Innflytelsen av nevromuskulær trening på bevegelsesstrategier for hele kroppen og knemekanikk under retningsendringsoppgaver hos idrettsvitenskapsstudenter

Studiedesign og deltakere

Dette er en kvasi-randomisert studie for å undersøke effekten av effekter av to nevromuskulære treningsintervensjoner (multidireksjonell vs. lineær sprinttrening) på COD-bevegelsesstrategier hos idrettsvitenskapsstudenter og parallelt for å utvikle et metodisk rammeverk for feltbaserte COD-bevegelsesvurderinger. Denne prøven vil bli registrert hos ClinicalTrials.gov etter at etisk godkjenning er gitt. En a-priori prøvestørrelsesestimat ble utført basert på en tidligere ikke-randomisert kontrollert studie som rapporterte en sterk, gunstig effekt av en 6-ukers COD-teknikkmodifikasjon på Cutting Movement Assessment Score (CMAS), et kvalitativt screeningsverktøy for å kvantifisere biomekaniske og nevromuskulære underskudd under COD-oppgaver [signifikant gruppe x tidsinteraksjon, Cohens f2 = 0,63 (høyre ben) - 1,00 (venstre ben)]. Med et a-priori signifikansnivå på alfa = 0,05 og en ønsket potens på 0,8, ble den minste nødvendige prøvestørrelsen estimert i G*Power v3.1.9.7 som bare N = 8 (n = 4 i hver treningsgruppe). En bekymring med denne forrige studien er imidlertid at CMAS-bedømmere ikke ble blindet for gruppetildeling som førte til en potensiell systematisk skjevhet og overvurdert effektstørrelse. En annen bekymring er at CMAS, som kombinerer flere biomekaniske og nevromuskulære mangler (f. knevalgus, lateral trunkfleksjon, indre rotasjon av hoften) i en samlet skåre kan vise en større effekt sammenlignet med analysen av enkeltstående biomekaniske variabler (f.eks. kneabduksjonsmoment) som i den nåværende studien. Basert på disse vurderingene ble den nødvendige utvalgsstørrelsen på N = 40 idrettsvitenskapsstudenter (n = 20 for MD og LS) valgt. Med en forventet frafallsrate på 25 % vil dette utvalget på minst N = 30 deltakere gjøre det mulig å oppdage moderate til sterke interaksjonseffekter (Cohens f2 > 0,3) med en styrke på minst 0,8.

Eksperimentell protokoll

Alle deltakere vil være med på en første kjennskapsøkt (WN 40) for å øve på gjennomføringen av COD-oppgaven og få informasjon om innhold og mål for treningsintervensjonen. Grunnlinjetesting (WN 40-41), oppfølgingstesting (WN 49-50) og retensjonstesting (WN2-4, 2022) vil bli utført i laboratoriet Pulverturm ved ISW Innsbruck og vil følge samme testprotokoll. Deltakerne vil bli utstyrt med 47 retroreflekterende markører for 3D-bevegelsesanalyse (utvidet fullkropps PlugIn Gait-modell, 10 kameraer, 200 Hz) og 14 sensorer for kombinerte målinger av overflateelektromyografi (sEMG, 2000 Hz) og treghetssegmentdata (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA) av høyre ben. Etterpå vil deltakerne bli bedt om å varme opp på en stasjonær sykkel i fem minutter etterfulgt av de innledende løpeøvelsene til FIFA11+-programmet. Maksimal frivillig kontraksjon (MVC) vil bli oppnådd for ankel plantarfleksjon/dorsalfleksjon, knefleksjon/ekstensjon, hofteekstensjon/fleksjon og hofteabduksjon i henhold til standardiserte manuelle tester. IMU posisjon og orientering med hensyn til deltakernes anatomi vil bli bestemt basert på bilder og kalibreringsbevegelser tatt før start av målingene. Etter fire vellykkede treningsforsøk vil deltakerne bli bedt om å fullføre 10 COD-bevegelser med en 45-graders skjærevinkel (COD45) og 10 COD-bevegelser med en 135-graders skjærevinkel (COD135) alltid planting og skjæring med høyre fot på bakken -innebygd kraftplate (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Sveits). Inn- og utgangshastigheten for hver COD-bevegelse vil bli kontrollert til ca. 4,5 m/s (COD45) og 4 m/s (COD135) målt av optiske timingporter plassert innenfor inn- og utkjøringssonene (Witty, Microgate, Bolzano, Italia ). Hvileperioder på ett minutt mellom forsøkene og fem minutter mellom blokkene (COD45 vs. COD135) vil unngå akkumulering av nevromuskulær tretthet.

Dataanalyse

Ved å bruke 3D-markørbanene og kraftdata som innganger (optimal motion capture, OMC, modell), vil hele kroppskinematikk, 3D-leddmomenter, muskelkrefter og ACL-belastning estimeres ved bruk av invers kinematikk og EMG-informerte optimaliseringsprosedyrer i OpenSim ( v.4.2) kombinert med FE-simuleringer.

Bruk av kun treghetssensordata som innganger (treghetsbevegelsesfangst, IMC, modell), fullkroppskinematikk, 3D-leddmomenter, muskelkrefter og ACL-belastning vil bli estimert ved hjelp av en IMU-sporing og optimal kontrollalgoritme kombinert med FE-simuleringer. Denne sistnevnte tilnærmingen er ny og er under utvikling.

Muskelaktiveringsmønsteret til høyre ben vil bli videre analysert via en muskelsynergianalyse [én muskelsynergimodell for hvert testtidspunkt (grunnlinje, oppfølging 1, oppfølging 2] og kvantifisert i henhold til muskelsynergi-vektorene og synergien. aktiveringsprofiler. Spesifikt vil antall muskler per synergivektor og formen på muskelsynergivektorene tjene som ytterligere avhengige variabler.

Statistikk

Mål 1 og 2: Effekter av NMT- og COD-modifikasjonsintervensjonen på de kinematiske, kinetiske (OMC-modellen) og EMG-relaterte utfallsvariablene vil bli testet i henhold til en gjentatt mål ANOVA med mellom-subjektfaktoren 'gruppe' (MD vs. LS) og innen-subjektfaktoren 'tidspunkt' (grunnlinje, oppfølging, retensjon). Nullhypotesen H1 vil bli forkastet hvis det er en signifikant interaksjonseffekt 'gruppe x tidspunkt' ved et a-priori signifikansnivå på alfa = 0,05. Interaksjonseffekter, dvs. effektmodifikasjon, på grunn av deltakernes kjønn eller potensielle andre kovariater (f.eks. baseline COD-ytelse) vil bli utforsket i ytterligere tre-veis gjentatte mål ANOVAer. Post-hoc testing vil undersøke endringer i avhengige variabler mellom tidspunkter for hver gruppe.

Mål 3: Validiteten til IMC-modellen vil bli bestemt basert på Bland & Altman-grenser for enighet for å estimere den systematiske skjevheten og tilfeldige feilen til de IMC-modellbaserte avhengige variablene sammenlignet med OMC-modellbaserte variabler. IMC-modellen vil bli kalt gyldig dersom grensene for enighet er mindre enn de observerte endringene i de tilsvarende variablene mellom baseline og oppfølgingstesting i intervensjonsgruppen.

Etiske vurderinger / risiko-nytte analyse / forsikringsinformasjon

Alle deltakerne vil være idrettsvitenskapsstudenter og vil derfor ofte møte skaderisikoen forbundet med idrett i flere retninger. Derfor vil skaderisikoen for deltakerne i denne studien ikke være høyere enn i deres hverdag. I det sjeldne tilfellet at en deltaker pådrar seg en skade i løpet av denne studien, vil han/hun være dekket av ulykkesforsikring gitt til alle University of Innsbruck-studenter. Videre vil alle deltakere ha nytte av å delta i den aktuelle studien gitt at FIFA11+ NMT-programmet, som er en del av treningen i begge treningsgruppene, har vist seg å effektivt redusere risikoen for idrettsskader. Samlet sett oppveier fordelene med denne studien risikoen.