Validering af en digital tvilling, der udfører styrketræning

Hypotese: Det er en hypotese, at avanceret emnespecifik muskuloskeletal modellering i kombination med mobil overvågningsteknologi som indlejret i iPhone og Apple Watch muliggør nøjagtig forudsigelse af ændringer i muskelstyrke og muskelstørrelse i underekstremiteterne efter en 8-ugers styrketræningsintervention af centrale muskel-senegrupper forbundet med knæledsstabilitet.

Primært mål: Forudsigelse af ændringer i muskelstyrke i underekstremiteterne på grund af forskellige styrketræningsvolumener ved hjælp af avanceret beregningsmodellering, biomekanisk analyse og mobil overvågningsteknologi. Af særlig interesse er forudsigelsen af ​​1RM og forudsigelsen af ​​forholdet mellem hamstrings og quadriceps styrke (H:Q ratio) sammenlignet med isokinetiske styrketests som guldstandard. Forskning har tydeligt vist, at kvantificeringen af ​​1RM er fundamentalt vigtig, når det kommer til design af sikre og effektive modstandstræningsprogrammer.

Sekundært mål: Vurdering af ændringer i muskelstørrelse i underekstremiteterne på grund af forskellige styrketræningsvolumener ved brug af HMF-teknikken. Af særlig interesse er forudsigelsen af ​​muskelvolumen ved hjælp af HMF-teknikken sammenlignet med data fra MR som guldstandard, samt forudsigelsen af ​​tilpasning i henholdsvis hamstrings og quadriceps CSA på grund af styrketræningsinterventionen ved brug af HMF versus data fra ultralyd.

Nøglebaseline-faktorer, der sandsynligvis vil påvirke de primære og sekundære endepunkter, er styrketræningserfaring og køn. Stikprøvestørrelsen og befolkningsgruppen er specificeret for at muliggøre analyse af kønsspecifikke forskelle på undersøgelsesresultater. Derved defineres inklusions-/eksklusionskriterierne og undersøgelsesprotokol, herunder et træningsrelateret spørgeskema, for at minimere skævheden i træningserfaring.

Projektdesign Dette projekt i idrætsvidenskab er designet som et bekræftende kvalitativt studie i anvendt forskning, der involverer raske deltagere. Begrundelsen for dette projekt er at forudsige ændringer i muskelstyrke og muskelstørrelse på grund af styrketræning ved hjælp af beregningsmodellering og mobil overvågningsteknologi. Især vil efterforskerne fremme nye tilgange inden for emnespecifik anatomisk-baseret modellering og mobil overvågning, som tidligere er blevet testet i forskningsmiljøet, og som nu anvendes til et interventionsstudie i raske frivillige for at forudsige tilpasninger i muskelstyrke og muskelmasse. størrelse i forhold til styrketræningsvolumen.

Undersøgelsesdesign: Det specifikke ved styrketræningsinterventionen er omhyggeligt designet baseret på den aktuelle forskningsstatus på området og i overensstemmelse med styrketræningsanbefalinger inden for muskuloskeletal sundhed, fitness og rehabilitering. Især vil efterforskerne gennemføre et 8-ugers styrketræningsinterventionsprogram af de vigtigste muskel-senegrupper forbundet med knæledsstabilitet (hamstrings, quadriceps og triceps surae), med undersøgelsesgruppen (n=36, med 18F og 18M) bliver tilfældigt fordelt på forskellige niveauer af træningsvolumen (Gruppe#1: ingen træning, Gruppe#2: 1 træning om ugen, Gruppe#3: 3 træninger om ugen) med samme antal fag og kønsfordeling i hver gruppe. Hver deltager vil udføre styrketræningen selvstyret i deres valgte træningsspecifikke rammer. Klare retningslinjer for opvarmning, type og afvikling af øvelser vil blive givet til alle deltagere. Styrkeøvelserne er standardøvelser til styrkelse af knæforlængelse og fleksion: squats, benpres, rygforlængelser, hælløft og enkeltledsøvelser.

Undersøgelsesparametre: Antropometriske parametre omfatter kropshøjde, kropsvægt, segmentomkreds, somatotype, kropsform, muskel-CSA og muskelvolumen i underekstremiteterne. Antropometriske parametre vil blive vurderet ved hjælp af HMF-tilpasning i kombination med data fra 3D kropsscanning og antropometriske målinger i henhold til ISAK-standarder. Ændringer i CSA i hamstrings og quadriceps vil blive sammenlignet mellem HMF og data fra ultralyd før og efter styrketræningsintervention. Styrke- og træningsspecifikke parametre omfatter ledbevægelse, ledacceleration, samlede ledmomenter, gentagelsesantal, 1RM og H:Q ratio. Styrke- og træningsspecifikke parametre vil blive vurderet ved hjælp af biomekanisk analyse ved hjælp af data fra optisk motion capture og iOS Strength Control-appen og sammenlignet med data fra isokinetiske styrketests som guldstandard. Derudover vil data fra MR af underekstremiteterne blive indsamlet i en undergruppe på 12 deltagere (6F, 6M).

PROJEKTBEFOLKNING OG STUDIEPROCEDURER

Projektpopulation: Projektpopulationen er raske voksne forsøgspersoner, som alle deltager i deres eget styrketræningsprogram på en regelmæssig ugentlig basis. Det primære mål er at forudsige ændringer i muskelstyrke (dvs. primære udfaldsparametre: 1RM og H:Q ratio) efter forskellige træningsvolumener af nøglemuskelgrupper forbundet med knæledsstabilitet. En effektanalyse blev udført ved hjælp af statistikguru.de for at vurdere den nødvendige stikprøvestørrelse for den primære resultatparameter, 1RM. Baseret på effektanalysen sigter efterforskerne mod i alt n=36 komplette datasæt (n=12 pr. undersøgelsesgruppe af styrketræningsinterventionen), med en undergruppe på n=12 deltagere, der yderligere er planlagt til MR af de lavere lemmer ved baseline.

Den MR-baserede vurdering af muskelvolumen til validering af HMF-teknikken analyseres uafhængigt af styrketræningsinterventionen. Derved er nøjagtigheden af ​​HMF-teknikken afhængig af den indledende generiske muskuloskeletale model, der bruges til modeltilpasning, samt de tilgængelige emnespecifikke hudoverflader og antropometriske data.

Alle deltagere skal bekræfte deres frivillige deltagelse med et skriftligt informeret samtykke, før de underkastes en undersøgelsesprocedure.