<< Предыдущая

стр. 27
(из 45 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

Тяжелая атлетика — вид спорта, требующий высокой точности воспроизведения упражнения как системы движений. Состязания по подъему (поднятию) тяжестей (штанги) — относятся к таким видам спорта, в которых решающую роль играют в одинаковой мере физическая сила и техника.
Упражнения для развития силы довольно разнообразны, их можно выполнять при помощи штанги, гирь, гантелей, тяговых снарядов (тренажеров) и т. д. Эти упражнения хорошо зарекомендовали себя во многих видах спорта и служат спортсменам для развития силы и выносливости (скоростно-силовых качеств). Упражнения с большими тяжестями применяются в основном для развития максимальной силы, а при помощи упражнений в высоком темпе развивается скоростная сила, т. е. скоростно-силовые качества.
Целью штангиста является подъем штанги при одновременном сохранении равновесия тела на маленькой площади опоры в период движений, связанных с подъемом. При этом движения различаются от фазы подъема к опорной фазе. На определенное время требуется относительно небольшая сила для воздействия на штангу, для того чтобы совершить необходимые изменения в устойчивости ног при удержании штанги. Сила применяется в вертикальном направлении, но, поскольку штанга описывает кривую в виде буквы S на уровне корпуса тела, в действие могут вступить также и горизонтальные силы. Ускорение штанги зависит от величины силы, которая воздействует на нее, а также от массы снаряда. Чем меньше масса снаряда, тем больше скорость при равном применении силы и наоборот. Достигнутая максимальная скорость является решающей для так называемой тяговой высоты штанги.
Силы, воздействующие на систему «штанга — корпус», должны использоваться в основном периоде тяговой фазы только для необходимых перегруппировок частей корпуса тела от фазы подъема до подрыва. Воздействие мышечной силы на штангу обусловливает эластичную деформацию штанги. Возникают так называемые эластичные силы в снаряде. Они способствуют ускорению штанги и надежному перемещению ее. Штангист должен для использования эластичного действия штанги выработать определенное чувство ритма в период тренировок.
При перемещении штанги спортсмен достигает и преодолевает разные силы: а) вес штанги (сила тяжести); б) сила инерции штанги, которая зависит от массы и от скорости штанги; в) сила тяжести и сила инерции собственного тела.
Эти факторы являются решающими критериями для оценки техники и силы спортсмена. Освоение техники упражнений способствует выработке правильной осанки.
К важнейшим упражнениям относятся приседания и наклоны со штангой на плечах (рис. 15.43). На рис. 15.44 показано обучение правильной (нормальной) осанке при выполнении упражнений с отягощениями.
Координация движений тяжелоатлета затрудняется в результате некоторых факторов:
1. Трудности при подъеме штанги предельного веса — это комплексный фактор: а) атлет все время вынужден менять вес поднимаемой штанги, что заставляет изменять координацию мышечных напряжений; б) атлет не имеет возможности многократно повторять рывок и толчок с соревновательными вариантами веса штанги в связи с предельным характером нагрузки.


Рис. 15.43. Нагрузка на позвоночник при поднятии штанги: а — неправильно; б — правильно

Рис. 15.44. Тренировка с отягощением: а — правильно; б — неправильно

2. Значительные сдвиги в силовой подготовленности тяжелоатлетов в процессе тренировки заставляют соответственно менять технику подъема штанги в связи с большими изменениями внутренних сил в системе «атлет — штанга».
3. Кратковременность всего упражнения или отдельных его частей ограничивает возможность текущих коррекций движений на основе функционирования обратной связи.
Для развития (тренировки) силы тех или иных мышц важным является исходное положение спортсмена. На рис. 15.45 показано приседание спортсмена со штангой весом 50 кг на плечах в одной из поз и момент силы, действующей в отдельных суставах будет различен (табл. 15.6), хотя сила действия штанги везде одна и та же — 50 кг.
Таблица 15.6
Вращательные моменты силы, создаваемые действием мышц в суставах нижних конечностей при приседании со штангой весом 50 кг на плечах (ньютонометры, вес спортсмена 75 кг) (по S. Plagenhoef, 1971)
Положение тела
Суставы



Тазобедренный
Коленный
Голеностопный
А
+185
+70
+25
Б
+76
+175
+4
В
+185
+10
+38
Г
+218
—22
+22
Знак (+) означает, что момент силы направлен на разгибание в суставе, знак (—) указывает действие момента в направлении сгибания.
Таким образом, при одной и той же силе действия в разных позах их величины сил и силовых моментов, действующих в отдельных суставах, могут быть различными. При неправильно выбранной позе момент силы, действующей на позвоночник и суставы может быть критическим и вызвать травму (рис. 15.45 а, б, г), а если упражнения со штангой выполняются длительно, с большим количеством повторений, то возникают заболевания опорно-двигательного аппарата (ОДА). При правильной технике выполнения упражнения этого не происходит (см. рис. 15.43, б, 15.45, в).


Рис. 15.45. Варианты поз спортсмена при приседании со штангой 50 кг
на плечах (по S. Plagenhoef, 1971).
В каждом из этих положений сила действия одинакова (= 50 кг), а вращательные моменты силы в суставах различны

Энергетика локомоций

Энергетический обмен осуществляется в результате преобразования питательных веществ в энергию. Энергия используется для обеспечения функции мышц. Интенсивность энергопродукции организма в целом зависит от количества выделенной энергии (внешняя работа, тепло) и от количества запасенной энергии (депонирование питательных веществ, структурные преобразования) в единицу времени: общее количество выработанной энергии — это сумма внешней работы, тепловых потерь и запасенной энергии.
Энергетический обмен выражают в килокалориях на единицу времени. Однако в Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Вт. 1 секунда =2,39?10-4 ккал; 1 ккал = 4187Дж = 4,187кДж 0,0042МДж. Отсюда следует, что 1 кДж/ч 0,28 Вт (0,239 ккал/ч) и 1 кДж/сут 0,012 Вт ( 0,239 ккал/сут).
Механическая энергия передвижения человека обусловлена мощностью его мускулатуры и мощностью внешних факторов.
Работа, развиваемая мышцами в определенный отрезок времени, соответствует изменению механической энергии тела, которая, в свою очередь, состоит из двух компонент: кинетической и потенциальной энергии тела. Кинетическую и потенциальную энергию при расчете определяют приблизительно по кинематике тела или по движению общего центра тяжести (ОЦТ) тела.
Потенциальная энергия во время ходьбы меняется. Так, во время двойной опоры она минимальна и максимальна в момент вертикали (т. е. отталкивания от земли). Выявлено, что ко времени двойной опоры уменьшение потенциальной энергии приводит к возрастанию кинетической энергии тела к моменту вертикали (см. рис. 15.19). Таким образом, создаются условия для экономного расходования мышечной энергии. Расчет механической работы мышц в течение локомоторного цикла осуществляется методами прямой и непрямой калориметрии, или по количеству потребляемого кислорода.

Таблица 15.7
Расход энергии при различных видах спортивной деятельности (ккал)
Виды спорта
Мужчины
Женщины
Гимнастика, фехтование
3600—4200
3000-3600
Волейбол, баскетбол
4200—4500
3600-3800
Бегуны на короткие дистанции, прыгуны, метатели копья и диска
3700—4200
3200—3600
Бегуны на длинные дистанции
5000—5500
4200—4700
Бокс, борьба, тяжелая атлетика: в легком весе
4200-4500
3700-4000
среднем
4800—5000
4100-4500
тяжелом
5600—6000
4600—5200
Горные лыжи, прыжки с трамплина
4400—4600
3800—4100
Лыжные гонки
5200—5800
4200—4800
Коньки
4400—4800
3700—4100
Гребля
5200—5600
4200—4800
Плавание
4200-4800
3600-4100
Стрельба
3900-4300
3300-3600
Конный спорт
3800-4200
3400-3800
Велоспорт
5400-6000
4100-4600
Как видно на рис. 15.28, скорость энерготрат в зависимости от скорости локомоций растет нелинейно.
Любая механическая работа мышц (мышцы) всегда требует затраты энергии, независимо от того, сокращается (или удлиняется) мышца, или она находится в изометрическом сокращении (табл. 15.7).
Во время шагового цикла при ходьбе расход энергии меняется. Так, уменьшение механической энергии (работы) происходит в шаре при переднем толчке, когда мышцы ноги, преодолевая инерцию падающего вперед тела, тормозят его и преимущественно растягиваются ](см. рис. 15.19), а во время заднего толчка основная часть мышц сокращается и тем самым продвигается (перемещает) тело вперед. В другие фазы ходьбы активность мышц значительно снижена.
Отмечено, что темп ходьбы, бега, длина шага коррелирует с длиной тела (т. е. с ростом и особенно с длиной ног), что в результате сопровождается довольно высокой корреляцией между энерготратами и весом идущего (или бегущего) человека (H.J. Ralston, 1958; С. Wyndham et al, 1971; W.H. Walt, C.H. Wyndham, 1973 и др.).



























Глава 16 БИОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ. КЛИНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВИЖЕНИЙ. ТЕСТЫ В БИОМЕХАНИКЕ. МЕТОДЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ

Работа опорно-двигательного аппарата человека основана на принципах механики. Для изучения биомеханических систем человека используют данные биофизики, физиологии, математики и др. Известно, что человек как биомеханическая система, подчиняется законам физики и механики.
При изучении движений в биомеханике используют данные антропометрии, анатомии, физиологии нервной и мышечной систем и др.; в биомеханику ОДА включают его функциональную (динамическую) анатомию и др.

Рис. 16.1. Отклонения от физиологической нормы изгибов позвоночника: а — плоская спина, б — чрезмерный лордоз, в — круглая (сутулая) спина, г — нормальная осанка, д — функциональный сколиоз, е — патологический сколиоз

Цель биомеханических исследований — создание спортивного инвентаря и техники (велосипеды, лодки, весла, спортивная обувь и многое другое), разработка техники движений в том или ином виде спорта, а также профилактика и лечение травм и т. д.
Асимметрия сторон тела и конечностей, разница в окружности сегментов одной конечности по сравнению с другой, в объеме суставов, изменения физиологических изгибов позвоночника и другие отклонения от нормы должны быть отмечены и учтены в процессе биомеханического контроля (рис. 16.1).
Ось нормальной нижней конечности проходит от передне-верхней подвздошной ости через середину коленной чашки и второй палец стопы (рис. 16.2). Длинная ось верхней конечности проходит через центр головки плечевой кости, головку лучевой и головку локтевой костей (рис. 16.3).

Рис. 16.2. Прохождение оси нижней конечности:
1 — нормальная ось нижней конечности, 2 — ось конечности проходит кнутри от надколенника, 3 — ось конечности проходит снаружи от надколенника

Рис. 16.3. Прохождение оси верхней конечности:
7 — нормальная ось верхней конечности, 2 — отклонение оси предплечья кнаружи, 3 — отклонение оси предплечья кнутри

Измерение длины нижней конечности осуществляется в положении лежа: конечности располагают строго симметрично и избирают на каждой из них по две симметричные точки (рис. 16.4). Верхней точкой может служить передне-верхняя ость таза или верхушка большого вертела. Нижней точкой может быть нижний конец внутренней или наружной лодыжек (см. рис. 16.4).

Рис. 16.4. Измерение длины нижней конечности (а), измерение длины бедра (б), измерение длины голени (в)

Рис. 16.5. Измерение длины верхней конечности (а), измерение длины плеча (б), измерение длины предплечья (в)

Точно также производится измерение длины верхней конечности. Верхней точкой при этом служит конец акромиального отростка лопатки или большой бугорок плечевой кости, нижней — шиловидный отросток лучевой кости или до конца III пальца (рис. 16.5).
Для измерения длины плеча или предплечья промежуточной точкой обычно служит верхушка локтевого отростка или головка лучевой кости.
После измерений больной конечности, полученные данные сравнивают с данными измерений здоровой конечностью (рис. 16.6).

Рис. 16.6. Правильное положение человека при измерении длины
конечностей (а). Сопоставление длины конечностей: б— голеней,
в — предплечья, г — плеч

Необходимо различать анатомическое (истинное) и функциональное укорочение или удлинение конечности. Анатомическая длина (укорочение или удлинение) складывается из суммы длины бедра и голени для нижней конечности и плеча и предплечья — для верхней конечности.
Измерение в первом случае производится от верхушки большого вертела до щели коленного сустава и от последней до наружной (внутренней) лодыжки; во втором случае — от большого бугорка плечевой кости до головки лучевой кости и от последней до шиловидного отростка лучевой (локтевой кости). Эти суммарные данные сравнивают с такими же данными, полученными при измерении здоровой конечности. Разница между ними и составляет величину анатомического укорочения (рис. 16.7).
Функциональное укорочение или удлинение конечности определяется путем указанного выше измерения ее отдельных сегментов, но верхней точкой для нижней конечности при этом служит передне-верхняя подвздошная ость, а для верхней конечности — конец акромиального отростка лопатки. Функциональное укорочение обычно зависит от наличия контрактур или анкилозов суставов в порочном положении, искривлений костей, вывихов и т. д.
Функциональное укорочение может быть измерено в положении стоя (см. рис. 16.7, б). Оно равно расстоянию от подошвенной поверхности стопы больной конечности до пола при опоре на здоровую конечность (см. рис. 16.7, б).
Между анатомическим и функциональным укорочением может быть значительная разница. Так, например, длина бедра и голени больной и здоровой стороны может быть одинаковой, а между тем при наличии сгибательной контрактуры в коленном или тазобедренном суставах, вывихе, анкилозе тазобедренного сустава в положении приведения функциональное укорочение может достичь 10—15 см и более (рис. 16.8).
Определение объема движения в суставах (16.9). Степень и тип движения нормального сустава зависит от формы суставных поверхностей, от ограничивающего действия связок и от функции мышц.
Различают активные и пассивные ограничения движений в суставах. Известен объем нормальной амплитуды движений в различных суставах (рис. 16.10, см. стр. 454—455 ). Однако для практических целей гораздо более важные данные могут быть получены при сравнении движений в суставах больной стороны и здоровой.
Движения в сагиттальной плоскости называют сгибанием и разгибанием (flexio et extensio), в отношении кисти принято говорить — ладонное и тыльное сгибание, в отношении стопы — тыльное и подошвенное сгибание.
Движения во фронтальной плоскости называют приведением (adductio) и отведением (abductio). В отношении лучезапястного сустава принято говорить — лучевое приведение и локтевое отведение; движение внутрь в пяточно-кубовидном суставе есть приведение, движение наружу — отведение. Движения вокруг продольной оси называют ротацией (rotatio) внутренней и наружной. В отношении предплечья (рис. 16.11) принято называть наружную ротацию — супинацией (supinatio), а внутреннюю ротацию — пронацией (pronatio), так же как отклонение стопы в подтаранном суставе от оси нижней конечности внутрь принято называть супинацией, а кнаружи — пронацией (см. рис. 16.15).



Рис. 16.7. Сопоставление длины нижних конечностей (а). Измерение функционального укорочения нижней конечности в положении стоя (б)



Рис. 16.8. Виды укорочений:
а — абсолютное укорочение нижней конечности (при переломе со смещением), б—относительное укорочение (при вывихе бедра), в — кажущееся укорочение (при сгибательной контрактуре коленного сустава)












Рис. 16.9. Определение объема движений в суставах:
1 — измерение объема движений в плечевом суставе (а — измерение угла отведения, б — измерение угла сгибания); 2 — измерение подвижности в локтевом суставе, 3 — измерение угла приведения кисти, 4 — измерение подвижности в тазобедренном суставе, 5 — измерение подвижности в тазобедренном суставе при сгибательной контрактуре, 6 — измерение величины отведения бедра, 7 — измерение угла сгибания в коленном суставе, 8 — измерение подвижности стопы

Движения в суставах могут производиться пациентом активно или с помощью исследователя (пассивно). Измерение амплитуды движений производится с помощью угломера, бранши которого устанавливает по оси сегментов конечности, а ось угломера — по оси движения суставов (см. рис. 16.9).

Рис. 16.11. Исследование ротационных движений в плечевом суставе: а — ротация кнаружи, б — ротация внутрь

Рис. 16.10. Объем движений в суставах: а — верхние конечности,

б — нижние конечности

Ограничение пассивной подвижности в суставе носит название контрактуры. Ограничение активной подвижности — это не контрактура, а состояние, связанное с болевыми ощущениями, параличом или парезом мышц.
Полную неподвижность в суставе называют анкилозом. Различают костный анкилоз, при котором суставные концы сочленяющихся костей спаяны между собой костным веществом, и фиброзный анкилоз, при котором спайка состоит из фиброзной ткани. В последнем случае возможны ничтожные, еле заметные на глаз движения.
Для определения объема ротационных движений конечностей используют ротатометры (рис. 16.12). Данные измерений записывают в градусах. Пределом возможного пассивного движения является ощущение боли. Объем активных движений иногда в значительной степени зависит от состояния сухожильно-мышечного аппарата, а не только от изменений в суставе. В этих случаях между объемом активных и пассивных движений возникает значительная разница.
Движения в локтевом суставе возможны в пределах: сгибание до 40—45°, разгибание до 180°. Пронационно-супинационные движения предплечья в локтевом суставе определяются в положении, изображенном на рис. 16.13, и возможно в пределах 180°.

Рис. 16.12. Ротатометр. Определение объема ротационных движений

Рис. 16.13. Супинация (а) и пронация (б) предплечья

В лучезапястном суставе движения совершаются в пределах 70—80° тыльного сгибания и 60—70° ладонного сгибания. Определяются также боковые движения кисти — радиальное отведение в пределах 20° и ульнарное — в пределах 30° (см. рис. 16.10).
В пальцах кисти разгибание возможно в пределах 180°, сгибание в пястно-фаланговых суставах возможно до угла 70—60°, в межфаланговых сочленениях — до 80—90°. Возможны и боковые движения пальцев. Особенно важно определить отведение первого пальца и возможность соприкосновения между первым и пятым пальцами.
В тазобедренном суставе объем движений в норме: сгибание до 120°, разгибание 30—35° (угол между горизонтальной плоскостью и осью бедра), отведение 40—50°, приведение 25—30° (угол между вертикальной осью туловища и осью бедра) (см. рис. 16.10, б).
Физиологические движения в голеностопном суставе и стопе совершаются в пределах 20—30° тыльного сгибания (разгибание стопы) и 30—50° подошвенного сгибания (см. рис. 16.9). Приведение стопы, как правило, сочетается с супинацией (вращение стопы внутрь), отведение сопровождается пронационным движением (вращение стопы наружу).
Физиологические движения в позвоночнике для удобства определяются и в градусах (что более сложно) и в максимальных движениях различных отделов.
В шейном отделе сгибание в норме совершается до соприкосновения подбородка с грудиной, разгибание — до горизонтального положения затылка, вбок — до соприкосновения ушной раковины с надплечьем.


Рис. 16.14. Измерение окружности головы (а), плеча (б), груди (в), голени (г), бедра (д)

В грудном отделе сгибание и разгибание осуществляются в небольшом объеме. Грудные позвонки принимают большое участие в боковых движениях позвоночника, объем ротационных движений 80—120°.
В поясничном отделе наибольший объем движений определяется в передне-заднем направлении, боковые и ротационные движения умеренные.
Окружность конечностей (больной и здоровой) измеряют в симметричных местах на определенном расстоянии от костных опознавательных точек: для ноги — от передней верхней ости подвздошной кости, большого вертела бедра, суставной щели коленного сустава, головки малой берцовой кости; для рук — от акромиального отростка, внутреннего надмыщелка плеча (рис. 16.14).
Измерения стоп производят как с нагрузкой, так и без нагрузки (рис. 16.15). Деформация стопы в результате статической недостаточности складывается из а) пронации заднего отдела стопы и компенсаторной относительной супинации ее переднего отдела; б) изгиба к тылу переднего отдела стопы по отношению к заднему отделу, устанавливающемуся в положении подошвенного сгибания (уплощение стопы); в) отведения переднего отдела стопы (абдукция) по отношению к ее задней части (рис. 16.16).


Рис. 16.15. Определение отведения переднего отдела стопы: а — стопа в норме, б — плосковальгусная стопа. Определение пронации заднего отдела стопы (в)


Ф.Р. Богданов рекомендует измерять продольный свод стопы путем построения треугольника, опознавательные точки которого легко доступны ощупыванию. Такими точками являются: головка первой плюсневой кости, пяточный бугор и вершина внутренней лодыжки (рис. 16.17). Соединив эти три точки, получают треугольник, основанием которого служит расстояние от головки первой плюсневой кости до пяточного бугра. Расчет ведут по высоте свода и величине углов внутренней лодыжки и у пяточной кости. В норме высота свода равна 55—60 мм, угол у лодыжки составляет 95°, угол у пяточной кости — 60°. При плоской стопе: высота свода меньше 55 мм, угол у лодыжки 105—120°, угол у пяточной кости 55—50°.


Рис. 16.16. Расположение условной оси голеностопного сустава (а): 1 — нормальное положение стопы; 2 — отклонение стопы кнаружи; 3 — отклонение стопы кнутри. Нормальные и патофизиологические изменения стопы (черным помечены зоны контакта стопы с поверхностью) (б): 1 — нормальное; 2 — плоскостопие; 3 — косолапость

Рис. 16.17. Измерение стопы по Ф.Р. Богданову: а — стопа в норме, б — полая стопа, в — плоская стопа

Рис. 16.18. Измерение основных углов свода стопы на профильной рентгенограмме (схема)
Для определения степени плоскостопия применяют рентгенологический метод исследования. Расчет основан на построении треугольника, вершинами которого являются головка плюсневой кости, ладьевидная кость и бугор пяточной кости, и измерении высоты свода и величины угла у ладьевидной кости (рис. 16.18).
Ангулография — запись углов сгибания и разгибания в суставах нижней конечности: тазобедренном, коленном и других с обозначением межзвенных углов (B.C. Гурфинкель и А.Я. Сысин, 1956). По данным ангулограмм можно определить походку в норме и при патологии, а также до и после лечения (рис. 16.19). При применении лечения (реабилитации) ангулография начинает приближаться к норме.

Рис. 16.19. Подография и ангулография:
1. Подография ноги: ПП — правой, ПЛ — левой. 2. Углы: Т — тазобедренный, К — коленный, Г— голеностопный. 3. Фазы шага: Пер. — переносной период, ПТ— перекат через пятку, ВС—опора на всю ногу, НС—перекат через носок (по Н.А. Шенк, 1975)

Ихнография — метод записи следов от обеих ног при ходьбе с учетом длины шага каждой ноги, разворота стопы, ширины шага, угол шага (рис. 16.20).
При анализе следовых дорожек по отпечаткам стоп измеряются пространственные параметры шага.
Модификация метода ихнографии — Подография — использование регистрации электрических сигналов при соприкосновении стопы с полом (рис. 16.21). На специальную металлизированную дорожку и металлический контакт на обуви подается слабый электрический ток, при касании поверхности такой обувью замыкается цепь и проходит ток, регистрируемый на приборе (например, на осциллографе). Помещая контакты в определенных местах подошвы можно регистрировать фазы переноса конечности, постановки пятки на опору, переката на всю ступню, отрыва пятки и т. д.
Участие различных мышц в осуществлении двигательного акта изучают посредством электромиографии, т. е. путем исследования электрической активности мышц. С этой целью отводящие электроды прикладывают к коже человека над соответствующей мышцей. Многоканальные электромиографы одновременно регистрируют электрическую активность нескольких мышц.


Рис. 16.20. Отпечаток стоп (верхний рисунок):
а — стопа в норме, б — косолапость, в — плоская стопа, г — полая стопа. Ихнография стоп при ходьбе (нижний рисунок): а — ширина шага, б — длина шага, в — угол шага

Рис. 16.21. Подограммы и коленные углы больной А.
Поздний восстановительный период полиомиелита. Паралич левой ноги. I — в первые дни пользования беззамковым аппаратом; II — через 3 недели: а — в аппарате, б — без апперета (по Н.А. Шенк, 1975)

ЭМГ записывают с мышц симметричных сегментов конечностей или симметричных половин туловища, либо с мышц-антагонистов. Полученную ЭМГ оценивают по высоте осцилляции, их частоте в единицу времени и в целом всю запись. Показано, что тренировки усиливают электрическую активность мышц (рис. 16.22). Особенно это заметно при тренировке (применение ходьбы, бега, лечебной гимнастики и других средств) после перенесенной травмы.

Рис. 16.22. Электромиограммы:

<< Предыдущая

стр. 27
(из 45 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>