Via infrarood naar goud?

inspannings
fysiologie
Spieren hebben zuurstof nodig om langdurig te kunnen presteren. Dat maakt de zuurstofopnamecapaciteit van de spier
een belangrijke parameter voor het leveren van een (top)
prestatie. Daarom zouden we graag inzicht krijgen in de
zuurstofopname van de spier tijdens inspanning. Sinds enige
tijd is dit mogelijk via een klein, draagbaar kastje. Dit heeft
geleid tot een aantal nieuwe inzichten.
Via infrarood naar goud?
Marco Konings
& Florentina Hettinga
van de meetmethode en vooral op
De schaatshouding: voor- en
nadelen van diep zitten
de nieuwe inzichten die er tot nu toe
Wat in al die jaren wel hetzelfde is
mee zijn verkregen. Aangezien deze
gebleven is het belang van de karak-
nieuwe inzichten met name betrekking
teristieke schaatshouding. Al in 1898
hebben op de schaatssport, zal dit arti-
zag Mackenzie2 in dat deze zittende
kel zich grotendeels hierop richten.
houding essentieel is om goed te pres-
In dit artikel gaan we in op de werking
teren. Zijn voorspelling dat dit ook
16
Ontwikkeling
de antropometrie van schaatsers zou
Mensen schaatsen in de winter al eeu-
gaan veranderen lijkt weliswaar niet
wenlang over bevroren wateren. Vroe-
helemaal te zijn uitgekomen, maar
ger met name vanuit praktische over-
de kwaliteit om te schaatsen met een
wegingen, omdat schaatsen de snelste
kleine knie- en romphoek is inderdaad
manier van verplaatsen was. Tegen-
essentieel gebleken voor het behalen
woordig vooral als vorm van recreatie-
van topprestaties in het schaatsen.
sport of topsport. Sinds de oprichting
Recenter onderzoek laat zien dat het
van de internationale schaatsbond
vooral aan het einde van de race, wan-
(ISU) in 1892 heeft de schaatssport
neer je vermoeid bent, moeilijk is om
zich aldoor ontwikkeld. De wollen
met deze kleine romp- en kniehoek
mutsen zijn ingeruild voor aerodyna-
te blijven schaatsen.3,4 Dit levert een
mische pakken, schaatsbanen werden
zware ‘straf’ op: door grotere knie- en
overdekt en de traditionele schaats
romphoeken neemt de luchtweerstand
werd ingewisseld voor de klapschaats.
toe en bovendien is een grotere knie-
Maar de steeds snellere wereldrecords
hoek ongunstig voor het leveren van
door de jaren heen zijn niet alleen het
vermogen.
gevolg van verbeterde omgevingsfac-
Het lijkt dus, zeker op biomechanisch
toren. Ook de schaatsers zelf werden
gebied, gunstig om diep te zitten.
beter. Door betere trainingsmethodes
Waarom hebben schaatsers er dan
en -faciliteiten en door nieuwe weten-
toch zo’n moeite mee, vooral aan het
schappelijke inzichten waren schaat-
einde van de rit? Begin jaren ´90 werd
sers in staat om de wereldrecords
voor het eerst gesuggereerd dat de
steeds opnieuw aan te scherpen.1
relatief lage maximale zuurstofop-
S p o r t g e r i c h t n r. 4 / 2 0 1 4 – j a a r g a n g 6 8
name (VO2max) van
topschaatsers5
van de Hb-moleculen
gedetecteerd kan wor-
wel eens iets te
den door middel van
maken zou
het uitzenden van
kunnen heb-
infraroodstraling
ben met de
van verschil-
in de schaats-
lende golfleng-
houding op-
tes. Hb met
O2 neemt
tredende hoge
namelijk
intramusculaire
krachten op de be-
licht
nen. Waar de schaats-
van een
houding in biomechanisch/technisch opzicht
ideaal is voor de schaatspres-
andere golflengte op dan
Figuur 1a en b. De PortaMon, het apparaat dat
de zuurstofopname van de spier kan bepalen
door middel van infraroodstraling.
Hb zonder O2. Dit is de kern
tatie, lijkt deze fysiologisch gezien
van de werking van NIRS.
en dus relatief meer op basis van je
nadelig. In vergelijking met fietsen,
Vrijwel direct nadat spieren zich
sprintvermogen moet presteren. Eind
rennen en schaatsen met grotere
beginnen in te spannen gaan ze O2
vorige eeuw werd ditzelfde effect ook
kniehoek bleek de VO2max tijdens
opnemen uit het bloed en zie je in
gevonden bij langebaan schaatsers op
schaatsen met een normale kniehoek
verhouding minder Hb met O2 en
een loopband.8
inderdaad
lager.6
De combinatie van
meer Hb zonder O2. Om de Hb-ver-
de lage zitpositie, de relatief lange
houding vervolgens weer te herstellen
Asymmetrie in het shorttrack
glijfase en de grote krachten op de
zal het lichaam normaal gesproken
NIRS werd al geruime tijd in onder-
benen zouden wel eens kunnen lei-
meer bloed naar de werkende spieren
zoekslaboratoria toegepast, maar en-
den tot een verminderde bloedstroom
gaan pompen. Ook dit is te meten met
kele jaren geleden werd het ook moge-
(en dus minder aanbod van zuurstof)
behulp van NIRS, namelijk door een
lijk om de zuurstofopname in de spier
naar de spieren. Maar hoe bewijs je
toename van de totale Hb-concentratie
te meten tijdens ‘echt’ schaatsen. De
deze hypothese?
(de som van Hb met en zonder O2).
technologie was zover ontwikkeld dat
NIRS: hoe werkt het en wat
doet het?
Verminderde bloedstroom naar
de bovenbeenspieren
Tijdens het schaatsen van shorttrack
Met behulp van near-infrared spec-
Waar dus normaal gesproken een
lends. Alhoewel de bloedstroom in
troscopy (NIRS) is het mogelijk de
toename van de bloedstroom naar de
beide benen verminderd is, ontstaat er
zuurstofopname van de spier tijdens
werkende spieren plaatsvindt, enkele
gaandeweg de race een verschil tussen
inspanning te bepalen. Een klein en
seconden nadat de spier zich begint
de beide benen. Waar de bloedstroom
licht draagbaar kastje (83x52x20 mm,
in te spannen, daar is in het schaatsen
naar het rechterbeen vrijwel niet
84 gram) dat de zuurstofopname van
iets bijzonders aan de hand. Midden
toeneemt tijdens de race, daar neemt
de spier meet tijdens een inspanning:
jaren ‘90 werd bij shorttrackers gevon-
de bloedstroom naar het linkerbeen
het klinkt futuristisch, maar het kan.
den dat er tijdens het (rol)schaatsen op
wel langzaam toe. Hierdoor kan het
Maar hoe werkt het en wat doet het?
een lopende band een sterke verband
linkerbeen wel enigszins herstellen, in
Allereerst is het belangrijk om te besef-
bestaat tussen de Hb-concentratie en
tegenstelling tot het rechterbeen. Hoe
fen dat hemoglobine (Hb) essentieel is
de lactaat concentratie, maar niet met
kan dit?
de meetapparatuur draagbaar werd.
lichaam.7
tijdritten bleek vervolgens iets opval-
voor het transport van zuurstof (O2)
de VO2max van het gehele
naar de spieren. O2 bindt aan het Hb
Dit wijst erop dat er tijdens het schaat-
ten we kijken naar de kenmerkende
en kan zo via het bloed naar de spie-
sen geen toename van de bloedstroom
manier waarop shorttrackers door
ren vervoerd worden. Ten tweede is
de bocht heen schaatsen. Wanneer zij
het belangrijk te beseffen dat Hb met
naar de bovenbeenspieren plaatsvindt.6,7 Als je schaatst stroomt er dus
Voor het antwoord op deze vraag moe-
met hoge snelheid rijden wordt vaak
daaraan gebonden O2 en Hb zonder
relatief minder O2 naar je werkende
een deel van de bocht alleen op het
daaraan gebonden O2 in het bloed een
spieren. Dit leidt er waarschijnlijk toe
rechterbeen afgelegd, met name bij de
ander kleurtje hebben. Dit betekent
dat je niet over je volledige zuurstof-
heren. Het linkerbeen heeft dan een re-
dat het al dan niet door O2 ‘bezet’ zijn
opnamecapaciteit kunt beschikken
latieve rustperiode, want het is immers
S p o r t g e r i c h t n r. 4 / 2 0 1 4 – j a a r g a n g 6 8 17
niet meer op het ijs. Hierdoor vallen
moment nog niet concluderen of er in
het is moeilijker om tijdens de inspan-
de grotere krachten op de beenspie-
het langebaan schaatsen ook een asym-
ning te herstellen omdat er door de
ren weg en kan de bloedstroom iets
metrie tussen de benen bestaat. Wel
diepe positie minder bloed bij de spie-
toenemen. Omdat op het rechterbeen
lijkt het zeer aannemelijk dat er ook tij-
ren komt. Als je als coach bijvoorbeeld
dan juist (extra) grote krachten staan,
dens langebaanschaatsen sprake is van
de resultaten van een maximale fiets-
ontstaat er gaandeweg de race een
een verminderde bloedstroom naar de
test gebruikt om je schaatstrainings-
verschil tussen beide benen. Het lin-
bovenspieren en dat het uithoudings-
schema’s in te richten voor je pupillen,
kerbeen kan in (vrijwel) elke bocht wat
vermogen ook hier relatief lager is dan
dan belast je ze waarschijnlijk zwaar-
herstellen, terwijl het rechterbeen dit
niet kan.9,10 Een extra laboratorium
tijdens bijvoorbeeld wielrennen.
der dan je beoogt. Een terugblik op de
De genoemde studie12 toont ook aan
trainingsschema’s van topschaatsers
experiment liet zien dat deze asymme-
dat de interpretatie van NIRS metin-
door de jaren heen13 laat ook zien dat
trie echt een gevolg is van de speci-
gen niet eenvoudig is en dat het be-
de toppers niet meer schaatstrainin-
fieke eigenschappen van shorttrack en
langrijk is om goed te weten hoe, wat
gen zijn gaan doen, ondanks dat er
niet komt doordat de shorttrackers zelf
en waarom je iets meet. Onze aanbeve-
vandaag de dag gedurende het hele
altijd al een verschil in bloedstroom
ling is dan ook dat er praktisch en toe-
jaar betere faciliteiten beschikbaar zijn.
gepast onderzoek gedaan moet wor-
Waarschijnlijk omdat de grote belas-
den naar toepassing en interpretatie
ting op het lichaam tijdens het schaat-
Asymmetrie tijdens langebaan
schaatsen?
van NIRS metingen in de context van
sen maar tot een beperkte hoeveelheid
wedstrijdprestatie, training en herstel.
te tolereren is.
Hoe zit dit dan bij langebaan schaat-
Het lijkt erop dat hier vele mogelijkhe-
Ook voor de optimale indeling van
sen? Er is tot nu toe pas één studie die
den liggen voor trainingsmonitoring
een race is deze kennis over de ver-
de zuurstofopname in de spier zelf
en -evaluatie.
minderde bloedstroom naar de benen
tussen beide benen
hebben.11
heeft gemeten tijdens langebaanschaatsen.12 Er zitten echter nogal wat haken
en ogen aan deze studie. Zo zijn de
belangrijk. Doordat je minder kunt
Praktische gevolgen voor het
schaatsen
beschikken over je aerobe uithoudings-
Wat zijn de gevolgen van de vermin-
toeslaan. En zoals eerder gezegd zijn
derde bloedstroom voor trainers,
de negatieve gevolgen van een te snel
coaches en de schaatsers zelf? Voor het
intredende vermoeidheid tijdens de
opstellen van trainingen is het belang-
race in het schaatsen groot. Dit omdat
rijk om te beseffen dat schaatsen fysio-
je dan niet meer in staat bent met een
logisch gezien zwaarder is dan fietsen:
kleine knie-, romp- en afzethoek te
vermogen kan de vermoeidheid eerder
rijden. Het is dus van groot belang je
Figuur 2a en 2b. Metingen met o.a. NIRS bij
talentvolle Nederlandse shorttrackers.
krachten goed te verdelen.
NIRS buiten het schaatsen: het
monitoren van je trainingen
Ook in andere sporten dan het schaatgereden tijden in het onderzoek niet
sen kan gebruik worden gemaakt van
van de beweerde elite status en vindt
NIRS. Met name voor sporten waarin
de gerapporteerde asymmetrie plaats
herhaalde sprints belangrijk zijn lijkt
tijdens de eerste seconden van de race
NIRS een uitermate geschikte manier
in plaats van later (zoals in de short-
om het effect van training en herstel
track studies). Met name dit laatste
te monitoren. Het apparaat is in staat
roept vragen op, terwijl de auteurs zelf
om veranderingen in de zuurstofop-
hier geen enkele verklaring voor ge-
name van de spier te bepalen tijdens
ven. Verder lijken de resultaten te sug-
herhaalde sprints. Hiermee kan het
gereren dat de concentratie Hb met O2
inzicht verschaffen in de effecten van
tijdelijk hoger is geweest dan de totale
een training op spierniveau.14 Bij
concentratie Hb in het bloed, iets wat
rugbyers die herhaalde sprints uit-
zowel theoretisch als praktisch onmo-
voerden bleek bijvoorbeeld dat de m.
gelijk lijkt. Daarom kunnen we op dit
vastus lateralis na een trainingsperi-
18
S p o r t g e r i c h t n r. 4 / 2 0 1 4 – j a a r g a n g 6 8
ode meer zuurstof opnam dan ervoor.
Dit positieve trainingseffect kon zelfs
op individueel niveau worden aangetoond.15
Conclusie
De lage zitpositie in het schaatsen is
onmisbaar voor het leveren van een
optimale prestatie. Het lijkt er echter
op dat deze positie ook leidt tot een
verminderde bloedstroom naar de
bovenbeenspieren, waardoor (top-)
schaatsers en shorttrackers tijdens
het rijden niet over hun volledige
zuurstofvoorraad kunnen beschikken. Om optimaal te presteren zullen
coaches, trainers en schaatsers hier
rekening mee moeten houden, zowel
tijdens hun wedstrijden als trainingen.
Toepassing van NIRS kan hierbij meer
inzicht verschaffen. Ook voor andere
sporten lijkt het erop dat het gebruik
van NIRS vele nieuwe mogelijkheden
biedt voor trainingsmonitoring en
-evaluatie, wat kan leiden tot nieuwe
inzichten voor op het gebied van prestatie, training en herstel.
Referenties
1. Koning JJ de (2010). World records: How
much athlete? How much technology? International Journal of Sports Physiology and Performance, 5, 262-267.
2. Mackenzie RT (1898). Natural selection, as
shown in the typical speed-skater. Journal of
Anatomy and Physiology, 32 (3), 468-476.
3. Hettinga FJ et al. (2011). Optimal pacing
strategy: from theoretical modelling to reality in
1500-m speed skating. British Journal of Sports
Medicine, 45, 30-35.
4. Stoter IK et al. (2012). The effect of pacing
strategy on muscle fatigue and technique in
1500m speed skating and cycling [poster]. In:
Meeusen R et al. (eds.), 1. Book of abstracts
of the 17th annual congress of the European
College of Sport Science, 4-7th July, Bruges,
Belgium.
5. Koning JJ de et al. (1994). Longitudinal development of young talented speed skaters: physiological and anthropometric aspects. Journal of
Applied Physiology, 77 (5), 2311-2317.
6. Rundell KW (1996). Compromised oxygen
uptake in speed skaters during treadmill in-line
skating. Medicine & Science in Sports & Exercise, 28 (1), 120-127.
7. Rundell KW, Nioka S & Chance B (1997).
Hemoglobin/myoglobin desaturation during
speed skating. Medicine & Science in Sports &
Exercise, 29 (2), 248-258.
8. Foster C et al. (1999). Evidence for restricted
muscle blood flow during speed skating. Medicine & Science in Sports & Exercise, 31 (10),
1433-1440.
9. Hesford CM et al. (2012). Asymmetry of
quadriceps muscle oxygenation during elite
short-track speed skating. Medicine & Science
in Sports & Exercise, 244 (3), 501-508.
10 Hesford CM et al (2013a). Effect of race
distance on muscle oxygenation in short-track
speed skating. Medicine & Science in Sports &
Exercise, 45 (1), 83-92.
11. Hesford C et al. (2013b). NIRS measurements with elite speed skaters: comparison
between the ice rink and the laboratory.
Advanced Experimental Medical Biology, 765,
81-86.
12. Born DP et al. (2014). Muscle oxygenation
asymmetry in ice speed skaters is not compensated by compression. International Journal
of Sports Physiology and Performance, 9 (1),
58-67.
13. Orie J et al. (2014). Thirty-eight years of
training distribution in Olympic speed skaters.
International Journal of Sports Physiology and
Performance, 9, 93-99.
14. Jones B, Hesford CM & Cooper CE (2013).
The use of portable NIRS to measure muscle
oxygenation and haemodynamics during a
repeated sprint running test. Advances in
Experimental Medicine and Biology, 789, 185191.
15. Jones B & Cooper CE (2014). Use of NIRS
to assess effect of training on peripheral muscle
oxygenation changes in elite rugby players performing repeated supramaximal cycling tests.
Advances in Experimental Medicine and Biology, 812, 333-339.
Over de auteurs
Florentina Hettinga werkt als universitair docent en onderzoeker (lecturer)
aan de School of Biological Sciences
van de University of Essex (UK) en is
verbonden aan het Centre of Sport
and Exercise Science.
Marco Konings zal daar per 1 oktober
starten als PhD-student, na het behalen van zijn mastertitel bij het Centrum voor Bewegingswetenschappen,
UMCG/Rijksuniversiteit Groningen.
S p o r t g e r i c h t n r. 4 / 2 0 1 4 – j a a r g a n g 6 8 19

Download Report