Acute effects of stretching on athletic performance : the ability of some exercises in compensating stretching-related performance deficits

Abstract

The purpose of the dissertation was to investigate the acute effects of stretching on various athletic performances, and how to quickly compensate the expected stretching-related performance-deficits following static stretching. A number of recent studies researched the acute effects of static stretching on athletic performance were reviewed and analyzed in the theoretical part of the dissertation. The reviewed studies were di-vided into two groups: studies which reported negative effects (49 studies), and studies which reported equivocal effects (39 studies). The practical part of the dissertation consists of three studies with 67 participants (sport students at the Saarland Univer-sity). A repeated measures within-subject design was applied in the three studies. First study: Purpose: This study aimed to investigate the acute effects of hamstring static and dy-namic stretching on peak isokinetic concentric torque at a low velocity, the knee angle, at which this peak torque occur, and the hip flexion range of motion. Methods: 17 sport students participated in this study. Measurement of concentric isokinetic knee flexion peak torque including the angle at peak torque, as well as the hip flexion range of motion were performed before and immediately following four conditions. Subjects attended a total of four testing ses-sions (A, B, C and D) so that the order of the conditions assignment was randomized per person (within-subject design). The four conditions were: (A) hamstring static stretching (three sets of four stretches with 30 seconds holding the stretch). (B) ham-string dynamic stretching (three sets of four stretches with 12-14 repetitions). Condi-tion (C) and (D) consisted of ten minutes passive sitting and were set as control condi-tions. The difference between (C) and (D) was that in (C) both force and flexibility tests were performed, whereas in (D) merely the isokinetic test was performed. Results: Repeated measures analyses of variance showed no significant differences between the four protocols regarding the peak torque and the angle at peak torque (p=0.474, F= 0.85) and (p=0.59, F= 0.63), respectively. On the other hand, hamstring static and dynamic stretching resulted a significantly greater hip flexion range of mo-tion (p=0.009, F=8.6, ES= 0.37) and (p=0.000, F=33.7, ES=0.55), respectively, when compared to the control condition (C). There was no significant deference between static and dynamic stretching in enhancing the range of motion. Conclusion: Hamstring static and dynamic stretching enhanced the hip flexion range of motion with neither impairment nor facilitation in isokinetic concentric knee flexion force at low velocity. Second study: Purpose: The aim of the second investigation was to find out which procedure - with or without a prior stretch- would best suit in warm-up program to prepare the athlete for the following training or competition, and which procedure would best suit in re-storing the expected reduction of performance following a stretch. Methods: 20 sport students performed triple-hop test on eight separate days before and after completing eight different warm-up protocols in a randomized order. The eight warm-up protocols were: a. 3x10 consecutive maximum vertical jumps (JU), b. 3x8 dynamic half-squats (SQ) with 50% of body weight, c. 3x10 seconds isometric-squats (ISO) by knee angle 120° with 50% of body weight, d. 3 minutes rest with no activity (REST), e. 2 sets of 4 passive static stretching exercises (SS) with a 30 seconds hold followed by 3x10 maximum vertical jumps (SS+JU), f. (SS + SQ), g. (SS + ISO), h. (SS + REST). In the last four conditions the triple-hop test was performed before and immediately after stretching and once again after the second treatment. Results: Jump performance following (JU) was significantly better than following SS+JU (F= 7.2, p=0.015, ES=0.12), and following (SQ) and (ISO) were better than following (SS+SQ) and (SS+ISO), respectively, but not significantly. There was no significant difference between the (JU), (SQ), (ISO) and (REST) protocols. There was no significant difference between the (SS+JU), (SS+SQ), (SS+ISO) and (SS+REST) protocols. The half squat exercise showed significant improvements of 5 % (F=18.5, p=0.0004, ES=0.23) in horizontal jump distance which was decreased following static stretching as compared to the condition SS+REST, whereas the improvements in jump performance following the (JU) or (ISO) exercises by 3.7 % and 3.8 %, respectively tended to be significant (p=0.064 and p=0.052). Conclusion: The implication of a static stretching program in the warming-up phase seemed to be not suitable, especially if the subsequent performances require a high level of power and reactive force production with a rapid stretch shortening cycle. When static stretching combines with dynamic squats with moderate loads, decrements in jump performance may be compensated. Third study: Purpose: The third investigation aimed to examine if the expected decrement in jump performance following static stretching could be compensated using weighted jumps with a light load, and if changes may occur in muscles activity (IEMG). Methods: 30 sport students performed in two separate days countermovement jumps prior to static stretching, immediately after static stretching, and once again after weighted jumps (experimental condition), or before and after rest-ing times which matched the duration of static stretching and weighted jumps (control condition). Jump height, time of force plate contact, peak force and muscle activity of four muscles were measured during the countermovement jump. Results: Jump height was significantly decreased by 5.3 % (p=0.000) following static stretching (immediately after stretching and before the weighted jumps). There was a significant increase (p=0.000) in jump height by 6.9 % following weighted jumps (per-formance decrement was significantly overcompensated). There were no significant changes in muscles activities between the two conditions across the three test times in all four muscles. Conclusion: The decreased performance due to static stretching can be compensated using a suitable procedure such as weighted jumps with a light load (30 % of 1-RM). Even more, the combination of static stretching exercises followed by weighted jumps resulted overall in a significant improvement in the jump height by 1.6 %.

Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit setzt sich mit den kurzfristigen Effekten des Dehnens auf die sportliche Leistungsfähigkeit auseinander sowie mit der Frage, wie man die erwarteten Leistungseinbußen nach statischem Dehnen möglichst schnell kompensieren kann. Innerhalb des theoretischen Teils der Dissertation wurden aktuelle wissenschaftliche Studien zu den kurzfristigen Effekten des Dehnens auf unterschiedliche Aspekte der sportlichen Leistungsfähigkeit analysiert und zusammengefasst. Anschließend wurden die ausgewählten Studien in folgende zwei Gruppen unterteilt: Studien, die negative Effekte (49 Studien) und Studien, die keine Effekte registriert haben (39 Studien). Der praktische Teil der Dissertation besteht aus drei Untersuchungen mit insgesamt 67 Probanden (Sportstudenten der Universität des Saarlandes). Innerhalb der drei Untersuchungen wurden jeweils wiederholte Messungen (within-subject) durchgeführt. Untersuchung 1 Ziel: Untersuchung der kurzfristigen Effekte des statischen und dynamischen Dehnens der ischiocrurale Muskulatur auf die maximale konzentrische isokinetische Kraft in einer langsamen Winkelgeschwindigkeit, auf den Kniewinkel, bei dem sich die maximale Kraft entfaltet und auf das Bewegungsausmaß der Hüft-Flexion. Methoden: 17 Sportstudenten nahmen an dieser Studie teil. Die Messungen der maximalen konzentrischen isokinetischen Kraft des Kniewinkels, bei dem sich die maximale Kraft entfaltet und das Bewegungsausmaß der Hüft-Flexion wurden vor und unmittelbar nach vier unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt. Die Probanden absolvierten, die im Folgenden dargestellten vier Test-Durchgänge (A, B, C und D) in einer randomisierten Reihenfolge (pro Person). (A) Statisches Dehnen der ischiocrurale Muskulatur (3 Sätze x 4 Übungen für 30 Sekunden). (B) Dynamisches Dehnen der ischiocrurale Muskulatur (12-14 Wiederholungen, 3 Sätze x 4 Übungen). (C) und (D) wurden als Kontrollbedingungen gesetzt. In diesen beiden Test-Durchgängen mussten die Probanden für zehn Minuten einfach passiv sitzen. Der Unterschied zwischen beiden Kontrollbedingungen war, dass in (C) Kraft- und Flexibilitätsmessungen durchgeführt während in (D) nur mit Kraftmessungen gearbeitet wurde. Ergebnisse: Die Varianzanalyse mit Messwiederholung zeigte keine signifikante Unterschiede zwischen den vier Test-Durchgängen hinsichtlich der maximalen Kraft und des Kniewinkels, bei dem sich die maximale Kraft entfaltet (p=0.474, F= 0.85) und (p=0.59, F= 0.63). Andererseits gab es eine signifikante Vergrößerung des Bewegungsausmaßes bei der Hüft-Flexion nach dem statischen und dynamischen Dehnen der ischiocrurale Muskulatur (p=0.009, F=8.6, ES= 0.37) und (p=0.000, F=33.7, ES=0.55) im Vergleich zu der Kontrollbedingung (C). Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen dem statischen und dynamischen Dehnen hinsichtlich der Vergrößerung des Bewegungsausmaßes bei der Hüft-Flexion. Fazit: Statisches und dynamisches Dehnen der ischiocrurale Muskulatur vergrößert das Bewegungsausmaß der Hüft-Flexion bei gleichzeitig unveränderter maximaler konzentrischer isokinetischer Kraft in einer langsamen Winkelgeschwindigkeit. Untersuchung 2 Ziel: Das Ziel der Untersuchung bestand darin, herauszufinden welche Übungen - mit oder ohne Dehnen – sich in der Aufwärmphase von Athleten am besten zur Vorbereitung auf das anschließende Training oder einen Wettkampf eignen und welche Übungen die erwarteten Leistungseinbußen nach dem statischen Dehnen kompensieren können. Methoden: 20 Sportstudenten führten Dreier-Hop-Tests an acht separaten Terminen, vor und nach acht verschiedenen Übungssequenzen, in einer randomisierten Reihenfolge durch. Die acht Übungssequenzen waren: (A) 3x10 aufeinanderfolgende maximale Sprünge (JU). (B) 3x8 dynamische Halb-Squats (SQ) mit 50% des Körpergewichts. (C) 3x10 Sekunden isometrische Squats (ISO) bei einem Kniewinkel von 120° mit 50% des Körpergewichts. (D) 3 Minuten Pause (REST). (E) 2 Sätze x 4 passive statische Dehnübungen (SS) gefolgt von 3x10 aufeinanderfolgenden maximalen Sprünge (SS+JU). (F) SS+SQ. (G) SS+ISO. (H) SS+REST. In den letzten vier Übungssequenzen wurde der Dreier-Hop-Test vor dem Dehnen, unmittelbar nach dem Dehnen und nach dem zweiten Treatment durchgeführt. Ergebnisse: Die Sprungleistung war nach JU signifikant besser als nach SS+JU (F= 7.2, p=0.015, ES=0.12), und nach SQ und ISO tendenziell besser als nach SS+SQ und SS+ISO. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den JU, SQ, ISO und REST Übungssequenzen sowie zwischen den SS+JU, SS+SQ, SS+ISO und den SS+REST Einheiten. Die dynamischen Halb-Squats (SQ) konnten die verminderte Sprungleistung nach dem Dehnen, im Vergleich zu der Kontrollbedingung SS+REST, kompensieren (5%, F=18.5, p=0.0004, ES=0.23) während die maximalen Sprünge JU und die isometrischen Squats ISO diese reduzierte Sprungleistung nur tendenziell (p=0.064 und p=0.052) kompensierten. Fazit: Statisches Dehnen scheint in der Aufwärmphase ungünstig zu sein, insbesondere wenn die folgenden Leistungen ein hohes Maß an Schnell- und Reaktivkraft im schnellen Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus fordern. Eine Leistungsverschlechterung nach dem statischen Dehnen könnte kompensiert werden, wenn auf die Dehnübungen dynamische Halb-Squats folgen. Untersuchung 3: Ziel: Die Untersuchung beschäftigt sich mit der Frage, ob dehnbedingte Einbußen der Sprungleistung durch die Durchführung von „Weighted Jumps“ mit leichtem Gewicht kompensiert werden können und inwiefern es diesbezüglich zu Veränderungen der Muskelaktivität kommt. Methoden: 30 Sportstudenten führten den Countermovement Jump-Test an zwei separaten Terminen vor, unmittelbar nach dem Dehnen und nach den Weighted Jumps durch (Experimentalbedingung) bzw. vor und nach entsprechenden Pausen (Kontrollbedingung). Gemessen wurden die Sprunghöhe, die Kontaktzeit, die maximale Sprungkraft und die Muskelaktivität von vier Muskeln während der CMJ. Ergebnisse: Das statische Dehnen führte zu einer signifikanten Verschlechterung der Sprungleistung von 5,3% (p=0.000) (unmittelbar nach dem Dehnen und vor der Durchführung der Weighted Jumps). Es kam zu einer signifikanten Verbesserung der Sprungleistung von 6,9% (p=0.000) nach den Weighted Jumps (Leistungseinbußen wurden signifikant überkompensiert). Die Muskelaktivitäten der vier abgeleiteten Muskeln zeigten keine signifikanten Veränderungen. Fazit: Die dehnbedingten Einbußen der Sprungleistung lassen sich durch die Durchführung der Weighted Jumps (mit 30% der 1-RM) kompensieren. Des Weiteren resultierte die Kombination von Dehnübungen und Weighted Jumps in einer signifikanten Verbesserung der Sprungleistung von 1,6%.