Lihasaktiivisuudet etuperiluistelun aikana ja niiden vaikutukset luistelunopeuteen

Ensimmäinen artikkeli maalissa. Tutkimusartikkelin tie maaliin on mutkikas ja monivaiheinen prosessi. Tämä blogikirjoitus esittelee Sami Kaartisen ensimmäistä tieteellistä artikkelia, jonka Sports Biomechanics -lehti hyväksyi joulukuussa 2021 julkaistavaksi. Julkaisua lähdetiin tekemään vuonna 2019 valmistuneen pro gradun pohjalta, jonka vuoksi tutkimukselle haettiin eettisen toimikunnan puoltava lausunto jo pro gradu -vaiheessa. Artikkelin tehtiin yhteistyössä Biolääketieteen yksikön ja Sovelletun fysiikan laitoksen tutkijoiden kanssa. Ohjaajina julkaisussa toimivat professori Heikki Tikkanen, dosentti Mika Venojärvi ja TtM Kim Lesch lääketieteen laitokselta sekä dosentti Lauri Stenroth ja tutkijatohtori Paavo Vartiainen sovelletun fysiikan laitokselta.

Tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia etuperiluistelun biomekaniikkaa täysvauhtisen luistelun aikana lihasaktiivisuus- ja goniometrimittauksia hyödyntäen. Lihasaktiivisuuksia mitattiin kahdeksasta alaraajan lihaksesta (m. soleus, m. tibialis anterior, m. biceps femoris, m. vastus lateralis, m. adductor magnus, m. gluteus medius, m. rectus femoris, m. gluteus maximus) ja polvi- sekä lonkkanivelen kinematiikkaa goniometrien avulla.

Koehenkilöinä tutkimuksessa toimivat ammatikseen tai sitä vastaavalla tasolla jääkiekkoa pelaavat yli 18- vuotiaat jääkiekkoilijat. Tutkimukseen rekrytoitiin 17 jääkiekkoilijaa, mutta tutkimuksen lopulliseksi otoskooksi muodostui 12. Mittaukset suoritettiin Vuorelan Tuplajäillä, jossa koehenkilöiden tehtävänä oli luistella maksimaalisella vauhdilla 30 m matka etuperin. Kultakin koehenkilöltä kerättiin viisi onnistunutta suoritusta. Palautumisaika suoritusten välissä oli 90 s.

Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että lonkka-, polvi- ja nilkkanivelten ojennuksesta vastaavien lihasten lihasaktiivisuudet olivat korkeimmillaan luistelupotkusyklin työntövaiheen (propulsion phase) aikana, kun puolestaan nilkan dorsiflexiosta vastaavan tibialis anterior -lihaksen aktiivisuus oli suurinta palautumisvaiheen (recovery phase) aikana. Kahden nivelen toimintaan osallistuvan rectus femoriksen aktiivisuudessa voitiin huomata kaksi aktiivisuusajanjaksoa. Työntövaiheen aikana aktiivisuuden selittää polven ojennusliike, kun sitä vastoin palautumisvaiheen aikaisen aktiivisuuden voidaan olettaa johtuvan lonkan koukistuksesta.

Edellä esitellyt lihasaktiivisuudet olivat 12 koehenkilön keskimääräisiä lihasaktiivisuuksia. Tutkimuksen aikana mielenkiinto koehenkilöiden välisiin aktiivisuustasoeroihin heräsi ja päädyimme tarkastelemaan lihasaktiivisuuksia myös yksilötasolla. Havainnot tukevat suurilta osin keskiarvostettuja tuloksia, mutta täysin yhdenmukaisia aktiivisuustasot ja niiden ajoitukset eivät olleet eri yksilöiden välillä. Kuten alla olevasta kuvasta voidaan havaita mm. m. gluteus mediuksen ja m. rectus femoriksen aktiivisuuksien ajoituksissa ja tasoissa tapahtuu selvää vaihtelua, kun puolestaan m. vastus lateraliksen sekä m. gluteus maximuksen aktivaatioissa suuria eroavaisuuksia yksilöiden välillä ei havaita.

Tutkimuksen yhtenä tutkimuskysymyksenä oli selvittää lihasaktiivisuuksien ja kinematiikan vaikutusta luistelunopeuteen. Tässä tutkimuksessa havaittiin m. gluteus maximuksen (antagonistilihas lonkan koukistukselle) alhaisen lihasaktiivisuuden palautusvaiheen aikana olevan yhteydessä suurempaan luistelunopeuteen. Tämä löydös tukee tutkimuksen hypoteesia, jossa nopean lonkan koukistuksen oletettiin olevan hyödyksi nopeampaan luistelunopeuteen lyhentämällä palautumisvaiheen kestoa. Aikaisemmissa tutkimuksissa (Upjohn ym., 2008; Buckeridge ym., 2015) on havaittu polven ja lonkan kinematiikalla olevan vaikutus luistelunopeuteen, mutta tässä tutkimuksessa kyseistä yhteyttä ei havaittu.

Toimin KalPan liigajoukkueen fysiikka- ja luisteluvalmentajana sekä ammatti- että juniorijääkiekkoilijoille luisteluvalmennusta ja valmentajien koulutusta tarjoavan yrityksen Pro Prospect Oy:n omistajana. Suurin anti tämän tutkimuksen myötä itselleni on ollut opitun tiedon ja kokemuksen hyödyntäminen käytännön valmennustyössäni. Tämän artikkelin myötä oma arvostukseni tutkimuksen tekemistä kohtaan on kasvanut merkittävästi, sillä olen nyt ymmärtänyt, kuinka pitkä ja monivaiheinen prosessi tieteellisen artikkelin julkaiseminen on. Itselläni tähän prosessiin kului aikaa yli kaksi vuotta, joista viimeiset 9 kk kului itse julkaisuvaiheen esitarkastajien kommentteihin vastaamiseen ja julkaisun lopullisen sisällön sekä ulkoasun hiomiseen. Olen ylpeä tästä saavutuksesta, mutta samalla tiedostan, että matka kohti väitöskirjan valmistumista on vasta alkanut.

Haluan kiittää kaikkia ohjaajiani valtavasta tuesta, tutkimuksen koehenkilöitä mahtavasta asenteesta, Tuplajäät Oy:tä korvaamattomasta yhteistyöstä sekä työnantajiani Itä-Suomen yliopistoa (työelämätohtorijärjestelmä) ja KalPa Hockey Oy:tä kärsivällisestä ja ymmärtävästä suhtautumisesta tutkimuksen tekemistä kohtaan.

Sami Kaartinen // Liikunta- ja urheilulääketiede

Sami Kaartinen, Mika Venojärvi, Kim J Lesch, Heikki Tikkanen, Paavo Vartiainen & Lauri Stenroth (2021) Lower limb muscle activation patterns in ice-hockey skating and associations with skating speed, Sports Biomechanics, DOI: 10.1080/14763141.2021.2014551

Buckeridge, E., LeVangie, M.C., Stetter, B., Nigg, S.R., Nigg, B.M. (2015). An on-ice measurement approach to analyse the biomechanics of ice-hockey skating. PLoS One, 10.

Upjohn, T., Turcotte, R., Pearsall, D.J., Loh, J. (2008). Three-dimensional kinematics of the lower limbs during forward ice-hockey skating. Sports Biomechanics, 7, 206–221.

Istumisen vähentäminen edistää ikääntyneen terveyttä

Riittävä liikkuminen on välttämätöntä ikääntyneiden terveydelle ja hyvinvoinnille. Tutkimusten mukaan liikunta muun muassa edistää ikääntyneiden sydänterveyttä, ehkäisee tyypin 2 diabetesta ja syöpää sekä ylläpitää ikääntyneen toimintakykyä ja muistia. Ikääntyneiden tulisi suositusten mukaan liikkua 2,5 tuntia viikossa reippaasti sekä harjoittaa lihasvoimaa ja tasapainoa vähintään kaksi kertaa viikossa. Suosituksista huolimatta vain joka viides ikääntynyt täyttää liikuntasuositukset ja liikkumisen määrä vähenee iän myötä.

Onko nykyinen liikuntasuositus sitten liian rankka ikääntyneille? Voiko lääkärin määräys 2,5 tunnin reippaasta liikunnasta jopa lannistaa vähän liikkuneen ja toimintakykyrajoitteita kokevan ikääntyneen? Estääkö rankalta kuulostava suositus jopa liikunnan aloittamisen? Toisaalta ikääntynyttä liikkumaan kannustava ammattilainenkin voi jo neuvoja antaessaan tietää, että liikuntasuositusten tasolle pääseminen on haastavaa, mutta onko pelkästä puuhastelusta mitään hyötyä?

Tutkin Oulun yliopiston ja ODL Liikuntaklinikan Oulu1945-väestötutkimuksessa kiihtyvyysanturilla mitatun fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon yhteyksiä ikääntyneiden sokeriaineenvaihduntaan, sydän- ja verisuonitautien riskiin sekä kokonaiskuolleisuuteen. Tutkimukseen osallistui yli 700 vuonna 1945 syntynyttä oululaista ja heidän liikkumistansa ja paikallaanoloa mitattiin aktiivisuusmittarilla 2 viikon ajan. Tutkittavat olivat tutkimusmittausten aikaan 67–70-vuotiaita.

Tulevan väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä tutkittiin liikkujatyypin yhteyttä ikääntyneiden sokeriaineenvaihduntaan. Tutkimuksessa tunnistimme ikääntyneistä neljä erilaista liikkujatyyppiä pohjautuen kiihtyvyysanturilla mitatun reippaan liikkumisen ja paikallaanolon määrään. Sohvaperunoiksi luokitelluilla ikääntyneillä joka toisella esiintyi tyypin 2 diabetes tai esidiabetes kun taas aktiivisilla ikääntyneillä joka kolmannella oli havaittavissa sokeriaineenvaihdunnan häiriö (Kuva 1). Aktiivisten ikääntyneiden veren sokeri- ja insuliinipitoisuudet olivat matalammat koko sokerirasituskokeen ajan, mikä kertoo elimistön paremmasta insuliiniherkkyydestä ja pienemmästä diabeteksen riskistä. Vaikka selkein ero tutkimuksessa havaittiin sohvaperunoiden ja aktiivisten välillä, niin jo puuhastelijoiksi luokitelluilla ikääntyneillä oli merkkejä paremmasta sokeriaineenvaihdunnasta kuin sohvaperunoilla.

Kuva 1 Sokeriaineenvaihdunnan häiriöiden esiintyvyys liikkujatyypin mukaan

Toisessa artikkelissa havaitsimme, että vyötärönympäryksellä voi olla vaikutusta siihen, millainen liikunta parantaa tehokkaimmin ikäihmisen sokeriaineenvaihduntaa ja pienentää diabeteksen riskiä. Vyötärölihavuus on diabeteksen merkittävin riskitekijä ja tutkimuksemme mukaan vyötärölihavat ikääntyneet myös liikkuivat hoikkia ikääntyneitä vähemmän. Tutkimustulosten perusteella vyötärölihavilla suurempi kevyen aktiivisuuden määrä ja vähäisempi paikallaanolon määrä olivat yhteydessä parempaan sokeriaineenvaihduntaan ja vähäisempään insuliiniresistenssiin. Hoikkien ikääntyneiden sokeriaineenvaihduntaa sen sijaan edistää parhaiten raskaampi liikunta (Kuva 2).

Kuva 2 Askel kerrallaan hengästyminen vähenee

Väitöskirjan kolmannessa, vielä julkaisemattomassa artikkelissa tutkimme ikääntyneiden fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon yhteyttä sydän- ja verisuonisairauksien riskiin sekä kokonaiskuolleisuuteen. Alustavien tutkimustulosten mukaan kaikki liikkuminen, riippumatta fyysisen aktiivisuuden tehosta, on yhteydessä pienempään sydän- ja verisuonisairauksien riskiin. Runsas istumisen määrä sen sijaan näyttäisi olevan itsenäinen ja merkittävä riskitekijä sekä sydänsairauksille että kuolleisuudelle.

Mikä sitten olisi paras liikkumisresepti ikääntyneelle, vähän liikkuvalle ja toimintakykyrajoitteita omaavalle ikääntyneelle? Tutkimustemme perusteella yksinkertaisin neuvo ikääntyneelle voi olla kehotus vähentää istumista ja lisätä puuhastelua arkeen. Istumisen vähentäminen onnistuu lähes kaikilta ja terveydentilaltaan heikoimmille ikääntyneille sillä voi olla iso merkitys.

Miia Länsitie,

Tutkija, ODL Liikuntaklinikka, Oulun yliopisto

Toimin Oulussa ODL Liikuntaklinikalla tutkijana ja asiantuntijana. Teen väitöskirjaa Oulun yliopistoon kiihtyvyysanturilla mitatun fyysisen aktiivisuuden ja paikallaanolon yhteyksistä tyypin 2 diabetekseen, sydän- ja verisuonisairauksien riskiin ja kuolleisuuteen ikääntyneillä. Toimin asiantuntijana terveyden edistämisen hankkeissa ja pidän liikuntalääketieteeseen liittyviä koulutuksia.

Valmistuin Itä-Suomen yliopistosta terveystieteiden maisteriksi vuonna 2015 pääaineenani liikuntalääketiede. Samalla suoritin myös terveystiedon laajan aineenhallinnan pätevyyden. Liikuntalääketieteen koulutuksen jälkeen opiskelin terveydenhuollon ammatilliseksi opettajaksi vuonna 2016 ja opettajan pedagogisen pätevyyden myötä sain myös terveystiedon opettajan pätevyyden. Väitöskirjaopinnot aloitin vuonna 2018 ja tavoitteeni on väitellä tohtoriksi vuonna 2022.

Alkuperäisjulkaisut:

Länsitie Miia, Niemelä Maisa, Kangas Maarit, Venojärvi Mika, Härkönen Pirjo, Keinänen‐Kiukaanniemi Sirkka, Korpelainen Raija. Physical activity profiles and glucose metabolism – a population based cross‐sectional study in older adults. Transl Sports Med. 2021;4:439-446. https://doi.org/10.1002/tsm2.237

Länsitie M, Kangas M, Jokelainen J, Venojärvi M, Vaaramo E, Härkönen P, Keinänen-Kiukaanniemi S, Korpelainen R. Association between accelerometer-measured physical activity, glucose metabolism, and waist circumference in older adults. Diabetes Res Clin Pract. 2021 Aug;178:108937. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2021.108937

Linkki Miian esitykseen: Ikääntyneiden liikunta ja tyypin 2 diabetes

https://www.youtube.com/watch?v=RC1-a5-bwtA https://www.youtube.com/watch?v=RC1-a5-bwtA

Flywheel -harjoittelu jääkiekkoilijoiden suorituskyvyn parantamiseksi

Tässä blogikirjoituksessa käsiteltävä tutkimus oli Jari Puustisen liikunta- ja urheilulääketieteen pro gradu -tutkielma, jonka ohjaajina toimivat dosentti Mika Venojärvi Itä-Suomen yliopistosta ja Tommy Lundberg Karolinska Instituutista. Pro gradu -tutkielman sain valmiiksi keväällä 2019 ja jatkoin siitä tieteellisen artikkelin tekoa, joka julkaistiin The Journal of Strength and Conditioning Research (JSCR) lehdessä loppuvuonna 2021.

Flywheel -tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia ja verrata flywheel -harjoittelua vapailla painoilla tehtävään voimaharjoitteluun. Lisäksi tutkimuksessa tutkittiin näiden harjoittelumuotojen vaikutuksia jääkiekkoilijoiden suorituskykyyn. Tutkimuksen aineisto kerättiin vuosien 2016 ja 2017 aikana Tampereella, Tapparan kesäharjoittelukausien aikana. Pelaajien testaamisesta vastasi Marko Haverinen Varalan urheiluopistolta. Tutkimukseen osallistui 16 Tampereen Tapparan pelaajaa, jotka jaettiin kahteen eri ryhmään. Toinen ryhmä harjoitteli flywheel -laitteilla ja toinen vapailla painoilla, niin kuin muutkin joukkueen pelaajat. Muu harjoittelu oli ryhmien välillä samanlaista ja harjoittelu tapahtui molemmissa ryhmissä samoissa tiloissa. Kellään pelaajista ei ollut aiempaa kokemusta Flywheel -harjoittelusta.

Flywheel-laitteita

Flywheel -laitteet muistuttavat ulkonäöltään pitkälti painopakkalaitteita, mutta painot niissä on korvattu vauhtipyörällä. Flywheel -harjoittelun kuormituksen erottaa isotonisesta kuormituksesta se, että ns. isoinertiaalinen pyörivä vastus mahdollistaa maksimaalisen tahdonalaisen voiman tuottamisen ensimmäisestä toistosta alkaen ja näin ollen voiman vähenemisen sarjan aikana. Flywheel -harjoittelu mahdollistaa myös lähes maksimaalisen konsentrisen lihastyövaiheen koko liikeradalla sekä lyhyitä jaksoja suurempia eksentrisiä voimia kuin konsentrisessa vaiheessa ja tällöin puhutaan käsitteenä eksentrisestä ylikuormasta. Mitä enemmän kineettistä energiaa varastoituu vauhtipyörään tai vauhtipyöriin konsentrisessa työvaiheessa, sitä enemmän voimaa täytyy tuottaa eksentrisessä vaiheessa, jotta vauhtipyörän liike saadaan pysäytettyä.

Flywheel-harjoittelua

Tutkimuksessa pelaajat testattiin ennen harjoittelujakson alkua sekä 8 viikon harjoittelun jälkeen. Testeinä käytettiin samoja testejä, joita muutenkin käytettiin Tapparan pelaajille kyseisinä vuosina. Testeihin kuului suorituskyvyn osalta kevennyshypyt omalla painolla sekä lisäpainoilla sekä 200 metrin juoksutesti, jossa juostiin 20 metrin matkaa edestakaisin 10 kertaa. Sen lisäksi Flywheel -ryhmältä testattiin tehontuoton kehittymistä kahden jalan kyykyssä ja ns. luistelukyykyssä Flywheel -laitteella.

Tehontuoton testaamista

Tulosten perusteella kumpikin ryhmä kehittyi tasavertaisesti eikä ryhmien välille saatu tilastollisesti merkitseviä eroja minkään testin osalta. Ryhmien sisällä pelaajat kehittyivät hyvin ja useimpien mittausten osalta havaittiin tilastollisesti merkitsevää kehitystä lähtötilanteeseen nähden. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella voidaan yhteenvetona todeta, että flywheel -harjoittelun avulla saavutettaneen samankaltaiset hermo-lihasjärjestelmän adaptaation vasteet kuin perinteisellä voimaharjoittelulla ilman mitään aikaisempaa kokemusta tästä harjoittelumuodosta. Normaalista poikkeavan tästä tutkimuksesta teki se, että ammattilaispelaajia saatiin sitoutumaan ennalta tuntemattomaan harjoittelumuotoon pelaajien kesäharjoittelukaudella, jolloin tavoitteena on saavuttaa selvää kehitystä suorituskykyyn. Tällainen ”real-life” skenaario on yleensä erittäin vaikea saada aikaiseksi tutkimusmielessä. Tässä tapauksessa sen mahdollisti useamman tahon yhteistyö.

Flywheel -harjoittelua on tutkittu viime vuosina varsin paljon ja sen on havaittu olevan tehokas harjoittelumuoto lihaksen, voiman ja tehon kasvattamisessa varsinkin nuorilla urheilijoilla. Sen lisäksi tutkimusnäyttö puoltaa flywheel -harjoittelua suorituskyvyn parantamiseksi, mutta on käyttökelpoinen ja relevantti vaihtoehto myös vammojen ennaltaehkäisyssä, kuntoutuksessa sekä ikääntyneiden harjoittelussa ja neurologisessa kuntoutuksessa.

Toimin itse työelämässä Kuopion Pohjola sairaalassa fysioterapeuttina/naprapaattina sekä sen lisäksi Kuopion Palloseuran Veikkausliigajoukkueen ja Kuopion alueen urheiluakatemian fysioterapeuttina. Valmistuin Itä-Suomen yliopistosta keväällä 2019 Terveystieteiden maisteriksi liikuntalääketiede pääaineena.

Yhteenvetona tästä projektista voisi todeta, että tutkimusaineiston kerääminen, analysointi, Pro-gradun kirjoittaminen ja sen muokkaaminen julkaistuksi artikkeliksi voi viedä aikaa useamman vuoden niin kuin tässäkin tapauksessa kävi. Pitkäjänteinen työ kuitenkin palkitaan ja sen aikana oppii varmasti monia tärkeitä asioita ajatellen tieteellisen tutkimuksen tekoa ja julkaisemista ja miten paljon aikaa ja paneutumista se vaatii. Tässä kohtaa iso kiitos kuuluu hyvästä yhteistyöstä myös ohjaaville opettajille ja muille artikkelin kirjoittajille.

Julkaistuun artikkeliin pääset tutustumaan tästä linkistä:

Effects of Flywheel vs. Traditional Resistance Training on N… : The Journal of Strength & Conditioning Research (lww.com)

Jari Puustinen // Liikunta- ja urheilulääketiede