Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

De optimalisatie van een proces is inherent verbonden aan het beoogde doel. Voor een atleet hangt dit doel uiteraard samen met het vereiste prestatieniveau in een concrete wedstrijdsituatie. Welnu, vermogensmeting op de fiets bij wedstrijden op topniveau maakte duidelijk dat tijdens de beslissende fases (demarrages, passages op een steil stuk van een klim, eindsprint) in verschillende wedstrijddisciplines het uitermate belangrijk is om op korte tijd veel vermogen te kunnen leveren.  Naast een excellent uithoudingsvermogen dient een succesvol elite renner dus te beschikken over een uitstekend piekvermogen voor inspanningen van korte duur. In aanvulling hierop is het evident dat het potentieel van de renner in alle omstandigheden zo efficiënt mogelijk aangewend dient te worden om snelheid te ontwikkelen. Vertaald naar fietsen betekent dit dat de traptechniek bij elite renners eveneens zo goed mogelijk dient te zijn. Tot op heden is er weinig geweten over de specifieke karakteristieken van elite renners op het vlak van kortstondige vermogens output als functie van de trapfrequentie en de bijhorende traptechniek. Het doel van dit doctoraatsproject was dan ook het belang van elk van deze aspecten in het licht van het vereiste prestatieprofiel van de renner in detail te bestuderen. Een eerste belangrijke stap om deze doelstelling te verwezenlijken was de ontwikkeling van een isokinetische ergometer die toelaat om maximale en submaximale vermogens te meten over een brede waaier van trapfrequenties in combinatie met de registratie van de traptechniek via het crankkoppelverloop. Vervolgens werd er in drie praktijkgerichte studies aangetoond op welke wijze deze methodologie kan bijdragen tot een betere evaluatie en optimalisatie van het fietsprestatievermogen. Een eerste studie onderzocht het potentieel van een experimenteel pedaalsysteem dat zorgt voor de variatie van de hefboomsarm tijdens het pedaleren. De resultaten geven aan dat vergeleken met een klassiek pedaalsysteem het maximale sprintvermogen toeneemt over een ruim trapfrequentiebereik (40 tot 120 tpm). Bovendien vormt de analyse van de geregistreerde verandering in het bijhorende crankkoppelverloop de basis voor de verdere optimalisatie van het experimentele pedaalsysteem. Studie twee had tot doel het specifieke kortstondige vermogensprofiel en de traptechniek van elite renners te identificeren. Hieruit blijkt dat elite renners alleen bij lage trapfrequenties (40 tpm) een groter maximaal vermogen kunnen leveren dan getrainde recreatieve fietsers. Aangezien er geen verschil in crankkoppelverloop was suggereert dit op een grotere functionele spierkracht bij elite renners. Rekening houdend met de bevindingen in studie twee, ging een laatste studie het effect van twee verschillende types krachttraining na op het maximale vermogensprofiel en de bijhorende traptechniek. Omdat zowel klassieke krachttraining in zaal als krachttraining op de fiets aan lagere trapfrequenties bij elite renners populaire trainingsvormen ter verbetering van het prestatievermogen zijn, werden beide trainingsvormen met elkaar vergeleken. De fietskrachttraining werd in isokinetische mode uitgevoerd en de zaalkrachttraining beperkte zich tot een programma voor de beenstrekkers. Na 12 weken leverden beide trainingsvormen een aanzienlijke winst in maximaal vermogen op (~15%) bij 40 tpm. Bij de hogere trapfrequenties was er enkel na de zaalkrachttraining een duidelijke winst in vermogensoutput (~10%). Bovendien was het coördinatiepatroon bij de hogere trapfrequenties na de isokinetische krachttraining verstoord. Naar de trainingspraktijk toe geven de resultaten dus aan dat voor het verhogen van de explosiviteit en de vermogensoutput bij hoge trapfrequenties op de fiets best aan zaalkrachttraining wordt gedaan. Het is niet duidelijk of een opeenvolging van beide trainingsvormen tot nog grotere winst binnen een bepaald trapfrequentiebereik kan leiden. In dit docotoraatsproject werd een nieuwe methodologie ontwikkeld voor het gedetailleerd analyseren en bijsturen van het trainingsproces ter verbetering van de kortstondige maximale vermogensoutput. Naast de gedetailleerde analyse van het maximale vermogensprofiel werd aangetoond dat de analyse van de traptechniek een belangrijk gegeven is binnen de optimalisatie van het trainingsproces.  In verder onderzoek dienen de bevindingen van dit werk geïntegreerd te worden in een multidisciplinaire aanpak die tot doel heeft alle prestatiebepalende factoren nauwkeurig af te lijnen en te analyseren. Hierbij moet gestreefd worden naar het identificeren van de vermogen - trapfrequentie - volhoudtijd relatie die toelaat het profiel van de renner af optimaal te stemmen op de vereisten van verschillende wedstrijdspecifieke condities. The optimisation of sports performances cannot be done without the definition of a performance objective. For athletes, this goal setting is determined by specific determinants of performance associated with realistic race conditions. From observations in the field during different types of World Class cycling competitions, it became clear that in the few but decisive phases of a race maximal power output at various cadences is crucial to success. Consequently successful cyclists should exhibit very good short term high power output capabilities in addition to an excellent endurance capacity. Furthermore, scientific research suggests that elite cyclists should have a superior pedaling technique. However, until today very little is known of the specific short term power output capabilities as a function of cadence in high class elite cyclists and their characteristics of pedalling technique. Therefore this applied sport science project aimed to accurately evaluate the importance of both factors in analysing the specific performance profile of elite cyclists. The first important part of this project is the development of an ergometer allowing the evaluation of both the power output at various cadences and the according crank torque pattern on a subject's personal race bicycle. After the design was accomplished, the validity of this methodological approach to optimize the evaluation of cycling performance capacity is illustrated in three research studies. It was the goal of the first study to evaluate the potential of an experimental pedal system that includes the variation of the lever arm during pedalling, to improve short term maximal power output, compared to a classic pedal system that served as a reference. The results have shown an increase in maximal power over a wide range of cadences (40-120 rpm). In addition our methodological approach and observed crank torque data are a keystone in the further optimization process of the experimental pedal system. The second study was able to distinguish between cyclists with different performance level and training background based on the analysis of the maximal isokinetic sprint power at various cadences. The results have shown a higher maximal power output at 40 rpm only in a group of high class elite cyclists compared to a group of trained recreational cyclists. Since no difference was found in the according crank torque pattern for maximal sprinting this finding illustrates a higher functional muscle force in the elite cyclists. In line with these results, possible training strategies to optimize the maximal power output in interaction with classic endurance training were evaluated. Hereby isokinetic cycling was tested as a novel approach to strength training and further compared with a classic resistance training program for the leg extensors. The results have shown that the resistance training program improved maximal power output in cycling by as much as ~15% at cadences ranging from 40 to 120 rpm. This finding suggests that classic resistance training can be of particular use for cyclists in seek of an increased short term power output capacity at both low and high cadences (i.e. final sprint). Isokinetic cycling at a cadence below the optimal sprint cadence resulted in similar improvements in maximal sprint power at the low cadence range only. However, no improvement was recorded at the highest cadence due to a disturbed pedaling coordination pattern that further caused the optimal sprint cadence to decrease. In this project a novel methodological approach was developed to evaluate aspects of cycling performance. It was shown that the isokinetic ergometer can be used to optimize the training process to improve maximal power output in cycling. It can be concluded that evaluating the maximal power output at various cadences provides a broad insight in the functioning of driving muscle tissue within the cycling movement in accordance with the specific maximal power output characteristics needed in crucial phases of different types of cycling events. In this regard, the present work has attempted to provide a starting point for future research in which the effect of specific training strategies and adaptations should be tested and optimal cadence should be monitored to identify the 'optimal' power-cadence-time to exhaustion relationship of a cyclist. Hereby, analyzing the pedaling technique associated with different types of race specific cycling conditions might be essential. Integrating these suggestions into a multidisciplinary approach of performance evaluation can add to better define and monitor the determinants of performance. Het optimaliseren van het sportieve prestatievermogen vereist een multidisciplinaire aanpak. Het opgelegde trainingsregime bereidt de atleet hierbij zo goed mogelijk voor op de wedstrijdomstandigheden van een bepaalde sportdiscipline. De grondige analyse van wielerwedstrijden op topniveau toont aan dat het uitermate cruciaal is om tijdens de beslissende fases van verschillende wedstrijddisciplines (bvb. demarrages, passages op een steil stuk van een klim, eindsprint) op korte tijd veel vermogen te kunnen leveren. Dit toegepast onderzoeksproject verwerft inzichten in het specifieke prestatieprofiel van elite renners voor maximale inspanningen van korte duur. De binnen het project hiervoor speciaal ontwikkelde isokinetische ergometer laat bovendien toe de trapfrequentie te controleren en de traptechniek in kaart te brengen. Uit dit onderzoek blijkt dat elite renners zich met betrekking tot de sprintvermogensoutput slechts van recreatieve fietsers onderscheiden door het hogere maximale sprintvermogen dat ze kunnen leveren aan lagere trapfrequenties (40-50 tpm) die een stuk lager liggen dan degene die ze in een klassieke sprint gebruiken (~110 tpm). Omdat er geen verschil in traptechniek werd vastgesteld suggereert dit een betere functionele spierkracht in de groep van de eliterenners. In een groep van getrainde renners zijn zowel een klassiek krachttrainingsregime voor de beenstrekkers als een vergelijkbare krachttrainingsopbouw op de fiets aan een lager dan optimale trapfrequentie succesvol in het verbeteren van deze specifieke kwaliteit van de elite renners. Nadeel van de vaste trapfrequentietraining is hierbij wel de afname in prestatiewinst bij de hogere dan de getrainde trapfrequenties. Deze laatste bevinding is mogelijk gelinkt aan de vastgestelde verstoring van de traptechniek. Naar de trainingspraktijk toe geven de resultaten dus aan dat voor het verhogen van de explosiviteit en de vermogensoutput bij hoge trapfrequenties op de fiets best aan zaalkrachttraining wordt gedaan. Het is niet duidelijk of een opeenvolging van beide trainingsvormen tot nog grotere winst binnen een bepaald trapfrequentiebereik kan leiden. Tenslotte toont dit onderzoeksproject aan dat een experimenteel pedaaltype dat zorgt voor een verlenging van de hefboomsarm tijdens de neerwaartse fase van de pedaleerbeweging en een verkorting tijdens de opwaartse tijdens fase van de pedaleerbeweging het maximale sprintvermogen over een breed trapfrequentiebereik beduidend verhoogt. Bovendien kan uit de analyse van de bijhorende traptechniek nuttige informatie afgelijnd worden voor de verdere optimalisatie ervan. Verder onderzoek dient de bevindingen van dit werk te integreren in het  multidisciplinaire kader dat tot doel heeft alle prestatiebepalende factoren nauwkeurig af te lijnen en te analyseren. Hierbij moet gestreefd worden naar het identificeren van de vermogen - trapfrequentie - volhoudtijd relatie die toelaat het profiel van de renner optimaal af te stemmen op de vereisten van verschillende wedstrijdspecifieke condities.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Spierfitheid is een belangrijke determinant in gezondheidsgerelateerde fitheid. Het kunnen leveren van voldoende spierkracht is gerelateerd aan het onafhankelijk uitvoeren van dagelijkse activiteiten. Indicatoren voor de functionele status van de skeletspier (maximale kracht, explosieve kracht en uithouding) zijn positief geassocieerd met gezond beenderweefsel en psychologisch welbevinden en negatief geassocieerd met vallen en breuken, ziekte en vroegtijdige sterfte.   Het belang van de genetische bijdrage - naast omgevingsfactoren zoals voeding, fysieke activiteit,... - tot de variabiliteit in verschillende spierkrachteigenschappen wordt algemeen aanvaard. In dit doctoraatsproject worden twee verschillende onderzoeksbenaderingen gebruikt om de genetische basis van spierkracht te bestuderen. De unmeasured genotype benadering quantificeert de genetische en omgevingsbijdrage tot de covariantie in verschillende spierkrachteigenschappen. Daarenboven worden twee measured genotype benaderingen toegepast: (1) een totale genoom koppelingsstrategie om chromosomale regio's voor spierkrachtkarakteristieken te lokaliseren en (2) een kandidaatgen associatie benadering om specifieke genetische varianten te bepalen die variabiliteit in spierkrachteigenschappen veroorzaken. In het eerste hoofdstuk werden de genetische en omgevingsbijdragen tot individuele verschillen in maximale isometrische, concentrische en excentrische kracht en spierdoorsnede van de elleboogflexoren onderzocht. Een generaliteit versus specificiteitshypothese werd onderzocht om te testen of deze krachtvariabelen een genetische component of gemeenschappelijke omgevingsfactoren delen, of genetische/omgevingsfactoren die eerder specifiek zijn voor iedere krachtvariabele. De elleboogflexor metingen en spieroppervlakte werden gemeten bij 25 monozygote en 16 dizygote, jonge, mannelijke blanke broerparen. De multivariate genetische analyses toonden aan dat de vier variabelen een genetische en omgevingscomponent delen. De resterende variantie kon toegeschreven worden aan contractietype- en spierdoorsnede- specifieke genetische en omgevingseffecten. Deze verkennende multivariate studie suggereert aanwezigheid van gedeelde pleiotropische actie van genen voor spierdoorsnede, excentrische, isometrische en concentrische kracht met een gematigd tot hoge genetische bijdrage tot de totale variabiliteit van deze karakteristieken. Het hoofddoel van dit doctoraatsproject wordt beschreven in hoofdstukken twee tot vier. Een totale genoom koppelingsscan werd uitgevoerd om Quantitative trait loci (QTL's) op het genoom te lokaliseren waar mogelijke kandidaatgenen voor verschillende types kniekracht gelegen zijn. 283 jonge, mannelijke informatieve broers (13 quads, 47 trio's en 45 broerparen) - behorend tot 105 families van de Leuvense Genen voor Spierkracht studie (LGfMS) - werden geselecteerd om een koppelingsscan op het totale genoom uit te voeren die gebruik maakt van 6008 Single Nucleotide Polymorphisms (SNP's) (Illumina Linkage IVb panel). Niet-parametrische koppelingsanalyses werden uitgevoerd op 22 autosomen. Gesimuleerde data voor 100 genoomscans werden gegenereerd om de significante en suggestieve koppelingsniveau's te estimeren. Hoofdstuk twee trachtte QTL's gekoppeld aan spierdoorsnede van de dij, isometrische knieflexie en -extensiekracht, en de kracht-lengterelatie voor knieflexoren en -extensoren te identificeren. In hoofdstuk drie trachtten we QTL's voor de kracht-snelheidsrelatie van de knieflexoren en -extensoren te identificeren. Hoofdstuk vier legde de nadruk op het vinden van QTL's voor spiervermoeidheid. Voor de verschillende krachtfenotypes konden verscheidene QTL's geïdentificeerd worden: regio 14q32.2 voor spierdoorsnede van de dij; 2p24.2 voor isometrische knieflexiekracht; 14q24.3 voor de kracht-lengterelatie van de knieflexoren; regio's 1q21.3, 2p23.3 en 18q11.2 voor de kracht-lengterelatie van de knie-extensoren; 2q14.3, 4p14, 15q32 en 18q23 voor de kracht-snelheidsrelatie van de knie-extensoren; 7p12.3 voor de kracht-snelheidsrelatie van de knie-flexoren; en 1q32.1 en 19q13.11 voor spiervermoeidheid van de knie-flexoren. Verscheidene overlappende of in de buurt liggende chromosomale regio's tussen verschillende fenotypes werden gedetecteerd, wat de aanwezigheid van pleiotropische actie van genen bevestigt zoals beschreven in de eerste studie (hoofdstuk 1). Verscheidene kandidaatgenen die vanuit fysiologisch oogpunt mogelijk relevant zijn, zijn gelegen binnen de gevonden regio's en maken fijnmapping analyses door additionele koppelings- en/of associatiestudies wenselijk. Hoewel de grootste families uit het LGfMS project geselecteerd werden, beperkt de relatief kleine proefgroep de mogelijkheid om chromosomale regio's met kleine genetische effecten op de fenotypische variabiliteit te detecteren. Bijgevolg dienen fijnmapping en replicatie studies van de geïdentificeerde chromosomale regio's rekening te houden met informatieve proefgroepen die voldoende groot zijn, en dienen ook beide geslachten en verschillende leeftijdscohorten onderzocht te worden. De chromosomale regio's die geïdentificeerd werden binnen deze gezonde populatie kunnen nuttig zijn buiten het domein van musculaire fitheid en richtinggevend zijn in onderzoek naar spierziekten. De ontdekking van factoren binnen het genoom (DNA sequentie varianten) die individuele variatie in verschillende krachtfenotypes veroorzaken, kan verschillende fysiologische reactiewegen verklaren die aan de basis liggen van deze krachtverschillen. Meer onderzoek is nodig om de grote set van genetische varianten die bijdragen tot variatie in spierkrachtkarakteristieken te ontdekken. Verscheidene studies hebben significante allelische of genetische associaties met spierkracht fenotypes in verscheidene kandidaatgenen gerapporteerd. De meeste bevindingen zijn gebaseerd op kleine tot middelmatige proefgroepen en beperkt tot eenmalige rapporten. Bevestiging van de belangrijkheid van een 'risico' of gunstig allel in krachtprestatie maakt replicatie in onafhankelijke proefgroepen noodzakelijk. Het hoofddoel van hoofdstuk vijf is de validatie van vorige associatie bevindingen met betrekking tot spierkracht voor polymorfismen in de CNTF en CNTFR genen. Kniekracht karakteristieken werden geanalyseerd met AN(C)OVA in een proefgroep van mannen en vrouwen op middelbare leeftijd (38-49jr) en binnen senioren (60-80jr). We kunnen besluiten dat resultaten van de huidige studie en andere studies voor CNTF/CNTFR moeilijk te vergelijken zijn wegens gebruik van verschillende etnische groepen en leeftijdscategorieën. De resultaten voor knieflexie metingen bij mannelijke senioren zijn het meest consistent: dragers van het T allel binnen het CNTFR C-1703T polymorphisme presteren beter op alle krachtmetingen dan C/C homozygoten. Vrouwelijke (38-49jr) dragers van het A allel binnen het CNTFR T1069A polymorfisme leveren minder concentrische en isometrische kracht dan T/T homozygoten. Allel-allel interacties tussen het CNTF polymorfisme en de drie CNTFR polymorfismen waren afwezig in alle studiecohorten. Dit doctoraatsproject rapporteert de eerste koppelingsresultaten van een totale genoomscan voor verschillende spierkracht fenotypes. We identificeerden zowel pleiotropische als specifieke QTL's voor maximale isometrische kracht, de kracht-lengte, kracht-snelheid en spiervermoeidheid fenotypes. Deze QTL's vereisen verdere fijnmapping binnen volgende genoomregio's: 1q21.3, 1q32, 2p23.3, 2p24.2, 2q14.3, 4p14, 7p12.3, 14q32.2, 15q23, 18p11.31, 18q11.2, 18q23 en 19q12q13. Muscular fitness is an important determinant in health-related fitness. Adequate muscle strength is associated with performing activities of daily living independently. Furthermore, indicators of functional status of skeletal muscle (strength, power and endurance) are positively associated with bone health and psychological well-being, while negatively associated with falls and fractures, morbidity and premature mortality. The importance of the genetic contribution - besides environmental factors like nutrition, physical activity,...- to the variability in different muscle strength characteristics has been widely accepted. In this thesis, two different research approaches are used to investigate the genetic basis of muscular strength. The unmeasured genotype approach quantifies the genetic and environmental contribution to the covariance in different muscle strength characteristics. Furthermore, two measured genotype approaches are applied: (1) a whole-genome linkage strategy to localize chromosomal regions for muscle strength characteristics and (2) a candidate gene association strategy to determine if specific gene variants cause variability in muscular strength traits. In the first chapter, the genetic and environmental contributions to individual differences in maximal isometric, concentric and eccentric muscle strength and muscle cross-sectional area (MCSA) of the elbow flexors were examined. A generality versus specificity hypothesis was explored to test whether these strength variables share a genetic component or common factors in the environment or whether the genetic/environmental factors are specific for each strength variable. The elbow flexor measures and muscle area under study were measured in 25 monozygotic and 16 dizygotic, young, male Caucasian twin pairs. The multivariate genetic analyses showed that all four variables shared a genetic and environmental component. The remaining variation was accounted for by contraction-type specific and muscle cross-sectional area specific genetic and environmental effects. This exploratory multivariate study suggests shared pleiotropic gene action for MCSA, eccentric, isometric and concentric strength, with a moderate to high genetic contribution to the total variability of these characteristics.   The primary focus of this thesis is described in chapters two to four. A genome-wide linkage scan was performed to localize Quantitative Trait Loci (QTL's) on the genome where possible candidate genes are harboured for different types of human knee muscle strength. A selection of 283 young, male informative siblings (13 quads, 47 trios and 45 pairs), belonging to 105 families from the Leuven Genes for Muscular Strength Study (LGfMS), was used to conduct a genome-wide linkage scan using 6008 Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) (Illumina Linkage IVb panel). Nonparametric linkage analyses were performed on 22 autosomes. Simulated data for 100 genome scans were generated to estimate the significant and suggestive threshold for linkage. Chapter two aimed to identify QTL's linked to muscle and bone cross-sectional area (MBA) of the mid thigh, isometric knee flexion and extension torque, and the torque-length relationship for knee flexors and extensors. Chapter three aimed to identify QTL's for the torque-velocity relationship of the knee flexors and extensors. Chapter four finally focused on the localization of QTL's for resistance to muscle fatigue. Several QTL's could be identified for the different strength phenotypes: region 14q32.2 for MBA mid-thigh; 2p24.2 for isometric knee flexion; 14q24.3 for torque-length relationship of the knee flexors; regions 1q21.3, 2p23.3 and 18q11.2 for torque-length relationship of the knee extensors; 2q14.3, 4p14, 15q32 and 18q23 for torque-velocity relationship of the knee extensors; 7p12.3 for the torque-velocity relationship of the knee flexors; and 1q32.1 and 19q13.11 for resistance to fatigue of the knee flexors. Several overlapping or neighbouring chromosomal regions between the different phenotypes could be detected, which confirms the presence of pleiotropic action of genes as described in the first study (Chapter 1). Several candidate genes that might be relevant from a physiological point of view are located within the identified regions, and warrant further fine mapping analyses by additional linkage and/or association studies. Although we selected the largest families from the LGfMS project, the relatively small sample size limits the possibility to detect chromosomal regions with small genetic effects on phenotypic variability. Fine mapping and replication studies of the currently identified chromosomal regions should therefore focus on highly informative samples (e.g., large families) of sufficiently large size, and preferably extend to females and other age groups. The chromosomal regions identified within this healthy population might have implications beyond the field of muscular fitness and be directive in muscular disease research. The discovery of genomic factors (e.g., DNA sequence variants) causing individual variation in the different strength phenotypes can elucidate physiological pathways involved in these traits. Major efforts are still needed to discover the probably large set of gene variants that contribute to muscle strength characteristics. Several studies have reported significant allelic or genotypic associations with muscle strength phenotypes in various candidate genes. Most of these findings are based on small to moderate sized samples, and limited to unique reports. Confirmation of the importance of risk/improving alleles in strength performance needs therefore independent replication. The main goal of chapter five was to validate previous association findings for muscle strength for polymorphisms in the ciliary neurotrophic factor (CNTF) and its receptor (CNTFR) genes. Knee strength characteristics were analyzed using analysis of (co)variance in middle-aged (38-49yr) and senior (60-80yr) men and women. We can conclude that results of the present study and other studies for CNTF and CNTFR are difficult to compare because of different age groups and ethnicities studied. Results are most consistent for the knee flexion measures as older male T carriers of the CNTFR C-1703T polymorphism perform better on all strength measurements than C/C homozygotes. Furthermore, middle-aged female A carriers of the CNTFR T1069A polymorphism exhibit lower concentric and isometric strength compared to T/T homozygotes. No allele × allele interactions were found between the CNTF polymorphism and the three CNTFR SNPs in any of the study cohorts on any of the strength measurements.   In summary, this thesis reports on the first whole-genome linkage scan for different muscular strength phenotypes and identified both pleiotropic and specific QTLs for maximal isometric strength, force-length, torque-velocity and resistance to fatigue phenotypes. These QTLs need further fine-mapping: 1q21.3, 1q32, 2p23.3, 2p24.2, 2q14.3, 4p14, 7p12.3, 14q32.2, 15q23, 18p11.31, 18q11.2, 18q23 and 19q12q13. Despite increased power in association studies for CNTF and CNTFR polymorphism associations, not all previously reported associations could be confirmed. Spierfitheid is een belangrijke determinant in gezondheidsgerelateerde fitheid. Het kunnen leveren van voldoende spierkracht is gerelateerd aan het onafhankelijk uitvoeren van dagelijkse activiteiten. Indicatoren voor de functionele status van de skeletspier (kracht, explosieve kracht en krachtuithouding) zijn positief geassocieerd met gezond beenderweefsel en psychologisch welbevinden en negatief geassocieerd met vallen en breuken, ziekte en vroegtijdige sterfte. Het belang van de genetische bijdrage - naast omgevingsfactoren zoals voeding, fysieke activiteit,... - in het verklaren van krachtverschillen tussen individuen wordt algemeen aanvaard. Het doel van het 'Leuvense Genen voor Spierkracht' project was een groter inzicht te krijgen in deze genetische factoren. Hoewel in de literatuur een aantal associaties tussen genvarianten en spierkracht beschreven werden, dienen nog vele andere genen die bijdragen tot spierkrachtverschillen gedetecteerd te worden. Het hoofddoel van deze thesis was het ontdekken van nieuwe regio's op het genoom waarbinnen kandidaatgenen voor verschillende types spierkracht (maximaal statische kracht, kracht-lengte en kracht-snelheidsrelatie, en spiervermoeidheid) en spiermassa gelokaliseerd zijn. Daarenboven werd getest of een aantal genvarianten in verschillende genen (CNTF en CNTFR) geassocieerd zijn met spierkracht en spiermassa. De resultaten van deze thesis tonen aan dat een aantal interessante nieuwe gebieden op het menselijk genoom gelinkt zijn aan spierkracht. Verder onderzoek binnen deze regio's is nodig om de genvarianten binnen genen die verschillen in spierkracht bepalen te detecteren. Daarenboven werd aangetoond dat genvarianten binnen CNTFR mogelijk geassocieerd zijn met spierkracht. Voor CNTF was weinig evidentie voor associatie met spierkracht aanwezig. De ontdekking van factoren binnen het genoom (DNA sequentie varianten) die individuele

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Heupbelasting speelt een rol in de ontwikkeling van osteoartrose en beïnvloedt het proces van botremodellering en osseointegratie van het implantaat na het plaatsen van een totale heupprothese (THP). Dit doctoraatsproject behandelt de kwantificatie van de belasting van het heupgewricht (pre-operatief) en het implantaat (post-operatief) tijdens het gaan, en dit met behulp van biomechanische analysemethoden. Gepersonaliseerde musculoskeletale modelleringstechnieken in combinatie met inverse dynamische simulaties worden gebruikt voor de identificatie van factoren gerelateerd aan gangkarateristieken enerzijds en musculoskeletale geometrie anderzijds, die bepalend zijn voor de belasting van het heupgewricht. Een beter inzicht in deze factoren is essentiëel voor de optimalisatie van chirurgische planning en revalidatie. Dit doctoraatsproject omvat vier deelstudies, die elk de volgende aspecten behandelen: Functionaliteit na THP: veranderingen in groot-motorische functie, pijn en bewegingsamplitudo; Veranderingen in spierkracht, kinematica van het gaan, gewrichtsmomenten en heupbelasting in subjecten voor en na THP; Het effect van subject-specifieke modellering van de heupgeometrie op de heupbelasting; Het effect van subject-specifieke modellering van heupgeometrie met inbegrip van het heupcentrum, en subject-specifieke gangkarakteristieken op de heupbelasting. Een eerste deelstudie documenteert de veranderingen in groot-motorische functie na THP door middel van de Harris Hip Score (HHS). Dit is een gevalideerd scoresysteem dat de functionele veranderingen kwantificeert na THP. De interafhankelijkheid van pijn, groot-motorische functie, en bewegingsamplitudo werd bestudeerd bij een groep jonge patienten behandeld met een ongecementeerde, op maat gemaakte THP. 79 patienten (< 60, gemiddelde leeftijd 46.2 jaar) werden bestudeerd over een periode van vijf jaar. De totale HHS en de subscores (pijn, groot-motorische functie, bewegingsamplitudo, aanwezigheid van anatomische vervormingen) werden geanalyseerd voor de ingreep en op vier verschillende momenten na de ingreep. Daarnaast werd de interafhankelijkheid tussen de scores, body mass index (BMI), leeftijd en primaire diagnose nagegaan. De resultaten toonden een positieve evolutie na THP, met een tijdsafhankelijke verbetering in pijn, groot-motorische functie en bewegingsamplitudo. Vermindering van pijn werd gerapporteerd in de eerste twee maanden. Daarna werd een verbetering in groot-motorische functie werd vastgesteld, alsook een verdere verbetering in pijn en bewegingsamplitudo. Patienten met congenitale heupdysplasie hadden lagere HHS en een geringere stijging van de HHS over vijf jaar. Na een initiele verbetering in pijnscore werd een significante verbetering in groot-motorische functie van twee maand tot vijf jaar na THP vastgesteld. De primaire diagnose had een significante invloed op de scores tussen één en vijf jaar na de ingreep. Deze resultaten benadrukken het belang van een zorgvuldige timing van de evaluatiemomenten voor het meten van veranderingen in groot-motorische functie na THP. Uitgaande van de resultaten van deze eerste deelstudie werd het tijdsstip voor het meten van veranderingen in gangkarakteristieken na THP vastgelegd op zes weken na de ingreep. Op dat moment is de pijn in grote mate verminderd en werd verbetering in groot-motorische functie vastgesteld. In een tweede deelstudie werden de veranderingen in spierkracht, kinematica van het gaan, gewrichtsmomenten en heupbelasting, evenals de relatie tussen deze parameters geanalyseerd bij 20 patienten en dit net voor en zes weken na THP. De resultaten van deze studie toonden een daling in spierkracht van de heupflexoren en abductoren en geassocieerde veranderingen in gangkinematica en -kinetica aan de aangedane zijde, zes weken na THP. Op vlak van kinematica in het frontale en het sagittale vlak kwamen volgende veranderingen voor: een verminderde heupextensie geassocieerd met een toegenomen bekkenkanteling op het moment van afstoot; een toename in heupadductie tijdens de tweede dubbele steun; een continue bekken hoogstand en toegenomen heupexorotatie. Daarnaast werd een toename in heupflexiemoment tijdens de tweede dubbele steun en powergeneratie tijdens de initiële zwaaifase vastgesteld. Deze afwijkingen in het gangpatroon beïnvloedden de belastingsconfiguratie ter hoogte van het heupgewricht. Meer specifiek werd een daling in de totale contactkracht en zijn verticale component en ook een daling in de geassocieerde inclinatiehoeken van de totale contactkracht in sagittale en transverse vlak vastgesteld, wat duidt op een meer verticale oriëntatie van de implantaatbelasting. Een verminderde verticale oriëntatie van de implantaatbelasting was gerelateerd met excessieve bekkenscheefstand en geassocieerde heupadductie. Uitgaande van deze bevindingen kunnen we suggereren dat de kinesitherapie in de vroege post-operatieve fase in eerste instantie moet focussen op het versterken van de heupflexoren en -abductoren en het stretchen van de anterieure en mediale structuren met als doel het normaliseren van heup- en bekkenkinematica en bijgevolg ook de heupbelasting te normaliseren. In deze studie werd gebruik gemaakt van een generisch model, zonder implementatie van subject-specifieke geometrie. Bijgevolg zijn de geobserveerde veranderingen in heupbelasting het resultaat van de subject-specifieke veranderingen in kinematica en kinetica zes weken na de ingreep. De derde deelstudie behandelt het effect van subject-specifieke modellering van de heupgeometrie op de berekende spieractivatiepatronen en heupcontactkrachten tijdens gaan, gebruik makend van musculoskeletale modellering, inverse dynamische analyses en statische optimalisatie. Eerst werd door middel van een sensitiviteitsanalyse het effect nagegaan van geïsoleerde veranderingen in femorale neklengte (NL) en nek-schacht hoek (NSH) op de berekende spieractivatiepatronen en heupcontactkrachten tijdens de steunfase van het gaan. Een vervormbaar generisch musculoskeletaal model werd stapsgewijs aangepast volgens een fysiologische variatie van NL en NSH. In een tweede gelijkaardige analyse werd de heupgeometrie, gemeten op gedigitaliseerde radiografieën van 20 subjecten met primaire heuposteoarthrose, geïmplementeerd in het model. Ook werd het effect van heupabductorzwakte op spieractivatiepatronen en heupcontactkracht bestudeerd. Deze analyse toont dat verschillen in NL (41 mm - 74 mm) en NSH ( 113° - 140°) een effect hebben op de spieractivatie van de heupabductoren in de steunfase en bijgevolg op de heupcontactkracht, met verschillen tot drie keer lichaamsgewicht tot gevolg. Bijgevolg kunnen we concluderen dat de resultaten van zowel de sensitiviteitsanalyse als de subject-specifieke analyse aantonen dat, op het moment van maximale contactkracht, een stijging in NL resulteert in een stijging van de drie componenten van de heupcontactkrachte en een verminderde verticale orientatie van de heupbelasting. Veranderingen in NSH hebben slechts een gering effect op de configuratie van de heupbelasting. In de vierde en laatste deelstudie werd het gecombineerde effect nagegaan van subject-specifieke modellering van de heupanatomie (NL, NSH en femorale anteversie), met inbegrip van de locatie van het heupcentrum (HC), samen met de subject-specifieke gangkarakteristieken op de kwantificatie van heupmomenten, spiermomenten en heupcontactkrachten tijdens gaan. Hiervoor werd gebruik gemaakt van musculoskeletaal modelleren, inverse dynamische analyse en statische optimalisatie. Voor tien subjecten met heupostearthrose werden de heupmomenten, de spiermomenten en de heupbelasting in termen van grootte en oriëntatie berekend, gebruik makend van drie verschillende modeltypes. In elk modeltype werd een verschillende graad van subject-specifiek geometrie geïmplementeerd: (1) een generisch herschaald musculoskeletaal model, (2) een generisch herschaald musculoskeletaal model met subject-specifieke heupanatomie, (3) een generisch herschaald musculoskeletaal model met subject-specifieke heupanatomie met inbegrip van een subject-specifieke locatie van het HC. De subject-specifieke anatomie en het HC werden bepaald aan de hand van CT-beelden. Er werden significante verschillen gevonden tussen de drie modeltypes in HC locatie, heupflexie-extensie moment, medio-laterale contactkracht en inclinatie hoek van de totale contactkracht in het frontale vlak. Uitgaande van deze resultaten kunnen we suggereren dat de CT-gebaseerde musculoskeletale modellen met geïndividualiseerde heupgeometrie met inbegrip van HC locatie gebruikt dienen te worden voor de accurate berekening van heupbelasting. Modellen met minder subject-specifiek detail geven aanleiding tot een substantiële onderschatting van de heupcontactkracht van de patiënt en tot foutieve conclusies met betrekking tot de geassocieerde oriëntatie van de kracht. Op basis van deze resultaten werd geconcludeerd dat gepersonaliseerde musculoskeletale modellen met inbegrip van subject-specifieke heup geometrie, HC locatie en gangkarakteristieken, essentieel zijn voor een accurate berekening van de heupbelasting. Hip loading plays a role in the development of hip osteoarthritis and affects bone remodelling and osseointegration of implants after total hip replacement (THR). This doctoral research project focuses on the quantification of loading of the hip (pre-operative) and the implant (post-operative) during gait, using biomechanical analysis tools. Personalized musculoskeletal modelling techniques combined with inverse dynamic simulations were used to identify factors related to both gait characteristics and musculoskeletal geometry, which determine the loading of the hip joint. A better understanding of these factors is essential to optimize surgical planning and rehabilitation. The project comprised four studies, which focused on the following aspects: · Functional outcome after THR: changes in gross motor function, pain and range of motion; · Changes in muscular force, gait kinematics, joint moments and hip loading with subjects before and after THR; · Effects of subject-specific modelling of hip geometry on hip joint loading; · Effects of subject-specific modelling of hip geometry including hip joint centre location and subject-specific gait characteristics on hip joint loading. In the first study, we documented changes in gross motor function (GMF) after THR using the Harris Hip Score (HHS), which is a validated scoring system to assess the functional outcome following THR. We studied the interdependence of pain, GMF and range of motion (ROM) in young patients who had been treated with cementless custom-made THR. 79 patients (< 60, mean age 46.2 years) were studied for five years. Total HHS and sub scores (pain, GMF, ROM, deformity) were analyzed pre-operatively and at four times post-operatively. We analyzed interdependence among scores, body mass index (BMI), age and primary diagnosis. We found positive outcome after THR, with improvements in pain, GMF and ROM. Pain relief was reported for the first two months, after which improvement in GMF was evident, coinciding with further improvement in scores for pain and ROM. Patients with congenital hip dysplasia had lower HHS with minor improvements over time. After an initial improvement in pain, there was a significant improvement in GMF from two months to five years post-operatively. Patients' primary diagnosis significantly influenced the scores between one and five years post-operatively. These results emphasize the importance of careful timing of evaluation when monitoring changes in GMF after THR. Based on these results, we concluded that the optimal time for monitoring changes in gait was six weeks after surgery. At this time, pain was to a large extent reduced and improvement in GMF observed. The second study analyzed changes in muscular force, gait kinematics, joint moments and hip loading, and the relation between these parameters in 20 patients before and six weeks after THR. The results showed a decrease in muscle force of the hip flexors and abductors and associated alterations in the gait kinematics and kinetics on the affected side six weeks after THR. Changes in frontal and sagittal plane kinematics were: · reduced hip extension associated with increased pelvis tilt at push off; · increased hip adduction during terminal double support; · continuous pelvis elevation and increased hip external rotation. Furthermore, we observed increased hip flexor moment during terminal double support and increased power generation during initial swing. The observed gait alterations affected the loading configuration at the hip. More specifically, there was a decrease in the total hip contact force and its vertical component and a decrease in the associated inclination angles of the total hip contact force in the sagittal and transverse planes post-operatively, indicative of more vertical orientation