New protocols to assess trunk muscle strenght and endurance

Abstract

Due to the important contribution of the trunk musculature to many sports and daily life activities, diverse field and laboratory protocols have been developed to assess trunk muscle strength and endurance in sport, fitness, clinical and research settings. Nevertheless, the isokinetic dynamometry protocols have rarely been used to evaluate trunk muscle endurance. In addition, field tests that measure rotation trunk muscle endurance in the horizontal plane are lacking. The main purposes of this doctoral thesis were: a) to develop new protocols to assess trunk muscle performance in healthy and physically active populations; and b) to analyze the most important characteristics of these protocols in order to facilitate their adequate use. The 3 studies included in this doctoral thesis provide 2 new reliable protocols to assess trunk muscle performance: 1) an isokinetic trunk flexion–extension protocol to simultaneously assess trunk muscle strength and endurance; and 2) a timed field test to measure trunk flexion-rotation endurance (flexion-rotation trunk test [FRT test]). Based on the good reliability results obtained for all isokinetic strength variables in the first study, any of them could be used to assess trunk muscle strength. However, regarding the isokinetic endurance variables, endurance ratio and modified endurance ratio showed the best reliability results, mainly in the extension direction, and overall in males. As no learning effect was found in the isokinetic protocol, only 1 session seems enough to assess trunk muscle strength and endurance in males and females. In the second study, the FRT test showed high reliability values in males and females, which improved with test practice. Significant increases in FRT test scores across testing sessions indicated the need for performing at least 3 trials of practice to make learning effect negligible. In this study, males showed higher FRT test scores than females, as well as a higher learning effect, especially in the first 2 testing sessions. In the third study, an electromyographic and kinematic analysis of the FRT test was performed. The results of this study showed the main role of the abdominal muscles (mainly rectus abdominis) in the execution of the FRT test and the effect of test execution on abdominal muscle fatigue. On the other hand, although each trunk flexion-rotation repetition involved an average 8–14º hip flexion, the rectus femoris activation was low and it showed no muscle fatigue after test execution. Based on these results, the FRT test is a valid field protocol to assess abdominal muscle endurance in trunk flexion-rotation exertions.

Debido a la importante contribución de la musculatura del tronco en muchos deportes y actividades de la vida diaria, diversos protocolos de campo y laboratorio han sido desarrollados para evaluar la fuerza y la resistencia de la musculatura del tronco en ámbitos del deporte, el fitness, la rehabilitación y la investigación. Sin embargo, rara vez se han utilizado protocolos de dinamometría isocinética para evaluar la resistencia muscular del tronco. Además, no tenemos constancia de la existencia de pruebas de campo que midan la resistencia muscular del tronco en el plano horizontal. Los principales objetivos de esta tesis doctoral fueron: a) desarrollar nuevos protocolos para evaluar el rendimiento muscular del tronco en poblaciones sanas y físicamente activas; y b) analizar las características más importantes de estos protocolos para facilitar un uso adecuado de los mismos. Los 3 estudios incluidos en esta tesis doctoral proporcionan 2 nuevos protocolos fiables para evaluar el rendimiento de los músculos del tronco: 1) un protocolo isocinético de flexo-extensión del tronco para valorar simultáneamente la fuerza y la resistencia muscular del tronco; y 2) una prueba de campo cronometrada para medir la resistencia flexo-rotadora del tronco (flexion-rotation trunk test [FRT test]). Teniendo en cuenta los buenos resultados de fiabilidad obtenidos en el primer estudio por todas las variables de fuerza isocinética, cualquiera de ellas podría ser usada para evaluar la fuerza muscular del tronco. Sin embargo, en cuanto a las variables de resistencia isocinética, la ratio de resistencia y la ratio de resistencia modificada mostraron los mejores resultados de fiabilidad, principalmente en la dirección de la extensión, y en general en los hombres. Como no se encontró efecto de aprendizaje en el protocolo isocinético, sólo 1 sesión de registro parece suficiente para evaluar la fuerza y la resistencia muscular del tronco en hombres y mujeres. En el segundo estudio, el FRT test mostró valores de fiabilidad altos en hombres y mujeres, los cuales mejoraron con la práctica del test. Se registraron incrementos significativos en los resultados del FRT test a lo largo de las sesiones de registro, indicando la necesidad de realizar al menos 3 ensayos de práctica para controlar el efecto de aprendizaje. En este estudio, los hombres mostraron mejores resultados que las mujeres en el FRT test, así como un mayor efecto de aprendizaje, especialmente en las 2 primeras sesiones de registro. En el tercer estudio, se realizó un análisis electromiográfico y cinemático del FRT test. Los resultados de este estudio mostraron el papel fundamental de los músculos abdominales (principalmente del recto del abdomen) en la ejecución del FRT test, así como el efecto de la ejecución del test en la fatiga de los músculos del abdomen. Por otro lado, aunque en cada repetición de flexo-rotación del tronco se produjo una flexión media de la cadera de 8 a 14º, la activación del recto femoral fue baja y este músculo no mostró fatiga muscular al finalizar la ejecución del test. En función de estos resultados, el FRT test es un protocolo de campo válido para evaluar la resistencia de los músculos del abdomen en esfuerzos de flexo-rotación del tronco.