Effetti idrodinamici prodotti dal costume tecnico sul nuotatore

L’introduzione dei costumi tecnici nel nuoto ha portato miglioramenti senza precedenti sulla prestazione. I miglioramenti nella velocità di nuoto sono stati attribuiti dalla letteratura a riduzioni nelle resistenze idrodinamiche sul nuotatore. Tuttavia, gli effetti specifici dovuti all’utilizzo di questo tipo di costume non sono ancora completamente chiariti. Questa tesi aveva l’obiettivo di indagare gli effetti del costume tecnico sul galleggiamento statico, sulla posizione del corpo e sulla resistenza idrodinamica in avanzamento passivo. Nello studio preliminare sono stati misurati la spinta idrostatica, i volumi polmonari dinamici e la circonferenza toracica di 9 nuotatori che indossavano un costume tradizionale o un costume tecnico in gomma sintetica. Indossare il costume tecnico ha determinato una riduzione significativa del galleggiamento statico, e la compressione toracica causata da questo tipo di costume potrebbe avere una relazione con la significativa riduzione dei volumi polmonari misurati quando il nuotatore indossa questo tipo di costume. Un successiva analisi prevedeva il traino passivo di 14 nuotatori che mantenevano la miglior posizione idrodinamica di scivolamento indossando un costume tradizionale, tecnico in tessuto e tecnico in gomma. La posizione del corpo in avanzamento è stata misurata con un’analisi cinematica. La resistenza passiva indossando i costumi tecnici è risultata significativamente minore per entrambi i costumi tecnici rispetto alla prova con costume tradizionale. L’analisi condotta attraverso modelli di regressione lineari ha mostrato che una parte della riduzione della resistenza passiva era legata a proprietà intrinseche dei costumi tecnici. Tuttavia, anche l’area di impatto frontale determinata dall’inclinazione del tronco del soggetto in scivolamento e l’inclinazione degli arti inferiori hanno mostrato una marcata influenza sulla resistenza idrodinamica passiva. Pertanto, la riduzione di resistenza idrodinamica durante lo scivolamento passivo effettuato con costume tecnico da nuoto è attribuibile, oltre all’effetto del materiale di composizione del costume, ad una variazione della posizione del corpo del nuotatore.

Three-dimensional joint kinematics of swimming using body-worn inertial and magnetic sensors

Wearable inertial and magnetic measurements units (IMMU) are an important tool for underwater motion analysis because they are swimmer-centric, they require only simple measurement set-up and they provide the performance results very quickly. In order to estimate 3D joint kinematics during motion, protocols were developed to transpose the IMMU orientation estimation to a biomechanical model. The aim of the thesis was to validate a protocol originally propositioned to estimate the joint angles of the upper limbs during one-degree-of-freedom movements in dry settings and herein modified to perform 3D kinematics analysis of shoulders, elbows and wrists during swimming. Eight high-level swimmers were assessed in the laboratory by means of an IMMU while simulating the front crawl and breaststroke movements. A stereo-photogrammetric system (SPS) was used as reference. The joint angles (in degrees) of the shoulders (flexion-extension, abduction-adduction and internal-external rotation), the elbows (flexion-extension and pronation-supination), and the wrists (flexion-extension and radial-ulnar deviation) were estimated with the two systems and compared by means of root mean square errors (RMSE), relative RMSE, Pearson’s product-moment coefficient correlation (R) and coefficient of multiple correlation (CMC). Subsequently, the athletes were assessed during pool swimming trials through the IMMU. Considering both swim styles and all joint degrees of freedom modeled, the comparison between the IMMU and the SPS showed median values of RMSE lower than 8°, representing 10% of overall joint range of motion, high median values of CMC (0.97) and R (0.96). These findings suggest that the protocol accurately estimated the 3D orientation of the shoulders, elbows and wrists joint during swimming with accuracy adequate for the purposes of research. In conclusion, the proposed method to evaluate the 3D joint kinematics through IMMU was revealed to be a useful tool for both sport and clinical contexts.