[論文レビュー] Balancing training load, rest and musculoskeletal injury risk: a mathematical modelling study in Thoroughbred racehorses

Md Nurul Anwar, Michael Pan+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2026

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ひとこと要約

著者らは骨の適応-損傷モデルを拡張し、競走馬のトレーニング program を模擬。低ボリュームのトレーニングで高速度ワークを取り入れ、休息を頻繁または長くとることで、骨の損傷とinjuryリスクを低減できることを示す。

ABSTRACT

Musculoskeletal injuries (MSI) in Thoroughbred racehorses are a leading cause of death and premature retirement in racehorses and are heavily influenced by training practices. Greater distances of high-speed galloping accumulated during racing campaigns are associated with MSI. Bone injury is the most common MSI, and understanding how training practices influence bone damage accumulation is critical for improving both horse welfare and racing outcomes. This study builds on an existing mathematical model of bone adaptation and damage to investigate the impact of different training programs on bone injury risk. Several training programs (three progressive, four race-fit, six rest programs and two with rest replaced by low-intensity training) were constructed to reflect representative practices undertaken by professional trainers in Victoria, Australia. Training programs varied in training volume, rest frequency and program duration. Lower volume training programs that included high-speed training, achieved sufficient bone adaptation with less accumulation of bone damage, and subsequently lower risk of bone failure. In addition, incorporating more frequent rests (at least 2 per year) and/or longer rest periods (at least 6 weeks) reduced bone damage due to the extended opportunity to remove and repair bone damage. These results provide an in-silico mathematical model of the bone response to training, demonstrating the effects of training programs on bone adaptation, damage formation and repair. The findings can guide the design of training programs that balance both bone adaptation and bone health throughout horses racing career.

研究の動機と目的

• 競走馬の筋骨系損傷を減らす安全なトレーニング慣行を促進する。
• トレーニングプログラムの構造（ボリューム、高速ワーク、休息パターン）が骨の適応と損傷にどのように影響するかを調査する。
• 休息の長さと休息頻度が機械的モデルを通じて骨の健康と損傷リスクに与える影響を定量化する。

提案手法

• 既存の骨の適応–損傷モデルを、第三手根骨の外側鼓室の代表的なボーンボリュームに適用する。
• 週の速度/距離スケジュールからモデル入力へのトレーニング入力（骨応力、ひずみ速度、荷重サイクル）を対応付ける。
• 複数のトレーニングプログラムクラスタ（ progressing、race-fit）と休息シナリオをシミュレートし、骨体積分率と累積損傷を追跡する。
• 進行トレーニングクラスタ（fast-and-light、moderate、high-volume）とrace-fitプログラムを、休息/頻度設定ごとに比較する。
• 休息期間を組み込み、任意の低強度トレーニングを補助的に用いることで、修復と損傷蓄積のバランスを評価する。

Figure 1: Schematic of a typical training preparation in Victoria, Australia. Speeds ( $s_{i}$ ) are expressed in metres/second and corresponding distances ( $d_{i}$ ) are expressed in metres/week. During each phase (coloured column), the indices $i$ are ordered from the fastest to slowest speed. Fo

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の準備期間にわたり、異なる進行トレーニングボリューム（fast-and-light、moderate、high-volume）が骨の適応と損傷蓄積に与える影響はどのようになるか。
• RQ2 race-fit トレーニングボリュームは、他のフェーズを一定に保った場合、骨の適応に対して骨損傷をどの程度増大させるか。
• RQ3 休息の長さと休息頻度が累積骨損傷と予測故障リスクに与える影響は。
• RQ4 低強度トレーニングを休息の代替として用いた場合、低強度期間の長さと順序によって損傷ダイナミクスにどのような影響が生じるか。

主な発見

• 低ボリュームの進行トレーニングで高速度ワークを取り入れると、より高ボリュームのプログラムよりも骨の適応を達成しつつ骨損傷を抑制できる。
• Race-fitトレーニングボリュームを増やすと、特に高ボリュームの進行系統では骨損傷と予測される骨故障リスクが高まる。
• 年2回の頻繁な休息と長い休息期間は、修復時間を増やすことで骨損傷を減らす。
• 長い休息期間は最大骨損傷を低減するが、骨体積比の回復には影響しうるため、休息とトレーニングのバランスが必要である。
• 低強度トレーニングを休息の代替として置換すると、低強度期間の長さとシーケンスに応じて損傷に対する影響がニュアンスを持つ。

Figure 2: A comparison of progressive training programs. (a–c) Simulation of bone volume fraction (blue lines) and damage (pink lines) for training programs incorporating (a) fast and light; (b) moderate; and (c) high volume progressive training preparations, as defined by Morrice-West et al. ( 2020