Jussi Mikkola 1, Tapani Keränen 1, Jouni Kykyri 2, Ari Nummela 1, Matti Salonen 1 ja Sirpa Vänttinen 1 1 Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskus KIHU 2 Suomen Urheiluliitto Copyright 2007 KIHU Kaikki oikeudet pidätetään. Tämän julkaisun tai sen osan jäljentäminen ilman tekijän kirjallista lupaa painamalla, monistamalla, äänittämällä tai muulla tavoin on tekijänoikeuslain mukaisesti kielletty. ISBN 978-952-5676-07-5 (sidottu) Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskus KIHU, Jyväskylä 2007
1 SISÄLTÖ SISÄLTÖ... 1 TIIVISTELMÄ... 2 JOHDANTO... 3 PROJEKTIN TARKOITUS... 4 MENETELMÄT JA TULOKSET... 5 Urheilijat ja mittausasetelma... 5 Askelmuuttuja- ja nopeustesti... 5 Lyhyt aerobisen kapasiteetin testi... 10 Simuloitu 1000 m kilpailu... 10 MART-testi... 15 Tasotesti 3 x 1000 m... 16 Voimatestit... 17 POHDINTA... 18 YHTEENVETO... 22 LÄHDELUETTELO... 23
2 TIIVISTELMÄ Keskimatkojen juoksijan on omattava riittävä aerobinen kapasiteetti, tehokas anaerobinen kapasiteetti sekä suorituskykyinen hermo-lihasjärjestelmä, jotta juoksijalla on nopeusreserviä suhteessa kilpailuvauhteihinsa. Lisäksi taloudellinen juoksija pystyy säästämään voimiaan loppukiritaisteluihin. Projektin tarkoituksena oli kartoittaa edellä mainittuja lajisuoritukseen ja askeleeseen vaikuttavia tekijöitä SUL:n valmennusryhmiin kuuluvilta naismailereilla ja seurata miten nämä tekijät muuttuvat 2-3 vuoden jakson aikana. Askelmuuttujien avulla pyrittiin myös selvittämään miten kilpailun aikainen väsyminen vaikuttaa juoksun taloudellisuuteen. Lisäksi pyrittiin löytämään valmennuksellisia keinoja edellä mainittujen tekijöiden kehittämiseen ja sitä kautta parantamaan lajisuoritusta Varsinaisesti tämä projekti toteutettiin vuosina 2004-2005, mutta jo vuonna 2003 tehtiin osittain samalla juoksijaryhmällä samankaltaisia mittauksia ja myös näitä mittaustuloksia käsitellään tässä raportissa. Urheilijat testattiin projektin aikana noin puolen vuoden välein keväisin ja syksyisin. Kaikki testit tehtiin Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Jyväskylässä. Testit olivat yksipäiväiset ja vuonna 2004 testit sisälsivät askelmuuttuja- ja nopeustestin, simuloidun 1000 m kisan ja aerobisen kapasiteetin testin juoksumatolla. Vuonna 2005 aerobisen kapasiteetin testi jätettiin pois ja sen tilalle otettiin alaraajojen voimantuottotehon testi sekä vartalovoimatestit. Vuoden 2003 aikana oli jo käytössä 1000 m:n simuloitu kisa. Tämän lisäksi mailereilta testattiin juoksun taloudellisuutta 3 x 1000 m:n tasotestillä ja anaerobista suorituskykyä maksimaalisella anaerobisella juoksutestillä (MART). Tässä projektissa havaittiin, että naisjuoksijoiden lajinomaisessa hermolihasjärjestelmän suorituskyvyssä on heikkouksia, mikä näkyi mm. alhaisena maksiminopeutena (reservi kilpailuvauhteihin liian pieni). Lajivoima-ominaisuuksien heikkoudet näkyivät myös kilpailuvauhtisen juoksun askelmuuttujissa verrattuna maailman huippujuoksijoihin eli juoksijoidemme askelpituudet olivat kilpailuvauhdeissa lyhyemmät kuin huippujuoksijoilla. Tämä johtui todennäköisesti heikommasta voimantuotosta askelkontaktin aikana, joka johti lyhyeen lentoaikaan ja sitä kautta myös lyhyeen askelpituuteen. Simuloidun kilpailun aikana juoksijoiden nopeus, askelpituus ja askeltiheys muuttuivat väsymisen takia. Urheilijat, joiden askelmuuttujissa ei tapahtunut suuria muutoksia, säilyttivät juoksunopeutensa parhaiten. Väsymisen seurauksena askelkontakti hidastui, mikä oli seurausta voimantuoton hidastumisesta ja huippuvoimien myöhästymisestä. Näiden seurauksena suorituskyky laski. Projektin korrelaatioanalyysit 1000 m:n juoksusuorituskykyyn vahvistivat osaltaan Paavolaisen (1999) teoriaa siitä, että hermolihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuuksilla on tärkeä merkitys keskimatkoilla aerobisen ja anaerobisen kapasiteetin lisäksi. Vaikka tässä projektissa painotettiinkin hermo-lihasjärjestelmän merkitystä keskimatkoilla, niin on muistettava aerobisten perusominaisuuksien (aerobinen ja anaerobinen kynnysvauhti), aerobisen ja anaerobisen kapasiteetin sekä huoltoharjoittelun tärkeys. Mailerin harjoittelussa on siis löydettävä tasapaino aineenvaihdunnallisten ja hermolihasjärjestelmän ominaisuuksien kehittämisen ohjelmoinnissa.
3 JOHDANTO Keskimatkojen juoksujen (800 ja 1500 m) fysiologisia vaatimuksia on tutkittu paljon. Keskimatkoilla sekä aerobinen että anaerobinen energiatuotto ovat tärkeitä. Eri lähteissä on arvioitu, että 800 metrin juoksussa energiaa tuotetaan aerobisesti hieman yli 50 % (jopa 66 %:iin) kokonaisenergiasta ja vastaavasti hieman alle 50 % anaerobisesti. Mailin ja 1500 metrin kilpailusuorituksessa aerobisen energiatuoton on arvioitu nousevan yli 70 %:n (jopa 84 %:iin) ja vastaavasti anaerobisen laskevan alle 30 %:n kokonaisenergiantuotosta. (mm. Spencer & Gastin, 2001; Hill, 1998; Newsholme, Blomstrand, McAndrew & Parry-Billings, 1992). Sen lisäksi, että keskimatkojen juoksijan pitää omata sekä tehokas anaerobinen kapasiteetti että riittävä aerobinen kapasiteetti, hänen täytyy olla nopea. Näin ollen keskimatkojen juoksijalla täytyy olla myös suorituskykyinen hermo-lihasjärjestelmä (hyvät lajinomaiset voimantuotto-ominaisuudet), jotta hän pystyisi myös selvästi kilpailuvauhtia suurempaan juoksunopeuteen. Tätä ns. nopeusreserviä tarvitaan, jotta esimerkiksi kansainvälisen tason 1500 metrin naisjuoksija pystyy juoksemaan kilpailussaan 16 s / 100 m keskinopeutta. Koska naisilla on miehiä pienempi anaerobinen kapasiteetti, naisilla hermo-lihasjärjestelmän suorituskykyvaatimukset ovat suhteellisesti hieman suuremmat kuin miehillä, erityisesti 800 metrillä. (mm. Vuorimaa, 1997; Brandon, 1995). Keskimatkoilla (ja yleensä kestävyysurheilussa) on oleellista, että aineenvaihdunnallinen kapasiteetti pystytään hyödyntämään kilpailussa mahdollisimman hyvin. Joillakin urheilijoilla puutteelliset hermo-lihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuudet rajoittavat hapenoton hyödyntämistä kilpailussa. Kestävyysjuoksussa myös anaerobisen kynnysvauhdin merkitys on suuri, koska juoksijan elimistön happamuuden kasvu heikentää aerobisen kapasiteetin käyttöä. Näyttäisi kuitenkin siltä, että anaerobisella kynnyksellä ei ole keskimatkoilla niin suurta merkitystä kuin pitemmillä matkoilla. Tämä johtuu siitä, että keskimatkoilla kilpailuvauhdit ovat 90 110 % maksimihapenoton vauhdista eli selvästi yli anaerobisen kynnysvauhdin. Näissä vauhdeissa anaerobisen energiantuoton merkitys ja kyky sietää kovia happamuuksia kasvaa. Keskimatkoilla hyvällä anaerobisella kapasiteetilla voidaan korvata heikkoa aerobista kapasiteettia ja toisaalta anaerobinen kapasiteetti antaa edellytyksiä pitkiin kirivaiheisiin. (Brandon, 1995; Joyner, 1993; Maffulli, Capasso & Lancia, 1991). Keskimatkojen kilpailusuoritukseen vaikuttaa edellä mainittujen seikkojen lisäksi juoksun taloudellisuus eli kuinka pienellä energiankulutuksella juoksija kykenee kilpailuvauhdilla etenemään. Juoksun aerobista taloudellisuutta voidaan tarkastella vertaamalla mitattua hapenkulutusta eri vakiojuoksunopeuksilla, jotka ovat alle anaerobisen kynnyksen. Tällöin energiaa tuotetaan pääosin hapen avulla (aerobisesti). Taloudellisuus on sitä parempi mitä alhaisempi hapenkulutus on. Anaerobista taloudellisuutta voidaan vastaavasti arvioida esim. MART -testin submaksimaalisten juoksunopeuksien laktaattitasojen avulla. Anaerobinen taloudellisuus on sitä parempi mitä alhaisemmat laktaattitasot kullakin juoksuvauhdilla. Taloudellisuuden merkitys kasvaa juoksumatkan pidetessä (Daniels & Daniels, 1992). Oletettavasti kilpailuvauhtiseen taloudellisuuteen vaikut-
4 taa aerobinen ja anaerobinen taloudellisuus, juoksutekniikka kilpailunopeuksilla, hermo-lihasjärjestelmän tarkoituksenmukainen toiminta ja väsyminen sekä elastisen energian varastoituminen ja hyödyntäminen askelkontaktissa. Jalkojen pyörittäminen vastaa n. 20 %, vaakavoimien tuotto n. 30 % ja pystyvoimien tuotto n. 50 % juoksun kokonaisenergiankulutuksesta (Modica & Kram, 2005; Chang & Kram, 1999). Pystyvoimat, jotka juoksija joutuu sietämään jokaisella askeleella, ovat suurimmillaan kolminkertaiset kehonpainoon verrattuna. Juoksun jaksamisessa on siis kysymys näiden liikkeiden tuottamisesta ja voimien sietämisestä. Juoksunopeus on askelpituus x askeltiheys. Juoksumatkan pidetessä keskimatkoilla kilpailunaikainen keskimääräinen askelpituus lyhenee selvästi, kun taas askeltiheys hidastuu vain hieman. PROJEKTIN TARKOITUS Projektin tarkoituksena oli 1) kartoittaa lajisuoritukseen vaikuttavia tekijöitä (aerobinen ja anaerobinen kapasiteetti ja taloudellisuus, hermo-lihasjärjestelmän ominaisuudet, askelmuuttujat, askelkontaktin aikainen voimantuotto) SUL:n valmennusryhmiin kuuluvilta naismailereilla ja seurata miten nämä tekijät muuttuvat 2-3 vuoden jakson aikana 2) selvittää miten kilpailun aikainen väsyminen vaikuttaa juoksuaskeleeseen ja taloudellisuuteen 3) pyrkiä löytämään valmennuksellisia keinoja edellä mainittujen tekijöiden kehittämiseen ja sitä kautta parantamaan lajisuoritusta Tähän pyrittiin 1) mittaamalla fysiologisia ja biomekaanisia muuttujia eri juoksunopeuksilla 2) mittaamalla fysiologisten ja biomekaanisten tekijöiden muuttumista simuloidun kilpailusuorituksen aikana. 3) mittaamalla juoksijoiden keskimatkojen suorituskykyyn vaikuttavia kuntoominaisuuksia
5 MENETELMÄT JA TULOKSET Urheilijat ja mittausasetelma Projektin mittauksiin osallistui 13 naisjuoksijaa, jotka olivat SUL:n valmennusryhmissä vuosina 2003-2005. Juoksijoiden päämatkat vaihtelivat 800-3000 metriin. Eri mittauskerroilla juoksijoiden määrä vaihteli 5-8 loukkaantumisten ja muiden eri vaikeuksien takia (mm. urheilijoiden aikatauluongelmat töiden ja opiskeluiden takia). Varsinaisesti tämä projekti toteutettiin vuosina 2004-2005, mutta jo vuonna 2003 tehtiin osittain samalla juoksijaryhmällä samankaltaisia mittauksia ja myös näitä mittaustuloksia käsitellään tässä raportissa. Vuoden 2003 tuloksia on osittain raportoitu lajivalmentaja Jouni Kykyrin toimesta Huippu-Urheilu-Uutisissa (2/2004, s: 26-27). Urheilijat testattiin projektin aikana kolme kertaa noin puolen vuoden välein eli keväällä 2004, syksyllä 2004 ja keväällä 2005. Tarkoitus oli, että testit suoritettaisiin keväisin heti hallikauden jälkeen ja syksyllä vastaavasti kilpailukauden päätyttyä, jotta juoksijoiden suorituskykyominaisuudet olisivat hyvällä tasolla. Kaikkien urheilijoiden kohdalla tämä ei kuitenkaan onnistunut erilaisista syistä johtuen. Kaikki testit tehtiin Kilpaja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Jyväskylässä. Testit olivat yksipäiväiset ja vuonna 2004 testit sisälsivät askelmuuttuja- ja nopeustestin, simuloidun 1000 m kisan ja aerobisen kapasiteetin testin juoksumatolla. Vuonna 2005 aerobisen kapasiteetin testi jätettiin pois ja sen tilalle otettiin alaraajojen voimantuottotehon testi sekä vartalovoimatestit. Edeltävän projektin aikana 2003 oli jo käytössä 1000 m:n simuloitu kisa. Tämän lisäksi testattiin mailereiden juoksun taloudellisuutta 3 x 1000 m:n tasotestillä ja anaerobista suorituskykyä maksimaalisella anaerobisella juoksutestillä (MART). Testien jälkeen urheilijat saivat aina henkilökohtaisen palautteen suorituskykytesteistä sekä CDrom-palautteena videoleikkeen simuloidusta kilpailusta ja askelmuuttujista. Lisäksi tuloksista konsultoitiin jokaisen testikerran jälkeen lajivalmentaja Jouni Kykyriä ja muutamia henkilökohtaisia valmentajia yhteydenottojen mukaan. Askelmuuttuja- ja nopeustesti Testissä juostiin 6-8 x 60 m nousevalla vauhdilla alle kilpailuvauhdeista maksimiin asti (Taulukko 1). Juoksujen välissä pidettiin 2-3 minuutin palautus. Testin submaksimaaliset nopeudet vakioitiin valojäniksen avulla. Ensimmäisen 30 m:n aikana juoksijat kiihdyttivät valojäniksen nopeuteen ja mittaukset tapahtuivat viimeiseltä 30 m:ltä. Testistä määritettiin askelpituus ja tiheys, kontaktiaika ja askelkontaktin aikaiset reaktiovoimat viimeisen 30 m juoksun matkalta. Testistä saadusta maksiminopeudesta voitiin laskea juoksijan nopeusreservi ja lisäksi pyrittiin selvittämään, miten juoksun biomekaaniset tekijät muuttuvat juoksunopeuksien kasvaessa alle kilpailuvauhdista maksimaaliseen nopeuteen.
6 Taulukko 1 Askelmuuttuja- ja nopeustestin juoksunopeudet. 6 8 x 60 m nopeudet (m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 5,0 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0 7,4/max max Naisten lentävän 30 m:n tulokset vuosina 2004 2005 osoittivat, että monilla juoksijoilla oli heikko perusnopeus. Vain kaksi juoksijaa alitti 3,50 s ajan (nopeus > 8,57 m/s), mitä voidaan pitää hyvänä tasona naismailerille. Vuonna 2003 nopeustestinä oli lentävä 20 metrin juoksu, joka juostiin hieman lyhyemmällä kiihdytyksellä ja näin ollen se ei ole täysin vertailukelpoinen myöhempien tulosten kanssa (Taulukko 2). Keskiarvonopeudet eivät kerro suoraan juoksijoiden nopeusmuutoksista, koska keskiarvoissa on mukana osittain eri juoksijat ja eri määrä juoksijoita. Vuoden 2003 mittauksissa kuitenkin havaittiin merkittävä yhteys 20 m juoksunopeuden ja 1000 m juoksusuorituskyvyn kanssa (r = 0,65*, n = 10) (* = p < 0,05, myös myöhemmin tekstissä) (Kuvio 1). 20 m nopeus (m/s) 8,6 8,4 8,2 8,0 7,8 r = 0,65 n = 10 p<0,05 7,6 7,4 7,2 7,0 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 1000 m nopeus (m/s) Kuvio 1. Maksimaalisen 20 m nopeuden ja 1000 m suorituskyvyn välinen yhteys. Taulukko 2 Maksiminopeustestin tulokset (keskiarvo ± keskihajonta) vuosina 2003-2005. 2003 (n = 10) 20 m Kevät 2004 (n = 7) 30 m Syksy 2004 (n = 8) 30 m 2005 (n = 5) 30 m Nopeus 7,78 ± 0,47 7,91 ± 0,54 7,81 ± 0,48 8,08 ± 0,45 (m/s) Aika (s) 2,58 ± 0,16 3,81 ± 0,25 3,86 ± 0,22 3,72 ± 0,21 Jatkokäsittelyä varten juoksuvedoista valittiin viisi eri nopeutta, joista neljä ensimmäistä nousivat tasaisesti alhaisesta intensiteetistä korkeampaan, sekä kaikista nopein veto.
7 Tässä analyysissä käytettiin vuosien 2003 ja 2004 mittauksia ja juoksijoita (n = 8), joiden neljän submaksimaalisen vedon testivauhdit olivat lähellä toisiaan (Taulukko 3). Valituista nopeuksista keskiarvoistettiin kaksi oikean ja kaksi vasemman jalan kontaktia kuvaamaan kyseisen nopeuden askelkontaktia. Taulukko 3 Valittujen juoksuvetojen nopeudet (keskiarvo ± keskihajonta, n = 8). 1. nopeus (m/s) 2. nopeus (m/s) 3. nopeus (m/s) 4. nopeus (m/s) maks.nop. (m/s) Keskiarvo 5,26 ± 0,30 5,82 ± 0,30 6,35 ± 0,37 7,06 ± 0,51 7,96 ± 0,49 Juoksuvetojen tehoskaala oli 66-100 %. Nopeuden lisäys tapahtui pääasiassa askeltiheyden lisääntymisen kautta, sillä askelpituus kasvoi merkitsevästi vain hitaimman ja kahden nopeimman nopeuden välillä (Kuvio 2). 1,5 1,4 Askelpituus (/op) Askeltiheys (Hz) 4,6 4,2 Askelpituus (/op) 1,3 1,2 1,1 3,8 3,4 3,0 Askeltiheys (Hz) 1,0 2,6 0,9 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % 2,2 Nopeus (% maksimista) Kuvio 2. Askelpituus ja tiheys eri juoksuvauhdeilla. Askelpituus on ilmoitettu suhteessa juoksijan omaan pituuteen (/op). Ero on merkitty nuolilla, kun tilastollinen ero on suurempi kuin 0,05 (n = 8). Askelkontaktin pystyvoimaan vaikuttaa kehon paino ja kehonosien aktiiviset liikkeet kontaktin aikana. Tässä raportissa kehon painon osuus poistettiin kontaktin aikaisesta voimasta, jolloin jäljelle jäi vain juoksijan aktiivisesti liikkeillään tuottama pystyvoima. Askelkontaktin jarrutusvaiheen aikana kehon vajoama pysäytetään ja työntövaiheen aikana nostetaan seuraavan lentovaiheen lentoradalle. Lyhyen jarrutusvaiheen aikainen pystyvoimantuotto oli suurempi kuin työntövaiheessa (Kuvio 3).
8 Voima (% kehonpainosta) 280 % 260 % 240 % 220 % 200 % 180 % Pystyvoima Jarrutusvaiheen pystyvoima Työntövaiheen pystyvoima 160 % 140 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % 110 % Nopeus (% maksimista) Kuvio 3. Keskimääräiset pystyvoimat (prosentteina kehon painosta) jarrutus- ja työntövaiheessa sekä koko kontaktin ajalta (n = 8). Kaikkien nopeuksien yhdistetyssä korrelaatioanalyysissä (8 juoksijaa x 5 vauhtia = 40) havaittiin positiivinen korrelaatio nopeuden ja jarrutusvaiheen keskimääräisen pystyvoiman kesken (r = 0,34*). On huomattava, että nopeuden kasvusta huolimatta tuotettu keskimääräinen pystyvoima säilyi eri vetonopeuksissa samansuuruisena (Kuvio 3). Nopeuden ja kontaktiajan välillä oli keskinäinen yhteys. Jarrutusvaihe lyheni (r = -0,31*) ja työntövaihe piteni (r = 0,31*) nopeuden kasvaessa. Juoksijoiden askeleen kontaktiaika oli kahdessa nopeimmassa juoksuvedossa muita lyhempi. Askelkontaktin aikainen impulssi, joka määrää seuraavan lentovaiheen keston, oli suurimmillaan jo toiseksi hitaimmassa vedossa (Kuvio 4).
9 0,20 0,19 Voimaimpulssi (Ns/kg) 0,18 Impulssi (Ns/kehonpaino) 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % 110 % Nopeus (% maksimista) Kuvio 4. Askelkontaktin impulssi eri juoksutehoilla (n = 8). Askeltiheyden ja pituuden muutokset olivat yhdenmukaisia monien muiden tutkimusten kanssa, kun otetaan huomioon, että tässä tutkimuksessa tehoskaalasta puuttuivat hitaat juoksunopeudet. Askeltiheys muodostuu kontakti- ja lentoajasta, joten niiden molempien tai vain toisen lyheneminen lisää askeltiheyttä. Lentoajan lyhetessä jalan heilahdukseen eteen jää vähemmän aikaa. Toisaalta nopeutuva kontakti asettaa suuria vaatimuksia voimantuotolle, joka vaikuttaa askelpituuteen. Weyand, Sternlight, Bellizzi ja Wright (2000) havaitsivat, että eri maksiminopeuksissa (6,2 11,1 m/s) lentoaikojen erot olivat erittäin pienet, joten askeltiheyden kasvu selittyi etupäässä kontaktiajan lyhenemisellä. Tässä tutkimuksessa mitattu keskimääräinen pystyvoima vastasi hyvin aikaisemmin mitattuja arvoja eliitti naiskestävyysjuoksijoilta (Williams, Cavanagh & Ziff, 1987). Koska nopeuden kasvu oli riippuvainen nopeimmista aktiivisista liikkeistä askelkontaktin aikana, oli seurauksena vääjäämättä myös nopeutuva askelkontakti. Juoksunopeuden kasvaessa ja kontaktiajan lyhentyessä askelkontaktin impulssi (Kuvio 4) heikkeni voimakkaasti osoittaen, että kontaktiajan lyheneminen oli voimakkaampaa kuin aktiivinen pystyvoiman tuotto. Tämä oli nopeutta ja oletettavasti myös kilpailuvauhdin jaksamista rajoittava tekijä. Jotta keskimääräinen pystyvoima säilyisi, olisi pystyvoiman huipun lisäännyttävä nopeuden kasvun myötä kompensoidakseen lyhenevää voimantuottoaikaa. Tässä tutkimuksessa mukana olleiden juoksijoiden 80 % intensiteetti vastasi varsin hyvin keskimatkojen kilpailuvauhteja. Valitettavasti jo sitä ennen askelkontakti oli nopeutunut niin, että sen kesto rajoitti jo tuorevoimaisena voimantuottoa ja sen seurauksena askelpituutta (Kuviot 2 ja 4).
10 Lyhyt aerobisen kapasiteetin testi Maksimaalinen aerobinen kapasiteetti mitattiin juoksumatolla tehtävällä ns. suoralla testillä. Testi juostiin ylämäkeen, koska tasaisella juostessa loppuvauhtien noustessa suuriksi joillakin urheilijoilla heikko hermo-lihasjärjestelmän suorituskyky (= nopeusominaisuudet) saattaa rajoittaa maksimaalisen aerobisen kapasiteetin saavuttamista. Testi alkoi 36 ml/kg/min kuormalta (nopeus 6,3 km/h, kulma 7 o ) ja nopeutta lisättiin minuutin välein n. 0,8 km/h kulman pysyessä vakiona. Testiä jatkettiin juoksijan uupumiseen asti. Testin aikana määritettiin hengityskaasut, hengitystilavuus ja syke kuormittain sekä maksimilaktaatti. Testin suoritti vuoden 2004 aikana yhdeksän juoksijaa, joiden maksimaalinen hapenotto testissä oli keskimäärin 67 ml/kg/min vaihdellen 60 73 ml/kg/min välillä. Vastaavasti maksimilaktaatti nousi 12,2 mmol/l (vaihteluväli 8 18 mmol/l). Mitatun maksimaalisen hapenkulutuksen (VO 2MAX ) arvo kertoo kuinka paljon urheilija kykenee tuottamaan energiaa hapen avulla eli kuinka suuri on urheilijan aerobinen kapasiteetti. Koska kestävyysjuoksussa joudutaan liikuttamaan omaa kehon painoa, niin kehon painolla jaettu hapenkulutus (ml/kg/min) on merkittävämpi kuin absoluuttinen VO 2MAX (l/min). Hyvänä VO 2MAX -tasona naismailereille voidaan pitää yli 65 ml/kg/min ja heikkona tasona alle 60 ml/kg/min. Simuloitu 1000 m kilpailu Simuloidussa 1000 metrin kilpailusuorituksessa urheilijat pyrkivät juoksemaan valojäniksen mukana ensimmäiset 600 metriä tasaista vauhtia (vauhti määritettiin yksilöllisesti sen hetkisen tuloskunnon mukaan mahdollisimman optimaaliseksi 1000 m ajatellen) ja viimeiset 400 metriä kilpailunomaisesti omaa maksimivauhtiaan. Testi suoritettiin 200 metrin halliradalla. Jokaisella kierroksella urheilijat juoksivat voimalevyjen (8,51 m) päältä, minkä avulla määritettiin askelpituus ja tiheys, askeleen kontaktiaika ja kontaktin aikaiset reaktiovoimat. Lisäksi juoksutekniikkaa seurattiin videokuvauksella jokaiselta kierrokselta vakiomatkalta, johon sisältyi voimalevyosuus. Simuloidun kilpailusuorituksen avulla pyrittiin selvittämään miten juoksun biomekaaniset tekijät ja juoksutekniikka muuttuvat väsymisen seurauksena ja miten nämä tekijät mahdollisesti vaikuttavat juoksun taloudellisuuteen (askeleeseen) ja sitä kautta suorituskykyyn. Tässä raportissa on verrattu juoksijoiden askelmuutoksia 400 ja 800 m:n kohdalta simuloidusta 1000 m:n kilpailusta. Tuorevoimaisen juoksijan tilaa kuvastaa 400 m:n kohdalta ja väsyneen, mutta edelleen matkavauhtisen juoksijan juoksua, 800 m:n kohdalta mitatut askelmuutokset. Näin selvitettiin askeleen muutoksia tuorevoimaisesta väsyneeseen, mutta yhä juoksuvauhtinsa säilyttävään juoksijaan. Tässä analyysissä käytettiin sekä vuoden 2003 että 2004 tuloksia, jotta saatiin mahdollisimman suuri koehenkilömäärä (n = 11). Valittujen askelmuuttujien (Taulukko 4) muutosta verrattiin korrelaatioanalyysillä juoksunopeuteen ja toisiinsa.
11 Taulukko 4 Mitatut askelmuuttujat. Askelpituus Molempien jalkojen kahden askeleen keskiarvo Askeltiheys Molempien jalkojen kahden askeleen keskiarvo Askeleen kontaktiaika Molempien jalkojen kahden kontaktiajan keskiarvo Kontaktin jarrutus- ja työntöaika Vaakavoiman mukaan mitattu kontaktin jarrutus- ja työntövaiheen kesto Voima Pystyvoiman integraali Jarrutusvoima Jarrutusvaiheen vaakavoiman integraali Työntövoima Työntövaiheen vaakavoiman integraali Maksimipystyvoima Kontaktin maksimipystyvoima. Tuotettu pystyvoima Pystyvoiman integraali, josta on vähennetty kehon paino ja jaettu kehon painoa vastaavalla voimalla (F eff = F-F bw /)/F bw Voimaimpulssi Pystyvoiman impulssi kontaktin aikana (Imp eff = F eff *t c ) Juoksunopeus putosi 5,73 ± 0,13 m/s:sta (400 m:n mittaus) 5,54 ± 0,21 m/s:iin (800 m:n mittaus), eli 3,3 ± 3,8 % (Taulukko 5). Nopeuden muutos johtui sekä askelpituuden että askeltiheyden pienenemisestä (Taulukko 6). Taulukko 5 Askelmuuttujat 400 ja 800 m:n kohdalla simuloidussa 1000 m:n kilpailussa. Muuttuja 400 m 800 m Nopeus (m/s) 5,73 ± 0,13 5,54 ± 0,21 Askeltiheys (Hz) 3,31 ± 0.08 3,30 ± 0.12 Askelpituus (m) 1,73 ± 0,06 1,68 ± 0,08 Askelkontakti (ms) 162 ± 5 167 ± 8 Pystyvoiman maksimin ajoitus (ms) 72 ± 3 74 ± 4 Maksimipystyvoima (N) 1587 ± 106 1523 ± 128 Keskimääräinen pystyvoima (N) 1011 ± 72 977 ± 83 Työntövoiman maksimin ajoitus (ms) 117 ± 5 121 ± 6 Maksimityöntövoima (N) 250 ± 31 228 ± 41 Keskimääräinen jarrutusvoima (N) -190 ± 28-180 ± 26 Keskimääräinen työntövoima (N) 156 ± 17 144 ± 23 Tuotettu pystyvoima (N/kehon paino) 0,98 ± 0,10 0,91 ± 0,11 Voimaimpulssi (Ns/kehon paino) 0,16 ± 0,01 0,15 ± 0,01 Vaikka ryhmätasolla nopeuden hidastuminen näkyi pienenä askelpituuden lyhenemisenä ja askeltiheyden laskuna, poikkesivat niiden muutokset urheilijakohtaisesti (Kuvio 5). Urheilijat, joiden askelmuuttujissa ei tapahtunut suuria muutoksia, säilyttivät juoksunopeutensa parhaiten.
12 Taulukko 6 Askelmuuttujien muutosten (400 m:stä 800 m:iin) korrelaatiomatriisi (n = 11). Juoksunopeuden Askeltiheyden Askelpituuden muutos (m/s) muutos (Hz) muutos (m) Askeltiheys (Hz) 0,61* 1,00-0,13 Askelpituus (m) 0,70* -0,13 1,00 Askelkontakti (ms) -0,75** -0,71* -0,28 Pystyvoiman maksimin ajoitus (ms) -0,63* -0,33-0,52 Maksimipystyvoima (N) -0,05-0,48 0,39 Keskimääräinen pystyvoima (N) 0,23-0,44 0,69* Työntövaiheen maksimin ajoitus (ms) -0,75** -0,66* -0,35 Maksimityöntövoima (N) 0,24-0,18 0,48 Keskimääräinen jarrutusvoima (N) -0,13-0,34 0,16 Keskimääräinen työntövoima (N) 0,29-0,18 0,55 Tuotettu pystyvoima (N/kehonpaino) 0,25-0,40 0,69* Voimaimpulssi (Ns/kehonpaino) -0,09-0,65* 0,48 VO 2MAX (ml/kg/min) (absoluuttinen arvo) -0,02-0,33 0,19 (* = p < 0,05, ** = p < 0,01) 4,0 % 2,0 % 0,0 % -2,0 % 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Muutos -4,0 % -6,0 % -8,0 % Nopeus (m/s) Askeltiheys (Hz) Askelpituus (m) -10,0 % -12,0 % Kuvio 5. Juoksijoiden nopeuden, askeltiheyden ja pituuden suhteelliset muutokset 800 m:n kohdalla verrattuna 400 m:n tilanteeseen 1000 m:n simuloidussa kilpailussa. Askelkontaktin keston muutos oli yhteydessä nopeusmuutokseen (r = -0,75**) (**= p < 0,01, myös myöhemmin tekstissä). Mitä enemmän askelkontakti hidastui, sitä enemmän myös juoksunopeus hidastui. Askelkontaktin hidastumisen lisäksi myös pysty- ja vaakavoimien maksimien ajoitus suhteessa kontaktin kokonaiskestoon viivästyi, osoittaen voimantuottoprofiilin muutoksen. Myös näillä muutoksilla oli yhteys juoksunopeuden hidastumiseen (r = -0,63* ja r = -0,75**) (Taulukko 6). Mikään voimamuuttuja ei ollut
13 yhteydessä nopeusmuutokseen, joten samat voimat tuotettiin tuorevoimaisena ja väsyneenä. Myöskään maksimaalisella hapenottokyvyllä ja lentävän 30 m:n maksiminopeudella ei ollut yhteyttä mitattuihin nopeus- tai voimamuutoksiin. Askeltiheyteen vaikuttavat askelkontaktin ja lentoajan kestot. Askeleen kontaktiajassa tapahtuneet muutokset olivat yhteydessä askeltiheyden muutokseen (r = -0,71*). Suurin korrelaatio mitatuista muuttujista askelpituusmuutoksen kanssa oli askelkontaktin aikaisella keskimääräisellä pystyvoimalla (r = 0,69*). Sen sijaan vaakavoimamuutoksilla ei ollut tilastollista yhteyttä askelpituuden muutokseen. Joten tasaisen nopeuden ylläpitäminen vaatii askelkontaktin aikana aktiivisilla liikkeillä riittävän pystyvoiman tuoton, jotta jalan heilahdukseen eteen seuraavaan kontaktiin on riittävästi aikaa. Vauhdin muutos 400 m:stä 800 m:iin korreloi merkittävästi (r = 0.92***) 1000 m juoksun suorituskyvyn (keskinopeus) kanssa eli tasaisella vauhdinjaolla saavutettiin hyvä tulos. Myös askelpituuden muutos oli yhteydessä juoksusuorituskykyyn (r = 0,73*), eli nopeimmilla juoksijoilla askelpituus lyheni matkan aikana vähiten. Lisäksi kontaktiajan keston muutos (r = -0,74**) sekä askelkontaktin aikaisten pysty- ja vaakavoimien maksimien ajoitusten muutokset (r = -0,61* ja -0,81**) olivat yhteydessä 1000 m:n juoksunopeuteen. Nämä kaikki edellä mainitut tulokset vahvistavat väsymisen sietokyvyn ja/tai tasaisen vauhdinjaon merkitystä askeleeseen ja sitä kautta keskimatkojen juoksusuorituskykyyn. Juoksijoiden 400 ja 800 m välisen matkan juoksunopeus hidastui vähän. Olisikin voinut olettaa, että mitatuissa muuttujissa muutos olisi ollut olematon, tai enimmillään nopeuden hidastumista vastaavan verran. Tulokset osoittivat, että yksilölliset muutokset olivat hyvinkin voimakkaita (Kuvio 5), vaikka ryhmätasolla tilastollisesti merkittävät yhdenmukaisuudet olivat vähäiset. Juoksunopeuden lisääminen vaatii hitailla nopeuksilla kasvavaa voimaa ja maksiminopeutta lähestyttäessä hyvää voimantuottonopeutta. Juoksunopeuden lisäys on riippuvainen maahan tuotetusta voimasta, joka on mahdollista vain nopeammilla liikkeillä kontaktin aikana. Sen seurauksena askelkontakti lyhenee, jolloin voimantuottonopeus muodostuu merkittäväksi tekijäksi, jotta tuotettu keskimääräinen voima säilyisi. Voimakas askeltiheyden tiedostettu lisääminen tai askelkontaktin nopeuttaminen johtaa jalkojen nosteluun maasta, jonka seurauksena tuotettu voima heikkenee ja askelpituus lyhenee. Koska lyhenevä askeleen kontaktiaika tulee voimantuotolle rajoittavaksi tekijäksi, niin miksi sitten väsymyksen myötä pitenevä kontaktiaika ei tarjoa mahdollisuutta suurempaan keskimääräiseen voimaan? Siihen selitys löytyy hidastuvista liikkeistä. Tässä tutkimuksessa askelkontaktin keskimääräinen pystyvoima 400 m:n kohdalla oli 1011 ± 72 N ja 800 m:n kohdalla 977 ± 83 N. Kun kehon painon osuus pystyvoimasta jätetään huomioimatta, niin voimantuottoon jää vain kehonosien liikkeet ja niiden nopeus. Näiden liikkeiden hidastuessa kontaktiaika kasvoi ja tuotettu keskimääräinen pystyvoima heikkeni. Väsymisen myötä askelkontaktin pysty- ja vaakavoimien maksimit saavutettiin hitaammin, eli tuorevoimaiseen verrattuna voimantuotto kontaktin alussa oli alhaisempi (Kuvio 6). Tämä osoittaa selvästi urheilijoiden heikentynyttä kykyä vastustaa painopisteen vajoamaa. Hidas vajoaman jarrutus puolestaan heikentää elastisuuden
14 varastoitumista ja sen hyödyntämistä askelkontaktin työntövaiheessa johtaen epätaloudellisempaan askeleeseen. 200 150 100 Voima (kg) Pystyvoima 400 m Vaakavoima 400 m Pystyvoima 800 m Vaakavoima 800 m maxf siirtymä 50 0-50 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 Aika (s) Kuvio 6. Yhden juoksijan pysty- ja vaakavoimantuottokäyrät askelkontaktin aikana 400 ja 800 m:n kohdissa 1000 m:n testissä. Fysiologisista muuttujista mitattiin hengitysmuuttujia ja sydämen sykettä koko 1000 m juoksun ajan. Lisäksi välittömästi ja kolme minuuttia suorituksen jälkeen mitattiin veren laktaattipitoisuus. Hengitysmuuttujien mittaamisen avulla pyrittiin selvittämään kuinka hyvin juoksijat pystyvät käyttämään aerobista kapasiteettia kilpailusuorituksen aikana. VO2 (ml/kg/min), VE (l/min), syke (lyöntiä/min) 200 200 M KIERROSNOPEUS happi%, V (m/s) 6,0 SYKE 5,0 150 HAPPI% 4,0 100 VENTILAATIO 3,0 2,0 50 HAPENKULUTUS max 55-71 ml/kg/min 1,0 0 LÄHTÖ MAALI 00:15 00:30 00:45 01:00 01:15 01:30 01:45 02:00 02:15 02:30 02:45 03:00 03:15 aika 0,0 (min:sek) Kuvio 7. Hapenkulutus, ventilaatio, sisään- ja uloshengitysilman happiero ja sydämen syke sekä 200 m:n kierrosnopeudet simuloidun 1000 m kilpailun aikana (n = 9).
15 Simuloidun 1000 m kisan keskinopeus jäi testitilanteesta johtuen (mm. kannettavat mittauslaitteet) jopa alle 1500 m matkavauhdin (Taulukko 7). Kuviosta 7 näkyy (n = 9, 2004) miten hengitysmuuttujat ja syke käyttäytyivät simuloidun kisan aikana sekä miten 200 m:n kierrosnopeudet muuttuivat. Nopeus heikkeni ensimmäisen kierroksen jälkeen vajaalla sekunnilla, jonka jälkeen kierrosnopeudet pysyivät keskimäärin samoina kisan edetessä. Hapenotto nousi minuutin juoksun jälkeen maksimiinsa noin 60 ml/kg/min tasolle, jossa se pysyi testin loppuun saakka. Juoksuvauhdin mukaan laskettu teoreettinen hapenkulutusvaatimus oli muutaman millin korkeampi kuin mitatut maksimaaliset hapenkulutukset (Taulukko 7), mikä antaa viitteitä anaerobisen energiatuoton tärkeydestä keskimatkoilla. Lisäksi anaerobisella energiantuotannolla on merkitystä suorituksen alkuvaiheen happivajeen ja kilpailutilanteiden kirivaiheiden aikana. Maksimilaktaatti nousi tässäkin simulaatiossa yli 14 mmol/l (Taulukko 7) ja syksyn 2004 maksimilaktaatti korreloi merkittävästi 1000 m juoksusuorituskyvyn kanssa (r = 0,70*, n = 8). Tämä vahvistaa anaerobisen energiantuotannon merkitystä keskimatkoilla. Simuloidun 1000 m kilpailun hapenkulutus nousi noin 90 %:iin aerobisen kapasiteetin testin maksimihapenotosta (vaihtelu yksilöittäin 78 97 %). Tämä johtuu testien erilaisesta kuormitusmallista ja siitä, että osalla juoksijoista puutteelliset hermolihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuudet saattoivat rajoittaa aerobisen kapasiteetin käyttöä 1000 m:n simuloidussa kilpailussa. Lisäksi korrelaatioanalyysissä (kevät ja syksy 2004) havaittiin, että sekä aerobisen kapasiteetin testin loppunopeus (r = 0,63 ja 0,76*) ja siinä mitattu maksimaalinen hapenotto (r = 0,62 ja 0,65) korreloivat vahvemmin 1000 m juoksusuorituskyvyn kanssa kuin itse kisassa mitattu maksimihapenotto (r = -0,12-0,49). Taulukko 7 Simuloidun 1000 m:n kilpailun tulokset eri testikerroilla. Simuloitu kilpailu 2003 (n=10) Kevät 2004 (n=7) Syksy 2004 (n=8) 2005 (n=5) Keskinopeus (m/s) 5,43 ± 0,18 5,55 ± 0,17 5,49 ± 0,14 5,51 ± 0,14 Aika (min:sek) 3:04,0 ± 6,3 3:00,3 ± 5,7 3:02,2 ± 4,6 3:01,5 ± 4,7 Teor. VO 2 (ml/kg/min) 63,9 ± 2,5 65,4 ± 2,1 64,4 ± 1,8 65,0 ± 1,9 VO 2MAX (ml/kg/min) 60,5± 5,1 62,7 ± 4,5 60,0 ± 6,0 - Syke (lyöntiä/min) 187 ± 6 186 ± 3 184 ± 8 181 ± 2 Max laktaatti (mmol/l) 14,6 ± 2,0 14,7 ± 2,9 14,8 ± 2,3 14,2 ± 2,9 MART-testi Anaerobisen kapasiteetin, suorituskyvyn ja anaerobisen taloudellisuuden määrittämiseksi urheilijat tekivät KIHUlla kehitetyn MART-testin. Testissä urheilijat juoksivat verryttelyn jälkeen 8-10 x 150 metrin vetoja 100 sekunnin palautuksella siten, että juoksunopeus kasvoi joka vedolla ja viimeinen veto oli maksimaalinen. Nopeudet vakioitiin valojäniksen avulla. Ennen testiä ja jokaisen vedon jälkeen otettiin verinäyte laktaattipitoisuuden määrittämiseksi. Testistä määritettiin anaerobinen suorituskyky ja kapasiteetti sekä veren laktaatti juoksunopeus käyrästä nopeudet 3, 5, 7 ja 10 mmol/l:n laktaattitasoilla. Nämä submaksimaaliset juoksunopeudet kuvaavat anaerobista taloudellisuut-
16 ta ja ovat usein kestävyysurheilijoilla yhteydessä kynnysominaisuuksiin (erityisesti 3 ja 5 mmol/l:n vauhdit). MART:n maksiminopeus kuvaa juoksijan anaerobista suorituskykyisyyttä. Vuoden 2003 mittauksissa havaittiinkin yhteys (r = 0,63*) MART:n maksiminopeuden ja 1000 m:n suorituskyvyn välillä (Taulukko 8). Vielä voimakkaammin 1000 m:n suorituskykyyn olivat yhteydessä MART:n submaksimaaliset nopeudet (r = 0,68* 0,83**) (Taulukko 8). Submaksimaalisten vauhtien hyvä korrelointi suorituskykyyn keskimatkojen juoksijoilla on loogista, koska 3 ja 5 mmol/l:n vauhdit ovat lähellä 800 ja 1500 m:n kilpailuvauhteja. MART-testin maksimivauhdin hyvänä tasona naismailereille voidaan pitää 7,50 m/s, mikä vastaa 20 sekunnin alitusta testin nopeimmalla 150 m:llä. Kymmenestä testatusta juoksijasta vain kolme naista pystyi tähän. Yleisesti MART:n maksiminopeuden (hermo-lihasjärjestelmän suorituskykyisyyden ja anaerobisen kapasiteetin) pitäisi parantua kohti kilpailukautta, jotta elimistöllä olisi entistä suurempi reservi lajinomaisessa suorituskyvyssä. Taulukko 8. Maksimaalisen anaerobisen juoksutestin tulokset ja korrelaatiot 1000 m:n juoksunopeuteen (n = 10).(VMART = testin maksiminopeus, max la = maksimilaktaatti, V 10 / 7 / 5 / 3 mm = juoksunopeudet 10 / 7 / 5 / 3 mm-laktaattitasoilla) Aika 150 m (s) V MART (m/s) Max la (mmol/l) V 10 mm (m/s) V 7 mm (m/s) V 5 mm (m/s) V 3 mm (m/s) ka±sd 21,1±1,1 7,14±0,38 12,7±1,4 7,05±0,34 6,88±0,28 6,60±0,21 5,96±0,33 Korrelaatio -0,64* 0,63* -0,11 0,70* 0,77** 0,83** 0,68* (* = p < 0,05, ** = p < 0,01) Tasotesti 3 x 1000 m Tasotestissä urheilijat juoksivat submaksimaalisilla vauhdeilla 3 x 1000 m siten, että vauhti nousi vedoittain. Vauhdit pyrittiin määrittelemään siten, että ensimmäinen 1000 m on intensiteetiltään selvästi alle anaerobisen kynnyksen (4:27 min/km, teoreettinen hapenkulutus 41 ml/kg/min), toinen veto hieman alle anaerobisen kynnyksen (3:55 min/km, teor. VO 2 48 ml/kg/min) ja viimeinen veto hieman yli anaerobisen kynnyksen (3:31 min/km, teor. VO 2 55 ml/kg/min). Vetojen nopeus vakioitiin valojäniksellä. Testin aikana mitattiin hengityskaasut telemetrisesti hengityskaasuanalysaattorilla, sydämen syke sekä jokaisen vedon jälkeen määritettiin kapillaariveren laktaattipitoisuus. Vetojen välissä oli n. 30 sekunnin palautus laktaattinäytteen ottamista varten. Tavoite oli, että viimeisen vedon jälkeen laktaattipitoisuus olisi noin 4 mmol/l. Tällä testillä pyrittiin selvittämään juoksun taloudellisuutta hieman alle kilpailuvauhdin. Lisäksi pyrittiin arvioimaan onko urheilijalla riittävän hyvät aerobiset perusominaisuudet keskimatkan juoksijaksi. Juoksun taloudellisuutta voidaan tarkastella vertaamalla hapenkulutusta eri juoksunopeuksilla esim. laskennalliseen teoreettiseen hapenkulutukseen. Juoksijoiden (n = 10) taloudellisuus (mitattu hapenkulutus teoreettinen hapenkulutus) ja aerobiset perusominaisuudet vaihtelivat paljon. Keskimäärin naisjuoksijat ylikuluttivat 4 5 ml/kg/min testatuilla vauhdeilla, kun vertailu teoreettiselle työlle käytettiin
17 Londereen (1986, E=0) kaavaa. Taloudellisimmat juoksijat pystyivät juoksemaan lähes teoreettisella tasolla, kun taas epätaloudellisimmilla havaittiin jopa n. 10 ml/kg/min ylikulutusta. Korrelaatiovertailussa havaittiin, että juoksun taloudellisuus oli verrannollinen juoksijan kokoon (paino, pituus) ja kääntäen verrannollinen maksimaaliseen hapenottokykyyn (nämä juoksijat ovat yleensä myös kevyimpiä). Nämä tulokset olivat odotettuja, koska taloudellisuus arvioidaan hapenkulutuksena painokiloa kohden, mikä usein korostaa painon osuutta. Toisaalta usein painavimmat (=enemmän lihasmassaa) juoksijat ovat myös vahvempia ja omaavat paremmat voimantuotto-ominaisuudet, ja ovat sitä kautta myös taloudellisempia sekä suorituskykyisempiä kuin heikommat ja kevyemmät juoksijat. Näissä mittauksissa ei havaittu yhteyttä mitattujen submaksimaalisten nopeuksien taloudellisuuden ja 1000 m suorituskyvyn välillä. Veren laktaattipitoisuudet eri juoksunopeuksilla olivat keskimäärin 1,4 ± 0,4, 2,3 ± 0,6 ja 5,5 ± 1,4 mmol/l ja osoittivat aika suuriakin eroja aerobisissa perusominaisuuksissa juoksijaryhmän sisällä. Voimatestit Projektin viimeisenä vuotena mukaan otettiin voimatestejä, koska haluttiin selvittää vartalolihasten ja alaraajojen ojentajalihasten tehontuoton merkitystä keskimatkoilla ja toisaalta haluttiin selvittää, millä tasolla urheilijoiden voimaominaisuudet olivat. Erinäisten tekijöiden takia nämä testit saatiin tehtyä vain viideltä urheilijalta, mikä vaikeuttaa näiden ominaisuuksien tulosten tulkintaa. Vartalovoimatesteissä mitattiin sekä vartalon koukistajien (vatsalihakset, lonkan koukistajat) että ojentajien (selkälihakset, pakarat, takareidet) isometristä maksimivoimaa voimadynamometrillä (ns. hirsipuu). Vartalolihasten voimatasoilla ja niiden hallinnalla on merkitystä juoksussa mm. hyvän juoksuasennon ylläpitämisessä. Vartalolihakset ovat hyvässä kunnossa, jos kehon painoon suhteutettu voima on ojentajille yli 1,20 ja koukistajille yli 1,00. Vartalolihasvoimassa on selviä puutteita, jos suhteellinen voima on ojentajille alle 0,90 ja koukistajille alle 0,80. Testattujen naisjuoksijoiden suhteellinen selkälihasten voima oli 1,28 ± 0,08 ja vatsalihasten 0,80 ± 0,05. Koukistaja-ojentaja suhde juoksijoilla oli 0,63 ± 0,06 kun sen pitäisi olla noin 0,9. Tulosten mukaan vartalon koukistajien (vatsalihakset, lonkankoukistajat) voimataso oli puutteellinen suhteessa vartalon ojentajien (selän ojentajat, pakarat, takareidet) voimiin. Jalkojen ojentajien tehontuottotestissä jalkakyykyssä mitattiin voimantuottotehoa 90º polvikulmasta vapaalla tangolla 3-5 eri painolla 2-5 toiston sarjoina tankoon kiinnitetyllä MuscleLab järjestelmällä. Liikenopeuden ja nostetun painon perusteella määritettiin voimantuottoteho ja kuorma, jolla voimantuottoteho on korkein sekä arvioitiin maksimivoima (1 RM). Ykkösmaksimi on ennuste, mikä voi poiketa todellisesta. Kuormaa, jolla voimantuottoteho on suurin, voidaan pitää ohjeellisena optimaalisena harjoituspainona alaraajojen tehon harjoittamiseen jalkakyykyssä. Taulukossa 9 on esitetty testatun viiden juoksijan keskiarvotulokset testissä.
18 Taulukko 9. Jalkakyykyn tehotuottotestin tulokset (n=5, ka ± sd). Paino (kg) Teho (W) Tangon nopeus (m/s) Suhteellinen teho (W/kg) 10 142 ± 19 1,13 ± 0,17 2,7 ± 0,3 20 241 ± 26 1,02 ± 0,10 4,5 ± 0,4 30 313 ± 32 0,91 ± 0,08 5,9 ± 0,6 40 362 ± 22 0,81 ± 0,03 6,8 ± 0,6 60 420 ± 63 0,66 ± 0,08 7,6 ± 0,9 Arvioitu 1RM (kg) 99 ± 25 Vuoden 2003 mittauksissa testattiin MART-testin yhteydessä kevennyshypyn nousukorkeus ennen MART-testiä ja testin jälkeen. Ennen testiä ryhmän keskiarvo oli 32 ± 2 cm (n = 10, vaihteluväli 27 37 cm) eikä hyppykorkeus juurikaan heikentynyt testin jälkeen. Hyppykorkeus oli juoksijoille aika vaatimaton, mutta toisaalta osalla juoksijoista oli puutteita hyppytekniikassa. Mielenkiintoista oli havainto, että ennen ja jälkeen testiä suoritetut hypyt korreloivat merkittävästi (r = 0,80** - 0,82**, n = 10) 1000 m simuloidun kilpailun suorituskykyyn. Tämä osaltaan vahvistaa hermo-lihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuuksien merkitystä keskimatkoilla. Kevennyshyppy kuvaa nopeaa voimantuottokykyä ja elastisuutta jalkojen ojentajalihasryhmissä. Tulokseen vaikuttaa oleellisesti myös hyppytekniikka. POHDINTA Eri harjoituskausien vertailu fyysisten ominaisuuksien suhteen tässä projektissa on vaikeaa, koska vain muutama juoksija oli kaikilla mittauskerroilla mukana. Näytti kuitenkin siltä, että suuria muutoksia ominaisuuksissa ei ollut vajaan parin vuoden aikana tapahtunut. Tässä projektissa havaittiin, että naisjuoksijoiden lajinomaisessa hermolihasjärjestelmän suorituskyvyssä on puutteita, mikä näkyi mm. alhaisena maksiminopeutena (reservi kilpailuvauhteihin pieni). Puutteet lajinomaisissa voimantuottoominaisuuksissa näkyivät myös kilpailuvauhtisen juoksun askelmuuttujissa verrattuna maailman huippujuoksijoihin (Kuvio 8). Tokion MM-kisojen 800 m, 1500 m ja 3000 m finalistien (pituuskeskiarvo 1,64 m) keskimääräiseen askelpituuteen ja -tiheyteen verrattuna tutkimukseen osallistuneiden juoksijoiden (pituuskeskiarvo 1,65 m) askelpituus oli lyhempi ja askeltiheys samaa tasoa molemmissa kohdissa testijuoksua (400 ja 800 m:n mittauskohta simuloidussa 1000 m:n kilpailussa). Askelpituusero voi johtua useasta erilaisesta voimantuottokombinaatiosta, jotka liittyvät askelkontaktiin. On kuitenkin huomattava, että tässä tutkimuksessa käytetty kannettava analysaattori (paino n. 1 kg) saattoi lyhentää askelpituuksia jonkin verran. Toisaalta tuoreena tehdyn askelmuuttujatestin kilpailuvauhtia vastaavat askelpituudet eivät juuri muuttaneet tilannetta eli askelpituudet olivat lyhyempiä kuin Tokion arvokisajuoksuissa.
19 Askeltiheys (Hz) 4,5 4,4 4,3 4,2 4,1 4,0 3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3,0 Askelpituus Askeltiheys 400 m:n mittaus 30m Tokio 3000 m 800 m:n mittaus 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 Nopeus (m/s) Tokio 1500 m Tokio 800 m Kuvio 8. Simuloidun 1000 metrin kilpailun (400 ja 800 m mittauskohdat) ja 30 metrin askelmuuttujatestin kilpailuvauhtinen (ei väsymystä) askeltiheys ja askelpituus verrattuna vuoden 1991 Tokion MM-kilpailujen finaalijuoksijoihin. Nopeuden säilyttäminen keskimatkoilla edellyttää sekä hengitys- ja verenkiertoelinten kuntoa että hermo-lihasjärjestelmän voimantuottokapasiteettia. Jalkojen pyörittämisen energiankulutus vastaa n. 20 %, vaakavoimien tuotto n. 30 % ja pystyvoimien tuotto n. 50 % juoksun kokonaisenergiankulutuksesta (Modica & Kram, 2005; Chang & Kram, 1999). Pystyvoimat, joita juoksija joutuu sietämään jokaisella askeleella, ovat suurimmillaan kolminkertaiset kehonpainoon verrattuna. Voimaa ei tuoteta pelkästään jalan ojennuksella vaan myös heilahtavan jalan ja käsien liikkeillä, joten niiden passiivinen käyttö voi säästää hengitys- ja verenkiertoelimistöä, mutta rajoittaa voimantuottoa. Todennäköisesti juoksijoiden voimantuotto-ongelma ei ole kiinni puutteellisesta maksimivoimasta vaan siitä, kuinka nopeasti juoksunopeuden ylläpitämiseen tarvittava voima kyetään tuottamaan. Lisäksi simuloidussa kilpailussa juoksijoiden askelpituudessa ja - tiheydessä tapahtui muutoksia suorituksen keston myötä väsymisen takia. Urheilijat, joiden askelmuuttujissa ei tapahtunut suuria muutoksia, säilyttivät juoksunopeutensa parhaiten. Voimakkaat muutokset johtivat nopeuden hidastumiseen. Väsymisen seurauksena askelkontakti hidastui, mikä oli seurausta voimantuoton hidastumisesta ja huippuvoimien myöhästymisestä. Sen seurauksena suorituskyky laski. Projekti vahvisti osaltaan Paavolaisen (1999) teoriaa siitä, että hermo-lihasjärjestelmän voimantuotto-ominaisuuksilla (nopeus- ja voimaominaisuudet -> askelmuuttujat) on tärkeä merkitys myös keskimatkoilla sekä suorituskyvyn (perusnopeus, riittävä reservi) että taloudellisuuden kannalta. Usean erilaisen voimaharjoittelun on havaittu parantavan juoksun taloudellisuutta ainakin, jos voimantuotto-ominaisuuksissa on ollut puutteita (Paton & Hopkins, 2004). Tämä osoittaa lihaskunnon merkityksen tarkoituksenmukaiselle lajitekniikalle ja elastisen energian hyödyntämiselle. Juoksusuorituksen taloudellisuutta voidaan parantaa elastisuutta/reaktiivisuutta parantavilla harjoitteilla, joissa lihas pa- 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 Askelpituus (m)
20 kotetaan aktivoitumaan ennen supistusta (eksentris-konsentriset harjoitteet; hyppelyt, koordinaatioharjoitteet). Harjoitteissa on olennaista se, että ne ovat syklisiä/rytmisiä suorituksia, voimantuottoajat ovat lyhyitä (kontaktit lyhyempiä kuin loikkiessa) ja voimantuotto tapahtuu pääosin ylöspäin. Tällöin voimantuotossa hyödynnetään side- ja lihaskudosten elastisia osia tietoisen lihassupistuksen rinnalla. Lisäksi juoksijan kannattaa kiinnittää huomiota voimaharjoitteissa sekä lantion että polvien nivelkulmien pitoon, mikä on olennaista myös juoksussa. Onnistuneen harjoittelun seurauksena lihasten esiaktiivisuus juoksussa lisääntyy ennen askelkontaktia ja näin lihasten jäykkyys (muscle stiffness) lisääntyy askelkontaktin alussa. Tämä taas mahdollistaa nopean voimantuoton ja lyhyemmän kontaktiajan, koska jalka ei anna periksi jarrutusvaiheessa ja työntövaiheeseen päästään nopeammin suuremmilta nivelkulmilta. Lisääntynyt lihasjäykkyys askelkontaktivaiheessa myös parantaa elastisen energian varastoitumista jarrutusvaiheessa ja näin ollen voiman tuottaminen työntövaiheessa on edullisempaa. Edellä mainittua harjoittelua on syytä tehdä usein pieninä annoksia, jolloin päästään parhaaseen lopputulokseen. On kuitenkin muistettava, että lihasjäykkyyden hyödyntäminen on osittain myös juoksutekninen asia ei pelkkä ominaisuuskysymys. Patonin ja Hopkinsin (2004) mukaan lajinomainen nopeusvoimaharjoittelu on tehokas suorituskykyä kehittävä harjoitusmuoto. Lajinomainen tarkoittaa loikka- ja hyppysarjoja, juoksuvetoja lisäkuormin tai vastamäkeen. Yleisellä lisäpainoharjoittelulla (jos se ei tuo merkittävästi lisää lihasmassaa) ei ole juurikaan merkitystä kestävyysjuoksijan aineenvaihduntaan tai suorituskykyyn. Silti sen merkitystä ei sovi aliarvioida, sillä nopeusvoimaominaisuudet edellyttää perusvoimaa, ja nopeusvoiman kehittäminen edellyttää aikaisempaa korkeampaa perusvoimatasoa (Baker, 2001). Perusvoiman hankinnassa on kuitenkin vältettävä lihasmassan kasvua. Reaktiivisia voimantuotto-ominaisuuksia pitää harjoittaa myös väsyneenä (esim. lajiharjoituksen jälkeen), mikä kehittää hermostollista väsymyksen sietokykyä (ns. fatigue resistance), mikä on oleellista kilpailussa, jotta kyetään ylläpitämään vauhtia helpommin ja taloudellisemmin. Huomattavaa on, että keinotekoinen askelpituuden ja askeltiheyden muuttaminen johtaa juoksun taloudellisuuden heikkenemiseen (Cavanagh & Williams, 1982). Monien tutkimusten mukaan energiankulutus on taloudellisimmillaan luonnollisella askelpituudella (mm. Cavanagh & Williams, 1982). Näin ollen askelpituuden kasvattaminen on tapahduttava fyysisiä ominaisuuksia kehittämällä, ei tietoisena pyrkimyksenä loikkia pidemmillä askelilla. Kuviossa 10 (Nummela, 2003) esitetään harjoitteiden vaikutukset askelpituuteen ja tiheyteen.
21 Kuvio 10. Kevään harjoittelun vaikutus suorituskykyyn, askelpituuteen ja askeltiheyteen 400 m:n juoksijoilla (Nummela, 2003). Lajinomaisten voimantuotto-ominaisuuksien ja suorituskykyisyyden ylläpitäminen ja kehittäminen läpi harjoitusvuoden on tärkeää, jotta harjoitusvauhdit eivät putoa ja toisaalta huono hermo-lihasjärjestelmän suorituskykyisyys saattaa haitata maksimimaalisen hapenottokyvyn ja taloudellisuuden kehittymistä. Useilla juoksijoilla puutteellinen hermo-lihasjärjestelmän suorituskykyisyys rajoittaa koko aerobisen kapasiteetin käyttöä kilpailusuorituksessa (vrt. mitattu hapenkulutus matolla vs. simuloitu kisa). Näin ollen olisi tärkeää, että harjoittelussa käytettäisiin laajaa vauhtiskaalaa läpi harjoituskauden eli nopeaa juoksua pitäisi tehdä riittävästi myös peruskuntokaudella. Erityisesti kilpailuvauhtista juoksua tulisi olla paljon, jotta taloudellisuus kehittyisi juuri näillä vauhdeilla (taloudellisuus on spesifi ominaisuus vauhdin suhteen). Lisäksi on huomattava, että kovavauhtiset juoksuharjoitteet tulisi tehdä hyvissä olosuhteissa (sisäradat) talvellakin, jotta juoksutekniikka pysyy tarkoituksenmukaisena. Osalla urheilijoista havaittiin heikkouksia myös aineenvaihdunnallisissa ominaisuuksissa, sekä perusominaisuuksissa että maksimaalisessa aerobisessa kapasiteetissa. Mailerilla hyvä maksimaalinen hapenottokyky on yli 65 ml/kg/min ja pitemmillä matkoilla hieman korkeampi. Alle 60 ml/kg/min ei riitä naismailerille kansainväliselle tasolle nousemiseen. Mailereilla hapenottoa kehittäviä harjoituksia kannattaa tehdä (ainakin lähempänä kilpailukautta) myös lyhyinä intervalleina, jotta juoksunopeus saadaan riit-
22 tävän kovaksi, jolloin myös hermo-lihasjärjestelmä saa tarkoituksenmukaista harjoitusta. On kuitenkin muistettava, että usein urheilija saavuttaa maksimaalisen hapenoton huipun jo urheilu-uran varhaisessa vaiheessa, jonka jälkeen sitä on vaikea kehittää. Sen sijaan anaerobinen kynnysvauhti, taloudellisuus ja sitä kautta kestävyyssuorituskyky paranevat onnistuneen harjoittelun myötä. Tästä hyvänä esimerkkinä huippujuoksijoista on Paula Radcliff, jonka ominaisuuksien kehittyminen näkyy Taulukossa 10. Taulukko 10. Paula Radcliffin kestävyysominaisuuksien kehittyminen vuodesta 1992 vuosiin 2001 ja 2003. 1992 2001 2003-92 vs. -03 VO 2MAX (ml/kg/min) 70 75 70 0 % Taloudellisuus (RE ml/kg/min) 206 180 175 15 % VO 2MAX nopeus (km/h) 20.5 23.0 23.5 13 % Laktaattikynnysnopeus (km/h) 15.0 17.5 18.0 17 % Lähde: Andy Jones. BASES Annual Conference. Loughborough University 4-7.9.2005. YHTEENVETO Projektin mukaan parhaan tuloksen tekevä suomalainen maileri on suorituskykyinen (nopeus- ja voimantuotto-ominaisuudet, MART), hyvät aerobiset perusominaisuudet omaava ja erittäin taloudellinen juoksija vaikkakaan hapenottokyky ei ole maailman huippuluokkaa. Juoksijan väsymisen vastustuskyky on myös olennainen tekijä hyvän tuloksen saavuttamiseen. Ryhmätasolla heikkouksia havaittiin erityisesti voimantuottoominaisuuksissa, mikä näkyi lyhyenä askelpituutena verrattuna maailman huippuihin ja heikohkona perusnopeutena. Mailerin suorituskykyisyyden harjoittelussa pitää keskittyä ainakin seuraaviin seikkoihin: 1. Voimaharjoittelussa on varmistettava riittävä perusvoimataso. 2. Nopeusvoima- ja reaktiivisuusharjoittelua on tehtävä sekä tuoreena että väsyneenä usein pieninä annoksina (3-4 krt / vk). 3. Laajat vauhtiskaalat läpi harjoituskauden. 4. Kilpailuvauhtista juoksua usein pieninä annoksina, koska taloudellisuus on vauhtispesifi ominaisuus. 5. Nopeusharjoittelua kaikilla harjoituskausilla. Vaikka tässä raportissa painotetaankin paljolti hermo-lihasjärjestelmän merkitystä keskimatkoilla, niin on muistettava aerobisten perusominaisuuksien (aerobinen ja anaerobinen kynnysvauhti), aerobisen ja anaerobisen kapasiteetin sekä huoltoharjoittelun tärkeys. Mailerin harjoittelussa on siis löydettävä tasapaino aineenvaihdunnallisten ja hermo-lihasjärjestelmän ominaisuuksien kehittämisen ohjelmoinnissa.