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. 2025 Jul 17.
doi: 10.1007/s00132-025-04670-3. Online ahead of print.

[Hydraulically controlled isokinetic strength testing]

[Article in German]
Jan Schröder  1 , Miriam Knauer  2 , Gunnar Liedtke  2
Affiliations

[Hydraulically controlled isokinetic strength testing]

[Article in German]
Jan Schröder et al. Orthopadie (Heidelb). .

Abstract
in English, German

Background: Hydraulically controlled strength test devices provide a constant predetermined movement velocity, and as such may be specified as (quasi‑)isokinetic dynamometry. There are limited literature reporting comparisons with other strength testing modes. This work presents reference values and reliability analyses for trunk and knee maximum torques and their respective flexion-extension ratios for hydraulically controlled isokinetic dynamometry in comparison to isometric strength testing.

Materials and methods: In a cross-sectional design, reference values (M, SD, percentiles) of 45 healthy adults (21 females, age 26.1 ± 3.9 years, BMI 23.2 ± 2.5 kg/m2) were assessed (trunk, knee: flexion, extension and their functional ratios) for the Factum® test devices (Frei medical) including, comparisons of the isometric or isokinetic test mode (Bland-Altman). For a sub-sample of 20 persons (50% females), time economy and reliability (ICC3.k) were assessed.

Results: The (quasi‑)isokinetic test protocol was less time consuming (50%) and demonstrated higher reliability coefficients (ICC3.k 0.736-0.933) compared to isometric testing (ICC3.k 0.550-0.899). Flexion-extension ratios (isokinetic 68%, isometric trunk 63%) revealed a relation nearby 2:3, except for the isometric knee ratio (55% ≈ 1:2), due to smaller proportions of knee flexion forces.

Conclusion: Results indicated mode specific differences and are not directly comparable with clinical implications especially for the flexion-extension ratios. Each protocol showed to be sufficiently reliable with time economy advantages for the (quasi‑)isokinetic protocol. Distributions of body weight-adjusted peak torques and functional ratios may serve as device-specific benchmark values for strength testing in clinical environments.

Zusammenfassung: HINTERGRUND: Die hydraulisch geregelte Widerstandsgebung kann als Sonderform der Isokinetik betrachtet werden, weil eine konstante Bewegungsgeschwindigkeit vorgegeben werden kann. Für diese spezielle Krafttestvariante liegt wenig vergleichende Literatur vor. In dieser Arbeit werden für die hydraulisch geregelte (Quasi‑)Isokinetik Orientierungswerte für Rumpf- und Kniekräfte und deren funktionelle Quotienten vorgestellt und die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit mit der Isometrie evaluiert.

Methodik: In einer Querschnittstudie wurden für 45 gesunde Erwachsene (21 Frauen, Alter 26,1 ± 3,9 Jahre, BMI 23,2 ± 2,5 kg/m2) Orientierungswerte (M, SD, Perzentile) für die isometrische und isokinetische Maximalkraft und funktionelle Quotienten (Flexion, Extension: Rumpf, Knie) für die Factum® Diagnosesysteme (Frei medical) ermittelt und miteinander vergleichen (Bland-Altman). Zeitaufwand und Reliabilität wurden für eine Teilstichprobe (50 % Frauen) überprüft (ICC3.k).

Ergebnisse: Die (Quasi‑)Isokinetik war zeitökonomischer (ca. 50 % Zeitaufwand) und tendenziell reliabler (ICC3.k 0,736–0,933) als die Isometrie (ICC3.k 0,550–0,899). Funktionelle Flexions-Extensions-Quotienten (Isokinetik 68 %, Isometrie Rumpf 63 %) wiesen in etwa eine 2:3-Relation auf, außer beim Isometrie-Knie-Quotienten (55 %, ca. 1:2), wo die Flexion in Relation schwächer in den Quotienten einging.

Diskussion: Die Testergebnisse für die isometrischen und (quasi‑)isokinetischen Krafttests sind nicht miteinander vergleichbar, was insbesondere bei den funktionellen Quotienten für die Praxis beachtet werden muss. Jedes System für sich ist reliabel, die Isokinetik hatte eine bessere Testökonomie. Die gerätespezifischen auf das Körpergewicht relativierten Orientierungswerte sind für die Praxis nützlich.

Keywords: Cross sectional analysis; Isometric contraction; Muscle strength; Reference values; Torque.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Einhaltung ethischer Richtlinien. Interessenkonflikt: J. Schröder, M. Knauer und G. Liedtke geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Für diesen Beitrag wurden von den Autor/-innen keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

References

Literatur

    1. Morgan FP, King T (1957) Primary instability of lumbar vertebrae as a common cause of low back pain. J Bone Joint Surg Br 39B:6–22
    1. Flint MM (1958) Effect of increasing back and abdominal muscle strength on low back pain. Res Q 29:160–171
    1. Cady LD, Bischoff DP, O’Connel ER et al (1979) Strength fitness and subsequent back injuries in fire fighters. J Occup Med 21:269–272 - PubMed
    1. McNeill T, Warwick D, Andersson G et al (1980) Trunk strengths in attempted flexion, extension, and lateral bending in healthy subjects and patients with low-back disorders. Spine 5/6:529–538
    1. Mayer TG, Smith SS, Keeley J et al (1985) Quantification of lumbar function. In: Sagittal plain trunk strength in chronic low back pain patients, Bd. 2. Spine, S 765–772

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