dinsdag 17 juli 2012

Hoe heet werd Lance armstrong op de Alpe d'Huez?


Computermodel van energieomzetting in atleet

Veel dappere fietsers beklommen afgelopen maand de Alpe d’Huez, niet één maar soms wel zes keer. Dat ze het warm hebben gekregen lijkt me duidelijk, maar hoe warm wordt een lichaam precies bij zo’n topprestatie? Dit valt nu te berekenen met behulp van een computermodel, gemaakt door onderzoekers van het VUMC in Amsterdam.

De onderzoekers hadden een uitnodiging ontvangen van het tijdschrift Philosophical Transactions of the Royal Society, die een themanummer wilden maken over de virtuele fysiologische mens. De vraag was of het mogelijk was om een simulatie van een sportende persoon te maken in de computer. De onderzoekers namen deze uitdaging met beide handen aan en kozen voor een computermodel van fietsprestaties. Ze concentreerden zich hierbij op Lance Armstrong, de eens zo fameuze maar nu met dopingverhalen omgeven wielrenner en triatleet. Zijn topprestatie op de Alpe d’Huez in 2001, waarin hij in 39 minuten en 41 seconden de 1839 meter hoogteverschil bedwong, vormde de basis van het model.

De onderzoekers kozen voor Lance Armstrong omdat al zijn fysiologische gegevens ooit zijn gemeten door een sportfysioloog in Austin en zijn gepubliceerd. Zo hoefden de onderzoekers geen nieuwe metingen te doen. Om het computermodel te maken, verdeelden de onderzoekers het lichaam van Lance in 4 lagen: de kern, de spieren, vetweefsel, en de huid. Ze berekenden dat voor zijn geweldige tijd in 2001, Lance, inclusief rol- en luchtweerstand, 450 watt nodig gehad om te fietsen, en produceerde hij 1600 watt warmte. Meer dan driekwart van de energie geproduceerd door de spieren wordt dus omgezet in warmte.

Vervolgens stopten de onderzoekers al deze gegevens in het model en simuleerden zij de warmte van Lance op verschillende momenten – voor de start, net na de start en aan het einde van de klim. Ze zien in dit model dat de temperatuur van de huid eerst daalt door de wind, maar daarna warmer wordt door de warmteproductie van de beenspieren. De beenspieren worden uiteindelijk bijna 40 graden, maar ook de temperatuur in de hersenen stijgt naar een koortsachtige 39 graden Celcius. Bij 41 graden hersenwarmte krijgt een normaal mens een hitteshock. De reden dat Lance Armstrong wel zo hard kan fietsen en wij niet, is waarschijnlijk dat Lance een zodanig vermogen tot zweetproductie en acclimatisatie heeft dat hij zijn hoofd koel kan houden. Daarbij berekenen ze dat voor dit alles een enorm hoge zuurstofopname nodig is van 5,9 liter per minuut (bij een gemiddeld mens is de maximale zuurstofopname zo’n 3.5 liter per minuut).

De onderzoekers plaatsen natuurlijk de kanttekening dat dit maar een model is, en ze de werkelijke temperaturen niet hebben gemeten, maar het zal elkaar niet veel ontlopen. Dit onderzoek had dus vooral een theoretisch nut: aantonen dat je een heel mens in een computermodel kunt stoppen. Maar in de toekomst kan het model bijvoorbeeld gebruikt worden voor het simleren van warmte van gewone mensen die een bizarre prestatie gaan leveren, en kan op basis hiervan eventueel sportadvies gegeven worden.

Dit onderzoek werd gepresenteerd door onderzoeker Hans van Beek op Bessensap, het jaarlijkse “wetenschap ontmoet de pers”- evenement in Den Haag. Zie voor meer informatie over het onderzoek de website van het VUMC


Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen