Abstract

Studiul actual a investigat efectele încălțămintei de diferite greutăți asupra contribuțiilor musculare individuale ale vițelului în timpul unui ciclu de alergare. Douăzeci de alergători de sex masculin alergau pe o platformă de forță cu pantofi de patru greutăți diferite (175 g, 255 g, 335 g și 415 g). Studiul a evaluat forțele musculare ale extremităților inferioare ale alergătorilor în cele patru condiții de greutate a pantofilor, utilizând un sistem de modelare musculo-scheletică. Sistemul generează ecuații de constrângere a egalității și inegalității pentru a simula forțele musculare. Contribuțiile musculare individuale la fiecare vițel au fost determinate folosind aceste forțe musculare. Datele au fost comparate utilizând ANOVA cu măsură repetată unidirecțională. Rezultatele au relevat diferențe semnificative în contribuțiile gastrocnemiei laterale. Comparațiile post hoc au arătat că alergarea în pantofii de 175 g a dus la o contribuție mai mare a gastrocnemius lateralis decât alergarea în pantofii de 415 g în timpul fazei de frânare. Prin urmare, purtarea încălțămintei ușoare în timpul alergării poate favoriza oboseala în mușchiul gastrocnemius în timpul fazei de frânare. Rezultatele activării mușchilor gambei pot indica că o perioadă de adaptare este justificată atunci când se trece de la pantofi grei la ușori.

efectele

fundal

Greutatea pantofilor poate fi utilizată pentru a clasifica pantofii de alergare. Pantofii cu o greutate de 150-200 g se numesc pantofi ușori, pantofii cu o greutate de 200-300 g sunt numiți pantofi minimalisti, iar pantofii cu greutatea de 360 ​​g sau mai mare se numesc pantofi grei [1]. Pantofii minimalisti au fost speculați pentru a întări mușchii și arcadele piciorului, ceea ce poate ajuta la prevenirea rănilor [2]. Motivele acestui fenomen pot fi că forța de impact asupra solului acționează ca un semnal de intrare pentru a declanșa reglarea musculară [3], iar alergătorii folosesc propriile mecanisme de confort pentru a-și menține calea de mișcare preferată și a reduce riscul de rănire [4].

Studiile anterioare au observat că reducerea greutății încălțămintei sa dovedit a îmbunătăți economia de alergare [5]. Studiile anterioare au observat, de asemenea, că adăugarea a 100 g de greutate pe pantof crește VO2 submaximal (crește consumul de oxigen) cu

1% [6]. Hoogkamer și colab. De asemenea, a constatat că adăugarea a 100 g de masă pe pantof crește rata metabolică cu 0,75% la o viteză de 3,5 m · s-1 în timpul procesului de testare de 3000 m timp [7]. Acest concept de compensare pentru greutatea suplimentară a pantofilor implică o eficiență a mișcării scăzută atunci când efectuați pantofi grei [8]. Alergătorii cu încălțăminte grea produc mai mult oxigen și consumă mai multă energie decât cei cu încălțăminte ușoară, rezultând o eficiență redusă a alergării [9]. Reducerea greutății încălțămintei crește eficiența alergării, deoarece mușchii trebuie să genereze mai puțină forță și este nevoie de mai puțină muncă mecanică. Când mușchii efectuează lucrări mecanice, consumă energie. Prin urmare, pantofii cu diferite greutăți și configurații pot schimba mușchii piciorului unui alergător și consumul de energie.

S-a demonstrat că lipsa suportului arcului la pantofii de alergare minimalisti crește puterea mușchilor piciorului [10]. Acest concept este reflectat de o creștere a secțiunilor transversale ale mușchilor intrinseci și extrinseci ai piciorului după o perioadă de alergare în pantofi minimalisti care imită alergarea desculță [11]. În plus, utilizarea pantofilor minimalisti Vibram FiveFinger s-a dovedit a crește grosimea mușchiului intrinsec și rezistența mușchiului abductor hallucis [12]. Aceste efecte au fost propuse pentru a reduce riscul de vătămare musculară.

Pantofi diferiți (adică mase de pantofi diferiți) pot schimba modelele de lovire a piciorului alergătorilor [13], care la rândul lor pot afecta activarea mușchilor la extremitățile inferioare. Modelele musculo-scheletice pot fi utilizate ca modele generice sau modele specifice subiectului. Modelele generice realizate prin măsurători de date generice din informații despre cantitatea cadavrică [14, 15]. Până în prezent, aceste efecte nu au fost raportate în timpul alergării cu pantofi cu greutăți diferite, concentrându-se pe contribuțiile musculare individuale ale vițelului.

Prin urmare, scopul investigației actuale a fost de a examina forțele produse de mușchi și contribuțiile mușchilor gambei în timpul fazei de frânare. Ipotezele au fost că o masă mare de pantofi ar duce la o creștere a activării mușchilor gambei în timpul fazei de frânare a unui ciclu de rulare. Acest studiu poate furniza informații importante cu privire la gradul de recrutare a mușchilor cheie atunci când alergați cu pantofi de diferite greutăți.

Metode

Participanți

Douăzeci de bărbați cu o vârstă medie (SD) de 21,8 (1,2) ani, înălțimea de 1,72 (0,03) m și greutatea de 68,00 (4,32) kg au fost recrutați de la o universitate. Participanții nu au avut experiență în purtarea pantofilor de alergare folosiți în acest experiment (pantof de alergare, model 1208, Xinwei, China). Niciunul dintre participanți nu a raportat că are leziuni musculo-scheletice sau ligamentare la extremitățile inferioare în momentul participării sau în timpul celor 6 luni anterioare experimentului. Înainte de colectarea datelor, fiecare participant a dat consimțământul informat, așa cum este stipulat de Spitalul Memorial Antai Medical Care Corporation (Pingdong, Taiwan; IRB nr. 15-066-B1).

Protocol experimental

Toți participanții au purtat pantofi de alergare identici pe tot parcursul perioadei de colectare a datelor pentru a minimiza variabilitatea. Greutățile de plumb au fost atașate la cele patru părți exterioare ale fiecărui pantof pentru a atinge greutatea totală necesară. Au fost folosite patru dintre aceleași pantofi cu greutăți diferite, iar greutățile suplimentare au fost distribuite uniform pe lungimea pantofilor din acest studiu (Fig. 1): pantof numai (175 g +/− 5 g), pantof singur cu un supliment 4 × 20 g greutate plumb (255 +/− 5 g), pantof singur cu o greutate suplimentară 4 × 40 g plumb (335 +/− 5 g), și pantof singur cu un supliment 4 × 60 g greutate plumb (415 +/- 5 g). Greutățile de plumb au fost acoperite cu bandă, astfel încât participanții au fost orbiți de diferitele condiții de încălțăminte. Participanții au fost instruiți să se încălzească timp de 20 de minute (ridicând genunchii în sus și coborând maxilarul) și să exerseze alergarea de cinci ori la o viteză de alergare confortabilă, controlată, auto-selectată, cu fiecare condiție de greutate a pantofului pentru familiarizare înainte de colectarea datelor [16 ]. O perioadă de odihnă de 2 minute a separat studiile. Ordinea stării greutății pantofilor a fost randomizată pentru fiecare participant.

Încălțăminte experimentală. A 175 g pantof, b 255 g pantof, c 335 g pantof și d) 415 g pantof

Analiza datelor

Set de markere folosit pentru a înregistra mișcarea întregului corp

Forțele musculare au fost definite pe baza următoarelor condiții: (1) faza de preactivare: 50 ms înainte ca piciorul să aterizeze pe placa de forță; (2) faza de poziție: de la lovirea călcâiului (vGRF> 10 Newtoni) până la momentul în care degetul părăsește placa de forță (vGRF Fig. 3

Configurarea experimentală și activările musculare ale extremităților inferioare în timpul încercărilor de alergare. Sunt reprezentate următoarele puncte de timp: (A) T1: toe off, (b) T2: prelanding, (c) T3: contact, (d) T4: conversați și (e) T5: deget de la picior. Faza de preactivare a fost de la T2 la T3, faza de rupere a fost de la T3 la T4 și faza de împingere a fost de la T4 la T5. Faza de poziție a fost de la T3 la T5

analize statistice

Distribuția datelor a fost evaluată din statistici de asimetrie pentru egalitatea de variații. Analiza statistică a fost efectuată utilizând versiunea 14.0 a software-ului de statistici SPSS (SPSS, Inc., Chicago, IL, SUA). ANOVA unidirecțională cu măsură repetată a fost utilizată pentru a determina dacă forțele musculare erau mai mari atunci când participanții purtau pantofi ușori. Testul diferenței cel mai puțin semnificative (LSD) a fost utilizat ca test post hoc [16]. Nivelul de semnificație a fost stabilit la α = 0,05.

Rezultate

Rezultatele au arătat că rata de contribuție a mușchiului gastrocnemius lateral în timpul fazei de frânare a fost de 5,7% la 175 g pantofi, 4,0% la 255 g și 335 g pantofi și 3,1% la 415 g pantofi (Tabelul 1). Rezultatele au indicat faptul că aportul lateral gastrocnemius al mușchiului gambei a fost semnificativ diferit în timpul fazei de frânare.

Rezultatele contribuțiilor musculare gastrocnemius laterale au arătat diferențe semnificative între grupurile de greutate a pantofilor (p = 0,043). Comparațiile post hoc au arătat că contribuția forței laterale a mușchiului gastrocnemius în timpul fazei de frânare a fost mai mare în starea de 175 g a pantofului decât în ​​starea de 415 g a pantofului (p = 0,023). Nu au existat alte diferențe semnificative în alte contribuții musculare de-a lungul ciclului de mers.

Discuţie

Pantofii de alergare minimalisti pot influenta rolul fiecărui mușchi în controlul mișcării corpului, cu o tendință spre forțe musculare mai mari în mușchii gastrocnemius și soleus și transferuri mai mari de energie [27]. Un pantof adecvat afectează forța de impact la aterizare atunci când rulează, ceea ce poate declanșa reglarea musculară [3] pentru a permite scheletului să se deplaseze în calea sa preferată prin mecanisme de confort autodeterminate [4]. Pantofii minimalisti sunt mai ușori decât pantofii tradiționali, așa că atunci când oamenii rulează în pantofi minimalisti, gastrocnemius lateralis activează mai mult în timpul fazei de frânare. Cei mai ușori pantofi sunt proiectați pentru a imita condițiile descult. Un studiu anterior a comparat simulațiile musculare ale alergării în pantofi și alergării desculțe și a constatat că forțele musculare de vârf ale vastului medial, vastului lateral, rectului femoral și tibialului anterior erau mai mari în starea descultă. Când a fost simulată alergarea desculță, gastrocnemius avea o forță musculară de vârf mare [13]. În acest studiu, pantofii cu aceeași structură și greutăți diferite au fost comparate, iar gastrocnemius lateralis sa dovedit a avea cele mai mari contribuții musculare. Prin urmare, un pantof ușor poate provoca, de asemenea, oboseală în gastrocnemius lateralis.

Concluzie

Acest studiu a explorat diferențele dintre pantofii de alergare cu aceeași structură, dar cu greutăți diferite. Contribuția gastrocnemius lateralis, adică integrala forței generate, a crescut pentru pantofii ușori. Prin urmare, purtarea încălțămintei ușoare poate favoriza oboseala musculară în gastrocnemie în timpul fazei de frânare. Activarea mușchilor gambei poate fi indicativă că o perioadă de adaptare este justificată atunci când se trece de la pantofi grei la ușori.

Disponibilitatea datelor și a materialelor

Seturile de date utilizate și/sau analizate în timpul studiului actual sunt disponibile de la autorul corespunzător, la cerere rezonabilă.