Costo energetico e reclutamento muscolare nel cammino assistito

 5
CAPITOLO 1 
INTRODUZIONE 
 
1.1 LA LOCOMOZIONE 
Tutti  gli  individui,  sani e non, devono  camminare.  Infatti,  la qualità della 
vita è  fortemente condizionata dalla capacità deambulatoria, basti pensare alle 
condizioni di disabilità di individui in cui la funzione locomotoria è compromessa 
da processi patologici.  Il costo energetico del cammino può variare entro  limiti 
anche  molto  ampi,  non  solo  tra  le  varie  persone,  ma  anche  nello  stesso 
individuo,  in  base  ad  alcune  variabili.  Esso  è  fortemente  influenzato  dal  peso 
corporeo,  compresi  gli  indumenti,  dalla  velocità  della  marcia,  dal  tipo  di 
superficie su cui si marcia, dal grado di pendenza e dalla presenza di condizioni di 
marcia patologica (Molbech, 1966). 
La  locomozione  umana  consiste  in  movimenti  ciclici  alternati  degli  arti 
inferiori durante i quali ciascun arto viene in contatto con il terreno, sostenendo 
il peso corporeo per un certo periodo di tempo, per poi venire portato in avanti. 
Il periodo  in cui  l’arto rimane  in contatto con  la superficie di supporto prende  il 
nome di periodo di appoggio o di supporto, mentre quello  in cui  l’arto  inferiore 
viene  sollevato  dal  suolo  e  traslocato  in  avanti  è  denominato  periodo  di 
oscillazione.  
I  movimenti  degli  arti  inferiori  durante  il  ciclo  del  passo  presentano 
caratteristiche  cinematiche  e  modalità  di  attivazione  muscolare  peculiari  ai 
processi  di  controllo  nervoso  della  locomozione.  Secondo  la  classificazione 
 6
introdotta da M.Philippson il ciclo del passo può essere suddiviso in quattro fasi: 
una fase flessoria (fase F) e tre di estensione dell’arto (E1, E2, E3). 
La prima fase del passo (fase F) segna l’inizio del periodo di oscillazione ed 
è  contraddistinta  dall’attivazione  simultanea  dei  muscoli  flessori  delle 
articolazioni dell’anca, del ginocchio e della caviglia, con conseguente  flessione 
dell’arto  e  sollevamento  del  piede  dal  piano  di  appoggio.  Circa  a  metà  del 
periodo di oscillazione, mentre i muscoli flessori dell’anca continuano a contrarsi, 
vengono  attivati  i muscoli  estensori  del  ginocchio  e  della  caviglia.  La  flessione 
dell’articolazione dell’anca e  la contemporanea estensione del ginocchio e della 
caviglia avanzano il piede in prossimità del suolo e preparano l’arto a sostenere il 
peso del corpo. Questa fase iniziale di estensione dell’arto costituisce la fase E1. 
Il  successivo  contatto  del  piede  con  il  suolo marca  la  transizione  tra  il 
periodo di oscillazione e il periodo di appoggio. All’inizio del periodo di appoggio 
(fase E2) il peso del corpo viene trasferito sull’arto in estensione determinando la 
flessione passiva delle articolazioni del ginocchio e della caviglia che, in tal modo, 
ammortizzano  il  carico  del  peso  corporeo.  A  causa  della  flessione  passiva  del 
ginocchio  e  della  caviglia,  i  muscoli  estensori  vengono  contratti  in  maniera 
eccentrica, accumulando energia elastica la cui restituzione nella fase successiva 
contribuisce alla spinta propulsiva per lo spostamento del corpo in avanti. 
La  spinta  per  la  propulsione  del  corpo  in  avanti  viene  fornita,  quindi, 
durante  l’ultima fase del ciclo del passo (fase E3) dall’estensione completa delle 
articolazioni dell’anca, del ginocchio e della caviglia per mezzo di un’attivazione 
sinergica dei muscoli estensori dell’arto. 
 7
Lo  schema motorio di base del passo  (ritmicità e cinematica del passo) è 
generato  essenzialmente  da  circuiti  spinali,  ma  la  capacità  di  iniziare  o  di 
arrestare il cammino, di variarne la velocità, di cambiare direzione o di superare 
un  ostacolo  mantenendo  la  stabilità,  dipendono  criticamente  dal  controllo 
integrato  di diversi  centri  superiori.  Inoltre un’ulteriore  regolazione  è data dai 
sistemi sensoriali afferenti; infatti, durante il ciclo del passo, i segnali provenienti 
dai  recettori  muscolari,  cutanei  e  articolari  forniscono  al  midollo  spinale 
informazioni su come e quanto l’arto viene caricato e scaricato interagendo con 
la  superficie di  supporto,  sull’ampiezza della  fase di oscillazione o  su eventuali 
perturbazioni inattese, quali quelle che si producono su superficie accidentata. 
Volendo creare un quadro generale dei processi di base del controllo del 
passo possiamo dire che:  
1.  Le reti neurali nel midollo spinale sono responsabili della generazione di 
uno schema motorio generale del passo che viene finemente regolato dai 
segnali afferenti sia attraverso un feedback diretto sui circuiti spinali, sia 
mediante un ulteriore stadio di elaborazione a livello del cervelletto. 
2.  La  funzione  cerebellare  garantisce  gli  aspetti  di  coordinazione 
intersegmentaria  e  cinematici del passo, nonché  il mantenimento della 
postura  antigravitaria.  I  centri  spinali  sono,  inoltre, modulati dal  centro 
locomotorio mesencefalico,  la  cui  attività può promuovere  l’avvio della 
locomozione e  le variazioni di frequenza del passo che accompagnano  le 
variazioni di velocità del cammino. 
 8
3.  Il centro  locomotorio mesencefalico e  i circuiti spinali sono sottoposti al 
controllo da parte di aree corticali che, di concerto con i nuclei della base 
e  il  cervelletto,  presiedono  alle modificazioni  volontarie  e  al  controllo 
visuomotorio della locomozione. 
 
1.2 UTILIZZO DEL BWS IN AMBITO RIABILITATIVO 
Negli  ultimi  vent’anni  le  linee  guida  che  hanno  regolato  i  processi  di 
riabilitazione sono profondamente cambiate in base alle nuove conoscenze. Con 
lo  sviluppo dei  sistemi di  controllo motorio,  la  tradizionale  attenzione  che era 
posta sui sistemi neuromuscolari è stata sostituita da un’attenzione più globale 
su  come  tutti  i  sistemi  fisiologici  (neuromuscolari,  muscolo‐scheletrici  e 
cardiorespiratori)  interagiscano  fra  loro  e  con  l’ambiente  per  dare  il  proprio 
contributo  (Horak FB, 1992). Questo modo di approcciare  il problema porta ad 
usare tecniche e metodologie che  in passato non erano  impiegate nella terapia 
riabilitativa  con  la  possibilità  di  testare  le  diverse  capacità  fisiche,  quali  ad 
esempio quella cardiovascolare.  
Appare  ormai  evidente  che  il  recupero  del  paziente  con  disabilità 
neurologiche  non  può  essere  solo  rivolto  al  miglioramento  della  funzione 
neuromuscolare.  
Roth et al. hanno dimostrato che solo il 2‐36% dei deficit provocati da ictus 
sono attribuibili a compromissione neuromuscolare.  
Grescham et al. proposero che molte delle disabilità conseguenti ad evento 
cerebrovascolare acuto sono dovute alla coesistenza di disturbi cardiovascolari. 
 9
Approssimativamente  il  75%  dei  pazienti  affetti  da  ictus  sono  affetti  pure  da 
disturbi cardiaci (Roth, 1993) e presentano, in fase cronica (a 6 mesi dall’evento 
acuto), una  ridotta  capacità di eseguire esercizi  (Potempa K et al., Bachynski ‐ 
Cole M. et al.) 
Molti  studi  presenti  in  letteratura  si  sono  dedicati  all’analisi 
dell’andamento  del  consumo  di  ossigeno  (VO
2
)  in  pazienti  con  patologie 
neurologiche  usando  mezzi  quali  il  cicloergometro  (Bjuro  T  et  al.,  1975, 
Brinkmann Jr, 1979). 
In  altri  casi,  invece,  si  è  optato  per  un  treadmill  per  il  cammino  perché 
possiede  vantaggi  che  lo  rendono  preferibile  rispetto  ad  altri  ergometri.  Per 
misurare  il  consumo  di  ossigeno,  infatti,  è  necessario  che  l’esercizio  coinvolga 
almeno il 50% della muscolatura corporea (Rowell LB, 1974); questa condizione è 
meglio raggiunta con  il cammino piuttosto che  la pedalata,  in modo particolare 
nelle persone che non sono allenate (Rowell LB, 1974). E’ evidente,  inoltre, che 
per queste persone, al fine del recupero dell’autonomia nella vita quotidiana, sia 
molto più importante la posizione ortostatica piuttosto che quella sulla bicicletta. 
Infine,  è  bene  ricordare  che  le  misure  del  VO
2
  sono  fortemente  influenzate 
dall’attività svolta e quindi, nel cammino, si è certi di ottenere valori molto più 
attendibili,  in  riferimento  alle mansioni  quotidiane,  rispetto  all’utilizzo  di  altri 
mezzi (McaArdle WD et al., 1978). 
Corcoran and Brengelmann hanno però stabilito che, sebbene  il treadmill 
sia  il miglior  strumento  per  indagare  le  capacità  fisiche  post  ictus,  l’ansietà  o 
l’insicurezza che spesso si manifestano durante questo tipo di prove ne limitano 
 10
l’applicazione.  Infatti,  il  treadmill,  anche  per  individui  sani  non  abituati 
all’utilizzo,  può  presentare  delle  difficoltà  nell’approccio,  richiedendo  un  certo 
periodo  di  adattamento  al  gesto  richiesto.  Una  perdita  di  equilibrio  ed  una 
caduta  durante  l’attività  sarebbero  quindi,  oltre  che  altamente  probabili  per  i 
pazienti affetti da disabilità motorie, anche inaccettabili. Questa possibilità rende 
il  treadmill  inutilizzabile  nel  processo  riabilitativo  se  non  si  interviene  a 
scongiurare questo inconveniente. 
Il  cammino  in  sospensione è  stato  sviluppato proprio per contrastare  tali 
problematiche.  La  sua  particolare  funzione,  infatti,  è  quella  di  alleggerire  il 
paziente di una quota del suo peso, fornire un supporto di stabilizzazione esterno 
e di conseguenza permettere l’esercizio anche a pazienti post stroke (Visintin M 
et al., 1989, Werning A et al., 1992). 
Esistono in letteratura alcuni studi che hanno stabilito quale deve essere il 
livello di scarico del peso per rendere il più naturale possibile lo schema motorio 
del passo dei pazienti.  
Nel  1989  Visintin  e  Barbeau  trovarono  che  i  pazienti  paraparetici 
acquisivano  il miglior schema motorio del cammino ad uno scarico del 40% del 
loro peso comparando i risultati con il cammino al treadmill in carico naturale.  
Più  recentemente Hesse et al. osservarono una  riduzione dell’attivazione 
del muscolo  soleo e del vasto  laterale durante  la “stance phase” del passo nei 
pazienti utilizzando scarichi  in peso superiori al 45% e fissarono pertanto, come 
soglia massima di  scarico nel processo di  ri‐allenamento,  il valore del 30% per 
garantire il reclutamento di quei distretti muscolari.