[논문 리뷰] Balancing training load, rest and musculoskeletal injury risk: a mathematical modelling study in Thoroughbred racehorses

Md Nurul Anwar, Michael Pan외 6명|arXiv (Cornell University)|2026. 03. 24.

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한 줄 요약

저자들은 골 적응–손상 모델을 확장하여 순종 경주마의 다양한 훈련 프로그램을 시뮬레이션하고, 속도 높은 작업이 포함된 더 낮은 볼륨의 훈련과 더 잦거나 더 긴 휴식이 뼈 손상과 부상 위험을 감소시킨다는 것을 보여준다.

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.

연구 동기 및 목표

• Thoroughbred 경주마의 골격근골 구조 손상을 줄이기 위한 더 안전한 훈련 관행을 촉진한다.
• 훈련 프로그램 구조(볼륨, 고속 작업, 휴식 패턴)가 뼈 적응 및 손상에 어떤 영향을 미치는지 조사한다.
• 휴식 지속 시간과 휴식 빈도가 기계적 모델을 통해 뼈 건강과 부상 위험에 어떤 영향을 미치는지 정량화한다.

제안 방법

• 측면 종골의 대표 골 부피에 기존의 뼈 적응–손상 모델을 적용한다.
• 주간 속도/거리 일정에서의 골 스트레스, 응력률, 하중 주기와 같은 훈련 입력을 모델 입력으로 매핑한다.
• 다양한 훈련 프로그램 클러스터(점진적, 경주 적합)와 휴식 시나리오를 시뮬레이션하여 뼈 부피 분율과 누적 손상을 추적한다.
• 점진적 훈련 클러스터(빠르고 가벼움, 보통, 고용량)와 경주 적합 프로그램을 휴식/빈도 설정에 따라 비교한다.
• 휴식 기간과 선택적 저강도 훈련을 도입하여 회복과 손상 축적의 균형을 평가한다.

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

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 점진적 훈련 볼륨(빠르고 가벼움, 보통, 고용량)이 다수의 준비 과정에서 뼈 적응 및 손상 축적에 어떤 영향을 미치는가.
• RQ2 다른 기간을 일정하게 유지할 때 경주 적합 훈련 볼륨이 뼈 적응에 비해 뼈 손상에 어떤 영향을 미치는가.
• RQ3 휴식 기간과 휴식 빈도가 누적 뼈 손상과 예측된 파손 위험에 어떤 영향을 미치는가.
• RQ4 저강도 훈련을 휴식으로 대체하는 것이 연도별 뼈 손상 역학에 어떤 미묘한 영향을 미치는가.

주요 결과

• 더 낮은 볼륨의 점진적 훈련이 고속 작업을 일부 포함할 때, 더 높은 볼륨 프로그램보다 뼈 손상은 적게 유발되면서 뼈 적응을 달성할 수 있다.
• 경주 적합한 훈련 볼륨이 증가하면 고용량의 점진적 체계에서 특히 뼈 손상과 예측된 뼈 파손 위험이 커진다.
• 더 자주 휴식을 취하는 것(연 2회)과 더 긴 휴식 기간은 더 많은 회복 시간을 허용하여 뼈 손상을 줄인다.
• 더 긴 휴식 기간은 최대 뼈 손상을 감소시키지만 뼈 부피 분율 회복은 감소시킬 수 있어 휴식과 훈련 사이의 균형이 필요하다.
• 저강도 훈련을 휴식으로 대체하는 것은 저강도 구간의 지속 기간과 순서에 따라 뼈 손상 역학에 미묘한 영향을 보인다.

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