ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΙΣΟΚΙΝΗΣΗΣ Ως ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΕΣΤ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΗΣ. Ηλίας Τσέπης Αναπλ. Καθηγητής Φυσικοθεραπείας ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας

Transcript

1 ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΙΣΟΚΙΝΗΣΗΣ Ως ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΕΣΤ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΗΣ Ηλίας Τσέπης Αναπλ. Καθηγητής Φυσικοθεραπείας ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας

2 Δομή Παρουσίασης Τι είναι ισοκίνηση? Διαφορά της συγκριτικά με την ισοτονική μυϊκή δράση Γιατί αναπτύχθηκε? Που χρησιμοποιείται Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα από τη χρήση της ως μέσο αξιολόγησης της μυϊκής απόδοσης ως εργαλείο άσκησης Συμπεράσματα

3 ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΣΟΚΙΝΗΣΗΣ «Δυναμική μυϊκή δράση κατά την οποία η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της άρθρωσης είναι σταθερή» Αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 60 Hislop & Perrine 1967; Thistle et al Γωνιακή ταχύτητα: προγραμματίζεται & ελέγχεται μέσω Η.Υ. Aντίσταση δυναμομέτρου: Συνεχής μεταβολή εξισορρόπηση μηχανικού πλεονεκτήματος μυών

4 Διαφορά Ισοκινητικής Ισοτονικής Μυϊκής Δράσης Ισοκινητική Ίση γωνιακή ταχύτητα Τεχνητή συνθήκη (εκτός νερού?) Μεταβλητή αντίσταση Μέγιστη δυνατή φόρτιση σε όλο το ROM Ισοτονική Ίση εξωτερική τάση Φυσικές συνθήκες Μεταβλητή ταχύτητα Μέγιστη φόρτιση σε συγκεκριμένο σημείο ROM

5 Στην ισοκίνηση η εξωτερική αντίσταση (του δυναμομέτρου) προσαρμόζεται ώστε να ακολουθεί το πλεονέκτημα και το μειονέκτημα του μυός Το φορτίο που δέχεται ο μυς όμως μεταβάλλεται με την κίνηση μέσα στην τροχιά της άρθρωσης

6 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΗΣΗΣ ΜΕ ΙΣΟΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ Μέγιστη μυϊκή επιβάρυνση μόνο σε συγκεκριμένη γωνία Επικινδυνότητα Αδυναμία ακριβούς ελέγχου έργου, ισχύος, επιτάχυνσης Αδιευκρίνιστη επίδραση της αδράνειας Ελλιπής απομόνωση πρωταγωνιστών μυών Αξιοπιστία - Επαναληψιμότητα

7 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Hislop & Perrine 1967 Thistle et al. 1967

8 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Ακρίβεια - Αξιοπιστία Λεπτομερής Καταγραφή ισχύος, έργου, συντελεστών Ασφάλεια (παύση, περιορισμένη τροχιά, ελεγχόμενη έκκεντρη δράση) Μέγιστη φόρτιση σε όλη την τροχιά Τεράστιες δυνατότητες ανάλυσης ΡΣ (Nm) Ισχύς (Nm) 2 Torque (Nm) Time (msec) Χρόνος (Μsec) Χρόνος (Μsec) Συχνότητα (Hz) Συχνότητα (Hz) Tsepis et al 2004 J Biomech

9 ΚΙΝΗΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΒΑΣΗ ΙΣΟΚΙΝΗΣΗΣ Ταχοδυναμική σχέση μυός Μηκοδυναμική σχέση μυός

10 ΤΑΧΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΜΥΟΣ

11

12 ΜΗΚΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΜΥΟΣ

13 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Κόστος Χρονοβόρο-επίβλεψη ειδικού Μονο-αρθρική κίνηση Μη λειτουργική ταχύτητα Μεταφορά προσαρμογών σε πραγματικές συνθήκες Διαφορετική αξιοπιστία παραμέτρων (PT, χρόνος ανόδου) Γρήγορες ταχύτητες: μικρή ισοκινητική τροχιά Διαφορές αρθρώσεων Ώμος-εύρος κίνησης, μεγάλος μοχλοβραχίονας «Overshooting» Ισχίο -σταθεροποίηση

14 60 o /sec 180 o /sec 300 o /sec

15 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΤΡΟΧΙΑ 0 o 15 o 90 o 75 o

16 ΠΡΟΣΟΧΗ ΜΕΓΑΛΕΣ ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ + ΦΩΤΟ ΑΠΌ ΜΕΓΑΛΗ ΤΑΧ ΠΡΟ ΜΕΤΑ ΦΙΛΤΡΟΥ 250 Ροπή Στρέψης (Nm) Χρόνος (msec)

17 Υψηλές ταχύτητες + μεγάλος μοχλοβραχίονας overshooting

18 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Δείκτες Αξιοπιστίας - Προβλήματα Διαφορετικές ομάδες ατόμων Ηλικίες Υγιείς ασθενείς Αθλητές και μη Βαθμός εξοικείωσης Διαφορές στη μεθοδολογία Ταχύτητα Αριθμός επαναλήψεων, σετ Con/con, ecc/ecc, con/ecc Διαφορετικές αρθρώσεις Εύρος τροχιάς Μετακίνηση στιγμιαίου κέντρου περιστροφής

19 ΔΙΑΘΕΣΙΜΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Elias Tsepis, PhD, MSc, PT, BSc

20 Ισοκινητική άσκηση Πλεονεκτήματα: Επιτρέπει την εξειδικευμένη άσκηση μιας ασθενούς μυϊκής ομάδας. Η προσαρμοσμένη αντίσταση επιτρέπει την άσκηση της μέγιστης δύναμης από τον μυ σε όλη την ROM. Η προσαρμοσμένη αντίσταση λειτουργεί σαν πρόσθετος μηχανισμός ασφάλειας. Μέτρηση ροπής, έργου και ισχύος του μυός.

21 Ευκολία στη χρήση? ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ? εύκολη «κακοποίηση» των δεδομένων παρερμηνεία των αποτελεσμάτων Ποιές παράμετροι πρέπει να λαμβάνονται υπόψη? Η απλή αναφορά δεικτών αξιοπιστίας (r, ICC, SEM) δεν αποτρέπει τον κίνδυνο εσφαλμένης ερμηνείας αποτελεσμάτων Διαφορά έρευνας (δείγμα: MO) από εξατομίκευση Τηρούνται με αυστηρότητα οι κανόνες μέτρησης στην Καθημερινή μη ερευνητική πρακτική? Elias Tsepis, PhD, MSc, PT, BSc

22 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Αξιοπιστία ΑΡΘΡΩΣΗ ΤΥΠΟΣ ΜΥΙΚΗΣ ΣΥΣΤΟΛΗΣ ΔΟΚΙΜΑΖΟΜΕΝΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

23 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Δείκτες Αξιοπιστίας, διάφορες αρθρώσεις ΓΟΝΑΤΟ Kues et al 1992 Johnson Siegal1978 Stratford et al 1990 Wilhite et al ο /s CON ECC ICC= ΙΣΧΙΟ Claiborne et al 2009 Όλες οι κινήσεις con ecc ICC=

24 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Δείκτες Αξιοπιστίας KOΡΜΟΣ Dervisevic et al 2007 Karatas et al 2002 Dvir & Keating ο /s Keller et al 2001 ICC= Hupli et al 2996 Delitto et al 1991 ΩΜΟΣ Van Meeteren et al 2002 Απαγ- Προσ, Στροφές 60, 120,180 ο /s ICC= ΑΛΛΑ Smallest Detectable Differences = 21% - 43% «ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΦΟΡΑ» ICC: γυναίκες < άνδρες

25 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Δείκτες Αξιοπιστίας, διαφορετικοί πληθυσμοί Παιδιά Kellis et al 1999 ICC con = & ecc = Merlini et al 1995 ICC= Hildebrand et al 1994 (Κορίτσια) ICC con = & ecc = Wetlman et al 1988 (Aγκώνας) ICC= Ασθενείς με ημιπάρεση > 18 m Clark et al 2006 ICC=.89 AΛΛΑ σφάλμα/μέση Ροπή 14,1-26,3% Σπαστική ημιπάρεση Tripp & Harris 1991 ICC= ΑΛΛΑ Αυστηρότατα κριτήρια επιλογής δείγματος 2 δοκιμαζόμενοι παρουσίασαν εξαιρετικά μεγάλες αποκλίσεις

26 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Αξιοπιστία, άλλοι παράγοντες επίδρασης ΣΕΙΡΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ 60, 120, 180 ο /s con ecc ICC= πολύ υψηλότερο με αργές πρώτα Wilhite et al 1992 ΔΟΚΙΜΑΣΙΕΣ ΚΟΠΩΣΗΣ Stratford et al 1990: 180 ο /s x 45 sec συν. Έργο, μέση ισχύς ICC=.92 Pincivero et al 1997: 180 ο /s x 30reps συν. Έργο ICC= AΛΛΑ δείκτες κόπωσης ICC= Sauret et al 2009 : 180 ο /s x 50reps ECC συνoλικό έργο ικανοποιητική μεταβλητότητα ( CV από 6%) δείκτες κόπωσης μη αποδεκτή (CV έως 48%)

27 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Εγκυρότητα Μετρά αυτό πoυ υποτίθεται ότι μετρά; Εξαρτώμενη από αξιοπιστία Dvir 1995, 2004 Αποκλειστική για τις ομάδες δοκιμαζόμενων & δυσλειτουργιών,καθώς και τις παραμέτρους που διερευνήθηκαν Content v. (σχετική με μυϊκή απόδοση?) Construct v. (μετρά μ. Δύναμη?) Convergent v. (αποτυπώνει αναμενόμενα πρότυπα?) Discriminant v. (διάκριση από άλλους παράγοντες επίδρασης) Criterion-referenced v. σχέση με εξωτερικά κριτήρια Concurrent (ταιριάζουν σε υπάρχουσες καταστάσεις?) Predictive (προβλέπει μελλοντικές συνέπειες, πρόοδο?)

28 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΙΑ: Σημεία Προσοχής στην ανάγνωση αποτελεσμάτων ΡΤ / ΣΜ ft-lb/lb ή Nm/kg πχ 150 ft-lb 125 lb ratio = Nm 68 kg ratio = 2.5 Αθλητές ασύμμετρων αθλημάτων άνω άκρου 15% διαφορές = φυσιολογικές Perrin et al 1987 Σχέση αγωνιστών ανταγωνιστών εξαρτώμενη από ταχύτητα Επιφύλαξη σε συγκρίσεις απόλυτων τιμών μεταξύ διαφορετικών ατόμων (δυνατότερος ή αδύνατος) ή δοκιμασιών σε διαφορετικά δυναμόμετρα Έκκεντρη αξιολόγηση= λιγότερο eξαρτώμενη από την εκούσια ενεργοποίηση πιο αξιόπιστη (Dvir 2004).

29 ΚΛΙΝΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΔΙΑΦΟΡΩΝ 10% ασήμαντη 10-20% πιθανώς μη-φυσιολογική >20% μη-φυσιολογική Sapega 1990, Dvir

30 Hams / Quads ratio? The H/Q ratio (2 ND most common isokinetic variable Vague, arbitrary 60% at 60deg/sec 60% which should approach 100% as velocity increases deg/sec. (Hole et al 2000; St Clair Gibson 2000) H/Q ratio <50%at 30 degrees /s

31 NEED FOR ECC TESTING Ecc strength 12 mo post surg 68% to 88% supervised Hohmann et al 2011 Soccer players : more likely to have ECC asymmetries, (65% vs 45% CON) while 32% had both ECC & CON knee asymmetries. al 2010 Fousekis et soccer players: flexor asymmetries mostly in ECC (60% of players vs 39% CON) Croisier et al 2008 During knee ext more functional ACLD subjects generated higher hamstring antagonist torque throughout the ROM=ECCENTRIC function Aagaard et al 2000, Bryant et al 2008 Ecc mean PT < Con mean PT. Opposite to the uninvolved In addition, eccentric and concentric quadriceps mean PT deficits of approximately 38% and 16%, St Clair Gibson (2000)

32 WHAT VELOCITY exposes deficits? Strength Asymmetries are more profound in 60o/sec of testing for the knee extensors at both CON and the ECC Fousekis, Tsepis & Vagenas 2010, Kaufman et al, mo 12mo 180 d/s 60 d/s 9mo 6mo Kobayashi et al 2000 de Jong et al Percent weakness in ACLR

33 CURVE ANALYSIS Joint angle errors up to 33 ο /s ( ο /s) Sorensen et al 1998

34 CURVE ANALYSIS Eitzen et al (2010) Larger Q deficits area between 40 and 15 of knee flexion that is of particular importance angle specific torque within deg is more sensitive in detecting strength deficits in the thigh muscles but the acceptable limits of asymmetry are yet to be investigated. Curves -> Tsepis et al 2004 Reduced Hams force steadiness poor long-hop performance Bryant et al 2010

35 Torque (---), angular velocity (--) and angular acceleration (... )

36 Association between Isokinetic strength & functional measures Criteria based progression Strength post control power endurance agility technique with sport specific Meyer et al 2006 Knee extensor at 60d/s correlation to function Morrissey et al 2004 Changes in muscle strength and single hop pre- to post mod to strong clinically relevant Eitzen et al 2010 Significant correlations (60 and 180 deg/sec) and dynamic post stability influenced by strength Park et al 2010

37 Association between Isokinetic & self reported measures Pearson >.40 is adequate to provide evidence for convergent validity (unreasonable to expect single joint measures to wield a strong influence on self report measures or multi-joint functions) PT(180) Q Cincinnati KRS: r=0,71 PT(300) Q Cincinnati : r=0,67 Wilk et al 1994 PT(120) Q & H Self report FAQ : r= 0,74 & 0,80 PT(240) Q & H Self report FAQ : r= 0,79 & 0,75 Seto et al 1988

38 IMPORTANCE FOR STRENGTH Greater than normal strength in the injured limb reduce kinematic abnormalities during low- and high- stress activities. Patel et al (2003) Quadriceps strength determine the functional ability of the ACL deficient or operated limb to a great degree.lund-hansen et al (1996), Lewek et al (2002) Quadriceps weakness coincided with low functional performance Gauffin et al (1992) and pathological gait pattern. Liu et al (2000) Increase in hamstrings strength after functional exercise (strengthening, stretching and plyometric drills) paralleled a decrease in peak landing forces safer landing. Hole et al (2000) Strength of both thigh muscle groups reflects the functional improvement Patel et al (2003), Tsepis et al (2004), Zatterstrom et al (2000) ability to return to physical activity. Pincivero et al (1996)

39 IMPORTANCE FOR STRENGTH Quadriceps =key muscle for load dissipation and knee control (Lewek et al 2002, Rudolph et al, 1998; Colby et al, 2000) Hamstrings, increased strength is connected to the functional ability of ACL deficient patients (Tsepis et al 2004, Hewett al 1999). Both muscles could enhance the background stiffness for increased joint stability via co-contraction and joint compression (Hewett et al, 1996; Steele & Brown 1999; Baratta et al 1988; Sinjaer & Arendt-Nielsen 1991). Difference in Q strength profile discriminated copers from non-copers (Eitzen et al 2010)

40 ISOKIN testing accompanies functional testing 4 hop tests, 2 questionnaires 1 global rating Isokinetic evaluation Eitzen et al 2010 Strength postural control power endurance agility technique in sports specific Meyer et al 2006

41 Prerequisite for functional testing even if it is not included in the final stage assessment Quads >80% to allow for timed hop Global rating, no giving way episode, ADLS >80% timed hop >80% Fitzgerald et al % on the Quads index, 4 hop indices & 2 questionnaires, clearance to begin reintegration into level I or II sports Daniel et al 1994

42 RELIABILITY AND CLINICAL MEANING Test retest in ACLR ICC =0,81 to 0,97 Brosky et al 1999 ICC = 0,95 Ross et al ο /sec, ICC, Q =0,95, H= 0,98 (Feiring et al, 1990), Drouin et al (2004) isokinetic testing is reliable (Pincivero et al, 1997; Sole et al, 2007) but its external validity is questioned as it is poorly correlated with hop tests (Eitzen et al 2010; Keays et al 2003). Quads index min detectable change at 90% CI = 9% Pua et al 2008

43 ΙΣΟΚΙΝΗΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ελεγχόμενη φόρτιση: κεντρική τοποθέτηση αντίστασης Ασφάλεια: Αρθρική επιβάρυνση, συμπιεστική & διατμητική < από λειτουργικές δοκιμασίες (Baltzopoulos 1995 Kaufman et al 1991) Μέγιστη επιβάρυνση σε όλη την τροχιά: Καρδιοαγγειακές προσαρμογές > από ισοτονικές ασκήσεις (Kleiner et al 1996) Ακριβής έλεγχος δοσολογίας άσκησης Aνατροφοδότηση CPM Ενσωμάτωση σε λειτουργικά προγράμματα

44 Ισοκινητική άσκηση Μειονεκτήματα: Μονοαρθρική Κίνηση που περιορίζεται σε συγκεκριμένη μυϊκή ομάδα και σε κίνηση που γίνεται σε ένα μόνο επίπεδο. Οι ασκήσεις εκτελούνται συνήθως από θέση μη φόρτισης σε ΑΚΚ. Μη Λειτουργική Θέση & Ταχύτητα Κόστος των ηλεκτρονικών δυναμομέτρων.

45 Μειονεκτήματα άσκησης ισοτονικής άσκησης που αντιμετωπίζει η ισοκινητική άσκηση με επιτυχία Η μέγιστη φόρτιση παρατηρείται μόνο στο ασθενέστερο σημείο της τροχιάς κίνησης Δεν υπάρχει προσαρμογή στον πόνο, την κόπωση και τον μοχλοβραχίονα αντίστασης Δεν υπάρχει ακρίβεια στις κινήσεις με μεγάλες ταχύτητες Η κόπωση έχει σαν αποτέλεσμα την ελάττωση της τροχιάς κίνησης της άρθρωσης

46 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΔΥΝΑΜΟΜΕΤΡΗΣΗ Αξιοπιστία Ασφάλεια Πληθώρα παραμέτρων επεξεργασία Εντοπισμός μεμονωμένων αδυναμιών ΠΡΟΣΟΧΗ στην ερμηνεία ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΆΣΚΗΣΗ Ασφαλής Έλεγχος δοσολογίας Φόρτιση σε όλη την τροχιά κίνησης ΠΡΟΣΟΧΗ μη λειτουργική άσκηση ενσωμάτωση νευρομυϊκής άσκησης

47 Ισοκινητικό τεστ Λειτουργικές δοκιμασίες