Topsport en technologie: ‘De training van het brein is het grootste onontgonnen gebied’

Welke evoluties, innovaties en technologieën zullen de begeleiding van top- en amateursporters veranderen?

Hoe helpt technologie bij de training en begeleiding van atleten? Wat kan nu al en wat is straks mogelijk? Kristof De Mey, innovatiemanager en business developer sporttechnologie aan de UGent, schetst de toekomst met zeven voorbeelden van bestaande en nog verder te ontwikkelen technieken.

1. Markerless motion capture

U hebt het vast al eens op tv gezien: biomechanische analyses van sporters, waarbij onderzoekers markers op hun lichaam aanbrengen. Zo kunnen infraroodcamera’s bewegende ledematen goed bestuderen in een labomgeving. Dat kan nu ook zónder markers: markerless motion capture (MMC). ‘Niet meer in een lab maar op het veld zelf, dankzij computer vision’, zegt Kristof De Mey. ‘Het is een onderdeel van artificiële intelligentie dat computers en systemen leert om zinvolle info te verwerken en te interpreteren uit digitale afbeeldingen en video’s. Fujitsu heeft bijvoorbeeld zo’n computer vision-systeem ontwikkeld. Daarmee kunnen juryleden in de gymnastiek bewegingen van turners in 3D bekijken en zo accurater punten geven. Andere bedrijven focussen op sporten met een slagbeweging: tennis, golf, baseball… Ze trainen hun algoritmes zo dat die een slag perfect kunnen analyseren.’

In teamsporten, zoals voetbal of basketbal, is dat moeilijker. Spelers lopen door elkaar, en ook de camera’s staan verder. ‘Nu worden met trackingsystemen, via camera’s of beacons langs het veld of met een gps, hun posities, snelheid en afgelegde afstanden geregistreerd. Computer vision-systemen gaan verder: real-timebeelden, vanuit alle hoeken, in 3D’, vertelt De Mey. ‘Bijzonder interessant om bijvoorbeeld te analyseren hoe voetballers hun kruisband scheurden: in welke hoek stond de knie toen ze een letsel opliepen? Of om te analyseren waarom NBA-speler Stephen Curry zo goed driepunters kan gooien.’

Die technologie is nog in volle ontwikkeling. ‘Je hebt bijzonder veel rekenkracht nodig om met AI die beelden te genereren en snel genoeg te verwerken. Enkele bedrijven, zoals Sportradar en Second Spectrum in de VS, zijn er volop mee bezig en trekken daarvoor de slimste ingenieurs en academici aan. Met veel geld, maar als ze hun technologie verkopen aan grote sportbonden als de NFL of de NBA, aan de media of zelfs aan de gokindustrie kan dat heel veel dollars opleveren.’

2. Bio wearables

De laatste jaren werden de bio wearables gehypet. Sensoren die niet invasief, dus zonder in het lichaam te prikken, de suikerspiegel/glucose, het cortisol, zweet of lactaat in het lichaam meten, en dat continu, dus niet op één moment. ‘Dat zijn belangrijke parameters voor uithoudingsatleten, maar de technologie is nog niet tot de laatste details in orde’, stipt De Mey aan. ‘Zeker op het sportveld, buiten het laboratorium, is nog niet bewezen dat de sensoren de data herhaaldelijk en correct weergeven. Het wordt een uitdaging ook om met één sensor meerdere zaken te meten: én lactaat én glucose én cortisol bijvoorbeeld.’

Maar, daar is De Mey zeker van, zo’n sensor komt vroeg of laat op de markt. ‘Alleen is er dan nog een probleem: vandaag is er geen afdoende wetenschappelijk bewezen link tussen de data van die sensoren en de prestatie van een atleet. Wat is de invloed van voeding, het weer, de fysieke eigenschappen van een sporter…? We weten gewoon nog niet wat de specifieke meerwaarde van die data is. Dat juist interpreteren wordt de volgende stap.’

Voor start-ups is het ook zaak om met nieuwe bio wearables te komen, die theorieën ontkrachten die vroeger aanvaard werden. ‘Met OnTracx, een spin-off van de UGent, hebben we bijvoorbeeld algoritmes ontwikkeld die de belasting tijdens het lopen meten’, vertelt De Mey. ‘Daaruit blijkt dat een harde ondergrond voor bepaalde mensen niet per se meer belastend is of dat schoenen met veel dempend materiaal niet altijd tot minder belasting leiden. Gevolg: lopers kunnen hun trainingsparcours en schoenen veel specifieker, op maat kiezen.’

3. Brain training

Met virtualrealitybrillen, muziek of stroboscopic vision systems, waarmee bewegingen van een object schijnbaar kunnen worden stilgezet, wordt al jaren het brein van topatleten getraind. Om hen in een speciale ‘flow state’ te brengen, om hen tactische situaties op het veld beter te doen inschatten of om hen sneller te doen reageren, zoals bij keepers. ‘Althans, zo wordt het verkocht’, zegt De Mey. ‘Maar het wetenschappelijk bewijs van het effect is heel beperkt. Kan die keeper dan in een match, onder grote druk, die specifieke skill effectief beter toepassen? Critici zeggen: stop daarmee en train atleten alleen in échte situaties op het veld. Anderen wijzen dan weer naar de medische wereld. Daar is wel wetenschappelijk aangetoond dat bepaalde tools bijvoorbeeld angststoornissen reduceren of chronische pijn verlichten …’

Diezelfde tools kunnen volgens De Mey misschien ook in de topsport helpen. ‘De training van het brein is het grootste onontgonnen gebied in de begeleiding van atleten. Bedrijven zullen daar steeds meer op inzetten. En wellicht komt er binnen afzienbare tijd een innoverende techniek die wel zijn meerwaarde bewijst.’

4. Gepersonaliseerd trainingsadvies via AI

Momenteel zijn er liefst 350.000 gezondheids- en sportapps op de markt. Volgens De Mey hebben veel van de sportapps één groot probleem: ‘Ze baseren zich op gegevens van één test, afgenomen op één moment. Ze passen zich dus niet aan. Maar als het vandaag ruim 30 graden is, kun je beter geen intensieve intervaltraining doen. Net zoals je dat beter ook niet doet als je je vermoeid of ziek voelt. Enkele apps, zoals de Vlaamse loopapp Trenara of de Nederlandse fietsapp JOIN, proberen op basis van verschillende, steeds wijzigende parameters al aan te geven hoe je het best traint.’

Dat zal nog veel meer gepersonaliseerd worden. ‘Via artificiële intelligentie en algoritmes zullen alle fysieke gegevens in specifieke adviezen worden omgezet, aangepast aan de omstandigheden’, zegt De Mey. ‘Dat wordt nu al in de praktijk toegepast. Club Brugge maakte onlangs bekend dat het met Orreco zal samenwerken. Dat stelt met AI-algoritmes een gedetailleerd rapport op van de belasting van een speler, via de resultaten van bloedafnames. Daarmee worden individuele recuperatieprogramma’s opgezet. Andere tools doen dat op basis van DNA of van nog andere parameters. De grote spelers in de markt kopen de kleintjes nu op om al die kennis samen te voegen. Over een paar jaar zullen er hyperintelligente trainingsplatformen worden gelanceerd die dat allemaal zullen combineren. Ook trainers en physical coaches zullen zich moeten aanpassen.’

5. Full-body scan

In Amerikaanse ziekenhuizen kun je, voor enkele duizenden dollars, een MRI-scan van je hele lichaam laten nemen. ‘Daarna krijg je een rapport’, zegt De Mey. ‘Welke fysieke afwijkingen heb je? Welke ziektes, van kankertumoren tot cardiovasculaire aandoeningen, zijn zich in een vroeg stadium aan het ontwikkelen? Daar worden miljoenen in geïnvesteerd. Al levert dat ook veel kritiek op. Over de wetenschappelijke correctheid en relevantie – niet elke afwijking leidt tot fysieke klachten – maar ook rond ethiek. Wanneer grijp je medisch in?’

In de sport worden MRI-scans nu hoofdzakelijk gebruikt wanneer een atleet een blessure heeft opgelopen. Zeer kapitaalkrachtige sportclubs, zoals Manchester United, hebben zelfs een eigen, peperdure MRI-scanner. Volgens De Mey is de volgende stap een volledige scan van het lichaam, ter preventie van blessures. ‘Het is veel gesofisticeerder dan bijvoorbeeld een dexascan, op basis van röntgenstralen. Daarmee kun je nu iemands lichaamssamenstelling – vetpercentage, spiermassa, botdensiteit… – bepalen. Het Amerikaanse bedrijf Springbok Analytics kan nu al MRI-beelden bij elkaar brengen en driedimensionaal spieren en pezen visualiseren, om zo eventuele onevenwichten op te sporen en blessures te voorkomen. Aan de UGent heeft een team van professor Wim Derave de Muscle Talent Scan ontwikkeld. Daarmee kun je via spectroscopie de verdeling tussen snelle en trage spiervezels bepalen en zo de blessurerisico’s inschatten. Ook die technieken zullen zich de komende jaren verder ontwikkelen.’

6. Elektronische pillen

In de sport meten atleten tegenwoordig de kerntemperatuur van hun lichaam door pillen met een sensor in te slikken. Dat heeft een groot effect op sportprestaties, zeker bij warm weer. ‘In de medische wereld gaat dat al een stuk verder’, geeft De Mey aan. ‘Slimme, elektronische pillen brengen de biochemische huishouding van het darmstelstel in kaart. Eventuele aandoeningen of ontstekingen zouden zo met gepersonaliseerde medicijnen opgelost kunnen worden.’

En dan is volgens De Mey de stap naar sport vlug gezet. ‘De laatste jaren bleek hoe belangrijk een grotere energieopname is voor uithoudingsatleten, via sportdranken en gels. Een van de belangrijkste redenen waarom bijvoorbeeld profwielrenners steeds sneller fietsen, is dat ze veel meer koolhydraten eten, via speciale gels. Als je met een “slimme” pil kunt meten welke voedingsstoffen een renner goed of minder goed opneemt tijdens de inspanning, kun je die energiebevoorrading nog specifieker personaliseren. De nanotechnologie is in volle ontwikkeling. Het zal vooral zaak zijn om de data om te zetten in kennis en in concreet toepasbare tools.’

7. Kwaliteitskader voor nieuwe producten

De sector van de sporttechnologie is een jungle, met liefst zevenduizend producten voor allerlei doelstellingen. ‘Niemand vindt er nog zijn weg, ook ik niet’, zegt De Mey. ‘Het verschil met de medische wereld is groot. Daar kun je niet zomaar een nieuwe techniek op de markt brengen zonder dat de veiligheid en effectiviteit wetenschappelijk is aangetoond, met een waslijst van regels. Het nadeel? Dat kost een paar miljoen euro en duurt lang.’

In de sporttechsector is dat helemaal anders. ‘Je kunt gelijk wat lanceren, zolang je de GDPR-regels volgt (bescherming van de persoonsgegevens, nvdr) en je niet beweert dat je een medische aandoening kunt oplossen. Er is geen enkel kader of controleorgaan dat bepaalt of de technologie effectief correct werkt. Nationale overheden, de Europese Commissie of het Amerikaanse FDA houden zich – op enkele uitzonderingen na – niet met sporttechnologie bezig.’

Daarom heeft De Mey, via de UGent, een groep van experts uit Europa, Australië en de VS samengebracht in het Sports Tech Research Network. ‘Samen hebben we een gestandaardiseerd, op wetenschap gebaseerd kwaliteitskader ontwikkeld, dat we hebben voorgelegd aan actoren in de sector. Zo ontstonden er 23 meetbare kenmerken, verdeeld over 5 pijlers, waaraan een nieuw product zou moeten voldoen. Het is een eerste stap, want we zullen het kader nog verfijnen. De Wereldvoetbalbond FIFA en diverse andere sportfederaties en clubs zullen dit nu gebruiken om te bepalen waar ze op vlak van technologie op inzetten. Ook start-ups en bedrijven kunnen ermee aan de slag om hun producten slimmer te ontwerpen of te verbeteren.’