Summary

Squilibri muscolari: Test e formazione forza eccentrica funzionale del tendine del ginocchio nelle popolazioni di atletiche

Published: May 01, 2018
doi:

Summary

I tendini del ginocchio sono un gruppo di muscoli che sono a volte problematico per gli atleti, con conseguente lesione dei tessuti molli degli arti inferiori. Per impedire tali lesioni, allenamento funzionale dei muscoli posteriori della coscia richiede intensive contrazioni eccentriche. Inoltre, funzione del tendine del ginocchio dovrebbe essere testati in relazione alla funzione del quadricipite a velocità diversa contrazione.

Abstract

Molte lesioni del tendine del ginocchio che si verificano durante l’attività fisica si verificano mentre sono allungando i muscoli, durante le azioni eccentriche ischiocrurali. Opposto di queste azioni eccentrico del tendine del ginocchio sono concentrici quadricipite azioni, dove il più grande e probabilmente più forte quadricipite raddrizza il ginocchio. Pertanto, per stabilizzare gli arti inferiori durante il movimento, i tendini del ginocchio eccentricamente deve combattere contro la forte coppia di torsione del ginocchio-raddrizzamento del quadricipite. Come tale, forza eccentrica del tendine del ginocchio espressa in relazione Forza quadricipite concentrici è comunemente indicato come il “rapporto funzionale” come maggior parte dei movimenti nello sport richiedono simultaneo del ginocchio concentrici estensione e flessione del ginocchio eccentrico. Per aumentare la forza, resilienza e prestazioni funzionali dei muscoli posteriori della coscia, è necessario di prova e allenare i muscoli posteriori della coscia a velocità differenti, eccentrico. Lo scopo principale di questo lavoro è quello di fornire istruzioni per misurare e interpretare la forza eccentrica del tendine del ginocchio. Tecniche per la misurazione del rapporto funzionale mediante dinamometria isocinetica sono forniti e saranno confrontati i dati di esempio. Inoltre, descriviamo brevemente come affrontare le carenze di forza del tendine del ginocchio o differenze di forza unilaterale usando le esercitazioni che si concentrano in particolare sull’aumento della forza eccentrica del tendine del ginocchio.

Introduction

Il rapporto tra forza di estensori e flessori del ginocchio è stato identificato come un parametro importante nella valutazione rischio di una persona di incorrere in una di lesioni arto inferiore1. In particolare, c’è una probabilità aumentata di infortunio al bicipite femorale quando gli squilibri omolaterale o bilaterali in forza del tendine del ginocchio sono presenti rispetto al quadricipite forza2. Di conseguenza, molti sport scienziati e operatori prova forza flessori ed estensori del ginocchio per determinare se un atleta è a rischio di incorrere in un infortunio al bicipite femorale. Tuttavia, vengono utilizzati vari metodi di test che non consentono confronti diretti tra metodi (ad esempio, velocità di contrazione diversa, muscolari differenti azioni e test vs test di laboratorio sul campo)3,4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9. Sebbene diversi metodi di prova per fornire diversi pezzi di preziose informazioni relative ai livelli di forza, l’approccio metodologico per test di resistenza di coscia muscolare isocinetico deve essere unificata per abilitare i confronti tra individui, popolazioni e ora.

Anche se la valutazione degli squilibri ipsilateral tra flessori del ginocchio ed estensori sono stati spesso descritti utilizzando il tendine del ginocchio concentrici convenzionale al quadricipite concentrici rapporto (H/QCONV)10,11, co-attivazione del estensori e flessori del ginocchio è conosciuta per accadere durante tutti i movimenti e si svolge attraverso opposte modalità di contrazione. Per spiegare, estensori del ginocchio sono coinvolti principalmente nella propulsione durante il salto e corsa, considerando che i flessori del ginocchio principalmente stabilizzano il ginocchio durante l’atterraggio e l’esecuzione di decelerazione dell’arto inferiore e neutralizzando la rapida e forte concentrici contrazioni di estensori. Come maggior parte dei movimenti nello sport richiedono simultaneo del ginocchio concentrici estensione e flessione del ginocchio eccentrico, sarebbe opportuno un confronto di forza relativa tra i due. Di conseguenza, forza di flessore del ginocchio eccentrico rispetto a forza di estensore del ginocchio concentrici è comunemente testato ed è conosciuto come il “rapporto funzionale” (H/QFUNC)12.

Rispetto al rapporto H/QCONV dove i valori possono variare da 0,43 a 0.9012, il rapporto H/QFUNC può variare da 0,4 a 1,413, che indica che i dati da diversi protocolli non devono essere confrontati tra loro. Anche se la massima coppia concentrico diminuisce come concentrici velocità aumenta14,15,16, eccentrica coppia è maggiore di concentrico coppia velocità aumenta16,17. Come tale, il rapporto H/QFUNC può avvicinarsi un valore di 1.0 come la velocità del test di contrazione aumenta13,18. Poiché la maggior parte dei movimenti di sport si verificano ad alta velocità, dell’estensore del ginocchio e del flessore in prove di resistenza sono probabilmente più ecologicamente valido a maggiore velocità. Di conseguenza, tale forza protocolli di prova dovrebbe includere velocità progressivamente aumentato in una progressione graduale.

Se il test isocinetico rivela una grande discrepanza tra eccentrico del tendine del ginocchio e la forza del quadricipite concentrici, la discrepanza deve essere ridotta attraverso la formazione. Per questo scopo, diminuendo la forza dell’estensore del ginocchio non dovrebbe mai compensare flessori del ginocchio debole a scapito di una più favorevole H/QFUNC rapporti, soprattutto in ambienti di sportivi. L’altra opzione sarebbe quella di progressivamente ed intensivamente aumentare forza flessori del ginocchio in modo che i tendini del ginocchio diventano più forti, soprattutto in relazione al quadricipite, a velocità più elevate. Pertanto, se test isocinetico rivela un certo grado di debolezza del tendine del ginocchio, un intervento di formazione sarà probabilmente necessario per aumentare la forza del tendine del ginocchio, soprattutto durante le azioni eccentrico del muscolo. Come con tutti gli interventi di formazione, esami di controllo deve essere eseguita per determinare l’efficacia del programma di formazione di forza eccentricamente focalizzata al bicipite femorale e ulteriori regolazioni possono devono essere fatte. L’obiettivo di questa carta è di descrivere come testare la forza eccentrica funzionale del tendine del ginocchio isocinetica, rivelare il potenziale debolezza del tendine del ginocchio e suggerire come risolvere una debolezza funzionale del tendine del ginocchio.

Protocol

Il protocollo presentato segue le linee guida del comitato etico di ricerca umana alla Charles University, facoltà di educazione fisica nello Sport ed è stato approvato in precedenza come parte della ricerca. 1. acquisire tutti i soggetti prima del test isocinetico come segue Garantire che i soggetti non hanno avuto alcun recenti lesioni muscolo-scheletriche o dolore agli arti inferiori nei 6 mesi precedenti. Se un soggetto segnala recente dolore al ginocchio, o ha dolore al ginocc…

Representative Results

Gli esempi seguenti mostrano le differenze tra addestramento eccentrico del tendine del ginocchio performante (età 15,4 ± 0,5 anni, corpo massa 62,7 ± 8,2 kg, altezza 175 ± 9.1, esperienza di formazione più di 8 anni) giovane calcio d’elite-atleti (EHT, n = 18) e senza EHT (n = 15) per 12 settimane ( Figura 3). Il gruppo esegue EHT incluso invece questo esercizio due volte a settimana, mentre il gruppo senza allenamento core EHT eseguita e un programma g…

Discussion

Il primo passo critico nel suddetto protocollo è familiarizzazione dell’atleta, soprattutto per le prove di eccentriche. Soggetti potrebbero essere necessario essere familiarizzato due o tre volte per garantire dati affidabili durante tali test isocinetico. Inoltre, può essere una buona idea per ri-acquisire soggetti se sessioni di test sono più di due mesi di distanza. Il secondo passaggio critico è impostato appropriatamente l’atleta in dinamometro, assicurando che l’asse del ginocchio è in linea con l’asse del di…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori desidera ringraziare per fortuna tutti i soggetti in studio. Un assegno di ricerca dal ceco Science Foundation GACR Nr. 16-13750S, PRIMUS/17/MED/5 e progetto UNCE 032 fonti di finanziamento.

Materials

HumacNorm CSMI, Stoughton, MA, USA 021-54412236 (model 502140) Standard Dynamometr
SoftwareHumac 2015 Computer Sports Medicine Inc. Stoughton, MA, USA Version155 Software for dynamometr

References

  1. Hughes, G., Watkins, J. A risk-factor model for anterior cruciate ligament injury. Sports Med. 36 (5), 411-428 (2006).
  2. Dauty, M., Potiron-Josse, M., Rochcongar, P. Identification of previous hamstring muscle injury by isokinetic concentric and eccentric torque measurement in elite soccer player. Isokinet Exerc Sci. 11 (3), 139-144 (2003).
  3. Lehnert, M., Stastny, P., Tufano, J. J., Stolfa, P. Changes in Isokinetic Muscle Strength in Adolescent Soccer Players after 10 Weeks of Pre-Season Training. The Open Sports Sciences Journal. 10, 27-36 (2017).
  4. Andersen, L. L., et al. Changes in the human muscle force-velocity relationship in response to resistance training and subsequent detraining. J Appl Physiol. 99 (1), 87-94 (2005).
  5. Lehnert, M., et al. Changes in injury risk mechanisms after soccer specific fatigue in male youth soccer players. J Hum Kinet. 62, 1-10 (2018).
  6. Lipinska, P., Szwarc, A. Laboratory tests and game performance of young soccer players. Trends in Sport Sciences. 23 (1), (2016).
  7. Stania, M., et al. The effect of the training with the different combinations of frequency and peak-to-peak vibration displacement of whole-body vibration on the strength of knee flexors and extensors. Biol Sport. 34 (2), 127 (2017).
  8. Lehnert, M., et al. Training-induced changes in physical performance can be achieved without body mass reduction after eight week of strength and injury prevention oriented programme in volleyball female players. Biol Sport. 34 (2), 205-213 (2017).
  9. Kabaciński, J., Murawa, M., Fryzowicz, A., Dworak, L. B. A comparison of isokinetic knee strength and power output ratios between female basketball and volleyball players. Human Movement. 18 (3), 40-45 (2017).
  10. Andrade, M. D. S., et al. Isokinetic hamstrings-to-quadriceps peak torque ratio: the influence of sport modality, gender, and angular velocity. J Sports Sci. 30 (6), 547-553 (2012).
  11. Lund-Hanssen, H., Gannon, J., Engebretsen, L., Holen, K., Hammer, S. Isokinetic muscle performance in healthy female handball players and players with a unilateral anterior cruciate ligament reconstruction. Scand J Med Sci Sports. 6 (3), 172-175 (1996).
  12. Coombs, R., Garbutt, G. Developments in the use of the hamstring/quadriceps ratio for the assessment of muscle balance. J Sports Sci Med. 1 (3), 56 (2002).
  13. Aagaard, P., Simonsen, E. B., Magnusson, S. P., Larsson, B., Dyhre-Poulsen, P. A new concept for isokinetic hamstring: quadriceps muscle strength ratio. Am J Sports Med. 26 (2), 231-237 (1998).
  14. Hill, A. V. The heat of shortening and the dynamic constants of muscle. Proc Roy Soc Lond B Biol Sci. 126 (843), 136-195 (1938).
  15. Hill, A. Production and absorption of work by muscle. Science. 131 (3404), 897-903 (1960).
  16. Carney, K. R., Brown, L. E., Coburn, J. W., Spiering, B. A., Bottaro, M. Eccentric torque-velocity and power-velocity relationships in men and women. Eur J Sport Sci. 12 (2), 139-144 (2012).
  17. Haeufle, D., Günther, M., Bayer, A., Schmitt, S. Hill-type muscle model with serial damping and eccentric force-velocity relation. J Biomech. 47 (6), 1531-1536 (2014).
  18. Aagaard, P., Simonsen, E. B., Trolle, M., Bangsbo, J., Klausen, K. Isokinetic hamstring/quadriceps strength ratio: influence from joint angular velocity, gravity correction and contraction mode. Acta Physiologica. 154 (4), 421-427 (1995).
  19. Impellizzeri, F. M., Bizzini, M., Rampinini, E., Cereda, F., Maffiuletti, N. A. Reliability of isokinetic strength imbalance ratios measured using the Cybex NORM dynamometer. Clin Physiol Funct Imaging. 28 (2), 113-119 (2008).
  20. Alvares, J. B. d. A. R., et al. Inter-machine reliability of the Biodex and Cybex isokinetic dynamometers for knee flexor/extensor isometric, concentric and eccentric tests. Phys Ther Sport. 16 (1), 59-65 (2015).
  21. Manoel, M. E., Harris-Love, M. O., Danoff, J. V., Miller, T. A. Acute effects of static, dynamic, and proprioceptive neuromuscular facilitation stretching on muscle power in women. J Strength Condit Res. 22 (5), 1528-1534 (2008).
  22. Brown, L. E. . Isokinetics in human performance. , (2000).
  23. Iacono, A. D., et al. Isokinetic moment curve abnormalities are associated with articular knee lesions. Biol Sport. , 83-91 (2017).
  24. Hoffman, J., Maresh, C., Armstrong, L. Isokinetic and dynamic constant resistance strength testing: Implications for sport. Physical Therapy Practice. 2, 42-53 (1992).
  25. Maciaszek, J. Muscles training for the stability of the spine. Trends in Sport Sciences. 24 (2), (2017).
  26. Engebretsen, A. H., Myklebust, G., Holme, I., Engebretsen, L., Bahr, R. Intrinsic risk factors for hamstring injuries among male soccer players: a prospective cohort study. A J Sports Med. 38 (6), 1147-1153 (2010).
  27. Al Attar, W. S. A., Soomro, N., Sinclair, P. J., Pappas, E., Sanders, R. H. Effect of injury prevention programs that include the Nordic hamstring exercise on hamstring injury rates in soccer players: A systematic review and meta-analysis. Sports Med. , 1-10 (2017).
  28. Wright, G. A., Delong, T. H., Gehlsen, G. Electromyographic Activity of the Hamstrings During Performance of the Leg Curl, Stiff-Leg Deadlift, and Back Squat Movements. J Strength Condit Res. 13 (2), 168-174 (1999).
  29. Hedayatpour, N., Golestani, A., Izanloo, Z., Meghdadi, m. Unilateral leg resistance training improves time to task failure of the contralateral untrained leg. Acta Gymnica. 47 (2), 72-77 (2017).
  30. Ebben, W. P. Hamstring activation during lower body resistance training exercises. Int J Sports Physiol Perform. 4 (1), 84-96 (2009).
  31. Vigotsky, A. D., Harper, E. N., Ryan, D. R., Contreras, B. Effects of load on good morning kinematics and EMG activity. PeerJ. 3, e708 (2015).
  32. Mjølsnes, R., Arnason, A., Raastad, T., Bahr, R. A 10-week randomized trial comparing eccentric vs. concentric hamstring strength training in well-trained soccer players. Scand J Med Sci Sports. 14 (5), 311-317 (2004).
  33. Dyk, N., et al. Hamstring and quadriceps isokinetic strength deficits are weak risk factors for hamstring strain injuries: a 4-year cohort study. Am J Sports Med. 44 (7), 1789-1795 (2016).
  34. Steffen, K., et al. Association between lower extremity muscle strength and noncontact ACL injuries. Med Sci Sports Exerc. 48 (11), 2082-2089 (2016).
  35. Sugiura, Y., Saito, T., Sakuraba, K., Sakuma, K., Suzuki, E. Strength deficits identified with concentric action of the hip extensors and eccentric action of the hamstrings predispose to hamstring injury in elite sprinters. J Orthop Sports Phys Ther. 38 (8), 457-464 (2008).
  36. Knapik, J. J., Bauman, C. L., Jones, B. H., Harris, J. M., Vaughan, L. Preseason strength and flexibility imbalances associated with athletic injuries in female collegiate athletes. Am J Sports Med. 19 (1), 76-81 (1991).
  37. Fowler, N., Reilly, T. Assessment of muscle strength assymetry in soccer players. Contemporary ergonomics. , 327-327 (1993).
  38. Worrell, T. W., Perrin, D. H. Hamstring muscle injury: the influence of strength, flexibility, warm-up, and fatigue. J Orthop Sports Phys Ther. 16 (1), 12-18 (1992).
  39. Hewett, T. E., Stroupe, A. L., Nance, T. A., Noyes, F. R. Plyometric training in female athletes: decreased impact forces and increased hamstring torques. Am J Sports Med. 24 (6), 765-773 (1996).
  40. Hall, S. . Basic biomechanics. , (2014).
  41. Stastny, P., et al. Hip abductors and thigh muscles strength ratios and their relation to electromyography amplitude during split squat and walking lunge exercises. Acta Gymnica. 45 (2), 51-59 (2015).
  42. Stastny, P., et al. The Gluteus Medius Vs. Thigh Muscles Strength Ratio and Their Relation to Electromyography Amplitude During a Farmer’s Walk Exercise. J Hum Kinet. 45, 157-165 (2015).
  43. Nicholas, S. J., Tyler, T. F. Adductor muscle strains in sport. Sports Med. 32 (5), 339-344 (2002).
  44. Stastny, P., Tufano, J. J., Golas, A., Petr, M. Strengthening the Gluteus Medius Using Various Bodyweight and Resistance Exercises. Strength Condit J. 38 (3), 91-101 (2016).
  45. Khayambashi, K., Ghoddosi, N., Straub, R. K., Powers, C. M. Hip Muscle Strength Predicts Noncontact Anterior Cruciate Ligament Injury in Male and Female Athletes: A Prospective Study. Am J Sports Med. 44 (2), 355-361 (2016).
  46. Cordova, M. L., Ingersoll, C. D., Kovaleski, J. E., Knight, K. L. A comparison of isokinetic and isotonic predictions of a functional task. J Athl Train. 30 (4), 319-322 (1995).
  47. Gentil, P., Del Vecchio, F. B., Paoli, A., Schoenfeld, B. J., Bottaro, M. Isokinetic dynamometry and 1RM tests produce conflicting results for assessing alterations in muscle strength. J Hum Kinet. 56 (1), 19-27 (2017).
check_url/kr/57508?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Stastny, P., Lehnert, M., Tufano, J. J. Muscle Imbalances: Testing and Training Functional Eccentric Hamstring Strength in Athletic Populations. J. Vis. Exp. (135), e57508, doi:10.3791/57508 (2018).

View Video