Prediction and structure of triathlon performance in recreational and elite triathletes

Die Sportart Triathlon kombiniert die drei Ausdauersportarten Schwimmen, Radfahren und Laufen, die nacheinander ohne Pause ausgeführt werden und in eine Gesamtwettkampfzeit münden. Die Olympische Distanz über 1.5 km Schwimmen, 40 km Radfahren und 10 km Laufen stellt die am meisten verbreitete Wettkampfdistanz dar, sowohl im Amateur- als auch im Profi-Bereich. Als Ausdauer determinierte Sportart erfordert Triathlon, wie auch die drei Einzeldisziplinen, spezifische physiologische Anforderungen. Zahlreiche weitere Bereiche wie die Anthropometrie der Athletinnen und Athleten, psychologische Voraussetzungen und vieles mehr können ebenfalls leistungsdeterminierend sein. Es ist davon auszugehen, dass selbst die einzelnen Streckenlängen im Triathlon – neben der Olympischen Distanz existieren noch die kürzere Sprint- sowie die längere Halb- und Langdistanz – jeweils spezifische Charakteristika mit sich bringen, die durch eine angepasste Vorbereitung und Trainingsgestaltung vorbereitet werden können. Die Bestimmung solch leistungsrelevanter Parameter einer Sportart oder einer sportlichen Leistung werden im Bereich der Trainingswissenschaft als Struktur der sportlichen Leistung zusammengefasst und bilden die Grundlage für wissenschaftlich fundierte Aussagen zur Trainingsgestaltung, Talentauswahl und vielem mehr. Eng damit verbunden ist die Prognose sportlicher Leistung, die auf Basis der identifizierten Parameter und deren Quantifizierung mittels einer aktuellen leistungsdiagnostischen Untersuchung eine Prognose der tatsächlichen Wettkampfleistung bspw. in Form einer Gesamtwettkampfzeit ermöglichen kann. Die Verknüpfung dieser beiden Aspekte – die Prognose und die Struktur der sportlichen Leistung in der Sportart Triathlon – bilden den Kern der vorliegenden Dissertation, wobei sowohl Amateur- als auch Profi-Sportler in den Fokus genommen wurden. Die Dissertation umfasst acht Kapitel. Nach einem kurzen Vorwort und einer allgemeinen Einführung in die Thematik (Kapitel 1) liefert Kapitel 2 den theoretischen und methodischen Hintergrund. Insbesondere werden die Besonderheiten, Rahmenbedingungen und Voraussetzungen der Sportart Triathlon, der aktuelle Forschungsstand in den Bereichen der Prognose und Struktur sportlicher Leistung sowie die in dieser Thesis verwendeten methodischen Ansätze näher beleuchtet. Da der Einsatz unterschiedlicher Methoden ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit darstellt wird deren Einsatz in den drei Studien (Kapitel 4 bis 6) ausführlicher vorbereitet: die explorative Faktorenanalyse und der Dominanz-Paar-Vergleich als Verfahren zur Vorselektion leistungsrelevanter Parameter, die multiple lineare Regression und künstliche neuronale Netze zur Prognose der individuellen Gesamtwettkampfzeit sowie die Strukturgleichungsanalyse als Verfahren zur Berechnung eines Strukturgleichungsmodells der sportlichen Leistung im Triathlon. Nach der Ableitung der Fragestellungen und der Darstellung der Ziele der vorliegenden Thesis (Kapitel 3), liefern die Forschungsarbeiten in den drei darauffolgenden Kapiteln Erklärungsansätze hierzu. Die Studie in Kapitel 4 liefert erste Erkenntnisse und weist Leistungsparameter nach, die zur Prognose der individuellen Wettkampfleistung von Amateur-Triathleten über die Sprintdistanz dienen. Hierbei wurden anthropometrische, physiologische und trainingsbezogene Parameter im Rahmen einer Leistungsdiagnostik unter Laborbedingungen unmittelbar vor einem Triathlon Wettkampf erfasst und statistische Zusammenhänge zur erbrachten Wettkampfleistung hergestellt. Drei Modelle zur Prognose der Wettkampfleistung konnten mittels linearer Regression berechnet und dabei leistungsrelevante Parameter identifiziert werden. Das auf dem physiologischen Parameter Blutlaktatkonzentration nach 18 min bei 200 W auf einem Fahrradergometer aufbauende Prognosemodel liefert die höchste Varianzaufklärung (R² = 0.71), gefolgt von den Modellen basierend auf den anthropometrischen Parametern Beinlänge und Armspannweite (R² = 0.67) und dem trainingsbezogenen Parameter Trainingsumfang im Schwimmen (R² = 0.41). Nachgewiesen werden konnte, dass dies selbst bei kleinen Stichproben möglich ist und Hinweise zur Trainingsgestaltung und zur Wettkampfeinteilung liefern kann, insbesondere im Amateur-Bereich jedoch mit einer stark eingeschränkten Generalisierbarkeit verbunden sein dürfte. Eine Herausforderung bei größeren Studien dürfte daher die vergleichbare Erfassung der Gesamtwettkampfzeit als abhängige Variable darstellen. Die Studie in Kapitel 5 untersucht auf Basis der vorangegangenen Erfahrungen die Prognose der Gesamtwettkampfzeit von Profi-Triathleten über die olympische Distanz. Hierbei wurden die routinemäßig durchgeführten leistungsdiagnostischen Untersuchungen von Triathleten, die in der Vorbereitung auf die olympischen Sommerspiele im Jahr 2012 durch das Institut für Angewandte Trainingswissenschaft in Leipzig getestet wurden, analysiert und für die Berechnungen der Prognosemodelle verwendet. Dem hohen Maß an Standardisierung der Testungen mit einer großen Anzahl an erfassten Parametern stand die Notwendigkeit der Normalisierung der Gesamtwettkampfzeiten gegenüber. Dies war notwendig, da die Profi-Triathleten an unterschiedlichen Wettkämpfen teilgenommen hatten, zwar überwiegend über dieselbe Streckenlänge jedoch mit unterschiedlichsten Streckenprofilen, Teilnehmerfeldern, klimatischen Bedingungen, etc. Im Vergleich zur bisherigen Literatur konnten mit zwei unterschiedlichen Ansätzen – multiple Regressionen für lineare und künstliche neuronale Netze für nichtlineare Zusammenhänge zwischen Parametern und Gesamtwettkampfzeit – gute Ergebnisse für Prognosemodelle auf Basis anthropometrischer und physiologischer Parameter erzielt werden. Beide Ansätze lieferten je zwei Prognosemodelle. Die lineare Regression führt zu R² = 0.41 auf Basis anthropometrischer Parameter (prädiktiv: Beckenbreite und Schulterbreite) und zu R² = 0.67 auf Basis physiologischer Parameter (prädiktiv: maximale Atemfrequenz, Laufgeschwindigkeit bei 3-mmol·L-1 Blutlaktatkonzentration und maximale Blutlaktatkonzentration). Basierend auf den jeweils fünf relevantesten Parametern einer Vorselektion führen künstliche neuronale Netze zu R² = 0.43 auf Basis anthropometrischer Parameter und R² = 0.86 auf Basis physiologischer Parameter. Der Vorteil neuronaler Netze gegenüber der linearen Regression liegt dabei in der Möglichkeit nichtlineare Zusammenhänge abzubilden. Im Gegensatz zur durchgeführten Studie mit Amateur-Triathleten stellen die Profi-Triathleten eine sehr homogene Stichprobe dar, die der Grundgesamtheit des deutschen Nationalkaders sehr nahekommt, weshalb die Ergebnisse und insbesondere die identifizierten Leistungsparameter eine höhere Generalisierbarkeit aufweisen, wenn auch für einen sehr kleinen Kreis an Athleten. Insbesondere zur Ableitung von wichtigen Merkmalen für Athletinnen und Athleten in Nachwuchskadern liefern die Ergebnisse wertvolle Hinweise auf potentiell relevante anthropometrische Voraussetzungen sowie auf leistungsrelevante und durch Training beeinflussbare physiologische Parameter. Die dritte Studie (Kapitel 6) nutzt die Ergebnisse der erstellten Prognosemodelle aus Kapitel 5, um trotz des Vorhandenseins einer kleinen Stichprobe ein Strukturmodell der sportlichen Leistung im Triathlon über die olympische Distanz zu entwickeln. Hierbei konnten schlussendlich drei gültige Modelle erstellt werden, die einen ersten wichtigen Schritt zur wissenschaftlich fundierten Aufklärung der Leistungsstruktur im olympischen Triathlon liefern. Insbesondere das Modell, das die Erfahrung von professionellen Trainern in der Vorauswahl an Parametern nutzt, liefert als gut einzustufende Modellparameter, die im Einklang zu den Erkenntnissen der zuvor erstellten Prognosemodelle und des Strukturmodels basierend auf theoretischen Überlegungen und einschlägiger Literatur stehen. Als relevant einzustufende Parameter sind hier sowohl anthropometrische (Körpergewicht, BMI, fettfreie Körpermasse) als auch physiologische (relative maximale Sauerstoffaufnahme, Laufgeschwindigkeit bei 3-mmol/l Blutlaktatkonzentration, maximale Laufgeschwindigkeit in einem spezifischen Mobilisationstest) Kenngrößen zu nennen. Als Limitation ist der Einsatz einer kleinen Stichprobe zu nennen, da dies bei der Berechnung von Strukturmodellen von Nachteil sein kann, bei der Verwendung von Daten von Profi-Athleten jedoch unvermeidbar ist. Die entwickelten Modelle sind aus mathematisch-statistischer Sicht eindeutig bestimmt, müssen jedoch durch weitere Datensätze ergänzt werden, um umfassendere Modelle zu ermöglichen. Kapitel 7 liefert schließlich eine allgemeine Diskussion der Forschungsergebnisse und einen Ausblick auf zukünftige Studien. Die Befunde der drei durchgeführten Studien werden zusammengeführt und mit dem bisherigen Wissensstand abgeglichen, um eine umfassendere Betrachtung leistungsrelevanter Parameter der Sportart Triathlon sowie der eingesetzten methodischen Ansätze der multiplen Regression, künstlicher neuronaler Netze sowie der Strukturanalyse vorzunehmen. Die vorliegende Dissertation liefert im Wesentlichen sowohl in der Fachliteratur bereits als leistungsrelevant identifizierte Parameter aber auch bisher weniger betrachtete jedoch als potentiell relevant einzustufende Leistungsparameter. Als wesentliches Ergebnis der Dissertation muss der Einsatz der angewendeten Methoden im Kontext der trainingswissenschaftlichen Leistungsdiagnostik gesehen werden, da dies bisher wenig verbreitet ist. Wissend um die Einschränkung kleiner Stichproben, welche im Profi-Bereich unvermeidbar sind, werden die möglichen Potentiale für zukünftige Studien deutlich und zeigen somit ein spannendes und bedeutsames zukünftiges Forschungsfeld und Implikationen für sich anschließende Studien auf. Die Dissertation schließt mit einer allgemeinen Zusammenfassung (Kapitel 8) der vorliegenden Arbeit

Biomechanical Analysis of the Knee Joint Load During a Unilateral Sit-to-Stand Movement

Background and Objectives: Sit-to-Stand (STS) movements are fundamental activities of daily living. As STS movements can be physically demanding especially for the elderly, bi- and unilateral STS movements are frequently used in motor tests to measure lower limb strength. In contrast to bilateral STS movements, the knee joint loads occurring during unilateral STS movements as well as the influences of chair height or lower limb dominance are still unknown. Methods: In a randomized study approach knee joint loads during unilateral STS movements from three different chair heights have been analyzed using biomechanical motion analysis in a population of 19 healthy middle-aged adults. Additionally, the influence of lower limb dominance and the level of perceived exertion have been investigated. Results: Lower limb dominance had no effect on knee joint load. In contrast, chair height significantly affected the peak shear forces in anterior (high: 3.94 ± 0.63 N/kg; low: 4.09 ± 0.61 N/kg) and lateral (high: 1.52 ± 0.79 N/kg; low: 1.78 ± 0.88 N/kg) direction as well as the peak knee adduction moment (high: 0.56 ± 0.29 Nm/kg; low: 0.65 ± 0.32 Nm/kg). Additionally, chair height but not limb dominance significantly affected the level of perceived exertion (high: 11.1 ± 2.8; low: 12.5 ± 3.5). Conclusion: The detected knee joint loads occurring during a unilateral STS movements are similar to those of other activities of daily living like e.g. stair ascent and thus, unilateral STS movements are applicable for usage in motor tests for middle-aged subjects. While lower limb dominance has no impact on the knee joint load, lower chair heights increase the load on the knee joint. Therefore, chair height should be considered when using unilateral STS movements in motor tests

Sportwissenschaftliches Lehr-Lern-Labor "School goes BioMotion"

Einleitung: Zur Verbesserung der Qualität der Lehrerbildung werden im Rahmen des, durch das MWK Baden-Württemberg geförderte Verbundprojekt MINT2KA, bestehende Schüler- und Lehr-Lern-Labore (LLL) am Karlsruher Institut für Technologie und der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe ausgebaut und weiterentwickelt. Teil dieses Projektes ist die Weiterentwicklung des LLLs von „School goes BioMotion“, das Schulklassen den Besuch von drei Laboreinrichtungen am Institut für Sport und Sportwissenschaft (KIT) ermöglicht. Organisation: In den ersten Einheiten des Hauptseminares „Theoriefelder der Naturwissenschaft“ werden den Studierenden fachdidaktische und forschungsspezifische Kenntnisse vermittelt und vorhandene Messsysteme vorgestellt. Die Studierenden erarbeiten im weiteren Verlauf ein Konzept für eine Lehr-Lern-Station (LLS). Dieses Konzept wird im Rahmen des Seminars erprobt, bevor es mit Schülerinnen und Schülern (SuS) durchgeführt wird. In einer abschließenden Einheit werden die Konzepte evaluiert und das eigene Lehrverhalten reflektiert. Stationen: Die im Seminar erarbeiteten LLS sind im Bereich der Biomechanik verortet. Als interdisziplinäres Fachgebiet finden verschiedene Methoden und Theorien anderer Wissenschaftsdisziplinen Beachtung - insbesondere die Physik (vgl. Schwameder et al., 2013, S. 125). Für die LLS wird der sportliche Kontext genutzt, um den SuS naturwissenschaftliche Inhalte zu vermitteln. Beispielsweise untersuchen die SuS in einer LLS die Möglichkeiten zur Optimierung der sportlichen Leistung im Radfahren. Mithilfe eines Fahrradergometers mit integriertem Pedalkraftmesssystem werden die auftretenden Kräfte während des Pedaltritts gemessen. Unter Berücksichtigung physikalischer Größen bei Kreisbewegungen leiten die SuS das Technikbild des „runden Tritts“ ab

Viral Hepatitis and Rapid Diagnostic Test Based Screening for HBsAg in HIV-infected Patients in Rural Tanzania.

\ud \ud Co-infection with hepatitis B virus (HBV) is highly prevalent in people living with HIV in Sub-Saharan Africa. Screening for HBV surface antigen (HBsAg) before initiation of combination antiretroviral therapy (cART) is recommended. However, it is not part of diagnostic routines in HIV programs in many resource-limited countries although patients could benefit from optimized antiretroviral therapy covering both infections. Screening could be facilitated by rapid diagnostic tests for HBsAg. Operating experience with these point of care devices in HIV-positive patients in Sub-Saharan Africa is largely lacking. We determined the prevalence of HBV and Hepatitis C virus (HCV) infection as well as the diagnostic accuracy of the rapid test device Determine HBsAg in an HIV cohort in rural Tanzania. Prospectively collected blood samples from adult, HIV-1 positive and antiretroviral treatment-naïve patients in the Kilombero and Ulanga antiretroviral cohort (KIULARCO) in rural Tanzania were analyzed at the point of care with Determine HBsAg, a reference HBsAg EIA and an anti-HCV EIA. Samples of 272 patients were included. Median age was 38 years (interquartile range [IQR] 32-47), 169/272 (63%) subjects were females and median CD4+ count was 250 cells/µL (IQR 97-439). HBsAg was detected in 25/272 (9.2%, 95% confidence interval [CI] 6.2-13.0%) subjects. Of these, 7/25 (28%) were positive for HBeAg. Sensitivity of Determine HBsAg was rated at 96% (95% CI 82.8-99.6%) and specificity at 100% (95% CI, 98.9-100%). Antibodies to HCV (anti-HCV) were found in 10/272 (3.7%, 95% CI 2.0-6.4%) of patients. This study reports a high prevalence of HBV in HIV-positive patients in a rural Tanzanian setting. The rapid diagnostic test Determine HBsAg is an accurate assay for screening for HBsAg in HIV-1 infected patients at the point of care and may further help to guide cART in Sub-Saharan Africa

Can Intercropping Increase Climate Resilience of Smallholder Dryland Cropping Systems? Insights from Experimentation and Modelling

With the potential threat of more frequent climate extremes putting semi-arid crop production in jeopardy, there is a need to establish more resilient cropping systems. Intercropping is often practised by farmers in such regions, but to what extent and how can it be a viable option for future conditions? As field testing complex adaptation strategies in well-controlled environments is often difficult, we opted for a different approach: combining experimentation and modelling. A field trial was run in semi-arid India over a two-year period (2015 & 2016) in the dry season. These trials tested a split-plot designed experiment with four replicates, assessing the performance of sole versus intercropped stands, with two densities (30 cm & 60 cm between row spacing), and three drip irrigation treatments (severe stress, partial stress, and well-watered). Under low rainfall conditions, results showed that total grain yields were in-line with the irrigation treatments applied. Intercropping pearl millet led to a significantly lower total grain yield in comparison to the sole equivalent. Pearl millet achieved 1.1 t/ha when intercropped and 2.5 t/ha when grown as a sole crop. Cowpea yielded 0.8 t/ha when intercropped, and 0.8 t/ha as a sole crop. From this study, we can conclude that even when temperatures exceed 43 C crops produce reasonable yields when irrigated. In terms of pearl millet production, sole as opposed to intercrop cultivation could be more suitable. Such experiments during the dry season are arguably an opportunity for testing cropping strategies under extreme but real-world conditions. Subsequently, we used the above-described detailed data in conjunction with the agroecosystem model APSIM. Linking such experimental data with models is important to evaluate models that can be applied to explain and quantify the performance of such systems. Model performance was satisfactory and eproduced the effects of density, irrigation and year on the variables chosen. Plant height proved to be crucial for model evaluation. Simulation experiments were conducted to further evaluate plant densities, as well as genetic traits. Our combined approach is capable of improving intercropping strategies, through understanding the processes that determine interactions between specific environments and management practices

Improving the development, monitoring and reporting of stroke rehabilitation research: consensus-based core recommendations from the Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtable (SRRR)

Recent reviews have demonstrated that the quality of stroke rehabilitation research has continued to improve over the last four decades but despite this progress there are still many barriers in moving the field forward. Rigorous development, monitoring and complete reporting of interventions in stroke trials are essential in providing rehabilitation evidence that is robust, meaningful and implementable. An international partnership of stroke rehabilitation experts committed to develop consensus-based core recommendations with a remit of addressing the issues identified as limiting stroke rehabilitation research in the areas of developing, monitoring and reporting stroke rehabilitation interventions. Work exploring each of the three areas took place via multiple teleconferences and a two-day meeting in Philadelphia in May 2016. A total of 15 recommendations were made. To validate the need for the recommendations the group reviewed all stroke rehabilitation trials published in 2015 (n=182 papers). Our review highlighted that the majority of publications did not clearly describe how interventions were developed or monitored during the trial. In particular, under-reporting of the theoretical rationale for the intervention and the components of the intervention calls into question many interventions that have been evaluated for efficacy. More trials were found to have addressed the reporting of interventions recommendations than those related to development or monitoring. Nonetheless the majority of reporting recommendations were still not adequately described. To progress the field of stroke rehabilitation research and to ensure stroke patients receive optimal evidence based clinical care we urge the research community to endorse and adopt our recommendations

IntCal09 and Marine09 radiocarbon age calibration curves, 0-50,000yeats cal BP

The IntCal04 and Marine04 radiocarbon calibration curves have been updated from 12 cal kBP (cal kBP is here defined as thousands of calibrated years before AD 1950), and extended to 50 cal kBP, utilizing newly available data sets that meet the IntCal Working Group criteria for pristine corals and other carbonates and for quantification of uncertainty in both the 14C and calendar timescales as established in 2002. No change was made to the curves from 0–12 cal kBP. The curves were constructed using a Markov chain Monte Carlo (MCMC) implementation of the random walk model used for IntCal04 and Marine04. The new curves were ratified at the 20th International Radiocarbon Conference in June 2009 and are available in the Supplemental Material at www.radiocarbon.org

Trafficability Prediction Using Depth-to-Water Maps : the Status of Application in Northern and Central European Forestry

DOI 10.1007/s40725-022-00159-w CorrectionPurpose of Review Mechanized logging operations with ground-based equipment commonly represent European production forestry but are well-known to potentially cause soil impacts through various forms of soil disturbances, especially on wet soils with low bearing capacity. In times of changing climate, with shorter periods of frozen soils, heavy rain fall events in spring and autumn and frequent needs for salvage logging, forestry stakeholders face increasingly unfavourable conditions to conduct low-impact operations. Thus, more than ever, planning tools such as trafficability maps are required to ensure efficient forest operations at reduced environmental impact. This paper aims to describe the status quo of existence and implementation of such tools applied in forest operations across Europe. In addition, focus is given to the availability and accessibility of data relevant for such predictions. Recent Findings A commonly identified method to support the planning and execution of machine-based operations is given by the prediction of areas with low bearing capacity due to wet soil conditions. Both the topographic wetness index (TWI) and the depth-to-water algorithm (DTW) are used to identify wet areas and to produce trafficability maps, based on spatial information. Summary The required input data is commonly available among governmental institutions and in some countries already further processed to have topography-derived trafficability maps and respective enabling technologies at hand. Particularly the Nordic countries are ahead within this process and currently pave the way to further transfer static trafficability maps into dynamic ones, including additional site-specific information received from detailed forest inventories. Yet, it is hoped that a broader adoption of these information by forest managers throughout Europe will take place to enhance sustainable forest operations.Peer reviewe

Trafficability Prediction Using Depth-to-Water Maps : the Status of Application in Northern and Central European Forestry

DOI 10.1007/s40725-022-00159-w CorrectionPurpose of Review Mechanized logging operations with ground-based equipment commonly represent European production forestry but are well-known to potentially cause soil impacts through various forms of soil disturbances, especially on wet soils with low bearing capacity. In times of changing climate, with shorter periods of frozen soils, heavy rain fall events in spring and autumn and frequent needs for salvage logging, forestry stakeholders face increasingly unfavourable conditions to conduct low-impact operations. Thus, more than ever, planning tools such as trafficability maps are required to ensure efficient forest operations at reduced environmental impact. This paper aims to describe the status quo of existence and implementation of such tools applied in forest operations across Europe. In addition, focus is given to the availability and accessibility of data relevant for such predictions. Recent Findings A commonly identified method to support the planning and execution of machine-based operations is given by the prediction of areas with low bearing capacity due to wet soil conditions. Both the topographic wetness index (TWI) and the depth-to-water algorithm (DTW) are used to identify wet areas and to produce trafficability maps, based on spatial information. Summary The required input data is commonly available among governmental institutions and in some countries already further processed to have topography-derived trafficability maps and respective enabling technologies at hand. Particularly the Nordic countries are ahead within this process and currently pave the way to further transfer static trafficability maps into dynamic ones, including additional site-specific information received from detailed forest inventories. Yet, it is hoped that a broader adoption of these information by forest managers throughout Europe will take place to enhance sustainable forest operations.Peer reviewe

Low back pain in pregnant wome

Pain of lumbosacral segment of the vertebral column and the pelvis concerns about 45% of all pregnant women. The change of the body posture during pregnancy is the result of gravity centre relocation, which affects the musculosceletal system. Development of the joint, ligament and myofascial dysfunctions, as well as the pain in the lumbosacral segment and the pelvis, are the most common reasons of spine pain. The aim of this review is to present the current state of knowledge about lumbar spine pain in pregnant women with special focus on the pain connected with muscular, joint and ligament disorders. Pregnancy is a serious burden for the female osteo-skeletal system. Lumbar pain with different location and intensification is the negative consequence of the position changes during pregnancy. Pharmacotherapy could be useful only in cases of intensive low back pain, with possible application of small spectrum of drugs that are safe during pregnancy. Physical therapy, including manual therapy, exercises, massage and techniques of local anesthesia are alternative methods in case of low back pain in pregnant women