L'influence de l'entraînement neuromusculaire sur les stratégies de mouvement du corps entier et la mécanique du genou lors des tâches de changement de direction chez les étudiants en sciences du sport

Conception de l'étude et participants

Il s'agit d'un essai quasi-randomisé pour étudier les effets des effets de deux interventions d'entraînement neuromusculaire (entraînement de sprint multidirectionnel vs linéaire) sur les stratégies de mouvement COD chez les étudiants en sciences du sport et en parallèle pour développer un cadre méthodologique pour les évaluations de mouvement COD sur le terrain. Cet essai sera enregistré auprès de ClinicalTrials.gov après approbation éthique. Une estimation a priori de la taille de l'échantillon a été réalisée sur la base d'un précédent essai contrôlé non randomisé rapportant un effet bénéfique important d'une modification de la technique COD de 6 semaines sur le score d'évaluation du mouvement de coupe (CMAS), un outil de dépistage qualitatif pour quantifier les effets biomécaniques et déficits neuromusculaires pendant les tâches COD [interaction groupe x temps significative, f2 de Cohen = 0,63 (jambe droite) - 1,00 (jambe gauche)]. Avec un niveau de signification a priori d'alpha = 0,05 et une puissance souhaitée de 0,8, la taille d'échantillon minimale requise a été estimée dans G*Power v3.1.9.7 à seulement N = 8 (n = 4 dans chaque groupe de formation). Une préoccupation avec cette étude précédente est, cependant, que les évaluateurs CMAS n'étaient pas aveuglés à l'attribution des groupes, ce qui entraînait un biais systématique potentiel et une taille d'effet surestimée. Une deuxième préoccupation est que la CMAS, qui combine de multiples déficits biomécaniques et neuromusculaires (par ex. valgus du genou, flexion latérale du tronc, rotation interne de la hanche) en un score global peut montrer un effet plus important par rapport à l'analyse de variables biomécaniques uniques (par ex. moment d'abduction du genou) comme dans l'étude actuelle. Sur la base de ces considérations, la taille d'échantillon requise de N = 40 étudiants en sciences du sport (n = 20 pour le MD et le LS) a été sélectionnée. Avec un taux d'abandon attendu de 25 %, cet échantillon d'au moins N = 30 participants permettra de détecter des effets d'interaction modérés à forts (f2 de Cohen > 0,3) avec une puissance d'au moins 0,8.

protocole experimental

Tous les participants prendront part à une première session de familiarisation (WN 40) pour pratiquer l'exécution de la tâche COD et recevoir des informations sur le contenu et les objectifs de l'intervention de formation. Les tests de base (WN 40-41), les tests de suivi (WN 49-50) et les tests de rétention (WN2-4, 2022) seront effectués dans le laboratoire Pulverturm de l'ISW Innsbruck et suivront le même protocole de test. Les participants seront équipés de 47 marqueurs rétroréfléchissants pour l'analyse de mouvement 3D (modèle PlugIn Gait étendu du corps entier, 10 caméras, 200 Hz) et de 14 capteurs pour les mesures combinées d'électromyographie de surface (sEMG, 2000 Hz) et de données de segment inertiel (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA) de la jambe droite. Ensuite, les participants seront invités à s'échauffer sur un vélo stationnaire pendant cinq minutes, suivi des premiers exercices de course à pied du programme FIFA11+. Les contractions volontaires maximales (CMV) seront obtenues pour la flexion plantaire/dorsiflexion de la cheville, la flexion/extension du genou, l'extension/flexion de la hanche et l'abduction de la hanche selon des tests manuels standardisés. La position et l'orientation de l'IMU par rapport à l'anatomie des participants seront déterminées sur la base d'images et de mouvements d'étalonnage pris avant le début des mesures. Après quatre essais pratiques réussis, les participants seront invités à effectuer 10 mouvements COD avec un angle de coupe de 45 degrés (COD45) et 10 mouvements COD avec un angle de coupe de 135 degrés (COD135) en plantant et en coupant toujours avec le pied droit sur un sol -plate-forme de force intégrée (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Suisse). La vitesse d'approche et de sortie pour chaque mouvement COD sera contrôlée à environ 4,5 m/s (COD45) et 4 m/s (COD135) tel que mesuré par des portes de chronométrage optiques placées dans les zones d'approche et de sortie (Witty, Microgate, Bolzano, Italie ). Des périodes de repos d'une minute entre les essais et de cinq minutes entre les blocs (COD45 vs COD135) éviteront l'accumulation de fatigue neuromusculaire.

L'analyse des données

En utilisant les trajectoires des marqueurs 3D et les données de force comme entrées (capture de mouvement optimale, OMC, modèle), la cinématique du corps entier, les moments articulaires 3D, les forces musculaires et la tension du LCA seront estimés à l'aide de la cinématique inverse et des procédures d'optimisation informées par l'EMG dans OpenSim ( v.4.2) combiné avec des simulations FE.

En utilisant uniquement les données du capteur inertiel comme entrées (capture de mouvement inertiel, IMC, modèle), la cinématique du corps entier, les moments articulaires 3D, les forces musculaires et la tension du LCA seront estimés à l'aide d'un algorithme de suivi IMU et de contrôle optimal combiné à des simulations FE. Cette dernière approche est nouvelle et est en cours de développement.

Le modèle d'activation musculaire de la jambe droite sera analysé plus en détail via une analyse de synergie musculaire [un modèle de synergie musculaire pour chaque point de temps de test (baseline, suivi 1, suivi 2] et quantifié en fonction de ses vecteurs de synergie musculaire et de sa synergie profils d'activation. Plus précisément, le nombre de muscles par vecteur de synergie et la forme des vecteurs de synergie musculaire serviront de variables dépendantes supplémentaires.

Statistiques

Objectifs 1 et 2 : Les effets de l'intervention de modification des techniques NMT et COD sur les variables de résultats liées à la cinématique, à la cinétique (modèle OMC) et à l'EMG seront testés selon une ANOVA à mesures répétées avec le facteur inter-sujets « groupe » (MD vs LS) et le facteur intra-sujet « point dans le temps » (ligne de base, suivi, rétention). L'hypothèse nulle H1 sera rejetée s'il existe un effet d'interaction significatif « groupe x moment » à un niveau de signification a priori de alpha = 0,05. Effets d'interaction, c'est-à-dire modification de l'effet, en raison du sexe des participants ou d'autres covariables potentielles (par ex. performances COD de base) seront explorées dans des ANOVA à mesures répétées à trois facteurs supplémentaires. Les tests post-hoc étudieront les changements dans les variables dépendantes entre les points dans le temps pour chaque groupe.

Objectif 3 : La validité du modèle IMC sera déterminée sur la base des limites d'accord de Bland et Altman pour estimer le biais systématique et l'erreur aléatoire des variables dépendantes basées sur le modèle IMC par rapport aux variables basées sur le modèle OMC. Le modèle IMC sera dit valide si les limites d'accord sont inférieures aux changements observés dans les variables correspondantes entre les tests de référence et de suivi dans le groupe d'intervention.

Considérations éthiques / analyse risques-avantages / informations sur les assurances

Tous les participants seront des étudiants en sciences du sport et rencontreront donc fréquemment les risques de blessures associés aux sports multidirectionnels. Par conséquent, le risque de blessure pour les participants à cette étude ne sera pas plus élevé que dans leur vie quotidienne. Dans les rares cas où un participant subit une blessure au cours de cette étude, il sera couvert par une assurance accident fournie à tous les étudiants de l'Université d'Innsbruck. De plus, tous les participants bénéficieront de leur participation à l'étude actuelle étant donné que le programme FIFA11+ NMT, qui fait partie de l'entraînement dans les deux groupes d'entraînement, s'est avéré efficace pour réduire le risque de blessure sportive. Dans l'ensemble, les avantages de cette étude l'emportent sur les risques.