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VALUTAZIONE BIOMECCANICA
DEL CICLISTA , LA REGOLAZIONE DELLA BICICLETTA
La corretta posizione sulla bici è
un fattore determinante per poter sviluppare il massimo dell’efficienza
e trasmettere ai pedali tutta la potenza disponibile, senza dispersioni
di energia. La ricerca della posizione ottimale è utile sia per i
ciclisti più esperti che per i principianti e deve soddisfare due
principi soggettivi che vanno messi in correlazione e mediati: comfort e
giusta biomeccanica . Il primo principio serve per riuscire a mantenere
la posizione il più a lungo possibile,il secondo è necessario per poter
esprimere al meglio le proprie potenzialità. La
giusta mediazione tra questi due principi permetterà di ottenere una
posizione priva di errori dal punto di vista biomeccanico e,
contemporaneamente , la più comoda e performante possibile.
L’assetto che si assume in bicicletta è vincolato a dei punti
particolari:gli appoggi .I punti di contatto fra il corpo e la
bicicletta, quali sella-bacino, piedi-pedali, mani-manubrio descrivono
un triangolo la cui lunghezza dei lati è caratteristica per ogni
individuo;nel momento in cui si sarà definita tale triangolazione di
appoggio ideale, si sarà ottenuta la misura corretta del telaio da
utilizzare.
LA POSIZIONE OTTIMALE
Ogni volta che un ciclista sale in sella mette in opera una
trasformazione che lo vede mutarsi da uomo che cammina a uomo che
pedala. La posizione che assume deve pertanto cercare di assecondare le
nuove esigenze che vanno incontro all’avanzamento del complesso
uomo-bicicletta. Queste esigenze sono essenzialmente tre: capacità di
erogare energia nel migliore dei modi, capacità di opporre poca
resistenza aerodinamica all’avanzamento e capacità di rimanere in sella
a lungo .L’efficienza della pedalata è determinata dal giusto assetto di
lavoro degli arti inferiori, questa posizione viene determinata dalla
regolazione delle tacchette sui pedali,dall’altezza della sella e dalla
lontananza del manubrio.
REGOLAZIONE DELLE TACCHETTE
Il pedale , in quanto punto di applicazione della forza del ciclista
sulla bicicletta,costituisce un elemento fondamentale per tutta l’azione
della pedalata. Oggi si utilizzano pedali a sgancio rapido con tacchette
regolabili in due sensi : anteroposteriore e laterale . Per il primo
punto bisogna regolarsi in modo che la scarpa,una volta agganciata sul
pedale,sia posizionata in modo da far coincidere l’articolazione del
metatarso ,in corrispondenza dell’alluce, esattamente sull’asse del
pedale. Per il posizionamento laterale ,è buona norma posizionarle
in modo che la scarpa sia il più vicino possibile al centro della bici,
in modo da ridurre il “fattore Q”( distanza tra le due
pedivelle). Questa distanza è importante sia nella fase di spinta che
nella fase di recupero della pedalata e dovrebbe essere adeguata alla
larghezza del bacino, al fine di mantenere una migliore perpendicolarità
fra le articolazioni di anca -ginocchio- caviglia. Una notevole
importanza,poi,è a carico di un altro elemento strutturale, capace di
condizionare l’azione circolare del piede attorno al movimento centrale
nonché l’altezza della sella: la distanza
della suola dall’asse del pedale .Questo valore è dato dalla somma della
distanza intercorrente fra asse del perno-superficie di appoggio più
spessore della tacchetta. Questa distanza , variabile tra i diversi
sistemi di sgancio rapido, comporta la necessità di correggere l’altezza
sella in caso di passaggio da un sistema all’altro . Il passaggio dal
sistema tacchetta- pedale più basso (12.5 mm) a quello più alto ( 22mm)
comporta un innalzamento della sella di 9.5 mm, mentre il passaggio
contrario comporterà un pari abbassamento . Recentemente è stato
introdotto un nuovo elemento che può modificare di alcuni gradi
l’inclinazione del piano di appoggio del pedale sul suo asse
longitudinale.
Questo determina la possibilità di convogliare la spinta sulla parte
interna o esterna del piede, con conseguente spostamento del carico sul
ginocchio . L’utilizzo di questa regolazione deve però essere ponderato
attentamente e adottato solo nei casi in cui risulti necessario
affrontare problemi di sovraccarico articolare o muscolare. Esiste
inoltre un’altra variazione del piano di appoggio sull’asse trasversale
in cui la tacchetta presenta uno spessore variabile da dietro-avanti con
conseguente variazione del piano di appoggio sull’asse trasversale .
Questa forma della tacchetta , più sottile davanti e più alta dietro,
determina un assetto inclinato della suola rispetto al piano del pedale,
con una posizione del piede con la punta più bassa rispetto al tallone
più alto .
La differenza fra i due modi con cui il piede si rapporta al pedale è
sostanziale.
Le caratteristiche funzionali più importanti del sistema
pedale-tacchetta riguardano la possibilità di limitare o garantire la
libertà dei movimenti angolare e laterale del piede durante l’azione
della pedalata . Tale libertà nei diversi pedali può essere determinata
dal meccanismo di aggancio della tacchetta,dalla sua forma o, ancora,
dalla regolazione manuale di cui il pedale è dotato. La libertà di
movimento angolare o laterale della tacchetta dentro al pedale, e quindi
del piede, è di piccola entità, tanto che è sicuramente più corretto
parlare di flottaggio. Il
flottaggio asseconda tutti i movimenti involontari, ma quasi sempre
necessari,che il piede compie nei 360° della pedalata; risulta
importante soprattutto per i ciclisti che presentano una postura di
apertura del piede in esterno (extra ruotato) o che presentano un
appoggio instabile del piede (piede piatto o semipiatto) e può essere
utile come autoregolazione della larghezza di appoggio sui pedali
(fattore Q), ma dannoso per coloro che tendono a spingere sul margine
laterale del piede.
Se per alcuni ciclisti i flottaggi consistono in una fastidiosa
sensazione di instabilità, per altri sono un elemento indispensabile per
evitare tensioni e dolori articolari . Soprattutto a carico delle
ginocchia ; direi infine che la presenza di un flottaggio anche minimo
può
risultare importante nella prevenzione di problemi di usura e di
sovraccarico delle strutture articolari, soprattutto al ginocchio.
ALTEZZA DELLA SELLA
L’altezza della sella è uno dei punti su cui il dibattito è stato molto
aperto . Le formule numeriche non sembrano molto attendibili in quanto
non tengono in considerazione alcune variabili che possono influenzare
in modo determinante l’altezza da regolare; queste variabili sono il
tipo di scarpa che si andrà ad utilizzare(l’altezza della suola è spesso
molto differente tra i vari modelli), il tipo di pedale (altezze diverse
dell’asse), e la lunghezza delle pedivelle.
Anche lo stile di pedalata,più o meno a punta, cosi’ come la lunghezza
stessa del piede, possono influenzare di molto la regolazione
dell’altezza .Una prova empirica sembra il metodo più attendibile: dopo
aver posizionato la bicicletta su di un simulatore,si prende la misura
in due modi differenti si effettua una mediazione dei risultati
ottenuti.
Mantenendo invariati la lunghezza delle pedivelle,pedali e scarpe, la
misura andrà presa dal centro del movimento centrale al tetto superiore
della sella esattamente in corrispondenza del centro anatomico;questo si
calcola per convenzione a 12 cm dal bordo posteriore.
I DUE METODI
La prima prova prevede l’allineamento preciso della suola della scarpa
con il terreno quando, posizionando la pedivella in modo che formi il
prolungamento del tubo piantone, si riuscirà ad estendere la gamba senza
spostare il bacino dalla sella. Il prolungamento di una linea ipotetica
passante per il centro della coscia, parallela al piantone,passerà per
l’asse del pedale .Bisognerà ripetere con l’altra gamba e verificare la
stessa modalità . Nel caso in cui si riscontri una differenza, sarà
necessario considerare l’eventualità di una lunghezza diversa degli arti
( che preciserà un esame medico) . Nel caso in cui esista tale
differenza, basterà fare le medie dell’altezza giusta tra le due gambe o
utilizzare eventualmente un plantare nella scarpa destinata alla gamba
più corta.
La seconda prova è invece di carattere “numerico”. Secondo una teoria
biomeccanica, l’altezza giusta della sella è quella che prevede
un’angolazione di 30° tra coscia e gamba quando si posizionerà il pedale
nel punto morto inferiore. Difficilmente i due metodi daranno responsi
tanto diversi,normalmente si consiglia di mediare le due soluzioni.
ARRETRAMENTO DELLA SELLA
La regolazione antero - posteriore della sella e la sua regolazione in
altezza sono i veri responsabili di una posizione specifica che permetta
di sfruttare al meglio la potenza degli arti inferiori . Dopo aver
posizionato correttamente le tacchette delle scarpe ed aver regolato la
giusta altezza, con la bicicletta perfettamente in piano, e dopo essersi
posizionati con il bacino correttamente in sella, bisognerà far girare
le gambe in modo che le pedivelle siano parallele al terreno.Allo stesso tempo, il tallone della scarpa risulterà più alto di circa 2
cm rispetto al movimento centrale. A questo punto bisognerà fermare un filo a piombo sulla prominenza ossea
situata appena dietro la rotula della gamba più in avanti: il
proseguimento del filo dovrà essere in linea con l’asse del pedale. Come
per l’altezza è consigliabile ripetere l’operazione con l’altro arto e
fare eventualmente la media dei due risultati differenti ottenuti. La
sella andrà spostata per ottenere questo risultato.
DISTANZA SELLA-MANUBRIO
La misura che separa la sella dal manubrio non è definibile con un
sistema di calcolo, essendo determinata da diversi fattori, ossia la
posizione del bacino sulla sella, la lunghezza e la flessibilità del
busto, la lunghezza degli arti superiori . Il modo empirico prevede di
salire sulla bici o sul ciclo simulatore ,pedalando in senso antiorario,
trovare la posizione ideale sulla sella, flettere leggermente le braccia
e tenere la testa eretta guardando avanti, abbassare lo sguardo
mantenendo la testa eretta e traguardare il centro del mozzo della ruota
anteriore rispetto al manubrio: una posizione corretta porta a vedere
l’asse del mozzo un paio di cm dietro il manubrio.
In caso di differenze modeste si può sostituire l’attacco manubrio con
uno di diversa lunghezza. In genere la distanza sella-manubrio si misura
con l’aiuto di un metro a partire dalla punta della sella fino al centro
della piega manubrio e va regolata solo dopo aver registrato alla
perfezione la posizione delle tacchette, l’altezza della sella ed il suo
corretto arretramento.
DIFFERENZA DI ALTEZZA SELLA-MANUBRIO
Questo dato è estremamente variabile e dipendente dalla flessibilità
della schiena o dall’impostazione della posizione aerodinamica sulla
bicicletta. La posizione esemplare del busto sarebbe quella che si
ottiene quando si riesce a mantenere la sua linea parallela a quella del
terreno .Uno scarso dislivello sella-manubrio porta ad un maggior
controllo della bici in discesa, mentre una posizione molto ribassata
permette al muscolo del gluteo di estendersi maggiormente e di sfruttare
al meglio l’azione della pedalata.
Ultimo aspetto da controllare in tema di comfort è quello delle braccia
che dovrebbero essere nella possibilità di mantenersi flesse per
ammortizzare gli eventuali colpi e non sovraccaricare le articolazioni.
IL TELAIO
Una volta definiti i tre punti di appoggio del ciclista sulla
bici,si passa ad individuare la misura del telaio.
Le dimensioni da considerare maggiormente sono l'angolo del piantone,
l'altezza del piantone e la lunghezza del tubo superiore . L'angolo del
piantone influisce sul posizionamento antero - posteriore della sella,
normalmente risulta corretto quando permette
alla prosecuzione dell'asse del tubo reggisella di passare per il centro
anatomico della sella stessa, che abbiamo visto essere a 12 mm dal
retro.
L'altezza del piantone viene determinata da un calcolo numerico,dopo
aver preso la misura del cavallo, ossia la distanza dell'inguine del
soggetto (a piedi scalzi e distanziati,con dorso al muro) da terra, si
moltiplica per un coefficiente di 0.65 e si ottiene la misura nominale
del telaio .
Per esempio in un soggetto con cavallo 86 cm, la misura del suo telaio
sarà di 56 cm
( 86 x 0.65 = 55.9), cioè la distanza tra l'asse del movimento centrale
e l'intersezione con l'asse del tubo superiore dovrebbe misurare
circa 56 cm .La lunghezza del tubo superiore è in genere uguale alla
misura verticale, ma può essere diversa(maggiore di 1 o 2 cm) se il
ciclista ha una struttura fisica che lo richiede,esempio le braccia
lunghe rispetto alla media . Quindi un telaio di 56 cm è alto e
probabilmente lungo 56, un telaio 56 x 57 è alto 56 ma lungo 57
Per concludere, la regola che
definisce se la lunghezza del telaio è proporzionata alla distanza
sella/manubrio è quella in cui la distanza sella/centro manubrio risulta
uguale o appena maggiore della lunghezza effettiva del telaio stesso.
ANALISI CINEMATICA DELLA PEDALATA
CON “SISTEMA ELITE”
In questi ultimi anni l'attenzione dei tecnici del mondo del ciclismo si
è rivolta non solo ai materiali ed alla tecnologia di costruzione dei
telai e dei suoi componenti, ma anche sul posizionamento ottimale del
ciclista sulla bicicletta per poter migliorare la prestazione ma anche
poter prevenire od eliminare sovraccarichi funzionali di muscolatura,
tendini ed articolazioni ed inoltre migliorare il comfort e la
guidabilità del mezzo stesso .
Uno dei metodi utilizzati da biomeccanici e tecnici del settore consiste
nell'analisi fotografica e cinematica della pedalata .
Ora vi illustrerò un esempio di valutazione che abbiamo cominciato ad
affrontare quest'anno grazie all'utilizzo di un sofisticato sistema di
analisi del movimento, il Sistema Elite,descritto precedentemente dalla
mia collega, e presente nel laboratorio di biomeccanica in cui lavoro.
La valutazione si svolge all'interno del laboratorio che utilizza 6
telecamere disposte su due pareti opposte della stanza , il soggetto
pedala sulla propria bicicletta utilizzando uno spin trainer.
D'importanza fondamentale è il posizionamento dei marker sul soggetto su
punti di riferimento specifico.
Per questa analisi abbiamo usato 20 marker, partendo dal basso verso
l’alto: 5° metatarso, malleolo esterno,testa del perone,condilo
femorale,trocantere, SIAS , spalla ,gomito,polso,a livello della colonna
sul sacro e C7.
L’analisi cinematica consiste nella ripresa di circa 10 sec. del
soggetto durante la pedalata ad una buona velocità, il ciclista ripete
la prova più volte per avere a disposizione più dati possibili da
confrontare.
Al termine della prova il software è in grado di fornire una
elaborazione tridimensionale del movimento compiuto dai segmenti
collegati dai marker sui tre piani di riferimento che noi andremo
successivamente ad analizzare.
I TRE PIANI SAGITTALI SONO :
PIANO SAGITTALE : in cui si
evidenzia l’angolo del ginocchio(coscia-gamba), l’angolo della caviglia
(gamba –piede), l’angolo del busto(busto rispetto orizzontale), l’angolo
della spalla (busto spalla).I grafici che ne derivano sono i seguenti:
flesso-estensione gin. dx e sx, flesso-estensione caviglia dx e sx,
angolo di estensione della spalla dx e sx (busto-spalla), inclinazione
busto dx e sx (busto-orizzontale)
Da questa prospettiva è possibile valutare la posizione della sella in
altezza ed in arretramento: con la sella troppo alta si determinerebbero
una apertura eccessiva degli angoli al ginocchio ed alla caviglia,con
una sella bassa si determinerebbe la situazione opposta.
Per una posizione ottimale dell’altezza della sella , l’angolo al
ginocchio dovrebbe essere compreso tra i 130°-140° con il pedale al
punto morto inferiore e tra i 105°-115° con la pedivella orizzontale e
pedale in avanti. Questi parametri si orientano verso il basso o verso
l’alto anche a seconda della elasticità di cui è dotato il ciclista
.Valori superiori indicano una sella troppo alta con conseguente
basculamento eccessivo del bacino, fattore che potrebbe predisporre il
soggetto alla lombalgia;mentre valori inferiori indicano una sella bassa
con un eccessivo carico del ginocchio durante lafase di spinta.
PIANO FRONTALE: in cui si analizza l’adduzione e l’abduzione del
ginocchio, l’adduzione e l’abduzione del retro piede, la posizione del
bacino rispetto all’orizzontale, la posizione delle spalle sempre
rispetto all’orizzontale. I quattro grafici descrivono rispettivamente
adduzione-abduzione ginocchio dx e sx,adduzione-abduzione caviglia dx e
sx , up-down bacino, up-down spalle.
Questa analisi risulta determinante per individuare eventuali asimmetrie
nella pedalata . Una gamba più corta od una rotazione del bacino
potrebbero determinare un maggiore allungamento con inclinazione del
bacino da un lato, quindi anche un avvicinamento eccessivo di un
ginocchio dal tubo orizzontale ed un allontanamento dell’altro .Un altro
aspetto da valutare è l’eventuale movimento laterale del ginocchio
rispetto alla perpendicolare all’asse del pedale. La presenza di queste
anomalie nell’azione della gamba può causare l’usura delle articolazioni
e dolore al ginocchio.
PIANO TRASVERSO: in cui si analizzano le rotazioni del
bacino e delle spalle.
I grafici che ne risultano evidenziano l’intra rotazione e
l’extrarotazione di questi due distretti confermando o meno la presenza
di situazioni asimmetriche o/e sbilanciamenti laterali già visibili sul
piano frontale.
CONCLUSIONI
Attraverso queste tecnologie avanzate oggi possiamo riuscire a dare
un contributo considerevole sia ai tecnici del settore che ai diretti
atleti od appassionati di questa disciplina sportiva, consentendo loro
di ottimizzare la geometria del sistema atleta-mezzo gara per evitare
l’insorgenza di patologie, ma anche di garantire maggiore comfort e
guidabilità del mezzo, per ridurre le resistenze
aerodinamiche migliorando così le performance.
Ciclismo: preparazione invernale
Il ciclismo è uno sport nel quale forza e resistenza muscolare
giocano un ruolo molto importante. Insieme all’efficienza del sistema
cardiovascolare queste due capacità condizionano fortemente la
performance atletica. Il periodo di preparazione invernale non può
quindi prescindere dall’allenare anche le componenti muscolari legate al
gesto tecnico della pedalata.
I MUSCOLI DELLA PEDALATA
L’analisi tecnica della pedalata è piuttosto complessa. Il movimento
ciclico va infatti diviso in diverse fasi (almeno 6) in ognuna delle
quali intervengono muscoli diversi.
Nella posizione 1 la pianta del piede è leggermente sollevata per
facilitare l’azione di spinta successiva. In questa fase intervengono i
muscoli estensori del piede (soleo
e gastrocnemio) coadiuvati dall’azione degli estensori della gamba
(vasto laterale e vasto mediale) che contraendosi spingono il pedale
verso il basso.
Nella posizione 2 il tallone tende ad abbassarsi e l’azione di
spinta di quadricipite e tricipite della sura continua.
Contemporaneamente si contraggono i muscoli estensori della coscia,
capitanati dal grande gluteo che spingono con forza la pedivella verso
il basso (fase di massima propulsione) .
Nella posizione 3, superati i primi 90° di movimento intervengono
anche i muscoli flessori della gamba (bicipite femorale, sartorio,
popliteo) e della coscia (ileopsoas e retto femorale) che flettono il femore in avanti
facilitando il richiamo della gamba verso la coscia.
Nella fase 4 l’azione di spinta si è praticamente esaurita ed il
piede ha quasi raggiunto il suo punto di massima flessione. I muscoli
estensori del piede e flessori dell’alluce e della pianta cooperano per
abbassare ulteriormente la punta del piede e per tirarlo all’indietro
insieme ai flessori della gamba sulla coscia.
Nella fase 5, superato il punto morto inferiore, i muscoli
flessori del piede abbassano il tallone fino a portare il piede quasi in
orizzontale. Nel frattempo i muscoli dell’altra gamba entrano nella fase
di spinta facilitando il movimento di tiro contro laterale.
Nella fase 6 la pedalata ha quasi terminato il suo ciclo tornando
verso il punto morto superiore,. Anche in questa fase il recupero del
pedale è consentito dall’azione simultanea dei flessori della coscia (ileopsoas
e retto femorale) e dei muscoli flessori del piede (tibiale anteriore e
flessore dell’alluce).
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