Validering av en digital tvilling som utför styrketräning

Hypotes: Det antas att avancerad ämnesspecifik muskuloskeletal modellering i kombination med mobil övervakningsteknik som är inbäddad i iPhone och Apple Watch möjliggör exakt förutsägelse av förändringar i muskelstyrka och muskelstorlek i de nedre extremiteterna efter en 8-veckors styrketräningsintervention av nyckelmuskel-sengrupper förknippade med stabilitet i knäleden.

Primärt mål: Förutsägelse av förändringar i muskelstyrka i de nedre extremiteterna på grund av olika styrketräningsvolymer med hjälp av avancerad beräkningsmodellering, biomekanisk analys och mobil övervakningsteknik. Av särskilt intresse är förutsägelsen av 1RM och förutsägelsen av förhållandet mellan hamstrings och quadriceps styrka (H:Q-förhållande) jämfört med isokinetiska styrketester som guldstandard. Forskning har tydligt visat att kvantifieringen av 1RM är fundamentalt viktig när det kommer till utformningen av säkra och effektiva styrketräningsprogram.

Sekundärt mål: Bedömning av förändringar i muskelstorlek i de nedre extremiteterna på grund av olika styrketräningsvolymer med hjälp av HMF-tekniken. Av särskilt intresse är förutsägelsen av muskelvolym med hjälp av HMF-tekniken jämfört med data från MRI som guldstandard, samt förutsägelsen av anpassning i hamstrings och quadriceps CSA på grund av styrketräningsinterventionen med hjälp av HMF kontra data från ultraljud.

Viktiga baslinjefaktorer som sannolikt kommer att påverka de primära och sekundära effektmåtten är erfarenhet av styrketräning och kön. Urvalsstorleken och befolkningsgruppen specificeras för att möjliggöra analys av könsspecifika skillnader på studieresultat. Därmed definieras inklusions-/exkluderingskriterierna och studieprotokollet, inklusive ett utbildningsrelaterat frågeformulär, för att minimera snedvridningen av träningserfarenhet.

Projektdesign Detta projekt inom idrottsvetenskap är utformat som en bekräftande kvalitativ studie i tillämpad forskning med friska deltagare. Grunden för detta projekt är att förutsäga förändringar i muskelstyrka och muskelstorlek på grund av styrketräning med hjälp av beräkningsmodellering och mobil övervakningsteknik. I synnerhet kommer utredarna att utveckla nya tillvägagångssätt inom ämnesspecifik anatomiskt baserad modellering och mobil övervakning, som tidigare har testats i forskningsmiljön, och som nu tillämpas på en interventionsstudie på friska frivilliga för att förutsäga anpassningar i muskelstyrka och muskler storlek i förhållande till styrketräningsvolym.

Studiedesign: Specifikationerna för styrketräningsinterventionen är noggrant utformade utifrån det aktuella forskningsläget inom området, och i linje med styrketräningsrekommendationer inom muskuloskeletal hälsa, kondition och rehabilitering. I synnerhet kommer utredarna att genomföra ett 8-veckors interventionsprogram för styrketräning av de viktigaste muskel-sengrupperna associerade med knäledsstabilitet (hamstrings, quadriceps och triceps surae), med studiegruppen (n=36, med 18F och 18M) slumpmässigt fördelade på olika nivåer av träningsvolym (Grupp#1: ingen träning, Grupp#2: 1 träning per vecka, Grupp#3: 3 träningar per vecka) med samma antal ämnen och könsfördelning i varje grupp. Varje deltagare kommer att utföra styrketräningen självstyrt i sin valda träningsspecifika miljö. Tydliga riktlinjer för uppvärmning, typ och genomförande av övningar kommer att ges till alla deltagare. Styrkeövningarna är standardövningar för att stärka knäextension och flexion: knäböj, benpress, ryggförlängningar, hälhöjningar och enkelledsövningar.

Studieparametrar: Antropometriska parametrar inkluderar kroppslängd, kroppsvikt, segmentomkretsar, somatotyp, kroppsform, muskel-CSA och muskelvolym i de nedre extremiteterna. Antropometriska parametrar kommer att bedömas med hjälp av HMF-anpassning i kombination med data från 3D-kroppsskanning och antropometriska mätningar enligt ISAK-standarder. Förändringar i CSA i hamstrings och quadriceps kommer att jämföras mellan HMF och data från ultraljud före och efter styrketräningsintervention. Styrke- och träningsspecifika parametrar inkluderar ledrörelser, ledacceleration, totala ledmoment, antal repetitioner, 1RM och H:Q ratio. Styrke- och träningsspecifika parametrar kommer att bedömas med hjälp av biomekanisk analys med hjälp av data från optisk motion capture och iOS Strength Control-appen, och jämföras med data från isokinetiska styrketester som guldstandard. Dessutom kommer data från MRT av de nedre extremiteterna att inhämtas i en undergrupp på 12 deltagare (6F, 6M).

PROJEKTBEFOLKNING OCH STUDIEPROCEDURER

Projektpopulation: Projektpopulationen är friska vuxna försökspersoner som alla deltar i sitt eget styrketräningsprogram regelbundet varje vecka. Det primära målet är att förutsäga förändringar i muskelstyrka (dvs. primära resultatparametrar: 1RM och H:Q ratio) efter olika träningsvolymer av nyckelmuskelgrupper associerade med knäledsstabilitet. En effektanalys utfördes med statistikguru.de för att bedöma den erforderliga urvalsstorleken för den primära utfallsparametern, 1RM. Baserat på effektanalysen siktar utredarna på totalt n=36 kompletta datamängder (n=12 per studiegrupp av styrketräningsinterventionen), med en undergrupp på n=12 deltagare som dessutom är schemalagd för MRT av den lägre lemmar vid baslinjen.

Den MRT-baserade bedömningen av muskelvolymen för validering av HMF-tekniken analyseras oberoende av styrketräningsinterventionen. Därmed är noggrannheten i HMF-tekniken beroende av den initiala generiska muskuloskeletala modellen som används för modellanpassning, såväl som tillgängliga ämnesspecifika hudytor och antropometriska data.

Alla deltagare måste bekräfta sitt frivilliga deltagande med ett skriftligt informerat samtycke innan de skickas till någon studieprocedur.