Till innehåll på sidan

Biomechanical analyses of flywheel resistance exercise

From a space- and ground-based perspective

Tid: Fr 2020-11-13 kl 09.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_zlBBkKYxS4Gyatyg8aiYVQ, (English)

Ämnesområde: Teknik och hälsa

Respondent: Maria Sjöberg , Omgivningsfysiologi

Opponent: Docent Loren FZ Chiu, University of Alberta, Faculty of Kinesiology, Sport and Recreation

Handledare: Professor Ola Eiken, Omgivningsfysiologi, Centrum för flyg- och rymdfysiologi, SAPC; Professor Elena Gutierrez-Farewik, Biomekanik, BioMEx; Docent Hans E Berg, Karolinska institutet, enheten för ortopedi och bioteknologi, CLINTEC; Dr Patrik Sundblad, Karolinska institutet, avdelningen för laboratoriemedicin

Exportera till kalender

Abstract

Vid långvariga rymdresor drabbas astronauter av att kropssviktsbärande muskler och skelett förtvinas respektive urkalkas. Den huvudsakliga åtgärden för att motverka denna nedbrytning är styrketräning, men det har visat sig vara svårt att förutsäga hur belastningen från en specifik träningsövning kommer att bli i tyngdlöshet. Den typen av träning som utförs vid rymdresor idag är inte tillräckligt bra för att helt motverka nedbrytningen av det muskuloskelettala systemet. Därför behövs ytterligare forskning för att förbättra förutsättningarna för astronauterna att bibehålla styrka och funktion under långvariga rymdfärder.

I denna avhandling undersöktes externa och interna belastningar vid styrketräningsövningar för benen som utfördes med svänghjulsapparat, en gravitationsoberoende träningsutrustning som genererar motstånd via trögheten hos ett svänghjul. Fyra studier, baserade på experimentell datainsamling och muskuloskelettal modellering, ligger till grund för avhandlingen. Det övergripande syftet med studierna var att generera kunskap som kan utnyttjas vid utveckling av nya svänghjulsbaserade styrketräningsrutiner som kan användas inte enbart på jorden utan även i rymden, för att förhindra nedbrytning av astronauternas muskel- och benvävnad.

I den första studien undersöktes ledvinklar och moment samt relativa muskelkrafter i benen vid två maximala styrketräningsövningar utförda med svänghjulsutrustning: benpress (FWLP) och knäböj (FWS). Försökspersonerna uppnådde högre krafter i FWS än i FWLP men de relativa muskelkrafterna var lika i de båda övningarna, vilket indikerar att de torde framkalla jämförbara träningseffekter.

Den andra studien undersökte gravitationens effekt på belastningsfördelningen i kroppen vid styrketräning av benen. Detta gjordes i två steg: 1) genom att jämföra belastningen i leder vid de två övningarna FWLP och FWS som utfördes med samma totala belastning (motsvarande 80% av isometriskt maximum i FWLP) och 2) genom att simulera FWLP och FWS i tyngdlöshet och jämföra skillnaderna i ledbelastning med då övningarna utförs vid normal gravitation. Steg 1 visade högre belastning i höftled och ländrygg vid FWLP jämfört med vid FWS, vilket tyder på att övningens rörelseriktning i förhållande till gravitationsvektorn har betydelse för belastningsfördelningen i kroppen. Steg 2 visade att belastningen vid FWLP till största del var oförändrad när gravitationen togs bort, medan vid FWS ökade belastningen i höftled och ländrygg. Baserat på dessa resultat verkar FWLP vara en bättre modell än FWS för en styrketräningsövning för benen utförd i tyngdlöshet.

I den tredje studien undersöktes mätnoggrannheten hos trycksensor-sulor med avseende på registrering av reaktionskraften och dess angreppspunkt vid styrketräning; mätvärdena relaterades till referensvärden som uppmättes med kraftplattor. Resultaten visade att uppmätt angreppspunkt var korrekt vid reaktionskrafter överstigande 250 N. Mätningen av reaktionskrafterna var exakta för övningar där kraftriktningen i stort sett är vertikal, men föreföll överskatta krafter innehållande signifikanta skjuvkraftskomponenter.

Den fjärde studien undersökte ländryggsbelastningen vid FWLP, FWS samt benböj utfört med skivstång. Kompressionskraften mellan ländryggskotorna var höga och lika i de tre övningarna, vilket pekar på att svänghjulsträning stimulerar regenerering av benmassa utan att innebära risk för kotfraktur. Aktiviteten i ryggsträckarmusklerna var lägre i FWLP än i de andra två övningarna, men förmodligen tillräckligt hög för att motverka muskelförtvining om övningen implementeras i träningsprogram i tyngdlöshet.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-284319