Quantificazione della forza muscolare massima volontaria

La produzione di forza (unità SI: [N]) è una funzione muscolare fondamentale. Il concetto di forza in generale, tuttavia, richiede alcuni chiarimenti:

1. Nell'essere umano vivente, la forza muscolare non può essere misurata direttamente. Nel caso più semplice di un muscolo non pennato, sarebbe infatti necessario sezionare almeno un'estremità tendinea, collegarla in linea con un sensore di forza e attivare il muscolo.
2. Al posto della forza muscolare diretta, nell'essere umano si usano perlopiù 2 tipi di indicatori indiretti: (a) le dimensioni del muscolo (volume muscolare, sezione trasversale del muscolo o delle sue fibre, massa magra oppure la massa muscolare da essa calcolata) e/o (b) momenti di forza o forze esterne (per es. forza di reazione al suolo, forza sui pedali ecc.). A partire dalle grandezze esterne misurate, le forze interne possono essere stimate mediante la dinamica inversa.
3. La correlazione tra dimensioni del muscolo e momento di forza o forza non è così buona come ci si aspetterebbe. Studi sull'essere umano hanno dimostrato che le dimensioni della muscolatura delle gambe spiegano solo ca. il 25–50 % della variabilità nel momento di forza o nella forza. Un aumento delle dimensioni o della massa non porta quindi necessariamente a un miglioramento della funzione di forza fisiologicamente rilevante.
4. Le fibre muscolari non producono diverse entità di forza distinte, come lasciano erroneamente intendere termini quali «forza rapida», «forza esplosiva» o «forza resistente». A seconda della velocità e della direzione della variazione di lunghezza varia però la forza e quindi anche la potenza (prodotto di forza e velocità, [W]). In realtà questi termini fuorvianti rappresentano piuttosto un tentativo di descrivere i movimenti da una prospettiva esterna, per es. un movimento «rapido» o «esplosivo». Dal punto di vista della misurazione, la rapidità di sviluppo della forza specifica di un movimento si può quantificare tramite la cosiddetta «rate of force development» (aumento di forza per unità di tempo) oppure, meglio ancora, tramite l'impulso (integrale della forza nel tempo per un determinato intervallo temporale).
5. Esiste una differenza importante tra la forza di picco che può essere prodotta volontariamente in una manovra funzionale o di movimento e la forza massima volontaria. Nel salto a due gambe con contromovimento («countermovement jump» [CMJ]), per esempio, la forza di picco tipica che agisce su ciascun avampiede corrisponde a ca. 1,2 volte il peso corporeo. Nel salto ripetuto su una gamba, a ginocchio esteso e senza contatto del tallone, la forza di picco tipica è di ca. 3–3,5 volte il peso corporeo, quindi ca. 2,5–3× più alta rispetto al CMJ. Per determinare esternamente la forza massima volontaria occorre quindi scegliere la manovra funzionale o di movimento con la forza di picco tipica più elevata.
6. Un aspetto spesso trascurato nella determinazione della forza massima è il fatto che, per ogni dato grado di attivazione del muscolo, la forza massima si manifesta a velocità di contrazione negativa (cioè durante la contrazione eccentrica). Da queste considerazioni consegue che, per poter parlare di forza massima volontaria, la forza deve essere rilevata con una manovra di movimento che produca la forza di picco tipica più elevata, e che inoltre deve essere misurata con un'attivazione muscolare il più possibile vicina al massimo durante la contrazione eccentrica. La manovra di salto che soddisfa queste condizioni è il salto ripetuto su una gamba («multiple onelegged hopping» [m1LH]), cioè saltelli ripetuti sull'avampiede a ginocchio esteso e senza contatto del tallone. Per misurare la forza di reazione al suolo, la manovra di salto viene eseguita su una piattaforma di forza, che può essere mobile o fissa. La forza di picco durante l'm1LH si manifesta nella fase di atterraggio (cioè durante la contrazione eccentrica) e la forza di picco tipica è più elevata che nelle altre manovre di salto conosciute. Mediante l'm1LH in combinazione con la pQCT è quindi possibile rilevare la forza massima volontaria (Fm1LH), metterla in relazione con la resistenza ossea e quantificare così l'unità muscolo-osso.

Fonte: Dr. M. Toigo - Journal für gynäkologische Endokrinologie