De invloed van neuromusculaire training op bewegingsstrategieën van het hele lichaam en kniemechanica tijdens richtingsveranderingstaken bij studenten sportwetenschappen

Studieopzet en deelnemers

Dit is een quasi-gerandomiseerde studie om de effecten van twee neuromusculaire trainingsinterventies (multidirectionele vs. lineaire sprinttraining) op COD-bewegingsstrategieën bij studenten sportwetenschappen te onderzoeken en tegelijkertijd een methodologisch raamwerk te ontwikkelen voor veldgebaseerde COD-bewegingsbeoordelingen. Deze proef zal worden geregistreerd bij ClinicalTrials.gov nadat ethische goedkeuring is verleend. Een a-priori schatting van de steekproefomvang werd uitgevoerd op basis van een eerdere niet-gerandomiseerde gecontroleerde studie die een sterk, gunstig effect rapporteerde van een 6 weken durende COD-techniekmodificatie op de Cutting Movement Assessment Score (CMAS), een kwalitatief screeningsinstrument om biomechanische en neuromusculaire tekorten tijdens CZV-taken [significante groep x tijdsinteractie, Cohen's f2 = 0,63 (rechterbeen) - 1,00 (linkerbeen)]. Met een a-priori significantieniveau van alfa = 0,05 en een gewenst vermogen van 0,8, werd de minimaal vereiste steekproefomvang in G*Power v3.1.9.7 geschat op slechts N = 8 (n = 4 in elke trainingsgroep). Een zorg met deze eerdere studie is echter dat CMAS-beoordelaars niet blind waren voor groepstoewijzing, wat leidde tot een mogelijke systematische vertekening en overschatte effectgrootte. Een tweede zorg is dat de CMAS, die meerdere biomechanische en neuromusculaire stoornissen (bijv. valgus van de knie, laterale rompflexie, interne rotatie van de heup) in één geaggregeerde score kan een groter effect laten zien in vergelijking met de analyse van enkele biomechanische variabelen (bijv. knieabductiemoment) zoals in het huidige onderzoek. Op basis van deze overwegingen werd de vereiste steekproefomvang van N = 40 studenten sportwetenschappen (n = 20 voor de MD en LS) geselecteerd. Met een verwachte uitval van 25% zal deze steekproef van minimaal N = 30 deelnemers het mogelijk maken om matige tot sterke interactie-effecten (Cohen's f2 > 0,3) met een power van minimaal 0,8 te detecteren.

experimenteel protocol

Alle deelnemers nemen deel aan een eerste kennismakingssessie (WN 40) om de uitvoering van de COD-taak te oefenen en informatie te krijgen over de inhoud en doelen van de trainingsinterventie. Basislijntesten (WN 40-41), vervolgtesten (WN 49-50) en retentietesten (WN2-4, 2022) zullen worden uitgevoerd in het laboratorium Pulverturm op de ISW Innsbruck en zullen hetzelfde testprotocol volgen. Deelnemers worden uitgerust met 47 retroreflectieve markeringen voor 3D-bewegingsanalyse (uitgebreid PlugIn Gait-model voor het hele lichaam, 10 camera's, 200 Hz) en 14 sensoren voor gecombineerde metingen van oppervlakte-elektromyografie (sEMG, 2000 Hz) en traagheidssegmentgegevens (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, VS) van het rechterbeen. Daarna wordt de deelnemers gevraagd om gedurende vijf minuten op te warmen op een hometrainer, gevolgd door de eerste hardloopoefeningen van het FIFA11+-programma. Maximale vrijwillige contracties (MVC's) worden verkregen voor plantairflexie/dorsaalflexie van de enkel, flexie/extensie van de knie, extensie/flexie van de heup en abductie van de heup volgens gestandaardiseerde handmatige tests. De positie en oriëntatie van de IMU ten opzichte van de anatomie van de deelnemers wordt bepaald op basis van beelden en kalibratiebewegingen die vóór aanvang van de metingen zijn gemaakt. Na vier succesvolle oefenproeven wordt de deelnemers gevraagd om 10 COD-bewegingen met een snijhoek van 45 graden (COD45) en 10 COD-bewegingen met een snijhoek van 135 graden (COD135) uit te voeren, altijd planten en maaien met de rechtervoet op een grond -ingebedde krachtplaat (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Zwitserland). De naderings- en uitgangssnelheid voor elke COD-beweging wordt geregeld tot ongeveer 4,5 m/s (COD45) en 4 m/s (COD135), zoals gemeten door optische timingpoorten die zijn geplaatst binnen de naderings- en uitgangszones (Witty, Microgate, Bolzano, Italië ). Rustperioden van één minuut tussen de trials en vijf minuten tussen de blokken (COD45 vs. COD135) voorkomen ophoping van neuromusculaire vermoeidheid.

Gegevens analyse

Met behulp van de 3D-markeringstrajecten en krachtgegevens als invoer (optimale bewegingsregistratie, OMC, model), kinematica van het hele lichaam, 3D-gewrichtsmomenten, spierkrachten en ACL-belasting zullen worden geschat met behulp van inverse kinematica en EMG-geïnformeerde optimalisatieprocedures in OpenSim ( v.4.2) gecombineerd met FE-simulaties.

Door alleen de traagheidssensorgegevens als invoer te gebruiken (inertiële bewegingsregistratie, IMC, model), kinematica van het hele lichaam, 3D-gewrichtsmomenten, spierkrachten en ACL-belasting zullen worden geschat met behulp van een IMU-tracking en optimaal controle-algoritme in combinatie met FE-simulaties. Deze laatste benadering is nieuw en wordt momenteel ontwikkeld.

Het spieractiveringspatroon van het rechterbeen zal verder worden geanalyseerd via een spiersynergieanalyse [één spiersynergiemodel voor elk testtijdstip (basislijn, follow-up 1, follow-up 2]) en gekwantificeerd volgens de spiersynergievectoren en synergie activeringsprofielen. Met name het aantal spieren per synergievector en de vorm van de spiersynergievectoren zullen dienen als aanvullende afhankelijke variabelen.

Statistieken

Doelstelling 1 & 2: Effecten van de NMT- en COD-techniekmodificatie-interventie op de kinematische, kinetische (OMC-model) en EMG-gerelateerde uitkomstvariabelen zullen worden getest volgens een ANOVA met herhaalde metingen met de between-subject factor 'group' (MD vs. LS) en de binnen-subject factor 'tijdstip' (baseline, follow-up, retentie). De nulhypothese H1 wordt verworpen als er een significant interactie-effect 'groep x tijdstip' is op een a-priori significantieniveau van alfa = 0,05. Interactie-effecten, d.w.z. effectmodificatie, als gevolg van het geslacht van de deelnemers of mogelijke andere covariaten (bijv. basislijn COD-prestaties) zullen worden onderzocht in aanvullende ANOVA's met drievoudige herhaalde metingen. Post-hoc testen zullen veranderingen in afhankelijke variabelen tussen tijdstippen voor elke groep onderzoeken.

Doelstelling 3: De validiteit van het IMC-model zal worden bepaald op basis van de overeenstemmingsgrenzen van Bland & Altman om de systematische bias en willekeurige fout van de op het IMC-model gebaseerde afhankelijke variabelen in vergelijking met de op het OMC-model gebaseerde variabelen te schatten. Het IMC-model wordt valide genoemd als de overeenstemmingsgrenzen kleiner zijn dan de waargenomen veranderingen in de overeenkomstige variabelen tussen baseline- en vervolgonderzoek in de interventiegroep.

Ethische overwegingen / risico-batenanalyse / verzekeringsinformatie

Alle deelnemers zijn sportwetenschappenstudenten en komen dus regelmatig in aanraking met de blessurerisico's die gepaard gaan met multidirectionele sporten. Daarom zal het risico op letsel voor deelnemers aan dit onderzoek niet hoger zijn dan in hun dagelijks leven. In het zeldzame geval dat een deelnemer tijdens dit onderzoek een blessure oploopt, wordt hij/zij gedekt door een ongevallenverzekering die wordt verstrekt aan alle studenten van de Universiteit van Innsbruck. Bovendien zullen alle deelnemers baat hebben bij deelname aan het huidige onderzoek, aangezien is aangetoond dat het FIFA11+ NMT-programma, dat deel uitmaakt van de training in beide trainingsgroepen, het risico op sportblessures effectief vermindert. Over het algemeen wegen de voordelen van deze studie op tegen de risico's.