TY - THES ID - 137257801 TI - Factors affecting the maximal isokinetic power-cadence relationship in cycling and their relation with pedaling technique. AU - Koninckx, Erwin AU - Delecluse, Christophe. AU - Lefevre, Johan AU - Spaepen, Arthur AU - Vanlandewijck, Yves. AU - Declercq, Dirk. AU - Van Leemputte, Marc. AU - K.U.Leuven. Faculteit Bewegings- en revalidatiewetenschappen. Departement Biomedische kinesiologie PY - 2008 PB - Leuven K.U.Leuven. Faculteit Bewegings- en Revalidatiewetenschappen DB - UniCat UR - https://www.unicat.be/uniCat?func=search&query=sysid:137257801 AB - 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. ER -