Handbike Performance

Handbike Performance

Model Handbike-Performance

performance condities Rolweerstand

performance doelen Vergroting mobiliteit • vervoer • fitness • recreatie

Propulsie A Crank-indicatoren 1 Crank-type 2 Crank-afstand

4 Crank-breedte 5 Crank-lengte 6 Crank-frequentie B Zithouding 7 AP / ATP

Aerodynamica 8 Grootte frontaal oppervlak

Vergroting snelheid • (wedstrijd)sport

model handbike-performance © Double Performance • Handbike Expertise Centrum

3 Crank-hoogte

Inleiding

Model ’handbike-performance’

Vanuit ergonomisch standpunt bekeken, wordt de performance van de handbike bepaald door drie factoren: • voertuig-aspecten (de handbike zelf), • de gebruiker-handbike interactie (interface genoemd), • het vermogen/functionele capaciteit van de gebruiker/atleet.

In de brochure (sport)rolstoel-performance (Double Performanceuitgave 2011) is een omvattend model geschetst en uitgewerkt m.b.t. de performance van (sport)rolstoelen. Voor de handbike-performance kan een soortgelijk, eenvoudiger model geschetst worden (zie schema hiernaast). De gebruiker van een handbike heeft één of beide doelen voor ogen: mobiliteitsvergroting en/of snelheidvergroting. Is het gebruik van de handbike gericht op vervoer, fitness of recreatie, dan zal het handbike-performancedoel gekoppeld zijn in mobiliteitsvergroting. Meestal wordt voor dit doel de aankoppel handbike ingezet. Is het gebruik van de handbike evenwel gericht op (wedstrijd-) sport, dan zal het performance-doel gelegen zijn in pure snelheidsvergroting. Voor dit doel wordt de vastframe handbike ingezet. Beide performance-doelen, mobiliteitsvergroting en snelheidsvergroting, kunnen slechts bereikt worden (even los van de functionele capaciteiten van de handbike-gebruiker), wanneer drie voorwaardelijke condities optimaal zijn: A de rolweerstand van de rolstoel-aankoppel handbike combinatie danwel vastframe handbike, B de aandrijving (propulsie) middels een aantal voertuigaspecten en afstelling t.o.v. de gebruiker en C de aerodynamica van het geheel.

In deze brochure ’handbike-performance’ behandelen we met name de interface-aspecten met betrekking tot handbike-gebruik, tot uitdrukking komend in de crank-afstelling t.o.v. de handbiker en de zithouding. In het blad ’de Ketting’ (uitgave van Dwarslaesie Organisatie Nederland), nr. 1, 2012, p.31, wordt in een column de handbike door een gebruiker bestempeld als: ’de uitvinding van de (vorige) eeuw’. Een uitspraak waar vele rolstoelgebruikers / handbikers, mezelf incluis, zich 100% in kunnen vinden! Veel leesplezier! Drs. Kees van Breukelen Bewegingswetenschapper

Rolweerstand Deze conditie is uitvoerig beschreven in de brochure ’(sport)rolstoelperformance’, is niet wezenlijk anders bij handbike-gebruik en komt daarom in deze brochure niet aan de orde. Propulsie De aandrijving middels de rolstoelhoepels is bij de handbike vervangen door de aandrijving middels de cranken. In deze brochure worden crank-indicatoren beschreven zoals crankafstand, crankhoogte, crankbreedte, cranktype, cranklengte en crankfrequentie. Indicatoren die de krachtoverbrenging bepalen. Naast deze crank-indicatoren is ook de zithouding in de handbike van grote invloed op de propulsie. De verschillende zithoudingen maken namelijk verschillende aandrijftypen mogelijk: de AP (Arm Power) of ATP (Arm Trunk Power) aandrijving. Die verschillende zithoudingen hebben op hun beurt ook een belangrijk gevolg voor de volgende conditie. Aerodynamica De grootte van het frontale oppervlak varieert namelijk sterk tussen de AP-lighouding en de ATP-kniezithouding. Dat verschil in aerodynamica heeft uiteraard zijn weerslag op de snelheid. De componenten uit het model worden op verschillende plekken in deze brochure behandeld. Mobiliteitsvergroting in al zijn facetten in artikel 1 (Handbiken: functie en voordeel). Een specifiek rolweerstandsverhogend aspect, uitspoor, wat nogal eens optreedt bij het gebruik van de aankoppelbare handbike, wordt beschreven in artikel 2, over de ergonomie van de aankoppel handbike. De crank-indicatoren vind je terug in zowel het artikel over de aankoppel handbike (artikel 2) als het artikel over de vastframe handbike (artikel 3). Ze gelden immers voor beide typen handbikes, al doet het belang van de juiste keuzes m.b.t. deze crank-indicatoren, zich met name gelden bij de wedstrijd vastframe handbikes. De propulsie-indicator ’zithouding’ heeft in de praktijk geleid tot twee totaal verschillende typen vastframe handbikes en staat daarom centraal in artikel 3 over de ergonomie van de vastframe handbike. Aerodynamica-notities/snelheidsvergroting vind je ook, logischerwijs, terug in artikel 3 over de ergonomie van de vastframe handbike.

•1•

Handbiken: functie en voordeel Handbiken = Mobiliteitsvergroting Ongetwijfeld het beste mobiliteitshulpmiddel voor mensen met een motorische beperking dat er de laatste 20 jaar verschenen is: de handbike. Hetzij als aankoppelfiets vóór de rolstoel, bestaande uit een fietsdeel met een wiel dat van de rolstoel, zowel letterlijk als figuurlijk, een handige driewieler maakt na fixatie van dat fietsdeel aan de rolstoel waarbij tegelijkertijd de rolstoel-voorwielen gelift worden, hetzij als een vastframe 3wielige hand-aangedreven fiets (zie afb. 6). Heel veel rolstoelgebruikers hebben door de komst van de handbike hun mobiliteitsrepertoire (enorm) kunnen vergroten(1). Logisch eigenlijk wanneer je bedenkt dat de mechanische efficientie van handbiken wel twee keer zo groot kan zijn/worden als die van rolstoelrijden(2), wat o.a. resulteert in een maximale poweroutput die 50% hoger is dan die bij rolstoelrijden(3). Veel hogere snelheden zijn daardoor mogelijk en de rolstoelgebruiker kan het rijden met de handbike ook veel langer volhouden terwijl de fysieke belasting juist minder is dan die bij rolstoelrijden. De volgende factoren zijn hiervoor verantwoordelijk: handbiken kent een natuurlijke greep aan de ergonomische gevormde handvatten met een arm/schouderbeweging die 360 graden rondgaat, plaats vind in het gezichtsveld en waarbij er geen sprake is van het inefficiënt en blessuregevoelig, repeterend vastpakken/loslaten zoals bij de hoepelaandrijving. Handbiken kent cranks ipv. hoepels die het gebruik van alle buig- en strekspieren rondom het schoudergewricht mogelijk maakt, eventueel ondersteund door rompspieren, waardoor actief en continue werk verzet wordt over de volledige bewegingscirkel. Dit in tegenstelling tot de discontinue rolstoelaandrijving waarbij voornamelijk duw power, afkomstig van de strekspieren, slechts gedurende 30/40% van aandrijfcyclus overgebracht kan worden(4). Gebleken is ook dat de belasting op het schoudergewricht veel lager uitpakt tijdens het handbiken in vergelijking met rolstoelrijden. Rotator cuff problemen, een bekend probleem bij rolstoelgebruik, kunnen verholpen worden door de rolstoelaandrijving te vervangen door de handbikeaandrijving aangezien de belasting op het schoudergewricht veel gelijkmatiger verloopt bij het handbiken in vergelijking met het rolstoelrijden. Er doen immers niet alleen strekkers mee in het circulaire patroon van de aandrijving, maar ook buigers. Dat zorgt voor symmetrie rondom het schoudergewricht, symmetrie die overbelasting helpt voorkomen(5). Omdat het aandrijfrendement van de handbike veel groter is dan dat van de handbewogen rolstoel, kan dus de actieradius enorm uitgebreid worden. Dat betekent dat rolstoelgebruikers nu afstanden kunnen afleggen, met hun armen als motor, die voorheen slechts

Afb. 1 'Quads' in actie

voorbehouden waren aan zeer goed getrainde atleten (wheelers)(6). Mobiliteitsvergroting pur sang! Dat betekent dat de auto niet altijd nodig is. Dat betekent ook dat de handbike een goed en gezond alternatief is voor de scootmobiel. Handbiken? Voor de hand liggend! Letterlijk en figuurlijk! De handbike werd voor het eerst in Nederland geïntroduceerd door de rolstoelsportafdeling (Double Performance) van de toenmalige rolstoelimporteur Amigo Mobility, beginjaren ’90. De terminologie (’handbiken/handbikes’) werd eveneens door Double Performance geïntroduceerd en is inmiddels gemeengoed geworden. De naam van nederlands bekendste aankoppelbare handbike, de Tracker, werd

Gebruiksdoel

Functie Handbike

Voordelen

A

Vervoer Doel: van A naar B

Verplaatsingshulpmiddel

1 Groot aandrijfrendement zorgt voor grote actieradius 2 Alternatief voor scooter, auto, aangepast vervoer of rolstoel (handbike als wandelinstrument) 3 Grotere onafhankelijkheid

B

Fitness/therapie Doel: verbeteren/ versterken lichamelijke functies en verhogen van de belastbaarheid

Trainingshulpmiddel

1 Mobiel fitnessapparaat 2 Bewegingspatroon: • alternatief, minder belastend • makkelijker haalbaar • symmetrische ontwikkeling armmusculatuur 3 Verhoogd fitnessniveau (uithoudingsvermogen, kracht)

C

Recreatie Doel: plezierige vrije tijdsbesteding

Vrije tijdshulpmiddel

1 Fietsen als activiteit zelf / vrije tijdsbesteding 2 Sociaal-integratief; sámen fietsen (gezin, partner, vrienden) 3 Uitbreiding omgevingstoegankelijkheid (bos, heide)

D

Sporthulpmiddel Competitie Doel: prestatievergelijking

1 Lage startdrempel: • geen techniek benodigd • geen specifieke handschoenen • makkelijker ’instap’ jeugd / volwassenen 2 Niet / minder blessuregevoelig 3 Hoge snelheid

Afb.2 Schema: gebruiksdoelen, functie en voordelen handbike

•2•

Afb.3 Groot aandrijfrendement betekent grote actie-radius

synoniem voor alle aankoppelbare handbikes in Nederland. Eigenlijk betrof de introductie van de handbike in Nederland een ’herstart’. De handbike van nu is immers een oud principe in een nieuw jasje. De eerste handbikes (vastframe 3-wielers) zijn reeds meer dan een halve eeuw oud! Ze waren zeer zwaar, lomp, inefficiënt en stigmatiserend voor de doelgroep. Om die redenen verdwenen ze uit het straatbeeld om, begin jaren ’90, vernieuwd, terug te keren. Nu voorgoed!

Doelgroep Handbiken Zonder te hoeven vervallen in het opnoemen van bepaalde diagnosegroepen kan worden gesteld dat handbikes aangewend kunnen worden voor en door mensen die op grond van een motorische beperking van de onderste ledematen geen of beperkt gebruik kunnen maken van voetaangedreven fietsen. Daarnaast kan gekeken worden naar het grootste rendement van verplaatsen. Is dit rendement groter wanneer de armen gebruikt worden (in vergelijking met de benen) dan is de handbike een zeer geschikt mobiliteitshulpmiddel. Voor personen zonder handicap is het heel gewoon om naast lopen en autorijden ook gebruik te maken van de fiets als verplaatsingsmiddel. Voor mensen met een motorische beperking aan de onderste ledematen is dit veel minder vanzelfsprekend. Zij hebben een rolstoel als representant van de loopfunctie en daarnaast vaak een (aangepaste) auto. Een mobiliteitshulpmiddel daartussenin, waarmee men zichzelf op armkracht kan verplaatsen, bestond eenvoudigweg niet voordat de handbikes hun intrede deden. De handbikes hebben deze leemte opgevuld en moeten gezien worden als een belangrijke

aanwinst in het verplaatsingrepertoire van personen uit de doelgroep. Voor velen is de handbike een mobiliteitshulpmiddel geworden dat niet meer gemist kan worden. Wanneer men de eigen rolstoel kan aandrijven dan kan men zeker gebruik maken van een handbike en daarmee veel sneller gaan. Er is een bepaalde doelgroep voor wie de handbike van nog meer betekenis is. Het betreft de groep mensen die, naast motorische beperkingen aan de benen ook motorische beperkingen kent aan armen en handen. Deze doelgroep wordt ook wel ’marginal wheelchair users’ of ’marginal movers’ genoemd(7)(zie afb. 1). Voor hen is het verplaatsen met een handaangedreven rolstoel vaak problematisch/ moeizaam, juist vanwege die beperkte arm/handfunctie. Het gebruik van de (aankoppel)handbike, al dan niet met electromoterondersteuning, vervult voor hen niet alleen de functie van fiets, maar vervangt de moeizame voortbeweging in de rolstoel voor een veel efficiëntere verplaatsingswijze. Voor hen is de handbike ook ’wandelinstrument’! Zelfstandige, zelfgeproduceerde mobiliteit wordt zodoende ook weer voor hen bereikbaar. Denk hier bijvoorbeeld aan de revalidant met een cervicale laesie die heel Amsterdam doorkruiste met de handbike gekoppeld aan zijn rolstoel. Zónder handbike kwam hij zelfstandig niet veel verder dan de directe omgeving van het

Afb. 5 Vastframe handbikes aan de start van Rotterdam on Wheels

revalidatiecentrum. Start handbiken De start van het gebruik van de handbike ligt dan ook vaak in het revalidatiecentrum. De revalidant die de functie van benen geheel of gedeeltelijk is verloren, is voor zijn verplaatsing aangewezen op armkracht. De rolstoelaandrijving is echter niet alleen inefficiënt, maar ook blessure gevoelig. De handbike kan hier een zeer waardevolle rol vervullen om de benodigde armkracht op te bouwen, de schouders en armen op een andere manier, efficiënter, te belasten en blessures c.q. overbelasting te voorkomen(8). Handbiken, in de vorm van een gestructureerd trainingsprogramma, moet dus reeds starten in de revalidatie-periode omdat het de fysieke capaciteit van de revalidant verhoogt(9;10). De nog aanwezige bruikbare musculatuur wordt geactiveerd/getraind hetgeen een grote aerobe prikkel geeft om te komen tot een hoger fitness-niveau met verminderde kans op secundaire medische complicaties(11). En dat, uiteraard, voor zowel paraplegen als tetraplegen. Valent(12) stelt dat een succesvolle integratie van een trainingsprogramma in het dagelijkse leven van mensen met tetraplegie makkelijker te verwezenlijken is wanneer die training veilig is, makkelijk aan te passen is aan de lage fysieke capaciteit/belastbaarheid van de betreffende persoon, leuk en motiverend is om te doen, laagdrempelig is, nuttig in de dagelijkse mobiliteit en wanneer sociale participatie aangemoedigd wordt. Handbiken voldoet hier geheel aan zoals uit onderstaande voorbeelden zal blijken!

Afb. 4 (Rijndam-) recreatierit van Rotterdam on Wheels

•3•

Gebruiksdoelen, functies en voordelen De handbike kent een veelzijdig gebruik. Voor uiteenlopende doelen kan de handbike worden ingezet: vervoer, fitness/therapie, recreatie en competitie(13). Bij elk van deze 4 gebruiksdoelen vervult de handbike een andere functie: verplaatsingshulpmiddel (vervoer), trainingshulpmiddel (fitness/therapie), vrijetijdshulpmiddel (recreatie) en sporthulpmiddel (competitie). Zo ontstaat een heel scala aan mogelijkheden door het gebruik van de handbike met bijkomende voordelen (zie Afb. 2).

’high performance’ handbewogen rolstoel buiten kan rijden en, door z’n sterk toegenomen rolstoelmobiliteit, nu een waardevolle halfpuntspeler is in het regionale Wheelchairrugby-team.

Vervoer De handbike als verplaatsingshulpmiddel. Joost, 14 jaar, rijdt de 10 km naar zijn school bijna elke dag. ’Ik wil erbij horen’ geeft hij aan. Gewoon met leeftijd/klasgenoten op de fiets van huis naar school. Joost gebruikt een vastframe handbike voor dit doel, want op school kan hij zich met krukken of rolstoel verplaatsen. ’Imago’ speelt, naast het integratieve karakter, hier een belangrijke rol. Het verschil tussen je ’gehandicapt’ voelen door met apart vervoer (busje) naar school gebracht te worden of te kunnen beschikken over een ’coole bike’ waar klasgenoten ook graag weleens een rondje op willen fietsen. Erbij horen: essentieel in deze leeftijdsgroep, kunnen doen wat anderen ook doen! Paul gebruikte de (aankoppelbare) handbike om, bijna dagelijks, de afstand van 13 km tussen zijn huis en zijn werk te overbruggen. Het bedrijf verhuisde echter naar een locatie 7 km verderop. Paul dacht er in eerste instantie niet aan om zijn handbike nog als vervoerhulpmiddel in te zetten voor deze afstand van 20 km. De reistijd echter, die hij nodig had om met de auto zijn werk te bereiken, bedroeg 45 tot 60 minuten. Dus……. toch maar de handbike gepakt zodat ook meteen de fitness doeleinden van Paul geïntegreerd werden in zijn dagelijks ritme. Momenteel heeft Paul een andere baan aanvaard in Maastricht. Hij denkt er nu aan om de aankoppel handbike in de auto mee te nemen en de file s’morgens op de A2 voor het centrum van Maastricht te omzeilen door de auto buiten het centrum te parkeren en de laatste 6 á 7 km met de handbike af te leggen. Fitness/therapie De handbike als trainingshulpmiddel. Meneer Meursinge, 72 jaar, gebruikt de (aankoppelbare) handbike elke dag om op een plezierige manier te ’werken’ aan zijn fitheid en gezondheid. Weer of geen weer, elke morgen is hij 1,5 uur op pad. Hoe ver zou hij gekomen zijn met zijn cervicale laesie in een handbewogen rolstoel? Precies, hooguit een blokje om. Nu rijdt hij kilometers aan één stuk. Zijn gezicht is gebruind, hij voelt zich fit en is de laatste vier jaar, sinds het gebruik van de handbike, niet meer ziek geweest. De handbike kan dan ook gezien worden als een preventief hulpmiddel ter besparing van kosten op de volksgezondheid. Ruud (C5-laesie) kon zich aanvankelijk buiten niet verplaatsen met een handbewogen rolstoel. Hij miste daarvoor de benodigde kracht en conditie. Het gebruik van een handbike met bullhorncranks kon de spiraal van inactiviteit doorbreken: hij begon met rondjes te rijden door de gang van het revalidatiecentrum. Steeds sneller en steeds meer rondjes. Uiteindelijk kon hij met zijn handbike naar buiten waar wegdek en wind voor meer weerstand zorgden. Zo kon hij zijn belastbaarheid geleidelijk opvoeren waardoor hij nu ook met een

Recreatie De handbike als vrijetijdshulpmiddel. Handbiken kan een sociale activiteit bij uitstek zijn(14). Met familie of vrienden erop uit trekken en plezier beleven. Handbiken gaat heel goed samen gaan met wandelen, joggen, skaten, of fietsen en sociale participatie wordt op deze manier aangemoedigd(12). Een prachtige vorm van integratie in de samenleving, Maar het hoeft niet perse integratief te gebeuren: het zal niet lang duren of ook Nederland zal, net zoals nu reeds in Duitsland, ’recreatiegroepen handbiken’ kennen. Groepjes handbikers die genieten van het samen rijden in de natuur. Het vrije tijd idee en de ’funfactor’ zijn hier absoluut bepalend. Laat de handbike-atleten met hun snelle vastframe handbikes zich maar in het zweet werken. De recreant daarentegen geniet van het rustig samen toeren, klikt z’n handbike van de rolstoel wanneer hij of zij halverwege een kop koffie of glaasje fris bestelt op een zonovergoten terras. De wijdverbreide ’loopbeweging’ krijgt/heeft zo haar aangepaste variant. Lize, 9 jaar, heeft al een aankoppelbare handbike vanaf haar 5-de jaar. En ze wil hem nooit meer kwijt. Spelen met andere kinderen in de buurt is gewoon geworden. Zij op hun fietsjes, Lize met haar handbike-je. Toen destijds de Road Racers Club Nederland, waarbij Lize was aangesloten, haar een uitnodiging stuurde voor de ’Twentse rolstoel en handbike 4-daagse’, werden de vakantieplannen à la minute omgegooid; Lize wilde deelnemen en vader zou wel mee lopen. Meelopen met een ontketende handbikedochter…..? Vaders conditie reikte niet zo ver om 4 dagen lang elke dag 15 km lopend te voltooien. Lize ging te hard! Het werd dus een leenfiets voor vader en samen volbrachten ze de handbike 4-daagse. Trots liet ze het krantenartikel zien waarop zij met de handbike pontificaal stond afgebeeld als jongste deelnemer. Inmiddels is een vastframe handbike aangeschaft waarmee Lize, wederom, aan de volgende editie van de Twentse rolstoel/handbike vierdaagse heeft deelgenomen, maar nu 30 km per dag. Competitie De handbike als sporthulpmiddel. Iedereen kan handbiken, ongeacht leeftijd of niveau. Lize is nu nog aan het recreëren, maar zal het daarbij blijven wanneer ze 16 is? Gezien datgene wat ze nu al laat zien is de kans aanwezig dat ze zichzelf wil gaan etaleren als ’atleet’. Iemand die traint voor haar sport en zo hard mogelijk wil gaan met een vastframe handbike. Ze maakt dan de gang van breedtesport naar competitiesport(15). Het mooie van handbiken is dat die overgang zo vloeiend en perfect kan geschieden. Het begint immers met een aankoppelfiets, misschien nog een tweede, meer sportieve aankoppelfiets. Doel is hier mobiliteitvergroting, vervoer, fitness of recreatie. Maar éénmaal de smaak te pakken, dan kan de handbike-manie, prestatieve, competatieve vormen gaan aannemen. De aankoppelfiets volstaat dan niet meer, maar maakt plaats voor de snellere vastframe handbike(16), met achterover zittende/ liggende houding of kniezit-houding. De Road Racers Club Nederland (in 2012 overgegaan in de stichting handbiken.nl: zie hiervoor het hoofdstuk over de geschiedenis van de handbike-sport), had naast een divisie voor wheelers en recreatieve handbikers, ook wedstrijdgerichte

aankoppelbare handbike

vastframe handbike

voordelen (t.a.v. vastframe)

voordelen (t.o.v. aankoppelbare)

1 geen transfer nodig 2 gebruik eigen rolstoel 3 toegankelijkheid blijft groot 4 meeneembaarheid is goed 5 manoeuvreerbaarheid/wendbaarheid is goed

1 gering(er) totaal gewicht 2 grote(re) stijfheid van het systeem 3 betere gewichtsverdeling/goede tractie 4 bij lage zitpositie, grotere stabiliteit/aërodynamisch 5 goede sporing

sleutelwoord: gemak

sleutelwoord: rendement

Afb. 6 Voordelen aankoppelbare handbikes versus voordelen vastfame handbikes

•4•

handbike-atleten binnen haar gelederen. Zij zijn geïnteresseerd in de deelname aan stadsmarathons (prachtige integratie mogelijkheid!), aangepast wielren-evenementen en andere competatieve evenementen waar ze elkaar willen treffen om elkaars conditie, kracht en tactisch inzicht te testen en te vergelijken. Absolute topper is de jonge Nederlandse handbike-atleet, Nederlands kampioen en boegbeeld voor de Nederlandse gehandicaptensport Jetze Plat. Als professional heeft hij een begeleidingsteam om zich heen gevormd dat hem, op (para)medisch, materiaal-technisch, sponsor-technisch, psychologisch en trainingstechnisch gebied bijstaat om zijn doel te bereiken: op de komende Paralympische toernooien medailles pakken. Liefst de gouden... Typerend voor een moderne visie op rolstoelsport is dat de USHF (United States Handcycle Federation) maar ook het EHC (European Handbike Circuit) de sport ’handcycling’ zien als een ’inclusieve’ sport: d.w.z. zij promoten deelname van zowel gehandicapte atleten als nietgehandicapte atleten. Waarom zou de sport handbiken immers voorbehouden moeten blijven aan één bepaalde populatie, n.l. die met een motorische beperking? Iedereen die geïnteresseerd is in het zo hard mogelijk rijden op/met armkracht moet kunnen deelnemen. Laten we eens kijken wie de snelste is met armpower of arm-trunk-power, gehandicapt of niet! Trainingsprogramma’s kunnen zowel uit de atletiekwereld als uit de fietswereld gehaald worden, afhankelijk van de snelheid waarmee begonnen wordt. Competitie-georienteerde handbikers moeten zich concentreren op trainingen van lange duur met een lage intensiteit, zoals marathon lopers en wielrenners, om hun aerobe performance capaciteit te vergroten(17). Hoe hard is hard rijden met een wedstrijdhandbike eigenlijk? Jetze Plat rijdt momenteel 37-42 km/uur op de marathon afstand. Het is fantastisch een pelotonnetje handbikers met zo’n snelheid over een parcours te zien scheuren. Op dat moment is er geen motorische beperking, geen handicap meer. Een Amerikaanse rolstoelatleet stimuleerde een beginnende revalidant, doelende op de hoge snelheden die met armpower mogelijk zijn, met de volgende ’gevleugelde’ woorden: “Maybe you cannot walk, but you can fly!”

Literatuur 1. Cornelsen DA. The wonderful world of hand cycling. Sports ’n Spokes 1991;17:10-2. 2. Dallmeijer AJ, Zentgraaff ID, Zijp NI et al. Submaximal physical strain and peak performance in handcycling versus handrim wheelchair propulsion. Spinal Cord 2004;42:91-8. 3. Glaser RM. Exercise and locomotion for the spinal cord injured. Exerc Sport Sci Rev 1985;13:263-303. 4. Hettinga FJ, Valent L, Groen W et al. Hand-cycling: an active form of wheeled mobility, recreation, and sports. Phys Med Rehabil Clin N Am 2010;21:127-40. 5. Arnet U, van DS, van der Woude LH et al. Shoulder load during handcycling at different incline and speed conditions. Clin Biomech (Bristol Avon ) 2012;27:1-6. 6. van Breukelen K. Handbiken. In: ’De lichamelijke opvoeding’, artikel ’rolstoelsport’ 1996;jaargang 84:606-8. 7. Perks BA, Mackintosh R, Stewart CP et al. A survey of marginal wheelchair users. J Rehabil Res Dev 1994;31:297-302. 8. Graetke J. Handbike....ein Therapiefahrrad? Publicatie Instituut für Krankengymnastik Lother Teuber, ATOS praxisklinik Heidelberg. 9. Valent L, Dallmeijer A, Houdijk H et al. Effects of hand cycle training on wheelchair capacity during clinical rehabilitation in persons with a spinal cord injury. Disabil Rehabil 2010;32:2191-200. 10. Valent LJ, Dallmeijer AJ, Houdijk H et al. Influence of hand cycling on physical capacity in the rehabilitation of persons with a spinal cord injury: a longitudinal cohort study. Arch Phys Med Rehabil 2008;89:1016-22. 11. Janssen TW, Dallmeijer AJ, van der Woude LH. Physical capacity and race performance of handcycle users. J Rehabil Res Dev 2001;38:33-40. 12. Valent LJ, Dallmeijer AJ, Houdijk H et al. Effects of hand cycle training on physical capacity in individuals with tetraplegia: a clinical trial. Phys Ther 2009;89:1051-60. 13. van Breukelen K. De handbike. Nieuwe perspectieven voor rolstoelgebruikers m.b.t. vervoer, therapie, fitness, recreatie en competitie. Tijdschrift voor ergotherapie, april 1997;25:68-77. 14. Vogel B. Handcycling: join the Crankset. New mobility, may 1995;24-6. 15. van Breukelen K. Wat beweegt handbikers. HPV-nieuws 1995;2:6-8. 16. Heß A. Die bedeutung des Rollibikes für Sport und Sport wissenschaft. Universität Freiburg, juni 1996, 106 pagina’s. 17. Abel T, Schneider S, Platen P et al. Performance diagnostics in handbiking during competition. Spinal Cord 2006;44:211-6.

•5•

Ergonomie aankoppel handbikes

α = 30º

Inleiding Vanuit ergonomisch standpunt bekeken, wordt de performance van handbiken bepaald door drie factoren. Voertuig-aspecten (de handbike zelf ), de gebruiker-handbike interactie (ook wel interface genoemd) en het vermogen/functionele capaciteit van de gebruiker/atleet. In dit artikel concentreren we ons op de interfaceaspecten van het rijden met een aankoppelbare handbike. Het hogere aandrijvingsrendement van de handbike ten opzichte van het rolstoelrijden kan namelijk grotendeels te niet gedaan worden door een foutieve afstelling van de handbike t.o.v. de gebruiker: de interface. Het is daarom belangrijk de gebruiker-handbike interface goed te kennen teneinde daarmee de performance van het rijden met een aankoppelbare handbike te kunnen optimaliseren. De praktijk is al jaren een bron van informatie voor deze interface. Door het uitproberen van verschillende afstellingen, technische uitvoeringsvormen en aandrijfmethoden en het analyseren van de daarbij opgedane ervaringen van gebruikers is een goed beeld ontstaan van een ’optimale’ gebruiker-handbike configuratie. Door middel van inspanningsfysiologisch en biomechanisch wetenschappelijk onderzoek kan de uit de praktijk gevonden afstelling verder verbeterd worden. Achtereenvolgens zullen de verschillende parameters behandeld worden die van invloed zijn op de rolstoelgebruiker-handbike interface. Het betreft de handvatten (stand, vorm, quad grips, breedte), crankpositie (horizontale afstelling = crankafstand, verticale afstelling = crankhoogte), bullhorncranks (voordelen,cranklengte, crankfrequentie), aandrijvingskarakteristieken (symmetrische crankstand, duw- en trekfase), en aankoppelhandbike-problematiek (slippen, uitspoor). Tot slot een opmerking over de aerodynamica m.b.t. de aankoppelbare handbike. 1. Handvatten Het eerste contact tussen de gebruiker en de handbike wordt gevormd door de handvatten. De stand van de handvatten dient schuin omhoog te zijn, mediaal gericht, i.p.v. horizontaal. De onderarm/ pols staat hierbij in een ’neutrale’ stand tussen pro- en supinatie (afbeelding 1). Alhoewel bij een aantal commercieel beschikbare handbikes de stand van het handvat 10 tot 15% is t.o.v. de verticaal, zou een stand van ten minste 30% te prefereren zijn volgens wetenschappelijk onderzoek(1). Bij die stand van de hand zou de meeste kracht geleverd kunnen worden. Een belangrijke buiger van de elleboog, de musculus brachioradialis, is het sterkst in die neutrale

Afb. 2 Quad-grip

Afb. 1 Handvat in 30º-hoek

stand van de pols(2). Bij een horizontale greep (met de vingers naar beneden wijzend = pronatiestand) ontstaat er bij een rondgaande beweging van de handvatten een voortdurend terugkerende (maximale) ulnairdeviatie (zijwaartse buiging naar buiten) in de pols wat kan leiden tot peesontstekingen aan de mediale zijde van de pols. Niet geschikt dus voor het handbiken. Therapeutisch valt er iets voor te zeggen om in de revalidatiesetting, soms, gebruik te maken van de horizontale handvatting met de vingers naar boven gericht (supinatiestand). Bij die handvatting wordt de belasting op de infraspinatus minimaal(2), hetgeen belangrijk is wanneer deze spier aangedaan is (rotator cuff problematiek). Recenter wetenschappelijk onderzoek(3) geeft echter aan dat de rotator cuff spieren minimaal belast worden bij handbiken in vergelijking met het rolstoelrijden waar die belasting juist groot is. Hetgeen de vraag oproept of het laten rijden van revalidanten met de hand in de gesupineerde stand zinvol is. Makkelijker is het dan om niet het handvat te vervangen voor een horizontale, maar om het ergonomische handvat zó beet te pakken dat het handvat niet schuin mediaal gericht omhoog staat, maar schuin lateraal gericht omhoog. Voor een ontspannen, comfortabele omvatting van de handvatten, met de handen dus in de neutrale stand, dienen de handvatten een enigszins ronde, eivormige vorm te hebben (afbeelding 1). Voor mensen met een beperkte handfunctie (vaak ten gevolge van een cervicale laesie) zijn zogenaamde ’Quad-grips’ ontwikkeld. Het niet kunnen vastgrijpen door een gebrek aan actieve of passieve vingerflexie wordt gecompenseerd door het ’inklemmen’ van de gehele hand (afbeelding 2) waarbij de gewenste neutrale stand van de pols, behouden blijft. Die quadgrips maken het handbiken ook voor mensen met een C5-laesie mogelijk. Wat betreft de breedte tussen de handvatten het volgende: onderzoek (3;4) geeft aan dat de breedte veel minder belangrijk is dan de lengte van de cranks. Het effect van crankbreedte op de maximale power output was niet significant. Crankbreedtes (aanduiding voor de breedte tussen de handvatten) die tot 26% varieerden van de schouderbreedte, gaven slechts maximaal 1% afwijking te zien van de maximale power output. Toch is er een reden om de cranks wijd te kiezen: bij de bespreking van de bullhorncranks komen we hierop terug. 2. Crankpositie De positie van de cranks met handvatten ten opzichte van de gebruiker is een belangrijke afstelling. Optimalisatie van de crankpositie reduceert de belasting bij het handbiken, verhoogt de efficiëntie van aandrijven van de handbike en verlaagt het risico van overbelasting van bepaalde onderdelen van het bovenlichaam zoals schouders, ellebogen en polsen. De crankpositie is te verdelen in twee aspecten. De horizontale en verticale afstelling. De horizontale afstelling / crankafstand wordt bepaald door de

•6•

α = 150º

Afb. 3 Maximale armstrekking, 150º in de elleboog

armlengte van de gebruiker in combinatie met de schouder/ rompuitslag voorwaarts. Gebleken is dat de ellebooghoek een significant effect heeft op de mechanische efficiëntie, ademhaling en zuurstofopname van de handbiker. Wanneer de cranks in de meest vóórwaartse positie staan (3 uur-positie) moet er nog een lichte buiging in de ellebogen zijn. Verschillende onderzoeken noemen 30 graden tussen de lijn door de verlengde bovenarm en de lijn door de onderarm, als zijnde de optimale horizontale positie(5;6). Een grotere strekking van de arm is niet alleen niet efficiënt maar kan ook een te grote belasting geven op de aanhechting van de spieren rondom de elleboog, hetgeen vrij makkelijk kan resulteren in een tennisarm. Het feit dat de elleboog flexiehoek van 30 graden efficiënter is en minder belastend voor de elleboog, kan deels verklaard worden vanuit de spiermechanica. De momentsarm van de buigspieren is groter bij deze hoek en de kracht-lengte verhouding van zowel buigers als strekkers optimaler in vergelijking met een meer gestrekte arm. Essentieel bij het bepalen van die 30-graden hoek is wel dat de rug contact blijft maken met de rugleuning voor een optimale krachtleverantie. (afbeelding 3). Wanneer de cranks in de meest áchterwaartse positie staan (9 uur-positie), mogen de bovenarmen met de ellebogen niet te ver achter de verticaal komen. Dit is de ’dangerzone’. De spieren/ structuren aan de voorkant van het schoudergewricht komen dan teveel onder spanning te staan, hetgeen het risico op schouderblessures vergroot (5;7). Bij de verticale afstelling / crankhoogte van de cranks is het belangrijk

te weten dat deze laag geplaatst moeten worden. Lager dan de veelvuldig gebruikte 90 graden positie. Dit is de positie wanneer schouders en crank-as op dezelfde hoogte staan, waardoor in de meest voorwaartse stand van de cranks er een hoek gevormd wordt van 90 graden tussen bovenarmen en romp. Een kleinere hoek tussen bovenarmen en romp zorgt voor een lager zuurstofgebruik (er is dan minder spierfunctie nodig om de arm te stabiliseren), maar belangrijker nog is dat de duwcomponent dan niet horizontaal gericht is, maar meer benedenwaarts. De handbiker duwt zichzelf dan minder over de rugleuning van de rolstoel heen. De rugleuning is bij een lagere crankpositie meer in staat de schuin achteropwaarts gerichte reactiekracht te counteren. Datzelfde geldt voor de trekfase in de aandrijvingscyclus: de reactiekracht van de trekkracht is meer schuin opwaarts gericht en minder horizontaal waardoor de handbiker minder snel naar voren getrokken wordt. Resultaat van dit gunstiger krachtverloop, is meer overgebrachte power hetgeen een grotere snelheid tot gevolg heeft. De 90 graden positie is dus niet de meest efficiënte positie en zeker niet de positie die de meeste performance oplevert. De beperkende factor voor de lage/lagere afstelling van de crankunit wordt gevormd door de bovenbenen. De cranks mogen in de laagste stand natuurlijk niet de bovenkant van de bovenbenen raken in de circulaire beweging. Wanneer standaard cranks in de laagste stand nog net boven de bovenbenen blijven kan er in bijna alle standen van de cranks/handvatten redelijk makkelijk gestuurd worden (afbeelding 4). Dat kan een optie zijn wanneer wendbaarheid belangrijker is dan efficiëntie. Wanneer performance echter centraal staat, moet de crankunit naar beneden. 3. Bullhorncranks Om de crankunit nog lager te kunnen plaatsen, wordt veelvuldig gebruik gemaakt van zogenaamde ’bullhorncranks’. Dit zijn speciale breed uitstaande cranks (wanneer ze omhoog wijzen lijken ze op koe horens: vandaar de naam) die het mogelijk maken dat de crankunit (verder)verlaagd wordt, zodat de handvatten deels náást de bovenbenen rond draaien in plaats van erboven. Om dat mogelijk te maken dienen de handvatten van de bullhorncranks breed uit elkaar te staan (afbeelding 5). Bij het gebruik van de ’bullhorncranks’ valt op dat de gebruikers aangeven dat er makkelijker kracht gezet kan worden. Er lijkt minder energie nodig te zijn dan bij het rijden met een handbike met ’normale’ cranks. Oorzaken: 1. Rompflexie: Bij het gebruik van de bullhorncranks is het mogelijk om

Afb. 4 Laagste stand met gewone cranks

Afb. 5 Bullhorncranks maken lagere crankpositie mogelijk

•7•

in de duwfase de (nog) aanwezige rompflexie te gebruiken om extra kracht aan de handbikebeweging te geven. Ook het gewicht van de romp (bovenste deel) en de zwaartekracht kunnen ingezet worden (in de duwfase) als extra duwkracht. In de trekfase vormen de rugspieren, een extra trekkracht naast de armbuigers. 2. Verplaatsing deelzwaartepunt: Om een massa in hoogte te verplaatsen moet arbeid verricht worden. Hoe hoger de massa verplaatst wordt hoe meer energie dit kost. Uit metingen aan een schaalmodel blijkt dat hoe lager de crankunit staat hoe minder hoog het deelzwaartepunt van boven- plus onderarm en hand in verticale richting verplaatst hoeft te worden. Er wordt dus minder energie gestoken in het optillen van de armen. 3. Spiergebruik: Iedereen heeft wel de ervaring dat wanneer er kracht geleverd moet worden in een positie met geheven arm (plafond schilderen) dit veel vermoeiender is dan kracht leveren met de arm in een ’natuurlijke’ positie. Spiervezels hebben het vermogen zich aan te passen. Wanneer er veelvuldig bij een bepaalde gewrichtsstand kracht wordt uitgeoefend zal de spier zich aanpassen aan die houding. Door die aanpassing krijgt de spier(vezel) een optimale lengte waarbij hij maximaal kracht kan uitoefenen. In het dagelijks leven gebruikt de mens de armen een stuk lager dan het niveau van de schouders. De spieren rond de schoudergordel zijn dan ook optimaal ’aangepast’ voor het kracht leveren in dit gebruiksgebied. Alles erboven is vermoeiend. 4. Actie-reactie-principe: Door het lager plaatsen van de handvatten wordt, in zowel de duw- als trekfase, het achter- en voorover kantelend moment rond het ’kantelpunt’ in de lage rug minder. Simpel gezegd wordt de gebruiker minder snel over de rugleuning geduwd in de duwfase van de aandrijving en komt hij/zij minder snel los in de trekfase. Er kan dus met meer kracht gefietst worden met behoud van stabiliteit. Wat betreft de lengte van de (bullhorn)cranks: de cranks vormen een hefboom waarmee het tandwiel-ketting systeem aangedreven wordt. In principe geldt: hoe groter de hefboom hoe minder kracht er nodig is om een bepaald moment te leveren (M = F * l). Dat zou betekenen dat langere cranks te prefereren zijn boven korte cranks. Onderzoek geeft ook aan dat cranklengte inderdaad een significante impact heeft op de maximale power output en op de frequentie van aandrijven(4). Ook wordt duidelijk dat, meer nog dan bij voetaangedreven fietsen, de cranklengte afgestemd zou moeten zijn op de anthropometrisch gegevens van de handbiker. Op de armlengte dus. Dit gegeven wordt echter pas echt belangrijk wanneer maximale performance voorop staat zoals in de wedstrijd- en topsport. Dat is niet het geval bij de aankoppelhandbike, een standaard product gericht op mobiliteitvergroting, maar wel bij op maat geconstrueerde vastframe handbikes voor de wedstrijdsport. De aankoppelbare handbike heeft dan ook, ook om productie-technische reden, een vaste cranklengte van doorgaans 17 of 17.5 cm. (in het hoofdstuk over de vastframe

handbikes komen we uitgebreider terug op cranklengte). Dat een vaste cranklengte standaard is bij aankoppelbare handbikes, betekent niet dat deze altijd gehanteerd moet worden: bij gebruikers met bijvoorbeeld een flexie of extensiebeperking in de elleboog dient de crank ingekort te worden. Ook kinderen hebben op grond van hun kortere armlengte kortere cranks nodig. Een korte crank geeft een kleine hefboom. Dit is in principe ongunstiger voor de benodigde kracht om vooruit te komen. Dit kan gelukkig deels gecompenseerd worden door het goed toepassen van de aanwezige versnellingen of door het plaatsen van een kleiner verzet op de handbike. Tot slot hier iets over de crankfrequentie bij het rijden met de aankoppelbare handbike. Bij rolstoelrijden heeft de gebruiker gemiddeld een aandrijvingsfrequentie van 40-60 slagen per minuut. Hij/zij is geneigd deze frequentie over te nemen bij het rijden met de handbike. Deze frequentie is voor het handbiken echter te laag. De actieve arm/schouderspieren, die doorgaans geen grote omvang hebben, moeten hierdoor een te grote kracht leveren en maximaal aanspannen waardoor afvalstoffen zich ophopen. Het is beter om de aandrijvingsfrequentie aanzienlijk te verhogen tot 80-100 omwentelingen per minuut. Hierdoor ontstaat een soepele niet maximale aandrijving waardoor het bloed in de spieren kan blijven stromen en afvalstoffen worden afgevoerd. Die grotere pedaalomwenteling gaat weliswaar gepaard met een groter zuurstofgebruik (8), maar dat weegt toch niet op tegen het vergrootte risico van een ’vastloper’ (spieren verzuurd) bij een te lage omwenteling. Het handbiken kan met die hogere frequentie langer volgehouden worden. Bij ’Quads’, personen met een cervicale laesie, is de hoge frequentie niet haalbaar. 4. Aandrijving Een opvallend verschil tussen handbiken en (voetaangedreven) fietsen is het feit dat de cranks met handvatten van de handbike symmetrisch staan. Dit is een praktische consequentie van de uitvoering van het stuursysteem van de handbike. Aandrijving en stuur maken deel uit van hetzelfde systeem. Bij een asymmetrische aandrijving zou het stuur gaan slingeren wanneer kracht gezet wordt. Daarnaast geven de gebruikers aan dat asynchroon rijden een aanzienlijk snelheidsverlies en een onrustig bewegingsgedrag van de schoudergordel geeft. Wetenschappelijk onderzoek is unaniem in de uitspraak dat de symmetrisch aandrijving inderdaad te verkiezen is boven de asymmetrische aandrijving(8-12). De synchrone aandrijving heeft grote fysiologische en mechanische voordelen, zoals een grotere zuurstofefficientie, een hoger maximaal vermogen en minder locale belasting. Synchroon kan een beroep gedaan worden op een grotere spiermassa in vergelijking met de asynchrone crankpositie. De rompmassa en rompspieren kunnen effectiever ingezet worden zowel in de duw als in de trekfase en ook de zwaartekracht kan, bij een juiste crankafstelling, beter benut worden gedurende de aandrijving. Resultaat van de

Afb. 6 Liggende houding voorkomt loskomen van rugleuning in de trekfase in vergelijking met de Rolstoelzit houding

•8•

synchrone aandrijving is dan ook een grotere krachtleverantie en een langere volhoudtijd. Het aandrijven van de handbike kunnen we ruwweg verdelen in een duw- en een trekfase. Duwen tegen de pedalen als actiekracht geeft automatisch een reactiekracht van de rugleuning tegen de rug van de gebruiker. Wanneer de rugleuning te laag is kan er minder effectief geduwd worden omdat er kracht verloren gaat in rompflexie achterwaarts. Hoe hoger bijvoorbeeld het laesieniveau en dus hoe minder compensatie mogelijkheid van de buikspieren hoe belangrijker dit gegeven wordt. In de trekfase geldt ditzelfde actie-reactie principe. Tijdens het trekken aan de handvatten heeft de romp de neiging om van de rugleuning af te komen. Dit wordt voorkomen door de zwaartekracht en eventueel aanwezige activiteit van de rugspieren. Indien de rugspieren niet werken kan gebruik gemaakt worden van een balansband om te voorkomen dat de romp naar voren getrokken wordt. Dat is een betere oplossing dan de strategie die sommige handbikers hanteren: onderuit zitten om de zwaartekracht een grotere rol te laten spelen en het draaipunt waarover de romp naar voren roteert, voorwaarts te plaatsen. Bij competitiehandbikes wordt het probleem van loskomen van de zitting tijdens de trekfase voor een groot deel opgevangen door de meer liggende houding. Het deelzwaartepunt van de romp ligt dan veel verder achter het ’kantelpunt’ rond de lage rug waardoor het grotere compensatoire moment voorkomt dat de gebruiker loskomt (afbeelding 6). 5. Aankoppel handbike problematiek De twee belangrijkste problemen die kunnen ontstaan bij het gebruik van de aankoppelbare handbike zullen hier besproken worden. 1. Slippen. In principe zit elke rolstoelgebruiker met een groot percentage van zijn/haar gewicht boven de achterwielen van de rolstoel. 80 tot 90% van het totaalgewicht op de achterwielen en 20 tot 10% op de voorwielen(13). Hierdoor rijdt de rolstoel licht en is de wendbaarheid het grootst. Voor het rolstoelrijden dus gunstig. Wanneer we nu een handbike aan de rolstoel koppelen blijkt deze afstelling van de rolstoel juist ongunstig. Het wiel van de handbike zal door het gebrek aan druk op het wegdek bij hard aanzetten gaan slippen. Nat wegdek en/of heuvel oprijden verhoogt de slipgevoeligheid nog meer. Een oplossing om dit te voorkomen is door de rolstoel te voorzien van een tweede asgat waardoor de wielen van de rolstoel verder naar achteren gezet kunnen worden. Door de handbike-wielbasisverlenging (zie afb. 7) van de rolstoel (in vastgelaste vorm HBWE, wheelbase-extension genoemd en demontabel HBCB, handbike-camberbar genoemd) ontstaat er een gunstiger gewichtsverdeling op de rolstoelwielen en het handbikewiel: het percentage gewicht op het handbikewiel (= voorwiel) wordt daarmee groter hetgeen de slipgevoeligheid doet afnemen of voorkomt. Een andere oplossing kan zijn het plaatsen van een bagagedrager boven het handbikewiel waar gewicht op geplaatst

wordt (tas/boodschappen). Het is ongewenst om de achterwielen van de rolstoel blijvend naar achteren te plaatsen, aangezien dan met onnodig veel rolweerstand gereden wordt wanneer de handbike is losgekoppeld van de rolstoel. Er is door die achterwaarts plaatsing van de achterwielen immers meer gewicht op de voorwielen gekomen en juist die kleine voorwielen hebben het grootste aandeel in de rolweerstand (13). Bij een goed uitgelijnde vastframe handbike zal dit probleem zich niet voordoen omdat hier al sprake is van een optimale gewichtsverdeling over de drie wielen. 2. Uitspoor. Tijdens het aankoppelen van de handbike aan de rolstoel zullen de voorwielen van de rolstoel iets van de grond gelift worden. Bij een rolstoel met camber (schuinstand van de achterwielen) ontstaat er dan uitspoor van de achterwielen. Dit betekent dat de achterwielen niet meer exact parallel ten opzichte van elkaar staan. De horizontale afstand tussen de velgen aan de voorzijde, op ashoogte gemeten, is groter dan de horizontale afstand tussen de velgen aan de achterzijde (zie afbeelding 8). Die uitspoor veroorzaakt een vermeerdering van de rolweerstand van de rolstoel-handbike combinatie. Hoe groter de camber van de achterwielen, hoe groter de uitspoor en hoe groter de rolweerstand. De toename in rolweerstand zorgt voor extra slijtage van de banden, een lagere snelheid en, belangrijker, ook rendementsverlies van geïnvesteerde energie en een groter risico op overbelasting. De eerder genoemde voorziening (wielbasisverlenging) voor het naar achteren plaatsen van de achterwielen, kan ook dit probleem verhelpen De wielbasisverlenging of handbikecamberbar moet dan zodanig geconstrueerd zijn dat bij het liften van de voorwielen van de rolstoel met 3 cm de uitspoor 0° is. 6. Aërodynamica Naast de rolweerstand van de drie wielen (twee van de rolstoel en een van de handbike) en de interne weerstand (lagers, ketting, versnellingsnaaf e.d.) vormt de luchtweerstand de grootste afremmende kracht bij het handbiken. De luchtweerstand neemt namelijk kwadratisch toe met de rijsnelheid. Een verkleining van het frontale oppervlak is de meest voor de hand liggende oplossing om te komen tot een lagere luchtweerstand. Bij het gebruik van de aankoppelbare handbike is het, door de rolstoelzithouding, niet alleen moeilijk om het frontale oppervlak te verkleinen, maar ook de snelheid is doorgaans niet zodanig hoog dat hier grote winst geboekt kan worden. Door het gebruik van de bullhorncranks kan de gebruiker iets verder voorover zitten waardoor er een geringe winst te behalen is (eerlijkheidshalve ligt

2

1

Afb. 7 1) Asgat voor rolstoelgebruik 2) De HBCB; tweede asgat voor handbikegebruik

Afb. 8 Uitspoor bij geliftte voorwielen

•9•

de winst dan meer in het vermogen om meer kracht te leveren in die aandrijfhouding dan in de winst verkregen door verkleining van het frontaal oppervlak). Hier ligt de belangrijkste verklaring waarom de aankoppelbare handbike, weliswaar een fantastisch mobiliteitshulpmiddel, niet geschikt is voor wedstrijdsport. Bij het wedstrijdrijden ligt de snelheid veel hoger. Het verkleinen van het frontale oppervlak heeft hier dan ook grote voordelen. Bij de wedstrijdhandbikes wordt het frontale oppervlak met name verkleind door een grotere heuphoek in de zogenaamde recumbent positie. De gebruiker ligt dan laag bij de grond plat achterover. Hoe platter de rijder ligt, hoe lager de luchtweerstand en dientengevolge, hoe hoger de snelheid en de volhoudtijd (zie classificatieschema handbikes). In het hoofdstuk over de vastframe handbikes komen we hier op terug. Slot Bij het adviseren van een aankoppelbare handbike dient er rekening gehouden te worden met de fysieke mogelijkheden en praktische wensen van de gebruiker. Een belangrijke keuzemogelijkheid is de bullhorncrank. Een handbike met bullhorncranks in combinatie met een vastframe rolstoel verdient bijna altijd de voorkeur. Aan nagenoeg elk type rolstoel, zowel vast- als vouwframe, is een handbike te koppelen. Gezien het rendementsverlies bij het gebruik van een vouwrolstoel, heeft een vastframe rolstoel echter duidelijk de voorkeur. De keuze voor het type aankoppelbare handbike en de montage van de handbike op de rolstoel dient zorgvuldig te gebeuren. Een verkeerde afstelling kan er namelijk voor zorgen dat de aankoppelbare handbike eerder een ’blok aan de rolstoel’ is, dan een geniaal mobiliteitshulpmiddel voor vervoer, fitness/therapie en recreatie(sport). De informatie in dit hoofdstuk is bedoeld als hulpmiddel bij het adviseren en afstellen van de aankoppelbare handbike.

Literatuur 1. Kramer C, Schneider G, Bohm H et al. Effect of different handgrip angles on work distribution during hand cycling at submaximal power levels. Ergonomics 2009;52:1276-86. 2. Bressel E, Bressel M, Marquez M et al. The effect of handgrip position on upper extremity neuromuscular responses to arm cranking exercise. J Electromyogr Kinesiol 2001;11:291-8. 3. Arnet U, van DS, van der Woude LH et al. Shoulder load during handcycling at different incline and speed conditions. Clin Biomech (Bristol Avon ) 2012;27:1-6. 4. Kramer C, Hilker L, Bohm H. Influence of crank length and crank width on maximal hand cycling power and cadence. Eur J Appl Physiol 2009;106:749-57. 5. Budge A. Rider position on a handcycle. 2012. Available at: www. handcycling.org.au/pages/news/training.html. 6. van Drongelen S, Maas JC, Scheel-Sailer A et al. Submaximal arm crank ergometry: Effects of crank axis positioning on mechanical efficiency, physiological strain and perceived discomfort. J Med Eng Technol 2009;33:151-7. 7. Dyson-Hudson TA, Sisto SA, Bond Q et al. Arm crank ergometry and shoulder pain in persons with spinal cord injury. Arch Phys Med Rehabil 2007;88:1727-9. 8. Bafghi HA, de HA, Horstman A et al. Biophysical aspects of submaximal hand cycling. Int J Sports Med 2008;29:630-8. 9. Dallmeijer AJ, Ottjes L, de WE et al. A physiological comparison of synchronous and asynchronous hand cycling. Int J Sports Med 2004;25:622-6. 10. Hettinga FJ, Valent L, Groen W et al. Hand-cycling: an active form of wheeled mobility, recreation, and sports. Phys Med Rehabil Clin N Am 2010;21:127-40. 11. van der Woude LH, Bosmans I, Bervoets B et al. Handcycling: different modes and gear ratios. J Med Eng Technol 2000;24:242-9. 12. van der Woude LH, Horstman A, Faas P et al. Power output and metabolic cost of synchronous and asynchronous submaximal and peak level hand cycling on a motor driven treadmill in able-bodied male subjects. Med Eng Phys 2008;30:574-80. 13. van Breukelen K. (Sport)rolstoelperformance. 2011.

Afb. 9 Tracker e-powerbike, aankoppelbare handbike met electrische hulpmotor

• 10 •

Ergonomie vastframe handbikes * Classificatieschema Handbikes AP

AP1

AP2

AP3

Arm-Power

ATP

1

ATP1

ATP2

ATP3

Arm-Trunk-Power

2

rolstoelzit

recumbent 60°

recumbent 30°

recumbent 0°

3

rolstoelzit

car-seat

long-seat

knee-seat

rechtop

achterover

achterover

achterover

4

voorover

voorover

voorover

voorover

aankoppel

vastframe

vastframe

vastframe

5

aankoppel

vastframe

vastframe

vastframe

6

100%

62,6%

39,6%

33,3%

7

96,8%

82,8%

60,9%

60,3%

tour

tour

wedstrijd

wedstrijd

8

tour

tour

wedstrijd

wedstrijd

H1, H2, H3

H1, H2, H3

9

H3

H4

1=klasse handbike 2=wijze van aandrijven 3=zithouding 4=romphouding 5=type handbike 6=illustratie 7=frontaal oppervlak 8=gebruik 9=wedstrijd divisie © Double Performance • Handbike Expertise Centrum

AP versus ATP

ergonomische classificatie gebaseerd op verschillen in zithouding Inleiding De handbike kan beschouwd worden als één van de mooiste, zo niet mooiste, mobiliteitshulpmiddelen voor mensen die op grond van hun motorische beperking geen gebruik (meer) kunnen maken van een voetbewogen fiets. De handbike maakt zelfstandige verplaatsing op armkracht op een zeer efficiënte manier mogelijk. Die efficiëntie blijkt wel uit de snelheid die handbike atleten bereiken in wedstrijden: gemiddelden van 39-40 km/uur zijn geen uitzondering op de marathon en sprintsnelheden komen boven de 55 km/uur uit. Maar de efficiëntie van de handbike blijkt ook buiten de sport uit het gegeven dat duizenden rolstoelgebruikers naar volle tevredenheid een handbike benutten voor hun verplaatsing/vervoer, fitness- en/of recreatiedoeleinden. In de laatste 10 jaar is er een enorme ontwikkeling op gang gekomen in de handbike-constructie. Niet alleen bij de aankoppelbare handbikes maar zeker ook bij de zogenaamde vastframe handbikes. Een aantal rolstoelgebruikers met een aankoppelbare handbike wil immers, vroeg of laat, de ’overstap’ maken naar de vastframe handbike. Een duidelijke categorisering van de beschikbare typen kan hen helpen om een goede, verantwoorde keuze te maken bij de aanschaf van zo’n vastframe handbike. Het indelingscriterium om tot een duidelijk overzicht te komen, ligt voor de hand: de zithouding. Deze zithouding bepaalt namelijk niet alleen het aangezicht maar, veel belangrijker, de prestatiefactoren krachtleverantie en aërodynamica. Zo ontstaan er, zie schema, twee grove klassen vastframe handbikes: de AP-klasse (Arm Power) en de ATP-klasse (Arm Trunk Power). De eerste klasse (AP) blinkt uit in aërodynamica, de tweede klasse (ATP) in krachtleverantie. Beide vastframe handbike klassen kunnen verder gesplitst worden in ieder 3 categorieën. Deze 6 categorieën zijn oorspronkelijk afgeleid van die ene zithouding waarmee het handbiken begon: de rolstoelzithouding. Zo kunnen in totaal, de aankoppelbare handbikes meegerekend, 8 categorieën onderscheiden worden en dus 8 verschillende groepen handbikes. Voor elk wat wils, afhankelijk van functionele mogelijkheden, lichaamsafmetingen, beoogd gebruik én ambitie.

Bij de bespreking van de ATP-handbike (arm trunk power, ATP ontwikkeling), zullen we tevens een aantal aspecten (duw/trekfase, cranklengte, crankbreedte, crankfrequentie) vergelijken tussen de AP-handbike en de ATP-handbike. Het aspect crank-afstand wordt hier niet besproken: Verwezen wordt naar wat hierover geschreven is in het vorige hoofdstuk: ergonomie aankoppel handbikes (“crankpositie horizontale afstelling”).Omdat de karakteristieken die van belang zijn mbt. de crankafstand, niet wezenlijk anders zijn bij de vastframe handbike, hoeft dit aspect hier dus niet herhaald te worden. De rolstoelzithouding In Nederland was het rolstoelgebruiker en industrieel ontwerper Joop Steenkamer die de eerste aankoppelbare handbike ontwierp. Revolutionair in die tijd (1995). Hij noemde zijn vinding: Tracker. Anno 2012 is de Tracker nog steeds één van de meest populaire aankoppelbare handbikes, mede door de vele innovatieve veranderingen op en aan het basisdesign van 1995. Het grappige is dat in Europa de aankoppelbare handbike populair werd, terwijl in Amerika juist de vast frame handbike aan populariteit toenam. De grootte van huizen en auto’s alsmede de verschillen in infrastructuur zullen hiermee te maken hebben. Handbiken startte vanuit de rechtop zittende houding. In Europa/ Nederland door het gebruik van de (Tracker) aankoppelbare handbikes, in Amerika door het gebruik van vastframe handbikes zoals de Shadow/Quickie Mach 3 en de Top End Excellerator, waarbij de zithouding ook rechtop was. Uitgangspunt bij beide typen was de rolstoelzit. Van daaruit kwam de ontwikkeling van de vastframe handbike op gang. Die ontwikkeling verloopt aan de hand van twee principes: krachtleverantie en aërodynamica. Beide zijn immers de bepalende factoren voor het genereren van snelheid. Te beginnen met de eerste: krachtleverantie. Vanuit de rolstoelzit werd ontdekt dat maximale duwkracht beperkt werd volgens het actie-reactie principe; wanneer de rolstoelgebruiker erg veel kracht zet in de duwfase dan duwt hij zichzelf als het ware over de rolstoelrugleuning heen naar achter. De rolstoelgebruiker zonder functionele buikspieren die dit achterover gaan kunnen compenseren, heeft hier het meeste last van. Ook de krachtleverantie in de trekfase van de aandrijving is beperkt: wanneer maximaal getrokken wordt, trekt de rolstoelgebruiker zichzelf naar voren, naar de cranks toe.

* Dit artikel is een bewerking van de lezing "Handbikes: AP-ATP" op het internationaal symposium handbiken in Nottwil Zwitserland op 23 mei 2008.

• 11 •

Dan het tweede principe: de aërodynamica. Het frontale oppervlak is de meest bepalende factor hierbij. Hoe kleiner het frontale oppervlak hoe groter de snelheid, hoe groter het frontale oppervlak, hoe geringer de snelheid. De rolstoelzit heeft een groot frontaal oppervlak: de romp staat immers in het verticale vlak, alsook de onderbenen. Niet gunstig dus voor het overwinnen van de luchtweerstand. Dus zowel op het terrein van de krachtleverantie als de aërodynamica kon nog veel gewonnen worden. Die ontwikkeling komt in de volgende paragrafen aan de orde. De Arm Power (AP) ontwikkeling Praktische kennis m.b.t. krachtleverantie en aërodynamica is reeds lang aanwezig bij ligfietsbouwers. Vanuit deze hoek kwamen dan ook de eerste recumbent (achteroverliggend) vastframe handbikes. In Nederland was het Bram Moens van M5-ligfietsen die in 1994 de eerste vastframe-lig-handbike ontwikkelde (nu niet meer in productie). Vanuit Canada was het Georgi Georgiev van Varna, ook ligfietsbouwer die, tegelijkertijd, een unieke vastframe handbike bouwde, gebaseerd op de ligfiets-gedachte: wil je echt sneller kunnen fietsen dan moet de rugleuning achterover. Tevens moet die achterover gekantelde rugleuning dan langer zijn om een goede tegen druk te geven aan de romp/rug voor de te leveren krachten in de duwfase van de aandrijvingscyclus (actie-reactie principe). In de trekfase heb je zo bovendien profijt van de zwaartekracht die de romp in/tegen de rugleuning houdt en voorkomt dat deze naar de cranks getrokken wordt. De romp wordt weliswaar goed ondersteund in de recumbent handbikes maar kan niet worden ingezet voor het genereren van power in deze achterover liggende positie. Daarom kan de aandrijving bij de recumbents getypeerd worden als ’arm-power-only’, afgekort: Arm Power (AP). Vanuit de rolstoelzit waarbij de romp zich in het verticale vlak bevindt, werd de zithouding dus veranderd naar een romphouding achterover (recumbent). Tevens werd het zwaartepunt verlaagd door de zitting veel dichter bij de grond te plaatsen. Dat werd mogelijk door de voeten voorwaarts te plaatsen, waardoor de benen min of meer horizontaal kwamen te liggen. Niet alleen de zijwaartse stabiliteit nam toe door deze verlaagde positie maar deze achterover liggende houding met de benen voorwaarts was ook veel aërodynamischer. Bijna 40% verbetering t.o.v. de rolstoelzit. In het schema wordt deze ontwikkeling duidelijk gemaakt door die van de Arm Power handbikes. Deze kunnen in drie categorieën ingedeeld worden, afhankelijk van de mate van ’reclining’ van de rugleuning. Hieronder zullen we deze drie categorieën bespreken. Categorie AP 1: recumbent 60° Varna produceerde met de ´speedbike´ de snelste APwedstrijdhandbike. De rugleuning was + 45° achterover gekanteld. We spreken over 1997. In die tijd was ’racen’ echter nog niet zo populair als nu en was er meer behoefte aan een goede, praktische vast frame handbike om mee te toeren. De rugleuning ging daarom ’terug’ naar zo’n 60° (i.p.v. 45°) waardoor een comfortabele toerfiets-houding ontstond.

recumbent toerhandbike was geboren! We benoemen deze eerste categorie toerhandbikes als categorie Arm Power 1: AP1. Vergis je niet in het woord ’toer’. Het is zeker niet zo dat men alleen maar lage snelheden bereikt met deze handbikes. Zeker niet: het zijn snelle, efficiënte machines waarmee (dik) boven de 20 km/uur gereden kan worden. In het licht echter van de volgende categorieën (AP2 enAP3) waarbij nog meer tegemoet gekomen wordt aan de aërodynamica, kan de AP1-categorie toch het best omschreven worden als de recumbent toer-categorie. ’Toer’ is hier een verzamelnaam. Het gaat om al die mensen die de handbike gebruiken of willen gebruiken om zich te verplaatsen, om te werken aan kracht en conditie (fitness) of om te recreëren buiten, al dan niet met mede-fietsters. Varna, bovengenoemd, kan gezien worden als de pioneer. Vele andere fabrikanten volgden de door Varna ingezette ontwikkeling. Categorie AP 2: recumbent 30° Voor de wedstrijdsport is de 60° rugleuning echter niet afdoende. Er kan nog (veel) sneller gereden worden wanneer de atleet platter gaat liggen. Dat gebeurt dan ook veelvuldig in de handbike-wedstrijdsport. Het IPC (International Paralympic Committee) bepaalde in eerste instantie dat de rugleuning maximaal 45° achterover gekanteld mocht worden voor EK’s, WK’s en Paralympics. De atleet die op deze internationale wedstrijden aktief wilde en kon zijn, moest hier dus rekening mee houden. Maar in het EHC (European Handbike Circuit) werd deze regel nooit gehanteerd: de atleet was en is hier vrij om platter te gaan liggen, resulterend in een zit- (of liever lig-)houding met de rugleuning op ± 30°.

Deze verkleining van het frontale oppervlak zorgt voor een uitstekend aërodynamisch geheel, resulterend in hoge snelheden die lang volgehouden kunnen worden. (Dat gaat natuurlijk niet vanzelf: een hoge mate van training is vereist). Aërodynamisch voordeel t.o.v. de rolstoelzit: + 60%. Ook het IPC ging overstag: de innovatie-beperkende rugleuningregel werd ingetrokken. In het EHC rijden alle HC-1 atleten (atleten met een cervicale laesie), HC-2 atleten (atleten met een thoracale laesie) en HC-3 atleten (atleten met bekken/buik/been-spieren) in de lighouding. Zij hebben niet of te beperkt de mogelijkheid, veelal gezien hun laesie, om de romp functioneel in te zetten. De later beschreven Arm-Trunk-Power ontwikkeling is voor hen dus geen optie. Niet dat dat erg is…… De HC-2 atleten rijden soms zelfs sneller dan de HC-4 atleten die gebruik maken van ATP-3 type handbikes (de kneeseats). Meer hierover komt later aan bod. Categorie AP 3: recumbent 0° En het kan natuurlijk nog extremer. Varna produceerde reeds in 1995 de “Bench Press”. Een AP-handbike waarbij de atleet geheel horizontaal ligt met alleen het hoofd iets omhoog om naar voren te kunnen kijken. Met het bouwen van de Bench Press was Varna zijn tijd ver vooruit.

Vanuit deze zithouding is een goed overzicht over de weg mogelijk en kan men ook nog het hoofd draaien om achterom te kijken. De

• 12 •

(Je stuurt deze machine door liggend te roteren om de lengte-as. De draaicirkel is te groot voor wegwedstrijden hetgeen deze zeer specifieke handbike alleen geschikt maakt voor snelheidsrecords). De horizontale lighouding van de AP3-handbikes levert weer zo’n 6 % aërodynamisch voordeel t.o.v. de categorie AP2-handbikes. Dus bijna 70 % voordeel t.o.v. de rolstoelzithouding! Tegenwoordig maken alle top-wedstrijdsporters die AP rijden, gebruik van AP3-type handbikes. Logisch wanneer je bedenkt dat bij bv. 35 km/uur het aandeel luchtweerstand 71% bedraagt van de te overwinnen weerstand en elke graad méér achterover een besparing van het vermogen oplevert van 1% voor dezelfde snelheid. De Arm Trunk Power (ATP) ontwikkeling Zoals reeds opgemerkt kan de romp niet ingezet worden voor de aandrijving in de achteroverliggende positie. Double Performance experimenteerde rond 2001 met een verbouwde Varna waarbij de romp niet achterover, maar juist vóórover gekanteld was. Vóór de start van de eerste internationale wedstrijd in 2001 in Rosenau Frankrijk, werd om deze nieuwe zithouding gelachen. Na deze wedstrijd niet meer toen bleek dat deze combinatie van armkracht én rompinzet een winnende combinatie was! Deze manier van aandrijven werd benoemd (terminologie AP en ATP geïntroduceerd door Double Performance Handbike Expertise Centrum) als ATP: Arm Trunk Power en werd in de twee daarop volgende jaren gemeengoed wereldwijd voor die atleten die over rompfunctie beschikken. In het handbikepeloton zijn dit de HC-4 atleten, atleten die motorische problemen aan de benen hebben (bijv. amputatie) maar over een goed functionerend bovenlijf beschikken. Voorwaarde voor effectief en veilig gebruik van de ATP handbike is dat deze atleten beschikken over functionele romp- en buikspieren(1). Werking. Hoe werkt de ATP-aandrijving precies? De armen worden als het ware ’zuigerstangen’: verbindingen tussen romp en handvaten. Er is veel minder buiging (flexie) en strekking (extensie) van de armen in het ellebooggewricht nodig omdat de rompbeweging de schouders voor- en achterwaarts beweegt waardoor flexie en extensie in het ellebooggewricht veel minder noodzakelijk is. De kracht komt zo niet alleen vanuit de arm/schouderspieren (met name biceps, brachioradialis, triceps, deltoideus en pectoralis), maar ook voor een groot deel uit de romp inclusief de buikspieren: in de duwfase wordt de massa van de romp voorwaart gebracht ondersteund door de zwaartekracht en in de trekfase helpen de rugspieren de romp weer om overeind te komen. Zo vormen de rompbeweging, de massa van de romp en de zwaartekracht een effectieve extra aandrijfkracht in de duwfase waarbij de buikspieren en heupflexoren fungeren als stabilisatoren. De buikspieren kunnen hier gezien worden als de ’weakest link in the chain’(2). Is er verminderde buikspier werking dan kan de aangewendde kracht niet volledig overgebracht worden. Volledig kunnen beschikken over de buikspieren is dus een voorwaarde voor effectief ATP handbike gebruik. Met name wanneer er gedemarreerd moet worden, wordt het verschil tussen de AP-aandrijving en de ATP-aandrijving duidelijk. Ten gunste dus van de ATP-aandrijving. Literatuur noemt een 10% verschil in maximale power output ten gunste van de ATP aandrijving(3). Dat is de reden waarom van twee even sterke atleten, de één AP en de ander ATP, die tegelijkertijd de finish naderen, de ATP-rijder toch de eindsprint zal beslissen in zijn voordeel. De snelheid van de AP-rijder kan zeker even hoog worden als die van de ATP-rijder, maar zijn versnelling niet, hetgeen verklaart waarom hij het aflegt in de sprint. Datzelfde geldt wanneer er geklommen moet worden. Ook dan is de AP-rijder in het nadeel: hij heeft ’slechts’ de arm/schouderspieren tot zijn beschikking. De ATP-rijder heeft met zijn rompinzet een extra 10% aandrijfkracht hetgeen juist in weerstand situaties zoals het klimmen, een extra voordeel oplevert. Daarnaast verliest de AP-rijder zijn aerodynamische voordeel wanneer de snelheid terugloopt bergop. De ATP-rijder kan het ook langer volhouden omdat er meer spiermassa tot zijn beschikking staat waardoor de verzuring minder snel een kritisch

punt bereikt in vergelijking met de AP-rijder die minder spiermassa tot zijn beschikking heeft. Onderzoek bevestigt dit: bij AP rijders werd een groter bloed lactaat concentratie gevonden dan bij ATP rijders(3). Het zal ook niet verbazen dat de inzet van meer spiermassa, de romp, bij het ATP rijden een grotere zuurstofopname vraagt(3). Maakt dat de ATP-handbike tot een betere handbike dan de APhandbike? Het antwoord hierop is: nee, niet per definitie. Ook voor atleten die over goede rompfunctie beschikken en die dus per definitie ATP kunnen rijden, is het maar de vraag of de ATP-handbike in élke situatie superieur is aan de AP-aandrijving. De internationale EHC-handbike wedstrijd in Rosenau, Frankrijk in 2007 toonde dit aan: voor het eerst waren de nummers 1 t/m 4 van de wedstrijd APrijders en geen ATP-rijders! Op het vlakke Rosenau- parcours zonder veel bochten, konden de aërodynamische AP-rijders een hogere topsnelheid ontwikkelen dan de (veel) minder aërodynamische ATP-rijders. De ATP-rijders gaven het op een gegeven moment op in de wedstrijd om de AP-rijders te volgen en concentreerden zich op de eindspurt voor hun eigen klasse (H4). Dat was voor het eerst want normaliter sprintte men voor de eindoverwinning van de wedstrijd onafhankelijk van de handbike-klasse. De extra te genereren aandrijfkracht (ATP) weegt dus niet ten alle tijden op tegen de vergrootte aërodynamica van de AP-handbike. Het is dus goed mogelijk dat deATP-rijders in de toekomst hun type handbike gaan kiezen, AP of ATP, afhankelijk van het parcours. Dat heeft echter alleen zin wanneer de ATP atleet ook maximaal getraind is in en met de AP handbike. Duwen of trekken? Om kracht te kunnen zetten, moet je je af kunnen zetten. Dit heet ook wel het actie-reactie-principe. Bij de AP-manier van handbiken kan de handbiker zich in de duwfase van de aandrijvingscyclus afzetten tegen de rugleuning. Daardoor valt veel kracht te zetten. De romp zelf wordt dan echter niet bij de krachtlevering betrokken. Bij de ATP-aandrijving vormt het bekken/lage rug het vaste punt van waaruit kracht opgebouwd kan worden. Heb je een geheel functionele romp (buik- en rugspieren), dan is het bekken het vaste punt en heb je slechts een heel lage ’rug’leuning nodig. Eigenlijk alleen een bekken-ondersteuning. Bij de juiste zithoogte is er bij het duwen de combinatie van armkracht (de armstrekbeweging) en voor/ benedenwaartse buiging van de romp. Tesamen met de zwaartekracht die op de romp werkt en het gewicht van de romp zelf, geeft dit een erg effectieve, krachtige duwfase. De duwfase gaat over in de trekfase. Hier geldt hetzelfde: er moet een vast punt zijn, anders valt er niets te trekken. De ATP-handbiker zit op z’n billen/bovenbenen met de onderbenen (indien aanwezig) onder de zit gevouwen (in die zin is de naam ’kniezit’ of ’kneeseat’ eigenlijk niet correct: de atleet zit niet op z’n knieën, maar op z’n billen...). De ondersteuning onder de onderbenen/knieën, vormt nu in de trekfase het vaste punt. De trekbeweging kan extra sterk zijn, vergeleken met de trekbeweging in de AP-handbike, omdat de ATP-handbiker zich alleen maar vast in z’n ondersteuning trekt. De trekbeweging komt immers van beneden uit en is opwaarts gericht. De reactiekracht is precies tegengesteld en wordt dus geleverd door die onderbeen/ knie-opvang. Hoewel effectief, moet je bij de trekbeweging je romp weer omhoog brengen tégen de zwaartekracht in. Het lijkt daarom toch efficiënter om het accent op de duwbeweging te leggen tijdens de marathon wanneer je zuinig met de beschikbare energie moet omgaan. Het is vaak verstandiger om de trekfase te bestempelen als de ’rustfase’ in de aandrijfcyclus. In de duwfase, nogmaals, krijg je immers de zwaartekracht en het gewicht van je romp cadeau. De duwfase dus belangrijker dan de trekfase? Ja, maar niet altijd! Bij starten, accelereren, klimmen of überhaupt het rijden tegen een grote weerstand in, bv. bij sterke tegenwind, is de trekfase van groot belang. Ze vormt dan de onderscheidende factor met een AP-rijder. De extra power waarmee de beslissende demarrage plaatsvindt of de eindsprint waarmee de wedstrijd beslist kan worden. Specifieker over de kracht: wanneer je de krachtcomponent aan de handvatten ontleed, dan is eigenlijk alleen de krachtvector die loodrecht op de

• 13 •

crank staat verantwoordelijk voor de rondgaande beweging van de crank. In de literatuur mbt. handbike-onderzoek, wordt de term ’FEF’ ingevoerd: ’fraction of effective force(4). Het is de verhouding tussen die tangentiële kracht en de totaal aangewendde kracht. Je wilt die FEF natuurlijk zo groot mogelijk laten zijn: zoveel mogelijk van de aangewendde kracht wil je loodrecht op de crank hebben gericht omdat slechts die kracht effectief is en zorgt voor de uiteindelijke snelheid. De FEF bij handbiken is zo wie zo hoger dan bij rolstoelrijden en ligt in de buurt van de 80%. De FEF zal bij de ATP aandrijving hoger zijn dan bij de AP aandrijving, aangezien de rompbeweging, en dus schouderverplaatsing, ervoor zorgt dat de kracht langer idealiter gericht kan worden op de cranks. Onderzoek wijst ook in die richting(4). Daarnaast pleit de lagere aandrijffrequentie bij de ATP aandrijving ook voor een grotere FEF in vergelijking met de AP aandrijving, aangezien gebleken is dat de effectiviteit van de kracht daalt wanneer de frequentie van aandrijven toeneemt, wat het geval is bij de AP aandrijving. Waarschijnlijk wordt de coördinatie bemoeilijkt wanneer de crankfrequentie omhoog gaat alsmede het goed kunnen richten van de effectieve kracht. Crank-indicatoren Het effect van crankbreedte bleek verwaarloosbaar: crankbreedtes die tot 26% afweken van de schouderbreedte van de atleet, hadden slechts een verschil van maximaal 1% van de maximale power output tot gevolg. Ondanks dit laatste gegeven, pleit Andrew Budge (Australische handbike coach) voor een breedte van de cranks die overeen komt met de schouderbreedte van de atleet of iets wijder(5). Tevens ageert hij tegen de in zijn ogen veel te smalle crankbreedtes die vaak in de wedstrijdsport gebruikt worden. Cranklengte heeft een duidelijk aantoonbaar effect op de maximum power output en is dus van belang. De variatie in maximale handbike power veroorzaakt door verschillende cranklengtes is groter dan die bij fietsen met de benen. Dat betekent dat een individuele adaptatie van de cranklengte gerelateerd aan de anthropometrie, in dit geval armlengte, belangrijker is bij het handbiken dan bij fietsen met de benen(6). Opvallend is dat de cranks bij de ATP-aandrijving (veel) langer gekozen worden dan de standaard fietscrank lengte die bij de AP-aandrijving populair is. Deze laatste is 17-18 cm. De bullhorns bij de ATP aandrijving variëren van 20 tot zo’n 26 cm lengte (variatie afhankelijk van romplengte/armlengte). Waarom zo lang? De volgende verklaring zou hier kunnen gelden. De romp en dus ook de schouders maken niet alleen een gróte uitslag die een grotere draaicirkel rechtvaardigt (en dus langere cranks) maar deze rompuitslag moet ook relatief traag gebeuren. De romp heeft namelijk een aanzienlijke massa en het zou te veel energie kosten om deze massa te snel heen en weer te bewegen in voor-benedenwaartse en achter-opwaartse richting. Ook coördinatief gezien is dit een te moeilijke opgave. Een relatief trage beweging van de romp betekent een lagere crankfrequentie. Die is te bereiken bij een zwaar verzet. En bij een zwaar verzet horen langere hefbomen/momentsarmen om dat verzet aan te kunnen, dus langere cranks. De cranklengte bij de AP-handbikes is kleiner zoals gezegd (17-18 cm)). De crankfrequentie kan hiermee omhoog. En moet ook wel omhoog want de krachtoverbrenging moet hier door minder spiermassa gebeuren in vergelijking met de ATP-handbike waardoor een te zwaar verzet te snel tot verzuring zou leiden van de betrokken spiermassa. Uit het onderzoek van Goosey-Tolfree(7) blijkt een cranklengte van 18 cm het meest efficiënt te zijn voor de AP rijder, al merkt zij daarnaast op, zoals ook andere onderzoekers(6), dat de cranklengte ook afhankelijk is van andere variabelen zoals, belangrijk, de armlengte. In het onderzoek van Krämer(6), ook een AP onderzoeksopstelling, komt een gemiddelde (immers afhankelijk van armlengte) cranklengte van 19 cm als meest optimale te voorschijn om de maximale power te bereiken. Bij de AP-handbikes zien we dan ook het gebruik van lichtere verzetten in combinatie met kortere cranks en hogere crankfrequenties in vergelijking met de ATP-rijders. Bedenk dat de meest kráchtige crankfrequentie hoger is dan de meest

efficiënte crankfrequentie(6). Resumé: lange cranks (20-26 cm) zijn geschikt voor het handbiken met een groot verzet en lage crankfrequenties. Dit past bij de ATP handbikes. Korte cranks (17-18-19 cm) zijn geschikt voor het handbiken met een kleiner verzet en hogere crankfrequenties: Dit past beter bij de AP-handbikes. Het inzetten van de romp bij het aandrijven van de handbike kan vanuit verschillende zithoudingen gebeuren. We zullen de drie mogelijke zithoudingen, ATP-categorieën, hieronder bespreken. Het zijn de categorie ATP1: carseat handbikes. Categorie ATP2: longseat handbikes en de categorie ATP3: kneeseat handbikes. Categorie 3 is dé wedstrijdhandbike en pas later werd de categorie ATP2 en nog later ATP1, hiervan afgeleid. Toch starten we onze bespreking met deze ATP1 handbikes. Categorie ATP 1: carseat De carseat handbikes kenmerken zich door een zithouding waarbij de zitting hoger geplaatst is dan de voorwaarts geplaatste voeten (zoals dat het geval is bij het zitten in een auto). De lage crankpositie t.o.v. de romp in combinatie met de voldoende achterwaarts geplaatste zit maken een rompinzet mogelijk. Uiteraard zijn hier de bullhorncranks onontbeerlijk om die rompinzet en beenpassage tijdens de aandrijving mogelijk te maken.

Als je kijkt naar het frontale oppervlak van de ATP1-handbiker dan is dit weliswaar kleiner dan bij de rolstoelzit (+ 15 % winst) maar beduidend groter dan het frontale oppervlak van de volgende twee ATP-categorieën (longseat en kneeseat). Dat maakt de ATP3-categorie automatisch tot een toer-categorie want voor het echte snelle werk gaat de aërodynamica een te grote rol spelen. De toer-ATP-handbikes zijn echter zondermeer snelle, efficiënte machines, geschikt voor die mensen die rompfunctie hebben en deze ook willen benutten t.b.v. het vergroten van de snelheid of verhogen van het fitnessniveau van het bovenlijf. De afstand van de zitting t.o.v. de cranks bepaalt de mate van rompinzet. Wanneer de zitting dus dichterbij de cranks geplaatst wordt, neemt automatisch de rompinzet af en andersom. Hier kan dus mee ’gespeeld’ worden. Voor degene die over de steunfunctie van tenminste één been beschikt, zijn er attractieve 2-wielige ATP-handbikes in deze categorie. Ze fietsen als een gewone voetaangedreven fiets voor wat betreft het stuurgedrag en evenwicht. Ook in ’mountainbike’-uitvoering zijn ze leverbaar. Of wat te denken van de Varna 3W; deze heeft een uniek en gepatenteerd kantelmechanisme opgesloten in het hoofdframe waardoor je met handbike en al in de bochten kan hangen, terwijl de twee achterwielen gewoon op de grond blijven.

• 14 •

Categorie ATP 2: longseat Bij de longseat bevinden de heupen zich op min of meer dezelfde hoogte als de voorwaarts geplaatste voeten (langzithouding) en zo dicht mogelijk bij de grond. De romp bevindt zich rechtop in de trekfase en voorwaarts in de duwfase. In het handbike-peloton is dit de zithouding voor degenen die ATP willen rijden maar niet ’op hun knieën’ kunnen zitten.

De positie van de benen voorwaarts maakt doorgaans een verminderde rompinzet mogelijk. De uitleg hiervan is de volgende: meestal is het zo dat de langzithouding met de vrijwel gestrekte benen voorwaarts, het bekken belet om voorover te kantelen. Het zijn de hamstringspieren, aan de achterkant van de bovenbenen, die hiervoor verantwoordelijk zijn. Het is een poly-articulaire spiergroep die van onderbeen naar bekken loopt. In de langzithouding wordt deze spier uitgerekt waardoor hij bekkenrotatie voorwaarts kan verhinderen. Wanneer nu het bekken niet voldoende voorwaarts kan roteren kan de rompflexie/rompinzet voorwaarts niet maximaal zijn. Met als gevolg een minder optimale ATP-aandrijving. Onderzoek rapporteert hier dan ook lagere efficiëntie waarden(8). Alleen bij atleten met een complete lage lumbale laesie is deze spiergroep vaak zodanig verbindweefseld dat hij voldoende lengte heeft en dus het bekken niet belet voorover te kantelen. Deze atleten hebben weliswaar een goede rompuitslag voorwaarts maar er is geen stabiele verbinding tussen romp en bekken waardoor die uitslag gepaard gaat met minder kracht. Dat geldt voor zowel duwfase (gebrekkige/geen buikspierwerking en heupflexie) als trekfase (gebrekkige rugmusculatuur). De ATP2handbike wordt dan ook niet meer gekozen als wedstrijdhandbike: liggend (AP3) kan men, door het aerodynamische voordeel, sneller gaan met minder inspanning. De ATP2-categorie is een snelle toerklasse: de longseat-handbike wordt regelmatig gekozen door mensen als snelle toer- of ATB (all terrain bike)-handbike.

Deze zithouding ontspant de eerder genoemde hamstrings, waardoor het bekken voorwaarts kan roteren. De lumbale wervelkolom staat dan al voorwaarts gericht waardoor een totale volledige rompinzet mogelijk is. De ATP-kneeseat is dan ook de Arm Trunk Powerhandbike bij uitstek. Niet elke atleet in een kneeseat rijdt echter efficiënt. Afstelling is hier heel belangrijk. Velen zitten te dicht met het zitvlak bij de cranks waardoor de rompuitslag te gelimiteerd is om het gewenste effect te sorteren. In een dergelijke positie wordt het frontale oppervlak, dat toch al niet klein is bij de kneeseat, nog eens extra vergroot, hetgeen, naast de krachtreductie, een extra snelheidsbelemmering vormt. Andere atleten hebben soms moeite om de coördinatie tussen armbeweging en rompbeweging vloeiend op elkaar af te stemmen, hetgeen de krachtoverbrenging ook minder effectief maakt. Maar als alles klopt…..dan kunnen enorme krachtsexplosies het gevolg zijn. Een voorbeeld: in de wieler-wedstrijd ’Acht van Chaam’ editie 2004, werd door handbiker Kees van Breukelen op het windstille parcours in de, vlakke, eindsprint een snelheid geklokt van 62 km/ uur…… Zoals reeds eerder opgemerkt was ook de eerste commercieel verkrijgbare ATP-kneeseat een Varna. De zithouding van de Varna is vervolgens veelvuldig gekopieerd door andere fabrikanten. Conclusie Dit artikel geeft een systematisch overzicht en beschrijving van alle typen verkrijgbare vastframe handbikes alsmede een gedetailleerde beschrijving van handbike aspecten die belangrijk zijn bij het gebruik van vastframe handbikes, zoals: duw/trekfase, cranklengte, crankbreedte en crankfrequentie. Dit met het oog op informatieverschaffing aan de toekomstige vastframe handbiker zodat die daardoor beter zijn keuzes kan bepalen en handvatten heeft mbt. de juiste afstelling. Dit laatste is belangrijk omdat een optimale afstelling voorwaardelijk is voor performance in en met de vastframe handbike. Uitgaande van de oorspronkelijke rolstoelzithouding, zijn er twee, qua ergonomie duidelijk verschillende, klassen handbikes (en dus ook handbikers) ontstaan; de Arm Power-klasse (AP) en de Arm Trunk Power-klasse (ATP). Beide klassen worden onderverdeeld in 3 categorieën vast frame handbikes, met ieder hun eigen mogelijkheid tot krachtleverantie en mate van aërodynamica. In totaal dus 6 categorieën vastframe handbikes: de één meer geschikt om te toeren, de ander meer geschikt voor de wedstrijdsport. Zie schema.

Categorie ATP 3: kneeseat De naam kneeseat handbike suggereert dat de atleet ’op zijn knieën’ zit. Dat is echter niet zo. Het zitvlak van de persoon wordt ondersteund door een zitgedeelte en de onderbenen worden hieronder ’gevouwen’ en apart opgevangen om tegendruk te kunnen geven in de trekfase en om te beletten dat de tenen de grond raken. Het lijkt dus ogenschijnlijk of de atleet op zijn knieën zit maar deze zit gewoon op zijn billen.

• 15 •

Literatuur 1. Hettinga FJ, Valent L, Groen W et al. Hand-cycling: an active form of wheeled mobility, recreation, and sports. Phys Med Rehabil Clin N Am 2010;21:127-40. 2. Vanlandewijck YC, Verellen J, Beckman E et al. Trunk strength effect on track wheelchair start: implications for classification. Med Sci Sports Exerc 2011;43:2344-51. 3. Verellen J, Meyer C, Janssens L et al. Peak and submaximal steady-state metabolic and cardiorespiratory responses during armpowered and arm-trunk-powered handbike ergometry in able-bodied participants. Eur J Appl Physiol 2011. 4. Arnet U, van DS, Veeger DH et al. Are the force characteristics of synchronous handcycling affected by speed and the method to impose power? Med Eng Phys 2012;34:78-84. 5. Budge A. Rider position on a handcycle. 2012. Available at: www. handcycling.org.au/pages/news/training.html. 6. Kramer C, Hilker L, Bohm H. Influence of crank length and crank width on maximal hand cycling power and cadence. Eur J Appl Physiol 2009;106:749-57. 7. Goosey-Tolfrey VL, Alfano H, Fowler N. The influence of crank length and cadence on mechanical efficiency in hand cycling. Eur J Appl Physiol 2008;102:189-94. 8. Groen WG, van der Woude LH, de Koning JJ. A power balance model for handcycling. Disabil Rehabil 2010;32:2165-71.

Afb. Nederlands Kampioen en Paralympier Jetze Plat in actie.

• 16 •

Double Performance Double Performance is een gespecialiseerd bedrijf dat producten levert aan en voor de individuele rolstoelgebruiker voortkomend uit innovaties, kennis van ergonomie, technologie en oog voor detail: individueel op maat gemaakte high performance sportrolstoelen, actief ADL rolstoelen en handbikes. Double Performance werkt met een team van gemotiveerde en enthousiaste specialisten. Ieder draagt op zijn/haar vakgebied bij aan het steeds opnieuw realiseren van ons doel: "Improving the efficiency of armpower", het verbeteren van zowel de armaandrijving als het zitten van de individuele rolstoelgebruiker en handbiker. High Performance Rolstoelen Double Performance levert High Performance rolstoelen: rolstoelen met een frame bestaande uit 3, 2 of 1 frame delen (modulen), rolstoelen met een hoge performance door het lichtgewicht, stijf en sterk frame, rolstoelen met een lange levensduur, minimaal onderhoud en esthetisch het mooiste resultaat. Om de perfecte match tussen rolstoel en gebruiker mogelijk te maken wordt jouw rolstoel volledig op maat gebouwd, naar jouw individuele lichaamsafmetingen, specifieke wensen en behoeften. Met een maatwerk rolstoel kan je echt jezelf zijn. Het heeft de juiste ‘fit’, rijdt en zit goed en past qua uiterlijk bij jouw persoonlijke voorkeuren. Qua zit en rug ondersteuning vormt het door Double Performance ontwikkelde Ergonomisch Zit Systeem (EZS) de kern van je rolstoel. Met deze volledig in de rolstoel geïntegreerde “ergo-zit” krijg je de meest optimale zithouding en aandrijfefficiëntie. Handbikes Ideaal voor vervoer, fitness, recreatie of sport. In ons Handbike Expertise Centrum (HEC) zijn alle topmerken op één locatie te zien én uit te proberen: onze complete lijn Tracker aankoppelbare handbikes met keuze uit kardanaandrijving, kettingaandrijving en electro-ondersteuning en alle vastframe handbikes. De vakkennis van onze specalisten (zelf actieve handbikers) gecombineerd met hun ervaringsdeskundigheid en die van vele handbikers, staat garant voor de expertise die nodig is om steeds de beste en ergonomische juiste keuzes hieruit te maken. Ergonomie en expertise Ergonomie in de ruimste zin van het woord staat bij ons altijd voorop. De expertise om te komen tot het meest optimale resultaat hebben we in meer dan 20 jaar opgebouwd door vooral goed te luisteren naar de individuele wensen, behoeften en eisen van de gebruiker. En dit doen we nog steeds, want zonder dit te doen is er geen sprake van 100% maatwerk!

Double Performance: rolstoel & handbike expertisecentrum Double Performance B.V. Antwerpseweg 13/1 2803 PB Gouda, Nederland

tel: + 31(0)182 - 573 833 email: [email protected] website: www.doubleperformance.nl