Relazione tra la forza del muscolo quadricipite e la biomeccanica del gesto funzionale del salto e dell'atterraggio nelle performance di atleti dopo ricostruzione del legamento crociato anteriore

Background: The jump landing biomechanics and the jump performance may not restored after anterior cruciate ligament reconstruction. Objective and working hypothesis: the aim of this bibliographic review is to verify the presence of scientific evidence about the role of quadriceps strength during jump landing task after anterior cruciate ligament reconstruction (ACLR). The first hypothesis is that supportive evidence exists in the literature of the close relationship between quadriceps strength and jumping quality after anterior cruciate ligament reconstruction (ACLR). Methods: A systematic literature review was conducted using five electronic databases, to ascertain what role quadriceps strength plays in restoring knee and lower extremity biomechanics and performance during jumping after ACLR reconstruction. The search conducted taking into account the inclusion and exclusion criteria yielded 25 papers, which will subsequently undergo methodological quality assessment by using the scales: modified Down and Black and the Rob 2.0 tool.. Results: analysis of the studies included in this literature review revealed that quadriceps muscle strength deficit plays a key role following anterior cruciate ligament (ACL) rupture. Specifically, quadriceps strength deficits were correlated with findings regarding biomechanics, which reported erroneous movement patterns with reduced peak knee flexion and extension during jumping and lower vertical ground reaction force compared with the contralateral limb and compared with healthy subjects. In addition to this, strength deficits were found bilaterally in both the involved and healthy limb months, if not years, following the injury evidencing higher muscle activation deficits and preactivation timing compared to higher heights in jumping; this led to muscle imbalance with respect to the knee flexor muscles and increasing the risk of re-injury in subjects with ACLR compared to the reference population. Ultimately subjects who had undergone patellar tendon reconstruction surgery show greater strength deficits compared to using the semitendinosus and gracilis tendons. Conclusion: this review shows that proper assessment of quadriceps muscle strength is essential for optimal rehabilitation after ACL injury. First of all, failure of quadriceps activation has been found in patients with ACL, ACLR injury and is often observed bilaterally. Increased muscle strength of the injured limb but also of the healthy limb may provide better attenuation of load energy and better quality of movement of the lower limb during dynamic tasks in jumping. Compared with jumping tests, participants with ACLR showed more errors during landing than the reference population. The occurrence of landing errors was negatively correlated with knee extension strength, suggesting that weaker participants had more landing errors. Persistent quadriceps weakness, commonly associated with ACLR, may be related to reduced quality of lower limb motion during dynamic tasks. Future studies should investigate strength deficits with respect to each individual surgery, but at the same time take into account neurocognitive and emotional behavioral components that were not considered in this research.

Premessa: La biomeccanica e la performance del salto possono non venire recuperate completamente dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore Obiettivo e ipotesi di lavoro: lo scopo di questa revisione sistematica è verificare la presenza di evidenze scientifiche sul ruolo attribuibile alla forza del quadricipite nell’esecuzione corretta e performante del salto dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore (ACLR). La prima ipotesi è che in letteratura esistano evidenze supportive della stretta relazione tra la forza del quadricipite e la qualità del salto dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore (ACLR). Metodo: è stata condotta una revisione sistematica della letteratura utilizzando cinque database elettronici, per verificare che ruolo giochi la forza del quadricipite nel ripristino della biomeccanica del ginocchio e dell’arto inferiore e nel ripristino della performance durante il salto dopo la ricostruzione del legamento crociato anteriore. Dalla ricerca effettuata, condotta tenendo conto dei criteri di inclusione ed esclusione, sono emersi 25 lavori che sono successivamente sottoposti a una valutazione della qualità metodologica utilizzando le scale: Down e Black modificata e la Rob 2.0 tool. Risultati: dall’analisi degli studi inclusi in questa revisione sistematica è emerso come il deficit di forza del muscolo quadricipite giochi un ruolo fondamentale a seguito della rottura del legamento crociato anteriore (ACL). In particolare, deficit di forza del quadricipite erano correlati ai risultati riguardanti la biomeccanica, che hanno riportato errati schemi di movimento con picchi di flessione e di estensione di ginocchio ridotti durante il salto e una reazione verticale al suolo inferiori rispetto all’arto controlaterale e rispetto ai soggetti sani. Oltre a ciò, deficit di forza sono stati riscontrati bilateralmente sia nell’arto coinvolto che nell’arto sano a distanza di mesi, se non anni, a seguito dell'infortunio evidenziando deficit di attivazione e timing di pre attivazione del muscolo superiori rispetto rispetto ad altezze maggiori nel salto; questo portava ad uno squilibrio muscolare rispetto ai muscoli flessori di ginocchio aumentando considerevolmente il rischio di re-infortunio nei soggetti con ACLR rispetto alla popolazione di riferimento. In ultima analisi soggetti che erano stati sottoposti a intervento di ricostruzione con tendine rotuleo evidenziano deficit di forza maggiori rispetto all’utilizzo dei tendini semitendinoso e gracile. Conclusioni: da questa revisione si evince che una corretta valutazione della forza del muscolo quadricipite è indispensabile per una riabilitazione ottimale dopo l'infortunio di ACL. In primo luogo la mancata attivazione del quadricipite è stata riscontrata nei pazienti con lesioni di ACL, ACLR ed è spesso osservata bilateralmente. Una maggiore forza muscolare dell’arto leso ma anche dell’arto sano può fornire una migliore attenuazione dell'energia di carico ed una migliore qualità del movimento dell'arto inferiore durante i compiti dinamici nel salto. Rispetto ai test di salto, i partecipanti con ACLR hanno mostrato più errori durante l'atterraggio rispetto alla popolazione di riferimento. Il verificarsi di errori di atterraggio era correlato negativamente con la forza di estensione del ginocchio, suggerendo che i partecipanti più deboli avevano più errori di atterraggio. La debolezza persistente del quadricipite, comunemente associata all'ACLR, può essere correlata a una ridotta qualità del movimento dell'arto inferiore durante i compiti dinamici. Studi futuri dovrebbero indagare i deficit di forza rispetto ad ogni singolo intervento chirurgico, ma allo stesso tempo tener conto delle componenti neurocognitive ed emotive comportamentali che non sono state considerate in questa ricerca.