Definizione degli indicatori di controllo dei parametri funzionali fondamentali della macchina Desmotec

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1 Introduzione 
Le macchine basate sulla rotazione di un volano, denominate in letteratura flywheel exercise 
devices, sono state progettate nel 1994 da Berg & Tesch del Karolinska Institute di 
Stoccolma. Il loro obiettivo primario era permettere l‟allenamento della forza e della massa 
muscolare in condizioni di microgravità nei voli spaziali. In questi sistemi il carico è 
costituito dall‟inerzia rotazionale del volano invece che dal peso da sollevare. 
L‟efficacia della tecnologia iso-inerziale è stata descritta in diversi studi (Alkner et al., 2003; 
Alkner et al., 2004; Alkner et al., 2004; Reeves et al., 2005; Rittweger et al., 2005; Rittweger 
et al., 2009), i quali concordano sugli effetti dell‟allenamento con FW nella prevenzione 
dell‟atrofia muscolare, della decalcificazione ossea e di altre degenerazioni cui vanno incontro 
gli astronauti in condizioni di microgravità. 
È stato dimostrato che l‟allenamento con macchine iso-inerziali può costituire una valida 
alternativa per l‟ipertrofia muscolare (Tesch et al., 2004; Tesch et al., 2004; Seynnes et al., 
2007). L‟esercizio con dispositivo iso-inerziale risulta vantaggioso in quanto accelera le 
risposte strutturali del muscolo, riducendo il tempo d‟insorgenza dell‟ipertrofia muscolare 
(Narici, 2009). A tal proposito i risultati dello studio di Seynnes et al. (2007) hanno 
dimostrato che un protocollo di allenamento iso-inerziale produce ipertrofia muscolare 
(aumento del numero dei sarcomeri in serie e angolo di pennazione) riscontrabile dopo solo 
tre settimane di preparazione al contrario delle otto settimane usualmente richieste nei 
protocolli precedenti (Seynnes et al., 2007). 
Inoltre sono stati riscontrati effetti positivi dell‟allenamento con carico inerziale sulle capacità 
di forza (miglioramenti della forma massima concentrica ed eccentrica) e sulla prevenzione 
degli infortuni muscolari in atleti di diverse specialità sportive (Askling et al., 2003; Caruso et 
al., 2006). 
Gli effetti riportati sono probabilmente dovuti all‟elevato lavoro muscolare richiesto per 
accelerare e frenare la massa inerziale del volano. È stato, infatti, dimostrato che il carico di 
lavoro sostenibile con l‟allenamento inerziale è maggiore rispetto a quello sviluppabile con 
macchine convenzionali o con i pesi liberi (Narici, 2009). Una peculiarità avanzata dai 
costruttori è il cosiddetto “sovraccarico eccentrico” indotto dall‟allenamento con macchine 
inerziali in confronto agli esercizi convenzionali. Per sovraccarico eccentrico s‟intende il
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maggior carico meccanico ottenibile nella fase eccentrica dell‟esercizio. Si pensa che proprio 
questo stimolo influenzi la precoce risposta ipertrofica del tessuto muscolare. 
Gli studi presenti in letteratura non hanno ancora permesso di caratterizzare, secondo una 
linea comune, le espressioni di forza e velocità in un esercizio con volano. L‟esercizio con 
volano viene spesso confrontato a proposte con pesi liberi aventi caratteristiche tecniche e 
biomeccaniche molto diverse, non consentendo così un confronto affidabile. 
 
Sulla base di queste riflessioni, gli scopi di questo lavoro sono: 
 descrivere le principali variabili meccaniche implicate nell‟esecuzione di un esercizio 
di hip belt squat (HBS) con volano attraverso una caratterizzazione dei tempi e delle 
intensità di espressione della potenza e della forza; 
 validare il software D.Soft; 
 elaborare un report e definire degli indicatori per l‟analisi ed il controllo dei parametri 
funzionali fondamentali della macchina Desmotec.
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2 L’azienda 
La DESMOTEC s.r.l. è un‟azienda italiana leader nel settore della preparazione atletica e 
dell‟ allenamento isoinerziale, nata dopo una lunga collaborazione tra allenatori di livello 
mondiale (F.I.S.I. in primis), atleti professionisti ed imprenditori che credono in questo 
settore. 
Alla base vi è stata l‟idea e l‟esigenza di introdurre nel mercato un elemento innovativo 
capace di poter controllare il proprio allenamento (tecnologia desmodromica). 
Partendo da questo concetto è stato sviluppato un metodo che consente di gestire un percorso 
di training completamente monitorato, personalizzato e modulare. 
Tale metodo consiste nell‟impiego congiunto di un‟ attrezzatura che sfrutta le inerzie generate 
dall‟atleta e di un software, che in tempo reale attraverso un encoder registra la sessione di 
allenamento e permette un controllo del carico. 
Utilizzando un volano messo in rotazione da una serie di cordini è stata perfezionata una 
macchina per l‟allenamento resistivo che funziona anche in assenza di gravità sia in fase 
concentrica che in fase eccentrica (tecnologia isoinerziale). 
 
 
Figura 2.1 Stand espositivo Desmotec
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Le macchine isoinerziali DESMOTEC sono utilizzate per: 
 preparazione atletica per lo sci agonistico; 
 presciistica, calcio, tennis, basket, pallavolo…; 
 prevenzione degli infortuni; 
 recupero funzionale; 
 fisioterapia. 
L‟azienda crede nel continuo sviluppo, raccogliendo le informazioni del mercato dal cliente 
fino a collaborazioni di ricerca scientifica. 
Il centro di ricerche DESMOTEC collabora con le seguenti università: 
 
 
 
Figura 2.2 Collaborazioni di ricerca scientifica
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3 L’allenamento isoinerziale 
3.1 Contrazione eccentrica 
La contrazione di tipo eccentrico è un particolare tipo di attivazione muscolare durante la 
quale il muscolo produce forza, anziché accorciandosi come durante il lavoro concentrico, 
allungandosi. 
Per spiegare in termini pratici questo concetto di meccanica muscolare, immaginiamo di 
tenere in mano con il braccio piegato a 90° un manubrio, il cui peso sia maggiore rispetto alla 
massima forza esprimibile dal bicipite (ad esempio 60 [kg]). In questo caso, nonostante ogni 
sforzo, non si può certamente flettere il braccio e portare il manubrio verso la spalla (abbiamo 
appena detto che il suo peso è maggiore della forza), anzi il braccio si distenderà verso il 
basso, proprio in virtù del grosso carico che è tenuto in mano. L‟unica cosa che si è in grado 
di fare in questa situazione, è cercare di rallentare al massimo la caduta del carico grazie 
appunto ad una contrazione eccentrica del bicipite. In questa condizione il muscolo funziona 
come un vero e proprio “freno”: più si riuscirà a rallentare la caduta del peso, maggiore sarà la 
forza di tipo eccentrico espressa. 
 
 
Figura 3.1 La modalità di contrazione concentrica (riquadro di sinistra), prevede l’accorciamento  
del ventre muscolare, mentre quell’eccentrica (riquadro di destra), vede il muscolo allungarsi 
3.1.1 Danno strutturale dovuto alla contrazione eccentrica  
Il danno strutturale della fibra muscolare può essere causato, sia da una singola 
contrazione muscolare, come dall‟effetto cumulativo di una serie di contrazioni. In ogni caso
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il meccanismo maggiormente correlato al possibile danneggiamento della fibra muscolare 
risulterebbe essere la contrazione di tipo eccentrico. 
La ragione della maggior incidenza traumatica a livello muscolare, riscontrabile durante una 
situazione di contrazione eccentrica, è soprattutto imputabile alla maggior produzione di forza 
registrabile nel corso di quest‟ultima, rispetto a quanto non avvenga nella modalità di 
attivazione di tipo concentrico od isometrico. 
Occorre sottolineare come anche il fenomeno puramente meccanico dell‟elongazione possa 
giocare un ruolo importante nell‟insorgenza dell‟evento traumatico, visto che questo ultimo 
può verificarsi, sia in un muscolo che si presenti attivo durante la fase di stiramento come in 
un distretto muscolare, sia passivo durante la fase di elongazione. Durante la contrazione 
eccentrica il muscolo è in effetti sottoposto ad un fenomeno di “overstretching” che, in quanto 
tale, può determinare l‟insorgenza di lesioni a livello dell‟inserzione tendinea, della giunzione 
muscolo-tendinea, oppure a livello di una zona muscolare resa maggiormente fragile da un 
deficit di vascolarizzazione.  
Considerando quindi il fatto che il muscolo si presenta particolarmente vulnerabile nel 
momento in cui sia sottoposto ad una contrazione di tipo eccentrico, soprattutto quando 
quest‟ultima sia di notevole entità, come nel caso di uno sprint, di un balzo o di comunque un 
gesto di tipo esplosivo, nasce l‟esigenza di “condizionare” i distretti muscolari maggiormente 
a rischio con un tipo di lavoro consono a questa particolare esigenza. 
3.2 Allenamento eccentrico 
La filosofia segmentaria o compartimentale della preparazione atletica, quella in cui si 
rinforzano separatamente i muscoli di uno specifico distretto corporeo, è stata negli ultimi 
anni affiancata da filosofie di allenamento, spesso basate su studi di biomeccanica ma anche 
derivate da pratiche per il benessere, in cui il gesto di una parte del corpo viene visto come il 
risultato finale dell‟attivazione coordinata della quasi totalità dei distretti corporei.  
Un esempio di questa nuova prospettiva è rappresentato dal concetto di “core stability” e dal 
riconoscimento del ruolo che un miglior controllo ed una maggiore affidabilità dei muscoli 
del tronco (addome e schiena) ricoprono nel migliorare molti dei gesti tipici di vari sport.  
Il gesto tecnico di calciare la palla con il piede o di colpire una pallina con la racchetta da 
tennis, è sempre più comunemente visto come un gesto unico di tutto il corpo, gesto al quale 
ogni distretto contribuisce in modo variabile ma non trascurabile.
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Inoltre in anni recenti lo strumentario dei preparatori atletici, così come dei riabilitatori, si è 
arricchito di nuove metodiche e di una sensibilità alle differenti funzioni muscolari che anni fa 
erano trascurate a causa di una ridotta conoscenza scientifica. Tra queste spicca un crescente 
interesse verso la metodica “eccentrica”. Il muscolo che si attiva mentre viene allungato 
sviluppa una forza che è stata definita eccentrica, per differenziarla dalla forza concentrica 
che viene sviluppata dal muscolo attivato mentre si accorcia e dalla forza isometrica, che il 
muscolo produce quando, pur essendo attivato, non si allunga né si accorcia e l‟attivazione 
muscolare non corrisponde ad un movimento visibile. 
Un esempio di come e quanto frequentemente si usa la forza eccentrica si ritrova nella vita 
quotidiana ed è l‟azione di scendere le scale. Ad ogni atterraggio sul gradino più in basso 
usiamo naturalmente i muscoli (che si allungano) per attenuare le forze trasmesse dal piede al 
resto del corpo. Questo si attua mediante il mantenimento dell‟equilibrio e l‟utilizzo dei 
muscoli per generare movimento. E‟ esperienza di tutti che un atterraggio con la gamba 
troppo rigida può risultare una sensazione spiacevole se non un infortunio, mentre un 
atterraggio troppo “soffice” con il ginocchio troppo piegato può far perdere l‟equilibrio. 
Focalizzando l‟attenzione sull‟articolazione del ginocchio, risulta semplice capire che 
atterrare a ginocchio completamente esteso o completamente flesso può essere dannoso per i 
tessuti molli articolari, mentre tutte le posizioni intermedie, angoli articolari compresi tra la 
massima estensione e la completa flessione, sono gestibili combinando forza ed escursione in 
modo da risultare nel movimento desiderato ma anche di proteggere le strutture 
muscoloscheletriche. Attraverso la flessione combinata e sincronizzata di svariate 
articolazioni (ad esempio e per semplificare pensiamo alle tre principali articolazioni dell‟arto 
inferiore: anca, ginocchio e caviglia in un movimento semplice come il passare dalla 
posizione eretta a quella seduta) il sistema locomotorio riesce non solo a produrre un 
movimento finalizzato ma, dosando in modo accurato l‟attivazione dei muscoli coinvolti, 
riesce anche a mantenere l‟equilibrio e ad assorbire parte dell‟energia, definita energia 
potenziale, che si libera quando si passa da una posizione “più in alto” ad una “più in basso” e 
così ad evitare di atterrare sulla sedia troppo bruscamente. Nell‟atleta l‟essere in grado di 
generare ed assorbire potenze maggiori ed allo stesso tempo migliorare il controllo 
dell‟attivazione muscolare sono aspetti che contribuiscono a migliorare la coordinazione, 
rendendo il gesto più efficace e per questa ragione dovrebbero aiutare a prevenire gli 
infortuni. L‟utilizzo di molte articolazioni del corpo in modo coordinato e simultaneo è stato
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assimilato ad un „catena cinetica‟, un sistema appunto in cui il movimento viene trasmesso 
attraverso strutture vincolate tra loro come lo sono le maglie di una catena. 
Come si può facilmente capire dagli esempi precedenti relativi a calcio e tennis, per ottenere il 
massimo risultato, tutti i muscoli coinvolti in un determinato movimento devono agire in 
modo coordinato, simultaneo/sequenziale e secondo modalità di attivazione muscolare 
diverse. Ad esempio, durante l‟esecuzione di un gesto specifico, mentre un muscolo lavora 
accorciandosi, un altro si attiva allungandosi in modo da stabilizzare l‟articolazione e cosi 
consentire una miglior esecuzione del gesto. 
 
La metodica di allenamento, che utilizza attrezzature definite isoinerziali, riunisce i due 
aspetti sopraccitati fornendo all‟atleta un‟opportunità estremamente innovativa ed efficace di 
migliorare la prestazione attraverso una migliore gestione della catena cinetica che genera il 
gesto atletico. Vale la pena di menzionare rapidamente due concetti, che in passato sono stati 
erroneamente associati all‟esercizio eccentrico e che invece oggi contribuiscono a chiarire i 
meccanismi che hanno reso l‟esercizio muscolare eccentrico utile sia nella riabilitazione che 
nell‟allenamento avanzato dell‟atleta. L‟allenamento eccentrico ben pianificato e gestito 
protegge il muscolo da lesioni che solitamente seguono un eccessivo utilizzo eccentrico del 
muscolo (come per esempio sciare per una giornata intera senza essersi allenati in modo 
specifico) e l‟allenamento migliora non solo la forza ma il controllo. 
Riassumendo, i principali vantaggi dell‟allenamento eccentrico sono qui elencati: 
 migliora la prestazione della catena dei muscoli estensori; 
 effetto preventivo delle lesioni muscolari; 
 attivazione neuromuscolare unica, che può essere allenata in modo mirato; 
 genera forze più alte rispetto alle modalità tradizionali di allenamento; 
 richiede un minor impegno cardiopolmonare.