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Objective: To investigate the feasibility, reliability, and validity of the Modified forward hop (MFH) test in participants after ACL reconstruction (ACLR).
Design: Reliability study.
Setting: Assessments were administered at different clinical locations in Germany and Switzerland by the same 2 investigators.
Participants: Forty-eight active individuals participated in this study (N=48).
Main Outcome Measures: The participants performed MFHs and Forward hops for distance in a predetermined order. The feasibility of the MFH was quantified with proportions of successfully executed attempts and Pearson's χ2 test. Its reliability was estimated using intraclass correlation coefficient (ICC) and standard error of measurement (SEM). Test validity was explored using Pearson's product moment correlation analyses.
Results: Fewer failed attempts were recorded among the participants (age: 30 [Standard deviation 11] years; 22 women, 26 (13) months post-surgery) when compared with the Forward hop for distance test (25/288 trials; 9% vs 72/288 trials; 25%). Within-session ICC values were excellent (>0.95) for both types of Forward hop tests, independent of the side examined. The SEM values were comparable between the Modified (injured: 5.6 cm, uninjured: 5.9 cm) and the classic Forward hop (injured: 4.3 cm, uninjured: 7.2 cm).
Conclusion: The MFH is a feasible, reliable, and valid tool for judging neuromuscular performance after ACLR. If the aim of a hop for distance incorporates enhanced perceived or real landing safety, landing on both feet should be used.
Exercise is a treatment option in peripheral artery disease (PAD) patients to improve their clinical trajectory, at least in part induced by collateral growth. The ligation of the femoral artery (FAL) in mice is an established model to induce arteriogenesis. We intended to develop an animal model to stimulate collateral growth in mice through exercise. The training intensity assessment consisted of comparing two different training regimens in C57BL/6 mice, a treadmill implementing forced exercise and a free-to-access voluntary running wheel. The mice in the latter group covered a much greater distance than the former pre- and postoperatively. C57BL/6 mice and hypercholesterolemic ApoE-deficient (ApoE-/-) mice were subjected to FAL and had either access to a running wheel or were kept in motion-restricting cages (control) and hind limb perfusion was measured pre- and postoperatively at various times. Perfusion recovery in C57BL/6 mice was similar between the groups. In contrast, ApoE-/- mice showed significant differences between training and control 7 d postoperatively with a significant increase in pericollateral macrophages while the collateral diameter did not differ between training and control groups 21 d after surgery. ApoE-/- mice with running wheel training is a suitable model to simulate exercise induced collateral growth in PAD. This experimental set-up may provide a model for investigating molecular training effects.
Background: The vascular effects of training under blood flow restriction (BFR) in healthy persons can serve as a model for the exercise mechanism in lower extremity arterial disease (LEAD) patients. Both mechanisms are, inter alia, characterized by lower blood flow in the lower limbs. We aimed to describe and compare the underlying mechanism of exercise-induced effects of disease- and external application-BFR methods. Methods: We completed a narrative focus review after systematic literature research. We included only studies on healthy participants or those with LEAD. Both male and female adults were considered eligible. The target intervention was exercise with a reduced blood flow due to disease or external application. Results: We identified 416 publications. After the application of inclusion and exclusion criteria, 39 manuscripts were included in the vascular adaption part. Major mechanisms involving exercise-mediated benefits in treating LEAD included: inflammatory processes suppression, proinflammatory immune cells, improvement of endothelial function, remodeling of skeletal muscle, and additional vascularization (arteriogenesis). Mechanisms resulting from external BFR application included: increased release of anabolic growth factors, stimulated muscle protein synthesis, higher concentrations of heat shock proteins and nitric oxide synthase, lower levels in myostatin, and stimulation of S6K1. Conclusions: A main difference between the two comparators is the venous blood return, which is restricted in BFR but not in LEAD. Major similarities include the overall ischemic situation, the changes in microRNA (miRNA) expression, and the increased production of NOS with their associated arteriogenesis after training with BFR.
Adapting movements rapidly to unanticipated external stimuli is paramount for athletic performance and to prevent injuries. We investigated the effects of a 4-week open-skill choice-reaction training intervention on unanticipated jump-landings. Physically active adults (n = 37; mean age 27, standard deviation 2.7 years, 16 females, 21 males) were randomly allocated to one of two interventions or a control group (CG). Participants in the two intervention groups performed a 4-week visuomotor open skill choice reaction training, one for the upper and one for the lower extremities. Before and after the intervention, two different types of countermovement jumps with landings in split stance position were performed. In the (1) pre-planned condition, we informed the participants regarding the landing position (left or right foot in front position) before the jump. In the (2) unanticipated condition, this information was displayed after take-off (350–600 ms reaction time before landing). Outcomes were landing stability [peak vertical ground reaction force (pGRF) and time to stabilization (TTS)], and landing-related decision-making quality (measured by the number of landing errors). To measure extremity-specific effects, we documented the number of correct hits during the trained drills. A two-factorial (four repeated measures: two conditions, two time factors; three groups) ANCOVA was carried out; conditions = unanticipated versus pre-planned condition, time factors = pre versus post measurement, grouping variable = intervention allocation, co-variates = jumping time and self-report arousal. The training improved performance over the intervention period (upper extremity group: mean of correct choice reaction hits during 5 s drill: +3.0 hits, 95% confidence interval: 2.2–3.9 hits; lower extremity group: +1.6 hits, 0.6–2.6 hits). For pGRF (F = 8.4, p < 0.001) and landing errors (F = 17.1, p < 0.001) repeated measures effect occurred. Significantly more landing errors occurred within the unanticipated condition for all groups and measurement days. The effect in pGRF is mostly impacted by between-condition differences in the CG. No between-group or interaction effect was seen for these outcomes: pGRF (F = 0.4, p = 0.9; F = 2.3, p = 0.1) landing errors (F = 0.5, p = 0.6; F = 2.3, p = 0.1). TTS displayed a repeated measures (F = 4.9, p < 0.001, worse values under the unanticipated condition, improvement over time) and an interaction effect (F = 2.4, p = 0.03). Healthy adults can improve their choice reaction task performance by training. As almost no transfer to unanticipated landing successfulness or movement quality occurred, the effect seems to be task-specific. Lower-extremity reactions to unanticipated stimuli may be improved by more specific training regimens.
Patienten mit chronisch-unspezifischen Nackenschmerzen weisen Studien zufolge ein gegenüber symptomfreien Personen pathologisch verändertes Bewegungsverhalten der Halswirbelsäule auf. Aktuelle Untersuchungen bestätigen dabei eine im Vergleich zu gesunden, symptomfreien Probanden verminderte Beweglichkeit der Zervikalregion. Mit dem Fokus auf sensomotorische Funktionen deuten Studien zudem ein erhöhtes Maß an nicht-intendierter Bewegungsvariabilität sowie ein vermindertes Maß an Nebenbewegungen in andere Ebenen bei der Durchführung zweidimensionaler Bewegungsabfolgen an. Demgegenüber verändert sich bei symptomfreien Personen das zervikale Bewegungs-verhalten im Altersverlauf. Aktuelle Untersuchungen indizieren dabei eine im Alter erhöhte Bewegungsvariabilität. Zusätzlich indizieren Studien ein mit zunehmendem Alter geringer werdendes maximales Bewegungsausmaß der Halswirbelsäule. Publizierte Normwerte drücken diese altersabhängigen Veränderungen jedoch nur grob kategorisierend für größere Altersspannen aus. Daten zu möglichen Zuordnungsmöglichkeiten von Patienten und gesunden Personen anhand trennscharfer Schwellenwerten zum Bewegungsausmaß und zur Bewegungskonsistenz fehlen gänzlich.Vor diesem Hintergrund war das Ziel der Studie die Entwicklung und Validierung klassifikatorischer Modelle zur Diskriminierung von symptomatischem und asympto-matischem zervikalem Bewegungsverhalten. Symptomfreie Probanden (120) wurden konsekutiv der Modellentwicklung (n = 100, 18 – 75 Jahre, 36 f) bzw. der Modellvalidierung zugeteilt (n = 20, 23 – 75 Jahre, 15 f). Zusätzlich wurden zur Modellvalidierung ebenfalls 20 Patienten mit chronisch-unspezifischen Nackenschmerzen eingeschlossen (22 – 71 Jahre, 15 f). Alle Probanden absolvierten initial eine Bewegungsanalyse zur Erhebung des Bewegungsverhaltens der Halswirbelsäule. Diese beinhaltet ein Set zu fünf repetitiven zervikalen Flexions-/Extensions-Bewegungszyklen. Die kinematischen Variablen wurden dabei ultraschalltopometrisch erfasst. Diese standardisierte Erhebung erfolgte in stabiler aufrechter Positionierung und selbstgewählter Geschwindigkeit unter Verwendung eines nichtinvasiven 3D-Bewegungsanalysesystems. Die kinematischen Charakteristika, bestehend aus maximalem Bewegungsausmaß in der Sagittalebene (ROM), den Variationskoeffizienten (CV) sowie den mittleren Nebenbewegungen in Frontal- und Transversalebene (NEB) wurden final aus den Rohdaten berechnet. Im Anschluss erfolgte die Modellentwicklung auf Basis von Cut-Offs. Dies geschah mittels der Erstellung von voraussetzungskonformen linearen Regressionsmodellen. Unabhängige Variable war dabei das Alter, die abhängige Variable stellte das jeweilige kinematische Charakteristikum dar. Die Cut-Offs beschrieben jeweils die Prognose-Konfidenzintervalle der Regressionsgeraden (90% Prognose-Konfidenzintervall für individuelle Werte (ind) und 95% Prognose-Konfidenzintervall für Mittelwerte (MW)). Die Werte der kinematischen Analyse jedes Probanden, der in die Modellvalidierung der entwickelten Cut-Offs eingeschlossen wurde, wurden anschließend mittels dieser Cut-Offs klassifiziert als ‘asymptomatisch’ oder ‘symptomatisch’. Auf der Basis dieser Zuteilung wurden die Cut-Offs stringent mittels Vierfeldertafeln auf ihre Trennschärfe in der Diskriminierung von chronisch-unspezifischen Nackenschmerzpatienten und symptomfreien Personen überprüft. Alle entwickelten Modelle wiesen einen gerichteten linearen Zusammenhang zwischen Alter und dem jeweiligen kinematischen Charakteristikum auf. Auf Basis der internen Validierung beinhaltet das 95%-Konfidenzintervall der Steigung der Regressionsgeraden in dem vorliegenden Modell den Nullwert nicht und schließt zudem bei allen drei Modellen die bei der Erstellung des Modells gefundene Steigung ein. Bei der Modellvalidierung ergab die Bewertung der Vierfeldertafeln überzufällige Unterschiede zwischen erwarteter und beobachteter Häufigkeitsverteilung der mittels Prognose-Konfidenzintervalle für Mittelwerte für ROM (ROMMW; Chi2= 6.8; p< .01) und CV (CVMW; Chi2= 6.42; p< .05) klassierten kinematischen Größen, nicht jedoch für die vier anderen Klassifikatoren (p> .05). Im Anschluss ergab die Analyse der Trennschärfe der Modelle mit überzufälliger Merkmalsverteilung eine Sensitivität von 60 % für ROMMW und von 75 % für CVMW. Die Spezifität betrug 85 % für ROMMW und 65 % für CVMW. Die Resultate demonstrieren einerseits einen linearen Zusammenhang von Alter und verschiedener kinematischer Charakteristika sowie eine überzufällige Merkmalsverteilung für die Modelle ROMMW und CVMW mit ausreichender Spezifität und Sensitivität und – daraus hervorgehend – eine ausreichende Trennschärfe der klassifikatoren in der Differenzierung von symptomatischen und asymptomatischen Bewegungsmustern. Die Resultate sind einerseits im Einklang mit anderen – kategorisierenden – Studienresultaten und ergänzen andererseits – durch die Erstellung und Bewertung trennscharfer Klassifikatoren – den aktuellen Forschungsstand konsekutiv. Die Trennschärfe-Indizes bewegen sich dabei in vergleichbarer Größenordnung wie andere (subjektive) Klassifikatoren (z.B. Schmerzstärke) zur Einordnung von Nackenschmerzpatienten. Insbesondere in der individuellen Beurteilung, aber auch für mögliche prospektive Vergleiche sind valide Ein ordnungskriterien von Belangen und bieten gegenüber einfachen kategorisierenden Gruppenwerten genauere und verlässlichere Klassierungen. Zukünftige Forschungsaktivitäten sollten sich insbesondere mit der Übertragbarkeit vorliegender Cut-Offs auf interventionsinduzierte individuelle Veränderungen auseinandersetzen.