Normative values for isometric quadriceps peak torque using fixed dynamometry in healthy young adults

Abstract

RATIONALE:

Assessment of muscle strength is recommended to measure weakness and inform exercise prescription in adults undergoing pulmonary rehabilitation. There is a lack of normative data for lower extremity muscle strength using fixed dynamometry in the clinical setting in young adults.

OBJECTIVES:

Primary objectives were to determine (i) normative values for isometric quadriceps peak torque (QT) using fixed dynamometry and (ii) the relationship between isometric QT with demographics, body composition, habitual physical activity and one-repetition maximum (1-RM) for knee extension. A secondary objective was to develop a preliminary equation to predict 1-RM knee extension using isometric QT.

METHODS

This was a cross-sectional study of healthy adults aged 18–39 years. Isometric QT was assessed using fixed dynamometry (MedUp^®). A 1-RM test was performed in the same setting. Age, sex and body composition using bioelectiral impedance analysis (Tanita, DC-430U) were collected. Physical activity was assessed by the Rapid Assessment of Physical Activity (RAPA).

RESULTS

Eighty-two participants were included (44 females, 54%). Isometric QT was 89 (77-132) Nm for females and 158 (133-187) Nm for males (p < 0.0001). There was a strong correlation between isometric QT and 1-RM (r = 0.85, p < 0.0001). The multi-linear regression model to predict 1-RM included sex, isometric QT and BMI (F_{(3, 78) =} 60.819; p < 0.001; R² = 0.701).

CONCLUSION

Normative isometric QT values to quantify lower limb strength impairment and a preliminary equation using isometric QT to predict 1-RM and prescribe resistance quadriceps exercise training may inform pulmonary rehabilitation programs for a younger respiratory population. Validation of the 1-RM equation in clinical populations is needed.

RÉSUMÉ

JUSTIFICATION:

L'évaluation de la force musculaire est recommandée pour mesurer la faiblesse et orienter la prescription d'exercices chez les adultes qui suivent une réadaptation pulmonaire. Les données normatives sur la force musculaire des membres inférieurs à l'aide de la dynamométrie fixe en milieu clinique chez les jeunes adultes sont insuffisantes.

OBJECTIFS DE L'éTUDE:

Les objectifs principaux étaient de déterminer (i) les valeurs normatives du pic de couple isométrique du quadriceps à l’aide de la dynamométrie fixe et (ii) la relation entre le pic de couple isométrique et les données démographiques, la composition corporelle, l'activité physique habituelle et la répétition maximale (1-RM) pour l'extension du genou. Un objectif secondaire était de développer une équation préliminaire pour prédire le 1-RM de l'extension du genou en utilisant le pic de couple isométrique du quadriceps.

MéTHODES:

Il s'agissait d'une étude transversale portant sur des adultes en bonne santé âgés de 18 à 39 ans. Le pic de couple isométrique du quadriceps a été évalué à l'aide d'une dynamométrie fixe (MedUp®). Un test 1-RM a été réalisé dans le même contexte. L'âge, le sexe et la composition corporelle ont été recueillis par l’analyse d'impédance bioélectrique (Tanita, DC-430U). L'activité physique a été évaluée à l’aide de l’Évaluation rapide de l’activité (RAPA).

RéSULTATS:

Quatre-vingt-deux participants ont été inclus (44 femmes, 54%). Le pic de couple isométrique du quadriceps était de 89 (77-132) Nm pour les femmes et de 158 (133-187) Nm pour les hommes (p < 0,0001). Il y avait une forte corrélation entre le pic de couple isométrique du quadriceps et le 1-RM (r = 0,85, p < 0,0001). Le modèle de régression multilinéaire pour prédire le 1-RM incluait le sexe, le pic de couple isométrique du quadriceps et l'IMC (F (3, 78) = 60.819; p < 0.001; R2 = 0.701).

CONCLUSION

Les valeurs normatives du pic de couple isométrique du quadriceps pour quantifier l'altération de la force des membres inférieurs et une équation préliminaire utilisant le pic de couple isométrique du quadriceps pour prédire le 1-RM et prescrire un entraînement en résistance des quadriceps peuvent orienter les programmes de réadaptation pulmonaire destinés à une population respiratoire plus jeune. La validation de l'équation du 1-RM dans des populations cliniques est nécessaire.

Keywords:

• Muscle strength dynamometer
• quadriceps muscle
• rehabilitation
• resistance training
• strength training

Acknowledgments

The authors thank Laura Harvey for her assistance with data collection during her physiotherapy clinical internship.

Author contributions

L. Wickerson and S. Mathur conceived the study including the study design and protocol development. All authors contributed to the interpretation of the data. L. Wickerson and M. Ferreira collected and analyzed the data. M. Ferreira drafted the manuscript. All authors contributed to the critical appraisal and approval of the final version of the manuscript.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Funding

This study was not funded.

Data sharing availability

Data is available upon request. Data generated or analyzed during this study are available from the corresponding author upon reasonable request.