Trattamento con esercizi di back squat per la lombalgia: sperimentazione clinica

Esercizio di squat alla schiena per la lombalgia: evitare l'ammiccamento del sedere rispetto alla sperimentazione clinica a gamma completa.

Sfondo Il deterioramento della forza muscolare della schiena è stato il fattore più importante per diminuire l'ampiezza di movimento della colonna vertebrale ed è stato correlato al peggioramento della qualità della vita. Il mal di schiena è la principale causa di carenza e perdita di produttività in tutto il mondo. L'allenamento di resistenza è diventato sempre più un grande alleato a beneficio della salute e soprattutto della capacità funzionale dell'essere umano e della riduzione degli infortuni.

Lo squat è uno degli esercizi più popolari nell'allenamento di resistenza, ampiamente utilizzato per raggiungere obiettivi di salute, riabilitazione, prestazioni ed estetica.

La postura vertebrale è stata molto messa in discussione nella letteratura scientifica se possa o meno subire variazioni della sua curvatura associate ad elevati sovraccarichi durante l'esecuzione dello squat, ritenendo che ciò possa causare o aumentare il mal di schiena. Sono necessari ulteriori studi prima di abbandonare gli attuali standard della tecnica dello squat che difendono una posizione neutra della colonna lombare durante uno squat profondo.

OWEN et al. (2020), hanno concluso che nessuna prova di una particolare forma di esercizio era più efficace di altre per il trattamento del mal di schiena. Pertanto, lo scopo del presente studio è valutare l'efficacia di due protocolli di allenamento di resistenza, con diverse tecniche per eseguire esercizi di squat, nel migliorare la postura vertebrale e ridurre la lombalgia.

Metodologia

Partecipanti, randomizzazione e cecità

Questo studio è uno studio clinico randomizzato che coinvolge 32 partecipanti di età compresa tra 18 e 69 anni, tutti con sintomi di lombalgia, controllati dal partecipante, sull'efficacia della tecnica di movimento con un insegnante per ogni esercizio.

I partecipanti sono stati reclutati presso la Facoltà di Educazione Fisica e Danza, Università Federale di Goiás (UFG), presso l'Ospedale Clinico e il Centro Sanitario Campus Samambaia.

I partecipanti alla ricerca devono guardare l'85% delle lezioni durante le 12 settimane di trattamento di esercizio/intervento.

Per la randomizzazione, sono stati distribuiti in un rapporto di 1:1, in ordine di numero di registrazione e intervento parallelo. I gruppi di intervento erano: 1) Gruppo ristretto (RG) e 2) Gruppo completo (CG). Tutti eseguono gli stessi esercizi, l'unica differenza tra i gruppi era la tecnica di movimento degli Squat e Stiff.

Per garantire la cecità, i partecipanti non sapevano perché la tecnica di movimento tra di loro fosse diversa. La tecnica di movimento è stata monitorata con un insegnante per partecipante durante tutta la formazione e non può essere modificata dai partecipanti a rischio di compromettere i risultati.

Per i partecipanti alla ricerca è stato previsto un primo incontro per presentare e chiarire la ricerca e programmare le valutazioni.

Procedure etiche Tutti i partecipanti hanno firmato il modulo di consenso libero e informato in due modi secondo il Comitato etico per la ricerca umana e animale dell'UFG, parere numero 2.458.324.

Valutazione della postura vertebrale con videogrammetria

Adesivi retroriflettenti (piatti, rettangolari [12x8 mm]) sono stati posizionati sulla schiena dei partecipanti per identificare incidenti anatomici (Figura 3). I marcatori sono stati posizionati nel punto di intersezione tra il bordo mediale e la spina della scapola (Scapula Trigone), sul lato sinistro e destro; nell'angolo inferiore della scapola sinistra e destra (SI); nella spina iliaca posteriore superiore (PSIS); nei processi spinosi della seconda vertebra sacrale (S2), quarta vertebra lombare (L4), dodicesima, sesta e prima vertebra toracica (T12, T6 e T1). Oltre a questi, coppie di marcatori, che sono stati utilizzati come punti di riferimento durante l'analisi, sono stati posizionati bilateralmente e in corrispondenza dei processi spinosi di L4, T12, T6 e T1, seguendo l'allineamento del PSIS. Dopo aver individuato questi punti, la linea definita dai processi spinosi delle vertebre è stata riempita con marcatori posizionati regolarmente ogni 2,5 cm circa.

Per registrare la schiena di questi volontari, sono state utilizzate tre telecamere OptiTrack Flex 13 con frequenza di acquisizione di 100Hz che sono state regolate prima della registrazione posturale. La misurazione della curvatura geometrica della colonna vertebrale è stata eseguita con il metodo descritto in Campos et al., 2015). Il metodo consiste nel tracciamento automatico e nella ricostruzione tridimensionale di marcatori retroriflettenti con videocamere. Il movimento dei marcatori sulla schiena dei volontari viene monitorato e analizzato.

L'elaborazione delle immagini per misurare la posizione spaziale dei marker è stata eseguita nel software Dynamic Posture (CAMPOS, 2010) sviluppato in Matlab® (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA). In ogni fotogramma di ogni video raccolto, per tutte le telecamere, sono state calcolate le coordinate bidimensionali del baricentro dei marcatori dal rispettivo baricentro (GRUEN, 1997). La calibrazione del sistema è stata effettuata attraverso il registro dei punti con una posizione nota, che ha permesso la ricostruzione tridimensionale utilizzando il metodo della trasformazione lineare diretta (ABDEL-AZIZ; KARARA, 1971). Il sistema di riferimento globale del laboratorio è stato definito come: asse verticale Z (para in alto), asse posteriore orizzontale X (avanti) e asse laterale Y orizzontale (a sinistra).

Durante la locomozione il tronco presenta un comportamento oscillatorio regolare lungo l'asse verticale, con un ciclo per passo, raggiungendo un picco massimo durante ogni fase di appoggio semplice e un picco minimo durante le fasi di doppio appoggio degli arti inferiori. Pertanto, l'inizio e la fine di ogni passaggio sono stati definiti nei momenti in cui si sono verificati i picchi minimi di oscillazione verticale dei marcatori di colonna (abbiamo calcolato la media della coordinata Z di tutti i marcatori di colonna). Quindi, ogni due picchi minimi abbiamo avuto un passo completo. Attraverso una funzione basata sulle differenze finite, sono stati individuati e conseguentemente superati tutti i picchi minimi di oscillazione verticale del tronco. Sottolineiamo che non abbiamo preteso di identificare gli eventi e le fasi di ogni passaggio con questa procedura. È stato identificato solo il passo nel suo insieme.

Dopo la ricostruzione tridimensionale, per la locomozione, i dati sono stati levigati con un filtro spline regolato in modo che i residui fossero inferiori a 1 mm. Ogni ciclo di falcata è stato normalizzato a 101 punti nel tempo, che rappresentano le posizioni dallo 0 al 100% del ciclo di movimento completo. Nell'analisi della locomozione di ciascun partecipante è stato utilizzato un ciclo medio di 10 cicli di falcata, chiamato in questo ciclo standard lavoro della falcata. Per l'analisi della postura statica, ogni marcatore aveva la sua posizione rappresentata dalla posizione tridimensionale media in un tratto di un secondo (100 fotogrammi).

In ogni momento in cui è stata registrata la postura, i 3D di tutti i marcatori spinali tra S2 e T1 sono stati descritti in un sistema di riferimento locale nel tronco (CAMPOS et al., 2015) con o da T12. Il vettore con origine in L4 e fine in T6 definisce l'orientamento dell'asse longitudinale z (verso l'alto). È stato definito un vettore ausiliario y' con origine nel punto medio dei punti di riferimento a destra di L4 e T6 e con estremità nel punto medio dei punti di riferimento a sinistra di L4 e T6. Il prodotto vettoriale tra y' e z definisce l'asse sagittale locale del tronco x (avanti) e il prodotto vettoriale tra z e x definisce l'asse trasversale locale del tronco y (sinistra).

Il metodo proposto in Brenzikofer et al. (2000), viene adottato per misurare la forma geometrica della colonna. Mediante il metodo dei minimi quadrati è stato effettuato un aggiustamento polinomiale sulla posizione dei marcatori proiettati nel piano sagittale e frontale. Le estremità inferiore e superiore della curva polinomiale sono state scartate nelle analisi perché potrebbero presentare aggiustamenti molto robusti. Sono stati utilizzati polinomi di ottavo grado definiti dal test X²red, chi-quadro-ridotto (VUOLO, 1992). La curvatura geometrica della colonna vertebrale, K(z), è stata calcolata (Figura 4 - sinistra; Figura 3) con le derivate prima e seconda, P'(z)e P"(z), mediante l'equazione (1) : K(z)= P"(z) / [1 + P'(z)2 ]3/2.

La curvatura geometrica può essere interpretata come l'inverso del raggio della circonferenza che regola e tocca la curva ad ogni altezza dell'asse longitudinale della colonna. L'unità di misura della curvatura geometrica è "m-1". Nel piano sagittale, v curvatura positiva assegnata concavità precedenti (cifosi) e posteriori negative (lordosi). Nel piano frontale, valori positivi indicano flessione a sinistra e negativi a destra.

Per l'analisi della locomozione, sia sul piano sagittale che frontale, è stata calcolata la postura media del ciclo standard del passo, chiamata curva neutra (CAMPOS et al., 2015). Abbiamo anche analizzato la Componente Oscillatoria, definita dalla differenza tra le posture presentate in ogni istante del ciclo del passo standard e la Curva Neutra.

Nell'analisi della postura statica e della curva dell'andatura neutra, para il piano sagittale, il picco di curvatura assoluta nella regione lombare (z < 0 cm) è stato identificato come variabile rappresentativa della lordosi lombare e il picco di curvatura assoluta nella regione toracica (z > 0 cm), come variabile rappresentativa della cifosi toracica. Sempre nel piano sagittale è stata analizzata la curvatura geometrica sagittale a livello di L4, T12 e T6. La curvatura geometrica frontale è stata analizzata a livello di L4, T12 e T6 così come il picco assoluto di flessione laterale (maggiore valore assoluto di curvatura) nelle regioni lombare e toracica.

Nell'analisi della Componente Oscillatoria, nel piano sagittale e frontale, per le regioni lombare e toracica, è stato individuato il luogo in cui è stato individuato il maggior range di movimento presentato nel ciclo standard. Il range di movimento è stato analizzato.

L'inclinazione del tronco è stata calcolata in modo simile a CAMPOS et al. (2015). L'asse longitudinale locale del tronco z è stato proiettato nel piano sagittale del laboratorio (normale a Y) in modo tale che 0º indicasse che il tronco era completamente verticale, e 90º indicava che il tronco era inclinato rispetto a prima, completamente orizzontale. L'asse longitudinale locale z del tronco è stato anche proiettato nel piano frontale del laboratorio (normale a X) in modo tale che 0º indicasse che il tronco era completamente verticale e 90º indicava che il tronco era inclinato a sinistra, completamente orizzontale . L'asse trasversale e locale del tronco è stato proiettato nel piano trasversale del laboratorio (normale a Z) in modo tale che 0º indicasse che il tronco era completamente allineato con l'asse Y e valori positivi indicavano che il tronco era ruotato a sinistra e negativo a destra.

Sono state calcolate sei variabili angolari per le due regioni della colonna vertebrale studiate (lombare e toracica). Per il calcolo degli angoli lombari (Figura 3), in questa regione è stato costruito un sistema locale. Il vettore con origine in S2 e fine in T12 definisce l'orientamento dell'asse longitudinale lombare (verso l'alto). È stato definito un vettore ausiliario lombare con origine nella spina iliaca superiore destra superiore ed estremità nella spina iliaca superiore superiore sinistra. Il prodotto vettoriale tra il vettore ausiliario e l'asse lombare longitudinale definisce l'asse sagittale lombare. Il prodotto vettoriale tra l'asse lombare longitudinale e l'asse lombare sagittale definisce l'asse lombare trasversale. Il segmento lombare inferiore è stato definito come il segmento rettilineo che inizia in S2 e termina in L4. Il segmento lombare superiore è stato definito come il segmento retto con inizio in L4 e fine in T12. Il segmento lombare trasverso superiore è stato definito come il segmento retto che inizia nel punto bilaterale sul lato destro di T12 e il segmento lombare trasverso inferiore è stato definito come il segmento retto con inizio nella spina iliaca inferiore superiore destra e estremità nella spina iliaca superiore superiore colonna vertebrale. I segmenti lombari inferiore e superiore sono stati proiettati nei piani sagittale e frontale, definendo rispettivamente l'angolo lombare sagittale (α) e l'angolo lombare frontale (β) (Figura 3a e 3b). L'angolo lombare trasversale (θ) è stato definito dalla proiezione dei segmenti lombari trasversali (Figura 3c).

Per la regione toracica sono state adottate le stesse procedure utilizzate per gli angoli della regione lombare, sostituendo nelle formule S2, L4, T12 e le rispettive scansioni bilaterali con i marcatori di T12, T6, T1 e le rispettive scansioni bilaterali. Pertanto, sono stati calcolati l'angolo toracico sagittale, l'angolo toracico frontale e l'angolo toracico trasversale.

Interventi

I partecipanti sono stati allenati frequentemente tre volte a settimana, 2x per gli arti inferiori (Smith Machine Squat, Free Squat, Unilateral Squat e Deadlift with Rigid Legs, in 3a e 6a e 1x per gli arti superiori, (Lat Pulldown, Low Rowing Machine, Crocifisso Rovesciato con Manubri, Addominale Completo e Inverso, Supino con Barra e Supino con Barra).

Gli esercizi selezionati sono stati gli stessi per i due protocolli, ma ciò che ha differenziato un gruppo dall'altro è stata la tecnica di movimento degli esercizi di squat e di sollevamento a terra con le gambe rigide. Le valutazioni sono state effettuate in due momenti, al basale e alla fine dell'intervento, dopo 12 settimane.

Durante l'esercizio, anche l'indagine a terra con le gambe rigide era controllata da una postura vertebrale neutra per i partecipanti e la priorità del baricentro o del raggio di movimento. Il posizionamento del piede è stato controllato anche nell'esercizio Stiff Legged Deadlift nei due protocolli rispettivamente nelle posizioni spiegate per lo squat. Per il CG l'orientamento era quello di scendere il più possibile cercando la migliore postura di cui potessi fare a meno.

Durante l'esecuzione di entrambi i protocolli, le ginocchia hanno superato la linea del piede in modo che il posizionamento del tronco fosse il più dritto possibile e non fornisse il massimo raggio di movimento delle ginocchia.

L'intensità degli esercizi prevede la regolazione del carico in base alla tolleranza volitiva per un massimo di 10-12 ripetizioni. I carichi e le ripetizioni raggiunti in ciascuna serie di ciascun esercizio per sessione di allenamento di ciascun partecipante sono stati annotati per controllare l'evoluzione del carico di allenamento. L'intervallo di riposo è stato di solo un minuto tra tutte le serie. La cadenza delle ripetizioni era di 2 secondi in contrazione concentrica e 4 secondi in contrazione eccentrica. Tutte le 36 sessioni di formazione sono state seguite dalle 14:30 alle 16:30 con la guida e la supervisione di un insegnante laureato in Educazione Fisica e Fisioterapia, che svolge così questa ricerca e un altro insegnante e tre tirocinanti.

A terra sono stati fissati dei marker adesivi, che sono stati misurati con goniometro e metro a nastro nel sito di squat, per controllare il posizionamento dei piedi nei due protocolli in tutte le sessioni di allenamento.