La influencia del entrenamiento neuromuscular en las estrategias de movimiento de todo el cuerpo y la mecánica de la rodilla durante tareas de cambio de dirección en estudiantes de ciencias del deporte

Diseño del estudio y participantes

Este es un ensayo cuasialeatorio para investigar los efectos de dos intervenciones de entrenamiento neuromuscular (entrenamiento multidireccional frente a sprint lineal) en estrategias de movimiento COD en estudiantes de ciencias del deporte y, en paralelo, para desarrollar un marco metodológico para evaluaciones de movimiento COD basadas en el campo. Este ensayo se registrará en ClinicalTrials.gov después de que se haya otorgado la aprobación ética. Se realizó una estimación del tamaño de la muestra a priori basada en un ensayo controlado no aleatorio anterior que informó un efecto fuerte y beneficioso de una modificación de la técnica COD de 6 semanas en el Puntaje de evaluación del movimiento de corte (CMAS), una herramienta de detección cualitativa para cuantificar biomecánica y déficits neuromusculares durante tareas COD [interacción significativa grupo x tiempo, f2 de Cohen = 0,63 (pierna derecha) - 1,00 (pierna izquierda)]. Con un nivel de significancia a priori de alfa = 0,05 y una potencia deseada de 0,8, el tamaño de muestra mínimo requerido se estimó en G*Power v3.1.9.7 como solo N = 8 (n = 4 en cada grupo de entrenamiento). Sin embargo, una preocupación con este estudio anterior es que los evaluadores de CMAS no estaban cegados a la asignación de grupos, lo que condujo a un sesgo sistemático potencial y al tamaño del efecto sobreestimado. Una segunda preocupación es que el CMAS, que combina múltiples déficits biomecánicos y neuromusculares (p. valgo de la rodilla, flexión lateral del tronco, rotación interna de la cadera) en una puntuación agregada puede mostrar un efecto mayor en comparación con el análisis de variables biomecánicas individuales (p. momento de abducción de la rodilla) como en el estudio actual. En base a estas consideraciones, se seleccionó el tamaño de muestra requerido de N = 40 estudiantes de ciencias del deporte (n = 20 para MD y LS). Con una tasa de abandono esperada del 25 %, esta muestra de al menos N = 30 participantes permitirá detectar efectos de interacción de moderados a fuertes (f2 de Cohen > 0,3) con una potencia de al menos 0,8.

protocolo experimental

Todos los participantes participarán en una primera sesión de familiarización (WN 40) para practicar la ejecución de la tarea COD y recibir información sobre el contenido y los objetivos de la intervención de capacitación. Las pruebas de referencia (WN 40-41), las pruebas de seguimiento (WN 49-50) y las pruebas de retención (WN2-4, 2022) se realizarán en el laboratorio Pulverturm en ISW ​​Innsbruck y seguirán el mismo protocolo de prueba. Los participantes estarán equipados con 47 marcadores retrorreflectantes para análisis de movimiento 3D (modelo PlugIn Gait de cuerpo completo extendido, 10 cámaras, 200 Hz) y 14 sensores para mediciones combinadas de electromiografía de superficie (sEMG, 2000 Hz) y datos de segmento inercial (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, EE. UU.) de la pierna derecha. Posteriormente, se les pedirá a los participantes que realicen un calentamiento en una bicicleta estática durante cinco minutos, seguido de los ejercicios iniciales de carrera del programa FIFA11+. Las contracciones voluntarias máximas (MVC) se obtendrán para la flexión plantar/dorsiflexión del tobillo, la flexión/extensión de la rodilla, la extensión/flexión de la cadera y la abducción de la cadera de acuerdo con las pruebas manuales estandarizadas. La posición y orientación de la IMU con respecto a la anatomía de los participantes se determinará en base a imágenes y movimientos de calibración tomados antes del inicio de las mediciones. Después de cuatro pruebas de práctica exitosas, se les pedirá a los participantes que completen 10 movimientos COD con un ángulo de corte de 45 grados (COD45) y 10 movimientos COD con un ángulo de corte de 135 grados (COD135) siempre plantando y cortando con el pie derecho en el suelo. -Placa de fuerza integrada (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Suiza). La velocidad de aproximación y salida para cada movimiento COD se controlará a aproximadamente 4,5 m/s (COD45) y 4 m/s (COD135) según lo medido por puertas de sincronización ópticas ubicadas dentro de las zonas de aproximación y salida (Witty, Microgate, Bolzano, Italia). ). Los períodos de descanso de un minuto entre pruebas y cinco minutos entre bloques (COD45 vs. COD135) evitarán la acumulación de fatiga neuromuscular.

Análisis de los datos

Usando las trayectorias del marcador 3D y los datos de fuerza como entradas (captura de movimiento óptima, OMC, modelo), la cinemática de cuerpo completo, los momentos articulares 3D, las fuerzas musculares y la tensión del LCA se estimarán usando cinemática inversa y procedimientos de optimización informados por EMG en OpenSim ( v.4.2) combinado con simulaciones FE.

Usando solo los datos del sensor de inercia como entradas (captura de movimiento inercial, IMC, modelo), la cinemática de cuerpo completo, los momentos articulares en 3D, las fuerzas musculares y la tensión del LCA se estimarán utilizando un algoritmo de control óptimo y seguimiento de IMU combinado con simulaciones FE. Este último enfoque es novedoso y se está desarrollando actualmente.

El patrón de activación muscular de la pierna derecha se analizará más a fondo a través de un análisis de sinergia muscular [un modelo de sinergia muscular para cada punto de tiempo de prueba (línea de base, seguimiento 1, seguimiento 2] y cuantificado de acuerdo con sus vectores de sinergia muscular y sinergia perfiles de activación. Específicamente, el número de músculos por vector de sinergia y la forma de los vectores de sinergia muscular servirán como variables dependientes adicionales.

Estadísticas

Objetivo 1 y 2: Los efectos de la intervención de modificación de la técnica NMT y COD en las variables de resultado cinemáticas, cinéticas (modelo OMC) y relacionadas con EMG se probarán de acuerdo con un ANOVA de medidas repetidas con el factor entre sujetos 'grupo' (MD vs. LS) y el factor dentro del sujeto 'punto de tiempo' (línea de base, seguimiento, retención). La hipótesis nula H1 se rechazará si existe un efecto de interacción significativo 'grupo x punto de tiempo' a un nivel de significación a priori de alfa = 0,05. Efectos de interacción, es decir, modificación del efecto, debido al sexo de los participantes u otras covariables potenciales (p. rendimiento COD de referencia) se explorará en ANOVA de medidas repetidas de tres vías adicionales. Las pruebas post-hoc investigarán los cambios en las variables dependientes entre puntos de tiempo para cada grupo.

Objetivo 3: La validez del modelo IMC se determinará con base en los límites de acuerdo de Bland & Altman para estimar el sesgo sistemático y el error aleatorio de las variables dependientes basadas en el modelo IMC en comparación con las variables basadas en el modelo OMC. El modelo IMC se considerará válido si los límites de concordancia son menores que los cambios observados en las variables correspondientes entre la línea de base y las pruebas de seguimiento en el grupo de intervención.

Consideraciones éticas / análisis riesgo-beneficio / información de seguros

Todos los participantes serán estudiantes de ciencias del deporte y, por lo tanto, se enfrentarán con frecuencia a los riesgos de lesiones asociados con los deportes multidireccionales. Por lo tanto, el riesgo de lesiones para los participantes en este estudio no será mayor que en su vida cotidiana. En el raro caso de que un participante sufra una lesión durante este estudio, estará cubierto por un seguro de accidentes proporcionado a todos los estudiantes de la Universidad de Innsbruck. Además, todos los participantes se beneficiarán de participar en el presente estudio dado que se ha demostrado que el programa FIFA11+ NMT, que forma parte del entrenamiento en ambos grupos de entrenamiento, reduce eficazmente el riesgo de lesiones deportivas. En general, los beneficios de este estudio superan los riesgos.