피로와 Biofreeze®가 달리기의 생체 역학에 미치는 영향

지연성 근육통(DOMS)은 초보자부터 전문가까지 많은 러너들이 공통적으로 호소하는 증상입니다. DOMS는 고관절 굴근 및 신근, 무릎 굴근 및 신근, 발목 발바닥 굴근을 포함하되 이에 국한되지 않는 운동의 주요 이동자에 영향을 줄 수 있습니다. DOMS로 달릴 때 엉덩이, 무릎 및 발목 역학이 영향을 받아 영향을 받는 근육계의 추가 손상 또는 통증을 방지하기 위해 보호 보상을 유발할 수 있습니다. 한 가지 일반적인 현상은 장시간 달리기 후 무릎 신근의 DOMS입니다. 무릎 신근에서 발생하는 DOMS는 시상 무릎 관절 생체역학에 큰 영향을 미칠 수 있습니다(Dutto and Braun 2004; Paquette et al., 2017). 보다 구체적으로 무릎 역학의 이러한 변화는 초기 자세에서 무릎 강성을 증가시켜 수직 다리 강성을 증가시킬 수 있습니다. 이러한 무릎 경직의 변화는 잠재적으로 무릎 신근의 연장에 대한 보호 보상 메커니즘 역할을 합니다(Paschalis et al., 2007; Tsatalas et al., 2010). 달리기 역학(DOMS 또는 피로의 결과)을 변경하면 잠재적으로 달리기 관련 부상의 위험이 증가할 수 있습니다.

달리기 생체 역학에 대한 근육통의 영향을 줄이거나 완화하는 한 가지 가능한 방법은 국소 진통제를 사용하는 것입니다(Ellis et al., 2005). Biofreeze®와 같은 국소 진통제는 신호를 뇌로 전송하고 신호를 다시 근육으로 전달하여 단축된 자세를 유지함으로써 근육을 보호하는 통증 수용체에 부착함으로써 작용하여 힘 생성과 달리기 생체역학 모두에 영향을 미칩니다(Johar et al. 외, 2012). 이 신호를 차단하면 개인이 근육통을 완화하고 근육 기능과 관절 역학을 DOMS 이전 수준으로 되돌릴 수 있습니다. 그러나 달리기의 생체 역학에 대한 근육 통증과 국소 진통제의 상호 작용 효과는 아직 알려지지 않았습니다. DOMS와 관련된 근육통의 감소는 달리기 성능을 향상시키거나 적어도 DOMS를 다룰 때 일상 생활에서 더 편안함을 줄 수 있습니다. 현재까지 국부 진통제로 치료된 DOMS가 생체 역학을 실행하는 상호 작용 효과에 대한 연구는 거의 없었습니다.

실험 프로토콜

피험자: 17-40세의 피험자 20명이 연구를 위해 모집됩니다. 참가자는 레크리에이션 주자로 간주됩니다(최소 17세, 최근 또는 현재 부상 없이 주당 20km 달리기). 서면 동의서는 모든 피험자로부터 얻을 것입니다.

실험 절차: 실험 절차 전에 참가자는 짧은 친숙화 세션을 거치고 모션 캡처 분석에 필요한 인체 측정을 ​​수행합니다. 다음으로, 참가자들은 일상적인 걷기/달리기/스트레칭 루틴으로 워밍업을 할 수 있습니다. 완료 후 참가자는 생체 역학 장비를 사용하게 됩니다(아래 참조). 다음으로 참가자들은 런닝머신에서 뛰게 됩니다. 각 달리기 세션은 5~10분 동안 지속되며 참가자는 두 가지 다른 속도(2 및 3m/s)로 달리게 됩니다. 속도 의존적. 두 가지 속도로 실행 중인 세션에 이어 참가자는 DOMS 프로토콜을 수행합니다(아래 참조). DOMS 프로토콜 이후 48시간이 지나면 참가자는 위에서 설명한 것과 정확히 동일한 실행 프로토콜을 위해 실험실로 돌아갑니다. 다음으로 참가자는 Biofreeze®(또는 위약)를 적용하고(아래 참조) 적용 후 15분 후에 참가자는 실행 프로토콜을 다시 수행합니다(아래 타임라인 참조).

1일차:

• 프로토콜 및 실험실 영역에 대한 숙지
• 인체 측정
• 운동학 분석 실행 - BASELINE(EMG 및 모션 캡처)
• DOMS 프로토콜(디클라인 러닝머신 달리기) 2일차: (DOMS 프로토콜 이후 48시간)
• DOMS 측정(Pressure Pain Threshold - 부록, 주관적 분석 참조)
• DOMS 유도 운동학 해석
• 바이오프리즈 적용 / 대조군(플라시보) 적용
• 기구학 분석을 실행하는 개입
• 두 세션 모두에서 EMG 및 모션 캡처

통증 유발을 위한 DOMS 프로토콜: DOMS 프로토콜은 30분 감소 트레드밀 달리기 프로토콜을 수행하는 참가자로 구성됩니다. 참가자는 먼저 0% 등급에서 쉬운 걷기 속도로 5분 동안 워밍업합니다. 참가자가 러닝머신에 익숙해지고 준비되면 러닝머신은 -10% 등급(감소)으로 설정되고 참가자는 최대 예상 심박수(PHRM)의 85%까지 운동하게 됩니다. PHRM이 85%에 도달하면 30분 타이머가 시작되고 참가자는 참가자 옆에 남아 있는 스포터의 모니터링을 통해 강도 수준을 유지하는 것을 목표로 합니다. 참가자는 러닝머신에 있을 때 항상 러닝머신의 안전 키에 고정됩니다.

운동학: 3차원 하체 운동학은 10대의 카메라 Vicon 모션 캡처 시스템(Vicon, Oxford, UK)을 사용하여 추적됩니다. 개별 마커는 내측 및 외측 복사뼈, 발(발뒤꿈치, 원위 중족골), 무릎의 내측 및 외측 과두, 고관절의 대전자, 골반(전상장골극, 후상장골극), 및 몸통(xiphoid process, suprasternal notch, T10 vertebrae, C7 vertebrae 및 위치 식별을 위한 media-inferior scapular 경계표). 또한 경량 반사 마커로 구성된 맞춤형 강체는 발의 등쪽 표면, 측면 정강이 중간, 측면 허벅지 중간 및 골반 후면(천골-장골 영역)에 고정됩니다. 강체는 실험 테스트 중에 세그먼트 이동을 추적하는 데 사용됩니다. 정적 캘리브레이션은 해부학적 랜드마크에 대한 강체와 캘리브레이션 마커 사이의 관계를 결정하고, 이어서 관절 중심과 세그먼트 좌표계를 결정합니다. 마커는 각 위치에 따라 벨크로 나일론 스트랩, 의료용 테이프 또는 양면 테이프로 부착됩니다.

근전도(EMG): 표면 근전도(SEMG)를 사용하여 근육 활동을 기록하고 전극을 배치하기 전에 표면 면도 및 알코올로 피부 세척을 포함한 표준 준비를 수행합니다(SOP 07 - 표면 EMG). 조사관은 기록 사이트의 품질을 개선하기 위해 전극을 배치하기 전에 아래 지정된 위치에 국부적인 면도를 요구할 것입니다. 일회용 면도기를 사용하고 출혈이나 면도칼 화상이 발생하면 프로토콜을 계속하기보다 우선 순위가 됩니다. SEMG는 8개의 하지 근육(양쪽)에서 기록됩니다. 선택한 근육 그룹에는 다음이 포함됩니다.

1. 무릎 신전근: 내측광근, 외측광근, 대퇴직근, 중간광근
2. 무릎 굴근: 대퇴이두근, 반막양근, 반건양근
3. 발목 저측굴근: 외측비복근

알코올로 면도 및 문질러 닦는 것을 포함하는 전극 준비 후, 일회용 양극성 Ag-AgCl 표면 전극(MediTrace 130, Kendall, Mansfield, MA, USA)을 전극간 중앙 대 중앙으로 근육 섬유 방향으로 정렬된 각 근육 배 위에 배치합니다. 2.5cm의 거리. EMG는 대역 통과 필터링(10-1000Hz)되고 차등 증폭됩니다(60Hz에서 CMRR > 115dB; 입력 임피던스 -10GQ; 모델 AMT-8, Bortec Biomedical Ltd., Calgary, AB, Canada).

준비 후 참가자는 EMG 신호를 정상화하기 위해 일련의 최대 자발적 수축을 수행합니다. 참가자는 EMG 신호를 정상화하기 위해 아이소메트릭 최대 무릎 굴곡 및 확장 수축을 수행합니다. 모든 EMG 데이터는 2048Hz의 속도로 디지털 방식으로 기록됩니다.

욕창 역치: 욕창 역치는 근육 압통을 평가하는 데 사용되며 통증을 유발하는 최소한의 압력으로 정의됩니다. 압력 통증 역치가 높을수록 근육 압통이 적음을 나타냅니다. 압박 통증 역치는 다른 테스트에 앞서 각 운동 세션 시작 시 각 참가자의 오른쪽 대퇴사두근에 대해 측정됩니다. 참가자들은 압력보다는 통증을 느끼는 순간 "예"라고 말하도록 지시를 받습니다. 참가자가 편안하게 서 있는 상태에서 조사자는 장골능과 슬개골의 위쪽 경계 사이 중간에 있는 오른쪽 대퇴사두근의 정중선에 알고리즘 프로브를 배치합니다. 조사자는 참가자가 통증을 나타낼 때까지 50-60kPa·s-1의 일정한 속도로 점차 힘을 가합니다. 측정 사이에 30초 간격을 둔 3회 시도는 1.0cm2 자극 면적을 가진 algometer(Lafayette Instrument Company, Manual Muscle Tester, Model 01163, Lafayette, Indiana, USA.)로 측정하고 데이터는 킬로그램/단위로 기록합니다. cm2(킬로파스칼로 변환)(1kg/cm2=98.1 kPa). 세 번의 시도의 평균이 분석에 사용됩니다.

인지된 통증(주관적 통증 분석): 근육통도 BS-11 수치 등급 척도(NRS)를 사용하여 측정됩니다. NRS는 참가자들이 경험한 근육통과 관련하여 통증의 정도를 표현할 수 있도록 합니다. NRS는 0-10 범위의 11점 척도이며, 0은 "전혀 근육통이 없음"으로 정의되고 10은 "가장 심한 근육통"으로 정의됩니다.

인지된 노력의 비율: 인지된 노력의 비율을 측정하기 위한 단순화된 척도가 사용됩니다(1-10, 1은 최소한의 노력이고 10은 단 몇 초 동안 지속되는 최대 노력임). 이것은 연구의 모든 실행 부분 동안 수집되고 평균화됩니다(기준선, DOMS, Biofreeze/대조군).

Biofreeze®(또는 위약) 적용: 국소 크림을 대퇴사두근에 바릅니다. Biofreeze의 경우 8ml의 국소 진통제가 대퇴사두근의 근육 배 위에 도포됩니다. 적용 방식은 실질적인 힘, 압력 또는 마찰을 포함하지 않으므로 반사 활성화가 예상되지 않습니다. 이 Biofreeze® 투여량은 대퇴사두근의 평균 피부 표면적이 약 1600cm2라는 추정치와 200cm당 1ml의 Biofreeze® 권장 투여량을 기반으로 합니다. 위약 크림에 대해서도 동일한 과정이 발생합니다. 연구원들은 Biofreeze® 또는 위약의 적용에 눈이 멀 것입니다. 그룹은 대조군 또는 실험 조건으로 무작위 배정됩니다.