Auteur(s): A. Lagerberg, H. Faber Titel: Fitness, kracht en lenigheid Jaargang: 14 Jaartal: 1996 Nummer: 2 Oorspronkelijke paginanummers: 79-91

Transcriptie

1 Auteur(s): A. Lagerberg, H. Faber Titel: Fitness, kracht en lenigheid Jaargang: 14 Jaartal: 1996 Nummer: 2 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 FITNESS, KRACHT en LENIGHEID A. Lagerberg H. Faber A. Lagerberg, Fysiotherapeut, Vakgroep Beweging & Analyse, Bewegingstechnologie, Haagse Hogeschool Drechtsteden Ziekenhuis, Dordrecht. H. Faber, Bewegingstechnoloog, Voorburg. Inleiding n deze aflevering van theoretisch bezien wordt een analyse gepleegd van een tweetal in sportscholen en (fysio-)fitnesscentra veel gebruikte oefenvormen; het optrekken aan een rekstok en het zoge- I naamde bankdrukken. Bij de keuze van een oefenvorm die geschikt wordt geacht voor het trainen van bepaalde spiergroepen wordt in de dagelijkse praktijk vaak de volgende gedachtegang gehanteerd. - Bepaal welke hoekstandsveranderingen in de gewrichten optreden tijdens de oefening. - De agonisten van deze gewrichtsbewegingen worden in de oefening getraind. Een andere opvatting in dit verband is dat verschillen in prestaties van diverse personen bij dergelijke oefeningen rechtstreeks in verband kunnen worden gebracht met de aanwezige spierkracht. Sterke personen presteren beter is de algemene gedachte. Uit onderstaande analyses wordt duidelijk dat dergelijke opvattingen een te eenvoudige voorstelling van zaken geven. Spiergebruik bij geleide en ongeleide bewegingen Krachttraining kan in een open of een gesloten keten worden uitgevoerd. Een voorbeeld van een oefening in een gesloten keten is de bankdrukmachine. Hierbij ligt de sporter op zijn rug en moet een stang omhoog drukken. De baan die de stang aflegt ligt helemaal vast, aangezien het te tillen gewicht zich in een vertikale goot bevindt. De oefening kan ook uitgevoerd worden met in iedere hand een los gewicht (een dumbell). De baan die dit gewicht aflegt, ligt niet van tevoren vast. De sporter is in principe vrij om een kombinatie van hoekstandsveranderingen in de schouder en elleboog te kiezen. Uiteraard gaat een andere keuze van hoekstandsveranderingen in de gewrichten gepaard met een andere baan van het te tillen gewicht. De geleide beweging bij de bankdrukmachine is een voorbeeld van een gesloten keten. De oefening met de dumbells is een voorbeeld van een open keten. We stellen ons nu de volgende vraag: is het spiergebruik bij de twee oefeningen hetzelfde indien in beide gevallen het gewicht loodrecht boven de schouder wordt gehouden en vertikaal omhoog wordt bewogen. Bankdrukken met dumbells De uitvoering in een open keten wordt geanalyseerd in figuur 1. De figuur toont de sporter in ruglig in een craniaal aanzicht. De schouder en de elleboog worden voorgesteld als scharnieren. De hand beweegt vanuit de startpostie recht omhoog. Het gewicht van de dumbell oefent een kracht uit op de hand recht naar beneden. Deze kracht, de uitwendige kracht (F u ) levert rondom de elleboog een extenderend moment en rond de schouder een exoroterend moment. De door spieren geleverde

3 momenten moeten tegengesteld hieraan gericht zijn om evenwicht te maken. Figuur 1. Bankdrukken in een open keten (verdere verklaring in de tekst). Rond de elleboog moeten dus flexoren zoals de biceps, de brachialis en de brachioradialis aktief zijn. Rond de schouder moeten endorotatoren aktief zijn, met name de pectoralis major. Verder wordt gesteld dat het maximaal te leveren moment van de flexoren rond de elleboog 50 Nm (Newton maal meter) bedraagt. Het maximaal te leveren endoroterende moment van de pectoralis major wordt gesteld op 80 Nm. De bovenvermelde waarden zijn willekeurig gekozen. Voor het principe dat hier uiteen wordt gezet is een dergelijke arbitraire keuze toegestaan aangezien deze waarden in beide analyses worden gebruikt en slechts leiden tot uitspraken over de verhouding waarin diverse spieren actief zijn. In de getekende positie in figuur 1 bedraagt de momentsarm van de uitwendige kracht (veroorzaakt door de dumbell) over de schouder 0.41 m. De momentsarm over de elleboog bedraagt 0.15 m. Voor deze situatie kunnen de evenwichtsvergelijkingen opgesteld worden, waarbij de gewichten van de boven- en onderarm verwaarloosd worden. Voor de schouder: 0.41 F u = M s Voor de elleboog: 0.15 F u = M e Omdat gesteld was dat het maximale moment van de elleboogflexoren 50 Nm bedroeg, wordt dit ingevuld in de eerste vergelijking. Dit levert het volgende op: 0.15 F = 50 u Nu kan de uitwendige kracht (F u ) uitgerekend worden: F u =50/0.15=333 N. Echter, er moet ook voldaan zijn aan de vergelijking voor de schouder. Invullen van de zojuist gevonden 333 N voor F u in deze vergelijking levert: = M s Het endoroterende moment (M s ) van de pectoralis major moet dan 0.41*333=137 Nm bedragen. Er was echter gesteld dat het maximale moment van de pectoralis major 80 Nm bedroeg. De pectoralis major is dus niet sterk genoeg om dit moment te leveren. Om ervoor te zorgen dat het maximale moment dat de pectoralis major kan leveren niet wordt overschreden, lossen we de vergelijkingen in de omgekeerde volgorde op. M s bedraagt 80 Nm, dus de maximale uitwendige kracht die geleverd kan worden (F u ) bedraagt 80/0.41=195 N. Het te leveren moment van de flexoren is dan 0.15*195 = 29.3 Nm. In dit geval komen de te leveren momenten niet uit boven de maximale waardes. De pectoralis major wordt maximaal geactiveerd in tegenstelling tot de flexoren. Deze leveren een moment van 29.3 Nm terwijl ze 50 Nm kunnen leveren. Zij worden dus slechts voor 58.6% geactiveerd. Bij de bovenstaande voorstelling van zaken is een aspekt van het probleem bewust niet in de analyse betrokken. Tijdens het omhoog drukken van het gewicht is de beweging van de elleboog strekkend, voor het handhaven van het evenwicht rond het ellebooggewricht zijn echter flexoren nodig. De monoarticulaire flexoren van de elleboog verlengen tijdens de strekking en contraheren dus excentrisch. Een excentrische contractie kost echter energie. Iets of iemand (in dit geval de pectoralis major) moet tenslotte energie leveren om de flexoren te verlengen.

4 De inefficiënte excentrische contractie van de monoarticulaire elleboogflexoren kan in werkelijkheid achterwege blijven door gebruik te maken van de bi-articulaire delen van de biceps. De spankracht die deze spier levert rond het ellebooggewricht komt dan tevens ten goede aan de noodzakelijke momenten die rond de schouder geleverd moeten worden. Over deze materie is door Prof. Van Ingen Schenau et. al. (2,3) regelmatig gepubliceerd. Ook in dit tijdschrift zijn eerder bijdragen over dit onderwerp verschenen (4). Samenvattend: Tijdens de bankdrukoefening in een open keten worden de pectoralis major en de elleboogflexoren ingeschakeld. De maximaal te leveren uitwendige kracht kracht bedraagt 195 N en de flexoren van de elleboog kunnen niet maximaal worden geaktiveerd. Bankdrukken op de bankdrukmachine De analyse van het bankdrukken in een gesloten keten is te zien in figuur 2. De hand beweegt vanuit de startpostie wederom recht omhoog. De kracht die de hand op het gewicht uitoefent is nu niet noodzakelijkerwijs recht omhoog gericht. Elke kracht met een komponent in verticale richting zal immers het gewenste effect hebben aangezien de bankdrukmachine verhinderd dat het gewicht zich in andere richtingen kan verplaatsen. Figuur 2. Bankdrukken in een gesloten keten (verdere verklaring in de tekst). De weerstand die het gewicht in de bankdrukmachine ondervindt in de geleidegoot wordt in de onderstaande berekeningen verwaarloosd. In figuur 2 is een richting voor F u gekozen. Het betreft hier de reaktiekracht op de hand die het gevolg is van de kracht die op het gewicht wordt uitgeoefend. Deze kracht kan ontbonden worden in 2 komponenten, F ux en F uy. De momentsarmen voor deze krachten rond de schouder bedragen in dit voorbeeld respektievelijk 0.09 m en 0.41 m. De momentsarmen rond de elleboog bedragen respektievelijk 0.26 m en 0.15 m. Omdat de beweging nu geleid wordt door de bankdrukmachine kan de triceps ingeschakeld worden in plaats van de biceps. Tijdens de strekkende beweging van de elleboog kunnen zij verkorten en zo energie leveren aan de beweging. Het maximaal te leveren moment van de triceps wordt op 50 Nm gesteld (gelijk aan de flexoren). De rest van de gegevens is gelijk aan de waarden welke werden gebruikt in de voorgaande analyse. De evenwichtsvergelijkingen worden nu iets ingewikkelder omdat de uitwendige kracht niet meer zuiver vertikaal werkt, maar 2 komponenten heeft. Voor de schouder: 0.41 F F = M uy ux s Voor de elleboog: 0.15 F F = M uy ux e Invullen van de maximaal te leveren momenten rond de elleboog en schouder levert: 0.41 F F = 80 en: uy ux

5 0.15 F F = 50 uy ux Dit zijn 2 vergelijkingen met 2 onbekenden (F ux en F uy ) en kunnen derhalve opgelost worden. Na enige algebra blijkt dat F ux en F uy respektievelijk 349 N en 272 N bedragen. De komponent in vertikale (bewegings)richting is nu bijna anderhalf keer zo groot als bij het bankdrukken met dumbells (272 N tegenover 195 N). Dit betekent dat het maximaal te tillen gewicht in dit voorbeeld 27,2 kg. bedraagt tegenover 19,5 kg. in het eerste voorbeeld. Tevens worden rond de elleboog strekkers inplaats van buigers noodzakelijk. Uit het bovenstaande blijkt dat de prestaties van een persoon bij deze twee ogenschijnlijk identieke oefenvormen aanzienlijk kunnen verschillen. In een gesloten keten kan veel meer kracht in de bewegingsrichting worden uitgeoefend dan in een open keten. Dit wordt veroorzaakt doordat alle spieren die tijdens de beweging kunnen verkorten maximaal geactiveerd kunnen worden zonder dat het te verplaatsen gewicht daardoor een verkeerde baan gaat beschrijven. De beweging wordt door de bankdrukmachine immers altijd in goede banen geleid. In de open keten zagen we dat de flexoren geactiveerd moesten worden om ervoor te zorgen dat de uitwendige kracht netjes vertikaal gericht bleef en het gewicht de goede baan beschreef (namelijk recht omhoog). In de gesloten keten ligt de baan van het gewicht vast en kunnen alle spieren ingeschakeld worden die verkorten tijdens de beweging, in dit geval de triceps en de pectoralis major. Een recent onderzoek aan de onderste extremiteit toont ook aan dat bij geleide bewegingen inderdaad veel meer kracht geleverd kan worden, waarbij de kracht een hoek maakt met de bewegingsrichting. Ook het spiergebruik is daarbij heel anders dan in een open keten (1). De triceps absorberen geen energie zoals de biceps, maar leveren juist energie aan de beweging. Het enige schijnbare nadeel is dat er in de gesloten keten ook een kracht loodrecht op de bewegingsrichting optreedt (F ux ). De resultante van F ux en F uy is "niet efficiënt" gericht. In het voorbeeld wijkt de uitwendige kracht zelfs 52 graden af. Uit een beschouwing op energieniveau blijkt echter dat er niets inefficiënts optreedt. De horizontale krachtkomponent (F ux ) verplaatst zich immers niet in horizontale richting en verricht dus ook geen arbeid. Hoewel er kracht "verloren" lijkt te gaan, gaat er geen energie verloren. Het voorgaande toont aan dat twee ogenschijnlijk identieke oefenvormen tot een fundamenteel ander spiergebruik aanleiding geven. Bij een voorspelling van de bij een oefening betrokken spiergroepen volstaat het dus niet om alleen te kijken naar de bewegingen in de gewrichten welke optreden tijdens de oefening. Ook een beschouwing over de richting van de uitwendige kracht en de toegestane mate van variatie hierin is nodig om te bepalen welke spieren eigenlijk geoefend worden. De handleidingen van veel fitnessapparaten zijn op dit punt uiterst onbetrouwbaar. Optrekken aan een rekstok Figuur 3 toont de eindsituatie van twee proefpersonen in een poging tot optrekken van het lichaam in bovengreep. De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat deze foto gemaakt is in een wat minder uitputtende houding. Het lichaam is niet naar de stok omhoog getrokken maar de stok is omlaag bewogen naar het lichaam (de proefpersoon staat gewoon op de grond). Figuur 3. a en b. Eindpositie van twee verschillende proefpersonen bij het optrekken in bovengreep. Op het punt van de noodzakelijke bewegingen in de bovenste extremiteiten zijn deze beide oefenvormen echter identiek. Een ieder die mensen bij het uitvoeren van dergelijke oefeningen wel eens observeert, zal de geforceerde poging om de kin boven de stok te krijgen van figuur 3a wel herkennen. In figuur 3b komt de proefpersoon veel minder geforceerd met de kin boven de stok. De proefpersoon van figuur 3a doet vooral door het uitvoeren van een extensie van het hoofd pogingen om de kin boven de

6 lat te krijgen. Een dergelijke worsteling van de betrokkene wordt door menigeen ten onrechte gezien als een gebrek aan kracht in de laatste fase van de beweging. Zoals uit het onderstaande zal blijken, is de lenigheid van de onderarm naar pronatie verantwoordelijk voor het opvallende verschil in de uitvoering van de oefening. Nadere bestudering van figuur 3a en b leert dat er een aanzienlijk verschil in de stand van de onderarm en de hoekstand van het polsgewricht bestaat bij de twee proefpersonen. Bij proefpersoon b staan de onderarmen vrijwel evenwijdig aan elkaar en is er dus in het polsgewricht geen kanteling in de zin van radiaal- of ulnairabduktie zichtbaar. Bij proefpersoon a daarentegen wijzen de onderarmen sterk naar buiten en bestaat samenhangend daarmee een extreme ulnairabduktie in de polsgewrichten. Figuur 4 toont proefpersoon a in boven-aanzicht bij het starten van de oefening. Figuur 4. Bovenaanzicht van een proefpersoon in bovengreep aan een rekstok. De frontale positie van de handen aan de stok is mede tot stand gekomen door een exorotatie in de schoudergewrichten (kromme pijlen). De armen zijn 180 geanteflecteerd. De hand omvat de stok welke zich in het frontale vlak bevindt. Bij deze proefpersoon is de in de onderarm mogelijk pronatie niet toereikend om de hand bij deze positie van de arm in het frontale vlak te draaien. Het feit dat de hand de stok toch omvat is het gevolg van het feit dat de arm in het schoudergewricht geexoroteerd is (aangegeven met een pijl). Aangezien onder en bovenarm in elkaars verlengde staan, onttrekt deze rotatie in het schoudergewricht zich gemakkelijk aan de waarneming. Bij het vorderen van de beweging ontstaat echter een hoekstand tussen boven en onderarm. De bovenarm komt meer horizontaal te staan. Zoals al werd uitgelegd bij figuur 4 is er een exorotatie in het schoudergewricht nodig om de hand de gewenste frontale positie te geven. Deze noodzaak blijft gedurende de gehele beweging bestaan, zoals wordt aangetoond met figuur 5. Figuur 5. a. Positie van de stok indien tijdens het optrekken geen exorotatie in het schoudergewricht wordt uitgevoerd. b. De noodzakelijke exorotatie verplaatst de hand naar lateraal. In werkelijkheid dient de hand zich echter voor het lichaam te bevinden (aangegeven met de pijl). Figuur 5a toont de positie die de stok zou innemen indien halverwege het optrektraject (de elleboog is 90 gebogen) geen exorotatie in de schouder zou worden uitgevoerd. De stok kan niet in het frontale vlak worden gebracht. Net als in de startpositie is een exorotatie noodzakelijk in het schoudergewricht (aangegeven met de kromme pijl). In figuur 5b is deze exorotatie uitgevoerd. In tegenstelling tot de e- xorotatie in de startpositie liggen de onder en bovenarm nu niet in elkaars verlengde en leidt de noodzakelijke exorotatie tot het naar lateraal verplaatsen van de hand. In werkelijkheid werd de oefening echter uitgevoerd met de handen naast elkaar. De hand bevindt zich dus in werkelijkheid min of meer voor het lichaam. Lenigheid en kracht De optredende posities in schouder, elleboog en pols kunnen nu worden verklaard. vanwege het feit dat er in de onderarm onvoldoende pronatiemogelijkheid bestaat om de hand in het frontale vlak te draaien dient tijdens het optrekken steeds een exorotatie in het schoudergewricht te worden uitgevoerd. Indien de bovenarm niet zuiver vertikaal staat, zoals het geval is bij het vorderen van de bewe-

7 ging, leidt deze exorotatie tot het naar lateraal uitwijken van de bovenarm. Aangezien de handen naast elkaar staan moet deze uitwijking van de bovenarm gepaard gaan met een ulnairabduktie van het polsgewricht. Nog voordat de kin boven de stok kan worden gebracht wordt de grens van de ulnairabduktiemogelijkheid van het polsgewricht bereikt en kan de betrokken persoon zichzelf niet verder optrekken. Ter vergelijking wordt in figuur 6 de lenige proefpersoon (van figuur 3b) getoond in bovenaanzicht. Figuur 6. a. Bij een ruimere pronatiemogelijkheid staat de stok zonder exorotatie in de schouder minder scheef. b. De noodzakelijke exorotatie is slechts zeer gering. Zoals blijkt in figuur 6a is deze proefpersoon halverwege het optrektraject in staat de stok veel verder naar de frontale positie te draaien. Deze proefpersoon is aanzienlijk leniger naar pronatie. De noodzakelijke exorotatie in het schoudergewricht (figuur 6b) is dus ook zeer gering. Dit verschil in lenigheid maakt dat deze persoon zonder noemenswaardige ulnairabduktie in de polsgewrichten de kin boven de stok kan bewegen. Indien de handen in bovengreep verder uit elkaar worden geplaatst, worden de hierboven geschetste dwangbewegingen aanzienlijk gereduceerd. Bij het optrekken in ondergreep bestaan de bovengenoemde problemen niet. Naar supinatie bestaat bij vrijwel iedereen voldoende lenigheid om de handen zonder begeleidende rotatie van de bovenarm aan de stok te plaatsen. De eindpositie die bij het optrekken in ondergreep ontstaat wordt getoond in figuur 7. Figuur 7. Eindpositie bij het optrekken in ondergreep. Bij het optrekken in ondergreep ontstaan juist problemen indien de handen ver uit elkaar aan de stok worden geplaatst. De noodzakelijke bewegingen die in dat geval in schouder en pols moeten worden uitgevoerd kunt u met behulp van een soortgelijke analyse zelf bepalen. De moeite die de proefpersoon uit figuur 3a heeft om zichzelf volledig op te trekken in bovengreep aan een rekstok vindt zijn oorsprong in de lenigheid van de onderarm. Langdurige krachttraining zal wel een positief effekt hebben op het aantal herhalingen dat gemaakt kan worden tot de getoonde eindpositie, maar zal er nooit toe leiden dat de kin gemakkelijk boven de stok kan worden gebracht. LITERATUUR 1. Doorenbosch, C.,A.,M. Muscle co-ordination in force control of leg movements. Academisch proefschrift, Vrije universiteit, Amsterdam, 1996.

8 2. Ingen Schenau van. G.J. On the action of bi-articulair muscles, a review. Netherlands Jour. zoölogy. 1990, 40 (3): pp Ingen Schenau van. G.J., Gielen. S. Intermusculaire coördinatie (1) Geneeskunde en Sport. 1990, 23 nr. 3 pp: Riezebos.C, Krijgsman.F, Lagerberg.A, Koes. E. Springen en spierrekken. Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie (5) pp: