Är det bättre att löpa på framfoten, eller har
vi fått det om bakfoten?
En jämförande pilotstudie av generell muskelaktivitet och maximala
ledvinklar vid två olika löpstilar
Rasmus von Schoultz
Anton Brynolfsson
Fysioterapi, kandidat 2018
Luleå tekniska universitet Institutionen för hälsovetenskap
LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET Institutionen för hälsovetenskap Fysioterapeutprogrammet, 180hp
Är det bättre att löpa på framfoten, eller har vi fått det om bakfoten?
En jämförande pilotstudie av generell muskelaktivitet och maximala ledvinklar vid två olika löpstilar
Running forefoot or rearfoot
a comparative pilot study of general muscle activity and maximal joint angles in two running techniques
Anton Brynolfsson & Rasmus von Schoultz Examensarbete i fysioterapi
Kurs: S0090H Termin: HT17
Handledare: Ulrik Röijezon, Bitr. professor Examinator: Agneta Larsson, Universitetslektor
Abstrakt
Bakgrund: Löpare drabbas ofta av olika överbelastningsskador, varför diskussionen om
vilken löpstil en ska välja uppstått med ett ökande intresse hos allmänheten. Tidigare studier har visat att löpning på hälen genererar högre muskelaktivitet i Tibialis anterior och löpning på framfoten aktiverar Gastrocnemius i högre grad. Enligt vissa studier tycks biomekaniska skillnader kunna förutsäga vilka individer som riskerar att drabbas av olika skador. Syftet var att jämföra inomindividuella skillnader gällande muskelaktivitet och ledvinklar i nedre extremitet mellan löpning med hälisättning och löpning på framfoten.
Metod: Två män, 28 och 29 år gamla med liknande träningsbakgrund sprang varsin gång
med bägge löpstilarna, varpå den generella muskelaktiviteten och ett medelvärde av
maxvärdena för ledvinklarna beräknades. Datainsamlingen gjordes med elektromyografi för muskelaktivitet och tröghetssensorer för 3D-rörelseanalys. Musklerna som testades var Gluteus medius, Biceps femoris, mediala Gastrocnemius och Tibialis anterior. Ledvinklarna som undersöktes var höftens flexion-extension, abduktion-adduktion och in- och utåtrotation, knäets flexion-extension, samt fotens plantarflexion-dorsalextension och inversion-eversion.
Resultat: Muskelaktiviteten i Gluteus medius, Biceps femoris och Gastrocnemius var högre
vid framfotsisättning, medan Tibialis anterior hade högst aktivitet vid hälisättning, hos bägge testpersonerna. Plantarflexionen var större hos den ena personen vid framfotsisättning, medan dorsalextensionen var som störst vid hälisättning. Konklusion: Enligt vår kännedom finns inga tidigare studier som undersökt maximala ledvinklar och generell muskelaktivitet, där testpersonerna haft liknande erfarenhet av de bägge löpstilarna. Undersökningen bidrar till ökad kunskap om individuella skillnader i ledvinklar mellan löpstilarna hos testpersonerna. Studier med ett större antal deltagare som byter från en löpstil till en annan behövs för att kunna fastställa hur muskelaktivitet och ledvinklar påverkas.
Abstrakt ... 2
Bakgrund ... 4
Syfte ... 6
Material och metod ... 6
Studiedesign ... 7
Deltagare ... 7
Utrustning och mätmetod ... 7
Dataanalys:... 9
Etiska överväganden ... 9
Resultat ... 10
Diskussion... 11
Konklusion ... 16
Referenser: ... 17
Bakgrund
Löpning är en populär träningsform som är både enkel att utföra och inte kräver någon särskild tidigare erfarenhet för att kunna utföras på enklaste sätt. I och med ett stort intresse för denna träningsform har det börjat diskuteras huruvida löpekonomi och löpteknik påverkar såväl prestation som kropp, och då framförallt olika skador och överbelastningar.
Löpcykeln delas in i en stödfas och en svängfas, och de bägge delas upp ytterligare beroende på vilken teknik vi använder. Enligt flertalet undersökningar som sammanställts i en
metaanalys (Almeida, Davis & Lopes, 2015) tycks den största skaderisken vara kraften från underlaget när vi sätter i foten i marken. Stödfasen börjar från det att foten får kontakt med marken, antingen med hälen, mellanfoten eller framfoten. I detta läge kommer benets
muskler att jobba excentriskt för att dämpa markens motståndskraft. Efter detta är vi i mitten av stödfasen, då musklerna successivt övergår från att jobba excentriskt till koncentriskt, för att sedan göra ett avstamp som är fotens sista kontakt med marken innan den går över i svängfasen.
Det finns idag ett flertal studier (Yoshida et al, 2016; Yong, Silder & Delp, 2014; Landreneau, Watts, Heitzman, & Childers, 2014) som jämfört de olika teknikerna och huruvida muskelbelastning och ledvinklar skiljer sig åt. Muskelaktiviteten i Tibialis anterior, Rectus femoris, Biceps femoris, Gastrocnemius, Semitendinosus, Vastus medialis, Vastus lateralis och Soleus har i dessa studier undersökts med yt-elektromyografi (yt-EMG) och ledvinklarna med tröghetssensorer (Inertial Measurement Units, IMUs). Enligt de studier som granskats vet vi att vid löpning på framfoten var aktiviteten generellt högre i Gastrocnemius, medan löpning med hälisättning genererade högre muskelaktivitet i framförallt Tibialis anterior. Yoshida et al (2016) rapporterade att aktiviteten även var högre i Biceps femoris vid framfotslöpning i jämförelse med hälisättning. Övriga muskler visade ingen signifikant skillnad enligt undersökningarna. Almeida et al (2015) har jämfört biomekaniska skillnader mellan traditionell löpning med hälisättning och löpning på framfoten. Resultatet av
sammanställningen visade att löpning på framfoten gav en större plantarflexion av fotleden och även större knäflexion jämfört med de som sprang med hälisättning. I en annan studie tittade Landreneau et al. (2014) på skillnader mellan traditionell löpning med hälisättning och löpning på framfoten och jämförde sedan de olika löpstilarna hos 14 testpersoner. Aktiviteten var vid löpning på framfoten högre i Gastrocnemius och lägre i Tibialis Anterior, jämfört med löpning med hälisättning. Även här sågs en ökad plantarflexion av fotleden vid löpning
på framfoten. Testpersonerna i studierna hade dock vid mättillfället endast erfarenhet av en löpstil, det vill säga löpning med hälisättning eller löpning på framfoten. Studier med samma individer som springer på bägge sätten efterfrågas därför.
Löpare har en ökad risk att drabbas av överbelastningsskador (DiFiori et al., 2014; Videbaek, Bueno, Nielsen, & Rasmussen, 2015; Žiga & Nejc,. 2017) De vanligaste skadorna som löpare drabbas av är bland annat patellofemoralt smärtsyndrom, achillestendinopati, medialt
tibiasyndrom, plantar fasciit, Iliotibialbandssyndrom och stressfakturer (Lopes, Junior,
Yeung, & Costa, 2012). Skador inom idrotten klassificeras som akuta skador (trauma) eller kroniska skador (överbelastning). Akuta skador uppstår genom ett trauma mot en kroppsdel medan kroniska överbelastningsskador utvecklas gradvis över tid på grund av repetitivt microtrauma (Roos & Marshall, 2014). Flertalet studier (Aderem & Louw, 2015; Mucha et al, 2016; Žiga & Nejc, 2017)har undersökt och sammanställt olika löparrelaterade skador. Studierna visar ett samband mellan överdriven pronation i fotleden och bland annat medialt tibiasyndrom, akillestendinopati, patellofemoralt smärtsyndrom och plantarfasciit. Svaga höftabduktorer som leder till en ökad adduktion av höften under stödfasen har också kopplingar till patellofemoralt smärtsyndrom och iliotibialbandssyndrom (Žiga & Nejc, 2017). Det kan därför vara av intresse att ta reda på individuella skillnader gällande dessa parametrar vid de olika löpstilarna.
En studie av Daoud et al (2012) där de undersökte skadefrekvensen hos löpare med olika typer av löpteknik har visat på en klart högre risk för skada hos löparna som landade med hälen först. De som landade med hälen först hade 2,6 gånger så stor risk att drabbas av en lättare skada och 2,4 gånger så stor risk att drabbas av en moderat skada. När det gäller svåra skador sågs ingen skillnad mellan grupperna. Reaktionskraften från underlaget är enligt Žiga & Nejc (2017) som störst när hälen sätts i marken, jämfört med att landa på framfoten, något som skapar en större mekanisk retning av strukturer i nedre extremitet.
I en annan prospektiv studie av Altman & Davis (2016) följdes 107 framfotalöpare och 94 hällöpare under ett års tid där de undersökte skadetyp och skadefrekvensen hos
testpersonerna. När de tittade på genomsnittet sågs statistiskt sett färre muskuloskeletala skador per löpare hos framfotagruppen jämfört med hälisättningsgruppen. När de jämförde antal skador per tusen mil sågs ingen statistisk signifikant skillnad mellan de båda löpstilarna. Det motiveras med förklaringen att framfotagruppen sprang hälften av vad
hälisättningsgruppen mer benägna att drabbas av plantarfasciit medan framfotagruppen hade ökad risk för achillestendinopati.
En bra väg att gå för att förebygga löparrelaterade skador verkar vara att individualisera behandlingen, visar en studie Žiga & Nejc (2017) där varje utövare bör bedömas separat och screenas för riskfaktorer för överbelastningar. Det är därför av vikt att ha god kunskap om muskelbelastning och ledernas vinklar för att optimera sin löpning och undvika skador. Genom att jämföra individuella biomekaniska skillnader mellan olika löpstilar kan man få fram dessa viktiga individuella parametrar.
I dagsläget saknas forskning om muskelaktivitet och ledvinklar där testpersonerna har lika stor erfarenhet av traditionell löpning med hälisättning som löpning på framfoten. Mer forskning behövs därför för att undersöka och jämföra individuella skillnader gällande muskelaktivitet och ledvinklar mellan de olika löpstilarna. Denna kunskap kan ha en klinisk relevans och vara av intresse för oss som fysioterapeuter för att medvetandegöra för- och nackdelar och skillnader i belastning mellan de olika löpstilarna.
Syfte
Syftet var att jämföra inomindividuella skillnader gällande muskelaktivitet och ledvinklar i nedre extremitet mellan löpning med hälisättning och löpning på framfoten.
Frågeställningar:
Hur påverkas den generella muskelaktiviteten och medelvärdet av de maximala ledvinklarna i nedre extremitet vid löpning med framfotsisättning jämfört med hälisättning under hela löpcykeln?
Material och metod
För att besvara uppsatsens syfte har en empirisk biomekanisk kunskapsansats valts för en objektiv kvantitativ mätning av rörelsebeteende. Denna kunskapsansats syftar till att på två män titta på individuella skillnader och likheter i muskelaktivitet och ledvinklar i nedre extremitet avseende löpning med hälisättning och löpning på framfoten.
Testpersonerna använde sig av samma typ av sko vid bägge löpstilarna. De skor som användes vid testerna var Asics Dynaflyte och New balance V1500, bägge modeller med stötdämpning för att kunna springa både på hälen och framfoten.
Studiedesign
Studiedesignen var en experimentell pilotstudie genom en indirekt observation av de olika löpstilarna, där mätvärdena analyserades efter insamlingen av data. Denna design valdes för att på ett objektivt sätt kunna mäta eventuella individuella skillnader hos två män gällande två olika löptekniker (Olsson & Sörensen, 2011)
Deltagare
Inklusionskriterier: Studien inkluderade två testpersoner. Testperson 1: 29 år, 90 kg, 195 cm,
testben: vänster. Testperson 2: 28 år, 80 kg, 190 cm, testben: höger. Deltagarna har liknande kroppsbyggnad och träningsbakgrund gällande löpning. De båda deltagarna har sprungit med hälisättning under hela livet, men har det senaste året övergått till löpning på framfoten. Dessa personer valdes för att på bästa sätt kunna jämföra och undersöka de eventuella
skillnader och likheter som finns i muskelaktivitet och ledvinklar i nedre extremitet mellan de olika löpstilarna.
Exklusionskriterier: På grund av svårigheter att hitta en studiepopulation som uppfyllde
inklusionskriterierna valdes två individer ut med liknande erfarenhet av löpning med hälisättning som löpning på framfoten. Eftersom att detta är en pilotstudie valde författarna själva att vara deltagarna i undersökningen, men med avsikt att kunna genomföra den på en större grupp deltagare i framtiden.
Utrustning och mätmetod
Muskelaktiviteten mättes med yt-EMG (elektroder som sätts på huden). Ett trådlöst EMG-system: Noraxon mini-DTS (www.noraxon.com) där 4 kanaler användes.
Yt-EMG är ett instrument som används för att mäta musklernas aktivitet genom nervcellernas effekt på muskelfibrerna (De Luca, 1997). I en studie från 2013 testades såväl validitet och reliabilitet av yt-EMG för att bedöma den neuromuskulära responsen hos olika magmuskler. Yt-EMG har enligt studien hög reliabilitet vid mätning av transversus abdominus och obliqus internus. Signalen för de båda musklerna visade sig ha hög re-test reliabilitet i alla
obliqus internus med yt-EMG som vid intramuskulär EMG (Marshall & Murphy, 2013). Två andra studier undersökte också reliabiliteten hos yt-EMG vid mätning av nedre extremitet och kom fram till att den hade hög reliabilitet (Massó et al,. 2010; Mitchell, Yarossi, Pierce, Garbarini & Forrest, 2015).
Ledvinklar mättes med IMU (inertial measurement unit) som oftast innehåller både accelerometer, gyroskop och elektromagnometer som känner av rörelser och positioner av den kroppsdel de är fästa på. Dessa mätinstrument har validitets- och reliabilitetsgranskats i flera studier, bland annat visade Cooper et al., (2009) att mätinstrumentet hade hög reliabilitet vid mätningar av knäflexion. En annan studie där extension och flexion i knäled mättes med IMU visade även god reliabilitet (Jakob et al., 2013). Det system som användes i denna studie var Noraxon. Noraxons mjukvara MR3.10 användes för både insamling av data och
beräkning av utfallsvariabler.
Innan mätningarna gjordes en hudpreparering, genom att raka de hudområden där EMG-elektroderna skulle fästas. Sedan skrubbades huden ren med klorhexidinsprit för att avlägsna hår och döda hudceller som kunde störa EMG-signalerna. EMG-sensorerna placerades på Gluteus medius, Biceps femoris, mediala Gastrocnemius och Tibialis anterior, enligt anvisning från SENIAM. (www.seniam.org)
För ledvinklarna användes 7 IMU:er. De monterades på sacrum, lårben, underben och fot bilateralt, enligt instruktionerna från tillverkaren (www.noraxon.com).
Deltagarna fick springa inomhus med en självvald konstant hastighet som de kände sig bekväma med. Deltagarna sprang en gång med framfotsisättning och en gång med
hälisättning. Mätningarna utfördes i en korridor på Luleå tekniska Universitet som uppmättes till ca 50-60 meter. Testpersonerna fick en accelerationssträcka på 25-30 meter för att hitta den hastighet som kändes mest bekväm och en bromssträcka på 10-15 meter efter sträckan där mätningen gjordes, för att undvika att löpsteget stannade av under mätningen. Mellan dessa sträckor mättes muskelaktiviteten och ledvinklarna för testpersonerna. Testperson 1 sprang 10 steg på 7,5 sekund och testperson 2 sprang 9 steg på 6.5 sekund vid de båda löpstilarna. Data samlades in under dessa 10 respektive 9 steg och ett medelvärde för muskelaktivitet räknades ut genom inbyggda algoritmer i Noraxons mjukvara för mätinstrumentet. Varje enskilt löpstegs maxvärde för varje ledvinkel togs ut och sedan räknades snittet ut för att sedan sammanställas i en tabell för att kunna jämföra mellan
löpstilarna. Då båda studiedeltagarna har haft en korsbandsskada togs endast mätvärden från det friska benet med i resultatet.
Dataanalys:
Beräkning av utfallsvariabler:
Författarna använde sig av följande variabler för en deskriptiv dataanalys: Muskelaktivitet: Root mean square (RMS) beräknades som mått på amplituden av aktivering av musklerna: Tibialis anterior, Gastrocnemius, Biceps femoris och Gluteus medius. Ledvinklar: Höftled: extension och abduktion-adduktion, samt inåt och utåtrotation. Knäled: flexion-extension. Fotled: Dorsal-extension-plantarflexion samt inversion och eversion i fotled.
Längd och vikt på testpersonerna.
Data filtrerades med bandpassfilter 10-500 Hz före beräkning av RMS av EMG-amplitud. EMG-amplitud beräknades som medelvärde under de uppmätta löpstegen.
Ledvinklar beräknades genom medelvärdet av maxvärdena för de uppmätta 9-10 löpstegen. Då detta är en pilotstudie med få deltagare gjordes ingen signifikansanalys.
Etiska överväganden
När det gäller etiska överväganden användes Olsson och Sörensens (2001) principer. Dessa principer innefattar Informationskravet, Begriplighetskravet, Samtyckeskravet,
Konfidentialitetskravet samt Nyttjandekravet. Då författarna av denna studie själva utgjorde
studiepopulationen behövdes ingen information eller samtycke från studiedeltagarnas sida. Uppgifterna från datainsamlingen förvarades i låsta datorer som endast undertecknade har tillgång till. Informations-, begriplighets-, konfidentialitets- och samtyckeskravet uppfylldes därmed. Nyttjandekravet uppfylldes genom att de insamlade uppgifterna enbart kommer användas för ändamålet med studien.
Olsson och Sörensen (2001) tar även upp vikten av principen om att inte utsätta någon för skada. En forskningsetisk aspekt som bör beaktas är därför att försökspersonerna utsatte sig själva för en skaderisk i samband med deltagandet av pilotstudien i och med att deltagarna ändrat löpstil. Nyttan med studien anser vi överväger riskerna då intressanta och värdefulla individuella skillnader mellan de olika löpstilarna kan framkomma. Detta skulle på sikt kunna medföra minskad skaderisk och förbättrad arbetsekonomi hos studiedeltagarna, vilket kan ha ett individuellt värde. Pilotstudien kan även ha klinisk relevans och är av intresse för oss som
fysioterapeuter för att medvetandegöra för- och nackdelar och skillnader i belastning mellan de olika löpstilarna.
Resultat
Mätvärdena indikerar på tydliga skillnader i muskelaktivitet i alla muskler mellan de olika löpstilarna, detta hos bägge testpersonerna. I Gluteus medius, Biceps femoris och
Gastrocnemius var aktiviteten högre vid löpning på framfoten. Den enda muskel där aktiviteten var högre vid hälisättning var Tibialis anterior.
Vid framfotsisättning syntes en betydligt större plantarflexion än vid hälisättning hos testperson 2, däremot var den hos tesperson 1 större vid hälisättning. Dorsalextensionen var större vid hälisättning hos bägge testpersonerna.
Hos testperson 2 sågs högre mätvärden i inåtrotationen av höft vid framfotsisättning, samt inversion av fotled vid hälisättning.Mätvärdena för respektive deltagare presenteras i Figur 1 och Figur 2 nedan.
Figur 1. Tabellen visar muskelaktivitet i mikrovolt
134 50.8 148 79.6 93.3 38.2 100 109 0 50 100 150 200
Gluteus medius Biceps Femoris Gastrocnemius Tibialis anterior
M ikr ov ol t
Testperson 1
Framfot Hälisättning 69.7 75.7 114 68.2 56.6 67.6 77.4 102 0 20 40 60 80 100 120Gluteus medius Biceps Femoris Gastrocnemius Tibialis anterior
M ikr ov ol t
Testperson 2
Framfot HälisättningFigur 2. Tabellen visar snittet av de uppmätta maxvärdena i ledvinklarna.
Diskussion
Metoddiskussion
För att samla in data till studien användes mätinstrumenten IMU och EMG, då bägge dessa mätinstrument visat sig ha hög reliabilitet och validitet. I dagsläget känner vi inte till några andra metoder som vi skulle kunnat ha använt för att göra en liknande datainsamling. Vi kunde dock ha använt fler mätvariabler och mätt fler muskler för att få ett större material att analysera. När man i litteraturen jämfört biomekaniska skillnader mellan löpning med hälisättning och löpning på framfoten är det dock just de mätvariabler vi valt att lyfta fram som haft störst relevans.
42.4 8.52 12.4 4.71 9.97 12.7 88.5 -8.62 16.8 30.4 37.1 1.41 34.7 11.1 11.1 5.21 12.1 7.36 83.8 -4.75 21.3 32.4 20.7 5.41 -20 0 20 40 60 80 100 Le dv in ke l i g ra de r
Testperson 1
Framfot Hälisättning 42.5 13.3 5.6 13.8 28.2 0.106 95.6 -6.63 14.2 37.8 15.7 5.2 42.9 9.3 5.27 15.4 1.31 17.4 96 -0.881 17.3 17.9 42.6 4.45 -20 0 20 40 60 80 100 120 Le dv in ke l i g ra de rTestperson 2
Framfot HälisättningTrots att mätinstrumenten visat sig ha hög reliabilitet och validitet finns vissa felkällor som kan ha påverkat slutresultatet. EMG amplituden uppmättes i microvolt (µV) via mätsystemet Noraxon MyoMotion. Detta medför vissa brister då enheten och värdet microvolt i sig inte säger särskilt mycket om hur mycket en muskel egentligen aktiveras, då faktorer som placering av EMG, hudpreparering och vävnad hos testpersonerna kan ha påverkat mottagningen av muskelns elektriska signaler.
Innan varje löpning av de olika löpstilarna utfördes en kalibrering av IMUer och EMG. Kalibreringen utfördes för att systemet i utgångspunkt ska vara nollställt och standardiserat innan löpningarna utförs. Detta kan vara en möjlig felkälla till IMU-resultatet då
utgångspositionen hos testpersonerna vid kalibreringen kan ha varit felaktiga. Vilket kan förklara den stora inversionen i fotled vid hälisättning samt inåtrotationen i höftled vid framfotsisättning hos testperson två. Dock utfördes standardiseringen så att testpersonerna hade likadan utgångsposition vid kalibreringen inför de båda löpningarna. Detta gör att de individuella skillnaderna mellan löpstilarna ska vara valida och jämförbara.
I denna pilotstudie jämfördes två olika löpstilar hos samma testpersoner vid ett och samma testtillfälle. Det vill säga alla sensorer och elektroder monterades en gång på testpersonerna och därefter genomfördes löpningarna utan att flytta eller justera någon elektrod eller sensor mellan löpningarna. Detta gör att resultatet är representativt för att beskriva skillnader i muskelaktivering och ledvinklar mellan de olika löpstilarna för samma testperson, men inte lika god jämförbarhet mellan testpersonerna.
Initialt var tanken att studera hela löpcykeln och analysera varje enskild del av löpsteget. Det vill säga isättningsfas, stödfas, frånskjut och svängfas för att kunna analysera varje enskild del för sig och mellan dessa jämföra skillnader i muskelaktivitet och ledvinklar. Detta analyssätt kräver fullgod synkronisering mellan videofilm, IMU och EMG för att i detalj kunna analysera alla faser. Då denna synkronisering inte kunde uppnås valdes en annan metod för att kunna besvara studiens syfte. Ett medelvärde av hela löpcykeln under 10 respektive 9 steg gällande muskelaktivitet och maxvärden av varje ledvinkel mättes därför av de båda löpstilarna och jämfördes individuellt mellan testpersonerna. Denna metod kan anses som bristfällig då det inte går att säga exakt när i löpcykeln en viss muskelaktivitet uppstår eller en led har en viss position. Det går dock att få ut ett medelvärde av den totala
går det att jämföra och identifiera inomindividuella skillnader mellan de båda löpstilarna. Det vill säga om aktiviteten generellt var högre eller lägre i en muskel eller i en led vilket också var syftet med studien. Ett ännu större värde hade varit om det i detalj kunde gått att
identifiera en leds exakta position och en muskelaktivitet och när dessa sker i förhållande till varandra under löpcykelns olika faser. I framtida liknande studier anser vi därför att fullgod synkronisering ska uppnås för att i detalj kunna studera varje enskild del av löpcykeln. Vi anser även att en maximal volontär kontraktionstest (MVC) bör utföras innan mätningen, för att kunna se den procentuella muskelaktiviteten relaterat till muskelns max-värde.
Något som kan ha haft en inverkan på slutresultatet är att studiedeltagarna inte har exakt lika stor erfarenhet av de båda löpstilarna, då den ena tespersonen började springa på framfoten ett par månader tidigare än den andre. Detta gör att arbetsekonomi och löpvana kan ha påverkat såväl muskelaktivitet som ledvinklar hos testpersonerna vid de två löpstilarna. På grund av svårigheter att hitta en studiepopulation som uppfyller inklusionskriterierna kan denna metod ändå anses som lämplig för denna pilotstudie.
Författarna valde att utföra mätningarna inomhus i en korridor på Luleå tekniska universitet på grund av isigt och oberäkneligt underlag utomhus. Detta är en faktor som kan ha påverkat slutresultatet då löpsträckan inomhus var relativt kort samt att korridoren hade lågt i tak vilket kan ha gjort att testpersonerna inte kunde springa på sitt naturliga sätt vid de båda löpstilarna. Testpersonerna fick springa en gång med en självvald konstant stegfrekvens som de kände sig bekväma med vilket kan ha gjort att olika hastighet valdes vid de båda löpstilarna, dock blev så inte fallet. Författarna kunde med hjälp av mätsystemet Noraxon MyoMotion utläsa att testperson 1 sprang 10 steg på 7,5 sekunder (160 steg/min) och testperson 2 sprang 9 steg på 6.5 sekunder (166 steg/min) vid de båda löpstilarna. Data samlades in under dessa 10 respektive 9 steg och ett medelvärde extraherades. Den självvalda stegfrekvensen blev därmed lika vid de båda löpstilarna vilket gör resultatet individuellt jämförbart mellan de olika löpstilarna. Författarna anser att en gång är tillräckligt och att fler löpningar inte skulle generera i ett annat resultat. En annan given stegfrekvens med hjälp av metronom eller andra mätinstrument till exempel en pulsklocka eller en konstant hastighet på löpband kunde ha påverkat slutresultatet då muskelaktiviteten kan skilja sig åt vid olika stegfrekvens och hastighet och det kan vara svårt att hitta samma självvalda känsla för hastigheten vid de båda löpstilarna. Att utföra studien utomhus hade förmodligen bättre speglat de krav som normalt ställs vid löpning eftersom löpningen normalt sker utomhus, och att springa på löpband kunde
ha givit ett resultat mer jämförbart med andra studier, då deltagarna i de flesta tidigare studier sprungit på löpband.
Kanske det bästa sättet att mäta muskelaktivitet och ledvinklar är på just löpband i ett fullutrustat labb, då hastighet, steglängd- och frekvens, ledvinklar och muskelaktivitet kan övervakas i detalj. Eller är det just utomhus man bör göra mätningarna för att fånga löparens mest naturliga löpstil gällande arbetsekonomi och belastning? Dessa metodologiska frågor bör utredas vidare för att ta reda på vilken löpstil som är mest gynnsam ur skade- och prestationssynpunkt.
Resultatdiskussion
Mätningarna tyder på att det finns ett samband mellan högre muskelaktivitet i Tibialis anterior och löpning med hälisättning jämfört med framfotsisättning samt att aktiviteten i Gastrocnemius var högre vid framfotsisättning än hälisättning, vilket stämmer överens med tidigare studier (Landreneau et al. 2016). Aktiviteten var högre i Biceps femoris vid
framfotsisättning än vid hälisättning hos de båda testpersonerna, vilket även Yoshida et al (2016) påvisat.
Som vi förutspått och som tidigare undersökningar visat ledde framfotsisättning till en större plantarflexion än vid hälisättning dock bara för testperson 2, förmodligen av att vadmuskeln och hälsenan lagrar och avvecklar mer kraft i fotisättning och frånskjut. Att
dorsalextensionen var större vid hälisättning kopplar vi ihop med den högre aktiviteten i Tibialis anterior, då foten måste dorsalextenderas i hög grad för att kunna landa på hälen och ta emot och bromsa oss vid isättningen innan vi gör frånskjutet med den främre delen av foten.
Angående inversion och eversion i fotleden tror vi att det finns mer individuella skillnader än mellan de två löpstilarna, eftersom det kan bero på styrkevariationer i fotstabiliserande muskulatur som vi inte har gjort några mätningar på, samt medfödda eller förvärvade anatomiska skillnader. Detta kunde vi se i mätningarna, där testperson två hade betydligt större grad av inversion i fotleden vid hälisättning än vid framfotsisättning. Även ut- och inåtrotation i höften skiljde testpersonerna åt. De höga värdena av inversion i fotled vid hälisättning samt inåtrotation av höft vid framfotsisättning tror vi kan bero på individuella anatomiska skillnader.
Båda testpersonerna hade en högre aktivitet i gluteus medius vid framfotsisättning än vid hälisättning. Ledrörelserna i höftled (in- och utåtrotation, abduktion-adduktion) som är kopplade till aktiviteten i gluteus medius visade inte på någon större skillnad mellan löpstilarna hos testperson 1, dock hade testperson 2 en ökad inåtrotation vid
framfotsisättning, något som kan ha en betydande roll sett ur ett skadeperspektiv, och då främst löparknä (iliotibial band syndrome). I tidigare studier har det identifierats vissa
biomekaniska riskfaktorer för att drabbas av löparknä. Exempelvis sågs att ökad inåtrotation i knäleden och ökad adduktion i höftleden samt svaga höftabduktorer kunde spela en roll i etiologin bakom löparknä (Louw & Deary, 2014; Žiga & Nejc, 2017). Utifrån detta kan det därför vara av vikt att ha en stark och uthållig gluteus medius för att förhindra adduktion i höftleden (Willy & Davis, 2011), eftersom den visade högre aktivitet vid framfotsisättning. I denna studie var bägge testpersonerna skadefria och har således inte besvär av löparknä, kanske hade ledvinklarna och muskelaktiviteten sett annorlunda ut om testpersonerna inte varit skadefria.
Att förhindra löprelaterade skador genom att byta löpstil har diskuterats en del på senare tid, och att löpning med framfotsisättning kan vara ett fördelaktigt sätt för att förbättra sin prestation och möjligen minska löprelaterade skador (Arendse, Noakes, Azevedo, Romanov, Schwellnus & Fletcher, 2004; Daoud et al., 2012). Litteraturen har även påvisat att många löparcoacher instruerat löpare att ändra fotisättning till mellan- eller framfotsisättning för att åstadkomma just detta (Arendse et al., 2004; Dallam, Wilber, Jadelis, Fletcher & Romanov, 2005). Det finns dock få studier som stödjer det och lite som tyder att det skulle vara mera fördelaktigt med en framfotsisättning i dagsläget, utan det behövs mer studier för att kunna uttala sig om det. Troligtvis är det snarare en större risk att dra på sig skador vid byte av löpstil, eftersom det engagerar muskler och strukturer som inte är vana vid den nya belastningen. Ska man ändra på sitt löpsteg bör förändringen därför ske långsamt och gradvis, annars ökar risken att drabbas av någon ny skada (Hamill & Gruber 2017). Vill man däremot byta löpstil för att förbättra sin prestation kan det finnas skäl att löpa på mellan- och framfoten, då ett flertal studier visat att de bästa löparna i flera olika lopp sprang på mellan- och framfoten (Hasegawa, Yamauchi & Kraemer, 2007; De Almeida, Saragiotto, Yamato & Lopes, 2015; Kerr, Beauchamp, Fisher & Neil, 1983). Detta är dock en sanning med
bättre arbetsekonomi vid lägre hastigheter än de som springer med framfotsisättning. (Ogueta-Alday, Rodríguez-Marroyo & Garcia-Lopez, 2014)
Det verkar som att löpstilarna leder till olika belastningar och har därmed olika kravprofil. En viss löpstil var i denna studie förenad med en viss typ av belastning gällande muskelaktivitet hos de båda testpersonerna men inte gällande ledvinklar där några individuella avvikelser identifierades som inte redovisats i tidigare litteratur. Men eftersom att samma skillnader som rapporterats i tidigare studier även förekommit i denna studie stärker det antagandet om att skillnaderna beror på själva löpstilen och inte på anatomiska eller fysiologiska skillnader mellan individer. Därmed finns för- och nackdelar med båda löpstilarna, och risker med att byta från en löpstil till en annan. För att kunna hjälpa personer ur prestations- och
preventionssynpunkt har vi som fysioterapeuter en betydande roll, då vi har stor kunskap om hur vi bör lägga upp träningen för att undvika skador och höja vår prestation. Att säga att en viss löpstil är bättre än den andra vore fel, utan det är bättre att betona vikten av att
individualisera träningen och välja den löpstil som känns bäst utifrån de egna förutsättningarna.
Konklusion
Enligt vår kännedom finns inga tidigare studier som undersökt maximala ledvinklar och generell muskelaktivitet, där testpersonerna haft liknande erfarenhet av de bägge löpstilarna. Mätningen genererade i liknande muskelaktivitet hos testpersonerna, men gällande ledvinklar identifierades individuella skillnader. Studien bidrar därmed till ökad kunskap om
individuella skillnader i ledvinklar mellan löpstilarna hos de två testpersonerna. Studier med ett större antal deltagare som byter från en löpstil till en annan behövs för att kunna fastställa hur muskelaktivitet och ledvinklar påverkas.
Referenser:
Aderem, J., & Louw, Q. A. (2015). Biomechanical risk factors associated with iliotibial band syndrome in runners: a systematic review. BMC musculoskeletal disorders, 16(1), 356. Almeida, M. O., Davis, I. S., & Lopes, A. D. (2015). Biomechanical differences of foot-strike patterns during running: a systematic review with meta-analysis. journal of orthopaedic &
sports physical therapy, 45(10), 738-755.
Altman, A. R., & Davis, I. S. (2016). Prospective comparison of running injuries between shod and barefoot runners. Br J Sports Med, 50(8), 476-480.
Arendse, R. E., Noakes, T. D., Azevedo, L. B., Romanov, N., Schwellnus, M. P., & Fletcher, G. (2004). Reduced eccentric loading of the knee with the pose running method. Medicine and science in sports and exercise, 36(2), 272-277.
B.A. Kerr, L. Beauchamp, V. Fisher, R. Neil. Footstrike patterns in distance running. B.M. Nigg, B. Kerr (Eds.), Biomechanical aspects of sport shoes and playing surfaces, University of Calgary Press, Calgary, AB (1983), pp. 135-141
Cooper, G., Sheret, I., McMillian, L., Siliverdis, K., Sha, N., Hodgins, D., ... & Howard, D. (2009). Inertial sensor-based knee flexion/extension angle estimation. Journal of
biomechanics, 42(16), 2678-2685.
Daoud, A. I., Geissler, G. J., Wang, F., Saretsky, J., Daoud, Y. A., & Lieberman, D. E. (2012). Foot strike and injury rates in endurance runners: a retrospective study. Med Sci
Sports Exerc, 44(7), 1325-1334.
Dallam, G. M., Wilber, R. L., Jadelis, K., Fletcher, G., & Romanov, N. (2005). Effect of a global alteration of running technique on kinematics and economy. Journal of sports
sciences, 23(7), 757-764.
De Luca, C. J. (1997). The use of surface electromyography in biomechanics. Journal of
applied biomechanics, 13(2), 135-163.
De Almeida, M. O., Saragiotto, B. T., Yamato, T. P., & Lopes, A. D. (2015). Is the rearfoot pattern the most frequently foot strike pattern among recreational shod distance runners?.
DiFiori, J. P., Benjamin, H. J., Brenner, J. S., Gregory, A., Jayanthi, N., Landry, G. L., & Luke, A. (2014). Overuse injuries and burnout in youth sports: a position statement from the American Medical Society for Sports Medicine. British Journal of Sports Medicine, 48(4), 287-288.
Hamill, J., & Gruber, A. H. (2017). Is changing footstrike pattern beneficial to runners?.
Journal of Sport and Health Science.
Hasegawa, H., Yamauchi, T., & Kraemer, W. J. (2007). Foot strike patterns of runners at the 15-km point during an elite-level half marathon. Journal of strength and conditioning
research, 21(3), 888.
Jakob, C., Kugler, P., Hebenstreit, F., Reinfelder, S., Jensen, U., Schuldhaus, D., ... & Eskofier, B. M. (2013, September). Estimation of the knee flexion-extension angle during dynamic sport motions using body-worn inertial sensors. In Proceedings of the 8th
International Conference on Body Area Networks (pp. 289-295). ICST (Institute for
Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering).
Landreneau, L. L., Watts, K., Heitzman, J. E., & Childers, W. L. (2014). Lower limb muscle activity during forefoot and rearfoot strike running techniques. International journal of sports
physical therapy, 9(7), 888.
Lopes, A. D., Junior, L. C. H., Yeung, S. S., & Costa, L. O. P. (2012). What are the Main Running-Related Musculoskeletal Injuries? Sports Medicine, 42(10), 891-905.
Louw, M., & Deary, C. (2014). The biomechanical variables involved in the aetiology of iliotibial band syndrome in distance runners–A systematic review of the literature. Physical
Therapy in sport, 15(1), 64-75.
Marshall, P., & Murphy, B. (2003). The validity and reliability of surface EMG to assess the neuromuscular response of the abdominal muscles to rapid limb movement. Journal of
Electromyography and Kinesiology, 13(5), 477-489.
Massó, N., Rey, F., Romero, D., Gual, G., Costa, L., & Germán, A. (2010). Surface electromyography applications in the sport. Apunts Med Esport, 45(165), 121-130.
Mitchell, M. D., Yarossi, M. B., Pierce, D. N., Garbarini, E. L., & Forrest, G. F. (2015). Reliability of surface EMG as an assessment tool for trunk activity and potential to determine neurorecovery in SCI. Spinal cord, 53(5), 368-374.
Mucha, M. D., Caldwell, W., Schlueter, E. L., Walters, C., & Hassen, A. (2016). Hip abductor strength and lower extremity running related injury in distance runners: A systematic review. Journal of science and medicine in sport.
Ogueta-Alday, A., Rodríguez-Marroyo, J. A., & Garcia-Lopez, J. (2014). Rearfoot striking runners are more economical than midfoot strikers. Medicine & science in sports & exercise,
46(3), 580-585.
Olsson, H. & Sörensen, S. (2001). Forskningsprocessen: kvalitativa och kvantitativa perspektiv. (1. uppl.) Stockholm: Liber.
Roos, K. G., & Marshall, S. W. (2014). Definition and usage of the term “overuse injury” in the US high school and collegiate sport epidemiology literature: a systematic review. Sports Medicine, 44(3), 405-421.
Videbaek, S., Bueno, A. M., Nielsen, R. O., & Rasmussen, S. (2015). Incidence of Running-Related Injuries Per 1000 h of running in Different Types of Runners: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Medicine, 45(7), 1017-1026.
Willy, R. W., & Davis, I. S. (2011). The effect of a hip-strengthening program on mechanics during running and during a single-leg squat. Journal of orthopaedic & sports physical
therapy, 41(9), 625-632.
Yong, J. R., Silder, A., & Delp, S. L. (2014). Differences in muscle activity between natural forefoot and rearfoot strikers during running. Journal of biomechanics, 47(15), 3593-3597.
Yoshida, N., Kunugi, S., Mashimo, S., Okuma, Y., Masunari, A., Miyazaki, S., ... & Miyakawa, S. (2016). Effect of Forefoot Strike on Lower Extremity Muscle Activity and Knee Joint Angle During Cutting in Female Team Handball Players. Sports medicine-open,
Žiga, K., & Nejc, S. (2017). Common Running Overuse Injuries and Prevention.
