Pengenalan
Otot m. quadriceps femoris sangat penting untuk pelbagai prestasi dalam bola sepak. Kekuatan sambungan lutut berkait rapat dengan kemampuan untuk berlari dan tinggi lonjakan di kalangan pemain bola sepak.1–3 Selain itu, kekuatan sambungan lutut juga berhubung dengan kelajuan kaki yang mempengaruhi prestasi menendang.4 Malangnya, kekuatan quadriceps yang rendah dalam kalangan pemain bola sepak boleh menjadi faktor risiko untuk kecederaan pada otot tersebut.5 Ini terutamanya kritikal untuk pemain muda, di mana paha depan adalah antara kawasan yang paling sering mengalami kecederaan.6,7
Proses pematangan membawa perubahan fisiologi yang ketara kepada remaja, yang mempengaruhi hasil prestasi dalam bola sepak. Selama tempoh ini, atlet biasanya menunjukkan peningkatan dalam prestasi larian, kejantanan, kecergasan aerobik, dan kekuatan.8–11 Fungsi otot dipengaruhi oleh geometri otot12,13 serta sifat saraf, termasuk bilangan unit motor yang direkrut dan kadar penggajian mereka.14 Oleh itu, adalah wajar untuk menganggap bahawa parameter ini berubah seiring dengan kematangan individu.
Selaras dengan peningkatan kekuatan quadriceps, beberapa kajian juga menunjukkan perubahan dalam seni bina dan morfologi quadriceps disebabkan oleh kematangan pada remaja lelaki, perempuan, dan pemain bola sepak muda.11,15–17 Kebanyakan kajian berfokus pada otot vastus lateralis atau gastrocnemius medialis kerana aksesibiliti dan kepentingan fungsinya. Salah satu penemuan yang biasa adalah peningkatan berterusan dalam volume otot, ketebalan otot atau luas penampang anatomi (ACSA) otot, dengan perubahan berkisar antara 5 hingga 20% dari sebelum kepada selepas pubertas.10,11,15–18 Namun, terdapat hasil yang berbeza mengenai panjang fasikel otot dan sudut pennasi, di mana sesetengah kajian melaporkan peningkatan10,16,17 manakala yang lain melaporkan tiada kesan11 akibat kematangan, dan data tentang penyesuaian otot secara kawasan tidak tersedia.
Memandangkan perubahan dalam kekuatan sambungan lutut dan geometri otot quadriceps, kita perlu bertanya sama ada hubungan ini juga berubah sepanjang peringkat kematangan yang berbeza. Menariknya, kerana bentuk dan geometri yang tidak seragam di sepanjang panjang otot,19,20 hubungan ini mungkin berbeza bergantung kepada kawasan spesifik yang dinilai. Penemuan terkini dalam kalangan orang dewasa mencadangkan bahawa hubungan antara ACSA otot quadriceps dan kekuatan mungkin bergantung kepada kawasan spesifik di paha.21,22 Mengingat kepentingan kekuatan sambungan lutut dalam prestasi bola sepak,1,2 mendapatkan pemahaman tentang geometri otot yang berkaitan adalah berharga untuk strategi latihan.
Oleh itu, kami menilai kekuatan sambungan lutut, ACSA otot vastus lateralis (VL) dan rectus femoris (RF), panjang fasikel, dan sudut pennasi dalam kalangan pemain bola sepak remaja peringkat kebangsaan dalam kumpulan usia yang berbeza. Selain itu, kami bertujuan untuk menggambarkan hubungan antara kekuatan sambungan lutut dan geometri otot kawasan dalam setiap kumpulan usia.
Bahan dan Kaedah
Dalam kajian ini, kami menggunakan ultrasonografi untuk menilai seni bina dan morfologi ekstensori lutut dan mengukur kekuatan menggunakan dinamometer pada musim rehat bola sepak pada bulan Januari dan Julai 2021. Semua penilaian dilakukan dalam satu hari mengikut urutan rawak.
Peserta kami terdiri daripada 96 pemain bola sepak lelaki liga kebangsaan. Kumpulan bawah 15 tahun terdiri daripada 18 pemain (umur: 13.7 ± 0.5 tahun, tinggi 170.3 ± 8.6 cm, berat badan 57.8 ± 6.9 kg, dan jisim otot rangka 29.6 ± 4.1 kg). Kumpulan bawah 16 tahun terdiri daripada 15 pemain (umur 14.7 ± 0.5 tahun, tinggi 172.5 ± 5.9 cm, berat badan 61.7 ± 5.2 kg, jisim otot rangka 31.4 ± 3 kg). Kumpulan bawah 17 tahun terdiri daripada 19 pemain (umur 15.7 ± 0.5 tahun, tinggi 177.5 ± 5.1 cm, berat badan 65.2 ± 6.2 kg, jisim otot rangka 33.1 ± 3.7 kg). Kumpulan bawah 18 tahun terdiri daripada 18 pemain (umur 16.7 ± 0.5 tahun, tinggi 178.9 ± 4.9 cm, berat badan 68.9 ± 8.6 kg, jisim otot rangka 35.6 ± 4.2 kg). Kumpulan bawah 21 tahun terdiri daripada 18 pemain (umur 18.5 ± 0.5 tahun, tinggi 178.8 ± 7.1 cm, berat badan 72.2 ± 8.4 kg, jisim otot rangka 37.4 ± 3.8 kg). Atlet ini bermain di peringkat kebangsaan,23 bersaing di liga junior teratas Switzerland dan liga dewasa tertinggi ke-3. Mereka berlatih antara enam hingga sembilan jam seminggu dengan satu perlawanan bola sepak tambahan setiap minggu. Untuk menentukan kekuasaan kaki, kami bertanya tentang kaki pilihan setiap atlet untuk menendang: 76% lebih suka kaki kanan. Penyelidikan kami mematuhi garis panduan Deklarasi Helsinki dan mendapat kelulusan daripada jawatankuasa etika tempatan (Jawatan Kuasa Etika Utara-Barat dan Tengah Switzerland, nombor kelulusan: 2017–02148). Ibu bapa pemain muda atau pemain yang lebih tua daripada 16 tahun memberikan kebenaran bertulis.
Pembaharuan Geometri Otot dan Kekuatan
Kami menyelidik morfologi otot VL dan RF. Kami juga meneliti seni bina otot VL di kedua-dua kaki menggunakan ultrasonografi mod B (ACUSON Juniper, SIEMENS Healthineers, Erlangen, Germany) dengan probe linear 5.6 cm (6.2–13.3 MHz, 12L3, Acuson 12L3). Peserta ditempatkan dalam kedudukan terlentang dengan kaki lurus. Kami menilai ACSA otot VL dan RF serta ketebalan otot VL, panjang fasikel, dan sudut pennasi pada 33% (proksimal), 50% (tengah), dan 66% (distal) panjang femur.20,24 Panjang femur diukur dari trokanter besar hingga kondil lateral. Kami mengambil sekurang-kurangnya dua gambar ketebalan, panjang fasikel, dan sudut pennasi VL dengan probe ultrasonografi selari dengan arah fasikel (Gambar 1). Kami juga menangkap dua imej panoramik ACSA RF dan VL dengan menggerakkan pemindai melintasi otot dalam satah melintang (Gambar 1),20,25 memastikan tekanan minimum dikenakan pada kulit.
Gambar 1 Imej ultrasonografi seorang pemain pada semua lokasi dan pesawat yang diimbas. (A) luas penampang anatomi rectus femoris pada 66%, 50% dan 33% panjang femur (dari kiri ke kanan). (B) luas penampang vastus lateralis pada 66%, 50% dan 33% panjang femur. (C) seni bina vastus lateralis pada 66%, 50% dan 33% panjang femur. |
Bagi menguji kekuatan extensor lutut, kami menggunakan dinamometer isokinetik (IsoMed 2000, D&R Ferstl, Hemau, Jerman) mengikut metodologi yang disahkan.26 Pemain diminta untuk memberikan usaha maksimum semasa ujian. Sebelum pengukuran rasmi, sesi pemanasan dengan intensiti yang berbeza dijalankan. Kemudian, kami menilai kekuatan isometrik dan isokinetik. Ujian isometrik terdiri daripada tiga percubaan dengan rehat 20 saat. Peserta diarahkan untuk melakukan tindakan otot isometrik “secepat” dan “sekuat” mungkin dan menahannya sehingga 5 saat.27 Ujian isokinetik melibatkan dua set lima pengulangan, dengan rehat 45 saat. Sementara itu, peserta duduk dengan pinggul 75° dan lutut 60° (0° adalah lanjutan penuh) untuk ujian isometrik. Ujian isokinetik dibatasi antara 15 dan 90° dengan kelajuan 60°/s dan 240°/s. Pemantauan diadakan di bahu dan pinggang, dengan mesin sejajar dengan titik pivot lutut dan lengan dinamometer diletakkan pada sepertiga jarak antara malleolus lateral dan kepala fibula.
Imej seni bina otot diproses menggunakan DL_Track_US,28,29 dan snapshot ACSA panoramik dianalisis menggunakan DeepACSA.30 Jika output automatik nampak tidak betul secara visual, ACSAuto31 digunakan untuk snapshot ACSA, dan analisis manual digunakan untuk imej seni bina. Memandangkan dua hingga tiga imej diambil setiap kawasan bagi setiap peserta, purata keputusan digunakan untuk pengiraan seterusnya.
Data kekuatan semasa sambungan lutut direkod pada frekuensi 200 hz dan diproses dalam Excel (Microsoft, Redmond, USA). Kami menggunakan penapis Butterworth pangkat ke-2 untuk membersihkan bacaan tork, dengan menetapkan ambang 1.5 hz. Ukuran puncak tork diambil dari semua jenis ujian. Tork maksimum dari tiga ujian isometrik dipilih untuk pengiraan tambahan. Untuk ujian isokinetik, kami menganalisis pengulangan kedua hingga kelima bagi setiap percubaan. Tork puncak dari dua ujian isokinetik dipilih untuk analisis lebih mendalam. Selain ukuran tork mutlak dari kedua-dua ujian, kami juga mengira nilai tork berbanding dengan berat badan peserta.
Dengan menggunakan pembolehubah antropometrik yang dinilai, kami mengira nisbah kematangan dan usia pada puncak kelajuan tinggi berdasarkan persamaan yang dinyatakan oleh Fransen et al.32 Formula ini merangkumi usia kronologi, tinggi, berat badan, dan panjang kaki. Kematangan merupakan indikator kematangan biologi somatik yang mencerminkan usia seseorang remaja ketika pertumbuhan maksimum berlaku.33
Analisis Statistik
Semua analisis dilaksanakan menggunakan R34 dan Excel. Kami memeriksa normaliti agihan dengan alat NormalityAssessment dalam R.35 Nilai purata, sisihan piawai, dan perbezaan berkaitan usia (dengan 95% selang keyakinan, alpha = 0.05) dikira. Kami mengira hubungan antara ciri otot dan parameter kekuatan menggunakan korelasi separa yang diperbetulkan untuk berat badan, tinggi dan nisbah kematangan. Kami menggunakan rho Spearman untuk menerangkan korelasi disebabkan ketidaklinieran dan non-normalitas data. Kami menetapkan standard korelasi mengikut Schober et al.36 sebagai lemah (ρ<0.4), sederhana (0.4<ρ<0.7), dan tinggi (ρ≥0.7). Skrip analisis statistik boleh didapati dalam Bahan Tambahan A.
Keputusan
Perbezaan dalam Seni Bina Otot Quadriceps, Morfologi, dan Kekuatan
Trajektori purata bagi semua kekuatan dan parameter seni bina serta morfologi otot yang dinilai membandingkan lima kumpulan usia ditunjukkan dalam Gambar 2 dan 3. Selain itu, perbezaan purata, sisihan piawai, peratusan purata perbezaan, dan perbezaan purata diselaraskan dengan 95% selang keyakinan untuk semua kekuatan dan otot yang dinilai terdapat dalam Bahan Tambahan B. Kekuatan mutlak berbeza antara 11 hingga 15% setiap tahun sehingga kumpulan U17 dan 3 hingga 13% antara kumpulan U17, U18, dan U21. Kekuatan relatif pula berbeza sebanyak 6 hingga 8% setiap tahun, menunjukkan perbezaan yang lebih rendah antara kumpulan U17 dan U21 (1 hingga 2%), dengan kekuatan relatif pada kelajuan sudut tinggi yang berbeza sebanyak 10% dari U18 ke U21. Secara keseluruhan, panjang fasikel, sudut pennasi, dan ketebalan otot vastus lateralis tidak menunjukkan perbezaan di antara kumpulan usia dalam mana-mana kaki, kecuali di kawasan otot distal (Gambar 2 dan 3). Namun, ACSA otot VL dan RF berbeza antara 9 hingga 36% di semua kawasan otot yang dinilai dari kumpulan U15 ke U21 di kedua-dua kaki, dengan nilai tertinggi diperhatikan dalam kumpulan U21. ACSA VL secara regional berbeza antara -6 hingga 19% membandingkan antara kumpulan U15 dan U16, tetapi menunjukkan perbezaan yang lebih kecil antara kumpulan U16 dan U17 (-4 hingga 15%). ACSA VL berbeza dari 4 hingga 12% dan 2 hingga 12% antara kumpulan U17 dan U18 serta antara kumpulan U18 dan U21, masing-masing. ACSA RF hanya berbeza antara -26 hingga 7% antara kumpulan U15 dan U16 dengan penurunan ketara diperhatikan di kawasan otot distal. Dari kumpulan U16 ke U17, ACSA RF berbeza sebanyak 7 hingga 34% tetapi nampaknya sedikit menurun antara kumpulan U17 dan U18, dengan perbezaan -16 hingga 5%. ACSA RF juga berbeza antara kumpulan U18 dan U21 (2 hingga 17%), dengan perbezaan paling ketara di kaki kiri (14 hingga 17%). Penyesuaian ACSA otot tidak teragih secara seragam. Lagi, ACSA VL dan RF nampaknya meningkat secara dominan (dan berterusan) di kawasan proksimal otot (Gambar 2 dan 3).
Gambar 2 Trajektori purata bagi kekuatan yang dinilai (berbanding dengan berat badan) dan parameter seni bina serta morfologi otot di kaki kanan dalam kumpulan usia yang berbeza dengan sisihan piawai ditunjukkan sebagai batang. VL = vastus lateralis, PA = sudut pennasi (°), 66% = 66% panjang femur (distal), 50% = 50% panjang femur, 33% = 33% panjang femur (proksimal), FL = panjang fasikel (mm), acsa = luas penampang anatomi (cm²), rf = rectus femoris, sum = jumlah vastus lateralis dan rectus femoris. |
Gambar 3 Trajektori purata bagi kekuatan yang dinilai (berbanding dengan berat badan) dan parameter seni bina serta morfologi otot di kaki kiri dalam kumpulan usia yang berbeza dengan sisihan piawai ditunjukkan sebagai batang. VL = vastus lateralis, PA = sudut pennasi (°), 66% = 66% panjang femur (distal), 50% = 50% panjang femur, 33% = 33% panjang femur (proksimal), FL = panjang fasikel (mm), acsa = luas penampang anatomi (cm²), rf = rectus femoris, sum = jumlah vastus lateralis dan rectus femoris. |
Hubungan Antara Seni Bina Otot Quadriceps, Morfologi, dan Kekuatan
Seni Bina Otot
Kami tidak menemui hubungan linear yang konsisten dan relevan untuk panjang fasikel VL, sudut pennasi, atau ketebalan otot dengan kekuatan sambungan lutut isometrik atau isokinetik di semua kumpulan usia, berdasarkan berat badan, tinggi atau nisbah kematangan (Gambar 4–6). Walau bagaimanapun, panjang fasikel VL di kawasan otot tengah menunjukkan korelasi yang sederhana dan kuat dengan kekuatan sambungan lutut isometrik dan isokinetik (60°/s) dalam kumpulan usia U16 (r = 0.50–0.89, lihat Bahan Tambahan C), data ini juga serasi dengan korelasi lemah ke kuat. Ulang sudut pennasi VL di kawasan otot tengah menunjukkan korelasi negatif sederhana dengan sambungan lutut isokinetik (60°/s) pada kumpulan U16 (Bahan Tambahan C). Namun, data ini juga serasi dengan korelasi lemah ke kuat. Apabila mempertimbangkan pilihan kaki, kami mendapati tiada perbezaan relevan dalam tork koefisien korelasi dibandingkan dengan analisis yang spesifik kepada sisi kanan atau kiri (Bahan Tambahan C).
Gambar 4 Korelasi khusus usia untuk morfologi otot kaki kanan dan kiri dalam cm² terhadap kekuatan isometrik mutlak yang dinilai dalam Nm diselaraskan untuk tinggi, berat badan, dan nisbah kematangan. Selang keyakinan 95% ditunjukkan sebagai bayang kelabu, manakala lebar kotak berwarna menunjukkan saiz koefisien korelasi. sum = jumlah vastus lateralis dan rectus femoris. acsa = luas penampang anatomi, 66 = 66% panjang femur (distal), 50 = 50% panjang femur, 33 = 33% panjang femur (proksimal), rf = rectus femoris, vl = vastus lateralis. |
Gambar 5 Korelasi khusus usia untuk morfologi otot kaki kanan dan kiri dalam cm² terhadap kekuatan isokinetik mutlak pada 60°/s dalam Nm diselaraskan untuk tinggi, berat badan, dan nisbah kematangan. Selang keyakinan 95% ditunjukkan sebagai bayang kelabu, manakala lebar kotak berwarna menunjukkan saiz koefisien korelasi. sum = jumlah vastus lateralis dan rectus femoris. acsa = luas penampang anatomi, 66 = 66% panjang femur (distal), 50 = 50% panjang femur, 33 = 33% panjang femur (proksimal), rf = rectus femoris, vl = vastus lateralis. |
Gambar 6 Korelasi khusus usia untuk morfologi otot kaki kanan dan kiri dalam cm² terhadap kekuatan isokinetik mutlak pada 240°/s dalam Nm diselaraskan untuk tinggi, berat badan, dan nisbah kematangan. Selang keyakinan 95% ditunjukkan sebagai bayang kelabu, manakala lebar kotak berwarna menunjukkan saiz koefisien korelasi. sum = jumlah vastus lateralis dan rectus femoris. acsa = luas penampang anatomi, 66 = 66% panjang femur (distal), 50 = 50% panjang femur, 33 = 33% panjang femur (proksimal), rf = rectus femoris, vl = vastus lateralis. |
Morfologi Otot
Kami tidak menemukan hubungan linear yang konsisten atau relevan antara kekuatan sambungan lutut isometrik atau isokinetik dengan ACSA RF di semua kumpulan usia, setelah diselaraskan untuk berat badan dan tinggi (Gambar 4–6). Korelasi sederhana lebih kerap muncul pada kontraksi isokinetik dengan kelajuan sudut yang lebih tinggi dan paling biasa dalam kumpulan U17 dan U18 (Gambar 4–6). ACSA VL, ACSA RF, dan jumlah ACSA VL dan RF di kawasan otot tengah menunjukkan korelasi sederhana terhadap semua keadaan kekuatan yang diuji (r = 0.41 hingga 0.65) untuk kumpulan U18 (Gambar 4–6). Data ini juga serasi dengan hubungan lemah ke kuat. Walau bagaimanapun, terdapat korelasi negatif sederhana untuk ACSA RF dan jumlah ACSA RF dan VL dengan kekuatan isokinetik pada 240°/s berlaku di kawasan otot yang berbeza pada kaki kiri pemain U15 (Gambar 4–6), dengan data ini juga serasi dengan korelasi kecil hingga besar. Apabila mempertimbangkan pilihan kaki, tiada perbezaan relevan ditemui dalam kekuatan koefisien korelasi dibandingkan dengan analisis sisi kanan atau kiri (Bahan Tambahan C).
Perbincangan
Dalam kajian ini, kami menyelidik perbezaan seni bina otot, morfologi, dan kekuatan otot quadriceps di kalangan pemain bola sepak remaja peringkat kebangsaan berumur 14 hingga 21 tahun. Kami juga menyelidik hubungan antara kekuatan quadriceps dan seni bina serta morfologi otot. Sepanjang kumpulan usia yang dinilai, ACSA otot VL dan RF berbeza sehingga 36% dari kumpulan bawah 15 hingga bawah 21 tahun, terutamanya di kawasan proksimal otot. Begitu juga, kekuatan isometrik dan isokinetik sambungan lutut mutlak dan relatif berbeza sehingga 49% dari kumpulan U15 ke U21. Kami dapati tiada perbezaan relevan antara kumpulan usia mengenai sudut pennasi atau panjang fasikel. Untuk ACSA, korelasi yang lebih kuat dan lebih kerap dengan kekuatan diperhatikan dalam kumpulan U17 dan U18, khususnya di 50% dan 66% panjang femur. Seni bina otot pula lebih kerap berkorelasi secara kuat dengan kekuatan dalam kumpulan U16, dengan hanya korelasi sederhana terpencil di kumpulan usia lain dan oleh itu hubungan ini harus ditafsirkan dengan berhati-hati (lihat Bahan Tambahan C). Namun, semua hubungan yang diperhatikan antara seni bina otot dan ACSA berbeza mengikut kumpulan usia, kaki, otot, dan kawasan otot.
Penemuan kami tentang tork ekstensor lutut dalam pemain bola sepak remaja adalah seiring dengan literatur,37,38 yang menunjukkan nilai tork yang lebih rendah pada kelajuan sudut 240°/s.11 Peningkatan perbezaan kekuatan sambungan lutut mutlak seiring bertambahnya usia sudah dijangka dalam populasi ini. Namun, kami melihat peningkatan yang relevan dalam tork berbanding berat badan hanya dari kumpulan U15 ke U17. Ini mungkin disebabkan oleh perkembangan kematangan struktur saraf sehingga usia sekitar 16 tahun,8 terutama kerana kami mendapati ACSA otot berkorelasi tinggi dengan berat badan. Contohnya, satu ulasan baru-baru ini menyifatkan bahawa pengaktifan antagonis berkurang dan pengambilan unit motor nampaknya bertambah baik hingga usia 15-16 tahun, dengan nilai yang setara dengan orang dewasa setelah itu.8
Oleh kerana kebanyakan ciri neuromuskular nampaknya mirip antara remaja pasca pubertal dan orang dewasa,8 penyesuaian akibat beban latihan yang lebih tinggi, perbezaan hormon, dan hipertrofi mungkin menjelaskan perbezaan kekuatan yang diperhatikan.39–41 Selain itu, hasil kami menyokong anggapan bahawa seni bina otot tidak mengalami perubahan relevan antara remaja (>14 tahun) dan orang dewasa (>21 tahun) dalam populasi yang sama berdasarkan nilai seni bina VL yang serupa sepanjang semua kumpulan usia yang diperhatikan.8
Nilai kami untuk geometri otot adalah selaras dengan kajian terkini, walaupun pengiraan geometri panjang fasikel otot digunakan dalam sesetengah kajian.10,11,16,42 Namun, tiada data yang sebanding untuk ACSA VL dalam populasi ini tersedia. Di peringkat remaja kebangsaan, seni bina otot pemain bola sepak lelaki tidak berbeza di antara kumpulan usia. Walau bagaimanapun, hasil kami menunjukkan hubungan lemah hingga sederhana antara kekuatan sambungan lutut yang dinilai dan parameter seni bina VL serta nisbah kematangan. Namun, keputusan yang konsisten hanya ada dalam kumpulan U16 (lihat Bahan Tambahan C). Oleh itu, memandangkan hubungan yang umumnya lemahdan sederhana serta tidak konsisten antara seni bina otot VL yang dinilai secara statik dan metrik prestasi sepanjang proses kematangan, hasil ini harus ditafsirkan dengan berhati-hati. Seperti yang dinyatakan baru-baru ini, seni bina otot yang ditaksir semasa tugas dinamik tertentu mungkin lebih bermakna.43,44
Walaupun hubungan antara jisim otot dan kekuatan anggota atas dan bawah telah ditubuhkan dalam kalangan kanak-kanak,11,15,45 kami tidak mengetahui sebarang penyelidikan yang menentukan hubungan kawasan otot ekstensori lutut dengan kekuatan. Walaupun kebanyakan penyelidikan menunjukkan korelasi yang relevan sepanjang proses kematangan, hasil kami menunjukkan korelasi yang lebih kerap dan ketara dalam kalangan remaja yang lebih tua. Mengingat perkembangan neuromuskular yang tidak linear, faktor neuronal seperti kelewatan mekanikal yang lebih rendah, ketegangan tendon dan pengambilan unit motor yang dikurangkan mungkin mengangkat kepentingan saiz extensor lutut untuk kekuatan pada usia yang lebih muda.8,46 Walau bagaimanapun, keputusan kami agak berbeza daripada kajian yang dilakukan oleh Fukunaga et al,15 yang melaporkan hubungan saiz kekuatan otot yang serupa sepanjang pubertas dalam kalangan lelaki berumur 12 hingga 15 tahun. Penulis menggunakan analisis regresi untuk menyelidik hubungan antara anggaran volume otot dan kekuatan sambungan lutut dalam kalangan kanak-kanak prapubertas dan pubertas yang diselaraskan untuk usia kronologi. Perbezaan hasil mungkin disebabkan oleh perbezaan usia dalam populasi yang termasuk serta bilangan kumpulan usia yang dinilai.
Kita menjangkakan, namun tidak menemui, terdapat korelasi negatif sederhana yang konsisten antara ACSA VL dan RF dan kekuatan dalam kumpulan U15, terutamanya di kaki kiri. Ini nampaknya tidak selari dan mungkin dipengaruhi oleh batasan geografi maklumat yang ditangkap dengan imej ultrasonografi. Walaupun ultrasonografi membolehkan penyelidikan mengenai sifat otot secara kawasan, representatif kawasan tersebut untuk volume otot keseluruhan tidak setara.47 Oleh itu, hasil yang tidak konsisten harus ditafsirkan dengan hati-hati dan mengumpulkan data dari beberapa otot mungkin lebih kukuh.
Walau bagaimanapun, terdapat korelasi sederhana yang konsisten di kedua-dua kaki yang berlaku secara dominan dalam kumpulan U18 antara kekuatan sambungan lutut dan ACSA otot pada 50% dan 66% panjang femur. Selain itu, apabila menjumlahkan ACSA RF dan VL, korelasi sederhana ini adalah konsisten di semua keadaan pengukuran kekuatan dalam kumpulan U18. Tiada konsensus dalam literatur mengenai kawasan otot quadriceps yang paling relevan untuk kekuatan sambungan lutut, kerana ini mungkin bergantung kepada kondisi yang diselidik serta sudut pinggul dan lutut.21,22,48
Kajian ini memiliki beberapa keterbatasan yang ketara. Pertama, kami hanya menilai dua dari empat kepala quadriceps. Mengingat ciri morfologi dan seni bina mereka yang berbeza,49 kesimpulan tentang hubungan kepala quadriceps yang lain dengan kekuatan sambungan lutut tidak dapat dibuat. Namun, berdasarkan volume kumpulan besar mereka, otot VL dan RF adalah penyumbang utama untuk kekuatan sambungan lutut.50 Kedua, pengukuran ultrasonografi dilakukan dalam keadaan rehat, sementara peserta berada dalam posisi terlentang. Kajian lebih terkini mencadangkan pengukuran yang diambil semasa tugas dinamik atau lebih dekat ke sudut sambungan lutut optimal mungkin lebih relevan untuk prestasi.43,44 Ketiga, kami tidak menyesuaikan tork sambungan lutut untuk pengaktifan individu otot antagonis, yang mungkin menyebabkan anggapan kekuatan yang sebenar tidak tepat.51 Keempat, penggunaan ultrasonografi dua dimensi mod B membatasi kami daripada mengambil kira kelengkungan fasikel otot tiga dimensi.25,52 Lima, desain rentas kajian ini tidak membenarkan sebarang kesimpulan kausal berkenaan korelasi yang dianalisis. Keenam, kami tidak mengawal kandungan latihan kekuatan yang dilakukan oleh para pemain dalam sesi latihan mereka sepanjang musim atau semasa cuti musim. Akhirnya, penemuan kami khusus untuk pemain bola sepak lelaki remaja di peringkat kebangsaan.
Kesimpulan
Secara keseluruhannya, kajian ini memberikan pandangan tentang hubungan antara seni bina otot quadriceps, morfologi, dan kekuatan dalam kalangan pemain bola sepak lelaki remaja peringkat kebangsaan. Hubungan yang diperhatikan adalah bergantung kepada usia, otot dan kawasan otot, serta menunjukkan bahawa ACSA otot quadriceps pada 50% panjang femur mungkin paling berkait dengan kekuatan sambungan lutut maksimum yang sukarela. Namun, kami tidak menemui sebarang hubungan relevan yang konsisten antara seni bina otot dan kekuatan, kecuali untuk kumpulan usia U16, yang harus ditafsirkan dengan berhati-hati. Pandangan ini dapat membantu jurulatih dalam merancang protokol latihan untuk pemain bola sepak lelaki remaja di peringkat kebangsaan.
Singkatan
ACSA, Luas penampang anatomi otot, RF, rectus femoris, VL, vastus lateralis, U, bawah.
Penyataan Perkongsian Data
Skrip analisis yang digunakan dalam kajian ini boleh didapati secara terbuka di Bahan Tambahan A. Data akan disediakan dalam bentuk tanpa nama atas permintaan yang munasabah.
Penghargaan
Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada pemain dan jurulatih FC Basel 1893 kerana telah mengambil bahagian dalam kajian ini.
Pembiayaan
Kerja ini tidak mendapat sokongan pembiayaan tertentu.
Pendedahan
Para penulis melaporkan tiada konflik kepentingan dalam kajian ini.
Rujukan
1. Lehance C, Binet J, Bury T, Croisier JL. Kekuatan otot, prestasi fungsi dan risiko kecederaan dalam pemain bola sepak profesional dan elit junior: kekuatan otot dalam pemain bola sepak. Scand J Med Sci Sports. 2008;19(2):243–251. doi:10.1111/j.1600-0838.2008.00780.x
2. Barrera JJ, Figueiredo A, Duarte J, Field A, Sarmento H. Penentu prestasi larian linear dalam pemain bola sepak profesional. bs. 2023;40(2):359–364. doi:10.5114/biolsport.2023.114289
3. Newman MA, Tarpenning KM, Marino FE. Hubungan antara kekuatan lutut isokinetik, prestasi larian tunggal, dan kemampuan berlari berulang dalam pemain bola sepak. 2004;18(4):867–872.
4. Young WB, Rath DA. Meningkatkan kelajuan kaki dalam tendangan bola sepak: peranan latihan kekuatan. J Strength Conditioning Res. 2011;25(2):561–566. doi:10.1519/JSC.0b013e3181bf42eb
5. Fousekis K, Tsepis E, Poulmedis P, Athanasopoulos S, Vagenas G. Faktor risiko dalaman untuk kecederaan non-kontak otot quadriceps dan hamstring dalam bola sepak: kajian prospektif 100 pemain profesional. Br. J. Sports Med. 2011;45(9):709–714. doi:10.1136/bjsm.2010.077560
6. Mandorino MJ, Figueiredo A, Gjaka M, Tessitore A. Kekerapan dan faktor risiko kecederaan dalam pemain bola sepak muda: ulasan sistematik literatur. Bahagian I: analisis epidemiologi. bs. 2023;40(1):3–25. doi:10.5114/biolsport.2023.109961
7. Jones S, Almousa S, Gibb A, et al. Kekerapan, prevalensi dan keterukan kecederaan dalam bola sepak lelaki muda peringkat tinggi: ulasan sistematik. Sports Med. 2019;49(12):1879–1899. doi:10.1007/s40279-019-01169-8
8. Tumkur Anil Kumar N, Oliver JL, Lloyd RS, Pedley JS, Radnor JM. Pengaruh pertumbuhan, kematangan dan latihan ketahanan terhadap penyesuaian otot-tendon dan neuromuskular: ulasan naratif. Sports. 2021;9(5):59. doi:10.3390/sports9050059
9. Ritsche P, Bernhard T, Roth R, et al. M. Seni bina kepala femoris biceps dan kemampuan larian dalam pemain bola sepak remaja. Int J Sports Physiol Performance. 2020:1–9. doi;10.1123/ijspp.2020-0726.
10. Radnor JM, Oliver JL, Waugh CM, Myer GD, Lloyd RS. Seni bina otot dan kematangan mempengaruhi kemampuan larian dan lonjakan dalam kanak-kanak lelaki: pendekatan pelbagai kajian. J Strength Conditioning Res. 2022;36(10):2741–2751. doi:10.1519/JSC.0000000000003941
11. Cunha GDS, Vaz MA, Herzog W, Geremia JM, Leites GT, Reischak-Oliveira Á. Kesan status kematangan ke atas tork dan seni bina otot pemain bola sepak muda. J Sports Sci. 2020;38(11–12):1286–1295. doi:10.1080/02640414.2019.1589908
12. Lieber RL, Fridén J. Kepentingan fungsional dan klinikal seni bina otot rangka. Muscle Nerve. 2000;23(11):1647–1666. doi:10.1002/1097-4598(200011)23:11 <1647::AID-MUS1>3.0.CO;2-M.
13. Gans C, Bock W. Kepentingan fungsional seni bina otot: analisis teori. Adv Anat Embryol Cell Biol. 1965;38:25.
14. Enoka RM, Duchateau J. Pengkodan kadar dan kawalan kekuatan otot. Cold Spring Harb Perspect Med. 2017;7(10):a029702. doi:10.1101/cshperspect.a029702
15. Fukunaga Y, Takai Y, Yoshimoto T, Fujita E, Yamamoto M, Kanehisa H. Kesan kematangan terhadap kualiti otot pada otot anggota bawah dalam remaja lelaki. J Physiol Anthropol. 2014;33(1):30. doi:10.1186/1880-6805-33-30
16. Radnor JM, Oliver JL, Waugh CM, Myer GD, Lloyd RS. Pengaruh seni bina otot terhadap pemulihan maksimum dalam kanak-kanak lelaki. J Strength Conditioning Res. 2021;35(12):3378–3385. doi:10.1519/JSC.0000000000004152
17. Radnor JM, Oliver JL, Waugh CM, Myer GD, Lloyd RS. Pengaruh status kematangan terhadap seni bina otot dalam kanak-kanak lelaki berumur sekolah. Pediatr Ex Sci. 2020;32(2):89–96. doi:10.1123/pes.2019-0201
18. Gillen ZM, Shoemaker ME, McKay BD, Bohannon NA, Gibson SM, Cramer JT. Kekuatan otot, saiz, dan fungsi neuromuskular sebelum dan semasa remaja. Eur J Appl Physiol. 2019;119(7):1619–1632. doi:10.1007/s00421-019-04151-4
19. Noorkoiv M, Nosaka K, Blazevich AJ. Penilaian kawasan silang otot quadriceps melalui pencitraan ultrasonografi imbasan lapangan. Eur J Appl Physiol. 2010;109(4):631–639. doi:10.1007/s00421-010-1402-1
20. Oranchuk DJ, Nelson AR, Storey AG, Cronin JB. Variabiliti seni bina quadriceps serantau dalam lelaki terlatih yang dinilai oleh ultrasonografi mod B dan imbasan lapangan. Int J Sports Physiol Performance. 2020;15(3):430–436. doi:10.1123/ijspp.2019-0050
21. Trezise J, Collier N, Blazevich AJ. Pembolehubah anatomi dan neuromuskular dengan kuat meramal tork maksimum sambungan lutut dalam lelaki yang sihat. Eur J Appl Physiol. 2016;116(6):1159–1177. doi:10.1007/s00421-016-3352-8
22. Monte A, Franchi MV. Ciri-ciri serantau otot dan hubungannya dengan pengeluaran kekuatan ekstensor lutut pada sudut sendi tertentu. Eur J Appl Physiol. 2023;123(10):2239–2248. doi:10.1007/s00421-023-05237-w
23. McKay AKA, Stellingwerff T, Smith ES, et al. Mendefinisikan latihan dan prestasi: rangka kerja pengklasifikasian peserta. Int J Sports Physiol Performance. 2022;17(2):317–331. doi:10.1123/ijspp.2021-0451
24. Earp JE, Newton RU, Cormie P, Blazevich AJ. Hipertrofi tidak seragam otot quadriceps femoris sebagai respons kepada latihan kekuatan dan kuasa. Med Sci Sports Exercise. 2015;47(11):2389–2397. doi:10.1249/MSS.0000000000000669
25. Franchi MV, Raiteri BJ, Longo S, Sinha S, Narici MV, Csapo R. Penilaian seni bina otot: kekuatan, kelemahan, dan had baru teknik pencitraan dalam vivo. Ultrasound Med Biol. 2018;44(12):2492–2504. doi:10.1016/j.ultrasmedbio.2018.07.010
26. Dirnberger J, Huber C, Hoop D, Kösters A, Müller E. Kebolehulangan penilaian isipadu dan isokinetik pelbagai sendi menggunakan sistem IsoMed 2000. Isokinetics and Ex Sci. 2013;21(3):195–202. doi:10.3233/IES-130511
27. Maffiuletti NA, Aagaard P, Blazevich AJ, Folland J, Tillin N, Duchateau J. Kadar penghasilan kuasa: pertimbangan fisiologi dan metodologi. Eur J Appl Physiol. 2016;116(6):1091–1116. doi:10.1007/s00421-016-3346-6
28. Ritsche P, Seynnes O, Cronin N. DL_Track_US: pakej python untuk menganalisis imej ultrasonografi otot. JOSS. 2023;8(85):5206. doi:10.21105/joss.05206
29. Cronin NJ, Finni T, Seynnes O. Analisis sepenuhnya automatik seni bina otot daripada imej ultrasonografi mod B dengan pembelajaran dalam. arXiv:200904790 [cs, eess]. 2020. Tersedia dari
30. Ritsche P, Wirth P, Cronin NJ, et al. DeepACSA: pemisahan automatik kawasan rentas dalam imej ultrasonografi otot anggota bawah menggunakan pembelajaran mendalam. Med Sci Sports Exercise. 2022;54(12):2188–2195. doi:10.1249/MSS.0000000000003010
31. Ritsche P, Wirth P, Franchi MV, Faude O. ACSAuto-penilaian separa automatik luas penampang vastus lateralis dan rectus femoris dalam imej ultrasonografi. Sci Rep. 2021;11(1):13042. doi:10.1038/s41598-021-92387-6
32. Fransen J, Bush S, Woodcock S, et al. Meningkatkan ramalan kematangan dari pembolehubah antropometrik menggunakan nisbah kematangan. Pediatr Ex Sci. 2018;30(2):296–307. doi:10.1123/pes.2017-0009
33. Mirwald RL, Baxter-Jones ADG, Bailey DA, Beunen GP. Penilaian kematangan dari ukuran antropometrik. Med Sci Sports Ex. 2002;34(4):689–694.
34. R Core Team. R: bahasa dan persekitaran untuk pengkomputeran statistik. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2019. Tersedia dari
35. Casement C, McSweeney L. {NormalityAssessment}: antara muka pengguna grafik untuk menguji normaliti secara visual. 2022. Tersedia dari
36. Schober P, Boer C, Schwarte LA. Koefisien Korelasi: penggunaan dan tafsiran yang tepat. Anesthesia Analg. 2018;126(5):1763–1768. doi:10.1213/ANE.0000000000002864
37. Ishøi L, Krommes K, Nielsen MF, et al. Kekuatan hamstring dan quadriceps dalam elit remaja hingga senior: kajian rentas termasuk 125 pemain. Int J Sports Physiol Performance. 2021;16(10):1538–1544. doi:10.1123/ijspp.2020-0713
38. Forbes H, Sutcliffe S, Lovell A, McNaughton L, Siegler J. Nisbah otot peha isokinetik dalam bola sepak muda: kesan umur dan dominasi. Int J Sports Med. 2009;30(08):602–606. doi:10.1055/s-0029-1202337
39. Aagaard P, Andersen JL, Dyhre-Poulsen P, et al. Mekanisme untuk peningkatan kekuatan kontraktil otot penna manusia sebagai respons kepada latihan kekuatan: perubahan dalam seni bina otot. J Physiol. 2001;534(2):613–623. doi:10.1111/j.1469-7793.2001.t01-1-00613.x
40. Aagaard P. Perubahan induksi latihan dalam fungsi neurologi. Exer Sport Sci Rev. 2003;31(2):61–67. doi:10.1097/00003677-200304000-00002
41. Aagaard P, Simonsen EB, Andersen JL, Magnusson P, Dyhre-Poulsen P. Peningkatan kadar pengeluaran kekuatan dan dorongan neurologi pada otot rangka manusia following resistance training. J Appl Physiol. 2002;93(4):1318–1326. doi:10.1152/japplphysiol.00283.2002
42. Radnor JM, Oliver JL, Waugh CM, Myer GD, Moore IS, Lloyd RS. Pengaruh pertumbuhan dan kematangan terhadap fungsi kitaran regangan-pendek dalam kanak-kanak. Sports Med. 2018;48(1):57–71. doi:10.1007/s40279-017-0785-0
43. Werkhausen A, Gløersen Ø, Nordez A, Paulsen G, Bojsen-Møller J, Seynnes OR. Menghubungkan seni bina otot dan fungsi in vivo: kekangan konseptual atau metodologi? PeerJ. 2023;
44. Werkhausen A, Gløersen Ø, Nordez A, Paulsen G, Bojsen-Møller J, Seynnes OR. Hubungan kadar pengeluaran kekuatan dengan seni bina otot dan perilaku kontraktil pada vastus lateralis manusia. Sci Rep. 2022;12(1):21816. doi:10.1038/s41598-022-26379-5
45. Yoshimura A, Kunugi S, Hirono T, et al. Hubungan kekuatan otot dengan ketebalan otot dan pola penggajian unit motor otot vastus lateralis dalam atlet muda. Int J Sports Physiol Performance. 2022;17(12):1725–1731. doi:10.1123/ijspp.2022-0094
46. Waugh CM, Korff T, Fath F, Blazevich AJ. Pengeluaran kuasa yang cepat dalam kanak-kanak dan orang dewasa: sumbangan mekanikal dan saraf. Med Sci Sports Exercise. 2013;45(4):762–771. doi:10.1249/MSS.0b013e31827a67ba
47. Morse CI, Degens H, Jones DA. Kesahan menganggarkan isipadu quadriceps dari imbasan MRI tunggal dalam lelaki muda. Eur J Appl Physiol. 2007;100(3):267–274. doi:10.1007/s00421-007-0429-4
48. Oranchuk DJ, Hopkins WG, Nelson AR, Storey AG, Cronin JB. Kesan pembolehubah anatomi quadriceps serantau terhadap penghasilan tork isometrik secara spesifik pada sudut sendi. Appl. Physiol. Nutr. Metab. 2021;46(4):368–378. doi:10.1139/apnm-2020-0565
49. Blazevich AJ, Gill ND, Zhou S. Variasi intra dan antara otot dalam seni bina quadriceps femoris manusia yang dinilai dalam vivo. J Anatomy. 2006;209(3):289–310. doi:10.1111/j.1469-7580.2006.00619.x
50. Balshaw TG, Maden-Wilkinson TM, Massey GJ, Folland JP. Hubungan antara saiz otot manusia dan kekuatan: kesan seni bina, gaya otot, dan lokasi pengukuran. Med Sci Sports Exercise. 2021;53(10):2140–2151. doi:10.1249/MSS.0000000000002691
51. Kellis E, Baltzopoulos V. Kesan momen antagonis terhadap momen sendi lutut yang terhasil semasa ujian isokinetik otot extensor lutut. Eur J Appl Physiol. 1997;76(3):253–259. doi:10.1007/s004210050244
52. Sahrmann A, Vosse L, Siebert T, Handsfield G, Röhrle O. Penentuan orientasi fasikel otot skelet berdasarkan ultrasonografi 3D. Ulasan. 2023. doi:10.21203/rs.3.rs-3223792/v1