Indice di forza reattiva e grafico – RSI

Un’introduzione all’indice di forza reattiva

L’indice di forza reattiva (RSI) fu sviluppato originariamente come parte del test di valutazione delle qualità di forza (SQAT) utilizzato all’Australian Institute of Sport per valutare e classificare diversi atleti (principalmente sprinter e saltatori) in base alle loro qualità di forza ¹.
La batteria di test sopracitata comprendeva diverse valutazioni orientate alla forza, tra cui:

• Squat salto (SJ): Un salto massimo per l’altezza con un barile da 9 kg che poggia sulle spalle da una posizione di squat statica con un angolo di 90 “ginocchio. Questa è una misura di base dell’esplosività della gamba in condizioni di contrazione concentrica ¹.
• Salto contro-movimento (CMJ): viene eseguito nelle stesse condizioni del SJ, ma un contro-movimento (contrazione eccentrica) viene prodotto immediatamente prima dell’estensione delle gambe.
• Resistenza reattiva (ciclo di allungamento lento / carichi di allungamento bassi): viene calcolata come CMJ-SJ e considerata una misura della capacità di utilizzare il muscolo in pre-allungamento durante il CMJ ¹.
• Resistenza reattiva (SSC veloce / carichi di allungamento elevati): viene misurata da un salto in profondità o da un salto in lunghezza (DJ), utilizzando una varietà di altezze di caduta (30, 45, 60 cm) per imporre diversi carichi di allungamento sugli estensori della gamba. Viene utilizzato un tappeto di contatto / un sistema informatico per registrare l’altezza del salto e il tempo di contatto ¹.
• Forza massima: viene determinata da uno squat isometrico da un angolo di 120 ginocchio usando una piastra di forza ¹.

L’obiettivo di questa valutazione era quello di generare un profilo individuale sulla base di questi dati per aiutare l’allenatore a identificare punti di forza e punti deboli specifici e personalizzare i programmi di allenamento, oltre che monitorare il processo di allenamento e verificare se gli obiettivi pianificati fossero stati raggiunti o meno e migliorare il programma di conseguenza.

Figura1: Esempio di risultati del SQAT tratti dalla pubblicazione originale ¹

Ma che cosa sta effettivamente mostrando l’indice di forza reattiva? In altre parole, stiamo misurando quanti centimetri di altezza possiamo raggiungere in un millisecondo toccando il pavimento.

Ma che cosa sta effettivamente mostrando l’indice RSI? In realtà, l’indice è un rapporto tra due variabili che, in matematica, indica quante volte un numero contiene l’altro. Usiamo i rapporti per fare confronti tra due cose, in questo caso, stiamo confrontando l’altezza del salto (espressa in centimetri) con il tempo di contatto (espressa in secondi), che è essenzialmente la quantità di tempo che un atleta tocca il pavimento tra un salto e l’altro perché l’RSI viene solitamente calcolato a partire da Drop Jumps.
Tuttavia, con i recenti progressi nella tecnologia della prestazione sportiva, come i trasduttori di posizione lineare, le piattaforme di forza portatili, ecc., Possiamo calcolare l’RSI per salti non pneumatici, come CMJ, utilizzando il tempo di decollo invece del tempo di contatto che include il tempo necessario per eseguire le fasi eccentriche e concentriche del ciclo di allungamento-contrazione².
In altre parole, stiamo misurando quanti centimetri di altezza possiamo raggiungere in un millisecondo toccando il pavimento.

Tabella 1: RSI calcolato da diversi salti in alto. I dati sono stati presi da Young, 1995 ¹

Sono argentino e, per qualche motivo che non sono a conoscenza, facciamo le cose in modo diverso (di solito questo significa in modo negativo, soprattutto per quanto riguarda questioni economiche). Invece di calcolare l’indice di forza reattiva dalla differenza tra l’altezza e il tempo di contatto, usiamo il rapporto tra tempo di volo e tempo di contatto. Fino a questo punto va bene, ma in qualche modo abbiamo chiamato questo indice Q. Per essere onesti, non ho mai visto questa terminologia (indice Q) pubblicata da nessuna parte, ma il rapporto è un modo valido per ottenere l’RSI. In effetti, l’altezza di salto viene solitamente stimata dai dati di tempo di volo, come mostrato nell’equazione seguente. In sintesi, fa una piccola differenza quale calcolo viene utilizzato poiché l’altezza di salto e il tempo di volo sono strettamente correlati poiché entrambi sono una derivazione matematica diretta ³.

Figura 2: Formula per calcolare l’indice di forza reattiva. L’indice di forza reattiva può essere aumentato aumentando l’altezza del salto, diminuendo il tempo di contatto con il suolo o entrambi ⁴.

Indice di forza reattiva e ciclo di allungamento-contrazione (SSC)

La forza reattiva può essere definita come la capacità di passare rapidamente da un movimento eccentrico a una contrazione muscolare concentrica, che è correlata al ciclo di allungamento-contrazione (SSC) ¹. Il SSC è comunemente descritto come un’azione muscolare ciclica rapida in cui il muscolo subisce una contrazione eccentrica, seguita da un periodo di transizione prima della contrazione concentrica ⁵.

La forza reattiva può essere definita come la capacità di cambiare rapidamente da un movimento eccentrico a una contrazione muscolare concentrica

L’azione del SSC può essere vista come una molla, durante la fase eccentrica, i muscoli attivi (e anche gli elementi non contrattili) si allungano e assorbono energia ^6-8. Parte di questa energia viene temporaneamente memorizzata e quindi riutilizzata durante la fase concentrica del SSC ⁸. Aumentando la forza applicata (velocità di compressione) in tessuti specializzati come tendini, fascia e muscolo stesso, la manifestazione di forza risultante, espressa nella fase concentrica, aumenta anche ^9,10. Tuttavia, affinché l’energia elastica venga utilizzata in modo ottimale, è necessaria una transizione rapida tra le fasi eccentrica e concentrica. Pertanto, un salto che incorpora un rapido SSC spesso consente ad un atleta di saltare più in alto o più lontano di un salto da una posizione statica ^9,10.
Rappresentazione delle fasi del SSC ¹¹.

Il SSC non avviene solo durante i movimenti di saltare o di rimbalzo, ma anche durante qualsiasi forma di movimento umano quando si tratta di un cambiamento di direzione (camminare, correre, lanciare, torcere). Tuttavia, esistono differenze enormi nella velocità con cui si verifica il SSC nei diversi movimenti, come dimostrato da una variabile chiave che influisce sullo stress meccanico in una determinata azione ⁵. Di conseguenza, il SSC è stato suddiviso in due categorie in base alla durata del SSC ¹. Tuttavia, bisogna fare attenzione a non semplificare eccessivamente questo.

1. Fast-SSC: <250 millisecondi
2. Slow-SSC: >250 millisecondi

Il meccanismo neurofisiologico alla base del contributo del ciclo di allungamento-riscaldamento (SSC) include: l’accumulo di energia elastica ⁹, lo stato attivo ^8,12, le caratteristiche di tensione-lunghezza dei muscoli e dei tessuti non contrattili ^13,14, i processi nervosi inconsci 15-¹⁷, la tensione pre-attività ¹⁸, e l’efficienza della coordinazione motoria ^8,12. Ma per semplificare un po’, li divideremo in due categorie:

1. I cambiamenti nelle proprietà meccaniche dell’unità muscolo-tendine
2. Meccanismi neuromuscolari

Il SSC non avviene solo durante i movimenti di saltare o di rimbalzo, ma anche durante qualsiasi forma di movimento umano quando si tratta di un cambiamento di direzione (camminare, correre, lanciare, torcere). Tuttavia, esistono differenze enormi nella velocità con cui si verifica il SSC nei diversi movimenti, come dimostrato da una variabile chiave che influisce sullo stress meccanico in una determinata azione ⁵. Di conseguenza, il SSC è stato suddiviso in due categorie in base alla durata del SSC ¹. Tuttavia, bisogna fare attenzione a non semplificare eccessivamente questo.

1. Fast-SSC: <250 millisecondi
2. Slow-SSC: >250 millisecondi

Il meccanismo neurofisiologico alla base del contributo del ciclo di allungamento-riscaldamento (SSC) include: l’accumulo di energia elastica ⁹, lo stato attivo ^8,12, le caratteristiche di tensione-lunghezza dei muscoli e dei tessuti non contrattili ^13,14, i processi nervosi inconsci 15-¹⁷, la tensione pre-attività ¹⁸, e l’efficienza della coordinazione motoria ^8,12. Ma per semplificare un po’, li divideremo in due categorie:

1. I cambiamenti nelle proprietà meccaniche dell’unità muscolo-tendine
2. Meccanismi neuromuscolari

I cambiamenti nelle proprietà meccaniche dell’unità muscolo-tendine

Come abbiamo già detto, l’unità muscolo-tendine è responsabile dell’assorbimento, del deposito e della realizzazione dell’energia elastica in un movimento SSC. In effetti, a causa delle sue proprietà elastiche, il tendine è considerato il sito più importante per questo compito ^6,7. Tuttavia, anche il tessuto muscolare svolge un ruolo chiave, il citoscheletro del sarcomero è composto da filamenti come titina e miosina, elementi che presentano proprietà elastiche ^19-22. Fondamentalmente, i muscoli devono irrigidirsi (contrarsi) prima di entrare in contatto con il suolo, cosa comunemente nota come “attività muscolare pre-attiva”, e rimanere rigidi durante tutta la fase eccentrica e di ammortamento per evitare il collasso dell’articolazione o dissipare l’energia sotto forma di calore e quindi trasmettere efficacemente le forze nei tendini e nei tessuti non contrattili generando la deformazione delle strutture e quindi lo storage dell’energia elastica che verrà rilasciata durante la fase concentrica oltre alla forza propulsiva generata dai muscoli contratti ^5,11,23,24.
Pre-attività muscolare. Viene considerato un componente del programma di coordinamento dei movimenti nel SNC il cui scopo è quello di ottimizzare l’azione muscolare all’inizio dell’ammortizzamento dei muscoli agonisti contrattili in modo anticipativo. Si svolge dal momento in cui l’attività mioelettrica si alza al di sopra dei livelli basali fino al momento del contatto con il suolo ²⁵.

Figura 4: “Uno schema che illustra come il flusso di energia direzionale nei sistemi muscolo-tendinei determini la funzione meccanica. (A) L’energia meccanica viene conservata (cioè il lavoro muscolare viene ridotto) quando le strutture elastiche immagazzinano e recuperano i cambiamenti ciclici nell’energia meccanica del corpo o di un’appendice. (B) I tendini caricati direttamente dal lavoro di contrazione muscolare possono rilasciare rapidamente quell’energia al corpo. Se l’energia viene rilasciata più rapidamente di quanto venga immagazzinata, la potenza muscolare può essere amplificata. (C) Un rapido declino dell’energia meccanica del corpo o di un’appendice può essere temporaneamente memorizzato come energia di deformazione elastica, seguito dal rilascio di questa energia di deformazione per eseguire un lavoro sui muscoli attivi. Questo meccanismo ha il potenziale per ridurre l’input di picco di potenza ai muscoli, funzionando quindi come attenuatore di potenza. Nella figura, il rosso indica il flusso di energia tra la contrazione muscolare attiva, l’energia di deformazione del tendine e l’energia cinetica / potenziale del corpo”. ²⁶

Meccanismi neuromuscolari

I recettori sensoriali sia nei muscoli che nei tendini, noti come “propriocettori” (fusiformi all’interno del muscolo e organo di Golgi nel tendine), informano il SNC sui cambiamenti di tensione, lunghezza e angoli articolari e la velocità con cui questo avviene ^27,28.
Durante la fase eccentrica del SSC, il muscolo viene allungato, il segnale di stiramento viene riconosciuto dai fusi muscolari che generano una risposta riflessa che aumenta sia il reclutamento dell’unità motoria che il tasso di codifica per prevenire l’allungamento eccessivo e limitare la possibilità di infortunio ^15,29. Inoltre, la risposta eccitatoria del fuso muscolare porterebbe ad una maggiore forza concentrica prodotta senza di essa.
Inoltre, il GTO attiva una risposta riflessa opposta a quella dei fusi muscolari. La principale funzione del GTO è quella di inibire l’uscita eccitatoria dei fusi muscolari durante le azioni di allungamento a carico elevato ^27,28. A causa della risposta inibitoria del GTO, si è ipotizzato che un suo sovraeccitamento porterebbe ad un’inibizione della risposta eccitatoria del fuso muscolare, il che potrebbe compromettere le prestazioni durante le successive attività SSC ⁵. Tuttavia, è stato riferito che l’inibizione dell’effetto inibitorio (disinibizione) del GTO può aumentare l’attività muscolare pre-attiva e, quindi, non influenzare negativamente le prestazioni delle attività SSC, infatti, la disinibizione del GTO è un adattamento desiderato generato da alcuni metodi di allenamento come l’allenamento plyometrico o il metodo a shock.^30,31.

Figura 5: fuso muscolare. (A) schema della struttura del fuso muscolare. (B) Influenza dello stiramento muscolare e della contrazione delle fibre muscolari intrafusali sui recettori sensoriali nella parte centrale di un fuso. Le frecce verdi indicano la direzione della conduzione di potenziali elettrici da parte degli assoni dei gamma-motoneuroni, mentre le frecce blu indicano i fasci di fibre Ia e II. Fibre muscolari intrafusali: nbd, una fibra dinamica a sacca nucleare; nbs, una fibra statica a sacca nucleare; nc, fibre catena nucleari. Assoni dei gamma-motoneuroni (γ): γs, un motoneurone statico; γd, un motoneurone dinamico. Fibre sensoriali: Ia, tipo Ia; II, tipo II ³².

Test dell’indice RSI.

La procedura di test originale per RSI come modo per misurare la veloce capacità SSC è stata proposta da Young ¹ e includeva una procedura di salto incrementale (DJ) che consisteva in un DJ da una varietà di altezze di caduta (30, 45, 60 cm) per imporre vari carichi di allungamento sugli estensori della gamba. Un sistema di tappetino di contatto / computer è stato utilizzato per registrare l’altezza del salto e il tempo di contatto ¹.

Figura 6. Esempio di dati del test DJ incrementale da un giocatore di rugby.

Tuttavia, a causa dei progressi compiuti nel campo delle scienze sportive e della tecnologia migliorata disponibile, sono state sviluppate altre modalità di test RSI ².
Ebben & Petushek hanno testato 49 soggetti provenienti da NCAA Division-I, club o sport ricreativi e hanno partecipato a plyometrics come parte del loro programma di allenamento annuale. Hanno utilizzato una batteria di diversi salti su una piattaforma di forza per testare l’indice di forza reattiva, che includeva:

• Saltelli squat
• Salti tuck
• CMJ
• CMJ carico (manubri con 30% 1RM)
• Salti su una gamba

Per calcolare il RSI, l’equazione ha sostituito il tempo di contatto con il terreno con il tempo di decollo nel. Così, l’altezza di salto è stata divisa per il tempo di decollo, che include le fasi eccentrica e concentrica della SSC e può essere calcolato per tutti i salti verticali ².

Figura 7. Registrazione della forza nel tempo con le variabili utilizzate per calcolare l’indice di reattività modificato, inclusi TTT = tempo di decollo e FT = tempo di volo ²

Inoltre, Harper & Hobbs ³³ sulla base del lavoro di Lloyd et al., 2009 ³⁴ hanno proposto un altro modo per testare RSI che consisteva in 10 salti consecutivi, anche di altezza massima e tempo di contatto con il terreno minimo, dove l’RSI finale è la media dei 5 migliori salti o la media degli ultimi 5 salti (test 10/5) ³³.
Sebbene qualsiasi tipo di test possa essere valido e affidabile nell’valutare RSI e quindi la velocità di SSC, una migliore comprensione delle procedure di test potrebbe essere un vantaggio per ottenere il massimo da essi.
A causa delle caratteristiche del test 10/5, il mancato mantenimento di un buon controllo posturale e l’adeguamento alle correzioni rapide durante il movimento da parte del SNC potrebbero portare a discrepanze sia nei tempi di contatto con il suolo che nell’altezza dei salti, entrambi elementi integranti dell’indice di reattività della forza. Di conseguenza, l’incapacità di coordinare in modo coerente il movimento durante la fase di contatto con il suolo potrebbe portare a una maggiore variabilità nella deformazione della “molla”, e quindi a una maggiore variabilità nella rigidità della gamba. Il protocollo di test 10-5 potrebbe essere migliore per valutare la rigidità perché l’altezza di caduta è vincolata dall’altezza del salto della ripetizione precedente, che fornisce ulteriori informazioni che un singolo sforzo sul test DJ potrebbe non fornire.
La maggior parte degli atleti di squadra sono fortemente dipendenti dalla loro capacità di produrre ripetutamente azioni SSC efficienti e veloci. Considerando questo, sembra logico testare la forza reattiva in un compito di sforzo ripetuto.

Indice di forza reattiva.

Figura 8. Dati di esempio del test 10/5 RSI di un giocatore di rugby.

Applicazione pratica.

Ci sono 2 principali motivi per la selezione e l’implementazione di qualsiasi procedura di test RSI:

1. fornisce informazioni direttamente o indirettamente correlate a un indicatore chiave di prestazione (KPI).
2. Aiuta a individualizzare i programmi di formazione e i parametri di caricamento.

L’indice di forza reattiva è stato correlato all’azione SSC veloce, che è coinvolta in ogni movimento rilevante in molti sport. Inoltre, l’IFR è stato dimostrato per avere una forte relazione con entrambe le velocità di cambio di direzione ³⁵ e di accelerazione ³⁶ agilità e anche la forza massimale ^37,38.
Inoltre, l’IFR può essere utilizzato per ottimizzare l’altezza per salti in profondità plyometrici sia da un punto di vista delle prestazioni che della gestione del rischio di infortunio. Fondamentalmente, durante un test DJ incrementale, se l’IFR viene mantenuto o migliorato mentre l’altezza aumenta, e il tempo di contatto viene mantenuto al di sotto del soglia di 250 ms, si può presumere che la capacità di forza reattiva degli atleti sia sufficiente per quella profondità. Al contrario, una diminuzione dell’IFR e / o un superamento del soglia di 250 ms di tempo di contatto può essere indicativo di uno stimolo di allenamento sottostimato o di uno stress eccessivo sul sistema muscolo-tendineo.

L’indice di forza reattiva può essere utilizzato per ottimizzare l’altezza dei salti in profondità plyometrici sia dal punto di vista della prestazione che della gestione del rischio di infortunio.

Inoltre, il tempo di contatto può essere un potente strumento per monitorare le prestazioni plyometriche e valutare in tempo reale il rapido SSC durante le sessioni. Può anche essere utilizzato come strumento motivazionale per incoraggiare gli atleti a dare il massimo in ogni ripetizione.
Infine, l’indice di forza reattiva può essere utilizzato come strumento di monitoraggio degli atleti per valutare la stanchezza e la disponibilità neuromuscolare nel corso di un periodo di allenamento.

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