Lopen is een populaire vorm van fysieke activiteit hoewel vele lopers overbelastingskwetsuren ondergaan wanneer de belasting groter is dan de belastbaarheid (bv. botblessures). Epidemiologisch onderzoek identificeerde impactbelasting als een risicofactor. Een draagbaar toestel dat de impactschok registreert en vervolgens omzet naar auditieve feedback werd ontwikkeld. Dergelijke realtime impactsonificatie zou de grootte van de herhaaldelijk inwerkende impacten binnen een risicolopende groep kunnen inperken tot een aanvaardbaar niveau. Een groep getrainde lopers met hoge impactintensiteit zal een loophertrainingsprogramma ondergaan om hun loopstijl te wijzigen (gerandomiseerd onderzoek met controlegroep). Waar de meeste onderzoeken instructies betreffende de loopstijl en impactintensiteit geven, bieden wij de loper uitsluitend realtime auditieve biofeedback op basis van de impactschok tijdens overgrondse loopsessies. Een biomechanische analyse (3D kinematica-kinetica, tibiale piekversnelling), de evaluatie van loopeconomie en de bepaling van de kracht van spieren rondom het enkelgewricht zullen inzicht bieden in mogelijke strategieën om impact te verminderen.
Relevante publicaties:
Van den Berghe P, Six J, Gerlo J, Leman M, De Clercq D. Validity and reliability of peak tibial accelerations as real-time measure of impact loading during over-ground rearfoot running at different speeds. 2019;86:238-242. J Biomech. 10.1016/j.jbiomech.2019.01.039.
Lorenzoni V, Van den Berghe P, Maes P-J, De Bie T, De Clercq D, Leman M. Design and validation of an auditory biofeedback system for modification of running parameters. 2018. J Multimodal User Interfaces. 10.1007/s12193-018-0283-1.
Van den Berghe P, Gosseries M, Gerlo J, Lenoir M, Leman M, De Clercq D. Change-Point Detection of Peak Tibial Acceleration in Overground Running Retraining. 2020;20(6):1720. Sensors. 10.3390/s20061720
Van den Berghe P, Lorenzoni V, Derie R, Six J, Gerlo J, Leman M, De Clercq D. (2021). Music-based biofeedback to reduce tibial shock in over-ground running: A proof-of-concept study. Scientific Reports. 10.1038/s41598-021-83538-w
Grounded running: loopstijlaanpassingen en relatie met verlagen van musculoskeletale stress
Lopen is een van de meest populaire vormen van fysieke activiteit en biedt heel wat gezondheidsvoordelen. Helaas gaat lopen vaak gepaard met overbelastingsletsels. Deze letsels ontstaan wanneer het musculoskeletale systeem een té grote repetitieve belasting ondergaat en deze de belastbaarheid van het lichaam overschrijdt. Hierdoor zijn lopers genoodzaakt om hun loopprogramma te onderbreken en kunnen als gevolg niet genieten van de vele gezondheidsvoordelen die lopen biedt. In een populatie van trage lopers blijken niet alle lopers te lopen met een vluchtfase (zie figuur). Deze looptechniek (die biomechanisch nog steeds lopen is) wordt grounded running genoemd, en komt typisch voor bij trage loopsnelheden (< 9 km.h-1). Wanneer deze looptechniek aangeleerd wordt, reduceert deze de belasting op de onderste ledematen tot 30%. Als gevolg zou het aanleren van deze looptechniek een ideale strategie kunnen zijn om te implementeren in start-to-run programma’s, met als doel blessures bij (voornamelijk beginnende) lopers te voorkomen.
Wanneer je snel wandelt worden je benen meer belast dan wanneer je aan een normale of trage snelheid wandelt. Deze hogere belasting zorgt ervoor dat je hart sneller slaat waardoor snel wandelen weleens een ideale activiteit zou kunnen zijn om de algemene fitheid en gezondheid te verbeteren. Echter, de hogere belasting gaat ook gepaard met vermoeidheid in de beenspieren zeker wanneer je voor een langere tijd aan het stappen bent. Dit resulteert in een vermoeid en soms zelfs pijnlijk gevoel in de beenspieren. Dit onderzoek gaat na welke spieren het eerst vermoeid worden en hoe het lichaam omgaat met deze vermoeidheid. “Welke aanpassingen gebeuren er in de heup, knie of enkel” en “welke spieren worden minder of meer geactiveerd na vermoeidheid van bepaalde andere spieren” zijn enkele van de vragen die in dit onderzoek getracht beantwoord te worden.
Tijdens lopen kan de voet de grond op verschillende manieren raken, zogenaamde initiële voet raakpatronen (IFCP). Er zijn drie verschillende IFCP mogelijk: een achtervoet raakpatroon (IRFC), een middenvoet raakpatroon (IMFC) of een voorvoet raakpatroon (IFFC). In dit project wordt de relatie tussen IFCP, loopsnelheid en impactintensiteit bestudeerd.
Voor dit onderzoek registreerden we de grondreactiekrachten, de plantaire drukken en de kinematiek van de onderste ledematen bij 60 afstandslopers terwijl zij op een loopweg liepen aan snelheden tussen de 3.2 en 6.2 m.s-1. De verdeling van de IFCPs werd per snelheid bepaald door middel van een aangepaste 'strike index' die gebruik maakt van hoog frequente (500 Hz) plantaire drukmetingen. Naast deze bepaling van de verdeling van de IFCPs werd ook de relatie tussen de loopkinematiek en de impactintensiteit bestudeerd. Dit met een focus op de invloed van IFCP.
Malcolm P., Breine B., Frederick E., Cheung J., De Clercq D. Correlations between strike index and 5,000 and 10,000 m performance in male runners. Footwear Science. 2013; 5(suppl. 1), p.S100-S101.
WALL-X is een niet-mobiel, pneumatisch aangedreven enkel-voet exoskelet dat parallel aan de kuitspieren een kracht uitoefent. Wanneer het krachtprofiel zorgvuldig wordt gekozen, wordt het wandelpatroon ondersteund. Dit exoskelet was het allereerste exoskelet dat erin slaagde om het energieverbruik van wandelen effectief te doen dalen (ongeveer 6% reductie). Ondertussen slaagden meerdere labo’s hierin. Een optimalisatie van het krachtprofiel reduceerde het energieverbruik bovendien met een bijkomende 6% waardoor WALL-X ook vandaag tot de beste exoskeletten ter wereld behoort. Naast een vermindering van het energieverbruik toonden we ook aan dat personen die WALL-X aan hebben langer kunnen wandelen en meer gewicht kunnen dragen. Voor zover wij weten is deze studie nog steeds de enige die een relevante toename in geassisteerde maximale prestatie aantoonde. WALL-X kan echter ook assistentie verlenen in andere populaties dan enkel in gezonde volwassenen. Zo toonden we reeds aan dat WALL-X wandelen kan assisteren bij ouderen en focussen we ons nu op populaties met inspanningsbeperking.
De MUSCULOW onderzoekslijn bestrijkt een breed gamma aan onderzoeksdesigns;
in kaart brengen van de epidemiologie, etiologie en mechanismen van sportletsels
ontwikkeling en effectevaluatie van sportletsel preventie programma’s
grootschalige implementatie en evaluatie van de haalbaarheid van deze programma’s
Deze onderzoeksgroep werkt rond primaire sportletselpreventie, i.e. het opstellen van richtlijnen voor het voorkomen van sportletsels nog vooraleer de eerste tekenen van een letsel optreden. De focus in ons primair letsel preventie programma, genaamd “No Gain With Pain”, ligt op actieve preventiestrategieën. Dit zijn strategieën die het lichaam van de sporter sterker maken om zo te kunnen voldoen aan de hoge eisen die de sportbeoefening stelt. Belangrijke aandacht gaat ook steeds uit naar een gedragsmatige aanpak van letselpreventie, waarbij via de basisconcepten van de zelfdeterminatietheorie getracht wordt om de sporter autonoom te motiveren om sportletselpreventief gedrag te stellen. De combinatie van actieve preventiestrategieën en van een gedragsmatige aanpak, maken het werken via mediatoren voor het overbrengen van de principes van sportletselpreventie noodzakelijk. Wat betreft de mediatoren wordt voornamelijk gewerkt naar de leerkrachten lichamelijke opvoeding, sporttrainers en –lesgevers, maar ook sporttechnische verantwoordelijken, ouders, etc. worden bij het proces betrokken.
Doelpopulaties binnen de MUSCULOW onderzoekslijn zijn:
bachelor studenten uit de Lichamelijke Opvoeding
leerkrachten Lichamelijke Opvoeding
Dit zijn “multisport” populaties die zich binnen de Lichamelijke Opvoeding situeren en als hefboom gezien worden voor het bereiken van een brede sportende populatie (zowel multisport als sportspecifiek). Voor de epidemiologie, etiologie en programmaontwikkeling wordt steeds in overleg getreden met de vakgroep Revalidatiewetenschappen en Kinesitherapie. Voor de eigenlijke implementatie van de programma’s worden alle beschikbare actoren van de doelpopulatie geconsulteerd. Actuele methodes voor sportletselregistratie worden aangewend alsook methodes voor biomechanische analyse van functionele bewegingstaken.
Belangrijkste resultaten tot op heden zijn:
Doctoraatsonderzoek Lennert Goossens - De reductie van sportletsels bij academische bachelor studenten Lichamelijke Opvoeding (Goossens L et al. (2016) A multifactorial injury prevention intervention reduces injury incidence in Physical Education Teacher Education students. - De implementatie en het aantonen van de haalbaarheid van het programma bij bachelor opleidingen Lichamelijke Opvoeding in Vlaanderen (Goossens L et al. (2015) A multifactorial injury prevention program in physical education teacher education students: Process evaluation using RE-AIM.)
De bekomen resultaten zijn relevant om op een haalbare manier aan sportletselpreventie te doen bij bachelorstudenten en leerkrachten Lichamelijke Opvoeding. Daarenboven heeft het ontwikkelde programma ook in hoge mate transfermogelijkheden naar de bredere sportpopulatie (zowel sportspecifiek als multisport)
De biomechanica van versnellende of vertragende locomotiepatronen. Dit onderzoek bestaat uit drie grote blokken:
het onderzoek naar determinanten en mechanismen van gangtransities die spontaan optreden bij het wijzigen van de snelheid,
het onderzoek naar plotse, snelle richtingsveranderingen tijdens zogenaamde cutting manoevers in de sport en ten slotte
het onderzoek naar neuromechanische interacties tussen het bewegend lichaam en de voet-schoen-ondergrond condities in typische "wedstrijd" omstandigheden.
Het labo bewegingsleer is onder meer gespecialiseerd in bewegingsanalyse in topsportsituaties. In 2007 en 2008 werden een 50-tal wedstrijdsprongen van Tia Hellebaut geanalyseerd in samenspraak met trainer Wim Van de Ven. Deze sportwetenschappelijke omkadering is een waardevol element om tot topprestaties te komen. Hellebaut veroverde olympisch goud in Beijing (2008).
Boek: Gusimbuka Urukiramende, Hoogspringen in Rwanda. UGent-wetenschappers analyseerden historisch beeldmateriaal van Rwandese hoogspringers. De toppers onder deze Gusimbuka atleten zouden op hedendaagse Olympische Spelen kans maken op een medaille.
Europeanen die in het begin van de 20ste eeuw uit Rwanda terugkwamen, vertelden over atleten die zeer hoog konden springen. Gusimbuka Urukiramende was er een zeer populaire sport die ook tijdens lokale ceremonieën werd beoefend. Dr. Ine Van Caekenberghe en prof. Dirk De Clercq voerden biomechanische en bewegingsanalyses uit op historische foto’s en filmpjes van de sprongen. Hun diepgaand onderzoek over dit fenomeen biedt uitdagende mogelijkheden voor de toekomst.
De resultaten van hun onderzoek zijn, samen met een historisch-etnografische benadering van de sport, opgenomen in het boek Gusimbuka Urukiramende, dat op 2 juli 2015 werd voorgesteld door onder meer Tia Hellebaut. Prof. De Clercq analyseerde in het verleden ook haar sprongen, ter voorbereiding van haar deelname aan de Olympische Spelen.
Foto: Gusimbuka Urukiramende in aanwezigheid van koning Mutara
Het is een vaststaand feit dat de huidige generatie kinderen en jongeren op fysiek vlak minder goed scoort dan enkele generaties geleden. Tegelijk is in het voorbije decennium ook een merkelijke achteruitgang van de motorische competentie vastgesteld. Motorische competentie is die eigenschap die ons toelaat onze acties op een efficiënte manier aan te sturen en aan te passen aan de omstandigheden, zowel bij dagdagelijkse vaardigheden als bij sportprestaties. De doelen van dit project is deze seculiere trend te documenteren en de factoren die een rol kunnen spelen in de ontwikkeling van motorische competentie te bestuderen (culturele verschillen, leeftijd, ervaring, geslacht, ouderlijke support, sportieve voorgeschiedenis etc.). Tenslotte word ook de effectiviteit van interventies die streven naar een lange-termijn verbetering van de motorische competentie onderzocht, zoals bijvoorbeeld in het Multimove project.
Mensen met Developmental Coordination Disorder (DCD) of coördinatie-ontwikkelingsstoornis (ook wel dyspraxie) ervaren moeilijkheden bij het uitvoeren of aanleren van motorische vaardigheden, zoals schrijven, aankleden of sport, zonder dat hiervoor een gekende medische diagnose is (vb. cerebrale parese of musculaire dystrofie). Als sinds 2002 onderzoeken we in ons labo de link tussen perceptie en actie in deze populatie. Aanvankelijk lag de focus op de kinematica van fundamentele bewegingsvaardigheden (vangen, stappen, springen) en posturale controle. De laatste tijd richten we ons eerder op de rol van planning en controle tijdens fijn-motorische taken. Hiervoor bestuderen we oog-handcoördinatie tijdens reik- en grijptaken, in combinatie met mentale simulatie van beweging (motor imagery), anticipatie (motion prediction) en executieve functies. Hiermee trachten we inzicht te verkrijgen in de onderliggende mechanismen van motorisch leren bij mensen met DCD, om uiteindelijk hun dagelijkse bewegingsmogelijkheden te verbeteren.
Recente inzichten gebaseerd op studies van ons labo indiceren dat de motorische problemen bij kinderen met obesitas niet volledig kunnen worden verklaard door het zwaardere lichaamsgewicht en een verschil in massaverdeling vergeleken met kinderen met een normaal gewicht. De bewegingsproblemen bij kinderen met obesitas zouden ook kunnen wijzen op andere mogelijke onderliggende mechanismen. Een recent onderzoek van ons labo toonde aan dat kinderen met obesitas ook problemen zouden hebben in het plannen en bijsturen van bewegingen in vergelijking met leeftijdgenoten met een normaal gewicht. Tot op heden werd deze mogelijkheid echter nog niet grondig onderzocht. Daarom is het eerste doel van dit project om de prevalentie en aard van perceptueel-motorische (dys-) functie te onderzoeken in een groep obese kinderen door het evalueren van prestaties op fundamentele aspecten van perceptueel-motorische controle. Verder zal geavanceerde beeldvorming gebruikt worden om structurele en functionele connectiviteit in kaart te brengen en te linken aan gedragsmaten. Het tweede doel van dit project is om het effect van gewichtsverlies op de gedragsmaten en hersenconnectiviteit te onderzoeken. Tot slot hopen we met onze bevindingen een bijdragen te kunnen leveren tot het verbeteren van preventie en interventie studies voor kinderen met obesitas.
