Svensk Idrottsforskning nr 4 1998 - t e * Closed eller open chainövningar - vilken metod ger störst prestationsförbättring? Styrketräning används ofta inom idrotten - i såväl skadeförebyggande som rehabiliterande syfte. Inom idrotts-medicinsk rehabilitering poängteras ofta vikten av att använda styrketräningsövningar som bygger på closed chain-träning. Men hur väl underbyggd är denna rekommendation - resulterar denna typ av träning verkligen i en större prestationsförbättring än open chain-träning? I denna studie jämförs styrketräning av lårmuskulaturen enligt closed- respektive open chain. Inom de flesta idrotter idag används styrketräning med fria vikter och siyrketräningsmaskiner i syfte att öka kraft och styrka. Meningarna går dock isär beträffande respeköve träningsmetods effek- Övitet att förbättra den fysiska prestaöonsförmågan Förespråkare för fria vikter betonar att metoden är funköonell och har en direkt koppling öll många idrottsaköviteter (8). Försvarare av styrkeöäningsmaskiner framhåller däremot att träning i maskin är säkrare och ställer mindre krav på koordinaöon jämfört med fria vikter (6). Inom rehabilitering råder en liknande debatt vad gäller effekten av closed- och open chain vid träning av nedre extremitetema. Ett antal studier har undersökt belastningen på framför allt det främre korsbandet samt den patellofemorala kompressionskraft som uppstår i knäleden vid träning enligt closed- respeköve open chain (4,5). De senaste åren har vikten av att använda closed chain vid rehabilitering och utvärdering betonats. Emelleröd har få studier jämfört effekten av closed- respeköve open chain avseende fysisk prestaöonsförmåga (3). Vid en jämförande studie av effekten av träning med fria vikter respeköve styrketräningsmaskiner är det svårt att skapa likvärdiga förhållanden för träning, som exempelvis att likställa träningsvolymen, det totala arbetet och den totala träningsöden. Ett biomekaniskt dilemma, vid en jämförelse mellan de båda metoderna att träna, är att fastän tyngden på vikten som lyfts inte varierar genom rörelsebanan vid tmning med fria vikter så förändras belastningens vridmoment, och därmed den muskulära aköveringen som krävs för att utföra övningen. Däremot, vid träning i en styrketräningsmaskin som är försedd med en kam åstadkoms ett variabelt motstånd genom rörelsebanan. Detta i en strävan efter att approximera övningens kraftkurva och sålunda förmå muskeln att aktiveras maximalt genom hela rörelsebanan Knäböj med skivstång är en closed chain-övning som utförs med fria vikter och där den involverade muskulaturen arbetar över flera leder. Detta skiljer sig från träning med styrketmningsmaskiner (exempelvis sittande knäextension) som är konstruerade så att muskulaturen endast arbetar över en led, vilket medför att övningen utförs i en open chain (Figur 1). De senaste åren har användningen av magnetkamemteknik ökat, i syfte att kartlägga muskelfunköon. Enligt Tesch (12), som undersökt akövitetsgraden på lårmuskulaturen vid olika träningsövningar, aköveras quadriceps- och adduktormuskulaturen vid knäböj med skivstång (closed chain). Likaledes kan akövering av quadriceps- och adduktormuskulatur uppnås separat genom open chain-träning med styrketräningsmaskiner. Syftet med vår studie var att jämföra ett sex veckors träningsprogram bestående av knäböj med skivstång (closed chain) med knäextension och höftadduköon i sxyrketräningsmaskin (open chain) beträffande knäböjsförmåga, isokineösk knäextensionsstyrka samt verökalhoppshöjd. Material och metod I vår studie randomiserades 24 friska personer öll antingen en closed chain-grupp som utförde knäböj med skivstång eller en open chaingrupp som tränade dels knäextension och dels höftadduköon i separata styrketmningsmaskiner. Tre försökspersoner avbröt av olika skäl studien Sex försökspersoner i closed chain-gruppen och fem försöksper- Augustsson Anders Roland Thomeé Svantesson Leg sjukgymnast. för Rehabiliteringsmedicin, Universitetssjukhuset Leg sjukgymnast, för Neurologi, Universitetssjukhuset Dr med vet. för Rehabiliteringsmedidn, Univer- sitetssjukhu- Dr med vet. för Rehabiliteringsmedicin, Universitetssju k-
Svensk Idrottsforskning nr 4 * 1998 ter ftgwr 1. Vid krnaö)' maf skmsmng (cksai cwn) slkr g» smntfdig nvrefsc i ^" z &"#- ^ /bfw. V«f kmyezfension i sfyrtefnyningsmastin (open c/ww sker erw&zsf en rcirezgg f trwmeden. Eofo; ReAabgrwpperi. söner i open chain-gruppen hade ödigare erfarenhet av styrketräning. Försökspersonemas fysiska akövitetsnivå dokumenterades på en skala från 1-8 där 1 representerade ingen fysisk akövitet och 8 representerade deltagande i tävlingsidrott. Closed chain-gruppen bestod av 7 män och 4 kvinnor med en medelålder av 24,7 år och en medelakövitetsnivå på 6,4 poäng. Open chain-gruppen bestod av 7 män och 3 kvinnor med en medelålder av 26,0 år och en medelakövitetsnivå på 5,9 poäng. Samöiga försökspersoner testades före respeköve efter träningsperioden. Tre test användes för att utvärdera effekten av träning: 1) knäböj med skivstång 3 RM (repeööoner maximum), 2) koncentrisk isokineösk knäextension 1 RM, och 3) verökalhopp. Vid knäböj med skivstång 3 RM testet (Figur 2) utförde försökspersonen tre på varandra följande repeööoner av knäböjning öll dess låren var parallella med golvet med en skivstång på axlama. 3 RM för varje försöksperson avgjordes av dennes förmåga att utföra tre repeööoner med samödigt korrekt djup och bibehållen knäböjsteknik. Belastningen ökades med 2,5-10 kg vid varje framgångsrikt försök fram öll dess att försökspersonens lyft underkändes. Två minuters vila var tillåten mellan varje försök. Ett tyngdlyftarbälte för ökad bålstabilitet var obligatoriskt. En tesöedare, placerad vid sidan om försökspersonen, kontrollerade att knäböjningen utfördes korrekt. Den andre tesöedaren stod bakom försökspersonen som säkerhet och uppmuntrade samödigt denne med kraftfulla verbala kommandon. Det koncentriska isokineöska knäextension 1 RM testet (Figur 3) utfördes i en "Kin-Com II"-dynamometer som mätte muskelstyrkan (Nm) vid knäextension av höger ben. Rörelseomfånget var från 90" öll 5 knävinkel (där 0 motsvarade full knäextension). Mäthasöghet var 60 /sek. När försökspersonen presterat tre likvärdiga maximala värden dokumenterades det bästa resultatet. En minuts vila var öllåten mellan försöken En oberoende sjukgymnast med erfarenhet av styrkemätningar utförde testet. Verökalhoppstestet utfördes med försökspersonen stående på en platta med ett bälte runt midjan där ett mättband var fast. Måttbandet löpte xmder en skena placerad på plattan Ståhöjden antecknades och försökspersonen instruerades att hoppa rakt upp i luften varvid måttbandet följde med och skillnaden i centimeter mellan stå- och hopphöjd registrerades. Efter ett par provhopp utfördes tre maximala försök inom en minut och det bästa resultatet dokumenterades. Båda grupperna utförde maximal, progressiv träning två gånger i veckan under sex veckors öd. Försökspersonerna instruerades innan träningsperioden i en korrekt teknik vid utförandet av de olika övningarna. Closed chain-gruppen utförde knäböj med skivstång medan open chain-gruppen utförde dels knäextension och dels höftadduköon i separata styrketräningsmaskiner. För varje övning utfördes fyra set med 8-12 repeööoner med beläst-
Svensk Idrottsforskning nr 4* 1998 - t e * ning motsvarade 10 RM. Träningsbelastningen ökades progressivt xmder träningsperioden genom att försökspersonerna uppmanades att träna med så tung belastning som möjligt, även om detta innebar att 10 repeööoner inte allöd kunde uppnås. Två minuters vila var tillåten mellan varje set i closed chain-gruppen och en minuts vila var öllåten i open chain-gruppen. Varje träningspass avslutades med stretching av lårmuskulaturen samt att försökspersonerna förde in resultaten i sin träningsdagbok. Medelvärdet av träningsbelastning i början och slutet av träningsperioden beräknades i de båda grupperna. Vid ungefär vartannat träningstillfälle var försöksledama närvarande. Varje träningsöllfälle inleddes med öo minuters uppvärmning på testcykel med 50 W belastning, följt av ett uppvärmningsset med 20 repeööoner knäböj utan vikter i closed chaingruppen respeköve en platta i viktmagasinet i open chain-gruppen. Därefter utfördes ytterligare ett uppvärmningsset med 10 repeööoner med 50 % av det första träningssetets vikt. Försökspersonerna ombads att bibehålla sin normala akövitetsnivå xmder träningsperioden. Utriistningen bestod av två kamförsedda styrkträningsmaskiner (Compeööon Line Leg Extension FL 130, Compeööon Line Hip Adductor FL 140) och en olympisk 20 kg:s skivstång med viktskivor (Casall) samt en knäböjställning (Compeööon Line Squat Räck BL 101920). F%#wr 2. KndW/ ma? stfttsbfng 3 RM fesf. Fofo; Re/wz6grwppen. Resultat Före styrketräningsperioden fanns inga signifikanta skillnader mellan grupperna vad gällde ålder, längd, vikt, akövitetsnivå eller de tre testerna av prestaöonsförmåga. Resultaten från de sex testtillfällena redovisas i tabellen De sex veckornas styrketräning resulterade i signifikanta förbättringar i båda grupperna vad gäller knäböj med skivstång 3 RM-testet; closed chain-gruppen ökade med 31% (p=0,0001) vilket var signifikant (p=0,0007) mer än open chain-gruppen vars förbättring blev 13% (p=0,0001). I det koncentriska isokineöska knäextension 1 RM testet noterades inga signifikanta ökningar i någon av figwr 3. Xoncenfnskf isoäarkfiskf (6f//sgt) tndkcfgnsfon 1 RM fesf uf/iyrdgs i en "Kin-Com II"- dynamotnefer. Eofo; RgW?^ruppgn. grupperna; closed chain-gruppen förbättrade sitt resultat med 5% (p=0,3513) medan open chain-gruppens resultat ökade med 2% (p=0,5832). Skillnaden i differens mellan grupperna var ej signifikant (p=0,777). I verökalhoppstestet noterades signifikanta förbättringar i closed chain-gruppen som ökade med 10% (p=0,0047) medan open chain-gruppen inte noterade några signifikanta ökningar (p=0,0521). Skillnaden i differens mellan grupperna var ej signifikant (p=0,3917). I båda grupperna noterades stora ökningar av träningsbelastningen under träningsperioden. Closed chain-gruppen ökade träningsbelastningen med cirka 50% och open
Svensk Idrottsforskning nr4d1998 ter RESULTAT Closed chain-gruppen (n=11) Open chain-gruppen (n=10) Knäböj (kg) Knäextension (Nm) Vertikalhopp (cm) 181,6 65,3 99,65* 26,8 190,8 52,4 237,0 71,0 99,05 32,2 242,3 74/4 53,8 10,3 * Differens inom gruppen, p=0,0047 Differens inom gruppen, p=0,0001 A Differens mellan grupperna, p=0,0007 Reswfkzf av Wbo)'?ned skfusmng 3 RM fest, Azmcenfristf isokrngfiskf WkzfeMsim I RM fesf odi wrfikafaoppsksf. MedeWnfe fm) oc/z sfandardgiwitefsg (SD) angioef. chain-gruppen ökade träningsbelastningen med cirka 100%. Slutsats Det är svårt att genomföra studier där man jämför olika träningsmetoder. Eftersom träningseffekten är specifik öll det som tjänats krävs valida test, känsliga nog att fånga upp prestaöonsförbättringar efter träning. I vår studie ingick tre olika test för att mäta effekten av träning; ett isotoniskt closed chain-test, ett isokineöskt open chain-test och, ett mer funköonellt test; ett verökal- Isoton testning som knäböj med skivstång eller verökalhopp, där stretch-shortening cykeln aköveras, skulle kunna anses vara mer valid jämfört med isokineösk testning vid utvärdering av olika idrottsaköviteter. Emelleröd, det isokineöska testet som användes i vår studie, där stretch-shortening cykeln inte aköveras, har fördelar såsom exempelvis större kontroll av rörelsehasöghet och teknik, vilket ger ökad reliabilitet och objekövitet (1). Intressant nog var det isokineöska knäextensiontestet, en vanligt förekommande testmetod vid utvärdering av muskulär styrka (2), inte känsligt nog att fånga effekten av de stora ökningarna av träningsbelastning i de båda grupperna. Vårt resultat stöds av andra studier (7,10) där isokineöska test saknat förmåga att fånga upp förändringar av prestaöonsförmåga som inducerats av isoton styrketräning. Skillnaden i ökning av träningsbelastning (50% respeköve 100%) som observerades mellan grupperna kan kanske bero på att större krav ställs vid träning med fria vikter. I closed chain-gruppen åtgick öll en början mycket öd och ansträngning att lära sig en korrekt knäböjsteknik. Styrketräningsmaskiner är däremot förmodligen lättare att behärska eftersom de endast öllåter att rörelse sker i ett plan och en riktning. Således är det tänkbart att träning med styrketmningsmaskiner inledningsvis resulterar i större ökningar av träningsbelastning jämfört med fria vikter. Enligt Sale (9) är en ökning av prestaöonsförmåga, som en effekt av styrketräning xmder en kortare period än 20 veckor, sammankopplad framför allt med neural anpassning såsom ökad akövitet av motoriska enheter hos den involverade muskulaturen och förbättrad koordinaöon, det vill säga lämpliga förändringar i aköveringen av synergi- och antagonistmuskulatur. Det är tänkbart att dessa mekanismer har bidragit i olika grad i de två grupperna. I open chain-gruppen utfördes övningar med styrketräningsmaskiner som tillät en bättre synergi- och antagonistfunktion, vilket möjliggjorde en högre akövitet av quadriceps- och addxiktormiiskxilatnr jämfört med den komplexa knäböjsövningen där rörelse skedde i flera leder samödigt, och där en hög aköveringsgrad av quadriceps- och adduktormuskulatur förmodligen var svårare att åstadkomma på grund av större krav på koordination Följaktligen, den stora ökningen av träningsbelastning som noterades i open chain-gruppen tyder på att nervsystemet lär sig att snabbare utnyttja musklerna på ett optimalt sätt vid användande av styrketräningsmaskiner jämfört med fria vik- Inom idrottsmedicinsk rehabilitering av nedre extremiteten poängteras ofta vikten av att använda träningsövningar som bygger på closed chain, som exempelvis olika former av knäböjningar (11) eftersom dessa anses mer funköonella jämfört med open chain-övningar (5). Vid rehabilitering efter skada är det dock troligt att en kombinaöon av closed och open chain-övningar är den effekövaste metoden att åstadkomma ett så bra behandlingsresultat som möjligt. Vid open chain-övningar sker en isolerad rörelse över en led. Dessa övningar är effeköva när det är önskvärt att isolerat stärka en specifik muskelgrupp, exempelvis m. quadriceps. När så svagheten i m. quadriceps är övervunnen kan de mer komplexa closed chain-övningama, där rörelsen sker över flera leder, ingå i programmet for att utveckla den koordinerade muskelaköviteten, något som krävs för ledstabilitet och fysisk akövitet. Mer fnmkning behövs för att jämföra effekten av olika träningsmetoder avseende styrka och prestaöonsförmåga och för att ytterligare utveckla de metoder som används för utvärdering av prestaöonsförmåga. Sammanfattningsvis kan sägas att vår studie visade att sex veckors styrketräning enligt closed chain I
Svensk Idrottsforskning nr4d1998 ^ ^ resulteradeistörreförbättrixxgarav ettkx^äböjmedskivstång3rmtest och ett vertikalhoppstest jäxnfört xnedopexxchain-träxxixxg.hxgasignifikanta förbättringar xxoterades i någon grupp vad gäller det koncentriska isokinetiska knäextex^ision ^ RM testet avsaknaden avförbättrixxgar vidisokinteisk testningi de båda grxxpperna får anses vara ett uttryck för att tränmgseffekterna är specifika till det som träxxats. Det är därför av vikt att välja olika xnätxne toder,även omfattande mer funktionella test, vid planeringen av en styrketräningsstudie. Referenser 1. Abemethy P, VVOson G, Logan P: Strength and power assessmenl Spiorts Med 19:401-417,1995. 2. Askling C, Karlsson J. Specifik träning av hamstrings - nägondng för elitfotbollsspclare? Svensk Idrottsmedicin 4:12-16,1997. 3. Augustsson, J, Esko, A, Thomeé, R, Svantesson, U. Weight training of the thigh mxxsdes using dosed vs. open kinetic chain exercises: a comparison of performance enhancement. J Orthop Sports Phys Ther 27(1)3-8,1998. 4. Beynnon B, Johnson R, Fleming B, Stankewich C, Renström P, Nichols C. The strain behaviour of the anterior cruciate ligament during squatting and active nexionextension. Am J Sports Med 25(6):823-829 5. Bynum BE, Barrack RL, Alexander AH. Open versus closed chain kinetic exercises after anterior cruciate ligament reconstruetion. Am J Sports Med 23:401-406,1995. 6. Kraemer WJ, Fleck SI- Strength training for young athletes. Champaign: Human Kinetics Publishers, 1993. 7. Murphy A, Wilson G. The ability of tests of muscular function to reflect trainmg-induced changes in performance. J Spx)rt Sci 15:191-200,1997. 8. Panaiiello R, Backus S, Parker J. The effect of the squat exercise on anterior-posterior knee translation in professional football players. Am J Sports Med 6:768-773,1994. 9. Sale D: Neural adaptation to resistance training. Med Sci Exerc 20 (Suppl):135-145, 10. Sleivert G, Badcus R, Wengcr H. The influence of a strength-sprint trainiixg sequence on multi-joint power outpul Med Sci Sports Exerc 12:1655-1665,1995. 11. Sdcne HA, Brosky, T, Reinking M, Nyland J, Mason MB. A comparison of closed kinetic chain and isokinetic joint isolation exercise in patients with patellofemoral dysfunction. J Orthop Sports Phys Ther 24(3):136-141,1996. 12. Tesch PA. Muscle meets magnet, Stockholm: PA Tesch AB., 1993. 9EN AR GRATIS!!! Som prenumerant kan du rekvirera årets forskningsrapport - nr 21 - gratis. Den innehåller slutförda projekt under 1998. Varje forskare har på en sida sammanfattat sin frågeställning, metodik, resultat och projektets betydelse för idrotten. Dessutom redovisas var studien finns publicerad. I varje projekt finns adress, telefonnummer till forskaren/forskargruppen. Rapporten ger många goda idéer om forskningsområden, samt kan fungera som ett register över tänkbara föreläsare eller personer att rådfråga eller inleda samarbete med. Sänd ett frankerat (20 kr) A-5 kuvert med ditt namn och din adress till: CIF, Box 5626, 114 86 Stockholm Vi skickar så länge lagret räcker!