Neuromuskulaarisen harjoittelun vaikutus koko kehon liikestrategioihin ja polvimekaniikkaan urheilutieteen opiskelijoiden suunnanvaihtotehtävissä

Tutkimuksen suunnittelu ja osallistujat

Tämä on lähes satunnaistettu koe, jossa tutkitaan kahden hermo-lihasharjoittelun (monisuuntainen vs. lineaarinen sprinttiharjoittelu) vaikutuksia COD-liikestrategioihin urheilutieteen opiskelijoilla ja samanaikaisesti kehitetään metodologinen viitekehys kenttäpohjaiselle COD-liikkeen arvioinnille. Tämä tutkimus rekisteröidään osoitteessa ClinicalTrials.gov sen jälkeen, kun eettinen hyväksyntä on myönnetty. A priori suoritettiin otoskoon arvio perustuen aikaisempaan ei-satunnaistettuun kontrolloituun tutkimukseen, jossa kerrottiin 6 viikon COD-tekniikan muutoksen vahvasta, suotuisasta vaikutuksesta Cutting Movement Assessment Score (CMAS) -arvoon, laadulliseen seulontatyökaluun biomekaanisten ja neuromuskulaariset puutteet COD-tehtävien aikana [merkittävä ryhmä x aikavuorovaikutus, Cohenin f2 = 0,63 (oikea jalka) - 1,00 (vasen jalka)]. Kun a-priori merkitsevyystaso on alfa = 0,05 ja haluttu teho 0,8, vaadittu vähimmäisotoskoko arvioitiin G*Power v3.1.9.7:ssä vain N = 8 (n = 4 kussakin harjoitusryhmässä). Yksi huolenaihe tässä aiemmassa tutkimuksessa on kuitenkin se, että CMAS-arvioijat eivät olleet sokeutuneet ryhmien jakamiseen, mikä johti mahdolliseen systemaattiseen harhaan ja yliarvioituun vaikutuksen kokoon. Toinen huolenaihe on, että CMAS, joka yhdistää useita biomekaanisia ja neuromuskulaarisia puutteita (esim. polvi valgus, vartalon lateraalinen koukistus, lonkan sisäkierto) yhdeksi kokonaispistemääräksi voi osoittaa suuremman vaikutuksen kuin yksittäisten biomekaanisten muuttujien (esim. polven sieppausmomentti) kuten tässä tutkimuksessa. Näiden näkökohtien perusteella valittiin vaadittu otoskoko N = 40 urheilutieteen opiskelijaa (n = 20 MD ja LS). Odotetulla 25 prosentin keskeyttämisasteella tämä vähintään N = 30 osallistujan otos mahdollistaa kohtalaisten tai voimakkaiden vuorovaikutusvaikutusten havaitsemisen (Cohenin f2 > 0,3) teholla vähintään 0,8.

Kokeellinen protokolla

Kaikki osallistujat osallistuvat ensimmäiseen tutustumisistuntoon (WN 40), jossa harjoitellaan COD-tehtävän suorittamista ja saadaan tietoa koulutusintervention sisällöstä ja tavoitteista. Perustestaus (WN 40-41), seurantatestaus (WN 49-50) ja retentiotestaus (WN2-4, 2022) suoritetaan Pulverturmin laboratoriossa ISW Innsbruckissa, ja niissä noudatetaan samaa testausprotokollaa. Osallistujat varustetaan 47 heijastavalla markkerilla 3D-liikeanalyysiä varten (laajennettu koko kehon PlugIn Gait -malli, 10 kameraa, 200 Hz) ja 14 anturia pintaelektromografian (sEMG, 2000 Hz) ja inertiasegmenttitietojen (200 Hz) yhdistettyihin mittauksiin. (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA) oikean jalan. Jälkeenpäin osallistujia pyydetään lämmittelemään paikallaan olevalla pyörällä viisi minuuttia, minkä jälkeen suoritetaan FIFA11+-ohjelman ensimmäiset juoksuharjoitukset. Enimmäismäärä vapaaehtoisia supistuksia (MVC:t) saadaan nilkan plantarfleksion/dorsifleksion, polven taivutuksen/venyttelyn, lonkan venytyksen/venytyksen ja lonkan sieppauksen osalta standardoitujen manuaalisten testien mukaisesti. IMU:n sijainti ja suuntaus suhteessa osallistujien anatomiaan määritetään ennen mittausten alkua otettujen kuvien ja kalibrointiliikkeiden perusteella. Neljän onnistuneen harjoituskokeen jälkeen osallistujia pyydetään suorittamaan 10 COD-liikettä 45 asteen leikkauskulmalla (COD45) ja 10 COD-liikettä 135 asteen leikkauskulmalla (COD135) aina istuttaessa ja leikkaamalla oikea jalka maassa - upotettu voimalevy (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Sveitsi). Jokaisen COD-liikkeen lähestymis- ja poistumisnopeus ohjataan arvoon noin 4,5 m/s (COD45) ja 4 m/s (COD135) mitattuna optisilla ajoitusporteilla, jotka on sijoitettu lähestymis- ja poistumisalueille (Witty, Microgate, Bolzano, Italia) ). Yhden minuutin lepojaksot kokeiden välillä ja viiden minuutin lepojaksot (COD45 vs. COD135) estävät hermo-lihasväsymyksen kertymisen.

Tietojen analysointi

Käyttämällä 3D-merkkien liikeratoja ja voimatietoja syötteinä (optimaalinen liikkeen sieppaus, OMC, malli), koko kehon kinematiikka, 3D-nivelmomentit, lihasvoimat ja ACL-jännitys arvioidaan käyttämällä käänteistä kinematiikkaa ja EMG-tietoisia optimointimenettelyjä OpenSimissa ( v.4.2) yhdistettynä FE-simulaatioihin.

Käyttämällä vain inertia-anturin tietoja syötteinä (inertialiikkeen kaappaus, IMC, malli), koko kehon kinematiikka, 3D-nivelmomentit, lihasvoimat ja ACL-jännitys arvioidaan käyttämällä IMU-seurantaa ja optimaalista ohjausalgoritmia yhdistettynä FE-simulaatioihin. Tämä jälkimmäinen lähestymistapa on uusi ja sitä kehitetään parhaillaan.

Oikean jalan lihasten aktivaatiokuviota analysoidaan edelleen lihassynergiaanalyysillä [yksi lihassynergiamalli kutakin testausajankohtaa kohden (perustaso, seuranta 1, seuranta 2]) ja kvantifioidaan sen lihassynergiavektoreiden ja synergian mukaan. aktivointiprofiilit. Erityisesti lihasten lukumäärä synergiavektoria kohti ja lihassynergiavektorien muoto toimivat lisäriippuvina muuttujina.

Tilastot

Tavoitteet 1 ja 2: NMT- ja COD-tekniikan modifikaatiointerventioiden vaikutukset kinemaattisiin, kineettisiin (OMC-malli) ja EMG:hen liittyviin tulosmuuttujiin testataan toistuvien mittausten ANOVA-testin avulla koehenkilöiden välisellä "ryhmällä" (MD). vs. LS) ja subjektin sisäinen tekijä "aikapiste" (perustaso, seuranta, säilyttäminen). Nollahypoteesi H1 hylätään, jos on olemassa merkittävä vuorovaikutusvaikutus 'ryhmä x aikapiste' a-priori merkitsevyystasolla alfa = 0,05. Vuorovaikutusvaikutukset eli vaikutusten modifikaatiot, jotka johtuvat osallistujien sukupuolesta tai mahdollisista muista kovariaateista (esim. lähtötason COD-suorituskyky) tutkitaan muissa kolmisuuntaisissa toistetuissa mittauksissa ANOVA:issa. Post-hoc testaus tutkii muutoksia riippuvissa muuttujissa kunkin ryhmän aikapisteiden välillä.

Tavoite 3: IMC-mallin validiteetti määritetään Bland & Altmanin sopimusrajojen perusteella arvioimaan IMC-mallipohjaisten riippuvien muuttujien systemaattista harhaa ja satunnaisvirhettä verrattuna OMC-mallipohjaisiin muuttujiin. IMC-mallia kutsutaan päteväksi, jos yhteisymmärrysrajat ovat pienempiä kuin vastaavissa muuttujissa havaitut muutokset perus- ja seurantatestauksen välillä interventioryhmässä.

Eettiset näkökohdat / riski-hyötyanalyysi / vakuutustiedot

Kaikki osallistujat ovat urheilutieteen opiskelijoita ja kohtaavat siten usein monisuuntaiseen urheiluun liittyviä loukkaantumisriskejä. Siksi tutkimukseen osallistuneiden loukkaantumisriski ei ole suurempi kuin heidän jokapäiväisessä elämässään. Siinä harvinaisessa tapauksessa, että osallistuja loukkaantuu tämän tutkimuksen aikana, hänelle myönnetään tapaturmavakuutus kaikille Innsbruckin yliopiston opiskelijoille. Lisäksi kaikki osallistujat hyötyvät osallistumisesta nykyiseen tutkimukseen, koska FIFA11+ NMT-ohjelma, joka on osa harjoittelua molemmissa harjoitusryhmissä, on osoitettu vähentävän tehokkaasti urheiluvamman riskiä. Kaiken kaikkiaan tämän tutkimuksen hyödyt ovat riskejä suuremmat.