Comparison between the measurement of the maximum isometric, concentric and eccentric strength of the hamstring and quadriceps muscles in healthy individuals: simple dynamometry, isokinetic dynamometry and strain gauge
Comparación entre la medición de la fuerza máxima isométrica, concéntrica y excéntrica de la musculatura isquiosural y cuadricipital en individuos sanos: dinamometría simple, dinamometría isocinética y galga extensiométrica
Authors: Víctor Navarro Torres
Keywords: Hamstring. Hamstring strain injury. Isokinetic. Eccentric strength training. Isometric hamstring exercise
Keywords: Hamstring. Hamstring strain injury. Isokinetic. Eccentric strength training. Isometric hamstring exercise
Abstract: Hamstring strain injury (HSI) is the most common muscle pathology in professional soccer players. Its prevalence has increased by an average of 2.1% each year from 2001 to 2014, the most relevant modifiable risk factors being poor eccentric muscle strength and the short length of the muscle fascicle, especially in the long head of the biceps femoris. The use of the hamstring-quadriceps torque ratio has been extensively studied to assess the risk of HSI, but its predictive validity remains in question. It is currently accepted that the "functional ratio" (hamstring eccentric peak torque/ quadriceps concentric peak torque) should be around 80% for slow angular velocities (≤ 60°/s) and between 100-130% for medium angular velocities. (120°- 300°/s). After reviewing the publications of the last 5 years, no studies have been found that analyze the relationship between Maximum Isometric Strength (MIS), Maximum Eccentric Strength (MES) and Maximum Concentric Strength (MCS).
Abstract : La lesión muscular de los isquiosurales (LMI) es la patología muscular más común en futbolistas profesionales. Su prevalencia ha aumentado un 2,1 % de media cada año desde el 2001 al 2014, siendo los factores de riesgo modificables más relevantes una deficitaria fuerza muscular excéntrica y la corta longitud del fascículo muscular especialmente en la porción larga del bíceps femoral. El empleo del ratio de torque entre isquiosurales y cuádriceps ha sido ampliamente estudiado para evaluar el riesgo de LMI, pero su validez predictiva sigue estando cuestionada. Actualmente se acepta que el “ratio funcional” (torque pico excéntrico isquiosural/ torque pico concéntrico cuadricipital) debe situarse en torno al 80% para velocidades angulares lentas ( ≤ 60°/s) y entre el 100-130% para velocidades angulares de medias a rápidas (120°- 300°/s). Tras revisar las publicaciones de los últimos 5 años no se han logrado encontrar estudios que analicen la relación entre Fuerza Máxima Isométrica (FMi), Fuerza Máxima Excéntrica (FMe) y Fuerza Máxima Concéntrica (FMc).
02-06-2022
Víctor Navarro Torres
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| Citation: Víctor Navarro Torres. Comparación entre la medición de la fuerza máxima isométrica, concéntrica y excéntrica de la musculatura isquiosural y cuadricipital en individuos sanos: dinamometría simple, dinamometría isocinética y galga extensiométrica . https://doi.org/10.24175/sbd.2022.000060 |
| Received: June 02, 2022 Accepted: June 07, 2022 Published: June 07, 2022 |
| Copyright: © 2022 Víctor Navarro Torres. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY-NC), which allows, distribution, reproduction in any medium, provided the original author and source are credited and non-commercial use. |
| Funding: I certify that no funding has been received for the conduct of this study and/or preparation of this manuscript. |
| Conflicts of Interest: I have no conflicts of interest to declare |
Comparación entre la medición de la fuerza máxima isométrica, concéntrica y excéntrica de la musculatura isquiosural y cuadricipital en individuos sanos: dinamometría simple, dinamometría isocinética y galga extensiométrica
Victor Navarro Torres, Victornavarrotorres84@gmail.com
Introducción:
La lesión muscular de los isquiosurales (LMI) es la patología muscular más común en futbolistas profesionales (1). Su prevalencia ha aumentado un 2,1 % de media cada año desde el 2001 al 2014, siendo los factores de riesgo modificables más relevantes una deficitaria fuerza muscular excéntrica y la corta longitud del fascículo muscular especialmente en la porción larga del bíceps femoral (2,3,6-8).
El empleo del ratio de torque entre isquiosurales y cuádriceps ha sido ampliamente estudiado para evaluar el riesgo de LMI, pero su validez predictiva sigue estando cuestionada (5).
Actualmente se acepta que el "ratio funcional" (torque pico excéntrico isquiosural/ torque pico concéntrico cuadricipital) debe situarse en torno al 80% para velocidades angulares lentas (£ 60°/s) y entre el 100-130% para velocidades angulares de medias a rápidas (120°- 300°/s) (4).
Tras revisar las publicaciones de los últimos 5 años no se han logrado encontrar estudios que analicen la relación entre Fuerza Máxima Isométrica (FMi), Fuerza Máxima Excéntrica (FMe) y Fuerza Máxima Concéntrica (FMc).
Palabras clave: Hamstring; Hamstring strain injury; isokinetic; eccentric strength training; isometric hamstring exercise.
Objetivos:
Comparar las diferentes manifestaciones de fuerza máxima isométrica, concéntrica y excéntrica de
la musculatura isquiosural y cuadricipital.
Metodología:
Se realizó un estudio observacional descriptivo y transversal en el marco de los servicios médicos del Fútbol Club Barcelona en el año 2019, donde se evaluaron deportistas recreacionales.
| Criterios de inclusión | Criterios de exclusión |
| - Ambos sexos - 18 a 35 años - Min 6h de actividad física/semana - Firma consentimiento informado | - Antecedentes de LMI y/o tendinopatía isquiosural - Antecedentes de lesión muscular de cuádriceps y cualquier patología de rodilla - Uso de ayudas ergogénicas |
La variable principal, la Fuerza Máxima Isométrica (FMi) se evalúo con dinamómetro MARK-10â, galga extensiométrica Chronojumpâ y dinamómetro isocinético CON-TREXâ, mientras que las variables secundarias, Fuerza Máxima Concéntrica (FMc) y Fuerza Máxima Excéntrica (FMe) exclusivamente con el dinamómetro isocinético.
Los datos obtenidos se analizaron con SPSS 20.0.0. y se estudiaron las posibles correlaciones entre las variables de FMi, FMc y FMe mediante el coeficiente de correlación Spearman´s rho, considerandose relevantes valores de rho > 0,6 y significativos valores de p < 0,05. Tras 4 perdidas, se realizó el analisis estadisitico sobre una n de 8 sujetos.
Resultados:
La comparativa entre FMi y FMe muestra que no existe correlación entre los 2 tipos de manifestaciones de fuerza en ambas piernas y para todas las velocidades angulares estudiadas.
| EXCÉNTRICO | ||||||||||
| Par max 60º/s Q D | Par max 120º/s Q D | Par max 60º/s Q I | Par max 120º/s Q I | Par max 60º/s H D | Par max 120º/s H D | Par max 60º/s H I | Par max 120º/s H I | |||
| ISOMÉTRICO | Q D 15º | Correlation Coefficient | 0,143 | -0,071 | 0,095 | 0,310 | 0,452 | 0,310 | 0,405 | 0,571 |
| Sig. (2-tailed) | 0,736 | 0,867 | 0,823 | 0,456 | 0,260 | 0,456 | 0,320 | 0,139 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| H D 15º | Correlation Coefficient | 0,551 | ,874** | 0,575 | 0,395 | 0,515 | 0,479 | 0,335 | 0,431 | |
| Sig. (2-tailed) | 0,157 | 0,005 | 0,136 | 0,333 | 0,192 | 0,230 | 0,417 | 0,286 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| Q I 15º | Correlation Coefficient | 0,595 | 0,310 | 0,524 | ,738* | ,714* | 0,571 | 0,667 | ,738* | |
| Sig. (2-tailed) | 0,120 | 0,456 | 0,183 | 0,037 | 0,047 | 0,139 | 0,071 | 0,037 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| H I 15º | Correlation Coefficient | ,810* | 0,595 | ,833* | 0,643 | ,714* | ,810* | 0,690 | ,714* | |
| Sig. (2-tailed) | 0,015 | 0,120 | 0,010 | 0,086 | 0,047 | 0,015 | 0,058 | 0,047 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
Nota: ** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). *. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). Los valores marcados en azul reflejan significancia entre grupos musculares diferentes y los valores marcados en amarillo se refieren al mismo grupo muscular
| CONCÉNTRICO | ||||||||||
| Par max 60º/s Q D | Par max 60º/s Q I | Par max 240º/s Q D | Par max 240º/s Q I | Par Max 60º/s H D | Par Max 60º/s H I | Par Max 240º/s H D | Par Max 240º/s H I | |||
| ISOMÉTRICO | Q D 15º | Correlation Coefficient | .333 | .524 | -.048 | -.071 | .571 | .333 | .357 | .238 |
| Sig. (2-tailed) | .420 | .183 | .911 | .867 | .139 | .420 | .385 | .570 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| H D 15º | Correlation Coefficient | .431 | .204 | .371 | .623 | -.168 | .731* | -.252 | .263 | |
| Sig. (2-tailed) | .286 | .629 | .365 | .099 | .691 | .040 | .548 | .528 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| Q I 15º | Correlation Coefficient | .643 | .643 | .405 | .405 | .643 | .381 | .619 | .595 | |
| Sig. (2-tailed) | .086 | .086 | .320 | .320 | .086 | .352 | .102 | .120 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| H I 15º | Correlation Coefficient | .667 | .667 | .452 | .714* | .667 | .810* | .429 | .762* | |
| Sig. (2-tailed) | .071 | .071 | .260 | .047 | .071 | .015 | .289 | .028 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
La comparativa entre FMi y FMc revela que tampoco existe una clara correlación entre ambas piernas en las velocidades angulares estudiadas.
Nota: ** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). *. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). Los valores marcados en azul reflejan significancia entre grupos musculares diferentes y los valores marcados en amarillo se refieren al mismo grupo muscular
Discusión:
El trabajo excéntrico es ampliamente aceptado como prevención y tratamiento de la LMI ya que se considera que el mecanismo lesional ocurre fundamentalmente en acciones excéntricas. El empleo del ratio funcional no esta suficientemente aceptado como factor predictor en cierta medida debido a que las velocidades angulares estudiadas siguen siendo mucho menores que las de los mecanismos lesionales, junto con la escasa funcionalidad que presenta el test isocinético.
Conclusiones:
La comparativa entre FMi y FMe revela que no existe una clara correlación entre ambas variables. El tamaño de la muestra no nos permite afirmar que un elevado valor de FMi suponga de igual modo un elevado valor de FMe y viceversa. Futuros estudios serán necesarios para esclarecer la relación entre ambas variables y determinar si el aumento de FMi supone un factor de protección frente a la LMI.
Comparison between the measurement of the maximum isometric, concentric and eccentric strength of the hamstring and quadriceps muscles in healthy individuals: simple dynamometry, isokinetic dynamometry and strain gauge.
Victor Navarro Torres, Victornavarrotorres84@gmail.com
Introduction:
Hamstring strain injury (HSI) is the most common muscle pathology in professional soccer players (1). Its prevalence has increased by an average of 2.1% each year from 2001 to 2014, the most relevant modifiable risk factors being poor eccentric muscle strength and the short length of the muscle fascicle, especially in the long head of the biceps femoris (2, 3,6-8).
The use of the hamstring-quadriceps torque ratio has been extensively studied to assess the risk of HSI, but its predictive validity remains in question (5).
It is currently accepted that the "functional ratio" (hamstring eccentric peak torque/ quadriceps concentric peak torque) should be around 80% for slow angular velocities (≤ 60°/s) and between 100-130% for medium angular velocities. (120°- 300°/s) (4).
After reviewing the publications of the last 5 years, no studies have been found that analyze the relationship between Maximum Isometric Strength (MIS), Maximum Eccentric Strength (MES) and Maximum Concentric Strength (MCS).Keywords: Hamstring; Hamstring strain injury; isokinetic; eccentric strength training; isometric hamstring exercise.Goals:
Compare the maximum isometric, concentric and eccentric strength of the hamstring and quadriceps muscles.
Methodology:
A descriptive and cross-sectional observational study was carried out within the framework of the Football Club Barcelona medical services in 2019, where recreational athletes were evaluated.
| Inclusion Criteria | Exclusion Criteria |
| - Both genders - 18 to 35 years - Min 6h of physical activity/week - Sign informed consent | - History of HSI and/or hamstring tendinopathy - History of quadriceps muscle injury and any knee pathology - Use of ergogenic aids |
The main variable, the Maximum Isometric Strength was evaluated with a MARK-10 dynamometer, Chronojump strain gauge and CON-TREX isokinetic dynamometer, while the secondary variables, Maximum Concentric Strength and Maximum Eccentric Strength exclusively with the isokinetic dynamometer. The data obtained was analyzed with SPSS 20.0.0. and the possible correlations between the MIS, MCS and MES variables were studied using the Spearman's rho correlation coefficient, considering relevant values of rho > 0.6 and significant values of p < 0.05. After 4 losses, statistical analysis was performed on an n of 8 subjects.
Results:
The comparison between MIS and MES shows that there is no correlation between the 2 types of force manifestations in both legs and for all the angular velocities studied.
| ECCENTRIC | ||||||||||
| Par max 60º/s Q R | Par max 120º/s Q R | Par max 60º/s Q L | Par max 120º/s Q L | Par max 60º/s H R | Par max 120º/s H R | Par max 60º/s H L | Par max 120º/s H I | |||
| ISOMETRIC | Q R 15º | Correlation Coefficient | 0,143 | -0,071 | 0,095 | 0,310 | 0,452 | 0,310 | 0,405 | 0,571 |
| Sig. (2-tailed) | 0,736 | 0,867 | 0,823 | 0,456 | 0,260 | 0,456 | 0,320 | 0,139 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| H R 15º | Correlation Coefficient | 0,551 | ,874** | 0,575 | 0,395 | 0,515 | 0,479 | 0,335 | 0,431 | |
| Sig. (2-tailed) | 0,157 | 0,005 | 0,136 | 0,333 | 0,192 | 0,230 | 0,417 | 0,286 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| Q L 15º | Correlation Coefficient | 0,595 | 0,310 | 0,524 | ,738* | ,714* | 0,571 | 0,667 | ,738* | |
| Sig. (2-tailed) | 0,120 | 0,456 | 0,183 | 0,037 | 0,047 | 0,139 | 0,071 | 0,037 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
| H L 15º | Correlation Coefficient | ,810* | 0,595 | ,833* | 0,643 | ,714* | ,810* | 0,690 | ,714* | |
| Sig. (2-tailed) | 0,015 | 0,120 | 0,010 | 0,086 | 0,047 | 0,015 | 0,058 | 0,047 | ||
| N | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | 8,000 | ||
Note: ** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). *. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). The values marked in blue reflect significance between different muscle groups and the values marked in yellow refer to the same muscle group.
| CONCÉNTRICO | ||||||||||
| Par max 60º/s Q D | Par max 60º/s Q I | Par max 240º/s Q D | Par max 240º/s Q I | Par Max 60º/s H D | Par Max 60º/s H I | Par Max 240º/s H D | Par Max 240º/s H I | |||
| ISOMÉTRICO | Q D 15º | Correlation Coefficient | .333 | .524 | -.048 | -.071 | .571 | .333 | .357 | .238 |
| Sig. (2-tailed) | .420 | .183 | .911 | .867 | .139 | .420 | .385 | .570 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| H D 15º | Correlation Coefficient | .431 | .204 | .371 | .623 | -.168 | .731* | -.252 | .263 | |
| Sig. (2-tailed) | .286 | .629 | .365 | .099 | .691 | .040 | .548 | .528 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| Q I 15º | Correlation Coefficient | .643 | .643 | .405 | .405 | .643 | .381 | .619 | .595 | |
| Sig. (2-tailed) | .086 | .086 | .320 | .320 | .086 | .352 | .102 | .120 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| H I 15º | Correlation Coefficient | .667 | .667 | .452 | .714* | .667 | .810* | .429 | .762* | |
| Sig. (2-tailed) | .071 | .071 | .260 | .047 | .071 | .015 | .289 | .028 | ||
| N | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
The comparison between MIS and MCS reveals that there is no clear correlation between both legs in the angular velocities studied.
Note: ** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). *. Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). The values marked in blue reflect significance between different muscle groups and the values marked in yellow refer to the same muscle group.
Discussion:
Eccentric work out is widely accepted as prevention and treatment of HSI since it is considered that the injury mechanism occurs mainly in eccentric actions. The use of the functional ratio is not sufficiently accepted as a predictive factor to a certain extent because the angular velocities studied are still much lower than those of the injury mechanisms, together with the limited functionality of the isokinetic test.
Conclusions:
The comparison between MIS and MES reveals that there is no clear correlation between both variables. The size of the sample does not allow us to affirm that a high value of MIS also implies a high value of MES and vice versa. Future studies will be necessary to clarify the relationship between both variables and determine if the increase in MIS represents a protective factor against HSI.
