På fredag den 11 juni 2021 kl 13:00–16:00 lägger Paul Sandamas fram sin avhandling i idrottsvetenskap vid Gymnastik- och idrottshögskolan GIH, Sprint start biomechanics: Investigations into the relationships between 3D lower body technique, first step width and performance. Se disputationen live (sändningen startar några minuter innan).
Avhandlingsarbetet har bedrivits med stöd av huvudhandledaren professor Toni Arndt, GIH, och bihandledaren professor Elena M. Gutierrez-Farewik, KTH.
Aki Salo, chef vid KIHU Research Institute for Olympic Sports, är fakultetsopponent, och betygsnämnden utgörs av professor Mark King, Loughborough University; professor Anthony Blazevich, Edith Cowan University; och docent Elin Ekblom Bak, Gymnastik- och idrottshögskolan.
Avhandlingen är baserad på nedanstående artiklar:
- Sandamas, P., Gutierrez-Farewik, E. M., & Arndt, A. (2018). The effect of a reduced first step width on starting block and first stance power and impulses during an athletic sprint start. Journal of Sports Sciences, 37(9), 1046–1054.
- Martín de Azcárate, L., Sandamas, P., Arndt, A., Gutierrez-Farewik, E. M., & Wang, R. The effect of step width on muscle contributions to body mass center acceleration during the first stance of sprinting (Submitted).
- Sandamas, P., Gutierrez-Farewik, E. M., & Arndt, A. (2020). The relationships between pelvic range of motion, step width and performance during an athletic sprint start. Journal of Sports Sciences, 38 (19), 2200-2207.
- Sandamas, P., Gutierrez-Farewik, E. M., & Arndt, A. Angular momentum and external torque during the block and 1st stance phase of the sprint start (Submitted).
Avhandlingens kappa kan hämtas ned här.
Abstract
The block and early acceleration phase plays a very important role in the overall outcome of athletic sprint events. During this part of the race it is commonly observed that sprinters use a lower-body technique that involves the swing leg crossing medially in front of the athlete followed by wide steps. These wide initial steps give the impression that the legs are flailing out to the side. Some coaches believe that this action could be inefficient and thus should be curtailed. However, there is limited knowledge about this movement pattern and its relation to performance.
Therefore, the overall aim of this thesis was to help elucidate from a biomechanical perspective a) the fundamental underlying kinematic and mechanical basis to this technique and b) how both performance and muscular contributions to propulsion would be affected when step width was restricted.
A cross sectional study design was used to examine specific kinematic and kinetic variables from 11 competitive sprinters (9 male, 2 female) performing maximum effort 15 m sprint starts. Three- dimensional kinematics, ground reaction force and electromyographical data were recorded from the block phase to the end of the 1st stance phase. Each athlete performed five trials with their natural technique and five trials inside a 0.3 m wide lane. A 15-segment, full-body model and a 37 degrees of freedom full-body musculoskeletal model were created and used to calculate relevant variables/ parameters. Normalised average horizontal external power was used as the performance measure.
A combination of pelvis list and rotation (but not hip adduction) was found to be coupled with the thigh of the swing leg moving medially during the single push phase. In the unrestricted width trials, pelvic list range of motion and medial impulses correlated positively with step width but step width was not found to be related to performance. When step width was restricted, a more forward pointing normalised average ground reaction force vector was seen but lower body muscular contributions to acceleration were reduced and no immediate improvement to performance was found.
The primary kinematic reason behind the lower body posture the sprinters adopt during the block phase whereby the swing leg moves medially in front of the body is caused by a combination of three dimensional pelvis rotations rather than simply hip internal rotation/or adduction of the swing leg. Trying to reduce pelvic range of motion or minimising the flailing leg motion is unlikely to lead to an improvement in performance. Therefore, the notion that this technique is inefficient, was not supported by this study.
Svensk sammanfattning
Löparens teknik under block- och den tidiga accelerationsfasen spelar en mycket viktig roll i sprintlopp. Under den första delen av loppet använder sprinterlöpare en speciell teknik som innebär att svängbenet rör sig medialt framför kroppen följt av breda inledande steg. Dessa breda steg samt tekniken som helhet ger intrycket att benen svänger mycket åt sidan. Några tränare anser att dessa sidledsrörelser kan vara ineffektiva och bör därför begränsas. Det finns dock en begränsad kunskap kring dessa rörelsemönster och deras relation till sprintprestationen.
Det övergripande syftet med avhandlingen var att ur ett biomekaniskt perspektiv belysa a) grundläggande bakomliggande kinematiska och mekaniska orsaker för tekniken och b) hur både prestation och muskulära bidrag till prestation påverkas när stegbredden begränsades. Syftet med begränsad stegbredd var att minska sidledsrörelser.
Specifika kinematiska och kinetiska variabler registrerades från 11 tävlingssprinters (nio män, två kvinnor) som utförde 15 m sprintstarter. Tredimensionell kinematik, reaktionskraft och elektromyografiska data samlades från blockfasen till slutet av det första steget. Varje sprinter utförde fem försök med sin naturliga teknik och fem försök med stegbredden begränsad till en 0,3 m bred löpbana. En helkroppsmodell med 15 segment och en muskelmodell skapades och användes för att beräkna relevanta parametrar. Normaliserad genomsnittlig horisontell extern effekt användes som prestationsmått.
En kombination av upprätt lutning och bäckenrotation (men inte höftadduktion) var relaterad till en medial rörelse av svängbenets lår under ”single push phase”. När stegbredd inte var begränsad, korrelerade bäckenets lutning och medialt riktade impulser med stegbredden, men stegbredd var inte relaterad till prestation. När stegbredden var begränsad var den normaliserade genomsnittliga reaktionskraftvektorn mer framåtriktade, men bidraget av nedre extremiteternas muskler till accelerationen reducerades och ingen omedelbar prestationsförbättring kunde påvisas.
Den primära kinematiska orsaken bakom kroppshållningen och rörelsemönstret som sprintarna antar under blockfasen, varigenom svängbenet rör sig medialt framför kroppen orsakas av en kombination av tredimensionella bäckenrotationer snarare än bara höftens internrotation eller adduktion av svängbenet. Att försöka minska rörelseomfånget i bäckenet eller att minimera den svängande benrörelsen leder troligen inte till förbättrad prestation. Uppfattningen att denna teknik är ineffektiv stöddes därför inte av forskningen som presenterades i denna avhandling.
