ランニングのバイオメカニクスに対する疲労と Biofreeze® の影響
遅発性筋肉痛 (DOMS) は、軽微な損傷を引き起こすのに十分な強度または長時間の運動またはその他の活動による骨格筋の激しい使用によって発生する筋肉痛として識別できます (Cheung et al., 2003)。 DOMS は通常、活動の 24 時間後に症状を示し始め、活動の 48 ~ 72 時間後に最も強くなり、通常のケースでは 5 ~ 10 日間続くこともあります (Cheung et al., 2003; Dutto and Braun 2004)。 典型的なそれほど深刻でないケースでも、個人が適切な運動力学を変更する原因となる可能性があります。この力学の変化は、関与または代償する骨格筋組織、および関連する関節および骨格構造のさらなる損傷につながる可能性があります. DOMS 関連の筋肉痛は、機能障害や運動力学の変化につながる可能性があり、さらなる怪我や痛みの原因となるリスクが高くなる可能性があります。 体は、最初の原因での痛みを軽減するのに役立つかもしれないが、別の痛みの原因につながるか、別の関節で怪我をする危険性があるかもしれない何らかの形の代償(歩くときの足を引きずるなど)を採用することによって、最初の痛みの原因を回避しようとすることによってこれを行います。手足。 DOMS は、初心者から上級者まで多くのランナーに共通の不満であり、ランニング中の力の増加により、歩行中の代償パターンが誇張され、代償構造にさらに大きな影響を与え、怪我のリスクをさらに高める可能性があります。 局所鎮痛剤である Biofreeze® は、遅発性筋肉痛を経験している筋肉に適用されると、影響を受けた構造から脳への痛みの信号を遮断するために使用されます。 DOMS からの痛みの信号を遮断することで、個人は自然な運動力学を回復できるはずです。
この研究の目的は、Biofreeze® と遅発性筋肉痛との相互作用と、それが運動力学と筋肉機能にどのように影響するかを評価することです。
仮説: 遅発性筋肉痛 (DOMS) を経験している筋肉に局所鎮痛剤 (Biofreeze®) を適用すると、力の生成が増加し、ランニングの生体力学が DOMS 前の値に戻ります。
調査の概要
詳細な説明
遅発性筋肉痛 (DOMS) は、初心者から上級者まで、多くのランナーに共通する不満です。 DOMS は、股関節の屈筋と伸筋、膝の屈筋と伸筋、および足関節底屈筋を含むがこれらに限定されない、移動の主な可動子に影響を与える可能性があります。 DOMS を装着して走ると、股関節、膝、足首の力学が影響を受ける可能性があり、影響を受ける筋肉組織のさらなる損傷を防止したり、痛みを軽減したりするために、保護的な代償を引き起こす可能性があります。 一般的な発生の 1 つは、長時間のランニング後の膝伸筋における DOMS です。 膝伸筋に発生する DOMS は、矢状膝関節の生体力学に大きな影響を与える可能性があります (Dutto and Braun 2004; Paquette et al., 2017)。 より具体的には、膝の力学におけるこれらの変化は、最初のスタンスで膝の硬直を増加させ、垂直方向の脚の硬直を増加させる可能性があります. この膝の硬さの変化は、潜在的に膝伸筋の伸展に対する保護的補償メカニズムとして機能します (Paschalis et al., 2007; Tsatalas et al., 2010)。 (DOMS または疲労の結果として) ランニング メカニクスを変更すると、ランニング関連の怪我のリスクが高まる可能性があります。
実行中のバイオメカニクスに対する筋肉痛の影響を軽減または緩和する 1 つの潜在的な方法は、局所鎮痛剤によるものです (Ellis et al., 2005)。 Biofreeze® などの局所鎮痛剤は、信号を脳に送信し、信号を筋肉に中継して筋肉を保護する痛みの受容体に付着することによって作用し、収縮した位置にとどまり、力の生成と実行中の生体力学の両方に影響を与えます (Johar et al.ら、2012)。 この信号をブロックすることで、個人は筋肉痛を緩和し、筋肉機能と関節力学をDOMS前のレベルに戻すことができます. ただし、ランニングの生体力学に対する筋肉痛と局所鎮痛薬の相互作用の影響は不明のままです。 DOMS に関連する筋肉痛の軽減は、ランニングのパフォーマンスの向上、または少なくとも DOMS に対処する日常生活の快適さにつながる可能性があります。 今日まで、実行中のバイオメカニクスに対する局所鎮痛薬で処理された DOMS の相互作用効果に関する研究はほとんどありません。
実験プロトコル
被験者:17〜40歳の20人の被験者が研究のために募集されます。 参加者はレクリエーション ランナーと見なされます (17 歳以上、週に 20 km を走っており、最近または現在の怪我がないこと)。 書面によるインフォームド コンセントは、すべての被験者から取得されます。
実験手順: 実験手順の前に、参加者は短い習熟セッションを行い、モーション キャプチャ分析に必要な人体測定を行います。 次に、参加者は、通常のウォーキング/ランニング/ストレッチ ルーチンでウォームアップすることができます。 完了後、参加者はバイオメカニクス機器を装備します (下記参照)。 次に、参加者はトレッドミルで走ります。 各ランニング セッションは 5 ~ 10 分間続き、参加者は 2 つの異なる速度 (2 および 3 m/s) で走ります。速度依存。 両方の速度でセッションを実行した後、参加者は DOMS プロトコルを実行します (以下を参照)。 DOMS プロトコルの 48 時間後に、参加者はラボに戻り、上記とまったく同じ実行プロトコルを実行します。 次に、参加者は Biofreeze® (またはプラセボ) を適用され (以下を参照)、適用の 15 分後に、参加者は再び実行プロトコルを実行します (以下のタイムラインを参照)。
1日目:
- プロトコルとラボエリアの理解
- 人体測定
- キネマティック解析の実行 - BASELINE (EMG およびモーション キャプチャ)
- DOMS プロトコル (トレッドミルの実行を拒否) 2 日目: (DOMS プロトコルの 48 時間後)
- DOMS(圧迫痛閾値 - 付録、主観的分析を参照)の測定
- DOMS によるランニング キネマティック解析
- Biofreeze アプリケーション / コントロール (プラセボ) アプリケーション
- 運動学的解析を実行する介入
- 両方のセッションでの EMG とモーション キャプチャ
痛みを誘発する DOMS プロトコル: DOMS プロトコルは、プロトコルを実行している 30 分間の衰退トレッドミルを実行する参加者で構成されます。 参加者は、最初に 0% の勾配でゆっくりと歩くペースで 5 分間ウォームアップします。 参加者がトレッドミルに慣れ、準備が整うと、トレッドミルは -10% のグレード (低下) に設定され、参加者は予測される最大心拍数 (PHRM) の 85% まで動作します。 85% PHRM が達成されると、30 分のタイマーが開始され、参加者は、参加者側に残るスポッターによるモニタリングで、そのレベルの強度を維持することを目指します。 参加者は、トレッドミルに乗っているときは常にトレッドミルの安全キーにクリップで留められます。
運動学: 3 次元の下半身の運動学は、10 台のカメラ Vicon モーション キャプチャ システム (Vicon、オックスフォード、英国) を使用して追跡されます。 個々のマーカーは、内側および外側のくるぶし、足(かかと、遠位中足骨)、膝の内側および外側顆、股関節の大転子、骨盤(上前腸骨棘、上後腸骨棘)、および胴体 (剣状突起、胸骨上ノッチ、T10 椎骨、C7 椎骨、および位置識別のための中位下肩甲骨ランドマーク)。 さらに、軽量の反射マーカーで構成されるカスタム成形された剛体が、足の背面、横方向のすねの中央、横方向の太ももの中央、および骨盤の後方 (仙腸骨領域) に固定されます。 剛体は、実験的テスト中にセグメントの動きを追跡するために使用されます。 静的キャリブレーションは、剛体と解剖学的ランドマーク上のキャリブレーション マーカーとの間の関係を決定し、続いて関節中心とセグメント座標系を決定します。 マーカーは、個々の場所に応じて、ベルクロ ナイロン ストラップ、医療用テープ、または両面テープのいずれかで取り付けられます。
筋電図検査 (EMG): 表面筋電図検査 (SEMG) を使用して筋肉活動を記録し、電極を配置する前に、表面を剃ったりアルコールで皮膚を洗浄するなどの標準的な準備を行います (SOP 07 - 表面筋電図)。 調査員は、記録サイトの品質を向上させるために、電極を配置する前に、以下の指定された場所でローカライズされたシェービングを必要とします。 使い捨ての使い捨てカミソリが使用され、出血やカミソリ負けが発生した場合は、プロトコルを続行するのではなく、これが優先されます。 SEMG は 8 つの下肢の筋肉 (両側) から記録されます。 選択された筋肉群には以下が含まれます:
- 膝伸筋:内側広筋、外側広筋、大腿直筋、中間広筋
- 膝屈筋:大腿二頭筋、半膜様筋、半腱様筋
- 足関節底屈筋:外側腓腹筋
シェービングとアルコールでのスクラブを含む電極の準備に続いて、使い捨てのバイポーラ Ag-AgCl 表面電極 (MediTrace 130、Kendall、マンスフィールド、マサチューセッツ州、米国) を各筋腹の上に配置し、電極間の中心と中心を合わせて筋繊維の向きに合わせます。 2.5cmの距離。 EMG はバンドパス フィルター処理され (10 ~ 1000 Hz)、差動増幅されます (60 Hz で CMRR > 115 dB、入力インピーダンス -10 GQ、モデル AMT-8、Bortec Biomedical Ltd.、カルガリー、AB、カナダ)。
準備の後、参加者は一連の最大随意収縮を実行して、EMG 信号を正常化します。 参加者は、等尺性の最大膝屈曲および伸展収縮を実行して、EMG 信号を正規化します。 すべての EMG データは、2048 Hz のレートでデジタル記録されます。
圧痛閾値:圧痛閾値は、筋肉の圧痛を評価するために使用され、痛みを引き起こす最小の圧力として定義されます。 圧痛閾値が高いほど、筋肉の圧痛が少ないことを示します。 圧痛閾値は、他のテストの前に、各運動セッションの開始時に各参加者の右大腿四頭筋について測定されます。 参加者は、プレッシャーではなく痛みを感じた瞬間に「はい」と言うように指示されます。 参加者がリラックスした立位で、研究者は痛覚計のプローブを腸骨稜と膝蓋骨の上縁の中間にある右大腿四頭筋の正中線に配置します。 治験責任医師は、参加者が痛みを示すまで、50 ~ 60kPa s-1 の一定速度で徐々に力を加えます。 測定間隔が 30 秒の 3 回の試行を、1.0 cm2 の刺激領域を備えた痛覚計 (Lafayette Instrument Company、Manual Muscle Tester、Model 01163、Lafayette、インディアナ州、米国) で測定し、データをキログラム/単位で記録します。 cm2 をキロパスカルに換算すると (1kg/cm2=98.1 kPa)。 3回の試行の平均が分析に使用されます。
知覚された痛み (主観的な痛みの分析): 筋肉痛も BS-11 数値評価尺度 (NRS) を使用して測定されます。 NRS は、参加者が経験した筋肉痛に関連して、痛みの量を表現できるようにします。 NRS は 0 ~ 10 の範囲の 11 段階の尺度であり、0 は「まったく筋肉痛がない」と定義され、10 は「これまでに感じた中で最悪の筋肉痛」と定義されます。
知覚される運動の割合: 知覚される運動の割合を測定するための単純化された尺度が使用されます (1 から 10、1 は最小の努力、10 は数秒間だけ持続できる最大の努力です)。 これは、調査のすべての実行部分 (ベースライン、DOMS、バイオフリーズ/コントロール) で収集され、平均化されます。
Biofreeze® (またはプラセボ) 塗布: 大腿四頭筋に局所クリームを塗布します。 Biofreeze の場合、局所鎮痛剤 8ml が大腿四頭筋の筋肉腹に塗布されます。 塗布方法には、実質的な力、圧力、またはこすりが含まれないため、反射活性化は期待されません。 この Biofreeze® の投与量は、大腿四頭筋の平均皮膚表面積が約 1600cm2 であるという推定と、200cm あたり 1ml の Biofreeze® の推奨投与量に基づいています。 プラセボクリームでも同じプロセスが起こります。 研究者は、Biofreeze® またはプラセボのいずれかを適用することができません。 グループは、コントロールまたは実験条件のいずれかにランダム化されます。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Ontario
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St. Catharines、Ontario、カナダ、L2S 3A1
- Applied Health Sciences
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
包含基準:
- 年齢制限
- 週平均 20 キロのランニング
除外基準:
- 走る能力に影響を与える最近または現在のけががない
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:BASIC_SCIENCE
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:平行
- マスキング:ダブル
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的:実験的
参加者は局所鎮痛剤のバイオフリーズを受け取ります。
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下肢の筋肉疲労を誘発する手順に続いて、局所クリームが大腿四頭筋に塗布されます。
クリームは、局所鎮痛剤(Biofreeze)またはプラセボクリームのいずれかになります.
運動のキネマティクスとキネティクスの評価は、グループごとに評価されます。
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PLACEBO_COMPARATOR:プラセボ
参加者はプラセボクリームを受け取ります。
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下肢の筋肉疲労を誘発する手順に続いて、局所クリームが大腿四頭筋に塗布されます。
クリームは、局所鎮痛剤(Biofreeze)またはプラセボクリームのいずれかになります.
運動のキネマティクスとキネティクスの評価は、グループごとに評価されます。
プラセボ クリームは、実験者と研究参加者の両方に対して盲検化されます。
見た目も匂いも同じで、同じパッケージに入っています。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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関節角度(度)
時間枠:6ヵ月
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体幹と下肢のデジタル化されたランドマークを使用して、モデル化された各セグメントの解剖学的参照フレームを作成します。
デジタル化されたランドマークの 3 次元座標は、セグメントに固定された剛体との固定された空間関係を使用して継続的に監視されます。
すべてのキネマティック データは、デジタル バタワース フィルターを使用して 6 Hz のレートでフィルター処理されます。
デジタル化されたランドマークから派生した解剖学的参照フレームを使用して、選択したタスク全体で関節角度を度単位で決定します。
股関節、膝、足首の関節角度データを測定します。
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6ヵ月
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関節速度 (度/秒)
時間枠:6ヵ月
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体幹と下肢のデジタル化されたランドマークを使用して、モデル化された各セグメントの解剖学的参照フレームを作成します。
デジタル化されたランドマークの 3 次元座標は、セグメントに固定された剛体との固定された空間関係を使用して継続的に監視されます。
すべてのキネマティック データは、デジタル バタワース フィルターを使用して 6 Hz のレートでフィルター処理されます。
デジタル化されたランドマークから導出された解剖学的参照フレームを使用して関節角度を決定し、度/秒単位の速度を導出します。
股関節、膝、足首の関節速度データが測定されます。
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6ヵ月
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関節加速度 (度/秒^2)
時間枠:6ヵ月
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体幹と下肢のデジタル化されたランドマークを使用して、モデル化された各セグメントの解剖学的参照フレームを作成します。
デジタル化されたランドマークの 3 次元座標は、セグメントに固定された剛体との固定された空間関係を使用して継続的に監視されます。
すべてのキネマティック データは、デジタル バタワース フィルターを使用して 6 Hz のレートでフィルター処理されます。
関節加速度は、選択したタスク全体の関節速度から導き出されます。
股関節、膝、足首の関節加速度データが測定されます。
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6ヵ月
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一時的な措置(歩幅)
時間枠:6ヵ月
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モーション キャプチャ データは、ランニング ストライドのフェーズを決定するために使用されます (つまり、
ヒールストライク、トーオフ、スイングなど)。
このデータは、歩幅を決定するために使用されます。
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6ヵ月
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一時的な測定 (変動性)
時間枠:6ヵ月
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運動の反復中のストライド測定値の変動性は、標準偏差として測定されます。
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6ヵ月
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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筋肉活動(平均)
時間枠:6ヵ月
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平均筋肉活動 (表面筋電図) は、すべてのセッション中のすべての筋肉について評価されます。
アクティビティは、ランニング モーションの特定の段階で評価されます。
生信号は全波整流されます。デジタル ローパス フィルター処理 (3 Hz カットオフ、2 次、シングル パス バターワース フィルター処理) が行われ、以前に収集された最大随意収縮に正規化されます。
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6ヵ月
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筋肉活動(最大)
時間枠:6ヵ月
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最大筋活動 (表面筋電図検査) は、すべてのセッションですべての筋肉について評価されます。
アクティビティは、ランニング モーションの特定の段階で評価されます。
生信号は全波整流されます。デジタル ローパス フィルター処理 (3 Hz カットオフ、2 次、シングル パス バターワース フィルター処理) が行われ、以前に収集された最大随意収縮に正規化されます。
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6ヵ月
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協力者と研究者
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捜査官
- 主任研究者:Mike Holmes, PhD、Brock University
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Dutto DJ, Braun WA. DOMS-associated changes in ankle and knee joint dynamics during running. Med Sci Sports Exerc. 2004 Apr;36(4):560-6. doi: 10.1249/01.mss.0000121957.83226.cc.
- Paquette MR, Peel SA, Schilling BK, Melcher DA, Bloomer RJ. Soreness-related changes in three-dimensional running biomechanics following eccentric knee extensor exercise. Eur J Sport Sci. 2017 Jun;17(5):546-554. doi: 10.1080/17461391.2017.1290140. Epub 2017 Feb 22.
- Paschalis V, Giakas G, Baltzopoulos V, Jamurtas AZ, Theoharis V, Kotzamanidis C, Koutedakis Y. The effects of muscle damage following eccentric exercise on gait biomechanics. Gait Posture. 2007 Feb;25(2):236-42. doi: 10.1016/j.gaitpost.2006.04.002. Epub 2006 May 22.
- Tsatalas T, Giakas G, Spyropoulos G, Paschalis V, Nikolaidis MG, Tsaopoulos DE, Theodorou AA, Jamurtas AZ, Koutedakis Y. The effects of muscle damage on walking biomechanics are speed-dependent. Eur J Appl Physiol. 2010 Nov;110(5):977-88. doi: 10.1007/s00421-010-1589-1. Epub 2010 Jul 29.
- Ellis C, Himbert A, Thompson AW, Mincer A, & Lake DA. The Effect Of Biofreeze On Delayed Onset Muscle Soreness. Journal of Orthopaedic & Sports Physical, 35(1): A34, 2005.
- Johar P, Grover V, Topp R, Behm DG. A comparison of topical menthol to ice on pain, evoked tetanic and voluntary force during delayed onset muscle soreness. Int J Sports Phys Ther. 2012 Jun;7(3):314-22.
- Cheung K, Hume P, Maxwell L. Delayed onset muscle soreness : treatment strategies and performance factors. Sports Med. 2003;33(2):145-64. doi: 10.2165/00007256-200333020-00005.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
追加の関連 MeSH 用語
その他の研究ID番号
- BrockURun
個々の参加者データ (IPD) の計画
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医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
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