Lo squat profondo fa male alle ginocchia?

Lo squat è utilizzato con successo nella preparazione atletica di molti sport, che prevedono lo sviluppo di qualità e capacità fisiche anche molto diverse. In letteratura gli autori sono concordi nel suggerire come lo squat profondo sia uno strumento migliore per promuovere lo sviluppo muscolare e della forza, rispetto a varianti di squat a range di movimento parziale (22). Non c’è invece un’uniformità di pensiero nell’analisi dei rischi di questo tipo di squat, in particolare di quanto possa essere pericoloso per la salute delle ginocchia, a causa delle forze di taglio.

Come squat profondo definiamo un qualsiasi squat che vada oltre il “parallelo”, che è la posizione in cui il femore è parallelo al terreno. Recenti evidenze scientifiche hanno dimostrato che, seppur il quarto di squat sia un ottimo strumento di sviluppo della forza e della massa, quello al parallelo risulta essere più efficace (1). La sua sicurezza è da tempo un punto interrogativo, nel 1991 la National Strength and Conditioning Association (NSCA) ha preso posizione suggerendo come le evidenze sostengano non solo la sicurezza dello squat profondo, ma anche il miglioramento della salute del ginocchio e l’abbassamento del rischio di incorrere in nuovi infortuni  (5). Chiaramente si parla di evidenze di 25 anni fa, che nel tempo sono state integrate da molti nuovi studi sull’argomento.

Durante lo squat, il nostro ginocchio è sottoposto a delle forze compressive e di taglio. Le prime sono assorbite dal tessuto muscolare in contrazione, e distribuite su tutta la struttura attraverso le componenti miotendinee, meniscali, che assicurano un buon locking ed una distribuzione omogenea delle forze. Le seconde sono contrastate dalle componenti legamentose, in particolare dal legamento crociato anteriore (ACL) e posteriore (PCL). Quando la flessione di ginocchio aumenta, abbiamo la diminuzione delle forze di taglio con un aumento delle forze compressive, soprattutto a carico della femoro-rotulea, e viceversa durante l’estensione. Queste forze possono essere lesive solamente se superano la capacità di carico delle strutture del soggetto. Andiamo quindi a cercare di capire quando queste forze agiscono ed in che modo.

Forze di taglio nello squat

La maggior parte delle forze di taglio sull’articolazione del ginocchio durante lo squat si verificano sul piano trasversale (cioè in rotazione) e su quello sagittale (che comprende la traslazione antero posteriori della tibia per esempio). Queste forze sono principalmente contrastate dal legamento crociato anteriore e posteriore. Pertanto, la limitazione delle forze di taglio limita lo stress su questi due legamenti.

Li et al. (2004) hanno esaminato le forze in rotazione ed in traslazione in una serie di esperimenti analizzando la cinematica e la cinetica del ginocchio in flessione, sia passiva che weight bearing (in carico). I ricercatori hanno scoperto come le strutture anatomiche dell’articolazione tibiofemorale aumentano le componenti in rotazione e le traslazioni tibiali (movimento antero-posteriori) quando il ginocchio è flesso passivamente. Questo invece non avveniva in carico, dove le forze di taglio dovute alle traslazioni e rotazioni erano ridotte. La rotazione e la traslazione tibiale in realtà era rimasta invariata tra i 50-120 ° di flessione e persino diminuita tra 120-150° (14). La massima traslazione tibiale anteriore e la rotazione interna si sono verificate sorprendentemente a 30° e 90° di flessione, rispettivamente. Di conseguenza, le forze sul legamento crociato anteriore hanno raggiunto il picco tra 0-30°, mentre sono significativamente diminuite a 60° e poi sono rimaste costanti fino alla massima flessione del ginocchio (15).

Le forze sul legamento crociato posteriore sono aumentate con l’aumentare della flessione per arrivare al picco a 90° con una significativa diminuzione con angoli di flessione più elevati (15). Ciò indica che anche se l’angolo di flessione aumenta e le ginocchia si spostano in avanti quando lo squat scende sotto il parallelo, le forze di taglio e lo stress dei legamenti non aumentano. Tutto ciò ci suggerisce che superare le punte dei piedi con le ginocchia non è assolutamente dannoso, anzi è un movimento più naturale e potrebbe essere addirittura il meno pericoloso, visto che andando più in flessione dorsale a livello di caviglia si diminuiscono i gradi di flessione a livello d’anca e di bassa schiena, mobilità di caviglia permettendo.

Questi dati ci suggeriscono inoltre che lo squat profondo produce in realtà movimenti di rotazione e traslazione minori tra la tibia e il femore, ponendo meno stress sul crociato anteriore e posteriore. I tessuti come i menischi (che sono costruiti per assorbire la compressione tibiofemorale, ma sono suscettibili alle forze di taglio) potrebbero essere quindi maggiormente a rischio durante la porzione dello squat in cui la flessione di ginocchio è inferiore ai 90 °. La ragione di questo fenomeno è sconosciuta, poichè ci possono essere delle differenze dipendenti da fattori non modificabili del soggetto (come la conformazione delle superfici strutturali del ginocchio) a fattori modificabili (come ad esempio la tecnica di accovacciamento/pattern di attivazione muscolare). Ad esempio, la rotazione assiale della tibia e le forze di contatto femoro-rotulee cambiano in modo significativo quando si modificano i pattern di reclutamento muscolare del quadricipite. Un pattern dominante a livello del vasto mediale determina una maggiore rotazione interna e una maggior compressione femoro-rotulea rispetto a chi presenta un pattern di reclutamento prevalente del vasto laterale (27). Ciò indica che un pattern neutro o di reclutamento a livello del vasto laterale, riduce le sollecitazioni indotte dalle forze di taglio.

Il posizionamento di caviglie, ginocchia e bacino influenza direttamente i pattern di reclutamento muscolare, poiché l’angolo di queste articolazioni influisce sull’attivazione dei quadricipiti, dei muscoli posteriori della coscia (12) e dei glutei (4). La letteratura ha dimostrato che l’attività di picco dei quadricipiti e dei muscoli posteriori della coscia si verifica al parallelo e non diminuisce andando ulteriormente in flessione di ginocchio (4). Inoltre, il contributo e l’attivazione relativa a questi muscoli non sono modificati dalla profondità del gesto (4). Viceversa, l’attivazione del grande gluteo aumenta con l’aumentare della profondità dello squat (4). Questo suggerisce che, se confrontato con l’accosciata al parallelo, lo squat profondo non presenta alterazioni nell’attivazione del quadricipite / tendine del ginocchio, aumenta l’attivazione del grande gluteo e la stabilità dell’articolazione del ginocchio mentre diminuisce le forze di taglio agenti sui legamenti crociati anteriore e posteriore.

Forze di compressione

Le forze compressive durante l’accosciata si riscontrano sia a livello femoro-rotuleo che a livello dell’articolazione tibiofemorale (7, 24, 25). Queste forze aumentano con l’aumentare dell’attivazione muscolare (26), del carico (19), della velocità nell’esecuzione e con la durata del gesto (17). Sebbene l’aumento delle forze compressive (legate alla profondità dello squat) è correlato ad una diminuzione delle forze di taglio (16), una compressione eccessiva potrebbe portare a rotture meniscali o degenerazione della cartilagine articolare. Questo potrebbe accelerare lo sviluppo di osteoartrosi o altre patologie (17). Quindi, la sfida per l’atleta sta nel determinare la linea di confine tra il rischio di forze compressive necessarie per l’allenamento e forze eccessive. Non esistono al momento in letteratura dati su questo. A complicare il quadro, sarebbe da considerare come il carico viene spalmato tra la zona articolare di contatto della cartilagine, la tibia, il femore e la rotula (6).

Gli aumenti delle forze di compressione femoro-rotulea durante lo squat sono in parte mitigati da un aumento dell’area di contatto tra le due superfici articolari (24). Le forze di compressione femoro-rotulea raggiungono il picco tra 70° – 100° di flessione del ginocchio (7, 21), l’area di contatto patellofemorale però continua ad aumentare con l’aumento della flessione del ginocchio. Infatti, a causa di ciò, lo stress alla femoro-rotuleo diminuisce effettivamente quando gli angoli di flessione del ginocchio superano i 90 ° -100 ° (6, 24). L’entità di questo effetto è ben illustrata da Thambyah e colleghi (2005), che hanno scoperto che lo stress femoro-toruleo provocato da una forza pari a quattro volte il peso della persona a 90° di flessione di ginocchio è uguale allo stress di una forza cinque volte il peso corporeo in flessione a 120°, proprio a causa del cambiamento delle superficie articolare tra femore e rotula. Queste scoperte rispecchiano le conclusioni riportate riguardo le forze di taglio; ossia che lo squat profondo non aumento lo stress compressivo rispetto ad uno squat sopra il parallelo.

Controindicazioni allo squat profondo

I consigli attuali sono rivolti ad individui sani. Sebbene le forze di taglio e lo stress compressivo femoro-rotuleo diminuisce quando gli squat vengono eseguiti in parallelo, individui con problematiche alla patellofemorale, lesioni condrali o articolari in generale, potrebbero avere problemi nello squat oltre i 60° di flessione, quando la superfice di contatto tra femore e patella aumenta (11, 24, 25). Ci possono essere delle controindicazioni anche per gli individui che presentano dei pattern di movimento scorretti, che quindi vanno a stressare non in modo uniforme le strutture del ginocchio. Prove aneddotiche ed empiriche suggeriscono l’importanza di una buona mobilità di caviglia, mentre la presenza di valgismo di ginocchio e legata ad un precoce degenerazione della cartilagine a livello del ginocchio mediale.

Conclusione

Lo squat profondo determina una maggiore attivazione della muscolatura degli arti inferiori rispetto allo squat superficiale. L’accosciata in parallelo parallelo non comporta forze di taglio maggiori, lo stress  al crociato anteriore e posteriore di conseguenza non aumenta particolarmente. Non risulta inoltre esserci una maggiore sollecitazione compressiva  a livello della femoro-rotulea, anche se squat più profondi possono comportare maggiori forze di compressione tibiofemorale, che sollecitano la cartilagine articolare tra tibia e femore. Tuttavia, dati recenti suggeriscono che la cartilagine articolare dell’articolazione tibiofemorale (in individui senza lesioni di ginocchio) è capace di sopportare senza problemi grosse forze di compressione che si incontrano durante squat pesanti e profondi. Inoltre, potrebbe effettivamente essere un metodo efficace per preservare l’articolazione. Pertanto, lo squat profondo è sicuro per le persone senza nessuna controindicazioni, assumendo che sia eseguito ad un carico ed una velocità coerente con la capacità di carico dell’atleta, e coerente con la sua capacità di mantenere una tecnica ed un pattern di attivazione muscolare corretti.

Bibliografia

1. Bloomquist K, Langberg H, Karlsen S, Madsgaard S, Boesen M, and Raastad T. Effect of range of motion in heavy load squatting on muscle and tendon adaptations. European Journal of Applied Physiology: 1-10, 2013.
2. Boocock M, McNair P, Cicuttini F, Stuart A, and Sinclair T. The short-term effects of running on the deformation of knee articular cartilage and its relationship to biomechanical loads at the knee. Osteoarthritis and Cartilage 17: 883-890, 2009.
3. Calhoon G and Fry AC. Injury rates and profiles of elite competitive weightlifters. Journal of Athletic Training 34: 232, 1999.
4. Caterisano A, Moss RE, Pellinger TK, Woodruff K, Lewis VC, Booth W, and Khadra T. The effect of back squat depth on the EMG activity of 4 superficial hip and thigh muscles. The Journal of Strength & Conditioning Research 16: 428-432, 2002.
5. Chandler TJ and Stone MH. The squat exercise in athletic conditioning: A position statement and review of the literature. Chiropractic Sports Medicine 6: 105-105, 1992.
6. Escamilla RF. Knee biomechanics of the dynamic squat exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise 33: 127-141, 2001.
7. Escamilla RF, Fleisig GS, Zheng N, Lander JE, Barrentine SW, Andrews JR, Bergemann BW, and Moorman CT. Effects of technique variations on knee biomechanics during the squat and leg press. Medicine and Science in Sports and Exercise 33: 1552-1566, 2001.
8. Farrokhi S, Colletti PM, and Powers CM. Differences in Patellar Cartilage Thickness, Transverse Relaxation Time, and Deformational Behavior A Comparison of Young Women With and Without Patellofemoral Pain. The American Journal of Sports Medicine 39: 384-391, 2011.
9. Flanagan SP and Salem GJ. Bilateral differences in the net joint torques during the squat exercise, in: J Strength Cond Res. United States, 2007, pp 1220-1226.
10. Fry AC, Smith JC, and Schilling BK. Effect of knee position on hip and knee torques during the barbell squat. The Journal of Strength & Conditioning Research 17: 629- 633, 2003.
11. Gullett JC, Tillman MD, Gutierrez GM, and Chow JW. A biomechanical comparison of back and front squats in healthy trained individuals. J Strength Cond Res 23: 284-292, 2009.
12. Hahn D. Lower extremity extension force and electromyography properties as a function of knee angle and their relation to joint torques: implications for strength diagnostics. The Journal of Strength & Conditioning Research 25: 1622-1631, 2011.
13. Hinterwimmer S, Feucht MJ, Steinbrech C, Graichen H, and von Eisenhart-Rothe R. The effect of a six-month training program followed by a marathon run on knee joint cartilage volume and thickness in marathon beginners. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy: 1-7, 2013.
14. Li G, Zayontz S, DeFrate LE, Most E, Suggs JF, and Rubash HE. Kinematics of the knee at high flexion angles: an in vitro investigation. Journal of Orthopaedic Research 22: 90-95, 2004.
15. Li G, Zayontz S, Most E, DeFrate LE, Suggs JF, and Rubash HE. In situ forces of the anterior and posterior cruciate ligaments in high knee flexion: an in vitro investigation. Journal of Orthopaedic Research 22: 293-297, 2004.
16. Lynn SK, Noffal GJ. Lower extremity biomechanics during a regular and counterbalanced squat. J Strength Cond Res 26: 2417-2425, 2012.
17. Markolf KL, Bargar WL, Shoemaker SC, and Amstutz HC. The role of joint load in knee stability. The Journal of bone and joint surgery American volume 63: 570, 1981.
18. McCormack T and Mansour JM. Reduction in tensile strength of cartilage precedes surface damage under repeated compressive loading in vitro. Journal of biomechanics 31: 55-61, 1997.
19. McKean MR, Dunn PK, Burkett BJ. Quantifying the movement and the influence of load in the back squat exercise. J Strength Cond Res 24: 1671-1679, 2010.
20. Nisell R. Joint load during the parallel squat in powerlifting and force analysis of in vivo bilateral quadriceps tendon rupture. Scand J Sports Sci, 1986.
21. Nisell R, Németh G, and Ohlsén H. Joint forces in extension of the knee: analysis of a mechanical model. Acta Orthopaedica 57: 41-46, 1986.
22. Russell PJ and Phillips SJ. A preliminary comparison of front and back squat exercises. Research Quarterly for Exercise and Sport 60: 201-208, 1989.
23. Salem GJ and Powers CM. Patellofemoral joint kinetics during squatting in collegiate women athletes. Clinical Biomechanics 16: 424-430, 2001.
24. Schoenfeld B and Williams M. Are Deep Squats a Safe and Viable Exercise? Strength & Conditioning Journal 34: 34-36, 2012.
25. Teichtahl AJ, Wluka AE, Forbes A, Wang Y, English DR, Giles GG, and Cicuttini FM. Longitudinal effect of vigorous physical activity on patella cartilage morphology in people without clinical knee disease. Arthritis Care & Research 61: 1095 1102, 2009.
26. Thambyah A, Goh JC, and De SD. Contact stresses in the knee joint in deep flexion. Medical Engineering & Physics 27: 329-335, 2005.
27. Trepczynski A, Kutzner I, Kornaropoulos E, Taylor WR, Duda GN, Bergmann G, and Heller MO. Patellofemoral joint contact forces during activities with high knee flexion. Journal of Orthopaedic Research 30: 408-415, 2012.
28. Tsai L-C and Powers CM. Increased hip and knee flexion during landing decreases tibiofemoral compressive forces in women who have undergone anterior cruciate ligament reconstruction. The American journal of sports medicine 41: 423 429, 2013.
29. Wünschel M, Leichtle U, Obloh C, Wülker N, and Müller O. The effect of different quadriceps loading patterns on tibiofemoral joint kinematics and patellofemoral contact pressure during simulated partial weight-bearing knee flexion. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy 19: 1099-1106, 2011.