Går det att mäta ren styrka?

Att mäta muskulär styrka

Att en muskel i vår kropp arbetar på olika sätt känner de flesta till. En person kan lyfta sin arm framåt, hålla den stilla men också sänka den långsamt. Alla dessa (tre) sätt som en muskel arbetar på har en faktor gemensam; det sker genom muskelns försök att förkorta sig då den vanligen jobbar mot ett yttre motstånd, exempelvis vid lyft av en vikt. Men att muskeln jobbar på samma sätt i ett statiskt, alltså stillastående tillstånd, och likaså vid förlängning (då vikten sänks) kanske förbisetts av en del.

De olika faserna kännetecknas av dess sätt att arbeta och kallas i fysiologins värld för koncentrisk, statisk och excentrisk kontraktion. Att muskeln arbetar på ett förhållandevis entydigt sätt genom förkortning (kontraktion betyder förkortning) i samtliga faser kan vara lite svårt att greppa. Muskeln kämpar (vid arbete) mot ett tillstånd av förkortning trots att rörelsen (den visuella alltså då kroppsdelen rör sig) sker i motsatt riktning som när en arm sänks långsamt (excentriskt arbete). För allmänheten kan definitionerna positiv, negativ och statisk kontraktion vara av mer objektiv nytta då det tar hänsyn till den rörelse som sker och inte just hur muskeln arbetar inuti armen.

Alltså, lyfts en vikt uppåt mot tyngdkraften går den i en positiv riktning, stannar den är rörelsen statisk och sänks viken går den i negativ riktning (figur 1).

muskelrorelse
Figur 1. Muskelarbete. Källa: Karin Stillberg

Vanligen brukar det sägas att den koncentriska styrkan representerar 100% av exempelvis en maximal ansträngning; lyft av en hantel i positiv riktning. Med detta mått som grund har flertalet hävdat att högre belastning kan representera de två andra faserna vid muskelarbete. Med detta menas att kan en rörelse fullföljas i positiv riktning (att lyfta armen), det vill säga en repetition i ett visst utförande (finns ingen standard utan mer en godtycklig uppfattning hos bedömaren), är den belastningen 100% av den koncentriska styrkan. Med denna procentsats kan man då enkelt räkna ut den belastning man maximalt kan hålla stilla (återigen finns ingen standard hur länge) som då anses vara 120%, alltså 20% över den koncentriska maximala styrkan. Slutligen den belastning man långsamt (och kontrollerat) kan sänka maximalt är 140%, alltså 40% över den koncentriska (figur 2, visar dock ingen exakt procentsats mellan faserna). Hur exakta dessa uppskattningar är måste man ha överseende med men, att det föreligger en förhållandevis stor skillnad mellan dem, det är tydligt.

Utan att spåna för mycket rent akademiskt kring hur väl detta stämmer i forskningsresultat är det relativt enkelt att för sig själv bevisa om ovanstående föreligger genom att prova det på ett gym eller liknande. Hur stor skillnaden är (i procent) mellan de olika faserna är emellertid inte helt kartlagt eller bevisat genom forskning. En del hävdar att ovanstående procentsatserna är så nära en sanning man kan komma medans andra hävdar att det inte alls förhåller sig så.

excentriskstyrka-250x199
Figur 2. Styrkan varierar under de olika faser som muskeln arbetar i. Källa: tyngre.se

Om vi stannar kvar i ämnet muskelarbete och tittar på skillnader i styrka under de olika faserna finner den tränande individen att denne är starkare dels i vissa lägen (genom hela rörelsebanan) men också under olika faser av muskelarbete, precis som beskrivits ovan. Exempelvis känns det lättare att sänka en vikt än att lyfta upp den. Flertalet har påpekat detta inom forskning som också undersökts i mängder av studier. Länge har det hävdats att muskeln är starkare i den sänkande, bromsande rörelsen strax följt av den statiska för att slutligen vara svagast i den fas då vikten lyfts uppåt.

Forskaren Jan Seger (Gymnastik- och idrottshögskolan, Stockholm) har med ett forskarteam studerat detta sedan lång tid tillbaka och fann att det klassiska påståendet om fasernas skillnader inte riktigt stämmer överens med deras resultat (1). Kortfattat kan det sägas att resultaten pekar på att den excentriska fasen (alltså den sänkande eller bromsande) inte signifikant är den starkaste av faserna om den inte tränas till det. Snarare pekar forskarna på att de statiska och excentriska faserna är i stort lika starka. I studiens tester användes en mätmetod med isokinetisk belastning som ett verktyg att mäta styrka och därmed skillnaden. Man använde en dynamometer i form av en maskin kallad SPARK.

Isokinetisk belastning innebär att muskeln får jobba mot ett givet motstånd under en given rörelse. Iso är grekiska och betyder samma, kinetisk betyder rörelse. Samma hastighet och samma belastning genom rörelsebanan helt enkelt. Det finns flera fabrikat på isokinetiska mätinstrument bland annat två olika dynamometer typer; aktiva eller passiva (2), där den aktiva inte tillåter fri acceleration upp till den förinställda hastigheten uppnåtts. Användandet av en dynamometer vid mätningar av muskulär styrka är dock inte helt enkelt visar det sig. Det är alltid intressant att titta på huruvida de påståenden om forskningsresultat står sig i förhållande till andra uppfattningar om muskelarbete vilket återstoden av artikeln kommer att fokusera på.

Är en muskel naturligt lika stark i den statiska fasen som i den excentriska?

De svårigheter som finns med dynamiska tester är flera och direkt kopplat till det mätvärde som fås. Faktorer som gravitation, friktion, lagrad energi, kompressionskrafter och utrustningen är naturligtvis helt avgörande för resultatet. Dessa faktorer inverkar i synnerhet eftersom  mätningen föranleds av en rörelse och måste därav visas synnerligen hänsyn för att få ett adekvat mätvärde. Ambitionen bör stäva efter det, att vara så nära det är möjligt, om en sann och ren mätning av styrka är önskvärd.

Om vi tar hjälp av enkla modeller inom fysiken kan vi ofta (men absolut inte alltid) förstå oss på människan och dess förhållande till energi, kraft och rörelse (3). Muskelns arbete vid den excentriska fasen kan liknas det arbete som utgörs av en vikt hängandes i ett rep där repet har kontakt med en bordskant (figur 3). Om vikten sedan sänks ned utförs ett excentrisk arbete (rörelse sker i negativ riktning,  i tyngdkraftens riktning). Stannar du vikten avstannar arbetet och en statisk position erhålls. Hur är det då, är det verkligen så att de två faserna (att stanna vikten eller att sänka vikten) är likvärdiga i hur mycket muskulär kraft som behövs? Att den lyftande fasen kräver mer utveckling av kraft för muskeln är tydligt. Inte bara för att övervinna tyngdkraften utan också den friktion som utgörs av repet som gnids mot bordskanten. Det motsatta sker alltså om man sänker vikten; mindre kraft kommer att krävas än om man lyfter vikten, precis som att friktionen mot bordskanten hjälper till vilket kräver mindre kraftutveckling för muskeln. Varför modellen innefattar bordet och dess kant måste ses som obligatoriskt då friktion alltid spelar en roll vid muskelarbete och i synnerhet inuti muskeln. Därför kan vi inte i exemplet nöja oss med att repet fritt får hänga utan någon någon som helst kontakt eller yttre påverkan under rörelsen. Friktion föreligger alltid, inte sagt med hur stor påverkan, men absolut viktig som parameter. Sen att friktionen i muskeln ökar ju fler repetitioner som avverkas eller hur hastigheten justeras är en annan hypotes och infallsvinkel. Kort kan sägas att ju tröttare du blir i den koncentriska fasen, ju starkare blir den excentriska vid jämförelse. Resultatet blir att du nästintill alltid kan bromsa vikten även när du nått ditt repetitiva max i slutet av ett set.

 

friktion2exc
Figur 3. Excentriskt (negativt) arbete och friktion. Källa: Fysiospecialisten.nu

Som tidigare påståtts kommer bordskanten att hjälpa till vid muskelarbetet genom den friktion som skapas mellan repet och bordet vid en sänkning av vikten. Resultatet blir alltså att vikten kommer kännas lättare. Det krävs således mindre kraft för att sänka vikten än att lyfta eller stanna den. Stannar vi vikten har friktionen ingen påverkan eftersom ingen rörelse sker och friktionen uteblir. Det ses som adekvat att ifrågasätta resultatet i studien från GIH som beskrivs ovan med stöd i fysikens lagar. Det är till och med så att det är omöjligt att förbise friktionen och dess påverkan då allt i vår värld påverkas av friktion, så också muskelarbete.

Kanske är det så att Seger och hans team har helt och fullt rätt i deras resultat och påståenden, kanske inte. Oavsett känns resultatet något haltande, inte för att skillnader föreligger utan att de med sådan säkerhet kan hävda att skillnaden inte alls är så stor som andra källor påstår.

Kort om energiåtgång

När muskeln arbetar (kontraherar) gör den det hela tiden tills den slutar aktivera sig och slappnar av. Energiåtgången och förbrukningen är olika beroende på i vilken fas muskeln arbetar. Mycket energi omvandlas och används hela tiden vilket måste ses som inte speciellt effektivt ur energisynpunkt. Detta gör muskeln till en förhållandevis ineffektiv arbetande enhet, rent ekonomiskt. Det bränsle som kroppens muskler kräver är kemisk energi som omvandlats i de fysiologiska processer som kroppen har. I och med att muskeln även jobbar i ett statiskt läge (stillastående) förbrukas även då energi, till stillnad från andra arbetande (mekaniska) enheter i vår värld. Ett faktum som stundtals glöms bort vid beräkningar av arbete och hur en kropp rent teoretiskt förbrukar energi eller utför arbete. Ofta antar man, för att möjliggöra beräkning överhuvudtaget, att energiomvandlingen eller arbetet är försumbart och utesluts från beräkningen. Men alltför ofta tas det inte i beaktande framförallt vid konceptuella tänk där olika träningsmetoder slåss mot varann för dominans av en enda metod som den optimala.

Ett grundläggande problem i denna bevisning är att bevismaterialet som ofta används (studier av olika slag som godtyckligt inkluderats i referenslistan) rent metodologiskt är rent av omöjliga att genomföra då mätvärdena är så missvisande på grund av det faktum att det är så oerhört svårt att forska på träning, styrka eller rörelser. Vi har helt enkelt allt för grova mätinstrument för att kunna kartlägga sann data, inte inom den enskilda studien i sig kanske , men absolut vid jämförelse med andra studier och även de som undersökt samma sak. Ett inte helt okontroversiellt ämne att kritisera då motargumenten ofta handlar om dignitet i påståenden och huruvida de står sig mot kontrollerade data och inte empirisk kunskap. Naturligtvis två “motpoler” men helt och hållet beroende av varann men aldrig enskilt starka. Just det där med “enskilt starka” borde lyftas mer inom den relativt slutna forskarvärlden där bevisligen flertalet insatta har en tendens att “ta på sig för stora skor” under medhåll av övrig akademisk elit. Naturligtvis gäller detta långt ifrån alla, men alltför ofta stöter man på detta inom den föreläsande träningsvärlden och dess forskare.

Vidare måste tilläggas att Jan Seger och den forskning som GIH tagit fram i fråga inte helt kan klandras för resultaten rent i sak. En trolig felkälla i det forskningsresultat (och flertalet andra studier som använder samma mätinstrument) är just den apparat som står för mätningarna; det isokinetiska mätinstrumentet. Huruvida det faktiska mätvärdet motsvarar den sanningsenliga verklighet kring mätning av styrka bör ifrågasättas (1). Det har ifrågasatts om mätinstrumentet verkligen mäter det den avser att mäta (på ett så korrekt sätt som det är möjligt att mäta resultatet av en specifik muskel eller muskelgrupps styrka). Det kan tillsynes uppfattas som märkligt att ifrågasätta det som kan ses som självklart; att pressa mot ett motstånd och få en adekvat mätning av styrka, punkt slut. Enkelt, eller hur? Tyvärr är det hela inte så enkelt och okomplicerat. Det är snarare ett mycket stort problem och förefaller vara oerhört svårt att korrekt mäta ren styrka. Den isokinetiska mätinstrumentets svagheter ligger delvis i just den isokinetiska belastningen. Ingen sådan rörelse är naturligt förekommande för kroppen vilket stegar ifrån den princip som handlar om “belastning av funktionell art” eller “naturligt förekommande rörelse”. Inte heller är hastighet i rörelser, i synnerhet hos idrottare, tillräckligt hög i mätningen. Oavsett så ger mätinstrumentet ett värde genom att muskeln jobbar mot ett motstånd under konstant hastighet genom både den koncentriska och excentriska fasen, det är självklart. Men det är inte samma sak som att värdet är fullständigt korrekt. Muskeln jobbar mot motståndet men kommer inte att aktiveras jämnt fördelat genom dess rörelsebana som en del kurvor ger skenet av.

Bilden nedan (figur 4) visar ett exempel från ett test av dynamisk och statisk styrka för lårets framsida. Y-axeln visar kraftutveckling och x-axeln antal grader i knäleden. Tydligt ses att kurvorna skiljer sig åt där blå kurva representerar koncentriskt muskelarbete och gul kurva excentriskt. De blå staplarna är statisk styrka. Man kan tydligt se att kurvorna som avser dynamisk styrka inte är i en jämn båge eller en rak linje i och med att muskeln inte arbetar jämnt genom hela dess rörelsebana (muskeln beter sig inte på ett sånt sätt att kraft slås på exakt jämnt från start till slut, kom ihåg att kroppen är en relativt ineffektiv arbetsmaskin vid jämförelse rent mekaniskt).

Figur 4. Styrkemätning av lårets framsida. Källa: NS/MI, Inc.

Då hastigheten är konstant vid isokinetisk mätning kommer rörelsen från maskinen att vid start applicera en kraft som muskeln snabbt skall arbeta emot. Som beskrivet ovan hinner inte muskeln rekryteras till fullo utan detta kräver dels en reaktion från hjärnan men också att muskelfibrerna hamnar i ett bättre läge där de är starkare. Notera att i figur 2 är hastigheten betydligt lägre än i andra studier, 25 grader per sekund mot exempelvis Jan Segers forskning som ligger som lägst på 30 grader per sekund. Detta löser vissa studier delvis genom att ha en kontrollerad acceleration och deceleration. Oavsett kommer problemet att kvarstå i och med att hastigheterna är betydligt högre än i exemplet ovan. Att hastigheten i mätningen måste vara relativt låg för en specifik och så korrekt mätning som är möjligt (vid rörelse) är undvikandet av en hastig stöt (alltså en plötslig accelerationskraft) oerhört viktigt. Det resulterar då inte i ett mått på ren styrka utan ett resultat av muskelarbetet. Resultatet har då inkluderat en betydande del kompressionskraft och mätningen kommer naturligtvis att avspegla det. En liknelse kan vara att slå med näven i bordet en bit ovan bordsskivan kontra lägga näven mot bordsskivan och trycka ned utan inverkan av en mekanisk rörelse med armen. Kontentan blir att kompressionskraft av det slag i första exemplet är inte en mätning av ren styrka utan ett resultat av flera olika krafter. Ett annat exempel att jämföra med är att på stället hoppa upp och ned på en badrumsvåg i syfte att få fram kroppsvikten. Ett mer logiskt tillvägagångssätt vore att stå stilla på vågen för mätvärdets skull.

Vidare kommer muskeln att jobba olika beroende av vinkeln som antingen ökar eller minskar när leden möjliggör rörelsen. Muskeln är olika stark genom hela dess rörelsebana. Lårets muskler på framsidan som i exemplet ovan är naturligt starkare mellan cirka 70-80 grader (figur 4), alltså vid en viss specifik vinkel. Hastigheten påverkar möjligheten att rekrytera muskeln vid dess arbete och borde rimligtvis inte vara konstant.

Alla dessa faktorer påverkar mätning av ren muskulär styrka. Denna artikel tar endast upp en bråkdel av dem. Tydligt är att det är en mycket svårt uppgift på ett korrekt och säkert sätt mäta ren styrka. Flera av dessa faktorer är kopplade till just rörelse. Så fort en rörelse sker (alltså vid all dynamisk testning) kommer felkällor att i olika stor utsträckning påverka resultatet. Men hur ska det då gå till? Muskeln måste ju arbeta och rörelse ske för att en mätning skall vara möjlig. Titta igen på bilden ovan så finns en fas som inte tagits upp än, det vill säga den statiska fasen, de blå staplarna. Vid statisk mätning kan inte dessa faktorer inverka på ett betydande sätt så som vid dynamisk testning. Kan det vara ett sätt att mäta ren styrka, ett steg i mer rätt riktning rent forskningsmässigt och åt en tänkbar standardiserad mätmetod?

Referenser

  1. Almekinders, L., Oman, J. Isokinetic Muscle Testing: Is It Clinically Useful? The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons 1994;2(4):221-225.
  2. Westling, S.H., Seger, J.Y., Thorstensson, A. Effects of electrical stimulation on eccentric and concentric torque-velocity relationships during knee extension in man. Acta Physiologica Scandinavica. 1990;140:17–22.
  3. Giancoli, D C. (1998). Physics: principles and applications 5th ed. Prentice Hall

Henrik Crantz 2016-02-03 reviderad 2016-05-20

3 thoughts on “Går det att mäta ren styrka?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s