Evaluation of force-velocity characteristics of quadriceps muscles by means of peak torque-angular velocity relationship during knee extension and flexion

Abstract

Bu tezde, bir kas lifinin kasılmasının teorik hız-kuvvet karakteristiği ile bir CYBEX NORM izokinetik dinamometresi yardımı ile elde edilmiş kuadriseps kaslarının kasılmasına ait deneysel tepe tork-açısal hız karakteristiğinin arasındaki ilişkiyi göstermesi amaçlanan bir deney çalışması sunulmaktadır. Öncelikle, bir kas lifinin kasılmasının kuvvet-hız karakteristiğini gösteren denklemler özel bir aktomyozin köprü teorisi yardımıyla elde edildi. Daha sonra, deney bölümünde, farklı açısal hızlarda diz uzatma ve bükme hareketleri gerçekleştirildi. Bu şekilde, farklı açısal hızlarda izometrik, eksentrik ve konsentrik olarak kasılan kuadriseps kaslarına ait tepe tork değerleri ölçüldü. Kuadriseps kaslarının kasılmasının tepe tork-açısal hız ilişkisini gösteren deneysel sonuçların, teorik olarak elde edilen bir kas lifinin kasılmasına ait kuvvet-hız eğrisine çok benzediği görüldü. Sonuç olarak, deneyler sırasında birçok parametre kontrol edilmemesine rağmen, kasılamaya ait kuvvet-hız eğrisi farklı durumlara uygulanabildi.

In this thesis, an experiment, which shows that there is a relationship between theoretical force-velocity characteristics of a muscle fiber and experimental peak torque-angular velocity characteristics of quadriceps muscle contraction using CYBEX NORM isokinetic dynamometer, is presented. First, the equations of force-velocity relationship for muscle fiber contraction were derived using a special cross-bridge theory. Then, during the experiments, the subject performed knee extension and flexion movements with different angular velocities. In this way, peak torque values at different angular velocities were obtained during eccentric, isometric and concentric contraction of quadriceps muscles. Finally, it was observed that the theoretical curve of force-velocity for muscle fiber contraction could fit the experimental data showing the relationship of peak torque-angular velocity for quadriceps muscles quite well. As a result, although many parameters were not controlled during the experiments, force-velocity curve of the muscles was applicable for different conditions.