Väsymyksen ja Biofreeze®:n vaikutus juoksun biomekaniikkaan

Viivästynyt lihaskipu (DOMS) on yleinen valitus monille juoksijoille aloittelijasta asiantuntijaan. DOMS voi vaikuttaa ensisijaisesti liikkuviin liikkeisiin, mukaan lukien mutta ei rajoittuen lonkkakoukuttajiin ja ojentajalihaksiin, polven koukuttajiin ja ojentajalihaksiin sekä nilkan jalkapohjan koukistajiin. DOMS-juoksussa lonkka-, polvi- ja nilkkamekaniikka voi vaikuttaa siten, että ne voivat aiheuttaa suojaavan kompensaation estääkseen lisävaurioita tai lievittääkseen kipua sairastuneessa lihaksistossa. Yksi yleinen ilmiö on DOMS polven ojentajaissa pitkäaikaisen juoksun jälkeen. Polven ojentajalihaksissa esiintyvä DOMS voi vaikuttaa suuresti sagittaalisen polvinivelen biomekaniikkaan (Dutto ja Braun 2004; Paquette et al., 2017). Tarkemmin sanottuna nämä muutokset polvimekaniikassa voivat lisätä polven jäykkyyttä alkuasennossa, mikä johtaa pystysuoran jalkojen jäykkyyden lisääntymiseen. Tämä polven jäykkyyden muutos voi toimia suojaavana kompensaatiomekanismina polven ojentajien pidentymistä vastaan ​​(Paschalis et al., 2007; Tsatalas et al., 2010). Juoksumekaniikan muuttaminen (DOMS:n tai väsymyksen seurauksena) voi mahdollisesti lisätä juoksuun liittyvien vammojen riskiä.

Yksi mahdollinen tapa vähentää tai lievittää lihaskipujen vaikutusta juoksubiomekaniikkaan on käyttää paikallisia kipulääkkeitä (Ellis et al., 2005). Paikalliset analgeetit, kuten Biofreeze®, toimivat kiinnittymällä kipureseptoreihin, jotka välittävät signaalin aivoihin ja välittävät signaalin takaisin lihakseen suojellakseen lihaksia pysymällä lyhennetyssä asennossa, mikä vaikuttaa sekä voimantuotantoon että juoksubiomekaniikkaan (Johar et al., 2012). Tämän signaalin eston pitäisi antaa yksilölle mahdollisuus lievittää lihaskipuja ja palauttaa lihasten toiminta ja nivelmekaniikka DOMS:a edeltävälle tasolle. Lihaskipun ja paikallisen kipulääkkeen interaktiivinen vaikutus juoksemisen biomekaniikkaan on kuitenkin edelleen tuntematon. DOMS:iin liittyvän lihaskivun väheneminen voi parantaa suorituskykyä juoksemisessa tai ainakin mukavuutta päivittäisessä elämässä, kun käsitellään DOMS:ia. Toistaiseksi on ollut vähän tutkimusta paikallisella kipulääkkeellä käsitellyn DOMS:n interaktiivisesta vaikutuksesta juoksubiomekaniikkaan.

Kokeiluprotokolla

Aiheet: Tutkimukseen otetaan 20 iältään 17–40-vuotiasta henkilöä. Osallistujat katsotaan virkistysjuoksijoiksi (vähintään 17-vuotiaat, juoksevat 20 km viikossa ilman äskettäisiä tai nykyisiä vammoja). Kirjallinen tietoinen suostumus saadaan kaikilta koehenkilöiltä.

Kokeelliset menettelyt: Ennen kokeellisia toimenpiteitä osallistujille järjestetään lyhyt perehdytysistunto ja antropometriset mittaukset, joita tarvitaan liikkeenkaappausanalyysiin. Seuraavaksi osallistujat saavat lämmitellä tavanomaisella kävely-/juoksu-/venyttelyrutiinilla. Suorituksen jälkeen osallistujat instrumentoidaan biomekaniikkalaitteillamme (katso alla). Seuraavaksi osallistujat juoksevat juoksumatolla. Jokainen juoksukerta kestää 5-10 minuuttia ja osallistujat juoksevat kahdella eri nopeudella (2 ja 3 m/s), koska sekä polven ojentajien että koukistajien epäkeskisen harjoituksen vaikutukset juoksun tiettyihin tempo-tilaparametreihin ja polven kinematiikkaan ovat nopeudesta riippuvainen. Molemmilla nopeuksilla suoritetun juoksuistunnon jälkeen osallistujat suorittavat DOMS-protokollamme (katso alla). 48 tuntia DOMS-protokollan jälkeen osallistujat palaavat laboratorioon tarkalleen samaa ajoprotokollaa kuin yllä on kuvattu. Seuraavaksi osallistujille levitetään Biofreeze® (tai lumelääke) (katso alla) ja 15 minuuttia hakemuksen jälkeen osallistujat suorittavat uudelleen juoksuprotokollan (katso aikajana alla).

Päivä 1:

• Perehdytään protokollaan ja laboratorioalueeseen
• Antropometriset mittaukset
• Juokseva kinemaattinen analyysi - BASELINE (EMG ja Motion Capture)
• DOMS-protokolla (hylkää juoksumaton juokseminen) Päivä 2: (48 tuntia DOMS-protokollan jälkeen)
• DOMS-mittaus (painekipukynnys - katso liite, subjektiivinen analyysi)
• DOMS-indusoitu juoksukinemaattinen analyysi
• Biofreeze-sovellus / Control (Placebo) -sovellus
• Intervention juoksukinemaattinen analyysi
• EMG ja Motion Capture molemmissa istunnoissa

DOMS-protokolla kivun aiheuttamiseksi: DOMS-protokolla koostuu osallistujista, jotka suorittavat 30 minuutin laskun juoksumatolla. Osallistuja lämmittelee ensin 5 minuuttia kevyellä kävelyvauhdilla 0 % arvosanalla. Kun osallistuja tuntee juoksumaton ja on valmis, juoksumatto asetetaan -10 %:n arvoon (lasku) ja osallistujat työskentelevät jopa 85 % ennustetusta sykemaksimistaan ​​(PHRM). Kun 85 % PHRM on saavutettu, 30 minuutin ajastin alkaa ja osallistuja pyrkii ylläpitämään tätä intensiteettitasoa tarkkailijalla, joka jää osallistujien puolelle. Osallistuja kiinnitetään juoksumaton turvaavaimeen koko ajan, kun hän on juoksumatolla.

Kinematiikka: Kolmiulotteista alavartalon kinematiikkaa seurataan 10-kameran Vicon-liikkeenkaappausjärjestelmällä (Vicon, Oxford, UK). Yksittäiset merkit sijoitetaan anatomisten maamerkkien päälle, mukaan lukien mediaaliset ja lateraaliset malleolit, jalkaterät (kantapää, distaaliset metatarsalit), polven mediaaliset ja lateraaliset kondylit, lonkan suuret trochanterit, lantio (suoliluun etukärjet, ylemmät suoliluun selkärangat), ja vartalo (xiphoid prosessi, rintakehän yläpuolinen lovi, T10 nikamat, C7 nikamat ja keski-alempi lapaluun maamerkki sijainnin tunnistamiseen). Lisäksi mittatilaustyönä muovatut jäykät kappaleet, jotka koostuvat kevyistä heijastavista merkinnöistä, kiinnitetään jalan selkäpintaan, varren keskiosaan sivusuunnassa, reiden puoliväliin sivusuunnassa ja lantioon takaosassa (ristiluun ja suoliluun alue). Jäykkiä kappaleita käytetään segmenttien liikkeen seuraamiseen kokeellisen testauksen aikana. Staattinen kalibrointi määrittää jäykkien kappaleiden ja kalibrointimerkkien välisen suhteen anatomisten maamerkkien ja myöhemmin liitoskeskuksien ja segmenttien koordinaattijärjestelmien välillä. Merkit kiinnitetään joko tarranauhalla, lääketieteellisellä teipillä tai kaksipuolisella teipillä kunkin yksittäisen sijainnin mukaan.

Elektromyografia (EMG): Lihasten aktiivisuus kirjataan pintaelektromyografialla (SEMG) ja ennen elektrodien asettamista suoritetaan vakiovalmistelut, mukaan lukien pinnan ajo ja ihon puhdistus alkoholilla (SOP 07 - Surface EMG). Tutkijat vaativat paikallista parranajoa alla määritellyissä paikoissa ennen elektrodien asettamista parantaakseen tallennuspaikkojen laatua. Käytetään kertakäyttöistä partaveitsiä, ja jos verenvuotoa tai partakoneen palovammoja ilmenee, siitä tulee etusija protokollan jatkamisen sijaan. SEMG tallennetaan 8 alaraajan lihaksesta (kahdenvälisesti). Valittuihin lihasryhmiin kuuluvat:

1. Polven ojentajat: vastus medialis, vastus lateralis, rectus femoris, vastus intermedius
2. Polven koukistajat: hauisfemoris, semimembranosus, semitendinosus
3. Nilkan jalan koukistajat: lateraalinen gastrocnemius

Elektrodien valmistuksen jälkeen, johon sisältyi parranajo ja hankaus alkoholilla, kertakäyttöiset bipolaariset Ag-AgCl-pintaelektrodit (MediTrace 130, Kendall, Mansfield, MA, USA) asetetaan jokaisen lihaksen vatsaan kohdakkain lihaskuitujen suunnassa elektrodien keskipisteestä keskustaan. etäisyys 2,5 cm. EMG on kaistanpäästösuodatettu (10-1000 Hz) ja differentiaalisesti vahvistettu (CMRR > 115 dB 60 Hz:llä; tuloimpedanssi -10 GQ; malli AMT-8, Bortec Biomedical Ltd., Calgary, AB, Kanada).

Valmistelun jälkeen osallistujat suorittavat joukon maksimaalisia vapaaehtoisia supistuksia EMG-signaalien normalisoimiseksi. Osallistujat suorittavat isometrisiä maksimaalisia polven koukistus- ja ojennussupistuksia EMG-signaalien normalisoimiseksi. Kaikki EMG-tiedot tallennetaan digitaalisesti 2048 Hz:n taajuudella.

Painekipukynnys: Painekipukynnystä käytetään lihasten arkuuden arvioimiseen, ja se määritellään kipua aiheuttavaksi vähimmäispaineeksi. Korkeampi paineen kipukynnys osoittaa pienempää lihasten arkuutta. Painekipukynnys mitataan kunkin osallistujan oikeasta nelipäistä jokaisen harjoituksen alussa ennen muita testejä. Osallistujia ohjeistetaan sanomaan "kyllä" heti, kun he tuntevat kipua paineen sijaan. Kun osallistuja seisoo rennossa asennossa, tutkija sijoittaa algometrin anturin oikean nelipäisen reisilihaksen keskiviivaan suoliluun harjanteen ja polvilumpion yläreunan väliin. Tutkija käyttää asteittain voimaa vakionopeudella 50-60 kPa s-1, kunnes osallistuja ilmaisee kipua. Kolme koetta, joiden mittausten väli on 30 sekuntia, mitataan algometrillä, jonka stimulaatioalue on 1,0 cm2 (Lafayette Instrument Company, Manual Muscle Tester, malli 01163, Lafayette, Indiana, USA.) ja tiedot tallennetaan kilogrammoina/ cm2 kilopascaleina (1kg/cm2 = 98,1 kPa). Analyysissä käytetään kolmen kokeen keskiarvoa.

Havaittu kipu (subjektiivinen kipuanalyysi): Lihasarkuus mitataan myös käyttämällä BS-11 Numerical Rating Scalea (NRS). NRS antaa osallistujille mahdollisuuden ilmaista kivun määrää kokemansa lihaskipujen perusteella. NRS on 11-pisteinen asteikko 0-10, jossa 0 määritellään "ei lainkaan lihaskipua" ja 10 määritellään "pahimmaksi koskaan tuntemattomaksi lihaskipuksi".

Koetun rasituksen nopeus: Koetun rasituksen nopeuden mittaamiseen käytetään yksinkertaistettua asteikkoa (1-10, 1 on minimaalinen rasitus ja 10 maksimaalinen rasitus, joka kestää vain muutaman sekunnin). Tämä kerätään ja lasketaan keskiarvo tutkimuksen jokaisen käynnissä olevan osan aikana (perustila, DOMS, Biofreeze/Control).

Biofreeze® (tai lumelääke) Käyttö: Paikallinen voide levitetään nelipäisen reisilihaksen päälle. Jos Biofreezea käytetään, 8 ml paikallista kipulääkettä levitetään nelipäisen reisilihaksen vatsaan. Käyttötapaan ei liity merkittävää voimaa, painetta tai hankausta, joten refleksin aktivoitumista ei odoteta. Tämä Biofreeze®-annos perustuu arvioon, että keskimääräinen ihon pinta-ala nelipäisen reisilihaksen yli on noin 1600 cm2 ja Biofreeze®:n suositeltu annostus on 1 ml/200 cm. Sama prosessi tapahtuu lumelääkkeellä. Tutkijat ovat sokeita joko Biofreeze®:n tai lumelääkkeen käytölle. Ryhmät satunnaistetaan joko kontrolli- tai koeolosuhteisiin.