A influência do treinamento neuromuscular nas estratégias de movimento de corpo inteiro e na mecânica do joelho durante tarefas de mudança de direção em estudantes de ciências do esporte

Desenho do estudo e participantes

Este é um estudo quase randomizado para investigar os efeitos dos efeitos de duas intervenções de treinamento neuromuscular (treinamento de sprint multidirecional vs. linear) em estratégias de movimento de COD em estudantes de ciências do esporte e em paralelo para desenvolver uma estrutura metodológica para avaliações de movimento de COD baseadas em campo. Este estudo será registrado no ClinicalTrials.gov após a aprovação ética ter sido concedida. Uma estimativa a priori do tamanho da amostra foi realizada com base em um estudo controlado não randomizado anterior relatando um efeito forte e benéfico de uma modificação da técnica COD de 6 semanas no Cutting Movement Assessment Score (CMAS), uma ferramenta de triagem qualitativa para quantificar biomecânica e déficits neuromusculares durante tarefas COD [interação grupo x tempo significativa, f2 de Cohen = 0,63 (perna direita) - 1,00 (perna esquerda)]. Com um nível de significância a priori de alfa = 0,05 e um poder desejado de 0,8, o tamanho amostral mínimo necessário foi estimado em G*Power v3.1.9.7 como apenas N = 8 (n = 4 em cada grupo de treinamento). Uma preocupação com este estudo anterior é, no entanto, que os avaliadores do CMAS não estavam cegos para a atribuição de grupos, levando a um viés sistemático potencial e ao tamanho do efeito superestimado. Uma segunda preocupação é que o CMAS, que combina múltiplos déficits biomecânicos e neuromusculares (p. valgo do joelho, flexão lateral do tronco, rotação interna do quadril) em uma pontuação agregada pode mostrar um efeito maior em comparação com a análise de variáveis ​​biomecânicas individuais (por exemplo, momento de abdução do joelho) como no presente estudo. Com base nessas considerações, o tamanho amostral necessário de N = 40 estudantes de ciências do esporte (n = 20 para MD e LS) foi selecionado. Com uma taxa de abandono esperada de 25%, esta amostra de pelo menos N = 30 participantes permitirá detectar efeitos de interação moderados a fortes (f2 de Cohen > 0,3) com um poder de pelo menos 0,8.

protocolo experimental

Todos os participantes participarão de uma primeira sessão de familiarização (WN 40) para praticar a execução da tarefa COD e receber informações sobre o conteúdo e objetivos da intervenção de treinamento. O teste de linha de base (WN 40-41), o teste de acompanhamento (WN 49-50) e o teste de retenção (WN2-4, 2022) serão realizados no laboratório Pulverturm no ISW Innsbruck e seguirão o mesmo protocolo de teste. Os participantes serão equipados com 47 marcadores retrorrefletivos para análise de movimento 3D (modelo PlugIn Gait de corpo inteiro estendido, 10 câmeras, 200 Hz) e 14 sensores para medições combinadas de eletromiografia de superfície (sEMG, 2000 Hz) e dados de segmento inercial (200 Hz) (Noraxon Ultium, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, EUA) da perna direita. Em seguida, os participantes serão convidados a se aquecer em uma bicicleta ergométrica por cinco minutos, seguidos dos exercícios iniciais de corrida do programa FIFA11+. As contrações voluntárias máximas (CVMs) serão obtidas para flexão plantar/dorsiflexão do tornozelo, flexão/extensão do joelho, extensão/flexão do quadril e abdução do quadril de acordo com testes manuais padronizados. A posição e orientação da IMU em relação à anatomia dos participantes serão determinadas com base em imagens e movimentos de calibração obtidos antes do início das medições. Após quatro tentativas práticas bem-sucedidas, os participantes serão solicitados a completar 10 movimentos COD com um ângulo de corte de 45 graus (COD45) e 10 movimentos COD com um ângulo de corte de 135 graus (COD135) sempre plantando e cortando com o pé direito no chão -plataforma de força incorporada (1000 Hz, Kistler, Winterthur, Suíça). A velocidade de aproximação e saída para cada movimento COD será controlada para aproximadamente 4,5 m/s (COD45) e 4 m/s (COD135), conforme medido por portas de temporização ópticas colocadas dentro das zonas de aproximação e saída (Witty, Microgate, Bolzano, Itália ). Períodos de descanso de um minuto entre as tentativas e cinco minutos entre os blocos (COD45 vs. COD135) evitarão o acúmulo de fadiga neuromuscular.

Análise de dados

Usando as trajetórias do marcador 3D e dados de força como entradas (captura de movimento ideal, OMC, modelo), cinemática de corpo inteiro, momentos articulares 3D, forças musculares e tensão do LCA serão estimados usando cinemática inversa e procedimentos de otimização informados por EMG no OpenSim ( v.4.2) combinado com simulações FE.

Usando apenas os dados do sensor inercial como entradas (captura de movimento inercial, IMC, modelo), cinemática de corpo inteiro, momentos articulares 3D, forças musculares e tensão ACL serão estimados usando um rastreamento IMU e algoritmo de controle ideal combinado com simulações FE. Esta última abordagem é nova e está sendo desenvolvida atualmente.

O padrão de ativação muscular da perna direita será analisado posteriormente por meio de uma análise de sinergia muscular [um modelo de sinergia muscular para cada ponto de teste (linha de base, acompanhamento 1, acompanhamento 2] e quantificado de acordo com seus vetores de sinergia muscular e sinergia perfis de ativação. Especificamente, o número de músculos por vetor de sinergia e a forma dos vetores de sinergia muscular servirão como variáveis ​​dependentes adicionais.

Estatisticas

Objetivo 1 e 2: Os efeitos da intervenção de modificação da técnica de NMT e COD nas variáveis ​​de resultado cinemáticas, cinéticas (modelo OMC) e relacionadas a EMG serão testados de acordo com uma ANOVA de medidas repetidas com o fator 'grupo' entre sujeitos (MD vs. LS) e o fator dentro do assunto 'ponto de tempo' (linha de base, acompanhamento, retenção). A hipótese nula H1 será rejeitada se houver um efeito de interação significativo 'grupo x momento' a um nível de significância a priori de alfa = 0,05. Efeitos de interação, ou seja, modificação de efeito, devido ao sexo dos participantes ou outras covariáveis ​​potenciais (por exemplo, desempenho de linha de base de COD) será explorado em ANOVAs de medidas repetidas de três vias adicionais. O teste post-hoc investigará as mudanças nas variáveis ​​dependentes entre os pontos de tempo para cada grupo.

Objetivo 3: A validade do modelo IMC será determinada com base nos limites de concordância de Bland & Altman para estimar o viés sistemático e o erro aleatório das variáveis ​​dependentes baseadas no modelo IMC em comparação com as variáveis ​​baseadas no modelo OMC. O modelo IMC será considerado válido se os limites de concordância forem menores do que as mudanças observadas nas variáveis ​​correspondentes entre os testes iniciais e de acompanhamento no grupo de intervenção.

Considerações éticas / análise de risco-benefício / informações sobre seguros

Todos os participantes serão estudantes de ciências do esporte e, portanto, frequentemente enfrentam os riscos de lesões associados aos esportes multidirecionais. Portanto, o risco de lesões para os participantes deste estudo não será maior do que em sua vida cotidiana. No caso raro de um participante sofrer uma lesão durante este estudo, ele/ela será coberto pelo seguro contra acidentes fornecido a todos os alunos da Universidade de Innsbruck. Além disso, todos os participantes se beneficiarão com a participação no estudo atual, uma vez que o programa FIFA11+ NMT, que faz parte do treinamento em ambos os grupos de treinamento, demonstrou reduzir efetivamente o risco de lesões esportivas. No geral, os benefícios deste estudo superam os riscos.