Ricostruzione tridimensionale e analisi della biomeccanica della rottura del legamento crociato anteriore nei calciatori professionisti

The objective of this study was to perform a kinematic analysis on 33 cases of Anterior Cruciate Ligament (ACL) rupture in elite soccer players using the model-based image-matching technique (MBIM), which allows three-dimensional reconstruction of the injured player's movements from television footage and using 3D animation and modeling software. The study also led to the development of a method for transferring the analysis to a musculoskeletal modeling software, which allows the estimation of dynamics (forces, moments). Twenty-four non-contact injuries and nine indirect contact injuries were analyzed, considering kinematic variables of the trunk and both the lower limbs. The prevailing situational pattern among non-contact injuries was pressing (n=13, 54%), followed by offensive change of direction (n=5, 21%), recovery balance (n=4, 17%), and landing from high jump (n=2, 8%); indirect contact injuries were divided into tackled (n=6, 67%) and tackling (n=3, 33%). At the moment of ground contact (IC), a different behavior of the injured knee emerged in the two mechanisms (non-contact and indirect contact) analyzed: it was flexed and abducted in both cases, but with a neutral position on the transverse plane in non-contact and internally rotated in indirect contact. The analysis of situational patterns in the 500 ms preceding IC showed that the situations leading to the typical position of the non-contact mechanism are different. A method was defined to create virtual markers from joint angles obtained with the MBIM technique and transfer the analysis to a musculoskeletal modeling software. A preliminary analysis of the dynamic motion on OpenSim of a significant case in the non-contact mechanism was conducted, opening up possible future works to further investigate the issue through a complete dynamic analysis. The results obtained from the kinematic analysis provide useful information for developing prevention plans to improve the player's ability to adapt to neurocognitive and/or mechanical perturbations.

Obiettivo di questo studio è stato effettuare l’analisi cinematica di 33 casi di rottura del Legamento Crociato Anteriore (LCA) in calciatori d’élite attraverso la model-based image-matching technique (MBIM) che consente di ricostruire tridimensionalmente il movimento del giocatore infortunato a partire dalle riprese televisive e utilizzando software di animazione e modellazione 3D. Tale studio ha inoltre condotto alla definizione di un metodo per trasferire l’analisi su un software di modellazione muscoloscheletrica, il quale consente di stimare la dinamica del movimento studiato (forze, momenti). Sono stati analizzati 24 infortuni con meccanismo da non contatto e 9 da contatto indiretto, considerando le variabili cinematiche del tronco e degli arti inferiori. Il pattern situazionale predominante tra gli infortuni da non contatto è stato il pressing (n=13, 54%), seguito dal cambio di direzione offensivo (n=5, 21%), dal recovery balance (n=4, 17%) e dal landing from high jump (n=2, 8%); gli infortuni da contatto indiretto sono suddivisi in tackled (n=6, 67%) e tackling (n=3, 33%). Al contatto con il terreno (IC), nei due meccanismi analizzati è emerso un comportamento differente del ginocchio infortunato: è flesso e abdotto in entrambi i casi, ma è neutro sul piano trasverso nel non contatto e ruotato internamente nel contatto indiretto. L’analisi dei pattern situazionali nei 500 ms precedenti a IC ha mostrato che le situazioni che portano all’assunzione della posizione tipica del non contatto sono diverse. È stato definito un metodo che consente di creare dei marker virtuali a partire dagli angoli articolari ottenuti con tecnica MBIM e di trasferire l’analisi su un software di modellazione muscoloscheletrica. È stata svolta un’analisi preliminare della dinamica su OpenSim di un caso significativo del meccanismo da non contatto, che apre a possibili lavori futuri che possano approfondire l’indagine attraverso un’analisi dinamica completa. I risultati ottenuti dall’analisi cinematica forniscono informazioni utili all’elaborazione di piani di prevenzione per migliorare la capacità di adattamento del giocatore alle perturbazioni neurocognitive e/o meccaniche.