Comparisons of hamstring muscle activations during nordic hamstring exercise and Single-leg Roman Chair Hold exercise: A randomised electromyography and thermography study

SENA ADANIR

Comparisons of hamstring muscle activations during nordic hamstring exercise and Single-leg Roman Chair Hold exercise: A randomised electromyography and thermography study

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sağlık Bilimleri Üniversitesi, GÜLHANE SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FİZYOTERAPİ VE REHABİLİTASYON ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SENA ADANIR

Danışman: Necmiye ÜN YILDIRIM

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Giriş: Hamstring kas gerilme yaralanmaları (HSI), kas-iskelet sistemi yaralanmaları içerisinde en sık karşılaşılan ve spora bağlı morbiditenin en önemli nedenlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Özellikle futbol, rugby, atletizm, Amerikan futbolu ve Avustralya futbolu gibi yüksek hız, ani yön değiştirme ve patlayıcı güç gerektiren branşlarda HSI'nin görülme sıklığı oldukça yüksektir. Literatürde, profesyonel futbolcularda meydana gelen tüm yaralanmaların yaklaşık üçte birini hamstring yaralanmalarının oluşturduğu bildirilmiş, ayrıca bu yaralanmaların tekrarlama oranlarının da %30'lara varabildiği belirtilmiştir. Bu durum, sporcuların yalnızca kısa süreli performans kayıplarına değil, aynı zamanda uzun vadede tekrarlayan sakatlıklarla birlikte kariyerin erken sonlanmasına kadar uzanan ciddi sorunlara yol açabilmektedir. Hamstring kas grubu, uyluğun arka kısmında yer alan biceps femoris (BF), semitendinosus (ST) ve semimembranosus (SM) kaslarından oluşmaktadır. Bu kaslar diz fleksiyonu ve kalça ekstansiyonu gibi fonksiyonlarda görev almakta olup, sprintin farklı fazlarında farklı yüklenmelere maruz kalmaktadır. Özellikle biceps femoris long head kası, sprintin geç salınım fazında hem yüksek eksantrik kuvvet hem de artmış mekanik gerilime maruz kalmakta ve bu nedenle yaralanmaya en yatkın kas olarak öne çıkmaktadır. Yapılan çalışmalar, biceps femoris kasının diğer hamstring kaslarına kıyasla daha kısa fasikül uzunluğuna, daha yüksek pasif sertliğe ve farklı mimari özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Bu özellikler, kasın hem yaralanma riskini hem de rekürrens ihtimalini artırmaktadır. HSI'nin yüksek görülme sıklığı ve tekrarlama oranları, araştırmacıları bu yaralanmaları önlemeye yönelik egzersiz protokolleri geliştirmeye yöneltmiştir. Bu kapsamda en çok kullanılan yöntemlerden biri Nordic Hamstring Exercise (NHE) olmuştur. Eksantrik kasılmayı temel alan NHE, kas kuvvetini artırması, fasikül uzunluğunu uzatması ve yaralanma riskini azaltıcı etkileri nedeniyle önleyici programlarda uzun yıllardır yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, son yıllarda isometrik egzersizlerin hamstring yaralanmalarının önlenmesinde daha etkili olabileceği tartışılmaya başlanmıştır. Özellikle kalça-dominant isometrik egzersizlerin, biceps femoris kasını daha yoğun şekilde aktive edebileceği düşünülmektedir. Bu noktada öne çıkan egzersizlerden biri de Single-leg Roman Chair Hold (RCH) egzersizidir. RCH, yüksek yoğunluklu isometrik kasılma özelliği sayesinde biceps femoris kasına daha doğrudan yük bindirdiği öne sürülen bir egzersizdir. Ancak bu egzersizin NHE ile karşılaştırıldığında kas aktivasyonuna etkilerini ortaya koyan çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Literatürde her iki egzersizin etkinliğini karşılaştırmalı olarak inceleyen çalışmalar genellikle yalnızca elektromiyografi (EMG) yöntemiyle kas aktivasyonunu değerlendirmiştir. Ancak EMG tek başına kas aktivasyonu hakkında bilgi verirken, kasın metabolik yanıtlarını veya dolaşım üzerindeki etkilerini ortaya koymakta sınırlı kalmaktadır. Bu noktada infrared termografi (IRT), egzersiz sonrasında kas yüzey sıcaklığındaki değişimleri ölçerek kasın metabolik yanıtını dolaylı şekilde değerlendiren ve EMG'ye tamamlayıcı bir yöntem olarak kullanılan bir ölçüm aracıdır. Dolayısıyla bu çalışmada hem EMG hem de termografi yöntemleri kullanılarak NHE ve RCH egzersizleri sırasında biceps femoris ve semitendinosus kaslarının aktivasyon düzeylerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Böylece yalnızca kasların elektriksel aktivitesi değil, aynı zamanda egzersiz sonrasındaki fizyolojik tepkileri de değerlendirilmiş, hangi egzersizin hamstring yaralanmalarının önlenmesinde daha etkili olabileceğine dair daha kapsamlı veriler elde edilmiştir. Metodoloji: Bu çalışma, Nordic Hamstring Exercise (NHE) ve Single-leg Roman Chair Hold (RCH) egzersizleri sırasında biceps femoris (BF) ve semitendinosus (ST) kaslarının aktivasyon düzeylerini karşılaştırmak amacıyla planlanmış ve iki farklı araştırma tasarımı birlikte kullanılmıştır. Termografi ölçümleri için paralel gruplu randomize boylamsal çalışma tasarımı, elektromiyografi (EMG) ölçümleri için ise yarı deneysel, randomize, paralel gruplu kesitsel tasarım benimsenmiştir. Bu yöntem hem kasların anlık elektriksel aktivasyonunu hem de egzersiz sonrası ortaya çıkan fizyolojik yanıtlarını değerlendirmeye olanak sağlamıştır. Çalışmaya dahil edilme kriterleri ayrıntılı şekilde belirlenmiştir. Katılımcılar 18 ile 35 yaş aralığında, düzenli olarak fiziksel aktivite yapan ancak profesyonel düzeyde sporcu olmayan sağlıklı bireylerden seçilmiştir. Son altı ay içerisinde alt ekstremite yaralanması geçirmiş olanlar, nörolojik veya kardiyovasküler hastalığı bulunanlar ve egzersiz sırasında herhangi bir kontrendikasyonu olan bireyler çalışma dışında bırakılmıştır. Tüm katılımcılardan bilgilendirilmiş onam alınmış ve çalışma etik kurul tarafından onaylanmıştır. Toplamda yirmi dört gönüllü birey çalışmaya katılmıştır. Katılımcılar rastgele yöntemle iki gruba ayrılmıştır. İlk grup Nordic Hamstring Exercise (NHE) egzersizini uygulamış, ikinci grup ise Single-leg Roman Chair Hold (RCH) egzersizini gerçekleştirmiştir. Gruplar arasında yaş, cinsiyet, boy ve kilo açısından istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır, bu da egzersizlerin karşılaştırılabilirliğini güçlendirmiştir. Egzersiz protokolleri standartlaştırılmıştır. NHE grubunda katılımcılar partner desteğiyle diz fleksiyonu pozisyonunda öne doğru kontrollü şekilde bırakılmış, konsantrik faz minimuma indirilmiş ve kasların eksantrik çalışması sağlanmıştır. Egzersiz üç set halinde uygulanmış ve her sette katılımcılar maksimum efor göstermeye teşvik edilmiştir. RCH grubunda katılımcılar glute-ham makinesi üzerinde tek bacak stabilize edilerek gövde nötr pozisyonda tutulmuş ve bu pozisyon mümkün olduğunca uzun süre korunmuştur. İkinci ve üçüncü setlerde ek olarak on ve yirmi kilogramlık ağırlıklarla egzersizler tekrarlanmıştır. Böylece hem vücut ağırlığıyla yapılan hem de yük eklenmiş versiyonlar test edilmiştir. Elektromiyografi (EMG) ölçümleri için Delsys Trigno kablosuz EMG sistemi kullanılmıştır. Elektrotlar SENIAM protokolüne uygun olarak biceps femoris long head ve semitendinosus kaslarına yerleştirilmiştir. Elektrotların yerleştirilmesinden önce cilt temizliği alkolle yapılmış, böylece sinyal kalitesinin artırılması sağlanmıştır. EMG sinyalleri 20–450 Hz band-pass filtre ile işlenmiş ve root mean square (RMS) yöntemiyle analiz edilmiştir. Kas aktivasyonlarının karşılaştırılabilir olması amacıyla tüm veriler maksimal istemli izometrik kontraksiyon (MVIC) ile normalize edilmiştir. Her setin üçüncü tekrarında kayıt yapılmış ve kasların aktivasyon yoğunluğu değerlendirilmiştir. Infrared termografi (IRT) ölçümleri için InfReC R300 termal kamera kullanılmıştır. Katılımcılar egzersiz öncesinde on dakika boyunca oda sıcaklığına aklimatize edilmiş, böylece cilt sıcaklığının stabil hale gelmesi sağlanmıştır. Egzersiz öncesi ve sonrası kas yüzey sıcaklıkları üç metre mesafeden kaydedilmiş, posterior uyluk bölgesi odak alınmıştır. Görseller ROI (region of interest) yöntemi ile analiz edilmiş ve sıcaklık değişimleri derece cinsinden kaydedilmiştir. İstatistiksel analizler SPSS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Gruplar arası farkların belirlenmesi için one-way ANOVA, grup içi değişimlerin değerlendirilmesi için mixed-model ANOVA tercih edilmiştir. Ayrıca sadece istatistiksel anlamlılık değil, klinik açıdan etkinin büyüklüğü de değerlendirilebilmesi için Hedges' g etki büyüklüğü hesaplanmıştır. Bu sayede anlamlı bulunmayan fakat klinik açıdan dikkate değer olabilecek sonuçlar da yorumlanabilmiştir. Bulgular: Çalışmaya dahil edilen yirmi dört katılımcının demografik özellikleri incelendiğinde, yaş, boy, kilo ve cinsiyet dağılımı açısından NHE ve RCH grupları arasında istatistiksel olarak anlamlı fark olmadığı görülmüştür. Bu bulgu, her iki gruptaki katılımcıların benzer özelliklere sahip olduğunu ve dolayısıyla egzersizlerin etkilerinin güvenilir bir şekilde karşılaştırılabileceğini göstermiştir. Ayrıca, katılımcıların fiziksel aktivite düzeyleri de homojen bulunmuş, bu da çalışmanın geçerliliğini artırmıştır. EMG sonuçları incelendiğinde her iki egzersiz sırasında da biceps femoris kasında semitendinosus kasına kıyasla daha yüksek aktivasyon düzeyleri gözlenmiştir. Bu farklılık grup içi analizlerde istatistiksel olarak anlamlı bulunmamış olsa da klinik açıdan önem taşımaktadır. Çünkü biceps femoris kası yaralanmalara en yatkın kas olup, bu kasın egzersiz sırasında daha fazla aktive edilmesi, yaralanma önleme stratejileri açısından dikkate değer bir bulgudur. Ayrıca, anlamlı bulunmayan bu farklılığın küçük örneklem büyüklüğünden kaynaklanabileceği de göz önünde bulundurulmalıdır. RCH grubunda ikinci sette ek yükle yapılan egzersiz sırasında biceps femoris kasında anlamlı derecede daha yüksek ortalama EMG aktivasyonu saptanmıştır (p = 0,038, g = 0,93). Bu sonuç, ek yükle gerçekleştirilen isometrik egzersizlerin kas aktivasyonunu artırabileceğini göstermektedir. Bunun yanı sıra, genel analizler RCH grubunun NHE grubuna kıyasla biceps femoris kasında daha yüksek ortalama aktivasyon sergilediğini ortaya koymuştur (p = 0,044, g = 0,87). Bu fark hem istatistiksel olarak anlamlı bulunmuş hem de büyük etki büyüklüğüyle desteklenmiştir. Ancak RCH egzersizi sırasında semitendinosus kasında gözlenen aktivasyon, biceps femoris kadar belirgin olmamıştır ve gruplar arasında anlamlı bir fark ortaya çıkmamıştır. Bu durum, RCH'nin özellikle biceps femoris kasını hedefleme konusunda daha etkili olabileceğini düşündürmektedir. NHE grubunda ise biceps femoris ve semitendinosus kasları arasında aktivasyon farkı gözlenmiş, ancak bu fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Yine de her iki kasın da yüksek düzeyde aktive edilmesi, NHE'nin genel hamstring kuvvetlendirme programları açısından etkinliğini desteklemektedir. Anlamlılık düzeyine ulaşmayan bu farklılıkların klinik açıdan dikkate alınması gerektiği, çünkü küçük örneklem büyüklüklerinde istatistiksel anlamlılığın her zaman ortaya çıkmayabileceği unutulmamalıdır. Termografi sonuçları değerlendirildiğinde, NHE sonrasında biceps femoris kasında anlamlı bir sıcaklık artışı gözlenmiştir (p = 0,003, g = 1,01). Bu bulgu, NHE'nin özellikle biceps femoris kasında metabolik talep oluşturduğunu ve dolaşım ile kas yüzey sıcaklığında belirgin artışa yol açtığını göstermektedir. RCH grubunda da biceps femoris kasında sıcaklık artışı gözlenmiş, ancak bu artış istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Buna rağmen orta düzeyde bir etki büyüklüğü hesaplanmış olması, RCH'nin de biceps femoris kasında dikkate değer bir metabolik yanıt oluşturabileceğini düşündürmektedir. Semitendinosus kasında her iki egzersiz sonrasında da sıcaklık artışı gözlenmiştir. NHE grubunda bu artış büyük etki büyüklüğüyle desteklenmiş (p = 0,004, g = 0,80), RCH grubunda ise orta düzeyde bir artış saptanmıştır (p = 0,012, g = 0,50). Gruplar arası karşılaştırmalarda semitendinosus kasındaki sıcaklık artışları açısından anlamlı bir fark bulunmamıştır. Bu bulgu, her iki egzersizin de semitendinosus kasını benzer düzeyde uyardığını göstermektedir. Özetle, EMG sonuçları RCH'nin özellikle biceps femoris kasında daha yoğun elektriksel aktivasyona yol açtığını ortaya koyarken, termografi sonuçları NHE'nin biceps femoris kasında daha yüksek metabolik yanıt oluşturduğunu göstermektedir. Bu durum, her iki egzersizin farklı fizyolojik mekanizmalar üzerinden kasları aktive ettiğini düşündürmektedir. Ayrıca, anlamlı bulunmayan ancak eğilim gösteren sonuçların da dikkate alınması gerektiği, çünkü bu tür bulgular ileride daha geniş örneklemlerle yapılacak çalışmalar için yol gösterici olabileceği sonucuna varılmıştır. Sonuç: Bu çalışma, Asyalı bireylerden oluşan bir örneklemde Nordic Hamstring Exercise (NHE) ve Single-leg Roman Chair Hold (RCH) egzersizleri sırasında biceps femoris (BF) ve semitendinosus (ST) kaslarının aktivasyon örüntülerini hem elektromiyografi (EMG) hem de infrared termografi (IRT) kullanarak karşılaştırmalı biçimde incelemiştir. Elde edilen bulgular, literatürde daha önce yapılan çalışmalardan kısmen farklı sonuçlar ortaya koymuştur. Özellikle önceki araştırmaların çoğunda NHE'nin daha çok semitendinosus kasını aktive ettiği bildirilmişken, bu çalışmada hem NHE hem de RCH egzersizleri sırasında biceps femoris kasında daha yüksek aktivasyon gözlenmiştir. Bu durum, Asyalı popülasyonda kas mimarisinin ve kas içi aktivasyon stratejilerinin farklılık gösterebileceğini düşündürmektedir. EMG sonuçları, RCH egzersizinin özellikle ek yükle uygulandığında biceps femoris kasında anlamlı derecede daha yüksek aktivasyon sağladığını ortaya koymuştur. Bu bulgu, isometrik temelli egzersizlerin, özellikle kalça-dominant olanların, biceps femoris kasını etkin şekilde hedefleyebileceğini göstermektedir. Buna karşın, semitendinosus kası açısından NHE ve RCH egzersizleri arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır. Dolayısıyla, RCH'nin özellikle biceps femoris odaklı bir aktivasyon sağladığı, NHE'nin ise her iki kası da dengeli bir şekilde uyardığı söylenebilir. Termografi sonuçları, NHE'nin biceps femoris kasında belirgin metabolik yanıt oluşturduğunu göstermiştir. NHE sonrasında kaydedilen anlamlı sıcaklık artışı, bu egzersizin kas üzerinde daha yüksek metabolik talep oluşturduğunu ve dolaşım artışı sağladığını düşündürmektedir. RCH sonrasında da sıcaklık artışı gözlenmiş, ancak bu artış istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Yine de orta düzeyde etki büyüklüğüne ulaşılması, RCH'nin de metabolik açıdan dikkate değer bir yanıt oluşturabileceğini göstermektedir. Semitendinosus kası açısından her iki egzersiz de sıcaklık artışına yol açmış, ancak gruplar arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır. Bu çalışmanın bulguları literatürdeki bazı sonuçlarla uyumlu olmakla birlikte, bazı farklılıklar da içermektedir. Özellikle önceki çalışmaların çoğu NHE'nin semitendinosus kasını daha fazla aktive ettiğini rapor ederken, bu çalışmada biceps femoris kasında daha yüksek aktivasyon gözlenmiştir. Bu farklılık, etnik ve anatomik faktörlerle açıklanabilir. Asyalı bireylerde kas mimarisi, tendon yapısı, fasikül uzunluğu ve kas lifi tip dağılımı farklılık gösterebilir. Bu farklılıklar, egzersiz sırasında kasların aktivasyon stratejilerini değiştirebilir. Ayrıca, bireylerin antrenman geçmişleri, fiziksel aktivite düzeyleri ve biyomekanik özellikleri de bu sonuçların ortaya çıkmasında rol oynamış olabilir. Klinik açıdan değerlendirildiğinde, bu çalışma hem NHE hem de RCH egzersizlerinin hamstring kaslarının kuvvetlendirilmesinde ve yaralanmaların önlenmesinde kullanılabileceğini göstermektedir. NHE, kolay uygulanabilirliği, literatürde kanıtlanmış etkinliği ve biceps femoris kasında güçlü metabolik yanıt oluşturması nedeniyle önleyici programlarda öncelikli olarak tercih edilebilir. RCH ise özellikle ek yüklerle uygulandığında biceps femoris kasını yüksek düzeyde aktive etmesi sebebiyle değerli bir alternatif egzersizdir. Bu nedenle, hamstring yaralanmalarını önleme programlarında her iki egzersizin birlikte kullanılması, kas gruplarının farklı özelliklerini hedeflemek açısından faydalı olabilir. Bu çalışmanın sonuçları aynı zamanda etnik farklılıkların kas aktivasyon paternleri üzerinde etkili olabileceğini göstermiştir. Literatürde çoğu çalışma Batılı popülasyonlar üzerinde yapılmışken, bu araştırmanın Asyalı bireyler üzerinde gerçekleştirilmesi, kas mimarisi ve aktivasyon stratejilerindeki varyasyonları ortaya koyması açısından önemlidir. Bu durum, gelecekte farklı popülasyonlarda yapılacak araştırmaların gerekliliğini ortaya koymaktadır. Daha büyük örneklem büyüklükleriyle ve farklı etnik grupları kapsayan çalışmalar, elde edilen bulguların genellenebilirliğini artıracaktır. Sonuç olarak, bu çalışma NHE ve RCH egzersizlerinin hamstring kas aktivasyonları üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı biçimde incelemiş, her iki egzersizin de farklı fizyolojik mekanizmalarla kasları uyardığını ortaya koymuştur. NHE, özellikle metabolik yanıtı artırması nedeniyle, RCH ise ek yükle uygulandığında biceps femoris kasında sağladığı güçlü aktivasyon nedeniyle önleyici programlara dahil edilmelidir. Elde edilen bulgular hem sporcu sağlığının korunması hem de performansın artırılması açısından önemli katkılar sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Biceps femoris, eksantrik egzersiz, elektromiyografi, hamstring zorlanma yaralanmaları, yaralanma önleme, Nordic hamstring egzersizi, Roman Chair-hold egzersizi, semitendinosus.