İzokinetik Kuvvet Antrenmanının Farklı Açısal Hızlardaki Kas Kuvveti Üzerine Etkisinin İncelenmesi: Pilot Çalışma

Öz

Amaç: Çalışma, sağlıklı sedanter bireylerde farklı açısal hızlarda yapılan izokinetik kuvvet antrenmanının sadece antrenmanın yapıldığı açısal hızlarda mı, yoksa test edilen diğer açısal hızlarda da mı etkili olup olmadığını belirlemek amaçlıdır.
Gereç ve Yöntemler: Çalışma, ortalama yaşları 27.1 ± 3.5 yıl olan dokuz sağlıklı bireyin (üç erkek ve altı kadın) toplam 18 alt ekstremitesinde izokinetik kuvvet antrenmanı ve ölçümleri ile gerçekleştirildi. Haftada iki gün toplam altı hafta izokinetik antrenmana tabi tutulan bireyler çalışma öncesi ve sonrası değerlendirildi. Değerlendirme protokolü 60°/s açısal hızda bir set beş tekrar, 120°/s ve 180°/s açısal hızlarda birer set onar tekrar, 240°/s ve 300°/s açısal hızlarda birer set onbeşer tekrar olacak şekilde yapıldı. İzokinetik antrenman protokolü ise 60°/s açısal hızda üç set 10 tekrar ve 180°/s açısal hızda üç set 15 tekrar konsantrik-konsantrik modda olacak şekilde uygulandı.
Bulgular: Eğitim öncesi ve eğitim sonrası kıyaslandığında, ortalama zirve kuvvet değerlerinin 60°/s, 120°/s ve 180°/s açısal hızlarda anlamlı ölçüde arttığı (p<0.05), ancak 240°/s ve 300°/s açısal hızlarda anlamlı bir artış göstermediği belirlendi (p>0.05).
Sonuç: Çalışma ile izokinetik kuvvet antrenmanında kullanılan açısal hızın önemli olduğu ve yüksek açısal hızlarda yapılan izokinetik eğitimin düşük açısal hızlarda da kuvvet artışı sağlayabileceği, ancak antrenmanın üstündeki açısal hızlarda kuvvet artışı sağlayamayacağı sonucu ortaya kondu. Bu nedenle, bir izokinetik kuvvetlendirme protokolü hazırlanırken, bireylerin ihtiyacı olan açısal hızların göz önünde bulundurulması gerektiği, birey sporcu ise yaptığı branşın gerektirdiği açısal hızdaki kuvvetin dikkate alınması gerektiği düşünülmektedir.

Giriş

Kasların kuvvetini geliştirmede izometrik, izotonik ve izokinetik egzersizler kullanıl-maktadır. İzokinetik egzersizler ile farklı açısal hızlar kullanılarak fonksiyonel performansta kas kuvvetinde daha belirgin artışlar elde edilebilir (1,2).

Tüm eklem hareket açıklığı boyunca sabit hızda ve maksimal gerimin oluşturulduğu izokinetik egzersizler kas kuvvetini en iyi arttıran egzersizler olarak kabul edilmektedir (3,4). Hareket açıklığının her noktasında kasa dinamik bir yüklenme sağlayan izokinetik egzersizler ilk olarak James Perrine tarafından 1960’lı yılların sonuna doğru geliştirilmiştir (5-10).

İzokinetik aktivite, en az 6-8 haftalık bir antrenman sonrasında kas hipertrofisi sağlar. Cote ve ark. izokinetik antrenman protokolünün iskelet kasının ortalama zirve kuvvet değerini arttırdığını açıklamışlardır (11). İzokinetik antrenmanın; kas kuvveti, kas gücü, enzim aktiviteleri ve lif kompozisyonuna birçok fayda sağladığı gösterilmiştir (12).

Sağlıklı kişiler üzerinde farklı açısal hız (60°/s, 120°/s ve 180°/s) ve farklı kuvvet antrenmanlarının (izole konsantrik ve izole eksantrik antrenman), quadriceps femoris kuvveti üzerindeki etkisini inceleyen bir çalışmada, eksantrik antrenman grubunda eksantrik kas kuvvetinin, konsantrik antrenman grubunda ise konsantrik kas kuvvetinin arttığı belirtilmiştir (13). Ayrıca sağlıklı ve hasta gruplar üzerinde yapılan birçok çalışmada izokinetik kuvvet antrenmanında kasılma tipine özel kuvvet artışı gerçekleştiği, yani konsantrik kuvvetlendir-me antrenmanında daha çok konsantrik kuvvet artışı, eksantrik kuvvetlendirme antrenmanında ise daha çok eksantrik kas kuvvet artışı olduğu belirtilmiştir (13,14).

Buna benzer olarak literatürde değişik açısal hızlarda yapılan izokinetik kuvvetlendirme antrenmanlarının kas kuvveti üzerine etkisini inceleyen çalışmalar vardır (12,15-22). Ancak bu çalışmalarda antrenman yapılan açısal hızlar test protokolünde de kullanılmıştır. Bu durum kas kuvvetinin antrene edildiği açısal hızlarda arttığı bilgisini vermekle birlikte, kasın diğer açısal hızlardaki kuvveti hakkında yeterli bilgi vermemektedir. Bu nedenle bu çalışma, sedanter bireylerde belirli açısal hızlarda yapılan izokinetik antrenmanın sadece antrenmanın yapıldığı açısal hızlarda mı, yoksa eğitim verilmeyen farklı açısal hızlarda da mı etkili olup olmadığını belirlemeyi amaçlamaktadır.

Gereç ve Yöntemler

Çalışma, başlangıçta 10 sağlıklı birey ile başlatıldı; ancak bir bireyin seanslara düzgün gelmemesi nedeniyle çalışmadan çıkarılması sonucu; dokuz sağlıklı bireyde (üç erkek ve altı kadın), toplam 18 alt ekstremitenin izokinetik kuvvet ölçümü ve eğitimi ile gerçekleştirildi.

Çalışmanın dışlanma kriterleri; daha önce dizinden operasyon geçirmiş olmak, dizinde ortopedik problemi olmak, düzenli egzersiz yapmamaktır. Çalışmaya katılmadan önce katılımcıların hepsi çalışmanın amacı, içeriği ve yararları konusunda bilgilendirildi.

Bireylerden değerlendirme ve eğitim programına başlama öncesinde ısınma amaçlı 10-15 dakika koşmaları istendi.

Çalışmada bireylerin kas kuvvet ölçümü ve kas kuvvet eğitimi ISOMED 2000® (D & R Ferstl GmbH, Hemau, Germany) izokinetik cihazı ile yapıldı. Çalışma alt ekstremitede diz eklemi fleksör ve ekstansör kas grupları üzerinde gerçekleştirildi. Test başlamadan önce cihazın veri tabanında bir kayıt açılarak, bireylerin antropometrik verileri ve yaşları girildi. Cihazın sırt açısı ayarlandıktan sonra pivot noktası lateral femoral kondil olacak şekilde dinamo-metrenin şaftı ayarlandı. Dinamometrenin tibia üzerinde destek pedi sabitlendi. Kemerle gövde, pelvis ve kalça eklemi stabilize edildi. Belirlenen bölgelere vidalar takılarak, mekanik olarak ROM sabitlendi. Katılımcılar cihaza bağlandıktan sonra pasif olarak diz fleksiyon-ekstansiyonu yaptırılıp rahatsız eden herhangi bir yerin olup olmadığı kontrol edildi.

Değerlendirme protokolünde kullanılacak olan diz fleksiyon-ekstansiyon konsantrik-konsantrik hareketleri 60°/s açısal hızda bir set beş tekrar, 120°/s ve 180°/s açısal hızlarda birer set onar tekrar, 240°/s ve 300°/s açısal hızlarda birer set onbeşer tekrar olacak şekilde belirlendi.

Antrenman protokolünde ise bireyler haftada iki gün toplam altı hafta 60°/s açısal hızda üç set 10 tekrar ve 180°/s açısal hızda üç set 15 tekrar konsantrik-konsantrik modda olacak şekilde bilateral alt ekstremite diz eklemi fleksiyon-ekstansiyon kuvvetlendirme antrenmanı yaptı.

İstatistiksel analiz: Elde edilen veriler "SPSS (Statistical Package for Social Sciences Inc. Chicago, IL, USA) for Windows Release 15.0" istatistiksel paket programı ile analiz edildi. Çalışmanın istatistiklerinde ölçümle belirlenen değişkenler, ortalama ± standart sapma (X±SD) olarak ifade edildi. Verilerin normal dağılıma uyup uymadığı Kolmogorov-Smirnov testi ile incelenip, normal dağılıma uymadığı belirlenen eğitim öncesi ve sonrası zirve kuvvet değerleri “Wilcoxon Signed Ranks Test” ile karşılaştırıldı. Anlamlılık derecesi olarak p<0.05 alındı.

Bulgular

Çalışmaya dahil edilen üç erkek ve altı kadın toplam dokuz bireyin ortalama yaşları 27.1 ± 3.5 yıl olup, diğer fiziksel özellikleri Tablo 1’de verilmektedir.

Tablo 1. Bireylerin fiziksel bilgileri

Tablo 2. Bireylerin izokinetik antrenman öncesi ve sonrası zirve kuvvet değerleri

Tartışma

İzokinetik egzersiz ile fonksiyonel performansta ve kas kuvvetinde belirgin artış elde edilebilir (23). İzokinetik egzersizler sonucunda kas kuvvetindeki gelişmenin sebebi, motor nöron havuzunda daha iyi aktivasyon sağlanması ve iskelet kaslarının yorgunluğunun azalmasıdır (24). Aynı zamanda zirve kuvvetteki artışın hipertrofi veya harekete katılan diğer kaslardaki değişiklikler ile ilişkili olduğu ileri sürülmüştür (25).

İzokinetik konsantrik antrenmanın, program boyunca kas kuvvetindeki artışı sağlayan nöral faktörler için uygun uyarı olduğu düşünülür (26-27). Çalışmada düzenli egzersiz yapmayan sedanter sağlıklı bireylerde kas kuvveti artışının sadece izokinetik antrenmandan kaynaklandığı gösterilmekte olup; egzersiz yaptırılan açısal hızlardaki zirve kuvvet değerlerinde anlamlı artış bulunması normal fizyolojik cevaba örnek olarak verilebilir.

İzokinetik testte düşük açısal hızlarda tip 1, tip 2a ve tip 2b olmak üzere her üç tip kas lifi de harekete katılır. Açısal hız arttırıldıkça önce tip 1 kas lifi, daha sonra tip 2a kas lifleri pasif hale geçer. Tip 2b kas lifleri ise en yüksek açısal hızlarda bile uyarılabilir (28-31). Böylece 60°/s açısal hızda her üç tip kas lifi harekete ve oluşturulan zirve kuvvete katkıda bulunurken, 180°/s hızda zirve kuvvet büyük ölçüde tip 2b lifler tarafından oluşturulur. Her üç tip kas lifi de total işin oluşturulmasına katkıda bulunurlar, ancak yorgunluğa en dirençli olan tip 1 kas liflerinin etkisi daha ön plandadır. Bu çalışmaya benzer olarak Prevost ve ark., zirve kuvvet ölçümlerinde açısal hıza özel artışı aydınlatmak için yaptıkları çalışmada, tip 2 kas hipertrofisine bağlı olarak yüksek açısal hızlarda yapılan izokinetik eğitimin düşük açısal hızlarda kuvvet artışı sağlayacağı sonucuna ulaşmışlardır (17). Benzer olarak bu çalışmada 60°/s ve 180°/s açısal hızlarda konsantrik/ konsantrik modda eğitim programına tabi tutulan olgular; 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s ve 300°/s açısal hızlarda değerlendirildi.

Sonuçlar değerlendirildiğinde antrenman yaptırılan açısal hızlarda kas kuvvetinde bir artış olduğu belirlenirken, antrenman yaptırılmayan 120°/s açısal hızda da kas kuvvetinde bir artış olduğu belirlendi. 120°/s açısal hızda diz fleksiyon ve ekstansiyon zirve kuvvet değerindeki artış Prevost ve ark.’ın yüksek açısal hızlarda yapılan izokinetik eğitimin düşük açısal hızlarda kuvvet artışı sağlayacağı sonucuyla paraleldir (17). Çalışmada ayrıca antrenman programı uygulanmayıp sadece test yapılan 240°/s ve 300°/s açısal hızlarda kas kuvvetinde artış olmadığı belirlendi. Bu durum yapılan izokinetik antrenmanda açısal hızın önemli olduğunu ve yüksek açısal hızlarda yapılan izokinetik antrenmanın düşük açısal hızlarda kuvvet artışı sağlayacağı, ancak antrenmandakinin üstündeki açısal hızlarda kuvvet artışı sağlamayacağı sonucunu ortaya koymuş oldu.

Çalışmanın limitasyonları kişi sayısının az olmasıdır. Tek açısal hızda antrene edilen, daha fazla açısal hızlardaki kas kuvvet artışının test edildiği ve sporcu popülasyonlarında yapılacak çalışmalara ihtiyaç vardır.

Sonuç

Çalışmanın sonunda 60°/s ve 180°/s açısal hızlardaki diz fleksiyon ve ekstansiyon zirve kuvvet değerlerindeki anlamlı artışın sebebinin bu açısal hızlarda yapılan izokinetik antrenmandan kaynaklandığı, buna ek olarak 120°/s açısal hızda belirlenen artışın ise antrenmanın yapıldığı açısal hızların, 120°/s açısal hızda aktive olan kas lifi tiplerine de etki etmiş olabileceği düşünülmektedir. Bu durum yapılan izokinetik antrenmanda açısal hızın önemli olduğunu ve yüksek açısal hızlarda yapılan izokinetik antrenmanın düşük açısal hızlarda kuvvet artışı sağlayacağını, ancak antrenmanın üstündeki açısal hızlarda kuvvet artışı sağlanamayacağı sonucunu ortaya koymuştur. Çalışma sonucunda izokinetik kuvvetlendirme protokolü hazırlanırken, bireylerin kullanacakları açısal hızların göz önünde bulundurulması gerektiği, birey sporcu ise yaptığı branşın gerektirdiği açısal hızdaki kuvvetin dikkate alınması gerektiği kanaati oluştu.

Cite this article as: Kocahan T, Kaya E, Akinoglu B, et al. The effects of isokinetic strength training on strength at different angular velocities: a pilot study. Turk J Sports Med. 2017;52:77-83.

Kaynaklar

1. Kalyon TA. Sportif Rehabilitasyon. In: Oğuz H, Dursun E, Dursun N, editors. Tıbbi Rehabilitasyon. İstanbul: Nobel Tıp Kitapevleri; 2004. p. 933-50.
2. Bilgiç A, Kamiloğlu R, Tuncer S. Diz osteoartritinde izokinetik egzersiz programının etkinliği. FTR Bil Der. 2007;3:70-5.
3. Davies GJ. A Compendium of Isokinetics in Clinical Usage and Rehabilitation
Techniques. 4th ed. Onalaska, WI: S & S Publishers; 1992.
4. Akgün N. Egzersiz ve Spor Fizyolojisi. 5. Baskı. İzmir: Ege Üniversitesi Basımevi; 1994.
5. Bosco C. Methods of functional testing during rehabilitation exercises. In: Puddu G, Giombini A, Selvanetti A, editors. Rehabilitation of Sport Injuries. Current Concepts. New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2001. p. 11-22.
6. Brown LE, Weir JP. ASEP procedures recommendation I: Accurate assessment of muscular strength and power. J Exerc Physiol Online. 2001;4(3):1-21.
7. Andersen LL, Andersen JL, Magnusson SP, et al. Changes in the human muscle force-velocity relationship in response to resistance training and subsequent detraining. J Appl Physiol (1985). 2005;99:87-94.
8. MacIntosh BR, Gardiner PF, McComas AJ. Skeletal Muscle: Form and Function. 2nd ed. USA: Human Kinetics; 2006.
9. McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Essentials of Exercise Physiology. 4th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2011.
10. Kenney WL, Wilmore JH, Costill DL. Physiology of Sport and Exercise. 5th ed. USA: Human Kinetics; 2008.
11. Côté C, Simoneau JA, Lagassé P, et al. Isokinetic strength training protocols: do they induce skeletal muscle fiber hypertrophy? Arch Phys Med Rehabil. 1988;69:281-5.
12. Brown L, Whitehurst M. The effect of short-term isokinetic training on force and rate of velocity development. J
Strength Cond Res. 2003;17:88-94.
13. Duncan PW, Chandler JM, Cavanaugh DK, et al. Mode and speed specificity of eccentric and concentric exercise training. J Orthop Sports Phys Ther. 1989;11:70-5.
14. Petersen SR, Bell GJ, Bagnall KM, et al. The effects of concentric resistance training on eccentric peak torque and muscle cross-sectional area. J Orthop Sports Phys Ther. 1991;13:132-7.
15. Morriss CJ, Tolfrey K, Coppack RJ. Effects of short-term isokinetic training on standing long-jump performance in 
untrained men. J Strength Cond Res. 2001;15:498-502.
16. Evetovich TK, Housh TJ, Housh DJ, et al. The effect of concentric isokinetic strength
training of the quadriceps femoris on electromyography and muscle strength in the trained and untrained limb. J Strength Cond Res. 2001;15:439-45.
17. Prevost MC, Nelson AG, Maraj BKV. The effect of two days of velocity-specific isokinetic training on torque production. J Strength Cond Res. 1999;13:35-9.
18. Abernethy PJ. Influence of acute endurance activity on isokinetic strength. J Strength Cond Res. 1993;7:141-6.
19. Chan KM, Maffulli N, Korkia P, et al. Principles and Practice of Isokinetics in Sports Medicine and Rehabilitation. Hong Kong: Williams & Wilkins; 1996. p. 107-86.
20. Coburn JW, Housh TJ, Malek MH, et al. Neuromuscular responses to three days of velocity-specific isokinetic training. J Strength and Cond Res. 2006;20:892-8.
21. Beck TW, Housh TJ, Johnson GO, et al. Effects of two days of isokinetic training on strength and electro-myographic amplitude in the agonist and antogonist muscles. J Strength Cond Res. 2007;21:757-62.
22. Remaud A, Cornu C, Guével A. Neuromuscular adaptations to 8-week strength training: isotonic versus isokinetic mode. Eur J Appl Physiol. 2010; 108:59-69.
23. Jee YS. Usefulness of measuring isokinetic torque and balance ability for exercise rehabilitation. J Exerc Rehabil. 2015;11:65-6.
24. Eid MA, Aly SM, Huneif MA, et al. Effect of isokinetic training on muscle strength and postural balance in children with Down’s syndrome. Int J Rehabil Res. 2017;40:127-33.
25. Evetovich TK, Housh TJ, Johnson GO, et al. The effects of concentric isokinetic strength training of the quadriceps femoris on mechanomyography and muscle strength. Isokinet Exerc Sci. 1998;7:123-8.
26. Ozmun JC, Mikesky AE, Surburg PR. Neuromuscular adaptations following prepubescent strength training. Med Sci Sports Exerc. 1994;26:510-4.
27. Sale DG. Neural adaptation to resistance training. Med Sci Sports Exerc. 1988;20(5 Suppl):S135-45.
28. Clamann HP, Broecker KT. Relation between force and fatigability of red end pale skeletal muscles in man. Am J Phys Med. 1979;58:70-85.
29. Dikmenoğlu N. İskelet kası fizyolojisi. In: Beyazova M, Kutsal YG, editors. Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon. Ankara: Güneş Kitabevleri; 2000. p. 138.
30. Brown LE, Whitehurst M. Isokinetics in Human Performance. USA: Human Kinetics; 2000.
31. Impellizzeri FM, Bizzini M, Rampinini E, et al. Reliability of isokinetic strength imbalance ratios measured using the Cybex NORM dynamometer. Clin Physiol Funct Imaging. 2008;28:113-9.