Der Einfluss von neuromuskulärem Training auf Ganzkörperbewegungsstrategien und Kniemechaniken bei Richtungswechselaufgaben bei Studierenden der Sportwissenschaft

Studiendesign und Teilnehmer

Dies ist eine quasi-randomisierte Studie, um die Auswirkungen von Effekten zweier neuromuskulärer Trainingsinterventionen (multidirektionales vs. lineares Sprinttraining) auf CSB-Bewegungsstrategien bei Studierenden der Sportwissenschaft zu untersuchen und parallel dazu einen methodischen Rahmen für feldbasierte COD-Bewegungsbewertungen zu entwickeln. Diese Studie wird bei ClinicalTrials.gov registriert nachdem die ethische Genehmigung erteilt wurde. Eine a-priori-Schätzung der Stichprobengröße wurde auf der Grundlage einer früheren nicht randomisierten kontrollierten Studie durchgeführt, in der eine starke, vorteilhafte Wirkung einer 6-wöchigen COD-Technikmodifikation auf den Cutting Movement Assessment Score (CMAS), ein qualitatives Screening-Tool zur Quantifizierung biomechanischer und neuromuskuläre Defizite während COD-Aufgaben [signifikante Gruppe x Zeit-Interaktion, Cohens f2 = 0,63 (rechtes Bein) - 1,00 (linkes Bein)]. Bei einem A-priori-Signifikanzniveau von Alpha = 0,05 und einer gewünschten Power von 0,8 wurde die minimal erforderliche Stichprobengröße in G*Power v3.1.9.7 auf nur N = 8 (n = 4 in jeder Trainingsgruppe) geschätzt. Ein Problem bei dieser früheren Studie ist jedoch, dass die CMAS-Bewerter nicht bezüglich der Gruppenzuordnung verblindet waren, was zu einer potenziellen systematischen Verzerrung und einer überschätzten Effektgröße führte. Eine zweite Sorge ist, dass das CMAS, das mehrere biomechanische und neuromuskuläre Defizite (z. Knievalgus, laterale Rumpfflexion, Hüftinnenrotation) in einem Gesamtscore können einen größeren Effekt zeigen als die Analyse einzelner biomechanischer Variablen (z. Knieabduktionsmoment) wie in der aktuellen Studie. Aufgrund dieser Überlegungen wurde die erforderliche Stichprobengröße von N = 40 sportwissenschaftlichen Studierenden (n = 20 für MD und LS) gewählt. Bei einer erwarteten Drop-out-Rate von 25 % wird diese Stichprobe von mindestens N = 30 Teilnehmern es ermöglichen, moderate bis starke Interaktionseffekte (Cohens f2 > 0,3) mit einer Power von mindestens 0,8 zu erkennen.

Versuchsprotokoll

Alle Teilnehmenden nehmen an einer ersten Einarbeitung (WN 40) teil, um die Durchführung der COD-Aufgabe zu üben und erhalten Informationen zu Inhalten und Zielen der Trainingsintervention. Baseline Testing (WN 40-41), Follow-up Testing (WN 49-50) und Retention Testing (WN2-4, 2022) werden im Labor Pulverturm am ISW Innsbruck durchgeführt und folgen demselben Testprotokoll. Die Teilnehmer werden mit 47 retroreflektierenden Markern für die 3D-Bewegungsanalyse (erweitertes Ganzkörper-Plug-In-Gangmodell, 10 Kameras, 200 Hz) und 14 Sensoren für kombinierte Messungen von Oberflächenelektromyographie (sEMG, 2000 Hz) und Trägheitssegmentdaten (200 Hz) ausgestattet. (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA) des rechten Beins. Anschließend werden die Teilnehmer gebeten, sich fünf Minuten lang auf einem Heimtrainer aufzuwärmen, gefolgt von den ersten Laufübungen des FIFA11+-Programms. Maximale freiwillige Kontraktionen (MVCs) werden für Plantarflexion/Dorsalflexion des Sprunggelenks, Knieflexion/-extension, Hüftextension/-flexion und Hüftabduktion gemäß standardisierten manuellen Tests ermittelt. Die IMU-Position und -Orientierung in Bezug auf die Anatomie der Teilnehmer werden auf der Grundlage von Bildern und Kalibrierungsbewegungen bestimmt, die vor Beginn der Messungen aufgenommen wurden. Nach vier erfolgreichen Übungsversuchen werden die Teilnehmer gebeten, 10 COD-Bewegungen mit einem 45-Grad-Schneidwinkel (COD45) und 10 COD-Bewegungen mit einem 135-Grad-Schneidwinkel (COD135) durchzuführen, wobei immer mit dem rechten Fuß auf dem Boden gepflanzt und geschnitten wird - eingebettete Kraftmessplatte (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Schweiz). Die Anflug- und Abfluggeschwindigkeit für jede COD-Bewegung wird auf ungefähr 4,5 m/s (COD45) und 4 m/s (COD135) gesteuert, gemessen durch optische Zeitkontrollen, die in den An- und Abflugzonen platziert sind (Witty, Microgate, Bozen, Italien). ). Pausen von einer Minute zwischen den Versuchen und fünf Minuten zwischen den Blöcken (COD45 vs. COD135) vermeiden eine Anhäufung von neuromuskulärer Ermüdung.

Datenanalyse

Unter Verwendung der 3D-Markertrajektorien und Kraftdaten als Eingaben (optimale Bewegungserfassung, OMC, Modell) werden Ganzkörperkinematik, 3D-Gelenkmomente, Muskelkräfte und ACL-Beanspruchung unter Verwendung von inverser Kinematik und EMG-informierten Optimierungsverfahren in OpenSim geschätzt ( v.4.2) kombiniert mit FE-Simulationen.

Unter ausschließlicher Verwendung der Trägheitssensordaten als Eingaben (Trägheitsbewegungserfassung, IMC, Modell) werden Ganzkörperkinematik, 3D-Gelenkmomente, Muskelkräfte und ACL-Belastung unter Verwendung eines IMU-Tracking- und optimalen Steueralgorithmus in Kombination mit FE-Simulationen geschätzt. Dieser letztere Ansatz ist neu und wird derzeit entwickelt.

Das Muskelaktivierungsmuster des rechten Beins wird über eine Muskelsynergieanalyse [ein Muskelsynergiemodell für jeden Testzeitpunkt (Baseline, Follow-up 1, Follow-up 2)] weiter analysiert und anhand seiner Muskelsynergievektoren und -synergien quantifiziert Aktivierungsprofile. Insbesondere dienen die Anzahl der Muskeln pro Synergievektor und die Form der Muskelsynergievektoren als zusätzliche abhängige Variablen.

Statistiken

Ziel 1 & 2: Die Auswirkungen der NMT- und COD-Technik-Modifikationsintervention auf die kinematischen, kinetischen (OMC-Modell) und EMG-bezogenen Ergebnisvariablen werden gemäß einer ANOVA mit wiederholten Messungen mit dem Zwischensubjektfaktor "Gruppe" (MD vs. LS) und dem Innersubjektfaktor „Zeitpunkt“ (Baseline, Follow-up, Retention). Die Nullhypothese H1 wird verworfen, wenn ein signifikanter Interaktionseffekt „Gruppe x Zeitpunkt“ auf einem A-priori-Signifikanzniveau von alpha = 0,05 vorliegt. Interaktionseffekte, d. h. Effektmodifikation, aufgrund des Geschlechts der Teilnehmer oder möglicher anderer Kovariaten (z. B. COD-Ausgangsleistung) werden in zusätzlichen dreifachen ANOVAs mit wiederholten Messungen untersucht. Post-hoc-Tests werden Änderungen der abhängigen Variablen zwischen den Zeitpunkten für jede Gruppe untersuchen.

Ziel 3: Die Gültigkeit des IMC-Modells wird basierend auf den Übereinstimmungsgrenzen von Bland & Altman bestimmt, um die systematische Verzerrung und den zufälligen Fehler der auf dem IMC-Modell basierenden abhängigen Variablen im Vergleich zu den auf dem OMC-Modell basierenden Variablen zu schätzen. Das IMC-Modell wird als gültig bezeichnet, wenn die Übereinstimmungsgrenzen kleiner sind als die beobachteten Änderungen in den entsprechenden Variablen zwischen Baseline- und Follow-up-Tests in der Interventionsgruppe.

Ethische Überlegungen / Risiko-Nutzen-Analyse / Versicherungsinformationen

Alle Teilnehmer sind Studenten der Sportwissenschaft und begegnen daher häufig den Verletzungsrisiken multidirektionaler Sportarten. Daher ist das Verletzungsrisiko für die Teilnehmer dieser Studie nicht höher als im Alltag. Für den seltenen Fall, dass sich ein Teilnehmer während dieser Studie verletzt, ist er/sie über die Unfallversicherung für alle Studierenden der Universität Innsbruck abgesichert. Darüber hinaus profitieren alle Teilnehmer von der Teilnahme an der aktuellen Studie, da das FIFA11+ NMT-Programm, das Teil des Trainings in beiden Trainingsgruppen ist, nachweislich das Risiko von Sportverletzungen effektiv reduziert. Insgesamt überwiegen die Vorteile dieser Studie die Risiken.