Painokevennetyn harjoittelun biomekaaniset ja fysiologiset vasteet

LBPPT (LBPPT, low body positive pressure treadmill) harjoittelua voidaan hyödyntää osana juoksuharjoittelua muutenkin kuin vammojen jälkeisessä kuntoutuksessa. Biomekaanisten ja fysiologisten vasteiden perusteella normiharjoittelussa ei kannata käyttää suuria kevennyksiä, sillä muutokset voimantuotossa ja energiankulutuksessa ovat melko suuria jo pienelläkin kevennyksellä. LBPPT harjoittelussa on suositeltavaa käyttää noin 10 % kevennystä.

Painokevennetyillä juoksumatoilla on mahdollista pienentää tuki- ja liikuntaelimistön kuormitusta juoksussa. Nykyään painokevennettyjä juoksumattoja on kaupallisesti saatavilla, mikä on lisännyt niiden käyttöä urheiluharjoittelussa ja vammojen kuntoutuksessa. Lisäksi viimeisen kymmenen vuoden aikana tutkijoiden kiinnostus painokevennetyn harjoittelun tutkimiseen on kasvanut huomattavasti. Vuonna 2017 julkaistiin yhteenvetoartikkeli painokevennyksen fysiologisista ja biomekaanisista vasteista juoksussa (Farina ym. 2017). Tämä juttu perustuu edellä mainittuun ja muihin julkaistuihin artikkeleihin (Gojanovic ym. 2015, McNeill ym. 2015) sekä KIHUlla kesällä 2019 tehtyihin mittauksiin kevennyksen vaikutuksesta juoksuun. Kaikissa näissä tutkimuksissa tutkittavat ovat olleet urheilijoita ja tämänkin jutun tarkoituksena on tarkastella LBPPT käyttöä juoksuharjoittelussa.

LBPPT vähentää voimantuottoa juoksussa, mikä näkyy sekä alustaan kohdistuvan pystyvoiman sekä jarrutus- ja työntövoiman impulssin pienenemisenä. Tärkeää on huomioida, että voiman pieneneminen ei ole suorassa suhteessa painon kevennykseen. Esimerkiksi ilman kevennystä harjoitusvauhdilla juostaessa pystyvoima on 2,3 kertaa kehon paino, mikä on 1,3 kertaa kehon paino enemmän kuin seisten. Vastaavasti 20 % kehon painolla samalla vauhdilla pystyvoima on 1,2 kertaa kehon paino, mikä on vain 0,2 kertaa enemmän kuin kehon painon kannatus seisten. Tämä tarkoittaa, että 20 % kehon painolla tuotetaan edelleen noin 50 % pystyvoima (1,20 / 2,32 = 51,7 %) juoksussa eli pystyvoima ei laske samassa suhteessa kuin kevennys.

LBPPT muuttaa myös juoksun askelmuuttujia. Samalla vauhdilla juostaessa askelpituus kasvaa ja askeltiheys pienenee painoa kevennettäessä. Askeltiheyden pieneneminen johtuu lentoajan kasvusta, mutta kontaktiajan muuttumisesta LBPPT:llä on ristiriitaisia tuloksia. Urheiluvalmennuksen kannalta on mielenkiintoista tietää myös, että muuttuuko lihasten aktivointimalli LBPPT:llä. Yleinen havainto on, että lihasten aktivaatio pienenee voimantuoton vaatimusten pienentyessä. Kuitenkin muutokset eivät ole samanlaisia kaikissa lihasryhmissä. Joillakin lihaksilla lihasaktivaation lasku vaimenee kevennyksen kasvaessa ja toisilla lihaksilla (esim. tibialis anterior ja rectus femoris) aktiivisuus vähenee tasaisemmin kevennyksen kasvaessa. Yleinen havainto on myös, että Hamstring- ja lonkan lähentäjälihasryhmien aktiivisuus ei juurikaan muutu kevennyksessä.

Fysiologisina vasteina on mitattu hapenkulutusta (VO2), ventilaatiota, sydämen sykettä ja veren laktaattipitoisuutta. Lisäksi urheilijoilta on kysytty kuormituksen tunnetta (RPE) LBPPT:llä. VO2 kuvaa submaksimaalisilla juoksunopeuksilla hyvin myös energiankulutusta. Yhteenvetona fysiologisista vasteista voidaan todeta, että keventäminen pienentää energiankulutusta, mikä näkyy vastaavasti myös sydämen sykkeessä, veren laktaattipitoisuuksissa ja subjektiivisessa kuormituksen tunteessa. VO2 ei kuitenkaan pienene samassa suhteessa keventämisen kanssa, vaan muutokset ovat suurempia kevennettäessä 100 %:sta 85 %:iin kuin 85 %:sta 70 %:iin (Kuvio 1). Lisäksi nopeuden lisääminen vaikuttaa vähemmän VO2 kasvuun kevennyksen kasvaessa (Kuvio 1).

Kuvio 1. Hapenkulutus (VO2) kolmella eri juoksunopeudella ilman kevennystä (BW100%), 15 % kevennyksellä (BW15%) ja 30 % kevennyksellä (BW70%). Kuviossa on myös VO2max ilman kevennystä.

Vaikka VO2 pienenee LBPPT:llä, niin nopeutta ja juoksumaton kulmaa lisäämällä on kuitenkin mahdollista saavuttaa saman VO2max, maksimisyke ja maksimilaktaattipitoisuus kuin ilman kevennystäkin. Harjoitusvastetta ajatellen tämä on oleellinen tieto, jos haluaa saada samanlaisen fyysisen harjoitusvasteen LBPPT:llä kuin ilman kevennystäkin. Toistaiseksi on kuitenkin vielä erittäin vähän LBPPT:llä tehtyjä harjoittelututkimuksia. Gojanovic ym. (2015) tehdyssä tutkimuksessa urheilijat tekivät neljän viikon aikana kahdeksan kovatehoista intervalliharjoitusta LBPPT:llä 10 % kevennyksellä tai ilman kevennystä normaalilla juoksumatolla. Tulosten mukaan molemmat ryhmät kehittyivät saman verran kahden mailin aikakokeessa, joten sen mukaan LBPPT harjoittelu tuottaa ainakin lyhyellä harjoitusjaksolla samanlaiset tulokset kuin normiharjoittelukin.

Tässä jutussa läpi käytyjen tutkimusten mukaan LBPPT harjoittelua voidaan hyödyntää osana juoksuharjoittelua muutenkin kuin vammojen jälkeisessä kuntoutuksessa. LBPPT harjoittelulla voidaan käyttää lajinomaisena harjoitteluna juoksijoilla ja muilla urheilijoilla, jotka käyttävät juoksua harjoittelussaan. LBPPT harjoittelun etuna on voiman tuoton pieneneminen tietyllä nopeudella tai suurempien nopeuksien käyttö samalla energiankulutuksella tai kuormitustasolla. Biomekaanisten ja fysiologisten vasteiden perusteella normiharjoittelussa ei kannata käyttää suuria kevennyksiä, sillä muutokset voimantuotossa ja energiankulutuksessa ovat melko suuria jo pienelläkin kevennyksellä. Näiden tulosten perusteella voisi suositella noin 10 % kevennyksen käyttöä harjoittelussa. Kymmenen prosentin kevennys vaikuttaa hapenkulutukseen noin 3 ml/kg/min ja sydämen sykkeeseen noin 8 lyöntiä/min. Sydämen syke toimiikin hyvänä harjoituskuormituksen kontrollina LBPPT harjoittelussa. Tutkimusten mukaan 10 % kevennyksen kompensoimiseksi nopeutta pitäisi lisätä noin 2 km/h, jotta saavutettaisiin sama rasitustaso kuin ilman kevennystä.

Farina KA, Wright AA, Ford KR, Wirfel LA, Smoliga JM. Sports Med, 2017, 47:261-275.
Gojanovic B, Schultz R, Feihl F, Matheson G. Med Sci Sports Exerc, 2015, 47:2571-2578.
McNeill DKP, Kline JR, de Heer HD, Coast JR. J Sports Sci Med, 2015, 14:333-339.

Ari Nummela
Kirjoittaja on kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskus KIHUn biotieteiden yksikön ja Sports Labin johtaja, kestävyysjuoksuvalmentaja, penkkiurheilija ja juoksun harrastaja. 

Lue myös Arin aikaisempi blogi Painokevennetty harjoittelu juoksijan apuna