biomechanische analyse van versnellend lopen … · berekend worden door snelheid af te leiden naar...
TRANSCRIPT
LITERATUURSTUDIE
Opleiding Lichamelijke Opvoeding en Bewegingswetenschappen
Academiejaar 2010-2011
BIOMECHANISCHE ANALYSE VAN VERSNELLEND
LOPEN OVERGRONDS
Masterproef voorgelegd tot het behalen van de graad Licentiaat in de
Lichamelijke Opvoeding
Door: Luc Van Opstal en Reiner Cremers
Promotor: Prof. Dr. Dirk De Clercq
Begeleider: Lic. Ine Van Caekenberghe
Opleiding Lichamelijke Opvoeding en Bewegingswetenschappen
Academiejaar 2010-2011
BIOMECHANISCHE ANALYSE VAN VERSNELLEND
LOPEN OVERGRONDS
Masterproef voorgelegd tot het behalen van de graad Licentiaat in de
Lichamelijke Opvoeding
Door: Luc Van Opstal en Reiner Cremers
Promotor: Prof. Dr. Dirk De Clercq
Begeleider: Lic. Ine Van Caekenberghe
-deze masterproef mag worden gebruikt voor verder wetenschappelijk onderzoek-
DANKWOORD
De wondere wereld van biomechanica, vele deuren hebben wij ervan geopend, vele deuren
hebben wij er terug van gesloten, maar vooral aan vele deuren hebben wij onze kop gestoten.
Dagenlang hebben we doorgebracht achter schermen vol groene en rode bolletjes. En toen we
eindelijk van alle bolletjes af waren veranderden deze in nog lastigere cijfers, die op hun beurt
ook nog eens allemaal mochten verwerkt worden.
Het tot stand komen van deze scriptie is een werk geweest van vallen en opstaan. Er waren
momenten waar de data ons teveel werd, en momenten waar we dachten dat we heel de
wereld aankonden. Gelukkig hadden we altijd tijdig hulp en steun van onze vriendin en de
vele mensen rondom ons.
In bijzonder zouden wij graag onze begeleidster in de bloemen zetten. Zonder haar
begeleiding en hulp hadden we dit werk niet gerealiseerd. Zij stond altijd paraat en we konden
steeds op haar rekenen. We hadden het geluk dat we met elke vraag altijd terecht konden bij
haar, geen enkel probleem was haar teveel. Bij deze, Ine, dank u wel!
Prof Dr. Dirk De Clerq zouden we graag bedanken voor de interesse die hij bij ons heeft
opgewekt voor de biomechanica. Tevens willen we hem bedanken voor zijn opvolging in ons
proces. Telkens opnieuw wist hij ons in de juiste richting te sturen.
Ik, Luc Van Opstal, zou graag mijn thesispartner Reiner Cremers willen bedanken voor de
fijne samenwerking en de positieve werkdruk. Hiervoor dank!
En ik, Reiner Cremers, zou graag mijn thesispartner Luc Van Opstal willen bedanken voor de
fijne samenwerking en steeds vernieuwende aanpak. Hiervoor dank!
SAMENVATTING
Versnelling bij de mens is een veelvoorkomend onderdeel van locomotie. In tegenstelling tot
steady-state en sprint is er weinig onderzoek naar gebeurd. Het doel van deze studie was om
biomechanische inzichten te verwerven in versnellen tijdens lopen.
Versnelling wordt bepaald door de netto voorwaarts gerichte impuls van de
grondreactiekracht, bestaande uit de som van de negatieve en positieve impuls. Versnelling
kan worden gemanipuleerd door de negatieve impuls te doen afnemen en/of de positieve
impuls te doen toenemen.
Negen proefpersonen liepen met verschillende versnellingen over een loopweg. Tijdens deze
versnellingen werden grondreactiekrachten gemeten en 3D-kinematica opgenomen.
Uit de kinetica bleek dat de manier van versnellen afhankelijk was van de mate van
versnellen. Het overgangspunt tussen een submaximale en een meer maximale zone van
versnellen was waar de negatieve impuls zijn minst negatieve waarde bereikte. Bij het
submaximale deel verkleint de negatieve impuls in dezelfde mate als de positieve impuls
toenam. Bij het maximale deel was de verhoging van de positieve impuls volledig
verantwoordelijk voor de netto impuls. De drie strategieën om de negatieve en positieve
impuls te manipuleren waren: minimaliseren van maximale negatieve amplitude,
maximaliseren van maximale positieve amplitude en het temporeel aandeel van propulsiefase
vergroten.
In de kinematica was de onderverdeling submaximaal-maximaal niet zichtbaar. Vooral de
afstand tussen COM-COP bepaalde het verschil in versnelling. Op initieel contact ging de
afstand verkleinen bij hogere versnellingen, bij toe-off ging de afstand vergroten. Vooral het
flexeren van de heup, wat hier zorgde voor een voorwaarts gericht bovenlichaam, had een
invloed op deze afstand. Bij initieel contact zou de knie naarmate de versnelling meer flexeren
en was er geen verschil in enkelhoek. Bij toe-off zou knie- en enkelhoek constant blijven. Op
niveau van de voet was er een shift van hiellopen naar voorvoetlopen. Hoeksnelheden in
heup, knie en enkel wezen op een actieve voetplaatsing.
INHOUDSOPGAVE
DANKWOORD
SAMENVATTING
INHOUDSOPGAVE
DEEL 1: Literatuurstudie .................................................................................................................... 1
1. Inleiding....................................................................................................................................... 1
1.1. Relevantie van versnelling .................................................................................................. 1
1.2. Wat is versnelling? .............................................................................................................. 1
2. Theoretische aspecten .................................................................................................................. 2
2.1. Externe krachten .................................................................................................................. 2
2.2. Grondreactiekracht (GRK) .............................................................................................. 3
2.2.1. Voor- achterwaartse component ............................................................................. 3
2.2.2. Verticale component ................................................................................................ 5
3. Versnelling .................................................................................................................................. 5
3.1. Sprint ................................................................................................................................... 5
3.1.1. Spatio-temporeel.......................................................................................................... 6
3.1.1.1. Steun-zwaaifase ....................................................................................................... 6
3.1.1.2. Staplengte-stapfrequentieverhouding ...................................................................... 7
3.1.2. Grondreactiekracht ...................................................................................................... 8
3.1.3. Kinematica ................................................................................................................... 8
3.2. Submaximale tot maximale versnelling ............................................................................ 11
3.2.1. Voor- achterwaartse component ................................................................................ 12
Strategie 1: De remimpuls minimaliseren ............................................................................. 13
Strategie 2: Piek propulsie-impuls vergroten ........................................................................ 14
Strategie 3: Een langere propulsiefase ontwikkelen .............................................................. 15
3.2.2. Verticale component .................................................................................................. 16
3.2.3. Grondreactiekrachtvector .......................................................................................... 17
4. Onderzoekshypotheses .............................................................................................................. 19
DEEL 2: Methode ................................................................................................................................ 20
1. Populatie .................................................................................................................................... 20
1.1. Rekrutering ........................................................................................................................ 20
1.2. Proefpersonen .................................................................................................................... 20
1.3. Drop-outs ........................................................................................................................... 20
2. Procedure ................................................................................................................................... 21
2.1. Design ................................................................................................................................ 21
2.2. Proefopstelling ................................................................................................................... 21
2.2.1. Set-up ......................................................................................................................... 21
2.2.2. Meetmomenten .......................................................................................................... 23
2.3. Meetinstrumenten .............................................................................................................. 23
2.3.1. Camera‟s .................................................................................................................... 23
2.3.1.1.Qualisys- camera‟s .................................................................................................... 23
2.3.1.2.Bassler- camera ......................................................................................................... 23
2.3.2. Krachtplatformen ....................................................................................................... 24
2.3.3. Overig ........................................................................................................................ 24
2.4. Dataverzameling ................................................................................................................ 24
2.4.1. Verloop ...................................................................................................................... 24
2.4.1.1.Gewenning ................................................................................................................. 24
2.4.1.2.Statische callibratie .................................................................................................... 25
2.4.1.3.Experimenteel ............................................................................................................ 25
2.4.1.4.Antropometrie ........................................................................................................... 26
2.5. Data ................................................................................................................................... 26
2.5.1. Qualisys data ............................................................................................................. 26
2.5.2. Maxtraq Data ............................................................................................................. 30
2.5.3. Matlab ........................................................................................................................ 31
3. Data analyse .............................................................................................................................. 32
3.1. Bewerkingen uitgevoerd op ruwe data .............................................................................. 32
3.1.1. Kinetica ..................................................................................................................... 32
3.1.2. Kinematica ................................................................................................................. 32
3.2. Statistische analyse ............................................................................................................ 34
3.2.1. Kinetica ..................................................................................................................... 34
3.2.2. Kinematica ................................................................................................................. 35
Deel 3: Resultaten ................................................................................................................................ 36
1. Spatio-temporeel ....................................................................................................................... 37
1.1. Steunduur ........................................................................................................................... 37
2. Kinetica ..................................................................................................................................... 38
2.1. Netto, negatieve & positieve impuls.................................................................................. 38
2.1.1. Netto impuls genormaliseerd naar lichaamsmassa .................................................... 39
2.1.2. Submaximale versnellingen ....................................................................................... 39
2.1.3. Maximale versnellingen ............................................................................................ 40
2.1.4. Vergelijking submaximaal-maximaal........................................................................ 41
2.2. Minimale en maximale amplitude van de voor- achterwaartse GRK ................................ 42
2.3. Zerocrossing ...................................................................................................................... 44
3. Kinematica................................................................................................................................. 46
3.1. Verschil afstand COM – COP ........................................................................................... 46
3.2. Gewrichtshoeken ............................................................................................................... 47
3.2.1. Heuphoek ................................................................................................................... 47
3.2.2. Kniehoek ................................................................................................................... 49
3.2.3. Enkelhoek .................................................................................................................. 50
3.3. Segmentshoeken ................................................................................................................ 51
3.3.1. Bovenlichaam ............................................................................................................ 51
3.3.2. Voethoek ................................................................................................................... 52
3.3. Hoeksnelheden .................................................................................................................. 53
Deel 4: Discussie................................................................................................................................... 55
1. Kinetica ..................................................................................................................................... 55
1.1. Submaximale versnelling .................................................................................................. 56
1.2. Maximale versnelling ........................................................................................................ 57
1.3. Verschil tussen submaximaal en maximaal versnellen ..................................................... 58
2. Kinematica................................................................................................................................. 60
2.1. Aanpassing bij initieel contact ........................................................................................... 60
2.2. Aanpassingen bij toe-off .................................................................................................... 62
3. Spatio-temporeel ....................................................................................................................... 63
4. Case studie ................................................................................................................................. 64
5. Aanbevelingen en tekortkomingen ............................................................................................ 67
6. Relevantie voor de praktijk ....................................................................................................... 68
Deel 5: Bibliografie .............................................................................................................................. 69
Deel 6: Bijlage ...................................................................................................................................... 71
Bijlage 1: Steunduur .......................................................................................................................... 72
Bijlage 2: Netto-, Positieve- en negatieve impuls ............................................................................. 73
Bijlage 3: Relatieve zerocrossing ...................................................................................................... 74
Bijlage 4: Negatieve en positieve amplitudes ................................................................................... 75
Bijlage 5: Verschil COM-COP .......................................................................................................... 76
Bijlage 6: Heuphoek .......................................................................................................................... 77
Bijlage 7: Kniehoek ........................................................................................................................... 78
Bijlage 8: Enkelhoek ......................................................................................................................... 79
Bijlage 9: Romphoek ......................................................................................................................... 80
Bijlage 10: Voethoek ......................................................................................................................... 81
Bijlage 11: Hoeksnelheid heup .......................................................................................................... 82
Bijlage 12: Hoeksnelheid knie .......................................................................................................... 83
Bijlage 13: Hoeksnelheid enkel ......................................................................................................... 84
LITERATUURSTUDIE
1
DEEL 1: Literatuurstudie
1. Inleiding
1.1. Relevantie van versnelling
Versnelling is een belangrijk element in de menselijke en dierlijke locomotie. De mens
gebruikt die in tal van dagdagelijkse activiteiten. Denk maar aan sneller beginnen te lopen om
toch de bus nog te halen of nog net voor de aanrijdende auto de straat over te steken.
Versnellingen komen ook zeer veel voor in sport. Niet alleen in individuele sporten zoals de
100 meter bij atletiek en de aanloop voor sprong bij gymnastiek, maar zeker ook in balsporten
waar het eropaan komt als eerste bij de bal te zijn. Zo gaat bijvoorbeeld tijdens een
voetbalmatch een speler 40 tot 60 versnellingen uitvoeren die beslissen over het balbezit
(Bangsbo et al., 1991). Bij de dieren is versnelling eerder in een evolutionaire context
bestudeerd. Het dier dat de grootste versnelling kan realiseren heeft een grotere kans om een
prooi te vangen of te ontsnappen en niet als prooi gevangen te worden. In deze gevallen gaat
het over een maximale versnelling. Bij de mens zal het veel voorkomen dat een submaximale
versnelling volstaat om het doel te bereiken.
1.2. Wat is versnelling?
Versnelling is een wijziging van snelheid in de tijd. Als we van een beginsnelheid (v1) naar
een eindsnelheid (v2) gaan, dan is hiervoor een versnelling (a) nodig. De versnelling kan
berekend worden door snelheid af te leiden naar de tijd die nodig is om van v1 naar v2 te
gaan. De versnelling zal positief zijn als de versnelling (a) een toename van snelheid
veroorzaakt tussen beginsnelheid v1 en eindsnelheid v2. Als de eindsnelheid v2 lager ligt dan
de beginsnelheid v1 spreken we over een negatieve versnelling.
In de formule staat versnelling (a) als vector ( ) geschreven. Dit betekent dat deze vector
ook een richting, zin en grootte heeft. Tijdens de locomotie kan een versnelling verschillende
richtingen hebben. Er is een horizontale, verticale en laterale versnelling mogelijk. De zin van
de versnelling kan zoals eerder vermeld positief of negatief zijn. De grootte kan variëren van
een nauwelijks merkbare versnelling tot een maximale versnelling.
LITERATUURSTUDIE
2
Dit onderzoek handelt over een submaximale tot maximale positieve voorwaartse
versnellingen tijdens het lopen bij de mens.
In de huidige wetenschappelijke literatuur is dit onderwerp nog niet vaak aan bod gekomen.
Naast de uitgebreide kennis over steady state lopen is er ook informatie beschikbaar over
maximale acceleraties tijdens de sprint bij mensen. Ook bij dieren werden acceleraties reeds
onderzocht. In deze literatuurstudie bieden we een overzicht van de studies met betrekking tot
dit onderwerp.
2. Theoretische aspecten
Eerst worden de theoretische basisaspecten behandeld van de locomotie. Hier worden de
wetten van Newton toegepast om zo een dieper inzicht te verkrijgen. Verder wordt er ook
gewerkt met een vrijlichaamsdiagram. Dit is een grafisch middel om alle uitwendige krachten
die inwerken op het lichaam in kaart te brengen. Dit deel is niet gebaseerd op experimentele
data maar berust op theoretische modellen.
2.1. Externe krachten
In de eerste wet van Newton werd gesteld dat een voorwerp in rust dat zich aan een constante
snelheid beweegt dit blijft doen zolang er geen resulterende kracht op inwerkt.
Het lichaamszwaartepunt (COM) kan dus enkel versnellen onder invloed van uitwendige
krachten. Dan geldt de tweede wet van Newton: de versnelling van het lichaam is recht
evenredig met de resulterende kracht en volgt de rechte lijn waarin die kracht werkt, maar is
omgekeerd evenredig met de massa van het lichaam (F= m*a). De resulterende kracht wordt
bepaald door alle externe krachten die op het lichaam inwerken. Hieronder vallen de
grondreactiekracht, gravitatiekracht en de luchtweerstand.
LITERATUURSTUDIE
3
Figuur 1: Het vrijlichaamsdiagram van een loper (naar Hunter et al., 2005). De drie externe krachten die de versnelling van het zwaartepunt van de loper bepalen: grondreactiekracht (GRK), gravitatiekracht (in verhouding met lichaamsgewicht, LG) en luchtweerstand.
2.2. Grondreactiekracht (GRK)
For just as the pusher pushes, so the pusher is pushed with similar force (1952, Encyclopedia
Britannica)
Grondreactiekracht is de kracht die de aarde uitoefent op een lichaam wanneer de twee in
contact komen. De derde wet van Newton stelt dat de grootte en richting van de reactie gelijk
is en tegengesteld aan die van de actie. Bijgevolg kan de kracht die een lichaam uitoefent op
de grond geobserveerd worden door het meten van de grondreactiekracht.
De grondreactiekrachtvector kan ontleed worden in drie componenten: de voor-achterwaartse
component (Fx), de verticale component (Fy) en de latero-laterale component (Fz) Aan de
latero-laterale component zal in dit onderzoek minder belang worden gehecht aangezien de
laterale GRK in verhouding beperkter is dan de twee andere componenten.
2.2.1. Voor- achterwaartse component
De voor- achterwaartse GRK tijdens het lopen is opgebouwd uit respectievelijk een rem- en
propulsiefase. Het ogenblik van de overgang tussen beide fases (wat inhoudt Fx = 0) wordt
zerocrossing genoemd.
Om een duidelijk beeld te hebben van het effect van de GRK kan de impuls berekend worden.
Hiervoor wordt de GRK uitgezet in een assenstelsel (F= y-as,t= x-as), want impuls kan
LITERATUURSTUDIE
4
worden weergegeven als de oppervlakte onder de GRK. Om de impuls te berekenen wordt de
integraal (t1 is het begin van de pas, t2 het einde, F is de GRK) op de
grafiek toegepast.
Figuur 2: Horizontale en Verticale GRK bij lopen. De impuls is de oppervlakte onder de grafiek
Bij het steady state lopen zijn de remmende en propulsieve impuls in evenwicht. Er is geen
netto positieve of negatieve versnelling. Bij versnellend lopen zal de impuls van de
propulsiefase groter zijn dan de impuls van de remfase. Het verschil tussen de twee impulsen
(netto voor- achterwaartse impuls) bepaalt de mate van versnelling.
De voor-achterwaartse GRK heeft ook als functie de luchtweerstand te overwinnen.
Luchtweerstand wordt ontwikkeld door het voortbewegen van een lichaam, de lucht
ontwikkelt een weerstand tegen het voortbewegend lichaam. Hoe sneller een voorwerp zich
voortbeweegt hoe groter deze weerstand wordt. De luchtweerstand zorgt ervoor dat tijdens het
steady state lopen de eerste wet van Newton niet van toepassing is. Gezien de beperkte
loopsnelheden valt de luchtweerstand echter te verwaarlozen in dit onderzoek.
LITERATUURSTUDIE
5
2.2.2. Verticale component
Naast de horizontale bestaat de GRK ook uit een verticale component Fz = G + maz. Bij lopen
heeft deze component het grootste aandeel in de totale GRK. Als we de verticale GRK
tegenover de tijd zetten, zijn er bij hiellopers twee pieken aanwezig (De Wit et al., 2000). De
eerste piek is de passieve piek, ook wel impactpiek genoemd. Deze wordt veroorzaakt door
het initieel contact van de hiel of middenvoet. De tweede piek vindt plaats wanneer het
zwaartepunt het steunpunt passeert. Dit valt samen met zerocrossing van de horizontale GRK.
Na deze piek daalt de GRK tot nul, het moment waarop de voet los komt van de grond.
3. Versnelling
Versnelling is een vaak voorkomend onderdeel in locomotie. Als we de chronologie van
onderzoek naar versnelling raadplegen zien we dat de eerste studies gaan over de sprint,
daarom beginnen we de literatuurstudie met een overzicht over deze materie. Vervolgens
wordt er gekeken naar de submaximale tot maximale acceleratie. Hier wordt de vergelijking
tussen dier en mens gemaakt.
3.1. Sprint
De sprint kan worden gezien als een maximale versnelling naar de maximale snelheid. Hier
komen dus twee aspecten naar voor. Het maximaal versnellen en de maximale steady-state
snelheid. Beiden worden besproken in dit deel van de literatuurstudie. Bij de maximale
steady-state snelheid zal er bij elke steunfase een versnelling plaatsvinden om de
luchtweerstand te overwinnen.
LITERATUURSTUDIE
6
3.1.1. Spatio-temporeel
3.1.1.1. Steun-zwaaifase
De steunfase is de fase waarbij de voet contact maakt met de grond. Bij de zwaaifase wordt de
voet naar voor gebracht wanneer deze geen contact maakt met de grond. Deze twee fases
noemen we de steun-zwaaicyclus.
Naarmate de snelheid hoger ligt neemt de steun-zwaaicyclus minder tijd in beslag, de
stapfrequentie wordt hoger. Waar bij steady-state lopen (3.2 m/s) de totale duur van een
cyclus ongeveer 1,3seconde is, duurt de cyclus tijdens het steady-state sprinten (9 m/s)
1,1seconde (Novacheck, 1997). Het procentueel aandeel van de steun- en zwaaifase zal ook
gaan verschillen. Bij het steady-state sprinten is het aandeel van de steunfase 20% van de
totale cyclus, de overige 80% is de zwaaifase. Bij het steady-state lopen (3.2 m/s) ligt deze
verhouding anders, hier duurt de steunfase 61% van de totale cyclus en de zwaaifase 39%.
Het aandeel van de steunfase zal verkleinen bij een hogere snelheid.
Figuur 3: procentueel aandeel zwaai / steun in schredetijd (duty factor) bij lopen (3.2 m/s) en sprint (9.0 m/s) (Uit Novacheck, 1997).
LITERATUURSTUDIE
7
3.1.1.2. Staplengte-stapfrequentieverhouding
Onder staplengte verstaat men de afstand die wordt afgelegd tussen de verschillende
voetcontacten. Stapfrequentie houdt het aantal stappen in dat we zetten over een bepaalde tijd,
of in andere woorden hoe snel men de voet terug op de grond plaatst na de contactfase.
Het algemeen beeld van deze verhoudingen ziet er als volgt uit: eerst vergroot de staplengte
en pas daarna verhoogt de stapfrequentie. Belangrijk is om te weten dat het hier steeds om de
steady-statefase gaat.
Figuur 4: Verband tussen staplengte en stapfrequentie van traag tot zeer snel lopen aan verschillende steady-state snelheden.
LITERATUURSTUDIE
8
3.1.2. Grondreactiekracht
De grondreactiekracht bij sprint vertoont een ander patroon dan bij het steady state lopen. Dit
komt mede door het landen op de voorvoet waardoor er geen passieve piek aanwezig is in de
verticale component en de negatieve voor- achterwaartse impuls tot een minimum herleid
wordt. De verticale GRK haalt twee tot drie keer het lichaamsgewicht. Bij de overgang van
steady-state naar sprinten ondervindt de voor- achterwaartse component de grootste stijging.
3.1.3. Kinematica
Om de propulsieve impuls te verhogen en zo mogelijk sneller en efficiënter te kunnen
accelereren zullen er kinematische aanpassingen nodig zijn. Dit deel bespreekt de
kinematische aanpassingen van heup en knie, maar enkel bij een maximale steady state
snelheid. De verschillende gewrichten van het onderste lidmaat worden van proximaal naar
distaal behandeld.
Figuur 5: Weergave van de horizontale (a) en verticale (b) grondreactiekracht tijdens het sprinten. Bij (a) is b de remmende impuls en p de propulsieve impuls. Bij (b) is de BW de verticale kracht ontwikkeld door het lichaamsgewicht, v is de volledige oppervlakte van de verticale GRK (Uit Hunter et al, 2005).
LITERATUURSTUDIE
9
Bij sprint is het de bedoeling om op zo kort mogelijke tijd een zo hoog mogelijke snelheid te
bekomen door middel van een maximale acceleratie. Deze maximale acceleratie kan onder
meer bekomen worden door de voortstuwende voor-achterwaartse kracht tijdens de
propulsiefase te maximaliseren (Mero et al., 1992).
Een kinematische aanpassing is dat de maximale heupextensie later zal gebeuren in de
steunfase (Novacheck, 1997). Dit zorgt ervoor dat de kracht pas geleverd wordt als het
zwaartepunt al voorbij het steunpunt is, en de GRK vector dus meer anterior gericht wordt.
Door deze verandering in GRK zal het bekken en bovenlichaam meer naar voor moeten
leunen, moest dit niet gebeuren zou de sprinter naar achter vallen (Novacheck, 1997). Kugler
(2010) werkt hierop verder bij het belang van lichaamspositie bij submaximaal versnellen.
Tijdens de swingfase zal de heupflexie vergroten naargelang de snelheid toeneemt. Dit zorgt
voor een grotere staplengte. De extensie die hierop volgt vindt plaats tijdens de tweede helft
van de zwaaifase. Dit zorgt ervoor dat het initiële contact van de voet dichter tegen het LZP
plaatsvindt. De GRK die hierbij veroorzaakt wordt, zal minder posterior gericht zijn. Hierdoor
ondervindt het lichaam een kleinere remming bij het initiële contact (Novacheck, 1997).
Figuur 6: Bovenbeen positie in het sagitaal vlak (uit Novacheck et al., 1997). Positie van de dij tegenover de verticale. 0° duidt op een verticale dijpositie.
Om een zo hoog mogelijke acceleratie te bekomen wordt de absorptiefase kleiner en de
propulsiefase groter. Dit is duidelijk merkbaar ter hoogte van het kniegewricht. De maximale
knieflexie tijdens de absorptiefase wordt kleiner en vindt vroeger plaats. De extensie tijdens
de daaropvolgende propulsiefase zal groter zijn (Novacheck, 1997). Tijdens de zwaaifase zal
LITERATUURSTUDIE
10
de maximale flexie van de knie toenemen naarmate de snelheid toeneemt. Bij normaal
wandelen zal de maximale knieflexie rond de 60° liggen. Bij maximale sprint bij topatleten
kan dit tot 105°oplopen (Novacheck, 1997). Deze grotere flexie zorgt voor een kleiner
inertiemoment van het zwaaibeen. Het been zal dus sneller naar voor kunnen worden
gebracht.
Figuur 7: Knieflexie en extensie in het sagitale vlak (uit Novacheck et al., 1997). Knieflexie en extensie geven de hoek weer tussen bovenbeen en onderbeen. 0° duidt op een volledig gestrekt been.
Het grootste verschil tussen sprinten en lopen vindt plaats tijdens het initieel contact. Waar bij
het sprinten het initieel contact gebeurt door het voorvoetvlak, gebeurt dit bij het lopen in de
meeste gevallen door de hiel. Dit zorgt ervoor dat de enkel zich bij initieel contact op de
voorvoet in een meer neutrale positie bevindt. De timing van de maximale dorsi- en plantaire
flexie zal later plaatsvinden bij hogere snelheden. Hoe hoger de snelheid, hoe lager ook de
maximale dorsi- en plantaire flexie tijdens de steunfase (Novacheck, 1997). Bij elitesprinters
zal de hiel normaal geen contact maken met de grond. Dit typeert duidelijk het verschil tussen
het steady-state lopen en het sprinten. Bij hogere snelheden is het tijdens de zwaaifase niet
noodzakelijk om een dorsiflexie uit te voeren tot neutrale positie door de grotere heup- en
knieflexie.
LITERATUURSTUDIE
11
Figuur 8: dorsi en plantaire flexie van de enkel in het sagitale vlak (uit Novacheck et al., 1997). De positie van de voet tegenover het onderbeen. Een werkelijke hoek van 90° wordt weergegeven als 0°.
Algemeen gezien hebben alle kinematische aanpassingen te maken met een verkorte
absorptiefase en een meer horizontaal gerichte propulsiefase. Veel aanpassingen zorgen ook
voor een kleinere remimpuls bij initieel contact. Er mag echter niet vergeten worden dat het
hier om sprinten gaat en niet over puur versnellen. Het is niet altijd even duidelijk wat juist
met het sprinten bedoeld wordt.
3.2. Submaximale tot maximale versnelling
Zoals reeds aangehaald verschilt versnellend lopen van steady-state lopen door een
onevenwicht te creëren in de remmende en propulsieve impuls van de horizontale GRK. De
voor-achterwaartse component van de GRK wordt eerst behandeld wegens zijn bepalende
waarde voor de acceleratie (Hunter et al., 2005).
Hierna wordt er tevens naar de verticale component gekeken, door het toevoegen van een
tweede dimensie kan er een uitspraak worden gemaakt over de grondreactiekrachtvector. Het
model breidt zich met andere woorden uit van een 1D-model naar een 2D-model. In de
bespreking worden de kinematische en kinesiologische aspecten telkens mee betrokken.
Ook bij dieren is de locomotie veelvuldig onderzocht. Door natuurlijke selectie zijn veel
dieren op merkwaardige wijze aangepast aan versnellen. In dit deel proberen we gelijkaardige
LITERATUURSTUDIE
12
mechanismen van versnellen bij dieren en mensen te ontdekken om er zo een dieper inzicht in
te kunnen verwerven. Het spreekt voor zich dat de bipedale dieren hiervoor het meest relevant
zijn.
3.2.1. Voor- achterwaartse component
Om een voor-achterwaartse impuls te creëren moet een positief onevenwicht gecreëerd
worden tussen de remmende en propulsieve impuls. Het verschil tussen deze twee impulsen
wordt de netto-impuls genoemd en die bepaalt de versnelling (Hunter 2005, Roberts 2002).
Zo kan bij een maximale versnelling na 14m de propulsie-impuls ongeveer viermaal groter
zijn dan de remimpuls tijdens een steunfase bij getrainde sprinters (Johnson et al., 2001).
Dit onevenwicht kan theoretisch op drie manieren gecreëerd worden: door de remimpuls te
verkleinen, door de piekpropulsie-impuls vergroten of door een combinatie van de twee
vorige strategieën.
Om de impuls te wijzigen en zo de acceleratie te vergroten zijn er drie manieren: de maximale
amplitude van de remmende GRK verminderen, de maximale amplitude van de stuwende
GRK vergroten en de relatieve duur van de remmende fase verminderen ten voordele van de
stuwende fase. Figuur 9 toont de verschillende manieren om de impuls te wijzigen .
Figuur 9: De verschillende strategieën om een onevenwicht te creëren tussen de remmende en de propulsieve impuls. 1. Maximale amplitude van de remmende GRK verminderen 2. Maximale amplitude van de propulsieve GRK vergroten 3. De relatieve duur van de remmende fase verminderen ten voordele van de propulsieve fase
LITERATUURSTUDIE
13
Strategie 1: De remimpuls minimaliseren
Het lijkt logisch: hoe minder je afremt, hoe minder moeite je moet doen om nadien opnieuw
te versnellen. Veel onderzoek heeft zich dan ook al gericht op het minimaliseren van de
remfase. Het is bewezen dat een explosieve knieflexie net voor initieel contact de voorwaartse
snelheid van de voet tegenover de grond minimaliseert (Mann & Sprague, 1980). Deze
explosieve knieflexie gaat samen met een maximale heupstrekking (i.e. actieve voetplaatsing).
De heupstrekking zal ook groter zijn bij initieel contact, wat zorgt voor een kleinere
horizontale afstand tussen de plaats van het voetcontact voor het lichaamszwaartepunt (de
voetcontactafstand). Zowel een kleinere voetcontactafstand als een actieve voetplaatsing
zorgen voor een lagere remmende impuls.
Kalkoenen slagen erin om de remmende impuls tot nul te herleiden en de propulsieve impuls
te verhogen tot meer dan éénmaal hun lichaamsgewicht. Bij de mens zijn deze aanpassingen
minder uitgesproken. Kalkoenen doen dit door de protractiehoek te verminderen en hun
retractiehoek te vergroten naarmate de versnelling toeneemt (Figuur 10) (Roberts et al.,
2002). De protractie- en retractiehoek wordt bepaald door de hoek tussen de verticale en de
verbindings-as tussen COM–COP (plaats waar de grondreactiekracht wordt gerealiseerd). We
spreken van een protractiehoek als het COP zich anterior bevindt tegenover het COM en van
een retractiehoek als het COP zich posterior bevindt.
Figuur 10:Toenemende versnelling gecorreleerd met verandering (A) protractiehoek (B) retractiehoek bij kalkoenen (uit Roberts et al., 2002). Op de x-as vinden we de mate van versnelling gaande van 0 to 6 m/s2 . De vijf verschillende symbolen duiden op verschillende kalkoenen.
LITERATUURSTUDIE
14
Figuur 11:Verandering in (A) protractiehoek (B) retractiehoek bij verschillende versnellingen (uit McGowan et al., 2004). De vierkanten duiden op een de decceleratie en de driehoeken op een acceleratie. Enkel het verschil in retractiehoek (B) is significant.
Bij wallabies treedt er een gelijkaardig fenomeen op. Tijdens het versnelling gaat hun
retractiehoek vergroten en protractiehoek kleiner worden (McGowan et al., 2004). Bij
wallabies is de kinematische verandering van dien aard dat alle gewrichten (heup, knie,
enkel) meer in flexietoestand zijn tijdens het voetcontact. Bij kalkoenen wordt het
heupgewricht eerder uitgesproken in extensie gebracht. Dit fenomeen kan te wijten zijn aan
het verschil in anatomie of aan het feit dat de steunfase gelijkbenig wordt uitgevoerd en dus
niet bipedaal is.
Strategie 2: Piek propulsie-impuls vergroten
Door een grote heupextensiesnelheid van het steunbeen tijdens de steunfase (Mann &
Sprague, 1980) en het volledig uitstrekken van de gewrichten (heup, knie, enkel) bij de afstoot
wordt de propulsieve impuls gemaximaliseerd. We baseren ons hiervoor op de literatuustudie
van Hunter (2005) die verwijst naar het boek „The biomechanics of sports techniques‟ pg 408-
409 van Hay (1994).
In de late zwaaifase en begin steunfase gaan de heupextensoren concentrisch geactiveerd
worden. Na de midden-steunfase gaan de knie extensoren concentrische werken. Vervolgens
gaan de plantaire flexiespieren van een excentrische output (negatieve power) naar een
concentrische output (positieve power) overschakelen. Tijdens de late steunfase zullen de
plantaire flexiespieren van de enkel concentrisch werken. Het genereren van de propulsieve
impuls gebeurt dus proximo-distaal, waarbij timing belangrijk is voor het ontwikkelen van
een maximale poweroutput (Johnson et al., 2001).
LITERATUURSTUDIE
15
De hoogste krachtontwikkeling werd genoteerd in deze plantaire flexoren. Deze maximale
krachtontwikkeling kan te wijten zijn aan de biarticulaire spieren (hamstrings, m.
gastronemicus) die ervoor zorgen dat de kracht wordt overgedragen van proximaal naar
distaal. Met andere woorden het werk van de grote monoarticulaire spieren van de heup wordt
overgedragen via de knie naar de enkel, doordat de hamstrings inwerken op zowel het heup-
als het kniegewricht en de gastronemicus inwerkt op de knie- en het enkelgewricht. Hierdoor
kan er in de enkel een grotere kracht ontstaan dan louter mogelijk door de plantaire spieren.
De rol van de knie is belangrijk vanaf het punt wanneer het COM meer anterior ligt dan het
steunbeen, vanaf dit punt ontstaat er een piek in de knie- extensiekracht. Eens het COM voor
het COP ligt, zal het lichaam meer voorwaarts worden geduwd in plaats van opwaarts
(Johnson et al., 2001).
Tabel 1: Piekspierkracht van heup, knie en enkel tijdens maximale versnelling na 14m (uit Johnson et al., 2001). De
gemiddelde piekspierkracht met SD wordt weergegeven en of deze concentrisch of excentrisch is.
Strategie 3: Een langere propulsiefase ontwikkelen
Een relatief langere propulsiefase ontwikkelen in functie van de tijd gebeurt door het
toepassen van de vorige twee strategieën. Door het COP dichter bij het COM te leggen op
ogenblik van initieel contact zal de zerocrossing vroeger optreden. Hierdoor zal het aandeel
van de remfase minder groot zijn. Zoals eerder vermeld zijn sommige dieren (vb. kalkoenen)
in staat de remfase te herleiden naar nul, zerocrossing komt hier niet voor. Orendurff (2007)
toont aan dat bij versnellend wandelen het moment van zerocrossing vroeger plaatsvindt (zie
Figuur 12). Het belangrijkste kinesiologisch element hiervoor is de manipulatie van het
sagitaal enkelmoment.
LITERATUURSTUDIE
16
Figuur 12: Zerocrossing is het punt waar het COM over de COP gaat. Tijdens een acceleratie bij het wandelen gaat de zerocrossing sneller optreden in de steunfase, waardoor de remmende impuls vermindert (Orendurff et al., 2007).
3.2.2. Verticale component
Ook al beïnvloedt de verticale component van de GRK de versnelling niet rechtstreeks, toch
heeft deze ook een invloed op de mogelijkheid tot versnellen. Als de verticale GRK stijgt, is
er een kortere contacttijd met de grond en duurt de vluchtfase langer. Dit zijn twee factoren
die nadelig zijn voor de versnelling. Een kortere contacttijd is nadelig omdat zo de tijd wordt
beperkt wanneer er een propulsiekracht kan worden gegeven. Een langere vluchtfase zorgt er
weer voor dat de volgende stap langer wordt uitgesteld en dus ook de volgende acceleratie
(Hunter et al., 2005).
Tijdens het versnellen moet deze component niet maximaal zijn, maar wel voldoende, zodat
er een vluchtfase ontstaat. Tijdens de vluchtfase kan er van steunbeen gewisseld worden.
Tevens is het belangrijk dat deze in een juiste verhouding is met de horizontale GRK om
ervoor te zorgen dat de GRK-vector goed gericht is.
LITERATUURSTUDIE
17
3.2.3. Grondreactiekrachtvector
De grondreactiekrachtvector wordt bepaald door de verhouding van de horizontale component
van de GRK op de verticale component. Tijdens de steunfase zal deze vector ,of het verlengde
ervan, bijna altijd door het COM gaan. Dit heet het allignment tussen de GRK en het COM.
Bij afwezigheid van dit allignment wordt er een ongewenste rotatie gecreëerd met als
moments-arm de loodrechte afstand van de vector tot aan het COM.
De GRK-vector hoek correleert positief met de propulsieve impuls, dit wil zeggen dat de
vector op het ogenblik van de maximale GRK meer anterior wordt gericht bij hogere
acceleraties. Tevens is er een daling in de maximale verticale GRK bij toenemende
acceleraties. Als er een daling is in de verticale GRK, stijgt de horizontale propulsie-impuls
wél bij toenemende acceleratie, wat nogmaals het belang aanduidt van de horizontale
component (Kugler et al., 2010).
Figuur 13: GRK-vector hoek (uit Kugler et al., 2010). Bij een grotere propulsie-impuls is er een anteriorshift in de hoek van contact en afstoot (sFLY: matige acceleratie bij versnellend lopen van 3 naar 5ms, mFLY: maximale acceleratie vanaf lopen aan 3 ms, mSS: maximale loopacceleratie vanuit stilstand).
In de studie van Kugler (2010) wordt er bij het versnellen geen grotere GRK-vector
gevonden, enkel een verandering in de hoek van de genoemde vector.
De twee strategieën die worden toegepast om de GRK-vector meer anterior te richten zijn de
voet meer posterior plaatsen tegenover het COM en contacttijd met de grond verlengen.
LITERATUURSTUDIE
18
Als men een meer anterior gerichte GRK-vector wil creëren tijdens een versnelling zal de
mens zijn COM meer anterior moeten plaatsen en de COP meer posterior om het allignment
te behouden (Kugler, 2010).
In de studie van Roberts (2002) wordt bewezen dat kalkoenen hun COM ook meer anterior
verplaatsen tegenover de GRK tijdens acceleratie. Kalkoenen gaan de verticale GRK
uitstellen zodat de contacttijd groter wordt waardoor het COM meer anterior wordt
gepositioneerd. Zoals eerder vermeld passen kalkoenen zich aan door de protractiehoek te
verkleinen en de retractiehoek te vergroten, op deze manier wordt het allignment tussen COM
en GRK behouden.
Figuur 14: Krachtproductie & kinematic diagram bij acceleratie van kalkoenen (uit Roberts et al., 2002). Veranderingen in protractie-retractiehoek zorgen ervoor dat de GRK voorwaarts is georiënteerd.
LITERATUURSTUDIE
19
4. Onderzoekshypotheses
De onderzoeksvragen die worden geformuleerd zijn op basis van de informatie gevonden in
de literatuur. Er worden zowel hypotheses geformuleerd over de kinetica tijdens het
versnellen als over de kinematica en het spatio-temporele aspect.
Om te versnellen is er positieve netto voor- achterwaartse impuls nodig. De verhouding van
de propulsieve impuls moet groter zijn als deze van de remmende impuls. Om dit
onevenwicht te creëren zijn er verschillende strategieën mogelijk.
1. De maximale amplitude van de remmende impuls verminderen
2. De maximale amplitude van de propulsieve impuls vergroten
3. De relatieve duur van de remmende fase verminderen ten voordele van de propulsieve
impuls
De hypothese in verband met de kinetica stelt dat de proefpersonen deze drie strategieën gaan
toepassen om een grotere netto impuls te creëren.
Kinematisch wordt er gekeken hoe de proefpersonen hun houding gaan veranderen om deze
drie strategieën te realiseren. Eerst hypothiseren we dat men de afstand tussen COM-COP zo
klein mogelijk gaat maken bij initieel contact, want hierdoor gaat er sneller zerocrossing
optreden. Bij toe-off wordt verwacht dat de afstand vergroot, om zo het propulsief aandeel te
verlengen.
Uit de literatuur weten we dat door actieve voetplaatsing de voorwaartse snelheid van de voet
geminimaliseerd wordt (Mann & Sprague, 1997). Onze tweede hypothese stelt dat onze
proefpersonen zich kinematisch gaan veranderen om zo actieve voetplaatsing toe te passen.
De hypothese in verband met het spatio-temporele berust op het resultaat van Kugler (2010).
Naargelang een hogere versnelling verwachten we een langere steunduur, dit om de GRK
meer voorwaarts te richten.
METHODE
20
DEEL 2: Methode In dit gedeelte verantwoorden we onze methodiek. Eerst worden de proefpersonen besproken,
daarna de procedure, vervolgens de data-analyse en als laatste de statistiek.
1. Populatie
1.1. Rekrutering
De proefpersonen werden via mailing verzocht deel te nemen aan de studie. Voorwaarden
voor deelname waren: tussen 20 en 35 jaar zijn en op het ogenblik van de test gezond en
blessurevrij zijn.
1.2. Proefpersonen
Tabel 2: Antropometrische gemiddelden.
Algemeen (n= 8) x SD
Lichaamslengte cm 172,5 7,45
Lichaamsmassa kg 71,6 11,61
Beenlengte cm 78,5 6,16
Man (n =5) x SD
Lichaamslengte cm 177,6 5,23
Lichaamsmassa kg 80,2 7,34
Beenlengte cm 78,5 6,16
Vrouw (n=3) x SD
Lichaamslengte cm 166,3 3,95
Lichaamsmassa kg 61,1 4,32
Beenlengte cm 79,0 3,59
1.3. Drop-outs
Van de 24 proefpersonen die tijdens dit experiment werden getest, werden 10 proefpersonen
geselecteerd die eveneens aan een vervolgstudie (die niet in deze scriptie aan bod komt)
deelnamen. Van deze 10 proefpersonen bleken de data van één mannelijke proefpersoon
onbruikbaar door fouten in de berekeningsprocedures. Deze proefpersoon werd dan ook uit de
sample verwijderd.
METHODE
21
2. Procedure
2.1. Design
Het is een within-subjectdesign waarbij we de parameter „versnelling‟ hebben gemanipuleerd.
De proefpersonen hebben over de loopweg moeten lopen in volgende condities: constante
snelheid (1.5m/s – maximale snelheid), versnellen aan een lage versnelling, versnellen aan
een middelmatige versnelling, versnellen aan een hoge versnelling. Dit wil ook zeggen dat
elke proefpersoon zichzelf controleerde. Elke conditie werd door alle proefpersonen
uitgevoerd, de volgorde van deze condities werd ad random toegewezen.
2.2. Proefopstelling
2.2.1. Set-up
1.Noptel Distance Laser
2.Bassler
3.Qualisys Camera (12 camera‟s)
4.Krachtmeetplatform
A. Amti (0,5m; Uantwerpen)
B. Amti (1m; UZ)
C. Kistler (0,5m)
D. Amti (2m; HILO)
5.Footscan drukmeetplaat
6.Led lichtjes Figuur 15: Proefopstelling
De proefpersonen moesten versnellen over een loopweg van 30m, waarbij na 20m er vier
krachtmeetplatformen op de grond lagen. De totale meetafstand van de krachtmeetplatformen
bedroeg 4m. Op het laatste krachtmeetplatform (Figuur 15, 4D) lag een footscan
METHODE
22
drukmeetplaat. Twee Bassler-camera‟s registreerden een sagitaal beeld van de beweging over
de krachtmeetplatformen. Rondom de proefopstelling waren 12 Qualisys-camera‟s geplaatst.
Een Noptel-distancelaser was dorsaal gericht op lumbaal niveau. Er werden ook lichten
opgesteld die een aanduiding gaven van de snelheid en vesnelling waaraan de proefpersonen
moesten lopen.
Figuur 16: Proefopstelling Een 30m lange loopweg waarbij na 20m vier krachtmeetplatformen liggen. Rondom de opstelling zijn de Qualisys -camera’s geplaatst.
METHODE
23
2.2.2. Meetmomenten
De testen werden in mei 2010 in het Labo Russ gehouden. Elke testsessie duurde ongeveer
anderhalf uur voor de metingen, en nog een uur voor de voor- en nabereidingen.
2.3. Meetinstrumenten
2.3.1. Camera’s
2.3.1.1.Qualisys- camera’s
Er werden 12 Qualisys Pro Reflex camera‟s (200Hz) (Figuur 17) gebruikt bij de
dataverzameling. Deze werden geplaatst rondom de proefopstelling, zodat elke marker goed
opgenomen kon worden (Figuur 15, punt 3). De Qualisys-camera‟s maken gebruik van een
infrarood licht dat weerkaatst op de geplaatste markers en zo terug word opgevangen door
de Qualisys camera‟s.
Figuur 17: Qualisys- camera
Figuur 19, Figuur 20 en Figuur 21 geven een beeld dat wordt gevormd in Qualisys track
manager (QTM), ook de anatomische posities van de markers staan op de figuren.
2.3.1.2.Bassler- camera
Op de plaats waar de krachtmeetplatformen lagen stonden twee Bassler-camera‟s gericht
(Figuur 15, punt 2). Deze twee camera‟s stonden ter hoogte van het loopoppervlakte zodat
enkel het onderlichaam sagitaal in beeld werd gebracht gedurende het volledige traject over
de krachtmeetplatformen. De camera‟s registreerden aan 100 Hertz (100 beelden per seconde)
en werden met SIMI opgenomen.
METHODE
24
2.3.2. Krachtmeetplatformen
Er werden vier krachtmeetplatformen geplaatst na 20meter van de start (zie Figuur 15, punt
4). De totale meetlengte van de vier krachtmeetplatformen bedroeg 4 meter. Het eerste
krachtmeetplatform met een lengte van 0,5m was van het merk AMTI en was afkomstig van
de UAntwerpen. Het tweede krachtmeetplatform afkomstig van het UZGent was een 1m
AMTI. Het derde krachtmeetplatform was een Kistler van 0,6m afkomstig van het HILO. Het
laatste krachtplatform was een 2m AMTI tevens afkomstig van het HILO. De
krachtmeetplatformen werden gebruikt om de GRK te meten en het COP van de
proefpersonen in kaart te brengen. De data werden opgenomen aan 1000 Hertz.
Bovenop de 2m AMTI lag een footscandrukmeetplaat om de meting van het COP te
verbeteren. De footscandrukmeetplaat zorgde er ook voor dat er een beeld kon gevormd
worden van de voetafrol.
2.3.3. Overig
Bijkomend werd er gebruik gemaakt van een Noptel-distancelaser die gericht was op lumbaal
niveau dorsaal van de proefpersoon. De laser registreerde de verplaatsing van het COM en
werkte aan 1000 Hertz. Naast de markers op het lichaam werden ook acht elektrodes
(ZeroWire) bevestigd om het EMG te meten. Deze data werden niet opgenomen in deze
scriptie.
2.4. Dataverzameling
2.4.1. Verloop
2.4.1.1.Gewenning
De proefpersonen kregen eerst een aantal oefenpogingen waarbij nog geen data werden
verzameld. Door middel van deze oefenpogingen konden de proefpersonen wennen aan de
opstelling. Waren de proefpersonen de opstelling niet gewoon, dan bestond de kans dat ze
geen normaal looppatroon zouden hanteren.
METHODE
25
2.4.1.2.Statische callibratie
Na de gewenning werd de statische callibratie uitgevoerd. Aan de hand van deze callibratie
werd een theoretisch model geconstrueerd en het COM bepaald. Tijdens deze callibratie was
het een noodzaak dat alle markers zichtbaar waren zodat elk segment bepaald kon worden.
Vanuit deze positie kon de referentiehouding (anatomische houding) gehaald worden.
2.4.1.3.Experimenteel
Elke proefpersoon moest over de loopweg versnellen volgens drie verschillende condities. Bij
elke verschillende conditie werden er minstens tien pogingen uitgevoerd waarbij de begin-
snelheid opliep van slogging tot maximale snelheid. Naast versnellingen werden er ook
pogingen aan constante snelheid afgenomen. Elke conditie werd random toegewezen.
Tabel 3: De verschillende condities waaraan de proefpersonen moesten versnelling.
Condities versnellend lopen: 10 pogingen van elke conditie
RU_ACC_015: versnellend lopen aan een kleine positieve versnelling met als doel 0,15ms-2
RU_ACC_060: idem, maar een intermediaire versnelling met als doel 0,60ms-2
RU_ACC_105: idem, maar een hoge versnelling met als doel 1,05ms-2
Condities lopen constante snelheid: 10 pogingen van elke conditie
RU_CST_PRF: lopen aan een constante snelheid met als doel de voorkeurssnelheid
RU_ACC_SLW: idem, maar snelheidsrange is lager dan voorkeurssnelheid
RU_ACC_FST: idem, maar snelheidsrange is hoger dan voorkeurssnelheid
METHODE
26
2.4.1.4.Antropometrie
Van de negen proefpersonen hebben we de antropometrische gegevens genoteerd (zie bijlage
Tabel 25). Deze data werden gebruikt om het skeletaal model samen te stellen (Figuur 18).
Tabel 4: De gemeten antropometrie.
Antropometrische data
Lengte
Gewicht
Schoenmaat
Bovenbeenlengte
Onderbeenlengte
Beenlengte
Bovenarmlengte
Onderarmlengte
Romplengte
Breedte schouders
Breedte SIAS
2.5. Data
2.5.1. Qualisys data
Aan de hand van de QTM-data kan de exacte positie van elke marker bepaald worden. Elke
marker moet benoemd worden volgens de overeenkomstige anatomische plaats. In totaal had
elke proefpersoon 67 markers op zijn lichaam. De markers werden geplaatst op romp-, arm-,
heup-, dij- en voetniveau, telkens zo dicht mogelijk bij het anatomisch punt. Er werd zowel
gebruik gemaakt van anatomische markers als trackingmarkers. Uit de plaats en naam van
elke marker werd een twaalfsegmentenmodel gecreëerd (Figuur 18). Naast de reflectie van de
geplaatste markers vangen de Qualisys-camera‟s ook andere niet gewenste lichtreflecties op.
Deze reflecties worden ghost-markers genoemd en moeten uit de data verwijderd worden. Het
kan voorkomen dat markers uit het beeld van de twaalf Qualisys-camera‟s gaan. Hierdoor
kunnen er onderbrekingen voorkomen in de trajecten. Deze onderbrekingen worden opgevuld
door de functie „gap fill‟ met QTM. Elk traject dient echter handmatig gecontroleerd te
worden.
METHODE
27
Tabel 5: Plaats & aantal markers
Niveau n markers Niveau n markers
Romp 4 Heup 8
Bovenarm 3 Bovenbeen 4
Elleboog 2 Knie 2
Onderarm 3 Onderbeen 4
Pols 2 Voet 7
De GRK en de positie van het COP die geregistreerd werden door de krachtmeetplatformen
en de footscan werden ook opgenomen in QTM. Via de antropometrie en het programma
Visual 3D (© C-Motion) konden de gedefinieerde markers tot een skeletaal model gevormd
worden. Het model bevat 12 segmenten (zie Tabel 6), uit dit model wordt het COM berekend.
Het gewrichtscentrum werd berekend via het model van Harrington (2007). Het model kan
ook gebruikt worden om een schatting te maken van de lengte van de lastarm en van de
spieren die inwerken op de gewrichten. Door de juiste positie van het gewrichtscentrum en
een schatting van de lastarm kunnen de gewrichtsmomenten berekend worden (Harrington et
al., 2007).
Tabel 6: De gebruikte segmenten.
Figuur 18: Skeletaal model met 12 segmenten.
Segmenten Nr.
Bovenlichaam 1.
Bovenarm(2x) 2.
Onderarm(2x) 3.
Heup 4.
Bovenbeen(2x) 5.
Onderbeen(2x) 6.
Voet(2x) 7.
METHODE
28
Groen: 1.Acromion Blauw: 1.Iliocristalis Paars: 1.Malleous Med. 2.Sternum 2.Asis 2.Calcaneus Med. Rood: 1.Bovenarm Ant. 3.Gtroc 3.Tip 2.Bovenarm Lat. Geel: 1.Bovenbeen Ant. 1 4.Metatarsaal 5
3.Elleboog Lat. 2.Bovenbeen Ant. 2 5.Metatarsaal 1 4.Elleboog Med. 3.Knie Lat. 5.Onderarm Ant. 4.Knie Med. 6.Onderarm Lat. 5.Onderbeen Ant. 1 7.Pols Ant. 6.Onderbeen Ant. 2 8.Pols Post.
Figuur 19: Vooraanzicht posities markers
METHODE
29
Groen: 1.C7 Blauw: 1.Iliocristalis Paars:1.Malleous Lat. 2.Acromion 2.Psis 2.Malleous Med. 3.T8 3.Gtroc 3.Calcaneus Lat. Rood: 1.Bovenarm Post. Geel: 1.Bovenbeen Post. 1 4.Calcaneus Med. 2.Bovenarm Lat. 2.Bovenbeen Post. 2
3.Elleboog Lat. 3.Onderbeen Post. 1 4.Elleboog Med. 4.Onderbeen Post. 2 5.Onderarm Post. 6.Onderarm Lat. 7.Pols Ant.
8.Pols Post.
Figuur 20: Achteraanzicht posities markers
METHODE
30
Groen: 1.Acromion Blauw: 1.Psis Paars: 1.Malleous Lat. 2.Sternum 2.Asis 2.Calcaneus Lat. Rood: 1.Bovenarm Ant. Geel: 1.Bovenbeen Ant. 1 3.Tip 2.Bovenarm Post. 2.Bovenbeen Post. 1 4.Metatarsaal 5
3.Bovenarm Lat. 3.Bovenbeen Ant. 2 4.Onderarm Post. 4.Bovenbeen Post. 2 5.Onderarm Ant. 5.Knie Lat. 6.Onderarm Lat. 6.Onderbeen Post. 1 7.Pols Ant. 7.Onderbeen Post. 2
8.Pols Post.
Figuur 21: Zijaanzicht posities markers
2.5.2. Maxtraq Data
De data van de Bassler-camera‟s (100Hz) werden verwerkt in het programma Maxtraq. Via
de Bassler-camera‟s kon het tijdstip van het initieel contact (IC) en het loskomen van de voet
(TO) geregistreerd worden. Deze data werden gebruikt om samen met de
grondreactiekrachten de steunfases af te bakenen die volledig op een krachtmeetplaat
plaatsvonden.
METHODE
31
2.5.3. Matlab
In het programma Matlab werden alle data verzameld. Hier gebeurden ook alle verdere
berekeningen en filtering van de data (zie Tabel 7).
Tabel 7: Data Matlab
Kinetica
GRK:
Netto impuls
Propulsieve impuls
Remmende impuls
Gemiddelde versnelling
Kinematica
COM:
Positie
Snelheid
Gemiddelde snelheid
Versnelling
Gemiddelde versnelling
Kinesiologie:
Gewrichtshoek: heup, knie, enkel
Hoeksnelheid: heup, knie, enkel
Gewrichtsmoment: heup, knie, enkel
Gewrichtsvermogen: heup, knie, enkel
Spatio-temporeel:
Duur steunfase
Zerocrossing: absoluut, relatief
METHODE
32
3. Data analyse
3.1. Bewerkingen uitgevoerd op ruwe data
3.1.1. Kinetica
De data van alle steunfases die volledig op een GRK plaat werden uitgevoerd werden naar
Matlab geëxporteerd voor verdere analyse. In Matlab werd een handmatige controle
uitgevoerd op alle GRK-grafieken. De controle werd als nieuwe dichotome variabele (1=
realistische GRK, 0= onrealistische GRK) opgenomen in Matlab. Uit de voor-achterwaartse
GRK kon de voor- achterwaartse impuls berekend worden. De voor- achterwaartse impuls
werd opgedeeld in een negatieve en positieve voor- achterwaartse impuls. De plaats waar de
overgang van negatieve naar positieve impuls plaatsvond werd bepaald als zerocrossing. De
som van de positieve en negatieve voor- achterwaartse impuls werd de netto-impuls genoemd.
De versnelling is berekend als het gemiddelde van de voor-achterwaartse grondreactiekracht
gedeeld door de massa van het subject De minimum en maximum amplitude van de voor-
achterwaartse GRK werden ook berekend in Matlab.
Alle berekende waarden en controlevariabelen werden naar Microsoft Excel geëxporteerd. In
Excel werden alle voor- achterwaartse impulsversnellingen gecontroleerd. Daarbij werden
alle negatieve versnellingen verwijderd. Hiervoor werd gebruik gemaakt van een nieuwe
dichotome controlevariabele (1= positieve horizontale impuls versnelling, 0= negatieve
horizontale impuls versnelling). Beide dichotome variabelen (realistische GRK, positieve a)
werden samengevoegd tot een nieuwe algemene dichotome variabele. De data werden
gefilterd aan de hand van de ALS(logische-test;waarde-als-waar;waarde-alsonwaar) formule.
Voor de logische test was waarde 1 de controle variabele.
Na het selecteren van data zijn de data geëxporteerd naar SPPS en zijn alle impulsen en
krachten genormaliseerd op gewicht om de variatie tussen verschillende proefpersonen te
minimaliseren.
3.1.2. Kinematica
Bij de kinematica zijn er verschillen gezocht op de momenten IC en TO. Op beide momenten
werd er gekeken naar het afstandsverschil tussen COM (uit het kinematisch model) en COP
METHODE
33
(uit de grondreactiekrachten). Het COP werd pas als contact beschouwd vanaf een kracht van
15N. Eerst werden op het moment van IC en TO de positie van het COM en COP bepaald,
waarna het verschil in afstand tussen beide berekend is. Hiernaast werden op het moment van
IC en TO drie gewrichtshoeken (heup, knie, enkel) en twee segmentshoeken (hoek
bovenlichaam en voethoek) geregistreerd. De heuphoek werd bepaald door de rechte van het
bovenlichaam door te trekken tegenover het dijbeen. De kniehoek werd bepaald door de
rechte van het dijbeen door te trekken tegenover het onderbeen. De enkelhoek werd bepaald
door de rechte van het onderbeen door te trekken tegenover de voet. De hoek van het
bovenlichaam werd bepaald tegenover de verticale. De voethoek werd bepaald door de
horizontale tegenover de voet te zetten.
Figuur 22: De gemeten kinematische hoeken.
Naast de gewrichts- en segmentshoeken zijn ook de data van hoeksnelheden geanalyseerd. De
data van de hoeksnelheden bestaan uit de gemiddelde hoeksnelheid van drie frames voor het
IC. Ook hier hebben we het heup-, knie- en enkelgewricht in onze berekeningen opgenomen.
Alle berekende waarde werden in het Excel-bestand geïmporteerd. Op niveau van
gewrichthoeken en segmentshoeken hebben we de data gefilterd op basis van de kant waarop
de steun werd uitgevoerd (links of rechts). Op deze manier waren enkel de hoeken van het
lidmaat in steunfase opgenomen in de berekeningen. Vervolgens zijn de data naar SPPS
geëxporteerd voor verdere statistische analyse.
METHODE
34
3.2. Statistische analyse
3.2.1. Kinetica
Vooraleer de data van de GRK verder werden geanalyseerd zijn de data van steunduur
(afhankelijke variabelen= AV) uitgezet in een spreidingsdiagram tegenover de voor-
achterwaartse versnelling (onafhankelijke variabelen= OV). Hiervan werd per proefpersoon
een regressievergelijking en adjusted R² berekend voor verdere interpretatie. De
regressievergelijkingen van alle proefpersonen werden gebruikt voor de berekening van de
richtingscoëfficiënt (rico) en voor de constante van de gemiddelde grafiek in Excel.
Ook de negatieve en positieve voor- achterwaartse impuls (AV) werd uitgezet tegenover de
voor- achterwaartse impulsversnelling (OV) via een spreidingsdiagram per proefpersoon.
Voor verdere interpretatie van de grafiek werd gebruik gemaakt van een lineaire regressie. Dit
omdat we aan de hand van kwalitatieve observatie lineaire verbanden terugzagen die we dan
konden vergelijken tussen de verschillende proefpersonen. De adjusted R² werd gebruikt om
een beeld te hebben van de voorspellende waarde van versnelling.
De overgang van submaximale naar maximale versnelling werd handmatig bepaald voor elke
proefpersoon op de grafiek van de negatieve en positieve voor- achterwaartse versnelling.
Voor zowel de negatieve als positieve voor- achterwaartse impuls werd een lineaire regressie
uitgevoerd met de voor- achterwaartse impuls versnelling (OV). Dit voor de submaximale en
maximale versnelling afzonderlijk.
Wegens het lage aantal richtingscoëfficiënten werd er, om toch een significant verschil te
berekenen tussen de rico van twee onderdelen van de grafiek (bijv. tussen submaximale
negatieve impuls en submaximale positieve impuls), gebruik gemaakt van de non-
parametrische Wilcoxon-test. Ten slotte werd er een gemiddelde grafiek samengesteld aan de
hand van de gemiddelde regressievergelijkingen. Op deze gemiddelde grafiek werd ook de
gemiddelde regressievergelijking van de voor- achterwaartse netto impuls tegenover de voor-
achterwaartse versnelling geplaatst.
Om het verloop van de negatieve en positieve impuls verder te kunnen analyseren werd voor
elke proefpersoon een spreidingsdiagram gemaakt van de zerocrossing (AV) en de maximale
en minimale amplitude van de voor- achterwaartse kracht (AV). Hierbij is het belangerijk te
vermelden dat het niet de werkelijk minimale amplitude is die gemeten wordt maar de
METHODE
35
maximale negatieve amplitude. Om de link gemakkelijker te kunnen leggen met negatieve en
positieve impuls is gekozen voor de benaming van maximale en minimale amplitude. Bij
beide grafieken werd de horizontale impuls versnelling als onafhankelijke variabele gebruikt.
Er werd telkens een regressielijn en een adjusted R² berekend voor alle herkenbare patronen.
Als er een meerwaarde mogelijk was door aparte berekeningen te maken voor submaximale
en maximale versnelling werden die ook in de berekening opgenomen. Als er verdere
statistische analyse nodig was werd ook hier geopteerd voor de non-parametrische Wilcoxon-
test. Voor elke grafische weergave is er een gemiddelde grafiek opgesteld in Excel. Dit
gebeurde aan de hand van de gemiddelde regressievergelijkingen en eventuele
onderverdelingen in de grafiek.
3.2.2. Kinematica
Hier is eerst de voor- achterwaartse impulsversnelling (OV) aan de hand van een
spreidingsdiagram uitgezet tegenover het verschil in afstand tussen COM en COP (AV).
Vervolgens is de voor- achterwaartse versnelling ook uitgezet tegenover de gewrichts- en
segmentshoeken. Dit telkens op het moment van IC en TO. De hoeksnelheden van heup, knie
en enkel werden samen op één grafiek uitgezet, waarbij de voor- achterwaartse impuls
versnelling de OV was. Net zoals bij de kinetica is ook hier de regressielijn en adjusted R²
berekend voor alle grafische weergaven. Vervolgens werden deze regressie vergelijkingen
gebruikt voor het samenstellen van de gemiddelde grafieken.
RESULTATEN
36
Deel 3: Resultaten
In dit gedeelte worden de resultaten weergegeven. Er wordt eerst gekeken naar het spatio-
temporeel aspect van het versnellen. Vervolgens worden de relatie tussen de mate van
versnellen en de kinetische en kinematische variabelen gepresenteerd. In Tabel 8 wordt
weergegeven hoeveel passen per persoon werden geanalyseerd voor de kinetica- en
kinematica resultaten. Voor elke gemiddelde grafiek in dit deel zijn de grafieken per
proefpersoon terug te vinden in bijlage.
Tabel 8: Aantal geanalyseerde passen per proefpersoon.
Aantal geanalyseerde passen
Kinetica Kinematica
IC TO
ppn 1 111 99 103
ppn 2 94 85 84
ppn 3 99 97 93
ppn 4 79 68 67
ppn 5 109 94 92
ppn 6 96 90 92
ppn 7 77 74 76
ppn 8 76 72 71
ppn 9 91 89 84
Totaal 832 768 762
GEM 92,4 85,3 84,6
STDEV 13,1 11,4 11,6
Het aantal geanalyseerde passen voor kinetica en voor kinematica bij IC en TO.
RESULTATEN
37
1. Spatio-temporeel
1.1. Steunduur
Figuur 23: Lineaire regressie door de gemiddelde steunduur. Grafische voorstelling van de steunduur tegenover de versnelling. De steunduur gaat dalen naargelang de versnelling. Grafieken van alle ppn in bijlage 1.
Als we steunduur uitzetten tegenover de voor- achterwaartse impulsversnelling (aAP) is er
voor alle proefpersonen een negatief lineair verband waar te nemen (gem rico= -21.2 , stdev =
11.5). De steunduur neemt af naargelang de versnelling (Figuur 23). De regressies hebben een
verklarende variantie die varieert tussen min= 0.005 en max= 0.488 (gem adjusted R²=
0.201).
Tabel 9: Adjusted R², Rico en Constante steunduur.
Steunduur
Adjusted R² Rico Constante
Ppn1 0,144 -10,736 191,772
Ppn2 0,037 -11,598 265,016
Ppn3 0,060 -17,275 269,168
Ppn4 0,303 -19,808 218,079
Ppn5 0,199 -18,195 224,184
Ppn6 0,409 -37,467 262,528
Ppn7 0,163 -29,121 279,006
Ppn8 0,005 -7,506 239,470
Ppn9 0,488 -39,353 241,910
GEM 0,201 -21,229 243,459 SD 0,168 11,578 28,413
MIN 0,005 -39,353 191,772
MAX 0,488 -7,506 279,006 De Adjusted R², Rico en constante waarden van de lineaire regressie van de steunduur ten opzichte van versnelling voor alle proefpersonen. Zie bijlage 1.
0
50
100
150
200
250
300
0 1 2 3 4
Tijd
(m
s)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s²)
Steunduur
gemiddelde steunduur
RESULTATEN
38
2. Kinetica
2.1. Netto, negatieve & positieve impuls
Figuur 24: Positieve en negatieve impuls. Grafische voorstelling van de gemiddelde positieve- en negatieve impuls tegenover de voor-achterwaartse versnelling. De rode stippellijn geeft de plaats weer van de overgang van submaximale naar maximale versnelling. *,**,***= significantieniveau p<0.05
De grafieken van de voor- achterwaartse positieve- en negatieve impuls op aAP geven weer dat
er bij het versnellen twee verschillende versnellingszones te onderscheiden zijn (Figuur 24).
De twee delen zijn te onderscheiden als een deel submaximale versnelling en een deel
maximale versnelling. De versnelling waarop de negatieve impuls de minst negatieve waarde
bereikte werd als overgangspunt gebruikt in de opdeling tussen submaximale en maximale
versnellingen. Dit scheidingspunt wordt weergegeven op de grafiek aan de hand van een
verticale rode stippellijn. In Tabel 10 worden de overgangspunten van elke proefpersoon
weergegeven. De overgang van submaximaal naar maximaal is echter niet exact te bepalen, er
is steeds een overgangszone zichtbaar. Van de negen proefpersonen zijn er twee
proefpersonen waar er geen duidelijke scheiding is waar te nemen. Bij één proefpersoon komt
dit door de afwezigheid van een overgangszone (ppn5), bij de andere is er een te grote
overgangszone (ppn9). De twee proefpersonen zijn niet opgenomen in de berekeningen. Voor
de overige zeven proefpersonen was de grootte van versnelling waarop de omschakeling
plaatsvond niet gelijk (gem versnelling= 1.89m/s², stdev= 0.43).
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 1 2 3 4
imp
uls
/Kg
(N*s
/Kg)
)
Voor- achterwaartse versnelling (m/s²)
Netto, positieve en negatieve impulsnetto impuls
submaximaal positieve impuls
submaximaal negatieve impuls
maximaal positieve impuls
maximaal negatieve impuls
overgangspunt
**
**
*
****
***
RESULTATEN
39
2.1.1. Netto impuls genormaliseerd naar lichaamsmassa
Zie Figuur 24, blauwe lijn. De verklarende variantie is minimaal 0.91 en maximaal 0.96 (gem
adjusted R²=0.93). De impuls neemt toe naargelang de versnelling (gem rico= 0.19, stdev=
0.035).
Tabel 10: Regressie vergelijking netto impuls.
Vergelijking netto impuls Adjusted R² Overgang (m/s²)
ppn 1 y=0.155*x+0.019 0,923 2,500
ppn 2 y=0,238*x+0,002 0,910 2,500
ppn 3 y=0,238*x+0,006 0,929 1,700
ppn 4 y=0,162*x+0,021 0,925 1,800
ppn 5 y=0,182*x+0,015 0,946 Nvt
ppn 6 y=0,177*x+0,031 0,936 1,600
ppn 7 y=0,232*x+0,009 0,923 1,400
ppn 8 y=0,224*x+0,004 0,907 1,750
ppn 9 y=0,171*x+0,015 0,962 Nvt
GEM y=0,19*x+0,014 0,929 1,893
SD rico= 0,035 constante= 0,01 0,017 0,434
De regressievergelijking met de Adjusted R² van de netto impuls genormaliseerd naar lichaamsmassa ten opzichte van aAP. Het overgangspunt van submaximale naar maximale versnelling wordt tevens weergegeven.
2.1.2. Submaximale versnellingen
Bij een toenemende submaximale versnelling neemt de absolute waarde van de negatieve
impuls (Figuur 24, groene lijn) in dezelfde mate af als de positieve impuls toeneemt (Figuur
24, rode lijn), wat grafisch gezien bij beide neerkomt op een positieve richtingscoëfficiënt. De
negatieve impuls neemt af tot bijna 0 (gem rico= 0.11, stdev= 0.02). De positieve impuls stijgt
(gem rico= 0.10, stdev= 0.02) tot aan de overgang naar maximale versnelling. Een Wilcoxon
test toont geen significant verschil aan tussen de rico‟s van negatieve en positieve impuls
(n=7, p= 0.446). De lineaire regressies voor elk subject zijn terug te vinden in de bijlage 3.
RESULTATEN
40
Tabel 11: Submaximale versnelling: positieve en negatieve impuls.
Submaximaal
Positieve Impuls Negatieve Impuls
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico Ratio Pos/Neg
ppn 1 0,725 0,101 0,604 0,064 1,570
ppn 2 0,695 0,127 0,561 0,079 1,600
ppn 3 0,731 0,126 0,727 0,114 1,100
ppn 4 0,636 0,080 0,839 0,105 0,760
ppn 5
ppn 6 0,567 0,084 0,794 0,119 0,700
ppn 7 0,639 0,114 0,726 0,126 0,900
ppn 8 0,528 0,130 0,594 0,100 1,300
Ppn 9
GEM 0,646 0,109 0,692 0,101 1,140
SD 0,078 0,021 0,107 0,022 0,370
De gemiddelde Rico en Adjusted R² waarde voor de positieve impuls en voor de negatieve impuls bij submaximale versnelling. De ratio tussen de Rico van de positieve en negatieve impuls worden ook weergeven. Zie bijlage 2.
2.1.3. Maximale versnellingen
Bij het maximale gedeelte is de rico van de regressie van de negatieve impuls (Figuur 24,
rechts van rode stippellijn) (gem= 0.01, stdev= 0.03) niet significant verschillend van 0
(p=0,389, one sample t-test). De negatieve impuls zal dus niet stijgen of dalen. De
verklarende variantie van aAP is klein en varieert tussen de 0.13 en de 0.27 (gem= 0.13). Bij
het maximaal deel is er een significant verschil tussen de rico van de positieve en negatieve
impuls (n=7, p= 0.018, Wilcoxon), aangeduid door * op Figuur 24.
RESULTATEN
41
Tabel 12: Maximale versnelling: positieve en negatieve impuls.
Maximaal
Positieve Impuls
Negatieve Impuls
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico Ratio Pos/Neg
ppn 1 0,478 0,167 0,042 -0,015 -11,133
ppn 2 0,521 0,322 0,072 -0,021 -15,333
ppn 3 0,290 0,173 0,153 -0,021 -8,238
ppn 4 0,715 0,18 0,059 0,016 11,250
ppn 5
ppn 6 0,971 0,168 0,241 0,041 4,0975
ppn 7 0,729 0,273 0,274 0,054 5,055
ppn 8 0,674 0,228 0,052 0,021 10,857
ppn 9
GEM 0,625 0,216 0,128 0,011 -0,492
SD 0,218 0,061 0,0964 0,031 10,894
De Gemiddelde Rico en Adjusted R² waarde van de positieve en negatieve impuls bij maximale versnelling. De ratio tussen de rico’s van positieve en negatieve impuls worden tevens weergeven. Bijlage 2.
2.1.4. Vergelijking submaximaal-maximaal
Het verschil tussen submaximale en maximale versnelling is voor beide impulsen zichtbaar.
Richtingscoëfficiënten tussen het submaximaal en maximaal deel verschillen significant,
zowel voor de positieve (**, Figuur 24) als voor de negatieve (***,Figuur 24) impuls (pos
sub/max p= 0.018, neg sub/max= 0.018, Wilcoxon). De positieve impuls stijgt meer ten
opzichte van de versnelling na de omschakeling (gem rico= 0.21). De verklarende variantie
voor de submaximale versnelling is gemiddeld 0.65 en voor de maximale 0.63. De negatieve
impuls neemt af na de omschakeling en blijft constant (gem rico= 0.01). De verklarende
variantie daalt na de omschakeling (gem sub adjusted R²= 0.70, gem max adjusted R²= 0.13).
RESULTATEN
42
2.2. Minimale en maximale amplitude van de voor- achterwaartse GRK
Figuur 25: Maximale en minimale amplitudes (* = significantie 0.008) Grafische voorstelling van de maximale en minimale amplitude tegenover de voor-achterwaartse versnelling. * is een significant verschil (p = 0,008) in rico. (Wilcoxon)
Er is een lineair verband tussen de aAP en de amplitude. De maximale amplitude stijgt
naargelang de versnelling, terwijl de minimale amplitude daalt naargelang de versnelling.
Grafisch gezien komt dit echter bij beiden neer op een stijgende trendlijn (Figuur 25). De rico
van de maximale amplitude ligt hoger dan deze van de minimale (gem rico max= 1.25, stdev=
0.16; gem rico min= 0.54, stdev= 0.28). Er is een significant verschil tussen de rico‟s van de
maximale – en minimale amplitude (p= 0.008, Wilcoxon). Als we kijken naar de verklarende
variantie van beide delen dan is er een verschil te zien tussen maximale en minimale
amplitude (gem adjusted R² max ampl= 0.67, stdev= 0.06; gem adjusted R² min ampl= 0.09,
stdev= 0.10).
Als de opdeling submaximale en maximale versnelling wordt toegepast is er een trend tot
significantie tussen de submaximale- en maximale rico van de maximale amplitude (p= 0.091,
Wilcoxon). Dit is niet het geval bij de minimale amplitude (p=0.735, Wilcoxon). Er zijn twee
proefpersonen niet opgenomen in de berekeningen doordat er geen overgangspunt kon
worden vastgesteld.
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1 1,5 2Kra
cht/
LG (
N/K
g)
Voor- achterwaartse versnelling (m/s²)
Maximale en minimale amplitude
maximale amplitude
minimale amplitude
*
*
*
*
RESULTATEN
43
Tabel 13: Maximale en minimale amplitude.
Maximale amplitude Minimale amplitude
Adjusted R² Rico Adjusted R²
Rico
ppn 1 0,760 1,180 -0,001 0,165
ppn 2 0,673 1,265 0,236 0,710
ppn 3 0,632 1,208 0,099 0,628
ppn 4 0,745 1,062 0,187 0,721
ppn 5 0,722 1,243 -0,009 0,053
ppn 6 0,718 1,286 -0,055 0,424
ppn 7 0,618 1,284 0,248 0,931
ppn 8 0,589 1,135 0,056 0,547
ppn 9 0,630 1,628 0,080 0,681
GEM 0,676 1,255 0,093 0,540 SD 0,062 0,158 0,110 0,281
De Adjusted R² en Rico waarde voor de maximale amplitude en de minimale amplitude van de grondreactiekracht van alle proefpersonen zonder onderscheid te maken tussen submaximaal en maximaal. Bijlage 4.
Tabel 14: Maximale amplitude.
Maximale amplitude
Submaximaal Maximaal
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,657 1,439 0,167 0,561
ppn 2 0,504 1,589 0,758 1,579
ppn 3 0,481 1,327 0,645 1,497
ppn 4 0,440 1,021 0,288 0,921
ppn 5
ppn 6 0,512 1,373 0,039 0,474
ppn 7 0,451 1,317 0,033 0,604
ppn 8 0,370 1,156 0,496 1,023
ppn 9
GEM 0,488 1,317 0,347 0,951
SD 0,089 0,185 0,291 0,447
De Adjusted R² en Rico waarde voor de maximale amplitude bij submaximaal versnellen en maximaal versnellen.
RESULTATEN
44
Tabel 15: Minimale amplitude.
Minimale amplitude
Submaximaal Maximaal
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 -0,008 0,191 -0,032 0,440
ppn 2 0,042 0,474 -0,065 -0,268
ppn 3 0,139 1,014 -0,055 -1,006
ppn 4 0,080 0,789 0,080 1,353
ppn 5
ppn 6 0,118 0,890 0,025 1,179
ppn 7 0,133 0,957 0,355 1,838
ppn 8 0,001 0,359 -0,060 0,551
ppn 9
GEM 0,072 0,668 0,035 0,584 SD 0,062 0,323 0,151 0,983
De Adjusted R² en Rico waarde voor de minimale amplitude bij submaximaal versnellen en maximaal versnellen.
2.3. Zerocrossing
Figuur 26: Zerocrossing Grafische voorstelling van de gemiddelde relatieve zerocrossing tegenover de voor-achterwaartse versnelling. De stippellijn geeft de overgang van submaximale naar maximale versnelling. Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee verschillende groepen bij zowel het submaximale als het maximale gedeelte.
Als we de grafieken van de zerocrossing tegenover de aAP uitzetten zien we dat er op de
overgang van submaximaal naar maximaal twee patronen overlappen. Er is dus sprake van
een overgangszone voor de zerocrossing. Dit heeft als gevolg dat de berekende regressies
voor de aparte delen sterk beïnvloed worden door de overgangszone. Aangezien de punten in
de overgangszone als uitbijters t.o.v. het globale patroon kunnen beschouwd worden, werden
RESULTATEN
45
ze in deze analyse buiten beschouwing gelaten. Vervolgens werden lineaire regressies van
beide delen apart berekend om de gemiddelde grafiek op te stellen.
Uit de analyse van de rico‟s van de lineaire regressies kunnen de proefpersonen opgedeeld
worden in twee groepen. (Figuur 26). Drie proefpersonen vertonen nog andere patronen, bij
één subject ontbreekt maximale versnelling (ppn 7), de andere heeft een zeer grote
overlappingszone tussen submaximale en maximale versnellingen (ppn 9), tot slot is er ook
nog een proefpersoon waarbij er geen overgangszone aanwezig is (ppn 5).
Bij de eerste groep die bestaat uit drie proefpersonen (ppn 1,2,3) zien we bij maximale
versnellingen eenzelfde daling in rico als voor submaximale versnellingen (gem rico sub= -
0.06, gem rico max= -0.03, p= 0.109, Wilcoxon). Er is grafisch een plotse daling van
zerocrossing waar te nemen na de overgangszone (gem sub constante= 0.48, gem max
constante= 0.16). Volgens de Wilcoxon-test is er echter geen significant verschil (p= 0.109).
Bij de tweede groep (drie proefpersonen) is de rico van het maximale versnelling gedeelte
(gem rico= -0.08) hoger dan die van het submaximaal gedeelte (gem rico= -0.13). Er is een
trend tot significantie tussen de rico‟s van beide delen (p= 0.066, Wilcoxon). Ook hier is er
een verval in zerocrossing zichtbaar bij de overgangszone (gem sub constante= 0.49, gem
max constante= 0.54).
Tabel 16: Relatieve zerocrossing.
Submaximale versnelling
Maximale versnelling
Zero crossing Zero crossing
Adjusted R² Rico Constante Adjusted R² Rico Constante
Groep 1
ppn 1 0,782 -0,066 0,472 0,123 -0,019 0,205
ppn 2 0,524 -0,053 0,490 0,099 -0,034 -0,009
ppn 4 0,847 -0,075 0,508 0,240 -0,047 0,287
GEM 0,717 -0,065 0,490 0,154 -0,033 0,161 SD 0,171 0,011 0,018 0,075 0,014 0,153
Groep 2
ppn 3 0,525 -0,080 0,469 0,409 -0,123 0,431
ppn 6 0,612 -0,086 0,512 0,633 -0,134 0,594
ppn 8 0,712 -0,078 0,517 0,711 -0,126 0,598
GEM 0,616 -0,081 0,499 0,584 -0,128 0,541 SD 0,094 0,004 0,026 0,157 0,006 0,095
uitbijters Ppn 5, ppn 7, ppn 9
De waarde van de Adjusted R², Rico en constante van de lineaire regressie van zerocrossing voor elke proefpersoon voor zowel submaximale als maximale versnelling. Zie bijlage 3.
RESULTATEN
46
3. Kinematica
3.1. Verschil afstand COM–COP
Figuur 27: Verschil COM-COP Grafische weergave van het verschil COM-COP tegenover de voor-achterwaartse versnelling bij IC en TO. Als het verschil negatief is , dan bevindt het COP zich voor het COM. Als het verschil positief is, dan bevindt het COP zich achter het COM.
De grafieken van de afstand tussen het COM en het COP tov de aAP op het moment van het
initieel voetcontact en het toe-off tonen voor beide een lineaire stijging (gem rico IC=0.03,
stdev= 0.009; gem rico TO= 0.07, stdev= 0.07). Op het ogenblik van initieel contact ligt het
COP voor het COM, deze afstand gaat naargelang de versnelling kleiner worden (Figuur 27).
De verklarende variantie bedraagt gemiddeld 0.08 (stdev= 0.12). Op het tijdstip van toe-off
zien we dat het COP posterior van het COM ligt. Naargelang de versnelling groter wordt gaat
het COP meer posterior van het COM liggen (gem adjusted R²= 0.38, stdev= 0.35). In deze
analyse werden slechts zes van de negen proefpersonen gebruikt wegens problemen met de
meting van het COP.
RESULTATEN
47
Tabel 17: Verschil COM-COP.
Verschil COM-COP
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1
ppn 2 0,19 0,03 0,76 0,10
ppn 3 0,01 0,05 0,01 0,06
ppn 4 -0,01 0,03 0,08 0,13
ppn 5
ppn 6 0,27 0,04 0,75 0,10
ppn 7 0,12 0,03 0,70 0,10
ppn 8 0,02 0,03 0,36 0,10
ppn 9
GEM 0,10 0,04 0,44 0,10 SD 0,08 0,01 0,38 0,02 De Adjusted R² en Rico waarde van het verschil tussen COM-COP van alle proefpersonen. Dit op het tijdstip van IC en TO. Zie bijlage 5.
3.2. Gewrichtshoeken
3.2.1. Heuphoek
Figuur 28: Heuphoek Grafische weergave van verandering in de heuphoek naargelang de voor- achterwaartse versnelling bij IC en TO. De heuphoek wordt uitgedrukt in aantal ° afwijking tegenover de doorgetrokken rechte vanuit het bovenlichaam. De neutrale positie van de heup is 0°. Een positieve hoek wil zeggen dat de heup in flexie is. Een negatieve hoek wil zeggen dat de heup in extensie is.
In de grafiek op Figuur 28 zien we de verandering in de heup naargelang de voor-
achterwaartse versnelling op het ogenblik van initieel contact en toe-off. We zien bij steady-
state (= versnelling 0m/s²) dat op het tijdstip van initieel contact de heup gemiddeld een
RESULTATEN
48
flexiehoek heeft van 30° en een extensie hoek van 18° op het ogenblik van toe-off.
Naargelang de versnelling gaat stijgen gaat de heupflexiehoek groter worden op initieel
contact (gem rico= 11.6, stdev= 2.7; gem adjusted R²= 0.61, stdev=0.17). De extensiehoek op
het ogenblik van toe-off wordt kleiner . Een hogere versnelling zorgt ervoor dat op het
ogenblik van toe-off de heup minder in extensie gaat (gem rico= 3.4, stdev= 3.22; gem
adjusted R²= 0.30, stdev=0.29). Bij twee van de negen proefpersonen zagen we bij de hoogste
versnellingen dat op het tijdstip van toe-off de heup in flexiepositie was (positieve heuphoek
bij TO, ppn 1 , ppn 4). In deze analyse werd één persoon niet opgenomen door een niet
opgeloste fout in de data.
Tabel 18: Heuphoek
Heuphoek
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,725 7,810 0,559 3,813
ppn 2 0,756 14,605 0,171 2,885
ppn 3 0,450 12,402 0,178 3,075
ppn 4 0,762 13,703 0,857 9,089
ppn 5 0,733 11,972 0,177 2,192
ppn 6 0,653 14,401 0,456 6,834
ppn 7
ppn 8 0,300 7,715 -0,008 0,557
ppn 9 0,522 10,587 0,018 -0,891
GEM 0,613 11,649 0,301 3,444 SD 0,171 2,740 0,298 3,221
De waarde van de Adjusted R² en Rico voor de heuphoek van alle proefpersonen bij IC en TO. Zie bijlage 6.
RESULTATEN
49
3.2.2. Kniehoek
Figuur 29: Kniehoek Grafische weergave van verandering in de kniehoek naargelang de voor-achterwaartse versnelling bij IC en TO. De kniehoek wordt uitgedrukt in aantal ° afwijking tegenover gestrekte stand. Bij een hoek van 0° is de knie in een neutrale positie. Hoe negatiever de hoek, hoe meer de knie zich in flexie bevindt.
Als we verder kijken naar de verandering in kniehoek afhankelijk van de aAP zien we de
grootste verandering op het ogenblik van initieel contact (Figuur 29). Bij steady state is de
knie lichtjes gebogen (knieflexie= 15°), naarmate de versnelling groter wordt gaat deze
knieflexie hoek groter worden (gem rico= -11.04, stdev=1.8; gem adjusted R²= 0.78, stdev=
0.06). Op het ogenblik van toe-off zien we geen veranderingen (gem rico= 0.29, stdev= 1.8;
gem adjusted R²= 0.15, stdev= 0.12). Afhankelijk van proefpersoon wordt de kniehoek op het
tijdstip van toe-off ofwel kleiner (max rico= 2.8) ofwel groter (min rico= -2.1).
Tabel 19: Kniehoek
Kniehoek
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,897 -9,234 0,102 -1,001
ppn 2 0,784 -10,195 0,199 2,307
ppn 3 0,727 -12,157 0,129 2,082
ppn 4 0,784 -12,066 0,354 -0,639
ppn 5 0,818 -14,167 0,016 -0,934
ppn 6 0,738 -10,088 0,219 -2,128
ppn 7
ppn 8 0,697 -8,675 0,227 2,803
ppn 9 0,756 -11,789 -0,011 -0,189
GEM 0,775 -11,046 0,154 0,287 SD 0,062 1,817 0,120 1,840
De waarde van de Adjusted R² en Rico voor de kniehoek van alle proefpersonen bij IC en TO. Zie bijlage 7.
RESULTATEN
50
3.2.3. Enkelhoek
Figuur 30: Enkelhoek Grafische weergave van verandering in de enkelhoek naargelang de voor- achterwaartse versnelling bij IC en TO. De enkelhoek wordt uitgedrukt in aantal ° afwijking tegenover de doorgetrokken rechte van het onderbeen. De neutrale positie van de enkel is 90°. Hoe negatiever de hoek is, hoe meer de enkel zich in plantaire flexie bevindt.
Op enkelniveau zien we dat op het tijdstip van initieel contact de plantaire flexie lichtjes stijgt
als de aAP stijgt (Figuur 30) (gem rico= -3.04, stdev= 3.07). Op het ogenblik van toe-off zien
we geen veranderingen in de enkelhoek als de versnelling stijgt (gem rico= -0.1, stdev=2.68).
Bij zowel initieel contact als toe-off is de verklarende variantie zeer laag (gem adjusted R²
IC= 0.26, stdev=0.19; gem adjusted R² TO= 0.09, stdev= 0.11). Er is een beperkt verband
tussen de voor- achterwaartse impuls versnelling en de enkelhoek.
Tabel 20: Enkelhoek
Enkelhoek
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,228 1,990 0,031 0,800
ppn 2 -0,004 0,360 0,034 -0,994
ppn 3 0,157 -3,056 0,036 -0,957
ppn 4 0,154 -2,125 0,041 1,119
ppn 5 0,383 -5,129 0,206 5,359
ppn 6 0,454 -6,357 0,101 -2,327
ppn 7
ppn 8 0,142 -3,411 0,332 -3,555
ppn 9 0,601 -6,661 -0,010 -0,322
GEM 0,264 -3,048 0,096 -0,110 SD 0,198 3,078 0,116 2,688
De waarde van de Adjusted R² en Rico voor de enkelhoek van alle proefpersonen bij IC en TO. Zie bijlage 8.
RESULTATEN
51
3.3. Segmentshoeken
3.3.1. Bovenlichaam
Figuur 31: Hoek bovenlichaam Grafische weergave van de verandering in de hoek bovenlichaam naargelang van de voor- achterwaartse versnelling bij IC en TO. De hoek bovenlichaam wordt uitgedrukt in aantal ° afwijking tegenover verticale loodrecht naar beneden. In neutrale positie bevindt het bovenlichaam zich op 0°. Hoe positiever de hoek is, hoe meer het lichaam voorwaarts gaat neigen.
Als we de hoek van het bovenlichaam uitzetten tegenover de voor- achterwaartse versnelling
zien we dat er een verband is op zowel het initieel contact als op het ogenblik van toe-off
(Figuur 31). Het bovenlichaam gaat naargelang er een hogere versnelling wordt aangenomen
een grotere hoek hebben tegenover de verticale-as. De stijging op initieel contact en toe-off is
gelijklopend (gem rico initieel contact= 7.1, stdev=2.48; gem rico toe-off= 6.9, stdev=2.37)
en hebben een verklarende variantie van (gem adjusted R² initieel contact= 0.64, stdev=0.15;
gem adjusted R² toe-off= 0.70, stdev= 0.12). De hoek op moment van initieel contact is gelijk
aan de hoek op moment van toe-off onafhankelijk van de versnelling.
RESULTATEN
52
Tabel 21: Hoek bovenlichaam
Bovenlichaam
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,69 5,00 0,69 5,50
ppn 2 0,82 9,40 0,85 9,20
ppn 3 0,54 7,60 0,72 8,40
ppn 4 0,81 10,00 0,93 10,30
ppn 5 0,67 5,40 0,72 5,20
ppn 6 0,77 11,00 0,69 9,20
ppn 7 0,52 6,10 0,63 5,20
ppn 8 0,35 4,40 0,54 5,50
ppn 9 0,66 5,00 0,56 3,60
GEM 0,64 7,10 0,70 6,90 SD 0,15 2,47 0,12 2,37
De waarde van de Adjusted R² en Rico voor de hoek bovenlichaam van alle proefpersonen bij IC en TO. Zie bijlage 9.
3.3.2. Voethoek
Figuur 32: Voethoek Grafische weergave van de verandering in voethoek tegenover de voor- achterwaartse versnelling bij IC en TO. De voethoek wordt uitgedrukt in aantal ° afwijking tegenover horizontale. De neutrale positie van de voethoek is 34°. Hoe positiever de hoek is, hoe groter de hoek tussen voet en de grond.
De grafiek van de voethoek tegenover de voor- achterwaartse versnelling geeft een verband
weer tussen beide variabelen op het ogenblik van initieel contact en toe-off (Figuur 32). Op
het moment van initieel contact zal naargelang de versnelling stijgt de voethoek op initieel
contact groter worden. (gem rico= 8.7, stdev= 2.91; gem adjusted R²= 0.48, stdev= 1.48). Op
het ogenblik van toe-off is deze stijging (gem rico= 4.04, stdev= 1.48; gem adjusted R²= 0.23,
stdev= 0.008), significant kleiner (p= 0.011, Wilcoxon).
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4
Ho
ek
en
kel t
ege
no
ver
ho
rizo
nta
le (
°)
Voor- achterwaartse versnelling
Voethoek
Initieel voetcontact
Toe-off
Voethoek in neutrale stand (L&R)
RESULTATEN
53
Tabel 22: Voethoek
Voethoek
IC TO
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,52 5,00 0,18 2,10
ppn 2 0,40 5,30 0,29 3,10
ppn 3 0,44 9,60 0,30 4,00
ppn 4 0,69 9,10 0,09 2,30
ppn 5 0,52 10,40 0,23 3,90
ppn 6 0,62 11,50 0,27 5,90
ppn 7 0,12 5,60 0,24 6,10
ppn 8 0,36 9,10 0,32 5,40
ppn 9 0,69 13,30 0,15 3,60
GEM 0,48 8,77 0,23 4,04 SD 0,18 2,91 0,07 1,48
De waarde van de Adjusted R² en Rico voor de voethoek van alle proefpersonen bij IC en TO. Zie bijlage 10.
3.3. Hoeksnelheden
Figuur 33: Hoeksnelheden Grafische weergave van de verandering in hoeksnelheden tegenover de voor- achterwaartse versnelling bij IC en TO voor de heup, knie en enkel. Hoe negatiever de waarde wordt, hoe sneller het gewricht naar extensie gaat. Hoe positiever de waarde wordt, hoe sneller het gewricht naar flexie gaat.
Als we de hoeksnelheden van heup, knie en enkel uitzetten tegenover de voor- achterwaartse
snelheid (Figuur 33) kunnen we drie besluiten maken. De heup gaat naargelang een hogere
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0 1 2 3 4
Ho
eks
ne
lhe
id (
°/s)
Voor- achterwaartse versnelling
Hoeksnelheden
hoeksnelheid enkel
hoeksnelheid knie
hoeksnelheid heup
RESULTATEN
54
versnelling een negatief lineair patroon vertonen (gem rico= -75.54, stdev= 83.5; gem
adjusted R²= 0.28). Met andere woorden de heup gaat net voor initieel contact een snellere
heupextensie uitvoeren naargelang er een hogere versnelling wordt aangenomen.
Bij de knie zien we tevens een verband tussen hoeksnelheid en versnelling. We zien dat
naargelang de versnelling stijgt de hoeksnelheid mee gaat stijgen (gem rico= 58.40, stdev=
74.18; gem adjusted R²= 0.23, stdev= 0.17). De knie gaat dus bij hogere versnellingen een
snellere knieflexie inzetten net voor de voet de grond raakt.
Op de grafiek zien we dat naargelang de versnelling de plantairflexiesnelheid een positief
patroon vertoont (gem rico= 52.00, stdev= 33.7), wat wilt zeggen dat de enkel een snellere
plantaire flexie vertoont voor initieel voetcontact bij hogere versnellingen. De regressie heeft
een verklarende variantie van (gem adjusted R²= 0.06, stdev= 0.06).
Tabel 23: Hoeksnelheid
Hoeksnelheid
Heup Knie Enkel
Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico Adjusted R² Rico
ppn 1 0,341 -82,763 0,365 87,694 -0,009 1,472
ppn 2 0,122 -83,300 0,359 87,399 0,029 25,784
ppn 3 0,239 -92,019 0,214 74,665 0,058 48,072
ppn 4 0,324 -124,241 0,358 123,722 0,144 47,832
ppn 5 0,654 -151,397 0,471 117,999 0,087 56,385
ppn 6 0,413 -103,082 0,192 74,345 0,179 93,902
ppn 7 0,120 130,256 0,051 -122,000 0,031 113,309
ppn 8 0,061 -42,282 0,003 20,534 0,043 35,869
ppn 9 0,240 -131,050 0,051 61,218 0,006 45,407
GEM 0,279 -75,542 0,229 58,397 0,063 52,004
SD 0,182 83,522 0,168 74,181 0,063 33,747 De Adjusted R² en Rico waarde van de hoeksnelheden voor heup, knie en enkel bij IC en TO. De waarde van alle proefpersonen worden weergeven. Zie bijlage 11, 12 en 13.
DISCUSSIE
55
Deel 4: Discussie
Het doel van deze scriptie was een onderzoek naar veranderingen op kinetisch, kinematisch
en spatio-temporeel niveau tijdens het versnellen. Negen proefpersonen zijn opgenomen in de
scriptie en hebben versneld aan drie condities (minimale, submaximale en maximale
versnelling). Hiermee werd een volledig spectrum van versnellingen bekomen gaande van
steady state (a= 0m/s²) tot 3.5m/s². Telkens zijn zowel de kinetische als de kinematische
aspecten geanalyseerd. Ten slotte is ook het spatio-temporeel aspect van versnellen
besproken.
1. Kinetica
Op kinetisch niveau was onze hoofdhypothese dat alle drie de eerder besproken strategieën
(Zie Figuur 9) zouden gebruikt worden om de gepaste voorwaarts gerichte netto impuls te
creëren. De drie strategieën maken deel uit van een theoretisch model dat handelt over de
manipulatie van de netto voor- achterwaartse impuls. Strategie 1 werd getoetst door de
minimale amplitude te meten van de GRK tijdens de remfase van de voor- achterwaartse
GRK. De maximale amplitude tijdens de propulsieve fase werd gebruikt om de tweede
strategie nader te verklaren. De derde strategie heeft een impact op het temporeel aandeel van
de positieve en negatieve impuls. Hiervoor werd de relatieve zerocrossing geanalyseerd. Uit
onze studie is gebleken dat alle strategieën worden toegepast, maar niet alle strategieën
hadden een even grote invloed op de versnelling. Het gebruik van de strategieën was ook
afhankelijk van de grootte van versnelling.
Om een goed beeld te krijgen van de netto voor- achterwaartse impuls en het aandeel van de
negatieve en positieve impuls hierin, is er een grafiek opgemaakt die het verloop van de
positieve, negatieve en netto impuls aantoont tegenover de versnelling. Als de individuele
grafieken per proefpersoon geanalyseerd werden (zie bijlage 2) waren er bij zeven van de
negen proefpersonen twee verschillende versnellingszones te onderscheiden. Zoals eerder
vermeld in het deel resultaten, werd de versnelling in een submaximale en maximale
versnelling opgedeeld. De overgang werd bepaald door de versnelling waarop de negatieve
impuls minimaal was. Op de grafiek wordt verwacht dat de verticale afstand tussen de
DISCUSSIE
56
positieve impuls en de regressielijn van de netto impuls gelijk is aan de afstand tussen de
negatieve impuls en de x-as. Deze relatie is duidelijk terug te vinden op alle grafieken.
1.1. Submaximale versnelling
Als de gemiddelde grafiek van netto negatieve- en positieve impuls geïnterpreteerd wordt zien
we dat de stijging van de positieve impuls gelijk is aan de afname van de negatieve impuls. Ze
dragen beiden evenveel bij aan de toename van netto impuls. Als het theoretisch model met
de drie bijhorende strategieën op de submaximale versnelling wordt toegepast dan kan
onderzocht worden welke strategieën voor het verschil in negatieve en positieve impuls
zorgen. Als de minimale amplitude wordt uitgezet tegenover de versnelling voor het
submaximale gedeelte concluderen we dat er voor alle proefpersonen zeer lage verklarende
variantie verschijnt (bijlage 4). Dit gaat in tegen onze verwachtingen. Als de gemiddelde
grafiek wordt uitgezet dan zien we dat er een tendens is tot dalen van de minimale amplitude
naar gelang van de versnelling. Een verklaring voor deze data kunnen we vinden bij de impact
van de voet bij initieel contact. Het is zeer moeilijk om de eerste negatieve voor-
achterwaartse piek weg te werken. Hier wordt verder op ingegaan in het deel maximale
versnelling.
Om strategie 2 te toetsen is dezelfde grafische weergave gehanteerd als bij strategie 1. De
maximale amplitude van de voor- achterwaartse GRK is uitgezet tegenover de versnelling. In
tegenstelling tot de minimale amplitude is hier wel een duidelijk verband waar te nemen. Er
kan geconcludeerd worden dat een hogere versnelling samengaat met een hogere maximale
positieve amplitude in de voorwaartse GRK voor submaximale versnelling. Dit is grafisch
goed waar te nemen als de individuele grafieken worden geïnterpreteerd (zie bijlage 4).
Naast de maximale en minimale amplitudes heeft ook de zerocrossing een groot aandeel in
het vormen van de netto impuls aangezien een impuls wordt gevormd door kracht met tijd te
combineren (I=F*t). Om de derde strategie (vervroegen van zerocrossing) grafisch weer te
geven is de relatieve zerocrossing uitgezet tegenover de voor- achterwaartse versnelling. De
relatieve zerocrossing kan worden beïnvloed door het temporeel aandeel van de remimpuls te
verkleinen, alsook door het temporeel aandeel van de propulsieve impuls te vergroten. Net
zoals Orendurff et al. (2007) bij wandelen gevonden had kan een daling in relatieve
zerocrossing gelinkt worden aan een toenemende versnelling. Een kleinere relatieve
zerocrossing betekent een groter temporeel aandeel van de propulsieve fase. Er zal vroeger
DISCUSSIE
57
propulsief gewerkt worden naar gelang van de versnelling. Bij de submaximale versnelling
zijn er geen grote verschillen merkbaar tussen de verschillende proefpersonen (zie Tabel 16).
Bij submaximale versnelling zullen de tweede en derde strategie een grotere invloed hebben
op het doen stijgen van de netto impuls dan de eerste strategie. De negatieve en positieve
impuls hebben een even groot aandeel in de netto voorwaartse impuls.
1.2. Maximale versnelling
In dit onderzoek werden geen topsprinters onderzocht. Er kunnen dus geen uitspraken gedaan
worden over de maximaal haalbare versnelling voor mensen. De term “maximale versnelling”
duidt op de versnellingen gaande van de submaximale versnelling tot aan de maximaal
haalbare versnelling voor de proefpersonen individueel. Aangezien er een grote diversiteit
was tussen de proefpersonen onderling, lag deze maximale versnelling tussen de 2.5 m/s² en
4.5 m/s².
Als het maximale gedeelte van de gemiddelde grafiek in verband met de positieve en
negatieve impuls wordt geanalyseerd, zien we dat de positieve impuls stijgt naarmate de
versnelling toeneemt (zie Figuur 24). Deze stijging loopt parallel met de netto voor-
achterwaartse impuls. Doordat de negatieve impuls plafonneert tegen de nul aan, zal de
stijging in netto impuls volledig veroorzaakt worden door de stijging in positieve impuls. Dit
is te zien op de gemiddelde grafiek. Belangrijk is ook dat de negatieve impuls niet
plafonneerde op nul maar net onder de x-as. Dit is echter wel met een lage verklarende
variantie. Roberts (2002) bewees dat kalkoenen in tegenstelling tot de mens wel in staat zijn
de negatieve impuls volledig weg te werken bij maximale versnellingen. Het verschil in
kinetische output tussen mens en kalkoen kan te wijten zijn aan kinematische en anatomische
verschillen. Zo gaan kalkoenen hun lichaam niet naar voor kantelen bij het versnellen. Ze zijn
in staat door enkel hun onderste lidmaat te manipuleren, maximaal te versnellen (Roberts
2002). Als de individuele grafieken geïnterpreteerd worden (zie bijlage 2) zijn er passen op te
merken die een negatieve impuls hebben boven de x-as. Deze punten zijn te verklaren door
het verloop van de horizontale GRK bij hoge versnellingen te analyseren (zie Figuur 34). Op
de grafiek is zichtbaar dat er tussen twee negatieve impulsen (rode zones) een positieve
impuls (groene zones) ligt. Het kan uitzonderlijk voorkomen dat deze positieve impuls groter
is dan de twee negatieve samen. Doordat in deze studie de negatieve en positieve impuls
werden berekend aan de hand van de zerocrossing (zwarte dikke lijn) had dit als resultaat dat
het kon voorkomen dat er negatieve impulsen werden berekend hoger dan nul.
DISCUSSIE
58
Figuur 34: Verloop van de voor- achterwaartse GRK bij hoge versnellingen (2.60 m/s²).
Als het theoretisch model met zijn drie bijhorende strategieën ook op de maximale versnelling
wordt toegepast zien we net zoals bij de submaximale versnelling geen duidelijk verband voor
de eerste strategie. Er is zeer weinig samenhang tussen de versnelling en de minimale
amplitude van de voor- achterwaartse GRK. Het is duidelijk dat ook bij maximale versnelling
de impactpiek niet wordt weggewerkt.
Bij de positieve impuls zien we wel een stijging in maximale amplitude. De tweede strategie
wordt dus wel bevestigd bij maximale versnelling. De maximale amplitude zal stijgen naar
gelang van de versnelling (zie bijlage 4).
Als we het maximale versnellingsdeel voor de derde strategie analyseren komen twee groepen
met drie personen naar voor (zie Figuur 26). Beide groepen tonen een daling in zerocrossing
naargelang versnelling, maar verschillen in hellingsgraad. Ook de beginwaarden voor
zerocrossing tegenover dezelfde versnelling liggen anders.
Net zoals bij submaximale versnelling zien we vooral verbanden bij de tweede en derde
strategie bij het maximale versnellingsgedeelte.
1.3. Verschil tussen submaximaal en maximaal versnellen
Niet enkel de negatieve impuls gaat veranderen bij de overgang van submaximaal naar
maximaal. Doordat de daling in negatieve impuls en stijging in positieve impuls gedurende de
submaximale versnelling gelijklopend is, hebben ze op dit ogenblik een gelijke invloed op de
netto impuls. Hieruit volgt dat de positieve impuls een grotere stijging zal ondervinden
wanneer de negatieve impuls gaat plafonneren en dezelfde constante verhoging van
versnelling wordt aangehouden. Er is dus niet enkel een significant verschil tussen
DISCUSSIE
59
submaximale en maximale negatieve voor- achterwaartse impuls, maar dit is ook het geval bij
de positieve voor- achterwaartse impuls (zie Figuur 24).
Als de opdeling tussen submaximale en maximale versnelling wordt gemaakt voor strategie
één en twee is er geen significant verschil berekend voor beide strategieën. Er is wel een trend
tot significantie dat de positieve maximale amplitude minder zou toenemen naar gelang van
de maximale versnelling in verhouding tot submaximale versnelling. Er is ook een verschil te
merken in verklarende variantie, deze ligt lager bij het maximaal deel. We zien ook een zeer
grote spreiding bij de verklarende variantie van het maximale versnellingsgedeelte. Het is
merkwaardig dat een lage verklarende variantie steeds samengaat met een kleine stijging in
maximale amplitude naar gelang van de versnelling (zie ppn 2,3,4 en 8 in Tabel 14). Deze
bemerking maakt het moeilijker om te zeggen of er al dan niet een verschil is tussen
submaximale en maximale versnelling voor de maximale amplitude.
Maken we een kwalitatieve analyse van het verschil tussen submaximale en maximale
versnelling voor zerocrossing, dan zien we het verschil tussen de twee groepen in maximale
versnelling terugkomen. Door het lage aantal proefpersonen per groep is statistiek moeilijk en
daarom wordt er geopteerd voor een kwalitatieve beschrijving van de resultaten. De eerste
groep vertoont een minder sterke daling in zerocrossing bij maximale versnelling in
vergelijking met de submaximale versnelling. Naast de minder sterke daling is er ook een
verschil te merken in constante. Er is een plotse daling van zerocrossing na de overgang van
submaximaal naar maximaal. Deze daling wordt echter wel versterkt door het handmatig
verwijderen van de passen die het globaal patroon in de overgangszone verstoorden. Hiermee
rekening houdend is er nog steeds sprake van een merkwaardige daling. Om verdere
conclusies te maken over deze plotse daling in zerocrossing is meer statistiek nodig en zouden
er meer verschillende proefpersonen moeten onderzocht worden. Bij de tweede groep is er
ook een verval te merken in constante. Dit verval is echter minimaal in vergelijking met de
eerste groep. De tweede groep ondersheidt zich van de eerste door een grotere daling naar
gelang van de maximale versnelling. Samengevat komt het erop neer dat er bij de eerste groep
een abrupte overgang is van submaximaal naar maximaal, bij de tweede groep is er eerder een
gelijkmatige daling zichtbaar.
Algemeen gezien kunnen we concluderen dat versnelling kan opgedeeld worden in twee
versnellingszones. De overgang van de zones wordt bepaald door de plafonnering van de
negatieve impuls. Voor zowel de submaximale als maximale versnelling is vooral de tweede
DISCUSSIE
60
en derde strategie van toepassing. Voor beide versnellingsgedeelten is strategie één minder
van toepassing. De impactpiek van de voet bij initieel contact kan niet volledig worden
weggewerkt bij hogere versnellingen.
2. Kinematica
De kinematica werd op twee verschillende tijdstippen geanalyseerd. Bij initieel contact werd
er gekeken of de vermindering van remmende impuls verklaard kon worden. Op het ogenblik
van toe-off werd een verklaring gezocht voor de verhoogde propulsieve impuls. Ook de studie
van Hunter (2005) bestudeert het ogenblik van IC om de link te maken met remmende impuls.
Het ogenblik van TO werd door Kugler (2010), Hunter (2005) en Roberts (2002) geassocieerd
met de propulsieve impuls.
2.1. Aanpassing bij initieel contact
Op IC werd er gekeken naar kinematische veranderingen die verklaarden waarom de
negatieve impuls kon afnemen. Hiervoor werd er eerst gekeken naar de afstand tussen het
COM en het COP. Bij de studie van Kugler (2010) ging het COM meer anterior verschuiven
en het COP meer posterior. Door deze aanpassing is de GRK vector minder posterior gericht
bij IC en neemt hiermee ook de remmende impuls af. Ook bij kalkoenen wordt de afstand
tussen COM en COP verkleind bij initieel contact (Roberts, 2002). Deze bevindingen worden
bevestigd door onze resultaten. De afstand tussen COM en COP op IC verkleint naar gelang
van de versnelling. Als er verder wordt gekeken naar de gewrichtshoeken zullen vooral de
heup- en kniehoeken verschillen naarmate de versnelling stijgt (zie Figuur 28 en Figuur 29).
De heup gaat naar gelang van de versnelling een grotere flexiehoek vertonen. De heuphoek
kan meer flexeren door het bovenlichaam meer naar voor te neigen of het bovenbeen meer
naar boven op te trekken. Uit de resultaten blijkt dat het bovenlichaam meer in anteversie
gaat. In de heuphoek zien we een verschil van 40° tussen een lagere versnelling (0,58 m/s²) en
een maximale versnelling (3.5 m/s²). De romp beweegt 25° naar voor in deze range van
versnelling. We kunnen dus concluderen dat de heup vooral zal flexeren door het
bovenlichaam meer naar voor te brengen en minder door het bovenbeen hoger te brengen
(15°). Vermits het bovenbeen opwaarts zal bewegen en knie meer zal flexeren is de conclusie
dat de knieflexie het hoger brengen van de dij eerst zal compenseren vooraleer het COP zich
verder naar achter zal verplaatsen. Het hoger brengen van de dij is dus nefast voor het
DISCUSSIE
61
verkleinen van de afstand tussen COM en COP op het ogenblik van IC. Er kunnen echter wel
kinesiologische of evenwichtsvoordelen aan de beweging verbonden zijn. Zo kan het
mogelijk zijn dat de dij meer kracht kan produceren als het bovenbeen hoger gepositioneerd
is. Ook elasticiteit en voorspanning hebben grote invloed op prestatie. In de enkelhoek vinden
we geen grote verschillen naargelang de versnelling. Doordat de enkelhoek constant blijft op
IC naar gelang van de versnelling zal de grotere flexie in de knie een rechtstreekse invloed
hebben op de voethoek (i.e. de hoek van de voet tegenover de horizontale). Onze resultaten
tonen ook aan dat er op de voorvoet wordt geland bij hogere versnellingen. Er kan worden
gehypotiseerd dat bij het landen op de voorvoet de afstand COM-COP groter zal zijn dan bij
het landen op de hiel. Het COP bevindt zich meer anterior bij het landen op de voorvoet.
Naast het omschakelen van heelstrike naar voorvoetlopen gaat ook de hoeksnelheid in de
gewrichten veranderen naar gelang van de versnelling (zie Figuur 33). Waar de heup een
grotere extensiesnelheid heeft op IC (= heupstrekking), de knie een grotere flexiesnelheid en
de enkel een grotere plantaire flexiesnelheid wordt, in combinatie met het voorvoetlopen, het
fenomeen „actieve voetplaatsing‟ bevestigd. Deze bevindingen lopen in lijn met die van Mann
& Sprague (1980). Ook zij vonden een explosieve heupstrekking en knieflexie net voor het IC
bij sprinten. Ze toonden ook aan dat een explosieve knieflexie de voorwaartse snelheid van de
voet tegenover de grond minimaliseert.
We hadden verwacht dat de combinatie van kleinere COM–COP afstand en de actieve
touchdown een effect ging hebben op de amplitude van de negatieve voor- achterwaartse
GRK. Uit de kinetische data zien we dat dit niet het geval is. We kunnen concluderen dat de
kleinere COM-COP afstand en actieve touchdown de remmende impuls vooral zal verkleinen
door het toepassen van strategie 3, nl. het temporeel aandeel van de afremmende fase
verkleinen.
Kinematisch is er geen overgang van submaximale naar maximale versnelling te zien. Ook de
twee verschillende groepen op gebied van zerocrossing zijn niet terug te vinden in de
kinematische data. De reden hiervan kan zijn dat de kinetische data in de kinematica in veel
verschillende componenten zijn onderverdeeld. Geen enkele component in de kinematica
plafonneert zoals de negatieve impuls. Het wordt eerder een combinatie van alle kinematische
interacties die ervoor zorgen dat er kinetisch twee zones ontstaan.
DISCUSSIE
62
2.2. Aanpassingen bij toe-off
Op het ogenblik van toe-off wordt er een grotere afstand tussen COM–COP verwacht, wat een
grotere propulsieve impuls veroorzaakt. Deze hypothese is gebaseerd op de studies van
Kugler (2010) en Hunter (2005). Beiden vonden een grotere afstand tussen COM en COP op
het tijdstip van TO. Ook bij dieren vond Roberts (2002) een grotere retractiehoek naar gelang
van de versnelling. Een grotere retractiehoek komt overeen met een grotere afstand tussen
COP–COM. De resultaten bevestigen onze hypothese. De COM-COP afstand stijgt naar
gelang van de versnelling. Als de gewrichts- hoeken en segmentshoeken op het tijdstip van
TO worden geanalyseerd is het grootste verschil merkbaar ter hoogte van het bovenlichaam.
Bij grotere versnellingen gaat het bovenlichaam meer voorwaarts neigen (zie Figuur 31). Het
resultaat van een meer voorwaarts gerichte romp is dat het verschil tussen COP-COM groter
wordt. Dit kan relevant zijn voor de GRK. Zoals eerder vermeld in de literatuurstudie zal het
verlengde van de GRK-vector steeds door het zwaartepunt gaan (= allignment)(Chang et al.,
1999). Aangezien het COM meer voorwaarts gericht is tegenover het COP zal dit samengaan
met een meer horizontaal gerichte GRK-vector. Kugler (2010) vond in zijn resultaten dat bij
een hogere versnelling er een meer voorwaartse georiënteerd GRK ontstond. Dit kan niet
bevestigd worden in onze scriptie omdat de GRK niet tweedimensioneel bekeken werd. Om
een beeld te vormen van deze interactie is er een casestudie gemaakt die de GRK-vector
weergeeft voor drie verschillende versnellingen (zie Figuur 36).
Uit de eerder besproken literatuur blijkt dat bij sprinten aan een maximale steady-stae
snelheid de propulsieve impuls verhoogt door het volledig uitrekken van de gewrichten (heup,
knie en enkel) op het ogenblik van TO. Daarentegen gaat naarmate de versnelling verhoogt
het heupgewricht zich minder uitstrekken. Het kniegewricht blijft constant naargelang de
versnelling bij TO (zie Figuur 28, Figuur 29). In de studie van Kugler (2010) wordt ook
aangehaald dat de heupextensietheorie tijdens sprint niet wordt toegepast op versnellingen.
Bij vier proefpersonen (zie bijlage 6: pp1, pp3,pp4,pp6) gaat op het ogenblik van TO de heup
zich nog in flexiepositie bevinden. De aanpassing van de heup kan een belangrijke factor zijn
voor het behoud van het evenwicht. Immers, als de heup ook verder wordt uitgerekt tijdens
versnellen, zal de afstand tussen COM-COP nog verder vergroten. Hypothetisch gezien zou
het kunnen dat de proefpersoon zijn allignment niet meer kan behouden als de afstand tussen
COM-COP te groot wordt. Als dat gebeurt dan wordt er rotatiemoment gecreëerd waardoor
DISCUSSIE
63
de proefpersoon zijn evenwicht verliest en naar voor valt. Als de versnelling stijgt verandert
de enkel- en de kniehoek niet.
Kugler (2010) toonde aan dat de proefpersonen vooral meer voorwaarts neigde, maar geen
grotere krachtontwikkeling creëerden bij hogere versnelling. De resultaten van de kinematica
maken Kuglers stelling hard. Onze meetresultaten bewijzen dat het bovenlichaam zich al naar
gelang van de versnelling meer en meer voorwaarts richt op het ogenblik van TO. De
heuphoek zal zich niet meer uitstrekken waardoor er kan gehypotiseerd worden dat de nadruk
ligt op lichaamspositie en niet op krachtontwikkeling. Dit wordt verder geanalyseerd in een
casestudie met een twee dimensionaalbeeld van de GRK.
3. Spatio-temporeel
Onze hypothese was dat de steunduur zou verhogen naar gelang van de versnelling. Omdat
Kugler (2010) deze bevindingen al had gedaan werden gelijklopende resultaten verwacht. De
data spreken deze hypothese echter tegen. Voor alle proefpersonen geldt dat de gemiddelde
steunduur daalt naarmate de versnelling toeneemt (zie Figuur 23 en bijlage 2). De data
spreekt hiermee de studie van Kugler (2010) tegen. Kugler (2010) meet een significant
verschil tussen submaximale versnelling (steunduur= 167ms) en maximale versnelling
(steunduur= 205ms) vanuit een constante beginsnelheid van 3 m/s. Hij concludeert dat een
langere contacttijd ervoor zorgt dat het COM verder naar voor kan schuiven gedurende de
steunfase. Doordat het COM verder naar voor schuift zal, net zoals bij het bovenlichaam naar
voor brengen, de GRK-vector meer horizontaal gericht zijn wat zal resulteren in een hogere
versnelling. Een factor die een grote invloed heeft op de contacttijd is snelheid (Enoka, 2008).
In Kuglers studie (2010) wordt bij alle condities aangelopen aan een constante snelheid van 3
m/s.
Om het effect van snelheid op versnelling te bekijken is geopteerd voor de parameter
“gemiddelde snelheid tijdens de versnelling”. Als deze gemiddelde snelheid wordt uitgezet
tegenover versnelling is er een lichte stijging merkbaar naargelang de versnelling. Hierbij
moet echter wel de kanttekening gemaakt worden dat een hogere versnelling een invloed zal
hebben op de gemiddelde snelheid. Door een hoge versnelling zal je snelheid op het einde van
de steun hoger liggen en dus ook de gemiddelde snelheid verhogen. Deze redenering zou de
lage gemiddelde snelheden aan lage versnellingen kunnen verklaren. De vraag is echter
DISCUSSIE
64
waarop het systeem zich het meest zal tunen, beginsnelheid of globale snelheid? Aangezien in
deze scriptie een grotere range van versnellingen is onderzocht in vergelijking met de studie
van Kugler (2010) kan dit een verschil van data geven.
Figuur 35: Gemiddelde snelheid tegenover versnelling. We zien een lichte stijging bij lage versnellingen. Algemeen kunnen we stellen dat er grote een spreiding is.
4. Case studie
Op Figuur 35 zijn alle voorgaande beweringen terug te vinden. Het is een casestudie van ppn
4 over drie verschillende versnellingen waarbij een snapshot is gemaakt op vijf cruciale
punten in de kinetica en kinematica. Deze drie versnellingen geven een goed beeld van
verschillen tussen een submaximale- en een maximale versnelling. De figuur is twee-
dimensionaal waardoor het mogelijk is om de GRK-vector te analyseren. De vierde
proefpersoon leek ons het best representatief voor de volledige groep. De resultaten van deze
proefpersoon lagen zowel kwantitatief als grafisch het dichtst bij het gemiddelde.
Bij de submaximale versnelling (1,7m/s²) merken we op dat de totale steunduur verkort is
tegenover de lagere versnelling (0,58 m/s²). Dit komt overeen met de gemiddelde resultaten
van ons onderzoek. Bij de maximale versnelling (3,14 m/s²) gaat de steunduur groter zijn
tegenover de submaximale versnelling. Dit gaat in tegen de gemiddelde resultaten van onze
studie maar komt wel overeen met de bevindingen van Kugler (2010). Aan de hand van onze
casestudie kan gesteld worden dat er een verschil in verandering van steunduur opstreedt
naargelang de versnelling vergroot. Tot aan de submaximale versnelling gaat de steunduur
dalen, maar stijgt daarna weer tussen de submaximale en maximale versnelling. Er zal meer
onderzoek moeten gebeuren om hier een sluitende conclusie over te maken. Hierbij zou er
0
2
4
6
8
0 1 2 3 4 5
Sne
lhe
id (
m/s
)
Versnelling (m/s²)
Gem snelheid tijdens versnelling
ppn 7
ppn 4
ppn 1
ppn 5
ppn 3
ppn 2
ppn 6
DISCUSSIE
65
veel aandacht moeten uitgaan naar het gebruik van verschillende begin/gem snelheden en de
volledige range van versnellingen zou moeten gebruikt worden. Op kinetisch niveau gaat de
zerocrossing vroeger optreden bij het submaximaal versnellen. Het verschil in zerocrossing
van de submaximale versnelling tegenover de lagere versnelling is klein. Dit bevestigen onze
resultaten waar de daling in zerocrossing geleidelijk gebeurt. Bij maximaal versnellen is het
ogenblik van zerocrossing opmerkelijk vroeger. Zoals onze resultaten bevestigen treedt de
zerocrossing op ogenblik van maximale versnelling zeer snel op. Door het vroeger optreden
van de zerocrossing gaat het temporeel aandeel van de negatieve impuls kleiner worden.
Als we verder kijken naar de kinematische aanpassing zien we op IC welke aanpassingen er
gebeuren die ervoor zorgen dat het COM dichter tegen het COP komt te liggen. Door
aanpassingen in de heup en knie gaat het bovenlichaam meer naar voor leunen waardoor het
COM anterior verplaatst wordt en hierdoor de afstand tegenover het COP verkleint. Het is ook
duidelijk te zien dat het IC bij lage versnelling op de hiel gebeurt. Naargelang een hogere
versnelling wordt er overgeschakeld naar voorvoetlopen of middenvoetlopen. Bij de TO zien
we dat de afstand tussen COM en COP groter is bij maximale versnelling dan bij lage
versnelling. Dit is volledig te wijten aan het voorover leunen van de romp. Het steunbeen
strekt zich niet meer uit naar gelang van de versnelling.
Kuglers stelling dat een hogere versnelling niet bereikt wordt door een grotere kracht te
ontwikkelen maar door een anders gerichte GRK-vector, wordt hier bevestigd. Op het
ogenblik van zerocrossing gaat de GRK verkleinen en meer voorwaarts gericht worden
naargelang de versnelling toeneemt. Op het ogenblik van TO bij maximaal versnellen zien we
bij deze proefpersoon dat de GRK meer voorwaarts is gericht tegenover een submaximale
versnelling. Wat opvalt bij de maximale versnelling is dat op het ogenblik van maximale
amplitude (Fmax) de GRK het grootst is. Bij submaximale versnelling lijkt de GRK het
grootst te zijn op moment van zerocrossing. Ons onderzoek heeft zich echter beperkt tot het
onderzoeken van de voor- achterwaartse GRK. Laat deze figuur dan ook een stimulatie zijn
om dit verder te onderzoeken in latere studies.
DISCUSSIE
66
Figuur 36:Case kinematische veranderingen
Een visueel beeld van de kinematische veranderingen tussen drie verschillende versnellingen (0, 58 m/s², 1,70 m/s², 3,14 m/s²). De rode verticale lijn geeft de plaats van het COM op de grond weer. Er worden vijf tijdstippen weergeven: IC, Fmin, ZC, Fmax en TO, hierbij staat telkens het procentueel aandeel wanneer het tijdstip valt tegenover de totale steunduur. Bij IC zie je vooral de grotere heupflexie, knieflexie, meer voorwaarts gericht bovenlichaam en de overschakeling van hielstrike naar voorvoetlopen. Bij TO zien we vooral een meer voorwaarts gericht bovenlichaam. De GRK wordt kleiner op het ogenblik van zerocrossing naargelang de versnelling toeneemt. De maximale GRK gaat tegenover submaximale versnelling bij maximale versnelling later optreden.
Tabel 24: Gewrichts- en Segmentshoeken Case
Voor- achterwaartse versnelling: 0,58 m/s²
Hoek(°) IC Fmin ZC Fmax TO
Bovenlichaam 10,7 14,2 16,1 14,4 11,6
Heup 37,9 45,0 36,0 8,0 -13,0
Knie -7,9 -38,9 -48,6 -35,6 -15,7
Enkel -13,4 -17,8 -2,1 -5,9 -53,3
Voethoek -7,2 26,9 31,3 47,7 91,0
IC TO
Verschil COM-COP -0,3 0,5
DISCUSSIE
67
Voor- achterwaartse versnelling: 1,70 m/s²
Hoek(°) IC Fmin ZC Fmax TO
Bovenlichaam 30,0 29,7 30,0 29,2 27,4
Heup 66,0 52,8 47,5 21,1 8,9
Knie -39,2 -42,3 -44,4 -36,1 -24,7
Enkel -23,9 -9,6 -5,6 -5,0 -22,6
Voethoek 19,4 25,6 29,9 45,2 64,4
IC TO
Verschil COM-COP -0,2 0,6
Voor- achterwaartse versnelling: 3,14 m/s²
Hoek(°) IC Fmin ZC Fmax TO
Bovenlichaam 44,5 44,3 44,0 43,5 42,2
Heup 82,8 79,7 76,3 36,9 12,9
Knie -53,1 -50,1 -49,6 -43,9 -23,5
Enkel -14,6 -15,6 -13,4 1,8 -33,3
Voethoek 24,7 22,2 26,6 38,9 82,2
IC TO
Verschil COM-COP -0,2 0,7
De veranderingen in hoeken van gewrichts- en segmentshoeken (bovenlichaam, heup, knie, enkel en voethoek) op verschillende ogenblikken (IC, Fmin, ZC, Fmax en TO) voor drie verschillende versnellingen (0.58m/s², 1.70m/s² en 3.14m/s²)
5. Aanbevelingen en tekortkomingen
In onze scriptie hebben we getracht de proefpersonen te laten versnellen aan drie opgelegde
versnellingen. Hiertegenover staat dat we een heel spectrum van versnellingen hebben
teruggevonden in onze resultaten. Het is moeilijk om personen een vastgelegde versnelling op
te leggen. Het zou beter zijn om in het vervolg te spreken over traag, submaximaal en
maximaal versnellen.
De verschillende beginsnelheden waaraan de proefpersonen moesten toekomen kan een
invloed hebben uitgeoefend op onze resultaten. De proefpersonen zijn toegekomen met
verschillende beginsnelheden, hierna hebben ze drie verschillende versnellingen moeten
uitvoeren. Een idee voor verder onderzoek is om te werken met een 3x3 rooster, waarbij
DISCUSSIE
68
beginsnelheid en versnelling worden benoemd met traag, submaximaal en maximaal. Dit
omdat proefpersonen niet in staat zijn opgelegde versnellingen uit te voeren.
Op vlak van spatio-temporele factoren is nog meer onderzoek nodig. Kugler spreekt over het
verlengen van de steunduur bij een maximale versnelling, maar onze resultaten duiden aan dat
de steunduur gemiddeld gezien verkort naargelang de versnelling verhoogt. In onze case zien
we dat de steunduur verkort bij submaximale versnellingen, maar als we het maximaal
versnellen tegenover het submaximaal versnellen bekijken zien we dat de steunduur terug
stijgt. De steunduur gaat dus afhankelijk zijn van verschillende factoren.
Deze scriptie bespreekt enkel de voor- achterwaartse impuls bij versnelling. In verder
onderzoek zal men ook de verticale GRK-component moeten betrekken. Op deze manier
kunnen meer uitspraken gedaan worden op het vlak van de GRK-vector, die duidelijk een
invloed heeft op het versnellen. De GRK moet niet enkel worden bekeken op het vlak van
grootte, maar ook op het vlak van richting.
Om de kinetische data meer uitgebreid te verklaren is een kinesiologische analyse nodig. Aan
de hand van inverse dynamics kunnen er gewrichtsmomenten berekend worden. Door de
EMG verkrijgen we meer informatie over de activatie van de verschillend spieren. Zo krijgen
we een duidelijk beeld van de spierwerking die aanwezig is.
6. Relevantie voor de praktijk
Belangrijk naar de toekomst toe is dat er rekening wordt gehouden met de onderverdeling
submaximaal en maximaal versnellen. Kinetisch zijn er duidelijk twee verschillende patronen
te vinden tussen deze twee versnellingszones. Er zijn duidelijk grote interpersoonlijke
verschillen te vinden op vlak van versnellen, maar de twee verschillende patronen zijn steeds
terug te vinden. Naar de toekomst gericht is het belangrijk om verschillende niveau van
looptechnieken te onderscheiden. De manier van versnellen kan afhankelijk zijn van de
trainingstaat van de proefpersoon. Er kan een verschil gemaakt worden voor niet-sporters,
recreatieve, uithoudings- en explosieve sporten.
BIBLIOGRAFIE
69
Deel 5: Bibliografie
Bangsbo J, Norregaard L Thorseo F (1991). Activity profile of competition soccer, canadian
journal of sport sciences, 16, 110-116
Cavangna GA, Komarek L, Mazzoleni S (1971). The mechanics of sprint running, journal of
physiology, 217, 709 - 721
Chang Y, Kram R (1999). Metabolic cost of generating horizontal forces during human
running. journal of applied physiology,5, 1657-1662
Chan Y, Huang C, Hamerski CM, Kram H(1999). The independent effects of gravity and
inertia on running mechanics. journal of experimental biology, 203,229-238
Ciacci S, Di Michele R, Merni F (2010). Kinematic analysis of the braking and propulsion
phases during the support time in sprint running. gait & posture, 2, 209-212
Coh M, Peharec S, Basic P, Kampmiller T (2009). Dynamic factors and electromyographic
activity in a sprint start. biology of sport, 2, 137-147
Coh M, Tomazin K, Rausavjevic N (2007). Differences in morphological and biodynamic
characteristics of maximum speed and acceleration between two groups of female sprinters.
biology of sport, 2, 115-128
De Wit B, De Clercq D, Aerts P(2000). Biomechanical analysis of the stance phase during
barefoot and shod running. journal of biomechanics, 33, 269-278
Enoka, R. M. (2008). Neuromechanics of human movements. 4th edition, 142-143, (Human
kinetics)
Harrington ME, Zavatsky AB, Lawson SEM, Yuan Z, Theologis TN (2007). Prediction of the
hip joint centre in adults, children, and patients with cerebral palsy based on magnetic
resonance imaging. journal of biomechanics, 40, 595-602
Heslseth J, Hortobagyi T, Devita P (2008). How do horizontal forces produce
disproportionately high torques in human locomotion? JOURNAL of biomechanics, 4, 1747-
1753
Hunter JP, Marchall RN, Mcnair P (2005). Relationships between ground reaction force
impulse and kinematics of sprint-running acceleration, journal of applied biomechanics, 1,
31-43
Hunter JP, Marshall RN, Mcnair PJ (2003). Segment-interaction analysis of the stance limbin
sprint running, journal of biomechanics, 37, 1439–1446
Johnson MD, Buckley JG (2001). Muscle power patterns in the mid acceleration phase of
sprinting, journal of sport sciences, 19: 4, 263 - 272
BIBLIOGRAFIE
70
Kugler F, Janshen L (2010). Body position determines propulsive forces in accelerated
running. journal of biomechanics, 43, 343 – 348
Kyröläinen H, Avela J, Paavo K(2005). Changes in muscle activity with increasing running
speed. journal of sport sciences, 23, 1101-1109
Lee DV, Bertram JEA, Todhunter RJ (1999). Acceleration and balance in trotting dogs.
journal of experimental biology, 24, 3565-3573
Mann R, Sprague P(1980). A kinetic analysis of the ground leg during sprint running.
research querterly for exercise and sport, 51, 334-348
McGowan CP, Baudinette RV, Biewener AA (2005). Joint work and power associated with
acceleration and deceleration in tammar wallabies (Macropus eugenii). journal of
experimental biology, 1, 41-53
Mero A, Komi PV, Gregor RJ(1992). Biomechanics of sprint running, a review. sports
medicine, 13, 376-392
Novacheck TF (1998). Review paper The biomechanics of running. Gait and Posture, 7, 77-
95
Orendurff MS, Bernatz GC, Schoen J, Klute GK (2007). Kinematic mechanisms to alter
walking speed. gait & posture, 27, 603-610
Roberts TJ, Scalest JA (2004). Adjusting muscle function to demand: joint work during
acceleration in wild turkeys. journal of experimental biology, 23, 4165-4174
Robert TJ, Scales JA (2002). Mechanical power output during running accelerations in wild
turkeys. journal of experimental biology, 10, 1485-1494
Stefanyshyn DJ, Nigg BM (1997). Mechanical energy contribution of the
metatarsophalangeal joint to running and sprinting, journal of biomechanics, 30, 1081-1085
Walter RM, Carriar DR (2009). Rapid acceleration in dogs: ground forces and body posture
dynamics. journal of experimental biology, 12, 1930-1939
Williams SB, Tan HL, Usherwood JR, Wilson AM (2009). Pitch then power: limitations to
acceleration in quadrupeds. biology letters, 5, 610-613
Williams SB, Usherwood JR, Jespers K, Channon AJ, Wilson AM (2009). Exploring the
mechanical basis for acceleration: pelvic limb locomotor function during accelerations in
racing greyhounds (Canis familiaris).journal of experimental biology, 4, 550-565
BIJLAGE
71
Deel 6: Bijlage
Tabel 25: Antropometrische data voor alle proefpersonen
pp 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Lichaamslengte (cm) 173 179 172 180 165 185 184 165 163
Lichaamsgewicht (kg) 83,0 78,0 67,0 70,0 60,0 77,0 78,0 54,0 58,0
Schoenmaat 43,0 43,0 39,0 43,0 40,5 44,0 46,0 38,0
Bovenbeen lengte (cm) 40,5 36,5 40,2 40,7 39,0 40,8 38,3 41,5 35,7
Onderbeenlengte (cm) 40,2 41,5 40,3 44,0 39,7 45,7 42,3 41,0 38,4
Beenlengte (cm) 80,7 78,0 80,5 84,7 78,7 86,5 80,6 82,5 74,1
Bovenarmlengte (cm) 35,6 30,5 37,2 37,5 33,1 37,4 37,9 32,5 34,6
Onderarm lengte (cm) 25,2 25,1 26,3 25,4 26,3 28,6 29,3 24,0 25,6
Romplengte (cm) 48,0 48,7 43,3 46,4 45,3 47,8 48,2 44,5 41,6
Breedte schouders (cm) 25,8 22,5 27,8 25,2 23,9 24,2 28,3 20,6 21,0
Breedte SIAS (cm) 25,8 22,5 27,8 25,2 23,9 24,2 28,3 20,6 21,0
BIJLAGE
72
Bijlage 1: Steunduur Ppn 1
Ppn2
Ppn3
Ppn4
Ppn 5
Ppn6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
Steu
nd
uu
r (m
s)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
73
Bijlage 2: Netto-, Positieve- en negatieve impuls = overgangspunt
Ppn 1
Ppn 2
Ppn3
Ppn4
Ppn 5
Ppn6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
imp
uls
/Kg
(N*s
/Kg)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
74
Bijlage 3: Relatieve zerocrossing = overgangspunt
Ppn 1 Ppn 1
Ppn 2
Ppn3
Ppn 4
Ppn 5 Ppn 6
Ppn 7
Ppn 8
Ppn 9
Aan
dee
l ste
un
du
ur
(%)
Voor- achterwaartse versnelling (m/s²)
BIJLAGE
75
Bijlage 4: Negatieve en positieve amplitudes = overgangspunt
Ppn 1
Ppn 2
Ppn3
Ppn4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
Kra
cht/
Kg
(N/K
g)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
76
Bijlage 5: Verschil COM-COP Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
Afs
tan
d C
OM
-CO
P (
m)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
77
Bijlage 6: Heuphoek Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
Heu
ph
oek
(°)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
78
Bijlage 7: Kniehoek Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn7
Ppn8
Ppn9
Kn
ieh
oek
(°)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
79
Bijlage 8: Enkelhoek Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn 4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn 7
Ppn 8
Ppn 9
Enke
lho
ek (
°)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
80
Bijlage 9: Romphoek Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn 4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn 7
Ppn 8
Ppn 9
Ro
mp
ho
ek (
°)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
81
Bijlage 10: Voethoek = neutrale stand
Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn 4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn 7
Ppn 8
Ppn 9
Vo
eth
oek
(°)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
82
Bijlage 11: Hoeksnelheid heup Ppn 1
Ppn 2
Ppn 3
Ppn 4
Ppn 5
Ppn 6
Ppn 7
Ppn 8
Ppn 9
Ho
eksn
elh
eid
(°/
s)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
83
Bijlage 12: Hoeksnelheid knie
Pp1 Pp2 Pp3
Pp4 Pp5 Pp6
Pp7 Pp8 Pp9
Ho
eksn
elh
eid
(°/
s)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)
BIJLAGE
84
Bijlage 13: Hoeksnelheid enkel
Pp1 Pp2 Pp3
Pp4 Pp5 Pp6
Pp7 Pp8 Pp9
Ho
eksn
elh
eid
(°/
s)
Voor-achterwaartse versnelling (m/s2)