Effekten af ​​træthed og Biofreeze® på løbs biomekanik

Forsinket muskelømhed (DOMS) er en almindelig klage hos mange løbere, fra begyndere til eksperter. DOMS kan påvirke de primære bevægelsesbevægelser, herunder, men ikke begrænset til, hoftebøjere og -ekstensorer, knæbøjere og -extensorer og ankelplantarbøjere. Når du løber med DOMS, kan hofte-, knæ- og ankelmekanikken blive påvirket på en sådan måde, at de kan forårsage beskyttende kompensation for at forhindre yderligere skade eller dæmpe smerter i den berørte muskulatur. En almindelig forekomst er DOMS i knæekstensorerne efter længere tids løb. DOMS, der forekommer i knæekstensorerne, kan i høj grad påvirke biomekanikken i det sagittale knæled (Dutto og Braun 2004; Paquette et al., 2017). Mere specifikt kan disse ændringer i knæmekanikken øge knæets stivhed ved første stilling, hvilket resulterer i en stigning i lodret benstivhed. Denne ændring i knæets stivhed tjener potentielt som en beskyttende kompensationsmekanisme mod forlængelse af knæekstensorerne (Paschalis et al., 2007; Tsatalas et al., 2010). Ændring af løbemekanik (som følge af DOMS eller træthed) kan potentielt føre til en øget risiko for løberelaterede skader.

En potentiel måde at reducere eller lindre indflydelsen af ​​muskelømhed på løbebiomekanik er via topisk analgetikum (Ellis et al., 2005). Aktuelle analgetika, såsom Biofreeze® virker ved at binde sig til smertereceptorerne, der transmitterer et signal til hjernen og videresender et signal tilbage til musklen for at beskytte musklen ved at forblive i en forkortet position, hvilket påvirker både kraftproduktion og løbebiomekanik (Johar et al. al., 2012). Blokeringen af ​​dette signal skulle give individet mulighed for at lindre muskelsmerter og returnere muskelfunktion og ledmekanik til niveauer før DOMS. Den interaktive effekt af muskelømhed og et aktuelt analgetikum på løbs biomekanik er dog stadig ukendt. En reduktion af muskelsmerter relateret til DOMS kan føre til forbedret ydeevne i løb, eller i det mindste mere komfort i dagligdagen, når man har at gøre med DOMS. Til dato har der været lidt forskning i den interaktive effekt af DOMS behandlet med et topisk analgetikum på løbebiomekanik.

Eksperimentprotokol

Emner: Tyve forsøgspersoner i alderen 17-40 år vil blive rekrutteret til undersøgelsen. Deltagerne vil blive betragtet som rekreative løbere (minimum 17 år, løber 20 km om ugen uden nylige eller aktuelle skader). Der vil blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra alle fag.

Eksperimentelle procedurer: Før eventuelle eksperimentelle procedurer vil deltagerne have en kort fortrolighedssession, og der vil blive taget antropometriske målinger, der kræves til motion capture-analyse. Dernæst får deltagerne lov til at varme op med deres almindelige gå-/løbe-/strækrutine. Efter afslutningen vil deltagerne blive instrumenteret med vores biomekaniske udstyr (se nedenfor). Dernæst vil deltagerne løbe på et løbebånd. Hver løbesession vil vare i 5-10 minutter, og deltagerne vil løbe med to forskellige hastigheder (2 og 3 m/s), fordi virkningerne af excentrisk træning af både knæekstensorer og flexorer på bestemte tempo-spatiale parametre og knækinematik ved løb er hastighedsafhængig. Efter løbesessionen ved begge hastigheder vil deltagerne udføre vores DOMS-protokol (se nedenfor). 48 timer efter DOMS-protokol vil deltagerne vende tilbage til laboratoriet for nøjagtig den samme køreprotokol som beskrevet ovenfor. Derefter vil deltagerne få påført Biofreeze® (eller placebo) (se nedenfor), og 15 minutter efter påføringen vil deltagerne igen udføre løbeprotokollen (se tidslinjen nedenfor)

Dag 1:

• Fortrolighed med protokol og laboratorieområde
• Antropometriske målinger
• Kørsel af kinematisk analyse - BASELINE (EMG og Motion Capture)
• DOMS-protokol (Afvis løbebåndsløb) Dag 2: (48 timer efter DOMS-protokol)
• Måling af DOMS (Pressure Pain Threshold - se appendiks, Subjektiv analyse)
• DOMS-induceret kinematisk løbeanalyse
• Biofreeze applikation / kontrol (Placebo) applikation
• Intervention kører kinematisk analyse
• EMG og Motion Capture gennem begge sessioner

DOMS-protokol til at fremkalde smerte: DOMS-protokollen vil bestå af deltagere, der udfører en 30-minutters nedgangsprotokol for løbebånd. Deltageren vil først varme op i 5 minutter i et let gangtempo på en 0 % karakter. Når deltageren er bekendt med løbebåndet og er forberedt, indstilles løbebåndet til en -10 % karakter (fald), og deltagerne vil arbejde op til 85 % af deres forudsagte maksimale hjertefrekvens (PHRM). Når 85 % PHRM er opnået, vil en 30-minutters timer begynde, og deltageren vil sigte mod at opretholde dette intensitetsniveau med overvågning af en spotter, der forbliver ved deltagernes side. Deltageren vil altid blive klippet i sikkerhedsnøglen på løbebåndet, når han er på løbebåndet.

Kinematik: Tredimensionel kinematik i underkroppen vil blive sporet ved hjælp af et 10-kameras Vicon motion capture-system (Vicon, Oxford, UK). Individuelle markører vil blive placeret over anatomiske vartegn, herunder mediale og laterale malleoli, fod (hæl, distale metatarsals), mediale og laterale kondyler i knæet, større trochanter i hoften, bækken (anterior superior iliac spines, posterior superior iliac spines), og torso (xiphoid-proces, suprasternal hak, T10-hvirvler, C7-hvirvler og et medio-inferior scapular vartegn til positionel identifikation). Derudover vil specialstøbte stive kroppe, der består af lette reflekterende markører, blive fastgjort til den dorsale overflade af foden, midt på skaftet lateralt, midt på låret lateralt og bækkenet bagtil (sakral-iliaca region). De stive kroppe vil blive brugt til at spore segmentbevægelser under eksperimentel test. En statisk kalibrering vil bestemme forholdet mellem de stive legemer og kalibreringsmarkørerne over de anatomiske pejlemærker, og efterfølgende ledcentre og segmentkoordinatsystemer. Markører vil blive fastgjort med enten en velcro-nylonstrop, medicinsk tape eller dobbeltsidet tape afhængigt af hver enkelt placering.

Elektromyografi (EMG): Muskelaktivitet vil blive registreret ved brug af overfladeelektromyografi (SEMG), og forud for elektrodeplacering vil der blive udført standardpræparater, herunder barbering af overfladen og rensning af huden med alkohol (SOP 07 - Surface EMG). Efterforskerne vil kræve lokal barbering på de angivne steder nedenfor før elektrodeplacering for at forbedre kvaliteten af ​​vores optagelsessteder. En engangsbarbermaskine vil blive brugt, og hvis der opstår blødning eller barberskraber, vil dette blive prioriteret i stedet for at fortsætte protokollen. SEMG vil blive registreret fra 8 underekstremitetsmuskler (bilateralt). Udvalgte muskelgrupper vil omfatte:

1. Knæekstensorer: vastus medialis, vastus lateralis, rectus femoris, vastus intermedius
2. Knæbøjere: biceps femoris, semimembranosus, semitendinosus
3. Ankel plantar flexors: lateral gastrocnemius

Efter elektrodeforberedelse, der inkluderede barbering og skrubning med alkohol, placeres bipolære Ag-AgCl-overfladeelektroder til engangsbrug (MediTrace 130, Kendall, Mansfield, MA, USA) over hver muskelmave, der er justeret med muskelfiberorientering med en interelektrode center-til-center afstand på 2,5 cm. EMG vil blive båndpasfiltreret (10-1000 Hz) og differentielt forstærket (CMRR > 115 dB ved 60 Hz; indgangsimpedans -10 GQ; Model AMT-8, Bortec Biomedical Ltd., Calgary, AB, Canada).

Efter forberedelse vil deltagerne udføre en række maksimale frivillige sammentrækninger for at normalisere EMG-signalerne. Deltagerne vil udføre isometrisk maksimal knæfleksion og ekstensionskontraktioner for at normalisere EMG-signalerne. Alle EMG-data vil blive optaget digitalt med en hastighed på 2048 Hz.

Tryksmertetærskel: Tryksmertetærskel vil blive brugt til at vurdere muskelømhed og defineres som den minimale mængde tryk, der forårsager smerte. En smertetærskel for højere tryk indikerer en lavere mængde muskelømhed. Tryksmertetærsklen vil blive målt for hver deltagers højre quadricep i begyndelsen af ​​hver træningssession forud for enhver anden test. Deltagerne vil blive instrueret i at sige "ja" i det øjeblik, de føler smerte frem for pres. Med deltageren i en afslappet stående position, vil efterforskeren placere algometrets sonde i midterlinjen af ​​højre quadriceps midtvejs mellem hoftekammen og den øverste kant af knæskallen. Undersøgeren vil gradvist anvende kraft med en konstant hastighed på 50-60kPa s-1, indtil deltageren indikerer smerte. Tre forsøg med et interval på 30 sekunder mellem målingerne vil blive målt med et algometer med et 1,0 cm2 stimulationsområde (Lafayette Instrument Company, Manual Muscle Tester, Model 01163, Lafayette, Indiana, USA.), og data vil blive registreret i kilogram/ cm2 med en omregning til kilopascal (1kg/cm2=98,1 kPa). Gennemsnittet af tre forsøg vil blive brugt til analyse.

Opfattet smerte (subjektiv smerteanalyse): Muskelømhed vil også blive målt ved hjælp af BS-11 Numerical Rating Scale (NRS). NRS vil give deltagerne mulighed for at udtrykke mængden af ​​smerte i forhold til muskelømhed, de oplevede. NRS er en 11-punkts skala fra 0-10, hvor 0 er defineret som "absolut ingen muskelømhed", og 10 defineret som "værste muskelømhed nogensinde".

Rate of Perceived Exertion: En forenklet skala til at måle hastigheden af ​​opfattet anstrengelse vil blive brugt (1-10, 1 er minimal anstrengelse og 10 er maksimal anstrengelse, der kun kan holdes i et par sekunder). Dette vil blive indsamlet og gennemsnittet under hver løbende del af undersøgelsen (Baseline, DOMS, Biofreeze/Control).

Biofreeze® (eller placebo) Anvendelse: En topisk creme påføres over quadriceps. Hvis Biofreeze, vil 8 ml af det topiske analgetikum blive påført over muskelmaven på quadriceps. Påføringsmåden vil ikke involvere nogen væsentlig kraft, tryk eller gnidning, og der vil derfor ikke forventes nogen refleksaktivering. Denne dosis af Biofreeze® er baseret på det skøn, at det gennemsnitlige hudoverfladeareal over quadriceps er cirka 1600 cm2 og den anbefalede dosis af Biofreeze® på 1 ml pr. 200 cm. Den samme proces vil ske for placebocremen. Forskerne vil være blinde for anvendelse af enten Biofreeze® eller placebo. Grupper vil blive randomiseret til enten kontrol- eller eksperimentelle tilstand.