Bewegingssensoren blijken een uitgelezen manier om het loopgedrag van hardlopers in de buitenlucht te karakteriseren, ontdekten Xsens en Roessingh Research and Development. Binnen het Life Long Running-project willen ze uitzoeken hoe hardlopers hiermee blessures kunnen voorkomen en hun prestaties kunnen verbeteren. Het moet onder meer leiden tot een smartphone-gebaseerd systeem dat ondersteuning biedt bij het rennen.
Vandaag de dag is het bijna standaarduitrusting van elke hardloper: de smartphone – of een ‘smart’ polsbandje. Met de ingebouwde gps, een elektronisch kompas en bewegingssensoren wordt elke gelopen stap vastgelegd zodat de prestaties over de tijd inzichtelijk gemaakt kunnen worden. Of misschien nog belangrijker: om gelopen afstanden en rondetijden te delen met Facebook-vrienden.
Maar als je het Jasper Reenalda vraagt, geven deze apps eigenlijk weinig houvast om goed en gezond hard te lopen. Als onderzoeker bij Roessingh Revalidatiecentrum in Enschede en de UT heeft hij het doorgronden van loopbewegingen tot zijn carrière gemaakt. En als fanatiek hardloper ziet hij de beperkingen: ‘Dat soort apps stuurt eigenlijk allemaal op snelheid en afstand, sommige hebben nog hartslagmeting. Maar je ziet dat mensen daardoor anders gaan trainen. Ze slaan bijvoorbeeld de warming-up en cooling-down over om een zo hoog mogelijke gemiddelde snelheid te halen.’
Het Life Long Running-project moet daar verandering in gaan brengen. Life Long Running is een initiatief van Roessingh Research and Development, de r&d-tak van Roessingh, samen met stadgenoot Xsens, dat zich specialiseert in geïntegreerde bewegingssensoren.
Xsens en Roessingh werken, samen met de UT, al geruime tijd samen. Dat heeft alles te maken met een van de twee markten waarop Xsens actief is en waar het vooral om bekendstaat: motion capture. Door een acteur te behangen met sensoren kunnen zijn bewegingen in drie dimensies worden vastgelegd. Hollywood en game-studio’s zijn vaste klant in Enschede.
Test less, verify Moore
At the Bits&Chips Event 2023 on 12 October 2023, Phillipa Hopcroft from Crocotec and Ivo ter Horst from ASML will kick off with a keynote speech on transforming how lithography machine software is built. Make sure to keep an eye on the website for program updates and save the date!
In de samenwerking met Roessingh Research and Development wordt de techniek ingezet voor onderzoek naar revalidatiepatiënten. Een beroerte of andere hersenbeschadiging tast vaak het vermogen aan om een of meerdere ledematen te gebruiken. Via een intensief trainingsproces moeten patiënten ze opnieuw leren gebruiken, of leren om de beperking heen te werken. Met de bewegingssensoren proberen de onderzoekers meer inzicht te krijgen in de aandoeningen en het revalidatieproces.
Maar een jaar of drie geleden ontstond het idee bij de twee partijen om de technologie ook een keer op sporters te richten. ‘In ons lab deden we al onderzoek aan hardlopen met optische meettechnieken’, vertelt Reenalda. ‘Het bereik van optische meettechnieken, het meetvolume, is echter vrij klein. Voor patiënten is dat geen probleem; die bewegen langzamer, zodat je een heel aantal stappen kunt analyseren. Maar een hardloper gaat te snel door het meetvolume heen. Je kunt dan op een lopende band gaan meten maar verschillende studies hebben aangetoond dat rennen op een lopende band heel anders is dan buiten. Dus we dachten: als we buiten het laboratorium kunnen meten, dan komen we een hele stap verder.’
In 2013 kwam het tot een samenwerking met de marathon van Enschede. ‘Vermoeidheid is een belangrijke factor. Daarom zijn we gelijk bij een marathon gaan meten, om het doel vrij hoog te leggen.’ Zodoende werd een aantal lopers – de onderzoekers zelf, om precies te zijn – behangen met een setje Xsens-sensoren, acht in totaal, verspreid over het hele lichaam.
‘Er zaten heel wat technische uitdagingen aan want het systeem was nog nooit zo ingezet’, zegt Reenalda. Er moest bijvoorbeeld een volgfietser meerijden met een laptop om de sensorsignalen gedurende de hele marathon op te pikken. ‘Maar het leverde wel heel interessante data op, unieke metingen die nog nooit eerder gedaan waren. Daardoor kregen we echt het idee dat we hier wat mee moesten doen. In 2014 hebben we dezelfde meting gedaan met een andere groep lopers.’
Drie pijlers
Daarna verplaatste het onderzoek zich naar de atletiekbaan. ‘Daar kwamen ook al heel leuke parameters uit die we zien veranderen door vermoeidheid en die in de literatuur gelinkt zijn aan blessures’, verklaart Reenalda. Shin splint bijvoorbeeld, een veel voorkomende blessure aan het scheenbeen onder hardlopers, wordt veroorzaakt door een te grote impact tijdens het rennen. ‘Op de atletiekbaan zien we die impact al binnen twintig minuten toenemen.’
Langzaam ontstond het idee om het onderzoekssysteem door te ontwikkelen tot een praktische toepassing die hardlopers daadwerkelijk nuttige feedback geeft tijdens het rennen. Afgelopen jaar gingen ze er serieus mee aan de slag onder de werknaam Life Long Running. ‘Lopen is een van de makkelijkste manieren om fit te blijven; je ziet daarom ook een enorme toename aan lopers. Maar je ziet ook dat heel veel lopers op een zeker moment afhaken door een blessure en niet meer gaan lopen. Het doel is dus om mensen zo lang mogelijk, dus life long, te laten hardlopen.’
Ondertussen is het initiatief wat groter geworden dan een technische oplossing. Het afgelopen jaar heeft zich onder de Life Long Running-vlag een kleine maar enthousiaste gemeenschap gevormd van mensen die iets te maken hebben met meten aan hardlopen: wetenschappers, dataspecialisten, trainers, coaches, fysiotherapeuten en, niet te vergeten, hardlopers. De tweede bijeenkomst, bij Xsens, is net achter de rug.
‘Life Long Running heeft eigenlijk drie pijlers’, licht Reenalda toe. ‘Je hebt aan de ene kant de ontwikkeling van een product, en het onderzoek dat al jaren loopt aan de andere kant. Daartussenin zit een community die de kennis van beide werelden bij elkaar brengt. Een start-up is alleen levensvatbaar als er voldoende input komt uit de praktijk. Er zijn gewoon heel veel systemen op de markt die geen theoretische basis hebben en eigenlijk niet meer dan een gadget zijn. Het zou heel jammer zijn als dit product ook alleen maar een gadget wordt.’
Diehard renner
In het beoogde systeem moet de smartphone uiteraard de rol van de laptop overnemen. Daarnaast moet het aantal sensoren omlaag, want alleen de echte diehard renner zal de moeite nemen om bij elke training acht sensoren aan te brengen. Op dit moment hebben de initiatiefnemers hun zinnen gezet op drie stuks. ‘Voor onze toepassing is het niet nodig om een poppetje te tekenen. We zijn aan het kijken wat de optimale configuratie is’, vertelt Reenalda.
Echt haast heeft het team daarbij niet; de initiatiefnemers denken al met al aan een termijn van twee jaar voordat het systeem er daadwerkelijk is. Eerst moet de theoretische basis kloppen. ‘We hebben nu twee parameters waarvan we redelijk zeker weten dat ze bruikbaar zijn, maar redelijk zeker is niet voldoende. Er zijn heel veel apps op de markt en je ziet een heleboel Kickstarter-projecten waarbij mensen zeiden dat ze het zeker wisten, maar als je goed kijkt naar de theorie zitten er nog een heleboel hiaten in’, legt Reenalda uit. Zo wordt samen met de marathon van Utrecht gekeken hoe de data veranderen over een periode van enkele maanden.
Ook de sensoren zelf moeten nog worden doorontwikkeld; de huidige generatie is nog te groot en te duur voor een dergelijke toepassing. En dan moeten er nog praktische zaken worden uitgevogeld: hoe kun je sensoren makkelijk bevestigen, hoe kan de sporter het beste van feedback worden voorzien tijdens het lopen, dat soort dingen.
Toch zal het waarschijnlijk niet zo lang duren voordat hardlopers er de vruchten van kunnen plukken. Er zijn vergevorderde plannen om alvast een app te ontwikkelen die de loper op basis van de eigen sensorgegevens kan bijstaan. Reenalda: ‘Dat is lang niet zo nauwkeurig, maar we denken wel dat we een meerwaarde kunnen bieden ten opzichte van de huidige apps. Zo kunnen we ook alvast naamsbekendheid genereren.’
En naar de toekomst kijkend, zou zo’n systeem ook niet voor andere sporten gebruikt kunnen worden? ‘We hebben al wat metingen bij fietsers gedaan, maar dat waren een beetje losse experimenten’, geeft Reenalda toe. ‘Maar hardlopen is de basis van heel veel sporten. Als je dat in kaart kunt brengen, dan kun je het ook inzetten bij voetbal, of volleybal, of handbal.’