Dit gebeurt er in je lichaam als je roeit

Om beurten namen veertien forse, ervaren studentenroeiers plaats op de roeimachine in het biomechanicalab op de faculteit Mechanical Engineering. Ze waren beplakt met tientallen reflecterende bolletjes op armen en benen en hadden een ademmasker op. Waarom? Ze werkten mee aan het onderzoek van postdoc Tom van Wouwe en masterstudent Simon Loose.

Van Wouwe, die in Leuven biomechanica studeerde, ontwikkelde aan de Universiteit van Stanford technologie om beweging te analyseren. In het Delftse biomechanicalab bracht hij vervolgens met camera’s de op de roeiers aangebrachte reflecterende bolletjes in beeld en legde daarmee de roeihaal ruimtelijk vast. Krachtopnemers in de hendel, voetenbord en bankje registreerden de krachten tussen roeier en roeimachine.

Model

Naast de fysieke metingen bouwde Van Wouwe een spierskeletmodel – een computermodel gebaseerd op een beweegbaar skelet met tientallen spieren. Hij combineerde twee bestaande modellen (voor het boven- en onderlichaam), die het resultaat zijn van jarenlang anatomisch onderzoek met behulp van kadavers en MRI-scans van bewegende gewrichten.

Eerder legde bewegingswetenschapper Mathijs Hofmijster van de VU Amsterdam ook roeiers op de ergometer vast. Hij leverde Van Wouwe daarvan de datasets en adviseerde over de meetopstelling in Delft. “Tom heeft heeft door optimalisatie een inschatting gegeven hoe de roeibeweging tot stand komt door een gecoördineerd patroon van spieractivaties.”

Analyse

Van Wouwe noemt het reconstructieproces ‘inverse analyse’. In het computermodel activeert hij de spieren in het computermodel op zo’n manier dat de uitkomst precies overeenkomt met de (gemiddelde) krachten en beweging van de roeiers. “Tom kan de roeibeweging simuleren en precies laten zien wat elke spiergroep theoretisch doet”, vat Hofmijster samen.

Slechts 20 procent van de intern vrijgemaakte energie komt beschikbaar als mechanisch vermogen. Wat dat betreft is het menselijke lichaam vergelijkbaar met een slechte auto. Een moderne auto haalt zo’n 35 procent rendement.

De dijbeenspier (quadriceps) levert het meeste vermogen (ruim een kwart). Daarna volgt de grote bilspier (gluteus maximus) met 16 procent. De hamstring levert niet veel vermogen (8 procent), maar brengt vooral de kracht over van been naar rug zonder veel van lengte te veranderen. Toch raken de hamstring (tussen onderzijde heup tot onderzijde knie) en de bilspier het meest vermoeid. Spieren raken ook vermoeid als ze geen mechanisch vermogen leveren maar alleen kracht.

Begrip

Over de toepasbaarheid zegt Van Wouwe zelf dat je geen nieuwe trainingsmethodiek uit het spierskeletmodel kunt afleiden. “Mogelijk kun je er blessures mee voorkomen omdat je uit het model gedetailleerde spier -en gewrichtsbelasting kunt schatten.” Daarbij merkt hij op dat rib- en rugspieren geen deel uitmaken van het model, terwijl ribpijn een bekend euvel is onder wedstrijdroeiers.

“Het model vergroot het begrip van de menselijke beweging”, zegt Hofmijster. “We kunnen meten aan de buitenkant, maar nu zien we voor het eerst wat er waarschijnlijk binnen het lichaam gebeurt.”

Het skeletspiermodel is de eerste stap van een totale simulatie van het roeien. Tom van Wouwe en onderzoeksleiders Arnoud Greidanus en Ajay Seth zouden daar graag een simulatie aan toevoegen van hoe een skiff zich door het water beweegt, en hoe de roeier zijn kracht door de riem overbrengt op het water. Maar aangezien het contract van Van Wouwe na de zomer afloopt zal het vervolg nog wel even op zich laten wachten.

Het project BioToHydRow was een cohesieproject van de faculteit Mechanical Engineering met als doel de samenwerking tussen verschillende afdeling, in dit geval Process & Energy en Biomechanica, te stimuleren. Welke overlap is er te vinden tussen vloeistofstroming en biomechanica? Geen wonder dat oud-toproeier Greidanus op roeien uitkwam.

Het onderzoek werd alleen onder mannen uitgevoerd. De onderzoekers zouden graag een zelfde studie voor vrouwen opzetten om de biomechanische verschillen tussen mannen en vrouwen te kunnen kwantificeren.