Schweizerischer Verband für Pferdesport SVPS

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Modernste Technik zugunsten des Pferdewohls: biomechanische 3-D-Analysen dank Sensoren

20 September 2021 09:00

Als Reiterin oder Trainer ist es nicht immer einfach, die Bewegungen der Pferde aus dem Sattel oder von blossem Auge korrekt zu beurteilen. Es ist auch nicht immer einfach zu erkennen, welche Faktoren über Erfolg und Misserfolg bei der Überwindung eines Sprungs oder der Ausführung einer Dressurlektion entscheiden. Hier kann moderne Sensortechnologie, die künstliche Intelligenz und GPS-Technologie vereint, eine grosse Hilfe für den Alltag sein. Eine wissenschaftliche Studie im Springsport hat einen solchen Sensor einem Praxistest unterzogen.

Die komplexe Biomechanik des Springreitens. | © imago Die komplexe Biomechanik des Springreitens. | © imago

Erkrankungen des Bewegungsapparats bei Pferden stehen in engem Zusammenhang mit Wettkämpfen und täglichen Trainings. Bei Springpferden können wiederkehrende Belastungen und ungeeignete Bodenverhältnisse zu Verletzungen führen, die das Ende einer Sportkarriere bedeuten können. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen einer Studie, bei der ein nicht invasiver, in den Sattelgurt integrierter Sensor verwendet wurde, eruiert, welche Kriterien eine gute Biomechanik bei einem Springpferd definieren.

 

Luftfahrttechnologie für den Pferdesport

Dank ultramoderner Technologie können Sensoren präzise Parameter messen, die helfen, beim Springreiten kritische Aspekte zu identifizieren, die für die Leistungsanalyse oder die Verletzungsprävention relevant sind.

In der erwähnten Studie war es möglich, die fünf kritischen Phasen einer Sprungsequenz, d.h. das Anreiten, der Absprung, die Flugphase, die Landung und das Wiederherstellen des Gleichgewichtes, qualitativ und quantitativ zu analysieren. Für jede dieser Phasen wurden verschiedene Parameter gemessen. Mithilfe modernster Technologie, die in der Luftfahrt eingesetzt wird, zeigt der Sensor einzigartige Daten wie die aktuelle Flugbahn in 3-D an. Es wurde eine Reihe von Analysealgorithmen entwickelt und eingesetzt sowie Ziele formuliert, die in der Praxis überprüft werden konnten. Diese Ergebnisse lagen nahe bei den zuvor von anderen Autoren veröffentlichten Daten und liessen dieselben Schlüsse zu.

In der Studie gemessene Kriterien. | © zVg In der Studie gemessene Kriterien. | © zVg

Die Mathematik des Springreitens

Es gibt viele wissenschaftliche Studien, welche die Biomechanik des Pferdes beim Überwinden von verschiedenen Hindernistypen beschreiben. Die wichtigsten Ergebnisse betreffen die Position beim Absprung, die Beschleunigung der Hinterbeine während des Absprungs und die Belastung der Vorderbeine bei der Landung. Jeder kann von blossem Auge sehen, dass die Biomechanik des Pferdes beim Überwinden eines Sprungs (die Bewegung der Gliedmassen beim Verlassen des Bodens) nicht mit einem normalen Galoppsprung vergleichbar ist. Es ist auch bekannt, dass sich der Abstand, die Dauer und die Grundgeschwindigkeit des Galoppsprunges umso mehr verringern, je näher das Pferd dem Hindernis kommt. Die ideale Kombination dieser drei Faktoren ist für einen erfolgreichen Absprung notwendig. Man weiss auch, dass ein guter Abstand (Sprunghöhe plus 20 % dieser Höhe) es allen Gelenken und Muskeln ermöglicht, eine ideale Flugkurve (Parabel) während des gesamten Sprungs zu entwickeln.

Die Flugphase dauert eine gewisse Zeit und hängt von der Höhe und Länge des Hindernisses ab. Je grösser die Höhe, desto länger die Flugphase. Dasselbe gilt für die Länge der Sprungparabel: Je höher und länger das Hindernis, desto länger der Sprung. Es ist auch bekannt, dass die Belastung der Vorderbeine bei der Landung mit der Höhe der Hindernisse zunimmt. Ausserdem sollte das Pferd zwischen dem Absprung und der Landung nicht durch äussere Hilfen wie Bewegungen des Reiters, Peitsche, Sporen oder Zügeleinwirkung gestört werden. Solche Massnahmen würden die Qualität der Sprungparabel nur verschlechtern. Es hat sich auch gezeigt, dass die Fortbewegungsgeschwindigkeit ein grösserer Risikofaktor für den Misserfolg ist als die Hindernishöhe. Um einen Fehler zu vermeiden, ist es daher wichtig, dass das Pferd genügend Zeit hat, den Sprung und die Landung zu vollenden. In diesem Zusammenhang spielen neue Technologien eine wichtige Rolle bei der biomechanischen Beschreibung der Sprungbewegung.

Versuchsanordnung | © zVg Versuchsanordnung | © zVg

Ziele der Studie

Mit dieser Studie wurden zwei Ziele verfolgt: zum einen die Überprüfung der mit diesem Sensor gemessenen biomechanischen Werte im Bereich des Springreitens im Vergleich zu den von anderen Autoren veröffentlichten Messungen und zum anderen die Gewinnung neuer Daten durch eine neue Technologie.

Hierzu wurden zwei Hindernisse auf der Mittellinie im Abstand von 21 Metern platziert, was einer konventionellen Distanz von fünf Galoppsprüngen entspricht. Die Hindernisse wurden in einer Höhe von 80 cm, 90 cm und 100 cm bis 110 cm übersprungen. Dabei wurden mit dem Sensor, der mittig zentriert am Sattelgurt befestigt wurde, die folgenden Parameter gemessen: Beschleunigung, Geschwindigkeit, Länge, Höhe und Sprungwinkel.

 

Zuverlässige Analyse

Die Studie hat gezeigt, dass es bei Hindernissen mit einer Höhe und Breite von nicht mehr als 110 cm bezüglich der analysierten Kriterien in den drei Phasen des Sprungs (Absprung, Flugphase und Landung) keine statistischen Unterschiede zwischen einem Steilsprung und einem Oxer gibt. Die Höhe und Breite der Hindernisse scheinen bei den verschiedenen gemessenen Kriterien eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Parabel des Sprungs scheint sich bei allen untersuchten Kriterien beim vertikalen Hindernis und beim Oxer nicht zu unterscheiden, und dies bei allen verwendeten Höhen. Diese Zahlen werden von anderen Autoren bestätigt, und dieses Argument wird auch von erfahrenen Trainern und Reitern angeführt.

Das Kriterium «Beschleunigung» ergab interessante Werte in m/s², die, wenn sie in G umgerechnet werden, die auf die Hintergliedmassen ausgeübten Kräfte gut widerspiegeln, insbesondere im Moment des Absprungs. Die Übereinstimmung dieser Werte mit bereits veröffentlichten Studien zeigt, dass das Gerät zuverlässig und effizient ist. Neu sind hingegen die während der Beschleunigung gemessenen Werte, und es wird interessant sein, sie in zukünftigen Experimenten weiter zu untersuchen.

Ein vollständiges Validierungsverfahren des Geräts wurde im Frühjahr 2021 durchgeführt, und die Ergebnisse werden derzeit ausgewertet. Der Veterinärdienst der Schweizer Armee hat in Zusammenarbeit mit der Universität Zürich (Pferdeklinik, Abteilung für Sportmedizin) und einem schwedischen Forscherteam diese Validierung durchgeführt, die bereits eine sehr gute Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu zeigen scheint.

Position des Sensors. | © zVg Position des Sensors. | © zVg

Sensoren für Forschung und Medizin - aber nicht nur

Die Glaubwürdigkeit und Zuverlässigkeit des Sensors ergeben neue Forschungsoptionen im Bereich der Biomechanik des Pferdes, welche die Diagnose von Lahmheiten oder Gangunregelmässigkeiten ermöglichen, die mit blossem Auge nur schwer zu erkennen sind.

Das Reiten mit Sensor wird in Zukunft aber nicht nur in der Forschung und der Medizin Einsatzmöglichkeiten finden, sondern auch den Reiterinnen und Reitern in ihrem Alltag zuverlässige Dienste leisten, sei es bei der Trainingsoptimierung oder bei der Lahmheitsprävention.

Dr. med. vet. Stéphane Montavon

Der für die Studie verwendete Alogo Move Pro Sensor. | © Alogo Der für die Studie verwendete Alogo Move Pro Sensor. | © Alogo

Die Studie

Montavon, S.; Deillon, D.; Bertolaccini, J. & Deriaz M. (2021). Artificial intelligence and GPS sensor technology for 3D analyses in the biomechanics of jumping horses. Swiss Review of Military and Disaster Medicine, 1, 32-37.

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