Effects of resistance training modality on physical performance and muscle structure

• Autores: Alejandro Hernández Belmonte
• Directores de la Tesis: Jesús García Pallarés (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 135
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
• Resumen
  • español

    Mediante una rigurosa metodología de evaluación y programación, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral fue comparar el efecto del entrenamiento de fuerza con peso libre o con maquinaria guiada sobre el rendimiento físico y la estructura muscular. Esta metodología fue examinada en profundidad en los Estudios I y II (Artículos 1-5) y posteriormente implementada en los Artículos desarrollados para abordar la principal pregunta de investigación subyacente a este proyecto (Estudio III, Artículos 6 y 7). El Artículo 1 analizó la relación carga-velocidad (C-V) de las modalidades con peso libre y máquina guiada de los ejercicios sentadilla (SC), press de banca (PB), remo dorsal (RD) y press de hombros (PH), así como examinar la influencia del nivel de fuerza del sujeto en estas relaciones C-V. Los análisis mostraron altos ajustes (R2 0,95) para las 8 relaciones C-V, las cuales revelaron no estar condicionadas por el nivel de fuerza pero si por la modalidad de entrenamiento (velocidades significativamente más rápidas para la variante de peso libre). El Artículo 2 examinó la idoneidad del Carácter del Esfuerzo como metodología para programar la intensidad y el volumen intraserie en los ejercicios SC, PB, RD y PH. Independientemente del nivel de fuerza del sujeto, este estudio encontró una baja variabilidad inter- (Intervalo de confianza, IC 95% 4 repeticiones) e intra-sujeto (Error estándar de la medida, EEM 2 repeticiones) en el número de repeticiones hasta el fallo, así como una alta relación (R2 0,97) entre las repeticiones completadas y la pérdida de velocidad incurrida. Los Artículos 3 y 4 cuantificaron los errores de adquisición y análisis cometidos al implementar la ecografía para evaluar el área de sección transversal anatómica (ASTA) del pectoral mayor (Artículo 3) y del cuádriceps (Artículo 4). Los errores de adquisición incluyeron la comparación de dos imágenes registradas con 5 minutos de diferencia, mientras que la primera adquisición se analizó dos veces para cuantificar los errores de análisis. Además, la ASTA de la primera adquisición se comparó con la obtenida mediante resonancia magnética (RM). Estos errores se cuantificaron para un ecografista entrenado y otro novato. Ambos artículos revelaron pequeños errores (especialmente para el ecografista entrenado) al adquirir y analizar el ASTA de estos músculos, así como un elevado acuerdo con la RM. Por otra parte, el Artículo 5 examinó el acuerdo entre el ASTA medida mediante ecografía y RM, así como la validez y fiabilidad de dos enfoques del método de 2 puntos (utilizando las regiones del muslo del 30-60% o del 20-70%) para estimar el ASTA del cuádriceps femoral obtenido mediante ecografía. Además de una concordancia casi perfecta (r 0,968) entre la ecografía y la RM, este estudio halló bajos errores de estimación y de test-retest para el método de 2 puntos20-70% (SEM 5,67 cm2), pero especialmente para el método de 2 puntos30-60% (SEM 3,62 cm2). Todos estos resultados sentaron las bases metodológicas del Estudio III. Los Artículos 6 y 7 compararon el efecto del entrenamiento de fuerza con peso libre o con máquinas guiadas sobre el rendimiento físico, la estructura muscular y los niveles de malestar. Para ello, 34 (Artículo 6) y 38 (Artículo 7) varones completaron un entrenamiento controlado por velocidad de 8 semanas de duración, asignados al grupo de peso libre o máquina guiada. Todos los parámetros de entrenamiento fueron idénticos para ambos grupos, por lo que sólo se diferenciaron en el uso de una barra o máquinas específicas para realizar los ejercicios SC, PB, RD y PH. Se compararon los cambios en el rendimiento físico mediante 5 tests atléticos (sprint, cambio de dirección, salto vertical, equilibrio, rendimiento cíclico anaeróbico de miembros superiores e inferiores) y 8 tests de fuerza. Se midió la ASTA del cuádriceps, pectoral mayor y recto abdominal, así como la arquitectura muscular del vasto lateral, para examinar los cambios estructurales. Además, se administraron los cuestionarios DASH y WOMAC para evaluar los cambios en las molestias de las extremidades superiores e inferiores, respectivamente. Los resultados de ambos estudios sugieren que las modalidades de entrenamiento con peso libre y con máquinas guiadas tendrían una eficacia similar sobre el rendimiento físico y los cambios estructurales sin aumentar las molestias articulares.

  • English

    Throughout a rigorous evaluation and programming methodology, the main objective of this Doctoral Thesis was to compare the effects of free-weight and machine-based resistance training on physical performance and muscle structure. This methodology was thoroughly examined in Studies I and II (Articles 1-5) and subsequently implemented in the Articles developed to address the main research question underlying this project (Study III, Articles 6 and 7). Article 1 aimed to analyze the load-velocity (L-V) relationship of the free-weight and machine-based modalities of squat (SQ), bench press (BP), prone bench pull (PBP) and shoulder press (SP) exercises, as well as to examine the influence of the subject's strength level on these L-V relationships. Analyses showed very close adjustments (R2 0.95) for the 8 L-V relationships examined, which exhibited not being conditioned by the subject's strength level but by the training modality (velocity attained at each intensity was significantly faster for the free-weight variant). Article 2 examined the suitability of the level of effort method to program the intensity and intraset volume in SQ, BP, PBP, and SP exercises. Regardless of the subject's strength level, this study found very low inter- (Confidence interval, CI 95% 4 repetitions) and intra-subject (Standard error of the measurement, SEM 2 repetitions) variability in nRM, as well as a high relationship (R2 0.97) between the repetitions completed and velocity loss incurred. Articles 3 and 4 quantified acquisition and analysis errors made when implementing ultrasound to assess the anatomical cross-sectional area (ACSA) of the pectoralis major (Article 3) and quadriceps (Article 4). Acquisition errors included the comparison of two images acquired 5 min apart, while the first acquisition was analyzed twice to quantify analysis errors. Moreover, the ACSA from the first acquisition was compared with that obtained by magnetic resonance imaging (MRI). These errors were quantified for a trained and a novice sonographer. Both Articles revealed small errors (especially for the trained sonographer) when acquiring and analyzing ACSA of these muscles, as well as high agreement with MRI. On the other hand, Article 5 examined the agreement between quadriceps ACSA (considering all the muscles together) measured by ultrasound and MRI, as well as the validity and reliability of two approaches of the 2-point method (using the 30-60% or 20-70% thigh regions) for estimating ultrasound-derived quadriceps femoris ACSA. Besides almost perfect agreement (r 0.968) between ultrasound and MRI, this study found small estimation and test-retest errors for the 2-point20-70% (SEM 5.67 cm2) but especially for the 2-point30-60% (SEM 3.62 cm2). All these results laid the methodological basis for Study III. Articles 6 and 7 compared the effects of free-weight and machine-based resistance training on physical performance, muscle structure, and discomfort levels. For this purpose, 34 (Article 6) and 38 (Article 7) males completed an 8-week velocity-controlled training allocated into free-weight or machine-based groups. All training parameters were identical for both modalities, so they only differed in the use of barbells or machines for performing SQ, BP, PBP, and SP exercises. Changes in physical performance were compared in 5 athletic (sprint, change of direction, vertical jump, balance, upper- and lower-limb anaerobic cycling performance) and 8 strength tests. The ACSA of the quadriceps, pectoralis major and rectus abdominis, as well as the muscle architecture of the vastus lateralis, were measured to examine structural changes. Furthermore, the DASH and WOMAC questionnaires were administered to assess changes in upper- and lower-limb discomfort, respectively. Results of both studies suggest that free-weight and machine-based training modalities would be similarly effective to promote physical performance and structural changes without increasing joint discomfort.