En sammenligning af fysiologiske og biomekaniske responser ... · En sammenligning af fysiologiske og biomekaniske responser ved roning på Concept II med og uden Concept II slide

En sammenligning af fysiologiske og biomekaniske responser ved roning på Concept II med og uden

Concept II slide

A comparison of physiological and biomechanical responses to rowing on Concept II with and without Concept II slide

Speciale på kandidatuddannelsen i Idræt og Sundhed af Martin Hejgaard Sørensen

Institut for Idræt og Biomekanik Juli 2001 Syddansk universitet, Odense Universitet

Vejledere: Gisela Sjøgaard & Kurt Jensen

Indholdsfortegnelse

2

Indholdsfortegnelse

Forord ............................................................................................................................................. 4

Ordliste ........................................................................................................................................... 5

Abstract .......................................................................................................................................... 6

1.0 Indledning ................................................................................................................................ 8

1.1 Formål ................................................................................................................................... 9 2.0 Baggrund og teori .................................................................................................................. 10

2.1 Fysiologi .............................................................................................................................. 10 2.2 Ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere ................................................................ 12 2.3 Biomekanisk modellering ................................................................................................... 13

3.0 Metode og materiale .............................................................................................................. 16

3.1 Forsøgspersoner .................................................................................................................. 16 3.1.1 Allokering af forsøgspersoner ...................................................................................... 17

3.2 Testprotokoller .................................................................................................................... 18 3.2.1 Overordnet forsøgsprotokol ......................................................................................... 18

3.2.2 Forsøgskørsel ............................................................................................................... 19

3.3 Forsøgsopstilling ................................................................................................................. 20 3.3.1 Ro-ergometer ................................................................................................................ 21

3.3.2 Slide .............................................................................................................................. 22

3.3.3 Flyhjul .......................................................................................................................... 23

3.3.4 Display ......................................................................................................................... 24

3.3.5 Elastik ........................................................................................................................... 25

3.4 Fysiologi .............................................................................................................................. 26 3.4.1 Fysiologisk testprotokol ............................................................................................... 26

3.4.2 Kalibrering og beskrivelse af iltoptagelsesudstyr ........................................................ 27

3.4.3 Fysiologiske beregninger ............................................................................................. 27

3.4.4 Pulsmålinger ................................................................................................................. 29

3.4.5 Laktat ............................................................................................................................ 29

3.4.6 Vægt og højdemåler ..................................................................................................... 30

3.5 Ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere ................................................................ 31 3.5.1 Testprotokol for ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere ............................... 31

3.5.2 Kalibrering og beskrivelse af kraftmåler ...................................................................... 31

3.5.3 Kalibrering og beskrivelse af distancemåleren ............................................................ 32

3.5.4 Effekt og frekvens ....................................................................................................... 33

3.6 Biomekanisk modellering ................................................................................................... 34 3.6.1 Kalibrering og beskrivelse af video til biomekanisk modellering ............................... 34

3.6.2 Biomekanisk model ...................................................................................................... 35

3.6.3 Beregning af energi for bevægelse af ro-ergometer på slidesystemet ......................... 36

Indholdsfortegnelse

3

3.6.4 Beregningen af det indre arbejde ................................................................................. 36

3.6.5 Beregning af energiomsætning for det samlede indre og ydre arbejde ........................ 38

3.7 Statistik ................................................................................................................................ 42 4.0 Resultater ............................................................................................................................... 43

4.1 Fysiologi .............................................................................................................................. 43 4.2 Ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere ................................................................ 47

4.2.1 Ydre arbejde ................................................................................................................. 47

4.2.2 Effekt fra kraftmåleren ................................................................................................. 47

4.2.3 Ro-ergometer-elastik og ydre arbejde .......................................................................... 48

4.2.4 Nyttevirkning ............................................................................................................... 49

4.2.5 Tagdistancen................................................................................................................. 50

4.2.6 Kraft og frekvens .......................................................................................................... 50

4.2.7 Tid tag / recovery og tid til maks. kraft ........................................................................ 52

4.3 Biomekanisk modellering ................................................................................................... 55 4.3.1 Forflyttelse af ergometer ............................................................................................. 55

4.3.2 Indre arbejde ................................................................................................................. 56

4.3.3 Estimering af iltoptagelse ............................................................................................. 58

5.0 Diskussion .............................................................................................................................. 60

5.1 Fysiologi .............................................................................................................................. 60 5.2 Ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere ................................................................ 61

5.2.1 Displayudlæsning, ydre arbejde og nyttevirkning........................................................ 62

5.2.2 Elastik, tagdistance og kraft ......................................................................................... 62

5.2.3 Frekvens, tid tag / recovery og tid til maks. kraft ........................................................ 63

5.3 Biomekanisk modellering ................................................................................................... 64 5.3.1 Indre arbejde ................................................................................................................. 65

5.3.2 Estimering af iltoptagelse ............................................................................................. 65

5.4 Sammenfatning .................................................................................................................... 66 6.0 Konklusion ............................................................................................................................. 67

6.1 Perspektivering .................................................................................................................... 68 7.0 Referenceliste ......................................................................................................................... 69

8.0 Bilag ........................................................................................................................................ 73

Forord

4

Forord

Denne specialeafhandling afslutter mit studium i idræt, som senere fører frem til min uddannelse

som Cand. Scient. Processen i dette speciale har været særdeles interessant og lærerig, specielt

indsigten i praktisk forskning og metode har været lærerig og udbyttegivende.

Processen med at afslutte mit studie i Idræt i Odense med en bachelorgrad fra Århus har været

problemfri og en god oplevelse, grundet stor professionalisme fra Institut for Idræt i Odense.

I forbindelse med specialets tilblivelse vil jeg takke mine vejleder Gisela Sjøgaard og Kurt

Jensen, som har været til stor hjælp og udvist overblik under de mange faser.

Jeg vil desuden takke Lars Vincent for stor teknisk support, Jørgen Reuter for tekniske

konstruktioner og Stefan Hansen for bistand under de praktiske afviklinger af forsøg.

Martin Hejgaard Sørensen

________________________________ Holmstruphøjvej 46 8210 Århus V.

tlf.: 86248160 E-mail: [email protected]

Ordliste

5

Ordliste Term Forklaring/definition (enhed)

BPM Slag pr. minut. (beats per minute)

E Energi (J)

FF-Ro-ergometer Forflyttelsesenergi for ro-ergometer

Flyhjul Bremsemekanisme på ro-ergometer, som skabes ved

luftmodstand

G Tyngdekraften (m * s-2)

H Højden (m)

Hz Hertz (svingninger eller målinger/sampling pr. sekund)

I Rotationsinerti (m * r2) (r=gyrationsradius)

M Massen (kg)

N Newton (kg * m * s-2)

Pixel Mindste enhed i billedopløsningen

Recovery Den del af rotaget, hvor tilbageførslen af åren foregår

s Sekunder

Slide (ms) System, som ro-ergometret står på for at give en mere

naturlig robevægelse

t Tiden (s)

Taget Den del af robevægelsen, hvor der skabes fremdrift

Tot Total

Totaltaget Taget + Recovery

Uden slide (us) Roning på ro-ergometer uden slide

V Hastighed (m * s-1)

θ Vinkel (radianer)

ω Vinkelhastighed (θ * s-1)

Résumé

6

Abstract

A new slide system has been developed for the widely used Concept II rowing ergometer. The

producer claims that this new slide system will make rowing more like rowing on the water. In

the future, this slide system will properly be used for testing, training and competitions in

ergometer rowing.

The hypothesise is that when rowing on the ergometer with the slide system, the energy turnover

and thereby the oxygen uptake will be less. The moving pattern will be different and the internal

work will be less. This is assumed to be caused by the work performed in the recover phase

which is lower with the slide system.

The purpose of this study was to compare the Concept II rowing ergometer with and without the

slide system in a physiological, mechanical and kinematic way. Six male rowers all lightweight

categorized and with national or international experience in rowing and ergometer rowing

volunteered for this study. Their average (±sd) physical characteristics: age 24±4 years, height

183±2 cm, and body mass 78±2 kg.

On the same day, the rowers completed the following rowing test, in random order, on the

Concept II rowing ergometer with and without the slide system: Three sub maximal loads each

lasting 6 minutes, and one all out test lasting 6 minutes. The following parameters were tested:

1) Physiological parameters: Oxygen uptake (direct measurement), breathing frequency, heart

rate, blood lactate and lung ventilation.

2) Biomechanical parameters: Force on the grip (strain gauge) and the length of the stroke

(special designed potentiometer).

3) Body Kinematics: 50 Hz Video recording to estimate the internal work of 12 markers on

joints forming an 2d 13 segment link model.

The physiological test showed no difference with or without the slide. The efficiency was

calculated to be 20 % of the power shown on the ergometer display. If the power was calculated

from the force transducer the efficiency was higher (2 % p<0,05) than from the power shown on

the display.

The frequency was 11 % higher with slide than without slide p<0,05. The duration of the strokes

and the duration of recovery 3 % and 13 % longer, respectively, without slide than with slide

p<0,05.

The length of the strokes was 2 % longer without slide than with slide p<0,05. The max. force of

the strokes was 7 % higher without slide than with slide p<0,05. The time to peak force was

1 % - 7 % longer without slide than with slide p<0,05.

Résumé

7

The internal work with slide was 6 % - 16 % higher than without slide. There was a difference

between the three methods (Winter, Widrick and Willems) of internal work calculations p<0,05.

There was an increase of internal work of 24 % between the three sub. maximal loads. The

external work performed by the body was 1 % - 3 % higher with the slide than without the slide

p<0,05. All three biomechanical methods for estimation of the oxygen uptake gave an over-

estimate. This is properly caused by the low efficiency used in the methods of oxygen

calculation (an overview of the results is given in table 1).

Based on the above results I conclude that:

There is no difference in the physiological responses to rowing with or without a slide

when comparing data from the display.

There is a difference in the efficiency when calculating the power from the force

transducer.

A great difference in the mechanical rowing pattern with and without slide was

demonstrated.

There is a difference in the internal and external work with or without slide. The

efficiency in rowing with a slide is probably higher. The methods for estimation of the

internal work require further investigations.

With Slide Without Slide Breathing Frequents Higher* (8%) Frequents (stroke per minute) Faster (11 %) Stroke Length Higher (2 %) Max. force in stroke Higher (7%) Time to peak force Faster (1-7 %) Duration of stroke Higher** (3 %) Duration of recovery Higher (13 %) Internal Work Higher*** (6-16 %) Power calculated from force transducer Higher (1-3 %) Oxygen consumption No difference

No difference No difference No difference No difference (20 %) No difference (22 %)

Heart rate Blood Lactate Lung Ventilation Efficiency (power from display) Efficiency (power from force transducer) Table 1 A overview of measurements where there was found a difference and now difference between experiment performed with and without slide p<0,05 n=18. * Only higher on sub maximal test 1 and 2. ** Only higher on sub maximal test 1. *** Only with the Winter and Willems models.

Indledning

8

1.0 Indledning

De fysiologiske og biomekaniske aspekter af roning er beskrevet ved at foretage forsøg ved

roning på vand. Den tidlige forskning inde for de fysiologiske parametre bestemmer iltoptagelse,

puls, laktat og ventilation, som ligger til grund for de metoder, der anvendes i dag (Di Prampero,

1971). De biomekaniske parametre, hvor specielt det ydre arbejde og hermed: Effekten,

frekvensen og tagdistancen er målt med metoder, som ligger til grund for den forskning, der

foretages i dag (Celentano, 1974). For at gøre forskning og træning mulig væk fra vandet, er der

udviklet ergometre, der efterligner roning. Det er vist, at ro-ergometre efterligner roning på vand

så tilfredsstillende, at ro-ergometret er et udbredt værktøj blandt trænere og fysiologiske

testpersoner (Kramer, 1994).

Udviklingen af det perfekte ro-ergometer går således imod at skabe det bevægelsesmønster og

den belastningsgrad, som foregår i båden på vandet. Tidligere forskning har simulerede roning

ved at placere roeren på land og lade åren ro i et bassin med vand. Udviklingen af ro-ergometre,

som man kender fra cykling, hvor et svinghjul bliver bremset af friktionsbælte, er blevet udviklet

(Hahn, 1988). Problemet med ro-ergometre er at skabe den eksakte modstand og det korrekte

bevægelsesmønster, som foregår i båden på vandet.

Et af de ergometre, der er mest almindeligt udbredt i dag, er Concept II ro-ergometret, som er et

luft bremset ro-ergometer. Dette bliver brugt til træning af roere og motionstræning i mange

motionscentre. Desuden bliver Concept II ro-ergometret anvendt ved testning af roere, samt

konkurrencer i ergometerroning.

For at gøre Concept II ergometerets bevægelsesrytme og belastningsgrad mere naturtro, er der

udviklet et stel (Concept II-slide), som antager at give en mere naturlig rorytme. Dette nye

Concept II-slide vil sandsynligvis i fremtiden blive anvendt til træning, testning og evt.

konkurrencer. Alle Concept II ergometre kan således monteres på det nye Concept II-slide, og

ifølge producenten få forbedret ligheden med roning på vand.

I forbindelse med implementeringen af en sådan ændring er det interessant at få beskrevet

eventuelle fysiologiske og biomekaniske forskelle under anvendelsen af Concept II med og uden

slidesystemet.

Under taget i normal roning bliver der skabt en fremdrift i båden. Slidesystemet medfører en

naturlig acceleration af kroppen og hermed af sædet tilbage i båden (modsat bådens retning)

under recoveryfasen (Secher, 1993). Under normal (Concept II) ergometerroning skal denne

Indledning

9

tilbagerettede bevægelse skabes af et benarbejde. En mekanisk og elastisk skinneanordning

(slide stellet) giver roeren denne fremdrift og hermed en mere naturlig bevægelse (Rekers, 1993).

Hypotesen er, at energiforbruget og herved iltoptagelse under roning med slide vil være lavere

ved samme ydre belastning. Dette formodes, idet der under robevægelsen med slide foregår en

mindre forflyttelse af kroppens tyngdepunkt. Denne forflytning er erstattet af forflytningen af ro-

ergometret (dette vejer kun ca. 20 kg) (Rekers, 1993). Dette vil medføre, at nyttevirkningen

under roning med slide vil være højere.

De mekaniske observationer af det ydre arbejde (hastighed, frekvens, tagdistancen) vil være

højere med slide grundet i, at bevægelsen af slidesystemet letter taget i robevægelsen og gør

bevægelsen mere naturlig.

1.1 Formål

Jeg ønsker at sammenligne Concept II ro-ergometret med og uden slide. Dette ønsker jeg at gøre

ved at teste et antal forsøgspersoner med og uden slide, hvorved følgende delformål opnås:

Jeg vil sammenligne den fysiologiske respons ved tre submaksimale belastninger således,

at iltoptagelse, puls, ventilation, åndedrætsfrekvens og laktat bestemmes med og uden

slide. Herved kan en nyttevirkningen ved de to situationer bestemmes.

Jeg vil sammenligne mekaniske forskelle i det ydre arbejde under robevægelsen ved de

tre submaksimale belastninger således, at kraften, frekvensen, tid for taget og recovery og

tagdistancen kan bestemmes med og uden slide.

Jeg vil bestemme det indre arbejde med og uden slide. Det indre arbejde vil blive bestemt

ud fra tre biomekaniske modeller, for at analysere om de kan forklare eventuelle forskelle

i nyttevirkning.

Baggrund og teori

10

2.0 Baggrund og teori

Følgende afsnit beskriver de teoretiske forhold som vedrører specialet, disse vil blive opdelt i tre

dele, som henholdsvis beskriver fysiologi, ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere og

biomekanisk modellering (indre arbejde). De biomekaniske modelleringsafsnit indeholder

bestemmelse af indre arbejde og estimering af iltoptagelse ud fra kinematikdata. Der vil primært

blive anvendt kilder, som benytter ergometerroning, men visse dele inden for det fysiologiske

område vil inddrage roning på vand. Her vil dog blive anvist, hvis kilden kommer fra roning på

vand. Afsnittet omhandlende ydre arbejde og mekanik vil beskrive den mekaniske forskning, der

er foretaget i relation til specialet, her har jeg dog kun kunnet fremskaffet materiale, der tester

enten maks. (2000-2500 m) forsøg eller få enkelttag.

Kinematisk analyse af robevægelsen kan foretages ud fra videoanalyse af bevægelsen, denne kan

benyttes til analyse af bevægelsesmønsteret og energiestimat for det indre arbejde. Denne opgave

benytter kun de kinematiske data til at foretage den sidste energiestimering, hvorefter kun teorien

for dette berøres. Det skal dog nævnes, at bevægelsesanalysen er vigtig i forhold til optimering af

robevægelse, skadesforebyggelse og i sidste ende sammenligning af ergometerets validitet i

forhold til roning på vand (Shephard, 1998 Rekers, 1993 Torres-Moreno, 2000). Den

biomekaniske modellering til estimering af det indre arbejde, vil primært anvende teori fra

forsøg med gang, skiløb, og cykling. Dette er grundet i, at jeg kun har fundet én artikler, der

giver modeller inden for roning.

2.1 Fysiologi

Ergometerroning belaster kroppen fysiologisk anderledes end løbe- og cykelergometer-typer,

idet roergometret, udover de store muskelgrupper i benene, også belaster små muskelgrupper i

arme samt ryg og mave (Rodriguez, 1987). Ergometer-roning adskiller sig desuden ved, at

belastningen af ekstremiteterne foregår synkront. Dette medfører fysiologisk, at der kan måles en

højere puls ved et givent submaksimalt relativt iltoptagelse sammenlignet med arbejde på løbe

og cykelergometre (Secher, 1983). Dette er grundet i brugen af små muskelgrupper.

Iltoptagelsesniveauet ligger omkring 6 l O2 *min–1 (kondital omkring VO2 65 ml * kg–1*min–

1) for eliteroere, hvilket placerer dem en del under eliteløbere og skiløbere (80 og 85 VO2 ml *

kg–1*min–1), som også anvender ben- og armarbejde (denne forskel gør sig også gælden ved at

Baggrund og teori

11

opløfte i 2/3 potens) (Secher, 1983, Robergs, 1987, Åstrand,1986, Målt både under ro-ergometer

forsøg og roning på vand).

Den maksimale iltoptagelsen er målt ved sammenligning af Gjessing og Rowperfect ro-

ergometre, hvor der ikke blev registreret nogen forskel mellem de to ergometertyper. Ved

førnævnte maks. forsøg, hvor forsøgspersonerne er grupperet, som i dette speciale, blev den

maksimale iltoptagelse målt til ca. 5,6 l * min–1 (Mahony, 1999).

Nyttevirkningen under ergometerroning er fundet til at ligge mellem 16 % og 24 %, hvor øvede

roere kan ligge 10 % højere end uøvede (Hagerman, 1984). En af grundene til denne lave

(sammenlignet apparent nyttevirkning med løb) nyttevirkning, skal findes i, at et stort

energiforbrug bruges til indre arbejde under robevægelsen (iltoptagelsesniveau på mellem 1 og

2,7 l *min–1 ved roning på ergometer uden belastning, ved forskellige frekvenser) (Secher,

1993).

Ventilationen er målt under maks. forsøg på to ro-ergometertyper, Gjessing og Rowperfect, hvor

der blev bestemt forskelle mellem de to typer, men ikke mellem Rowperfect med og uden

slidesystem. Ventilation blev målt til ca. 163 l * min-1 (Mahony, 1999).

Åndedrætsfrekvensen under maks. roforsøg (på vand) er fundet til ca. 60 vejrtrækning * min-1

(Hagerman, 1994). Der er en tendens til at roere benytter en systematisk åndedrætsfrekvens, der

hænger sammen med tag frekvensen. Denne sammenhæng er målt, til mindst to vejrtrækninger

per total tag (Hagerman, 1984).

Tidligere fysiologiske forsøg, hvor sammenligning af slidesystem kontra uden slide på ro-

ergometer, er foretaget på Rowperfect ro-ergometer, hvor der ingen fysiologisk (iltoptagelse,

laktat, puls, ventilation) forskel blev fundet (Mahony, 1999). Sammenligning af forskellige ro-

ergometre (Concept II mod Gjessing, Rowperfect mod Gjessing) kan give forskellige

fysiologiske responser (højere arbejdsbelastning ved samme laktat niveau på Rowperfect end

Gjessing ro-ergometer) (Mahony,1999). Ingen fysiologiske forskelle mellem Gjessing og

Concept II, men højere power fra displayet på Concept II-ergometret i forhold til Gjessing

(Hahn, 1988). Det er grundet i variation af beregnings metoden, mellem ro-ergometertyperne, af

det ydre arbejde, vanskeligt at validere dem mod hinanden.

Baggrund og teori

12

2.2 Ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere

Såvel som de fysiologiske forhold spiller ind for, hvilken effektivitet, der roes med, spiller de

mekaniske forhold også en vigtig rolle.

Der er fortaget mekaniske analyser af taget, der viser, at øvede roere opnår en bedre effektivitet

ved at forøge deres tagdistance, tagfrekvens og hermed specielt nedsætte deres recoverytid

(Shephard, 1998, forsøg under roning på vand). Forsøg på Rowperfect viser, at tagdistancen ved

en frekvens på 30 tag pr. min., giver en tagdistancen på ca. 1,4 m. (Rekers, 1993).

Tagfrekvensen under roning på vand ligger ved konkurrencer på 37- 41 tag per. min. (Shephard,

1998, forsøg under roning på vand). Denne frekvens varierer dog, og antallet af personer i en båd

spiller ind på valget af frekvens. Forsøg foretaget i Tyskland på vand viser en opnået frekvens på

ca. 32 tag pr. minut. Dette kan omregnes til en samlet tid for totaltaget på mellem 1,46 s. og 1,88

s. (Rekers, 1993). Forsøg foretaget på Rowperfect ro-ergometer viser, ved en frekvens på 30 tag

pr. minut, at tiden for taget varer 0,85 s. eller ca. 45 % af tiden for totaltaget (Rekers, 1993).

Forsøg har vist, at ved øget frekvens nedsættes specielt tiden for recovery (Torres-Moreno, 2000,

forsøg foretaget på Concept II ro-ergometer).

Kraftkurven i roning er en vigtig parameter for analyse af roteknik. Ved at kunne yde en jævn

større kraft i taget opnås en højere fart i båden under roning på vand (Shephard, 1998, forsøg

under roning på vand). Sammenlignet med fiberkarakteristikken, som består af ca. 70 % slow

twitch fibre (Shephard, 1998, målt hos konkurrenceudøvere), er en mere jævn og ikke så høj

kraftudviklings kurve mere optimal. Kraftkurven har dog vist sig at variere meget fra person til

person, hvilket gør, at en sammenligning skal foretages mellem situationer med samme

forsøgsperson, for at få sammenlignelige resultater (Rekers, 1993). Tiden til den opnåede maks.

kraft i rotaget er vigtig, for jo hurtigere maks. kraften opnås, des større kraft opnås i hele taget.

Forsøg på vand viser, at tider på 0,3 s. - 0,4 s. afhængig af frekvensen, er normal tiden til maks.

kraft (Secher, 1993).

Baggrund og teori

13

2.3 Biomekanisk modellering

Ud fra biomekaniske modeller kan beregninger af det indre arbejde, som kroppen udfører under

robevægelsen, estimeres. Det indre arbejde kan anskues som et nødvendigt energiforbrug som

kroppen skal benytte, for at gennemføre det eksterne arbejde, der ligger i robevægelsen. Det

indre arbejde består af den energi, der forbruges til at forflytte kropssegmenter og kroppens

tyngdepunkt igennem hele ro bevægelsen.

Jeg har kunnet fremskaffe en artikler, der analyserer disse energikrav i forbindelse med roning,

foretaget på Gjessing ro-ergometer, roning på vand og Gjessing ro-ergometer monteret på et

specielt designet skinnesystem (Martindale, 1984). Den følgende teori bygger derfor på ro-

forsøget og forsøg foretaget ved gang, løb, cykling og skiløb. De eksakte beregningsmodeller,

som er anvendt, er beskrevet i metodeafsnittet og vil grundet afvigelse i ergometervalg være

tilpasset til roning på Concept II ro-ergometret. Det er her vigtigt at nævne, at der er tale om

egne overvejelser, som er redegjort ud fra teorien.

Idet roning er en cyklisk bevægelse som gang, løb, cykling og skiløb, kan mange af

overvejelserne og beregningerne overføres til roning. Roning adskiller sig dog ved, at

ekstremiteterne bevæges synkront.

Bestemmelse af det indre arbejde fortages ved at opdele kroppen i segmenter, adskilt af leddele.

Et segment kan f.eks. være låret, adskilt af hofteled og knæled. Når hvert segment bevæges,

kræver det en vis energi, som beregnes som potentiel (Energi i segmentets placering eller højde

over jorden), kinetisk translatorisk (energi i segmentets bevægelse) og kinetisk rotatorisk energi

(energi i segmentets bevægelse omkring egen tyngdepunkt). De tre energistørrelser adderes

sammen for hvert segment, ved at forudsætte energiudveksling mellem energiformerne inden for

hvert segment (Winter, 1979, Norman,1989, Willems, 1995). Idet hvert segment under

robevægelsen starter og slutter sin bevægelse samme sted, er der ingen ændring i segmentets

højde og hastighed i forhold til andre rotag. Denne antagelse gør, at der ikke ydes noget eksternt

arbejde i selve bevægelsesmønstret for kroppen, som man f.eks. observerer ved gang og cykling

op ad bakke (Martindale, 1984, Laursen, 1999).

Jeg vil beskrive og senere anvende tre metoder Winter, Widrick og Willems, hvor Winter

metoden er anvendt i et tidligere ro forsøg. De to andre metoder er valideret i forhold til gang,

løb og cykling (Martindale, 1984).

Ved at analysere kroppens segmenter som friktionsfri penduler, antager Wintermodellen, at

energiudveksling mellem segmenterne og lemmerne foregår uden energiforbrug (Norman, 1989,

Baggrund og teori

14

Laursen, 1999) eller, at den mekaniske energi i musklerne og senerne genudnyttes optimalt.

(Willems, 1995).

Widricks antagelser bygger på næsten samme model. Energiudveksling mellem segmenterne

foregår uden tab, men mellem hver ekstremitet og kroppen foregår ingen energiudveksling

(Widrick, 1995). Denne model beregner det højeste indre arbejde (af de tre valgte modeller).

Modellen er tilpasset til roning ved at antage, at både armene og benene ingen energiudveksling

har (se beregninger metodeafsnittet).

I roning er kroppens segmenter dog ikke frit stillet (som under gang og løb), idet fødderne er

spændt fast på ergometret eller båden, og hænderne er fikseret til åre-grebet. Herved kan man

argumentere for, at energiudvekslingen evt. foregår gennem ergometret ved benene og / eller

gennem åre-grebet for armene (Wells, 1986). Martindale fandt i sit studie frem til, at det faste

Gjessing ro-ergometer i modsætning til et, monteret på hjul, havde en lavere energiudveksling

inden for segmenterne og mellem segmenterne (Martindale, 1984).

Willems anvender en metode, hvor han beregner kroppens samlede energiniveau ud fra det

samlede kropstyngdepunkt plus ekstremiteternes ændring i energiniveau i forhold til kroppens

samlede potentielle og kinetiske energiniveau (beregnet ud fra samlet tyngdepunkt for hele

kroppen). Herved kan kun relative (i forhold til kroppens) ændringer i segmenternes hastighed

og rotation forøge energitilskuddet (Willems, 1995). Dette er i modsætning til Winter og

Widrick, hvor energiberegningen foretages således, at segmenterne betragtes som frie penduler.

Willems modellen antager energiudveksling mellem segmenterne i hver ekstremitet, men ikke

mellem ekstremiteterne. Willems stiller desuden spørgsmålstegn ved størrelsen af

energiudveksling gennem kroppen under gangforsøg mellem ekstremiteter. I Winter og Widrick

modellerne antages, at der enten intet eller total energiudveksling er mellem ekstremiteterne.

De ovenstående energiberegninger kan videre anvendes til bestemmelse af det metaboliske

arbejde ved at multiplicere med nyttevirkningen. Idet roning består af en cyklisk bevægelse

foretaget i et totalt vandret plan, kan energiforbruget, hvad enten det opdeles eller adderes

sammen for hver ekstremitet, opdeles i 50 % positivt arbejde (koncentrisk arbejde) og 50 %

negativt (excentrisk arbejde) arbejde (Cavagna, 1977, Norman, 1989). Nyttevirkningen er her

sat til henholdsvis 25 % og 120 % for det positive og negative muskelarbejde (Norman, 1989,

Laursen, 1999). Denne beregningsmodel bygger på, at det positive arbejde, som muskelen skal

yde, består af kemisk energi fra myofibrillerne samt genudnyttelse af mekanisk energi fra alle

elastiske elementer, opsparet under det negative muskelarbejde (Cavagna, 1977). Denne model,

Baggrund og teori

15

som primært stammer fra gang og løbe forsøg, kan muligvis overføres direkte til roning. Det skal

dog overvejes om effektiviteten fra de elastiske elementer kan overføres fra det negative

muskelarbejde til det positive. Grunden til at stille spørgsmål ved denne model skal findes i den

samlede effektivitet under roning på 16-24 %, som ligger en del under forsøg ved gang og løb

(henholdsvist 35-40 % og 45-80%) (Cavagna, 1977). Herved kan denne dårligere nyttevirkning

skyldes en dårlig overførsel af energi mellem positivt og negativt arbejde. Andre spørgsmålstegn

bliver stillet ved teorien, som bygger på en samlet kropsnyttevirkning, hvor nogle segmenter kan

arbejde positivt, mens andre arbejder negativt. Forsøg med ”rent” positivt og negativt arbejde

har vist nyttevirkninger på 17,1 % og 80,2 % for henholdsvis positivt og negativt arbejde

(Norman, 1989). I Willems modellen antages det, at det kun er det positive arbejde, der skal

beregnes nyttevirkning på. Dette er grundet i, at det positive arbejde er større end i Winter og

Widrick modellen grundet i beregningsmodellen. Herved kan der ses bort fra det negative

arbejde, når en nyttevirkning på 25 % anvendes på det positive arbejde, idet oplagringen af

elastisk energi kompenserer for det negative arbejde.

Metode og materiale

16

3.0 Metode og materiale

3.1 Forsøgspersoner

Til dette forsøg er valgt et forsøgsantal på seks roere, således at der kan foretages statistisk

analyse. Dette antal personer er valgt grundet det faktum, at behandlingen af data er omfangsrigt.

Dette stiller krav til forsøgsgruppen, om stor homogenitet. Udvælgelsen af en sådan er sket ud

fra de kontakter der er igennem Teamdanmark. Ved at vælge roere, som er letvægtsgrupperet og

som alle har en tæt tilknytning til Teamdanmark, opfyldes de krav, der kan stilles til en homogen

gruppe, dette være sig inden for antropometriske data, inden for ro-tekniske færdigheder samt

forsøgspersoner med et stort kendskab til testning og testudstyr.

Forsøgspersonerne, der i denne afhandling vil blive betegnet A-F, er alle før forsøget blevet

bekendtgjort med forsøgsprotokollen, hvorefter de skriftligt har givet tilsagn om, at de deltager

på frivillig basis i forsøgsrækken (se bilag 1og 2 for Information til forsøgspersoner).

Metode og materiale

17

3.1.1 Allokering af forsøgspersoner

Forsøgspersonerne er alle letvægtsgrupperede roere (< 72,5 kg) (Shephard, 1998) og har mellem

4 og 13 års træningserfaring. Forsøgspersonerne bruger 7-20 timer per uge til træning.

Niveauet for forsøgspersonerne er mellem internationalt topniveau og nationalt topniveau, dette

være sig inden for roning på vand, samt inden for ergometer konkurrencer foretaget på Concept

II ergometret. Alle forsøgspersonerne har erfaring med roning af Concept II ergometret med og

uden slide. Forsøgspersonernes data, som kan ses i tabel 2, viser stor homogenitet inden for de

antropometriske parametre, vægten er dog over den optimale/tilladte konkurrencevægt. Dette er

grundet i, at forsøgspersonerne her er testet uden for sæsonen. Alle forsøgene blev foretaget i

december måned, hvilket betyder, at det er uden for deres toppræstationsevne, som ligger

omkring marts måned. Dette betyder ca. 12 % lavere maks. iltoptagelse og 14 % lavere maks.

kraft (Shephard, 1998).

Person A Person B Person C Person D Person E Person F Mean SD Vægt (Kg) 80,1 77,8 81,5 78,9 79,8 74,7 78,8 2,4 Højde (Cm) 184 185 184 181 183 180 183 1,9 Alder (År) 28,5 24,5 29,1 22,8 21,1 20,7 24,5 3,6 Træningserfaring (År) 13 12 5 4 5 7 7,67 4 Træning pr. uge (timer) 20 20 7 7 17 12 14 6

Maks. Iltoptagelse1

(VO2 * min.-1) 5,68* 5,71 5,68 5,59 5,39 5,35 5,57 0,16 Maks. puls2

(Slag * min.-1 ) 169 178 192 198 192 194 187 11 Kondital ml (O2* ml *

min-1 * kg-1) 70,91 73,39 69,69 70,85 67,54 71,62 70,7 1,96 Tid på 2000 meter (min., sek.) 6,12 6,15 6,11 6,26 6,24 6,25 6,18 0,07 Tabel 2 Forsøgspersonernes data, alle data er fra forsøg tilknyttet til opgaven. Således er maks. puls og iltoptagelse målt under maks. forsøget. * Målt en uge efter forsøgsdagen, grundet i en utæt maske under maks. forsøget.

1 Se forsøgsprotokol under Metodeafsnittet 2 Se forsøgsprotokol under Metodeafsnittet

Metode og materiale

18

3.2 Testprotokoller

Jeg vil beskrive de overordnede forsøg først, for at give et overblik over forsøgets tidspunkt,

praktisk afvikling, opstilling m.m. Herefter vil en mere uddybende beskrivelse af delelementerne

blive foretaget. Denne vil indeholde materiale, metode, kalibrering, beregning og konkrete

beregningseksempel for henholdsvis, ro-ergometret, fysiologi, ydrearbejde og biomekaniske

forhold for roere og biomekanisk modellering. Denne opdeling i forskellige dele er grundet i

overskuelighed. Der er stadig tale om samme forsøg, således bliver de fysiologiske, det ydre

arbejde og de biomekaniske forhold for roere og kinematiske faktorer målt simultant. For at sikre

at, forsøgskørslen blev så problemfri som muligt, blev der foretaget to prøveforsøg, hvor

forsøgsprotokollen blev testet og justeret.

3.2.1 Overordnet forsøgsprotokol

Alle forsøg er foretaget i perioden 1.-15. december 2000. Forsøgsafviklingen har varieret fra

klokken 10.00-14.00 og fra kl. 17.00-20.00. Der har været tre forsøgsafviklinger med to

forsøgspersoner pr gang, af en varighed på hver ca. 4 timer. Der er foretaget en tilfældig

kontrolleret udvælgelse af forsøgsrække-følgen, således at halvdelen af forsøgspersonerne er

testet på slide først og den anden halvdel uden slide først. Følgende parametre vedrørende

protokol blev oplyst til forsøgspersonerne:

Du må selv bestemme luftmodstanden på ergometret, blot den bliver holdt konstant ved alle tre belastninger og ved roning med slide og uden slide.

Du må selv bestemme frekvensen af dit tag, blot den bliver holdt konstant ved hvert

delforsøget.

Du får besked på, hvornår du skal starte og slutte delforsøget, men du må godt taste tiden ind i på ergometret (6 min. arbejde og 4 min. pause).

Når du gennemfører testen, skal du det sidste minut af hvert delforsøg(fra hvor

videooptagelserne starter) fastholde hovedet således, at du ser fremad.

Displayaflæseren skal stå på Watt, og du skal forsøge at fastholde en så konstant arbejdsbelastning som muligt. Det er vigtigt, at hvert tag kommer så tæt på den ønskede arbejdsbelastning som muligt, selv om gennemsnittet over de 6 minutter bliver højere end den ønskede.

Metode og materiale

19

Jeg vil under testen oplæse de enkelte effektudlæsninger fra Concept II display i de sidste

30 sek. i hvert delforsøg.

3.2.2 Forsøgskørsel

Først omklædning, opsamling af antropometriske data, forklaring af forsøgsprotokol og

betingelser, underskrivning af testdeltagelse, div. klargøring af forsøgspersonen.

Herefter testes person 1 med slide, varighed ca. 45 min, inkl. 5 min. opvarmning og tilvænning.

Person 2 testes uden slide, varighed 45 min, inkl. 5 min. opvarmning og tilvænning.

Person 1 testes uden slide, varighed ca. 45 min. Person 1 maks.-testes med slide. Varighed 10

min. Person 2 testes med slide, varighed ca. 45 min, inkl. 5 min. opvarmning og tilvænning.

Person 2 maks.-testes med slide.

Person 1 holder pause, når person 2 testes og omvendt.

Metode og materiale

20

3.3 Forsøgsopstilling

Alle forsøgene er foretaget i samme laboratorium, der er ca. 7 x 7 meter og 2 meter højt, med

samme opstilling. Ro-ergometret er placeret 1 m. fra væg midtfor i lokalet, med flyhjulet ud

mod det åbne rum. Ro-ergometret er placeret på slidesystemet under alle forsøgene.

Bag Ro-ergometret mod væggen står udstyr til måling af direkte iltoptagelse. Foran ro-

ergometrets flyhjul står udstyr til opsamling af kraft og tagdistancen. Dette udstyr er monteret

med en diode, der er placeret på væggen bag iltoptagelsesudstyret, til synkronisering med

videokamera. Ca. 5 meter fra centrum af ro-ergometret er der placeret et videokamera med lys.

Lyset i lokalet er slukket for at give en god kontrast på videooptagelserne (se figur 1 A og B).

Iltoptagelsesudstyr Diode

Kraft og distance måler

Stålsystem I Roergometer Stålsystem II Slide ramme Kamera

Figur 1A. Forsøgsopstillingen (ikke målfast), viser Concept II ro-ergometret på slide. Stålsystem I låser bevægelsen i lokalet fast. Stålsystem II kan på- og afmonteres ved forsøg uden og med slide. Figuren viser desuden placeringen af øvrigt måleudstyr.

Metode og materiale

21

Figur 1 B. Afvikling af forsøg. Bemærk refleksmarkeringer på forsøgsperson, kraftmåler foran håndtaget, diode til synkronisering på den mørke tavle.

3.3.1 Ro-ergometer

Det anvendte ro-ergometer er Concept II (model C) (se figur 2 og 1 B), som er modificeret

således, at de ønskede målinger kan foretages (vægt uden slide 20 kg). Der er efter håndtaget

monteret en kraftmåler, som er monteret således, at den er til så lidt gene for roeren som muligt,

det kan dog ikke undgås, at forsøgspersonen skal ”bære”, den ekstra vægt af kraftmåleren. Ved

valg af kraftmåler og fastspænding skulle specielt tænkes på længden af rotaget, hvor håndtaget

under recovery føres så lang frem, at brede forstyrrende legemer er til gene for gennemførsel af

taget.

Der er på rotoren placeret en omdrejningsmåler. Omdrejningsmåleren og kraftmåleren er begge

forbundet med ledninger til udstyr, der supplerer dem med strøm, der ses bort for den energi, det

koster at bevæge disse ledninger.

Metode og materiale

22

Der er konstrueret to stålsystemer I og II3 (se figur 1 A). I er et, der låser ergometrets placering

midt for i lokalet fast ved at fastklemme slidesystemet for og bag mod væggene i lokalet. II er et,

der låser ro-ergometrets bevægelse, som fremkommer på slide systemet, når forsøg uden slide

skal gennemføres. System I standser den forskydning horisontalt af ro-ergometret, der opstår, når

der roes. Denne bevægelse ønskes ikke, idet kalibreringen af video forudsætter en fast placering.

II er konstrueret for at kunne låse ergometret fast under roning uden slide (sætter slide systemet

ud af drift). Stålsystemet blev af- og påmonteret, når der blev skiftet mellem forsøg med og uden

slide. Disse systemer tilgodeser desuden, at der ingen kalibrering af video skal foretages mellem

hvert delforsøg.

Kraftmåler Display Kæde Sæde Håndtag Distancemåler Flyhjul Gravitetcentrum Elastik Fodstøtte Slide (her den forreste)

Tilbage Frem

Figur 2. Concept II ro-ergometer placeret på slidesystemet.

3.3.2 Slide

Slidesystemet (Concept II slide, se figur 2), er et stel, monteret med holdere til ro-ergometret.

Holderne er monteret med nylonhjul, som kan glide frit frem og tilbage på stellet. Slidesystemet

er konstrueret for at gøre robevægelsen mere naturlig (som ved roning på vand), slide systemet

gør, at ergometret flytter sig frem under taget (kroppen føres under taget væk fra flyhjulet

(tilbage), ergometret forskydes mod den forreste slideramme (frem), som er placeret under

flyhjulet), modsat roeren, under taget og tilbage under recovery. Denne bevægelse af ro-

ergometret opnås ved, at bevægelsesenergien fra kroppen overføres til ro-ergometret under

3 Fremstillet af mekaniker tilknyttet Institut for idræt (Jørgen Reuter).

Metode og materiale

23

robevægelsen (dette ses også uden slide, her forskyder ro-ergometret sig frem i rummet ved

kraftige tag). Slidesystemet kan desuden anvendes ved simuleret roning af flere personer i en

båd, ved at serieforbinde flere slide rammer og ro-ergometre. Der er monteret elastikker på

slidesystemet, som gør, at bevægelsen foregår centreret på sliderammen, der ses bort fra at disse

elastikker kræver energi (disse elastikker er ikke medtaget i nogle beregninger). Dette er grundet

i, at den energi, der bliver opsparet i elastikken, bliver udnyttet i den modsatte bevægelse, idet

bevægelsen foregår symmetrisk, frem og tilbage midt på sliderammen. Under roning på slide kan

elastikkerne i mange tilfælde helt fjernes, idet roeren automatisk roer centreret på

sliderammerne.

Slidesystemet er monteret i henhold til manualen for Concept II slide, således at de to

sliderammers placering er korrekt, med hensyn til afstand mellem hinanden og vinkelret, således

at alle ro-ergometrets bevægelser foregår i kun et plan (Concept II slide manual).

3.3.3 Flyhjul

Den modstand, der skabes ved roning, er forsøgt efterlignet ved at skabe modstand ved hjælp af

et flyhjul. Dette er konstrueret således, at modstanden kan justeres fra let til hård (dragfaktor)

ved at reducere luftudslippet Desuden måler en censor lufttryk og temperatur således, at en

belastningsgrad kan beregnes i forhold til den eksakte måling. Denne belastningsgrad kaldes

drag og består af den valgte modstand og censorens målinger. Den benyttes af roeren til at få en

ensartet modstand. I forsøget kan forsøgspersonerne frit vælge deres drag, blot den holdes

konstant i forsøget med og uden slide. Herved er en konstant meteorologi i rummet ikke

afgørende (dette forudsætter, at det direkte måleudstyr til iltoptagelse tager højde for de

meteorologiske parametre).

Metode og materiale

24

3.3.4 Display

Displayudlæseren (Model PM2+) på ro-

ergometret viser bl.a. de tre arbejdsintensiteter

og ovenstående drag, desuden kan det indstilles

til at vise tid, ro-afstand og effekt (Watt). Ved

forsøget bliver displayet indstillet til at vise

arbejdseffekt (se figur 3). Denne effektvisning

modsvarer det ydre arbejde, som roeren

producerer på flyhjulet. Denne indstilling kan

være uvant for roerne, som normalt benytter ro-

afstandsudlæsning. Denne displayudlæsning

benyttes desuden i forsøget, hvor

forsøgslederen oplæser de eksakte watt

produktioner for hvert tag (i de sidste 30

sekunder af hvert delforsøg). Disse bliver

registeret på lyddelen af videobåndet, som den producerede effekt i taget, her tages desuden i

betragtning, at udlæsning på displayet modsvarer et tag tidligere. Dette er grundet i, at beregning

af watt tager både tag- og recoverytiden i betragtning. Ved forforsøgene forsøgte jeg at benytte

det medfølgende software (e-row) til displayudlæseren for herved at opsamle de ønskede

effektdata. Dette lykkedes ikke grundet, at softwaredelen ikke umiddelbart kunne udlæse de

eksakte tag i forhold til tiden. Yderligere analyse og udvikling af denne softwarepakke kan i

fremtiden sandsynligvis benyttes til et sådant ønske.

Figur 3. Displayenhed tilhørende Concept II ro-ergometret. Displayet kan indstilles til at vise forskellige parametre. Her vist med indstillinger fra forsøgskørslen (tid for forsøget, tagfrekvensen, effekten i det enkelte tag og gennemsnitseffekten).

Metode og materiale

25

3.3.5 Elastik

Kæden, som bliver trukket for at

påvirke flyhjulet, er monteret med en

elastik, som sikrer tilbageførslen

under recoveryfasen. Denne elastik

kan justeres, således at der undgås at

kæden ”bliver løs” under recovery.

Elastikken blev justeret før første

forsøgsdag. Herefter blev

nedenstående delforsøg gennemført.

Dette medfører, at den energi, der

produceres af flyhjulet, ikke modsvarer det totale eksterne arbejde. Der ses bort fra den energi,

der skabes under recovery, hvor elastikken kan yde en del af det arbejde, kroppen yder (dette er

grundet i den lille kraft, der blev målt af kraftmåleren under recovery (under 20 N). Den energi,

der skal benyttes til at forflytte denne elastik, er kun det arbejde, der skabes under taget (positivt

arbejde). Energien i elastikken bliver estimeret ud fra følgende delforsøg (se figur 4):

Kraft målt i elastik ved 1,5 m er lig med 5,5 kg eller 55 Newton. Kraft målt ved 0 m er lig 0 kg

eller 0 Newton.

Beregning af fjederkonstant K = m

NN

5,1

055 = 36,7 (Formel 1) (Ozkaya 1999, kap. 7).

Beregning af energi i elastikken Epot-elastik = 2)(**5,0 LK (Formel 2).

hvor L = distancen af taget i meter. (Ozkaya 1999, kap. 12).

Beregningseksempel: Person A ms belastning 1 tag 1 = 2)49,1(*67,36*5,0 = 40,7 J.

Omregnes til Watt ved at dele med tiden for totaltaget = )92,1(0,86s

J 40,71

s= 14,6 Watt.

Figur 4. Kraft i elastikken (som trækker kæden tilbage under recovery) under forudsætning af, at elastikken opfylder totalelastiske betingelser.

0

10

20

30

40

50

60

0 0.5 1 1.5 2Afstand(m)

Kra

ft (N

)

Metode og materiale

26

3.4 Fysiologi

3.4.1 Fysiologisk testprotokol

Den fysiologiske del af forsøget består af forsøget med slide, uden slide og maks. forsøget med

slide. De to submaksimale forsøg med og uden slide, er begge opdelt i 3 submaksimale delforsøg

således, at der kan beregnes arbejdsøkonomi ud fra differencerne. De tre submaksimale forsøg

beregnes til henholdsvis 40 %, 55 % og 70 % af maks. belastning (se beregning formel 3

afsnittet 3.4.3 fysiologiske beregninger). Grunden til at have tre arbejdsbelastninger frem for kun

to er, at højere belastninger ligger tættere på konkurrenceroning, mens lave belastninger giver det

bedste estimat for rent aerobt arbejde.

For at sikre at ingen af de tre submaksimale arbejdsbelastningerne ligger i det anaerobe område,

bliver der foretaget en Laktatmåling inden for et minut efter hvert delforsøg. Hvert delforsøg har

en varighed af 6 minutter, efterfulgt af en pause på ca. 4-5 minutter. Under hele forsøget bliver

der målt iltoptagelse og puls, data fra 5. – 6. minut bliver anvendt til videreberegninger, idet der

er opnået steady state (Åstrand, 1986 kap. 7). Det antages, at forsøgspersonerne kan opretholde

den eksakte effekt (arbejdsbelastning), som er beregnet til de enkelte delforsøg (formel 3).

Forskellen fra Concept II ro-ergometret til f.eks. cykel ergometret er, at effekten kun opretholdes

af roeren og ikke af en ekstern belastning (Torres-Moreno, 2000).

Maks.-forsøget har desuden en varighed af 6 minutter, her er tale om en all-out-test, hvor

forsøgspersonen skal ro så mange meter som muligt på 6 minutter. Denne testprocedure giver

signifikant samme resultater som en progressiv trappe test, når den totale udmattelse opnås

(Macdougall, 1982, Åstrand, 1986, kapitel 7). Her bliver den højeste værdi målt over 30

sekunder benyttet som maks. iltoptagelse. Denne testprotokol forudsætter, at forsøgspersonerne

kender deres egen maks. ydeevne (Macdougall, 1982). Under maks.-testen blev der i følgende

tidsintervaller målt kraft distance, og videofilmet. Fra 0.-0,30. minut, 1,15.-1,45. minut, 2,45.-

3,15. minut, 4,15.-4,45. minut, 5,30.-6,00. minut. Disse tidsintervaller blev udvalgt, så de

repræsenterer et bredt udsnit af maks.-forsøget. Maks.-testen blev efterfulgt af en laktatmåling

for at sikre, at totaludmattelse var opnået. Nogle data fra maks.-testen vil blive medtaget under

resultatafsnittet.

Metode og materiale

27

3.4.2 Kalibrering og beskrivelse af iltoptagelsesudstyr

Det udstyr, der anvendes til måling af iltoptagelse, er Amis 2000, som måler iltoptagelsen direkte

(Breath by breath) ved hjælp af optisk gasanalyse. Udstyret kalibreres før hvert delforsøg med

hensyn til Flow (l/min) og gasblanding. Med hensyn til Flowkalibreringen foretages denne ud fra

manualen med 10 pump med en kendt luftmængde (her 3 l). Dette giver en nøjagtighed på ca. 2

% (Inovision, brugermanual Amis 2001). Gaskalibreringen foretages med en 16 % O2 og 4%

CO2 glasblanding (opbevares i gasflaske). Denne kalibreringsmetode giver en nøjagtighed på ca.

2 % (Jensen, upubliceret). Forsøgspersonerne blev udstyret med maske efterfulgt af ensretter, en

forsøgsperson valgte dog at anvende et mundstykke. Der blev set bort fra den energi, det kostede

at bevæge den slange, der efter ensretteren forbinder iltudstyret.

Udstyret var desuden, som beskrevet i manualen, tændt minimum 30 minutter før kalibrering.

Udstyret blev indstillet til at opsamle data for hvert 10. sek. Iltoptagelsesudstyret måler desuden

temperatur, lufttryk og relativ luftfugtighed (se tabel 3).

Test dag 1 ± sd Test dag 2 ± sd Test dag 3 ± sd Mean ± sd Temperatur (ºC) 21,4 ± 0,5 22,6± 1 21,0± 0,4 21,7±0,9 Luftfugtighed (%) 45,5±1 43,8±2,2 39±1,4 41,4±2,5 Lufttryk (mmHg) 755,8±0,5 748±0,8 736,3±0,5 746,7±8,4 Tabel 3. Temperatur, luftfugtighed og lufttryk målt med Amis iltoptagelsesudstyr på de tre forsøgsdage, n=4 for hver forsøgsdag. Disse målinger benyttes kun af iltoptagelsesudstyret, idet ro-ergometret er udstyret med en sensor, der registrere skemaets ændringer, som anvendes til at beregne den korrekte modstand.

3.4.3 Fysiologiske beregninger

Roernes kendskab til deres bedste tid på 2000 m. (konkurrencedistance, som varer lidt over 6

minutter) benyttes til at beregne arbejdsbelastning ved de tre submaksimale belastninger (40 %,

55 % og 70%) (Rusell, 1998). Ved at benytte nedenstående formel, som beregner forholdet

mellem effekten og antal meter roet, kan de tre submaksimale arbejdsbelastninger bestemmes.

Det antages her, at forsøgspersonerne arbejder ved deres maks. Iltoptagelse, når de udfører et

2000 m løb. Herved vil den effekt, der beregnes fra de 2000 m.( gennem formel 3) svare til den

effekt, de yder ved deres maks. iltoptagelse. Denne antagelse ser hermed bort fra, at der under et

2000 m. løb arbejdes anaerobt. Dette medfører, at de submaksimale belastninger bliver højere

end de ønskede (Rusell, 1998).

Metode og materiale

28

Beregning af arbejdsbelastning ved submaksimale forsøg.

Watt= 53 10*)(min)

(*27

35

Tid

Meter (Formel 3)

(Formel 3 opgivet af producent af Concept II )

Eksempel Person A Belastning 1 ms og us : Watt = 53 10*)2,6

2000(*

27

35 = 435 Watt

40 % af maks. = 435,13 * 0,4 = 174 Watt. (modsvare belastning 1 med og uden slide).



Beregning af nyttevirkning: Her anvendes data fra iltoptagelsesmålingerne,

displayudlæsningerne af arbejdseffekten fra Concept II ro-ergometrets display og effekten

beregnet fra kraftmåleren.

Beregning af relative belastningsniveau: Her anvendes maks. iltoptagelse og hvileiltoptagelsen

fastsættes til 0,2 l O2 *min-1 (Åstrand, 1986 kap. 4).

Beregning af relative belastningsniveau = 100*22

22

HvileVOMaksVO

HvileVOBelastningVO

(Formel 4)

(Åstrand, 1986 kap. 11)

Eks. Person A ms belastning 1 = 100*min*2,0min*68,5

min*2,0min*76,211

11

ll

ll = 46,7 %

Delta nyttevirkning = 100*20*60*))min*(1.)min*(2.(

bel.1(W)Effektent - 2(W) bel.Effekten 11

21

2 KjslbelVolbelVo (Formel 5)

(Robergs, 1997 kap. 6)

Regneeksempel: Person A ms belastning 1 og 2

Metode og materiale

29

Delta nyttevirkning = 100*20*60*)min*76,2min*66,3(

W175,5 - W 243,25111 Kjsll

= 22,6 %

Nettonyttevirkning = 100*20*60*))min*()min*.((

(W) bel.Effekten 11

21

2 KjslHvileVolbelVo (Formel 6)

(Robergs, 1997 kap. 6)

Regneeksempel: Person A ms belastning 1

Netto nyttevirkning 100*20*60*)min*2,0min*76,2(

W175,5 111 Kjsll

= 20,6 %

3.4.4 Pulsmålinger

Pulsmålingerne foretages med polar pulsmåler (Vantage NV) med pc interface, som ingen

kalibrering kræver (Polar brugermanual), data bliver opsamlet for hvert 5. sekund, ved

submaksimale test anvendes gennemsnit over tiden 5 - 6 minut. Ved maks. forsøget blev den

højeste opnåede værdi under testen anvendt. pulsuret var monteret på åregrebet, hvilket gav de

bedste modtagerforhold.

Til beregning af relativ arbejdsbelastning benyttes formel 4, hvor puls indsættes i stedet for

iltoptagelse, hvilepulsen fastsættes til 50 bpm. (Åstrand, 1986 kap. 4).

3.4.5 Laktat

En laktatmåling blev foretaget efter hvert delforsøg (maks. 1 min efter), her blev blodprøve

udtrukket fra forsøgspersonens fingerspids, hvorefter den blev testet i Lactate Analyzer YSI

1500 Sport. Laktatmåleren blev kalibreret efter manualen. Kalibrering blev foretaget før hver

forsøgsdag samt efter 5 målinger, hvor et check af rigtigt laktatniveau blev foretaget, ud fra en

kendt laktatprøve. Korrektheden af dette check afgjorde kravet om ny kalibrering.

Metode og materiale

30

3.4.6 Vægt og højdemåler

Der er anvendt elektronisk vægt med ±100 g. præcision, hvor forsøgspersonerne er iført ro-dragter. Højden er målt med cm. måler monteret på en væg, forsøgspersonernes højde er målt uden sko.

Metode og materiale

31


3.5.1 Testprotokol for ydre arbejde og biomekaniske forhold for roere

Ved arbejdstiden 5.30 min. under hvert delforsøg blev de biomekaniske optagelser startet. Der

blev således målt på de mekaniske variable, når den fysiologiske respons havde nået steady state.

Her blev målt kraft, distance, samtidig blev en synkroniseringslampe tændt således, at tiden for

forsøgets start kunne synkroniseres med videooptagelserne (til kinematisk beregning af

biomekanisk modellering).Ved alle de efterfølgende biomekaniske beregninger vil det således

være de første fire tag efter tiden 5,30 min., som vil blive behandlet, det være sig kraftmålinger,

distance og videoanalyser. Disse tag vil blive betegnet tag 1 - 4 og kan tilpasses præcist mellem

kraft, distance og video, samtidig kan de tilpasses de udlæsninger, som er foretaget fra ro-

ergometer-displayet.

3.5.2 Kalibrering og

beskrivelse af kraftmåler

Den kraftmåler, der blev anvendt til

forsøgene, er en specielt konstrueret

kvadratisk aluminium kraftmåler,

baseret på strain gauge systemet,

kraftmåleren vejer ca. 0,4 kg og har en

maks. belastningsgrad på 200 kg.

Kraftmåleren var tilsluttet en målebro,

Analyzer 10, som består af strømforsyning, forstærker og måleenhed. Analyzer 10 blev tændt

minimum 30 minutter før kalibrering, desuden blev Analyzer 10s forstærkerdel kalibreret

således, at spændingsområdet på 10 Volt blev udnyttet (Modsvarer de 170 kg, som et maksimalt

kraft i taget (Torres-Moreno, 2000). Kalibreringen, som blev foretaget før hver forsøgsdag og

efter den sidste forsøgsdag, blev foretaget med kendte vægte fra 0-170 kg., med 20-25 kgs.

interval (se figur 5).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 500 1000 1500Vægt (N)

Spæ

ndin

g (V

)

y = 0.004x -0.0135

R2 = 1

Figur 5 Kalibreringskurve for kraftmåleren, første forsøgs dag.

Metode og materiale

32

Herved blev der opnået en total lineærregression (R2 =1) på alle målinger og en forskel på

ligningen for regression på mindre end 1 %. De tre specifikke ligninger for kraftspænding blev

brugt til videre beregninger for den dag, de var målt. Det analoge signal fra kraftmåleren blev,

under kalibreringerne og forsøgene, opsamlet digitalt med 1000 Hz., med softwareprogrammet

LabView på måle PC. Denne frekvens blev valg grundet i maks. forsøget, hvor tiden for taget

kommer ned på 0,6 sekunder. Herved kunne der opretholdes en god opløsning.

Kraftdata blev efterfølgende behandlet i et specielt designet MatLab program4, der adderede

kalibreringsfaktoren på, hvorefter data blev filtreret med et low-pass filter på 5 Hz (4-ordens

Buterworth filter).

Det endelige output blev således en kraftkurve (N) over tiden (1000 Hz).

Definition af start- og sluttidspunkter for kraftmåleren er som følger:

Start tag: Første kraftværdi, der overskrider 2 * Støjniveau (recoveryfase).

Slut tag: Første kraftværdi, der gå under 2 * Støjniveau.

Recovery: Fra slut tag til start tag +1 (Næste tag).

3.5.3 Kalibrering og beskrivelse af distancemåleren

For at kunne bestemme længden af taget og herved beregne det arbejde, personen udfører, blev

der konstrueret et specielt potentiometer5, som blev monteret på omdrejningsaksen for flyhjulet.

Dette skaber et spændingsfald over en runde, hvorved der kan udtrykkes en distance, når dette

kalibreres. Dette spændingsfald blev, synkront med kraftmålingerne, opsamlet af LabView

programmet med 1000 Hz. Kalibreringen blev foretaget ved at markere to punkter på kæden ved

en kendt afstand (1,5 m). Herefter placeres første markering på et kendt punkt, hvorefter

LabView programmet blev startet, herefter blev kæden trukket ud til punkt nr. to. Placering

holdes til LabView programmet er færdigt med at sample. Denne kalibrering blev anvendt i et

specieldesignet MatLab program6, som beregner den eksakte placering til tiden. Der er her tale

om den resulterende distance, idet det er underordnet om kæde trækkes ud horisontalt eller

vertikalt.

4 Programmeret af ingeniør tilknyttet Institut for idræt (Lars Vincent) 5 Konstrueret af ingeniør tilknyttet Institut for idræt (Lars Vincent) 6 Programmeret af ingeniør tilknyttet Institut for idræt (Lars Vincent)

Metode og materiale

33

Definition af start og slut tag: Den mindste værdi og den største værdi blev defineret således, at

taglængen blev beregnet ud fra denne difference.

3.5.4 Effekt og frekvens

Beregning af arbejde, effekt i taget og frekvens.

Bestemmelsen af arbejdet bliver gjort ved hjælp af sumerisk integration over hele tagets

distance:

Arbejde = SlutTag

StartTagdafsDxNF )tan()( =

SlutTag

StartTag

dAfsNF tan*)( = Arbejde (Joule) (Formel 7)

(Ozkaya, 1999 kap. 12)

Effekten (Kraftmåler)= )(covRe)(1

)det(

seryTidensTidenTag

JArbej

= Effekten (Watt) (Formel 8)

(Ozkaya, 1999 kap. 12)

Regneeksempel Arbejdet : Person A ms Belastning 1 tag 1: Arbejde = 1

1

*SlutTag

StartTag

XF = 532,5 J

Effekten beregnes videre til: Effekten (Kraftmåler) = ss

J

92,186,0

54,532

= 191,6 Watt

Frekvensen for robevægelsen (antal rotag * min-1) = 60 (s) * ( (Sum Tiden tag 1-4 + Sum Tiden

recovery 1-4)*4-1 ) -1

Regneeksempel: Person A ms Belastning 1 tag 1: Frekvens =

60(s) * ( ((0,86+0,96+0,86+0,85) + (1,92+1,78+1,89+1,86)) *4-1 ) –1 = 21,9 tag * min-1

Metode og materiale

34


3.6.1 Kalibrering og beskrivelse af video til biomekanisk modellering

Videoudstyret, der blev anvendt til opsamling af data til biomekaniske modelleringsberegninger,

var S-VHS videokamera monteret på fod. Optagefrekvensen var 50 Hz. Der blev anvendt et

kamera, idet det blev antaget, at der kun foregår bevægelse i det sagitale plan (Torres-Moreno,

2000). Kalibreringen af kamera blev foretaget en gang før hver forsøgsdag og blev udført som

følger: En kalibreringsplade er monteret med kendte markeringer for henholdsvis 0,6 m i

vertikalplanet (X) og 0,6 m i horisontalplanet (Y) planet. Denne blev placeret på ergometret

værende i vatter i X,Y og Z retningen. Herefter blev der optaget en kalibreringssekvens på

videobåndet.

Forsøgspersonerne blev udstyret med 12 refleks markeringer på følgende led:

Figur 6. Markeringer på forsøgsperson til kinematiske beregninger.

Placering af reflekser fra oven: Hoved (toppunkt), øre, nakken (Cervikal 7), skulder (Acromion),

albue (laterale condyl), hånd (laterale condyl), fingerled (Metatarsi), hoftekam (Spina ilica

aterior superior), hofteled (Trochanter mejor), knæ (tibia laterale kondyl), fodled (laterale

malleolus), mellemfod (laterale kondyl). Markeringen i nakken og på toppen af hovedet var

reflekskugler med en diameter på ca. 3 cm., resterende markeringer var reflekstape varierende

mellem 2 og 4 cm i radius. Denne 12-punkts-model er valgt ud fra tidligere forsøgsprotokoller,

Metode og materiale

35

bl.a. foretaget ved AMI (se figur 6) (Laursen, 1999). Der blev desuden sat en refleks på

tyngdepunktet for ergometret (dette tyndepunkt er målt i X retningen (se figur 2).

Den videre behandling af data foregik ved at digitalisere de analoge billeder i software

programmet Peak Performance (Software version Motus 2000). Dette blev udført med semi-

automatisk indstilling, således at X og Y koordinaterne for de 12 segmenter og ro-

ergometerpunktet blev fundet. Denne bestemmelse forudsatte kalibreringsdata, som bestemmer

afstanden mellem hvert pixel.

3.6.2 Biomekanisk model

De rå X ogY koordinater blev herefter behandlet igennem software programmet Ergila, som er

blevet udviklet til bestemmelse af det indre arbejde. Ergila programmet er oprindeligt udviklet til

gang- og cykeleksperimenter, hvor de segmenter, der ikke er markeringer på, bevæges i modfase

(gælder for ben ved cykel- og gangforsøg, hvis armene ikke holdes parallelle). Programmet er

dog til dette projekt blevet omprogrammeret7, så det kan benyttes til roning. Programmet filtrerer

X ogY koordinaterne med et 5 Hz low pass filter ved 3 dB. (4-ordens Buterworth filter). Herefter

beregner det den energi, det koster at bevæge de segmenter, som de 12 reflekspunkter afgrænser:

Hoved-hals-krop, 2 * overarm, 2 * underarm, 2 * hånd, 2 * lår, 2 * læg, 2 * fod. Disse

beregninger foretages ud fra forsøgspersonens vægt, og segmenternes længde bestemmes ud fra

de filtrerede data. Data for bestemmelse af hvert segments vægt, tyngdepunkt og gyrotionsradius

benyttes (Kreighbaum, 1996 Appendiks III) i programmet. Herefter beregner programmet

henholdsvis potentiel, kinetisk og rotatorisk energi for segmenterne. Ekstremisterne, som ikke er

markeret (vender væk fra videokameraet), bliver beregnet til at være = ekstremiteten, der er

markeret, herved opnås 13 segmenter. Ergila programmet trækker placeringen af

gravitetscentrum for ergometret fra alle beregninger, grundet i at arbejdet her ønskes beregnet i

forhold til ergometret (dette blev valgt, for at kunne analysere arbejdet specifikt for ro-

ergometret).

Formel for energi, som benyttes i Ergila programmet for hvert kropssegment.

Epotentiel (J) = m (kg) * g (m * s-2 )* h (m) (Formel 9)

7 Ergila er omprogrammeret af ingeniør tilknyttet Institut for idræt (Lars Vincent).

Metode og materiale

36

Ekinetisk (J) = ½ * m (kg) * V2(m * s-1) (Formel 10)

Erotatorisk (J) = ½* I (kg * m2 )* ω2 (θ * s-1) (Formel 11)

3.6.3 Beregning af energi for bevægelse af ro-ergometer på slidesystemet

Ro-ergometerets filtrerede X ogY koordinater (digitaliseret ud fra tyngdepunktet af ro-

ergometret, se figur 2) blev anvendt til at beregne bevægelsesenergien for ro-ergometret, når der

blev roet med slide. Idet bevægelsen ideelt set kun foregår i X planet (der er ca. en forskydning

på ±1 cm i Y planet), består den samlede energi for ergometret kun af den kinetiske energi.

Energi (J) (FF-Ro-ergometer) = (m/s)V * massen(kg) * ½ 2 (Formel 12)

Denne energiberegning bliver adderet til det indre arbejde ved Winter modellen, idet det antages,

at denne forflyttelse foregår med energiudveksling mellem krop og ergometer. Ved Widrick og

Willems modellen, antages det, at der ikke er energiudveksling mellem kroppen og ergometret,

herved beregnes delta energiniveauet for forflyttelsen af ergometret. Det er her ikke muligt

teknisk at benytte den korrekte beregningsmodel med Willems, da det her er valgt, at beregning

af energien af ro-ergometret, foretages manuelt i regneark. Det skal desuden anføres at der ikke

er foretaget interpolation mellem punkterne i beregningen i forhold til Winter modellen.

Distancen af denne bevægelse bestemmes fra X og Y koordinaterne ved at bestemme afstanden

mellem start- og slut tag.

Regneeksempel: Person A ms Belastning 1 tag 1 1,79 m –1,2 m = 0,59 m.

3.6.4 Beregningen af det indre arbejde

Ud fra Ergila programmet er der fortaget beregninger af det indre arbejde. Metoden for denne

beregning er opdelt i tre metoder Winter-, Widrick- og Willemsmetoden. For at få et bedre

indblik i energiberegningerne, er Winter- og Widrickmetoden beregnet i regneark ud fra Ergila

programmets energidata (Epot, Ekin, Erot). Willems metodens beregninger er foretaget igennem

Ergila programmet, idet disse beregninger ikke kan foretages direkte i et regneark, men kræver

Metode og materiale

37

mere kompleks programmering. Alle beregninger er foretaget først uden medtagelse af energien

for forflytning af ro-ergometret, herefter med medtagelse af energien for forflyttelse af ro-

ergometret.

Winter: Denne metode antager total energiudveksling mellem alle segmenter og inden i

segmentet (Winter, 1990):

De 13 kropssegmenters energi og forflyttelsesenergien for ro-ergometret adderes sammen for

hvert tidsinterval i taget.

E-Tot-krop (Winter)= kErotatorisEkinetisklEpotientie (Formel 13)

(Winter, 1990)

Ændringer i E-tot-krop er det indre arbejde, som kroppen udfører. I perioden, hvor ændringen er

positiv der hvor kurven stiger (hældning E-tot-krop > 0), arbejder kroppen positivt (koncentrisk).

I perioder, hvor ændringen er negative der hvor kurven falder (hældning E-tot-krop < 0),

arbejder kroppen negativt (excentrisk). Det er antaget, at kroppen både skal udføre positivt og

negativt arbejde.

Widrick : Denne metode antager energiudveksling mellem segmenterne og inden i segmentet på

hver af ekstremiteterne, men ingen udveksling mellem ekstremiteterne og kroppen. Desuden

antages der ingen energiudveksling mellem kroppen og energien for forflyttelse af ro-ergometret.

Metoden er hermed modificeret således at den passer til roning, hvor ovenstående antagelser er

tilpasset Widricks metoder (Willems,1995, Widrick, 1992).: Kroppen opdeles i ekstremiteter og

krop, herefter adderes energien sammen for hvert tidsinterval i taget.

E-Tot-Arm = kErotatorisEkinetisklEpotientie

E-Tot-Ben = kErotatorisEkinetisklEpotientie

E-Tot-Torso = kErotatorisEkinetisklEpotientie

E-tot-ergometer =Ekinetisk

Metode og materiale

38

Ændringer i E-tot-krop er det indre arbejde, som hver del for E-Tot-Arm, E-Tot-Ben, E-Tot-

Torso, E-tot-ergometer udfører. I perioden hvor ændringen er positiv, der hvor kurven stiger

(hældning E-tot-krop > 0), arbejdes der positivt. Modsat i perioden, hvor ændringen er negativ,

der hvor kurverne falder (hældning E-tot-krop < 0), arbejdes der negativt. Det er antaget, at

kroppen både skal udføre positivt og negativt arbejde.

Willems: Her benyttes König teoremet, hvor samtlige segmenters resulterende massemidtpunkts

kinetiske og potentielle energier beregnes, samt samtidig hvert segments energier beregnes i

forhold til det resulterende massemidtpunkt. Der antages energiudveksling mellem segmenterne i

hver ekstremitet, men ikke mellem ekstremiteterne. Arbejdsintensiteten beregnes kun af det

positive arbejde for deltaenergikurven for Willems modellen.

E-tot- krop (Willems) = Epotentiel (samlet kropstyngdepunkt) + Ekinetisk (samlet

kropstyngdepunkt) +∑ E translatorisk (ekstremiteternes ændring af hastighed i forhold til

kroppen samlede tyngdepunkt) + Erotatorisk (ekstremiteternes ændring af hastighed i forhold til

kroppen samlede tyngdepunkt).

Energitilskuddet for forflytning af ro-ergometret er foretaget som i Widrickmodellen.

3.6.5 Beregning af energiomsætning for det samlede indre og ydre arbejde

For at omregne det indre arbejde til energiomsætning som kroppen skal yde for at modsvare

kroppens indre bevægelses arbejde, divideres den antaget nyttevirkning på henholdsvis 25 % for

positivt arbejde og 120% for negativt arbejde. Ved Winter og Widrick beregnes der både på det

positive og negative arbejde(summen af positiv og negativ energiændring), hvor der med

Willems modellen kun opnås positivt arbejde.

For at få kroppens samlede energiomsætning adderes det ydre arbejde. Det antages, at det ydre

arbejde har en nyttevirkning på 25 %. Beregningsteknisk beregner jeg her energiomsætningen

separat for det indre og det ydre arbejde, grundet i overskuelighed. Det er dog først den samlede

energiomsætning(summen af indre og ydre energiomsætning) eller det metaboliske arbejde, der

her giver mening. Der er kun foretaget beregninger af energiomsætningen af indre arbejde, hvor

forflytningen af ro-ergometret er medtaget.

Metode og materiale

39

Winter: Nyttevirkningen på positivt arbejde antages at være 25 %, nyttevirkningen på negativt

arbejde antages at være –120 % ( Norman, 1989).

Det positive og negative arbejde blev beregnet over hvert af de fire totaltag.

Indre metabolisk arbejde Winter =%120%25

var bejdeNegativtarbejdePositi (Formel 14) (Winter,

1990).

Regneeksempel: Indre arbejde: Person A ms Belastning 1 tag 1:

Positivt arbejde : 75,98 W *0,25-1 = 303,92 W + Negativt arbejde: -77,50 W *-1,2-1 = 64,6 W.

Indre metabolisk arbejde (Winter) = 303,92 W + 64,58 W = 369,5 W.

Widrick: Beregningen af nyttevirkningen fortages for hver af ekstremiteterne, kroppen og ro-

ergometret hver for sig, hvorefter de summeres op til det samlede indre arbejde. Her

multipliceres med 2 for beregning med begge arme og begge ben.

Regneeksempel: Indre arbejde: Person A ms Belastning 1 tag 1:

E-Tot-Arm = Positivt arbejde: 2 * 6,28 W * 0,25-1 = 50,24 W + Negativt arbejde: 2 * -6,31 W *

-1,2-1 =10,5 W.

E-Tot-Ben = Positivt arbejde: 2 * 8,6 W * 0,25-1 = 68,8 W + Negativt arbejde: 2 * -8,72 W * -

1,2-1 = 14,3 W.

E-Tot-Torso = Positivt arbejde: 47,99 W * 0,25-1= 191,96 W + Negativt arbejde: -48,8 *-1,2-1

= 40,7 W.

E-tot-ergometer = Positivt arbejde: 4,05 W * 0,25-1= 16,2 W + Negativt arbejde -4,05 W * -

1,2-1 = 3,4 W.

Metode og materiale

40

Indre metaboliske arbejde (Widrick) = 50,24 W + 10,46 W + 68,8 WJ + 14,33 WJ + 191,96 WJ

+ 40,66 W +16,28 W + 3,38 W = 396 W.

Beregning af det indre arbejde med Willems metoden anvender data fra Ergila programmet. Det

indre arbejde fra forflyttelse af ro-ergometret bliver beregnet med samme metode som

Widrickmetoden. Det må antages, at dette giver et overestimat i forhold til Willemsmetoden, det

har dog beregningsgrundet, været nødvendigt at foretage beregninger på denne metode.

Indre metaboliske arbejde (Willems) = %25

(Willems) krop-tot-E+

%25

)(ergometerbejdePositivtar

%120

)(ergometerbejdeNegativtar

Regneeksempel: Indre arbejde: Person A ms Belastning 1 gennemsnit over tag 1 til 4:

Indre metaboliske arbejde (Willems) = 75,6 W * 0,25 –1 + 16,2 W + 3,38 W = 322 W.

Ved beregning af nyttevirkningen af det ydre arbejde bliver der beregnet på det beregnede fra

kraftmåleren. Idet arbejdet fra kraftmåleren er beregnet ved numeriske integration over taget,

antages det, at det ydre arbejde kun består af en positiv arbejdsbelastning. Nyttevirkning (antages

at være 25 %) beregnes ved at dividere med 25 %.

Ydre metaboliske arbejde = %25

)(KraftmålerbejdePositivtar=Ydre metaboliske arbejde. (Formel

15).

Ydre metaboliske arbejde: Regneeksempel person A ms belastning 1 tage 1: 194,46 W *0,25–1

= 777,9 W.

Den sidste del af beregningen er estimering af det samlede metaboliske arbejde og

kropsiltoptagelsesniveau. Denne bestemmelse forudsætter her tre kendte størrelser, som er

Metode og materiale

41

beregnet oven for: Indre arbejde (formel 14), Energi for bevægelse af ro-ergometer på

slidesystemet (formel 12) og Kraftmålingerne (formel 15). Disse to (uden slide) eller tre (med

slide) skal alle have beregnet deres nyttevirkningsgrader, hvorefter de kan adderes. Herefter kan

en estimering af iltoptagelse beregnes ud fra energiproduktionen 1 l O2 pr 20 KJ. (Åstrand,

1986) og et hvilestofskifte på 0,2 l O2 antages (Robergs, 1997, kapitel 10). Estimeringen af

iltoptagelse, her det eksterne arbejde og det interne arbejde, beregnes fra modellen Winter,

Widrick og Willems. Iltoptagelsen bestemmes som et gennemsnit over de fire tag.

Samlet metaboliske arbejde med slide (Winter) =%120%25

bejdeNegativtarbejdePositivtar

%25

r)(KraftmåleEffekten (Formel 16)

Formel til iltoptagelses estimering = 22

2,0*.20

60(s)*(W) arbejdeSamlet lO

lOkJ (Formel 17) (Laursen,

1999).

Beregningseksempel: Winter Person A gennem snit over fire tag med slide:

Indere metabolisk arbejde Winter = 369,5 W.

Kraftmåler metabolisk arbejde = 777,9 W.

Samlet metabolisk arbejde = 369,5 W + 777,86 W = 1147,4 Watt.

Estimeret Iltoptagelse ud fra Winter modellen = (1147,4 W * (60 s) * (20 KJ * l O2-1) -1 ) + 0,2

l O2 = 3,64 l O2 * min-1 (den målte værdi var i dette tilfælde 2,76 l O2 * min-1).

Metode og materiale

42

3.7 Statistik

Den statistiske metode, som anvendes, er, grundet antallet af forsøgspersoner, nonparametrisk

analyse. Ved analysen af data for ensartethed anvendes der ingen fordelingsnøgler, og

Wilcoxons test anvendes. Testsandsynligheder beregnes ud fra en dobbeltsidet test, hvor et

niveau på p < 0,05 eller 5 % accepteres som signifikanssandsynligheds grænse for ensartethed

(p) (Granfeldt, 1999, Andersen, 1999). Der angives desuden gennemsnitsværdier (mean), antal

(n) og standardvariation (SD). Der foretages lineær regressionsanalyse, hvor

determinationskoefficienten (r2) angiver værdier mellem 1 og 0 for sikkerheden i regressionen.

De statistiske beregninger bliver foretaget i programpakken SAS version, 6,12 (Blæsild, 1999).

Resultater

43

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200 250 300Belastning (W)

I O2 *

min

-1

35

45

55

65

75

85

95

%

4.0 Resultater

Som de øvrige afsnit vil også resultatafsnittet blive opdelt i fysiologisk, ydre arbejde og mekanik

og kinematik, hvor der i de kinematiske afsnit inddrages mange resultater fra både de

fysiologiske og biomekaniske data.

Den ydre arbejdsbelastning, beregnet fra tiden på 2000 meter (formel 3) som roeren skulle holde

konstant, var ved belastning 1 165 ± 9 W, belastning 2 227 ±12 W og belastningen 3 288 ±15

W. Belastningen var ikke forskellig med og uden slide, den ønskede belastningen blev opnået

ved de fire eksakte tag (se øvrige data i tabel 7 og 8).

4.1 Fysiologi

Den fysiologiske respons mellem belastning 1 og 2 og 3 viste, at stigningen i iltoptagelse fra

belastning 1 til 2 er lavere (0,91 l * O2* min-1) end fra belastingen 2 til 3 (0,96 l * O2* min-1),

på trods af at stigningen i Watt mellem belastning 1 og 2 og 2 og 3 i begge tilfælde var på 62 W

(se øvrige data i tabel 4).

Figur 7. Iltoptagelsen(linie) ved de tre belastninger (her repræsenteret som gennemsnit over de fire udlæsninger fra display): Ingen signifikant forskel med og uden slide p=0,29. Relativ % (stiplet linje): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p=0,28, n=18.

Resultater

44

De fysiologiske målinger, der blev foretaget under forsøget, viser, at der ingen signifikant

forskel kunne bestemmes for den fysiologiske respons (på nær åndedræts frekvensen) under

forsøg med og uden slide (se figur 7, 8 og tabel 4). Iltoptagelsen viser, at der ingen signifikant

forskel er mellem slide og uden slide p=0,29. Puls viser ingen signifikant forskel mellem slide og

uden slide p=0,67. De samme resultater viser sig ved beregninger foretaget i forhold til relativ

belastning af maks. iltoptagelse- p=0,27 og puls p=0,69.

Ved at ekstrapolere effekten fra figur 7 til 0 W kan et estimat for hvilestofskiftet bestemmes til

0,2 l * O2* min-1.

Ventilation i l * min-1 viste ingen signifikant forskel mellem slide og uden slide p=0,78 n=18.

Laktat viste ingen signifikant forskellighed for målinger med og uden slide p=0,5388 n=18 (se

tabel 4 og figur 9). Laktatniveauet blev målt til ikke at overstige en her fastsat grænse på 4

mmol. * l-1 (laktat treshold8) ( Robergs 1997, kapitel 10).

110

120

130

140

150

160

170

180

1 2 3Belastning

BP

M

40

50

60

70

80

90

100

%

Figur 8. Pulsstigning (linie) ved de tre belastninger: Ingen signifikant forskel med og uden slide p=0,67. Relativ (%) (stiplet): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p = 0, 69, n=18.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

1 2 3Belastning

mm

ol*

l-1

Figur 9. Laktat ved de tre belastninger: Ingen signifikant forskel på målingerne med og uden slide p=0,5388 n=18.

Resultater

45

Belastning 1 ± sd Belastning 2 ± sd Belastning 3 ± sd

Iltoptagelse (l * O2* min-1) 2,68±0,2 3,59±0,23 4,55±0,35

Puls (BPM) 130±9 149±9 168±9

Laktat mmol. * l-1 0,99±0,3 1,1±0,2 2,4±0,7

Ventilationsfrekvens (l * min-1) 69,5±4 95,6±6 132,1±13

Relativ belastnings (%) (iltoptagelse)

45,6±3 62,8±3 80,9±4

Relativ belastning (%) (puls) 55,2±9 69,6±9 84,9±9 Ønsket arbejdsbelastning (W) 165± 8,9 227±12,3 288±16

Tabel 4. Iltoptagelse, puls, laktat, ventilation, relativ belastning ved de tre belastningsniveauer beregnet med iltoptagelse og puls og ønskede arbejdsbelastning ved de tre belastninger. Tabellen viser fysiologiske parametre, hvor der ingen signifikant forskel er på slide og uden slide, p>0,05, n=18.

Som det kan ses af figur 7 , 8 og tabel 4 er det relative belastningsniveauet højere end de

oprindelige ønskede arbejdsbelastninger på 40 %, 55% , 70 %, hvor de faktisk opnåede relative

arbejdsbelastninger blev 45,6 %, 62,8 % og 80,8 % ved de tre belastninger (grunden til, at et

højere faktisk belastningsniveau blev opnået, på trods af, at forsøgspersonerne kunne opretholde

deres fastsatte relative belastningsniveauer, er, at de beregnede effekter fra formel 3 (se afsnit

3.4.3) var for høje). Ovenstående beregninger er foretaget i forhold til iltoptagelsesmålingerne,

tilsvarende beregninger foretaget

med pulsmålinger viser signifikant

p=0,0001 højere relativ puls

henholdsvist 9,6 %, 6,8 % og 3,9 %

ved belastning 1, 2 og 3 (se tabel 4).

Åndedrætsfrekvensen eller antal

udåndinger pr min. viste sig at være

den eneste parameter, hvor der var

signifikant forskel på slide og uden

slide, dette kunne dog kun

registreres ved belastning 1 og 2, her

var en forskel på 3,26 udåndinger pr

8 Laktat treshold: Grænse, hvor laktatniveauet stiger. Hvis arbejdet foretages over denne grænse, vil arbejdstiden være betydeligt nedsat.

Figur 10. Åndedrætsfrekvensen med slide (linie) og uden slide (stiplet linie). Ved at se bort fra belastning 3 er der signifikant forskel p=0,0031. Med alle belastningerne er der ingen signifikant forskel p=0,255, n=18.

30

35

40

45

50

55

60

1 2 3Belastning

Ånd

edræ

t pr

min

.

Ms

Us

Resultater

46

min. eller en stigning med slide på 7,79 %. I forhold til uden slide p=0,0031(se figur 10 og tabel

5). Ved at medtage alle 3 belastninger findes ingen signifikant forskel p=0,255 (åndedræts

frekvensen vil blive holdt op i mod tagfrekvensen, se afsnit 4.2.6).

Belastning 1±sd Belastning 2±sd Belastning 3±sd Åndedrætsfrekvens (BPB) Med slide 40,2±4 47±4 53,8±4 Åndedrætsfrekvens (BPB) Uden slide 37±2 43,7±3 55,3±11

Tabel 5 Åndedrætsfrekvensen med og uden slide ved beregninger på belastning 1 og 2 er forsøg med slide signifikant p= 0,0031 n=18 højere end uden slide. Ved beregninger på alle tre belastninger var der ingen signifikant forskel p=0,255.

Maks.- testen viste, ved sit høje laktat

niveau på 15,4 ± 1,3 mmol. l-1, total

udmattelse. Desuden ses det af figur

11, hvorledes kraftpræstationen

varierede over de seks minutter.

Iltoptagelsen er desuden vist på figur

9, for at illustrere den fysiologiske

respons. Arbejdsformen, som

benyttes under maks. testen, viser

desuden stor overensstemmelse med,

hvorledes et 2000 meter løb ser ud

under roning på vand (Hagerman,

1994).

Figur 11. Maks. testens kraftpræstationer (linje), iltoptagelsen under maks. testen (fed linje)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 1 2 3 4 5 6Tiden (min)

Effe

kten

(W

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Iltop

tage

lse

(l *m

in-1

)

Resultater

47


4.2.1 Ydre arbejde

Den ønskede belastning, som forsøgspersonerne skulle holde konstant under de 6 minutters

arbejdsbelastning (belastning 1 165 ±9 W, belastning 2 227 ±12 W og belastning 3 288 ±15 W),

blev af displayet gennemsnitsberegnet til: belastning 1 168 ± 8 W, belastning 2 228 ± 12 W og

belastning 3 290 ±15 W, denne værdi stemte ikke overens med den ønskede belastning p=0,0001

n=36. Den opnåde Wattproduktion er således 1,87 Watt højere i gennemsnit (se eksakte Watt

udlæsninger i tabel 6). Dette skyldes, at forsøgspersonerne under starten af forsøget havde

tendens til at ”lægge for hårdt ud”, hvorefter de fandt den korrekte belastning. Dette viser sig

korrekt ved at sammenligne den ønskede (beregnet i formel 3) belastning med gennemsnittet af

de 4 eksakte tag (se tabel 6). Her kunne ingen signifikant forskellighed bestemmes p=0,39 n=36

(dette passer overens med den øvrige forskning, hvor antagelsen er, at roere kan fastholde en

given ønsket belastning) (Mahony, 1999, Torres-Moreno, 2000). Der blev ingen signifikant

forskel fundet mellem displayudlæsningen ved belastning med og uden slide p=0,29 n=18.

Belastning 1±sd Belastning 2±sd Belastning 3±sd Ønsket arbejdsbelastning (W) 165± 8,9 227±12,3 288±16 Displayudlæsning over de 6 minutter (W)

168,4±8,3 227,8±11,8 290,2±14,6

Displayudlæsning over de fire tag (W)

167 ± 9,9 228,5 ± 13,2 289,4 ± 15

Tabel 6. Ønsket belastning ved submaksimalt forsøg 1, 2 og 3 med og uden slide. Displayudlæsningen fra Concept II ro-ergometret gennemsnit over de 6 minutter og gennemsnittet over de 4 eksakte tag. Der var ingen signifikant forskel på udlæsningen med og uden slide, p=0,29, n=18. Displayudlæsningen over de 6 minutter var signifikant højere p=0,0001 end den ønskede belastning. Der var ingen signifikant forskel på den ønskede og opnåede arbejdsbelastning over de 4 eksakte tag p=0,39 n=18.

4.2.2 Effekt fra kraftmåleren

Effekt beregninger med slide var

signifikant højere end uden slide

p=0,0003 n=18. Her var forskellen ved

belastning 1 2 W, ved belastning 2 6,5

W og belastning 3 8,4 W, eller mellem

1,1 % og 2,6 % ved de tre

140

180

220

260

300

340

Belastnig

Wat

t

ms

us

Figur12. Beregninger af effekten foretaget med slide (venstre) er signifikant højere p=0,003 n=18 end forsøg uden slide (højre). Effekten beregnet fra kraftmåler (linje) er signifikant højere end displayudlæsningerne (stiplet linje) p=0,0001 n=36.

Resultater

48

belastninger. (se tabel 7 for øvrige data).Den beregnede effekter fra kraftmåleren viste sig at

være signifikant større end displayudlæsningerne p=0,0001 n=36 (se figur 12 og tabel 7). Dette

betyder, at det eksterne arbejder, som flyhjulet bidrager med, ikke er udtryk for det samlede

eksterne arbejde. Forskellen er mellem17,7 W og 30.1 W eller 7,6 % og 10,7 % højere for

kraftmåleren. Effekten under maks.- forsøget varierede, som det kan ses af figur 10, fra

startværdier på 781,8 Watt ved tiden 0 min. til 422,4 Watt ved tiden 2,45 min. (se tabel 10).

4.2.3 Ro-ergometer-elastik og ydre arbejde

Idet den beregnede energi fra kraftmåleren var højere end display udlæsningen, kom den

resterende del af energien, som roeren benytter til det eksterne arbejde, fra elastikken. Dette

passer overens med, bl.a. den højere frekvens der roes med på slide. Dette skyldes, at effekten

med slide er højere end uden slide, beregnet fra kraftmåleren. Beregningen af den energi, der

benyttes til at trække elastikken ud, kan ses i tabel 7, hvor også effekten fra kraftmåleren vises.

Ms Bel. 1±sd Ms Bel. 2±sd Ms Bel. 3±sd Us Bel. 1±sd Us Bel. 2±sd Us Bel. 3±sd Effekt beregnet fra kraftmåler(W)

187±8,8 255±14,4 320,4±15,2 184,9±10,4 248,5±14,5 312,1±14,9

Effekt fra display(W)

166,8±10,9 229,2±13,3 290,3±15,5 167,2±9,8 227,8±14,3 288,5±16

Effekt i elastikken (W)

19,3±2,8 24,3±3,5 29,3±5,2 18±2,7 21,4±2,8 26,4±3,3

Effekten display + elastik (W)

186,2±11,5 253,6±14,3 319,7±17,6 185,2±11,4 249,1±15,3 314,9±16,3

Ønsket arbejdsbelastning (W)

165± 8,9 227±12,3 288±16 165± 8,9 227±12,3 288±16

Tagdistancen (m)

1,41±0,04 1,46±0,05 1,48±0,04 1,46±0,06 1,48±0,05 1,51±0,05

Tabel 7. Effekten beregnet fra kraftmåler, effekten fra displayet, effekten beregnet fra elastikken, den ønskede arbejdsbelastning og distancen af taget. Ved at addere effekten fra elastikken med display udlæsningerne (se tabel for beregning) kan den samlede effekt beregnes. Der er ingen signifikant forskel mellem denne addition og effekten beregnet fra kraftmåler.P=0,836 n=36. Tagdistancen er signifikant længere med slide end uden slide p=0,0001 n=18.

Ved at addere effekten beregnet i elastikken med udlæsningerne fra displayet, fås det totale

eksterne arbejde. Denne beregning giver signifikant p=0,836 ingen forskel fra effekten beregnet

fra kraftmåleren. Denne additionsberegning varierer i forhold til effekten fra kraftmåleren med

Resultater

49

mellem –1,85 % og +2,87 % i de dårligste tilfælde (i alt under 5 %), Jeg antager, at effekten fra

kraftmålingerne, er det totale eksterne arbejde.

Det eksterne arbejde, der benyttes til at udtrække elastikken, varierede mellem belastning 1 og 3

mellem 8 % og 12%. Arbejdet der bruges til at udtrække elastikken udgøre af det totale eksterne

arbejde (kraftmåler) ved belastning 1 10-11 %, ved belastning 2 9% og ved belastning 3 8,2 %.

Denne tendens gælder både med og uden slide.

4.2.4 Nyttevirkning

Nyttevirkningen, beregnet ud fra displayudlæsningen, kan bestemmes mellem de tre

belastninger, her udtrykt som et gennemsnit for delta-nyttevirkningen mellem 1 og 2, 2 og 3 og 1

og 3 til 19,8 ±1,9 % (se øvrige data i tabel 8). Der var ingen forskel på

nyttevirkningsberegninger ved forsøg med og uden slide p=0,21 n=12. Hvis man foretager nye

nyttevirkningsberegninger, hvor kraftmålerens beregnede effekter anvendes, opnås

nyttevirkningsgrader på gennemsnitligt 21,5 %. Der er ingen signifikant p=0,1433 forskel på

forsøg med og uden slide. Nyttevirkningsberegningen ligger 1,3 % højere ved beregninger fra

kraftmåleren p=0,0001 n=18 end ved display udlæsningen.

Ved beregninger af netto-nyttevirkningen blev ingen signifikant forskel beregnet, hverken ved

kraftmåler- eller displayudlæsning i forhold til forsøg med og uden slide p=0,8241 og 0,1239 (se

tabel 7). Dog signifikant forskel på de to niveauer p=0,0001, hvor netto-nyttevirkning fra

kraftmåleren er beregnet til 22,2 % (ingen signifikant forskel mellem belastning 1, 2 og 3

p>0,05) og 2 % højere end displayudlæsningen (nyttevirkning gennemsnit 20,2 %).

Belastning 1 til Belastning 2 ±sd Belastning 2 til Belastning 3 ±sd Delta-nyttevirkning (display) (%) 20,6 ± 1,9 19,1 ± 1,5 Delta-nyttevirkning (kraftmåler) (%)

22,1± 3,4 20,2±20,9

Bel 1 med og uden slide Bel 2 med og uden slide Bel 3 med og uden slide Netto-nyttevirkning (display) (%) 20,3±0,01 20,2±0,003 20±0,004 Netto-nyttevirkning (kraftmåler) (%) 22,6±0,01 22,3±0,01 21,8±0,01

Tabel 8. Delta-nyttevirkningen mellem belastning 1 og 2, 2 og 3 fra display og fra kraftmåler. Netto-nyttevirkning ved belastning 1, 2 og 3. Ingen signifikant p=0,21 forskel på delta-nyttevirkning mellem forsøg med og uden slide beregnet ud fra display. Ingen signifikant p=0,14 forskel på delta-nyttevirkning mellem forsøg med og uden slide ved beregning fra kraftmåler n=12. Delta-nyttevirkningen er højere ved forsøg beregnet fra kraftmåleren p=0,0001 end ved displayudlæsningen. Ingen signifikant p=0,8241 forskel med og uden slide på netto-nyttevirkningen med kraftmåler. Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide for netto-nyttevirkningen beregnet fra display p=0,1239.

Resultater

50

4.2.5 Tagdistancen

Tagdistancen mellem forsøg med

slide og uden slide er signifikant

forskellige p=0,0001 n=18, hvor

forsøg uden slide er 1.0 cm eller 2,2

% længere (se figur 13). Forskellen

er størst ved belastning 1. Dette kan

skyldes, at bevægelsen foregår

langsommere, hvorved

forsøgspersonerne har mere tid til at

gennemføre robevægelsen. Tagdistancen varierer med slide fra belastning 1 til 2 fra 1,41 meter

til 1,46 meter og fra belastning 2 til 3 fra 1,46 meter til 1,48 meter. Tendensen er den samme

uden slide, hvor den største stigning finder sted mellem belastning 1 og 2 (se øvrige data i tabel

7). Tagdistancen under maks.- forsøget varierede fra 1,38 ± 0,08 m. ved tiden 0 til 1,44 ± 0,08 m.

under det resterede forsøg (se tabel 10).

4.2.6 Kraft og

frekvens

Den karakteristiske

kraftkurve (se figur 14)

over taget viser, at den

maksimale kraft i taget er

signifikant højere

p=0,0001 n=18, når der

roes uden slide end

forsøg med slide (se tabel 9). Kraften i taget varierer fra belastning 1 med slide fra 634,7 N til

belastning 3 til 823,7 N. Kraftudviklingen i forsøg uden slide var 7,3 % højere. Denne højere

kraftudvikling var konstant over forsøg 1,2 og 3.

Figur 14 Kraftkurven af taget. Medslide (fede linje) Uden slide (tynd linje). Her Forsøgsperson A belastning 3. Den største kraft opnået er signifikant højere uden slide p= 0,0001 n=18 end med slide.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0.2 0.4 0.6 0.8Tid (s)

Kra

ft (N

)

Figur 13. Tagdistancen med (stiplet linje) og uden slide (linje), Uden slide er signifikant længere end med slide p=0,0001 n=18.

1.37

1.39

1.41

1.43

1.45

1.47

1.49

1.51

1.53

1 2 3Belastning

Tag

dist

acen

(m

)

Us

Ms

Resultater

51

Den største kraft, der blev målt under maks.-forsøget, blev målt under de første fire tag ved tiden

0 min. (se tabel 10) til en kraft på 1029,8 ± 81,2 N. Dette modsvarer, at der arbejdes ved ca. 80

% af maks.-kraften ved belastning 3 under det submaksimale forsøg med slide. Kraften under

maks.-forsøget falder desuden til et niveau svarende til belastning 3 i den resterende del af maks.

-forsøg (se tabel 10).

Frekvensen af tag pr. minut under

forsøget steg fra en

begyndelsesværdi på 21,7 ± 1,6 ved

forsøg med slide til 27,8 ± 1,4 ved

belastning 3. Denne stigning på 6 tag

pr min. kunne også observeres ved

roning uden slide. Der var dog

signifikant forskel p=0,0001 n=18 på

niveauet for disse to forsøg, hvor

roning med slide ligger væsentligt

højere end roning uden slide,

forskellen var 2,4 tag pr. min. eller

10,6 % højere for forsøg med slide, Denne forskel var stabil over belastning 1, 2 og 3 (se figur

15 og tabel 9).

Frekvensen under maks.- testen ligger væsentligt højere startende ved 54 tag pr min. og flader ud

ved tiden 1,15 og frem. En gennemsnitsfrekvens på 40 blev målt, dog lidt stigende mod

slutningen af maks.- testen (se tabel 10).

Ud fra tagfrekvensen og åndedrætsfrekvensen kan åndedræt pr. tag bestemmes. Ingen signifikant

forskel kunne dog bestemmes p=0,104 n=18. mellem forsøg med og uden slide. En stigning fra

1,9 åndedræt per tag ved belastning 1, til 1,9 ved belastning 2. Ved belastning 3 en

åndedrætsfrekvens pr. tag på 2,1 (se øvrige data i tabel 9).

17

19

21

23

25

27

29

1 2 3Belastning

Tag

*'m

in-1

Ms

Us

Figur 15 Tag Frekvensen (tag per minut) med slide (linje)er signifikant højere end Uden slide (stiplede linje), p=0,0001 n=18.

Resultater

52

4.2.7 Tid tag / recovery og tid til maks. kraft

Tiden for taget ligger ved belastning 1

med slide på 0,84 ± 0,08 s., herefter

falder tiden med 4,5 % til belastning 2

og 7,1 % til belastning 3. Forsøg uden

slide var tiden 0,89 ± 0,02 s. ved

belastning 1, hvor faldet er

henholdsvis 9 % og 6,6 % mellem

belastning 1 og 2 og 2 og 3. Der er

signifikant forskel på tiden for taget

p=0,048 n=18, hvor tiden for taget

uden slide varer 0,022 sekund

længere, eller 2,7 % længere, end med

slide (se figur 16 og tabel 9). Denne

forskel i tid kunne dog kun

bestemmes signifikant ved belastning 1.

Tiden for recoveryfasen starter ved 1,94 ± 0,19 s. ved belastning 1 med slide. Faldet i tiden

mellem belastning 1 og 2 var 0,29 s. eller 15,2 %, og faldet mellem belastning 2 og 3 var 14,3 %.

Tilsvarende observationer for faldet i tiden fandtes ved forsøg uden slide.

Tiden for recovery uden slide lå på et højere udgangsniveau startende ved forsøg 1 ved 2,22 ±

0,22 s. Der var signifikant forskel på recoveryfasen med og uden slide p=0,0001 n=18, hvor

forsøg uden slide varede 0,25 s. længere eller 13 % længere end med slide (se figur 16 og tabel

9).

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1 2 3Belastning

tid (

s) r

ecov

ery

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

tid (

s) ta

g

Tag

Recovery

Figur 16. Tiden for taget uden slide (stiplede linje) varer signifikant længere p= 0,048 n=18 end med slide (linje). Ved belastning 2 og 3 for tiden kunne der ikke bestemmes signifikant forskel p=0,1026 Tiden for recovery (fed linjer) uden slide (fed linje) varer signifikant længere end med slide(fed stiplet linje) p=0,0001 n=18.

Resultater

53

Tabel 9. Submaksimale forsøg. Maks. kraft i taget er signifikant højere uden slide p=0,001, n=18. Frekvensen er signifikant højere p=0,001 n=18 med slide end uden slide. Ingen signifikant forskel kunne bestemmes for åndedrætsfrekvensen i forhold til tag frekvensen p=0,104 n=18. Tiden for taget er signifikant højere p=0,048 n=18 uden slide end med slide. Ingen signifikant forskel i tiden for taget ved belastning 2 og 3 p=0,1026 n=12. Tiden for recoveryfasen er signifikant kortere med slide p=0,001 n=18. Tiden til maks.- kraften er signifikant lavere med slide p=0,0341 n=18 end unde slide.

Tiden 0 ± sd Tiden 1,15 ± sd Tiden 2,45 ± sd Tiden 4,15 ± sd Tiden 5,30 ± sdMaks.- kraft maks. Forsøget(N)

1030±81 820±62 797±48 800±50 813±47

Frekvens tag * min-1 54,2±4,6 40,1±1,8 39,2±1,7 40,1±2,1 41,9±1,9

Tid tag (s) 0,59±0,02 0,67±0,01 0,67±0,01 0,66±0,03 0,66±0,02 Tid tecovery (s) 0,51±0,08 0,84±0,07 0,86±0,07 0,85±0,07 0,78±0,05 Tid total taget (s) 1,10±0,09 1,51±0,07 1,53±0,06 1,50±0,07 1,44±0,06

Tabel 10. Data for maks.- forsøget ved de 5 udvalgte tidspunkter: Maks. kraft, frekvens, tid tag, tid recovery og tid totaltaget.

Tiden for recoveryfasen ved maks.-forsøget lå fra tiden 1,15 min. 39,7 % lavere end ved

belastning 3 med slide. Tiden for taget under de submaksimale forsøg sammenlignet med maks.-

forsøg viser, at efter første belastning (fra tiden 1,15) benyttes 20 % mindre tid på taget (se tabel

10).

Den procentvise fordeling af tiden for taget og recovery viser, at med slide benyttes 33 % af

tiden på taget og 67 % på recovery. Ved forsøg uden slide var fordelingen 30 % på taget og 70 %

på recovery. Ved maks.-forsøget, som foregik med slide, var denne fordeling 44 % for taget og

56 % for tiden for recovery.

Ms Bel. 1±sd Ms Bel. 2 ±sd Ms Bel. 3±sd Us Bel. 1 ±sd Us Bel. 2 ±sd Us Bel. 3 ±sd

Maks.- kraft i taget (N)

634,7±84 742±77 823,7±80 687,8±87 813±93 872±88

Frekvensen tag *

min-1

21,7±1,6 24,5±1,4 27,8±2,4 19,4±1,5 22,1±1,4 25,4±1,4

Åndedræt *tag-1 1,86±0,19 1,92±0,14 1,94±0,08 1,92±0,15 1,97±0,03 2,17±0,44

Tid tag (s) 0,84±0,08 0,81±0,02 0,75±0,02 0,89±0,02 0,81±0,02 0,76±0,01 Tid recovery (s) 1,94±0,19 1,65±0,16 1,41±0,2 2,22±0,22 1,92±0,17 1,61±0,13 Tid total tag (s) 2,79±0,21 2,45±0,14 2,16±0,18 3,11±0,24 2,73±0,18 2,37±0,13 Tid til maks.- kraft (s)

0,40±0,05 0,40±0,02 0,36±0,03 0,43±0,04 0,41±0,03 0,38±0,01

Resultater

54

Tiden til maks.-kraften er signifikant

lavere med slide p=0,0341 n=18 end

uden slide.

Tiden med slide, ved belastning 1, er

0,4 s faldende til 0,36 s. ved belastning

3. Forskellen mellem forsøget 1, 2 og 3

med og unde slide er henholdsvis 7 %

1,3 % og 7,2 %, hvor forsøg med slide

er lavest (se tabel 9 og figur 17).

0.34

0.36

0.38

0.4

0.42

0.44

1 2 3Belastning

Tid

til m

aks

kraf

t (s)

ms

us

Figur 17. Tiden til maks.-kraften i taget er signifikant lavere med slide (stiplet linje) p=0,0341 n=18 end uden slide (linje).

Resultater

55


4.3.1 Forflyttelse af ergometer

Distanceforflytning af ro-ergometret på

slidesystemet blev bestemt til 0,61 m.

uden signifikant p=0,14 variation

mellem de tre belastningsgrader.

Det ses af figur 18, at forflytningen

bevæger sig mellem 0 m. og ca. 0,61 m.

og tilbage til udgangsniveau (se tabel

11).

Energiforbruget ved denne forflytning a

roergometret er beregnet i afsnit 3.6.2. Denne energiberegning viser en stigning mellem

belastning 1 og 2 på 4,7 W, eller 29 %, og mellem belastning 2 og 3 på 3,8 W, eller 26 %, (se

tabel 11).

Bel. 1 ms Bel 2 ms Bel. 3 ms Afstandsforflytning af ro-ergometer (m)

0,61±0,06 0,61±0,04 0,61±0,04

Energiforflytning af ergometer (W)

9,24±1,2 13,02±1,7 17,69±3,2

Tabel 11. Afstand forflytningen af ro-ergometret på slidesystemet: Ingen signifikant forskel på bel. 1, 2 og 3 p=0,14 n=12. Energiberegninger for forflyttelse af ergometret på slidesystemet, som benyttes ved Widrick og Willemsmodellerne. Energiforbruget ved denne forflytning af ro-ergometret benyttes ved model Widrick og Willems

til estimering af det totale indre arbejde. Ved model Widrick udgør forflytningen 6 % af det

totale indre arbejde. Med model Willems udgør arbejdet 13 %. Her skal dog bemærkes, at

ovenstående bygger på en model, der ikke helt underbygges af Willems korrekte beregnings-

metoder. Ved sammenligning af beregning af det indre arbejde med Wintermodellen, kan

forflyttelsen af ergometret bestemmes til 6 % af det totale indre arbejde. Det stigende

energiforbrug over de tre belastninger er grundet i en øget hastighed (idet afstanden er konstant

og energien kun er kinetisk) af gennemførslen af totaltaget.

Figur 18. Distance forflytningen af ergometret på slide systemet. Her person A med slide bel. 1. Tiden for taget 0,86 s. tiden for recovery 1,92 s. Kurven starter hvor taget starter.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3Tid (s)

Dis

tanc

e (m

)

Tag Recovery

Resultater

56

4.3.2 Indre arbejde

Det indre arbejde er blevet bestemt

ud fra tre modeller. En oversigtsgraf

er vist i figur 19, hvor andelen af

potentiel og kinetisk energi kan ses.

Idet hældningen af den kinetiske

energi er højest, bidrager dette

energiforbrug primært til det

samlede energiforbrug. Det kan ses

af figur 19 og 20, at henholdsvist 50

% af energiforbruget kommer fra

positivt og 50 % fra negativt arbejde.

Dette ses ved, at der ikke er en

stigning i energiniveauet mellem

tagene, desuden bevæger kurverne sig

symmetrisk omkring en fast X akse.

Figur 20 er beregnet ud fra delta

energiniveauet fra Etotalbody fra figur

19, denne delta energikurve illustrere

den stigning og det fald, der er i det energiniveauet, som er krævet af kroppen.

Den første beregning af det indre arbejde er foretaget uden medtagelse af forflytningen af ro-

ergometret. Denne viser signifikant forskel mellem de tre modeller p<0,05. Desuden viser den

ingen signifikant forskel mellem forsøg med og uden slide p>0,05. Idet jeg antager det for

Usandsynligt, at forflytningen af ergometret intet arbejde koster, vil de primære resultater blive

analyseret, hvor medtagelse af energien fra ro-ergometret er foretaget. Det beregnede indre

arbejde, uden medtagelse af ro-ergometret, kan ses i tabel 12.

Figur 20. Delta energiudviklingen for det totale indre arbejde under robevægelsen for person A med slide ved belastning et (linje) belastning to (stiplet linje) og belastning tre (fed linje). Tiden for tag og recovery ved belastning 1er vist.

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Tid (s)

delta

E-t

otal

bod

y (

J)

Tag (bel 1) rcovery (bel 1)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5Tid (s)

Eto

t, E

pot

(J)

0

20

40

60

80

100

120

Eki

n (J

)

Figur 19. Indre arbejde med slide belastning 1 person A, beregnet med model Winter. Etotalbody (hvid linje) Epot (fed linje), Ekin (grå stiplet linjer).Der er på figuren vist energi over to tag.

Resultater

57

Belastning 1 ms ± sd



Belastning 1 us ± sd



Winter (W) 136±11 182±22 247±19 136±24 181±25 227±31 Widrick (W) 148±11 196±23 262±27 150±27 199±27 250±30 Willems (W) 74±3 98±6 131±12 70±12 96±14 125±17

Tabel 12. Indre arbejde under roning med og uden slide i Watt beregnet med Winter Widrick og Willems modeller, beregnet uden medtagelse af forflytning af ro-ergometer. Widrickmetoden er signifikant p=0,001 højere end Wintermetoden. Willemsmetoden er signifikant lavere end Winter metoden p=0,0001 n=12. Winter (W): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p=0,3222. n=18. Widrick (W): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p=0,7445 n=18. Willems (W): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p=0,0763 n=12.

Beregningen af det metaboliske indre arbejde, hvor medtagelse af energiforbruget for forflyttelse

af ro-ergometret er foretaget, viser følgende. Widrick modellen beregner højere

arbejdsbelastning end Winter modellen p=0,001 n=18 (se tabel 10). Forskellen er med slide 7,6

% og uden slide 9,2 %.







Winter (W) 144±11 192±25 262±23 136±24 181±25 227±31 Widrick (W) 157±11 209±25 280±29 150±27 199±27 250±30 Willems (W) 84±4 111±8 149±15 70±12 96±14 125±17

Tabel 13. Indre arbejde under roning med og uden slide i Watt beregnet med Winter Widrick og Willems modellerne, beregnet ved medtagelse af forflytning af ro-ergometer. Beregninger er med slide signifikant højere medtaget forflyttelse af ro-ergometret p<0,005 for alle tre modeller n=12. Winter (W) beregner signifikant højere indre arbejde med slide end uden slide p=0,0328. n=18. Widrick (W): Ingen signifikant forskel på forsøg med og uden slide p=0,0638 n=18. Willems (W): Signifikant højere indre arbejde med slide end uden slide p=0,0298 n=12.

Willemsmodellen beregnede 60-113 Watt eller 44,5 %, lavere indre arbejde sammenlignet med

Wintermodellen p=0,0001 n=12. Denne store forskel skal der dog ikke konkluderes på, idet den

videre metaboliske beregning er forskellig fra Willemsmodellen, der kun beregner et positivt

arbejde, som dog er højere end det positive tilskud fra Winter- og Widrickmodellerne.

Stigningen mellem arbejdsbelastning 1 og 2 og 2 og 3 var nogenlunde ensartet på 24 %, både

beregnet efter Winter, Widrick og Willems metoden. Der var signifikant forskel på beregninger

af effekten med slide og uden slide både med Winter og Willems modellerne, testsandsynlighed

henholdsvis p=0,0328 og p=0,0298 n=18 og n=12., hvor forsøg med slide var højest. Forskellen i

forsøg med slide og unde slide var med Wintermodellen henholdsvist ved belastning 1,2 og 3: 8

W eller 6 %, 11 W eller 6 % og 35 W eller 13 %. Forskellen med slide og uden slide i Willems

modellen var henholdsvis ved belastning 1,2 og 3: 13 W eller 16 %, 15 W eller 14 % og 24 W

eller 16 %.

Resultater

58

Der blev ingen signifikant forskel bestemt mellem forsøg med slide og uden slide med Widrick

modellen p=0,0638 n=18.

4.3.3 Estimering af iltoptagelse

Estimering af iltoptagelse er beregnet i forhold til tre modeller: Winter, Widrick og Willems (se

tabel 14). Alle modellerne giver et overestimat for iltoptagelsen. Den højeste værdi bliver

beregnet med Widrick, herefter Winter og til sidst Willems, som giver det bedste estimat for

iltoptagelse. Widrickmodellen beregner med slide 24 % højere iltoptagelse end de målte værdier,

uden slide 23 %. Winter modellen beregner 22 % højere iltoptagelse med slide end de målte

værdier, uden slide 20 % højere. Willemsmodellen beregner med slide 20 % højere iltoptagelse

og uden slide 18 % højere iltoptagelse. En generel antagelse med alle modellerne er, at

estimeringen med slide giver det højeste estimat i forhold til de målte værdier.

Belastning

1 ms ± sd Belastning 2 ms ± sd





Iltoptagelse Winter (l * O2* min-1) 3,49±0,16 4,67±0,19 5,96±0,28 3.37±0,24 4,45±0,32 5,59±0,37

Iltoptagelse Widrick(l* O2* min-1) 3,58±0,16 4,78±0,21 6,08±0,33 3,48±0,25 4,58±0,33 5,76±0,37

Iltoptagelse Willems(l*O2* min-1) 3,40±0,46 4,53±0,63 5,75±0,82 3,26±0,46 4,33±0,61 5,45±0,77

Iltoptagelse målt(l * O2* min-1) 2,75±0,16 3,59±0,19 4,58±0,31 2,6±0,17 3,59±0,24 4,52±0,27

Tabel 14. Beregnet iltoptagelse med model Winter, Widrick og Willems (inkl. hvilestofskifte). Målt iltoptagelse. Beregningerne af iltoptagelse er alle foretaget ud fra data, hvor energien for forflyttelse af ro-ergometret er medtaget.

Regressionslinierne, der blev

beregnet ved de tre modeller,

viser, at der er tæt

overensstemmelse mellem de

målte- og de beregnede værdier.

Regressions-værdierne med slide

ved Winter, Widrick og Willems

blev henholdsvist beregnet til

R2 = 0.7555

R2 = 0.9458

R2 = 0.949

2

3

4

5

6

7

2 3 4 5 6 7Målt iltoptagelse l *min-1

Ber

egne

t Ilto

ptag

else

l* m

in-1

Winter

Widreick

Willems

Figur 21. Regressionslinier for målt iltoptagelse stillet op mod beregnet iltoptagelse med modellerne: Winter(cirkler og linje) r2=0,949, Widrick (firkanter og stiplet linje) r2=0,956, Willems (trekanter fed linje) r2=0,756.

Resultater

59

R2=0,949, R2=0,946 og R2=0,756 (se figur 17). Forsøg uden slide blev beregnet af Winter,

Widrick og Willems til henholdsvis R2=0,966, R2=0,967 og R2=0,783. Det kan dog ses af figur

21, at niveauet for de beregnede ligninger ligger over, på trods af, at hældningerne er korrekte.

Diskussion

60

5.0 Diskussion

Målet med dette speciale var at sammenligne Concept II ro-ergometer med og uden slide inden

for fysiologisk, ydrearbejde og biomekaniske forhold for roere og indre arbejde beregnet ved

biomekaniske modellering. Jeg har derfor designet testprotokoller, der ved samme ydre

arbejdsbelastning sammenligner forskellige responser, der måtte fremkomme. Som i de

forudgående afsnit vil en opdeling i afsnit om henholdsvis det fysiologiske, det ydre arbejde og

biomekaniske forhold for roere og det biomekanisk modellerings afsnit give et overblik. Dette

vil dog blive afsluttet i en sammenfatning, hvor elementer fra de tre områder vil blive

sammendraget.

5.1 Fysiologi

Trods de forventede lavere metaboliske parametre under roning med end uden slide, måtte det

konkluderes, at de primære fysiologiske parametre ikke kunne bestemmes som forskellige med

og uden slide. Der var ikke signifikante forskelle på iltoptag, puls, laktat og ventilation. Den

beskrevne højere puls i forhold til iltoptagelse, som kan forekomme under roning grundet

aktivering af små muskelgrupper, blev observeret ved dette forsøg. Her blev forskellen i

nyttevirkning mellem puls og iltoptagelse beregnet til mellem 4 og 10 %, hvor beregninger med

puls var højest. Her skal det forbehold dog tages, at et estimat for hvilepuls og iltoptagelse kan

ændre denne konklusion, her specielt hvilepulsen, som for veltrænede kan være lavere end de her

antagede 50 bpm. (Wilmore, 1994 Kapitel 8).

En ikkelineær iltoptagelse blev observeret ved forsøget, hvilket modsvarer forsøg foretaget på

vand. Nyttevirkningen blev beregnet til 19,8 %. Dette niveau stemmer overens med tidligere

forsøg foretaget både på vand og ved ro-ergometer-forsøg (16-24 %). Nyttevirkningen, som blev

beregnet, ligger i den høje ende af før målte, værdier hvilket passer fint med variationen med 10

% for øvede og uøvede. De opnåde maks. iltoptagelses niveauer på 5,57 l ±0,16 * O2* min-1

viser, at forsøgsgruppen er veltrænet. De relative høje belastningsniveauer på 80,9 %, som blev

opnået ved delforsøg 3, kunne kun opretholdes grundet forsøgsgruppens veltrænethed. Der må

stilles spørgsmålstegn ved den anvendte metode til estimering af arbejdsbelastning for

forsøgspersonerne (formel 3). Fremtidig forskning bør derfor anvende formel 3 (afsnit 3.4.3)

med forsigtighed, enten ved at foretage prøveforsøg, hvor maks. iltoptagelse måles, eller ved at

____________________________________________________________________Diskussion

61

foretage en nedgradering af de ønskede arbejdsbelastninger. Ved at trække 10 % fra de

beregnede værdier opnås ca. de ønskede arbejdsbelastninger.

Åndedrætsfrekvensen var den eneste fysiologiske parameter, som viste signifikant forskel

mellem forsøg med og uden slide (dog kun ved belastning 1 og 2). Dette kan skyldes

sammenhængen med tagfrekvensen, hvor teorien beskriver, at der foretages mindst to

åndedrætsbevægelser per tag. Dette forsøg viste dog ingen signifikant forskel, når tagfrekvensen

blev indregnet i forhold til åndedrætsfrekvensen. De opnåede åndedræt per tag blev beregnet til

henholdsvis 1,88, 1,94 og 2,06 ved belastning 1, 2 og 3. Dette passer fint med teorien, når

belastningen bliver højere ved belastning 3.

Maks. forsøget viste fysiologisk stor overensstemmelse med afvikling af rokonkurrencer på

vand. Desuden blev totaludmattelse opnået ved all-out-testen. Denne testform kræver dog, at

forsøgspersonen kender sine egen maksimale fysiologiske ydeevne godt. Herved kan denne

testform kun anbefales til forsøgspersoner med stort kendskab til egen formåen.


Det ydre arbejde og den mekaniske del af testprotokol viste, at forsøg med og uden slide var

forskellige på mange punkter. Problemstillingen med at fastholde en konstant arbejdsbelastning9

viste sig uproblematisk, forsøgspersonerne opnåede den ønskede arbejdsbelastning (ingen

signifikant forskel mellem ønsket og opnået), dog med tendens til, at arbejdet, der blev ydet, var

lidt for højt i starten af forsøget (gennemsnitligt 1,87 W højere over de 6 minutter).

Det faktum, at forsøgspersonerne havde stort kendskab til roning på Concept II ro-ergometret,

betød her, trods de mange eksterne målinger af iltoptagelse, puls, kraftmålinger,

videomarkeringer og, at den ydre arbejdsbelastning skulle holdes konstant af forsøgspersonerne,

at en vellykket forsøgsprotokol kunne opretholdes. Mine anbefalinger til fremtidige forsøg med

Concept II ro-ergometer vil derfor være at anvende øvede roere.

____________________________________________________________________Diskussion

62

5.2.1 Displayudlæsning, ydre arbejde og nyttevirkning

Ud fra kraftmåleren blev det eksterne arbejde beregnet. Denne beregning viste sig dog ca. 8-11

% højere end den opnåede effekt udlæst af displayet. Herved kunne nye nyttevirkninger

bestemmes ud fra kraftmåleren med slide og uden slide til 22,2 % (netto), hvor nyttevirkningen

fra displayudlæseren blev bestemt til 20,2 % (netto), eller 2 % mindre. Dette yderligere arbejde

kunne dog bestemmes ved at addere arbejdet fra elastikken (elastikkens formål er at tilbageføre

kæden, som trækkes ud under robevægelsen) (se figur 2).

Det beregnede ydre arbejde, beregnet fra kraftmåleren, viste sig at være højere (fra 2 W til 8,4 W

eller 1 % til 2,6 %) med slide en uden slide. Det kan dog ikke konkluderes, at det er mere

økonomisk at ro på slide end uden slide, idet forskellen i nyttevirkning ikke var signifikant. Det

yderligere arbejde, der ydes med slide, stammer delvist fra elastikken, hvis effekt er højere

(grundet i en højere frekvens) og evt. delvist stammer fra forflyttelse af sliderammen eller

kroppen .

5.2.2 Elastik, tagdistance og kraft

Det eksterne arbejde, der blev ydet for at trække elastikken ud, udgjorde mellem 8 % og 11 %

faldende med de laveste værdier (8 %) ved belastning 3. Denne tendens viste sig gældende både

ved forsøg med og uden slide. Denne elastik, hvis hårdhed kan justeres, er en energikilde, som

roeren skal modstå. Elastikken kan have indflydelse ved konkurrenceroning, hvor en optimering

kan medføre bedre tider. Dette kræver dog, at elastikken ikke bliver så slap, at det medfører, at

recoverytiden bliver forlænget grundet i, at kæden ikke tilbageføres tilstrækkeligt hurtigt.

Tagdistancen blev, ved forsøg uden, slide målt til at være længere end forsøg med slide. Her blev

en forskel målt til 1 cm. Eller 2,16 % længere uden slide. Denne forskel i tagdistancen har både

betydning på effekten på flyhjulet og elastikken. Denne tagdistance forøgelse medfører, at et

yderligere arbejde skal ydes på elastikken, hvilket medfører en effektforøgelse mellem slide og

uden slide ved belastning 1,2 og 3 på 1,3 W, 2,9 W og 3 W.

9 Concept II ro-ergometret adskiller sig fra andre ergometertyper ved, at effekten der ydes, kun afhænger af den arbejdsbelastning, forsøgspersonen yder, dette står i modsætning til andre ergometre, hvor en ekstern belastning skal modstås.

____________________________________________________________________Diskussion

63

Tagdistancen øges desuden over de tre belastninger: Fra belastning 1 til 2 fra 1,41 m. til 1,46 m.

og videre til 1,48 m. ved belastning 3 (forsøg med slide, forsøg uden slide ligger ca. 1 cm under

ved de tre belastninger).

Denne tagdistancen er længere ved belastning 2 og 3 end forsøg foretaget på Rowperfect, hvor

en tagdistance på 1,4 m. blev opnået.

Den højeste kraft under taget målt i Newton var 7,3 % højere uden slide end med slide, dette

skyldes bl.a., at tagets distance uden slide er kortere, og derfor må en højere kraft ydes for at

opretholde den samme effekt. Dette antyder, at roning med slide modsvarer mere aerobt arbejde

end uden slide, idet innovationen af fast-twitch muskelfibre, må antages at være mindre. Den

højeste kraft, der blev ydet ved belastning 3 med slide, svarer til 80 % af den højeste kraft under

maks.-forsøget og ligger tæt på den fysiologiske relative belastningsgrad på 80,9 %.

5.2.3 Frekvens, tid tag / recovery og tid til maks. kraft

Frekvensen, der blev roet med på slide, var signifikant højere end uden slide. Forskellen var

således 2,6 tag højere per minut. Mellem belastning 1 og 3 blev der med og uden slide målt

stigninger på ca. 6 tag per min. startende med slide ved belastning 1 på 21,7 til 27,8 tag per min

ved belastning 3. Tagfrekvensen under maks.-forsøget lå væsentligt højere og med et

gennemsnitsniveau på 40,3 efter den første måling ved tiden 0. Sammenlignet med de

tagfrekvenser, der er foretaget på vand, passer maks.-forsøget godt til de her målte værdier på

mellem 37 og 41.

Tagfrekvensen ved de submaksimale forsøg ligger noget under de tidligere forsøg på Rowperfect

ro-ergometret (frekvens 30 ), men det er uvist om denne frekvens er submaksimal eller fastsat af

en forsøgsleder.

Tiden for taget og recoveryfasen var signifikant kortere med slide end uden slide, hvor tiden for

recoveryfasen stod for den største forskel på 0,25 s. eller 13 % længere ved forsøg uden slide

(kun 0,02 s. længere for taget). Når belastningen steg, var det primært tiden for recovery, der

blev nedsat. Denne faldt således fra belastning 1 med slide fra 1,94 s. til 1,65 s. til 1,14 s. ved

belastning 3. Dette modsvarer et fald på 15 % mellem belastning 1 og 2, og 14 % ved belastning

2 og 3.

____________________________________________________________________Diskussion

64

Tiden for taget faldt ligeledes fra belastning 1 med slide 0,84 s. til 0,8 s. og til 0,75 s. ved

belastning 3. Dette modsvarer et fald på 4,5 % og 7,1 % mellem belastning 1 og 2 og 2 og 3.

Dette modsvarer de observationer, der er beskrevet i teorien, hvor det primære fald i et hurtigere

tag opnås ved at nedsætte recoverytiden.

Den procentvise fordeling mellem tiden for taget og recovery viser, at udnyttelsen af

arbejdstiden er bedre med slide, idet 33 % af tiden udnyttes til taget, hvor det uden slide kun er

30 % af tiden, der udnyttes på taget. Forsøg, der er fortaget på Rowperfect ro-ergometer, har vist

en tid for taget på 45 %. Tiden for taget og recovery ved maks.-forsøget viser tilsvarende

fordelinger, hvor tiden af recoveryfasen er nedskåret mest, her blev andelen af tiden for taget 44

%.

Tiden til maks. kraft var mellem 1% og 7% kortere med slide end uden slide. Der var en stigende

tendens ved højere belastninger, hvilket må antages at være træningsrelevant sammenlignet med

roning på vand, hvor denne tid forsøges nedbragt for at kunne yde en højere effekt. Den opnåede

tid til maks. kraft med slide og ved belastning 3 0,36 s. Dette passer fint med de beskrevne tider

på 0,3-0,4 s. (Secher, 1993). Den lavere tid kan skyldes den højere frekvens, når der roes med

slide.


Forskydningen af ro-ergometret under roning med slide var 0,61 m., uafhængig af hvilken

belastning, der blev roet ved. Dog stiger det indre arbejde, der kræves for denne forskydning, fra

belastning 1 til 2 og 2 til 3.

Det forøgede metaboliske arbejde, der skal ydes, er grundet i en nedsættelse af tiden for

totaltaget og hermed forskydningen af ergometret. Der ligger bag dette speciale yderligere data

fra roerens bevægelsesmønsteret, som kan analyseres på, men som ikke er medtaget i dette

speciale grundetdata mængdens omfang. Det kan dog allerede nu konkluderes, at betydelige

ændringer i segmenternes hastighed vil være højere med slide.

____________________________________________________________________Diskussion

65

5.3.1 Indre arbejde

Estimering af det metaboliske indre arbejde under roning er foretaget før på et andet ro-

ergometer, her er valget af metode lig dette studie, dog udbygget med metoder, der bygger på

forskning foretaget på gang, cykling og skiløb. Jeg har benyttet metoder, der kan estimere det

indre arbejde ved roning.

De tre metoder, jeg har anvendt, bygger på Winter, Widrick og Willemsmodellerne. Winter og

Widrick metoderne er de simpleste metoder til estimering af det indre arbejde og er fundet

velegnet til estimering af iltoptagelse ved gang, cykling og skiløb. Dette sikrer dog ikke, at

metoden kan anvendes direkte til roning. Willems metode bygger på mere komplicerede

antagelser og kræver herved mere komplekst programmel at afvikle.

Der er signifikant forskel på resultaterne fra de tre metoder, hvor Willems er lavest, Winter

næstlavest, mens Widrick giver det højeste estimat for det indre arbejde. Det indre metaboliske

arbejde i Watt beregnet med slide er højere end uden slide. Der er dog ingen signifikant forskel i

forhold til Widrick modellen.

Det indre arbejde stiger med 24 % mellem tre belastninger, denne stigning gør det vanskeligt at

foretage yderligere valideringer af metoderne ved hjælp af nyttevirkningsberegninger.

Det forøgede energikrav kommer primært fra en forøgelse af den kinetiske energi, idet

bevægelsesmønsteret er næsten uændret (taglængden forøges lidt), men hastigheden for

gennemførelse af taget er forøget. Mine fremtidige anbefalinger til forskning på området er, at

lave forsøg, hvor 0 belastninger anvendes, og hvor frekvensen holdes konstant. Herved kunne en

validering af det indre arbejde foretages.

5.3.2 Estimering af iltoptagelse

Estimeringen af iltoptagelse er en validering af de metodevalg, der er foretaget. Udgangspunktet

er en direkte sammenligning af de målte værdier og de her beregnede, der viser, at alle

metoderne giver et overestimat for bestemmelsen af iltoptagelsen. Willemsmetoden giver det

bedste estimat for iltoptagelse, som dog er mellem 18 % og 20 % for højt i forhold til de målte

værdier.

Forsøg uden slide giver ved alle tre modeller det tætteste estimat og hermed den bedste

regression med de målte værdier. Ud fra estimatet for iltoptagelse ses det, at nyttevirkningen for

____________________________________________________________________Diskussion

66

det ydre og indre arbejde er for lav. Det kan desuden konkluderes, at nyttevirkningen for arbejde

på slide er højere, idet det indre arbejde og det ydre arbejde beregnet fra kraftmåleren er højere.

Det kræver dog yderligere forskning at kunne validere disse konklusioner og bestemme

nyttevirkninger.

5.4 Sammenfatning

Det motorisk anderledes bevægelsesmønster for roning med slide giver sig udtrykt i

forskellighed i tagfrekvens, tagdistance, tid for tag og recovery og kraft i taget. Dette medføre

dog i dette studie ikke at målbare metabolisk forskel findes.

Når kraftmålerens effekt beregnes, kan en fysiologisk nyttevirkning beregnes således, at en

højere nyttevirkning bestemmes i forhold til nyttevirkningen beregnet fra displayudlæseren.

Denne højere effekt benyttes dog til dels i effekten i elastikken på ro-ergometret og måske til

dels i forflytning af ro-ergometret på slidesystemet.

Den højere kraftudvikling og hastighed, der blev målt under forsøg uden slide, kunne antyde, at

kroppen burde arbejde mere anaerobt, hvilket kunne have medført forhøjet laktatniveauer ved de

forskellige belastningsgrader, men forskel kunne dog ikke vises. En grund til dette kan findes i,

at taget og recoveryfasen i forsøg med slide, foregår hurtigere, og herved forekommer samme

laktatniveau.

Den forskydning af ro-ergometret, der fremkommer på slidesystemet, har i dette studie ikke vist

sig at nedsætte det indre arbejde under roning med slide. Hypotesen, som bliver opstillet i

indledningen (inspireret af Rekers, 1993 fra forsøg på Rowperfect ro-ergometer), må derfor

forkastes. Den del af specialet, som omhandler bestemmelse af indre arbejde og ydre arbejde til

estimering af iltoptagelse, kræver endvidere yderligere forskning. Det indre og ydre arbejde er

dog højere med slide, hvorfor en højere nyttevirkning med slide må formodes.

Konklusion

67

6.0 Konklusion

Roere beskriver, at fornemmelsen af at ro på Concept II ro-ergometret med slide som værende

anderledes end roning uden slide. Nogle syntes, at det er tættere på roning på vand, andre

beskriver roning på slide som værende mindre belastende. Forskelle er der uden tvivl. Jeg har

testet 6 teknisk dygtige roer i de to situationer og er kommet frem til følgende konklusioner.

Hypotesen om et mindre energiforbrug ved roning på slide, må forkastes grundet i nedenstående

konklusioner.

Metaboliske parametre er ikke forskellige med og uden slide. Iltoptagelse, puls, laktat

samt ventilation viste ingen signifikant forskel på forsøg foretaget med og uden slide.

Ved at benytte effekten fra displayudlæsningen fra ro-ergometret blev der ingen

signifikant forskel beregnet i nyttevirkning, denne blev beregnet til 20,2 % (netto). Ved

at benytte kraftmålerens effektberegninger kunne en højere nyttevirkning bestemmes til

22,2 %(netto).

1. En signifikant forskel i åndedrætsfrekvensen på 7,8 %, hvor forsøg med slide var højere

end uden slide, kunne bestemmes ved belastning 1 og 2. Denne åndedrætsfrekvens

hænger tæt sammen med tagfrekvensen således, at der benyttes ca. 2 åndedræt per.

totaltag. Når tagfrekvensen medregnes, er der ingen forskel i åndedrætsfrekvensen ved

forsøg med og uden slide.

Det motoriske bevægelsesmønster er forskelligt med og uden slide. Frekvensen med

slide er 10,6 % højere end uden slide, dette medfører, at tiden for taget og recoveryfasen

bliver kortere med slide. Denne reduktion var henholdsvis 2,7 % kortere for tiden af

taget (kun signifikant ved belastning 1) og 13 % kortere for tiden af recovery, med slide

end uden slide.

1. Maks.-kraften i taget under forsøg uden slide er 7,3 % højere end med slide. Denne

parameter kunne medføre, at roning uden slide belaster kroppen mere anaerobt, dette

kunne dog ikke underbygges i de fysiologiske målinger. Effekten målt fra kraftmåleren

viste, at roning med slide udviklede en højere effekt (mellem 1 % og 2,6 % ved de tre

delforsøg), denne eksterne effekt kan dog ikke registreres på displayudlæseren fra ro-

ergometret.

Konklusion

68

2. Tagdistancen med slide er 2,16 % længere end uden slide, dette medfører, at den effekt,

der benyttes til at udtrække elastikken i ro-ergometret, bliver højere. Denne eksterne

effekt, i forhold til uden slide, udgør dog ikke hele den forøgede effekt, der er i taget.

Det indre og ydre arbejde er højere med slide, og dermed må det formodes, at

nyttevirkningen er højere med slide. Det indre arbejde er højere med slide end uden

slide med model Winter og Willems. Herved må det formodes, at de anvendte

nyttevirkningsstørrelser var for lave. Estimering af iltoptagelse gav med alle modeller et

overestimat.

6.1 Perspektivering

Dette speciale har bidraget til viden omkring roning på Concept II med og uden slide. Yderligere

forskning kan dog foretages for at underbygge specialet, specielt afsnittet omkring indre arbejde.

Her kunne forsøg med 0 belastning og evt. fastsatte frekvenser yderligere validere modellerne,

og bedre estimater for nyttevirkning kunne gives.

En yderligere tilgangsvinkel til videre forskning kunne være en sammenligning af Concept II

ergometret og roning på vand. Herved kan ro-ergometret blive valideret i forhold til roning på

vand. Dette kunne have speciel interesse for trænere og roere. Her kunne et studie, hvor f.eks.

Concept II med og uden slide, Rowperfect med og uden slide og roning på vand, indgå, hvorved

det ergometer, der bedst simulerede roning på vand, kunne udvælges.

Ved at anvende en bred tilgangsvinkel til analysen, hvor både fysiologiske, mekanisk og

kinematiske forhold bliver bestemt, fås en bred og grundig analyse af roning.

Referenceliste

69

7.0 Referenceliste

Andersen, E. B., (1998), Statistik for Idrætsstuderende, Kbh.

Blæsild, P., (1999), Supplement til Erling B. Andersen: Statistik for Idrætsstuderende , Århus.

Cavagna, G. A., (1977), Mechanical work and efficiency in level walking and running, Journal

of Physiology, 268, 467-481.

Celentano, F., (1974), Mechanical aspects of rowing, Journal of Applied Physiology, 36,6, 642-

647.

Concept II ro-ergometer model C og slide brugermanual.

Cosgrove, M. J., (1999), The relationship between selected physiological variables of rowers and

rowing performance as determined by a 2000 m ro-ergometer test, Journal of Sports Sciences,

17, 845-852.

Di Prampero, P.E., (1971), Physiological aspects of rowing, Journal of Applied Physiology, 31,6,

853-857.

Granfeldt, J., (1999), Introduktion til edb på bio- og geostatistik, Introduktion til SAS, Århus.

Hagerman, F. C., (1994), Applied Physiology of Rowing, Sports Medicine, 1, 303-326.

Hahn, A.G., (1988), Physiological testing of oarswomen on Gjessing and Concept II rowing

ergometers, Excel, Vol.5. No 1. September.

Inovision, Brugermanual, Amis, 2001.

Jensen, K., (unpublicised article), A metabolic cart for VO2 during exercise using the inspiratory

flow rate", Teamdanmark Odense University.

Referenceliste

70

Jensen, R. L., (1996), The prediction of power and efficiency during near-maximal rowing,

European Journal of Applied Physiology, 73, 98-104.

Kramer, J. F., (1994), Rowing Performance and Selected Descriptive, Field, and Laboratory

Variables, Canadian Journal of Applied Physiology, 19(2), 174-184.

Kreighbaum, E., (1996), Biomechanics, A Qualitative Approach for Studying Human

Movement, Boston.

Laursen, B., (1999), Kinetic and energetic during uphill and downhill caring of different weights,

Applied Ergonomics, 1-8.

Luhtanen, P., (1987), Mechanical work and efficiency in ergometer bicycling at aerobic and

anaerobic thresholds, Acut. Physiology Scandinavian, 131, 331-337.

Macdougall, J. D., (1982), Physiological testing of the elite athlete, Canada.

Macfarlane, D. J., (1997), Instrumentation of an ergometer to monitor the reliability of rowing

performance, Journal of Sports Sciences, 15, 167-173.

Mahony, N., (1999), A comparison of physiological responses to rowing on friction-loaded and

air-braked ergometers, Journal of Sports Sciences, 17,143-149.

Martindale W.O., (1984), Mechanical Energy in Sculling and In Rowing an Ergometer,

Canadian Journal of Applied Sports Science, 9, 153-163.

Norman, R., (1989), Mechanical Power Output and Estimated Metabolic Rates of Nordic skiers

During Olympic Competition, International Journal of Sports Biomechanics, 169-184.

Ozkaya, N., (1999), Fundamentals of biomechanics, Equilibrium, Motion, and Deformation,

New York.

Referenceliste

71

Polar brugermanual (Vantage NV).

Rekers, C. J. N., (1993), Verification of the ROWPERFECT ergometer, Senior Rowing

Conference in London on the 2nd of October.

Robergs, R. A., ( 1997), Exercise Physiology, Exercise Performance and Clinical Applications,

St. Louis.

Rodriguez, R. J., (1987), Electromyographic analysis of rowing stroke biomechanics, Journal of

Sports medicine and Physical Fitness, 30,1, 103-108.

Rusell, A. P., (1998), Prediction of elite schoolboy 2000-m rowing ergometer performance from

metabolic, anthropometric and strength variables, Journal of Sports Science, 16, 749-754.

Schabort, E. J., (1999), High reliability of performance of well-trained rowers on a rowing

ergometer, Journal of Sports Sciences, 17, 627-632.

Secher, N. H., (1983), Maximal Aerobic Power in Oarsmen, European Journal Applied

Physiology, 51, 155-152.

Secher, N. H., (1983), The physiology of rowing, Journal of Sports Sciences, l, 23-53.

Secher, N.H., (1993), Physiological and Biomechanical Aspects of Rowing, Sports Medicine,

15(1),24-42.

Shephard, Roy J., (1998), Science and medicine of rowing: A review, Journal of Sports Sciences,

16, 603-620.

Torres-Moreno, R., (2000), Joint Excursion, Handle Velocity, and Applied Force: a

Biomechanical Analysis of Ergonometric Rowing, International Journal of Sports Medicine, 21,

41-44.

Referenceliste

72

Urhausen, A., (1993), Heart Rate, Blood Lactate, and Catecholamines During Ergometer and

Water Rowing, International Journal of Sport Medicine., 14, 20-23.

Wells, R., (1986), Internal work and physiological responses during concentric and excentric

cycle ergometry, European Journal of Applied Physiology, 55, 259-301.

Widrick, J. J., ( 1992), Effect of internal work on the calculation of optimal pedaling rate,

Medicine and Science In Sports and Exercise, 24,3, 376-382.

Willems, P.A., (1995), External, Internal and total work in human locomotion, Journal of

Experimental Biology, 198, 379-393.

Wilmore, L.H., (1994), Physiology of Sports and exercise, Human Kinetics, USA.

Winter, D. A., (1979), A new definition of mechanical work done in human movement, Journal

of Applied Physiology, 46(1), 79-83.

Åstrand, P-O., (1986), Textbook of work physiology, Physiological bases of exercise, New

York.

Bilag

73

Odense 8-12-2000

8.0 Bilag Information til forsøgspersoner Formål: At bestemme roeres arbejdsøkonomi ved forskellige belastninger under roning på Concept II henholdsvis med og uden slide. Varigheden af det samlede forsøg er ca. 3 ½ timer, som vil være fordelt således. 30 min. Omklædning vejning, højdemåling, pålimning af reflekser følgende 12 steder på kroppen: Hoved, øre, nakke, skulder, albue, hånd, finger, øverste på hofte, nederst på hofte, knæ, ankel og fod. Herefter foretages et submaksimale(ved en relativ lav belastning) forsøg af varigheden 40 min. Hvorunder der vil blive målt puls med en censor omkrig brystet, iltoptagelse med maske monteret på ansigtet, videoptagelse fra siden, kraftmåling ved kraftcensor monteret efter grebet desuden vil der blive foretaget laktat måling ved boldanalyse fra fingerspids i pausen. Disse målinger vil foregå ved tre forskellige belastninger således at der arbejdes i seks minutter og hviles i fire minutter osv. tre gange. Herefter vil der være en pause på ca. 40 - 50 minutter. Hvorefter ovenstående forsøg bliver gennemføret igen. Der vil være to personer der skal testes på samme dag, således at du enten får pause første eller sidst. De to test af 40 minutters varighed vil foregå på Concept II monteret med slide og uden slide. Efter de to submaksimale test vil der blive foretaget et maks. forsøg hvilket samlet vil have en varighed af 15 minutter. Her vil du efter 5 minutters opvarmning arbejde ved seks belastninger af et minuts varighed startende ved et submaksimalt niveau og afsluttende ved en maksimal belastning. Der vil blive foretaget målinger tilsvarende de submaksimale forsøg. Data for forsøget vil blive anvendt til et speciale samt efterfølgende forskellige andre videnskabelige publikationer. Du vil i alle publikationer optræde anonymt med en kode f.eks. betegnelse forsøgsperson A. Forsøget gennemføres på: Teamdanmark Testcenter ved Institut for Idræt og Biomekanik, Syddansk Universitet, Campusvej 55, 5230 Odense M. Vi håber at du vil deltage i undersøgelsen. Det skal dog understreges, at det er frivilligt at deltage. Selv om du har besluttet, at du gerne vil deltage, kan du når som helst forlade undersøgelsen, uden at skulle give nogle forklaring på hvorfor. Det gælder også, selv om du har ”skrevet under ” på at deltage. Er du i tvivl om noget er du velkommen til at kontakte: Martin Hejgaard Sørensen (mobil: 26559185/ priv.: 86248160) Kurt Jensen (arb.:65503446) eller Gisela Sögaard(arb.:655034298/ priv.: 3962463) ------------------------------------------------------------------ Bilag Oplysninger på forsøgsdagen ved gennemførsel af forsøg. ”Jeg bekræfter hermed, at jeg efter at have modtaget ovenstående information, såvel mundtligt som skriftligt, vil deltage i de beskrevne forsøg. Jeg er informeret om, at det er frivilligt at deltage, og at jeg når som helst kan forlade forsøget uden at give nærmere begrundelse” Dato:______________________________Underskrift:_________________________________________________

Bilag

74

Oplysninger til forsøgspersoner på forsøgsdagen: Submaksimale forsøg / Maks. Forsøg: Du skal her arbejde submaksimalt ved tre belastninger i 6 min. med 4 min. pause mellem hver arbejdsbelastning. Du må selv bestemme luftmodstanden på ergometret blot den bliver holdt konstant ved alle tre belastninger og ved roning på slide og uden slide. Du må selv bestemme frekvensen på dit tag blot den bliver holdt konstant hele forsøget igennem. Du får besked på hvornår du skal starte og slutte men du må godt taste tiden ind i på ergometret. 6 min. arbejde og 4 min. pause. Når du gennemføre testen skal du det sidste minut fra hvor videooptagelserne starter fastholde hovedet således at du ser fremad. Display aflæseren skal stå på Watt og du skal forsøge at fastholde en så konstant arbejdsbelastning som muligt. Jeg vil under testen oplæse de enkelte effektudlæsninger fra Concept II display i det sidste 30 sek. i hver delforsøg. Du skal være iklædt mørke korte tights og mørke sokker.

Documents

En sammenligning af fysiologiske og biomekaniske responser ... · En sammenligning af fysiologiske og biomekaniske responser ved roning på Concept II med og uden Concept II slide