Bike Fitting: una visione d'insieme sui principali sistemi di analisi del movimento

Nel mondo del ciclismo, la ricerca della massima efficienza di pedalata e comfort durante gli allenamenti e le competizioni ha portato allo svolgimento di studi su come il corpo umano si relaziona con la bicicletta.
Nel corso del tempo numerosi studi scientifici hanno valutato come il corpo umano interagisce con la bicicletta e come la modifica della postura può migliorare la performance atletica, limitare l’insorgenza di patologie e migliorare il comfort.

 
Unitamente allo sviluppo degli studi sono stati sviluppati diversi sistemi di analisi del movimento che permettono di valutare con affidabilità l’interazione bicicletta-ciclista, analizzando l’importanza di ottenere determinati rapporti articolari tra i diversi segmenti corporei, alle pressioni prodotte dal corpo sui diversi punti di appoggio e all’analisi delle forze prodotte durante la pedalata.

Questo processo prende il nome di Bike-fitting che possiamo definire come l’insieme degli aggiustamenti che avvengono in relazione ai cinque punti di appoggio quali: 

• L’interfaccia piede-scarpa-pedale

• L’interfaccia pelvi-sella

• L’interfaccia mani-manubrio. 

L’insieme delle modifiche da apportare per migliorare la posizione del ciclista devono tenere in considerazione le caratteristiche individuali anatomiche e funzionali dell’individuo. Tuttavia, se da un lato è vero che la bicicletta deve adattarsi alle caratteristiche del soggetto che si modificano nel tempo (motivo per il quale è opportuno effettuare dei controlli periodici), è importante lavorare nel tempo allo sviluppo dei fattori limitanti una postura efficace allenando la forza muscolare, la flessibilità muscolare e la mobilità articolare. 

Il Bike-Fitting può avvenire mediante l’utilizzo di diverse strumentazioni, tra queste possiamo trovare: sistemi di analisi della cinetica del movimento, i sistemi di rilevamento della pressione e l’EMG. Ognuno di questi sistemi ha le sue peculiarità e utilità al fine di determinare l’ottimizzazione della postura in bicicletta.

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Sistemi statici o dinamici

Una prima distinzione da fare nei sistemi per effettuare il bike fitting è tra sistemi di analisi del movimento statici e dinamici. 

I sistemi di analisi statici analizzano le angolazioni tra i segmenti corporei in posizioni prestabilite, come ad esempio con il piede posizionato al punto morto inferiore o superiore, oppure in posizione con pedivella a 90° per determinare l’avanzamento del ginocchio rispetto l’asse del pedale. Partendo dalla misurazione dei principali angoli articolari che si creano tra caviglia ginocchio anca e spalla si regola la posizione dell’atleta sulla bici. 

I sistemi dinamici consentono invece di analizzare l’intero movimento durante la pedalata, fornendo valori istantanei, medi, minimi e massimi degli angoli articolari e dei movimenti segmentali. Questo approccio offre una rappresentazione molto più completa della cinematica, includendo informazioni sulla simmetria tra arto destro e sinistro, sulla traiettoria della pedalata e sulla stabilità del bacino. 

In letteratura sono presenti degli studi che comparano questi due modalità di effettuare il bike-fitting: uno studio condotto da Holliday e colleghi (2) ha confrontato l’utilizzo di un goniometro, un inclinometro e un sistema 3D ed è risultato che i sistemi non sono interscambiabili tra di loro. Ciò nonostante, dallo studio emerge un’alta ripetibilità delle misure quando si utilizza il medesimo strumento.  

Uno studio di Fonda e colleghi (1) ha dimostrato che i valori dinamici di angolo del ginocchio e movimento del bacino si discostano significativamente da quelli misurati staticamente. In particolare, la misurazione dinamica tende a rilevare una maggiore estensione articolare e variazioni di tilt pelvico che la misura statica non cattura. 

È importante ricordare quello che io reputo un fondamento per chi si occupa di bike fitting: ottimizzare la posizione in modo tale che gli angoli articolari permettano al muscolo di lavorare in condizione di contrazione ottimale. Ad esempio, l’ottimale posizione del bacino sulla sella determina un’attivazione maggiore dei muscoli estensori d’anca (grande gluteo soprattutto) e di conseguenza un’antiversione/ retroversione di bacino rispetto a una posizione statica. Queste differenze di attivazione muscolare tra sistema statico e dinamico condizionano gli angoli di lavoro misurati falsando quelli che sono gli angoli effettivi di lavoro. 

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Sistemi 2D, 3D e inerziali

Per l’analisi del movimento durante la pedalata si possono utilizzare dei sistemi di analisi video 2D/3D e sistemi inerziali che misurano gli angoli tra i diversi segmenti corporei e li confrontano con i range di riferimento. I range di riferimento hanno l’obiettivo di indirizzare l’operatore verso una corretta posizione del ciclista; tuttavia, lasciano libertà di intervento in quanto ogni soggetto in relazione alla propria capacità di movimento (range articolari, flessibilità e forza muscolare) ha esigenze diverse.
Nei sistemi di cattura del movimento 2D e 3D, per definire i segmenti corporei, vengono posizionati dei marker sul corpo del ciclista in relazione ai punti di repere anatomici e mediante l’utilizzo di telecamere viene registrato il movimento.
I sistemi di analisi 2D valutano il movimento del ciclista sul piano sagittale, ove avvengono i principali movimenti di flesso-estensione delle articolazioni, limitando tuttavia l’analisi sugli altri piani di movimento.
Inoltre, sulla maggior parte di questi sistemi è necessario effettuare l’analisi un lato alla volta e per garantire un ottimale accuratezza dei dati rilevati è importante utilizzare telecamere ad alta risoluzione con un’elevata frequenza di cattura per rendere i dati a disposizione più attendibili. 

I sistemi di analisi 3D permettono di ovviare a questa problematica andando ad analizzare il movimento su tre piani e l’utilizzo di un maggior numero di marker permette di valutare il movimento del corpo nella sua interezza. 

I sistemi inerziali sono dei dispositivi che vengono applicati sul corpo dell’atleta e permettono un’analisi del movimento lineare e angolare. Questi sensori trovano applicazione anche nell’ottimizzazione della posizione dal punto di vista aerodinamico: l’analisi dell’angolo del busto, il movimento della testa e la stabilità della pelvi sono alcuni fattori che possono essere analizzati.

Conclusione

Il bike fitting si conferma uno strumento fondamentale per migliorare la performance, prevenire infortuni e garantire comfort al ciclista. In base alle necessità del ciclista e il livello di intervento si può optare per diversi sistemi di misurazione. I sistemi statici risultano utili per una valutazione iniziale, ma non colgono le reali dinamiche del gesto, mentre le analisi 2D, 3D e con sensori inerziali permettono un’analisi più precisa e completa del movimento. 

Ognuno di questi sistemi ha pro e contro, ma il fattore determinante resta l’individualizzazione: la posizione ottimale non dipende da valori standard, bensì dalle caratteristiche fisiche e funzionali di ciascun atleta. In questo senso, la capacità dell’operatore di analizzare il movimento utilizzando dati accurati, uniti alla conoscenza dell’anatomia e fisiologia del movimento, permette di ottimizzare i valori angolari che si leggono sullo schermo. 

Bibliografia

1. Fonda B, Sarabon N, Li FX. Validity and reliability of different kinematics methods used for bike fitting. J Sports Sci. 2014;32(10):940-6. doi: 10.1080/02640414.2013.868919. Epub 2014 Feb 6. PMID: 24499342.

2. Holliday W, Fisher J, Theo R, Swart J. Static versus dynamic kinematics in cyclists: A comparison of goniometer, inclinometer and 3D motion capture. Eur J Sport Sci. 2017 Oct;17(9):1129-1142. doi: 10.1080/17461391.2017.1351580. Epub 2017 Jul 27. PMID: 28749730.

3. Holliday W, Swart J. Anthropometrics, flexibility and training history as determinants for bicycle configuration. Sports Med Health Sci. 2021 Mar 4;3(2):93-100. doi: 10.1016/j.smhs.2021.02.007. PMID: 35782160; PMCID: PMC9219349.

4. Jongerius N, Wainwright B, Walker J, Bissas A. The biomechanics of maintaining effective force application across cycling positions. J Biomech. 2022 Jun;138:111103. doi: 10.1016/j.jbiomech.2022.111103. Epub 2022 Apr 25. PMID: 35512435.

5. Millour, G., Velásquez, A. T., & Domingue, F. (2022). A literature overview of modern biomechanical-based technologies for bike-fitting professionals and coaches. International Journal of Sports Science & Coaching, 18(1), 292-303. https://doi.org/10.1177/17479541221123960 (Original work published 2023)