Ειδικές εργαστηριακές μετρήσεις δύναμης για τους καμπτήρες και εκτείνοντες μυς των ώμων στο άθλημα της ενόργανης γυμναστικής

Abstract

The extensive review of the literature revealed a research gap in evaluating the isometric and isokinetic torque and electromyographic (EMG) activity of shoulder’s flexor and extensor muscles in movements adapted to the gymnastics. The aim of the present study was to examine the reliability and the validity of new and original specific laboratory strength measurements of the shoulders' flexor and extensor muscles, when activating both arms simultaneously with the elbows fully extended. Specifically, the study examined isometric and isokinetic torque, conventional (flexors/extensors) and functional (eccentric/concentric) muscles’ strength ratios, EMG activity, neuromuscular efficiency (torque/HMG ratio, NME) and antagonist/agonist co-activation ratio (MCA) of the flexors and extensors of the shoulder joint. In addition, it evaluated the performance on selected gymnastics skills and its relationship to the strength parameters tested in the laboratory. Fifteen high competitive male gymnasts (GYM) and eighteen physical education students (PE) participated voluntarily in the study (age: 19.37 ± 2.27 and 21.27 ± 2.41 years, respectively). To verify the reliability of peak torque (PT) measurements, two identical measurements with one week interval were assessed using the isokinetic Humac Norm 770 dynamometer at three angles (45º, 90º, and 135º) for isometric and at three angular velocities (60º/s, 180º/s, and 300º/s) for isokinetic concentric and eccentric action modes. All isokinetic measurements were conducted in a range of motion of 10º to 180º (anatomical position in 0º, with the arms by the sides of the body and palms facing forward), in supine position, bilaterally, with the elbows fully extended. During isometric and isokinetic torque measurements, the EMG activity of the muscles: anterior deltoid, clavicular head of the pectoralis major and biceps brachil (flexors) and posterior deltoid, latissimus dorsi and long head of the triceps brachil (extensors) was measured at the same time in the Biopac ΜP100 electromyography system. The relative and absolute reliability of isometric and isokinetic dynamometer measurements was supported by the ICC, SEM, SEMe, CV and Bland-Altman analyses. From the examination of the relations between the strength parameters and the performance in the gymnastics skills, the internal and external validity of the measurements was supported. From multivariate analyses of variance (MANOVAs) and multivariate analyses of covariance (MANCOVAs), with physical characteristics and somatometric parameters as covariates, statistically significant higher PT values were obtained for GYM athletes compared to PE students for all variables tested (with some exceptions in which the covariate was the cross-section area of the right arm). On the other hand, statistically significant differences in shoulders F/E ratios (conventional and functional) were not observed. From the results of EMG analyses it appeared that GYM athletes compared to PE students tended to have higher NME values and lower MCA values, although differences were not always statistically significant. The data of the isokinetic dynamometer and the EMG of the present study, combined with the evaluation of the performance of the participants in the gymnastics skills and their relationships, support the assumption that long-term intensive training in gymnastics largely develops the capacity for more efficient, economic and functional activation and collaboration between the involved muscles and this can therefore also be applied to the performance of difficult gymnastics skills. Taking into consideration the weaknesses/limitations of this research, its results provide an initial database useful to gymnastics coaches, therapists and researchers, to evaluate, improve and/or maintain a balanced development of muscle strength of the shoulder girdle.

Από την εκτενή ανασκόπηση της βιβλιογραφίας διαπιστώθηκε ένα ερευνητικό κενό ως προς την αξιολόγηση της ισομετρικής και ισοκινητικής ροπής, καθώς και της ηλεκτρομυογραφικής δραστηριότητας (ΗΜΓ) των καμπτήρων και των εκτεινόντων μυών των ώμων σε κινήσεις προσαρμοσμένες στην Ενόργανη Γυμναστική (ΕΓ). Ο σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν ο έλεγχος της αξιοπιστίας και της εγκυρότητας νέων και πρωτότυπων ειδικών εργαστηριακών δυναμομετρήσεων των καμπτήρων και των εκτεινόντων μυών των ώμων, με ταυτόχρονη ενεργοποίηση και των δύο άνω άκρων με τους αγκώνες σε πλήρη έκταση. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η μέγιστη ισομετρική και ισοκινητική ροπή, οι συμβατικές (καμπτήρες/εκτείνοντες) και λειτουργικές αναλογίες (έκκεντρη/ομόκεντρη) της δύναμης των μυών, η ΗΜΓ δραστηριότητα, η νευρομυϊκή αποδοτικότητα (λόγος ροπής/ΗΜΓ, ΝΜΑ) και η συνενεργοποίηση (ΣΥΝ) των καμπτήρων και των εκτεινόντων μυών των ώμων. Επιπρόσθετα, αξιολογήθηκε η απόδοση σε επιλεγμένες δεξιότητες ΕΓ και η σχέση της με τις παραμέτρους της δύναμης που εξετάστηκαν εργαστηριακά. Στην έρευνα συμμετείχαν εθελοντικά 15 αθλητές ΕΓ υψηλού επιπέδου και 18 φοιτητές Φυσικής Αγωγής (ΦΑ) (ηλικία: 19.37 ± 2.27 και 21.27 ± 2.41 έτη, αντίστοιχα). Για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των μετρήσεων της κορύφωσης της ροπής (ΚΡ), οι δοκιμασίες πραγματοποιήθηκαν δύο φορές σε διάστημα μίας εβδομάδας, σε τρεις γωνίες για την ισομετρική ροπή (45º, 90º, και 135º) και σε τρεις γωνιακές ταχύτητες για την ισοκινητική ροπή (60º/s, 180º/s και 300º/s) με ομόκεντρο και έκκεντρο τύπο σύσπασης, στο ισοκινητικό δυναμόμετρο Humac Norm 770. Όλες οι μετρήσεις της ισοκίνησης πραγματοποιήθηκαν σε εύρος κίνησης 10º έως 180º σε ύπτια θέση (ανατομική θέση στις 0º, με τους βραχίονες δίπλα στον κορμό με τις παλάμες να βλέπουν προς τα εμπρός), με ταυτόχρονη ενεργοποίηση και των δύο άνω άκρων, με τους αγκώνες σε πλήρη έκταση. Κατά τις μετρήσεις της ισομετρικής και της ισοκινητικής ροπής, εξετάστηκε ταυτόχρονα και η ΗΜΓ δραστηριότητα των μυών των ώμων: πρόσθιου δελτοειδή, κλειδική μοίρα μείζονος θωρακικού και δικέφαλου βραχιόνιου (καμπτήρες) και οπίσθιου δελτοειδή, πλατύ ραχιαίου και μακράς κεφαλής τρικέφαλου βραχιόνιου (εκτείνοντες), στο σύστημα ηλεκτρομυογραφίας Biopac ΜP100. Από τον έλεγχο των δεικτών ICC, SEM, SEMe, CV και από τις αναλύσεις Bland-Altman υποστηρίχθηκε η σχετική και η απόλυτη αξιοπιστία των μετρήσεων της ΚΡ, κατά την ισομετρική και την ισοκινητική δυναμομέτρηση. Από τη διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ των παραμέτρων της δύναμης και των σχέσεών τους με την απόδοση στις δεξιότητες ΕΓ, υποστηρίχθηκε η εσωτερική και η εξωτερική εγκυρότητα των μετρήσεων. Από τις πολυμεταβλητές αναλύσεις διακύμανσης (MANOVAs) και τις πολυμεταβλητές αναλύσεις συνδιακύμανσης (MANCOVAs), με συνδιακυμαντές τις παραμέτρους των φυσικών χαρακτηριστικών και των σωματομετρικών δεδομένων, προέκυψαν στατιστικά σημαντικά μεγαλύτερες τιμές ΚΡ για τους αθλητές ΕΓ συγκριτικά με τους φοιτητές ΦΑ, για όλες τις μεταβλητές που εξετάστηκαν με μερικές εξαιρέσεις στις οποίες συνδιακυμαντής ήταν η παράμετρος του εμβαδού της εγκάρσιας διατομής του δεξιού βραχίονα. Αντίθετα, δεν παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων, ως προς τις συμβατικές και λειτουργικές αναλογίες των μυών των ώμων. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων της ΗΜΓ φάνηκε ότι, οι αθλητές ΕΓ συγκριτικά με τους φοιτητές ΦΑ, είχαν την τάση να παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές ΝΜΑ και χαμηλότερες τιμές ΣΥΝ, χωρίς ωστόσο να είναι πάντα στατιστικά σημαντικές οι διαφορές. Τα δεδομένα της ισοκινητικής δυναμομέτρησης και της ΗΜΓ της παρούσας έρευνας, σε συνδυασμό με την αξιολόγηση της απόδοσης των συμμετεχόντων στις δεξιότητες ΕΓ και των μεταξύ τους σχέσεων, παρέχουν στήριξη στην υπόθεση ότι η μακρόχρονη ενασχόληση με την ΕΓ αναπτύσσει σε μεγάλο βαθμό την ικανότητα για πιο αποδοτική, οικονομική και λειτουργική ενεργοποίηση και συνεργασία μεταξύ των εμπλεκόμενων μυών και αυτό μπορεί κατ’ επέκταση να βρίσκει εφαρμογή και στην εκτέλεση δύσκολων δεξιοτήτων ΕΓ. Λαμβάνοντας υπόψη τις αδυναμίες/περιορισμούς της παρούσας έρευνας, τα αποτελέσματά της παρέχουν μια αρχική βάση δεδομένων χρήσιμη στους προπονητές της ΕΓ, στους θεραπευτές και τους ερευνητές, με σκοπό την αξιολόγηση, τη βελτίωση ή/και τη διατήρηση της ισόρροπης ανάπτυξης της δύναμης των μυών της ωμικής ζώνης.