Kevennyshyppytestaus nykyaikaan

Kevennyshyppy (engl. countermovement jump, CMJ) on yksinkertaisuudessaan ollut jo pitkään kenties eniten käytetty ja raportoitu testimenetelmä niin huippu-urheilussa kuin monissa kuntourheilun sovelluksissa. Sen uskotaan kertovan urheilijan hermo-lihasjärjestelmän suorituskykyisyydestä, erityisesti alaraajojen voiman ja tehon tuoton kapasiteetista. Urheilututkimuksissa kevennyshypyn suosio perustuu ennen kaikkea sen yksinkertaisuuteen, toistettavuuteen ja monipuolisuuteen suorituskyvyn arvioinnissa.

Testaamisessa ja tutkimuksissa on perinteisesti käytetty hyppääjän lentoaikaa mittaavia menetelmiä kevennyshypyn nousukorkeutta arvioimaan. Suomessakin lukuisat testiasemat hyödyntävät lentoajan mittaamiseen esimerkiksi kontaktimattoa ja optisia valokennojärjestelmiä. Kuluttajien omaan käyttöön on kehitetty myös puhelinsovelluksia, joissa videokuvan avulla määritetään irtoamis- ja alastulohetki.

Näihin puhtaasti lentoajan mittaamiseen perustuviin menetelmiin nousukorkeuden arvioinnissa liittyy kuitenkin virhelähteitä. Xu ym. (2023) tekivät tutkimuskatsauksessaan vertailun eri nousukorkeuden laskentamenetelmien välillä (KUVA 1). Inertiamittausyksiköitä (IMU, engl. inertial measurement unit, on pieni liikeanturi, joka tyypillisesti mittaa kiihtyvyyttä, kulmanopeutta ja Maan magneettikentän suuntaa) ei tässä katsauksessa huomioitu, mutta toisessa katsauksessa myös niiden on todettu olevan hyvin virheherkkiä (Clemente ym. 2022). Molemmissa katsauksissa tutkijat päätyivät siihen tulokseen, että olisi suositeltavaa käyttää testaamiseen voimalevyä. Kameroista tehtävään liikeanalyysiin perustuva järjestelmä on niin ikään luotettava, mutta voimalevyllä saavutetaan vastaava tarkkuus huomattavasti yksinkertaisemmalla ja halvemmalla laitteistolla.

Käytännön kokemus on osoittanut, että yksittäisellä urheilijalla lentoaikamenetelmäkin saattaa olla nousukorkeuden muutosten seurantaan hyvin toistettava, huolimatta systemaattisista virheistä verrattuna todellisiin tuloksiin. Usein kuitenkin urheilijatestauksessa halutaan pystyä tekemään myös vertailua urheilijoiden välillä, missä menetelmän problematiikka piileekin: vaikka miten hyvin ohjeistettaisiin laskeutumaan suorille jaloille ja nilkat ojennettuina, urheilijoiden välillä on suurta vaihtelua virheessä (erossa todelliseen nousukorkeuteen). Tätä on havainnollistettu kuvassa 2, joka näyttää nilkan dorsifleksiokulman vaihtelun vaikutuksen nousukorkeuden arvioinnissa lentoaikamenetelmällä syntyvään virheeseen. Lisäksi virhettä kasvattavat erot lonkkien ja polvien fleksiokulmassa irtoamis- ja alastulohetkien välillä. Huippu-urheilussa erot yksilöiden välillä ovat harvoin kovin suuria, ja oheinen kuva havainnollistaa jo, miten vain 10 asteen ero nilkan dorsifleksiokulmassa (lonkan ja polvien pysyessä ojennettuina!) irtoamis- ja alastulohetken välillä aiheuttaa useiden prosenttien virheen.

Nousukorkeus on ollut kevennyshypyn käytetyin mittari sen helppouden takia. Äskettäin julkaistu systemaattinen tutkimuskatsaus kuitenkin osoittaa, että se ei ole riittävän herkkä mittari esimerkiksi kuormitusseurannassa antamaan tietoa mahdollisesta alipalautumisesta (Ross ym. 2024). Urheilija saattaa nimittäin kompensoida tekniikallaan tai muuttaa voimantuottoaan niin, että nousukorkeus pysyy samana, vaikka keho olisikin kuormittunut. Oli kevennyshyppytestauksen tavoite mikä tahansa, on myös hyvä huomioida, että eri urheilijat käyttävät erilaisia strategioita hypyissään. He voivat siis päästä samaan nousukorkeuteen hyvin erilaisilla voimantuottoprofiileilla. Tämän tunnistaminen vaatii voimalevyn käyttöä testaamisessa.

Muuttujia voimalevyllä tehdystä kevennyshypystä voidaan laskea vähintäänkin kymmeniä erilaisia. Markkinoille on viime vuosina tullut lähes räjähdysmäisesti uusia voimalevytuotteita omien hyppyanalytiikoidensa kanssa. Toisinaan tuntuu, että kilpailuvalttina on yhä lukuisammat ja aina vaan lukuisammat muuttujat, joita muut valmistajat eivät laske. Käydään seuraavaksi läpi, miten muuttujien valinnassa ja tulkinnassa pysyy järki matkassa.

Päästäksemme kiinni hyppystrategioihin, tarkastellaan seuraavaksi Bishopin ym. (2022) luomaa viitekehystä (KUVA 3). Viitekehykseen kuuluu neljän päämuuttujan tarkastelu: nousukorkeus, irtoamiseen kulunut aika, kevennyksen syvyys ja RSImodified.

Jotta on mahdollista ymmärtää, miksi tietynlaisia muutoksia tapahtuu näissä muuttujissa, on hyvä muistaa, että nousukorkeus riippuu urheilijan tuottamasta nettoimpulssista. Impulssi määritellään voimasta ja sen vaikutusajasta, toisin sanoen se on nettovoimasignaalin alle jäävä pinta-ala, kun nettovoima piirretään ajan funktiona (kts. KUVA 4).

RSImodified on nousukorkeuden ja irtoamiseen kuluneen ajan välinen suhde – samaan tapaan kuin RSI (Reactive Strength Index) pudotushyppytestissä tai reaktiivisuushyppelyssä kuvaa nousukorkeuden tai lentoajan ja kontaktiajan välistä suhdetta. Näitä ei kuitenkaan tule sekoittaa, vaan on hyvä huomioida, että kevennyshyppy on huomattavasti hitaamman voimantuoton suoritus kuin pudotushyppy. Kun urheilija joko hyppää korkeammalle samassa ajassa tai yhtä korkealle lyhyemmässä ajassa, RSImodified kasvaa ja on merkki positiivisesta adaptaatiosta. Mikäli taas urheilijalta kestää aiempaa pidempään tuottaa voimaimpulssi, jolla saavutetaan sama nousukorkeus, RSImodified laskee ja on merkki negatiivisesta adaptaatiosta. Tämä itsessään on siis vain suhdeluku, jossa syntyviä eroja ymmärtääkseen on hyppyä analysoitava vielä hieman lisää.

Irtoamiseen kulunut aika kuvaa aikaa kevennysvaiheen alusta propulsiovaiheen loppuun. Mikäli irtoamiseen kulunut aika lyhenee, sille voi olla kaksi syytä: 1) urheilija ei kevennä yhtä alas, mikä johtaa todennäköisesti myös matalampaan nettoimpulssiin ja näin ollen matalampaan nousukorkeuteen, 2) jos nousukorkeus pysyy samana tai kasvaa, sama lopputulos on saavutettu lyhyemmässä ajassa. Irtoamiseen kulunut aika voidaan jakaa edelleen vaiheisiin: kevennysvaiheen, jarrutusvaiheen ja propulsiovaiheen kesto (KUVA 4). Tarkemmin tarkastellessa eri vaiheiden kestoa, voimme lisäksi ymmärtää, onko muutos tapahtunut, koska kevennys on tapahtunut hitaammin tai nopeammin (kevennysvaiheen kesto), eksentrinen voimantuotto on muuttunut (jarrutusvaiheen kesto) tai konsentrinen voimantuotto on muuttunut (propulsiovaiheen kesto).

Kevennyksen syvyys kuvaa sitä, miten alhaalla urheilija kävi ennen suunnanmuutosta, toisin sanoen massakeskipisteen siirtymä lähtötasolta jarrutusvaiheen loppuun. Edellisen esimerkin mukaisesti kevennyksen syvyys auttaa ymmärtämään, miksi irtoamiseen kuluneessa ajassa tapahtuu muutoksia. Jos kevennyksen syvyys kasvaa, urheilijalla on myös pidempi voimantuottomatka ja näin ollen pidempi voimantuottoaika ennen alustasta irtoamista. Tällöin sama impulssi voidaan saavuttaa matalammalla mutta pidempään kestävällä voimantuotolla (propulsiovaiheen voima-aika-signaali levenee sivusuunnassa mutta madaltuu pystysuunnassa) kuin suuremmalla mutta lyhyemmän ajan kestävällä voimantuotolla (voima-aika-signaali kapenee sivusuunnassa mutta kasvaa pystysuunnassa) (KUVA 4). Urheilijoita toisiinsa tai nuoren kasvuikäisen seurantatuloksia vertaillessa kevennyksen syvyys on perusteltua suhteuttaa kehon pituuteen (esim. kevennyksen syvyys 35 cm, kehon pituus 180 cm: 35 cm / 180 cm ≈ 0,19 kehon pituutta).

Urheilijoiden kanssa työskennellessä on paikallaan pyrkiä kaivamaan urheilijasta kaikki oleellinen tieto. Paino sanalla oleellinen. Kaikkea mahdollista ei ole järkevää analysoida, sillä siinä menee sekaisin sekä testaaja että urheilija. Syvällisempään analyysiin voidaan edetä, kunhan edellä mainitut hyppystrategiaa kuvaavat muuttujat on huomioitu, toisin sanoen hyppyjä toisiinsa vertaillessa voidaan ensin todeta, onko strategia samanlainen.

Bishop ym. (2023) ovat luoneet viitekehyksen myös testaamisen tavoitteen mukaiselle kevennyshyppymuuttujien valinnalle. Perusajatuksena on se, että arviointia varten käytetään eri tarkoituksiin eri muuttujia, sillä niiden on havaittu olevan erityisen herkkiä reagoimaan muutoksiin juuri näissä tarkoituksissa (KUVA 5).

Nousukorkeus, huipputeho, keskimääräinen propulsiovaiheen voima sekä propulsiovaiheen impulssi ovat siis hyvä kombinaatio arvioimaan alaraajojen fyysisiä ominaisuuksia. Aikaan perustuvat muuttujat taas reagoivat herkästi hermolihasjärjestelmän väsymykseen. Jarrutusta, alastuloa ja raajojen välistä epäsymmetriaa kuvaavat muuttujat taas ovat hyödyllisiä, kun urheilijan toinen raaja on vammautunut ja halutaan seurata sen palautumista urheiluun paluun päätöksen tueksi. Raajojen välinen symmetrisyys voidaan laskea vain, jos testaaminen tehdään kahdella voimalevyllä, mutta onneksi monet kaupalliset voimalevyjärjestelmiä myyvät toimijat jo tarjoavat tällaisia ratkaisuita.

Kaikki me urheilijoiden parissa työskentelevät varmasti haluamme, että tehdyllä työllä on merkitystä ja käytännön vaikutusta urheilijoiden ja valmentajien tekemiin valintoihin. Pienetkin erot tuloksissa voivat olla merkki esimerkiksi valmiustason muuttumisesta tai erotella parempia urheilijoita heikommista. Mikäli mittaustapaan liittyvät virheet ovat suurempia kuin todellinen valmiustason aiheuttama vaihtelu tai urheilijoiden välinen ero, testaaminen menettää merkityksensä. Samoin käy, mikäli valitut muuttujat eivät ole herkkiä reagoimaan siihen juurisyyhyn, miksi testaamista ylipäätään tehdään. Voimalevyn tarjoamien lisämuuttujien tuoma lisäarvo on merkittävä.

Voimalevyllä tehtävä testaus on toki hieman työläämpää kuin lentoaikaa mittaavilla menetelmillä, mutta onneksi nykyään on hyvin saatavilla kaupallisia järjestelmiä, joissa on helppokäyttöiset käyttöliittymät.  Voimalevyjen välillä on myös eroja niin tekniikassa kuin laskentamenetelmissä, joten eri laitteistoilla tehtyjä tuloksia ei tule verrata keskenään. Aapo Räntilä kirjoitti taannoin hyvän blogitekstin, jossa hän opastaa voimalevyjen hankintaan.

Tässä blogitekstissä kuvaillut muuttujien määrittelyt perustuvat kirjoittajan näkemykseen tieteen hyvän käytänteen mukaisesta muuttujien ja suorituksen vaiheiden määrittelystä. Kaikki voimalevyvalmistajat välttämättä noudata niitä täsmällisesti. Mikäli oman voimalevytuotteen muuttujista ja vaiheiden määrittelystä ei ole täyttä varmuutta, kannattaa niiden laskentatapa ja tulkinta joka tapauksessa varmistaa myyjältä.

Kirjoittaja Miika Köykkä toimii KIHUssa urheilubiomekaniikan asiantuntijana. Hän on perehtynyt biomekaanisten mittausmenetelmien soveltamiseen suorituskyvyn optimoimiseksi urheilussa – erityisosaamisalueina voimalevyanalytiikka ja liikeanalyysit. Lisäksi Miika vastaa mm. keihäänheiton ja ampumaurheilun asiantuntijatoiminnasta.

Bishop ym. 2022. A Framework to Guide Practitioners for Selecting Metrics During the Countermovement and Drop Jump Tests. Strength and Conditioning Journal 44(4): 95-103. DOI: 10.1519/SSC.0000000000000677

Bishop ym. 2023. Selecting Metrics That Matter: Comparing the Use of the Countermovement Jump for Performance Profiling, Neuromuscular Fatigue Monitoring, and Injury Rehabilitation Testing. Strength and Conditioning Journal 45(5): 545-553. DOI: 10.1519/SSC.0000000000000772

Clemente ym. 2022. Validity and reliability of inertial measurement units for jump height estimations: a systematic review. Human Movement 23(4), 1-20. DOI: 10.5114/hm.2023.111548

Gonçalves ym. 2024. Error in jump height estimation using the flight time method: simulation of the effect of ankle position between takeoff and landing. PeerJ 12:e17704 https://doi.org/10.7717/peerj.17704

Ross ym. 2024. Kinetic and Kinematic Aspects of the Vertical Jump Related to Overreaching: A Systematic Review. Strength and Conditioning Journal 46(4): 454-467. DOI: 10.1519/SSC.0000000000000825

Xu ym. 2023. A Systematic Review of the Different Calculation Methods for Measuring Jump Height During the Countermovement and Drop Jump Tests. Sports Medicine 53(5): 1055-1072. DOI: 10.1007/s40279-023-01828-x