Hopphästens interaktion med underlag nu mätbar

Tre akuta skador vid hästhoppningen under OS i Aten 2004 blev starten för ett forskningsprojekt om underlag för hopphästar. Resultaten presenteras i en doktorsavhandling om ridunderlag för hoppsport.

De underlag som hästar tränas på har stor betydelse för förekomst av skador. Foto: Peter Gustavsson

- Underlaget som hästen tränas och tävlas på är en av de faktorer som påverkar risken för skador och hur hästen presterar, säger veterinär Elin Hernlund som gjort en doktorsavhandling vid SLU (Sveriges lantbruksuniversitet) om hur hopphästar interagerar med underlaget.

Inom ridsporten har banunderlag länge varit en uppmärksammad fråga, men utan att det funnits objektivt stöd för olika uppfattningar. Under OS 2004 drabbades tre hopphästar av akuta senskador inne på tävlingsbanan vilket ledde till avlivning eller avslutad karriär för de drabbade hästarna. Dessa händelser fick det internationella ridsportförbundet, FEI, att reagera. De tog efter OS initiativ till vetenskaplig forskning för att öka förståelsen kring ridunderlag och för att utveckla en standardisering för bättre och säkrare underlag för främst hästhoppning.

Forskningen har i huvudsak gjorts vid SLU i Uppsala men även forskare från USA har medverkat. Forskningen, som har pågått i åtta år, har finansierats av Stiftelsen Hästforskning och FEI.

- Mitt forskningsprojekt om underlag blev på många sätt en fortsättning på den avhandling om träningsrelaterade skador som veterinär Cecilia Lönnell presenterade år 2012. Hon jämförde skadestatistik för hästar hos olika tränare inom galopp, hoppning och på ridskolor. Många av skadorna var ortopediska och det fanns en koppling till underlaget som hästarna tränades på.

Hög hastighet när hov träffar mark

Elin Hernlund har inom sitt doktorandprojekt lagt stor energi på att studera hur olika underlag för ridsport är uppbyggda. Det har bland annat inneburit kontakt med forskare och experter inom markvetenskap och konstruktion av vägar för att lära sig mer om olika sorters material såsom grus, stenkross, fibersand med mera, som används i ridunderlag.

Avtryck från hästens hovar när de har belastat ett underlag. Foto: Elin Hernlund

I avhandlingen beskriver hon detaljer kring vad som händer när den hoppande hästens hovar kolliderar med marken och vilka påfrestningar det innebär. Till viss del uppstår en anpassning till belastningen genom att vävnaderna blir starkare, till exempel blir skelettet tätare och mer hållfast. Vid viss mängd och intensitet av belastning kan istället skador uppstå.
Höghastighetsfilmer visade att landningshastigheten efter hinder var högre för en hopphäst än för en travhäst i fullt tempo. Det ger en ökad förståelse för vilka utmaningar hästens hovar och ben utsätts för under träning och tävling.

- Helt klart påfrestas frambenen mycket vid landning efter hinder men vi vet fortfarande inte exakt hur belastningarna ser ut inuti fram- och bakben vid landning efter ett hopp. Här behövs mer studier för att få svar, säger Elin Hernlund.

Mekaniskt hästben ger svar

Det mekaniska hästbenet mäter olika egenskaper i underlaget. Foto: Elin Hernlund

Den detaljerade informationen från studierna har använts för att utveckla ett mekaniskt hästben som kolliderar med underlaget på ett sätt som efterliknar den hoppande hästen.
I det arbetet har Elin Hernlund haft stor hjälp av professor Michael Peterson från University of Maine i USA. Han arbetar främst med att mäta egenskaper i underlag på galoppbanor, men tekniken som han utvecklat visade sig fungera lika bra för mätningar hur hopphästar landar efter hinder, som för galopphästar.

- Det mekaniska hästbenet är utrustat med mätare som registrerar underlagets svar vid kollisionen. Det gör det möjligt att objektivt mäta underlagets funktionella egenskaper när det gäller ythårdhet, dämpning, elasticitet, grepp och enhetlighet.

Den objektiva mätmetoden har i avhandlingen jämförts med hur en grupp internationella toppryttare uppfattade underlagets egenskaper. Jämförelsen visade att bedömningen från de mycket erfarna ryttarna i stort samstämde med maskinens mätningar, men att variationen i ryttarbedömningarna var stor. Det mekaniska hästbenet ger stora möjligheter att öka förståelsen kring ridunderlagets egenskaper vad gäller konstruktion och materialval samt att koppla specifika egenskaper hos underlaget till skador.

- Metoden används nu av FEI som en del av kvalitets- och säkerhetskontroll av ridbanor vid stora tävlingar som världscupen och vid mästerskap. Det mekaniska benet har därför redan flugit tur och retur till Rio de Janeiro inför sommarens OS, berättar Elin Hernlund.

Mätning av banor

Mätmetoden kommer även att användas för att mäta banor på ridanläggningar såväl i Sverige som i andra länder.  En organisation har utvecklats som kan anlitas för mätning av ridunderlag hos ridklubbar och stallägare. Även konsultation för anläggande av nya banor kan ingå i uppdraget. Läs mer om det på HNS webb.

Forskargruppen vid SLU har i samarbete med Svenska Ridsportförbundets referensgrupp om ridunderlag också arbetat fram en webbaserad skrift: Ridunderlag, en guide som ska göra kunskap om ridunderlag mer tillgänglig för alla inom hästnäringen. Guiden går att ladda ner via Svenska Ridsportförbundets webb www.ridsport.se samt via kunskapssajten HästSverige www.hästsverige.se

Forskningsprojekt:Utvärdering av tränings- och tävlingsunderlag inom hoppsporten
Forskare: Elin Hernlund, Lars Roepstorff och Agneta Egenvall, Anna Bergh, SLU

Finansierat av Stiftelsen Hästforskning och Internationella ridsportförbundet (FEI)

Underlaget har betydelse för skaderisker

En av de faktorer som påverkar hur hästen presterar och som kan innebära skaderisker är underlaget som den tränas och tävlas på. Inom galopp- och travsport har banunderlag därför sedan länge varit ett område för vetenskaplig forskning.  Inom ridsporten har tävlingsunderlag också länge varit en uppmärksammad fråga, men då utan att det funnits objektivt stöd för olika uppfattningar. 

Det mekaniska benet och den bil som transporterar runt det på olika tävlingar världen över. Foto: Elin Hernlund

Underlagets potentiella skadeverkan i samband med tävling har uppmärksammats. Under OS i Aten 2004 drabbades tre hopphästar av akuta senskador inne på banan, som ledde till avlivning eller avslutad karriär. Skadorna kopplades samman med banunderlaget.

Det resulterade i att det internationella ridsportförbundet FEI tog initiativ till vetenskaplig forskning för att öka förståelsen kring ridunderlag och att få fram kvalitéts- och säkerhetsstandarder för tävlingsunderlag.

När hästens hov kolliderar med underlaget i samband med varje hovisättning uppstår krafter som påverkar vävnaderna i hästens ben. Till viss del uppstår en tillpassning till belastningen genom att vävnaderna blir starkare, till exempel blir skelettet tätare och mer hållfast. Vid viss mängd och intensitet av belastning kan istället skador uppstå. Hästens interaktion med marken i varje steg kan beskrivas som bestående av två överlappande kollisioner.

Den första, när hoven med sin begränsade vikt slår i marken och snabbt bromsas upp ger inte så höga totala belastningar men ger en kraftig stöt som skickar vibrationer upp längs nedre delen av benet. Den andra kollisionen sker mellan hästens centrala kroppsmassa och marken via hoven. Hoven har vid det laget i princip bromsats upp. Vid den andra kollisionen uppstår mycket höga krafter. Under landning efter hinder på upp till 130 cm har belastningen på en framhov uppmätts till två gånger kroppsvikten, alltså cirka 1000 kg på en enda hov för en medelstor häst.

Underlaget svarar olika

När hoven landar uppstår stora krafter. Foto: Elin Hernlund

Det som komplicerar hur krafterna bestäms mellan häst och underlag är att underlaget svarar olika beroende på med vilken styrka och med vilken hastighet det belastas.

Om man vill studera vad underlaget ger för svar, alltså vilka motkrafter som uppstår när hästen rör sig över det, måste man mäta underlaget genom att lägga på belastningar som efterliknar hästens två kollisioner. Hastigheten som hästen springer med, och vilken rörelse den utför, är ytterligare saker som påverkar hur kraftiga de båda kollisionerna blir.

Underlagets egenskaper kan delas in efter hur underlaget påverkar hästen i olika delar av steget. De beskriver hur underlaget ”känns” för hästen och hur ryttaren upplever hästens prestation och kallas för underlagets funktionella egenskaper. För att hitta en mätmetod som på ett objektivt sätt kan utvärdera underlagets funktionella egenskaper krävs detaljerad kunskap om hur hästens interaktion med underlaget sker. Man måste förstå faktorer som påverkar interaktionen just för den sportdisciplin man är intresserad av och sedan efterlikna den belastningen på ett standardiserat sätt.

Det övergripande syftet med studierna i den här avhandlingen var att undersöka hästens interaktion med underlaget i situationer som är relevanta för hopphästar. Ett särskilt syfte var att använda den kunskapen för att tolka data från en mekanisk och objektiv underlagsmätare, the Orono Biomechanical Surface Tester (OBST), samt att föreslå sätt att vidareutveckla sådana mätmetoder.

För att studera på vilket sätt hästens hovar slår i marken i landningen efter hinder filmades hästar under elittävlingar på två olika underlag med höghastighetskamera. Hovarnas landningshastigheter, landningsvinklar och uppbromsningstid registrerades. Beräkningar från 64 hovlandningar från 39 hästar visade att landningshastigheterna var höga. De var högre än för travare i fullt tempo och nästan upp till samma hastigheter som registrerats för fullblodsgaloppörer i tävlingstempo. Hastigheterna varierade påtagligt mellan de olika benen i landningen.

Hastighet mättes via hovarna

För att mäta och förstå vilken påverkan olika typer av steg (till exempel vanliga galoppsteg eller landningssteg) och ben (fram- eller bakben, inner- eller ytterben) har på hovens uppbromsning så användes accelerometrar (som mäter hastighetsförändringar) monterade på hovarna hos fem hästar som galopperade och hoppade hinder av olika typ och höjd.

Försöket visade att hovlandningen ser olika ut mellan galopp över plan mark, avsprång och landning, samt att de olika benen inom varje språng påverkar den vertikala och horisontella uppbromsningen. Avsprånget och frambenens landning gav upphov till kraftigast uppbromsning mellan hoven och underlaget. Försöket utfördes på två olika underlag, ett sand-fiberunderlag och ett med sand och träflis i topplagret. Sand-fiberunderlaget användes med två olika nivåer av vatteninnehåll. Sand-fiberunderlaget gav en större dämpning av hovuppbromsningen jämfört med sand-träflis och mer vatten ökade stötdämpningen ytterligare. Graden av hovuppbromsning i vertikal riktning, enkelt uttryckt stötdämpningen av underlaget mätt på hästarnas hovar jämfördes med ett motsvarande mått från underlagstestaren obst. Det visade sig att OBST:n rankade banornas stötdämpning på samma sätt som hästmätningarna men att obstns mätningar var något högre.

Ryttare och testmaskin tyckte lika

För att undersöka funktionella egenskaper hos tävlings- och uppvärmningsbanor på internationella hopptävlingar av högsta nivå (4* och 5* FEI-tävlingar) genomfördes mätningar med obstn och tävlande ryttare fick bedöma underlaget. Tävlingarna var nio stora tävlingar med totalt 25 banor. Banornas konstruktion och materialkomposition av topplagret beskrevs också. En jämförelse mellan de båda mätningarna visade tydliga samband mellan testmaskinens (OBST) mätningar och ryttarnas bedömning av viktiga funktionella egenskaper hos underlaget: ythårdhet, dämpning, grepp och elasticitet. För enhetlighet kunde ingen tolkningsbar koppling hittas. Den objektiva mätmetoden kunde därför konstateras vara relevant för hur underlaget bedöms av toppryttare inom hoppsporten.

För att kunna koppla skadeuppkomst och prestation hos hästar till underlagens egenskaper behövs en metod för att jämföra underlag på ett objektivt sätt. Metoden ska vara relevant både jämfört med de belastningar som uppstår mellan hästen och underlaget inom den aktuella sportdisciplinen men också vara relevant för sportutövarnas uppfattning om underlagets prestation.

I den här avhandlingen presenteras användandet av en sådan metod med jämförelse till hästens och underlagets interaktion samt ryttarbedömningar. I framtiden kan kartläggning av funktionella egenskaper hos underlag kopplas till registrering av skador för att möjliggöra att bättre och säkrare underlag.

Forskningsprojekt: Utvärdering av tränings- och tävlingsunderlag inom hoppsporten
Forskare: Elin Hernlund, Lars Roepstorff och Agneta Egenvall, Anna Bergh, SLU

Finansierat av Stiftelsen Hästforskning och Internationella ridsportförbundet (FEI)

Utvärdering av underlag inom hoppsport

Forskningsprojekt: Sport Surfaces in Show Jumping - avhandling inom veterinärmedicin vid SLU.
Forskare: Elin Hernlund, institutionen för anatomi, fysiologi och biokemi.
2016-05-25