Vliv neuromuskulárního tréninku na pohybové strategie celého těla a mechaniku kolena při úkolech se změnou směru u studentů sportovních věd

Návrh studie a účastníci

Toto je kvazi-randomizovaná studie zkoumající účinky dvou neuromuskulárních tréninkových intervencí (vícesměrný vs. lineární sprintový trénink) na pohybové strategie CHSK u studentů sportovních věd a paralelně k vývoji metodologického rámce pro terénní hodnocení pohybu CHSK. Tato studie bude registrována na webu ClinicalTrials.gov po udělení etického souhlasu. A-priori odhad velikosti vzorku byl proveden na základě předchozí nerandomizované kontrolované studie, která uváděla silný, příznivý účinek 6týdenní modifikace techniky COD na skóre hodnocení řezného pohybu (CMAS), kvalitativní screeningový nástroj pro kvantifikaci biomechanických a neuromuskulární deficity během úkolů CHSK [významná interakce skupina x čas, Cohenovo f2 = 0,63 (pravá noha) - 1,00 (levá noha)]. S a-priori hladinou významnosti alfa = 0,05 a požadovanou mocninou 0,8 byla minimální požadovaná velikost vzorku v G*Power v3.1.9.7 odhadnuta jako pouze N = 8 (n = 4 v každé tréninkové skupině). Jedna obava z této předchozí studie však spočívá v tom, že hodnotitelé CMAS nebyli zaslepeni vůči skupinovému přiřazení vedoucímu k potenciální systematické zaujatosti a nadhodnocené velikosti účinku. Druhým problémem je, že CMAS, který kombinuje mnohočetné biomechanické a neuromuskulární deficity (např. valgozita kolena, laterální flexe trupu, vnitřní rotace kyčle) do jednoho souhrnného skóre může vykazovat větší účinek ve srovnání s analýzou jednotlivých biomechanických proměnných (např. moment únosu kolena) jako v současné studii. Na základě těchto úvah byla vybrána požadovaná velikost vzorku N = 40 studentů sportovních věd (n = 20 pro MD a LS). S očekávanou mírou výpadků 25 % tento vzorek alespoň N = 30 účastníků umožní detekovat středně silné až silné interakční efekty (Cohenovo f2 > 0,3) s mocninou alespoň 0,8.

Experimentální protokol

Všichni účastníci se zúčastní prvního seznamovacího sezení (WN 40), kde si procvičí provedení úkolu COD a získají informace o obsahu a cílech tréninkové intervence. Základní testování (WN 40-41), následné testování (WN 49-50) a retenční testování (WN2-4, 2022) bude provedeno v laboratoři Pulverturm v ISW Innsbruck a bude se řídit stejným testovacím protokolem. Účastníci budou vybaveni 47 retroreflexními markery pro 3D analýzu pohybu (rozšířený celotělový PlugIn Gait model, 10 kamer, 200 Hz) a 14 senzory pro kombinovaná měření povrchové elektromyografie (sEMG, 2000 Hz) a dat inerciálních segmentů (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA) pravé nohy. Poté budou účastníci vyzváni k pětiminutovému zahřátí na stacionárním kole a následným úvodním běžeckým cvičením programu FIFA11+. Maximální dobrovolné kontrakce (MVC) budou získány pro plantarflexi/dorziflexi kotníku, flexi/extenzi kolena, extenzi/flexi kyčle a abdukci kyčle podle standardizovaných manuálních testů. Poloha a orientace IMU s ohledem na anatomii účastníků budou určeny na základě snímků a kalibračních pohybů pořízených před začátkem měření. Po čtyřech úspěšných cvičných zkouškách budou účastníci požádáni, aby dokončili 10 pohybů COD s úhlem řezu 45 stupňů (COD45) a 10 pohybů COD s úhlem řezu 135 stupňů (COD135), vždy sázením a řezáním pravou nohou na zemi. -zapuštěná silová deska (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Švýcarsko). Přibližovací a výstupní rychlost pro každý pohyb COD bude řízena na přibližně 4,5 m/s (COD45) a 4 m/s (COD135), měřeno pomocí optických časovacích bran umístěných v zónách přiblížení a výjezdu (Witty, Microgate, Bolzano, Itálie ). Jednominutové přestávky mezi zkouškami a pět minut mezi bloky (COD45 vs. COD135) zabrání akumulaci nervosvalové únavy.

Analýza dat

Pomocí 3D markerových trajektorií a silových dat jako vstupů (optimální zachycení pohybu, OMC, model) bude odhadnuta celotělová kinematika, 3D kloubní momenty, svalové síly a napětí ACL pomocí inverzní kinematiky a optimalizačních postupů na základě EMG v OpenSim ( v.4.2) v kombinaci se simulacemi FE.

S použitím pouze dat inerciálního senzoru jako vstupů (zachycení inerciálního pohybu, IMC, model) bude odhadnuta kinematika celého těla, 3D kloubní momenty, svalové síly a napětí ACL pomocí algoritmu sledování IMU a optimálního řídicího algoritmu kombinovaného se simulacemi FE. Tento druhý přístup je nový a v současné době se vyvíjí.

Vzorec svalové aktivace pravé nohy bude dále analyzován pomocí analýzy svalové synergie [jeden model svalové synergie pro každý časový bod testování (základní stav, sledování 1, sledování 2] a kvantifikován podle jeho svalových synergických vektorů a synergie aktivační profily. Konkrétně počet svalů na synergický vektor a tvar svalových synergických vektorů budou sloužit jako další závislé proměnné.

Statistika

Cíl 1 a 2: Účinky zásahu modifikace techniky NMT a COD na kinematické, kinetické (model OMC) a výsledné proměnné související s EMG budou testovány podle ANOVA s opakovanými měřeními s faktorem „skupina“ mezi subjekty (MD vs. LS) a faktor „časový bod“ v rámci subjektu (výchozí stav, sledování, retence). Nulová hypotéza H1 bude zamítnuta, pokud existuje významný interakční účinek „skupina x časový bod“ na a-priorní hladině významnosti alfa = 0,05. Účinky interakce, tj. modifikace účinku v důsledku pohlaví účastníků nebo potenciálních jiných kovariát (např. základní výkonnost CHSK) bude zkoumána v dalších trojcestných opakovaných měřeních ANOVA. Post-hoc testování bude zkoumat změny v závislých proměnných mezi časovými body pro každou skupinu.

Cíl 3: Platnost modelu IMC bude stanovena na základě Bland & Altmanových mezí shody pro odhad systematického zkreslení a náhodné chyby závislých proměnných založených na modelu IMC ve srovnání s proměnnými založenými na modelu OMC. Model IMC bude považován za platný, pokud jsou meze shody menší než pozorované změny v odpovídajících proměnných mezi výchozím a následným testováním v intervenční skupině.

Etická hlediska / analýza rizika a přínosu / informace o pojištění

Všichni účastníci budou studenti sportovních věd, a proto se často setkávají s riziky zranění spojenými s vícesměrnými sporty. Riziko zranění účastníků této studie proto nebude vyšší než v jejich každodenním životě. V ojedinělých případech, kdy se účastník během této studie zraní, bude mít úrazové pojištění poskytované všem studentům University of Innsbruck. Kromě toho budou mít všichni účastníci z účasti na aktuální studii prospěch vzhledem k tomu, že program FIFA11+ NMT, který je součástí tréninku v obou tréninkových skupinách, prokazatelně účinně snižuje riziko sportovního zranění. Celkově přínosy této studie převažují nad riziky.