In-vivo stress measurements in kitesurfing and wakeboarding: implications on load control and preventive approaches – an in-vivo field study

Abstract

Background

The trend sports kitesurfing and wakeboarding are increasingly gaining popularity. Tricks and high jumps – both in the air and over obstacles – are performed with increasing difficulty. Repeated high loads on the body, particularly when landing after a jump, can lead to overuse and acute injuries directly related to peak forces, particularly in the lower extremities.

There is a lack of detailed analyses of these forces resulting from wakeboarding or kitesurfing, although such data would be relevant for the analysis of injury mechanisms and the subsequent development of prevention strategies. This study is the first of its kind in which the loads on the lower extremity during wakeboarding and kitesurfing were subjected to in-vivo measurements during various maneuvers.

Methods

Six wakeboarders and 12 kitesurfers (6 with loop bindings and 6 with fixed bindings) were investigated (mean age 33.1 ± 9.9 years). Jump height, hang time, acceleration, and the maximum vertical ground reaction force of both feet during takeoff and landing were recorded by means of sensor insoles (Moticon, Germany) on the feet of the athletes and simultaneously by a height and acceleration sensor (PIQ Sport Intelligence) on the board. A statistical analysis was performed.

Results

The data showed that wakeboarders were exposed to higher loads than kitesurfers, with significant differences occurring only between wakeboarders and kitesurfers with loop bindings and between kitesurfers with loop bindings and fixed bindings. High mean forces occurred during the landing of wakeboarders (rear foot 24.24 N/kg ± 8.82; front foot 20.33 N/kg ± 5.05) compared to kitesurfers with loop bindings (rear foot 12.09 N/kg ± 5.6; front foot 12.23 N/kg ± 4.92) as well as partially in kitesurfers with fixed shoe bindings (front foot 13.61 N/kg ± 5.92). Forces during lift-off were comparable in the rear foot (wakeboarders, kitesurfers with fixed bindings, kitesurfers with loop bindings 14.17 ± 6.37 vs. 16.39 ± 4.99 vs. 14.72 ± 5.13 N/kg). Similarly, despite the higher average acceleration force of the wakeboarders (4.16 g ± 1.02), there was no statistically significant difference (p = 0.166) compared to the kitesurfers.

Conclusion

The in-vivo forces acting on the lower extremities during wakeboarding and kitesurfing are high (highest absolute values of 3012 N and relative values of 31.71 N/Kg). In addition, fixed boot bindings allow for the generation of higher forces than strap bindings. The results of our study have important implications on load control and preventive approaches in these two sports.

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Trendsportarten Kitesurfen und Wakeboarden erfreuen sich in letzter Zeit zunehmender Beliebtheit. Auszuführende Tricks und hohe Sprünge – sowohl in der Luft als auch über Hindernisse – nehmen an Schwierigkeit zu. Wiederholte hohe Belastungen auf den Körper, insbesondere bei der Landung nach einem Sprung, können zu Überlastungen und akuten Verletzungen führen, die in direktem Zusammenhang mit Kraftspitzen stehen, insbesondere an den unteren Extremitäten.

Detaillierte Analysen dieser resultierenden Kräfte beim Wakeboarden oder Kitesurfen sind bis dato nicht bekannt, aber relevant für die Analyse der Verletzungsmechanismen und die spätere Entwicklung von Präventionsstrategien. Diese Studie ist die erste ihrer Art, in der die Belastungen beim Wakeboarden und Kitesurfen bei verschiedenen Manövern an der unteren Extremität in vivo gemessen wurden.

Methoden

Untersucht wurden 6 Wakeboarder und 12 Kitesurfer (je 6 mit Schlaufenbindung und fester Bindung, Durchschnittsalter 33,1±9,9 Jahre). Sprunghöhe, Flugzeit, Beschleunigung sowie maximale vertikale Bodenreaktionskraft beider Füße bei Start und Landung wurden mittels Sensoreinlagen (Moticon, Deutschland) an den Füßen der Athleten sowie durch einen Höhen- und Beschleunigungssensor (PIQ Sport Intelligence) am Board aufgezeichnet. Es wurde eine statistische Analyse durchgeführt.

Ergebnisse

Die Daten zeigten, dass Wakeboarder höheren Belastungen ausgesetzt waren als Kitesurfer, wobei signifikante Unterschiede nur im Vergleich zu Kitesurfern mit Schlaufenbindung auftraten sowie zwischen Kitesurfern mit Schlaufenbindung und fester Bindung. Hohe mittlere Kräfte traten bei der Landung von Wakeboardern (hinterer Fuß 24,24 N/kg ± 8,82; vorderer Fuß 20,33 N/kg ± 5,05) im Vergleich zu Kitesurfern mit Schlaufenbindung (hinterer Fuß 12,09 N/kg ± 5,6; vorderer Fuß 12,23 N/kg ± 4,92) sowie teilweise bei Kitesurfern mit fester Schuhbindung (vorderer Fuß 13,61 N/kg ± 5,92) auf. Kräfte beim Abheben waren vergleichbar im hinteren Fuß (Wakeboarder, Kitesurfer mit fester Bindung, Kitesurfer mit Schlaufenbindung 14,17±6,37 vs. 16,39±4,99 vs. 14,72±5,13 N/kg). Ebenso gab es trotz der höheren durchschnittlichen Beschleunigungskraft bei den Wakeboardern (4,16 g±1,02) keinen statistisch signifikanten Unterschied (p=0,166) im Vergleich zu den Kitesurfern.

Schlussfolgerung

Die in vivo auf die unteren Extremitäten wirkenden Kräfte beim Wakeboarden und Kitesurfen sind hoch (höchste absolute Werte von 3012 N und relative Werte von 31,71 N/Kg). Zudem erlauben feste Stiefelbindungen die Entstehung höhere Kräfte als Riemenbindungen. Die Ergebnisse unserer Studie haben wichtige Implikationen für die Belastungssteuerung und präventive Ansätze in diesen beiden Sportarten.

Keywords

kitesurfing - wakeboarding - stress measurements - biomechanics - prevention

Schlüsselwörter

Kitesurfen - Wakeboarden - Belastungsmessungen - Biomechanik - Prävention

Publication History

Received: 19 March 2024

Accepted after revision: 10 October 2024

Article published online:
20 November 2024

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