Il tapis roulant motorizzato è biomeccanicamente paragonabile alla corsa su terreno?

Introduzione

I tapis roulant motorizzati (MT) sono spesso utilizzati per scopi di ricerca, per pratica clinica e l’allenamento. Un sondaggio su corridori degli Stati Uniti del 2017, ad esempio, ha rilevato che il 14% dei corridori preferiva correre su un MT (1) e gli MT sono spesso utilizzati anche come modalità di allenamento supplementare tra gli atleti d’élite (2). In ambito clinico, la corsa MT viene sempre più combinata con l’analisi video per indagare la tecnica di corsa e indicare strategie per le calzature, le ortesi e la deambulazione per il miglioramento delle prestazioni, la prevenzione degli infortuni e la riabilitazione (3–5). Gli MT vengono utilizzati anche durante la riabilitazione per iniziare a correre in un ambiente controllato (6,7). Infine gli MT sono spesso usati in contesti di ricerca per valutare la biomeccanica della corsa (8-12).

Diversi studi hanno riportato differenze nella biomeccanica della corsa tra MT e corsa su terreno (6, 13-16), sebbene le prove tra gli studi siano spesso contrastanti. Le differenze biomeccaniche tra MT e corsa su terreno possono derivare da una varietà di aspetti. Una convinzione diffusa è che la corsa MT richieda meno propulsione in quanto il tappeto muove l’arto inferiore portante sotto il corpo, piuttosto del corpo che si muove sopra l’arto inferiore portante (17). Van Ingen Schenau (18) ha studiato questo problema e ha mostrato che MT e corsa su terreno sono teoricamente simili quando si utilizza un sistema di coordinate che si muove con il nastro, quando la velocità del nastro è costante e la resistenza dell’aria è trascurabile. Tuttavia studi sperimentali hanno dimostrato che la velocità del nastro non è costante e invece decelera all’impatto del piede e accelera allo stacco (14, 15, 17, 19, 20), alterando così potenzialmente la biomeccanica della corsa. 

Inoltre delle velocità più elevate richiedono frequenze di falcata più elevate che aumentano la resistenza dell’aria sia durante la corsa su tapis roulant, che su superficie. Tuttavia la resistenza dell’aria aumenta di più con l’aumento della velocità durante la corsa su terreno, perché il corpo si muove all’aria e questo potrebbe introdurre differenze biomeccaniche a velocità di corsa più elevate (21, 22). La biomeccanica della corsa su MT può anche essere influenzata dalla familiarità e dal comfort con la corsa su MT (18, 23, 24), focus visivo (25), dimensioni del nastro (14), differenze di percezione (26), durezza della superficie (7, 27) e modello di tapis roulant (28), rispetto alla corsa su terreno.

Sebbene un ampio corpo di ricerca abbia studiato le differenze biomeccaniche tra MT e corsa su terreno, non è stata effettuata alcuna revisione sistematica su questo argomento, pertanto l’obiettivo di questa revisione sistematica e meta-analisi è stato quello di sintetizzare le prove da studi incrociati che hanno studiato le differenze biomeccaniche tra corsa su superfici e MT. Questa revisione sistematica evidenzia se i risultati dei singoli studi sono coerenti o contraddittori ed evita problemi associati alla deduzione dei risultati di singoli studi che spesso hanno dimensioni del campione relativamente piccole. Inoltre questa revisione fornisce anche una panoramica dei fattori che possono influenzare le differenze tra MT e biomeccanica della corsa su terreno e suggerimenti sulle strategie per ridurne le differenze biomeccaniche. I risultati di questa revisione sono quindi utili per:

1. Atleti e allenatori per comprendere meglio la specificità della corsa su MT e per migliorare le prestazioni di corsa su terreno; 
2. Ricercatori, per comprendere meglio la validità della corsa su MT e la generalizzabilità dalla biomeccanica della corsa su MT, alla corsa su terreno;
3. I clinici che usano la corsa su MT durante la riabilitazione per studiare la biomeccanica della corsa per indicare le strategie su calzature, ortesi e sull’andatura per il miglioramento delle prestazioni, la prevenzione degli infortuni e la riabilitazione.

Metodi

. Registro del protocollo di revisione sistematica

È stata eseguita una revisione sistematica della letteratura utilizzando le linee guida nel Manuale Cochrane per le Revisioni Sistematiche degli Interventi (versione 5.1.0) e seguendo la lista di controllo per gli Elementi di Segnalazione Preferiti per Revisioni Sistematiche e Meta-Analisi 2015 (PRISMA) (29). Il protocollo è stato registrato in modo prospettico presso l’International Prospective Register of Systematic Reviews (PROSPERO; numero di registrazione CRD42018083906) e fa parte di un più ampio progetto di revisione sistematica che confronta la corsa su MT e su una gamma di superfici (30). La registrazione è avvenuta dopo che erano state condotte le ricerche, ma prima del completamento dello screening.

. Criteri di idoneità

Per essere inclusi, gli studi dovevano essere (1) studi incrociati che confrontavano MT non inclinati, non ammortizzati, a velocità quasi costante e corsa su terreno; (2) eseguita su persone sane di età compresa tra 18 e 65 anni; (3) focalizzato sulle variabili biomeccaniche degli arti inferiori o dell’area pelvica, come gli angoli delle articolazioni, le forze di reazione al suolo, l’attività muscolare e l’interazione tra le unità muscolo-tendinee; e (4) scritto in inglese. I dati sullo sprint (definiti qui come > 25 km/h o  > 7 m/s) (31) sono stati esclusi perché la maggior parte dei tapis roulant commerciali non può raggiungere la soglia di velocità al di sopra della quale consideriamo il correre come uno sprint. Sono state escluse anche la corsa a piedi nudi e la corsa in uno stato di stanchezza, sono stati esclusi gli studi con < 3 partecipanti e gli studi che hanno utilizzato una velocità di corsa sostanzialmente diversa (> 10%) durante le prove su terreno e su MT. Gli studi che non hanno specificato se è stato utilizzato un tapis roulant motorizzato o non motorizzato sono stati considerati per utilizzare MT, in quanto questo è tradizionalmente il tapis roulant più frequentemente utilizzato nella ricerca e nella pratica.

. Strategia di ricerca

Una strategia PICO è stata utilizzata per creare criteri di ricerca per database elettronici. Il PICO consiste in termini per corsa, tapis roulant e terreno. La strategia di ricerca è stata mappata su intestazioni di soggetto appropriate per ciascuno dei database utilizzati per questa revisione. La stringa di ricerca utilizzata per MEDLINE/PubMed è riportata nel file supplementare I.

. Selezione dello studio

I riferimenti duplicati sono stati rimossi prima dal software di revisione sistematica (Rayyan, QatarComputing Research Institute, Doha, Qatar) (32) e poi dai metodi manuali. Due autori (RW e GR) hanno selezionato titoli e abstract in modo indipendente per determinare l’idoneità iniziale utilizzando un software di revisione sistematica (Rayyan).        L’ “accecamento” degli autori è stato utilizzato per ridurre la parzialità durante questo processo. Infine gli autori hanno esaminato il testo completo per determinare l’idoneità all’inclusione in base ai criteri di ammissibilità. I disaccordi nelle decisioni di ammissibilità sono stati risolti attraverso la discussione o con un terzo revisore (BVH), quando richiesto.

. Processo di raccolta dei dati

L’estrazione dei dati è stata completata in modo indipendente da quattro autori (BVH, JF, JM e CBa) utilizzando un modulo standard che è stato test pilota su dieci studi inclusi selezionati casualmente e raffinato, poi, di conseguenza. I dati sono stati poi uniti da un autore (BVH) e qualsiasi discrepanza nei dati estratti è stata risolta attraverso la discussione o con un terzo revisore (JF) consultato se necessario. I dati estratti da ciascun articolo full-text includevano (1) informazioni di identificazione dello studio, (2) disegno dello studio, (3) dimensione del campione, (4) sesso, (5) età, altezza e massa corporea, (6) capacità di corsa (es., distanza settimanale), (7) esperienza con la corsa MT, (8) marca MT, modello, potenza del motore e dimensioni del nastro, (9) descrizione delle condizioni del terreno (ad es. lunghezza, superficie), (10) velocità della corsa in entrambi le condizioni, (11) tempo tra le condizioni, (12) durata della familiarizzazione con MT, (13) medie e deviazioni standard per misure di risultato pertinenti e (14) un valore p esatto, un valore t o intervalli di confidenza per il confronto tra le condizioni. Se sono stati segnalati dati insufficienti, gli autori sono stati contattati via e-mail. Quando i dati non sono stati presentati in tabelle o testo e quando gli autori non hanno fornito i dati richiesti, questi sono stati estratti utilizzando WebPlot Digitizer (Web Plot Digitizer, V.4.1. Texas, USA) (33) ove possibile.

. Valutazione del rischio di parzialità

Dopo la ricerca e la selezione della letteratura, un rischio di valutazione del pregiudizio è stato eseguito indipendentemente da due autori (JB e CBi) utilizzando uno strumento Cochrane Collaboration modificato per valutare il rischio in studi randomizzati (34). Ulteriori informazioni sui criteri utilizzati nella valutazione sono disponibili nel file supplementare II. Il rischio è stato valutato sulla base delle informazioni riportate nel documento pubblicato e non sulle informazioni fornite dagli autori per la Tabella 1. I disaccordi nella valutazion esono stati risolti dalla discussione prima che i punteggi venissero uniti in un foglio di calcolo. L’accordo kappa medio tra gli autori era 0,99 (quasi perfetto). Il rischio è stato considerato nell’interpretazione dei risultati applicando il Sistema di valutazione, sviluppo e valutazione (GRADE) (35). In breve la qualità complessiva è stata valutata come alta e declassata di un livello a moderata, bassa o molto bassa per ciascuna delle seguenti limitazioni: dimensione totale del campione <100 partecipanti (imprecisione), elevata eterogeneità statistica (incoerenza), più del 50% degli studi nella meta-analisi che aveva >1 rischio di elemento di parzialità valutato ad alto rischio ed eseguita con corsa sul terreno (cioè, pista, pista di laboratorio, cemento ed erba) come risultato categorico. La meta-regressione è stata eseguita quando erano disponibili almeno sei effetti per un risultato (37) utilizzando le seguenti variabili come covariate continue: velocità di corsa, potenza del motore del tapis roulant e lunghezza e larghezza del nastro del tapis roulant. Sono stati inclusi più effetti di studio per studi che utilizzavano più superfici, tapis roulant o velocità. In questo caso la dimensione del campione dello studio è stata divisa equamente tra gli effetti per evitare di assegnare più peso a questi studi (38). Quando i partecipanti non potevano essere divisi equamente tra gli effetti (per esempio, nove partecipanti per due effetti), il partecipante rimanente veniva assegnato alla superficie più rigida (per esempio, cemento) poiché questo rifletteva al meglio l’ambiente di corsa dei corridori amatoriali (1, 39) o alla maggiore velocità di marcia per aumentare la potenza statistica poiché la maggior parte degli studi utilizzava velocità da relativamente lente a moderate. Quando sono stati segnalati più effetti dello studio che non erano d’interesse diretto per questa revisione (ad esempio, effetti separati per l’arto inferiore sinistra e destra (19), effetti separati per i corridori con appoggio di tallone o meno (40) ed effetti separati per le scarpe con diversi spessori dell’intersuola nella parte posteriore del piede (41), è stato calcolato un effetto combinato tra queste misure di risultato come dettagliato da Borenstein et al. (42) per risultati continui dipendenti. Uno studio ha riportato effetti separati per maschi e femmine (13). Poiché funzionavano a velocità diverse, l’effetto non è stato combinato all’interno di uno unico, ma i partecipanti sono stati divisi tra le velocità. Brookes et al. (43) hanno riportato dati sulla frequenza del passo per quattro velocità, ma includevano solo quattro partecipanti. Per avere più di 1 partecipante per condizione, gli autori hanno incluso solo la velocità di corsa più bassa e più alta nell’analisi. Allo stesso modo, Asmussen et al. (28) hanno riportato la pressione del piede per tre diversi tapis roulant e a tre diverse velocità. Per avere più di 3 partecipanti per condizione (richiesto per il calcolo del grm di Hedge), gli autori hanno incluso solo la velocità massima per il tapis roulant Healthrider disponibile in commercio e la velocità più bassa e più alta per il tapis roulant strumento della ricerca Bertec.

I singoli studi sono stati ponderati utilizzando il metodo della varianza inversa. Se gli studi riportavano dati per calcolare una differenza media e un valore p esatto senza riportare la varianza della differenza media, gli autori hanno allora calcolato la varianza in base alla statistica T equivalente. Laddove fossero disponibili informazioni sufficienti, è stata stimata anche la correlazione tra le misurazioni della corsa su tapis roulant e su terreno. Tuttavia spesso non è stato chiaro se gli studi riportassero un valore p corretto o non corretto da Bonferroni. Di conseguenza il coefficiente di correlazione stimato era spesso non plausibile (ad esempio > 1). Pertanto un coefficiente di correlazione predefinito di 0,50 è stato utilizzato in tutte le meta-analisi (44). Ciò ha garantito che fosse incluso il numero massimo di studi. La meta-analisi è stata eseguita utilizzando differenze medie grezze quando gli studi inclusi riportavano risultati nelle stesse unità o quando i dati potevano essere convertiti nelle stesse unità. Le differenze medie standardizzate sono state calcolate quando gli studi inclusi hanno riportato risultati in unità diverse dividendo la differenza media per la deviazione standard media, correggendo nel contempo la distorsione da piccoli campioni (grm di Hedge) (45). La deviazione standard tra soggetti da un altro studio che ha riportato la stessa misura di risultato e ha utilizzato una velocità simile è stata utilizzata se non è stata riportata alcuna deviazione standard o altri dati per stimare la deviazione standard. Le differenze medie standardizzate sono state considerate banali (<0,20), piccole (0,20–0,59), moderate (0,60–1,19), grandi (1,20–1,99) e molto grandi (≥ 2,00) (46). L’eterogeneità è stata valutata utilizzando la statistica I2 e T. I2 rappresenta la percentuale della variazione totale degli effetti stimati tra gli studi a causa dell’eterogeneità, piuttosto che del caso ed è stata interpretata come piccola (I2 <25%), moderata (I2= 25-49%) e alta (I2> 50%) (47). La statistica T rappresenta la deviazione standard degli effetti reali ed è riportata nella stessa scala della meta-analisi (42). Per le meta-analisi, la cinematica angolare degli arti è stata espressa in modo tale che i valori positivi corrispondessero a:

1. Misure sul piano sagittale di flessione dell’anca, estensione del ginocchio e dorsiflessione; 
2. Misure sul piano frontale dell’adduzione dell’anca, dell’adduzione del ginocchio e dell’eversione della caviglia;
3. Misure del piano trasversale della rotazione interna dell’anca, del ginocchio e della caviglia.

. Parzialità di pubblicazione

La parzialità di pubblicazione non è stata valutata perché c’era solo un piccolo numero di studi inclusi nella maggior parte delle meta-analisi e gli autori non hanno trovato alcun motivo per cui gli studi che non riportassero alcuna differenza tra le condizioni di tapis roulant e su terreno avessero meno probabilità di essere pubblicati rispetto agli studi che rilevano una differenza statisticamente significativa.

Risultati

. Risultati della ricerca

La ricerca iniziale della letteratura ha prodotto 2654 record attraverso database elettronici e lo screening del titolo e dell’abstract ha comportato l’esclusione di 1543 registrazioni. Successive citazioni di ricerca hanno superato l’approvazione per titolo e abstract ciò ha prodotto 489 registrazioni aggiuntive da sottoporre ad analisi e cinque di questi sono stati inclusi nella revisione. Il monitoraggio della letteratura pubblicata di recente ha prodotto due registrazioni aggiuntive da prendere in considerazione nella revisione. Dopo aver esaminato 76 registrazioni per criteri di inclusione/esclusione, 43 sono state rifiutate, con il risultato che 33 articoli sono stati inclusi nella revisione. 

. Caratteristiche dello studio

Tutti i 33 studi inclusi in questa revisione sono stati studi crossover che hanno confrontato la corsa su MT con la corsa su terreno. Il numero totale di partecipanti agli studi inclusi è stata 494 (349 maschi, 111 femmine, 34 non specificati). Dei 33 studi inclusi, 16 includevano solo maschi, 15 un misto di maschi e femmine e due non hanno specificato il sesso. Trenta studi hanno reclutato partecipanti che erano corridori o fisicamente attivi in ​​altri sport e tre studi non hanno specificato l’attività fisica dei partecipanti. Ventuno studi hanno ulteriormente specificato che i partecipanti avevano una precedente esperienza con la corsa su MT, mentre questa informazione non era chiara in altri studi. Ventitre studi hanno specificato la potenza del motore e le dimensioni della cinghia o hanno fornito dati sufficienti per raccogliere queste informazioni. In condizioni di superficie, nove studi hanno utilizzato una pista sintetica, tre studi hanno utilizzato una strada in cemento, 19 hanno utilizzato in laboratorio una pista d’atletica al coperto e due studi hanno utilizzato una combinazione di più superfici (pista, erba, cemento). Le velocità di marcia variavano da 9,4 km/h (48) a 23,0 km/h (49) e non sono state specificate in quattro studi. Allo stesso modo, il tempo tra MT e la condizione di superficie variava tra 1 min (50) e 8 giorni (19, 51) e non è stato specificato in 16 studi. Infine sono stati utilizzati approcci diversi per far sì che i partecipanti familiarizzassero con la corsa su MT prima della raccolta dei dati. Quattordici studi hanno fornito <6 min. di familiarizzazione immediatamente prima della raccolta dei dati, dieci studi hanno fornito ≥ 6 min. e nove studi non hanno specificato la procedura di familiarizzazione. 

. Misure di esito spaziotemporali

La corsa su MT non ha influenzato in modo significativo il tempo di contatto con il suolo rispetto alla pista, al cemento, alla pista del laboratorio o a superfici erbose. Quando combinata su tutte le superfici, la corsa MT ha prodotto un tempo di contatto con il suolo significativamente più lungo di 5 ms (95% CI 0,48-9,51). La velocità di corsa su MT, la potenza del motore e le dimensioni della nastro non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nel tempo di contatto. La corsa su MT non ha influenzato in modo significativo il tempo di falcata rispetto alle superfici della pista o del laboratorio o quando raggruppate su tutte le superfici (differenza media -12,0; da -25,8 a 1,8). La velocità di corsa su MT non è stata un moderatore statisticamente significativo della differenza media nel tempo di falcata. La potenza del motore MT, la lunghezza e la larghezza del nastro sono stati, tuttavia, moderatori statisticamente significativi della differenza media nel tempo di falcata, con motori più potenti che portavano a tempi di falcata più lunghi e nastri più lunghi e più larghi che portavano a tempi di falcata su MT più brevi, rispetto alla corsa sul terreno.

La lunghezza del passo su MT non è stata significativamente diversa rispetto alle superfici della pista o del laboratorio o su tutte le altre superfici (differenza media -5,0 cm;              -11,5 -1,6). La velocità di corsa su MT, la potenza del motore e le dimensioni del nastro non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nella lunghezza del passo. La frequenza del passo su MT non è stata significativamente diversa rispetto alle superficie della pista, del cemento o delle piste di laboratorio (differenza media 0,02 passi/s; da -0,03 a 0,06). La velocità di marcia del MT, la potenza del motore e le dimensioni del nastro non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nella frequenza del passo. 

. Risultati delle misurazioni cinematiche della caviglia e del piede

I risultati aggregati di uno studio hanno indicato che l’angolo sagittale piede-suolo all’appoggio del piede su MT è stata significativamente inferiore (cioè, meno inclinato) rispetto all’angolo piede-suolo della pista di -7,8 ° (da -14,4 a – 1,2; n= 10; k= 2;              I2= 0%). I risultati di uno studio hanno indicato che l’angolo piede-suolo all’appoggio su MT è stata significativamente inferiore (cioè, meno inclinato), rispetto al cemento di -10,5° (da -14,3 a -6,7; n= 12; k= 1). Quando è stato raggruppato su tutte le superfici, l’angolo MT piede-suolo all’appoggio è stato significativamente inferiore (meno inclinato), rispetto all’angolo del piede sul terreno di -9,8° (da -13,1 a -6,6). La corsa sul MT non ha influenzato in modo significativo il tempo di falcata, rispetto alle superfici della pista o del laboratorio individualmente o quando raggruppate su tutte le superfici (differenza media – 12,0; da -25,8 a 1,8). La velocità di corsa su MT non è stata un moderatore statisticamente significativo della differenza media nel tempo di falcata. La potenza del motore MT, la lunghezza e la larghezza del nastro sono state, tuttavia, moderatori statisticamente significativi della differenza media nel tempo di falcata, con motori più potenti che portavano a tempi di falcata più lunghi e cinghie più lunghe e più larghe che portavano a tempi di falcata MT più brevi rispetto al terreno. La lunghezza del passo su MT non è stata significativamente diversa, rispetto alle superfici della pista o del laboratorio individualmente o su tutte le superfici su terreno (differenza media -5,0 cm; -11,5 -1,6). La velocità di marcia MT, la potenza del motore e le dimensioni della cinghia non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nella lunghezza del passo.

La frequenza del passo MT non è stata significativamente diversa rispetto alle superfici di pista, cemento o pista di laboratorio o quando raggruppate tra le superfici (differenza media 0,02 passi/s; da -0,03 a 0,06). La velocità di corsa su MT, la potenza del motore e le dimensioni del nastro non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nella frequenza del passo.

. Risultati delle misurazioni cinematiche del ginocchio

I risultati aggregati di uno studio mostrano che la flessione del ginocchio su MT durante l’appoggio del piede è stata significativamente più alta, rispetto alla flessione del ginocchio della pista di -2,7° (da -4,9 a -0,5; n=10; k=2; I2=0%). I risultati di uno studio mostrano che la flessione del ginocchio su MT durante l’appoggio del piede è stata significativamente maggiore della flessione del ginocchio su cemento di -2,8° (da -5,1 a -0,5; n= 12; k= 1).          I risultati aggregati di tre studi mostrano che la flessione del ginocchio su MT durante l’appoggio del piede non è stata significativamente diversa dalla flessione del ginocchio sulla pista del laboratorio (differenza media -1,7°; -3,7 -0,4; n= 43; k= 4; I2= 0%). 

Quando raggruppata su tutte le superfici, la flessione del ginocchio MT durante l’appoggio è stata significativamente più alta, rispetto alla flessione del ginocchio su terreno di -2,3° (da -3,6 a -1,1). Poiché l’eterogeneità è stata molto bassa, la meta-regressione non è stata eseguita. Il picco della flessione del ginocchio su MT durante l’oscillazione o il picco durante l’appoggio non è stato significativamente diversa rispetto alle superfici della pista o della pista del laboratorio individualmente o quando raggruppate su tutte le superfici (differenza media 1,2°; da -2,2 a 4,5 e differenza media 0,5°; -da 1,8 a 2,8).

La flessione minima del ginocchio su MT durante l’intero ciclo del passo non è stata significativamente diversa dalla flessione minima del ginocchio della pista di laboratorio (differenza media -0,8 °; da -2,7 a 1,2).

Il range di movimento della flessione del ginocchio su MT dall’appoggio fino al suo massimo è stato significativamente inferiore, rispetto alle superfici della pista o del laboratorio individualmente o rispetto al terreno di 6,3° (4,5-8,2).

L’angolo del ginocchio su MT allo stacco non è stato significativamente diverso dalle superfici della pista o della pista del laboratorio individualmente o quando raggruppato tra le superfici (differenza media – 0,7 °; – 2,5-1,1).

L’adduzione del ginocchio su MT e l’angolo di abduzione all’appoggio e i valori di picco durante l’appoggio non sono stati significativamente diversi da una condizione della pista di laboratorio (differenza media 0,6°; da – 1,7 a 2,9 e differenza media 0,3°; – 3,2 a 3,8).

La rotazione interna ed esterna del ginocchio MT all’appoggio e i valori di picco durante l’appoggio non sono stati significativamente diversi da una condizione della pista di laboratorio (differenza media 1,0 °; da -1,7 a 3,6 e differenza media -0,9°; da – 3,1 a 1.2).

. Risultati delle misurazioni cinematiche dell’anca e del bacino

I risultati di uno studio mostrano un’anca significativamente meno flessa all’appoggio del piede durante la corsa su MT, rispetto alla pista di -4,1° (da -6,4 a -1,8; n= 10; k= 1). La flessione dell’anca su MT all’appoggio del piede non è stata significativamente diversa dalla flessione dell’anca della pista di laboratorio (differenza media -2,5°; da -7,4 a 2,4) o dall’effetto aggregato su tutte le superfici (differenza media -2,7°; da – 6,2 a 0,8). I risultati di uno studio mostrano un picco di flessione dell’anca significativamente inferiore durante l’appoggio durante il MT, rispetto al percorso di -4,2° (da – 6,3 a – 2,1; n= 10;           k= 1). La flessione dell’anca di picco su MT durante l’appoggio non è stata significativamente diversa dalla flessione dell’anca nella pista di laboratorio (differenza media -6,5°; da -18,3 a 5,2). Quando raggruppati su tutte le superfici, non ci sono  state differenze significative tra MT e corsa su terreno per il picco di flessione dell’anca durante l’appoggio (differenza media -5,6°; da -12,3 a 1,1) o l’intero ciclo del passo (differenza media -2,2°; da -4,6 a 0,2). L’ampiezza di movimento dell’anca su MT durante l’appoggio non è stata significativamente diversa dall’ampiezza di movimento dell’anca sulla pista di laboratorio (differenza media -9,0°; da -24,2 a 6,1). Non ci sono state differenze significative nell’angolo di estensione dell’anca di picco durante l’intero ciclo del passo su MT e sulle condizioni del terreno quando raggruppato su tutte le superfici (differenza media 2,8°; da -2,0 a 7,5) o quando si considera la pista o il laboratorio separatamente. I risultati di uno studio hanno indicato che l’angolo su MT dell’anca allo stacco è stato significativamente più alto che su pista di -6,1° (da -9,4 a -2,8; n= 10; k= 1). L’angolo MT dell’anca allo stacco non è stato significativamente diverso dalla pista del laboratorio (differenza media 1,2°; da -2,1 a 4,5) o quando raggruppato su tutte le superfici (differenza media -1,5 °; da – 6,5 a 3,6). L’adduzione e l’abduzione dell’anca su MT all’appoggio del piede non sono state significativamente diverse, rispetto alle superfici della pista o della pista di laboratorio individualmente o quando raggruppate su tutte le superfici (differenza media 0,6°; da -0,4 a 1,6). Anche l’adduzione e l’abduzione dell’anca di picco su MT durante l’appoggio non sono state significativamente diverse rispetto alle superfici della pista o del laboratorio individualmente o quando raggruppate tra le superfici (differenza media 0,6°; da -0,4 a 1,7). Lo spostamento verticale su MT dei marker pelvici e  del centro di massa sono stati significativamente inferiori rispetto alla pista, ma non rispetto alla superficie della pista del laboratorio individualmente e significativamente inferiore quando raggruppato su superfici di -1,47 cm (da -2,72 a -0,23).

. Risultati delle misurazioni cinematiche

La pressione di picco totale del piede su MT è stata significativamente inferiore, rispetto alla pressione di picco della pista di -1,25 (g di Hedge); da -2,13 a -037; ma non su cemento, piste di laboratorio o pressioni di picco sull’erba o se raggruppate su tutte le superfici (-0,34; -0,89 -0,21). La forza di reazione al suolo verticale del picco su MT non è stata significativamente diversa dalla forza di reazione al suolo verticale del picco della pista di laboratorio (differenza media -0,05 BWs; -0,11-0,01). La velocità di corsa del MT, la potenza del motore e le dimensioni della nastro non sono stati moderatori statisticamente significativi della differenza media nella forza di reazione di picco verticale del suolo. I risultati di uno studio mostrano che la velocità media di carico verticale su MT è significativamente inferiore rispetto al cemento di -50 BW/s (da -64,5 a -35,5; n= 12;        k= 1). La velocità media di carico verticale non differiva significativamente dalla pista del laboratorio (differenza media 0,56 BW/s; da -4,7 a 5,8) o dall’effetto aggregato sulle superfici (differenza media – 7,7 BW/s; da -24,0 a 8,6.). Anche la velocità di carico verticale istantaneo su MT non differiva significativamente dalla pista del laboratorio (differenza media 5,8 BW/s; da -1,1 a 12,7). I risultati di uno studio hanno indicato che  il transito dell’impatto su MT è stato significativamente inferiore al picco del transito du cemento di -0,17 BW/s (da -0,28 a -0,05; n= 12; k= 1; I2= 0) e non significativamente diverso dalla pista del laboratorio (media differenza 0,05 BW/s; da -0,06 a 0,17) o quando raggruppati su tutte le superfici, (differenza media -0,02 BW/s; da -0,16 a 0,12). I risultati aggregati di due studi hanno indicato che la forza propulsiva di picco su MT è stata significativamente inferiore alla pista di laboratorio di -0,04 BW (da -0,06 a -0,02). I risultati aggregati di due studi hanno indicato che il momento articolare sul piano sagittale della caviglia su MT è stato significativamente maggiore del momento articolare sul piano sagittale della caviglia della pista di laboratorio di -0,4 Nm/kg (da -0,7 a -0,2). I risultati aggregati di due studi hanno indicato che il momento articolare sul piano sagittale del ginocchio su MT non è stato significativamente diverso dal momento articolare sul piano sagittale del ginocchio della pista di laboratorio (differenza media -0,3 Nm/ kg; -1,0 -0,4). I risultati aggregati di due studi hanno indicato che la potenza eccentrica della caviglia su MT non è stata significativamente diversa dalla potenza eccentrica della caviglia della pista di laboratorio (differenza media -2,3 W/kg; – 3,3 -0,8). I risultati aggregati hanno indicato che l’accelerazione positiva tibiale di picco su MT (cioè shock tibiale) non  è stata significativamente diversa rispetto a pista, cemento, pista di laboratorio o superfici erbose individualmente. Quando aggregata su tutte le superfici, l’accelerazione tibiale positiva al picco su MT non è stata significativamente diversa dall’accelerazione tibiale massima su superfici con (differenza media -0,8 g; -2,8 – 1,3) o senza (differenza media 0,01 g; -0,18    -0,21) l’inclusione di uno studio anomalo. La velocità su MT, la potenza del motore e le dimensioni del nastro non sono state un moderatore statisticamente significativo della differenza media nell’accelerazione positiva tibiale massima sia con che senza valori anomali.

. Risultati delle misurazioni delle unità muscolo-tendinee e dell’osso

I risultati di tutti gli studi inclusi che hanno esaminato l’unità muscolo-tendine o ossei sono riportati nel file supplementare III, tabella SVII. In breve, i risultati muscolo-tendinei come la lunghezza e la velocità delle fibre sono risultate comparabili tra le due modalità, mentre i risultati ossei come il picco di contrazione della compressione assiale tibiale e la velocità di compressione sono risultate inferiori durante la corsa su MT.

Discussione

In questa revisione sono stati inclusi 33 studi che confrontano la biomeccanica della corsa tra MT e terreno con un totale di 494 partecipanti. Considerando il gran numero di   risultati delle misurazioni analizzate, la discussione si concentra sui risultati delle misurazioni  utilizzate nelle meta-analisi e su quelli aggiuntivi da studi individuali che gli autori hanno considerato più rilevanti per la ricerca, la pratica clinica o l’allenamento. Vengono discusse le potenziali ragioni delle differenze biomeccaniche tra entrambe le condizioni, le implicazioni dei risultati e le raccomandazioni pratiche.

. Risultati delle misurazioni spaziotemporali

L’evidenza di qualità di grado da molto bassa a bassa non ha indicato differenze nel timing, nella lunghezza e nella frequenza della falcata. Le prove di grado basso hanno indicato una differenza di 5 ms nel tempo di contatto al suolo della corsa su MT e su terreno. Questa differenza può essere troppo piccola per essere rilevante per l’allenamento, la pratica clinica e anche per scopi di ricerca, perché è inferiore alla variazione minima rilevabile riportata per il tempo di contatto in diversi studi (11, 12). Sebbene questi risultati indichino che le misurazioni spaziotemporali complessive non differiscono tra corsa su MT e tereno, c’è stata una notevole incoerenza tra i singoli studi, che a volte hanno riportato differenze significative tra le due condizioni. Risultati incoerenti possono derivare a causa della variazione del grado di familiarizzazione con la corsa su MT, con una maggiore frequenza di falcata e una maggiore lunghezza della falcata e un tempo di contatto più brevi, riportati in soggetti meno a proprio agio (24). La meta-regressione ha mostrato un’associazione significativa tra la potenza del motore del tapis roulant, la lunghezza del nastro e la larghezza del nastro e il timing di falcata, con una maggiore potenza del motore associata a tempi di falcata su MT più lunghi e nastri più lunghi e più larghi, associate a tempi di falcata su MT più brevi rispetto al terreno. Questi risultati probabilmente rappresentano errori di tipo I per il seguente motivo: un gran numero di studi ha studiato il tempo di contatto e altri risultati come la lunghezza e la frequenza del passo, ma gli autori non hanno trovato alcuna associazione significativa nella meta-regressione con questi risultati e la potenza motoria o le dimensioni del nastro. Solo quattro studi hanno esaminato il timing del passo, fornendo anche informazioni sulla potenza del motore o sulle dimensioni del nastro e, pertanto, sospettano che queste analisi siano più inclini alla co-variazione di altre variabili e agli errori inferenziali e quindi rappresentino un risultato falso positivo dato il non-effetto significativo con un numero maggiore di studi su altri risultati. Inoltre l’entità delle differenze è probabilmente da banale a piccola, poiché sarebbe necessario un aumento di un metro della lunghezza del nastro per ridurre il tempo di falcata di 22 ms e di un metro della larghezza del nastro per ridurre il tempo di falcata di 70,2 ms rispetto al terreno. Allo stesso modo, un aumento di un kW nella potenza del motore è associato a un aumento di soli 2,88 ms nel tempo di falcata, rispetto al terreno.

. Risultati di misurazioni cinematiche

Nel complesso la cinematica di corsa su MT è in gran parte paragonabile alla cinematica di corsa sul terreno, in particolare sui piani frontale e trasversale, sebbene meno studi abbiano studiato questi risultati. Tuttavia sono state osservate alcune differenze per la cinematica sul piano sagittale, in particolare durante l’appoggio del piede. L’evidenza di grado basso indica un angolo del piede inferiore di circa 10° all’appoggio del piede (cioè l’angolo tra la scarpa e il terreno) quando si corre su MT, rispetto al terreno. Questo risultato è rimasto quando l’analisi è stata limitata alle superfici in cemento, ma non alle sulla pista di laboratorio. Allo stesso modo l’analisi dei sottogruppi ha mostrato una range di movimenti di dorsiflessione della caviglia più ampia durante la corsa su MT, rispetto al cemento, ma un range di movimento inferiore, rispetto a una pista di laboratorio, senza differenza significativa conseguente quando raggruppata su terreno. Durante la corsa MT, il ginocchio è stato anche più flesso all’appoggio di circa 2° quando raggruppato su tutte le superfici e su piste e superfici in cemento individualmente, ma non su piste di laboratorio. Inoltre il range di movimento della flessione del ginocchio nella corsa su MT dall’appoggio del piede, al picco durante l’appoggio è stato significativamente inferiore, rispetto al cemento, alla pista del laboratorio e alla combinazione di entrambe le superfici di circa 6°, probabilmente perché il ginocchio era già posizionato in una posizione più flessa durante il l’appoggio del piede durante la corsa su MT. Risultati simili sono stati riportati da uno studio pubblicato dopo il completamento delle meta-analisi (70). La flessione dell’anca durante l’appoggio è stata, tuttavia, minore, rispetto alla pista, di circa 4° e il picco di flessione dell’anca su MT durante l’appoggio è stato inferiore rispetto alla pista, ma non alla pista in laboratorio e l’anca più estesa allo stacco durante la corsa MT, rispetto alla pista, ma non sulla pista del laboratorio. Analogamente alle differenze spazio-temporali, alcune delle differenze cinematiche statisticamente significative tra corsa su MT e corsa su terreno possono essere troppo piccole per essere di rilevanza pratica, se considerate isolatamente. Ad esempio, il picco di flessione dell’anca inferiore di circa 4° durante la corsa su MT è inferiore all’errore standard di misurazione con il posizionamento manuale del marker (71). Allo stesso modo la flessione del ginocchio maggiore di circa 2° durante l’appoggio del piede nella corsa su terreno è inferiore alla minima differenza rilevabile con l’analisi del movimento bidimensionale (72). Tuttavia, altri risultati come l’angolo piede-suolo e l’angolo della caviglia durante l’appoggio sono maggiori del più piccolo cambiamento rilevabile riportato per questo risultato (72). Sebbene alcune differenze cinematiche possano quindi essere troppo piccole per essere rilevanti se considerate isolatamente, il loro effetto combinato può essere rilevante e riflettere principalmente una strategia per compensare le differenze della stiffness superficiale tra le due condizioni, sebbene nessuno degli studi abbia effettivamente riportato stiffness superficiale. In particolare è stato suggerito che gli aumenti della flessione del ginocchio e della dorsiflessione della caviglia durante l’appoggio e l’aumento dei loro valori massimi durante l’appoggio sono strategie per ridurre la stiffness degli arti inferiori, che a sua volta compensa gli aumenti della stiffness superficiale (73). In effetti sono stati osservati aumenti dell’angolo del ginocchio e dell’anca al contatto iniziale con aumenti della stiffness superficiale (74, 75). La maggiore flessione del ginocchio e il minor angolo del piede al contatto iniziale durante la corsa su MT potrebbero quindi riflettere una strategia compensatoria per ridurre la stiffness degli arti inferiori quando si corre su MT più rigido, rispetto a una superficie su terreno più cedevole. È interessante notare che questi risultati contrastano con i risultati di un recente studio che ha rilevato una stiffness superficiale inferiore in un tapis roulant, rispetto alle superfici in cemento e tartan (pista) (76). Le differenze nella rigidità della superficie tra i diversi tapis roulant e le superfici di terreno differente possono spiegare questi risultati contrastanti. 

Lo spostamento verticale durante l’intero ciclo del passo è stato significativamente inferiore di circa 1,5 cm, rispetto all’effetto aggregato di tutte le superfici su terreno, o pista o pista di laboratorio, separatamente. Risultati simili sono stati riportati da uno studio su tre atleti non inclusi in questa revisione (77). Questa differenza è maggiore della tipica variabilità tra i test nello spostamento verticale (78) e paragonabile alla differenza nello spostamento verticale, riportata tra corridori altamente allenati, ben allenati e non allenati (79), suggerendo che può essere di rilevanza pratica. Il minor spostamento verticale può essere una conseguenza di una frequenza di falcata più alta nella corsa su MT in questo piccolo sottoinsieme di studi, poiché uno degli studi che ha riportato uno spostamento verticale minore ha riportato anche una frequenza di falcata significativamente più alta durante la corsa su MT (69). La frequenza di falcata più alta può ancora riflettere un’insufficiente familiarizzazione con la corsa su MT in questi studi (24). A sostegno di ciò, tutti gli studi che misuravano lo spostamento verticale sono stati ad alto rischio di parzialità per fornire una familiarizzazione insufficiente. La maggiore estensione dell’anca allo stacco del piede durante la corsa su MT, rispetto alla corsa su pista riscontrata nell’analisi dei sottogruppi potrebbe essere dovuta a variazioni di velocità del nastro stesso (15, 19). In particolare la diminuzione dell’attrito verticale e l’aumento delle forze propulsive accelereranno il nastro alla fine della fase di appoggio e questo può trascinare l’articolazione dell’anca in un’ulteriore estensione allo stacco del piede. Questo effetto può tuttavia verificarsi solo su MT con un motore meno potente, un volano leggero o una frequenza della velocità del nastro lenta (15, 81, 82) e le differenze in questi aspetti tra gli studi possono spiegare i risultati contrastanti.

. Risultati delle misurazioni cinetiche

Le meta-analisi hanno fornito prove di qualità di grado da molto basso a basso rispetto alla non diversità tra la maggior parte dei risultati cinetici della corsa su MT diversi da quelli su terreno. Sono stati trovati risultati contrastanti per la pressione totale del piede, la velocità di carico verticale media e il picco transitorio, con l’analisi dei sottogruppi che mostrava che la pressione totale del piede su MT, la velocità di carico verticale media e il picco transitorio sono stati inferiori; rispetto alla corsa su pista per la pressione del piede o su cemento per le velocità di carico transitorio. Le meta-analisi hanno inoltre fornito prove di grado di qualità da molto bassa a bassa, rispetto alla forza propulsiva di picco su MT inferiore e il momento articolare sul piano sagittale della caviglia, significativamente più alto, rispetto alle altre superfici.

Le differenze in alcune delle misurazioni di cinetiche derivano da vari aspetti. In primo luogo, si ritiene spesso che MT strumentati non possano misurare le forze verticali e orizzontali con la stessa precisione di una piattaforma di forza. Utilizzando un modello semplificato di MT strumentato, Willems e Gosseye (81) hanno tuttavia dimostrato matematicamente che sia le forze verticali, che quelle orizzontali applicate al nastro del MT possono essere misurate accuratamente dai sensori di forza montati sotto MT, sebbene la conformità nel modello meccanico possa introdurre alcuni differenze biomeccaniche (20, 28, 81-83). In relazione a questo, diversi studi hanno mostrato una riduzione della pressione plantare quando si corre su superfici più cedevoli (27, 84), suggerendo che la diminuzione della forza plantare nella corsa su MT, rispetto alla corsa su una pista trovata in questa recensione, potrebbe essere dovuta a differenze nella stiffness della superficie. Tuttavia non sono state riscontrate differenze nel confronto tra MT e superfici di piste di cemento o di laboratorio, potenzialmente a causa dei gruppi più piccoli e quindi della mancanza di potere statistico. È stato dimostrato che il picco della forza di reazione verticale al suolo rimane costante entro l’intervallo di stiffness superficiale utilizzato negli studi inclusi probabilmente per cambiamenti nella stiffenss degli arti inferiori (73, 74, 80). Pertanto l’alterata cinematica del piano sagittale nella corsa su MT probabilmente ha parzialmente compensato la ridotta stiffness della superficie, con nessuna differenza significativa nelle forze di reazione al suolo del picco verticale tra MT e terreno. Tuttavia le velocità di carico si sono rivelate più elevate con l’aumento della stiffness superficiale (73) e la maggiore stiffness superficiale del calcestruzzo rispetto ai MT, quindi spiega in parte la minore velocità di carico e il picco transitorio, riscontrato nella corsa su MT in questa recensione. Infine la ridotta forza propulsiva durante la corsa su MT potrebbe essere dovuto a diversi motivi. In primo luogo, la mancanza di resistenza dell’aria durante la corsa su MT riduce i requisiti di propulsione, ma ci si aspetta che questo effetto sia trascurabile alle velocità relativamente basse studiate (10-13,7 km/h). Inoltre la velocità del nastro era stabile quando la forza propulsiva massima veniva esercitata (63) e quindi è improbabile che anche le fluttuazioni della velocità all’interno del nastro spieghino questo effetto. Piuttosto gli autori hanno suggerito che la forza propulsiva di picco ridotta fosse dovuta a una familiarizzazione insufficiente (circa 5 min.). Infatti, una familiarizzazione insufficiente con la corsa su MT e le differenze di percezione, possono comportare una frequenza di falcata più alta e quindi una lunghezza della falcata più breve durante la corsa su MT (24, 85). La lunghezza del passo più corta a sua volta riduce le forze frenanti (86) e quindi richiede anche meno forze propulsive per mantenere la velocità. In effetti uno studio ha anche riportato forze frenanti significativamente inferiori durante la corsa su MT (56).

. Risultati di misurazioni elettromiografiche

Nessuna meta-analisi è stata eseguita per queste misurazioni, poiché erano per lo più espresse in unità diverse, normalizzate utilizzando procedure diverse o riportate solo per una fase specifica. Inoltre diversi studi non hanno riportato dati sufficienti per calcolare le differenze medie (standardizzate). Per quanto riguarda i risultati qualitativi, i tempi dell’inizio attività dei muscoli, l’attività di compenso, il tempo di massima attività muscolare e le co-contrazioni tendevano ad essere simili tra MT e terreno, ma sono state tuttavia riportate alcune differenze nell’ampiezza dell’attività muscolare.

Si ritiene spesso che la corsa su MT richieda meno propulsione poiché MT si muove sotto gli arti inferiori, mentre nella corsa su terreno il corpo ha bisogno di spostarsi tramite gli arti inferiori. Ad esempio è stato suggerito che mentre è richiesta una spinta esplicita nella corsa su terreno, nella corsa su MT l’arto inferiore deve essere solo sollevato a fine corsa, con il risultato di una ridotta attività del soleo nella corsa su MT (51), tuttavia le prove sono contrastanti, con uno studio che non riporta alcuna differenza significativa nell’attività del muscolo soleo (69), uno studio che riporta un’attività maggiore e minore rispettivamente nella fase di carico e di spinta (51) e altri due studi con attività significativamente inferiore nella corsa su MT (50, 61). Allo stesso modo, è stato suggerito che i muscoli posteriori della coscia siano usati in misura maggiore sul terreno, rispetto alla corsa su MT per produrre forze propulsive (87), tuttavia, l’evidenza è anche in conflitto con la maggior parte degli studi che non hanno riportato differenze significative nell’attività dei muscoli posteriori della coscia (50, 61, 69), uno studio riportava un’attività inferiore solo durante la fase di appoggio (68), uno studio riportava un’attività inferiore durante la prima metà della fase di appoggio (65) e un altro studio che riportava una minore attività della muscolatura posteriore della coscia, durante l’intero ciclo del passo (64). Tuttavia Van Ingen Schenau (18) ha dimostrato matematicamente che la corsa su MT è meccanicamente paragonabile alla corsa su terreno quando la velocità del nastro è costante e la resistenza all’aria è trascurabile. Entrambe le condizioni richiedono quindi uguale propulsione del corpo se queste ipotesi sono soddisfatte. Gli studi sull’attività muscolare sono stati eseguiti a velocità relativamente basse (10,8–15,4 km/h), rendendo improbabile che la mancanza di resistenza all’aria (21) contribuisca principalmente a queste differenze. Tuttavia è stato dimostrato che una maggiore stiffness superficiale induce una maggiore attività muscolare in diversi muscoli (68, 88). Dei sette studi che hanno esaminato le differenze nell’ampiezza dell’attivazione muscolare, due studi hanno utilizzato la pista come superficie (51, 69), tre studi hanno utilizzato una pista di laboratorio (50,61,65), uno studio ha utilizzato il cemento (64) e uno utilizzava una combinazione di diverse superfici (68). La maggior parte degli studi che hanno riportato una minore attività muscolare nella corsa su MT utilizzava una superficie di corsa su terreno con relativa stiffness come il cemento o una pista di laboratorio e questo potrebbe, quindi e in parte, spiegare il potenziale per una minore attività muscolare nella condizione su MT in alcuni, ma non tutti gli studi. Sebbene ciò sia in linea con una stiffness superficiale inferiore su MT, rispetto alle superfici in cemento e tartan osservate in uno studio recente (76), ciò sarebbe in contrasto con i risultati delle differenze cinematiche discusse in precedenza, che suggeriscono che gli MT sono spesso più rigidi rispetto alle superfici dei terreni citati. Una spiegazione finale per l’attività muscolare inferiore potrebbe essere il ridotto spostamento verticale del centro di massa (51) riscontrato in alcuni studi. Uno spostamento verticale ridotto richiede una minore accelerazione nella direzione verticale e deriva dalla seconda legge di Newton; forza= massa × accelerazione, dove questa ridotta accelerazione verticale riduce le forze verticali totali quando la massa corporea rimane uguale. Queste forze inferiori a loro volta richiedono una minore attivazione muscolare. Questi risultati indicano collettivamente che la maggior parte dei risultati dell’elettromiografia non differiscono in modo significativo tra MT e corsa su terreno, ma anche che alcuni muscoli vengono attivati ​​in misura inferiore durante MT rispetto al terreno.

. Implicazioni per l’allenamento, la ricerca e la pratica clinica

Nel complesso, i risultati di questa revisione indicano che la biomeccanica della corsa su MT è in gran parte paragonabile alla corsa su terreno, con la maggior parte dei risultati non significativamente diversi e alcuni risultati significativamente diversi, ma di entità banale. Tuttavia alcuni risultati differiscono in modo significativo e sostanziale per avere un impatto potenziale sull’allenamento, la ricerca e la pratica clinica. Poiché ricercatori, medici e atleti spesso mirano a utilizzare un MT per simulare il più fedelmente possibile le condizioni di allenamento, gli autori indicano diversi suggerimenti su come ridurre al minimo le differenze biomeccaniche tra le due condizioni e anche le implicazioni delle differenze biomeccaniche trovate in questa recensione.

In primo luogo, le differenze nella stiffness della superficie possono influenzare la biomeccanica della corsa e sono probabilmente in parte responsabili delle differenze biomeccaniche riportate tra le due modalità. La stiffness della superficie MT dovrebbe quindi essere adattata il più possibile alla superficie specifica per migliorare la generalizzabilità dei risultati. Poiché la maggior parte dei corridori corre su cemento (1, 39), i ricercatori, ma anche i medici e gli atleti, dovrebbero tentare di utilizzare MT che imitino la stiffness superficiale del cemento, piuttosto che di una pista di laboratorio, per imitarne il più fedelmente le condizioni. Nonostante l’importanza di questo aspetto, nessuno degli studi inclusi ha riportato una stiffness superficiale della condizione del MT e anche questi non potevano essere derivati ​​dai manuali MT. Pertanto sollecitiamo la ricerca futura per valutare la rigidità superficiale (vedere Colino et al. art.89 per un test standardizzato) e far corrispondere la stiffness superficiale tra le due condizioni.

In secondo luogo, è stato dimostrato che le variazioni di velocità all’interno del nastro influenzano la biomeccanica della corsa (15) e queste possono anche contribuire alle differenze biomeccaniche. Le variazioni di velocità all’interno del nastro possono derivare da una potenza del motore inadeguata, da una frequenza di velocità troppo bassa o dallo slittamento della cinghia sulle guide (82). La potenza del motore e la frequenza necessarie per ridurre al minimo le differenze biomeccaniche dipendono da fattori come il peso del soggetto e la velocità di corsa, con soggetti più pesanti e velocità di corsa più elevate con conseguente maggiore attrito e forze frenanti e quindi maggiori variazioni di velocità all’interno del nastro. Queste maggiori variazioni di velocità all’interno del nastro potrebbero a loro volta contribuire a maggiori differenze biomeccaniche osservate a velocità di corsa più elevate in alcuni studi (13). Sono quindi necessarie un’elevata potenza del motore e una frequenza della velocità del nastro per ridurre al minimo le differenze biomeccaniche, in particolare per gli individui più pesanti e per velocità di marcia più elevate. Le analisi di meta-regressione non hanno tuttavia fornito informazioni sufficienti sulla potenza motoria richiesta per minimizzare le differenze. Tuttavia MT commerciali di qualità inferiore di solito hanno una potenza del motore e una frequenza di aggiornamento della velocità del nastro inferiori e quindi è necessario prestare attenzione nel generalizzare i risultati dei dati biomeccanici raccolti in questi MT, rispetto alla corsa su terreno. Inoltre sebbene le variazioni di velocità all’interno del nastro aumentino probabilmente con l’aumento della velocità di corsa a causa delle maggiori forze di frenata e propulsione, la meta-regressione non ha mostrato associazioni significative della velocità di corsa con alcun risultato.

Terzo il grado di familiarizzazione con la corsa MT può influenzare la biomeccanica della corsa MT. Diversi studi hanno esaminato la quantità di familiarizzazione necessaria per ottenere una biomeccanica di corsa su MT stabile in una sessione. Sebbene le stime varino notevolmente da 30s (90) fino a 9 min. (23, 24, 91, 92), la maggior parte degli studi riporta circa 8 min. (24, 91). Tuttavia sono state segnalate differenze individuali sostanziali e alcuni individui possono quindi richiedere una maggiore o minore familiarizzazione (93). Nonostante l’importanza di una familiarizzazione sufficiente, solo pochi studi hanno riportato il periodo di familiarizzazione o, se segnalato, hanno fornito una familiarizzazione sufficiente prima della raccolta dei dati, pertanto, una familiarizzazione insufficiente potrebbe anche aver contribuito ad alcune delle differenze biomeccaniche, per cui sarebbe ottimale adottare almeno 8 minuti di familiarizzazione nei corridori alle prime armi su MT e controllare il loro comfort, prima dei test su MT per ridurre al minimo le differenze biomeccaniche.

Quarto, le differenze percettive possono anche influenzare la biomeccanica della corsa su MT e dovrebbero quindi essere abbinate tra entrambe le condizioni. In particolare è stato dimostrato che gli individui percepiscono la velocità di corsa su MT come più veloce della velocità di corsa su terreno (30) e la maggiore velocità di corsa su MT percepita può comportare frequenze di falcata più elevate e lunghezze di falcata più brevi rispetto alla corsa su terreno (85).

In alcune situazioni le sottili differenze nella biomeccanica della corsa su MT potrebbero essere utili per l’allenamento e la riabilitazione. MT con una superficie meno rigida possono ad esempio essere preferibili nella riabilitazione, poiché ciò ridurrà i tassi di carico verticale e i picchi di for,za rispetto alle superfici rigide, come il cemento, come indicato da questa recensione. È tuttavia importante rendersi conto che ciò altererà anche la cinematica e l’attivazione muscolare, modificando potenzialmente lo stimolo dell’allenamento, portando ad adattamenti specifici per la modalità (94). Inoltre è probabile che vi sia un compromesso tra impatti inferiori nella corsa su MT, ma anche dinamiche di andatura più regolari (59) che porteranno lo stesso tessuto a essere sottoposto a carichi ripetitivi, il che a sua volta potrebbe aumentare il rischio di lesioni (95). Allo stesso modo, sebbene la compressione e le deformazioni ossee, misurate tramite un estensimetro osseo impiantato, (6) e le deformazioni della fascia plantare (67) siano risultate inferiori nella corsa su MT, è stato dimostrato che le forze di picco e le velocità di carico sul tendine di Achille sono maggiori durante la corsa su MT (16). In linea con ciò, uno studio pubblicato dopo il completamento della meta-analisi a anche riscontrato forze muscolari più elevate nel gastrocnemio e nel soleo durante la corsa su MT (70). La corsa su MT può quindi essere adatta per la riabilitazione da fratture da stress agli arti inferiori, ma non per tendinopatia di Achille, rotture di Achille o stiramenti muscolari del polpaccio. Infine la precedente revisione sistematica, degli stessi autori, ha riscontrato prestazioni di resistenza ridotte e nessuna differenza significativa nell’assorbimento di ossigeno tra corsa su MT non inclinato e corsa su terreno <18 km/h (30). L’assenza di resistenza dell’aria nella corsa su MT riduce l’assorbimento di ossigeno e migliora teoricamente le prestazioni, rispetto alla corsa normalmente su terrreno. Oltre alla mancanza di comfort e alla mancanza di evaporazione del sudore e quindi di termoregolazione che può spiegare queste differenze (30), i risultati della revisione corrente suggeriscono che le differenze biomeccaniche possono anche contribuire a un costo energetico più elevato e quindi a prestazioni di corsa ridotte durante la corsa su MT. Numerosi studi hanno scoperto che le modifiche della tecnica di corsa riducono notevolmente l’economia della corsa (96-99), poiché alcuni individui, in particolare quelli che non si sentono a proprio agio con la corsa su MT, mostrano differenze nella loro tecnica di corsa durante la corsa su MT, questo può aumentare il costo energetico e quindi mascherare in parte la mancanza di resistenza dell’aria, in particolare a velocità di corsa inferiori.

Limitazioni e direzioni future

In primo luogo la maggior parte degli studi ha confrontato la corsa su MT con la corsa su una pista di laboratorio, che non riflette necessariamente la superficie di corsa in cemento, dove corre la maggior parte dei corridori. I risultati di diverse analisi di sottogruppi suggeriscono che la superficie del terreno utilizzata influisce sulle differenze biomeccaniche tra corsa su MT e corsa ius terreno e i risultati attuali possono, pertanto, sottostimare le effettive differenze biomeccaniche. In relazione a questo, diversi studi hanno utilizzato MT di qualità relativamente alta e le differenze biomeccaniche possono essere più piccole e quindi sottostimate in questi MT (7, 14, 15, 27), sebbene questi risultati non possano essere confermati nella meta-regressione con la potenza del motore del MT e le dimensioni del nastro come co-variate. Tuttavia questi risultati indicano che è necessario prestare attenzione nel generalizzare la biomeccanica della corsa su MT alla corsa su terreno. 

In secondo luogo questa revisione è stata limitata a MT motorizzato non inclinato e alla velocità costante di corsa al di sotto dei 25 km/h negli adulti sani. Le differenze biomeccaniche sono probabilmente maggiori quando si accelera (100, 101) e quando si corre a velocità più elevate (cioè, sprint) su MT regolari (17, 21) e possono anche essere influenzate dall’uso di scarpe (41) e dallo stato di fatica (57, 58) e i risultati di questa revisione non possono quindi essere generalizzati a queste condizioni. In effetti sono stati sviluppati MT speciali per lo sprint che possono ridurre le differenze biomeccaniche (102-104). 

In terzo luogo la maggior parte delle meta-analisi sono state influenzate da alti livelli di eterogeneità. Sebbene gli autori abbiano tentato di esplorare le cause dell’eterogeneità eseguendo un’analisi di sottogruppi basata sulla corsa su tutti i terreni e una meta-regressione basata sulla velocità di corsa, la potenza del motore di MT e le dimensioni del nastro quando erano disponibili studi sufficienti, altri fattori che non sono stati studiati come la corsa anche con scarpe usate e modi di appoggio del piede possono contribuire all’elevata eterogeneità. In effetti gli autori non hanno potuto includere l’esperienza di corsa su MT o la familiarizzazione come sottogruppo o in meta-regressione perché la maggior parte degli studi non specificava chiaramente l’esperienza precedente dei partecipanti con la corsa su MT, anche se questo potrebbe influenzare le differenze tra le due modalità (23, 24, 91, 92). Allo stesso modo la maggior parte degli studi non ha specificato le scarpe da corsa e il modo di appoggiare il piede. 

In quarto luogo alcuni studi non hanno riportato tutte le informazioni richieste per la meta-analisi e quindi sono state estratte le informazioni richieste dai dati o sono state stimate le informazioni sulla base di altri studi. Questo probabilmente ha introdotto qualche errore e pertanto sono esortati i ricercatori a migliorare il reporting e fornire dati aperti. In linea con questi suggerimenti, sono stati forniti tutti i dati estratti o forniti dagli autori nel file supplementare per facilitare ulteriori ricerche. Infine il coefficiente di correlazione stimato utilizzato per il calcolo della varianza spesso non è stato plausibile (ad esempio >1), probabilmente perché sono stati riportati i valori p. corretti da Bonferroni. Ciò ha reso necessario l’uso di un coefficiente di correlazione predefinito di 0,50 per tutti gli studi che potrebbe causare una sottostima delle differenze effettive tra corsa su MT e corsa su terreno.

Conclusione

Nel complesso, i risultati indicano che la biomeccanica della corsa su MT è in gran parte paragonabile alla biomeccanica della corsa su terreno, ma differisce tuttavia su diversi aspetti. Queste differenze probabilmente derivano da:

1. Differenze nella rigidità della superficie del MT e dei diversi terreni; 
2. Esperienza e comfort di corsa su MT insufficienti; 
3. Potenza del motore MT insufficiente e dimensioni del nastro limitanti; 
4. Differenze nella resistenza dell’aria a velocità di corsa più elevate; 
5. Alterata percezione della velocità. 

I ricercatori, i medici e gli atleti dovrebbero quindi prendere in considerazione questi fattori per ridurre al minimo le differenze biomeccaniche tra MT e corsa su terreno. La riduzione al minimo di queste differenze biomeccaniche può a sua volta migliorare la generalizzabilità della ricerca e le analisi cliniche dell’andatura e migliorare il trasferimento dell’allenamento.

Tratto da: Van Hooren B., Fuller J.T., Buckley J.D., Miller J.R., Sewell K., Rao G., Barton C., Bishop C. and Willy R.W. Is Motorized Treadmill Running Biomechanically Comparable to Overground Running? A Systematic Review and Meta-Analysis of Cross-Over Studies, Sports Med. 2020; 50(4): 785–813. Published online 2019 Dec 4. doi: 10.1007/s40279-019-01237-z

Riferimenti: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7069922/