Validatie van een Digital Twin die krachttraining uitvoert

Hypothese: Er wordt verondersteld dat geavanceerde onderwerpspecifieke musculoskeletale modellering in combinatie met mobiele monitoringtechnologie zoals ingebed in de iPhone en Apple Watch een nauwkeurige voorspelling mogelijk maken van veranderingen in spierkracht en spieromvang in de onderste ledematen na een 8 weken durende krachttraininginterventie van de belangrijkste spier-peesgroepen geassocieerd met stabiliteit van het kniegewricht.

Primaire doelstelling: Voorspelling van veranderingen in spierkracht in de onderste ledematen als gevolg van verschillende krachttrainingsvolumes door middel van geavanceerde computationele modellering, biomechanische analyse en mobiele monitoringtechnologie. Van bijzonder belang is de voorspelling van 1RM en de voorspelling van de verhouding tussen hamstrings en quadricepskracht (H:Q-ratio) vergeleken met isokinetische krachttests als gouden standaard. Onderzoek heeft duidelijk aangetoond dat de kwantificering van 1RM van fundamenteel belang is als het gaat om het ontwerpen van veilige en efficiënte weerstandstrainingsprogramma's.

Secundaire doelstelling: Beoordeling van veranderingen in spieromvang in de onderste ledematen als gevolg van verschillende krachttrainingsvolumes met behulp van de HMF-techniek. Van bijzonder belang is de voorspelling van spiervolume met behulp van de HMF-techniek vergeleken met gegevens van MRI als gouden standaard, evenals de voorspelling van aanpassing in hamstrings en quadriceps CSA als gevolg van de krachttrainingsinterventie met behulp van HMF versus gegevens van respectievelijk echografie.

De belangrijkste uitgangsfactoren die waarschijnlijk de primaire en secundaire eindpunten zullen beïnvloeden, zijn ervaring met krachttraining en geslacht. De steekproefomvang en de bevolkingsgroep zijn gespecificeerd om de analyse van geslachtsspecifieke verschillen in studieresultaten mogelijk te maken. Daarbij worden de inclusie-/uitsluitingscriteria en het studieprotocol, inclusief een opleidingsgerelateerde vragenlijst, gedefinieerd om de vertekening van de opleidingservaring te minimaliseren.

Projectopzet Dit project in de sportwetenschap is opgezet als een bevestigend kwalitatief onderzoek in toegepast onderzoek met gezonde deelnemers. De grondgedachte van dit project is om veranderingen in spierkracht en spieromvang als gevolg van krachttraining te voorspellen met behulp van computationele modellering en mobiele monitoringtechnologie. De onderzoekers zullen met name nieuwe benaderingen ontwikkelen op het gebied van onderwerpspecifieke anatomisch gebaseerde modellering en mobiele monitoring, die eerder zijn getest in de onderzoeksomgeving en nu worden toegepast op een interventiestudie bij gezonde vrijwilligers om aanpassingen in spierkracht en spierkracht te voorspellen. grootte in verhouding tot het krachttrainingsvolume.

Onderzoeksopzet: De details van de krachttrainingsinterventie zijn zorgvuldig ontworpen op basis van de huidige stand van het onderzoek in het veld en in overeenstemming met de aanbevelingen voor krachttraining op het gebied van musculoskeletale gezondheid, fitness en revalidatie. In het bijzonder zullen de onderzoekers een 8 weken durend interventieprogramma voor krachttraining uitvoeren van de belangrijkste spier-peesgroepen die verband houden met de stabiliteit van het kniegewricht (hamstrings, quadriceps en triceps surae), met de onderzoeksgroep (n=36, met 18F en 18M) willekeurig toegewezen aan verschillende niveaus van trainingsvolume (Groep #1: geen training, Groep #2: 1 training per week, Groep #3: 3 trainingen per week) met hetzelfde aantal proefpersonen en geslachtsverdeling in elke groep. Elke deelnemer voert de krachttraining zelfstandig uit in de door hem gekozen trainingsspecifieke setting. Duidelijke richtlijnen voor warming-up, type en uitvoering van oefeningen zullen aan alle deelnemers worden gegeven. De krachtoefeningen zijn standaardoefeningen voor het versterken van knie-extensie en -flexie: squats, leg press, back extensions, heel raises en single joint-oefeningen.

Onderzoeksparameters: Antropometrische parameters omvatten lichaamslengte, lichaamsgewicht, segmentomtrek, somatotype, lichaamsvorm, spier-CSA en spiervolume van de onderste ledematen. Antropometrische parameters worden beoordeeld door middel van HMF-fitting in combinatie met gegevens van 3D-lichaamsscanning en antropometrische metingen volgens ISAK-normen. Veranderingen in CSA van de hamstrings en quadriceps zullen worden vergeleken tussen HMF en gegevens van echografie voor en na krachttraining. Kracht- en trainingsspecifieke parameters omvatten gewrichtsbeweging, gewrichtsversnelling, totale gewrichtsmomenten, aantal herhalingen, 1RM en H:Q-ratio. Kracht- en trainingsspecifieke parameters zullen worden beoordeeld door middel van biomechanische analyse met behulp van gegevens van optische motion capture en de iOS Strength Control-app, en vergeleken met gegevens van isokinetische krachttests als gouden standaard. Daarnaast zullen gegevens van MRI van de onderste ledematen worden verkregen in een subgroep van 12 deelnemers (6F, 6M).

PROJECTBEVOLKING EN STUDIEPROCEDURES

Projectpopulatie: De projectpopulatie bestaat uit gezonde volwassen proefpersonen die allemaal wekelijks deelnemen aan hun eigen krachttrainingsprogramma. Het primaire doel is veranderingen in spierkracht te voorspellen (d.w.z. primaire uitkomstparameters: 1RM en H:Q-ratio) na verschillende trainingsvolumes van belangrijke spiergroepen geassocieerd met stabiliteit van het kniegewricht. Er is een poweranalyse uitgevoerd met behulp van statistikguru.de om de vereiste steekproefomvang voor de primaire uitkomstparameter, 1RM, te bepalen. Op basis van de poweranalyse streven de onderzoekers naar een totaal van n=36 complete datasets (n=12 per studiegroep van de krachttrainingsinterventie), waarbij een subgroep van n=12 deelnemers aanvullend is ingepland voor MRI van de onderrug. ledematen aan de basislijn.

De op MRI gebaseerde beoordeling van het spiervolume voor validatie van de HMF-techniek wordt onafhankelijk van de krachttrainingsinterventie geanalyseerd. Daarbij is de nauwkeurigheid van de HMF-techniek afhankelijk van het initiële generieke musculoskeletale model dat wordt gebruikt voor modelaanpassing, evenals de beschikbare onderwerpspecifieke huidoppervlakte- en antropometrische gegevens.

Alle deelnemers moeten hun vrijwillige deelname bevestigen met een schriftelijke geïnformeerde toestemming voordat ze worden onderworpen aan een onderzoeksprocedure.