Motion capture: een voorbeeld uit de sportpraktijk

Een veel voorkomende meetmethode binnen de bewegingswetenschappen is logischerwijs bewegingsanalyse. In de meest uitgebreide vorm is het een 3D-analyse van de bewegende mens waarbij ook gebruik kan worden gemaakt van EMG-sensoren om spieractiviteit te meten en krachtplaten om kracht te meten. Dit artikel zal kort ingaan op de vraag wat bewegingsanalyse is en hoe dat gedaan wordt. Daarnaast zal met name een voorbeeld uit de sport uitgelicht worden waarin bewegingsanalyse in de praktijk wordt toegepast.

Wat is bewegingsanalyse?

Bewegingsanalyse wordt vaak uitgelegd als het proces van het opnemen van bewegingen van een object, dier of mens. Binnen bewegingswetenschappen blijft het niet alleen bij het opnemen maar worden de bewegingen ook geanalyseerd om vervolgens bijvoorbeeld een advies uit te kunnen brengen. Dit wordt dan gedaan door gebruik te maken van een 3D-bewegingsanalyse systeem zoals Vicon. Het systeem bestaat uit meerdere optische camera’s die in staat zijn om reflecterende markers waar te nemen. De reflecterende markers worden volgens een model op de proefpersoon aangebracht, zoals bijvoorbeeld in afbeelding 1.

De camera’s van het systeem hangen in een ruimte rondom de bewegende proefpersoon en maken een opname van de markers. Doordat het systeem gekalibreerd is ‘weet’ het systeem waar de camera’s ten opzichte van elkaar en van de proefpersoon hangen. Daardoor is bijbehorende software zoals Nexus in staat om de opname van markers om te zetten in een 3D model van de proefpersoon. Afbeelding 2 laat mooi zien hoe zo’n 3D model eruit ziet met daarbij ook de positie van de camera’s.

Kinematica en kinetica

Een groepje markers bij elkaar vormt een segment van het lichaam, bijvoorbeeld het onderbeen of de bovenarm. Twee segmenten aan elkaar vormen een gewricht. Op basis van de markers wordt op deze manier een zogenaamd ‘stick figure’ gemaakt, het 3D-model. De marker informatie uit de opnames wordt samen met lichaamsafmetingen van de proefpersoon gebruikt om kinematische variabelen te berekenen, dit zijn o.a. gewrichtshoeken. Wanneer het Vicon systeem gecombineerd wordt met een krachtplaat (bijvoorbeeld van AMTI) kunnen ook kinetische variabelen berekend worden. Bij kinetische variabelen gaat het om kracht en power in een gewricht. De kinematica en kinetica wordt gebruikt om de bewegingsanalyse te maken.

Bewegingsanalyse in de praktijk

Bovenstaande video laat een mooi voorbeeld zien van bewegingsanalyse in de sportpraktijk. Bij Ajax werden de keepers onderworpen aan een bewegingsanalyse. Deze metingen stonden onder andere in het kader van een onderzoek van Rony Ibrahim en collega’s[1]. De keepers werden getest op reactievermogen, dus er werd gekeken hoe snel ze kunnen reageren, maar ook hoe snel ze bij een bal zijn. Dat heeft weer te maken met de manier van afzetten en duiken naar de bal. Het ging hierbij dus om een kinematische en kinetische analyse van de duikbewegingen van de keepers. Het doel van dit onderzoek was om de startpositie bij het duiken in kaart te brengen en om te analyseren in welke mate beide benen afzonderlijk bijdragen aan de duikbeweging.

De keepers werden in het bewegingslab van Ajax geanalyseerd. Daar staat een Vicon opstelling met optische- en videocamera’s waar voor dit onderzoek twee grote krachtplaten bij geplaatst zijn. In het lab werd een doel geplaatst waarin aan één kant een bal hoog in het doel hing en aan de andere kant laag. Tussen trials werden de hoge en lage ballen gewisseld tussen beide zijdes. De keeper nam plaats op de krachtplaten die voor het doel lagen. Op basis van een lichtsignaal moest de keeper naar de juiste bal duiken.

Doordat de keepers de sprongen meerdere keren uitvoeren, zullen er een paar goede en een paar minder goede sprongen tussen zitten. Het is natuurlijk interessant om te weten wat een goede duikbeweging karakteriseert. Hierbij zijn zes tijdsmomenten bepaald om de duikbeweging te analyseren: lichtsignaal, begin duikbeweging, contralaterale (tegenovergestelde zijde van de duikbeweging) piekkracht, ipsilaterale (dezelfde zijde als de duikbeweging) piekkracht, begin vluchtfase en moment van balcontact.

Resultaten

Hieronder een aantal bevindingen uit dit onderzoek over het uitvoeren van de duikbeweging:

• Gemiddelde reactietijd tussen het lichtsignaal en het begin van de duikbeweging was 210 milliseconden;
• Keepers doen aan het begin van de duikbeweging een stap op zij met het ipsilaterale been;
• De afzet met het contralaterale been is essentieel. Deze draagt namelijk meer bij aan de snelheid waarmee de keeper naar de bal beweegt dan het ipsilaterale been;
• Een grotere standbreedte lijkt gunstig voor een betere positie om af te zetten met het contralaterale been;
• Het lineaire moment in de horizontale richting is groter dan in de verticale richting.

Aanbevelingen

Op basis van deze resultaten worden er vanuit dit onderzoek een aantal aanbevelingen gedaan.

1. Keepers zouden een bredere startpositie aan moeten nemen. Op die manier wordt de lengte van de eerste stap die ze doen in de richting van duiken verminderd. Daardoor heeft het been aan de zijde waarheen gedoken wordt langer de tijd om een positieve bijdrage te leveren.
2. Huidige trainingsprogramma’s voor keepers bestaan veelal uit oefeningen voor verticale kracht en power. Maar coaches zullen het feit dat het been tegengesteld aan de zijde van duiken een grotere bijdrage levert en dat het horizontale lineaire moment groter is mee moeten nemen in de training. Dat betekent nadruk leggen op zijwaartse oefeningen waarbij ook het contralaterale been belangrijk is.

Dit was een praktisch voorbeeld uit de sportwereld waarin bewegingsanalyse toegepast werd. De analyse zelf lijkt heel specifiek te zijn en er wordt data verzameld die niet direct iedereen iets zal zeggen. Maar de (sport)wetenschappers weten dit heel mooi te vertalen naar een aantal aanbevelingen waar een keeper of coach direct iets mee kan.

[1] R. Ibrahim, I. Kingma, V.A. de Boode, G.S. Faber & J.H. van Dieën (2018)