Performance Enhancement Training for the Post Rehabilitated Knee

8/28/2015 Performance Enhancement  Training for the Post‐ Rehabilitated Knee LI District APTA September 17, 2015 Robert A. Panariello MS, PT, ATC, CS...
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8/28/2015

Performance Enhancement  Training for the Post‐ Rehabilitated Knee LI District APTA September 17, 2015 Robert A. Panariello MS, PT, ATC, CSCS Professional Physical Therapy Professional Athletic Performance Center New York, New York

“If you do what you’ve always done, you’ll get what you’ve always gotten” Timothy J. Stump MS, PT, USAW

“In a competitive atmosphere, to stay the same is to  regress” – NFL Hall of Fame Coach Bill Parcells

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Athletic Performance Enhancement  Training for the Post‐Rehabilitated  Shoulder LI District APTA September 17, 2015 Robert A. Panariello MS, PT, ATC, CSCS Chief Clinical Officer Professional Physical Therapy Professional Athletic Performance Center

Post‐Rehabilitated Shoulder • Post‐surgical • Non‐op shoulder • DC’d from Rehabilitation  with no deficits • Cleared to resume  training* – Off Season

• Cleared to resume in‐ season competition

Training the Post‐Rehabilitated  Shoulder • Throwing athletes • Non‐ throwing athletes • Rotator Cuff pathology – Anterior instability – Posterior instability • SLAP lesions • Performance Training – Lifting Weights – Arm deceleration techniques

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Rotator Cuff Pathology • Rotator Cuff – Supraspinatus* – Infraspinatus – Subscapularis – Teres Minor

• Concomitant Injury – Anterior Capsule (Instability) – Posterior Capsule (Instability) – Labral tear

Labrum of the Shoulder • Labrum – Ring of fibrocartilage  around the glenoid rim – Deepens the glenoid cavity  and increases the joint  surface area – Anchoring point for  ligaments – Biceps inserts at the 12  o’clock position

SLAP Tear • “SLAP” Tear was a coined  term by  Dr. Steve Snyder • Superior Labrum Anterior  to Posterior • 10 – 2 O’clock position • Not all SLAP tears require  surgical intervention

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Athletic Performance • The world’s greatest athletes are those that  apply the greatest amount of force into the  ground surface area in the least amount of  time Al Vermeil Don Chu Ralph Mann

Strength Training for the Post‐ Rehabilitated Shoulder • • • • •

Proximal‐to‐distal kinematic sequencing Legs Velocity Torso/CORE Hips Shoulders – Scapular – Rotator Cuff – Arms, Wrist, Hand

The Lower Extremity Contribution to  Pitching • Pitchers with greater leg drive will produce  greater wrist velocities • Lower Extremity muscles most active during  pitching MacWilliams AJSM 1998 

– Quadriceps (*Rectus femoris) – Biceps femoris – Gluteus maximus (Pelvic axial rotation velocity) – Adductors Yamanouchi   Kurume Med J 1998 Campbell   J Strength Cond Res 2010

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Strength and Power Training for the  Post‐Rehabilitated Shoulder • The Physical Qualities of Strength – Strength is the foundation of all  other physical qualities – Each physical quality is dependent  upon it’s preceding physical quality – All physical qualities may be trained  simultaneously, however, the  training block emphasis is placed  Vermeil’s Hierarchy of Athletic Development upon a single physical quality

Upper Extremity Weight Room  Exercises • Bench Press Exercise

Fun and Fitness Kids Weight Bench Set

Exercise Modifications for the Post‐ Rehabilitation Shoulder • Bench Press – Rotator Cuff Injury and Shoulder Impingement – Anterior Shoulder Instability and SLAP Lesions – Posterior Shoulder Instability Fees et al AJSM 1993

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BENCH PRESS Rotator Cuff Injury and Impingement • Narrow Hand Spacing – No wider than 1.5 times biacrominal width 

• Narrow hand spacing – Minimizes peak shoulder torque while pressing – Reduces anterior/posterior rotator cuff and biceps  tendon requirements for humeral head stabilization – Maintains shoulder abduction to less than 45 degrees ‐ decreases compressive forces at the distal clavicle “Distal Clavicular Osteolysis”

Shoulder Bi‐acromial Width

Bench Press Grip • 1.5 Times Bi‐acrominal grip

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Bench Press Modifications Hand Position • Overhand grip (pronated position) • Internal rotation moves biceps tendon from under  acromion • Positions supraspinatus muscle portion of RC  beneath the anterior acromion

Bench Press Modifications Hand Position • Underhand/Reverse Grip (supinated position) • Places long head of biceps under the acromion during the  pressing motion • Supraspinatus is rotated posteriorly from the acromion 

Football bar

Bench Press Modifications Anterior Shoulder Instability and SLAP  Lesions • Mandatory “handoff” of the bar  with all sets – Eliminates risk of  subluxation/dislocation during  removal/return of bar

• Alternate “flat” and “decline”  bench positions with less than 1.5  times biacrominal width grip – Maintains shoulder position below • 90 degrees flexion • 45 degrees abduction • Neutral external rotation* – Football bar

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Bench Press Modifications Rotator Cuff Injury and Impingement • Maintains shoulder extension at less than 15  degrees • The bar “touch” point is superior to the xiphoid  process, decreasing the net torque on the shoulder

80 ABD

NO

YES

BENCH PRESS Posterior Shoulder Instability • Wide bar grip • Horizontal abduction of greater than 15 degrees at  start of concentric phase of lift • Horizontal adduction less than 20 degrees at finishing  position • Mandatory “handoffs” for all lifts

>15  Eccentric ‐> Deceleration (i.e. landing) – Ascent ‐> Concentric ‐> force applied to the GSA

• Two (2) Questions – How do I eliminate the “shift” during the descent? – How deep do I squat?

“Posting” for the Squat Exercise • Often when performing the squat exercise, the athlete  will “shift” their body away from the injured/surgical  knee during the decent phase of the exercise. “Posting”  the non‐op leg assists in correcting this shift.

Post-op knee

Shifting away from the surgical extremity

Non-op Knee

Posting the “good” extremity to correct the exercise “shift”

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How Deep Do I Squat?

Maximum Quadriceps Activity During  Squat Exercise Muscle Rectus Femoris

Vastus Medialis

Vastus Lateralis

Knee Flex/Knee Ext

Squat (Degrees)

Knee Descent

83 - 95

Knee Ascent

95 - 83

Knee Descent

71 - 95

Knee Ascent

59 - 95

Knee Decent

69 – 95

Knee Ascent

55 - 95

KF = Eccentric Decent KE = Concentric Ascent

Vertical Hip Height (Strength) in Sprinting  • Appropriate vertical hip height: – Decreases ground contact times (i.e. properly inflated tire) – Allows the hamstrings to work as a hip extensor vs. a knee  flexor (increased “pawing”)

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The Physical Quality of Power • The rate at which work is done per unit of  time • Power = Force X Distance/Time

The Physical Quality of Power • Maximal Strength must be combined with either  power (explosive strength) and/or reactive  strength to enhance optimal athletic  Harris 2000, Tricoli 2005 performance • P = F X D/T            Velocity Component – Acceleration – Rate of Force Production (RFP) – The Co‐activation index is reduced with high speed  training

The Physical Qualities of Strength vs.  Power • ACL Reconstructions • 6 Months Post –op – MVIC (Strength) ‐ 97% Pre‐injury level – Rate of Force Development (RFD) – 63% Pre‐injury  level Angelozzi JOSPT 2012

• 12 Months Post –op – Rate of Force Development (RFD) –attained or  exceeded 90% Pre‐injury level Angelozzi JOSPT 2012

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The Physical Quality of Power • Acceleration – transpires from a “preparatory”  slower movement velocity followed by a higher  velocity movement – i.e. NASCAR

• Olympic Weightlifting – 1st Pull transition to the 2nd pull – Requires bar acceleration from a slower preliminary speed

Peak Power Output 4,000 3,500 Power (W)

3,000 2,500 2,000

Power Clean

1,500

Hang Power Clean Mid-thigh Power Clean

1,000

Mid-thigh Clean Pull

500 0 Power Clean

Hang Mid-thighMid-thigh Power Power Clean Pull clean Clean

Comfort JSCR 2011

The Physical Quality of Power • The Rate of Force Development (RFD)

FORCE (N)

Time to develop muscular strength in sports Time for Max Contraction Strength MVIC Aagaard Appl Physiol 2006

200 ms or 300 ms or less greater

TIME

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The Physical Quality of Power • Rate of Force Development (RFD) • ACL Reconstructions – Pre‐injury RFD levels take a  year to return Angelozzi JOSPT 2012 • RFD – No preparatory bar movement. Initial bar  velocity is zero i.e. Drag Race Car • Olympic lifts from blocks – – – – –

Below the knee At the knee Above the knee Mid‐thigh At the hips (Power Position)

Comparison of Peak Rate of Force  Development (RFD) Rate of Force Development (N/s)

16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0

Power Clean Hang Power Clean Mid-thigh Power Clean Mid-thigh Clean Pull

Power Hang MidClean Power thigh Clean Power Clean

Midthigh Clean Pull

Comfort JSCR 2011

Peak Rate of Force Development (RFD) for  Different Activities 300

Time (milliseconds)

250 200 Mid-thigh Clean Pull

150

Vertical Jump Countermovement Jump

100

Kawamori JSCR 2006

50 0 MTCP

VJ

CMJ

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Comparison of Peak Ground Reaction  Forces 3,000

Force (N)

2,500 2,000 1,500

Power Clean Hang Power Clean Mid-thigh Power clean Mid-thigh Clean Pull

1,000 500 0 Power Clean

Hang Power Clean

MidMidthigh thigh Pull Power Clean

Comfort JSCR 2011

The Physical Quality of Elastic/Reactive  Strength • Elastic/Reactive Strength incorporates the Stretch  Shortening Cycle (SSC) • Accomplished by ‘shock” or “Plyometric” type training • Short Amortization Phase – Requires muscle and joint “stiffness”

• Olympic Lifts – Barbell requires a second knee bend to clear the knees – 2nd knee bend produces a SSC/RS quality at the Achilles and  Patella Tendons enhancing the neuromuscular training of the  musculoskeletal system for enhanced force output

Elastic (Strength) Energy  

 

When running tendon is the primary site for the storage of elastic energy (EE) During the SSC storage of potential/EE during the eccentric contraction is utilized as kinetic/EE during the concentric contraction Tendon stretches, recoils, and releases EE At least half of the EE utilized for body propulsion comes from the Achilles and foot tendons!

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Single Leg Hop Test • ACLR extremity had a great asymmetry  compared to the non‐involved extremity • The non‐involved extremity performance was  less than that of those in the control group Schmitt JOSPT 2012

Ground Contact Time

Ground Reaction Times (EE) in the  Post‐Operative Knee 



The absence of appropriate levels of elastic  strength and stiffness will result in increased  ground contact times during the stance phase  of the running gait cycle. A protective mechanism of increased ankle  plantar flexion occurs at ground contact: Dampens the ground contact forces in an attempt  to reduce impact forces upon the knee  Negative affect on EE, power, and speed  production 

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Restoring Elastic/Reactive Strength  Qualities • Initiate Ankling Drills – Restoring the elastic strength properties of the  Achilles tendon

• Initiate Mach Drills (“A” Series) – “A” Walks, Skips, and Runs • Also restores full knee flexion AROM

• Progress to Olympic Lifts and/or components  of the Olympic Lifts (i.e. pulls)

Summary • Restore AROM Knee  Flexion • Proper heel placement  at inferior fold of the  glut • Establishes a proper  and efficient swing  phased during the  running gait cycle

• Restore the Physical  Quality of Strength • Foundation of the  Physical qualities of  Strength • Establishes Muscle and  Joint Stiffness  (prerequisite for SSC) • Applied force into the  ground surface area

Summary • Restore the Physical  Quality of Power – Acceleration – Rate of Force  Development

• Restore Elastic/Reactive  Strength qualities • Reduced ground  contact times • Physiological energy  efficiency

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[email protected]

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