitazioni ad hoc l’ultimo tassello per costruire un modello di corsa efficace è l’allenamento della reattività, ovvero abbreviare il tempo di contatto a terra ad ogni passo. Pinnington & Dawson (2001) hanno studiato il problema facendo correre dei podisti su diverse superfici (rigide o sabbiose) misurando il CE e constatando come esso aumenti in relazione al tempo di contatto a terra.

Lejeune e collaboratori (1998) hanno mostrato come ciò sia da imputare ad un maggiore lavoro meccanico ed una diversa attivazione muscolare. Gli allenamenti pliometrici hanno lo scopo di migliorare la stiffness, ovvero il ciclo stiramento/contrazione (stretch–shortening cycle o SSC) che caratterizza la corsa. Abe e collaboratori (2007) hanno mostrato come il decremento della prestazione sia, in parte, causato proprio da un detrimento dell’SSC. Già Noakes (2002) aveva ipotizzato che una delle cause del peggioramento del CE nel finale di corse prolungate era da imputare ad un danneggiamento della titina, una proteina contenuta nei sarcomeri ed ha il compito di mantenerli alla loro lunghezza fisiologica.

In uno studio Turner e collaboratori (2003) hanno dimostrato che l’allenamento pliometrico riduce il CE. Alle medesime conclusioni sono arrivati diversi autori (Spurrs et al. 2003; Saunders et al. 2006; Pellegrino et al. 2016). Quando si parla di ciclo stiramento/contrazione o SSC occorre ricordare che la componente neuromuscolare ha una grande rilevanza e che la pre-attivazione nervosa gioca un ruolo molto importante, per questo motivo l’allenamento delle capacità coordinative, ad esempio con la speed ladder, permette di associare alla “piccola” pliometria indirizzata ai muscoli del piede un allenamento sulla componente di controllo centrale.

In pratica cosa fare?

Proviamo ora a sintetizzare in indicazioni pratiche quanto la ricerca scientifica e le prove sul campo hanno mostrato essere positivo per avere una corsa più efficiente. Ricordiamoci sempre che la correzione o il perfezionamento di uno schema motorio richiede diverso tempo e applicazione costante, quindi chi crede che con un paio di esercizi, svolti svogliatamente prima di correre possa ottenere risultati ha perso tempo nella lettura. Vediamo su cosa concentrare l’allenamento, in questa fase di ripresa dell’attività, per migliorare la biomeccanica di corsa.

1. Allenamento alla percezione del baricentro;
2. Allenamento del core;
3. Allenamento per aumentare la frequenza di passo (cadence);
4. Allenamento pelvico;
5. Allenamento della mobilità cox-femorale;
6. Allenamento della muscolatura del piede;
7. Allenamento del movimento delle braccia
8. Allenamento della reattività muscolare degli arti inferiori e dei piedi (pliometria e coordinazione).

La specificazione di cosa fare esattamente per ogni punto fa parte delle competenze che, a mio modo di vedere, sono imprescindibili per un preparatore atletico che segue il podismo.

Fonte: cristianocaporali.com