Convalida di un Digital Twin che esegue l'allenamento della forza

Ipotesi: si ipotizza che la modellazione muscoloscheletrica avanzata specifica per soggetto in combinazione con la tecnologia di monitoraggio mobile incorporata nell'iPhone e nell'Apple Watch consenta una previsione accurata dei cambiamenti nella forza muscolare e nelle dimensioni dei muscoli degli arti inferiori dopo un intervento di allenamento della forza di 8 settimane dei principali gruppi muscolo-tendinei associati alla stabilità dell'articolazione del ginocchio.

Obiettivo primario: Previsione dei cambiamenti nella forza muscolare degli arti inferiori dovuti a diversi volumi di allenamento della forza mediante la modellazione computazionale avanzata, l'analisi biomeccanica e la tecnologia di monitoraggio mobile. Di particolare interesse è la previsione dell'1RM e la previsione del rapporto tra i muscoli posteriori della coscia e la forza del quadricipite (rapporto H:Q) rispetto ai test di forza isocinetica come gold standard. La ricerca ha chiaramente dimostrato che la quantificazione dell'1RM è di fondamentale importanza quando si tratta di progettare programmi di allenamento di resistenza sicuri ed efficienti.

Obiettivo Secondario: Valutazione delle variazioni della massa muscolare degli arti inferiori dovute a diversi volumi di allenamento della forza utilizzando la tecnica HMF. Di particolare interesse è la previsione del volume muscolare utilizzando la tecnica HMF rispetto ai dati della risonanza magnetica come gold standard, nonché la previsione dell'adattamento nei muscoli posteriori della coscia e del quadricipite CSA a causa dell'intervento di allenamento della forza utilizzando HMF rispetto ai dati degli ultrasuoni, rispettivamente.

I principali fattori di riferimento che probabilmente influenzeranno gli endpoint primari e secondari sono l'esperienza di allenamento della forza e il genere. La dimensione del campione e il gruppo di popolazione sono specificati per consentire l'analisi delle differenze specifiche di genere sui risultati dello studio. Pertanto, i criteri di inclusione/esclusione e il protocollo di studio, incluso un questionario relativo alla formazione, sono definiti per ridurre al minimo la distorsione dell'esperienza di formazione.

Disegno del progetto Questo progetto in scienza dello sport è concepito come uno studio qualitativo di conferma nella ricerca applicata che coinvolge partecipanti sani. La logica di questo progetto è prevedere i cambiamenti nella forza muscolare e nelle dimensioni muscolari dovuti all'allenamento della forza utilizzando la modellazione computazionale e la tecnologia di monitoraggio mobile. In particolare, i ricercatori avanzeranno nuovi approcci nella modellazione anatomica specifica per soggetto e nel monitoraggio mobile, che sono stati precedentemente testati nell'ambito della ricerca e che ora vengono applicati a uno studio di intervento su volontari sani per prevedere gli adattamenti nella forza muscolare e nel muscolo dimensioni in relazione al volume di allenamento della forza.

Disegno dello studio: le specifiche dell'intervento di allenamento della forza sono attentamente progettate sulla base dello stato attuale della ricerca nel campo e in linea con le raccomandazioni sull'allenamento della forza nella salute muscoloscheletrica, nel fitness e nella riabilitazione. In particolare, i ricercatori condurranno un programma di intervento di allenamento della forza di 8 settimane dei principali gruppi muscolo-tendinei associati alla stabilità dell'articolazione del ginocchio (muscoli posteriori della coscia, quadricipiti e tricipiti surae), con il gruppo di studio (n = 36, con 18F e 18M) essere assegnati in modo casuale a diversi livelli di volume di allenamento (Gruppo n. 1: nessun allenamento, Gruppo n. 2: 1 allenamento a settimana, Gruppo n. 3: 3 allenamenti a settimana) con lo stesso numero di soggetti e distribuzione di genere in ciascun gruppo. Ogni partecipante eseguirà l'allenamento della forza in modo autonomo nel contesto specifico dell'allenamento prescelto. Linee guida chiare per il riscaldamento, il tipo e lo svolgimento degli esercizi saranno fornite a tutti i partecipanti. Gli esercizi di forza sono esercizi standard per rafforzare l'estensione e la flessione del ginocchio: squat, leg press, estensioni della schiena, sollevamenti del tallone ed esercizi per articolazioni singole.

Parametri di studio: I parametri antropometrici includono altezza corporea, peso corporeo, circonferenze segmentali, somatotipo, forma del corpo, CSA muscolare e volume muscolare degli arti inferiori. I parametri antropometrici saranno valutati mediante adattamento HMF in combinazione con i dati della scansione corporea 3D e le misurazioni antropometriche secondo gli standard ISAK. I cambiamenti nel CSA dei muscoli posteriori della coscia e del quadricipite saranno confrontati tra HMF e i dati degli ultrasuoni prima e dopo l'intervento di allenamento della forza. I parametri specifici per la forza e l'allenamento includono movimento articolare, accelerazione articolare, momenti articolari totali, numero di ripetizioni, 1RM e rapporto H:Q. I parametri specifici della forza e dell'allenamento saranno valutati mediante analisi biomeccaniche utilizzando i dati dell'acquisizione del movimento ottico e dell'app iOS Strength Control e confrontati con i dati dei test di forza isocinetica come gold standard. Inoltre, i dati della risonanza magnetica degli arti inferiori saranno acquisiti in un sottogruppo di 12 partecipanti (6F, 6M).

PROGETTO POPOLAZIONE E PROCEDURE DI STUDIO

Popolazione del progetto: la popolazione del progetto è costituita da soggetti adulti sani che partecipano tutti al proprio programma di allenamento della forza su base settimanale regolare. L'obiettivo principale è prevedere i cambiamenti nella forza muscolare (ad es. parametri di esito primari: 1RM e rapporto H:Q) a seguito di diversi volumi di allenamento dei principali gruppi muscolari associati alla stabilità dell'articolazione del ginocchio. È stata condotta un'analisi di potenza utilizzando statistikguru.de per valutare la dimensione del campione richiesta per il parametro di esito primario, 1RM. Sulla base dell'analisi della potenza, i ricercatori mirano a un totale di n=36 set di dati completi (n=12 per gruppo di studio dell'intervento di allenamento della forza), con un sottogruppo di n=12 partecipanti in aggiunta programmato per la risonanza magnetica della parte inferiore arti al basale.

La valutazione basata sulla risonanza magnetica del volume muscolare per la convalida della tecnica HMF viene analizzata indipendentemente dall'intervento di allenamento della forza. Pertanto, l'accuratezza della tecnica HMF dipende dal modello muscoloscheletrico generico iniziale utilizzato per l'adattamento del modello, nonché dalla superficie cutanea specifica del soggetto e dai dati antropometrici disponibili.

Tutti i partecipanti devono confermare la loro partecipazione volontaria con un consenso informato scritto prima di essere sottoposti a qualsiasi procedura di studio.