Jalan ja lantion resultanttikulmanopeuden sekä resultanttikiihtyvyyden muutokset ei-väsyttävän juoksun aikana

Abstract

Johdanto. Juokseminen on yksi maailman harrastetuimmista liikuntamuodoista. Alavartalon nivelkulmien muutoksia sekä segmenttien kiihtyvyyksiä on käsitelty kohtalaisen kattavasti aikaisemmassa kirjallisuudessa. Yksittäisten segmenttien resultanttikiihtyvyyksiä ja kulmanopeuksia ei ole kuitenkaan juurikaan tutkittu ei-väsyttävän juoksun aikana. Segmenttien resultanttikulmanopeus ei välttämättä käyttäydy juoksun aikana samalla tavalla nivelkulmadatan kanssa. Siksi se voi tarjota keinon huomata muutoksia juoksun kinematiikassa, vaikka mitattavaa väsymystä ei esiintyisi kuormituksen jälkeen. Inertiamittausyksiköt (IMU) ovat laitteita, jotka sisältävät kiihtyvyysantureita, gyroskooppeja sekä mahdollisesti myös magnetometrin. IMUjen etu perinteisempiin tutkimusmenetelmiin nähden on niiden pieni koko ja liikuteltavuus, mikä mahdollistaa datan keräämisen myös laboratorio-olosuhteiden ulkopuolella. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää miten IMUilla mitatun jalan ja lantion resultanttikulmanopeus sekä resultanttikiihtyvyys muuttuvat ei-väsyttävän 40 minuutin juoksun aikana. Menetelmät. Tutkimukseen osallistui 10 tervettä säännöllisesti juoksua harrastavaa koehenkilöä. Koehenkilöt juoksivat sisäjuoksuradalla 40 minuuttia kestävän kuormituksen itse valitsemallaan vauhdilla. Ennen juoksukuormitusta ja sen jälkeen suoritettiin kolme esikevennyshyppyä. Esikevennyshyppyjen korkeuden muutoksia käytettiin koehenkilöiden väsymyksen tason arviointiin. Itse valitun vauhdin oli tarkoitus kuvastaa ”normaalia” harjoitusvauhtia. Tutkimuksessa analysoitiin IMUilla jalan ja lantion resultanttikulmanopeus sekä resultanttikiihtyvyys koko askelsyklistä 5 minuutin, 20 minuutin sekä 38 minuutin kohdalla kuormituksesta. Myös koehenkilöiden juoksunopeutta seurattiin mahdollisten muutosten havaitsemiseksi. Tulokset. Jalan ja lantion resultanttikulmanopeuksissa ei tapahtunut juoksun aikana merkitseviä muutoksia. Myöskään jalan resultanttikiihtyvyydessä ei avaittu muutoksia. Lantion resultanttikulmanopeus laski hieman vasemman jalan kantaiskun aikana (p = 0,0103). Esikevennyshypyn korkeus oli ennen juoksua 29,2 cm ± 4,9 cm ja juoksun jälkeen 32,5 cm ± 4,6 cm (p = 0,034). Juoksunopeudessa ei havaittu merkitseviä muutoksia. Pohdinta ja johtopäätökset. Juoksukuormituksen ei ollut tarkoitus aiheuttaa väsymystä. Tämä tavoite kuormitukselle todennäköisesti onnistui, sillä esikevennyshyppyjen korkeus kasvoi merkitsevästi laskemisen sijaan. Tämä voisi selittää myös osaltaan merkitsevien muutoksien puutosta suurimmassa osassa muuttujista. Lantion resultanttikiihtyvyydessä havaittu pieni lasku oli yllättävä tulos. Tämä voisi teoriassa johtua juoksunopeuden lievästä laskemisesta, mutta tässä tutkimuksessa ei havaittu muutoksia juoksunopeudessa kuormituksen aikana. Tulosten toispuoleisuus herättää kysymyksiä tulosten luotettavuudesta.

Introduction. Running is one of the most popular forms of exercise in the world. Changes in lower body joint angles and segmental accelerations have been studied reasonably comprehensively. However, hardly any studies have investigated resultant angular velocities and resultant accelerations of single segments during non-fatiguing running. Resultant angular velocity of single segments does not necessiraly reflect the same changes as joint angles. That is why it can provide methods to notice changes in running kinematics even if fatigue was not present with chosen methods to monitor fatigue. Inertial measurement units (IMU) are devices which contain accelerometers, gyroscopes and possibly a magnetometer. IMUs advantage to more traditional research methods is that they are small in size and ambulatory, which makes it possible to collect data outside of laboratory settings. The purpose of this study was to evaluate changes in foot and pelvis resultant angular velocity and resultant acceleration measured with IMUs during non-fatiguing 40-minute run. Methods. 10 healthy subjects who ran regularly participated the study. Subjects ran on an indoor track 40 minutes with a self-selected pace. Three countermovement jumps were performed before and after the running protocol to monitor possible changes in fatigue level. The self-selected pace was supposed to reflect “normal” practice running speed. Resultant angular velocity and resultant acceleration of the foot and pelvis were analyzed for the whole stride from 5-minute, 20-minute and 38-minute time points during the running. The running speed of the subjects was also measured. Results. There were no changes in foot and hip resultant angular velocities. There were also no changes in foot resultant acceleration. Hip resultant acceleration decreased during left foot heel contact (p = 0,0103). Countermovement jump height was 29,2 cm ± 4,9 cm before the run and 32,5 cm ± 4,6 cm after the run (p = 0,034). There were no changes in running speed. Discussion and conclusions. The running protocol was not supposed to cause any fatigue to the participants. This was also probably the case since the countermovment jump height increased after the runnin and there were no changes in running speed throughout the protocol. This could also explain the lack of changes in most of tha study variables. Small decrease in the hip resultant acceleration was a surprising result. this could in theory result from decrease in running speed but in this study there were no changes in running speed. The asymmetry of the changes in resultant acceleration brings into question the reliability of the results in this study.