Muskel obalans: Testning och utbildning funktionell excentrisk Hamstring styrka i atletisk populationer
Summary
Hamstrings är en grupp av muskler som ibland är problematiska för idrottare, vilket resulterar i mjukvävnad skada i de nedre extremiteterna. För att förhindra sådana skador, kräver funktionell träning av hamstrings intensiv excentriska kontraktioner. Dessutom bör hamstring funktion testas i förhållande till quadricep funktion i olika kontraktion hastigheter.
Abstract
Många hamstring skador som inträffar under fysisk aktivitet inträffar när musklerna förlängning, under excentrisk hamstring muskler åtgärder. Motsatsen till dessa excentriska hamstring åtgärder är koncentriska quadriceps åtgärder, där större och sannolikt starkare quadriceps räta ut knäet. Därför, för att stabilisera de nedre extremiteterna under rörelse, hamstrings måste excentriskt bekämpa mot starka knä-uträtning vridmomentet av quadriceps. Som sådan, är excentrisk hamstring styrka uttryckt i förhållande till koncentriska quadricep styrka vanligen kallas ”funktionella ratio” eftersom de flesta rörelser i sport kräver samtidig koncentriska knä förlängning och excentriska knä flexion. För att öka styrka, flexibilitet och funktionella prestanda av hamstrings, är det nödvändigt att testa och träna hamstrings olika excentriska hastigheter. Det huvudsakliga syftet med detta arbete är att ge instruktioner för mätning och tolkning av excentrisk hamstring styrka. Tekniker för att mäta funktionella förhållandet med isokinetiska dynamometry tillhandahålls och exempeldata kommer att jämföras. Dessutom beskriver vi kortfattat hur att åtgärda hamstring styrka brister eller ensidiga styrka skillnader med övningar som specifikt fokuserar på att öka excentrisk hamstring styrka.
Introduction
Förhållandet mellan knä böj- och sträcksenor styrka har identifierats som en viktig parameter vid bedömningen av en persons risk för att drabbas av en lägre lem skada1. Specifikt, finns det en ökad sannolikhet för hamstring skada när ipsilaterala eller bilaterala obalanser i hamstring styrka är närvarande jämfört med quadricep styrka2. Därför testa många sport forskare och utövare knä böj- och sträcksenor styrka för att avgöra om en idrottsman är i riskzonen för att drabbas av en hamstring skada. Men olika testmetoder används som inte tillåter direkta jämförelser göras mellan metoder (t.ex., olika kontraktion hastigheter, olika muskel åtgärder och fälttester vs. laboratorietest)3,4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9. även om olika metoder ger olika bitar av värdefull information om styrka nivåer, metoden för provning av lår muskler isokinetisk styrka bör vara enhetlig för att möjliggöra jämförelser mellan individer, populationer och tid.
Även om utvärderingen av ipsilaterala obalanser mellan knä flexors och extensorer har ofta beskrivits med hjälp av konventionella koncentriska hamstring koncentriska quadriceps baserat (H/QCONV)10,11, samtidig aktivering av knä flexors och extensorer förekommer under alla rörelser och sker genom motsatta kontraktion lägen. För att förklara, är de knä extensorer primärt inblandade i framdrivning under hoppning och kör, medan de knä flexors primärt stabilisera knät under landning och kör genom saktar in nedre extremiteterna och motverka den snabba och kraftfulla koncentriska sammandragningar av extensorer. Eftersom de flesta rörelser i sport kräver samtidig koncentriska knä förlängning och excentriska knä flexion, en relativ styrka jämförelse mellan två skulle vara lämpligt. Därför, excentrisk knä flexor styrka i förhållande till koncentriska knä extensor styrka testas vanligen och är känd som den ”funktionella ratio” (H/QFUNC)12.
Jämfört med H/QCONV förhållandet där värdena kan variera från 0,43 till 0.9012, kan H/QFUNC förhållandet variera från 0,4 till 1,413, som anger att data från olika protokoll inte bör jämföras med varandra. Även om maximal koncentrisk vridmoment minskar som koncentriska hastighet ökar14,15,16, är excentrisk vridmoment större än koncentriska moment eftersom hastigheten ökar16,17. Som sådan, kan förhållandet H/QFUNC närma ett värde på 1,0 som hastigheten på testning kontraktion ökar13,18. Eftersom de flesta sport rörelser förekomma vid höga hastigheter, är knä extensor och flexor styrka testning sannolikt mer ekologiskt gäller vid högre hastigheter. Sådan styrka testprotokoll bör därför innehålla successivt ökade hastigheter i en stegvis progression.
Om isokinetiska tester visar att en stor diskrepans mellan excentrisk hamstring och koncentriska quadricep styrka bör skillnaden minskas genom utbildning. För detta ändamål, bör minskar knä extensor styrka aldrig kompensera för svaga knä flexors på bekostnad av en mer gynnsam H/QFUNC nyckeltal, särskilt i sporting miljöer. Det andra alternativet skulle vara att successivt och intensivt öka knä flexor styrka så att hamstrings blir starkare, särskilt när det gäller quadriceps, vid högre hastigheter. Om isokinetiska test avslöjar viss grad av hamstring svaghet, kommer en utbildning intervention sannolikt därför nödvändigt att öka hamstring styrka, särskilt under excentriska muskel åtgärder. Som med alla utbildning insatser, uppföljande testning bör utföras för att fastställa effekten av den excentriskt-fokuserad hamstring styrketräningsprogram, och ytterligare justeringar kan behöva göras. Syftet med denna uppsats är att beskriva hur man testar isokinetisk funktionella excentrisk hamstring styrka, avslöja potentiella hamstring svaghet och föreslå hur till lösa en funktionell hamstring svaghet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ett första viktigt steg i det nämnda protokollet är deltagarnas förtrogenhet, särskilt för excentriska tester. Ämnen kan behöva vara förtrogna två eller tre gånger för att säkerställa tillförlitliga uppgifter under sådana isokinetiska test. Dessutom kan det vara en bra idé att åter bekanta ämnen om testning sessioner är mer än två månaders mellanrum. Den andra kritiska steget är korrekt att inrätta idrottaren i dynamometern, att säkerställa att den knä-axeln är i linje med axeln dynamometerns…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tack och lov erkänna alla försökspersonerna i studien. Finansiering källor ett forskningsanslag från Czech Science Foundation GACR nr 16-13750S, PRIMUS/17/MED/5 och UNCE 032 projekt.
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
- Hughes, G., Watkins, J. A risk-factor model for anterior cruciate ligament injury. Sports Med. 36 (5), 411-428 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lipinska, P., Szwarc, A. Laboratory tests and game performance of young soccer players. Trends in Sport Sciences. 23 (1), (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hill, A. Production and absorption of work by muscle. Science. 131 (3404), 897-903 (1960).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Brown, L. E. . Isokinetics in human performance. , (2000).
- Iacono, A. D., et al. Isokinetic moment curve abnormalities are associated with articular knee lesions. Biol Sport. , 83-91 (2017).
- Hoffman, J., Maresh, C., Armstrong, L. Isokinetic and dynamic constant resistance strength testing: Implications for sport. Physical Therapy Practice. 2, 42-53 (1992).
- Maciaszek, J. Muscles training for the stability of the spine. Trends in Sport Sciences. 24 (2), (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ebben, W. P. Hamstring activation during lower body resistance training exercises. Int J Sports Physiol Perform. 4 (1), 84-96 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Steffen, K., et al. Association between lower extremity muscle strength and noncontact ACL injuries. Med Sci Sports Exerc. 48 (11), 2082-2089 (2016).
- 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).
- 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).
- Fowler, N., Reilly, T. Assessment of muscle strength assymetry in soccer players. Contemporary ergonomics. , 327-327 (1993).
- 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).
- 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).
- Hall, S. . Basic biomechanics. , (2014).
- 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).
- 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).
- Nicholas, S. J., Tyler, T. F. Adductor muscle strains in sport. Sports Med. 32 (5), 339-344 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
