اثر خستگی اندام تحتانی بر کینماتیک مفصل زانو طی مانور فرود در فوتبالیست‌های مرد بزرگسال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آسیب‌شناسی ورزشی و حرکات اصلاحی، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 گروه تندرستی و بازتوانی در ورزش، دانشکده علوم ورزشی و تندرستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

10.32598/sjrm.10.3.15

چکیده

مقدمه و اهداف: یکی از رایج‌ترین آسیب‌ها در فعالیت‌های ورزشی پارگی رباط متقاطع قدامی (ACL) است. خستگی جسمی مناطق مختلف اندام تحتانی می‌تواند در تغییر الگوی حرکتی این بخش از بدن مؤثر باشد و ریسک آسیب ACL را افزایش دهد، هدف از این مطالعه بررسی اثر خستگی اندام تحتانی برکینماتیک مفصل زانو طی فرود در فوتبالیست‌های بزرگسال است.
مواد و روش‌ها: ده فوتبالیست مرد بزرگسال (میانگین‌±انحراف‌معیار سن: 1/05±20/7±4/17 سال، قد: 4/17±178/9 سانتی‌متر و وزن: 8/04±71/55 کیلوگرم) در این تحقیق شرکت کردند. آزمودنی‌ها پیش‌آزمون را که شامل پریدن و فرود از روی جعبه چهل سانتی‌متری را انجام دادند و دوربین‌های دستگاه موشن آنالیزر والگوس، فلکشن و روتیشن زانو را ثبت کردند. از بخش کینتولز نرم‌افزار پلاگین که به نرم‌افزار کورتکس ضمیمه شده است، جهت سگمنت‌سازی و برای به دست آوردن اطلاعات کینماتیکی استفاده شد. پروتکل خستگی اندام تحتانی شامل ده تکرار اسکات تک پا تا نود درجه فلکشن زانو، دو پرش عمودی حداکثر با یک پا و بیست تکرار از بالا و پایین رفتن از یک پله ۳۱ سانتی‌متری بود. از مقیاس بورگ برای سنجش خستگی استفاده شد. قبل و بعد از اجرای پروتکل خستگی آزمون لی تک پا با هدف مسافت برای اطمینان از سطح خستگی استفاده شد. بعد از انجام پروتکل خستگی پس‌آزمون به عمل آمد. پس از جمع‌آوری داده‌ها از آزمون شاپیرو ویلک جهت نرمالیتی داده‌ها و از آزمون تی زوجی برای مقایسه میانگین در پیش‌آزمون و پس‌آزمون در متغیرهای وابسته استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج آزمون تی زوجی نشان داد که فلکشن لحظه برخورد تفاوت معناداری از پیش‌آزمون به پس‌آزمون داشته و سایر متغیرهای کینماتیکی تغییرات معنادار از پیش‌آزمون به پس‌آزمون نداشته‌اند. سطح معنادار آماری نیز در سطح 05/P≤0 در نظر گرفته شد.
نتیجه‌گیری: با توجه به یافته‌های تحقیق می‌توان این‌گونه نتیجه گرفت که خستگی اندام تحتانی در مطالعه حاضر تا حدودی باعث تغییرات کینماتیکی پیش بین آسیب ACL شده است. تغییرات کینماتیکی شامل کاهش میزان فلکشن لحظه برخورد بوده است که یکی از عوامل پیش‌بین آسیب ACL هنگام فرود است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Lower Extremity Fatigue on Knee Joint Kinematics During Landing Maneuvers in Adult Soccer Players

نویسندگان [English]

  • Zahra Khazaee 1
  • Mehdi Gheitasi 2
  • Amir Hosein Barati 2
1 Department of Sport Injuries and Corrective Exercises, Faculty of Health and Sport Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Department of Health & Rehabilitation in Sport, Faculty of Health and Sport Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Background and Aims: Since fatigue in different regions of the lower extremities can effectively alter the movement pattern of this part of the body and cause joint-related kinematic changes that increase the risk of injury and mental fatigue, which may be a factor in reducing productivity and injury. Therefore, the study of kinematic changes during fatigue can have helpful results. This study aimed to investigate the effect of lower extremity fatigue on knee joint kinematics during landing in adult soccer players.
Methods: Ten adult male soccer players (Mean±SD = age: 20.7±1.05 years; Height: 178.9±4.17 cm; Weight: 71.55±8.04 kg) participated in this study. Subjects performed a pre-test, which included jumping and landing on a 40-cm box, and recording cameras of the valgus motion analyzer, flexion, and knee rotation. The Kingtools section of the plugin software attached to the Cortex software was used for segmentation and kinematic information. The lower extremity fatigue protocol consisted of 10 repetitions of single-leg squats up to 90 degrees of knee flexion, 20 vertical jumps with a single leg, and 1 repetition of step –going up and down a 31cm step. The Borg scale was used to measure fatigue. Before and after the fatigue protocol, a single-leg hop was used to determine the level of fatigue. After the fatigue protocol, a post-test was performed. Data were analyzed using the Shapiro-Wilk test for normality of the data, and paired t-test was used to compare mean in pre-test and post-test independent variables.
Results: The paired t-test results for comparison of kinematic data showed that contact flexion had a significant difference from pre-test to post-test and other kinematic variables had no significant changes from pre-test to post-test. Statistical significance was considered at P≤0.05.
Conclusion: According to the findings of this study, it can be concluded that lower extremity fatigue in the present study partly caused kinematic changes in predicting ACL injury. Kinematic changes have included a decrease in Contact flexion, which is one of the predictors of ACL injury during landing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinematics
  • Fatigue
  • landing
  • Soccer Player
  1. Majewski M, Susanne H, Klaus S. Epidemiology of athletic knee injuries: A 10-year study. The Knee. 2006; 13(3):184-8. [DOI:10.1016/j.knee.2006.01.005] [PMID]
  2. Hewett TE, Ford KR, Hoogenboom BJ, Myer GD. Understanding and preventing acl injuries: Current biomechanical and epidemiologic considerations-update 2010. North American Journal of sports Physical Therapy: NAJSPT. 2010; 5(4):234-51. [PMCID]
  3. Jamison ST, Pan X, Chaudhari AM. Knee moments during run-to-cut maneuvers are associated with lateral trunk positioning. Journal of Biomechanics. 2012; 45(11):1881-5.[DOI:10.1016/j.jbiomech.2012.05.031][PMID]
  4. Kirkendall DT, Garrett WE. The anterior cruciate ligament enigma: injury mechanisms and prevention. Clinical Orthopaedics and Related Research. 2000; 372:64-8.[DOI:10.1097/00003086-200003000-00008][PMID]
  5. Boden BP, Dean GS, Feagin JA, Garrett WE. Mechanisms of anterior cruciate ligament injury. Orthop 2000; 23(6):573-8. [DOI:10.3928/0147-7447-20000601-15][PMID]
  6. Barber-Westin SD, Noyes FR. Effect of fatigue protocols on lower limb neuromuscular function and implications for anterior cruciate ligament injury prevention training: A systematic revie The American Journal of Sports Medicine. 2017; 45(14):3388-96. [DOI:10.1177/0363546517693846][PMID]
  7. Benjaminse A, Webster KE, Kimp A, Meijer M, Gokeler A. Revised approach to the role of fatigue in anterior cruciate ligament injury prevention: A systematic review with meta-analyses. Sports Medicine. 2019; 49(4):565-86. [DOI:10.1007/s40279-019-01052-6][PMID][PMCID]
  8. Bahr R, Engebretsen L. Sports injury prevention. United States: Wiley Online Library; 2009. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781444303612
  9. Enoka RM, Duchateau J. Muscle fatigue: what, why and how it influences muscle function. The Journal of Physiology. 2008; 586(1):11-23. [DOI:10.1113/jphysiol.2007.139477][PMID][PMCID]
  10. Deschenes MR, Maresh CM, Kraemer WJ. The neuromuscular junction: Structure, function, and its role in the excitation of muscle. Journal of Strength and Conditioning Research. 1994; 8(2):103-9.[DOI:10.1519/00124278-199405000-00008]
  11. Mair SD, Seaber AV, Glisson RR, Garrett JR WE. The role of fatigue in susceptibility to acute muscle strain injury. The American Journal of Sports Medicine. 1996; 24(2):137-43. [DOI:10.1177/036354659602400203][PMID]
  12. Benjaminse A, Habu A, Sell TC, Abt JP, Fu FH, Myers JB, et al. Fatigue alters lower extremity kinematics during a single-leg stop-jump task. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 2008; 16(4):400-7. [DOI:10.1007/s00167-007-0432-7][PMID]
  13. Kernozek TW, Torry MR, Iwasaki M. Gender differences in lower extremity landing mechanics caused by neuromuscular fatigue. The American journal of Sports Medicine. 2008; 36(3):554-65. [DOI:10.1177/0363546507308934][PMID]
  14. Wojtys EM, Beaulieu ML, Ashton-Miller JA. New perspectives on ACL injury: On the role of repetitive sub-maximal knee loading in causing ACL fatigue failure. Journal of Orthopaedic Research. 2016; 34(12):2059-68. [DOI:10.1002/jor.23441][PMID][PMCID]
  15. Bell DR, Smith MD, Pennuto AP, Stiffler MR, Olson ME. Jump-landing mechanics after anterior cruciate ligament reconstruction: A landing error scoring system study. Journal of Athletic Training. 2014; 49(4):435-41. [DOI:10.4085/1062-6050-49.3.21][PMID][PMCID]
  16. DiStefano LJ, Padua DA, DiStefano MJ, Marshall SW. Influence of age, sex, technique, and exercise program on movement patterns after an anterior cruciate ligament injury prevention program in youth soccer players. The American Journal of Sports Medicine. 2009; 37(3):495-505. [DOI:10.1177/0363546508327542][PMID]
  17. Hewett TE, Di Stasi SL, Myer GD. Current concepts for injury prevention in athletes after anterior cruciate ligament reconstruction. The American Journal of Sports Medicine. 2013; 41(1):216-24. [DOI:10.1177/0363546512459638][PMID][PMCID]
  18. Yoon YS, Chai M, Shin DW. Football injuries at Asian tournaments. The American Journal of Sports Medicine. 2004; 32(S1):36S-42. [DOI:10.1177/0095399703258781][PMID]
  19. Briem K, Jónsdóttir KV, Árnason Á, Sveinsson Þ. Effects of sex and fatigue on biomechanical measures during the drop-jump task in children. Orthopaedic journal of Sports Medicine. 2017; 5(1):2325967116679640.[DOI:10.1177/2325967116679640][PMID][PMCID]
  20. Xia R, Zhang X, Wang X, Sun X, Fu W. Effects of two fatigue protocols on impact forces and lower extremity kinematics during drop landings: implications for noncontact anterior cruciate ligament injury. Journal of Healthcare Engineering. 2017; 2017:5690519. [DOI:10.1155/2017/5690519][PMID][PMCID]
  21. Qu X, Jiang J, Hu X. Effects of subsensory noise and fatigue on knee landing and cross-over cutting biomechanics in male athletes. Journal of Applied Biomechanics. 2018; 34(3):205-10. [DOI:10.1123/jab.2017-0180][PMID]
  22. Frank BS, Gilsdorf CM, Goerger BM, Prentice WE, Padua DA. Neuromuscular fatigue alters postural control and sagittal plane hip biomechanics in active females with anterior cruciate ligament reconstruction. Sports Health. 2014; 6(4):301-8. [DOI:10.1177/1941738114530950][PMID][PMCID]
  23. Northeast L, Gautrey CN, Bottoms L, Hughes G, Mitchell AC, Greenhalgh A. Full gait cycle analysis of lower limb and trunk kinematics and muscle activations during walking in participants with and without ankle instability. Gait & p 2018; 64:114-8. [DOI:10.1016/j.gaitpost.2018.06.001][PMID]
  24. Lessi GC, Dos Santos AF, Batista LF, de Oliveira GC, Serrão FV. Effects of fatigue on lower limb, pelvis and trunk kinematics and muscle activation: Gender differences. Journal of Electromyography and Kinesiology. 2017; 32:9-14. [DOI:10.1016/j.jelekin.2016.11.001][PMID]
  25. Orishimo KF, Kremenic IJ. Effect of fatigue on single-leg hop landing biomechanics. Journal of Applied Biomechanics. 2006; 22(4):245-54. [DOI:10.1123/jab.22.4.245][PMID]
  26. Negrete RJ, Schick EA, Cooper JP. Lower-limb dominance as a possible etiologic factor in noncontact anterior cruciate ligament tears. Journal of Strength and Conditioning Research. 2007; 21(1):270-3. [DOI:10.1519/00124278-200702000-00048][PMID]
  27. Cortes N, Greska E, Kollock R, Ambegaonkar J, Onate JA. Changes in lower extremity biomechanics due to a short-term fatigue protocol. Journal of Athletic Training. 2013; 48(3):306-13. [DOI:10.4085/1062-6050-48.2.03][PMID][PMCID]
  28. Lucci S, Cortes N, Van Lunen B, Ringleb S, Onate J. Knee and hip sagittal and transverse plane changes after two fatigue protocols. Journal of Science and Medicine in Sport. 2011; 14(5):453-9. [DOI:10.1016/j.jsams.2011.05.001][PMID][PMCID]
  29. Cortes N, Greska E, Ambegaonkar JP, Kollock RO, Caswell SV, Onate JA. Knee kinematics is altered post-fatigue while performing a crossover task. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. 2014; 22(9):2202-8. [DOI:10.1007/s00167-013-2673-y][PMID][PMCID]
  30. Abergel R. The effects of fatigue on lower extremity landing mechanics in dancers. United States: California State University; 2019. https://books.google.com/books/about/The_Effects_of_Fatigue_on_Lower_Extremit.html?id=fM1bzgEACAAJ
  31. Allen R, Chick M, Grossman M, Phillips S. The effects of fatigue on single leg landing mechanics. 2019. https://digitalcommons.ithaca.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1664&context=whalen
  32. Chappell JD, Creighton RA, Giuliani C, Yu B, Garrett WE. Kinematics and electromyography of landing preparation in vertical stop-jump: risks for noncontact anterior cruciate ligament injury. The American Journal of sports Medicine. 2007; 35(2):235-41. [DOI:10.1177/0363546506294077][PMID]
  33. Smith MP, Sizer PS, James CR. Effects of fatigue on frontal plane knee motion, muscle activity, and ground reaction forces in men and women during landing. Journal of Sports Science & Medicine. 2009; 8(3):419-27. [PMCID]
  34. Chavez A. The effect of fatigue on ACL injury risk in the athletic population [MSc. Thesis]. Texas: Texas State University; 2011. https://digital.library.txstate.edu/handle/10877/4326
  35. Thomas AC, McLean SG, Palmieri-Smith RM. Quadriceps and hamstrings fatigue alters hip and knee mechanics. Journal of Applied Biomechanics. 2010; 26(2):159-70. [DOI:10.1123/jab.26.2.159][PMID]