Maximalkraft und Kraftquotienten der Streck- und Beugemuskulatur der unteren Extremität bei der isokinetischen Kraftmessung in der offenen und geschlossenen kinetischen Kette bei Fußballspielern

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-08-22
Issue Year
2022
Authors
Arz, Christian
Editor
Abstract

Abstract Background: The functional condition of the leg muscles is not only relevant to performance in sports but is also of great importance in health, prevention and rehabilitation, where not only the general strength level is decisive but also the relationship between individual muscle groups. Among other things the H-Q-ratio (strength ratio of hamstring muscles to quadriceps muscles) is often used to diagnose possible imbalances. Isokinetic force measurements have established themselves as the gold standard in competitive football. In this context, however, force tests in the open kinetic chain (OKC) have almost exclusively been used so far. In particular force measurements in the closed kinetic chain (CKC) could have a higher relevance regarding functionality. The H-Q-ratio should better be called the flex-ext-ratio in the CKC due to the involvement of the hip muscles. There is little data in the literature on leg force or flex-ext-ratio in CKC. In particular, there is hardly any comparative data for isokinetic measurement systems in the CKC. In our hypotheses we assumed a lower flex-ext-ratio in the CKC compared to the OKC, a high correlation between the isokinetic measurement systems in the OKC and the CKC, and a superiority of the legpress in terms of significance for performance in functional performance tests. Subjects and methods: In our cross sectional study we investigated the maximum extension and flexion force, as well as the respective flex-ext-ratio of 28 competitive football players at the age of 24.7 +/- 5.3 years on the isokinetic legpress and the isokinetic legcurler and the possible correlations regarding performance in functional performance tests such as the Counter-Movement-Jump (CMJ) and the Y-Balance-Test (YBT). The volunteers were randomly divided into two groups. In a cross-over design, one group completed the first test on the leg press, followed by the measurement on the leg curler, while in the other group the measurement on the leg curler was completed first, followed by the measurement on the leg press. On both machines, two sets of measurements with three repetitions each were performed, preceded by a test set. The maximum values for extension and flexion were included in the data analysis. The maximum force was measured on the leg press and the maximum torque on the leg curler. Results: The flex-ext-ratio was significantly lower in the CKC (legpress) than in the OKC (legcurl) (OKC=0.69 and CKC=0.56 at p<0.001). A correlation analysis between the measured maximum force in the OKC and the CKC revealed medium correlations in leg extension (r=0.58 at p=0.001) and leg flexion (0.45 at p=0.017). Regarding correlation between the isokinetic strength measurements and the functional tests, we were able to find a medium correlation between maximum extension force on the leg press and jump height during the Counter Movement Jump (CMJ) (double-leg: r=0.50 at p=0.007; right: r=0.65 at p<0.001; left: r= 0.60 at p=0.001). There was no significant correlation between the leg curler and CMJ measurements. Neither the leg press nor the leg curler measurements showed a significant correlation with the Y-balance test. Conclusions: The present investigation was able to show that the isokinetic legpress and the isokinetic legcurler are probably two measuring systems that are only comparable to a limited extent. The extension force therefore played a greater role in the legpress than in the legcurler. The involvement of different muscle groups and joints seem to make the legpress and the legcurler different test instruments with different outcomes regarding maximum force and flex-ext-ratio. Regarding the higher correlation with the results of the functional tests, according to our results the leg press is the more specific diagnostic tool for the assessment of sport-relevant performance components for sports in which sprinting or jumping loads occur frequently. However, both measuring systems cannot adequately combine and map the proprioceptive and complex neuromuscular requirements in the Y-Balance-Test. Future studies should further evaluate which additional forms of athletic movement can be described by the isokinetic legpress and to what extent sport-specific demands can influence the flex-ext-ratio.

Abstract

Zusammenfassung Hintergrund und Ziele: Der Funktionszustand der Beinmuskulatur ist nicht nur leistungsbezogen im Sport relevant, sondern besitzt auch im Gesundheitsbereich, in der Prävention und der Rehabilitation einen hohen Stellenwert, wobei nicht nur das allgemeine Kraftniveau entscheidend ist, sondern auch das Verhältnis einzelner Muskelgruppen zueinander. Unter anderem wird hierbei häufig die „H-Q-Ratio“ (Kraftverhältnis von „Hamstring“ Muskulatur zu Quadricepsmuskulatur) herangezogen um eventuelle Dysbalancen zu diagnostizieren. Isokinetische Kraftmessungen haben sich dabei als Goldstandard im Leistungsfußballbereich etabliert. In diesem Zusammenhang finden allerdings bisher fast ausschließlich Krafttests in der offenen kinetischen Kette (open kinetic chain = OKC) Anwendung. Gerade Kraftmessungen in der geschlossenen kinetischen Kette (closed kinetic chain = CKC) könnten aber bezüglich der Funktionalität einen höheren Aussagewert haben. Der Ausdruck „H-Q-Ratio“ sollte, aufgrund der Mitbeteiligung der Hüftmuskulatur, in der CKC besser als „Flex-Ext-Ratio“ (Verhältnis von Flexionskraft zu Extensionskraft) bezeichnet werden. Es gibt in der Literatur kaum Daten für die Beinkraft oder die „Flex-Ext-Ratio“ in der CKC. Insbesondere gibt es kaum normative Daten für isokinetische Messsysteme in der CKC. In unseren Hypothesen vermuteten wir eine niedrigere „Flex-Ext-Ratio“ in der CKC an der isokinetischen Beinpresse gegenüber der OKC am isokinetischen Beincurler, einen hohen Zusammenhang zwischen den Messwerten der isokinetischen Messsysteme in der OKC und der CKC und eine Überlegenheit der CKC Testung an der Beinpresse bezüglich Erklärungsbeitrag zur Leistung in funktionellen Leistungstests. Methoden (Probanden, Material, Untersuchungsmethoden): Wir untersuchten in unserer crosssektionalen Studie die maximale Extensions- und Flexionskraft sowie das jeweilige Flex-Ext-Verhältnis an 28 Leistungsfußballspielern der Bayern- und Landesliga im Alter von 24,7 ± 5,3 Jahren an der isokinetischen Beinpresse und dem isokinetischen Beincurler sowie mögliche Zusammenhänge der isokinetischen Messwerte mit den Werten funktioneller Leistungstests wie dem Counter-Movement-Jump (CMJ) und dem Y-Balance-Test (YBT). Die Probanden wurden randomisiert auf zwei Gruppen aufgeteilt. Im Sinne eines Cross-over-Designs absovierte eine Gruppe die erste Testung an der Beinpresse, gefolgt von der Messung am Beincurler, während in der anderen Gruppe zuerst die Messung am Beincurler, gefolgt von der Messung an der Beinpresse durchgeführt wurden. An beiden Geräten wurden jeweils zwei Messungssätze mit jeweils drei Wiederholungen durchgeführt, denen ein Probesatz vorangeschaltet war. Es gingen jeweils die Maximalwerte für Extension und Flexion in die Datenanalyse ein. Bei der Beinpresse wurde die Maximalkraft und beim Beincurler das maximale Drehmoment gemessen. Ergebnisse und Beobachtungen: Die „Flex-Ext-Ratio“ zeigte sich bei den Kraftmessungen in der CKC an der Beinpresse signifikant niedriger als in der OKC am Beincurler (CKC: 0,56 vs. OKC: 0,69 ; p<0,001). Eine Korrelationsanalyse zwischen der gemessenen Maximalkraft in der OKC und der CKC ergab jeweils mittlere Zusammenhänge für Maximalkraftwerte in der Beinstreckung (Extension) (r=0,58 ; p=0,001) und Beinbeugung (Flexion) (r=0,45; p=0,017). Hinsichtlich der Korrelation der isokinetischen Kraftmessungen mit den funktionalen Tests konnten wir einen signifikanten, mittleren Zusammenhang zwischen der maximalen Extensionskraft an der Beinpresse und der Sprunghöhe beim Counter Movement Jump (CMJ) finden (beidbeinig: r=0,50, p=0,007; rechts: r=0,65, p<0,001; links: r=0,60, p=0,001). Kein signifikanter Zusammenhang bestand zwischen den Messwerten von Beincurler und CMJ. Weder die Messwerte an der Beinpresse, noch am Beincurler zeigten einen signifikanten Zusammenhang mit dem Y-Balance-Test. Praktische Schlussfolgerungen: Die vorliegende Untersuchung konnte zeigen, dass es sich bei der isokinetischen Beinpresse und dem isokinetischen Beincurler wohl um zwei Kraftmesssysteme handelt, deren Ergebnisse nur bedingt übereinstimmen. Der signifikante Unterschied bezüglich „Flex-Ext-Ratio“ und die lediglich mittlere Korrelation der Maximalkraftwerte für Flexion und Extension liegen vermutlich in der Beteiligung unterschiedlicher Muskelgruppen und Gelenke begründet. Mit Blick auf die höhere Korrelation mit den Ergebnissen der Funktionstests stellt die Beinpresse im Vergleich zum Beincurler laut unseren Ergebnissen für Sportarten, bei welchen es häufig zu Sprint- oder Sprungbelastungen kommt, das spezifischere Diagnostikinstrument zur Einschätzung sportartrelevanter Leistungskomponenten dar. Beide Messsysteme können aber die propriozeptiven und komplexen neuromuskulären Anforderungen im Y-Balance-Test nicht adäquat abbilden. Welche weiteren motorischen Leistungskomponenten durch die isokinetische Beinpresse abgebildet werden können und welchen Einfluss sportartspezifische Anforderungen auf die „Flex-Ext-Ratio“ haben können, sollte in zukünftigen Studien weiter evaluiert werden.

DOI
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