Amputeret får et skud ved OL

I sidste uge fik Oscar Pistorius, en sydafrikansk Paralympics-løber, chancen for at opfylde sin livslange drøm om at deltage i OL af Court of Arbitration for Sports (CAS) i Lausanne, Schweiz. Retten stadfæstede appellen indgivet af Pistorius mod beslutningen truffet den 14. januar af International Association of Athletics Federations ( IAAF ), der forbød blade runner at konkurrere mod raske atleter. Det CAS regerede at IAAF ikke fremlagde tilstrækkelige beviser for nogen metabolisk fordel ... [eller tilstrækkeligt bevis] for, at de biomekaniske virkninger af at bruge denne særlige proteseanordning giver Oscar Pistorius en fordel i forhold til andre atleter, der ikke bruger enheden.

Augmenterede mennesker: Hugh Herr, en MIT Media Lab-professor og direktør for Biomechatronics Group, ledede et team af forskere, der evaluerede den videnskabelige gyldighed af en IAAF-undersøgelse, der blev brugt til at forbyde Oscar Pistorius, en Paralympics-løber, fra at konkurrere i raske konkurrencer.

Pistorius er en dobbelt amputeret, der konkurrerer på J-formet, kulfiber, Cheetah Flex-Foot-proteser lavet af det islandske firma Össur . Efter at Pistorius klarede sig godt i et internationalt arbejdsdygtigt arrangement i 2007, opstod der mistanke blandt medlemmer af IAAF om, at hans Cheetah-proteser kan give ham en uretfærdig fordel. Institutionen satte straks et forbud mod at bruge tekniske anordninger, såsom hjul og fjedre, i konkurrence, og den besluttede at gennemgå Pistorius' sag individuelt.

IAAF gennemførte en to-dages videnskabelig undersøgelse, ledet af den tyske professor Gert-Peter Brüggemann, af proteserne. Baseret på de resulterende data konkluderede IAAF, at Pistorius faktisk har en uretfærdig fordel i forhold til raske atleter, idet han hævder, at han bruger 25 procent mindre energi, end de gør på at konkurrere.

Forbløffet over sådanne påstande henvendte Pistorius' advokater sig til MIT-professor Hugh mr og bad ham vurdere den videnskabelige validitet af IAAF's undersøgelse. Herr, direktøren for Biomechatronics Group i MIT Media Lab, og også en lektor i MIT-Harvard Division of Health Sciences and Technology, samlede et hold, der omfattede eksperter i biomekanik og fysiologi fra seks universiteter for at evaluere de videnskabelige beviser.

Teknologigennemgang satte sig sammen med Herr og bad ham om at forklare de videnskabelige fejl, som holdet af forskere fandt i IAAF-undersøgelsen, samt de bredere implikationer af CAS’ afgørelse.

Teknologigennemgang : Hvad var påstandene fra IAAF i sin videnskabelige rapport, som du havde til opgave at vurdere?

Hugh mr : Den første påstand fra IAAF var relateret til den metaboliske energi, som Oscar krævede for at løbe. De hævdede, at Oscar, på grund af sine Cheetah-proteser, var i stand til at løbe med sprinthastigheder med 25 procent mindre energi. I den anden påstand sagde IAAF, at Cheetah-proteserne frigiver en større mængde energi end det menneskelige ankel-fod-kompleks i sprinthastigheder, og at det faktisk introducerer en kunstig fordel for Oscar.

BØRN : Med hensyn til den første påstand, hvordan kom IAAF frem til den konklusion, og hvilke videnskabelige beviser brugte du til at tilbagevise den påstand?

HH : Ved sprinthastigheder bruger kroppen to energikilder: aerob og anaerob. Problemet er, at du kan måle den ene energikilde, men ikke den anden. Anaerob energi kan ikke kvantificeres af nogen – ikke her i USA, ikke i Tyskland; det kan simpelthen ikke kvantificeres præcist. IAAF hævdede, at det kunne kvantificeres, og de satte et præcist tal på det: 25 procent energimæssig fordel ved 400-meter-løbshastigheder. Dette er dybt mangelfuldt, fordi det ikke kan kvantificeres ved disse hastigheder. Ingen kan kvantitativt vurdere, om der er en fordel eller ulempe.

BØRN : Hvordan kvantificerede IAAF så den anaerobe energikilde for at komme til en sådan konklusion?

HH : De tog blodlaktatforanstaltninger. Men igen, hvis man er uddannet i den nyere videnskabelige forståelse af anaerob metabolisme, konkluderer man, at man ved blot at tage blodlaktatmålinger ikke kan kvantificere anaerob kapacitet.

Ved langsommere løbehastigheder kan den aerobe komponent måles ved at overvåge, hvor meget ilt en person forbruger, og hvor meget kuldioxid der frigives. Det, vi gjorde, var, at vi udførte en energitest ved langsommere løbehastigheder, hvor man kvantitativt kan måle den samlede mængde energi, der kræves for at løbe, fordi ved den kritiske hastighed og derunder, udgør den aerobe energiforsyning hele energikilden. Vi målte Oscar og andre eliteatleter med intakte ben ved den hastighed og derunder, og vi fandt ingen signifikant forskel.

Hvis IAAF ville have fået deres undersøgelse peer-review, før de besluttede at forbyde Oscar, ville de have fundet ud af dette.

BØRN : I den anden påstand sagde IAAF, at Cheetah-proteserne returnerede mere energi end det menneskelige ankel-fodled. Hvordan blev det evalueret, og hvorfor mener du, at dommen er fejlbehæftet?

HH : IAAF kiggede på den mekaniske nettoenergi i det menneskelige ankel-fodled ved 400-meters hastigheder og fandt ud af, at anklen absorberer mere mekanisk energi, end den frigiver. Det er fint – de brugte standardproceduren til at se på ankelmoment og kraft – men de konkluderede så, at kroppen spreder den energi. Der er så meget energi, der absorberes, og så meget, der frigives, og de antog forskellen, kroppen bare smider ud som varme. Det er en meget tvivlsom teori, fordi kroppen typisk ikke smider enorme mængder energi ud som varme, medmindre en person konstant går ned ad bakke, hvor kroppen skal sprede energi. Hvad der kunne være en alternativ hypotese … er, at ikke al energien går tabt, og noget af den overføres til knæet. I vores krop har vi muskler, der spænder over flere led; for eksempel lægmusklen ... går forbi anklen og knæet. Biomekanisk ved vi, at et formål med sådanne muskler er, at kroppen kan overføre energi på tværs af leddene. IAAF undersøgte ikke denne mulighed, men fremsatte i stedet en teori om, at kroppen smider al den energi ud. De anførte som et faktum, at det menneskelige intakte ben har en ulempe sammenlignet med Cheetah-protesen, som er en fjeder, fordi den absorberede mere energi, end [den] frigav, og forskellen spredes som varme.

BØRN : Hvis IAAF havde antaget, at den absorberede energi blev overført i stedet for at blive spredt som varme, ville energimålingerne mellem ankel-fodleddet og protesen have været ens?

HH : Med hensyn til hvor meget energi der ville blive lagret, ja. Dette forudsætter også, at selve deres præmis er gyldig, og deres præmis er, at om anklen absorberer mere, end den frigiver, eller frigiver mere, end den absorberer ved de hastigheder, er den kritiske determinant for, hvem der vinder 400 meter løbet, hvilket er meget suspekt.

Peter Weyand [et medlem af Herrs forskerhold og direktøren for Locomotion Laboratory ved Rice University] studerer sprint, og hvad der bestemmer maksimal løbehastighed, og han fandt ud af, at virkelig hurtige mennesker genererer meget høje kræfter på jorden, og de gør det meget hurtigt . Langsommere mennesker er ikke i stand til at generere høje kræfter. En vigtig egenskab ved at løbe hurtigt er ikke, hvad leddene gør, men den samlede benevne til at generere høje kræfter på jorden i meget kort tid. Nu fandt vi ud af det, og Dr. Brüggemann fandt ud af, at Oscars jordstyrker ser ud til at være lidt lavere end en atlets med ben. Dette tyder på, at han måske er kraftbegrænset, fordi hans protese kun er en fjeder, og han kan ikke generere de høje kræfter, som et intakt ben kan.

Nu, hvad vores forskning siger er ikke, at [IAAF-undersøgelsens] data er fejlbehæftede, men at det er fortolkningen af ​​dataene, vi fandt tvivlsomme. Bevisbyrden ligger hos IAAF. Hvis de vil forbyde Oscar og måske alle amputerede, der bruger Cheetah-proteser, skal de videnskabeligt vise, at det viser en samlet fordel i 400 meter løbet. Vores pointe er, at dette er en vigtig sag, og man skal være meget forsigtig med videnskaben. Derfor skal der være en høj grad af sikkerhed for, hvad der biomekanisk og energetisk foregår i forhold til den protetiske effekt. Brüggemann lavede et udvalgt sæt eksperimenter, og med disse data fremsatte han visse videnskabelige påstande, som vi ikke er enige i. Vi er ikke enige i denne fortolkning af dataene, men derudover kom IAAF med en meget bredere udtalelse. De sagde, at Pistorius har en samlet fordel i 400 meter løbet.

BØRN : Foretog dit forskerhold yderligere undersøgelser for at vise enten, at IAAF's videnskabelige evaluering var mangelfuld, eller at Pistorius ikke har en fordel?

HH : Vi foretog en foranstaltning, der ikke var direkte relateret til påstandene fra IAAF. Hvis du tager en sprintatlet, og ved en bestemt løbehastighed måler du den varighed, de kan holde den hastighed, og så ændrer du hastigheden og måler den nye tidsvarighed og så videre, får du en hastighed-varighedskurve. Ved virkelig, virkelig høje hastigheder kan personen tage 10 skridt og holde den hastighed i en kort periode. Efterhånden som du sænker hastigheden, bliver varigheden længere og længere. Sprintatleter med intakte lemmer falder alle på en meget standardlinje. Vi troede, at hvis Oscar er kunstigt forøget, ville han ikke falde på den hastighed-varighedskurve. Vi lavede testen, og han falder lige på kurven, hvilket er et tegn på, at han bliver træt på samme måde som raske sprintere.

BØRN : Hvad er de bredere implikationer af CAS-dommen?

HH : Oscar får mulighed for at kvalificere sig til IAAF-sanktionerede begivenheder. Men i store træk vil det være fremskridt i det overordnede initiativ til fuldt ud at integrere mennesker med handicap i samfundet. Nogle mennesker i verden er vidne til en ekstraordinær atlet, der har kunstige ben eller arme … og de tænker straks, at det ikke kan være så – handicappede mennesker kan ikke være så gode til noget. Det kommer aldrig bag på nogle mennesker, at Oscar kan være en bemærkelsesværdig atlet. De tror, ​​han må være utro.

Der er så meget at lære om, hvordan den menneskelige krop fungerer, og derudover, hvordan kroppen påvirkes af en bærbar enhed, som en sko eller protese. Den dag, hvor der er en protese, der udkonkurrerer et intakt lem ved at bruge en enkelt metrik – hvad enten det er at hoppe højt eller at manipulere noget – vil i sandhed blive en meget spændende dag.

skjule