Article

Interest of inertial measurement unit tool in the functional evaluation of ankle evertor muscles in trail running

Intérêt des mesures inertielles dans l’évaluation fonctionnelle des muscles éverseurs de cheville en course de type trail

¹ Université de Franche Comté, Laboratoire C3S (EA 4660), Unité de Promotion, de Formation et de Recherche (UPFR) des Sports, 31 chemin de l’Épitaphe, 25000 Besançon, France
² Université de Franche Comté, Laboratoire Nanomédecine (EA 4662), 25000 Besançon, France
³ Service de Médecine Physique et de Réadaptation, CHRU Hôpital Jean Minjoz, 25000 Besançon, France
⁴ Laboratoire Athlète Matériel Environnement, 56 chemin des Montarmots, 25000 Besançon, France

^* Corresponding author: gilles.ravier@univ-fcomte.fr

Received: 10 March 2021
Accepted: 30 June 2021

Abstract

This study aimed to investigate the interest of inertial measurement units (IMU) in the functional assessment of the ankle to identify sport specific adaptations and to determine whether a hilly run session affected balance control and ability in accelerating eversion and slowing down inversion movements. Thirteen well-trained trail runners and 12 cyclists completed ankle tests on a destabilized footwear device: one balance-control test and two dynamic inversion and eversion tests (involving eccentric, ECC and concentric, CONC muscle regimens, respectively). Kinematic data derived from IMU were automatically calculated as performance scores i) to compare trail runners and cyclists at rest, and ii) to determine the fatigue induced by hilly run (16 km, 400 D+) in trail runners. Both ECC and CONC scores derived from angular velocity of twenty repetitions (with threshold of 60°/s and 250°/s, respectively) during dynamic tests. Results showed higher ECC score (CV = 14.6%; p = 0.06; ES = moderate) and lower CONC score (CV = −33.8%; p < 0.01; ES = large) in trail runners than in cyclists. Furthermore, proprioception score decreased in response to the hilly run session (CV = −6.1%; p = 0.03; ES = moderate). Kinematic data emphasized sport specific adaptations in the ability to control eversion and inversion movements. This might suggest differences in evertor muscle strength characteristics. Decrement in the proprioception score highlighted the interest of using IMU in the assessment of acute fatigue induced by hilly run.

Résumé

L’objectif de cette étude était de tester l’intérêt d’une centrale inertielle dans l’évaluation fonctionnelle de la cheville pour : 1) identifier les adaptations spécifiques liées à la discipline sportive et 2) analyser l’effet d’une course de type trail sur le contrôle postural et la capacité à accélérer le mouvement d’eversion et à ralentir l’inversion de la cheville. La stabilité de la cheville a été évaluée chez 13 coureurs de type trail et 12 cyclistes à partir d’un chausson déstabilisant équipé d’une centrale inertielle : un test de contrôle de l’équilibre et deux tests dynamiques d’inversion et d’éversion (sollicitant respectivement les régimes de contraction musculaire, ECC et concentrique, CONC). Les données cinématiques étaient calculées automatiquement et exprimées sous forme de score de performance. En situation de repos, les scores des coureurs de trail étaient comparés à ceux des cyclistes. De plus, les spécialistes de trail réalisaient les tests avant et après une course (16 km, 400 D+) pour rendre compte de la fatigue accumulée. Les scores ECC et CONC étaient déterminés par les valeurs de vitesse angulaire lors de 20 répétitions (seuil de 60°/s et de 250°/s, respectivement). Les résultats montraient des scores ECC supérieurs (CV = 14,6 % ; p = 0,06 ; taille d’effet = modéré) et des scores CONC inférieurs (CV = −33,8 % ; p < 0,01 ; taille d’effet = large) pour les coureurs de trail comparés aux cyclistes. Des altérations proprioceptives étaient constatées après la course de trail (CV = −6,1 % ; p = 0,03 ; taille d’effet = modéré). Les mesures inertielles ont montré certaines caractéristiques cinématiques spécifiques à une pratique sportive régulière suggérant une adaptation musculaire. La diminution des scores de proprioception en réponse à une course de type trail souligne l’intérêt des mesures inertielles dans l’estimation de la fatigue aiguë.