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Background
Back pain patients (BPP) show delayed muscle onset, increased co-contractions, and variability as response to quasi-static sudden trunk loading in comparison to healthy controls (H). However, it is unclear whether these results can validly be transferred to suddenly applied walking perturbations, an automated but more functional and complex movement pattern. There is an evident need to develop research-based strategies for the rehabilitation of back pain. Therefore, the investigation of differences in trunk stability between H and BPP in functional movements is of primary interest in order to define suitable intervention regimes. The purpose of this study was to analyse neuromuscular reflex activity as well as three-dimensional trunk kinematics between H and BPP during walking perturbations.
Methods
Eighty H (31m/49f;29±9yrs;174±10cm;71±13kg) and 14 BPP (6m/8f;30±8yrs;171±10cm;67±14kg) walked (1m/s) on a split-belt treadmill while 15 right-sided perturbations (belt decelerating, 40m/s2, 50ms duration; 200ms after heel contact) were randomly applied. Trunk muscle activity was assessed using a 12-lead EMG set-up. Trunk kinematics were measured using a 3-segment-model consisting of 12 markers (upper thoracic (UTA), lower thoracic (LTA), lumbar area (LA)). EMG-RMS ([%],0-200ms after perturbation) was calculated and normalized to the RMS of unperturbed gait. Latency (TON;ms) and time to maximum activity (TMAX;ms) were analysed. Total motion amplitude (ROM;[°]) and mean angle (Amean;[°]) for extension-flexion, lateral flexion and rotation were calculated (whole stride cycle; 0-200ms after perturbation) for each of the three segments during unperturbed and perturbed gait. For ROM only, perturbed was normalized to unperturbed step [%] for the whole stride as well as the 200ms after perturbation. Data were analysed descriptively followed by a student´s t-test to account for group differences. Co-contraction was analyzed between ventral and dorsal muscles (V:R) as well as side right:side left ratio (Sright:Sleft). The coefficient of variation (CV;%) was calculated (EMG-RMS;ROM) to evaluate variability between the 15 perturbations for all groups. With respect to unequal distribution of participants to groups, an additional matched-group analysis was conducted. Fourteen healthy controls out of group H were sex-, age- and anthropometrically matched (group Hmatched) to the BPP.
Results
No group differences were observed for EMG-RMS or CV analysis (EMG/ROM) (p>0.025). Co-contraction analysis revealed no differences for V:R and Srigth:Sleft between the groups (p>0.025). BPP showed an increased TON and TMAX, being significant for Mm. rectus abdominus (p = 0.019) and erector spinae T9/L3 (p = 0.005/p = 0.015). ROM analysis over the unperturbed stride cycle revealed no differences between groups (p>0.025). Normalization of perturbed to unperturbed step lead to significant differences for the lumbar segment (LA) in lateral flexion with BPP showing higher normalized ROM compared to Hmatched (p = 0.02). BPP showed a significant higher flexed posture (UTA (p = 0.02); LTA (p = 0.004)) during normal walking (Amean). Trunk posture (Amean) during perturbation showed higher trunk extension values in LTA segments for H/Hmatched compared to BPP (p = 0.003). Matched group (BPP vs. Hmatched) analysis did not show any systematic changes of all results between groups.
Conclusion
BPP present impaired muscle response times and trunk posture, especially in the sagittal and transversal planes, compared to H. This could indicate reduced trunk stability and higher loading during gait perturbations.
Professionelle GT Langstreckenmotorsportler (Rennfahrer) müssen den hohen motorischen und kognitiven Ansprüchen ohne Verlust der Performance während eines Rennens endgegenwirken können. Sie müssen stets, bei hoher Geschwindigkeit fokussiert und konzentriert auf ihr Auto, die Rennstrecke und ihre Gegner reagieren können. Darüber hinaus sind Rennfahrer zusätzlich durch die notwendige Kommunikation im Auto mit den Ingenieuren und Mechanikern in der Boxengasse gefordert. Daten über die tatsächliche Beanspruchung und häufig auftretende Beschwerden und/oder Verletzung von Profiathleten liegen kaum vor. Für eine möglichst gute Performance im Auto während eines Rennens ist es notwendige neben der körperlichen Beanspruchung auch die häufigen Krankheitsbilder zu kennen. Auf Basis dessen kann eine optimale Prävention oder notwendige Therapie zur möglichst schnellen Reintegration in den Sport abgeleitet und entwickelt werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich durch ein regelmäßiges Gesundheitsmonitoring mit der Erfassung häufiger Beschwerden und oder Verletzungen im GT Langestreckenmotorsport zur Ableitung eines präventiven (trainingstherapeutischen) und therapeutischen Konzeptes. Darüber hinaus, soll über die Einschätzung der körperlichen Leistungsfähigkeit der Athleten, auf Basis der Beanspruchung im Rennfahrzeug ein mögliches Trainingskonzept in Abhängigkeit der Saison entwickelt werden.
Insgesamt wurden über 15 Jahre (2003-2017) 37 männliche Athleten aus dem GT Langstreckenmotorsport 353mal im Rahmen eines Gesundheitsmonitorings untersucht. Dabei wurden Athleten maximal 14 Jahre und mindestens 1 Jahr sportmedizinische betreut. Diese 2x im Jahr stattfindende Untersuchung beinhaltete im Wesentlichen eine sportmedizinische Untersuchung zur Einschätzung der Tauglichkeit für den Sport und die Erfassung der körperlichen Leistungsfähigkeit. Über das Gesundheitsmonitoring hinaus erfolgte die Betreuung zusätzlich an der Rennstrecke zur weiteren Erfassung der Beschwerden, Erkrankungen und Verletzungen der Athleten während ihrer sportartspezifischen Belastung. Zusammengefasst zeigen die Athleten geringe Prävalenzen und Inzidenzen der Krankheitsbilder bzw. Beschwerden. Ein Unterschied der Prävalenzen zeigt sich zwischen den Gesundheitsuntersuchungen und der Betreuung an der Rennstrecke. Die häufigsten Beschwerdebilder zeigen sich aus Orthopädie und Innerer Medizin. So sind Infekte der oberen Atemwege sowie Allergien neben Beschwerden der unteren Extremität und der Wirbelsäule am häufigsten. Demzufolge werden vorrangig physio- und trainingstherapeutische Konsequenzen abgeleitet. Eine medikamentöse Therapie erfolgt im Wesentlichen während der Rennbetreuung. Zur Reduktion der orthopädischen und internistischen Beschwerden sollten präventive Maßnahmen mehr betont werden. Die körperliche Leistungsfähigkeit zeigt im Wesentlichen über die Untersuchungsjahre eine stabile Performance für die Ausdauer-, Kraft und sensomotorische Leistungsfähigkeit. Die Ausdauerleistungsfähigkeit kann in Abhängigkeit der Sportartspezifik mit einer guten bis sehr guten Ausprägung definiert werden. Die Kraftleistungsfähigkeit und die sensomotorische Leistungsfähigkeit lassen sportartspezifische Unterschiede zu und sollte körpergewichtsbezogen betrachtet werden.
Ein sportmedizinisches und trainingstherapeutisches Konzept müsste demnach eine regelmäßige ärztlich-medizinische Untersuchung mit dem Fokus der Orthopädie, Inneren Medizin und Hals- Nasen-Ohren-Kunde beinhalten. Darüber hinaus sollte eine regelmäßige Erfassung der körperlichen Leistungsfähigkeit zur möglichst effektiven Ableitung von Trainingsinhalten oder Präventionsmaßnahmen berücksichtig werden. Auf Grundlage der hohen Reisetätigkeit und der ganzjährigen Saison könnte ein 1-2x jährlich stattfindendes Trainingslager, im Sinne eines Grundlagen- und Aufbautrainings zur Optimierung der Leistungsfähigkeit beitragen, das Konzept komplementieren. Zudem scheint eine ärztliche Rennbetreuung notwendig.
The research aimed to investigate back pain (BP) prevalence in a large cohort of young athletes with respect to age, gender, and sport discipline. BP (within the last 7days) was assessed with a face scale (face 1-2=no pain; face 3-5=pain) in 2116 athletes (m/f 61%/39%; 13.3 +/- 1.7years; 163.0 +/- 11.8cm; 52.6 +/- 13.9kg; 4.9 +/- 2.7 training years; 8.4 +/- 5.7 training h/week). Four different sports categories were devised (a: combat sports, b: game sports; c: explosive strength sport; d: endurance sport). Analysis was described descriptively, regarding age, gender, and sport. In addition, 95% confidence intervals (CI) were calculated. About 168 (8%) athletes were allocated into the BP group. About 9% of females and 7% of males reported BP. Athletes, 11-13years, showed a prevalence of 2-4%; while prevalence increased to 12-20% in 14- to 17-year olds. Considering sport discipline, prevalence ranged from 3% (soccer) to 14% (canoeing). Prevalences in weight lifting, judo, wrestling, rowing, and shooting were 10%; in boxing, soccer, handball, cycling, and horse riding, 6%. 95% CI ranged between 0.08-0.11. BP exists in adolescent athletes, but is uncommon and shows no gender differences. A prevalence increase after age 14 is obvious. Differentiated prevention programs in daily training routines might address sport discipline-specific BP prevalence.
Electrical muscle stimulation (EMS) is an increasingly popular training method and has become the focus of research in recent years. New EMS devices offer a wide range of mobile applications for whole-body EMS (WB-EMS) training, e.g., the intensification of dynamic low-intensity endurance exercises through WB-EMS. The present study aimed to determine the differences in exercise intensity between WB-EMS-superimposed and conventional walking (EMS-CW), and CON and WB-EMS-superimposed Nordic walking (WB-EMS-NW) during a treadmill test. Eleven participants (52.0 ± years; 85.9 ± 7.4 kg, 182 ± 6 cm, BMI 25.9 ± 2.2 kg/m2) performed a 10 min treadmill test at a given velocity (6.5 km/h) in four different test situations, walking (W) and Nordic walking (NW) in both conventional and WB-EMS superimposed. Oxygen uptake in absolute (VO2) and relative to body weight (rel. VO2), lactate, and the rate of perceived exertion (RPE) were measured before and after the test. WB-EMS intensity was adjusted individually according to the feedback of the participant. The descriptive statistics were given in mean ± SD. For the statistical analyses, one-factorial ANOVA for repeated measures and two-factorial ANOVA [factors include EMS, W/NW, and factor combination (EMS*W/NW)] were performed (α = 0.05). Significant effects were found for EMS and W/NW factors for the outcome variables VO2 (EMS: p = 0.006, r = 0.736; W/NW: p < 0.001, r = 0.870), relative VO2 (EMS: p < 0.001, r = 0.850; W/NW: p < 0.001, r = 0.937), and lactate (EMS: p = 0.003, r = 0.771; w/NW: p = 0.003, r = 0.764) and both the factors produced higher results. However, the difference in VO2 and relative VO2 is within the range of biological variability of ± 12%. The factor combination EMS*W/NW is statistically non-significant for all three variables. WB-EMS resulted in the higher RPE values (p = 0.035, r = 0.613), RPE differences for W/NW and EMS*W/NW were not significant. The current study results indicate that WB-EMS influences the parameters of exercise intensity. The impact on exercise intensity and the clinical relevance of WB-EMS-superimposed walking (WB-EMS-W) exercise is questionable because of the marginal differences in the outcome variables.