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Training-induced increase in Achilles tendon stiffness affects tendon strain pattern during running
(2019)
Background
During the stance phase of running, the elasticity of the Achilles tendon enables the utilisation of elastic energy and allows beneficial contractile conditions for the triceps surae muscles. However, the effect of changes in tendon mechanical properties induced by chronic loading is still poorly understood. We tested the hypothesis that a training-induced increase in Achilles tendon stiffness would result in reduced tendon strain during the stance phase of running, which would reduce fascicle strains in the triceps surae muscles, particularly in the mono-articular soleus.
Methods
Eleven subjects were assigned to a training group performing isometric singleleg plantarflexion contractions three times per week for ten weeks, and another ten subjects formed a control group. Before and after the training period, Achilles tendon stiffness was estimated, and muscle-tendon mechanics were assessed during running at preferred speed using ultrasonography, kinematics and kinetics.
Results
Achilles tendon stiffness increased by 18% (P <0:01) in the training group, but the associated reduction in strain seen during isometric contractions was not statistically significant. Tendon elongation during the stance phase of running was similar after training, but tendon recoil was reduced by 30% (P <0:01), while estimated tendon force remained unchanged. Neither gastrocnemius medialis nor soleus fascicle shortening during stance was affected by training.
Discussion
These results show that a training-induced increase in Achilles tendon
stiffness altered tendon behaviour during running. Despite training-induced changes in tendon mechanical properties and recoil behaviour, the data suggest that fascicle shortening patterns were preserved for the running speed that we examined. The asymmetrical changes in tendon strain patterns supports the notion that simple inseries models do not fully explain the mechanical output of the muscle-tendon unit during a complex task like running.
Zusammenfassung: In der Orthopädie zählt der therapeutische Ultraschall als Mittel zur Prävention und Therapiebegleitung. Er hat mechanische, thermische und physiko-chemische Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Um mehr Erkenntnisse über die thermischen Auswirkungen zu erlangen, wurden Versuche an einem Hydrogel-Phantom und an Probanden durchgeführt. Dabei entstand eine signifikante Erwärmung des Gewebes, welche beim Probandenversuch an der Oberfläche und beim Hydrogelversuch in der Tiefe gemessen wurde.
Summary: In orthopaedics, therapeutic ultrasound is a tool of prevention and therapy support. It has mechanical, thermal and physico-chemical effects on the human body. Tests with a hydrogel phantom and with human probands have been performed in order to obtain more knowledge about their thermal effects. Both tests measured temperature increases in cell tissue, on the surface with the human proband test and in depth with the hydrogel phantom test.
On the model of musculocutaneous wound in rats, the effect of applicative sorption by carbonized rise shell (CRS) on the healing of festering wound was studied. It has been shown, that cytological changes end with rapid scar formation. The use of CRS at the period of severe purulent wound contributes to its favorable course, prevents the development of complications of the animals from sepsis.
The present article describes a standard instrument for the continuous online determination of retinal vessel diameters, the commercially available retinal vessel analyzer. This report is intended to provide informed guidelines for measuring ocular blood flow with this system. The report describes the principles underlying the method and the instruments currently available, and discusses clinical protocol and the specific parameters measured by the system. Unresolved questions and the possible limitations of the technique are also discussed.
Geochemical characterisation of hypersaline waters is difficult as high concentrations of salts hinder the analysis of constituents at low concentrations, such as trace metals, and the collection of samples for trace metal analysis in natural waters can be easily contaminated. This is particularly the case if samples are collected by non-conventional techniques such as those required for aquatic subglacial environments. In this paper we present the first analysis of a subglacial brine from Taylor Valley, (~ 78°S), Antarctica for the trace metals: Ba, Co, Mo, Rb, Sr, V, and U. Samples were collected englacially using an electrothermal melting probe called the IceMole. This probe uses differential heating of a copper head as well as the probe’s sidewalls and an ice screw at the melting head to move through glacier ice. Detailed blanks, meltwater, and subglacial brine samples were collected to evaluate the impact of the IceMole and the borehole pump, the melting and collection process, filtration, and storage on the geochemistry of the samples collected by this device. Comparisons between melt water profiles through the glacier ice and blank analysis, with published studies on ice geochemistry, suggest the potential for minor contributions of some species Rb, As, Co, Mn, Ni, NH4+, and NO2−+NO3− from the IceMole. The ability to conduct detailed chemical analyses of subglacial fluids collected with melting probes is critical for the future exploration of the hundreds of deep subglacial lakes in Antarctica.
Mit modernen nicht invasiven bildgebenden Verfahren lassen sich anhand der Fundusfotografie bzw. der optischen Verfilmung Aspekte der funktionellen und strukturellen retinalen Gefäßveränderungen objektiv untersuchen. Der Zustand und das Verhalten retinaler Gefäße beeinflussen im prä-, post- und kapillaren Bereich den Blutfluss und strömungsbedingte Stoffwechselverhältnisse passiv und aktiv über den Gefäßdurchmesser. Retinale Gefäße gleichen von Aufbau und Funktion den zerebralen Gefäßen und spiegeln den Zustand der Mikrozirkulation wider. Mithilfe von aus den Gefäßweiten berechneten Biomarkern soll eine Aussage über die Prognose von systemischen vaskulär bedingten Erkrankungen getroffen werden. Die statische retinale Gefäßanalyse befasst sich mit der Untersuchung des Zustandes der prä- und postkapillaren Gefäßdurchmesser der retinalen Mikrozirkulation anhand einer optischen Fundusaufnahme. Bei der dynamischen retinalen Gefäßanalyse wird der Längsschnitt eines retinalen Gefäßes nicht invasiv funktionell und strukturell über einen Zeitraum vor, während und nach einer spezifischen vaskulären Stimulation untersucht. Die genaue Methodologie der Auswertung und die Bezeichnung der Parameter variieren bei unterschiedlichen Ansätzen. Mittels retinaler Gefäßanalyse wurden bislang mehrere klinische Querschnitts- und Interventionsstudien in der Augenheilkunde und anderen Fachgebieten, inkl. Kardiologie, Neurologie, Neurochirurgie, Nephrologie, Gynäkologie, Sportmedizin, Diabetologie, Hypertensiologie usw. durchgeführt. Mit der statischen retinalen Gefäßanalyse steht eine kostengünstige, reproduzierbare, nicht invasive Screeningtechnik zur Verfügung, um eine prognostische Aussage über die Gefäßgesundheit eines individuellen Patienten zu treffen. Die dynamische retinale Gefäßanalyse besitzt ein weiteres diagnostisches Anwendungsspektrum als die statische, da sie das Verhalten retinaler Gefäße zeitkontinuierlich untersucht. Die Evaluation vaskulärer Erkrankungen sowie zerebro- bzw. kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität mittels mehrerer methodologischer Modalitäten retinaler Gefäßanalyse mit ihren jeweiligen quantitativen Biomarkern bietet eine zukunftsträchtige diagnostische Perspektive. Die interdisziplinäre klinische Anwendung dieser vaskulären Biomarker gewinnt zunehmend an Bedeutung, sowohl in der Augenheilkunde als auch in anderen Fachgebieten.