Institut for Idræt og Biomekanik, Syddansk Universitet Hvem er vi? Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet

Transkript

1 Institut for Idræt og Biomekanik, Syddansk Universitet Hvem er vi? Bemanding: ca. 16 medarbejdere, heraf 57 Ph.D studerende Instituttets forskning, undervisning, innovation og videndeling tager udgangspunkt i studier af humane bevægelser og bevægeapparatet i bredeste forstand. Forskningen spænder fra biologiske og fysiologisk-medicinske aspekter, med focus på bevægeapparatets normale funktioner samt dysfunktioner og lidelser - herunder aldring - til et humanistisk-samfundsvidenskabeligt perspektiv på forholdet mellem bevægelse, kultur, sundhed og samfund. Forskningen er ofte translationel, hvilket betyder, at mekanisme- /grundforskning forbindes tæt med praksis. Således kobles eksempelvis basal forskning til individualiseret træning, behandling, etc. Vi forsker i et kontinuum fra de mindste cellefunktioner til hele kroppen i bevægelse... Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet Kerneopgaver Undervisning Forskning (Forskningsenheder) Muskelfysiologi og Biomekanik Forskningsleder, professor Per Aagaard Videndeling og Innovation (Centre) Center for Handicap og Bevægelsesfremme Alle fakultetets uddannelser Klinisk Biomekanik Forskningsleder, professor Jan Hartvigsen Exercise Epidemiology Forskningsleder, professor Lars Bo Andersen Clinical Locomotion Science Research in Childhood Health (RICH) Muskuloskeletal Funktion og Fysioterapi Forskningsleder, professor Ewa Roos Team Danmark Testcenter Fysisk Aktivitet og Sundhed i Arbejdslivet Forskningsleder, professor Gisela Sjøgaard Center for Kunst og Videnskab Bevægelse, Idræt og Samfund Forskningsleder, professor Bjarne Ibsen Center for Idræt, Sundhed og Civilsamfund (CISC) 1

2 Ny kandidatuddannelse i Elite-og konkurrenceidræt (1) Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet Uddannelsen vil i sin grundstruktur følge den opbygning, som kendetegner de øvrige kandidatuddannelser ved Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. Således med hovedvægten på moduliserede forløb, baseret fortrinsvis på problembaseret læring. Uddannelsen vil have indholdsmæssigt og tematisk fokus på følgende områder: - Talentudvikling og talentmiljøer. - Træningsvidenskab og trænerroller - Teambuilding, coaching og teamudvikling -Testning af elite-og subeliteudøvere - Præstationsfremme og psykologi Emnemæssigt vil forskning og uddannelse således bygge på eksisterende stærke forskningsmiljøer ved Institut for Idræt og Biomekanik i samarbejde med eksterne interessenter, eks. DIFs specialforbund og gerne Team Danmark. Uddannelsen placeres ved SDU Campus Esbjerg Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet Optimering af handicapidræt Samarbejde med Dansk Handicap Idrætsforbund. Træningssamlinger i instituttets faciliteter forud for Paralympics 1 Samarbejde med elitestaben i DHIF om præstationsoptimering Projekter under udvikling: - Kørestolsrugby -Goalball Arbejdskravanalyser og træningsoptimering Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet Ny bygning januar 1 Bygningen vil give mulighed for fokuserede aktiviteter i et i et kontinuum fra elitesport til genoptræning/rehabilitering Bygningen opføres i perioden 1.marts 11 til primo januar 1. Der bygges for ca 9 mio kr.

3 Institut for Idræt og Biomekanik - Syddansk Universitet Ny bygning januar 1 Bygningen vil give mulighed for fokuserede aktiviteter i et i et kontinuum fra elitesport til genoptræning/rehabilitering * Styrketrænings- og Fitnessfaciliteter (8m ) * Bevægelseslab/ganganalyselab * Tværfaglig forskningsklinik (Idrætsmedicin, fysioterapeuter, idrætsfysiologer, psykologer, ortopæder, kiropraktorer) * Lab for innovation (ny teknologi, intelligent træning)

4 MoB - Forskningsenhed for Muskelfysiologi & Biomekanik MoB - Forskningsenhed for Muskelfysiologi & Biomekanik MoB forskningsenhedens overordnede forskningsramme hedder Muskelfysiologi og Biomekanik - Fra menneske til celle og omfatter forskningsaktiviteter indenfor flg områder: 4

5 MoB - Forskningsenhed for Muskelfysiologi & Biomekanik MoB forskningsenhedens overordnede forskningsramme hedder Muskelfysiologi og Biomekanik - Fra menneske til celle og omfatter forskningsaktiviteter indenfor flg områder: - Muskelfysiologiske, neuromuskulære og biomekaniske forskningsaspekter - Forskningsaspekter relateret til idræt og sport, herunder applied træningsaspekter indenfor eliteidræt. MoB - Forskningsenhed for Muskelfysiologi & Biomekanik MoB forskningsenhedens overordnede forskningsramme hedder Muskelfysiologi og Biomekanik - Fra menneske til celle og omfatter forskningsaktiviteter indenfor flg områder: - Muskelfysiologiske, neuromuskulære og biomekaniske forskningsaspekter - Forskningsaspekter relateret til idræt og sport, herunder applied træningsaspekter indenfor eliteidræt. - Fysisk aktivitet og sundhed - Aldring og Fysisk aktivitet - Rehabilitering og forebyggelse af skader i bevægeapparatet ilitering og forebyggelse af skader - Anvendt i bevægeapparatet træning indenfor eliteidræt og breddeidræt dt træning indenfor eliteidræt og breddeidræt Muskelfunktions (biomekaniske) analyser Isolerede muskler eller enkelt-muskelfibre: Max kraft, kontraktionshastighed, relaxationshastighed, længde-spændings forhold, udholdenhed, træthedsudvikling, SR calcium kinetik, etc. Analyseres fra helkrop til celle niveau Helkropsarbejde Isolerede muskler Mekanisk skinnede enkeltfibre Intact fibre skinned fibre Cuff sarcolemma forceps EM imaging 5

6 Force (N) Explosive Strength (rate of force development: RFD) RFD = Force / Time Time Force Time (seconds) max Force Maximal SSC leg extensor power Newton meter/sec Watts meter/sec meter eccentric phase concentric phase 1a 1b Position Velocity Power Acceleration Vertical Force F z 1 4 Time (msec) Drop jump power Newton meter/sec Watts meter/sec meter eccentric phase concentric phase 1a 1b Position Velocity Power Acceleration Vertical Force F z 1 4 Time (msec) 6

7 Adaptive changes in muscle fiber size and fibertype composition Adaptive changes in muscle fiber size and fibertype composition muscle fibres aponeurosis, tendon CSA fibre Anatomical Muscle CSA aponeurosis, tendon θ p fibre pennation angle Biomechanical tendon function in vivo 7

8 Force Moment ( Nm ) uvolts uvolts uvolts Explosive muscle strength and neuromuscular function Time (miliseconds) Post training Pre training VM EMG Time ( miliseconds ) Effects of disuse (immobilization) on muscle loss, sarcopenia and apoptosis Muscle fatigue in elite handball, soccer and marathon running in elite handball vs elite soccer 8

9 Clinical aspects of human movement in meniscectomized patients at high risk of knee OA Vertical ground reaction force F z EXAMPLE Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 9

10 1 hours Training Group Control group, E endurance only Subjects Subjects 14 Young amateur elite cyclists (Danish National Team U1 riders) Training groups E + S : combined endurance and strength training (n=7) E : endurance training n Age, alone years(n=7) Heigth, cm E + S combined endurance and strength ± ± ± ± 4.5 Weigth, kg 69. ± ± 6. Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 Study design Test 1 (pre) Test (post) Test (post ) biopsy sampling biopsy sampling biopsy sampling combined training (E+S) or endurance training (E) endurance training [ both groups ] 16 weeks 8 weeks November February May start of combined training end of combined training follow-up Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 Endurance Bike training training (E+S and E groups) of bike training per week - training diary Week Hours Week Hours Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 1

11 Strength Strength training training (E+S group only) 1 - training diary - two weeks preparatory strength training training loads: 1-1 RM - heavy-resistance training, restitution 48 h - 4 sets of 4 exercises Week Freq Loads 1-1 RM 8-1 RM 8-1 RM 6-8 RM 6-8 RM Week Freq Loads Freq = training sessions per week Loads = training loads expressed in RM Strength training exercises Knee extension Hamstring curl Leg press Calf raises RESULTS VO max remained unchanged in either group S+E: 7.5 ±8. vs 75. ±6. ml O min -1 kg -1, E: 71.5 ±6. vs 7. ±. ml O min -1 kg -1 Cycling Economy (VO at 75% VO max ) remained unchanged in either group Blood lactate profile obtained during graded submaximal graded testing was unchanged in both groups Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 11

12 RESULTS VO max remained unchanged in either group S+E: 7.5 ±8. vs 75. ±6. ml O min -1 kg -1, E: 71.5 ±6. vs 7. ±. ml O min -1 kg -1 Cycling Economy (VO at 75% VO max ) remained unchanged in either group Blood lactate profile obtained during graded submaximal graded testing was unchanged in both groups Thigh muscle fiber size and vascularization did not change with either mode of training Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 S+E: 7.6 ±.8 vs 7. ±.8 cap/fiber E: 7.6 ±.6 vs 8.4 ±.7 cap/fiber Long-term endurance performance 45 minutes all-out time trial 45-min time trial performance (W) E+S group E group * ** +8% Pre Post Pre Post SE pre SE post E pre E post * different from pre, p<.5; ** E+S > E, p<.1 Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 Short-term endurance performance 5 minutes all-out 5-min all-out performance (W) E+S group E group * * SE pre SE post E pre E post Pre Post Pre Post * different from pre, p<.5 Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 1

13 Maximal muscle strength Isometric MVC knee extensors Nm MVC (Nm) E+S group E group 4 pre pre 5 * * post +11% post post post E + S E * different from pre, p<.5 Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 Explosive muscle strength Rate of Force Development (RFD) RFD - ms (Nm / s) E+S group E group * * pre pre +% post 5 post post post E + S E * different from pre, p<.5 Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 Muscle fibertype composition Knee extensors (VL muscle) E+S group E group a. Pre training SE group Post training b. Pre training E group Post training 8 8 Fibertype distribution (%) 6 4 * (* ) Fibertype distribution (%) 6 4 I IC IIA IIAX IIX I IC IIA IIAX IIX I IC IIA IIAX IIX I IC IIA IIAX IIX * different from pre, p<.5 Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 1

14 Conclusions Both E training and combined SE training increased (-4%) short-term cycling performance in young toplevel cyclists. Only combined SE training increased (8%) long-term cycling performance. This parameter remained unchanged after E training alone. The improvement in long-term endurance performance was ascribed to (i) an increased proportion of type IIA fibers at the expense of a reduced proportion of IIX fibers, (ii) training-induced increases in RFD and MVC Aagaard et al, Scand J Med Sci Sports 11 SUMMARY Positive and potential negative effects of strength training on endurance performance Positive effects - Improved long-term endurance capacity (cycling, 1k run in trained runners) - Improved economy (increased RFD prolonged relaxation?) - Improved muscle blood flow? - Increased proportion of fatigue-resistant type II muscle fibers ( MHC IIA) - Enhanced sprint and acceleration capacity Potential negative effects - Body weight may increase (only rarely seen with concurrent SE training) - Capillarization (cap mm -1 ) theoretically reduced with myofiber hypertrophy (however, not supported by experimental data) - Requires additional training ressources (time, energy, restitution) OBS: max aerobic capacity (VO max ) is not impaired 14