Gymnastik- och idrottshögskolan, GIH

The current thesis is a joint venture between the Swedish School of Sport and Health Sciences and Ski Team Sweden Alpine and Skicross, with the aim of improving return to sport (RTS) procedures.

High-force lower limb dominant sports movements (e.g., alpine skiing) place substantial demands on the lower limbs and their associated tissues. When these loads exceed the tissue’s tolerance, injuries occur. RTS after a knee injury requires risk assessment and acceptance of the risk. To enable informed decision-making, data regarding tissue healing (tissue strength), task-specific tissue loading (tissue stress), and risk-modifying factors are essential. The main knowledge gap concerns how different movements affect joint tissue loading and how to assess joint readiness for high-force, sports-specific activities. This thesis investigates how different tests may be applied to quantify joint readiness for RTS.

Study I demonstrated that isokinetic knee extension tests exhibited low concurrent validity with asymmetries observed in explosive movements (jumps). Study II shows that lower limb stiffness is a valid method for assessing stiffness and proposes a novel approach to quantifying joint stiffness. Study III reveals that asymmetries based on ground reaction forces greatly underestimate asymmetries in knee joint loading. Study IV shows that this discrepancy between ground reaction force and knee joint reaction force is primarily due to the contribution of muscle forces.

The findings suggest that baseline testing is crucial in sports and that jump tests are reliable, accurate, and feasible to include in such assessments. Lower limb stiffness should be analysed during these tests, alongside asymmetries in stiffness and force. Symmetry should be considered a universal goal, as even minor asymmetries can have significant consequences for joint loading. Muscle forces and recruitment strategies greatly influence joint loading; thus, optimising muscle balance and neuromuscular coordination should be prioritised in training and rehabilitation. Musculoskeletal modelling provides a valuable method for understanding load distribution, and its integration into testing protocols is strongly recommended. This is especially important within alpine skiing due to the potentially severe consequences if an incidence occur, therefore lower tolerance of asymmetries, compensations and performance insufficiencies should be allowed for alpine skiers. Application of baseline jump tests collecting both kinetics with dual force plates and kinematics with markerless motion-capture together with increased analysis could significantly improve RTS procedures and maybe decrease adverse incidences during RTS.

Doktorandprojektet är ett samarbetsprojekt mellan GIH och STSA, med syftet att förbättra rutinerna kring återgång till idrott efter knäskada (RTS).

Idrotter som belastar nedre extremitet såsom utförsåkning, utsätter leder och ledvävnader i nere extremitet för hög stress. När applicerad stress är högre än vävnadens stresstolerans uppstår en skada. Beslutsfattandeprocessen för RTS bör vara baserat både på relevant informationsbild och strategiska perspektiv, vilket kräver information om vävnadsläkning (vävnadsstyrka) samt hur olika idrottsrelaterade och idrottsspecifika rörelser belastar vävnaden (vävnadsstress). Utöver detta tillkommer andra faktorer som påverkar risk och risktolerans. Avhandlingen undersöker hur olika tester kan användas för att kvantifiera individens beredskap för olika belastningar.

Studie I: Utvärderade konceptet höger-vänster symmetri (ILS) och jämförde reliabilitet och precision för ILS beroende på testtyp. Resultatet indikerade att ILS är förekommande hos oskadade deltagare, att ILS har stor variation beroende på uppgift och test, samt att ILS från isokinetisk knäextension uppvisade låg validitet jämfört med idrottsrelaterade rörelser såsom hopp. Studie II: Utvärderade konceptet stiffness, och jämförde olika metoder för att beräkna stiffness. Studien visade att metoden lower limb stiffness (LLS) är en giltig metod för att undersöka styvhet samt föreslår en ny metod för att analysera joint stiffness. Studie III: Utvärderade sambandet mellan asymmetrier i markreaktionskrafter (GRF) och knäledsreaktionskrafter (KJRF). Studien visade att GRF kraftigt underskattar KJRF vilket i sin tur leder till en felaktig riskbedömning om beslut enbart baseras på GRF. Studie IV: Utvärderade metoder för att beräkna KJRF, genom att jämföra traditionell inversdynamik (V3D) med muskuloskeletal modulering (MSM). Studien visade att V3D kraftigt underskattar KJRF och att muskelkrafter till stor del förklarar skillnaderna mellan metoderna vilket innebär att MSM bör användas vid bedömning av vävnadsbelastning. 

Slutsatser från avhandling: Förmåga till symmetrisk rörelse är viktig för att fördela laster inom kroppen. Studie I betonar vikten av kontinuerlig testning för att skapa en baslinje som kan användas efter skada för att utvärdera beredskap. Studie III visar dessutom att små asymmetrier i GRF kan leda till betydelsefulla skillnader i ledbelastning som orsakas av muskelrekrytering och muskelkrafter. Utifrån resultat från studie I och IV så bör acceptans av asymmetri vara låg samt att idrottarens muskelrekryteringsstrategier bör optimeras för att minska negativ effekt av yttre belastning. Studie II visade att LLS är tillämpbar, och kan ge värdefull information kring individens neuromuskulära funktion samt sen-muskelsamspel och bör därför inkluderas vid testning. Studie IV visar att data kring både kinetik (krafter) och kinematik (rörelser) bör analyseras vid testning samt att MSM erbjuder ett kraftfullt verktyg för att förstå belastningsfördelning i kroppen och utvecklingsarbete bör genomföras för att möjliggöra användandet av MSM inom idrott och idrottsmedicin.