Hoppförmåga, handstyrka och kroppssammansättning hos kvinnliga friidrottare på elitnivå

Transkript

1 Hoppförmåga, handstyrka och kroppssammansättning hos kvinnliga friidrottare på elitnivå Maria Rendin leg sjukgymnast Frode Slinde med dr, leg dietist, Högskolan i Skövde Marielle Paulin leg sjukgymnast Cecilia Elam Edwén Leg sjukgymnast, doktorand För att kunna utvärdera träning och eventuella skillnader atleter och patienter emellan, är det viktigt att ha tillgång till mätinstrument med hög reliabilitet och validitet (1). Ett mått som ofta används för utvärdering av nedre extremitetens explosiva kapacitet är förmågan att utföra ett maximalt vertikalhopp, Counter Movement Jump (CMJ) (2,3). För utvärdering av den fysiska prestationsförmågan i övre extremiteten är mätning av handstyrkan ett vanligt och funktionellt mått (4). Kroppssammansättningen då det gäller fettmassa och muskelvävnad har visat sig ha stor betydelse för den fysiska prestationsförmågan och kan undersökas med en så kallad DXA-mätning (5,6). Ulla Svantesson, docent, leg sjukgymnast, Samtliga (utom Frode Slinde) är verksamma vid Institutionen för neurovetenskap och fysiologi, Göteborgs universitet Bakgrund Spänst är en kombination av explosiv muskelstyrka, koordination och förmågan att utnyttja stretch-shortening cykeln (SSC). SSC innebär att koncentriskt muskelarbete direkt föregås av excentriskt muskelarbete. Syftet med SSC, som ingår i så gott som alla rörelser inom motion och idrott, är att öka kraften i rörelsen och därmed förbättra prestationsförmågan. Detta visar sig också vid mätning av muskelstyrka på en dynamometer då man utvecklar betydligt större muskelkraft i ett excentriskt/koncentriskt muskelarbete jämfört med ett rent koncentriskt muskelarbete (11). Den ökade koncentriska kraftutvecklingen beror på att elastisk energi lagras i muskel/sen komplexet under SSC (7) vilket utnyttjas i den koncentriska fasen. En effektivare neuromuskulär aktivering av muskulaturen bidrar också till en ökad kraftutveckling (8). Kraften påverkas också av den hastighet med vilken muskel/sen komplexet töjs ut och tiden mellan den eccentriska och den koncentriska fasen. Är denna tid för lång, går kraften förlorad (8). 27

2 Muskelarbetet i ett vertilalhopp, i form av ett countermovement (CMJ), är en excentrisk muskelaktivering som direkt efterföljs av en koncentrisk aktivering, vilket är detsamma som i en SSC. Detta medför att man kan utveckla större muskelkraft i ett CMJ jämfört med ett hopp som bara innebär koncentriskt muskelarbete (squat jump) (8,9). Ett CMJ är ett hopp som utgår från en upprättstående position med raka ben. Hoppet startar med en knäböj till cirka 90 grader (vilket motsvarar den excentriska fasen) och efterföljs direkt av ett maximalt upphopp (den koncentriska fasen). Den kraft som utvecklas har ett klart samband med sträckmuskulaturens styrka i nedre extremiteten (8,10). Hopptest för utvärdering Tidigare studier har visat att CMJ är ett test med hög reliabilitet och validitet för utvärdering av explosiv styrka i nedre extremitetens extensormuskler hos friska och atleter (3,12,13,14). Det finns flera faktorer som påverkar den vertikala hopphöjden, bland annat kroppsvikt, muskelstyrka, vertikal hastighet och koordination i de nedre extremiteterna samt deras kraftmoment (15). Ökad muskelvolym behöver inte leda till ökad spänst. Tvärtom kan extrem hypertrofi ge sämre kontraktionshastighet (16). Det finns olika sätt att mäta hopphöjd i ett vertikalhopp. En hoppmatta räknar ut tiden då testpersonen befinner sig i luften, vilket ligger till grund för utträkning av hopphöjden. Ett annat utvärderingsinstrument är en kraftplatta som gör det möjligt att studera hopphöjden och hoppkvaliteten med hänsyn till försökspersonens vikt (17). Kraftplattan registrerar kraftutvecklingen i hoppets olika faser, med hastighetsvariabler, de excentriska och de koncentriska kraftmomenten var för sig och den explosiva styrkan i form av power. Det finns fördelar med att veta om flera olika mätinstrument som mäter samma ändamål också mäter likvärdigt (2). Detta gör det möjligt att jämföra sina egna resultat med referensvärden och att kunna jämföra sina egna resultat med andra studier. På så vis blir hopptester användbara i den kliniska/ praktiska verksamheten. Tidigare undersökningsresultat Undersökningar med hoppmatta visar att den vertikala hoppförmågan skiljer sig mellan olika idrottare. Enligt en 28 studie hoppade kvinnliga fotbollspelare 30,1 (SD3,5 ) cm och en kontrollgrupp av friska normaltränade kvinnor i motsvarande ålder 21,7 (SD3,8 ) cm (opublicerade data). Enligt en annan studie hoppade sprinters från det litauiska landslaget högre än långdistanslöparna från samma lag och lägst hoppade kontrollgruppen med de otränade (18). En studie av Caserotti undersökte kraftutvecklingen i den koncentriska fasen av tvåbens vertikalhopp på kraftplatta hos äldre män och kvinnor. Kvinnorna utvecklade inte lika stor kraft som männen beroende på lägre kontraktionshastighet i den koncentriska fasen. Detta kan innebära svårigheter att hantera situationer där det ställs krav på snabba rörelser och kan vara en bidragande faktor till varför äldre kvinnor faller i större utsträckning än äldre män (17). Mätning av handstyrka Grippit är ett elektroniskt instrument som mäter handstyrka, och som mäter med hög noggrannhet (god inter- och intrabedömarreliabilitet) (4,19,20). Ett instruments förmåga att mäta med hög reliabilitet och validitet är av betydelse för kvaliteten på mätvärdena (21,22,23). En tidigare gjord studie indikerar att mätning av handstyrka också kan användas för att undersöka den generella styrkan i övre extremiteten (20). Mätning av kroppssammansättning Mätning av hoppförmåga och handstyrka är enkla utvärderingsmetoder och ger tillsammans en god uppfattning om den fysiska prestationsförmågan (24). Kroppssammansättningen då det gäller fettmassa och muskelvävnad har också visat sig ha viss betydelse för den fysiska förmågan (5). Kroppen kan delas in i fettmassa (FM) och fettfri massa (FFM). Den fettfria massan styrs i stor grad av mängden skelettmuskulatur men inkluderar även vätska, organ och skelett. Kroppssammansättningen kan mätas på olika sätt. Man har sett att en stor mängd fettfri massa inte nödvändigtvis leder till en bra muskelprestation. Därför är det intressant att undersöka relationen mellan muskelmassan och hur väl man utnyttjar de muskler man arbetat sig till. Då toppidrottare har en stor muskelmassa är de en intressant grupp att undersöka (6). Kroppssammansättningens betydelse för prestationsförmågan är ännu ganska okänd. Variationen i kroppssammansättningen är stor mellan olika idrotter och en ökad fettmassa, vilket innebär en ökad vikt, kan ha viss påverkan på prestationen (31). Ett vanligt sätt att definiera fetma är att använda Body Mass Index (BMI, kroppsvikten (kg) dividerat med kroppslängden (m) i kvadrat). World Health Organisation (WHO) har definierat övervikt som BMI > 25kg/ m 2 och fetma som BMI > 30 kg kg/m 2. Till vår kännedom finns det få studier inom friidrottseliten som avser att mäta fysisk prestationsförmåga och kroppssammansättning. Syftet med studien var att undersöka hoppförmåga, handstyrka och kroppssammansättning hos kvinnliga friidrottare på elitnivå inom hopp och kastgrenar. METOD Undersökningsgrupp Totalt ingick tio kvinnliga friidrottare på elitnivå inom hopp (n= 4) och kastgrenar (n= 6) i studien. Hopparnas medellängd var 176,8 cm, medelviktvikten 64,3 kg och medelåldern låg på 24 år. Jämfört med medellängden för kastarna som var 175,5 cm, medelvikten 75,6 kg och medelåldern 25 år. BMI var för hopparna 20,1 kg/m 2 och för kastarna 24,7 kg/m 2. Mätinstrument Mätning av vertikalhopp på kraftplatta (AMTI). Kraftplattan AMTI användes för att mäta hopphöjden. Kraftplattan var kopplad till en förstärkare. Den vertikala kraftsignalen var sedan kopplad från förstärkaren till A/D växlare och vidare till en persondator. Kraftplattan var kalibrerad med hjälp av ett dataprogram (A/D Interactive Utility)(32). På kraftplattan utfördes ett CMJ. Testpersonen stod upprätt på båda benen med höftbrett avstånd mellan fötterna, böjde cirka 90 grader i knäleden, höftleden i valfritt läge, för att direkt därefter utföra, med maximal kraft, ett vertikalt hopp så högt som möjligt. Benen skulle hållas raka i luften och landningen skulle ske på hela fotbladet och med mjuka knän. Händerna hölls i midjan och testpersonerna hade skor på fötterna (se figur 2). Tre maximala hopp utfördes och det hopp med den högsta hopphöjden i centimeter registrerades. Mätning av vertikalhopp på hoppmatta (Time-it, Eleiko Sport, Halmstad). Mattan mäter flygtiden och omvandlar tiden till antal centimeter (hopphöjd). Mätningen startar då hela foten är i luften, vilket den är då tårna lämnar

3 Figur 1. Utförande av CMJ på hoppmatta. Figur 2. Mätning av ett vertikalhopp på en kraftplatta. mattan. Mätningen slutar då man landar på mattan. Testet har god reliabilitet (r =0.97) och har använts i tidigare studier (5,17,33). Samma procedur som på kraftplattan utfördes på hoppmattan (figur 1). Tre hopp utfördes varav det högsta värdet registrerades. Mätning av handstyrka med Grippit (AB Detektor, Göteborg, Sverige). Grippit är ett elektroniskt instrument som mäter handstyrka i cylindergreppet. Greppanordningen och armstödet som tillhör instrumentet är monterat på en portabel underdel. Användandet av armstödet möjliggör en standardiserad arm- och grepposition. Den standardiserade greppstorleken är 125 mm i omkrets. Handstyrkan mäts under 10 sekunder och instrumentet genererar tre mätvärden; högsta värdet (maximal voluntary contraction, MVC), medelvärdet under 10 sekunder (sustained maximal voluntary contraction, 29

4 Figur 5. Box-plot som visar hopphöjd (CMJ) på kraftplatta för kastare (n=5)och hoppare (n=4). Figur 3. Grippit vid mätning enligt standardiserad position. SMVC), och ett slutvärde uppmätt under den sista halva sekunden. Kraften mäts i Newton (N) och registrerar värden mellan 0 och 999 N i heltal. Det högsta värdet (MVC) av samtliga försök registrerades, både höger och vänster hand (20,23). Testet på Grippit utfördes i sittande ställning med fötterna vilande mot golvet och underarmen vilande på ett bord med armbågen i 90 graders vinkel. Handtaget fattades med ett cylindergrepp (se figur 3). Dual Energy X-ray Absorpotiometry (DXA) DXA är en lågstrålande röntgenapparat. Den består av en scanner och en analysdel. Scannern är en brits med röntgenrör under testpersonen och en detektor sitter på en armkonstruktion ovanför testpersonen. Röntgenröret och detektorn scannar samstämmigt både transversalt och longitudinellt över testpersonen. Benvävnaden separeras från mjukdelsvävnad vilket möjliggör en uppdelning av fettmassa och fettri massa. Förutom kroppssammansättning analyseras testpersonens bentäthet. Andelen fettfri massa (FFM) och andelen fettmassa (FM) anges i procent. Mätningarna utfördes på Sahlgrenska Universitetssjukhuset i Göteborg med en Lunar Prodigy (GE Lunar Corp, Madison, USA). 30 Procedur Uppvärmningen bestod av jogging utomhus i ca 10 minuter för hopparna och cykling 5 minuter på ergonometercykel för kastarna. Alla deltagare hade sina egna skor under samtliga test. Kroppsvikten mättes på två olika sätt, dels på digital personvåg och dels på kraftplattan. Detta för att kontrollera värdet som erhölls vid vägning av testpersonen på kraftplattan (14). Statistik Resultaten från mätningarna bearbetades i statistikprogrammet SPSS (Statistical Package for Social Science), för Windows. Spearman s rho korrelationskoefficient användes vid uträkning av samband. Signifikansnivå p< 0,05. RESULTAT Beskrivning av hopphöjd (cm) på kraftplatta för kastare och hoppare visas var för sig i figur 5. Hopphöjden var hos kastarna i medelvärde 30,8 cm och hos hopparna 31,8 cm. Beskrivning av hopphöjd (cm) på hoppmatta för kastare och hoppare visas var för sig i figur 6. Hopphöjden var hos kastarna i medelvärde 36,8 cm och hos hopparna 36,5 cm. Beskrivning av handstyrka mätt med Grippit för kastare och hoppare visas var för sig i figur 7. Handstyrkan Figur 6. Box-plot som visar hopphöjd (CMJ) på hoppmatta för kastare (n=5) och hoppare (n=4). i höger hand var hos kastarna i medelvärde 458 N och hos hopparna 413 N. Handstyrkan i vänster hand var hos kastarna i medelvärde 415 N och hos hopparna 371 N. Beskrivning av kroppssammansättning för kastare och hoppare redovisas i figur 8. Fettmassan (%) var hos kastarna i medelvärde 26,3 % och hos hopparna 15,8 %. Ett starkt signifikant samband uppvisades mellan hopphöjd på kraftplatta och hoppmatta (r s = 0,78). DISKUSSION Hopparna och kastarna nådde ungefär samma hopphöjd då de fick utföra ett enkelt vertikalhopp trots att kroppssammansättningen skiljde sig åt mellan idrottarna. Hopparna visade en något högre hopphöjd än kastarna på kraftplattan, men idrottarna som grupp hoppade cirka tio centimeter högre än en normalpopulation av kvinnor (32). Ett starkt signifikant samband uppvisades mellan hopphöjd på kraftplatta och hoppmatta (r s = 0,78). Det var intressant att se att hoppmattan och kraftplattans hopphöjder visade på så goda samband, vilket i praktiken gör

5 Figur 7. Box-plot som visar maximal handstyrka i höger respektive vänster hand mätt med Grippit hos kastare (n=6) och hoppare(n=4). Figur 8. Box-plot som visar fettmassa och fettfri massa från DXA- mätning (%), hos kastare (n=6) och hoppare (n=4). och Grimby använder till exempel det högsta värdet av tre vid sina analyser (19). Verbal uppmuntran har också visat sig påverka deltagarens resultat och det har visat sig att högre värden erhölls när verbal uppmuntran gavs (30). Resultatet av DXA-mätningen för kastare och hoppare visade att kastarna i medelvärde hade 26 % fettmassa och hopparna 16 %. Värdena av fettmassan kan jämföras med en normalpopulation (kvinnor) som ligger mellan % (6). Kroppssammansättningen för den enskilde idrottaren är ett viktigt verktyg för att kunna förbättra sina resultat och maximera sin fysiska förmåga (6). Som vi tidigare nämnt så kan en ökad fettmassa, vilket innebär en ökad vikt, ha viss påverkan på prestationen (31). I denna studie fann vi stor skillnad i fettmassa/fettfri massa mellan hoppare/kastare men liten påverkan på hoppresultat. Denna studie tyder på att ett standardiserat hoppförfarande ger en viss information om den explosiva förmågan i benens muskulatur men det krävs specifika och idrottsrelevanta hoppsituationer för att kunna särskilja olika idrotter och ge den enskilde idrottaren information som kan vara till nytta i den egna träningssituationen. Detta stöds även i litteraturen av studier där idrottsspecifika hoppsituationer krävs för att urskilja den enskilde idrottarens hoppförmåga ur ett kvalitativt perspektiv. det möjligt att använda hoppmattan som ett kliniskt och praktiskt utvärderingsinstrument. Hopptester på kraftplatta ger möjligheter att studera hoppförmågan genom hoppets olika faser. Det är användbart vid utvärdering och träning därför att man genom noggranna analyser kan få en uppfattning om de excentriska och koncentriska krafterna var för sig. Kraftplattans analyser ger också en uppfattning om hur själva landningen går till (impact forces), vilket kan vara av stort värde i sporter där olika hoppsituationer ingår. Landningen kan analyseras och träning kan inriktas mot en mjukare landning, vilket kan förhindra överbelastning och skador. Genom att analysera hoppförmåga på kraftplatta kan tränare och aktiva få hjälp med vad träningen bör inriktas mot (2). Handstyrkemätningen visade att kastarnas MVC i höger hand var i medelvärde 458 N och hopparna 413 N. I vänster hand var medelvärdet för kastarna 415 N och för hopparna 371 N. Dessa värden kan jämföras med en normalpopulation (kvinnor, ålder 20-29år) där MVC i höger hand var 341 N och i vänster hand 312 N (23). En bidragande faktor till varför skillnaderna ej var större mellan grupperna kan bero på att i hoppgruppen ingick det även stavhoppare, vilka kräver handstyrka för att kunna utöva sin sport. Mätning av handstyrka används för att undersöka den generella styrkan i övre extremitet (20). Fördelar med Grippit är att instrumentet mäter med hög noggrannhet (23). Med tanke på inlärnings- och uttröttningseffekter har tiden mellan försöken och antalet efterföljande försök diskuterats (4,25,26,27). Resultatet från studier som analyserat vid vilket av upprepade testförsök som individer presterar sitt högsta mätvärde för handstyrkan är inte entydiga, men de första och andra försöken står för ca 75% av maxvärdena (4,28,29). Nordenskiöld Referenslista 1. Garcia-Lopez J, Peleteiro J, Rodriguez-Marroyo JA, Morante JC, Herrero JA, Villa JG. The validation of a new method that measures contact and flight times during vertical jump. Int J Sports Med May; 26(4): Bosco C. Strength assessment with the Bosco s test. Italian society of sport Science Rome p Kroon S. Vertical jump ability of elite volleyball players compared to elite athletes in other team sports [Uttaget 2006 November 18]. Tillgänglig från: com/reviews/vjperformance.htm 4. Lagerström C, Nordgren B. On the reliability and usefulness of methods for grip strenght measurement. Scand J Rehab Med : Sartorio A, Ottolini S, Agosti F, Massarini M, Lafortuna C.L. Three week integrated body weight reduction programme markedly improves performance and work capacity in severely obese patients Jun; 8(2): Bergelin E, Hällqvist Matty. DXA-Dual Energy X-ray Absorpotiometry Lågenergistrålning. Intresseförening för datortomografi. [Uttaget 2006 December 13]. Tillgänglig från: 31

6 7. Svantesson U, Thomée Roland, Carlsson J. Idrottarens spänstbok. Farsta:SISU Idrottsbokhandeln [Uttaget 2006 December 16]. Tillgänglig från: www2.marathon.se/ idrottsbokhandeln. 8. Bobbert MF, Gerritsen KGM, Litjens MCA, van Soest AJ. Why is countermovement jump height greater than squat jump height? Med, sci sports exerc Nov; 28(11): Svantesson U, Takahashi H, Thomeé R, Grimby G. Comparison of muscle and tendon stiffeness, jumping ability, muscle strength and fatique in the plantar flexors. Scand J Med Sci Sports Oct; 8(5 Pt 1): Bosco C, Komi PV, Ito A. Prestretch potentiation of human skeletal muscle during ballistic movement. Acta Physiol Scand. 1982; 116: Svantesson U, Grimby G, Thomeé R. Potentiation of concentric plantar flexion torque following eccentric and isometric muscle actions. Acta Physiol Scand. 1994; 152: Carlock J.M., Smith S.L., Hartman M.J., Morris R.T., Ciroslan D.A., Pierce K.C., et al. The relationchip between vertical jump power estimates and weight lifting ability: A fieldtest approach. J. Strength Cond. Res. 2004; 18(3): Svenningsson E, Wallfur M, Elam Edwén C, Svantesson U. Reliability test of vertical jump and a comparioson of vertical jump capacity between ice hockey and soccer players. Examensarbete Göteborgs universitet Kakko A. Reability test of two-legged counter movement jump on a force platform. Göteborg: Göteborgs universitet, Insitutionen för arbetsterapi och fysioterapi; Examensarbete 10 p. Fördjupningskurs i sjukgymnastik. 15. Oddsson L. Styrketräning: Hopphöjd och hoppkapacitet hos volleybollspelare. ISBN s Sisu idrottsböcker. Idrottensträningslära Universitetsförlaget AS s Caserotti P, Aagaard P, Simonsen EB, Puggaard L. Contraction-specific differences in maximal muscle power during stretch-shortening cycle movements in elderly males and females. Eur J Appl Physiol. 2001; 84: Skurvydas A, Dudoniene V, Kalvenas A, Zuoza A. Skeletal muscle fatique in longdistance runners, sprinters and untrained men after repeted drops jumps performed at maximal intensity. Scand J Med Sci Sports. 2002; 12: Nordenskiöld UM, Grimby G. Grip force in patients with rheumatoid arthritis and fibromyalgia and in healthy subjects. A study with the Grippit instrument. Scand J Rheumatol. 1993; 22: Magnusson E. Handgrip strenght- the effect of strenght training and reference values for younger subjects. Göteborg: Göteborgs universitet, Institutionen för arbetsterapi och fysioterapi; Examensarbete 10 p. Fördjupningskurs i sjukgymnastik. 21. Fess EE. Guidelines for evaluating assessement instrument. J Hand Ther. 1995; 8(2): Fess EE. The need for reliability and validity in hand assessement instrument. J Hand Surg. [Am] 1986; 11A(5): Andersson S, Nordé M. En jämförande studie av Jamar och Grippit för mätning av handstyrka. Göteborg: Göteborgs universitet, Insitutionen för arbetsterapi och fysioterapi; Examensarbete 10p. Fördjupningskurs i sjukgymnastik. 24. Sveriges Olympiska Komitté [Uttaget 2006 November 20]. Tillgängligt från: FAQ Mathiowetz V. Grip and pinch strength measurements. In: Amundsen LR, editor. Muscle strength testing: Instrumented and noninstrumented systems. New York: Churchill Livingstone p Hamilton A, Balnave R, Adams R. Grip strength testing reliability. J Hand Ther. 1994; 7: Mathiowetz V. Effects of three trials on gripp and pinch strength measurements. J Hand Ther. 1990; 3: Poelson A, Hedlund R, Öberg B. Intraand inter-tester reliability and reference values for hand strength. J Rehab Med. 2001; 33: Lagerström C, Nordgren B. Methods for measuring maximal isometric grip strength during short and sustained contractions. Including Intra-rater reliability. Uppsala J Med Sci. 1996; 101: Danielsbacka J, Persson L. The effect of verbal encouragement on grip force. Göteborg: Göteborgs universitet, Sektionen för vårdvetenskap; Examensarbete 10p. Fördjupningskurs i sjukgymnastik. 31. Ugarkovic D, Matavulj D, Kukolj M, Jaric S. Standard anthropometric, body composition and strength variables as predictors of jumping performance in elite junior athletes. J Strength Cond Res May; 16(2): Elam Edwén C. Counter Movement Jump on a force plate; age and gender-specific reference values in healthy. Göteborg: Göteborgs universitet, Institutionen för neurovetenskap och fysiologi/fysioterapi; Examensarbete 20p. Fördjupningskurs nivå 2 (D) i sjukgymnastik. 33. Slinde F, Suber C, Suber L, Elam Edwèn C, Svantesson U, Test-retest reliability of thre different vertical jumps. Accepted for publication. J Strength Cond Research