Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie,16e jrg 1998, no.2 (pp )

Transcriptie

1 Auteur(s): A. Lagerberg, H. Faber Titel: Krachttraining op fitnessapparatuur Jaargang: 16 Jaartal: 1998 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 KRACHTTRAINING OP FITNESSAPPARATUUR. Aad Lagerberg Herre Faber A. Lagerberg, Vakgroep Beweging & Analyse opleiding Bewegingstechnologie Haagse Hogeschool; Fysiotherapeut, Afdeling Fysiotherapie Drechtsteden Ziekenhuis Dordrecht. Herre Faber, Bewegingstechnoloog, Den Haag. Inleiding Veel fysiotherapiepraktijken worden momenteel in snel tempo omgebouwd tot fysio-fitness instituten. De inrichting van een dergelijk centrum doet vaak niet onder voor een commerciële sportschool. Deze ontwikkeling in ons vak is niet het gevolg van veranderde wetenschappelijke inzichten maar van veranderde marktverhoudingen. In een tijd waarin de financiële vergoedingen voor individuele behandeling van een patiënt steeds verder beperkt worden, zoekt en creëert de fysiotherapeut andere afzetmogelijkheden voor zijn product. Aan het grote aantal praktijken dat deze ontwikkeling volgt, kan worden afgemeten dat deze nieuwe koers financieel gezien succesvol is. Met deze ontwikkeling wordt een oude traditie in ons vak voortgezet. Nieuwe behandelmethoden in de fysiotherapie ontstaan niet op basis van veranderde of verdiepte wetenschappelijke inzichten, maar op basis van empirie, populariteit en commercieel succes. Fysio-fitness is de zoveelste loot aan deze stam. Het is een merkwaardig verschijnsel. De belangrijkste kritiek op het vak en de oorzaak van de vele bezuinigingen is steeds gelegen in het ontbreken van voldoende wetenschappelijke onderbouwing. De reactie van de fysiotherapie hierop is echter het ontwikkelen van weer een nieuwe therapievorm waarvan het effect niet is aangetoond en een theoretische onderbouwing ontbreekt. Natuurlijk, de dure trainingsapparatuur geeft vaak volautomatisch de vorderingen van de patiënt na elke training weer. Toename van spierkracht en uithoudingsvermogen kunnen zeer objectief worden vastgesteld. De vraag of de klachten daarbij afnemen is met behulp van dergelijke data echter niet beantwoord. De werkelijke vraag dient natuurlijk te zijn op basis van welke theoretische overwegingen deze therapievorm werd ingesteld. Aan dergelijke vragen wordt echter nauwelijks aandacht besteed. Het ontstaan van fysio-fitness centra zou in dit vak slechts dan begrijpelijk zijn, indien op basis van deugdelijke theoretische overwegingen omtrent oorzaak en gevolg van aandoeningen van het bewegingsapparaat de behoefte aan bepaalde trainingsinstrumenten zou zijn ontstaan. Het omgekeerde is echter aan het gebeuren. Reeds jarenlang bestaande fitnessapparaten worden in therapiecentra gezet en met een paramedisch sausje overgoten. Het is opnieuw een voorbeeld van de heilloze weg van "devices looking for diseases". Het is dan ook voorspelbaar dat dezelfde kritiek die nu te horen is op de traditionele fysiotherapeutische methoden als bijvoorbeeld massage, ukg en electrotherapie binnen afzienbare tijd ook deze nieuwe trend zal treffen. Alhoewel wij weinig van dergelijke situaties kunnen bedenken, zou het trainen van patiënten op fitnessapparaten nog te begrijpen zijn indien er sprake was van een causaal verband tussen het geconstateerde spierkrachtsverlies en de klachten van de betrokkene. Bij de behandeling van dergelijke

3 problemen zou op z'n minst verwacht moeten worden dat de training zodanig wordt ingericht dat de als verzwakt gediagnostiseerde spiergroepen ook daadwerkelijk getraind worden. In dit artikel wordt vanuit deze optiek de bekrachtiging van een aantal fitnessaparaten onder de loep genomen. Bekrachtiging van geleide- en ongeleide bewegingen Zoals u ongetwijfeld weet is het uit de hand tekenen van een zuivere cirkel onmogelijk. Het exact tekenen van een cirkel op bijvoorbeeld een stuk papier vereist een uiterst nauwkeurige sturing van de hand. De verplaatsing van de hand zou op elk moment zuiver tangentieel aan de te tekenen cirkel moeten zijn. Indien echter gebruik wordt gemaakt van een mal waarin een zuivere cirkel is uitgesneden, is het tekenen van een cirkel plotsklaps een fluitje van een cent. Het potlood wordt nu geleid door de mal. Dit eenvoudige voorbeeld illustreert duidelijk de verschillen tussen een ongeleide en een geleide beweging. Bij een ongeleide beweging (het tekenen van een cirkel uit de vrije hand) moet de bekrachtigingsrichting exact samenvallen met de gewenste bewegingsrichting. In het geval van een geleide beweging (met de mal) is dit niet noodzakelijk. In figuur 1a wordt de noodzakelijke bekrachtigingsrichting getoond bij de vrije cirkelbeweging. De bekrachtiging moet op elk moment verlopen in de richting van de momentane raaklijn aan de cirkelboog. Bij de geleide uitvoering (figuur 1b) voldoet elke kracht welke een effectieve component bezit en niet naar binnen toe gericht is. De in figuur 1b getoonde bekrachtiging van het potlood kan ontbonden worden in een komponent in de richting van de momentane raaklijn aan de cirkelboog en een component daar loodrecht op. Deze laatse component heeft geen invloed op de verplaatsing van het potlood aangezien de aanwezigheid van de mal verhindert dat het potlood in die richting verplaatst. De geleide beweging stelt dus veel minder hoge eisen aan de besturing van de beweging dan de ongeleide beweging en is om die reden ook veel eenvoudiger uitvoerbaar. Figuur 1. a. Een ongeleide beweging: het tekenen van een cirkel uit de vrije hand b. Een geleide beweging: het tekenen van een cirkel met behulp van een mal. Een ander voorbeeld van de verschillen tussen geleid en ongeleid bewegen treffen we aan bij het fietsen. Het uitvoeren van een zuivere cirkeltranslatie van de voet is in het ongeleide geval (figuur 2a) een vrijwel onmogelijke opgave. De verplaatsing van de voet moet op elk moment zeer nauwkeurig langs de cirkel worden gericht. Met de voet op het pedaal van een fiets wordt dit door de geleiding die de roterende crank biedt opnieuw veel eenvoudiger. De richting van de bekrachtiging kan nu binnen bepaalde grenzen vrij gekozen worden. (figuur 2b).

4 Figuur 2. a. Een ongeleide beweging: het uitvoeren van een vrije cirkeltranslatie van de voet. b. Een geleide cirkeltranslatie van de voet bij het fietsen. Het richten van een uitwendige kracht Zoals hierboven uiteen werd gezet is er bij het uitvoeren van een geleide beweging een bepaalde keuzevrijheid in de richting waarin de bekrachtiging van een beweging wordt uitgevoerd. In eerste instantie zullen wij ons buigen over de vraag hoe het richten van een uitwendige kracht eigenlijk tot stand komt. Uitwendige krachten die door de spieren overwonnen moeten worden zijn de zwaartekracht op de verschillende deelmassa's van het lichaam, traagheidskrachten, wrijvingskrachten en andere contactkrachten zoals die optreden bij het duwen tegen of trekken aan voorwerpen. Deze krachten veroorzaken momenten rond de betrokken gewrichten. Het moment is gedefinieerd als de grootte van de kracht vermenigvuldigd met de loodrechte afstand van de kracht tot aan het draaipunt van het gewricht (de momentsarm). Het moment is hiermee een maat voor de neiging tot rotatie van het berokken botstuk. De wetten van de mechanica dicteren dat de uitwendige momenten gecompenseerd moeten worden door momenten die door spierkrachten worden veroorzaakt. Bewegingen in gewrichten hebben slechts op een zeer indirecte manier invloed op de mate waarin spieren moeten contraheren. Een door de anatomie als strekker geclassificeerde spier is niet per definitie actief als het betrokken gewricht gestrekt wordt. Dit is eenvoudig in te zien bij de arm die in de rechtopstaande stand vanuit een gebogen positie langzaam wordt gestrekt. De zwaartekracht is dan verantwoordelijk voor de strekking terwijl een buiger van de elleboog zorgt dat de arm niet te snel naar beneden valt. Met andere woorden: niet de bewegingen, maar de noodzakelijke momenten dicteren de benodigde spiercontracties. Bij een aantal bewegingstaken is de richting van de uitwendige contactkracht een belangrijke factor die de momenten rond de gewrichten bepaalt. Bij wijze van voorbeeld is in figuur 3a een situatie afgebeeld waarbij iemand tegen een muur aanduwt met een kracht Fd. Voor de analyse van de benodigde spierkrachten is deze kracht niet interessant. Wel interessant is zijn Siamese broertje, de reactiekracht Fr in figuur 3b.

5 Figuur 3. Fd = Kracht van de hand op de muur. Fr = Reaktiekracht van de muur op de hand. Deze kracht werkt op de hand en veroorzaakt momenten rond alle gewrichten van het lichaam. Hier wordt de analyse beperkt tot de momenten rond de elleboog en de schouder. In figuur 4 wordt de situatie nog eens weergegeven. De reactiekracht Fr loopt tussen de schouder en de elleboog door. Over de elleboog wordt een buigend moment geleverd waarvan de grootte gelijk is aan Fr vermenigvuldigd met de momentsarm d. Over de schouder wordt een retroflecterend moment geleverd waarvan de grootte gelijk is aan Fr vermenigvuldigd met de momentsarm c. Om deze momenten te compen-seren moeten over de elleboog een strekker (Fs2) en over de schouder een anteflector (Fs1) worden aangespannen. Deze genereren immers de tegengestelde momenten. De verhouding waarin de spieren deze momenten leveren wordt gedicteerd door de richting van de reactiekracht. Anders geformuleerd: de verhouding waarin iemand momenten genereert rond zijn gewrichten bepaalt de richting van de uitgeoefende kracht. In figuur 4a, b en c wordt de reactiekracht steeds groter gekozen. Dit wordt gesymboliseerd door de langere vectoren waarmee de krachten worden getekend. De benodigde spierkrachten nemen daarbij in dezelfde verhouding toe als de reactiekracht. Figuur 4. Een toename van de duwkracht op de muur bij een gelijkblijvende richting vereist een toename van de spiermomenten rond elleboog en schouder bij een gelijkblijvende onderlinge verhouding. Indien deze verhouding zou veranderen, zou onvermijdelijk ook de richting van de reactiekracht veranderen.de verhouding van de te leveren momenten en de richting van de uitwendige (reactie)kracht zijn in deze statische situaties onverbrekelijk met elkaar verbonden. Het veranderen van richting van de reactiekracht houdt automatisch in dat de verhouding van de te leveren momenten rond de gewrichten verandert. Evenzo betekent een verandering in de verhouding van de te leveren momenten onvermijdelijk een verandering in de richting van de reactiekracht. In figuur 5a is wederom een situatie weergegeven waarbij iemand tegen een muur duwt. Zonder een in meerdere richtingen gevoelige krachtmeter is het in deze situatie onmogelijk de richting te bepalen van de kracht waarmee tegen de muur wordt geduwd. Er is immers sprake van een statische situatie. Bij het weggooien van een voorwerp kan op basis van visuele informatie nog wel een redelijke gok worden gedaan over de richting van de kracht die op het voor-

6 werp werd uitgeoefend. De situatie in figuur 5a laat dat echter niet toe. Voor de benodigde spieractiviteit is de richting van de kracht echter uiterst belangrijk. Dit wordt weergegeven in figuur 5b. Figuur 5. Wijziging van de aard of onderlinge verhouding van de geleverde momenten rond schouder en elleboog, leidt tot een wijziging van de richting van de op de muur gegenereerde kracht. In situatie 1 wordt schuin omhoog geduwd (de muur duwt schuin omlaag terug). Contractie van een buiger van de elleboog en een anteflector van de schouder zijn verplicht om deze situatie te handhaven. In situatie 2 loopt de reactiekracht precies door de elleboog. Rond dit gewricht hoeft dus geen compenserend moment geleverd te worden en de spieractiviteit zal dan ook minimaal zijn. In situatie 3 moeten een strekker van de elleboog en een anteflector van de schouder actief zijn om daar heersende reactiekracht te compenseren. Situatie 4 is tegengesteld aan situatie 2. Nu loopt de reactiekracht door de schouder en zal de spieractiviteit daar minimaal zijn, terwijl rond de elleboog een strekker actief moet zijn om het flecterende moment van de reactiekracht te compenseren. In situatie 5 moeten elleboogstrekkers en retroflectoren van de schouder contraheren. Zoals uit het voorgaande blijkt kan in een ogenschijnlijk zelfde situatie een heel scala van combinaties aan spierkrachten optreden. De consequenties hiervan voor spierversterkende oefeningen worden later in dit artikel besproken.

7 De effectiviteit van de bekrachtiging van een geleide beweging Bij de uitvoering van een geleide beweging is elke kracht welke een effectieve component bezit (een component in de bewegingsrichting) in staat de gewenste beweging in gang te zetten. Natuurlijk is niet elke kracht hierbij even effectief. We kijken opnieuw naar de bekrachtiging van de fiets (figuur 6). We zullen de effectiviteit van de bekrachtiging analyseren met behulp van een uitwendige kracht (Fu) met een ter wille van de eenvoud veronderstelde vaste grootte (weergegeven door de lengte van de vector). Deze kracht wordt door de fietser uitgeoefend op het pedaal. Met behulp van deze kracht wordt een moment om de as van de crank uitgeoefend. Bij een vaste grootte van de kracht is het moment maximaal indien de momentsarm maximaal is. In figuur 6a grijpt de kracht schuin op de crank aan. De momentsarm van deze kracht ten opzichte van de as van de crank (a) is in de figuur weergegeven. Figuur 6 a en b. Fu = de kracht uitgeoefend op de pedaal Fe = de effectieve component van Fu Fc = de niet effectieve component van Fu (verdere verklaring in de tekst) In figuur 6b staat dezelfde kracht loodrecht op de crank. De momentsarm (b) is in dit laatste geval maximaal (gelijk aan de lengte van de crank). Dit laatste is ook in te zien door te kijken naar de zogenaamde effectieve component van de kracht (figuur 7). De schuin inwerkende kracht van figuur 7a kan worden ontbonden in een component loodrecht op de crank Fe (de effectieve component) en een component in het verlengde van de crank Fc. Deze laatste component levert geen bijdrage aan de voortstuwing maar vervormt slechts het materiaal. In het geval van het loodrecht aangrijpen van de kracht op de crank is de totale Fu effectief gericht (figuur 7b). Figuur 7 a en b. Bij een niet loodrecht op de crank gerichte kracht (7a) is de momentsarm ten opzichte van de as van de crank kleiner dan bij een loodrechte bekrachtiging (7b). Uit het bovenstaande lijkt te kunnen worden opgemaakt dat het steeds loodrecht op de crank richten van de kracht dient te worden nagestreefd bij het fietsen. Uit analyses van de bekrachtiging van het pedaal door professionele wielrenners (1) (figuur 8) blijkt echter dat de feitelijke bekrachtiging niet altijd loodrecht op de crank gericht is. Dit wordt begrijpelijk indien we de consequenties van het loodrecht bekrachtigen van de crank voor de berijder in de overwegingen betrekken.

8 Figuur 8. Gemeten bekrachtigingsgrootte en richting van de pedaal bij professionele wielreners. Figuur 9a toont een fase uit de trapcyclus. In eerste instantie analyseren we een situatie waarin de trapkracht loodrecht op de crank gericht is. Aangezien onze interesse nu uitgaat naar het krachtenspel op de fietser analyseren we de effecten van de reactiekracht van het pedaal op de voet. Deze Fr is even groot doch tegengesteld gericht aan de kracht welke door de fietser op de pedaal wordt uitgeoefend. Om te kunnen zien op welke wijze de fietser deze kracht kan genereren c.q. weerstreven moeten we kijken naar de momenten welke de fietser moet leveren om evenwicht te maken met Fr. Zoals blijkt uit figuur 9a is de momentsarm van deze kracht vooral rond de heup (b) zeer groot. De werklijn van de reactiekracht verloopt ventraal van de knie en de heup. Dit betekent dat het genereren van de loodrecht gerichte kracht op de pedaal in deze fase van de trapcyclus een extenderend spiermoment rond de heup vraagt en een flecterend spiermoment rond de knie. Aangezien de momentsarm van Fr bij de heup veel groter is dan bij de knie zal er een veel groter moment door de heupmusculatuur geleverd moeten worden. Bij wijze van voorbeeld zullen we eens veronderstellen dat de maximaal te genereren strekkende momenten rond de heup en de buigende momenten rond de knie van deze fietser even groot zijn. Bij de gegeven richting van de kracht zal dit betekenen dat de heupstrekkers de beperkende factor zullen zijn voor de maximale grootte van de trapkracht. We veronderstellen immers dat de maximaal leverbare momenten rond de beide gewrichten gelijk zijn terwijl de noodzakelijke momenten in de getoonde situatie duidelijk veel groter zijn rond de heup. De maximale grootte van de reaktiekracht op de pedaal is dus afhankelijk van de momentsarm die deze kracht bezit ten opzichte van het heupgewricht. Bij een kleinere momentsarm van Fr ten opzichte van de heup kan Fr groter zijn dan bij een grote momentsarm. In verband hiermee zal een geringe kracht loodrecht op de crank geleverd kunnen worden dan in de schuine richting van figuur 9b. Figuur 9 a en b. a. Momentsarmen van Fr ten opzichte van de heup en knie bij loodrechte bekrachtiging van de pedaal. b. Momentsarmen van Fr ten opzichte van heup en knie bij de voorkeursbekrachtiging van de pedaal.

9 In figuur 9b worden de noodzakelijke momenten rond heup en knie geanalyseerd bij een schuin op de crank gerichte trapkracht. De werklijn van Fr verloopt nu achter de knie en voor de heup. Onder deze omstandigheden is dus de inschakeling van heup- en kniestrekkers nodig om de getoonde krachtrichting te realiseren. De momentsarmen rond beide gewrichten zijn aanzienlijk kleiner dan in de vorige situatie. Dit betekent dat de trapkracht nu wat ongunstiger gericht is op de crank maar daar staat tegenover dat de kracht die in deze richting geleverd kan worden wel aanzienlijk groter is. In figuur 10 worden de consequenties van het bovenstaande uiteengezet. In verband met het ongunstige verloop van de werklijn van de trapkracht (Fu) bij de loodrechte bekrachtiging zal de maximaal te genereren trapkracht in deze richting betrekkelijk klein zijn (figuur 10a). In de situatie getoond in figuur 10b, waarin de trapkracht niet loodrecht op de crank gericht is, kan de trapkracht, in verband met het gunstige verloop van de werklijn, veel grotere waarden bereiken dan in situatie a. Dit verschil in de maximaal te genereren kracht is zodanig dat er bij de schuin gerichte kracht van figuur 10b een nuttige (effectieve) component van de trapkracht bestaat (Fe) welke groter is dan de maximaal te generen trapkracht bij loodrechte bekrachtiging van de pedaal. Op deze wijze blijkt het niet loodrecht bekrachtigen van de fietspedalen uiteindelijk een gunstig effect te hebben. Dit voordeel wordt echter pas duidelijk indien niet uitsluitend gekeken wordt naar de optimale richting van de kracht voor het fietsmechaniek maar tevens de mogelijkheden van de gebruiker in de analyse worden betrokken. Figuur 10 a en b. Verklaring in de tekst. Bekrachtiging van fitnessapparatuur Vrijwel alle fitnessapparaten bestaan uit stelsels van scharnierende hefbomen, katrollen en gewichten welke resulteren in een voorgeschreven bewegingsbaan van het element waarop uiteindelijk door de gebruiker kracht moet worden uitgeoefend. De handvatten of de voetsteunen van een dergelijk apparaat bewegen dus langs een volkomen voorgeschreven bewegingsbaan. In dergelijke apparaten vindt dus een geleide beweging plaats. Dit laatste betekent dat er een bepaalde mate van vrijheid voor de gebruiker bestaat om de krachten te richten. Hierbij moet worden opgemerkt dat deze vrijheid in het richten van de kracht uitsluitend bestaat, indien bij de bewegingsuitvoering tenminste twee gewrichten betrokken zijn. In het geval van een beweging welke geisoleerd in één gewricht plaatsvindt vervalt het onderscheid tussen een geleide en een ongeleide beweging voor wat betreft de richting van de uitgeoefende kracht. Een voorbeeld van een dergelijk fitness apparaat is de quadricepsbank (figuur 11).

10 Bij het oefenen op dit apparaat is er sprake van een geïsoleerde strekking van de knie. Zoals eerder bleek vindt het richten van een uitwendige kracht plaats door het aanpassen van de verhouding waarin over minimaal twee gewrichten momenten worden geleverd. Aangezien hier slechts sprake is van één moment (strekking van de knie) kan deze "tuning" van momenten niet plaatsvinden. Bij een geïsoleerde kniestrekking kunnen uitsluitend tangentieel aan de baan van het onderbeen krachten op de omgeving worden uitgeoefend. Figuur 11. De Quadricepsbank Bij een legpress (figuur 12) ligt de situatie echter anders. Bij de uitvoering van oefeningen op dit apparaat zijn drie gewrichten betrokken. Het strekken van de benen gaat gepaard met strekking van heup en knie en plantairflexie in de enkel. De optimale bekrachtigingsrichting voor dit apparaat is loodrecht op de voetenplank. Vanwege de gebogen positie van de onderste extremiteit verloopt de werklijn van deze optimale krachtrichting voor het apparaat ook gunstig voor de gebruiker. De werklijn verloopt tussen de gewrichten door waarbij de momentsarmen van de reaktiekracht ten opzichte van de knie, enkel en heup gunstig zijn (figuur 12a). Vanuit deze analyse van de optredende bewegingen wordt gewoonlijk de conclusie getrokken dat dit apparaat dus kan dienen ter versterking van de gluteii, de quadriceps en de kuitspieren. De zaak ligt echter toch iets complexer. Voor een analyse van de noodzakelijke momenten rond de diverse gewrichten moet niet uitsluitend worden gekeken naar de bewegingsrichting in de gewrichten, maar ook en vooral naar de richting van de uitwendige kracht. In figuur 12a wordt een situatie weergegeven waarin de gebruiker van het apparaat de krachten loodrecht op de voetenplank richt. De werklijn van de reaktiekracht Fr (de kracht die de voetenplank uitoefent op de gebruiker) verloopt hierbij ventraal van de enkel- en heup-as en dorsaal van de knie-as. Voor het handhaven van het evenwicht met deze kracht (het richten van de kracht in de getoonde richting) is een plantairflecterend moment rond de enkel nodig, een strekkend moment rond de knie en een strekkend moment rond de heup. Bij deze krachtrichting zijn de momenten welke nodig zijn voor het richten van de kracht en de momenten welke nodig zijn voor de noodzakelijke bewegingsrichtingen gelijk en in overeenstemming met de gangbare opvatting. Indien echter de krachten op de voetenplank gericht worden zoals in figuur 12b ontstaat een andere situatie. De werklijn van de reaktiekracht verloopt nu ventraal van alle gewrichten. Het richten van de kracht in deze richting vereist net als in situatie a plantairflecterende momenten rond de enkel en extenderende momenten rond de heup maar rond de knie dienen nu buigende momenten te worden geleverd door de musculatuur. Ter controle van deze theoretische voorspelling zijn e.m.g. registraties verricht. Figuur 12 c toont het resultaat van deze metingen onder de twee verschillende condities. De proefpersoon moest tijdens het experiment de legpress bij een licht gebogen positie van de knieen in evenwicht houden met een belasting van 30 kg. Tijdens dit (statische) experiment werden registraties gemaakt van de electrische activiteit van de m. biceps femoris en de m. Quadriceps (vastus medialis). Zonder nadere instructie bleek de proefpersoon de opdracht uit te voeren met activiteit van de vastus medialis. Geheel volgens verwachting wordt daarbij blijkbaar gekozen voor een loodrecht op de voetenplank gerichte afzetkracht. Dit is begrijpelijk aangezien deze richting ook voor de proefpersoon gunstig verdeelde momenten rond met name knie en heup oplevert. Na instructie bleek de proefpersoon echter ook in staat de legpress in evenwicht te houden met behulp van activiteit van de m. biceps femoris. Door de afzetkracht schuin omlaag op de voetenplank te richten ontstaat daarbij een verloop van de werklijn van de kracht ventraal van de knie (analoog aan de situatie van figuur 12b).

11 Figuur 12 a tm c. a. Verloop van de werklijn van Fr achter de knie. b. Verloop van de werklijn van Fr voor de knie. c. E.M.G. afleidingen onder conditie a en b. (gelijkgericht en RMS afgevlakt E.M.G. samplefrequentie 10 Hz.) Wij gaan hierbij bewust uit van statische situaties. Indien tevens de noodzakelijke bewegingsrichtingen in de gewrichten in de analyse zouden worden betrokken, zou blijken dat de knie ondanks de activiteit van de buigende musculatuur toch moet strekken. In eerdere afleveringen van deze rubriek zijn wij, op basis van het voortreffelijke werk van van Ingen Schenau (2), uitgebreid ingegaan op de bijzondere rol van poly-articulaire spieren bij dergelijke conflicten tussen bekrachtiging en beweging. Figuur 13 a en b. Verloop van de werklijn van de duwkracht bij een loodrecht (13a) en niet loodrecht gerichte duwkracht (13b). (verdere verklaring in de tekst)

12 Figuur 13a toont een proefpersoon op een geheel ander fitnessapparaat. Bij deze machine is het de bedoeling met de armen twee hefbomen omlaag te bewegen. Ook hierbij is het weer zo dat de gegenereerde momenten rond de gewrichten bepalen in welke richting de gebruiker zijn krachten richt. Bij een loodrecht op de hefbomen gerichte kracht ( F1 in figuur 13a) verloopt de werklijn ventraal van pols, elleboog en schouder. Op basis van de ongunstige momentsarmen die hierbij ontstaan ten opzichte van de elleboog en de schouder zullen de meeste mensen echter kiezen voor een schuin op de hefbomen gerichte kracht (F2 in figuur 13b). Alhoewel deze kracht minder gunstig op de hefboom gericht is kan de proefpersoon (analoog aan de bekrachtiging van de fiets eerder in dit artikel) op deze wijze zoveel meer kracht genereren, dat de component in de effectieve richting groter is dan bij het direkt loodrecht richten van de kracht. In tegenstelling tot de legpress vallen de voorkeursrichting van de proefpersoon en de optimale bekrachtiging van het toestel in dit geval dus niet samen. Gebruikers van dit soort apparaten zijn echter slim genoeg om daar iets aan te doen. In figuur 14 wordt dit uiteengezet. Stel dat de in figuur 14a getoonde richting van de werklijn a van de kracht optimaal is voor de gebruiker. De optimale krachtrichting voor het apparaat staat eveneens weergegeven (werklijn b loodrecht op de hefboom). Figuur 14 a en b. Compensatie bij het duwen. Door een positieverandering van de arm vallen de optimale bekrachtigingsrichting van het apparaat en de voorkeursrichting van de gebruiker samen. (verdere verklaring in de tekst). Stel tevens dat voor het handhaven van het evenwicht een bepaalde kracht loodrecht op de hefboom noodzakelijk is (weergegeven door de lengte van de vector F1). Aangezien de bekrachtiging van de proefpersoon niet loodrecht gericht is, dient deze groter te zijn dan F1. De door de proefpersoon uitgeoefende kracht F2 dient zodanig te zijn dat deze een component loodrecht op de hefboom oplevert welke gelijk is aan F1. Indien de proefpersoon door middel van rompflexie ervoor zorgt dat zijn voorkeur en die van het apparaat samenvallen (figuur 14b) kan hij volstaan met het genereren van een kracht op de hefboom welke gelijk is aan F1 en dus geringer is dan in situatie a aangezien nu de gehele kracht effectief gericht is. Op vergelijkbare wijze kan een zodanige situatie worden gerealiseerd dat de oefening niet met strekkers maar met buigers van de elleboog wordt uitgevoerd. In figuur 15 worden de twee uitgangshoudingen van de proefpersoon getoond. In figuur 15a is er sprake van een uitvoering van de oefening zonder rompflexie, terwijl in figuur 15b de proefpersoon zodanig ver naar voren buigt dat de reaktiekracht achter de elleboog langs kan worden gericht. Figuur 15c toont de e.m.g. afleidingen welke bij het steeds wisselen van deze twee uitgangshoudingen gemaakt zijn. Duidelijk herkenbaar is de activiteit van de triceps onder omstandigheid a en de inschakeling van de biceps in situatie b.

13 Figuur 15 a tm c. a. Verloop van Fr ten opzichte van schouder en elleboog bij een loodrechte bekrachtiging van het apparaat. b. Verloop van Fr ten opzichte van schouder en elleboog na een zodanige rompflexie dat de werklijn van Fr dorsaal van de elleboog passeert. c. E.M.G.afleidingen onder conditie a en b. (Gelijkgericht en RMS afgevlakt E.M.G. samplefrequentie 10 Hz.) Discussie Uit bovenstaande analyses blijkt dat het trainen van proefpersonen op fitnessapparaten een nauwkeurige analyse van de heersende omstandigheden vraagt. Met name in situaties van uitval of gedeeltelijk verlies van spierkracht zou op basis van de prestaties op een fitnessapaaraat ten onrechte de indruk kunnen ontstaan dat er verbetering is opgetreden. In het bovenstaande artikel werden voorbeelden gegeven van het uitvoeren van oefeningen op de legpres zonder activiteit van de kniestrekkers en strekkingsoefeningen van de armen zonder inschakeling van de triceps. Deze twee voorbeelden illustreren slechts een algemeen principe dat geldt voor alle zogenaamde geleide bewegingen. De bekrachtigingsrichting en de bewegingsrichting hoeven niet samen te vallen. Dit geeft de gebruiker van de apparaten een zekere vrijheid in de uitvoeringswijze waarbij voor een eventueel onvermogen gemakkelijk gekompenseerd kan worden. Op basis van dergelijke inzichten en een individueel onderzoek van de patiënt kunnen kompensaties worden begrepen of uitvoeringen van oefeningen worden gezocht welke passen bij de aangetroffen problematiek. Indien fysiofitness-therapeuten zich willen onderschei-

14 den van de gemiddelde sportschoolhouder liggen er op dit terrein legio mogelijkheden die, naar onze vaste overtuiging, nog onvoldoende herkend worden. Een andere praktische toepassing van het voorafgaande is te vinden in het ontwerp-proces van apparaten en machines die door menselijke kracht bediend moeten worden. In situaties waarbij deze apparaten bediend moeten worden, is het vaak van belang dat de bewegingen langdurig worden volgehouden. Naast zaken als de maximale zuurstofopname, het maximale hartminuutvolume en andere parameters welke men vanuit de inspanningsfysiologie pleegt te meten, dienen bewegingsanalyses zoals hiervoor beschreven ook uitgevoerd te worden om bepaalde taken optimaal uit te voeren. Een praktische moeilijkheid is het grote aantal mogelijke bewegingen dat men in werksituaties tegenkomt. Echter, een analyse van een ARBO-dienst of ergonoom voor werksituaties waarin lichamelijke arbeid geleverd moet worden, kan niet compleet zijn zonder een diepgaand inzicht in de relatie tussen beweging, gewrichtsstanden, maximaal haalbare gewrichtsstanden, te leveren krachten, hun richting en een poging tot optimale integratie hiervan. Voor wat betreft de maximaal haalbare gewrichtsstanden is het soms belangrijk dat apparaten instelbaar zijn. Niet iedereen is even lang, sterk of lenig, zodat een apparaat dat voor de ene persoon uitstekend te bedienen is, tot problemen leidt bij iemand anders. Instelbaarheid van het te bedienen apparaat en voorlichting hierover aan de gebruiker is dan van het grootste belang. Een ander belang-rijk punt kan zijn dat de gebruiker van het apparaat door een fysiotherapeut getest wordt of hij/zij voldoende lenigheid bezit om het apparaat überhaupt te kunnen bedienen, zonder verhoogde kans op blessures of overmatige vermoeidheid. LITERATUUR 1. Ingen Schenau G.J. van Een biomechanische analyse van het fietsen Geneeskunde en sport. 2. Ingen Schenau G.J. van On the action of bi-articular muscles, a review Netherlands Journal of Zoology 40 (3): 52