de preventieve gezondheidszorg hamert niet alleen op een gezonde voeding maar ook op een actieve levensstijl. initiatieven zoals ‘start to run’ zijn intussen uitgegroeid tot een echte hype. beginnende lopers krijgen de raad zich degelijke sportschoenen aan te schaffen om blessures en overbelastingletsels te vermijden. toch rijst de vraag of het ontwerp van die loopschoenen voldoende gebaseerd is op wetenschappelijke inzichten in ons natuurlijke looppatroon.
Blootsvoets lopen. Wat als lopers naast hun schoenen zouden lopen?
Nooit werd de leuze ‘mens sana in corpore sano’ zo gepromoot als vandaag. Bewustmakingscampagnes richten zich niet alleen op de noodzaak van een gezonde voeding, maar beklemtonen ook heel sterk het belang van een actieve levensstijl. Matige fysieke inspanning vermindert immers het risico op hart- en vaataandoeningen en op chronisch fysieke aandoeningen (zoals diabetes type II, osteoporose, obesitas en zelfs bepaalde vormen van kanker). Ze heeft bovendien een positief effect op het psychisch functioneren. De preventieve gezondheidszorg investeert tegenwoordig dan ook veel in initiatieven die aanzetten tot bewegen. Het combineren van een actieve levensstijl met een drukke professionele agenda en met een druk sociaal en gezinsleven is niet evident. Sport die ‘overal en altijd’ kan worden beoefend, scoort daarom erg hoog. Een van die succesvolle sporten is het hardlopen. Ondersteund door media-initiatieven werd het begrip ‘start to run’ in korte tijd een echte hype.
Telkens wanneer de voet tijdens het lopen contact maakt met de grond, ondergaat het spier-skeletsysteem een belangrijke belasting. Bij 75 tot 80 % van de lopers wordt initieel contact gemaakt met de hiel. Metingen van die krachten geven aan dat op zeer korte termijn (50 ms) opwaartse krachten tot ongeveer 1,5 tot 3 keer het lichaamsgewicht inwerken. Na impact maakt de hele voetzool contact en kantelt de voet naar binnen. Die kantelbeweging van de voet noemt men pronatie. Naast de demping door de structuren van de loopschoen zelf en het vetkussen aan de onderzijde van het hielbeen, reduceert de pronatiebeweging het effect van de impact tijdens de steunfase. Bij sommige lopers is die beweging echter gestoord. Een te uitgesproken of beperkte pronatie (respectievelijk over- dan wel onderpronatie) leidt tot een verstoring van de fysiologische schokabsorptie. Hierdoor kunnen stressfracturen in de voet en in het kuitbeen optreden. Bovendien geeft overpronatie aanleiding tot overdreven rek op de gewrichtsbanden en de peesstructuren ter hoogte van de voet en zelfs van de knie. De keuze van een goede sportschoen lijkt dan ook een evidente eerste stap wil men overbelasting tijdens het lopen voorkomen.
De loopschoen ondersteunt en stuurt de pronatiebeweging en heeft zo een bijkomend effect op de schokabsorptie
Sinds zijn uitvinding in de jaren 1970 kende de loopschoen belangrijke ontwikkelingen. Bij het bepalen van de vereisten van een goede loopschoen richtten onderzoekers zich op het minimaliseren van de impact bij voetcontact door het aanbrengen van elastische materialen onder de voet. Het dempende materiaal is het dikst in de hielzone en zorgt ervoor dat de meeste lopers contact maken met de hiel, waarna de voetafrol kan gebeuren. De loopschoen ondersteunt en stuurt ook de fysiologische pronatiebeweging en heeft op die manier een bijkomend effect op de schokabsorptie. Door de jaren heen werden specifieke types loopschoenen ontwikkeld die de voetbeweging corrigeren en zo de fysiologische schokabsorptie optimaliseren. De antipronatieschoen controleert overdreven pronatie van de voet, zoals we die zien bij platvoeten. Dit type schoen heeft een middenzool die aan de binnenkant harder en stijver is dan aan de buitenkant, of is aan de binnenzijde voorzien van een wig uit harder materiaal. Bovendien moet de hielkap van de schoen (ook wel ‘contrefort’ genoemd) voldoende stijf zijn en het hielbeen voldoende omvatten. De pronatiebevorderende of antisupinatieschoen daarentegen herstelt de pronatiebeweging bij holvoeten. Dit type schoen heeft een kromme leest en bevordert pronatie door een vrij zachte middenzool. Voorts worden in en onder de schoenzool elastische structuren aangebracht die de schokabsorptie bijkomend bevorderen, de piekbelasting bij impact dempen en hierdoor de kans op overbelasting van het spier-skeletsysteem reduceren.
De rol van de loopschoen wordt tegenwoordig echter herbekeken vanuit een biomechanisch standpunt. Tot ieders verbazing werd in een recente studie van Lieberman en collega’s (gepubliceerd in Nature in 2010) het belang van de loopschoen sterk genuanceerd. Dit gebeurde op basis van de vergelijking van het looppatroon van atleten die loopschoenen droegen tijdens de training, met het looppatroon van atleten die meestal blootsvoets trainden. Zo werd aangetoond dat tijdens het blootsvoets lopen een andere positie van de voet bij het initiële contact zorgt voor een andere looptechniek. Door het lopen met initieel contact van de voorvoet ondervinden deze lopers een opmerkelijk lagere piekbelasting in vergelijking met lopers die sportschoenen dragen.
Door blootsvoets te lopen, met initieel contact van de voorvoet, ondervinden lopers een opmerkelijk lagere piekbelasting
Om tot die vaststelling te komen werd de looptechniek vastgelegd door de bewegingen van de enkel, de knie en de heup tijdens het lopen op te meten met videoregistratie. Hierbij werd vooral gekeken in welke mate die gewrichten gebogen of gestrekt waren bij impact. De analyse toont aan dat beide groepen een duidelijk andere looptechniek vertonen en dat vooral de wijze waarop de voet contact maakt met de grond varieert. Tijdens het lopen met een loopschoen wordt in de meeste gevallen contact gemaakt met de hiel (in 83 % van de geanalyseerde stappen). Renners die blootsvoets lopen, vertonen vaker een omgekeerde afrol. Door een gestrekte positie van de enkel vlak voor de voetplaatsing wordt contact gemaakt met de voorvoet gevolgd door hielcontact. Hierdoor ontstaat in 75 % van de geanalyseerde stappen een teen-hiel-teenafwikkeling. Bij het lopen met schoenen wordt dit verhinderd omdat de bouw van de schoenzool hielcontact bevordert, waardoor bij contactname de enkel meer gebogen is.
Daarnaast werd in de studie ook de driedimensionale krachtwerking opgemeten met krachtenplatformen. De belasting van de impact kan worden afgeleid uit de grootte van de piek in de opwaartse kracht onmiddellijk na het voetcontact (de impacttransiënt) en uit de snelheid waarmee die piek bereikt wordt. Tijdens het lopen met hielcontact zien we dat de grootte van de piekkracht slechts beperkt afneemt wanneer schoenen gedragen worden. We zien wel dat de snelheid waarmee deze piek bereikt wordt ongeveer zeven keer kleiner is. Dit wijst op een meer geleidelijke belasting door de schokabsorptie van de elastische materialen in de schoenzool. Bij het blootsvoets lopen met teencontact is niet alleen de snelheid van de belasting laag en in dezelfde grootteorde als het geschoeid lopen met hielcontact, maar is ook de initiële piekkracht niet aanwezig. De analyse toont duidelijk wat het gunstige effect is van het blootsvoets lopen met initieel voorvoetcontact op de belasting van het spier-skeletsysteem.
Het belang van een juiste looptechniek, en dan vooral van het type initieel contact, wordt nog duidelijker als we het effect van deze krachtinwerking op het lichaam evalueren aan de hand van de krachtstoot. Dit concept is een maat voor het oppervlak onder de curve van de opwaartse kracht en wordt wiskundig berekend op basis van een tijdsintegraal. Op basis van de snelheid van de voet voor impact en de krachtstoot kan men bepalen in welke mate het lichaam afgeremd wordt bij impact. Bij het lopen met hielcontact ligt die afremming vier keer hoger dan bij voorvoetcontact. Bij voorvoetcontact is de afremming lager, omdat de kracht aangrijpt ter hoogte van de voorvoet en dus gemakkelijk een enkelbuiging teweegbrengt. Bij hielcontact is dit mechanisme maar in kleine mate aanwezig, omdat het aangrijpingspunt van de kracht dicht bij het rotatiepunt van de enkel ligt en er onder invloed van de krachtwerking dus slechts weinig enkelrotatie kan optreden. Het gebruik van voorvoet- of hielcontact gaat dus gepaard met een duidelijk andere schokdemping in het lidmaat. Wanneer we het onderste lidmaat vergelijken met een veer, zien we dat bij hielcontact de looptechniek ervoor zorgt dat het been zich stijf gedraagt, waardoor de impactkracht groot is. Bij het blootsvoets lopen met voorvoetcontact komt de voet neer met een gestrekte enkel die gevolgd wordt door een enkel- en knieflexie. Het been gedraagt zich dus als een veer die bij impact in belangrijke mate wordt ingedrukt, waardoor de impact op het lichaam verminderd wordt. Dit uit zich uit in lagere piekkrachten, minder snelle krachtopbouw en een lagere krachtstoot.
Loopschoenen lijken te interfereren met het natuurlijke patroon, doordat ze de loper enigszins dwingen tot initieel hielcontact
Vanuit evolutionair oogpunt is het niet verrassend dat blootsvoets lopen minder belastend is door een meer optimale looptechniek. Het feit dat die techniek meestal gepaard gaat met initieel voorvoetcontact doet vermoeden dat die looptechniek tot stand kwam door natuurlijke selectie, gezien het lagere risico op overbelastingletsels. Loopschoenen lijken te interfereren met dit natuurlijke patroon, doordat ze de loper enigszins dwingen tot initieel hielcontact. Het is natuurlijk moeilijk te achterhalen of onze voorouders met hiel- of voorvoetcontact liepen. De anatomische structuur van de voet, en vooral de aanwezigheid van een voorachterwaartse welving van de voetzool (de longitudinale voetboog) die ondersteund wordt door gewrichtsbanden en peesstructuren, laat vermoeden dat onze voorouders bij voorkeur een voorvoetcontact gebruikten. Dit type van initieel contact laat toe dat de gewrichtsbanden en peesstructuren die de voetboog ondersteunen, passief gerekt worden en zo kunnen bijdragen tot schokabsorptie. Naast de schokdemping door enkel- en knieflexie na voorvoetcontact draagt dit mechanisme dus bij tot een verdere vermindering van de impactbelasting bij het blootsvoets lopen. Bij het lopen met hielcontact wordt dit mechanisme minder efficiënt: de structuren van de voetboog kunnen pas bijdragen tot schokabsorptie wanneer zowel achter- en voorvoet in contact zijn met de grond, dus later in de steunfase. Ze hebben geen invloed op de impact bij hielcontact.
Lopen is dus niet zonder risico op letsels. Het is bijgevolg niet te verwonderen dat jaarlijks ongeveer de helft van de lopers gekwetst raken. De meerderheid van die letsels zijn een rechtstreeks gevolg van overbelasting, waarbij het spier-skeletsysteem te zwaar belast wordt en de spieren, botten, kraakbeen en pezen gekwetst worden. Vaak zorgt een dergelijk letsel ervoor dat de training stopgezet wordt, en dit vergroot het risico dat de loper naar de sedentaire levensstijl terugkeert. Ondanks de aanwezigheid van schokabsorberend materiaal in de huidige loopschoen, rapporteert de nieuwe studie van blootsvoets lopen een grotere belasting bij impact in geval van geschoeid lopen. Door het gedwongen hielcontact wordt de schokabsorptie minder efficiënt, en wijzigt de natuurlijke looptechniek. Op die manier verdwijnt het verwachte positieve effect van de schokabsorptie door de loopschoen in het niets in vergelijking met de grotere belasting door de gewijzigde looptechniek.
Het is noodzakelijk te benadrukken dat die conclusies vooral gebaseerd zijn op de analyse van de krachtwerking tijdens en onmiddellijk na impact. Bovendien veronderstelt de aangevoerde redenering normale functionaliteit en stijfheid van de gewrichtsbanden en peesstructuren van de voetboog. Te grote soepelheid van die structuren, zoals vaak aanwezig is bij platvoeten, zal de schokabsorberende functie sterk verminderen. Hierbij aansluitend wordt in de studie ook geen analyse gemaakt van het effect van de loopschoen op het herstel van de fysiologische pronatie tijdens de contactfase.
De verrassende studie van Lieberman en collega’s geeft een aanzet om het huidige concept van de ‘klassieke‘ sportschoenen kritisch te evalueren. Ze suggereert dat we moeten zoeken naar een optimaal compromis in de vorm van een loopschoen waarbij schokabsorberend materiaal ter hoogte van de voorvoet is aangebracht, dat voorvoetcontact bewerkstelligt. In zo’n loopschoen is het dan ook mogelijk de geschikte correcties te voorzien om het pronatiemechanisme te ondersteunen, waardoor de belasting ook tijdens het verdere verloop van de contactfase zo klein mogelijk wordt gehouden. Voorts is het essentieel dat een succesvolle ‘start to run’ niet alleen waakt over het nauwgezet opvolgen van aangepaste trainingsschema’s, maar ook investeert in bewustmaking van looptechniek en de gevolgen ervan op de belasting. De rol van begeleide trainingssessies onder supervisie van een opgeleide bewegingscoach lijken hierbij geen overbodige luxe, maar een essentiële stap in het verhinderen van overbelastingletsels bij beginnende sporters.
D.E. Lieberman, M. Venkadesan, W.A. Werbel, A.I. Daoud, S. D’Andrea, I.S. Davis, R.O. Mang’eni, Y. Pitsiladis, ‘Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners’, in: Nature, 2010, 463(7280) (Jan 28), 531-535.
Ilse Jonkers is als bewegingswetenschapper verbonden aan de KU Leuven.
Jos vander Sloten is als ingenieur verbonden aan de KU Leuven.
Greta Dereymaeker is als orthopedisch chirurg verbonden aan de Universiteit Antwerpen.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License