This is the final result of a study on kinematics of Pole Walking

1. Università degli Studi dell’Aquila
Dip. di Scienze e Tecnologie Biomediche
Facoltà di Scienze Motorie
Dottorato in
Discipline delle Attività Motorie e Sportive
Sviluppo di linee di ricerca applicata ai rilievi
cinematici del movimento umano
Studio di rilievi cinematici
applicati al Pole Walking
Tutor Coordinatore Dottorando
prof. Marco De Angelis prof.ssa Rosella Cardigno Dr. Luca Russo

2. Il progetto di ricerca
Analisi delle risposte Cinematiche e Fisiologiche del Pole Walking
svolto con diverse altezze di bastoni
Responsabile progetto Prof. De Angelis M
Operatori Dr. Russo L, Dr. Di Biase Arrivabene P
Analisi statistica Dr. Masedu F, Prof. Valenti M
2

3. Introduzione
Pole Walking
• Attività non competitiva che si svolge all’aperto
• Utilizzo di bastoni specifici che coinvolgono anche gli
arti superiori (Kukkonen-Harjula 2007; Hansen 2008; Hansen 2009; Schiffer 2010)
• Molto utilizzato per aumentare la spesa calorica come
alternativa alla corsa e inserito in programmi per la
promozione dell’attività fisica (Wanner 2010)
• Diversi milioni di praticanti nel mondo (British NW 2010; INWA
2010; Midlands NW 2010)
Kukkonen-Harjula et al. Scand J Med Sci Sports; 2007, 17(4):316-323.
Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.
Hansen, Smith. J Strength Cond Res; 2009, 23(4):1187-1194.
Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2010, posted 28 Nov
Wanner et al. Br J Sports Med; 2010, on line 9 Aug
British Nordic Walking. Available at: http://www.britishnordicwalking.org.uk/NordicWalking.aspx.
International Nordic Walking Association. Avaible at: http://inwa-nordicwalking.com. 3
Midlands Nordic Walking. Available at: http://www.midlandsnordicwalking.org/whatisnordicwalking.php.

4. www.nordicwalkingmonviso.com/benefici
Introduzione
Come per ogni
attività fisica di
massa e non
regolamentata il
web impazza di
consigli, correzioni
e pareri spesso non
verificati
scientificamente
4

5. Introduzione
Pole Walking vs Walking: letteratura (1)
• ↑ Vo2 e HR in PW rispetto W (Rodgers 1995, Porcari 1997,
Church 2002, Schiffer 2006, Saunders 2008, Figard-Fabre 2010)
• ≡ RPE (Rodgers 1995,Church 2002, Saunders 2008, Figard-Fabre 2010)
• Carichi articolari non ridotti ma con risultati
controversi (Brunelle 1998; Schwameder 1999; Willson 2001; Kleindienst
2006; Hansen 2008; Stief 2008; Fregly 2009; Schena 2009; Jensen 2010)
Brunelle et al. Res Q Exerc Sport; 1998, 69(Suppl.):A30.
Rodgers et al. Med Sci Sports Exerc; 1995, 27(4):607-611. Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978.
Porcari et al. Res Q Exerc Sport; 1997, 68(2): 161-166. Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.
Church et al. Res Q Exerc Sport; 2002, 73(3):296-300. Kleindienst et al. Sportverletz Sportschaden.; 2006, 20(1):25-30.
Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2006, 98:56-61. Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.
Saunders et al. J Strength Cond Res; 2008, 22(5):1468-14674. Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359.
Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151. Fregly et al. J Orthop Res; 2009, 27(8):1016-1021.
Schena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572. 5
Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov

6. Introduzione
Pole Walking vs Walking: letteratura (2)
• Prevalenza di studi sul modello di movimento
degli arti inferiori rispetto W (Schwameder 1999; Willson 2001;
Kleindienst 2006; Hansen 2008; Stief 2008; Fregly 2009; Jensen 2010)
• Vasto utilizzo di velocità autoselezionate (Willson 2001;
Hansen 2008; Fregly 2009; Jensen 2010)
• Altezza dei bastoncini classica circa 2/3 altezza
soggetto (Schwameder 1999; Regelin 2004; Rist 2004; ANI 2010)
• Attenzione sui bastoncini focalizzata su comfort,
forze applicate ed effetti su parametri metabolici
(De Angelis 2009; Hansen 2009; Schena 2009; Schiffer 2009; Schiffer 2010)
Rist et al. Sportothopädie und Sporttraumatologie; 2004, 20:247-250.
Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978.
Regelin et al. BLV, München; 2004
Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.
Associazione Nordic Fitness Italia. Available at http://www.nordicwalking.it/i-bastoncini.it.
Kleindienst et al. Sportverletz Sportschaden.; 2006, 20(1):25-30.
De Angelis et al. 3° MS&H Congress; 2009, BoA:38.
Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.
Hansen, Smith. J Strength Cond Res; 2009, 23(4):1187-1194.
Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359.
Schena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572.
Fregly et al. J Orthop Res; 2009, 27(8):1016-1021.
Schiffer et al. Med Sci Sports Exerc; 2009, 41(3):663-668 6
Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov
Schiffer et al. Eur J Appl Physiol; 2010, posted 28 Nov

7. Scopo dello studio
Assenza di informazioni e di modelli cinematici del PW full body
Assenza di informazioni degli effetti dell’altezza dei bastoni sul PW
Assenza di dati certi di confronto tra PW e W sia meccanico che metabolico
Comparazione meccanica Variazioni cinematiche del
PW classico vs W PW svolto con bastoni di
(arti superiori e inferiori) Ricerca di possibili differente altezza
predittori cinematici del
Vo2 misurato nel PW
Stessa velocità e stessa pendenza 7

8. Metodi
Soggetti
Item Media (DS)
12 maschi Età (anni) 21,1 (0,7)
Peso (kg) 68,9 (6,1)
Altezza (m) 1,74 (0,05)
BMI 22,7 (1,6)
% grasso 12,8 (2,7)
Criteri di inclusione:
Soggetti volontari, in salute e moderatamente attivi.
Non esperti nella tecnica del PW
8

9. Metodi
Strumentazioni
• Bastoncini telescopici (Skitrab, Bormio - Italy) con
inserti specifici per PW (Swix, Lillehammer – Norway)
• Sistema SMART 4 telecamere + software
SMART Analyzer (BTS Bioengineering, Garbagnate Milanese
– Italy; sample rate 60 Hz)
• Metabolimetro portatile K4b2 (Cosmed, Roma, Italy)
• Treadmill motorizzato Cosmed T170 (Cosmed,
Roma, Italy)
9

10. Metodi
Protocollo
Modello posizionamento marker
Marker posizionati sui
reperi anatomici più
comuni utilizzati nell’analisi
del PW e in altri studi di
valutazione delle strategie
di movimento (Schwameder 1999;
Willson 2001; Leardini 2007; Sibella 2007;
Ferrari 2008; Hansen 2008; Stief 2008;
McGinley 2009; Manca 2010; Jensen 2010)
Schwameder et al. J Sports Sci; 1999, 17(2):969-978.
Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.
Leardini et al. Gait Posture; 2007, 26(4):560-571.
Sibella et al. Hum Mov Sci; 2007, 26(6):841-852.
Ferrari et al. Gait Posture; 2008, 28(2):207-216.
Hansen et al. Scand J Med Sci Sports; 2008, 18: 436-441.
Stief et al.. J Appl Biomech; 2008, 24(4):351-359.
McGingley et al. Gait Posture; 2009, 29(3):360-369.
Manca et al. Gait Posture; 2010, 32(2):282-284. 10
Jensen et al. Scand J Med Sci Sports; 2010, posted 18 Nov

11. Metodi
Protocollo
Modello prove
PW55% (bastoncino al 55% dell’altezza soggetto)
PW65% (bastoncino al 65% dell’altezza soggetto)
PW75% (bastoncino al 75% dell’altezza soggetto)
11

12. Metodi
Protocollo
Dettaglio sequenza temporale
• Due settimane di training (60 min/die; 3 die/sett)
PRE-TEST • Assegnazione sequenza test randomizzata
• Misurazione antropometrica
• 4 condizioni di test: W, PW55%, PW65%, PW75%
• Ogni giorno 3 prove a differenti velocità (4,5,6 Km/h) nella
TEST
condizione estratta.
Durata 10 min. Recupero 20 min
Altezza del bastone misurata dal terminale del puntale
NOTE
all’aggancio del lacciolo
Durante ogni test venivano registrati i dati metabolici di VO2 (ml*min-1*kg-1)
e al termine di ogni prova veniva registrato l’RPE dei soggetti attraverso
una scala di Borg CR-10 (Borg 1985)
Borg et al. Eur J Aplpl Physiol Occup Physiol; 1985, 54(4):343-349. 12

13. Misurazioni parte superiore del corpo Metodi
C7 - spostamento verticale (cm)
C7 - accelerazione verticale di picco (m*s-2)
Gomito - spostamento orizzontale (cm)
Gomito - Δ angolo al gomito ( )
Gomito - velocità avanzamento (m*s-1)
Rachide - inclinazione in avanti ( )
S1 - spostamento verticale (cm)
13

14. Metodi
Misurazione parte inferiore del corpo
Piedi - ampiezza di passo (m)
Piedi - frequenza di passo (Hz)
È stato poi calcolato un rapporto tra
l’ampiezza di passo e lo spostamento
orizzontale del gomito (Piede/Gomito) nel
PW e nel W al fine di valutare se l’esercizio
del PW comporta un’alterazione meccanica
del cammino in rapporto al W.
14

15. Metodi
Misurazioni bastoni
Punta bastoncino – spostamento orizzontale (m)
Bastoncino - frequenza di movimento (Hz)
Bastoncino - inclinazione minima del bastone ( )
Bastoncino - inclinazione massima del bastone( )
Bastoncino - Δ inclinazione del bastone ( )
15

16. Metodi
Analisi dati
• TEST DI NORMALITÀ DEL CAMPIONE:
Test di Kolmogorov-Smirnov
• TEST PER COMAPARAZIONE DELLE MEDIE:
T-Test per dati appaiati
ANOVA per misure ripetute
• TEST PER CORRELAZIONI TRA DATI:
Correlazione lineare con coefficiente prodotto-
momento di Pearson
16

17. Risultati
4 km*h-1 5 km*h-1 6 km*h-1
p p p
Parametro
Value Value Value
C7 - accelerazione verticale (m*s-2) 0.805 0.127 0.002*
C7 - spostamento verticale (cm) 0.010* 0.000* 0.007*
Corpo
Gomito - spostamento orizzontale (cm) 0.002* 0.001* 0.001*
superiore
Gomito - Δ angolo al gomito ( ) 0.005* 0.141 0.970
Gomito - velocità avanzamento (m*s-1) 0.003* 0.001* 0.000*
Rachide – inclinazione avanti ( ) 0.109 0.032* 0.067
S1 - spostamento verticale (cm) 0.001* 0.033* 0.020*
Piedi – ampiezza passo (m) 0.036* 0.000* 0.006*
Corpo
Piedi – frequenza passo (Hz) 0.750 0.004* 0.010*
inferiore
Rapporto Piede/Gomito (cm) 0.023* 0.004* 0.005*
PW65% vs W; *: differenza significativa
17

18. Risultati
C7
r = 0.65 p = 0.022 r = 0.74 p = 0.006
con Δ angolo Gomito con Ampiezza mov. 18
Bastoncino

19. Risultati
Gomito
r = 0.76 p = 0.004 con Ampiezza mov. Bastoncino
r = 0.71 p = 0.009 con Ampiezza passo 19

20. Risultati
S1
r = 0.98 p = 0.000 con
r = 0.54 p = 0.072 con VO2
Spostamento vert. C7
r = 0.87 p = 0.000 con r = 0.59 p = 0.043
r = 0.64 p = 0.024 con20
Spostamento vert. C7 con VO2
Ampiezza mov. Bastoncino

21. Risultati
Rachide
r = 0.53 p = 0.077
21
con VO2

22. Risultati
Piedi
22

23. Risultati
Piede / Gomito
23

24. Risultati
Gomito
r = 0.61 p = 0.036
24
con VO2

25. Risultati
Bastoncini
25

26. Risultati
Bastoncini
26

27. Risultati
Bastoncini
r = 0.63 p = 0.027
27
con VO2

28. Risultati
Rachide
4 km*h-1 5 km*h-1 6 km*h-1
VO2 PW75% VO2 PW75% VO2 PW75%
Parametro r r r
(p) (p) (p)
0.71 0.69 0.71
Rachide – inclinazione avanti ( )
(0.010*) (0.014*) (0.010*)
PW75%; *: differenza significativa
28

29. Discussione
Aspetti innovativi dello studio
• Utilizzo di un modello di marker per lo
studio di alcuni parametri della parte
superiore del corpo
• Valutazione degli effetti dell’utilizzo di
altezze diverse dei bastoncini sul PW
svolto in piano
• Utilizzo di velocità fisse e uguali per tutti i
soggetti e tutte le condizioni di test
I risultati indicano che l’esercizio del PW differisce significativamente dal
W non solo da un punto di vista metabolico come sottolinea gran parte
della letteratura, ma anche cinematico, soddisfacendo così il primo scopo
dello studio.
29

30. Discussione
Considerazioni pratiche sulle differenze PW-W (1)
• I segmenti della parte superiore del corpo sembrano essere implicati
al pari di quelli inferiori nello spiegare le differenze tra PW e W
• Il movimento angolare del gomito influenza l’ampiezza di passo e di
movimento del bastoncino. Quanto maggiore sarà il movimento
angolare del gomito e tanto maggiore sarà l’ampiezza di passo nel
PW, ma ancor più l’ampiezza di movimento del bastoncino
• La velocità di avanzamento del gomito (fase di oscillazione libera da
contatti del bastoncino con il terreno), significativamente inferiore nel
PW rispetto al W, potrebbe essere influenzata da un “disturbo”
coordinativo generato dalla capacità di dover gestire un bastoncino
che deve essere “riappoggiato” correttamente a terra per spingere
nuovamente
30

31. Discussione
Considerazioni pratiche sulle differenze PW-W (2)
• Lo spostamento verticale di S1 è l’unico parametro cinematico che
nel PW65% si correla significativamente con VO2. Sembra quindi
che i soggetti praticando PW tendano a sollevare maggiormente il
bacino in fase di spinta coinvolgendo probabilmente un maggior
numero di muscoli di quelli impegnati nel W e aumentando di
conseguenza il VO2 dell’esercizio nel PW
• Come suggerisce la INWA e altri autori (Figard-Fabre 2010)
l’inclinazione in avanti del rachide è importante. Il PW tende a far
inclinare maggiormente la schiena in avanti probabilmente per
appoggiarsi meglio sul bastoncino e per spingerlo. Questo dato è
sempre superiore nel PW rispetto al W, in accordo con altri autori
(Schena 2009). Probabilmente una leggera inclinazione del rachide
verso avanti potrebbe favorire lo svolgimento del PW favorendo la
spinta a terra del bastoncino e dell’arto inferiore contro laterale
Schena et al. 14° ECSS Congress; 2009, BoA:572.
31
Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151.

32. Discussione
Considerazioni pratiche sulle differenze PW-W (3)
• L’ampiezza di passo risulta essere significativamente maggiore nel
PW rispetto al W in accordo con i risultati di Willson (2001). Le
differenze nell’ampiezza di passo tra i due esercizi sono dell’ordine
dei 3cm, mentre Willson (2001) riportava differenze di circa 20cm.
Ciò dipende dalle differenti procedure di test dei due studi: velocità
fisse vs velocità auto selezionate per entrambi gli esercizi
• L’aumento di ampiezza di passo a velocità costante comporta che la
frequenza di passo del PW diminuisca significativamente rispetto al
W con valori molto simili ad altri autori (Perrey 2008)
• La variazione significativa del rapporto Piede/Gomito (inteso come
un parametro “coordinativo”) indica una alterazione nel PW della
meccanica classica del W, probabilmente contribuendo all’aumento
del VO2 dell’esercizio
Willson et al. Med Sci Sports Exerc; 2001, 33(1): 142-147.
32
Perrey et al. J Sports Sci & Med; 2008, 7:32-38.

33. Discussione
Considerazioni pratiche sull’altezza dei bastoni (1)
• I risultati indicano un ristretto numero di differenze nell’utilizzo di
bastoncini di altezze differenti rispetto alla classica (PW65%)
• Tra le differenze spicca il movimento angolare del gomito:
significativamente maggiore con l’utilizzo dei bastoncini più alti
(PW75%). Probabilmente un bastoncino più alto richiede maggiore
flessione del gomito in fase di richiamo del bastoncino e quindi un
maggior movimento in termini di flesso estensione totale del gomito.
Non si può attribuire questa differenza all’ampiezza di movimento
dei bastoncini in quanto questo parametro non mostra differenze
significative tra i diversi bastoncini. L’escursione angolare al gomito
si correla significativamente con il VO2 del PW75%. L’aumento
dell’escursione angolare del gomito aumenta i muscoli attivati e
quindi il VO2
33

34. Discussione
Considerazioni pratiche sull’altezza dei bastoni (2)
• I bastoncini più lunghi restano sempre più inclinati di quelli più corti,
rispettando maggiormente i suggerimenti della INWA e di altri autori
(Figard-Fabre 2010) nel mantenere i bastoncini in posizione
diagonale. Le differenze sempre solo ai limiti della significatività,
rispetto a PW65%, suggeriscono l’utilizzo di bastoncini più lunghi
nello svolgimento del PW in piano mantenendo il bastoncino più
inclinato e spingendo meglio a terra favorendone il recupero e
aumentando il tempo di contatto al suolo.
• Il rapporto Piede/Gomito resta costante, per tanto l’altezza dei
bastoncini non sembra portare cambiamenti coordinativi nel PW
• L’inclinazione del rachide rimane costante tra altezze diverse di
bastoni essendo un parametro caratteristico del PW. Inoltre si
correla significativamente con il VO2 del PW75%. È importante
mantenere una certa inclinazione verso l’avanti nel PW.
34
Figard-Fabre et al. Eur J Appl Physiol; 2010, 108(6): 1141-1151.

35. Conclusioni
• I risultati di questo studio confermano l’idea che il PW possa essere una
valida alternativa al W classico con variazioni meccaniche gestibili anche
da neofiti
• Nell’ottica di un maggior consumo a fini di aumento della spesa
energetica (es. perdita di peso) è importante allungare il passo e
diminuirne la frequenza, mantenendo il rachide in leggera inclinazione
anteriore. Si può ipotizzare che aumentando l’ampiezza del movimento
del bastoncino sul piano sagittale aumenti anche il tempo di spinta a
terra, coinvolgendo la muscolatura estensoria dell’arto superiore per più
tempo, inducendo così un aumento della spesa energetica dell’esercizio
• La scelta dell’altezza dei bastoncini nel PW in piano si potrebbe orientare
verso un’altezza maggiore di quella classicamente utilizzata. Un
bastoncino più alto (75% dell’altezza del soggetto) si mantiene più
inclinato durante l’esercizio rispettando meglio le linee guida di questa
attività senza modificare l’RPE dell’esercizio. Si consiglia ai praticanti di
acquistare dei bastoncini telescopici al fine di poterne regolare l’altezza in
base alle necessità e alle caratteristiche del terreno 35

36. Conclusioni
Va sottolineato che il campione di studio era volutamente costituito
di soggetti non esperti al fine di descrivere quelli che potessero
essere i cambiamenti della tecnica di camminata in soggetti neofiti
che si cimentano da poco in questa attività.
Per tale motivo questi risultati andrebbero implementati da altri autori
e con altri studi, attraverso la valutazione dei medesimi parametri
cinematici su un campione maggiore di soggetti oppure su esperti
alla pratica del PW o ancora espandendo il campo di indagine allo
studio delle variazioni cinematiche del PW in condizioni di pendenza
o durante lo svolgimento di questa attività in ambienti aperti
36

37. Università degli Studi dell’Aquila
Dip. di Scienze e Tecnologie Biomediche
Facoltà di Scienze Motorie
Dottorato in
Discipline delle Attività Motorie e Sportive
Sviluppo di linee di ricerca applicata ai rilievi
cinematici del movimento umano
Studio di rilievi cinematici
applicati al Pole Walking
Grazie per l’attenzione
Tutor Coordinatore Dottorando
prof. Marco De Angelis prof.ssa Rosella Cardigno Dr. Luca Russo