משתתפים וקריטריונים לסף קבלה
פרוטוקול המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה האקדמית של אוניברסיטת Jimei (מספר אישור JD02RS02406) ובוצע בהתאם להצהרת הלסינקי. לפני הגיוס, כל המשתתפים קיבלו הסבר מפורט על מטרת המחקר, ההליכים הניסויים, הסיכונים הפוטנציאליים וזכותם לפרוש מהמחקר בכל עת ללא קנס. הסכמה מדעת בכתב התקבלה מכל המשתתפים לפני ביצוע כל הליך הקשור למחקר. שלושים סטודנטים זכרים בריאים עם ניסיון באימון כדורעף גויסו מקורסי כדורעף לבחירה באוניברסיטה רגילה באמצעות הודעות בקורס. משתתפים פוטנציאליים מילאו שאלון היסטוריה בריאותית ופציעות לפני הגיוס. משתתפים היו כשירים אם הם: (1) סטודנטים זכרים באוניברסיטה; (2) השלימו אימון כדורעף פורמלי; (3) הפגינו מיומנות יציבה בטכניקת הסבב (spike) בכדורעף; (4) בעלי ניסיון קודם בכדורעף תחרותי או מאורגן; ו-(5) היו מסוגלים להשלים את הליכי הבדיקה בבטחה. משתתפים הוחרגו אם סבלו מכאב או פגיעה נוכחית במערכת השלד והשרירים שעלולה להשפיע על ביצוע הסבב, היסטוריה של ניתוח אחרון בגפיים העליונות, גפיים תחתונות או בגו, הפרעה נוירולוגית או קרדיו-וסקולרית, או כל התוויית נגד ל-NMES. הגיל הממוצע, הגובה ומסת הגוף של המשתתפים היו 20.2 ± 1.15 שנים, 182.1 ± 3.17 cm ו-70.6 ± 8.34 kg, בהתאמה. פרטים על הציוד והחומרים ששימשו במחקר זה, כולל יצרנים ומספרי דגם או קטלוג, מופיעים ב-טבלת החומרים.
רנדומיזציה, הסתרת הקצאה וסמיות
לאחר השלמת הערכת הבסיס, השתתפים מתאימים הוקצו באופן אקראי ביחס של 1:1 לקבוצת התנאי NMES או לקבוצת הביקורת, באמצעות הליך פשוט של הגרלה. שלושים כרטיסים מקופלים וזהים, 15 המסומנים כ-"NMES" ו-15 המסומנים כ-"Control", הוכנסו למכל אטום ונשלפו באופן אינדיבידואלי על ידי המשתתפים. לא נעשה שימוש בהליך פורמלי להסתרת הקצאה, מכיוון שסימוני הקבוצות נחשפו מיד לאחר שליית כל כרטיס. מכיוון שההתערבות ב-NMES הייתה ניתנת לזיהוי בקלות, המשתתפים והצוות שביצע את ההתערבות לא יכלו להיות מסותרים (blinded) לגבי השיוך לקבוצה. גם המעריכים האחראים על לכידת התנועה, מעקב אחר הסמנים והערכת התוצאות לא היו מסותרים לתנאי ההתערבות. היעדרה של הסתרת הקצאה ושל סיתור המעריכים הוכרו כמגבלה מתודולוגית. המשתתפים הוקצו לקבוצת התנאי NMES (n = 15) או לקבוצת הביקורת (n = 15). מבחני t למדגמים בלתי תלויים לא הראו הבדלים משמעותיים בין הקבוצות בגיל, גובה, מסת גוף או מדד מסת הגוף (BMI) בבסיס (כולם p > 0.05).
מערך ניסויי
מחקר זה השתמש במערך מחקר מבוקר עם קבוצות מקבילות, חלוקה אקראית ושני שלבי הערכה. כל המשתתפים עברו הערכת spike בסיסית והערכה שנייה לאחר 72 h. במהלך מרווח הזמן של 72 h, המשתתפים הונחו להימנע מאימונים מובנים, פעילות גופנית מאומצת ופעילות גופנית אחרת בעצימות גבוהה. מיד לפני ההערכה השנייה, המשתתפים בקבוצת ההתניה ב-NMES קיבלו התערבות NMES למשך 30 min. המשתתפים בקבוצת הביקורת לא קיבלו התערבות NMES ועברו את אותה הערכה שנייה בלוח זמנים תואם. הערכים המדווחים ב-Table 1 התקבלו במהלך ההערכה השנייה. לפיכך, ערכי קבוצת ה-NMES מייצגים מדידות שהתקבלו מיד לאחר NMES, בעוד שערכי קבוצת הביקורת מייצגים מדידות שהתקבלו במהלך ההערכה השנייה ללא NMES. Table 1 אינו מציג ערכי בסיס או ציוני שינוי לפני ואחרי ההתערבות.
סידור ניסיוני וציוד
הבדיקות נערכו במגרש כדורעף מקורה. הציוד כלל נורות סימון LED מסונכרנות, מערכת לניתוח תנועה תלת-ממדית, מסגרת כיול תלת-ממדית במידות של 2.0 m x 1.5 m x 2.0 m (איור 1A), ארבע מצלמות במהירות גבוהה, חמישה מכשירים לטיפול בפולסים עם אפלולת תדר (איור 1B), וכדורי כדורעף סטנדרטיים. ארבע המצלמות הוצבו מסביב לנפח הלכידה המכויל, סמוך לאזור ההתקפה בעמדה 4. הווידאו הוקלט ברזולוציה של 1920 x 1080 פיקסלים, בתדר דגימה של 180 Hz ובמהירות תריס של 1/1000 s. ציר x הגלובלי ייצג את הכיוון המדיו-לטרלי (צדדי), ציר y ייצג את כיוון הגישה לחסמה, וציר z ייצג את הכיוון האנכי. לפני הבדיקה, המשתתפים ביצעו חימום סטנדרטי של 20 min שכלל ריצה קלה, מתיחות דינמיות של הגפיים התחתונות והעליונות, מסירות בזוגות, הגבהות, תנועות הגנה ותרגול חסמה בתת-מקסימום.

איור 1: מערך ניסויי לבדיקת חסימה/ספייק בכדורעף. (A) מסגרת כיול תלת-ממדית (2.0 m × 1.5 m × 2.0 m). (B) סידור של ארבע מצלמות ללכידת תנועה תלת-ממדית. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
סטנדרטיזציה של ניסויי דגימה (spike trials)
נקודת התחלה מסומנת נקבעה 3 m מאחורי אזור ההמראה בעמדה 4. אותו מושך מנוסה ביצע את כל ההגשות בשני ההערכות ונשאר בעמדה 3. המושך קיבל הוראה להגיש את הכדור לגובה ולמיקום עקביים מעל הרשת, כך שכל משתתף יוכל להשתמש באותה טכניקת גישה וחבטה. אזור מטרה של 3 m x 3 m סומן במגרש היריב. ניסיון תקף הוגדר ככזה שבו: (1) המשתתף התחיל מנקודת ההתחלה המסומנת; (2) רצף הגישה, ההמראה הדו-צדדית והחבטה באוויר שהוגדרו הושלמו; (3) המגע עם הכדור היה נקי; (4) הכדור נחת בתוך אזור המטרה שהוגדר מראש; ו-(5) הסמנים האנטומיים וסמני הכדור נשארו גלויים במהלך תקופת הניתוח הרלוונטית. כל משתתף ביצע שני ניסיונות היכרות, ולאחריהם ניסיונות תועדו עד לקבלת שלושה ניסיונות תקפים. בין הניסיונות ניתן מרווח מנוחה פסיבית של 60 s.
ניסוי נחשב ללא תקף אם הסט לא היה מתאים, המשתתף שינה את הגישה שהגדירה, המשתתף לא פגע בכדור בצורה נקייה, הכדור נחת מחוץ לאזור המטרה שהוגדר מראש, או אם הנראות של הסמן לא הייתה מספקת. ניסיונות לא תקפים הוצאו מהניתוח וחזרו על עצמם עד שהוקלטו שלושה ניסיונות תקפים. מתוך שלושת הניסיונות התקפים, נבחר הניסוי עם הביצועים הטובים ביותר לצורך ניתוח קינמטי וניתוח ביצועים. אותו הליך לבחירת ניסיונות הוחל על שתי הקבוצות ובשני שלבי ההערכה.
התערבות NMES וקבוצות שרירים שעברו גרייה
ההתערבות ב-NMES בוצעה במשך 30 min באמצעות חמישה מכשירים לטיפול בפולסים עם תדר משתנה. ה-NMES הוחל על שרירי הגפיים העליונות, שרירי הליבה ושרירי הגפיים התחתונות. שרירי הגפיים העליונות שעברו גרייה היו ה-deltoid, ה-biceps brachii וה-triceps brachii. שריר הליבה שעבר גרייה היה ה-external oblique, ושריר הגפיים התחתונות שעבר גרייה היה ה-vastus lateralis. אלקטרודות עם דבק עצמי מוקמו מעל גופי השרירים בהתאם לנקודות ציון אנטומיות ולהוראות יצרן המכשיר. עוצמת הגרייה הועלתה בהדרגה עד להשגת כיווץ שרירים נראה בבירור, ללא גרימת כאב או אי-נוחות בלתי נסבלת. ערכי הפלט הממוצעים שנרשמו היו 35.73 W עבור ה-deltoid, 35.21 W עבור ה-biceps brachii, 34.36 W עבור ה-triceps brachii, 33.85 W עבור ה-external oblique, ו-37.09 W עבור ה-vastus lateralis. מיד לאחר סיום התערבות ה-NMES, המשתתפים החלו בהערכת ה-spike השנייה. משתתפי קבוצת הביקורת ביצעו את אותה פרוצדורה של בדיקות ללא קבלת גרייה חשמלית.
פרמטרי גירוי
מכשיר הטיפול בפולסים עם אפנון תדר הופעל בתדר פולסים קבוע של 1000 Hz עבור כל המשתתפים. עוצמת הגירוי הייתה פרמטר הפלט היחיד שהותאם אישית לכל משתתף, והיא הועלתה בהדרגה עד שהושגה התכווצות שריר נראית לעין ללא כאב או אי-נוחות בלתי נסבלת. רשומות המחקר הזמינות לא הכילו הגדרות נפרדות עבור צורת גל הפולס, רוחב הפולס, מחזור העבודה (duty cycle), מחזור התכווצות/מנוחה, או זמני עלייה/ירידה (ramp-up/ramp-down). לא ניתן היה לשחזר פרמטרים אלה רטרוספקטיבית; לפיכך, הם מדווחים כלא זמינים במקום כערכים מוערכים.
התוויות נגד ובקרת בטיחות עבור NMES
לפני הגיוס, המשתתפים נבדקו לאיתור התוויות נגד ל-NMES באמצעות שאלון היסטוריה רפואית ואישור מילולי על ידי צוות המחקר. משתתפים הוצאו מהמחקר אם היה להם מכשיר אלקטרוני מושתל או קצב לב, אפילפסיה, מחלה קרדיווסקולרית מאובחנת קלינית, ליקוי בתחושת העור, פצעים פתוחים, זיהום או גירוי של העור באתר האלקטרודה, פגיעה שלד-שרירית חריפה, או תגובה שלילית קודמת לגירוי חשמלי. לפני הצבת האלקטרודות, נבדקה העור מעל כל שריר מטרה לאיתור פצעים, גירויים, זיהומים או חריגות אחרות. במהלך הגירוי, המשתתפים היו תחת ניטור רציף והונחו לדווח על כאב, סחרחורת, התכווצות שרירים מוגברת, גירוי עורי, התכווצויות שרירים חריגות או תסמינים בלתי צפויים אחרים. עוצמת הגירוי הופחתה במקרה של אי-נוחות מוגברת. ההתערבות הופסקה אם המשתתף חווה כאב בלתי נסבל, סחרחורת, גירוי עורי מתמשך, התכווצויות שרירים חריגות או תגובה אחרת שעלולה להיות לא בטוחה. כל תגובה שלילית והפעולה שננקטה על ידי צוות המחקר תועדו.
לכידת תנועה וכיול
לפני כל סבב בדיקות, בוצע כיול של מרחב המדידה באמצעות מסגרת כיול תלת-ממדית במידות של 2.0 m x 1.5 m x 2.0 m. כל נקודות הכיול היו נראות לפחות בשני תצוגות מצלמה. ארבע המצלמות סונכרנו באמצעות אות LED שהיה נראה בכל הקלטות המצלמה. קואורדינטות תלת-ממדיות שוחזרו באמצעות תוכנה לניתוח תנועה תלת-ממדית ופרוצדורת טרנספורמציה לינארית ישירה. איכות הכיול הוערכה על ידי השוואת הקואורדינטות הידועות של נקודות הבקרה של מסגרת הכיול לקואורדינטות המשוחזרות שלהן. שגיאת השחזור של השורש הממוצע של הריבועים (RMS) הייתה 0.138 cm. הכיול חזר על עצמו כאשר לא כל נקודות הבקרה הנדרשות היו נראות בבירור או כאשר שגיאת השחזור עלתה על קריטריון הקבלה של המעבדה.
הצבת סמנים ומעקב
עשרים ואחד סמנים מחזירי אור הוצמדו לנקודות אנטומיות אצל כל משתתף. מיקומי הסמנים כללו את קודקוד הראש; האוזניים השמאלית והימנית; האקרומיה (acromia) השמאלית והימנית; רכבי השכסית הקדמיים העליונים (anterior superior iliac spines) השמאלי והימני; ראשי הרדיוס השמאלי והימני; תהליכי הסטילואיד של הרדיוס השמאלי והימני; הפלנגות הדיסטליות של האצבעות השלישיות; החלק העליון של הטיביה השמאלית והימנית; המלולוס הלטרלי (lateral malleoli) השמאלי והימני; העקבים השמאלי והימני; והפלנגות הדיסטליות של כפות הרגליים השמאלית והימנית. סמן מחזיר אור קל נוסף הוצמד בבטחה לפני השטח של כדור הווליבול. הצמדת הסמנים נבדקה לפני כל ניסיון כדי להבטיח שהם נותרו מקובעים במהלך החבטה. הסמנים דגמו באופן ידני ועוקבו פריים אחר פריים באמצעות תוכנה לניתוח תנועה תלת-ממדית. מסלולים אוטומטיים נבחנו ויזואלית ותוקנו ידנית בעת הצורך. פערי סמנים שאינם עולים על חמישה פריימים רצופים שוחזרו באמצעות אינטרפולציית cubic-spline. ניסיונות שהכילו פערים ארוכים יותר או נתוני סמנים חסרים באירוע מפתח הוצאו מהניתוח וחזרו על עצמם.
זיהוי אירועים וחלוקה לשלבים טכניים
ארבעה אירועי מפתח זוהו באמצעות בדיקה פריים-אחרי-פריים של הקלטות המצלמות המסונכרנות: (1) מגע ראשוני של רגל שמאל, שהוגדר כפריים הראשון שבו רגל שמאל נגעה באופן גלוי ברצפה (איור 2A); (2) מגע דו-צדדי של הרגליים, שהוגדר כפריים הראשון שבו שתי הרגליים היו במגע סימולטני עם הרצפה (איור 2B); (3) המראה דו-צדדית, שהוגדרה כפריים הראשון שבו שתי הרגליים עזבו לחלוטין את הרצפה (איור 2C); (4) מגע עם הכדור, שהוגדר כפריים הראשון שבו יד ההנחאה נגעה באופן גלוי בכדור והזיזה אותו (איור 2D). שלב הריצה נמשך ממגע ראשוני של רגל שמאל ועד למגע דו-צדדי של הרגליים. שלב ההמראה נמשך ממגע דו-צדדי של הרגליים ועד להמראה דו-צדדית. שלב ההבטחה באוויר נמשך מההמראה הדו-צדדית ועד למגע עם הכדור11,12. כל האירועים זוהו על ידי אותו מעריך כדי לשמור על עקביות.

איור 2: אירועי מפתח בחסימת כדור (spike) בכדורעף. (A) מגע ראשוני של רגל שמאל. (B) מגע דו-צדדי של הרגליים. (C) דפייה דו-צדדית. (D) מגע בכדור. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.
עיבוד נתונים
הפרמטרים הקינמטיים של טכניקת החבטה בכדורעף שננותחו במחקר זה הם: זווית ההפרדה בין הכתף לירך (איור 3A) [ציר ה-x של מערכת הקואורדינטות של הגו מוגדר כקו המחבר בין השפיקה הירכית הקדמית העליונה (ASIS) השמאלית לשפיקה הירכית הקדמית העליונה הימנית; ציר ה-y מוגדר ככיוון קדימה של השפיקה הירכית הקדמית העליונה; ציר ה-z מוגדר כקו המחבר בין נקודות האמצע של שתי השפיקות הירכיות הקדמיות העליונות לנקודות האמצע של שני האקרומיונים על הציר האורכי; הזווית הנוצרת על ידי הווקטור המקומי של השפיקה הירכית הקדמית העליונה השמאלית ביחס לימנית והווקטור המקומי של האקרומיון השמאלי ביחס לימני, אשר סובב ביחס למישור ה-xy של מערכת הקואורדינטות]; זווית מפרק הכתף (איור 3B) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק המרפק, מפרק הכתף ומפרק הירך]; זווית מפרק המרפק (איור 3B) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק הכתף, מפרק המרפק ומפרק שורש כף היד]; זווית מפרק שורש כף היד (איור 3B) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק המרפק, מפרק שורש כף היד ומפרק האצבע]; זווית מפרק הירך (איור 3C) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק הכתף, מפרק הירך ומפרק הברך]; זווית מפרק הברך (איור 3C) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק הירך, מפרק הברך ומפרק הקרסול]; זווית מפרק הקרסול (איור 3C) [הזווית הנוצרת על ידי מפרק הברך, מפרק הקרסול והבהונות]13,14,15,16,17,18,19. מהירויות המקטעים של הירך, השוק וכף הרגל חושבו מההעתקה התלת-ממדית של מרכז המקטע המתאים בין פריימים עוקבים. מהירות ליניארית התקבלה באמצעות הליך גזירה נומרית של הפרש מרכזי והובאה ביחידות של מטרים לשנייה. מהירות הכדור חושבה מההעתקה התלת-ממדית התוצאית של סמן הכדור חלקי מרווח הדגימה של 1/180 s. מהירות שיא של הכדור הוגדרה כהמהירות התוצאית הגבוהה ביותר שנרשמה במהלך שלושת הפריימים הראשונים לאחר המגע בין היד לכדור, והובאה ביחידות של מטרים לשנייה.

איור 3: פרמטרים קינמטיים של חבטת הניסוף בכדורעף. (A) זווית ההפרדה בין הכתף לירך. (B) זוויות מפרקי הכתף, המרפק ושורש כף היד. (C) זוויות מפרקי הירך, הברך והקרסול. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
ניתוח סטטיסטי
ניתוחים סטטיסטיים בוצעו באמצעות SPSS. משתנים רציפים מוצגים כממוצעים וסטיות תקן. מבחני t למדגמים בלתי תלויים שימשו להשוואת גיל, גובה, מסת גוף ומדד מסת הגוף (BMI) בין הקבוצות בנקודת הבסיס. הניתוח העיקרי השווה בין משתני קינמטיקה וביצועים במדידה השנייה בין קבוצת ההתניה ב-NMES לקבוצת ביקורת תואמת זמן, באמצעות מבחן Mann–Whitney U. עבור השוואות Mann–Whitney U דווח על הסטטיסטי Z המתוקנן. גודל האפקט חושב כ-r = |Z|/√N, כאשר N היה גודל המדגם הכולל עבור כל השוואה (N = 30); ערכים של 0.10, 0.30 ו-0.50 פורשו כאפקטים קטנים, בינוניים וגדולים, בהתאמה. רווחי סמך של 95% להפרש הממוצעים (NMES − ביקורת) נאמדו מהממוצעים, סטיות התקן וגדלי המדגמים המדווחים באמצעות שיטת Welch. מקדמי מתאם פירסון (Pearson product–moment correlation coefficients) חושבו באמצעות נתוני המדידה השנייה מקבוצת ההתניה ב-NMES כדי לבחון קשרים בין משתני הקינמטיקה והביצועים. רווחי סמך של 95% עבור מקדמי המתאם חושבו באמצעות טרנספורמציית z של פישר (Fisher’s z transformation). תיקון Benjamini–Hochberg לשיעור התגליות השגויות (false-discovery-rate) הוחל בנפרד בתוך כל משפחת אירועים. כל משפחת אירועי ריצת ההכנה כללה שלוש השוואות, בעוד שמשפחות אירועי ההמראה הבילטרלית ומגע הכדור כללו 55 השוואות כל אחת. מובהקות סטטיסטית נקבעה על α = 0.05 (Table 2 ו-Table 3).