Studio dei carichi articolari in atleti di Para Ice Hockey mediante modellazione numerica in ambiente OpenSim = Study of joint loads in Para Ice Hockey athletes by means of numerical modelling in OpenSim

Il Para Ice Hockey è uno sport paraolimpico in cui gli atleti con disabilità fisiche competono seduti su uno slittino e generano propulsione con gli arti superiori per mezzo di due bastoncini. Movimenti tipicamente eseguiti da un atleta seduto sono lo sprint e le curve. In generale negli sport seduti, analisi biomeccaniche mostrano come gli atleti siano comunemente sottoposti a infortuni all’arto superiore e in particolare alla spalla. Tuttavia, in letteratura sembrano non essere presenti studi specifici dei carichi articolari per l’arto superiore nel Para Ice Hockey. Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di quantificare i carichi articolari di spalla e di gomito a cui sono sottoposti gli atleti di Para Ice Hockey durante la propulsione in sprint. I carichi articolari sono stati valutati in ambiente OpenSim utilizzando il modello muscoloscheletrico di Wu. Tale modello è costituito da 7 corpi rigidi che si articolano fra di loro in 5 giunti, i quali consentono 13 gradi di libertà complessivi, e da 26 muscoli. Per eseguire le simulazioni si sono calcolate la cinematica e la dinamica dello sprint come segue. Tre atleti seduti hanno eseguito 20 m di sprint partendo da fermi e sono stati ripresi con una videocamera posta ortogonalmente al loro movimento. Con un’analisi video si sono tracciate le traiettorie delle articolazioni di spalla, gomito e polso e del bastoncino per tutti i cicli di spinta eseguiti da ciascun atleta. Quindi, per ogni ciclo si è calcolata la cinematica angolare di tronco, spalla, gomito e bastoncino. La dinamica è stata definita da considerazioni trovate in letteratura per lo sci di fondo seduto. Sono stati generati tre profili di forza per simulare crescenti intensità di sprint (valori di picco pari a 60 N, 120 N, 175 N rispettivamente). Quindi in OpenSim si sono eseguite tre simulazioni di dinamica inversa per ogni atleta, una per ciascuna intensità di sprint. Per ogni simulazione si sono calcolati i carichi articolari di elevazione per la spalla e di flessione per il gomito a cui sono sottoposte le articolazioni ad ogni ciclo di spinta. Per i diversi cicli di spinta gli andamenti dei momenti presentano dei picchi positivi durante le fasi di recupero, mentre i picchi negativi si hanno nelle fasi di spinta. Durante le fasi di recupero dei vari cicli di spinta i momenti articolari assumono gli stessi valori per tutte e tre le simulazioni poiché il carico esterno risulta nullo e solo le forze peso dei segmenti corporei coinvolti e le forze di inerzia degli stessi generano momento articolare. Al contrario, nelle fasi di spinta i momenti decrescono fino ad un picco negativo per poi aumentare nuovamente. I valori assunti dai momenti articolari nelle fasi di spinta non sono i medesimi nelle tre simulazioni, ma crescono all’aumentare del valore di picco del carico esterno. A parità di forza esterna applicata i valori del momento di flessione del gomito sono minori di quelli del momento di elevazione della spalla, pertanto si può concludere che l’articolazione di spalla è maggiormente sollecitata rispetto a quella di gomito durante la propulsione in sprint.