Erfolg im Sattel

Bikefitting System mit IDS Kamera führt Profisportler zum Erfolg

Radfahren ist eine beliebte Sportart. Unter Anstrengung setzt sie jedoch den Körper erheblichen mechanischen Belastungen aus: 10 Stunden Radfahren bedeuten 54.000 Pedalschläge und ebenso viele Beugungen des Knies, der Hüfte, der Haltungsmuskulatur sowie Gelenkbeschränkungen. Die repetitive Bewegung des Tretens beansprucht Sehnen und Gelenke. Dies kann zu funktionellen und biomechanischen Dysfunktionen führen und damit Ursache von Schmerzen und Verletzungen sein, verbunden mit Leistungsabfall und Trainingsstillstand.

Anwendung

So klagen lt. einer Studie (Clarsen Krosshaug, 2010) Profi-Radsportler häufig über Schmerzen, vor allem im Rücken (85%) oder in den Knien (57%). Neben der Vermeidung von Schmerzen oder gar Verletzungen spielt gerade im Profisport das Thema Leistungssteigerung eine große Rolle. Hier kommen inzwischen die unterschiedlichsten Bike-Fitting-Methoden zum Einsatz, um das Fahrrad an die individuellen Bedürfnisse des Sportlers anzupassen.

Der französische Bike-Fitting Spezialist AR-Entraînement setzt dabei vor allem auf die Bewertung der spezifischen Leistungsanforderungen und körperlichen Fähigkeiten der einzelnen Radrennfahrer. Denn jeder Fahrer bringt andere Voraussetzungen mit, sowohl in den offensichtlichen Gegebenheiten wie Körpergröße oder Hebellänge der Extremitäten, als auch im Gewicht und in konditionellen sowie koordinativen Fähigkeiten, wie beispielsweise der Beweglichkeit.

Die Frontanalyse ermöglicht die Identifizierung der Kinematik der unteren Extremitäten während des Tretens.

In Zusammenarbeit mit dem Profi-Rennradteam Vital Concept B&B Hotels hat das Unternehmen AR-Entraînement ein Analysesystem entwickelt, das vor allen in Leistungszentren zur Anwendung kommt. Darin kombiniert der Bike-Fitting Spezialist statische, dynamische und perzeptive Analysemethoden. „Das System basiert auf praktischen Erfahrungen und dem Austausch mit Konditionstrainern, Osteopathen und Ärzten aus der Welt des Radsports, auf der theoretischen Auseinandersetzung mit wissenschaftlichen Erkenntnissen und auf gesundem Menschenverstand", erklärt Geschäftsführer Alban Renaud.

Zur Analyse wird jeweils das Fahrrad des Profis in einem Rollentrainer fixiert. Genau parallel zu Rad und Fahrer wird seitlich eine IDS Kamera positioniert, um dieses Set in einer zweidimensionalen X-Y-Achse aufzunehmen. Während der Radfahrer mit unterschiedlicher Intensität und in unterschiedlichen Positionen in die Pedale tritt, erfasst die Kamera den Bewegungsablauf. In hoher Qualität und mit hoher Frequenz (60fps) werden Änderungen der Gelenkwinkel exakt und ohne jegliche Verzerrung aufgenommen. Die IDS Kamera, die über USB 3.0 mit einem leistungsstarken Laptop verbunden ist, überträgt die Daten mithilfe einer freien Software zur Bewegungsanalyse.

Gemessen werden die direkten Auswirkungen auf die jeweiligen mechanischen Größen des Fahrers, d.h. der Einfluss von Kraft, Bewegung und Pedaltechnik. Bewegungsbedingte Verformungen werden berücksichtigt, denn die Pedalbewegung ist nicht einfach ein Treten im Kreis: Die Gelenkwinkel der Fahrer weisen dabei Abweichungen bis zu 15° Grad auf. Die sich dadurch ständig ändernde Wirkung auf den gesamten Körper beeinflusst die Gesamteffizienz des Pedaltritts.

Die Software "Kinovea" erkennt die IDS-Kamera, sobald das Treiberpaket der IDS Software Suite installiert ist. Sie ermöglicht die manuelle Messung von Winkeln, Abständen und Zeiten, sowie das halbautomatische Tracking, um Trajektorien (Bewegungsbahnen) von Punkten im Video zu verfolgen. Anhand der Zeitachse kann sich der Anwender mit der gewünschten Geschwindigkeit oder Bild für Bild vorwärts oder rückwärts bewegen, um zur richtigen Zeit anzuhalten und die gewünschten Elemente hervorzuheben. Die Aufnahmen können bis zu 6-fach vergrößert werden. Auf dem ausgewählten Bild können Ausrichtung oder Verbindungswinkel gemessen werden, um die jeweiligen Einstellungen des Rades zu beurteilen. Abhängig von den Messdaten werden bei Bedarf Anpassungen vorgenommen, und zwar jeweils unter Berücksichtigung der biomechanischen Eigenschaften und Anforderungen des Radsportlers. Nach jeder Einstellungs-Änderung wird eine neue Erfassung durchgeführt.

Vergleich: Auswirkungen der vorgenommenen Änderungen

Die Entwicklung der verschiedenen Gelenkwinkel während des Tretens wird mithilfe der Software in einem Diagramm dargestellt. Als Grundlage dafür dient die Trajektorie von am Radfahrer exakt positionierten Markern. Kinovea kann mehrere Videos gleichzeitig anzeigen, um den Radfahrer in verschiedenen Aufnahmen zu beobachten und unterschiedliche Einstellungen zu vergleichen. Die Software ermöglicht außerdem die einfache Videoverwaltung und verfügt über verschiedene nützliche Tastenkombinationen, um Daten schnell abzurufen und die Effizienz der Analyse zu verbessern.

Kamera

Das System verarbeitet Bilder einer UI-3240LE Kamera mit USB 3.0 Schnittstelle. Diese besonders leistungsstarke Industriekamera ist mit dem sehr lichtempfindlichen e2v 1,3 Megapixel CMOS-Sensor ausgestattet. Zudem bietet er bspw. jeweils zwei, im laufenden Betrieb umschaltbare Global- und Rolling-Shutter-Varianten und dadurch maximale Flexibilität bei wechselnden Anforderungen und Umgebungsbedingungen. Zusätzlich stehen maximal vier Areas of Interest zur Verfügung. Damit können entweder mehrere Merkmale gleichzeitig überprüft oder die AOIs in einer Belichtungsreihe mit unterschiedlichen Parametern erfasst werden. Dank minimaler Abmessungen lässt sich die USB 3 uEye LE besonders leicht und platzsparend integrieren.

Diese Eigenschaften haben den Geschäftsführer von AR-Entraînement überzeugt: "Durch die Global-Shutter-Technologie werden die Bildsegmente während der Bewegung nicht verzerrt, ein sehr wichtiges Feature für hohe Präzision!", erklärt Renaud. Preis, langfristige Verfügbarkeit und hohe Lebensdauer der Kamera spielten bei der Kaufentscheidung ebenfalls eine Rolle. "Auch die hohe Übertragungsrate ist ein entscheidender Faktor. Die kompakte und robuste Bauweise ermöglicht einen einfachen Transport. Denn das System muss mobil sein, um die Fahrer in Trainingslagern betreuen zu können."

Fazit

Den Radfahrern selbst fehlt laut Renaud häufig das nötige Know How über biomechanische und kinematische Zusammenhänge. "Dies ist ein komplexes Thema, bei dem ein hoher Aufklärungsbedarf besteht", erklärt Alban Renaud. Sein Ziel: Wissensvermittlung und Förderung der Eigenständigkeit von Profi-Radsportlern.

Seine Methode soll neben der Leistung auch das körperliche Wohlbefinden des Radlers steigern. Denn mit besser ausgerichteten Kräften wird bei gleichem Energieaufwand mehr nützliche mechanische Energie erzeugt. So führt der gleiche Aufwand zu höherer Geschwindigkeit. Gleichzeitig sorgt eine bequeme Haltung für mehr Komfort und ermöglicht dadurch eine bessere Leistung. Renaud möchte die Fahrer in die Lage versetzen, sich zunehmend autonom optimal auf dem Rad zu positionieren, um Schmerzen zu verhindern, die Verletzungsgefahr zu minimieren und sportliche Erfolge zu maximieren.

Alban Renaud erklärt den Einfluss von Veränderungen auf die Effektivität des Pedaltretens

USB 3 uEye LE - Die kosten- und platzsparende Projektkamera