Una metodología de evaluación de saltos verticales sobrecargados sobre plataforma de fuerza

Resumen

Una Metodología de Evaluación de Saltos Verticales Sobrecargados sobre Plataforma de Fuerza El salto vertical es una de las habilidades motoras que se utiliza más comúnmente para entrenar y evaluar el rendimiento de los miembros inferiores en diversas poblaciones (Moir, Button, Glaister, & Stone, 2004). El salto vertical sin contramovimiento (SJ) y el salto vertical con contramovimiento (CMJ) son dos de las modalidades de salto que han recibido una mayor atención científica (Bobbert, Gerritsen, Litjens, & Van Soest, 1996). La altura de salto se considera el principal indicador de rendimiento de los saltos verticales (De Villarreal, Kellis, Kraemer, & Izquierdo, 2009). Sin embargo, existen diversos procedimientos que se utilizan indistintamente en la literatura científica para estimar la altura de salto (Linthorne, 2001; Moir, 2008). En este sentido, el primer tópico de la presente Tesis Doctoral consiste en la “identificación del procedimiento más fiable para determinar la altura de salto: velocidad de despegue vs. tiempo de vuelo”. El análisis de los datos de fuerza de reacción vertical del suelo (FRVS) registrados por una plataforma de fuerza permite obtener otras variables relevantes de rendimiento como los valores medios, máximos y tiempo hasta los valores máximos de fuerza, potencia y velocidad, la tasa de desarrollo de fuerza, el impulso, o la duración de las diferentes fases del salto (García-Ramos et al., 2016; McLellan, Lovell, & Gass, 2011). Sin embargo, uno de los principales aspectos metodológicos que se debe considerar al determinar las distintas variables de rendimiento de los saltos verticales a partir de los datos de fuerza-tiempo registrados por una plataforma de fuerza es cómo seleccionar el umbral de inicio del movimiento (McMahon, Suchomel, Lake, & Comfort, 2018). Por lo tanto, el segundo tópico de la presente Tesis Doctoral pretende examinar la “influencia del umbral utilizado para determinar el inicio del movimiento sobre las variables de rendimiento en el ejercicio de salto vertical”. Finalmente, los saltos verticales se han utilizado más recientemente para evaluar la función muscular de los miembros inferiores (Cuk et al., 2014; Feeney, Stanhope, Kaminski, Machi, & Jaric, 2016). La relación fuerza-velocidad debe modelarse para determinar las capacidades máximas para producir fuerza, velocidad y potencia (Jaric, 2015). Este procedimiento de evaluación consiste en la aplicación de múltiples cargas externas (entre 5 y 9 cargas) que permite obtener una amplia gama de datos de fuerza y velocidad. Posteriormente, los datos son tratados a partir de un modelo de regresión lineal simple para determinar los parámetros de la relación fuerza-velocidad. Sin embargo, dado que la relación fuerza-velocidad es altamente lineal, se ha propuesto que esta relación podría determinarse a través de un procedimiento más rápido que consiste en la aplicación de sólo dos cargas (método de 2 puntos). En este contexto, el último tópico de la presente Tesis Doctoral versa sobre la “optimización del procedimiento utilizado para evaluar la relación fuerza-velocidad en el ejercicio de salto vertical: método de dos puntos”. En base a los tres tópicos expuestos, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue establecer una base de conocimiento que mejore los procedimientos de evaluación de los saltos verticales realizados ante diferentes sobrecargas sobre una plataforma de fuerza. Para dar respuesta a este objetivo contamos con cinco estudios publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Reports, cuyos objetivos fueron: (1) comparar la fiabilidad (es decir, la consistencia de los resultados cuando la medición se repite) y magnitud de la altura de salto obtenida a través de los datos registrados por una plataforma de fuerza mediante dos procedimientos de análisis (velocidad de despegue y tiempo de vuelo) en el ejercicio de SJ (estudio 1) y CMJ (estudio 2) realizados con una barra libre y en un pórtico guiado (primer tópico); (2) analizar la influencia de cinco umbrales usados para determinar el inicio del movimiento durante los ejercicios de SJ (estudio 3) y CMJ (estudio 4) realizados ante diferentes sobrecargas sobre la fiabilidad y magnitud de diferentes variables cinéticas y cinemáticas reportadas por una plataforma de fuerza (segundo tópico); y (3) comparar la fiabilidad y validez concurrente de los parámetros de la relación fuerza-velocidad obtenidos por el método de dos puntos variando la distancia entre los puntos experimentales con respecto al método de múltiples puntos en los ejercicios de SJ y CMJ (estudio 5; tercer tópico). Los resultados de la presente Tesis Doctoral ponen de manifiesto que: (1) el uso de un pórtico guiado junto con el procedimiento basado en el tiempo de vuelo proporciona la medición más fiable de la altura de salto, mientras que la opción menos fiable es usar el procedimiento basado en la velocidad de despegue realizando el salto en un pórtico guiado (estudios 1 y 2); (2) el umbral utilizado para detectar el inicio del movimiento de salto influye tanto en la fiabilidad como en la magnitud de las variables de rendimiento de los saltos verticales, siendo recomendable utilizar el umbral que considera la desviación estándar (DS) de la fase de pesaje (es decir, el salto se inicia 30 ms antes del instante en el que la FRVS es mayor [SJ] o menor [CMJ] que el peso del sistema [PS]  5 DS) debido a que proporciona una fiabilidad comparable a los umbrales conservadores y considera más señal del registro de fuerza en los análisis (estudios 3 y 4); y (3) el método de dos puntos basado en las cargas más distantes es un procedimiento fiable y válido en comparación con el método de múltiples puntos por lo que puede ser considerado como una alternativa más rápida y menos propensa a la fatiga para evaluar la función muscular de la parte inferior del cuerpo durante los ejercicios de salto vertical. Assessment Methodology of Loaded Vertical Jumps on a Force Platform Vertical jumping is one of the most commonly used motor skills to train and evaluate lower-body performance in various populations (Moir, Button, Glaister, & Stone, 2004). The squat jump (SJ) and countermovement jump (CMJ) are the two of the jump modalities that have received the most scientific attention (Bobbert, Gerritsen, Litjens, & Van Soest, 1996). Jump height is considered the main indicator of vertical jump performance (De Villarreal, Kellis, Kraemer, & Izquierdo, 2009). However, there are several procedures that are used interchangeably in the scientific literature to estimate jump height (Linthorne, 2001; Moir, 2008). In this sense, the first topic of this Doctoral Thesis is the “identification of the most reliable procedure to determine the jump height: take-off velocity vs. flight time”. The analysis of the vertical ground reaction force (VGRF) data recorded by a force platform allows obtaining other relevant performance variables such as mean, peak and time to peak values of force, power and velocity, rate of force development, impulse, or duration of the different phases of the jump (García-Ramos et al., 2016; McLellan, Lovell, & Gass, 2011). However, one of the main methodological aspects that should be considered when determining the different performance variables of the vertical jumps from the force-time data recorded by a force platform is how to select the jump starting threshold (McMahon, Suchomel, Lake, & Comfort, 2018). Therefore, the second topic of this Doctoral Thesis aims to examine the “influence of the threshold used to determine the start of the movement on the performance variables during the vertical jump exercise”. Finally, vertical jumps have been used more recently to assess the lower-body muscle function (Cuk et al., 2014; Feeney, Stanhope, Kaminski, Machi, & Jaric, 2016). The force-velocity relationship must be modelled to determine the maximum capacities to produce force, velocity, and power (Jaric, 2015). This testing procedure consists in the application of multiple external loads (between 5 and 9 loads) that allows obtaining a wide range of force and velocity data. Subsequently, the data are modelled through a simple linear regression model to determine the force-velocity relationship parameters. In this context, the last topic of this Doctoral Thesis deals with the “optimization of the procedure used to evaluate the force-velocity relationship in the vertical jump exercise: two-point method”. Based on the three topics presented, the main objective of this Doctoral Thesis was to establish a body of knowledge that improves the procedures for evaluating vertical jumps performed against different overloads on a force platform. To respond to this objective, we have five studies published in journals indexed in the Journal Citation Reports, whose objectives were: (1) to compare the reliability and magnitude of the jump height obtained from two standard procedures (take-off velocity and flight time) of analysing force platform data in the SJ (study 1) and CMJ (study 2) exercises performed with a free-weight bar or with a Smith machine (first topic); (2) to analyse the influence of five thresholds used to determine the onset of movement during the SJ (study 3) and CMJ (study 4) exercises on the reliability and magnitude of different kinetic and kinematic variables reported by a force platform against a range of external loads (second topic); and (3) to compare the reliability and concurrent validity of the force-velocity relationship parameters obtained from the two-point method by varying the distance between the experimental points with respect to the multi-point method in the SJ and CMJ exercises (study 5; third topic). The results of this Doctoral Thesis show that: (1) the use of a Smith machine together with the flight time procedure provides the most reliable measurement of jump height, while the least reliable option is to use the take-off velocity procedure by performing the jump with a Smith machine (studies 1 and 2); (2) the threshold used to detect the start of the jump movement influences both the reliability and the magnitude of the vertical jump performance variables, being recommended to use the threshold that considers the standard deviation (SD) of the weighing phase (i.e., the jump starts 30 ms before the instant in which the VGRF is greater [SJ] or less [CMJ] than the system weight [SW]  5 SD) because it provides reliability comparable to conservative thresholds and consider more force signal for the analysis (studies 3 and 4); and (3) the two-point method based on the most distant loads is a reliable and valid procedure as compared to the multiple-point method so it can be considered as a quick and less prone to fatigue alternative for testing the lower-body muscle function during the vertical jump exercises. BIBLIOGRAFÍA. Bobbert, M. F., Gerritsen, K. G., Litjens, M. C., & Van Soest, A. J. (1996). Why is countermovement jump height greater than squat jump height? Medicine and Science in Sports and Exercise, 28(11), 1402–1412. Cuk, I., Markovic, M., Nedeljkovic, A., Ugarkovic, D., Kukolj, M., & Jaric, S. (2014). Force-velocity relationship of leg extensors obtained from loaded and unloaded vertical jumps. European Journal of Applied Physiology, 114(8), 1703–1714. De Villarreal, E. S.-S., Kellis, E., Kraemer, W. J., & Izquierdo, M. (2009). Determining variables of plyometric training for improving vertical jump height performance: a meta-analysis. Journal of Strength and Conditioning Research, 23(2), 495–506. Feeney, D., Stanhope, S. J., Kaminski, T. W., Machi, A., & Jaric, S. (2016). Loaded vertical jumping: force-velocity relationship, work, and power. Journal of Applied Biomechanics, 32(2), 120–127. García-Ramos, A., Stirn, I., Strojnik, V., Padial, P., De la Fuente, B., Argüelles-Cienfuegos, J., & Feriche, B. (2016). Comparison of the force-, velocity-, and power-time curves recorded with a force plate and a linear velocity transducer. Sports Biomechanics, 15(3), 329–341. Jaric, S. (2015). Force-velocity relationship of muscles performing multi-joint maximum performance tasks. International Journal of Sports Medicine, 36(9), 699–704. Linthorne, N. P. (2001). Analysis of standing vertical jumps using a force platform. American Journal of Physics, 69(11), 1198-1204. McLellan, C. P., Lovell, D. I., & Gass, G. C. (2011). The role of rate of force development on vertical jump performance. Journal of Strength and Conditioning Research, 25(2), 379–385. McMahon, J. J., Suchomel, T. J., Lake, J. P., & Comfort, P. (2018). Understanding the key phases of the countermovement jump force-time curve. Strength and Conditioning Journal, 40(4), 96-106. Moir, G., Button, C., Glaister, M., & Stone, M. H. (2004). Influence of familiarization on the reliability of vertical jump and acceleration sprinting performance in physically active men. Journal of Strength and Conditioning Research, 18(2), 276-280. Moir, G. L. (2008). Three different methods of calculating vertical jump height from force platform data in men and women. Measurement in Physical Education and Exercise Science, 12(4), 207–218.