Embed Size (px)
Citation preview
Rasmus Boje Vendelbo Juliussen
Udvikling af computermodel til analyse af roning Master’s thesis, December 2011
FORORD%%
Denne% rapport% er% det% endelige% resultat% af% et% kandidatspeciale% skrevet% ved% Københavns%Universitet,% for% at% blive% tildelt% kandidatgraden% I% ingeniørvidenskab% (cand.polyt).% Projektet% er%udført%hos%Institut%for%Neurovidenskab%og%Farmakologi,%afdelingen%for%biomekanik.%Projektet%var%sat% til%35%ECTS%point%og%udført% i%perioden%1.% Juli%2011%til%23%december%2011.% Intern%vejleder%på%projektet%har%været%Tine%Alkjær%Eriksen.%
%
Formålet% med% projektet% har% været% at% skabe% en% computermodel% af% robevægelse% ved% brug% af%modelleringssystemet%AnyBody.%
%
I%den% forbindelse%har% jeg% foruden%ovenstående%haft%glæde%af%at%samarbejde%med%Anders%Vinter,%hvis% ph.d.% projekt% danner% rammen%omkring%det% nærværende%projekt,% samt% John%Rasmussen%og%hans%forskningsgruppe%ved%Aalborg%Universitet,%der%har%bistået%med%assistance%i%forbindelse%med%modelleringsarbejdet.%
%
Stor%tak%til%Mia%Josefine%Eskebjerg%for%med%stor%tålmodighed%at%have%gennemlæst%rapporten.%
%
%
%
%
%
Rasmus%Boje%Vendelbo%Juliussen%
December,%2011%
ABSTRAKT'Det'er'et'velkendt'fænomen,'at'roning'kan'medføre'stressfrakturer'i'ribbenene.'I'op'mod'93%'af'tilfældene' er' skaden' lokaliseret' til' ribben' nr.' 4' til' 8.' Disse' frakturer' afholder' atleterne' fra' at'træne' og' deltage' i' konkurrencer' i' mellem' 3G8' uger.' Viden' omkring' mekanismerne' bag' disse'frakturer' er' stadig'mangelfuld,' og' for' utilstrækkelig' til' at' give' kvalificeret' råd'med'henblik' på'forebyggelse.'
Formålet'med'dette'studie'var'at'designe'en'computermodel,'som'kan'bruges'til'undersøgelse'af'roGbevægelsen'og'de'kræfter'der'bliver'generet'især'i'ryg,'skulder'og'maveregion.'
'
AnyBody' Modelling' System' blev' anvendt' til' at' opstille' en' model' af' roningen.' Modellen' var'baseret' på' kinematik' og' kraftdata' målt' eksperimentelt' i' forsøg' med' ergometerroning.'Resultaterne'fra'modellen'blev'valideret'i'forhold'til'EMG'signaler,'målt'ved'det'eksperimentelle'forsøg.'
'
Den' eksperimentelle' del' af' dette' studie' var' på' forhånd' udført.' Der' var' undersøgt' i' alt' 22'eliteroere'fra'det'danske'landshold.'De'roede'i'et'Concept2'ergometer,'hvor'deres'bevægelse'blev'optaget' med' videokamera,' ' kraftudviklingen' i' ergometrets' kæde' blev' målt' samt' EMG' fra' 7'muskler.' Der' blev' udvalgt' én' repræsentativ' person,' som' dannede' grundlag' for'computermodellen'af'ergometerroning.'
'
Valideringen'viste'god'overensstemmelse'mellem'romodellen'og'den'målte'EMG.''
'
De'estimerede'muskelkræfters'amplitude'viste'sig'at'følge'den'belastning'der'var'i'målt'mellem'håndtag'og'kæde.'Dette'dog'med'undtagelse'af'rectus'abdominis'der'forblev'uændret'i'forhold'til'belastningen.'
'
En' foreslået' teori' omkring' kompression' af' thorax' blev' slutteligt' estimeret.' Det' viste' at' den'resulterende'kompressionskraft'kan'have'en'amplitude'op'imod'1500N.'
'
ABSTRACT'It' is'at'known'fact' that'rowing'can'cause'stress' fractures'of' the'ribs.' In'as'much'as'93%'of' the'reported' cases' the' injury' is' located' in' ribs' 4' through' 8.' These' fractures' keep' athletes' from'training'and'out'of'competition'in'as'much'as'3'to'8'weeks.'Further'knowledge'about'the'injury'mechanism'is'needed'to'prescribe'preventive'interventions.'
In' the' present' study' the' purpose' was' to' design' a' computermodel' of' ergometer' rowing' to'investigate'the'rowing'movement,'and'the'forces'generated'in'the'shoulder,'back'and'abdominal'region.'
'
The' AnyBody'Modelling' System'was' used' in' the' design' of' this' rowing'model.' The'Model'was'based'on'kinematics'and' force'data'measured' in' trials' in'a'rowing'ergometer.'The'Result' from'the'model'were'validated'against'EMG'signal,'also'measured'during'the'experimental'part.'
'
The'experimental'part'of'the'study'was'carried'out'prior'to'this'study.'All'in'all,'22'elite'rowers'from' the' Danish' National' rowing' squad' participated.' They' rowed' in' a' Concept2' ergometer,'where' their' movement' was' tracked' by' camera' and' force' measurements' in' the' chain' of' the'ergometer' along' with' EMG' from' 7' muscle,' was' recorded.' The' model' was' build' around' a'representative'athlete'chosen'from'the'squad.'
'
The'validation'showed'good'correlation'between'the'rowing'model'and'the'measured'EMG.'
'
The'amplitude'of'the'estimated'muscle'forces'was'reported'to'correlate'with'the'force'measured'in' the' chain' of' the' ergometer.' However'with' one' exception,' rectus' abdominis,' which' remains'unchanged'with'regards'to'the'chain'force.'
'
In'the'end'a'proposed'theory'on'the'compression'on'thorax,'was'estimated.'This'showed'that'the'compression'forces'could'have'peak'forces'up'around'1500N.'
'
TERMINOLOGI**
σ*–*stress*
CNS*–*Centralnervesystemet*
COM*–*Center*of*mass*
DEXA*–*Dual?energy*X?ray*absorptiometry*
EMG*–*Elektromyografi*
FEM*–*Finite*element*model*
MUAP*–*Motor?unit*action?potential*
MVC*–*Maximum*voluntary*contraction*
RCT*–*Rib*compression*theory*
*
INDHOLD''
1.#Introduktion#.......................................................................................................................#1'1.1.'Historie'..........................................................................................................................................................'1'1.2.'Formål'............................................................................................................................................................'1'1.3.'Kinematik,'bevægelse'og'biomekanik'..............................................................................................'2'1.3.1.' Invers'Dynamik'.............................................................................................................................'2'1.3.2.' Antropometrisk'data'..................................................................................................................'3'
1.4.'Biomekanikken'i'roning'.........................................................................................................................'6'1.4.1.' Robevægelsens'faser'..................................................................................................................'6'1.4.2.' Gearing'og'Mekanik'.....................................................................................................................'6'1.4.3.' Roning'på'vand'og'i'ergometer'..............................................................................................'8'1.4.4.' Forskellige'stilarter.'....................................................................................................................'8'
1.5.'RygL'og'skulderanatomi'.......................................................................................................................'10'1.6.'Stress'frakturer'i'ribbenene'...............................................................................................................'12'1.6.1.' Mekanisk'belastning'.................................................................................................................'12'1.6.2.' Teorier'omkring'årsagen'til'stressfrakturer'i'ribbenene.'........................................'13'
1.7.'Modellering'i'AnyBody'.........................................................................................................................'16'1.7.1.' Generel'tanke'og'idé'bag'computermodellering,'.........................................................'16'1.7.2.' Hvorfor'benytte'sig'af'det?'.....................................................................................................'16'1.7.3.' Opbygning'af'AnyBody'software'systemet'.....................................................................'17'
2.#Metode#...............................................................................................................................#21'2.1.'Forsøgsopstillingen'................................................................................................................................'21'2.1.1.' Markøropsætning'.......................................................................................................................'22'2.1.2.' Opsamling'af'bevægelses'data'..............................................................................................'23'2.1.3.' Opsamling'af'EMG'......................................................................................................................'23'2.1.4.' Opsamling'af'kraftdata'.............................................................................................................'25'2.1.5.' Databehandling:'..........................................................................................................................'25'
2.2.'Modellering'i'AnyBody'.........................................................................................................................'26'2.2.1.' Opbygning'.....................................................................................................................................'26'
2.3.'Første'del:'Kinematik'............................................................................................................................'27'2.4.'Anden'del:'Invers'Dynamik'................................................................................................................'29'2.5.'Behandling'af'data'i'MatLab'...............................................................................................................'30'
3.#Resultater#.........................................................................................................................#31'3.1.'Kinematik'...................................................................................................................................................'31'3.2.'Invers'dynamik.'.......................................................................................................................................'34'3.3.'Kraft'data'....................................................................................................................................................'40'
4.#Diskussion#........................................................................................................................#43'4.1.'Kinematik'...................................................................................................................................................'43'4.2.'Invers'Dynamik'........................................................................................................................................'44'4.3.'Kraft'data'....................................................................................................................................................'46'4.4.'Hvilken'teori'peger'resultaterne'på'................................................................................................'47'4.4.1.' Serratus'anteriors'rolle'...........................................................................................................'47'4.4.2.' Abdominal'muskulaturens'betydning'...............................................................................'47'
' ''
4.4.3.' RCT,'kræfter'der'trækker'i'scapula'....................................................................................'48'4.4.4.' Rostilens'betydning'for'spidsbelastning'..........................................................................'50'
5.#Konklusion#og#perspektivering#................................................................................#51'5.1.'Konklusion'.................................................................................................................................................'51'5.2.'Perspektivering'........................................................................................................................................'52'
Litteratur#...............................................................................................................................#53'
Bilag#A:#...................................................................................................................................#56'
Bilag#B:#tabel#over#letvægtsroerne#fra#forsøgspersonerne#..................................#59'
Bilag#C:#Poster#fra#DBS#2011#...........................................................................................#61''
'
1.#INTRODUKTION#
#
1.1.#HISTORIE#
”Biomekanik”#eller#den#direkte#oversættelse# fra#græsk#”livets#mekanik”,# stammer# tilbage#
fra# antikken,# hvor# Aristoteles# var# den# første# biomekaniker# og# skrev# bogen! De! Motu!Animalium,# eller#Om#Dyrenes#Bevægelse,#hvor#han#ved#at#betragte#dyrenes#verden# lagde#grundsten# til# mange# af# biomekanikkens# dele,# som# fx# fysiologiens# forhold# til# bevægelse,#
aerodynamik# og# kinesiologi;# altså# læren# om#menneskets# bevægelse.# Siden# har#mange# af#
tidens# store# berømtheder,# som# fx# Leonardo# da# Vinci,# Galileo# Galilei,# Descartes# og#
selvfølgelig#Isaac#Newton,#givet#deres#bidrag#til#biomekanikken.# #
Sidst# i# det# 18nd# århundrede# begyndte# franskmanden# EtienneQJules# Marey# at# bruge#
kameraer# til# sin# bevægelsesanalyse# og# sammenholdt# dette# med#
underlagsreaktionskræfter,#og# lagde#med#dette#grunden#for#moderne#bevægelsesanalyse.#
De#teknikker#der#blev#udarbejdet#dengang#er#siden#blevet#forfinet,#men#i#sin#grundform#er#
det#stadig#den#samme#teknik#der#bruges#i#dag.#Og#den#samme#som#ligger#til#grund#for#den#
nærværende#studie#af#roQbevægelsen.#
#
1.2.#FORMÅL#
Det#overordnede# formål#med#nærværende# studie#var# at#undersøge#om#ergometerroning#
med# ergometeret# placeret# på# skinner# (slides)# adskiller# sig# fra# roning# på# et# stationært#
ergometer,#hvad#angår#kraftudvikling,#roteknik#og#muskelaktivering.#Da#disse#faktorer#kan#
have# stor# betydning# for# roeres# risiko# for# udvikling# af# overbelastningsskader# som# fx#
stressfrakturer# i# ribbenene# forventes#det,# at# undersøgelsens# resultat# vil# kunne#give# svar#
på,# om# ergometerroning# på# slides# kan# virke# skadesforebyggende# sammenlignet# med#
roning#på#et#stationært#ergometer.#Projektets#eksperimentelle#del#er#overstået#og#data#fra#
22# danske# eliteroere# er# indsamlet.# Dette# omfatter# videooptagelser,# kraftQ# og#
elektromyografiske#målinger#af#roning#i#ergometer#med#og#uden#slides.#Endvidere#er#alle#
roerne# DEXAQskannet,# hvilket# giver# mulighed# for# at# skabe# en# anatomisk# skaleret#
computermodel#af#den#enkelte#roer.#
Det# specifikke# formål# for# det# nærværende# projekt# var# at# konstruere# en# model# af#
ergometerroning# på# basis# af# en# del# af# de# eksperimentelle# data.# Dette# skulle# gøres# vha.#
software#systemet#the#AnyBody#Modeling#System,#som#er#udviklet#på#Aalborg#Universitet.#!
#
1.#Introduktion#
#
2#
1.3.#KINEMATIK,#BEVÆGELSE#OG#BIOMEKANIK# #
#
1.3.1.# INVERS#DYNAMIK#
Invers# dynamik# er# en# biomekanisk# beregningsmetode,# der# er# udviklet# til# at# afdække# de#
kræfter# og# momenter# der# arbejder# omkring# kroppens# led.# Det# er# gennem# disse#
ledreaktionskræfter# og# ledmomenter# at# kroppens# bevægelse# opstår.# Metodens#
anvendelighed#og#udbredelse# er# steget# i# takt#med#de# teknologisk# fremskridt# der# er# sket#
med#hensyn#til#databehandling#og#målemetoder.# # #
Metoden# til# at# finde# disse#
ledreaktionskræfter# og# ledmomenter,#
bygger#på#målbare#data;# #
Antropometrisk#data,#enten#direkte#målt#på#
personen# eller# baseret# på#
referencemateriale# som# ofte# er# baseret# på#
kadaverstudier# som# bruges# fx# ved#
bestemmelse#af#segmentmasser,#
Kinematiske# data,# opsamlet# ved# hjælp# af#
videokamerasystem# som# fx# VICON# og#
målinger# af# de# kræfter# der# påvirker#
personen# eller# som# personen# påvirker#
omgivelserne# med,# ofte#
underlagsreaktionskraft#eller#i#tilfælde#med#
roning#kraften#der#måles#i#åren.#
Gennem# disse# data# kan# ledreaktionskræfter# og# Qmomenter# bestemmes# ved# hjælp# af#
statiske#eller#dynamiske#beregninger,#hvor#der#også#ses#på#accelerationerne,#baseret#på#et#
system# af# lineære# ligevægtsligninger,# ud# fra# den# såkaldte# linkQsegment# model.# [Winter#
2005]#
#!! = ! ∗ !! #
!!" − !!" = ! ∗ !! #lign(1) #
#!! = ! ∗ !!#
!!" − !!" −! ∗ ! = ! ∗ !!#lign(2) #
#!! = ! ∗ !!#
!!" − !!" = ! ∗ !!#lign(3) #
# !"#$%&'!!"#$"%&"&!!!"#, ! = !! ∗ !# lign(4) #
#
FIGUR! 1:! FRIT! LEGEME! DIAGRAM,! FRA! [WINTER!
2005]!
1.3.#Kinematik,#bevægelse#og#biomekanik# #
#
3#
Dette# er# dog# kun# simpelt# så# længe# man# holder# kraftberegningerne# til# at# være#
nettoledkræfter#og#nettomomenter.#Det#bliver#straks#meget#mere#kompliceret#når#man#går#
ind# i# det# virkelige# mål# med# bevægelsesanalyse,# nemlig# at# bestemme# de# individuelle#
musklers#bidrag#til#nettoledkraften.#Som#er#målet#i#dette#studie.#
#
1.3.2.# ANTROPOMETRISK#DATA#
Segmentlængder+og+vægt+
For#at#få#så#korrekt#en#analyse#som#muligt#er#det#afgørende#med#god#antropometrisk#data.#
Antropometrisk#data#bruges#til#at#bestemme#kroppens#segmenter,#og#er#derfor#vigtige#da#
de# er# med# til# at# individualisere# analysen.# Det# første# skridt# i# at# bestemme# de#
antropometrisk#parametre#er#at#indsamle#længdedata#for#kroppens#segmenter#da#det#også#
ligger#til#grund#for#estimeringen#af#segmenternes#masse#og#inerti.# #
Metoden# til# at# skaffe# de# nødvendige#mål# er# ganske# simpel.# Det# drejer# sig# blot# om# at# få#
opmålt# kroppen.# På# figur# 2# ses# eksempel# på# de# nødvendige#mål# for# underkroppen,# det#
samme#vil#gøre#sig#gældende#for#overkroppen#
#
#
Opmåling# kan# foretages# direkte#med# et#målebånd# og# så# blot# opmåle# personen,# der# skal#
laves#beregninger#på.# #
Der#kan#også#benyttes#en#lidt#mere#indirekte#metode,#som#dog#har#lidt#huller.#Her#baseres#
opmåling#på#markørdata,#og#det#udnyttes#at#placeringen#af#markørerne#er#kendt#i#forhold#
til# specifikke# landemærker# på# skelettet.# Dette# vil# dog# som# regel# kun# give#
segmentlængderne#og#for#nogle#segmenter#bredden.#Volumen#og#masse#af#segmenterne#er#
ANTHROPOMETRY, DISPLACEMENTS, & GROUND REACTION FORCES 17
sults to a satisfactory degree of accuracy or require too much time (Jensen,1986).
Anthropometry
What is needed for estimating body segment parameters is a technique withthe following features:
ï Personalised for individualsï Short time required to take measurementsï Inexpensive and safeï Reasonably accurate
We can describe a technique that we believe meets these criteria. Not surpris-ingly, it is based on anthropometry. Figure 3.1 illustrates the measurementsthat need to be made, Table 3.1 describes, in anatomical terminology, how theparameters are measured, and Table 3.2 shows the data for a normal man. (Infact, Table 3.2 contains the data for the Man.DST file used in GaitLab.)
There are 20 measurements that need to be taken ó 9 for each side of thebody, plus the subjectís total body mass, and the distance between the anteriorsuperior iliac spines (ASIS). With experience, these measurements can bemade in less than 10 minutes using standard tape measures and beam calipers,which are readily available. They describe, in some detail, the characteristicsof the subjectís lower extremities. The question to be answered in this: Canthey be used to predict body segment parameters that are specific to the indi-vidual subject and reasonably accurate? We believe the answer is ìyesî.
As mentioned earlier, most of the regression equations based on cadaverdata use only total body mass to predict individual segment masses. Althoughthis will obviously provide a reasonable estimate as a first approximation, itdoes not take into account the variation in the shape of the individual seg-ments.
Figure 3.1 The anthro-pometric measurementsof the lower extremitythat are required for theprediction of bodysegment parameters(masses and moments ofinertia).
ASIS breadth
Midthigh circumference
Knee diameter
Malleolusheight
Foot length
Malleolus width
Foot breadth
Calf length
Thigh length
Calfcircumference
FIGUR!2:!VEJLEDNING!TIL!OPMÅLING!AF!ANTROPOMETRISK!DATA![VAUGHAN!ET!AL.!1999]!
1.#Introduktion#
#
4#
derfor#ikke#kendt,#men#vil#kunne#estimeres#ud#fra#kadaverstudier#og#skalering#i#forhold#til#
vægt#og#gerne#fedtprocent#[Vaughan#et#al.#1999].#I#dag#er#det#også#muligt#at#benytte#sig#af#
røntgen#til#bestemmelse#af#disse#parametre,#gennem#brug#af#DEXAQscanning.#
Masse+og+inerti+af+segmenter+”massemidtpunkt”+
Når# først# segmenternes# længde,#masse#og#volumen#er# fundet#kan# inertimomentet# findes#
ud# fra# enten# en# approksimation# af# segmentets# geometri,# eller# som# tidligere# ud# fra#
kadaverstudier.#[Vaughan#et#al.#1999]#
Vinkelhastighed+og+vinkelacceleration+af+segmenter,+herunder+Euler+vinkler+ +
For#at#bestemme#momentet#og#dermed#kraften#om#et#led#er#der#to#dele#der#er#nødvendige.#
Den# første# er# massen# som# findes# ovenfor,# den# anden# er# vinkelhastigheden# eller#
vinkelaccelerationen.# For# at# bestemme# disse# er# det# nødvendigt# at# kende# segmenternes#
position#i#forhold#til#et#sæt#reference#koordinator,#oftest#det#globale#koordinatsystem.#
Til#dette#bruges#Euler#vinkler,#som#definerer#to#ting:#henholdsvis#placeringen#af#segmentet#
og# segmentets# rotation# i# forhold# til# det# globale# koordinatsystem.#Udfra# eulers#Theorem:#
”The! General! displacement! of! a! body! with! one! point! fixed! is! a! rotation! about! some!axis”,[Nikravish# 1987]# kan# det# bestemmes# til# en# given# tid,# hvad# vinklen# mellem# to#segmenter#er#og#tilsvarende#til#en#anden#tid.#På#den#måde#fås#en#ændring#i#rotation#og#en#
ændring#i#tid#og#dermed#vinkelhastigheden.#
# !"#$%& = !"#2 − !"#1∆! # lign(5) #
#
På#samme#måde#kan#vinkelaccelerationen#bestemmes#ved#at#differentiere#AngVel#i#forhold#
til#tiden.#[Nikravish#1987]#
Musklers+styrke+
Muskler# arbejder# forskelligt# ved# forskellige# hastigheder,# både# positive# og# negative# eller#
koncentrisk# og# excentrisk.# Og# selvfølgelig# uden# længdeændring# svarende# til# isometrisk#
kontraktion.# Herunder# ses# sammenhængen# mellem# musklers# maksimale# kraft# og# den#
hastighed#hvormed#de#kan#genere#denne#kraft.#[Blaustein#et#al.#2004]#
1.3.#Kinematik,#bevægelse#og#biomekanik# #
#
5#
#
FIGUR!3:!KRAFTUDVIKLING!I!FORHOLD!TIL!MUSKLENS!ARBEJDSHASTIGHED![REEVES!ET!AL.!2009]!
#
Det#faktum#at#musklers#styrke#afhænger#af#deres#sammentrækningshastighed#gør#at#EMG#
analyse#ikke#nødvendigvis#kan#bruges#som#direkte#udtryk#for#muskelkraften.#Flere#studier#
har# vist# store# forskelle# mellem# EMG# amplitude# og# kraftudvikling# [Aagaard# et# al.#
2000],[Pain#et#al.#2009]#
#
1.#Introduktion#
#
6#
1.4.#BIOMEKANIKKEN#I#RONING#
Mange#studier#i#invers#dynamik#fokuserer#på#analyse#af#gang,#hop#eller#lignende,#hvor#der#
haves# en# underlagsreaktionskraft# som# kan# måles# med# en# kraftplatform.# Roning# er# en#
smule#anderledes,#da#kontakten#med#omgivelserne#er#placeret#i#hænderne#gennem#en#åre.#
#
1.4.1.# ROBEVÆGELSENS#FASER#
Roning#er# en# cyklisk#bevægelse,#det# vil# sige#det# er#den# samme#bevægelse,#der# repeteres#
igen# og# igen.# Derfor# vil# det# ofte# være# hensigtsmæssigt# at# opdele# bevægelsen# i# faser.#
Overordnet# set# er# der# to# faser,# henholdsvis# trækfasen# og# fremstræksfasen.# Her# dækker#
trækfasen# over# den# del# af# robevægelsen,# hvor# atleten# skubber# fra# fodstøtten,# mens#
fremstræksfasen#omvendt#er,#hvor#atleten#trækker#sig#tilbage#mod#fodstøtten[Secher#et#al.#
2007].# #
Til# tider#vil#man#dele#bevægelsen#yderligere#op# i#helt#op# til#9#dele,#det#vil#dog# ikke#være#
nødvendigt#i#forhold#til#formålet#med#dette#studie.# #
#
1.4.2.# GEARING#OG#MEKANIK#
Gearing# i# roning# fungerer# ligesom# i# cykling# ved# at# ændre# på# forholdet# mellem# atletens#
bevægelse# og# den# faktiske# bevægelse.# Ved# at# bruge# reglen# om# vægtstang# fås# derfor# at#
kraften#i#håndtaget#er#proportionalt#større#end#kraften#i#årer#bladet.#Dette#forhold#fås#ved#
lign(6)#
#
#
FIGUR!4:!VARIABLER!TIL!ÅRER!GEARING![SECHER!ET!AL.!2007]!
#
# !"#$%&' = !"#$%&' !"#!!"#$ℎ!# lign(6) #
#
Længere# åre# vil# altså# give# en# tungere# gearing# og# dermed# større# krav# til# den#maksimale#
kraftudvikling#hos#roeren.#En# tungere#gearing#vil#altså#også#give#højere# fart,#hvilket#man#
udnytter#i#de#større#bådtyper,#som#4#og#8#mands#både,#hvor#farten#er#højere[Secher#et#al.#
2007].# #
4
Figure 2. Oar gearing variables
The oar length is measured from the handle top to the outer edge of the blade in the line of the shaft. The inboard is measured from the handle top to the face of button. However, actual resultant forces are applied to different points of the blade: � Point of the handle force application is difficult to locate exactly and it may vary in different
rowers. We assume that the handle force is applied at the centre of the handle, which is located 6 cm from the handle top in sculling and 15 cm – in sweep rowing.
� Gate force applied to the centre of the pin, which offsets from the button on the half width of the gate and it is usually 2cm.
� Blade force applied to the centre of water pressure on the blade. It is even more difficult to define and it may vary depending on the angle of attack. We assume it applied at geometrical centre of the blade, which usually located 20 cm from the outer edge in sculling and 25 cm - in sweep rowing.
Table 2. Oar gearing (based on Nolte, 2005) and corresponding speed characteristics (based on the World best times for 2006) in different boat types
Boat Type
Oar Length
(m)
Inboard (m)
Actual Inboard
(m)
Actual Outboard
(m)
Actual Gearing
Boat speed, men (m/s)
Boat speed, women (m/s)
Handle speed, men (m/s)
Handle speed, women (m/s)
1x 2.88 0.88 0.84 1.78 2.119 5.05 4.68 2.38 2.21 2x 2.88 0.88 0.84 1.78 2.119 5.49 5.02 2.59 2.37 4x 2.89 0.875 0.835 1.795 2.150 5.92 5.39 2.76 2.51 2- 3.72 1.16 1.03 2.29 2.223 5.34 4.83 2.40 2.17 4- 3.73 1.15 1.02 2.31 2.265 5.86 2.59 8+ 3.73 1.14 1.01 2.32 2.297 6.25 5.61 2.72 2.44
Actual gearing is heavier in sculling than in sweep boats. The variation is small between small and big boats and does not correspond to the difference in the speed of the boat. The difference in the handle speeds between 1x/2- and 4x/8+ is quite significant (12-14%). This leads to the variation of the racing rate, which varies from 34-36str/min in 1x/2- to 39-40 str/min in 4x/8+. Actual gearing is higher (heavier) at the catch and finish of the drive than at the perpendicular position of the oar. At catch and finish the blade moves at the angle to the boat movement and its longitudinal component equal to cosine of the angle. E.g. at the catch angle of 60o the gearing is two times heavier and at 45o it is 30% heavier than at the perpendicular oar position.
Rower’s workplace It is important to setup the rower’s workplace properly, because its geometry affect vectors of forces and velocities and, hence, efficiency and effectiveness of rowing technique.
Actual Inboard
Oar Length Inboard
Actual Outboard Pin
1.4.#Biomekanikken#i#roning# #
#
7#
Den# faktiske#gearing#roerene#arbejder#med#er#dog# ikke#statisk,# idet#den#ændres#gennem#
hele#åretaget#på#grund#af#årens#vinkel#i#forhold#til#bådens#retning,#hvilket#betyder,#at#ved#
en#vinkel#i#starten#af#åretaget#på#fx#60grader#vil#gearing#være#dobbelt#så#tung#som#når#åren#
står#vinkelret#på#båden.#
Fartøgningen# kommer# ikke# udelukkende# fra# gearingen,# den# kommer# også# fra# en# øget#
kadence.# #
Det#er#altså#muligt#at#øge#farten#uden#at#øge#spids#belastningen.#Dette#er#et#vigtigt#element#
i# det# nærværende# studie,# da# dette# sammenholdt# med# viden# omkring# belastning# og#
gentagelser# muligvis# kan# hjælpe# til# en# bedre# forståelse# af# skadesmekanismerne.#
#
En#anden#vigtig#del#i#forhold#til#roerens#arbejde#er#dennes#arbejdsforhold#som#bestemmes#
af# bådens# indstillinger.# Som#det# ses# på# figur#5# er# det# en#del# indstillings#muligheder# i# en#
moderne#robåd#[Kleshnev#2006].# #
#
#
FIGUR!5:!OVERSIGT!OVER!INDSTILLINGS!MULIGHEDERNE!I!ROERENS!COCKPIT![SECHER!ET!AL!2007]!
#
5
Figure 3. Variables of the rower’s workplace geometry
The main variables are: � Gate height is measured from seat to the bottom of the oarlock and varies from 14 to 19cm
depending on the rower’s height. In sculling the left gate usually 0.5-2 cm higher than the right one.
� Heels depth is measured from seat to the bottom of the shoes and varies from 15 to 22 cm depending on the rower’s body composition.
� Seat height from water varies depending on boat type and weight of the rowers. � Span in sculling is measured from pin to pin. Spread in sweep rowing is measured from pin
to the boat centreline. Usually, the inboard length is longer than the spread in sweep boats or half of the span in sculling boats. This makes overlap measured between tops of the handles in sculling, which is usually 15-20 cm, and between the boat centreline and top of the handle in sweep rowing of 25-30 cm.
� Stretcher position is measured from the pin to the toes of the shoes and is 50-65 cm. � “Work through” is the distance from the pin to the end of the slides and is 5-12 cm. � The distance that the seat travels is usually 60-65 cm. � Stretcher angle varies from 36o to 45o. � Slides angle is usually set between 0.5o and 1.5o. � Oar pitch is the angle between vertical line and the blade. In depends on two settings: pitch of
the blade relative to the sleeve and the gate pitch. The first one usually set to zero and the second one varies between 2o and 6o. If the pin is leaning inwards, then the pitch at catch will be less and at finish more than it the perpendicular position of the oar. Outwards leaning of
Spread (sweep)
Gate Height
Seat Height from water
Heels Depth
Span (sculling) Overlap (sculling)
Overlap (Sweep)
Stretcher Angle
Work through
Pitch
Seat Travel
Gate Height
Stretcher position
SlidesAngle
1.#Introduktion#
#
8#
1.4.3.# RONING#PÅ#VAND#OG#I#ERGOMETER#
I# nærværende# studie# arbejdes# med# ergometerroning,# som# i# dag# opdeles# mellem# det#
almindelige#stationære#ergometer#og#det#flydende#eller#slide#baserede#ergometer#[Colloud#
et#al.#2005].#Hvor#[Vinter#et#al.#2008]#og#[Kleshnev#2003]#har#vist#lavere#spids#belastning#i#
trækfasen#på#flydende#ergometer,#og#endvidere#har#vist,#at#der#på#vandet#er#endnu#lavere#
spids#belastning#end#begge#former#for#ergometerroning.#
#
1.4.4.# FORSKELLIGE#STILARTER.# #
Når#man#ser#bort#fra#alle#de#muligheder,#der#er#for#at#ændre#på#roerens#position#i#båden#og#
alt# det# udstyr# der# ellers# omgiver# roeren,# handler# det# stadig# om# roerens#
bevægelsesmønstre.# For# sandt# at# sige# kan# man# sagtens# lave# et# godt# opsat# cockpit# til#
roerne,#men#det#hjælper#ikke#det#store,#hvis#ikke#der#samtidig#arbejdes#på#roerens#stil.#
!
#
Ser#man#på#bevægelsen#er#der#to#overordnede#faktorer#der#spiller#ind,#henholdsvis#benene#
og#overkroppen.#De#to#hovedfaktorer#der#skiller#stilarter,#er#om#timingen#mellem#ben#og#
overkrop#er#simultan#eller#sekventiel,#og#om#der#er#fokus#på#ben#eller#ryg#i#stilen.#Disse#to#
parametre#giver#i#kombination#anledning#til#4#stilarter,#RosenBerg,#Adam,#DDR#og#Grinko#
stil# [Secher# et# al# 2007].# Indsættes# disse# 4# stilarter# i# et# koordinatsystem# med# de# to#
hovedfaktorer#som#akser#fås#følgende#diagram,#se#figur#7#som#viser#de#4#stilarter.#
16
Figure 11. Quadrant of rowing styles.
The rowing style correlates with the shape of force curve, which affects amount of power generated and blade propulsive efficiency. A sequenced work of the legs and trunk (Rosenberg and Grinko rowing styles) usually produces triangular shape of the force curve and higher peak force and power values (Figure 12). This leads to higher slippage of the blade through the water that causes energy losses. Lower blade propulsive efficiency, however, can be more than compensated for by higher values of force and power produced per kg of body weight. Active use of the trunk produces even more power and the Rosenberg style can be considered as the most powerful rowing style. Simultaneous work of the legs and trunk (the two German rowing styles) produces more rectangular shape of the force curve, but the peak force and power are lower (Figure 12, b). More even pressure on the blade improves its propulsive efficiency. However, slower and more static character of the legs and trunk work does not allow delivering its optimal power.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
DDR style
Angle
Pow er (W)
a) 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Rosenberg style
Angle
Pow er (W)
b)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Adam style
Angle
Pow er (W)
c) 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Grinko style
Angle
Pow er (W)
d) Figure 12. Effect of the segments sequence and emphasis on the shape of power curve.
Adam style
DDR style Rosenberg style
Legs Emphasis
Simultaneous Timing Consequent Timing
Trunk Emphasis
Grinko style
FIGUR!6:!KVADRAT!OPSTILLING!AF!DE!FIRE!STILARTER!FOR!RONING![SECHER!ET!AL!2007]!
1.5.#RygQ#og#skulderanatomi# #
#
9#
Nedenfor#ses#kraftudviklingskurverne# for#de# fire#stilarter#og#det#er#her#tydeligt#at#der#er#
ganske# stor# forskel# på# kraftudviklingen# stilarterne# imellem.# Forskellene# ses# både# i# den#
maksimale#kraft#og#timingen#i#rotaget.#I# lighed#med#forskellen#mellem#roning#på#vand#og#
ergometer,#kan#disse#forskelle#muligvis#også#have#stor#betydning.#
#
16
Figure 11. Quadrant of rowing styles.
The rowing style correlates with the shape of force curve, which affects amount of power generated and blade propulsive efficiency. A sequenced work of the legs and trunk (Rosenberg and Grinko rowing styles) usually produces triangular shape of the force curve and higher peak force and power values (Figure 12). This leads to higher slippage of the blade through the water that causes energy losses. Lower blade propulsive efficiency, however, can be more than compensated for by higher values of force and power produced per kg of body weight. Active use of the trunk produces even more power and the Rosenberg style can be considered as the most powerful rowing style. Simultaneous work of the legs and trunk (the two German rowing styles) produces more rectangular shape of the force curve, but the peak force and power are lower (Figure 12, b). More even pressure on the blade improves its propulsive efficiency. However, slower and more static character of the legs and trunk work does not allow delivering its optimal power.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
DDR style
Angle
Pow er (W)
a) 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Rosenberg style
Angle
Pow er (W)
b)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Adam style
Angle
Pow er (W)
c) 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
TotalLegsTrunkArms
Grinko style
Angle
Pow er (W)
d) Figure 12. Effect of the segments sequence and emphasis on the shape of power curve.
Adam style
DDR style Rosenberg style
Legs Emphasis
Simultaneous Timing Consequent Timing
Trunk Emphasis
Grinko style
FIGUR!7:!KRAFTUDVIKLINGSKURVER!FOR!DET!FIRE!STILARTER!FOR!RONING.![SECHER!ET!AL.!2007]!
1.#Introduktion#
#
10#
1.5.#RYGQ#OG#SKULDERANATOMI#
En# forståelse# for# mekanismerne# i# forhold# til# de# fremstillede# teorier# omkring# ribbens#
frakturer# hos# roere,# kræver# kendskab# til# den# basale# anatomi# i# specielt# skulder# og# ryg#
[BojsenQMøller#2001].# #
De#store#musklegrupper#i#
ryggen#dækker#trapezius,#
latissimus# dorsi# og#
rhomboideus#
minor/major.# Latissimus#
dorsi# virker# direkte# på#
humerus,# som# trækkes#
bagud# og# ned# og# er#
nøjagtig# den# bevægelse#
der# ses# i# roning.#
Trapezius# og#
rhomboideus# har# meget#
ens# funktion;# de# trækker#
begge#scapula#medialt#og#
den#øvre#del#af# trapezius#
vil# ligesom# rhomboideus#
trække# scapula# opad.# En#
anden# vigtig# gruppe# i#
forhold# til# bevægelsen# af#
scapula# er# serratus#
anterior,# der# trækker#
modsat# rhomboideus# og#
virker# således#
antagonistisk#i#forhold#til#
den#primære#bevægelse#i#
roning.#Der#er#stor#debat#
omkring# serratus#
anteriors# rolle# i# forhold#
til# ribbens# frakturer# i#
forbindelse# med# roning#
[McDonnell# et# al# 2011].#
Dette# vil# blive# uddybet#
senere.#
Den# sidste# gruppe# af#
muskler# i#
skulderregionen# er#
deltoideus,#infraspinatus,#subscapularis,#supraspinatus#og#teres#minor/major.#Disse#hæfter#
mellem#scapula#og#humerus#og#arbejder#derfor#for#at#fastholde#humerus#i#sin#ledskål.#Den#
posteriorer# del# af# deltoideus# sammen#med# teres#minor/major# og# infraspinatus# trækker#
humerus#nedad#og#bagud#og#assisterer#således#bevægelsen#af#latissimus#dorsi.#
FIGUR!8:! ANATOMISKE!OVERSIGT! OG!RYG!OG! SKULDER!MUSKULATUR! [GRAY!
2000]!
1.6.#Stress#frakturer#i#ribbenene# #
#
11#
#
Robevægelsen# bliver# dog#
ikke# udelukkende# skabt# af#
arbejde# i# og# omkring#
skulderregionen,# af# andre#
vigtige# muskelgrupper# kan#
nævnes# de# store#
spinalekstensorer# og#
knæekstensorerne# i# form# af#
især#vastus#lateralis.#
Samtlige# af# de# ovenstående#
omtalte# muskler# arbejder#
primært# i# trækfasen.# I#
fremstræksfasen# er# der# to#
primære# muskler# der#
arbejder#for#at#bringe#roeren#
frem# til# næste# tag.# I# benene#
arbejder# tibialis# anterior# på#
at#trække#roeren#frem,#mens#
rectus# abdominis# roterer#
overkroppen# frem# omkring#
pelvis.#
FIGUR!9:!ANATOMISKE!OVERSIGT!OVER!ANTEREOLATERALE!MUSKULATUR!
[GRAY!2000]!
1.#Introduktion#
#
12#
1.6.#STRESS#FRAKTURER#I#RIBBENENE# #
#
1.6.1.# MEKANISK#BELASTNING#
Knogler# har# en# meget# kompleks# struktur# som# ikke# direkte# kan# antages# at# følge# gængs#
materialeegenskab#i#forhold#til#stress#påvirkninger.#In#vitro#eksperimenter#har#dog#påvist#
dannelse#og#akkumulering#af#mikrostrukturelle#frakturer#i#knoglevæv#[Bueno#et#al.#2011],#
som# ved# fortsat# belastning# vil# kunne# føre# til# deciderede# stressfrakturer.# Normalt# ses#
stressfrakturer# primært# i#
vægtbærende# knogler# som# ben# og#
fødder,# men# ses# også# i# ikke#
vægtbærende# knogler# og# her# er# især#
ribben#udsatte#[Warden#et#al.#2002].#
Akkumulering# af# mikrostrukturelle#
frakturer# testes# ved# at# udsætte#
materialet,# i# dette# tilfælde#knoglevæv,#
for# cyklisk# stress,# hvor# knoglevævet#
påvirkes# med# et# vekslende# stress,#
indtil#det#bryder#sammen.#Det#der#har#
betydning# for# holdbarheden# er# henholdsvis# den# maximale# stressamplitude# σmax# og# den#
gennemsnitlige#stress#σa,#se#figur#10.#Data#fra#denne#form#for#test#bruges#normalt#til#at#lave#
et#såkaldt#SQN#diagram#se#figur#11,#hvor#S#er#stressamplitude#og#N#er#antal#gentagelser#til#
sammenbrud.#
Denne#metode#til#testning#af#et#materiales#udtrætning#bruges#på#alle#slags#materialer.# #
Til#forskel#fra#andre#materialer#har#knogle#dog#den#egenskab#in#vivo#at#den#bliver#fornyet#
af# osteoblaster# [Gray# 2000].# Osteoblasterne# modarbejder# altså# udtrætningen# af#
knoglevævet# hvorved# der# under#
normale# betingelser# vil# være#
ligevægt# mellem# den# mekaniske#
påvirkning,# der# ødelægger#
knoglevævet#og#kroppens#evne#til#at#
regenerere.# Denne# egenskab# er#
forsøgt# undersøgt# med# en# finit#
element#model#(FEM)#[HortaQRangel#
et#al#2009],#hvor#det#stadig#er#svært#
at# konkludere# på# regenerationens#
rolle.# Som# det# fremgår# af# SQN#
diagrammet# kan# man# øge# risikoen#
for# brud# på# to#måder:# enten# ved# at#
øge# belastningen# eller# ved# at# øge#
antallet#af#gentagelser.# #
Det#svære#i#forhold#til#stressfrakturer#i#ribben#er#at#bestemme#den#mekaniske#belastning#
af#ribbenene#og#den#faktor#der#ligger#i#regenerationen.#
#
!
FIGUR!10:!DEFINITIONER!AF!PÅFØRT!STRESS![BUENO!ET!AL!2011]! !
FIGUR! 11:! KORRELATION! MELLEM! DEN! PÅFØRTE! STRESS! OG!
ANTALLET! AF! GENTAGELSER! I! FORHOLD! TIL! HVORNÅR! DET!
SKER! SAMMENBRUD! AF! KNOGLEN! [BUENO! ET! AL.! 2011]FRA!
BONE!MECHANICS!S60!
1.6.#Stress#frakturer#i#ribbenene# #
#
13#
1.6.2.# TEORIER#OMKRING#ÅRSAGEN#TIL#STRESSFRAKTURER#I#RIBBENENE.#
Som#tidligere#omtalt#er#ribbenene#i#forbindelse#med#roning#ikke#vægtbærende#og#er#derfor#
skånet#for#impact#belastning,#hvilket#betyder#at#stressfrakturerne#må#komme#andet#steds#
fra.#De#kræfter#der#påvirker#brystkassen#begrænser#sig#primært#til#musklers#direkte#træk#
eller#tryk#og#forskellige#indirekte#årsager.#Teorierne#omhandler#abdominalmuskulaturen,#
serratus# anterior,# en# blanding# af# ryg# og# skuldermuskulatur# i# ”rib# compression# theory”#
[Warden#et#al.#2002],#[McDonnell#et#al.#2011]#og#roernes#teknik#og#bådens#udstyr.#
#
FIGUR! 12:! TIMINGEN! MELLEM! AKTIVITET! I! SERRATUS! ANTERIOR! OG! OBLIQUUS! EXTERNUS! I! FORHOLD! TIL!
KOMPRESSIONEN!AF!THORAX,!MÅLT!MED!OVERFLADE!EMG!OG!ET!GUMMIBÅND!OMKRING!THORAX![WAJSWELNER!
ET!AL.!2000]!
#
Serratus+anteriors+rolle+
Den# mest# almindelige# teori# omkring# stressrelateret# ribbensbrud# omhandler# træk# fra#
serratus#anterior#[Gaffney#1997],#men#er#dog#stadig#ikke#veldokumenteret#[Wajswelner#et#
al.# 2000].# Hypotesen# omkring# serratus# anteriors# rolle# er,# at# kontraktion# af# serratus#
anterior# under# robevægelsen# skaber# et# stort# træk# i# ribbenene,# som# giver# anledning# til#
avulsionsfrakturer.# Nyere# studier# med# større# fokus# på# kompressionen# af# brystkassens#
rolle# sår# dog# tvivl# om# denne# teori,# da# der# ikke# er# overensstemmelse# mellem#
kompressionen# af# brystkassen# og# aktiviteten# af# serratus# anterior.# Denne# teori# nævner#
derimod#muligheden#for#at#serratus#anteriors#aktivitet#kan#virker#præventivt#i#forhold#til#
skader.#
#
Abdominal+muskulaturen+
Undersøgelse# af# muskelaktivitet# i# forhold# til# kompression# af# brystkassen# har# peget# på#
abdominal# muskulaturen# som# synder,# hvor# aktiviteten# stemmer# overens# med#
kompressionen.#Den#foreslåede#teori#omkring#abdominal#muskulaturens#rolle#udnytter,#at#
brystkassen# er# sammenholdt# ved# sternum# og# dermed# vil# det# give# anledning# til#
deformation#af# andre#dele# af#brystkassen,#når# især# rectus# abdominis# trækker# i# en#del# af#
brystkassen#[Wajswelner#et#al.#2000].#
+
avulsion of SA following use of a rowing ergome-ter is inconclusive as the onset of symptoms did notoccur until 3 to 4 hours following completion ofergometer rowing and rowing was directly pre-ceded by a weights session. It is not clear whetherthe avulsion in this case report resulted from use ofthe ergometer or the weights session.
Although a number of authors have implicateda role for SA in the development of rib stress frac-tures, the same authors appear unsure of its actualcontribution. Despite suggesting that the pull ofSA plays a principal role, the same authors contra-dict this theory by recommending specific SAstrengthening exercises during injury recov-
ery.[3,13,16,18,34,36,40] If SA were the cause for ribstress fracture, specific strengthening of this mus-cle would result in greater force generation andadditional rib loading. The result may be delayed-union and/or additional rib stress fractures.
The ability of SA to generate sufficient tensionduring rowing to induce the development of a ribstress fracture is debatable. During the rowingstroke, SA is predominantly active during the re-covery phase and especially just prior to catch (fig-ure 2 and figure 3).[19] During this period, SA isacting to protract the scapula in an open kinematicchain. Resistance to the movement is low and isonly that associated with recovery of the unloaded
Catch Drive Finish Recovery Catch
Fig. 2. Phases of the rowing stroke: (i) Catch – point at which the blade enters the water. The arms are outstretched, trunk angledforward and legs fully flexed. (ii) Drive – period during which the blade is in the water and the rower loads the oar to propel the boat.Lower limb extension is followed by trunk extension and finally drawing-in of the arms. (iii) Finish – point at which the blades exit thewater. The arms are drawn inwards, trunk angled backwards and legs fully extended. (iv) Recovery – return of body position fromthat at finish to that of catch. The oar is out of the water and unloaded. The upper limbs are pushed outwards followed by trunk flexionand finally lower limb flexion.
Sur
face
ele
ctro
myg
raph
yan
d ru
bber
y ru
ler
valu
es (
mV
) 7
0
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5
Strokes
Serratus anterior activityExternal oblique abdominal activityRib cage compression
Peak rib cagecompression
Peak serratusanterior activity
Peakexternaloblique
abdominalactivity
Drive Recovery
Catch Finish Catch
Fig. 3. Timing of serratus anterior and external oblique abdominal muscle activity, and rib-cage compression during five representativerowing strokes on an ergometer. Measured in an elite rower using surface electromyography (muscle activity) and a ‘rubbery ruler’(rib-cage compression). Magnified insert shows timing in terms of the phases of the rowing stroke (Reprinted from Physical Therapyin Sport, vol. 1, issue (3), Wajswelner et al.,[19] Muscle action and stress on the ribs in rowing, 75-84, Copyright 2000, by permissionof the publisher, Churchill Livingstone).
824 Warden et al.
! Adis International Limited. All rights reserved. Sports Med 2002; 32 (13)
1.#Introduktion#
#
14#
”Rib+compression+theory”+
Den# mest# interessante# og# fremtrædende#
teori#er#kompressionsteorien#[Warden#et#al.#
2002],# hvor# der# som# det# ses# på# figur# 13#
dannes# en# indadrettet# kraft,# som# trykker#
Scapula# ind#mod# ribbene.#Den# indadrettede#
kraft# FResultant# dannes# ved# simpel#
vektorregning# ud# fra# de# to# kræfter# FOar# og#
FRetractor.# FOar# opstår# fra# det# træk# som# åren#
danner# op# gennem# armene# og# dermed#
trækker# humerus# og# scapula# fremefter.#
Trækket#fra#FOar#forsøges#udlignet#af#FRetractor#
som# trækker# scapula# tilbage# proximalt.#
FRetractor# kraften#dannes# af# serratus# anterior,#
trapezius,# rhomboideus# minor# og# major# og#
latissimus#dorsi#[McDonnell#et#al#2011].#
#
Teorien# omkring# at# scapula# skulle# være#
skyld# i# de# stressrelaterede# ribbensbrud,# der#
ses# i# roning,# underbygges# af# bruddenes#
lokalisering.# Der# i# op# mod# 93%# [Warden# et# al.# 2002]# af# tilfældene# ses# i# 4# til# 8# ribben#
hvilket#stemmer#med#scapulas#position,#og#desuden#med#serratus#anteriors#udspring.#
#
Roteknikkens+betydning+
Der#findes#to#primære#teknikker#i#roning:#sweep#og#sculling,#hvor#roeren#har#henholdsvis#
en# eller# to# årer.# Derudover# er# der# selvfølgelig# ergometerteknik,# som#minder# meget# om#
sculling.#De#to#teknikker#adskilles#ved#at#der#i#sweep#ses#rotation#af#thorax,#da#den#ene#arm#
har# en# længere# bane# at# dække# i# åretaget,# mens# der# i# sculling# hovedsagligt# ses# sagittal#
bevægelse.#Der#ses#stressfrakturer#ved#begge#teknikker,#dog#med#en#tendens#til#forskellig#
lokation# af# frakturerne# [McDonnell# et# al.# 2011].# Udover# inddelingen# i# sweep# og# sculling#
deles# roning# som# tidligere# omtalt# op# i# fire# stilarter,# som# også# kunne# tænkes# at# have#
betydning#for#stress#frakturerne#i#forhold#til#den#forskel#der#ses#i#kraftudviklingen#ved#de#
forskellige#stilarter#[Kleshnev#2006].#
#
Udstyr+i+båden#
En#sidste#ting#der#potentielt#kan#have#stor#betydning#for#udviklingen#af#stressfrakturer#er#
det# udstyr# der# omgiver# en# roer.# Her# er# det# hovedsagligt# åren,# der# ses# som# betydende.#
Årsagen#ligger#i#den#udvikling,#der#er#sket#med#åren,#idet#man#med#to#store#fremskridt,#gik#
fra#den#almindelig#Macon#åre# til#den#nye#”Big#Blade”#og#at#årer#nu# fremstilles#af#kulfibre#
frem# for# træ# [Christiansen# et# al.# 1997].# Disse# to# ting# har# gjort# åren# stivere# og# øget# den#
kraftoverførelse,# der# kan# udvikles.# Desuden# vil# ting# som# bådens# størrelse,# roerens#
placering#i#båden,#gearing#og#længde#af#åren#have#betydning.#
FIGUR! 13:! SKEMATISK! FREMSTILLING! AF!
KOMPRESSIONS! TEORIEN! FREMSAT! AF! [WARDEN! ET!
AL.! 2002]! HVOR! DET! PÅSTÅS! AT! STRESS! I! RIBBEN!
OPSTÅR! FRA! EN! INADRETTE! KRAFT! GENERERET! AF!
TRÆK!I!ARMEN!OG!KRAFT!I!SCAPULA.! !
tion moment due to traction of the upper limbcaused by the opposing leg extension force and theresistive force of the water on the oar blade. Tofacilitate optimal transmission of the leg extensionforce to the water and resist this protraction mo-ment, the scapular retractors contract isometri-cally. Resolution of the pull of the retractors andthe pull of the oar potentially generates a signifi-cant rib-cage compression moment (figure 6).Therefore, rib stress-fracture generation may actu-ally be a function of the amount of leg extensionforce generated during the early drive and the abil-ity of the retractors to resist this.
In addition to explaining the early drive painexperienced by rowers with a confirmed rib stressfracture, leg extension force and concomitant re-
tractor contraction as a proposed mechanism forrib loading can also explain the reported multiplelocations for rib stress fractures. Rib stress frac-tures have been reported at numerous rib levels andat multiple sites within individual ribs (table I). Interms of rib levels affected, a large number of ribstress fractures in rowers (93%) occur within thefourth to eighth ribs. These levels correspond withthe location of the scapula over the posterior as-pects of the second to eighth ribs and, therefore,the force generated by the combined pull of theretractors and the oar on the scapula during the legdrive. It is rare for rowers to experience stress frac-tures above the fourth rib or below the eighth rib.In terms of the multiple sites for stress fractureswithin individual ribs, it must be remembered thateach rib forms part of a closed ring of bone that iscompleted anteriorly by the sternum and posteri-orly by the thoracic vertebrae. The resultant forcegenerated by the retractors and the pull of the oaron the scapula creates a compression moment onboth sides of this bony ring. The ensuing deforma-tion loads the entire ring. This enables microdam-age to form at multiple sites explaining the vari-ability in location of stress fractures withinindividual ribs.
1.2 Contribution of Joint Factors to Rib Loading
Muscle factors contribute to rib loading duringrowing and, therefore, the development of ribstress fractures. However, muscle factors in isola-tion are unable to explain why rib stress fracturesoccur in all levels of rowing, and not just at the elitelevel where loading frequencies and forces wouldbe expected to be the greatest. Consequently, otherfactors must contribute to the susceptibility ofsome rowers to rib stress fractures and the apparentresistance of other rowers to the same injury.
Joint factors may potentially contribute to ribloading during rowing. Joints are important struc-tures in the attenuation of applied forces. The bestexample of this is in the lower extremity whereknee and ankle flexion during landing from a jumpare believed to reduce the magnitude of skeletal
FRetractors
FResultant
FOar FOar
Fig. 6. Schematic of rib-cage compression generated by thecombined pull of the retractors and oars during early drive. FOar
is the postulated force vector generated by the pull of the oaron the upper limb. It results from leg extension and generatesa scapula protraction moment. FRetractors is the postulated forcevector generated by the pull of the retractors on the scapula.FResultant is the resultant force of FOar and FRetractors, as resolvedusing the parallelogram method. FResultant generates a compres-sion moment on both sides of the rib cage.
Aetiology of Rib Stress Fractures in Rowers 827
! Adis International Limited. All rights reserved. Sports Med 2002; 32 (13)
1.6.#Stress#frakturer#i#ribbenene# #
#
15#
Udstyrets#betydning#i#forbindelse#med#stress#frakturer#kan#ikke#undersøges#i#dette#studie,#
da#metoden#der#har#været#benyttet,#udelukkende#ser#på#de#kræfter#roeren#udvikler.#Dette#
er#uanset#om#disse#føres#ned#i#en#moderne#”big#blade”#kulfiber#åre#eller#en#gammel#macon#
træåre.#Der#vil#dog#formentlig#kunne#arbejdes#med#roernes#position#i#båden#med#henblik#
på#at#forbedre#roerens#kraftoverførsel.#
!
#
1.#Introduktion#
#
16#
1.7.#MODELLERING#I#ANYBODY#
#
1.7.1.# GENEREL#TANKE#OG#IDÉ#BAG#COMPUTERMODELLERING,# #
Med# den# stigende# computerkraft# er# det# blevet# muligt# at# se# på# menneskelige#
muskuloskeletale#system#med#større#kompleksitet#end#tidligere.#Der#skal#dog#stadig#store#
forenklinger# og# antagelser# til# for# at# danne# en# model,# der# kan# analyseres# med# vores#
nuværende# viden.# Den# største# forenkling# er,# at# man# betragter# systemet# som# et# såkaldt#
rigidQbody# system,# hvilket# tillader# brug# af# standard# multibody# dynamik.# Derudover# er#
modelleringen# af# muskler# uhyre# kompliceret# grundet# muskler# og# seners# komplicerede#
struktur# og# fysiologi.# Et# andet# problem# der# kræver# at# der# gøres# nogle# antagelser# inden#
man# kan# lave# en#model# er# det# såkaldte# redundans# problem# [Prilutsky# et# al.# 2002],# der#
dækker# over# at# der# basalt# set# er# flere#muskler# end# nødvendigt# til# rådighed# for# at# drive#
vores# bevægelse.# Det# kræver# at# der# opstilles# nogle# optimeringskriterier# for# at# diktere#
muskelaktiviteten,# som# et# forsøg# på# at# efterligne# CNS# aktiveringsmønstre# [Tresch# et# al#
2009].# #
#
1.7.2.# HVORFOR#BENYTTE#SIG#AF#DET?!Der#kan#være#mange#årsager# til#at#konstruere#en#computermodel.#Programmet#AnyBody#
Modeling#System#der#bliver#brugt# i#dette#studie#er#software#der#er#designet#til#at#opfylde#
følgende#4#krav,#som#ganske#godt#opsummerer#nogle#af#fordelene#ved#en#computermodel:#
!
1) It!should!be!a!modelling!system,!i.e.,!a!tool!that!allows!users!to!construct!models!from!scratch!or!use!or!modify!the!existing!models!to!suit!different!purposes.!
2) The!system!should!facilitate!model!exchange!and!cooperation!on!model!development,!and!it!should!allow!models!to!be!scrutinized.!
3) If! possible,! it! should!have! sufficient!numerical! efficiency! to!allow!ergonomic!design!optimization!on!inexpensive!computers.!
4) The! system! should! be! capable! of! handling! body! models! with! a! realistic! level! of!complexity!
[Damsgaard#et#al.#2006]#
#
Disse# parametre# gør# det# let# tilgængeligt# at# designe# komplekse# modeller# til# meget#
specifikke# formål# som# i# dette# tilfælde# muskelaktiviteten# i# skulderregionen# hos# roere.#
# #
1.7.#Modellering#i#AnyBody# #
#
17#
1.7.3.# OPBYGNING#AF#ANYBODY#SOFTWARE#SYSTEMET# #
Antropometrisk+skalering+
I# opbygningen# af# en# model,# vil# der# altid# blive# gjort# antagelser,# da# modellering# er# en#
approksimation#af#virkeligheden.#Data#omkring#skuldermodellen#i#AnyBody#er#baseret#på#
to# personer# fra# en# hollandsk# forsker# gruppe# [47]# hvilket# ikke# kan# siges# at# være# det#
bredeste# grundlag.# Desuden# er# skaleringen# af# skulderen# baseret# på# flere# studier# af# bl.a.#
[Helm# 1994].# Generelt# mangler# der# viden# omkring# muskelskaleringen# og# der# er# efter#
AnyBodys# [45]# eget# udsagn# stadig# problem#med# en# lidt# for# svag# skuldermodel.# Udover#
musklerne#er#også#skaleringen#af#momentarmslængderne#vigtig,#ligesom#den#geometriske#
udformning#af#segmenterne.#
Weight+functions+og+redundant+equilibrium+equations+
Som#tidligere#omtalt#er#det#anatomiske#system#redundant,#hvor#der#er#flere#muskler,#der#
kan# generer# momenter# om# et# givent# led.# Hvordan# kroppen# og# CNS# løser# dette# er# et#
grundlæggende#spørgsmål#inden#for#muskuloskeletal#computermodellering.#I#litteraturen#
har# forskellige# optimeringskriterier# været# præsenteret# som# løsning# på# fordelingen# af#
muskelkræfter# under# bevægelse# [Challis# et# al.# 1993].# I# AnyBody# systemet# tages# der#
udgangspunkt# i#de# følgende#optimeringskriterier,#her# formuleret#generelt# [Rasmussen#et#
al.#2003].#
# !"#"$"%&!!:!(!(!))# lign(7) #
# !"#$%&'!!":! ∗ ! = !,# lign(8) #
# 0 ≤ !! ! ≤ !! , ! ∈ 1,… . , ! ! ,# lign(9) #
#
G#er#objekt#funktionen,#altså#den#antagelse#der#gøres#omkring#CNS's#rekrutterings#valg.#G#
er# udtrykt# ved# funktion# f(M)# som#er#muskelkraften.# G# skal# så#minimeres# i# forhold# til# alle#
ubekendte#kræfter#i#problemet#værende#f#=#[f(M)T#f(R)T]T,#henholdsvis#muskelkraft,#f(M),#og#
ledreaktionskræfter,# f(R).# Lign(8)# er# den# dynamiske# ligevægtsligning# der# indgår# som#
begrænsning# i# optimeringen.# C# er# koefficientQmatrixen# for# de# ubekendte# kræfter# og# d#
indeholder# alle# de# kendte# belastninger# og# inertimomenter.# Udtrykket# i# lign(9)# dækker#
musklers#evner# til#kun#at#kunne# trække,# ikke#skubbe,#altså#kan#muskelkraften#kun#være#
positiv.#Ni!er#den#øvre#grænse#for#musklens#trækkraft.#
# ! ! ! = !!(!)
!!
!!(!)
!!!# lign(10) #
# ! ! ! = − 1 − !!(!)
!!
!!!(!)
!!!# lign(11) #
#
1.#Introduktion#
#
18#
De#to#mest#populære# former#af#optimeringskriteriet#G#er#polynomiums#kriteriet# lign(10)#
og#den#mindre#kendte#form,#det#bløde#mætningskriterie# lign(11).#Begge#disse#udgaver#af#
optimeringskriteriet# er# udtrykt# ved# p# og# normaliseringsfunktionen# Ni.# Ni# kan# også#beskrives# som# den# pågældende# muskels# aktivitet.# Det# er# vigtigt# med# et# fysiologisk#
brugbart# valg# af# Ni,# hvor# det# mest# direkte# er# at#udtrykke#det#som#et#mål#for#musklens#styrke.#Det#
kan# gøres# på# to# måder:# enten# ved# at# vælge# en#
given#konstant,#hvilket#ikke#stemmer#godt#overens#
med# den# faktiske# fysiologi,# eller# at# opstille# et#
udtryk# for# musklens# styrke# i# forhold# til# dens#
arbejdsbetingelser.# Til# dette# formål# er# den#
modificerede# Hill# model,# som# ses# på# figur# 14# et#
populært# valg# da# den# tager# højde# for# længdeQ
spændings# forholdet.# Der# bør# i# en# fuld#
muskelmodel# også# tages# hensyn# til# det# tidligere#
omtalte#forceQvelocity#forhold.#
#
En# tredje# interessant# mulighed# er# den# såkaldte#
min/max#formulering,#der#er#vist#i#lign(12)#[Rasmussen#et#al.#2000].#
# ! ! ! = !"# !!(!)
!!# lign(12) #
#
Målet#her#er#at#minimere#den#maximale#muskelaktivitet.#Forskellige#egenskaber#gør#dette#
kriterie#attraktivt#I#forhold#til#lign(10)#og#lign(11).#
Først#og#fremmest#kan#det#transformeres#til#et#lineært#problem,#hvilket#gør#det#numerisk#
effektivt# og# åbner# for# muligheden# for# at# finde# en# løsning# med# en# finit# algoritme,#
[Rasmussen#et#al.#2001].#Dette#gør#sig#også#gældende#for#lign(10)#og#lign(11)for#p=1;#p=1#
er# dog# ikke# en# løsning# der# giver# fysiologiske# rimelige# resultater,# da# dette# giver# at# de#
stærke# muskler# vil# tage# sig# af# arbejdet,# og# det# er# alment# anerkendt# at# muskler# deler#
arbejdet.#
For# højere# værdier# af# p# vil# lign(10)# og# lign(11)# blive#mindre# og#mindre# attraktive# rent#
numerisk.#Dernæst#er#polynomiums#kriteriet# i# lign(10)#underlagt#den#øvre#grænseværdi#
fra# lign(9);# dette# er# derimod# implicit# opfyldt# i# lign(11)# og# lign(12)# så# længe# det# er#
submaximal#aktivitet.#Når#aktiviteten#går#mod#max#vil#lign(11)#give#numeriske#problemer,#
hvorimod#min/maxQkriteriet#udnytter#musklerne#optimalt#således#at#den#ikke#overskrider#
grænsen# før# det# er# absolut# nødvendigt.# Dette# er# med# til# at# gøre# lign(12)# endnu# mere#
numerisk#attraktiv#og#sandsyligvis#også#mere#fysiologisk#korrekt.#
En# sidste# og# vigtig# grund# til# at# vælge# lign(12)# er# at# [Rasmussen# et# al.# 2001]# viste# at#
lign(10)#og#lign(11)#konvergerer#og#også#konvergerer#med#lign(12),#for#stigende#værdi#af#
p.#[Challis#et#al.#1993].# #
FIGUR!14:!HILLS!MUSKELMODEL![44]!
1.7.#Modellering#i#AnyBody# #
#
19#
Denne#konvergering#sammenholdt#med#Challis’# sammenligning#af#polynomiums#kriteriet#
og# eksperimenter,# hvor# de# fandt# at# den# bedste# løsning# findes# ved# høje# værdier# for# p#
(p=100),# giver# at# rent# numerisk# er# de# to# kriterier# lign(10)# og# lign(12)# ækvivalente#
[Ackermann#et#al.2009].# #
Ser#man# bort# fra# det# numerisk# attraktive# ved# lign(12)# og# i# stedet# ser# lidt# på# det#måske#
vigtigste# aspekt# i# hvilket# kriterie# der# skal# bruges,# nemlig# hvordan# det# opfylder# de#
fysiologiske# krav# i# forhold# til# den# viden# vi# har# i# dag,# ser# det# ud# til# at# lign(12)# også# her#
excellerer# [Paillard# 2011].# Grunden# til# dette# er# at# det# stående# teori# for# muskeltræthed#
hvor# det# antages,# at# der# er# proportional# sammenhæng# mellem# muskelaktivitet# og#
trætheden.# Altså# udskyder# lign(12)# trætheden# så# længe# så# muligt.# Baseret# på# disse#
iagttagelser#blev#både#lign(10)#og#lign(12)#brugt#i#den#inversdynamiske#model#i#AnyBody,#
med#en#forventning#om#at#lign(12)#min/max#kriterier#vil#vise#de#mest#fysiologisk#korrekte#
resultater.#
Et#par#vigtige#punkter#at#holde# sig# for#øje#her#er,# at# af#de# tre# foreslåede#kriterier,# er#det#
ikke# endegyldigt# bevist,# at# ét# kriterie# er# bedre# egnet# end# de# andre.# Der# er# også# delte#
meninger#om#det#fysiologisk#korrekte#i#lign(12),#da#det#lader#til#at#overvurdere#synergien#i#
musklerne,#og#ikke#tage#hensyn#til#fx#momentarmslængder#[Dul#et#al.#1984].#
2.1.#Forsøgsopstillingen# #
#
21#
2.#METODE#
#
2.1.#FORSØGSOPSTILLINGEN#
Studiet# bygger# på# data# produceret# af# Anders# Vinter.# I# Studiet# deltog# 22# roere# fra# det#
danske# Landshold,# og# det# blev# gennemført# op#mod# verdensmesterskaberne# i#München# i#
2007.#
Ud#fra#to#kriterier#blev#der#udvalgt#en#atlet#til#at#fungere#som#base#for#modelarbejdet.#For#
det#første#var#han#repræsentativ#for#den#gruppe#af#elite#roere#der#deltog#i#studiet,#hvilket#
kan# ses# i# Bilag# B.# Derudover# var# markørdata# på# denne# atlet# gode# og# synlige# for#
kameraerne.#
I# forsøget#skulle#deltagerne#ro#i#et#Concept2#model#D#ergometer,#både#som#stationært#og#
sat# på# slides,# figur# 15# viser# en# skematisk# gengivelse# af# roning# i# slides.# Forsøgene# blev#
udført# i# tilfældig# rækkefælge,# og# efterfølgende# blev# deltagerne# sat# til# at# ro# på# det#
stationære#ergometer#med#samme#frekvens,#som#de#havde#gennemført#slide#roningen#med#
for#at#teste#om#det#gav#ændring#i#den#maksimale#kraftproduktion.#
#
#
FIGUR!15:!TEGNING!AF!EN!OPSTILLING!MEGET!LIG!DEN!DER!BLEV!BRUGT!I!FORSØGET,!HVOR!RO!ERGOMETERET!ER!
STILLET!PÅ!SKINNER,!SOM!KAN!BLOKERES!TIL!DE!STATIONÆRE!FORSØG.![FRA!CONCEPT2’S!WEBSIDE]!
#
Inden#start#blev#deltageren#informeret#omkring#den#forventede#længde#på#opgaven#og#det#
niveau#de#skulle#ramme,#hvorpå#de#selv#valgte#”drag#factor”#på#ergometret#og#opvarmning.#
”Drag#factor”en#blev#holdt#på#samme#niveau#igennem#alle#tre#opgaver.# #
Deltagerne# havde# ved# en# tidligere# lejlighed# fået#målt# deres#maksimale# niveau# ved# en# 6#
minutters# max# test.# Ud# fra# denne# måling# blev# de# sat# til# at# ro# med# 75Q80%# af# deres#
maksimale.#Hver#opgave#tog#ca.#3#minutter#og#30#sekunder.#Deltagerne#kunne#følge#deres#
præstation#gennem#ergometrets#display.#
5
4
!
!
!
!"
"
""
##
#
#
5
USE INSTRUCTIONS page 2
2.#Metode#
#
22#
Inden#deltagerne#blev#sat#i#gang#med#en#ny#opgave#holdt#de#en#pause#på#2Q5#minutter,#hvor#
de# kunne# få# lidt# vand# og# ergometret# blev# enten# blokeret# ved# de# stationære# forsøg# eller#
blokeringen#blev# fjernet#ved#slide# forsøget.# Inden#start#på#optagelserne# fik#deltagerne#et#
par#submaximale#tag#til#at#vænne#sig#til#betingelserne.#
Under#forsøget#blev#der#opsamlet#data#af#bevægelsen,# lavet#EMG#afledning#fra#8#muskler#
og#målt#kraftudvikling#i#kæden,#der#forbinder#håndtag#med#ergometer.#
#
2.1.1.# MARKØROPSÆTNING#
Der# blev# til# bevægelsesanalysen# brugt# en# markøropsætning# med# 29# markører;#
henholdsvis# 18# på# udøveren# og# 11# på# ergometeret.# De# var# placeret# efter# følgende#
protokol:#
#
Pkt.nr# Navn# Placering#
1# Rmeta# Distal#5’#metatarsal#
2# Rankle# Lateral#malleolus#
3# Rknee# Lateral#kondyl#
4# Rhip# Trochanter#major#
5# Rhand# Processus#styloideus#radii#
6# Relbow# Lateral#epikondyl#
7# Rshoulder# Acromion#
8# Rclav# Medial#hoved#af#clavicula#
9# Rslide# Bagerste#højre#hjørne#af#den#forreste#slideQskinne#
10# Rergofoot# Højre#side#af#forreste#fod#på#ergometret#
11# Rflywheel# Midt#højre#side#af#flyhjul#
12# Rhandle# Højre#ende#af#håndtaget#
13# Rseat# Højre#side#centralt#på#sædet#
14# Lmeta# Distal#5’#metatarsal#
15# Lankle# Lateral#malleolus#
16# Lknee# Lateral#kondyl#
17# Lhip# Trochanter#major#
18# Lhand# Processus#styloideus#radii#
19# Lelbow# Lateral#epikondyl#
20# Lshoulder# Acromion#
21# Lclav# Medial#hoved#af#clavicula#
22# Lslide# Bagerste#venstre#hjørne#af#den#forreste#slideQskinne#
23# Lergofoot# Venstre#side#af#forreste#fod#på#ergometret#
24# Lflywheel# Midt#venstre#side#af#flyhjul#
25# Lhandle# Venstre#ende#af#håndtaget#
26# Lseat# Venstre#side#centralt#på#sædet#
27# Sacrum# Posterior#superior#iliac#spine# #
28# Th7# 7’ende#thoracal#hvirvel#
29# Ergoend# Bageste#del#af#skinne#på#ergometret#
#
2.1.#Forsøgsopstillingen# #
#
23#
#
FIGUR!16:!FOTO!DER!VISER!FORSØGSOPSTILLINGEN!OG!DE!FLESTE!MARKØRERS!PLACERING.!
#
2.1.2.# OPSAMLING#AF#BEVÆGELSES#DATA#
Til#at#optage#bevægelsen#blev#der#brugt#5#kameraer#(Canon#MV600,#digital#kamera)#som#
alle# optog#med#50Hz.# Synkronisering#mellem# videooptagelser# og# krafttransduceren# blev#
lavet#med# et# lydsignal,# som# blev# sendt# til# alle# 5# kameraer# og# gemt# på# lydsporet# af# den#
generede#audio#and#video#interleaved#(AVI)# fil#og#blev# ligeledes#brugt#til#at#synkronisere#
de#5#kameraer.#Markørenes#koordinater#i#tre#dimensioner#blev#rekonstrueret#med#direkte#
lineær# transformation# ved# brug# af# Ariel# Performance# Analysis# System# (APAS,# Ariel#
Dynamics# Inc.,# San# Diego,# CA,# USA).# Inden# brug# af# positionsdata# blev# de# digitalt# lavpas#
filtreret#med#et#fjerde#ordens#Butterworth#filter#med#en#cutoff#frekvens#på#6Hz.#
#
2.1.3.# OPSAMLING#AF#EMG#
EMG# signalerne# var# digitalt# opsamlet# i# gentagne# optagelser# af# hver# 6# sekunder#med# en#
sampling# frekvens# på# 1000Hz.# Der# blev# brugt# biQpolare# elektroder# (Medicotest# NQ00QS,#
Ølstykke,#Danmark,# to# cm# interQelektrode#afstand),# som#blev#placeret#på#muskler# i#højre#
side#af#kroppen.#Inden#elektroderne#blev#påsat,#blev#huden#barberet#og#renset#med#alkohol#
for# at# reducere# hudens# impedans.# Opsætning# og# placering# af# elektroderne# blev# testet#
inden#forsøget#start.#
Alle#EMG# signaler#blev# filtreret#med#digitalt# højpas# filter#med#en# cutoff# frekvens#på#5Hz# #
(4thQorder# zeroQlag# Butterworth# filter).# Efterfølgende# blev# signalerne# udglattet# med# et#
bevægeligt#symmetrisk#RMS#filter#med#et#tidsinterval#på#50ms.# #
For# at# kunne# sammenligne# EMG# signaler# med# aktivitetsniveau# beregnet# i# den#
muskuloskeletale#roQmodel#blev#samtlige#EMG#signaler#normaliseret#i#forhold#til#maxQEMG#
optaget# under# maximal# roning.# Det# skete# ved# at# lade# deltageren# udføre# to# sekvenser#
svarende# til#en#opstart#med#maximalt# træk.#Denne#måling#blev#brugt,#da#den#viste#sig#at#
2.#Metode#
#
24#
give# højere# EMG# signaler# end# der# kunne# registreres# under# MVC# [Vinter# et# al.# 2006].#
Desuden#har#studier#[Day#et#al.#2001]#vist,#at#ændringer#i#EMG#signaler#ikke#kun#afhænger#
af# aktiveringen.# Det# kan# ligeledes# hænge# sammen# med# ændringer# i# den# temporale#
summation# af# motor# unit# aktions# potentialer# (MUAP)# som# formodentlig# skyldes#
geometriske# ændringer# i# muskelfibrene# under# forlængelse# og# forkortelse# eller/og#
synkroniseringen# af# fyring# til# motorQenhederne.# Det# har# vist# sig# at# denne# metode# til#
normalisering# af# EMG# praktisk# talt# kan# eliminere# det# normale# problem,# hvor#måling# af#
overflade#EMG#har#tendens#til#at#lave#negativ#interferens#på#amplituden#af#MUAP.#
Der#blev# lavet#EMG#afledninger#på# følgende#8#muskler:#midterste#del#af# trapezius,#nedre#
del# af# trapezius,# serratus# anterior,# obliquus# externus,# latissimus# dorsi,# dorsale# del# af#
deltoideus,# vastus# lateralis,# tibialis# anterior.# Placering# af# kan# ses# på# figur# 17#og# figur# 18#
som#er#taget#fra#[Konrad#2005].#
#
#
#
FIGUR!17:HER!SES!ELEKTRODEPLACERINGEN!I!FRONTALPLANET![THE!ABC!OG!EMG,!KONRAD]!
ABC of EMG – A Practical Introduction to Kinesiological Electromyography Page 19
Muscle Map Frontal
Most of the important limb and trunk muscles can be measured by surface electrodes (right side muscles
in Fig. 25/26). Deeper, smaller or overlaid muscles need a fine wire application to be safely or selectively
detected. The muscle maps show a selection of muscles that typically have been investigated in kinesi-
ological studies. The two yellow dots of the surface muscles indicate the orientation of the electrode pair in
ratio to the muscle fiber direction (proposals compiled from 1, 4, 10 and SENIAM).
Frontal View
Frontalis
Masseter
Sternocleidomastoideus
Deltoideus p. acromialis
Deltoideus p. clavicularis
Pectoralis major
Biceps brachii
Brachioradialis
Flexor carpum radialis
Rectus abdominis
Serratus anterior
Flexor carpum ulnaris
Obliquus externus abdominis
Internus / Transversus abd.
Rectus femoris
Vastus lateralis
Vastus medialis
Peroneus longus
Interosseus
Adductores
Tensor fascia latae
Tibialis anterior
Surface Sites:Fine Wire Sites:
Iliacus
Pectoralis minor
Diaphragma
Transversus abd.
Adductors (selective)
Vastus intermedius
Thin / deep shank muscles
Smaller foot muscles
Smaller neck muscles
Psoas major
Smaller face muscles
Smaller forearm muscles
Fig. 25: Anatomical positions of selected electrode sites – frontal view. The left sites indicate deep muscles and positions for fine wire electrodes the right side for surface muscles and electrodes
2.1.#Forsøgsopstillingen# #
#
25#
#
FIGUR!18:!HER!SES!ELEKTRODEPLACERINGEN!I!DORSALPLANET![THE!ABC!OG!EMG,!KONRAD]!
#
2.1.4.# OPSAMLING#AF#KRAFTDATA#
Kraftdata# fra# ergometres# håndtag# blev# opsamlet# ved# brug# af# en# specialbygget# letvægts#
strainQgauge# transducer# som#blev# indsat#mellem#håndtaget# og# kæden.#Desuden#blev#der#
brugt#et#kommercielt#potentiometer#(P6500#series,#NovoTechnik,#Ostfildern,#Tyskland)#til#
at#bestemme#håndtaget#position.#StrainQgaugen#blev#kalibreret#ved#brug#af#6#kendte#vægte#
på# henholdsvis# 10,# 20,# 45,# 55,# 80# og# 105# kg.# Dette# resulterede# i# perfekt# linearitet# af#
transduceren#(r=0,998,#p<0,001).#Ligeledes#blev#potentiometret#kalibreret.#
Efterfølgende# blev#MatLab# brugt# til# at# behandle# de# optagne# volt# signaler.# De# to# signaler#
blev# filtreret#med#henholdsvis#et#15Hz#og#50Hz#4thQorder#zeroQlag#Butterworth# lavQpass#
filter.#
#
2.1.5.# DATABEHANDLING:#
Som# input# til# AnyBody# skulle# data# fra# krafttransducer# og# videodata# samles# i# .c3d#
filformatet.#
Et#specialskrevet#program#til#MatLab#blev#benyttet#til#dette.# #
#
ABC of EMG – A Practical Introduction to Kinesiological Electromyography Page 20
Muscle Map Dorsal
Dorsal View
Reference electrodes
At least one neutral reference electrode per subject has to be positioned. Typically an electrically unaf-
fected but nearby area is selected, such as joints, bony area, frontal head, processus spinosus, christa ili-
aca, tibia bone etc. The latest amplifier technology (NORAXON active systems) needs no special area
but only a location nearby the first electrode site. Remember to prepare the skin for the reference elec-
trode too and use electrode diameters of at least 1 cm.
Trapezius p. descendenz
Neck extensors
Deltoideus p. scapularis
Trapezius p. transversus
Infraspinatus
Erector spinae (thoracic region)
Latissimus dorsi
Erector spinae (lumbar region)
Multifiduus lumbar region
Semitendinosus/membranosus
Biceps femoris
Gastrocnemius med.
Glutaeus maximus
Glutaeus medius
Gastrocemius lat.
Surface Sites:
Trapezius p. ascendenz
Triceps brachii (c. long./lat.)
Smaller forcearm extensors
Soleus
Fine Wire Sites:
Deep hip muscles
Subscapularis
Triceps brachii c. med.
Deep multifii
Thin / deep shank muscles
Supraspinatus
Deep neck muscles
Smaller forearm extensors
Thoracic erector spinae
Rhomboideus
Teres major / minor
Quadratus lumborum
Deep segmental erector spinae
Fig. 26: Anatomical positions of selected electrode sites – dorsal view. The left sites indicate deep muscles and positions for fine wire electrodes the right side for surface muscles and electrodes
2.#Metode#
#
26#
2.2.#MODELLERING#I#ANYBODY#
Inden#der#opbygges#en#model#i#AnyBody,#bør#det#klarlægges#hvilket#omfang#modellen#vil#
få.#Dette#gøres#da#det#har#betydning#for#tilgangen#til#modelbygningen.#I#AnyBody#systemet#
er#det#muligt#at#opbygge#modeller#helt# fra#bunden.#Dette#er#dog# ikke#en#praktisk# løsning#
for#større#modeller,#men#metoden#kan#anvendes#ved#små,#simple#eller#stærkt# forenklede#
systemer.#
Skal# man# derimod# konstruere# større# modeller# vil# det# oftest# være# fordelagtigt# at# tage#
udgangspunkt# i#en#grundmodel# fra#modelbiblioteket#der# følger#med#systemet,#bestående#
af# tidligere# konstruerede# modeller.# Denne# metode# gør# det# hurtigere# at# producere# en#
ganske#kompleks#model.#
Den# nærværende# model# har# taget# udgangspunkt# i# en# ganganalyse,# der# involverer# hele#
kroppen,# idet# modellen# af# roeren# ligeledes# involverer# hele# kroppen# og# er# drevet# af#
markørdata#fra#den#eksperimentelle#videoanalyse.#
#
2.2.1.# OPBYGNING#
Modellen#der#skulle#opbygges,#blev#fremstillet#ved#at#omkonstruere#en#gangmodel,#så#den#
kunne#bruges#til#at#analysere#roQbevægelsen.# #
Til#at#drive#romodellen#i#AnyBody#systemet#blev#de#kinematiske#data,#som#stammede#fra#
de#eksperimentelle#optagelser#af#én#roer#i#stationært#ergometer,#brugt.#Dette#blev#valgt#for#
at# lette#de#beregningsmæssige#udfordringer,#der# ligger# i#en#model#som#den#nærværende.#
Årsagen# til# dette# skal# findes# i# at# de# små# forskelle# der# måtte# være# i# den# kinematiske#
analyse,# er# af# mindre# betydning,# grundet,# i# forhold# til# formålet# med# at# lave# en#
muskelanalyse#[Rasmussen#et#al.#2006].# #
Når#kinematikken#var#optimeret#både#i#forhold#til#bevægelse#og#segmentlængder,#gemtes#
dette#og#kunne#således#benyttes#fremadrettet#i#analysen#af#muskelkræfterne.#
!
2.3.#Første#del:#Kinematik# #
#
27#
2.3.#FØRSTE#DEL:#KINEMATIK#
Den#kinematiske#del#af#modellen#definerer#en#stor#det#af#hele#problemet.#Både#med#hensyn#
til# hvad# der# skal# undersøges,# og# hvilke# parametre# det# skal# undersøges# ud# fra.# Det# er#
således#i#den#kinematiske#del#af#modelleringen,#der#blev#gjort#flest#antagelser#i#forhold#til#
detaljer#omkring#modellen.#
Kropsmodel+
Første#skridt#på#vejen#er#at#definere#det#anatomiske#fokus,#altså#hvilken#del(e)#af#kroppen,#
der#skal#med#og#hvad#der#kan#undlades.#I#denne#opgave#er#det#nødvendigt#at#modellere#en#
hel#krop,# idet# roning#er#en#helkropsbevægelse,#hvor#kroppen#arbejder#hårdt# flere#steder#
samtidig.#Med#formålet#for#øje#kunne#underekstremiteterne#have#været#undladt,#men#blev#
medtaget#i#forhold#til#validering#op#mod#EMG#data.#Udspecificeret#er#der#to#store#faktorer,#
der#driver#bevægelsen#i#roning:#henholdsvis#ekstension#af#ben#og#ryg#og#det#deraf#følgende#
træk#i#arme#og#skuldre.#
Miljø+
Når# kropsmodellen# er# på# plads,# skal# der# yderligere# tages# hensyn# til# det#miljø,#modellen#
befindes#sig#i#og#bliver#påvirket#af#eller#selv#påvirker.#Det#essentielle#er#at#få#modelleret#de#
objekter,# der# påvirker# vores# modellerede# person# med# kræfter.# Disse# objekter# skal#
modelleres# så# tæt# på# den# virkelige# situation# som# muligt,# da# den# detaljegrad,# der#
modelleres#med#kan#have#stor#betydning#for#resultaterne#i#sidste#ende.# #
Roeren# er# i# kontakt# med# sine# omgivelser# i# tre# punkter:# fodstøtte,# sæde# og# håndtag.#
Fodstøtten#fungerer#i#bund#og#grund#som#underlag#for#roeren#og#der#er#derfor#ikke#nogen#
kraftoverførsel#mellem#roer#og# fodstøtte.#Modstanden#der#måtte#være# i#at#bevæge#sædet#
frem#og#tilbage#er#ganske#lille#i#forhold#til#det#totale#udførte#arbejde#og#dermed#ubetydelig.#
Sædet#er#derfor#kun# inkluderet# i#modellen,#som#understøtning#af#roerens#vægt,#nøjagtigt#
som#med#fodstøtten.#Håndtaget#derimod#er# interessant#at#se#på.#Gennem#håndtaget#yder#
roeren#sit#arbejde#og#her#måltes#den#belastning#hvormed#roeren#arbejdede.#Håndtaget#er#
derfor#en#essentiel#del#i#modellen.#For#at#beslutte#udformningen#af#håndtaget#er#der#set#på#
hvordan#kraften#blev#målt#og#som#tidligere#beskrevet#skete#dette#ved#at#indsætte#en#strainQ
gauge#mellem#håndtag#og#kæde.#Den#kraft,#der#er#målt,#kan#altså#siges#at#være#spændingen#
i#kæden.#For#at#få#den#mest#præcise#model#er#kraftmålingen#derfor#lagt#ind#som#et#træk#i#
håndtaget#med# retning#mod# centrum# af# ergometerets# flyhjul.# På# denne#måde# tages# der#
højde# for# at# kædens# angrebspunkt# på# håndtaget# kan# ændre# sig# igennem# rotaget.# Selve#
håndtaget#er#modelleret#med#en#given#masse#og#inertimoment.#
Markører+
Med#krop#og#omgivelser#på#plads,#skal#der#tilføres#bevægelse#til#modellen.#Med#målet,#at#
validere# modellen# i# forhold# til# de# målte# EMG# data,# for# øje# er# valget# omkring# hvordan#
bevægelsen#skal#generes,#helt#naturligt# faldet#på#at# følge#udøverens#bevægelse.#På#denne#
måde# er# det# personens# bevægelsesmønster,# der# ligger# til# grund# for# sammenligningen.#
Måden#dette#er#gjort#på#er,#at#der#på#kropsmodellen#er#oprettet#markører#svarende#til#de#
markører# der# foreligger# fra# videoanalysen# af# roeren.# Det# kan# vælges# om# segmenternes#
længde#skal#optimeres#i#forhold#til#markørerne#eller#om#de#skal#prædefineres.#
2.#Metode#
#
28#
Bevægelsen#optimeres#efterfølgende#i#forhold#til#markørdata.#Her#er#det#dog#nødvendigt#at#
se#på#om#alle#frihedsgrader#i#bevægelsen#er#bestemt#ud#fra#den#brugte#markøropsætning.#
Der#kan#i#den#forbindelse#opstå#følgende#tre#situationer:# #
Q Systemet#kan#være#underbestemt.#Her#er#ubalance#mellem#antallet#af#markører#og#
mængden# af# frihedsgrader.# Det# vil# derfor# i# denne# situation# være# nødvendigt# at#
tilføje#nogle#kvalificerede#begrænsninger#til#systemet#således#at#der#opnås#balance.#
Q Systemet# kan# være# overbestemt.# I# den# situation# er# der# flere# markører# end#
nødvendigt#til#bestemmelse#af#bevægelsen#og#balancering#af#frihedsgraderne.#Her#
vil#det#være#nødvendigt#at#tilføje#friheder#for#nogle#markører#for#derved#at#skabe#
balance#i#systemet.#
Q Systemet#kan#også#være#bestemt.#Dette#vil#være#den#mest#ønskelige#situation,#da#
der#her#er#balance#mellem#markørerne#og#frihedsgraderne.#
Den#mængde#af#markører#der# lå#til#grund#for#dette#studie#gjorde#systemet#underbestemt#
og#der#er#derfor#tilføjet#nogle#begrænsninger.#Den#væsentligste#begrænsning#med#formålet#
for#øje#er,#at#clavicula#og#scapula#er#bundet#fast#til#thorax#og#der#er#derfor#ingen#bevægelse#
i# disse# to# segmenter# i# forhold# til# thorax.# Der# er# også# en# begrænsning# på# hovedets#
bevægelse,# da# der# ikke# er# nogen# markører# til# bestemmelse# af# hovedets# placering.#
Ligeledes#er#der#tilføjet#begrænsninger#i#forbindelsen#mellem#hænder#og#håndtag.#Der#var#
heller# ikke# markøre# til# at# bestemme# bredden# af# pelvis# så# dette# blev# undladt# i#
optimeringen.#
Samtlige# markører# på# udøveren# blev# brugt# til# bevægelsesanalysen,# med# undtagelse# af#
sacrum#markøren,#der#ikke#kunne#ses#sidst#i#trækfasen#og#først#i#fremstræksfasen.#Handle#
markøren#blev#brugt#som#bindeled#mellem#hånd#og#håndtag#og#til#bestemmelse#af#håndens#
størrelse.#
#
FIGUR!19:!HER!VISES!KINEMATIKKEN,!DER!KAN!SES!YDERLIGERE!I!BILAG!A!
#
2.4.#Anden#del:#Invers#Dynamik# #
#
29#
2.4.#ANDEN#DEL:#INVERS#DYNAMIK#
Adskillelsen#af#kinematik#og#dynamik#forenkler#det#arbejde,#der#skulle#laves#i#forhold#til#de#
invers#dynamiske#beregninger.#Da#først#kinematikken#var#på#plads#findes#altså#en#færdig#
bevægelse.#Herefter#lå#fokus#100%#på#at#få#drevet#denne#bevægelse#i#forhold#til#valget#af#
optimeringskriterier#med#henblik#på#løsning#af#det#muskuloskeletale#redundans#problem#
og#balancering#af#ligevægtsligningerne.#
Kraft# og# moment# ligevægt# i#
modellen# skabes# ud# fra# 5#
elementer.# Henholdsvis# 2#
kræfter#der#påvirker#modellen#og#
3#tøjningspunkter.# #
De# to# kræfter# er# for# det# første#
tyngdekraften,# der# har# en#
konstant# acceleration# på#
9,81m/s2#i#den#negative#y#retning#
i# forhold# til# det# definerede#
globale#koordinatsystem.#For#det#
andet#bliver#modellen#påvirket#af#
den#målte# kraft# i# kæde/håndtag.#
Retningen#på#denne#kraft#var#fra#
håndtaget# mod# midten# af#
flyhjulet.#
For# at# balancere# systemet# blev#
der# lavet# 3# tøjningspunkter.# Et# i#
sædet# der# skulle# binde#
rotationen#omkring#X#og#Y#aksen#
og#bevægelsen# i# Z# retningen.#De#
2# resterende#blev# sat# i# fødderne#
hvor#rotationen#omkring#Z#aksen#
og#bevægelsen#i#XQretningen#blev#tøjret.#Tøjningen#i#YQretningen#burde#være#delt#mellem#
alle#tre#punkter,#men#da#dette#gav#redundansproblemer#blev#den#placeret#i#sædet.#
Valg+af+muskelmodel+
Det# lod# til# at# Hill’s# muskelmodel# for# armene# ikke# var# helt# færdigudviklet,# mens#
benmodellen# måske# kunne# bruges.# Men# det# ville# være# vanskeligt# at# bruge# denne#
avancerede#model,# da# den# er# meget# afhængig# af# de# individuelle# fysiologiske# parametre#
[Zajac#1989].#
Der#blev#derfor#i#denne#model#brugt#en#simpel#muskelmodel#hvori#der#tages#udgangspunkt#
i#musklens#maximale# isometriske# styrke,# og# dette# danner# grundlag# for# kraftudviklingen.#
Der#blev#dermed#ikke#taget#hensyn#til#hverken#parallelle#eller#serie#elastiske#elementer.#Ej#
heller# kontraktionshastighed# eller# optimal# arbejdslængde.# Dette# blev# gjort# for# at# undgå#
eventuelle#usikkerheder#i#skaleringen#og#ligeledes#grundet#at#den#analyserede#bevægelse#
er# baseret# på# videodata# og# ikke# en# foreslået# bevægelse,# der# kunne# give# anledning# til#
FIGUR!20:!HER!SES!MODELLEN!I!ZYOPLANET,!OG!DET!SES!HVORDAN!
MUSKLERNE!ARBEJDER,!JO!MØRKERE!RØD!JO!MERE!AKTIVERING!I!
MUSKLEN.!DER!KAN!SES!MERE!I!BILAG!A!
2.#Metode#
#
30#
fejlbehæftede# arbejdsvinkler# og# lignende.# Valget# kan# yderligere# begrundes# ud# fra# den#
valgte#kinematiske#løsning,#hvor#bevægelsen#af#scapula#er#låst,#der#var#således#ikke#nogen#
længdeændring#i#en#stor#del#af#de#muskler#der#blev#undersøgt.#
Valg+af+optimeringskriterier+
Der# er# delte# meninger# omkring# validiteten# af# de# gængse# optimeringskriterier.# Det# blev#
derfor# valgt# at# medtage# resultater# produceret# med# de# to# kriterier# der# er# mest# tiltro# til#
[Prilutsky#et#al.#2002]#i#forhold#til#fysiologisk#relevans.#
De#to#kriterier#der#blev#benyttet#var#3#ordens#polynomiumskriterie#og#min/maxQkriterie,#
disses#fordele#og#ulemper#er#tidligere#gennemgået#i#introduktionen.#
#
2.5.#BEHANDLING#AF#DATA#I#MATLAB#
Efterfølgende#blev#data# fra#AnyBody#eksporteret# i# .hdf5# fil# format# som#kunne# indlæses# i#
MatLab.# #
MatLab#blev#brugt#til#at#producere#grafer#og#figurer#og#foretage#efterbehandling#af#data#fra#
AnyBody.#
Desuden#blev#også#Microsoft#Excel#brugt#til#at#håndterer#tabeller.#
3.1.#Kinematik# #
#
31#
3.#RESULTATER#
3.1.#KINEMATIK#
Kinematikken# følger# bevægelsen# fra# de# optagne# bevægelses# data.# På# grund# af# de# ekstra#
begrænsninger# der# ifølge# metoden# er# indført,# fulgte# kinematikken# i# modellen# ikke# helt#
nøjagtigt# de# eksperimentelt#målte#markørdata.# Et# eksempel# på# det# er# vist# i# figur# 21# og#
tabel# 1.# Her# er# afvigelsen# mellem# markør# data# for# Th7Qmarkøren# og# den# generede#
bevægelse#i#romodellen#for#samme#punkt,#vist.#Det#ses,#at#der#var#god#overensstemmelse#i#
yQ# og# zQretningen,# mens# der# var# en# markant# afvigelse# i# xQretningen,# hvor# der# var# en#
afvigelse# på# næsten# 4# cm.# Ydermere# skal# det# noteres# at# den# maximale# afvigelse# i# x#
retningen# fandt# sted# indenfor# et# for# ganske# kort# tidsinterval,# som# det# ses# i# tabel# 1#
herunder.#
# Th7max# Th7min# Diff#
l#(afvigelse)/#cm# 0.39# Q3.26# 3.65#
t#/#s# 3.21# 3.66# 0.45#
TABEL!1:!MAKSIMUM!OG!MINIMUM!FOR!AFVIGELSEN!I!XORETNINGEN!FOR!TH7!MARKØREN!
#
#
FIGUR!21:!AFVIGELSE!MELLEM!MARKØRDATA!FOR!TH7OMARKØREN,!OG!DET!SAMME!PUNKT!PÅ!MODELLEN! !
3.#Resultater#
#
32#
Afvigelse# mellem# den# prædikterede# og# målte# bevægelse# blev# opgjort# for# de# resterende#
markører#som#det#er#vist#på#figur#22.#Her#fås#et#bedre#indblik#i#ovennævnte#observationer#
for# thorax’# bevægelse.# Det# fremgår# tydeligt,# at# de# største# afvigelser# mellem# modellens#
kinematik#og#markørdata#findes#i#overkroppen.#
#
FIGUR!22:!MARKØR!DATA!PRÆCISION
#
minimum#X#
minimum#Y#
minimum#Z#
maksimum#X#
maksimum#Y#
maksimum#Z#
diff#x#
diff#y#
diff#z#
Rmeta# Q0.6279# Q0.1220# Q0.4336# 1.3236# 0.4772# 0.7665# 1.9515# 0.5991# 1.2001#
Rankle# Q0.3486# Q0.8393# Q0.5425# 0.5539# 0.4717# 0.7505# 0.9025# 1.3110# 1.2930#
Rknee# Q0.4819# Q0.4860# Q0.7162# 0.9291# 0.7067# 0.0000# 1.4110# 1.1926# 0.7162#
Rhip# Q0.6877# Q1.0632# Q1.0922# 0.3348# 0.0000# 1.7376# 1.0224# 1.0632# 2.8297#
Rhandle# Q0.9819# Q1.5337# Q0.9249# 2.5022# 0.9779# 0.0000# 3.4841# 2.5116# 0.9249#
Rhand# Q1.5843# Q1.5693# Q0.8362# 1.7867# 0.7637# 1.1584# 3.3711# 2.3331# 1.9946#
Relbow# Q0.3369# Q1.4711# Q2.4728# 1.0138# 2.9850# 0.3694# 1.3506# 4.4561# 2.8423#
Rshoulder# Q3.5420# Q3.3102# Q1.4067# 0.3229# 2.0874# 1.8640# 3.8649# 5.3976# 3.2707#
Rclav# Q2.7153# Q1.3315# Q1.0844# 3.8917# 0.0000# 0.3328# 6.6070# 1.3315# 1.4172#
TABEL!2:!OVERSIGT!OVER!MAKSIMALE!AFVIGELSER!MELLEM!MODEL!OG!MÅLEDATA!I!RETNINGERNE!X,!Y!OG!Z!
3.1.#Kinematik# #
#
33#
Markørerne#på#underekstremiteterne# lå,# som#det#ses# i# tabel#2#herunder,#ganske#nydeligt#
med# afvigelser,# der# stort# set# holder# sig# indenfor# +/Q1cm# og#maximal# difference# på# 2cm.#
Dog# så# det# lidt# anderledes# ud# med# hip# markøren# der# i# zQretningen# kommer# op# på# en#
difference#på#2,8cm.#
For#markørerne#på#overekstremiteterne#viste#resultatet# lidt#større#afvigelser,#som#i# flere#
tilfælde#oversteg#5#cm.#
#
FIGUR!23:!ACCELERATIONEN!AF!THORAX!OG!HOFTEN! I! XORETNINGEN!ER!HER!PLOTTET!FOR!MARKØRDATA!FRA!
VIDEOANALYSEN,!DE!STIPLEDE!LINJER,!OG!FRA!MODELLEN,!DE!OPTRUKNE!LINJER!
På# figur# 23# ovenfor# ses# den# lineære# acceleration# i# xQretningen# for# henholdsvis# hofte# og#
thorax.#Der#var#god#overensstemmelse#mellem#den#observerede#markørbevægelse#i#thorax#
og# den# genererede# modelbevægelse.# Dog# var# opbremsningen# umiddelbart# før# og# lige# i#
starten# af# trækfasen# større# i# modellen# sammenlignet# med# den# der# sås# i# den# målte#
kinematik.# Den# naturlige# opbremsning# var# således# forstærket# i# modellen,# og# afslørede#
dermed#en#af#modellens#antagelser:#nemlig#at#bevægelsen#af#scapula#var#låst.#I#modellen#er#
thorax# dermed# tvunget# til# at# følge# håndtaget# frem# og# ikke# som# tilfældet# i# virkeligheden#
ville#være,#hvor#kroppen#lader#scapula#rotere#frem.#
På# samme# måde# som# det# blev# observeret# i# forhold# til# positionerne# af#
underekstremiteterne# fulgte# accelerationen# af# hoften# i# modellen# rigtig# godt# den# brugte#
videodata.#Se#Bilag#A.#
#
3.#Resultater#
#
34#
3.2.#INVERS#DYNAMIK.#
Udgangspunktet# for# valideringen# af# modellen# var# de# EMG# målinger,# der# blev# lavet# i#
forsøget#af#Anders#Vinter#[Vinter#et#al.#2008].#Disse#er#plottet#herunder.#Desuden#kan#der#i#
Bilag#A#findes#videoklip#af#modellen.#
Valideringen# af# modellens# data# var# baseret# på# at# sammenholde# EMG# målinger# med#
modellens#kræfter,#der#ligeledes#er#illustreret#herunder#som#procent#af#musklen#maximale#
styrke.#Både#ved#brug#af#polynomiumskriteriet#og#min/maxQkriteriet.#Samtlige#resultater#
er#udtrykt#som#procent#af#cyklus.#
Det#var#altså#ikke#direkte#sammenlignelige#resultater,#da#der#var#tale#om#henholdsvis#EMG#
signal#og#muskelkraft.#Derfor#skulle#der#gerne#observeres#en#forskel#på#mellem#50#og#100#
ms# jævnfør#den# elektromekaniske# forsinkelse# [Blaustein# et# al.# 2004].# Set# i# forhold# til# en#
cykluslængde#på#2,35s#forsinkelse#vil#det#forventes#at#svare#til#ca.#4%#af#cykluslængden.#
#
#
FIGUR!24:!EMG!SIGNALER!PLOTTET!I!%!AF!MAXOEMG!OG!DESUDEN!ER!KRAFTOSIGNALET!NORMALISERET!TIL!DEN!
MAKSIMALE!KRAFT!PLOTTET.!
3.2.#Invers#dynamik.# #
#
35#
Samlede+billeder.+
Sammenholdes#figuren#af#EMG#aktivitet#og#de#to#figurer#med#muskelaktivitet#fra#modellen#
var#det# første#der#sprang#i#øjnene#vastus# lateralis#aktiviteten#der#sidst# i# fremstræksfasen#
for#begge#model#figurer#gav#et#kraftsignal#der#umiddelbart#virker#ufysiologisk#høj.#Mulige#
årsager#og#forklaring#til#dette#vil#blive#gennemgået#i#diskussionen.# #
De#øvrige#muskler#fulgte#aktiveringsmønstret#ganske#godt.#Især#min/maxQkriteriet,#syntes#
på#baggrund#af#disse#samlede#billeder#at#være#tæt#på#EMGQmålingerne.#
#
#
FIGUR! 25:! AKTIVITETEN! I! MUSKLERNE,! DANNET! MED! POLYNOMIUMSKRITERIET,! OG! NORMALISERET! TIL!
MUSKLENS! MAKSIMALE! ISOMETRISKE! KRAFT,! KRAFTSIGNALET! ER! PLOTTET! OG! NORMALISERET! TIL! DEN!
MAKSIMALE!KRAFT!
3.#Resultater#
#
36#
#
FIGUR! 26:! AKTIVITETEN! I! MUSKLERNE,! DANNET!MED!MIN/MAX! KRITERIET,! OG! NORMALISERET! TIL! MUSKLENS!
MAKSIMALE!ISOMETRISKE!KRAFT,!KRAFTSIGNALET!ER!PLOTTET!OG!NORMALISERET!TIL!DEN!MAKSIMALE!KRAFT!
#
På#figur#27#herunder#sammenholdes#resultater#fra#de#3#situationer,#dvs.#EMG#signaler#og#
resultater#fra#romodellen#med#de#to#forskellige#kriterier.#Resultaterne#er#vist#som#procent#
af#cyklus.#Nederst#i#højre#hjørne#er#kraftdata,#som#er#medtaget#for#at#vise#synkronisering#
mellem#de#forskellige#data.# #
Helt# generelt# må# der# siges# at# der# var# god# overensstemmelse# mellem# EMG# signalet# og#
kraftdata#fra#romodellen.#Både#hvad#angår#timing#og#amplituden#af#aktivitet#i#musklerne.#
3.2.#Invers#dynamik.# #
#
37#
#
FIGUR!27:!OVERSIGT!OVER!DE!ENKELTE!MUSKLERS!AKTIVITET!UD!FRA!EMG!MÅLINGER!OG!AKTIVITET!FRA!DE!TO!
MODEL!KRITERIER!
#
I# de# to# trapezius# målinger# ramte# modellen# ganske# godt# både# i# trækfase# og# fremstræks#
fasen# når# min/maxQkriteriet# blev# benyttet.# Der# var# lidt# større# afvigelse# når#
polynomiumskriteriets# blev# benyttet.# Både# amplituden# og# udstrækning# i# kraftdata# fra#
min/maxQkriteriet#var#helt#på#højde#med#EMG#signalet.#I#data#med#polynomiumsQkriteriet#
sås#at#kraften#steg#relativt#sent#både#for#de#midterste#og#de#nedre#fibre,#og#ligeledes#med#
en# lidt# lav# maximal# aktivering# sammenholdt# med# EMG# signalet# i# de# samme# dele# af#
musklen.# Generelt# var# der# altså# ikke# god# overensstemmelse# i# denne#muskelgruppe# når#
polynomiumsQkriteriet#blev#brugt.#
De#næste#to#muskler,#serratus#anterior#og#obliquus#externus#hæfter#begge#på#ribbenene#og#
trækker#hver#sin#retning.#Der#fandtes#ikke#meget#EMGQaktivitet#i#EMG,#serratus#anterior#ca.#
15%#af#maxEMG#og#slet#ingen#EMGQaktivitet#i#obliquus#externus.#I#modsætning#hertil#viste#
begge# modelkriterier# aktivitet# i# obliquus# externus# modsat# det# målte# EMG.# I# serratus#
anterior#fandtes#der#et#aktiveringsmønster#der#fulgte#EMG#signalet#godt,#dog#med#en#smule#
højere#amplitude#i#trækfasen,#mens#den#var#lidt#lavere#i#fremstræksfasen.#
Latissimus#dorsi#viste#ligeledes#god#overensstemmelse#mellem#EMG#og#model,#igen#særligt#
med# min/maxQkriteriet,# dog# med# en# smule# lavere# amplitude.# Ved# brug# af#
3.#Resultater#
#
38#
polynomiumskriteriet#var#amplituden#markant#lavere#og#lå#helt#nede#på#omkring#det#halve#
af#EMG#signalet.#Aktivteten#sluttede#i#begge#modelkriterier#før#EMG#signalet.#
Næste# muskel,# deltoideus,# viste# utrolig# god# overensstemmelse# mellem# EMG# og# begge#
modelkriterier.# Der# var# en# lille# afvigelse# i# timing# af# aktiviteten# idet# modellen# viste# lidt#
tidligere#aktivitet#i#forhold#til#EMGQmålingerne,#hvor#aktivitet#lå#allersidst#i#træk#fasen.#
I# benene# blev# der#målt# på# vastus# lateralis# og# tibialis# anterior.# I# tibialis# anterior# lå# EMG#
aktiviteten#relativt#lavt,#på#mellem#3#og#18%#aktivitet,#og#udelukkende#i#fremstræksfasen.#
Det# var# samme# mønster,# der# viste# sig# i# modellen# hvor# der# ligeledes# udelukkende# var#
aktivitet#i#fremstræksfasen,#mens#amplituden#dog#var#en#smule#lavere#for#begge#kriterier#
end#det,#der#var#målt#med#EMG.#Resultatet#fra#vastus#lateralis#fra#modellen#viste#et#noget#
anderledes#aktiveringsbillede#end#det#der#blev#vist#i#EMGQsignalet.#Først#og#fremmest#viste#
aktivteten# i# trækfasen# god# lighed#mellem#model# og#EMG,# specielt# polynomiumskriteriet,#
mens#min/maxQkriteriet# viste# en# smule# lavere# amplitude.# I# begge# kriterier# aftog# kraften#
noget# hurtigere# end# EMGQsignalet.# Dér# hvor# der# virkelig# viste# sig# stor# afvigelse,# var# i#
fremstræks# fasen.# Her# viste#modellen# stor# aktivitet# i# vastus# lateralis,#mens# der# fra# EMG#
signalet#kun#var#et#lille#smule#aktivitet#synligt#allersidst#i#fremstræksfasen.#I#diskussionen#
vil#årsager#til#dette#blive#gennemgået#nærmere.#
#
!
FIGUR! 28:! SAMMENLIGNING! MELLEM! DEN! MAKSIMALE! AKTIVITET! FRA! EMG! SIGNALET! OG! DE! TO!
MODELKRITERIERS!AKTIVITET!
0#
0.2#
0.4#
0.6#
0.8#
1#
1.2#
1.4#
Trapezius#middle#
Trapezius#lower#
Serratus#anterior#
Obliquus#externus#
Lattisimus#dorsi#
Deltoideus# Vastus#lateralis#
Tibialis#anterior#
Force#
Aktivitet#i#procent#
Maksimal!aktivtet!Polynomiums#kriteriet#
Min/maxQkriteriet#
EMG#signal#
3.2.#Invers#dynamik.# #
#
39#
#
FIGUR! 29:! SAMMENLIGNING! MELLEM! DEN! SUMMEREDE! AKTIVITET! FRA! EMG! SIGNALET! OG! DE! TO!
MODELKRITERIERS!AKTIVITET!
For# at# give# en#mere#målbar# beskrivelse# af#modellens# aktivitetsniveau# i# forhold# til# EMGQ
signalet,#er#herover#opstillet#udtryk#for#den#maximale#amplitude#i#muskelaktiviteten#i#EMG#
signalet# og# fra# de# to# modelkriterier# og# intergration# af# de# to# modelkriterier# og# EMGQ
signalet,#som#udtryk#for#det#totale#arbejde#udført#af#musklen.#Begge#disse#figurer#viser#som#
sammenligningen# i# figur# 27# ligeledes# at# min/maxQkriteriet# var# den# model# der#
sammenholdt#med#EMGQsignalet#gav#de#bedste#resultater.# #
Her#bør#det#nævnes,# at# vastus# lateralis# ikke# gav#nær# så# gode# resultater# som# figur#28#og#
figur# 29# herover# kunne# indikere.# Dette# er# også# et# eksempel# på,# at# det# er# vigtigt# at#
sammenholde#resultaterne#i#figur#28#og#figur#29#med#resultaterne#i#figur#27.#
#
0#
5#
10#
15#
20#
25#
30#
35#
Trapezius#middle#
Trapezius#lower#
Serratus#anterior#
Obliquus#externus#
Lattisimus#dorsi#
Deltoideus# Vastus#lateralis#
Tibialis#anterior#
Force#
Arealet#under#kurven#
Summeret!aktivitet!for!et!rotag!Polynomiums#kriteriet#
Min/maxQkriteriet#
EMG#signal#
3.#Resultater#
#
40#
3.3.#KRAFT#DATA#
Den# konstruerede#model# blev# efter# valideringen# brugt# til# at# vise# de# muskelkræfter# der#
arbejdede#i#hele#skulderQ#og#rygQregionen.#Her#blev#nogle#andre#muskler,#end#dem#der#var#
lavet#EMG#afledninger#fra,#medtaget#mens#nogen#muskler#blev#udeladt.#
#
Følgende#muskler#blev#taget#I#betragtning:#
o Latissimus#dorsi#
o Trapezius#
o Rhomboideus#minor#og#major#
o Serratus#anterior#
o Obliquus#externus#
o Rectus#abdominis#
#
Disse#muskelkræfter# blev# plottet# sammen# og# desuden# blev# kraften# i# kæden# tilføjet# som#
reference#og#kan#ses#i#figur#30,#som#kraft#mod#procent#af#cyklus#
#
FIGUR!30:!SAMLEDE!MUSKELKRÆFTER!MED!KÆDEKRAFTEN!SAT!TIL!100%!AF!DET!MÅLTE!
3.3.#Kraft#data# #
#
41#
Efterfølgende#blev#modellen#kørt#igennem,#hvor#kraften#i#håndtaget#var#reduceret#til#75%#
af#det#målte.#75%#svarer#rimeligvis# til#den#amplitude#der#ses# i#roning#på#vand#[Kleshnev#
2003].#På#figur#31#vises#resultaterne#for#kædekraften#sat#til#75%,#plottet#som#figur#30#med#
kraft#mod#procent#af#cyklus.#
#
#
#
FIGUR!31:!SAMLEDE!MUSKELKRÆFTER!MED!KÆDEKRAFTEN!SAT!TIL!75%!AF!DET!MÅLTE!
4.#Diskussion#
#
42#
4.1.#Kinematik# #
#
43#
4.#DISKUSSION#
#
4.1.#KINEMATIK#
I#et#studie#som#dette,#hvor#en#bevægelse#søges#beskrevet# i#en#model#er#det#vigtigt,#at#de#
kinematiske# data# er# så# præcise# som#muligt.# Jo# tættere# op# af# den# oprindelige# bevægelse#
modellen# kan# ligge# jo# bedre.# Som# tidligere# nævnt# vil# de# antagelser# der# gøres# have#
betydning#for#dette.#
#
Der# ses# på# figur# 22# i# resultaterne# sammenhængen# mellem# modellens# bevægelse# og#
videodata.# Her# blev# det# tydeligt,# at# der# i# overkroppen# var# en# større# afvigelse# fra#
bevægelsen# end# i# underkroppen.# Dette# må# forventes# at# hænge# sammen# med# den#
begrænsning,# der# blev# lagt# på# scapulas# bevægelse.# Det# var# særlig# tydeligt# i# forholdt# til#
thoraxQmarkøren,# hvor# det# sås# at# modellens# thorax# fulgte# med# håndtaget,# da# den# ikke#
kunne#rotere#scapula#frem.#Denne#begrænsning#fulgte#tydeligvis#med#ud#gennem#armene,#
der#ikke#kunne#skaleres#længdemæssigt#så#præcist#som#man#måske#kunne#have#ønsket.#Fx# #
sås#det# at# albuen# i# løbet# af# trækfasen#bevægede# sig# væk# fra#markørpositionen# i# yQ# og# zQ
retningen,#hvilket#tyder#på#at#humerus#er#længere#end#i#virkeligheden.# #
#
Med# henblik# på# at# forbedre# kinematikken# ville# det# nok# være# nødvendigt# at# ændre# på#
markøropsætningen,#således#at#scapulas#bevægelse#kunne#beskrives.#Det#er#dog#svært#at#
sætte# markører# direkte# på# scapula# grundet# dens# store# bevægelighed# under# huden.# En#
overflade#markør#vil#ikke#kunne#følge#hele#rotationen.# #
En# bedre# metode# til# at# bestemme# scapulas# bevægelse# ville# nærmere# være# at# tilføje#
markører#på#underQ#og#overarm#for#at#kunne#bestemme#disse#bevægelser#mere#præcist#og#
ligeledes#muligvis#tilføje#flere#markører#på#thorax.#På#denne#måde#ville#placering#af#arme#
og#thorax#være#bedre#bestemt,#og#der#ville#dermed#være#mulighed#for#at#løsne#op#i#scapula.#
#
4.#Diskussion#
#
44#
4.2.#INVERS#DYNAMIK#
Med#udgangspunkt# i#at#der# ikke#var#bevægelse# i#scapula,#måtte#det# forventes#at#der#kom#
visse#afvigelser#mellem#modellen#og#EMG#optagelserne#i#forhold#til#aktiveringsmønstre#og#
maksimale#kræfter# for#de#af#musklerne,#der#normalt# står# for#det#mediale# træk# i# scapula,#
som# fx# trapezius.# Resultaterne# viste# sig# dog# at# stemme# godt# overens#med#EMGQsignalet,#
lige#med#undtagelse#af#vastus#lateralis.#
# #
I# sammenligningen#mellem# EMG# og# aktivitet# fra# modellen# er# det# vigtigt# at# huske# på# at#
aktiviteten#i#modellen#er#et#udtryk#for#kraften#i#forhold#til#den#styrke,#musklen#er#sat#til#at#
have# i#modellen.#Sammenligningen#af#amplituden#kan#derfor#være#en#smule#søgt,#da#den#
afhænger#af#hvor#præcist#musklen#er#skaleret# i#modellen# i# forhold#til#den#faktiske#styrke#
musklen#har.# #
AnyBodyQsystemet#skalerer#efter#en#standardisering#i#forhold#til#personens#højde#og#vægt#
og#der# tages# således# ikke#hensyn# til#parametre# som# træningstilstand#og# fordeling#af#den#
vægt#der#er#til#stede#i#forhold#til#musklernes#differentiering#i#forbindelse#med#træning.# #
Et# andet# vigtigt# parameter,# der# bør# tages# højde# for# i# vurderingen# af# resultaterne# er#
musklernes#arbejdslængder#og#hastigheder.#Dette#punkt#er#især#vigtigt,#når#der#ses#på#om#
musklerne# udfører# koncentrisk# eller# excentrisk# arbejde,# da# der# ved# excentrisk# arbejde#
sjældent# vil# være# samme# forhold# mellem# EMG# og# kraft,# som# det# ses# ved# koncentrisk#
[Aagaard#et#al.#2000].#Dette#betyder#at#det#EMG#signal#der#måles#i#en#muskel#der#arbejder#
excentrisk#ikke#nødvendigvis#er#særligt#stort.# #
Denne#forskel#mellem#excentrisk#og#koncentrisk#muskelarbejde#kan#være#en#årsag#til#den#
store#forskel#der#fandtes#mellem#EMG#signalet#målt#i#vastus#lateralis#og#den#generede#kraft#
i#modellen,# da# der# lige# præcis# her# var# tale# om#kraftig# excentrisk#muskelarbejde.#Omend#
udslaget#var#lille#viste#EMG#signalet#for#vastus#lateralis,#at#der#var#aktivitet#i#slutningen#af#
fremstræksfasen;#en#aktivitet#der#dog#i#modellen#umiddelbart#kunne#syntes#noget#høj.# #
Det# der# ikke# vises# i# en# EMG#måling,# er# alle# de# passive# kræfter# i# muskler# og# sener# der#
arbejder#i#sådan#en#opbremsningssituation.#Det#vil#formentlig#være#disse#kræfter#der#i#den#
simple#muskelmodel,#som#blev#brugt#i#modellen,#viste#al#den#kraft#der#skulle#generes#uden#
at#skelne#mellem#om#det#var#i#stræk#af#sener#eller#musklen#der#arbejdede.#
#
I# resultaterne# blev# det# tydeligt# at# min/maxQkriteriet# producerede# de# fysiologisk# mest#
korrekte# data,# dette# stemte# også# godt# overens#med# hvad# der# er# beskrevet# i# litteraturen#
omkring#valg#af#kriterie,# fx#[Challis#et#al.#1993],[Ackermann#et#al.#2009].#Fokus#vil#derfor#
blive#lagt#på#resultater#produceret#med#min/max#kriteriet.#
#
Uden#at#resultater#fra#modellen#var#en#100%#gengivelse#af#de#målte#EMG#signaler#var#det#
dog#tydeligt#at#de#beskrev#samme#bevægelse.# #
4.2.#Invers#Dynamik# #
#
45#
Der# var# aktivitet# i# de# samme# muskler# på# de# samme# tidspunkter# i# modellen# og# i# EMG#
signalet,# stadig# med# afvigelser,# som# dog# kan# forklares# ud# fra# de# ovenfor# nævnte#
skaleringsfaktorer.# #
Der# fandtes# dog# også# afvigelser,# der# ikke# kunne# forklares# med# skalering;# fx# serratus#
anterior,# der# i# trækfasen# i# modellen# har# en# noget# højere# aktivitet,# hvilket# peger# på,# at#
roernes#muskler#er#noget#stærkere#end#modellen#er#skaleret#til,#men#i#fremstræksfasen#var#
aktivitet#derimod#noget# lavere.#Forklaringen#skal#nok# findes# i,#at#der# ikke#er#bevægelse# i#
scapula# og# derfor# skulle# denne# ikke# trækkes# frem# og# dermed# ingen# aktivitet# i# serratus#
anterior.# Ligeledes# er# modellens# aktivitet# i# deltoideus# tidlig,# og# i# flere# muskler# aftager#
kraften#tidligt#i#modellen.#
#
Mulige# årsager# til# de# før# omtalte# afvigelser# skal# sandsynligvis# findes# tilbage# i#
kinematikken,#hvori#der#blev#sat#begrænsninger#på#bevægelsen,#da#ikke#alle#frihedsgrader#
kunne# bestemmes# ud# fra# de#markører# der# var# til# rådighed.# Her# var# den#mest# alvorlige#
begrænsning,# at# der# ikke# var# bevægelse# i# scapula.# Denne# begrænsning# kan# have# stor#
betydning# for#den#kraft#der# skal# laves# i# skulderens#og# ryggens#muskler,# da#de# går# fra# at#
skulle#bevæge#scapula#til#blot#at#skulle#fastholde#scapula#i#den#definerede#position.#
Serratus#anterior#er#et#godt#eksempel#på#denne#ændring#af#bevægelsen,#da#den#aktivitet#
der#ses#i#EMGQsignalet#i#fremstræksfasen#formentlig#skyldes#at#serratus#anterior#arbejder#
for#at#trække#scapula#frem#inden#næste#træk,#hvilket#ikke#er#muligt#i#modellen,#og#der#ses#
derfor#ikke#aktivitet#i#serratus#anterior#i#denne#fase.#
På# samme# måde# kan# samspillet# musklerne# imellem# være# influeret# af# den# ændring,#
låsningen# af# scapula# har# medført.# Et# eksempel# herpå# kunne# være# længden# af# det# træk#
latissimus# dorsi# skal# udføre.# EMGQsignalet# peger# på# en# noget# større# rolle# til# latissimus#
dorsi,# der# vil# have# til# opgave# at# trække# humerus# bagud# samtidig#med# at# scapula# bliver#
trukket#tilbage.#Dette#giver#et#noget#længere#træk#der#skal#udføres#af#latissimus#dorsi,#end#
det#vi#ser#i#modellen,#hvor#det#var#et#noget#kortere#træk#latissimus#skulle#udføre.#Samtidig#
vil#deltoideus#muligvis#få#pålagt#sig#mere#arbejdet#i#modellen,#da#scapulas#låste#position#vil#
tillade#deltoideus#bedre#betingelser#for#at#bidrage#til#arbejdet.# #
#
4.#Diskussion#
#
46#
4.3.#KRAFT#DATA#
Formålet# i# dette# studie# har# været# at# opbygge# en# computermodel# af# robevægelsen,#med#
henblik#på#at#kunne#estimere#muskelkræfterne#under#ergometerroning.# #
Hidtil#har#muskuloskeletal#belastning#under#ergometerroning#været#undersøgt#ved#hjælp#
af#EMG#og#traditionel#invers#dynamik#[McDonnell#et#al#2011].# #
EMG# og# traditionel# invers# dynamik# er# imidlertid# utilstrækkelige#metoder# til# en# virkelig#
kvalitativ# beskrivelse# af# de# kraftpåvirkninger,# der# ses# i# forbindelse# med# høj#
muskelaktivitet.# #
Udfordringen# i# forbindelse# med# den# klassiske# invers# dynamik# har# indtil# indførelse# af#
computermodeller#med#en#tilstrækkelig#detajlegrad#af#muskler,#været#at#det#hovedsagligt#
har# været# nettoledkræfter# og# momenter,# der# har# været# analyseret.# En# computermodel#
som#den,#der#her#er#produceret,#i#hvilken#informationen#om#nettokræfterne#pludselig#kan#
deles#ud#på#de#tilstedeværende#muskler,#tilbyder#dermed#langt#højere#grad#af#information#
omkring#de#mekaniske#belastninger,#der#er# forbundet#med#musklernes#træk#[Damsgaard#
et#al.#2006].#
#
I#resultatafsnittet#ses#det,#at#der#er#tale#om#ganske#betydelige#kræfter;#visse#muskler#helt#
op#imod#800N.#Kræfter#i#denne#størrelsesorden#giver#en#indikation#af,#at#musklernes#kraft#
kan# give# anledning# til# stressfrakturer# i# ribbenene# [Wang# et# al.# 2010].#Det# vil# dog# kræve#
yderligere# arbejde# for# at# kunne# fastslå# den# reelle# kompression# af# brystkassen,# disse#
kræfter#kunne#give#anledning#til.# #
En# tilgang# kunne# være# at# producere# en# FEM# model# af# thorax# hvori# musklernes#
kraftpåvirkning# af# thorax# bruges# som# parameter.# Dette# ville# give# et# udtryk# for,# hvor# i#
ribbenene#der#fandtes#de#største#belastninger#og#dette#ville#kunne#sammenholdes#med#den#
viden#der#er#tilgængelig#omkring#ribbens#brudstyrke#
#
På#figur#30#og#figur#31#ses#musklernes#kraftudvikling#i#henholdsvis#et#rotag#med#100%#af#
den#målte#kraft#i#håndtaget#og#et#rotag#med#en#kraft,#der#er#reduceret#til#75%.#Der#viser#sig#
en# umiddelbar# direkte# sammenhæng# mellem# musklernes# kraftudvikling# og#
håndtagskraften.# Dette# er# også# det# forventelige,# men# det# vigtige# her# er# det# fund,# at#
muskelkraften#afhænger#af#kraften#i#kæden.#Sammenholdt#med#fund#af#[HolsgaardQLarsen#
et#al.#2010],#[Vinter#et#al.#2011],#[Colloud#et#al.#2006]#og#[Kleshnev#2003],#hvori#der#blev#
vist#lavere#spidsbelastninger#i#både#slide#ergometerroning#og#især#roning#på#vandet,#peger#
disse# fund# altså# på# at# roning# i# stationært# ergometer# kan# udsætte# ribbenene# for# større#
stress#end#slide#ergometer#og#roning#på#vand.#
#
4.4.#Hvilken#teori#peger#resultaterne#på# #
#
47#
4.4.#HVILKEN#TEORI#PEGER#RESULTATERNE#PÅ#
Med#baggrund#i#de# fremførte#teorier,#kan#det#undersøges#hvad#de#fundne#muskelkræfter#
peger#på.# #
#
4.4.1.# SERRATUS#ANTERIORS#ROLLE#
Serratus# anterior# var# en# af# de# muskler# der# gav# måske# lidt# overraskende# resultater.# På#
trods#af,#at#der#ikke#var#nogen#bevægelse#i#scapula,#og#serratus#derfor#ikke#skulle#arbejde#
for#at#trække#scapula#frem,#var#der#stadig#en#del#aktivitet#i#serratus#anterior.# #
Aktiviteten# lå,# grundet# den# låste# scapula,# primært# i# trækfasen# hvor# dens# funktion#
hovedsagligt#må#forventes#at#bestå# i#stabilisering#af#scapula.#Den#kraft#der#blev#generet# i#
serratus#anterior#må,# grundet#denne# lidt# indirekte#opgave# som#antagonist,# siges#at#være#
overraskende#stor.#Dette#fund#er#interessant,#da#kraften#er#så#stor#at#den#må#forventes#at#
kunne#have#betydning#i#forhold#til#frakturer#i#ribbene.# #
Der#er#dog#stadig#argumenter,#der#går# imod#serratus#anteriors#rolle#som#faktor# i#ribbens#
brud.#For#det#første#skal#det#huskes,#at#den#høje#kraft#der#blev#målt#i#dette#studie#er#en#sum#
af# hele# serratus# anterior,# hvilket# betyder,# at# trækket# fra# serratus# anterior# i# det# enkelte#
ribben# derfor# er# noget# lavere.# Derudover# er# der# heller# ikke# så# god# overensstemmelse#
mellem# hverken# den# bevægelsesfrihed# der# er# i# ribben# [BojsenQMøller# 2001]# og#
trækretningen#fra#serratus#anterior,#ej#heller#evidens# for#at#brudene#opstår# i#umiddelbar#
nærhed#til#serratus#anteriors#udspring#på#ribbene#[Mcdonnell#et#al.#2011].#
#
4.4.2.# ABDOMINAL#MUSKULATURENS#BETYDNING#
Et# yderst# interessant# fund# var# den# abdominale# aktivitet# i# specielt# rectus# abdominis.#Det#
interessante#var,#at#modsat#de#andre#muskler#der#blev#set#på#i#studiet,#hvis#kraftudvikling#
fulgte# den# kraft# der# blev# lavet# i# håndtag# og# kæde,# så# var# kraftudviklingen# i# rectus#
abdominis#den#samme#uanset#kraften#i#håndtag#og#kæde.# #
Den#foreslåede#skadesmekanisme#i#forbindelse#med#abdominal#muskelaktivitet,#tegner#lidt#
tvetydig#på#baggrund#af#dette#fund.#Teori#og#fundet#i#dette#studie#peger#nemlig#på,#at#der#
skulle# være#minimal# sammenhæng#mellem#kraften,#der#bliver# lagt# i# åretaget#og# risikoen#
for#ribbensbrud.#Resultatet#fundet#her,#peger#på#at#det#udelukkende#skulle#være#antallet#af#
gentagelser# der# skulle# ligge# til# grund# for# ribbensfrakturerne.# Dette# er# yderligere#
underbygget#af#[Karlson#1998],#der#sammenlignede#ribbensbrud#hos#roere#med#de#stress#
frakturer,#der#ses#hos#folk#med#langvarig#hosten.#Dette#forhold#stemmer#godt#overens#med#
at#det#udelukkende#har#været#observeret#blandt#elite#udøvere.#Der#er#dog#fundet#tilfælde#
af# skader# hos# udøvere# på# klubniveau,# hvor# der#må# forventes# en# langt#mindre# trænings#
volumen#[Wajswelner#et#al.#2000],#hvilket#modsiger#at#det#skulle#være#træningsmængden#
der#var#den#primære#faktor.#Det#forholder#sig#også#sådan,#at#aktiviteten#i#rectus#abdominis#
ses# at# ligge# sent# i# trækfasen# og# videre# hen# i# starten# af# fremstræksfasen.# Dette# stemmer#
dårligt# overens# med# roernes# udtalelser# omkring# hvornår# de# oplever# smerte# i# rotaget# i#
forbindelse#med#ribbensbrud#[Warden#et#al.#2002].# #
4.#Diskussion#
#
48#
4.4.3.# RCT,#KRÆFTER#DER#TRÆKKER#I#SCAPULA#
Med# resultater# der# understøtter# de# af# [Warden# et# al.# 2002]# og# [McDonnell# et# al# 2011]#
foreslåede#mekanismer#i# forhold#til#abdominal#muskulaturen#og#serratus#anterior,#er#der#
endnu# en# enkelt# mulighed# tilbage# i# forhold# til# muskulaturens# rolle# i# ribbens# frakturer.#
Warden# foreslår# den# såkaldte# ”rib#
compression# theory”#se# figur#32,#hvor#
muskler# i# ryggen# og# kraften# i#
håndtaget# skaber# et# tryk# ind# på#
thorax.#For#at#kvantificere#denne#teori#
blev#der#lavet#nogle#estimeringer#af#de#
to#kræfter#henholdsvis#FRetractor#og#FOar,#
for# at# kunne# give# et# bud# på#
størrelsesordenen# og# retningen# på#
FResultant#Det# var#nødvendigt# at# lave# en#
forenkling# med# henblik# på#
beregningerne.#Beregningen#blev#lavet#
dynamisk# således# at# de# to# vektorers,#
FRetractor# og# FOar,# retning# og# størrelse,#
fulgte#bevægelse#gennem#rotaget.# #
FRetractor# vektoren# blev# lavet# med#
retningen# fra# RshoulderQmarkøren# til#
Th7Qmarkøren,# og# FOar# ligeledes# fra#
RshoulderQmarkøren# og# til# RhandQ
markøren,# som# det# ses# på# figur# 32.#
Kraften# i# de# to# vektorer# blev# for# FOar#
sat#til#halvdelen#af#kraften#i#kæden,#da#
det# antages# at# denne# bliver# fordelt#
ligeligt# mellem# højre# og# venstre# arm.#
Kraften#i#FRetractor#blev#estimeret#som#en#sum#af#de#4#muskler#latissimus#dorsi,#trapezius#og#
rhomboideus#minor#og#Qmajor,#og#det#blev#antaget#af#de#alle#trak#i#samme#retning#defineret#
af#FRetractor#.# #
FIGUR! 32:! KOMPRESSIONSTEORIEN! SOM! DEN! ER! FORESLÅET!
AF! [WARDEN! ET! AL.! 2002],! MED! YDERLIGERE! INDTEGNEDE!
PUNKTER!DER!DEFINERER!DE!VEKTORER,!SOM!BLEV!BRUGT!I!
UDREGNINGEN!AF!KOMPRESSIONSKRAFTEN.!
4.4.#Hvilken#teori#peger#resultaterne#på# #
#
49#
#
FIGUR!33:!HER!SES!STØRRELSEN!PÅ!DE!TRE!VEKTORER!FORESLÅET!AF![WARDEN!ET!AL.!2002],!SOM!SES!I!FIGUR!32!
OVENFOR.!
Udregningen#lavet#for#at#estimere#størrelsen#og#retningen#af#FResultant#er#baseret#på#kraftige#
antagelser#og#forenklinger#af#situationen.#Resultatet#skal#derfor#betragtes#med#forbehold.#
Når#det#er# sagt#kan#det#dog#konstateres#at#der#er# tale#om#en#ganske#betydelig#kraft,#der#
trykker#scapula#ind#mod#thorax.#Med#en#amplitude#oppe#i#nærheden#af#1500N#svarer#det#
altså# til# at#have# to#mandlige# letvægtsroere# stående#på# thorax.#Det#vil#derfor#ud# fra#disse#
resultater# ikke#være# svært# at# forstille# sig,# at#belastninger# i# den# størrelse#orden#kan#give#
anledning#til#frakturer,#særligt#med#den#træningsmængde#elite#roere#udsættes#for.# #
Det#skal#endnu#en#gang#gøres#helt#tydeligt#at#dette#fund#er#baseret#på#kraftige#antagelser#
og#forenkling,#og#må#ses#som#en#form#af#”worst#case”.# #
En#ting#der#kunne#tænkes#at#modvirke#denne#enorme#kraft#er#foreslået#[Wajswelner#et#al.#
2000],# hvor# serratus# anterior# kan# hjælpe# med# en# beskyttende# effekt,# yderligere#
underbygget#af#[Winter#et#al.#2006].#
#
4.#Diskussion#
#
50#
4.4.4.# ROSTILENS#BETYDNING#FOR#SPIDSBELASTNING#
Konstateringen# af# at# kompression# af# thorax# sandsynligvis# hænger# sammen# med#
spidsbelastningen#i#rotaget,#bør#tages#i#betragtning,#når#der#ses#på#valg#af#stilart.# #
Er#der#virkelig#en#sammenhæng#mellem#spidsbelastning#og#kompression#af#thorax,#må#det#
naturlige#mål#være#at#forsøge#at#minimere#spidsbelastningen.#Her#har#studier#[Vinter#et#al.#
2011],# [HolsgaardQLarsen#et# al.# 2010],# [Colloud#et# al.# 2006]#vist# at# slideergometerroning#
har# lavere# spidsbelastning# end# stationært# og# slide#må# derfor# foretrækkes.# Desuden# har#
[Wilson#et#al.#2010]#fundet#en#sammenhæng#mellem#skader#og#perioder#med#stor#mængde#
af# ergometertræning,# dog#primært# i# den# lumbar# del# af# ryggen.# Yderligere# har# [Kleshnev#
2003]#vist#at#roning#på#vandet#giver#en#yderligere#reduktion.#[Secher#et#al.#2007]#har#vist#
at# der# er# stor# forskel# på# spidsbelastningen# blandt# de# fire# primære# stilarter,# således# at#
RosenbergQstilen#har#en#spidsbelastning,#der#er#i#nærheden#af#50%#højere#end#den#der#ses#
i#fx#AdamQstil.#Her#vil#der#altså#være#en#del#at#hente.# #
Som# en# side# bemærkning# fremførte# [Baudouin# et# al.# 2002]# resultater,# der# pegede# på# at#
minimering# af# bådens# hastighedsændringer# vil# øge# den# gennemsnitlige# fart.# Dette# giver#
yderligere#grundlag#for#at#anbefale#en#mere#stabil#kraftudvikling#fremfor#en#høj#spidskraft.#
#
5.1.#Konklusion# #
#
51#
5.#KONKLUSION#OG#PERSPEKTIVERING#
5.1.#KONKLUSION#
Der# er# i# programmet# AnyBody# udviklet# en# model,# der# kan# bruges# til# at# analysere#
robevægelsen.#
Modellens# beregninger# af# muskelkræfterne# er# derefter# valideret# i# forhold# til# EMG#
målinger.#Med# viden# om# at# EMG# ikke# skalerer# direkte# til# kraftudvikling# i#musklen,# viste#
resultaterne# god# sammenhæng# mellem# de# EMGQmålinger,# der# var# til# rådighed# og# de#
kræfter# modellen# generede.# I# sammenligningen# mellem# EMGQmålinger# og# estimerede#
muskelkræfter# kunne# der# i# de# fleste# tilfælde# observeres# små# forsinkelser# i# modellens#
kraftsignal# i# forhold# til# EMGQmålingerne,# hvilket# kan# forklares# med# elektromekanisk#
forsinkelse.#
#
Modellens#simple#muskler#viste#dog#også#nogle#begrænsninger#i#vastus#lateralis,#hvor#der#
sås#en#høj#muskelaktivitet#i#opbremsningen#af#roeren.#Denne#aktivitet#stammer#formentlig#
fra#passive#elementer#som#sener#og#elastiske#elementer#i#musklen.#Disse#elementer#er#der#
ikke# taget#højde# for# i#modellen,#hvorfor#denne#aktivitet# sandsynligvis# ikke# stemmer#helt#
overens#med#virkeligheden.#
#
På# baggrund# af# valideringen# blev# det# antaget,# at# de# muskelkræfter# der# blev# generet# af#
modellen#kunne# forventes#at#stemme#godt#overens#med#hvad#der#ses# i#virkeligheden.#På#
baggrund# af# de# estimerede#muskelkræfter# i# modellen,# var# det#muligt# at# kvantificere# de#
deformerende#kræfter,#der#påvirker#brystkassen#og#som#tillægges#stor#betydning#i#forhold#
til#udvikling#af#stressfrakturer#i#ribbenene.# #
#
De#kræfter#der#blev#generet#med#modellen#gav#indikationer#i#to#retninger:#
Det# viste# sig,# at# aktiviteten# i# rectus# abdominis# var# uafhængig# af# den# kraft# der# blev# roet#
med.# Dette# fund# pegede# således# på# at# der# kunne# være# en# simpel# sammenhæng#mellem#
mængden#af#træning#og#stressfrakturer,#helt#uafhængig#af#den#intensitet#der#trænes#med.# #
Det# andet# fund# var,# at# aktiviteten# i# skulder# og# ryg# skalerede# efter# spidsbelastningen# i#
rotaget.# Dette# pegede# således# på,# at# belastningen# af# thorax# er# tæt# forbundet# med# den#
spidsbelastning,# der# udvikles.# På# denne# baggrund# må# det# derfor# forventes# at# have# en#
præventiv#effekt,#hvis#spidsbelastningen#minimeres#under#robevægelsen.# #
#
#
5.#Konklusion#og#perspektivering#
#
52#
5.2.#PERSPEKTIVERING#
#
Modelarbejdet# i# dette# studie# tydeliggjorde,# at#modellering# er# et# redskab# der# kan# hjælpe#
med#at#give#nogle#svar,#der#ellers#ikke#kan#undersøges.#Det#er#således#et#felt#der#har#utrolig#
mange# muligheder.# I# dette# studie# blev# der# arbejdet# med# data# fra# en# roer# der# sad# i# et#
stationært#ergometer,#hvor#kraftudviklingen#blev#ændret#for#at#undersøge#betydningen#af#
dette.#Det#ville#være#interessant#at#få#modellen#kørt#både#på#slides#og#roning#på#vand,#hvor#
der#er#en#større#vægt#på#timing#end#udelukkende#på#kraftudvikling.# #
#
De#muskelkræfter#modellen#estimerer,#giver#blot#et#lille#fingerpeg#mod#de#mekanismer#der#
er# involveret.# Det# virkelig# interessante# ved# at# have# en# model# som# den# der# her# er#
præsenteret,#er#muligheden#for#at#eksportere#data#over# i#en#FEM#(finite#element#model).#
Dette# vil# give# en# langt# dybere# forståelse# for# de# spændinger,# der# opstår# i# ribbenene# i#
forbindelse#med#roning.# #
#
Litteraturen# omkring# sammenhængen# mellem# ergometer# roning# og# skader,# er# stadig#
mangelfuld#og#yderligere#studie#af#denne#sammenhæng#kunne#være#interessant.#
#
# #
#
53#
LITTERATUR#
#
[1] Aagaard#P,#Simonsen#E#B,#Andersen#J#L,#Magnusson#S#P,#HalkjærQKristensen#J,#
DyhreQPoulsen#P.#Neural#inhibition#during#maximal#eccentric#and#concentric#
quadriceps#contraction:#effects#of#resistance#training.#J#Appl#Phyiol#2000;#89:#2249Q
2257#
#
[2] Ackermann#M,#van#den#Bogert#A#J.#Optimality#priciples#for#the#modelQbased#
prediction#of#human#gait.#Journal#of#Biomechanics#2010;#43:#1055Q1060#
#
[3] Baudouin#A,#Hawkins#D.#A#biomechanical#review#of#factors#affecting#rowing#
performace.#Br#J#Sports#Med#2002;#36:#396Q402#
#
[4] Blaustein#M#P,#Kao#J#P#Y,#Matteson#D#R.#Cellular#Physiology.#Elsevier#Mosby#2004#
#
[5] BojsenQMøller#F.#Bevægeapparatets#anatomi.#Munksgaard,#København,#Danmark,#
12.#udgave#2001#
#
[6] Bueno#E#M,#Glowacki#J.#Biologic#foundations#for#skeletal#tissue#engineering.#Morgan#
&#Claypool#Publishers#2011#
#
[7] Challis#J#H,#Kerwin#D#G.#An#analytical#examination#of#muscle#force#estimations#using#
optimzation#techniques.#Journal#of#Engineering#in#Medicine#1993;#Vol.#207#No.#3:#
139Q148#
#
[8] Christiansen#E,#Kanstrup#IQL.#Increased#risk#of#stress#fractures#of#the#ribs#in#elite#
rowers.#Scand#J#Med#Sci#Sports#1997;#7:#49Q52#
#
[9] Colloud#F,#Bauhuaud#P,#Doriot#N,#Champely#S,#Chéze#L.#Fixed#versus#freeQfloating#
strecher#mechanism#in#rowing#ergometers:#Mechanical#aspects.#Journal#of#Sports#
Sciences#2006:1Q15,#Preview#article#
#
[10] Damsgaard#M,#Rasmussen#J,#Christensen#S#T,#Surma#E,#de#Zee#M.#Analysis#of#musculoskeletal#systems#in#the#AnyBody#Modeling#System.#Simulation#Modelling#
Practice#and#Theory#2006;#14:#1100Q1111#
#
[11] Day#S#J,#Hullinger#M.#Experimental#Simulation#of#Cat#Electromyogram:#Evidence#of#Algebraic#Summation#of#MotorQUnit#ActionQPotential#Trains.#J#Neurophysiol#2001;#
86:#2144Q2158#
#
[12] Dul#J,#Johnson#G#E,#Shiavi#R,#Townsend#M#A.#Muscular#synergism#–#II.#A#minimumQfatigue#criterion#for#load#sharing#between#synergistic#muscles.#J#Biomechanics#
1984;#Vol.#17#No.#9:#675Q684#
#
[13] Gaffney#K#M.#Avulsion#injury#of#the#serratus#anterior:#A#case#history.#Journal#of#sport#Medicine#1997;#7:#134Q136#
#
[14] Gray#H.#Anatomy#of#the#human#body.#Twentieth#edition.#www.bertleby.com,#Inc.,#2000#
#
Litteratur#
#
54#
[15] HolsgaardQLarsen#A,#Jensen#K.#Ergometer#rowing#with#and#without#slides.#Int#J#Sports#Med#2010;#31:#870Q875#
#
[16] HortaQRangel#J,#Rivera#A#L,#Castano#V#M.#Modal#behaviour#of#bones#during#fracture.#Computer#Methods#in#Biomechanics#and#Biomedical#Engineering#2010;#Vol.#13#No.#
1:#91Q95#
#
[17] Karlson#KA.#Rib#stress#fractures#in#elite#rowers:#a#case#series#and#proposed#mechanism.#Am#J#Sports#Med#1998;#26#(4):#516Q9# #
#
[18] Kleshnev#V.#Comparison#of#onQwater#rowing#with#its#simultion#on#concept2#and#rowperfect#machines.#English#Institute#of#Sports,#Bisham#Abbey,#UK#2002#
#
[19] Kleshnev#V.#Rowing#biomechanics.#www.biorow.com#2006##
[20] Kleshnev#V.#Rowing#Biomechanics#Newsletter.#Technical#note#2003Q2005;#Vol.#3#No#10:#Vol.#5#No#1:#Vol.#5#No#3#
#
[21] Konrad#P.#The#ABC#og#EMGQ#A#Practical#Introduction#to#Kinesiological#Electromyography.#Noraxon#Inc.,#USA#2005#
#
[22] McDonnell#L#K,#Hume#P#A,#Nolte#V.#Rib#Stress#Fractures#Among#Rowers.#Sports#Med#2011;#41(11):#883Q901#
#
[23] Nikravesh#P#E.#ComputerQaided#analysis#og#mechanical#systems.#Prentice#Hall,#Englewood#Cliffs,#New#Jersey#1988#
#
[24] Paillard#T.#Effects#of#general#and#local#fatigue#on#postural#control:#A#review.#Neuroscience#and#Biobehavioral#Reviews#2012;#36:#162Q176#
#
[25] Pain#M#T#G,#Forrester#S#E.#Predicting#maximum#eccentric#strength#from#surface#EMG#measurements.#Journal#of#Biomechanics#2009;#42:#1598Q1603#
#
[26] Prilutsky#B#I,#Zatsiorsky#V#M.#OptimizationQBased#Models#of#Muscle#Coordination.#Exerc#Sport#Sci#Rev#2002;#Vol.#30#No.#1:#32Q38#
#
[27] Rasmussen#J,#Damsgaard#M,#Christensen#S#T,#Surma#E.#Design#optimization#with#respect#to#ergonomic#properties.#Struct#Multidisc#Optim#2002;#24:#89Q97#
#
[28] Rasmussen#J,#Damsgaard#M,#Surma#E,#Christensen#S#T,#de#Zee#M,#Vondrak#V.#AnyBody#–#a#software#system#for#ergonomi#optimization.#Technical#note#2002#
#
[29] Rasmussen#J,#Damsgaard#M,#Voigt#M.#Muscle#recruiment#by#the#min/max#criterion#–#a#comparative#numerical#study.#Journal#of#Biomechanics#2001;#34:#409Q415#
#
[30] Reeves#N#D,#Maganaris#C#N,#Longo#S,#Narici#M#V.#Differential#adaptions#to#eccentric#versus#conventional#resistance#training#in#older#humans.#Experimental#Physiology#
2009;#94.7;#825Q833#
#
[31] Secher#N#H,#Volianitis#S.#Handbook#of#sports#medicin#and#science:#Rowing.#Blackwell#Publishing#2007#
#
# #
#
55#
[32] Tresch#M#C,#Jarc#A.#The#case#for#and#against#muscle#synergies.#Current#Opinion#in#Neurobiology+2009;+19:+601P607++
[33] van#der#Helm#F#C#T.#Analysis#of#the#kinematic#and#dynamic#behavior#of#the#shoulder#mechanism.#J#Biomechanics#1994;#Vol.#27#No.#5:#527Q550#
#
[34] Vaughan#C#L,#Davis#B#L,#O’Connor#J#C.#Dynamics#of#human#gait.#Kiboho#Publishers,#Western#Cape,#South#Africa,#second#edition#1999#
#
[35] Vinther#A,#Alkjær#T,#Kanstrup#IQL,#Zerahn#B,#Ekdahl#C,#Jensen#K,#HolsgaardQ#Larsen#A,#Aagaard#P.#SlideQbased#ergometer#rowing:#Effects#on#force#production#and#
neuromuscular#activity.#Scandinavian#Journal#of#Medicine#and#Science#in#Sports#
2011#
#
[36] Vinther#A,#Kanstrup#IQL,#Christiansen#E,#Alkjær#T,#Larsson#B,#Magnusson#S#P,#Ekdahl#C,#Aagaard#P.#ExerciseQinduced#rib#stress#fractures:#potential#risk#factors#related#to#
thoracic#muscle#coQcontraction#and#movement#pattern.#Scand#J#Med#Sci#Sports#
2006;#16:#188Q196#
#
[37] Vinter#A.#Rib#stress#fractures#in#elite#rowers.#MediaQTryck,#Lund,#Sverige#2008##
[38] Wajswelner#H,#Bennell#K,#Story#I,#McKeenan#J.#Muscle#action#and#stress#on#the#ribs#in#rowing.#Physical#Therapy#In#Sport#2000;#1:#75Q84#
#
[39] Wang#X,#Nyman#J#S,#Dong#X,#Leng#H,#Reyes#M.#Fundamental#biomechanics#in#bone#tissue#engineering.#Morgan#&#Claypool#Publishers#2010#
#
[40] Warden#S#J,#Gutschlag#F#R,#Wajswelner#H,#Crossley#K#M.#Aetiology#of#Rib#Stress#Fractures#in#Rowers.#Sports#Med#2002;#32(13):#819Q836#
#
[41] Wilson#F,#Gissane#C,#Gormley#J,#Simms#C.#A#12Qmonth#prospective#cohort#study#of#injury#in#international#rowers.#Br#J#Sports#Med#2010;#44:#207Q214#
#
[42] Winter#D#A.#Biomechanics#and#motor#control#of#human#movement.#John#Wiley#&#Sons,#Inc.,#Hoboken,#New#Jersey,#third#edition#2005#
#
[43] Zajac#F#E.#Muscle#and#tendon:#Properties,#models,#scaling#and#application#to#biomechanics#and#motor#control.#Biomedical#engineering#1989;#Vol.#17#No.#4:#358Q
411#
#
[44] http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page##
[45] http://www.anybodytech.com/##
[46] http://www.concept2.com/us/default.asp##
[47] http://www.fbw.vu.nl/research/Lijn_A4/shoulder/overview.htm#
Bilag#A:#
#
56#
# #
#
57#
BILAG#A:#
#
Vedlagt#CD:#
#
Indhold:#
o Alt#programmering#fra#AnyBody#og# #
o MatLab#scripts#til#brug#I#forbindelse#med#data#behandling#bade#før#og#efter#
modellering#I#AnyBody#
o samt#diverse#filmklip#af#roQbevægelsen#
Bilag#B:#tabel#over#letvægtsroerne#fra#forsøgspersonerne#
#
58#
# #
#
59#
BILAG#B:#TABEL#OVER#LETVÆGTSROERNE#FRA#FORSØGSPERSONERNE#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
!
atlet nr RSF
RSFcount Age
tr_years Height
Weight
BMI
%fatAV
MaxW
att M
axHR TargetW
kg-VO2m
VO2-m
ax VO2/Kg
Morten J
1 0
0 21
3.5 183
70.9 21.2
6.15 419
203 325
74 5.28
71.35135135 M
ads A 2
0 0
29 14
185 74.3
21.7 7.6
416 178
322 75.5
5.16 68.34437086
Eskild 3
0 0
35 20
184.5 77.9
22.9 5.05
452 171
350 78.3
5.88 75.09578544
Jonas 4
0 0
24 4.5
185.5 74.2
21.6 6.35
401 195
311 79.7
5.52 69.25972396
Mads R
5 1
1 25
10 183
75.3 22.5
5.95 410
179 318
76.2 5.37
70.47244094 Rasm
us 6
1 2
27 10
173 72.1
24.1 7.1
424 173
329 74.9
5.62 75.03337784
Kasper 7
0 0
22 4
181.5 71.8
21.8 6
368 192
285 73.5
4.47 60.81632653
Asbjørn 8
0 0
22 5
188.5 70.9
20 6.65
392 188
304 74.6
5.13 68.76675603
Lasse 9
0 0
24 6
175.5 68.1
22.1 10.9
357 185
277 70.4
5.06 71.875
AV-all AV-all
25.4 8.6
182.2 72.8
22.0 6.9
404.3 184.9
313.4 75.2
5.3 70.1
min
min
21.0 3.5
173.0 68.1
20.0 5.1
357.0 171.0
277.0 70.4
4.5 60.8
max
max
35.0 20.0
188.5 77.9
24.1 10.9
452.0 203.0
350.0 79.7
5.9 75.1
SD SD
4.4 5.6
4.9 2.9
1.1 1.7
29.1 10.6
22.5 2.7
0.4 4.3
!!
Bilag#C:#Poster#fra#DBS#2011#
#
60#
# #
#
61#
BILAG#C:#POSTER#FRA#DBS#2011#
#
DEVELOPING A COMPUTER MODEL FOR ANALYSIS OF THE ROWING MOVEMENT
1Rasmus Juliussen, 2John Rasmussen, 1Tine Alkjær, 3Anders Vinther
1University of Copenhagen, Faculty Of Health Sciences, Department of Neuroscience and Pharmacology,
Blegdamsvej 3B, DK-2200 Copenhagen N, Denmark, email: [email protected]
2The AnyBody Group, Dept. of Mechanical and Manufacturing Engineering, Aalborg University
3Dept of Medicine O, Herlev Hospital, University of Copenhagen and Dept of Health Sciences, Division of Physiotherapy,
Lund University;
INTRODUCTION
It has already been established that excessive rowing lead to
increased risk of stress fractures in the ribs, primarily in rib 4
through 8 where 93% [1] of the reported cases are located.
These fractures keeps the athletes out for 3-8weeks [2]
Consequently, further knowledge about the injury
mechanism is needed to prescribe preventive interventions.
In the present study the purpose was to design a computer
model of ergometer rowing to investigate the rowing
movement, and the forces generated in the shoulder region
during stationary and slide-based ergometer rowing.
The knowledge of the muscle forces provided by the model
can potentially be used along with knowledge of the
mechanical properties of the bone structures to estimate the
stress-fatigue impact on the ribs.
METHODS
Data collectionThe analysis will be based on the study by Vinther et al.[3]
where 22 elite athletes from the Danish National Rowing
team participated. They were asked to row in a Concept2
ergometer and performed trials on both slides and stationary.
Motion data was produced with 5 cameras operating at
50Hz, and then digitized using APAS.
EMG was gathered from 7 different muscles. The handle
force produced during rowing was measured with a strain
gauge. All the athletes were also DEXA scanned to
determine body composition as well as segment lengths and
masses.
Model buildingOn the basis of the gathered data, the AnyBody Modeling
System was used to develop a model of the rowers. The
marker trajectories from the video camera recordings were
used to drive the kinematics of the computer model. The
choice of marker setup, comprised 18 points on the rower,
and 11 on the ergometer, left some unconstrained joint
movement. Therefore some joint drivers, and constraints
were to be added to ensure the model behave in a
physiological manner. The rotation in the pelvis was fixed in
the sagittal and transverse planes and the hand movement
was constrained by the ergometer handle.
RESULTS AND DISCUSSION
As seen on Figure 1 the movement follows the marker data
quite well, hence the kinematics are usable for use in the
inverse dynamic analysis. Although the kinematics seems
reasonable some discontinuity in the segment positions is
present due to the marker setup. The impact of this is not
yet known, but should be taken into consideration.
CONCLUSIONS
What now?With the Kinematic model running the next step in the
project will be to add the force data to the model to start
extracting data on the muscle activity, which is then going to
be compared with the gathered EMG to evaluate correlation.
Moreover the muscle forces will be used to validate Warden
et al's [1] rib cage compression theory.
REFERENCES1. Warden SJ, et al.,Sports Med, 2002;32;819-836
2. Christiansen E, et al., Scand J Med Sci Sports, 1997;7:49-
52
3. Vinther A, rib stress fractures in elite rowers, Lund
University, Sweden 2002
Figure 1: Displaying the kinematic of a rower
![Reducing accidental complexity in domain models · Reducing accidental complexity in domain models Fig. 1 Domain types (from [9] with name changes) ProductType name : String ComputerModel](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/5bdb1a0109d3f2e83e8e1d54/reducing-accidental-complexity-in-domain-reducing-accidental-complexity-in-domain.jpg)
