L’allenamento del quadricipite efficace nel dolore femoro-rotuleo

Redatrice principaleStacy Schiurring sulla base del corso di Claire Robertson

Contributori principaliStacy Schiurring, Jess Bell e Kim Jackson

Introduzione(edit | edit source)

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La ricerca delle cause del dolore femoro-rotuleo è in corso da decenni. Ripercorrendo la storia della medicina riabilitativa, negli anni ’90-2000 si riteneva che i deficit del vasto mediale obliquo (VMO) del quadricipite portassero al dolore femoro-rotuleo. Tuttavia, le prime ricerche spesso utilizzavano cadaveri piuttosto che soggetti vivi. Ciò significa che i dati avevano un’applicabilità e una validità esterna limitate. Più recentemente, la ricerca sta utilizzando l’elettromiografia (EMG) del VMO in modo isolato. Sebbene lo studio del VMO in modo isolato non sia del tutto privo di utilità, limita l’applicazione dei risultati della ricerca nella pratica clinica.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno cercato di individuare una causa più olistica del dolore femoro-rotuleo a monte e a valle della catena cinetica.

Sebbene esistano numerose ricerche sul quadricipite, in particolare sul VMO, esse non dimostrano che il quadricipite sia il problema o la causa più probabile del dolore femoro-rotuleo. Tuttavia, indicano un modo per prevedere quali pazienti in riabilitazione avranno un dolore femoro-rotuleo legato al VMO.(1)

Biomeccanica dell’articolazione femoro-rotulea( modifica | fonte edit )

Per una panoramica sull’articolazione femoro-rotulea, si prega di consultare questo articolo.

Cinematica articolare( modifica | modifica fonte )

La rotula svolge diverse funzioni meccaniche:(2)

  • Collega i muscoli responsabili dell’estensione del ginocchio alla tibia
  • Contribuisce all’estensione del ginocchio trasferendo la forza del muscolo quadricipite alla tibia attraverso il tendine rotuleo, come una puleggia meccanica(3)(2)
  • Modifica la direzione della forza del quadricipite per l’intera escursione di movimento (ROM) del ginocchio(2)

Panoramica della cinematica femoro-rotulea

  • In estensione completa del ginocchio, la rotula si trova sopra il solco trocleare del femore. Una parte della sua superficie articolare è in contatto con le faccette laterali distali. La rotula fornisce circa il 30% del momento meccanico (torque) totale di estensione del ginocchio in estensione completa del ginocchio.(2)
  • Durante la flessione del ginocchio, il tendine rotuleo tira la rotula nel solco trocleare, provocando una leggera traslazione mediale.(3)
  • A circa 30° di flessione del ginocchio, le faccette mediali entrano in contatto nel solco trocleare. La flessione della rotula aumenta con la flessione del ginocchio. Con l’aumento della flessione del ginocchio, si assiste a una crescente traslazione laterale della rotula e a un’inclinazione laterale dopo un movimento iniziale in direzione mediale.(3)
  • Dopo 45° di flessione del ginocchio, la rotula si sposta lentamente in rotazione mediale.(3)
  • In flessione del ginocchio superiore ai 90°, il contatto avviene a livello della metà prossimale delle faccette mediali e laterali.(3) La rotula fornisce circa il 13% del momento meccanico (torque) di estensione totale del ginocchio tra 90° e 120° di flessione del ginocchio.(2)

Nei movimenti in catena cinetica aperta, la rotula segue il percorso della tibia grazie all’inserzione del tendine rotuleo sul tubercolo tibiale. La rotula scorre inferiormente durante la flessione del ginocchio e superiormente durante l’estensione del ginocchio. Con un set del quadricipite, la rotula dovrebbe spostarsi di circa 10 mm verso l’alto. Con la flessione del ginocchio, lo schema complessivo dell’area di contatto rotuleo aumenta e serve a distribuire le forze articolari su una superficie più ampia. Questo riduce la probabilità di lesioni dovute a forze di compressione elevate e ripetitive.(2)

La rotula segue anche il percorso laterale-mediale-laterale durante la flessione del ginocchio. La rotula si sposta di circa 3 mm in ciascuna direzione durante lo spostamento mediale e laterale. Quando il ginocchio si flette, la rotula scorre medialmente e si centra nel solco trocleare. Durante l’estensione del ginocchio da 45° a 0°, la rotula si inclina medialmente. A circa 30° di flessione, la rotula scorre indietro lateralmente e mantiene questa posizione per la restante flessione del ginocchio. Il movimento è stato descritto come un “modello a curva C”.(2)

Nei movimenti in catena cinetica chiusa, la rotula rimane relativamente in un punto all’interno del tendine del quadricipite; ciò significa che il femore si muove sulla rotula.

Il video opzionale di 11 minuti nella sezione delle risorse fornisce una revisione più dettagliata degli esercizi in catena cinetica aperta rispetto a quelli in catena chiusa.

Controllo del quadricipite e della rotula( modifica | fonte di modifica )

I seguenti articoli forniscono una panoramica del muscolo quadricipite: (1) retto femorale, (2) vasto laterale (VL), (3) vasto mediale (VM) e (4) vasto intermedio.

Inibizione del VMO( modifica | fonte di modifica )

Il VMO è stato oggetto di numerose ricerche in relazione al dolore femoro-rotuleo. Esistono diversi scenari in cui il VMO non esercita alcuna trazione sulla rotula. Questa mancanza di trazione provoca delle disfunzioni articolari:(1)

  1. Gonfiore: Nel 1984, Stoke e Young dimostrarono elegantemente che 40 ml di liquido possono inibire il vasto laterale, ma ne bastano solo 10 ml per inibire il VMO.(4) Questo dato è clinicamente rilevante per i pazienti che presentano un piccolo versamento nel ginocchio dopo un piccolo intervento chirurgico al ginocchio. Ad esempio, un paziente sottoposto a meniscectomia artroscopica presenta improvvisamente un dolore femoro-rotuleo post-operatorio. Spesso, in queste situazioni, un versamento ha disattivato il VMO e questo causa un po’ di dolore femoro-rotuleo in combinazione con altri fattori di rischio.(1)
  2. Dopo una lussazione o una caduta pesante sul ginocchio: circa il 50% di questi pazienti, che non presentano una frattura della rotula, avranno dolore un anno dopo l’infortunio e spesso avranno anche un versamento. Situazioni come interventi chirurgici, lussazioni o traumi possono scatenare un versamento che determina un drastico cambiamento nella stabilità dinamica del paziente.(1)
  3. Presenza di dolore: si tratta di un gruppo di pazienti simili a quelli che hanno subito un intervento chirurgico, una lussazione, una caduta o un altro trauma. Hodges et al.(5) hanno dimostrato che le alterazioni dell’attività muscolare del ginocchio possono essere causate dal dolore, anche quando questo non è di origine muscolare. Hanno fatto un’iniezione di soluzione salina nel cuscinetto adiposo infrarotuleo. L’attività EMG del VMO è stata misurata ed è risultata immediatamente rallentata dopo l’iniezione di soluzione salina.(5)

È importante ricordare che, se un paziente ha un ginocchio doloroso, per qualsiasi eziologia, per un periodo di tempo sufficientemente lungo, questo porterà a una lentezza secondaria e a prestazioni scadenti del VMO. Inoltre, l’atrofia creerà un cambiamento nell’architettura del muscolo VMO.(1)

Architettura del muscolo vasto mediale( modifica | fonte di modifica )

Negli ultimi decenni, la scienza della riabilitazione si è orientata verso una pratica basata sull’evidenza. Questo crescente corpo di ricerca fornisce validità agli interventi e alle tecniche di riabilitazione. Fino al 2005 ancora non c’erano certezze sulla composizione anatomica e sulla funzione del quadricipite.

Il muscolo vasto mediale (VM) si divide in due parti: il vasto mediale lungo (VML) prossimale e il vasto mediale obliquo (VMO) distale.

Cronologia della ricerca sul quadricipite:

  • Nel 2005, Peeler et al.(6) hanno condotto uno studio su cadavere per esaminare l’anatomia e la funzione del VM. Hanno osservato che il VMO e il vasto mediale lungo (VML) presentano orientamenti diversi delle fibre muscolari a seconda dell’angolo di osservazione. Tuttavia, non hanno trovato alcuna evidenza di un piano fasciale o di un’innervazione separata tra il VMO e il VML. Hanno inoltre affermato che il VMO non è anatomicamente posizionato per funzionare come principale stabilizzatore attivo della rotula.(6)
  • Nel 2005, Ono et al.(7) hanno anch’essi condotto uno studio su cadavere per esaminare i confini anatomici del VML e del VMO. Hanno osservato che la linea che va dallo iato adduttore al bordo mediale della rotula sembra essere il confine tra VMO e VML. Tuttavia, hanno concluso che non è necessario un piano fasciale per una separazione definitiva tra VMO e VML. Hanno confermato una diversa innervazione del VMO e del VML che suggerisce una differenza nella loro funzionalità. Questo studio ha anche rilevato una differenza nell’orientamento delle fibre muscolari tra VMO e VML.(7)
  • Nel 2014, Engelina et al.(8) hanno eseguito un’indagine ecografica del VMO in vivo. Hanno osservato che il VMO è un’entità separata dal VML. Hanno inoltre confermato la presenza di un piano fasciale tra il VMO e il VML e hanno notato una differenza nell’origine sui muscoli adduttori, un diverso orientamento delle fibre e una diversa distribuzione nervosa. Inoltre, questo studio ha rilevato che l’anatomia del VM variava molto tra i partecipanti.(8)
  • Nel 2015, Benjafield et al.(9) hanno analizzato come il livello di attività di un individuo possa influenzare la struttura del suo VMO. Gli autori hanno utilizzato l’ecografia per valutare gli angoli delle fibre del VMO di partecipanti sia attivi che sedentari e hanno misurato il loro livello di attività utilizzando il sistema di punteggio di Tegner. Hanno scoperto che le persone che erano classificate come sedentarie avevano un angolo delle fibre più piccolo e un’inserzione ridotta sulla rotula, mentre le persone che erano classificate come atletiche avevano un angolo più grande e un’inserzione più ampia. Un’inserzione più ampia sulla rotula fornisce una maggiore forza di stabilizzazione mediale. Ciò contribuisce quindi a convalidare l’uso degli esercizi di rinforzo per il VMO nella gestione del dolore femoro-rotuleo.(9)
  • Nel 2016, Khoshkhoo et al.(10) hanno cercato di determinare se fosse possibile modificare l’architettura del VMO utilizzando un programma di rinforzo di tipo fisioterapico. Alla valutazione in seguito a un programma di rinforzo del quadricipite della durata di 6 settimane, è stato riscontrato che i partecipanti mostravano un aumento significativo dell’angolo delle fibre e della lunghezza di inserzione del VMO. Questi risultati sono importanti perché supportano l’uso di un rinforzo di tipo fisioterapico per creare cambiamenti significativi nell’architettura del VMO e per renderlo un miglior stabilizzatore mediale.(10)
  • Nel 2017, Elniel et al.(11) hanno confrontato gli effetti degli esercizi a catena chiusa rispetto a quelli a catena aperta sui cambiamenti dell’architettura del VMO. I risultati suggeriscono che entrambi i tipi di regimi di esercizio hanno gli stessi effetti sull’architettura del VMO dopo sei settimane di allenamento.(11)
  • Nel 2018, Arnantha et al.(12) hanno approfondito i dettagli dell’esercizio fisico necessario per mantenere i cambiamenti nel VMO. Hanno scoperto che i programmi di esercizio fisioterapici prescritti per il dolore femoro-rotuleo hanno un effetto positivo sull’angolo delle fibre e sul livello di inserzione del VMO. Tuttavia, gli esercizi devono essere continuati almeno due volte alla settimana per mantenere i risultati ottenuti con il programma di esercizi iniziale. Quando gli esercizi sono stati interrotti dopo il programma di esercizi iniziale, i partecipanti hanno avuto una leggera inversione dei miglioramenti nell’architettura del VMO.(12)
  • Nel 2018, Hilal et al.(13) hanno studiato l’effetto della stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) sull’architettura del VMO. Hanno scoperto che i benefici dell’esercizio fisico possono essere notevolmente potenziati dall’aggiunta della NMES quando si cerca di ottenere dei cambiamenti nell’architettura del VMO.(13)

Questa ricerca chiarisce quanto segue:(1)

  1. Il VMO è un’entità separata dal VML
  2. Il VMO e il VML hanno un orientamento diverso delle fibre muscolari
  3. Il VMO e il VML hanno una distribuzione nervosa diversa
  4. L’anatomia del VM varia nella popolazione
  5. L’esercizio fisico può influire sull’architettura muscolare del VMO

Come cambia l’architettura muscolare?( modifica | modifica fonte )

I cambiamenti nell’architettura delle fibre muscolari del VMO sono il risultato dell’ipertrofia muscolare. L’ipertrofia indotta dall’esercizio non cambia il numero di fibre presenti, ma modifica il diametro delle fibre muscolari. Quando il diametro delle fibre muscolari aumenta, il loro orientamento nel muscolo cambia, poiché le fibre spingono contro le fibre circostanti. Questo cambia l’angolo di pennazione.(1)

“L’angolo di pennazione è l’angolo tra l’asse longitudinale dell’intero muscolo e le sue fibre. L’asse longitudinale è l’asse generatore di forza del muscolo e le fibre pennate si trovano ad un angolo obliquo. Con l’aumento della tensione nelle fibre muscolari, aumenta anche l’angolo di pennazione”.(14)

Il seguente video opzionale fornisce una semplice panoramica di come il danno e la riparazione muscolare determinano l’ipertrofia e la crescita muscolare.

(15)

Teoria degli esercizi per il quadricipite( modifica | modifica fonte )

Considerazioni sugli esercizi per il VMO:(1)

  • Concentrarsi sugli esercizi per il quadricipite piuttosto che cercare di isolare il VMO individualmente
  • L’ideale sarebbe non fare esercizio in presenza di gonfiore
  • Non fare esercizio in caso di dolore superiore a 3 su 10
  • Considerare l’applicazione del ghiaccio prima di fare esercizio, soprattutto per i pazienti post-chirurgici, per migliorare il reclutamento delle fibre muscolari(16)
  • Considerare il momento della giornata quando si programmano le sessioni di trattamento per gestire l’indolenzimento e/o i tempi di somministrazione dei farmaci antidolorifici
  • Spingere fino all’affaticamento muscolare a giorni alterni per creare ipertrofia
  • Considerare l’allenamento con restrizione del flusso sanguigno (BFR) se il paziente non è in grado di fare esercizio efficacemente fino all’affaticamento(17)
  • Lavorare in sinergia con i muscoli glutei per favorire un controllo qualitativo degli arti
  • Incorporare movimenti e attività che siano significativi per il paziente e che lo aiutino a raggiungere i suoi obiettivi a lungo termine

Esercizi a catena chiusa( modifica | modifica sorgente )

Nel 1993, Steinkamp et al.(18) hanno studiato il momento del ginocchio, la forza di reazione dell’articolazione femoro-rotulea e lo stress dell’articolazione femoro-rotulea di 20 soggetti adulti sani durante gli esercizi di leg press e leg extension a 0°, 30°, 60° e 90° di flessione del ginocchio. Hanno riscontrato che tutti i parametri erano significativamente maggiori nell’esercizio di leg extension a 0° e 30° di flessione del ginocchio, e che tutti i parametri erano significativamente maggiori nell’esercizio di leg press a 60° e 90° di flessione del ginocchio. Gli esercizi intersecati a circa 50° di flessione del ginocchio sollecitano l’articolazione femoro-rotulea. Questo studio dimostra che i pazienti con artrosi dell’articolazione femoro-rotulea possono tollerare meglio gli esercizi di leg press rispetto agli esercizi di leg extension all’interno del range di movimento funzionale (ROM), a causa delle minori sollecitazioni dell’articolazione femoro-rotulea.(18)

La progressione degli esercizi a catena chiusa come gli squat, gli affondi o la leg press non implica necessariamente di passare a una flessione più profonda, che molto probabilmente potrebbe causare un’irritazione. La progressione può consistere nel modificare l’attività cambiando il carico, la superficie di appoggio, la durata della tenuta isometrica, etc. Una volta che il paziente ha migliorato la forza e la resistenza, è opportuno aumentare la profondità del movimento. Migliorare lentamente la loro tolleranza all’esercizio diminuirà la probabilità di indolenzimento muscolare indotto dall’esercizio.(1)

Esempio di progressione degli esercizi iniziali:(1)

  • Limitare il ROM da 0° a 50°, ma aumentare il carico di peso
  • Iniziare con un wall squat bipodalico a 45°
  • Stare in piedi con la maggior parte del peso su una gamba, scaricare l’altro piede su un gradino o una palla ed eseguire delle tenute isometriche
  • Aumentare la lunghezza della tenuta isometrica
  • Allontanarsi dal muro, eseguire uno squat bipodalico, ma aggiungere un po’ di peso con un bilanciere o dei manubri
  • Passare allo squat bipodalico su una superficie instabile come un cuscinetto propriocettivo o il BOSU

Un’ulteriore progressione dell’esercizio può includere esercizi a catena chiusa tra 0° e 45° e a catena aperta tra 90° e 45°, per favorire il lavoro per tutto il ROM del ginocchio. Variare e modificare gli esercizi in maniera appropriata per garantire che il paziente raggiunga l’affaticamento muscolare. Si vuole anche garantire al paziente il tempo necessario per recuperare. Questo è importante perché se il muscolo non lavora fino all’affaticamento e il paziente non recupera, non raggiungerà l’ipertrofia muscolare desiderata.(1)

Esempio di prescrizione degli esercizi:(1)

  • 4 serie da 8 ripetizioni fino all’affaticamento, a giorni alterni
  • Una volta che il paziente ha ottenuto il cambiamento dell’architettura del VMO, puntare a 3 o 4 serie da 20, aumentando le ripetizioni fino all’affaticamento

Esercizi a catena aperta( modifica | modifica sorgente )

  • Da eseguire nelle fasi iniziali della riabilitazione
  • Limitare il ROM tra 90° e 45°
  • Esercizi da seduti, con o senza Theraband
  • Macchinario per la leg extension a catena aperta(1)

Risorse(edit | edit source)

Lettura aggiuntiva facoltativa:

Video facoltativo:

(19)

Citazioni(edit | edit source)

  1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 Robertson, C. Patellofemoral Joint Programme. Effective Quadriceps Training in Patellofemoral Pain. Plus. 2022.
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Loudon JK. Biomechanics and pathomechanics of the patellofemoral joint. International journal of sports physical therapy. 2016 Dec;11(6):820.
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Wheatley MG, Rainbow MJ, Clouthier AL. Patellofemoral mechanics: a review of pathomechanics and research approaches. Current Reviews in Musculoskeletal Medicine. 2020 Jun;13(3):326-37.
  4. Stokes M, Young A. Investigations of quadriceps inhibition: implications for clinical practice. Physiotherapy. 1984 Nov;70(11):425-8.
  5. 5.0 5.1 Hodges PW, Mellor R, Crossley K, Bennell K. Pain induced by injection of hypertonic saline into the infrapatellar fat pad and effect on coordination of the quadriceps muscles. Arthritis Care & Research. 2009 Jan 15;61(1):70-7.
  6. 6.0 6.1 Peeler J, Cooper J, Porter MM, Thliveris JA, Anderson JE. Structural parameters of the vastus medialis muscle. Clinical Anatomy: The Official Journal of the American Association of Clinical Anatomists and the British Association of Clinical Anatomists. 2005 May;18(4):281-9.
  7. 7.0 7.1 Ono T, Riegger-Krugh C, Bookstein NA, Shimizu ME, Kanai S, Otsuka A. The boundary of the vastus medialis oblique and the vastus medialis longus. Journal of Physical Therapy Science. 2005;17(1):1-4.
  8. 8.0 8.1 Engelina S, Antonios T, Robertson CJ, Killingback A, Adds PJ. Ultrasound investigation of vastus medialis oblique muscle architecture: an in vivo study. Clinical Anatomy. 2014 Oct;27(7):1076-84.
  9. 9.0 9.1 Benjafield AJ, Killingback A, Robertson CJ, Adds PJ. An investigation into the architecture of the vastus medialis oblique muscle in athletic and sedentary individuals: an in vivo ultrasound study. Clinical Anatomy. 2015 Mar;28(2):262-8.
  10. 10.0 10.1 Khoshkhoo M, Killingback A, Robertson CJ, Adds PJ. The effect of exercise on vastus medialis oblique muscle architecture: an ultrasound investigation. Clinical anatomy. 2016 Sep;29(6):752-8.
  11. 11.0 11.1 Elniel AR, Robertson C, Killingback A, Adds PJ. Open-chain and closed-chain exercise regimes: an ultrasound investigation into the effects of exercise on the architecture of the vastus medialis oblique. Phys Ther Rehabil. 2017;4:3.
  12. 12.0 12.1 Arnantha, Harry, C. Robertson, A. Killingback and Philip J. Adds. “Maintenance of exercise-induced changes in the architecture of the VMO: how much is enough? An in-vivo ultrasound study.” (2018)
  13. 13.0 13.1 Hilal Z, Robertson CJ, Killingback A, Adds PJ. The Effect of Exercise and Electrical Muscle Stimulation on the Architecture of the Vastus Medialis Oblique – The ‘Empi’ Electrotherapy J Ortho & Sport Med. 2018. (1)1-5.
  14. Wikipedia. Muscle architecture. Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Muscle_architecture (accessed 24/08/2022).
  15. YouTube. What makes muscles grow? – Jeffrey Siegel| TED Ed. Available from: https://www.youtube.com/watch?v=2tM1LFFxeKg (last accessed 16/08/2022)
  16. Loro WA, Thelen MD, Rosenthal MD, Stoneman PD, Ross MD. The effects of cryotherapy on quadriceps electromyographic activity and isometric strength in patient in the early phases following knee surgery. Journal of Orthopaedic Surgery. 2019 Feb 25;27(1):2309499019831454.
  17. Barber-Westin S, Noyes FR. Blood flow–restricted training for lower extremity muscle weakness due to knee pathology: a systematic review. Sports Health. 2019 Jan;11(1):69-83.
  18. 18.0 18.1 Steinkamp LA, Dillingham MF, Markel MD, Hill JA, Kaufman KR. Biomechanical considerations in patellofemoral joint rehabilitation. The American journal of sports medicine. 1993 May;21(3):438-44.
  19. YouTube. CLOSED VS OPEN KINETIC CHAIN MOVEMENTS. WHAT’S THE DIFFERENCE ? CKC Vs OKC !!! Available from: https://www.youtube.com/watch?v=3wwEyV5CdBM (last accessed 16/08/2022)


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