Dalla rassegna della letteratura scientifica all’applicazione nel calcio
Il flywheel training (allenamento al volano o isoinerziale), si basa sull’utilizzo dell’inerzia di un volano rotante per generare resistenza, concetto introdotto da Hill più di un secolo fa. Circa 30 anni fa, i dispositivi a volano furono concepiti per favorire il mantenimento della massa muscolare degli astronauti esposti ad ambienti privi di gravità nei viaggi di lunga durata. Successivamente, questi dispositivi si sono diffusi in ambito sportivo per il miglioramento delle performance fisiche e la riduzione degli infortuni; così la comunità scientifica si è iniziata ad occupare dell’argomento per scopi clinici e sportivi.
Quando si utilizza il flywheel training, l’inerzia di un volano cilindrico o di un cono fornisce la resistenza e la fase concentrica viene avviata dall’atleta che tira una cinghia collegata all’albero della macchina, mettendo in rotazione il disco/cono. Poi, quando la cinghia si riavvolge intorno all’albero, la forza frenante (fase eccentrica) decelera la rotazione del disco/cono; quindi la peculiarità che caratterizza questa metodologia è l’energia immagazzinata da un volano cilindrico o da un cono rotante. L’intensità del movimento, può essere regolata modificando il momento d’inerzia, cioè agendo sul volano, attraverso uno o più dischi impilati o sul cono con delle masse montate radialmente. Esistono due tipi di sistemi a volano (Figura 1): a cilindro orizzontale e a cono verticale (con un raggio crescente dall’alto verso il basso). È stato dimostrato che il dispositivo orizzontale con volano cilindrico permette l’espressione di forza eccentrica più elevata, mentre quello a cono verticale permette il raggiungimento di maggiore velocità.
Figura 1: diversi tipi di flywheel machines.
La prima pubblicazione sull’efficacia di questo tipo di training per la prevenzione degli infortuni nei calciatori d’èlite risale al 2003, successivamente numerose ricerche si sono occupate degli adattamenti acuti e cronici al flywheel training e dei relativi miglioramenti nella performance sportiva.
Negli ultimi anni, sono state pubblicate diverse revisioni delle letteratura narrative e sistematiche (con e senza metanalisi), visto il sempre maggiore impatto e interesse per l’argomento. Per sintetizzare i risultati delle review, narrative e sistematiche, nel 2022 Dekeijzer et al. hanno pubblicato una umbrella review, cioè una revisione sistematica che ha riassiunto le revisioni precedenti, fornendouna valutazione complessiva delle informazioni disponibili su questo argomento specifico. Questo tipo di studio, inoltre, permette una maggiore analisi dei bias presenti in letteratura, che possono implicitamente influenzare la validità delle prove scientifiche e fuorviare l’ottimale applicazione pratica.
Gli autori della umbrella review, hanno incluso 11 reviews, di cui 8 sistematiche e 3 narrative, valutando la qualità degli studi (figura 2 e 3) e fornendo un quadro generale degli effetti del flywheel training sulla forza e le capacità fisica negli atleti e nella popolazione adulta sana.
Figura 2: valutazione della qualità metodologica delle review sistematiche incluse nello studio di keijzer et al.
Figura 3: valutazione della qualità metodologica delle review narrative incluse nello studio di keijzer et al.(30).
Gli autori, dagli studi revisionati, hanno evidenziato come il flywheel training possa essere una strategia utile per il PAPE (post-activation performance enhancement)nelle attività che richiedono l’espressione di potenza muscolare, come salti e cambi di direzione. Inoltre, le review sistematiche e narrative considerate hanno indicato il flywheel training come utile per aumentare le capacità di forza, la performance nei cambi di direzione e nel salto. Per quanto riguarda gli sprint, invece, alcuni studi hanno dimostrato un miglioramento mentre altri hanno riscontrato benefici limitati o non-significativi, rilevando la necessità di approfondire il tema con studi di alta qualità nei prossimi anni.
Recentemente, su Sports Medicine M. Beato et al, hanno pubblicato un consensus statement, ovvero una pubblicazione sul consenso raggiunto in un meeting traesperti riconosciuti a livello internazionale, sulle definizioni e le linee guida per l’implementazione delflywheel training in maniera ottimale. La prima fase del processo, che porta alla definizione del consensus statement, è stata incentrata sulla valutazione dello stato dell’arte sul tema, consultando la letteratura scientifica. Infatti, gli autori hanno prodotto una review sistematica delle review sistematiche pubblicate fino al 30 Gennaio 2023 (systematicreviewofthesystematicreviews– SROSR), partendo dalla revisione a ombrello di Keijezer et al, escludendo le review narrative e includendo una nuova review sistematica con metanalisi, come riassunto in figura 4.
Figura 4: elenco degli studi presenti nella SROSR e la valutazione della loro qualità metodologica.
Poi, sono stati scelti e invitati a partecipare al consensus process diversi esperti del flywheel training, delle aree sport science, sport medicine e strength and conditioning.Questo gruppo di esperti dopo un meeting di confronto, ha partecipato in forma anonima a una procedura di voto (scala Likert a 9 punti) per trovare un consenso per le dichiarazioni (statements) e raccomandazioni sul flywheel training (figura 5).
Figura 5: Il punteggio è riportato con una scala Likert a 9 punti, dove 1 è il minimo e 9 è il massimo. Nel complesso, punteggi da 1 a 3 sono considerati inappropriati, i punteggi da 4 a 6 incerti e i punteggi da 7 a 9 appropriati. R=raccomandazione, S=statment (dichiarazione).
Nella tabella 1, sono indicate le dichiarazioni e raccomandazioni finali del consensus statment pubblicato:
| STATEMENTS | RACCOMANDAZIONI | ||
| S1 | Il flywheel training è caratterizzato da dischi rotanti o coni che producono una resistenza. Tirando la cinghia connessa all’albero del dispositivo, viene avviata l’azione concentrica che mette in rotazione il volano/cono; poi, durante il riavvolgimento della cinghia l’azione muscolare eccentrica (forza frenante) decelera la rotazione del volano/cono. | Gli allenatori devono delineare il profilo individuale dell’atleta attraversa la costruzione delle curve inerzia-forza, inerzia-potenza e inerzia-velocità. Ciò è possibile mediante test con l’ausilio di encoder lineari e rotativi, previa familiarizzazione dell’atleta con la metodologia flywheel. | R1 |
| S2 | Si consiglia di utilizzare il termine flywheel training (allenamento al volano o isoinerziale) e non allenamento eccentrico o sovraccarico eccentrico, infatti, non tutti gli atleti, esercizi o carichi riescono a determinare un eccentric overload. Per ricercare l’eccentric overload, occorre determinare il rapporto eccentrico:concentrico, per i parametri considerati (valori medi o di picco di forza, potenza, velocità), che deve essere >1. Nel flywheel training, il parametro più utilizzato è la potenza. | L’attuale letteratura scientifica non fornisce forti evidenze per emanare linee guida evidence-based per la periodizzazione del flywheel training, quindi bisogna basarsi prevalentemente sull’opinione di esperti. Dunque, è consigliato un periodo inziale di 10 o più settimane di periodizzazione lineare, per poi provare a implementare strategie di periodizzazione più complesse. In ogni caso, è necessario considerare il tipo di sport, il livello dell’atleta e il background esperienziale (per gli atleti che si approcciano a questa metodologia è sempre fondamentale una familiarizzazione iniziale). | R2 |
| S3 | L’output degli esercizi svolti con metodo flywheel dipende dallo sforzo dell’atleta, dall’esperienza con questo tipo di training, dal momento d’inerzia utilizzata (kg*m2) e dalla tipologia di dispositivo utilizzato. Per ottenere la massima intensità e attivazione muscolare, l’atleta dovrebbe cercare di esprimere la massima (o quasi) forza ad ogni ripetizione e concentrarsi sul timing e/o la tecnica di frenata nella fase eccentrica (per creare l’eccentric overload). Inoltre, la variazione del raggio lungo l’arco del movimento è presente in ogni dispositivo flywheel, rendendo difficile e inaffidabile la misurazione della forza, mentre risulta più affidabile e accurata la misurazione della potenza. | Il flywheel training può indurre adattamenti morfologici relativi all’ipertrofia muscolare, ciò indipendentemente dalla presenza dell’eccentric overload ma in funzione della richiesta totale dell’esercizio (prevalentemente il time under tension). Sono necessarie dalle 4 alle 8 settimane, con una frequenza di 2-3 volte a settimana, per ottenere un aumento ≥5% del volume muscolare. Secondo le evidenze disponibili, si otterrebbe una maggiore risposta ipertrofica con momenti d’inerzia elevati (> 0.05 Kg*m2) e movimenti lenti. | R3 |
| Il flywheel training può migliorare l’espressione di forza negli atleti, misurata con test sia isotonici sia isocinetici e sia nella fase eccentrica sia nella fase concentrica. Sono necessarie dalle 4 alle 6 settimane per ottenere un miglioramento sensibile di forza, con una frequenza di 2-3 volte a settimana, con un volume di 2-4 serie da 7-10 ripetizioni. Il momento d’inerzia consigliato, in base alle prove disponibili, varia da 0,050 a 0,11 Kg*m2. In ogni caso, il momento d’inerzia da utilizzare dipende dalle caratteristiche dell’atleta e della macchina utilizzata. | R4 | ||
| Il flywheel training è un metodo valido per migliorare l’espressione di potenza muscolare, le prestazioni di salto e per migliorare le performance sportive in acuto (PAPE). Il miglioramento di potenza e di salto, è probabilmente associato al miglioramento della funzione del ciclo allungamento-accorciamento (SSC) e nella capacità di eseguire ripetutamente azioni eccentriche ad alta intensità. Gli studi mostrano miglioramenti in un’ampia finestra temporale (dalle 5 alle 24 settimane), con una frequenza settimanale bassa (1-2 volte a settimana), senza però evidenze per gli atleti d’èlite, per i quali occorrono ulteriori ricerche nei prossimi anni. Le attuali evidenze, suggeriscono l’utilizzo dello squat su dispositivi flywheel sia conici sia cilindrici, con un ampio range di intensità (momento d’inerzia)utile per il miglioramento della performance di potenza e di salto. Per ciò che riguarda, invece, il PAPE sono consigliati momenti d’inerzia 0,029 e 0,11 Kg*m2 per 2-3 serie su una vasta gamma di esercizi (es. squat, deadlift, cross-cutting step, lunge). | R5 | ||
| Il flywheel training è utile per migliorare la capacità di accelerazione, decelerazione e nel cambio di direzione, azioni tipiche di molte attività sportive. Le evidenze sul miglioramento della capacità di sprint sono contrastanti, soprattutto in sport come il calcio, che adottano una bassa frequenza di allenamento. Il miglioramento nei cambi di direzione, può avvenire in tempi relativamente brevi (<12 settimane), prevalentemente perché questa metodologia richiede ripetute contrazioni eccentriche e concentriche massimali. | R6 | ||
| L’utilizzo del flywheel training per la riduzione degli infortuni muscolari e articolari e per la riabilitazione post-infortunio, necessità di ulteriori studi di alta qualità. Però, alcune ricerche dimostrano come 3-6 serie di 6-8 ripetizioni, 2 volte a settimana, con un momento d’inerzia tra 0,05 e 0,145 Kg*m2, può ridurre gli infortuni agli arti inferiori. In ogni caso, l’attuale corpus di studi scientifici non permette di fornire linee guida evidence-based per la prevenzione e riabilitazione. Perciò, rifacendoci agli esperti del settore, si consiglia, sia per la prevenzione sia per la riabilitazione, un graduale inserimento di questa metodologia, un incremento graduale di volume e intensità e l’utilizzo del flywheel training in combinazione ad altre metodologie di allenamento. Infine, è utile ribadire che l’allenamento eccentrico induce adattamenti morfologici e neuromuscolari che possono ridurre gli infortuni muscolari ma il flywheel training determina un output meccanico dipendente sia dalla fase concentrica sia dalla fase eccentrica ed entrambe creano i benefici e gli adattamenti in risposta alla metodologia flywheel. | R7 |
Tabella 1: dichiarazioni e raccomandazioni del consensus statement pubblicato da Beato et al.
Come riferito dal consensus statement, non è detto che il flywheel training determini un sovraccarico eccentrico ma è necessario misurare con gli encoder forza, potenza e velocità e calcolare il rapporto eccentrico:concentrico (E:C) per il parametro considerato (preferibilmente, la potenza), che deve essere superiore a 1. Siccome uno delle principali motivazioni che spingono all’utilizzo dell’flywheel training è il sovraccariconella fase eccentrica, che nel resistance training tradizionale è solitamente underloaded (“sottocaricata”), infatti il carico assoluto viene applicato in egual misura in tutte e 3 le fasi (concentrica, isometrica ed eccentrica) e se si isola la fase eccentrica è sostanzialmente underloaded.L’uso delrapportoE:C, però, è un tema dibattuto, infatti un recente studio ha dimostrato che nelflywheel squat assistito (l’atleta si aiuta con le braccia nella fase concentrica) e non assistito, la potenza di picco è una misura più affidabilerispetto al ratio E:C, che andrebbe utilizzato con cautela, comprendendone i limiti.
In un articolo divulgativo, pubblicato nel 2023 su Strength and Conditioning Journal, rivista della National Strength and Conditioning Association (NSCA), David Martinez-Hernandez ha analizzato quali sono i metodi per creare un eccentric overload con il flywheel training (figura 6 e 7). Il metodo più comunemente utilizzato in letteratura per l’eccentric overload con flywheel, consiste nel ritardare la frenata all’ultimo terzo della fase eccentrica, cioè la maggior parte della decelerazione avviene in quest’ultimo terzo.
Figura 6: Metodi per creare l’eccentric overload con dispositivi flywheel (9).
Figura 7: fotosequenza dei differenti metodi per creare l’eccentric overload. (1) adding plantar flexion; (2) adding hip rotation; (3) alternate range ofmotion, (4) stop inertia on last 3rd; (5) catch; (6) assisted concentric; (7)assisted eccentric; (8) additional load on
the eccentric phase; (9) change inexercise between phases; (10) bilateral to unilateral change between phases; (A) inizio fase concentrica; (B) fine fase concentrica(C) inizio fase eccentrica; (D) fine fase eccentrica(9).
Applicazione nel calcio
La review sistematica di Allen e collaboratori sull’effetto cronico del flywheel training nei calciatori, dimostra che questa metodologia può migliorare forza, potenza, capacità di salto e nei cambi di direzione in calciatori di vario livello competitivo; mentre la letteratura è ancora incerta sull’efficacia del flywheel training per il miglioramento dello sprint e dell’accelerazione. Però, analizzando gli studi inclusi nella review, si evince che solo uno studio su undici si riferisce ai calciatori professionisti, quindi i risultati devono essere generalizzati con cautela, soprattutto per il calcio d’èlite. Indi per cui, per fornire linee guida per il calcio professionistico, occorre fare riferimento alle opinioni degli esperti della materia, sport scientist e preparatori/allenatori.
Le linee guida della tabella proposta da Javier Raya-Gonzalez e collaboratori, nel loro articolo per Strength and Conditioning Journal, forniscono una panoramica sulle variabili chiave per implementare il flywheel training nel calcio (figura 8).
Figura 8: Le variabili chiave per l’implementazione del flywheel training nel calcio.
Uno degli aspetti interessanti, che andrebbe approfondito nei prossimi anni in letteratura, è l’utilizzo di esercizi con movimenti sport-specifici (unilaterali e multidirezionali) con vettore di forza orizzontale, che potrebbero portare benefici specifici e funzionali al calcio, nonché a un effetto sulla prevenzione degli infortuni. A tal proposito, è interessante citare uno studio randomizzato controllato del 2016,in cui viene comparato un protocollo di squat (6 serie) a 1 serie di 6 esercizi unilaterali (figura 9), utilizzando un dispositivo con volano conico (VersaPulley); seppur entrambi i protocolli di studio determinano miglioramenti nei test di performance effettuati, gli autori suggeriscono come l’applicazione del vettore di forza potrebbe avere un ruolo chiave nei miglioramenti di perfomance specifici.
Figura 9: Esercizi dello studio di Gonzalo-Skok.
Inoltre, un aspetto determinante nel calcio è la periodizzazione dell’allenamento, essendo uno sport con impegni ravvicinati (spesso con 2 gare a settimana) e per il poco tempo a disposizione per l’allenamento della forza (principalmente per il poco tempo di recupero a disposizione tra le sessioni di forza e la gara). Per quest’ultimo aspetto, negli ultimi anni si sta diffondendo nella best-practice il microdosing della forza, cioè brevi sessioni di forza (minore volume) con maggiore frequenza settimanale, mantenendo tendenzialmente alta l’intensità (a seconda del giorno del microciclo), proposta metodologica che va approfondita in letteratura nei prossimi anni, per avere maggiori certezze.
Nonostante non vi siano evidenze scientifiche forti, un interessante articolo di Beato e collaboratori del 2021, ha tentato di fornire alcune indicazioni sulla periodizzazione del flywheel training in tre differenti sport di squadra, in tre differenti scenari (figure 10, 11 e 12), che per caratteristiche sono assimilabili al calcio.
Figura 10: Microciclo pre-season con 1 match amichevole a settimana (pallamano).
Figura 11: Microciclo in-season con 1 match a settimana (calcio).
Figura 12: Microciclo in-season con 2 match a settimana (basket).
Un altro aspetto da approfondire nei prossimi anni, per l’applicazione ottimale del flywheel training nel calcio, è lo studio di protocolli misti con gli esercizi contro-resistenza tradizionali(molti studi per evitare l’effetto confondimento hanno studiato in maniera isolata il flywheel training) e con l’allenamento sul campo (esempio small-sided games, sprint training, ecc.).
In base alla letteratura scientifica analizzata e l’esperienza di campo maturata nel corso degli anni propongo di seguito 2 programmi di allenamento, uno con prevalente focus sulla forza e prevenzione, l’altro sulla potenza. Il programma prevede oltre agli esercizi con dispositivo flywheel (con ricerca dell’eccentric overload) anche esercizi accessori a corpo libero a integrazione del lavoro proposto.
| Esercizio | Serie | Ripetizioni | Inerzia | Recupero |
| Flywheel Squat | 3 | 7 | da 0,050 a 0,11 Kg*m2 | 90-120” |
| Flywheel standing calf raises | 3 | 8 | 0,05 e 0,145 Kg*m2 | 90” |
| Flywheel RDL | 3 | 8 | 0,05 e 0,145 Kg*m2 | 90” |
| Copenaghen adductor | 3 | 10 | 60” | |
| Eccentric hamstring curl on swissball | 3 | 8 | 60” | |
| Palloff press with resistance band | 3 | 8 | 60” |
Tabella 1: Programma di lavoro con flywheel con focus sulla forza e la prevenzione (MD-4).
| Esercizio | Serie | Ripetizioni | Inerzia | Recupero |
| Lateral Squat Lunge – Flywheel | 3 | 6 | 0,029 e 0,11 Kg*m2 | 90-120” |
| Cross-cutting step – Flywheel | 3 | 5 | 0,029 e 0,11 Kg*m2 | 90-120” |
| Diagonal Chop and Lift (Medicine-ball) | 3 | 6 | 60-75” | |
| Reverse Scoop Throw | 2 | 5 | 60-75” | |
| Squat Jump | 2 | 4 | 60-75” |
Tabella 2: Programma di lavoro con flywheel con focus sulla forza e la prevenzione (MD-1).
Dunque, in questo articolo si è cercato di descrivere lo stato dell’arte del flywheel training, analizzando le peculiarità dei dispositivi flywheel, il razionale dietro questa metodologia, le variabili chiave, i protocolli studiati e linee guida per l’implementazione nella pratica, con particolare riferimento al calcio.
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