Afgelopen zomer promoveerde bewegingswetenschapper Bas van Hooren aan de Universiteit van Maastricht. Hij onderzocht verschillende methoden om hardloopblessures te voorkomen en hardloopprestaties te verbeteren, waaronder het gebruik van slimme zooltjes.
Wie ben je?
'Mijn naam is Bas Van Hooren. Ik ben bewegingswetenschapper, topsporter (hardloper) en heb een achtergrond in fysieke training.'
Hoe is je promotie tot stand gekomen?
'Mijn promotieonderzoek is ontstaan vanuit mijn interesse in de optimalisatie van sportprestatie en blessurepreventie. Na mijn master in Bewegingswetenschappen aan de Universiteit van Maastricht kreeg ik een subsidie om verder onderzoek te doen naar hamstringblessures. In die tijd heb ik samen met mijn begeleiders (Kenneth Meijer en Guy Plasqui) een subsidie binnengehaald om onderzoek te doen naar hardloopblessures met draagbare technologie. Mijn promotieonderzoek is uiteindelijk een combinatie geworden van beide topics.'
Lees het proefschrift van Bas van Hooren
Waar werk je?
'Ik werk momenteel als postdoctorale onderzoeker aan de Universiteit van Maastricht, binnen de afdeling Bewegingswetenschappen. Hier combineer ik mijn passie voor sport en bewegen met wetenschappelijk onderzoek. Daarnaast ben ik werkzaam voor Topsport Topics van het Kenniscentrum Sport en Bewegen. Hier geef ik wetenschappelijk onderbouwde antwoorden op vragen vanuit de (top)sportpraktijk. Tot slot geef ik als freelancer geregeld nascholingscursussen in heel Europa.'
Kun je wat vertellen over je team?
'Mijn promotoren waren hoogleraar Kenneth Meijer en universitair hoofddocent Guy Plasqui. Zij hebben respectievelijk expertise in de biomechanica en energetica, twee topics die ik gecombineerd heb in mijn onderzoeken. Daarnaast werkte ik samen met diverse collega-onderzoekers en bedrijven.'
Bas van Hooren tijdens zijn promotie.
Wat heb je onderzocht?
'Mijn thesis, getiteld ‘Running injury prevention and performance enhancement: From the lab to the field,’ richtte zich op het onderzoeken van verschillende benaderingen om a) (hardloop)blessures bij zowel lopen op hoge snelheid/sprinten als lage snelheid te voorkomen en b) de hardloopprestaties te verbeteren.
Het eerste deel van deze dissertatie onderzocht spiergedrag, krachten en activatie tijdens hamstringkrachtoefeningen (figuur 1). In hoofdstuk 3 onderzocht ik bijvoorbeeld de spierkrachten, activatie en vezellengteveranderingen van de hamstrings tijdens drie populaire hamstringoefeningen. Het toonde aan dat de Nordic hamstring curl over het algemeen de hoogste piekspierkrachten op de hamstrings veroorzaakte en resulteerde in meer vezelverlenging vergeleken met de deadlift en Roman chair hold. De Nordic hamstring curl is daarmee mogelijk het meest effectief om de hamstring spiervezellengte te vergroten. Hoofdstuk 4 onderzocht of personen met een eerdere hamstringblessure een verminderde spieractivatie (inhibitie) vertonen tijdens een isometrische positiecontrole-oefening zoals de single-leg Roman chair hold. Uit dit onderzoek bleek dat de semitendinosus bij voorkeur werd geactiveerd tijdens de eenbenige Roman Chair hold in zowel het niet-geblesseerde been als het geblesseerde been, maar de omvang van de voorkeursactivering was kleiner (ongeveer tien procent) dan eerder waargenomen tijdens excentrische oefeningen (zo’n zeventien tot dertig procent). Verder werd de lange kop van de biceps femoris in het eerder geblesseerde been minder geactiveerd in vergelijking met de lange kop van de biceps femoris in het niet-geblesseerde been, ondanks dat er geen verschil in spier dwarsdoorsnede was.
Figuur 1. Onderzoek naar de krachten, activatie en spiervezellengte veranderingen van drie populaire hamstringoefeningen.
Deel twee van mijn proefschrift kwantificeerde looptechniek en weefselbelasting binnen en buiten een laboratoriumomgeving, en onderzocht de associatie tussen looptechniek en looprendement. Hoofdstuk 5 presenteerde een systematische review over de biomechanica van loopband- versus buiten hardlopen zoals onderzocht in cross-overstudies. De belangrijkste bevinding was dat lopen op een loopband biomechanisch gezien (zeer) goed overeenkomt met buiten lopen, mits er voldoende gewenning wordt gegeven, en de oppervlaktestijfheid van de loopband vergelijkbaar is met die van het buitenoppervlak. Hoofdstuk 6 onderzocht de piekbelasting en impuls per stap, en de cumulatieve impuls en gewogen impuls op drie veelvoorkomende blessurelocaties (het patellofemorale gewricht, de tibia en de achillespees) bij hardlopen op verschillende snelheden, oppervlaktehellingen en pasfrequenties. Dit onderzoek bekeek ook hoe cumulatieve schade in de verschillende weefsels onderling veranderde in deze condities. Hoofdstuk 7 onderzocht de nauwkeurigheid van op maat getrainde (DeepLabCut) en bestaande (OpenPose) computervisietechnieken die maar één camera nodig hebben, zoals bij een praktijk van een sportarts of fysiotherapeut, voor het kwantificeren van sagittale heup-, knie- en enkelkinematica tijdens het hardlopen op 6 min/km en 5 min/km in vergelijking met de gouden standaard bewegingsanalyse waarbij markers worden gebruikt. In hoofdstuk 8 en 9 onderzocht ik de relatie tussen looptechniek en de energiekosten van hardlopen. De resultaten hiervan zal ik echter niet bespreken om deze samenvatting kort te houden.
Deel drie ontwikkelde methoden om hardloopbiomechanica buiten het lab (’in het veld’) te kwantificeren en te wijzigen. Hoofdstuk 10 evalueerde hiertoe de nauwkeurigheid van commercieel verkrijgbare draadloze geïnstrumenteerde inlegzolen (ARION) voor het meten van spatiotemporale parameters tijdens vlak hardlopen op verschillende snelheden (6 min/km – 3.3 min/km), tijdens hellingen (3° en 6° omhoog/omlaag), en verschillende pasfrequenties. Na het aantonen van de nauwkeurigheid van deze zooltjes heb ik deze gebruikt in een gerandomiseerd gecontroleerd onderzoek bij 220 recreatieve hardlopers om te bekijken of real-time feedback op spatiotemporale parameters en relatieve snelheid a) hardloopblessures kan verminderen en b) de hardloopprestaties kan verbeteren in vergelijking met geen real-time feedback. De belangrijkste bevinding in dit hoofdstuk was dat de zooltjes effectief waren in het verminderen van de frequentie en ernst van blessures bij recreatieve hardlopers. Feedback had echter geen invloed op hardloopprestaties en motivatie om te lopen. Tot slot heb ik in hoofdstuk 13 de zooltjes gecombineerd met spierskeletmodellen en machine learning om de mechanische belasting op veelvoorkomende blessureplekken te kwantificeren (figuur 2).'
Figuur 2. Bepaling van de mechanische belasting op veelvoorkomende blessureplekken door middel van een combinatie van draagbare zooltjes, spierskeletmodellen en machine learning.
Kun je iets vertellen over het ontwerp van je kaft?
'De kaft van mijn thesis symboliseert de overgang van labmetingen (links) naar veldmetingen (rechts) tijdens het hardlopen. De zooltjes die gebruikt zijn in een groot aantal onderzoeken zijn te zien, net als de echografie, ademgasanalyse en 3D-bewegingsanalyse die we hebben gebruikt in de labonderzoeken.'
De cover van het proefschrift.
Wat zijn je belangrijkste bevindingen?
Samenvattend heeft het werk in deze dissertatie:
- bijgedragen aan een beter begrip van de effecten die geselecteerde krachttrainingsoefeningen en hardlopen onder specifieke omstandigheden hebben op acute musculoskeletale belasting, die relevant kan zijn voor blessurepreventie en prestatieverbetering.
- de nauwkeurigheid gekwantificeerd van verschillende op laboratorium gebaseerde methoden voor het niet-invasief bepalen van bewegingsbiomechanica, en aanbevelingen gegeven voor het gebruik van deze methodes.
- de bijdrage van hardlooptechniek aan hardloopeconomie onderzocht en implicaties gegeven voor praktijkmensen en onderzoekers.
- geprobeerd laboratoriummethoden voor biomechanische hardloopanalyse zoals 3D-bewegingsanalyse en schatting van weefselbelasting middels spierskeletmodellen naar het veld te brengen.
- de effectiviteit van draagbare apparaten onderzocht in het voorkomen van hardloopblessures.
Kun je 3 tips geven voor de klinische praktijk naar aanleiding van jouw onderzoeken?
- Iedere krachtoefening geeft een net wat andere belasting op de spieren en heeft daarmee ook andere trainingseffecten. Stem trainingsschema's daarom af op de individuele behoeften van de atleet, rekening houdend met hun specifieke fysieke toestand (bijv. blessure, welke spier is geblesseerd, etc.).
- Looptechniek is een belangrijke component van loopeconomie. De loopprestatie kan mogelijk verbeterd worden door loopanalyse specifieke componenten te optimaliseren zoals verticale verplaatsing of pasfrequentie
- Kwantificeer de mechanische belasting en gebruik dit om blessures te voorkomen of om de revalidatie te optimaliseren. De ontwikkelde methodes kunnen gebruikt worden om de mechanische belasting op veelvoorkomende blessureplekken te identificeren. Deze informatie kan vervolgens gebruikt worden om blessures te voorkomen en om een revalidatieprogramma op de juiste manier in te zetten.
Wat zijn 3 uitdagingen die verder onderzocht moeten worden?
- Nog nauwkeurigere bepaling belasting. Hoewel we de belasting redelijk in kaart kunnen brengen met de ontwikkelde methodes, zijn verdere verbeteringen nodig om de nauwkeurigheid te verhogen.
- Langetermijn effecten verandering looptechniek op energiekosten. Er is weinig onderzoek naar de lange termijn effecten waarbij de looptechniek wordt veranderd, met als doel het verbeteren van de energiekosten.
- Individuele variabiliteit in belastbaarheid. Hoewel we met de ontwikkelde methodes een redelijk beeld kunnen krijgen van de belasting, is meer onderzoek nodig naar de belastbaarheid van iedere sporter.
Bas van Hooren wint de 10km van Maastrichts Mooiste in 29:39.
Referenties
1. Van Hooren, B.; Fuller, J.; Miller, J.; Buckley, J.; Sewell, K.; Rao, G.; Barton, C.; Bishop, C. & Willy, R. (2019). Is treadmill running biomechanically comparable to overground running? A systematic review with meta-analysis of crossover studies. Sports Medicine, 50(4), 785-813.
2. Van Hooren, B.; Teratsias, P.; Hodson-Tole, E. (2020). Ultrasound imaging to assess skeletal muscle architecture during movements: A systematic review of methods, reliability and challenges. J Appl Physiol, 128(4), 978-999.
3. Van Hooren, B.; Van Rossom, S.; VanWanseele, B.; Teratsias, P.; Willems, P.; Meijer, K.; Drost, M. (2022). Muscle forces and fascicle behavior during three popular hamstring exercises. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 32, (6), 997-1012.
4. Van Hooren, B.; Pecasse, N.; Meijer, K.; Essers, H. (2023). The accuracy of markerless motion capture combined with computer vision techniques for measuring running kinematics. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 33, (6), 966-78.
5. Van Hooren, B.; Lepers, R. (2023). Case Studies in Physiology: Why is the new 70-year-old marathon record holder 4s faster than his predecessor? A physiological comparison. Frontiers in Physiology, 14, 1122315.
6. Van Hooren, B.; Plasqui, G.; Willems, P.; Meijer, K. (2023). The accuracy of commercially available instrumented insoles (ARION) for measuring spatiotemporal running metrics. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 33, (9), 1703-15.
7. Van Hooren, B.;, Vicente-Mampel, J.; Piqueras-Sanchiz, F.; Baraja L.; Bautista, I. K. (2023). Hamstring muscle activation in the single-leg roman chair: Impact of prior injury. Exercise, Sport, and Movement. 1(4), 1-8.
8. Van Hooren, B.; Willems, P.; Plasqui, G.; Meijer, K. (2024). Changes in running economy and running technique following 6 months of running with and without wearable-based real-time feedback. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 34(1), e14565
9. Van Hooren, B.; van Rengs, L.; Meijer, K. (2024). Per-step, and cumulative internal loading at common running injury locations: The effect of speed, gradient and step frequency. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 34(2), e14570
10. Van Hooren, B.; Plasqui, G.; Meijer, K. (2024). The Effect of Wearable-Based Real-Time Feedback on Running Injuries and Running Performance: A Randomized Controlled Trial. American Journal of Sports Medicine.52(3), 750-765
11. Van Hooren, B.; Jukic, I.; Cox, M.; Frenken, K.; Bautista, I.; Moore, I. (2024). The association between running biomechanics and running economy: A systematic review. Sports Medicine. Accepted
12. Van Hooren, B.; Lennartz, R.; Cox, M.; Hoitz, F.; Plasqui, G.; Meijer, K. (2024). Differences in running technique between runners with better and poorer running economy and lower and higher milage: An artificial neural network approach. Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sport and Exercise. 34(4).
13. Van Hooren, B.; van Rengs, L.; Meijer, K. (2024). Predicting musculoskeletal loading at common running injury locations using machine learning and instrumented insoles. Medicine and Science in Sports and Exercise. Accepted.
Lees het proefschrift van Bas van Hooren