Lower extremity joint moments during uphill cycling

(Gelenkmomente der unteren Extremitäten während des Radfahrens bergan)

Lower extremity joint moments were investigated in three cycling conditions: level seated, uphill seated and uphill standing. Based on a previous study (Caldwell, Li, McCole, & Hagberg, 1998), it was hypothesized that joint moments in the uphill standing condition would be altered in both magnitude and pattern. Eight national caliber cyclists were filmed while riding their own bicycles mounted to a computerized ergometer. Applied forces were measured with an instrumented pedal, and inverse dynamics were used to calculate joint moments. In the uphill seated condition the joint moments were similar in profile to the level seated but with a modest increase in magnitude. In the uphill standing condition the peak ankle plantarflexor moment was much larger and occurred later in the downstroke than in the seated conditions. The extensor knee moment that marked the first portion of the down-stroke for the seated trials was extended much further into the downstroke while standing, and the subsequent knee flexor moment period was of lower magnitude and shorter duration. These moment changes in the standing condition can be explained by a combination of more forward hip and knee positions, increased magnitude of pedal force, and an altered pedal force vector direction. The data support the notion of an altered contribution of both muscular and non-muscular sources to the applied pedal force. Muscle length estimates and muscle activity data from an earlier study (Li & Caldwell, 1996) support the unique roles of mono-articular muscles for energy generation and bi-articular muscles for balancing of adjacent joint moments in the control of pedal force vector direction. Es wurden Untersuchungen zu Gelenkmomenten der unteren Extremitäten unter drei Fahrbedingungen im Radsport vorgenommen: in der Ebene sitzend, bergan sitzend und bergan stehend. Basierend auf früheren Untersuchungen (Caldwell, Li, McCole & Hagberg, 1998) wurde die Hypothese aufgestellt, daß Gelenkmomente in der Position bergan stehend sich sowohl in der Größe als auch im Muster verändern. Als Probanden wurden acht Fahrer der nationalen Spitzenklasse untersucht (gefilmt), die mit ihrem eigenen Rad, das auf einem computergesteuerten Ergometer angebracht war. Es wurden die erzeugten Kräfte mit einer Meßpedale und die Gelenkmomente mit der inversen Dynamik berechnet. Bei der Position bergan sitzend erreichten die Gelenkmomente ähnliche Werte wie in der Position in der Ebene sitzend, allerdings mit einem leichten Anstieg der Größe. In der Position bergan stehend war das maximale Moment am Fußgelenksplantarbeuger viel größer und trat bei der Abwärtsbewegung später als in der sitzenden Position auf. Das Kniestreckmoment, das den ersten Teil des Abwärtszuges kennzeichnete, wurde bei den stehenden Versuchen in der sitzenden Position deutlich länger in die Abwärtsbewegung gezogen, und das nachfolgenden Kniebeugemoments war von kleinerer Größe und von kürzerer Dauer. Diese Momentveränderungen in der stehenden Position können mit einer Kombination einer stärker nach vorn geführten Hüfte und der Knie, stärkeren Pedalkräften und einer veränderten Richtung der Vektoren der Pedalkräfte erklärt werden. Die Daten stützen die Annahme eines veränderten Anteils sowohl der muskulären als auch der nicht-muskulären Quellen der auf die Pedale aufgebrachten Kraft. Bewertungen der Muskellänge und der muskulären Aktivität aus früheren Untersuchungen (Li & Caldwell) unterstützen die besondere Rolle monartikulärer Muskeln für die Energieerzeugung und biartikulärer Muskel für das Gleichgewicht benachbarter Gelenkmomente bei der Kontrolle der Vektorrichtung von Pedalkräften.
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Bibliographische Detailangaben
Schlagworte:
Notationen:Naturwissenschaften und Technik Ausdauersportarten
Veröffentlicht in:Journal of Applied Biomechanics
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: 1999
Online-Zugang:https://doi.org/10.1123/jab.15.2.166
Jahrgang:15
Heft:2
Seiten:166-181
Dokumentenarten:Artikel
Level:hoch mittel