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Is the pen mightier than the sword? Exploring urban and rural health in Victorian England and Wales using the Registrar General Reports
YesIn AD 1836, the General Register Office (GRO) was established to oversee the national system of civil registration in England and Wales, recording all births, deaths and marriages. Additional data regarding population size, division size and patterns of occupation within each division permit urban and rural areas (and those with both urban and rural characteristics, described here as âmixedâ) to be directly compared to each other. The annual Reports of the Registrar General summarize the collected data, including cause of and age at death, which is of particular value to historical demographers and bioarcheologists, allowing us to investigate demographic patterns in urban and rural districts in the nineteenth century.
Overall, this paper aims to highlight how this documentary evidence can supplement osteological and paleopathological data to investigate how urbanization affected the health of past populations. It examines the data contained within the first Registrar General report (for 1837-8), in order to assess patterns of mortality of diverse rural, urban, and mixed populations within England and Wales at a point in time during a period of rapid urbanization. It shows that urban and mixed districts typically had lower life expectancy and different patterns in cause of death compared to rural areas. The paper briefly compares how the documentary data differs from information regarding health from skeletal populations, focusing on the city of London, highlighting that certain age groups (the very young and very old) are typically underrepresented in archeological assemblages and reminding us that, while the paleopathological record offers much in terms of chronic health, evidence of acute disease and importantly cause of death can rarely be ascertained from skeletal remains.This research was funded by the Royal Society of London (Grant Reference IES\R1\180138) and supported by the University of Bradford and SUNY Plattsburgh
Development and evaluation of recommendations for whole-body vibration training: aspects of vibration loads and training protocols
Background
Whole-body vibration (WBV) as a training modality is established in the fields of sport, fitness, rehabilitation, and clinical intervention. WBV exercises are performed thereby while standing on a motor driven oscillating platform device. Therefore, the scientific interest in WBV is a steadily increasing field in sports science and research. It has been shown that WBV training elicits various biological and physiological effects in men. Nevertheless, there are only a small number of studies examining WBV effects on neuromuscular performance of the lower extremities in elderly people. Furthermore, the results of these studies show many discrepancies that may be caused by limitations referring to the different applied training protocols and vibration loads. In addition, there is still a deficit of information for effective but safe recommendations for WBV application for trunk and neck muscles. Therefore, this doctoral thesis deals with three major aspects of WBV as an exercise modality in strength training: (1) the recommendation of optimal vibration loads (VbLs) for the lower extremities as an essential element of the WBV exercise parameters in older adults, (2) the evaluation of these VbLs in a WBV training intervention for elderly people with regard to feasibility and chronic effects on neuromuscular performance of the lower limbs, and (3) the allocation of information for effective but safe advices for VbLs for trunk and neck muscles. These aspects are further specified toward five hypotheses (H1, H2, H3, H4, and H5) by findings and limitations of the current state of literature.
Methods
The five hypotheses are evaluated within three research papers (studies 1 to 3). The first study (S1) evaluated the optimal VbL determined by the combination of three biomechanical variables (vibration frequency, vibration amplitude, and knee angle) in older adults (H1). Therefore, the neuromuscular activity of the quadriceps femoris and hamstring muscles in 51 healthy subjects were measured during WBV exposure using surface electromyography (EMG). Maximal voluntary contractions (MVCs) were conducted prior to the measurements to normalise the EMG signals. A three-way mixed ANOVA was performed to analyse the different effects of the biomechanical variables on muscle activity. Study 2 (S2) represents a randomised controlled trial to assess the results of S1 implemented in a WBV training protocol and therefore to evaluate the feasibility and effectiveness of a six-week WBV intervention (H2, H3, and H4). A total of 21 subjects was allocated randomly into either a WBV training or control group. While the WBV group completed a six-week WBV training programme the control group was asked not to change their current level of physical activity during the study. Before and after the intervention period, jump height was measured during a countermovement jump (CMJ). In addition, isokinetic knee extension and flexion strength parameters were recorded using a motor-driven dynamometer. The Borg scale for ratings of perceived exertion (RPE scale) was used to evaluate the intensity of WBV exercises within each training session. Changes from pre- to posttest were analysed by a paired sample t-test (within-group comparisons) and independent sample t-test (between-group comparisons). The intention of study 3 (S3) was to analyse the impact of biomechanical variables on neuromuscular activity of different trunk and neck muscles during WBV (H5) filling the lack of information in current literature. Those biomechanical variables were assumed, which current literature suggests as having the lowest risk of negative side effects on the head. Surface EMG was used to record the neuromuscular activity in 28 healthy subjects. EMG signals were normalised to prior measured MVC. Different effects of the biomechanical variables were analysed by an ANOVA for repeated measurements.
Results
The findings of S1 showed that the biomechanical variables affect the level of neuromuscular activity of thigh muscles in older adults in different dimensions which confirms H1. The maximum levels of muscle activity were significantly reached at high amplitude and high frequency, whereas the factor âknee angleâ only significantly affected the quadriceps femoris. Furthermore, WBV led to a higher muscle activation of the quadriceps femoris (74.1 % MVC) than of the hamstring muscles (27.3 % MVC). The main findings in S2 were an increased multi-joint strength performance of the lower limbs during a countermovement jump in the WBV group, whereas values of the control group remained unchanged after the intervention, thus confirming H2. There were no statistically significant differences in isokinetic maximal strength, mean power, or work values in knee extension or flexion in both groups (rejecting H3). In addition, the subjective perceived exertion of the WBV exercises and respective training parameters ranged between moderate rating levels of 7 and 13 of the Borg scale and indicate WBV intervention as a feasible and safe training program for elderly people, which is consistent with H4. Finally, the outcomes of S3 confirmed H5 as the biomechanical variables affect the level of neuromuscular activity of the trunk and neck in different dimensions. The maximum levels of muscle activity were significantly reached at high amplitude and high frequency, while knee angles had similar effects on the VbL. WBV led to a higher muscle activation of the lower back muscles (27.2% MVC) than of neck muscles (8.5 % MVC) and the abdominal muscles (3.6 % MVC).
Conclusion
A maximised VbL for WBV training in older adults depends on specific combinations of the biomechanical variables (vibration frequency, vibration amplitude, and knee angle). In addition, a WBV training based on this age-specific high VbL is a feasible, suitable and effective training program for elderly people to prevent age-related reduction of muscle performance in the lower extremities. Furthermore, the combination of biomechanical variables recommended in literature as safe for preventing harmful transmissions to the head, only elicit low to moderate muscle activation of the upper body. The findings of this thesis represent fundamental research in the field of WBV and may help to improve further research in this area. Finally, this thesis may help coaches and therapists to enhance the quality of WBV training in practical application.Hintergrund
Ganzkörpervibration (Whole-Body Vibration, WBV) hat sich als Trainingsanwendung im Sport-, Fitness, Rehabilitationsbereich und klinischen Bereich etabliert, wobei die Ăbungen dabei im Stehen auf einer Vibrationsplatte durchgefĂŒhrt werden. In diesem Zusammenhang ist auch das wissenschaftliche Interesse am Vibrationstraining ein stetig wachsendes Feld in den Bereichen der Sportwissenschaft und Forschung. Bisher konnte gezeigt werden, dass Vibrationstraining verschiedene biologische als auch physiologische Reaktionen beim Menschen hervorruft. Dennoch gibt es nur wenige Untersuchungen, die sich mit den Auswirkungen des Vibrationstrainings auf die neuromuskulĂ€re Leistung der unteren ExtremitĂ€ten bei Ă€lteren Menschen beschĂ€ftigen. Des Weiteren weiĂen die Ergebnisse dieser wenigen Studien viele WidersprĂŒchlichkeiten auf, welche durch die unterschiedlich verwendeten Trainingsvorgaben und Vibrationsbelastungen verursacht sein könnten. DarĂŒber hinaus besteht noch ein groĂes Defizit an grundlegenden Informationen hinsichtlich effektiver, aber dennoch sicherer Vorgaben in der Anwendung des Vibrationstrainings im Bereich der Rumpf- und Nackenmuskulatur. Vor diesem Hintergrund beschĂ€ftigt sich die vorliegende Dissertation mit drei wesentlichen Aspekten des Vibrationstrainings: (1) die Empfehlung von optimalen Vibrationsbelastungen (VbL) als wesentlicher Bestandteil des Vibrationstrainingsplans der unteren ExtremitĂ€ten Ă€lterer Menschen, (2) die Evaluierung dieser VbL anhand einer auf Vibrationstraining basierter Intervention mit Ă€lteren Menschen hinsichtlich DurchfĂŒhrbarkeit und Auswirkungen auf die neuromuskulĂ€re Leistung der unteren GliedmaĂen, und (3) Angaben fĂŒr effektive und sichere VbL fĂŒr Rumpf- und Nackenmuskulatur bereitzustellen. Mit der Aufarbeitung von Ergebnissen und Defiziten des aktuellen Forschungsstands werden diese Aspekte durch die Formulierung von fĂŒnf Hypothesen (H1, H2, H3, H4, and H5) weiter spezifiziert.
Methodik
Die fĂŒnf Hypothesen werden in drei wissenschaftlichen Veröffentlichungen (Studie 1 bis 3) untersucht. Die erste Studie (S1) befasste sich mit der optimalen VbL fĂŒr Ă€ltere Personen (H1), welche durch die Kombination von drei biomechanischen Variablen (Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude und Kniewinkel) bestimmt wird. Hierzu wurde die neuromuskulĂ€re AktivitĂ€t der vorderen und hinteren Oberschenkelmuskulatur von 51 gesunden Probanden unter Vibration mittels OberflĂ€chen-Elektromyografie (EMG) gemessen. Vor den Messungen wurden maximale muskulĂ€re Kontraktionen durchgefĂŒhrt, um die EMG zu normalisieren. Um die unterschiedlichen Auswirkungen der biomechanischen Variablen zu analysieren wurde eine drei-faktorielle Varianzanalyse durchgefĂŒhrt. Studie 2 (S2) entspricht einer randomisierten kontrollierten Studie, welche die Ergebnisse aus S1 in einem Trainingsplan verwendet, um die DurchfĂŒhrbarkeit und EffektivitĂ€t eines sechs wöchigen Vibrationstrainings zu untersuchen (H2, H3, und H4). HierfĂŒr wurden 21 Probanden zufĂ€llig einer Vibrationstrainings- oder einer Kontrollgruppe zugeteilt. WĂ€hrend die Vibrationsgruppe ein sechs wöchiges Vibrationstraining absolvierte, wurden die Teilnehmer der Kontrollgruppe gebeten ihre körperliche AktivitĂ€t wĂ€hrend des Studienzeitraums nicht zu verĂ€ndern. Vor und nach dem Untersuchungszeitraums wurde die Sprunghöhe wĂ€hrend eines âcountermovement jumpâ (CMJ) erfasst. Weiterhin wurden isokinetische KraftmessgröĂen der Kniegelenkbeugung und âstreckung an einem Dynamometer ermittelt. Die Borgskala zur Erfassung des subjektiven Belastungsempfindens wurde eingesetzt, um die IntensitĂ€t der Ăbungen des Vibrationstrainings innerhalb einer Trainingseinheit zu messen. VerĂ€nderungen der MessgröĂen zwischen Eingangs- und Abschlusstest wurden statistisch mit einem t-Test fĂŒr abhĂ€ngige (innerhalb einer Gruppe) und einem t-Test fĂŒr unabhĂ€ngige Stichproben (zwischen den Gruppen) untersucht. Ziel der dritten Studie (S3) war es den Einfluss der biomechanischen Variablen auf die muskulĂ€re Aktivierung verschiedener Rumpf- und Nackenmuskeln (H5). Hierzu wurden solche biomechanische Variablen ausgesucht, welche laut derzeitigem Wissensstand jeweils das geringste Risiko von Nebenwirkungen fĂŒr den Kopf ausĂŒben. Mittels OberflĂ€chen-EMG wurde die muskulĂ€re AktivitĂ€t von 28 Probanden erfasst. EMG Signale wurden zu vorangegangenen MVC Messungen normalisiert. Die Unterschiedlichen Effekte der biomechanischen Variablen wurden mittels einer Varianzanalyse fĂŒr Messwiederholungen analysiert.
Ergebnisse
Die Ergebnisse von S1 konnten zeigen, dass die biomechanischen Variablen den neuromuskulĂ€ren Aktivierungsgrad der Oberschenkelmuskulatur bei Ă€lteren Personen unterschiedlich beeinflussen und somit H1 bestĂ€tigen. Der höchste Grad der Aktivierung wurde deutlich mit einer groĂen Amplitude und hohen Frequenz erreicht, wobei der Kniewinkel ausschlieĂlich die vordere Oberschenkelmuskulatur beeinflusst. Zudem, fĂŒhrte der Vibrationseinfluss zu einer gröĂeren MuskelaktivitĂ€t der Oberschenkelvorderseite (74.1 % MVC) als der ârĂŒckseite (27.3 % MVC). Die Resultate von S2 hinsichtlich des CMJ Tests bestĂ€tigen H2, da es in der Vibrationstrainingsgruppe zu einer gesteigerten gelenksĂŒbergreifender Kraftleistung in den Beinen kam, aber keine VerĂ€nderungen in der Kontrollgruppe feststellbar waren. Hingegen kam es in keiner Gruppe zu statistisch signifikanten VerĂ€nderungen der isokinetischen MessgröĂen (Maximalkraft, Kraftleistung, Muskelarbeit), wodurch H3 abgelehnt wird. Das subjektive Belastungsempfinden der Ăbungen und des BelastungsgefĂŒges des Vibrationstrainings liegt zwischen moderaten Bewertungsstufen von 7 bis 13 der Borgskala und weist daraufhin, dass Vibrationstraining ein praktikables und sicheres Ăbungsprogramm fĂŒr Ă€ltere Menschen ist und somit H4 bestĂ€tigt. Die Ergebnisse von S3 konnten H5 bestĂ€tigen, da die biomechanischen Variablen den neuromuskulĂ€ren Rumpf- und Nackenmuskulatur unterschiedlich beeinflussen. Der höchste Grad der Aktivierung wurde deutlich mit einer groĂen Amplitude und hohen Frequenz erreicht, wobei der Kniewinkel sich Ă€hnlich auf die VbL auswirkt. Der Vibrationsstimulus fĂŒhrte zudem zu einer höheren Aktivierung der unteren RĂŒckenmuskulatur (27.2% MVC) als der Nacken- (8.5 % MVC) und Bauchmuskulatur (3.6 % MVC).
Schlussfolgerungen
Die maximale muskulĂ€re Belastung Ă€lterer Personen in einem Vibrationstrainings hĂ€ngt von bestimmten Kombinationen der biomechanischen Variablen (Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude und Kniewinkel). Zudem ist ein Vibrationstraining, das auf altersspezifischen Vibrationsbelastungen basiert ein machbares, angemessenes und effektives Trainingsprogramm fĂŒr Ă€lteren Menschen, um einem altersbedingten Abnehmen der muskulĂ€ren LeistungsfĂ€higkeit vorzubeugen. Weiterhin fĂŒhrt die Verbindung von biomechanischen Variablen, welche laut bisherigem Forschungsstand als sicher gegen schĂ€dliche VibrationsĂŒbertragungen zum Kopf gelten, nur zu leichten bis moderaten Muskelaktivierung im Oberkörper. Die Ergebnisse dieser Dissertation liefern einen Beitrag zur Grundlagenforschung auf dem Gebiet des Vibrationstrainings und können weiteren Forschungsarbeiten hilfreich sein. DarĂŒber hinaus kann diese Arbeit helfen die QualitĂ€t von Vibrationstrainingsangeboten zu verbessern und somit zum praktischen Nutzen beitragen
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