Библиографическое описание:

Масуми Ш., Моттагиталаб М. Общие и индивидуальные закономерности изменения силовых возможностей мышц коленного сустава от положения тела в статических условиях и асимметрия в этих показателях у футболистов высокой квалификации // Молодой ученый. — 2013. — №11. — С. 777-781.

Актуальность. Вбиомеханике проведено довольно много исследований о влиянии положения тела, в частности углов в суставах, на силовые возможности человека [1, 3, 4]. Известны основные причины, определяющие зависимость моментов сил от суставных углов (длина мышцы, плечо силы тяги мышцы и угол тяги мышцы за кость). Однако недостаточно изучено влияние индивидуальных особенностей спортсменов на характер этих зависимостей.

Цель исследования. Изучить общие и индивидуальные закономерности изменения силовых возможностей мышц коленного сустава от положения тела в статических условиях и асимметрию в этих показателях у футболистов высокой квалификации.

Методы исследования. Для измерения силовых возможностей мышц коленного сустава при изометрическом режиме сокращения использовали многофункциональный динамометрический аппаратно-программный комплекс «Biodex — 3» (рис. 1). Регистрировался максимальный момент силы при разгибании и сгибании ног в коленных суставах.

Описание: biodex

Рис. 1. Многофункциональный динамометрический комплекс «Biodex-3»

Для оценки асимметрии использовали два показателя. Коэффициент латеральной асимметрии (Клат), определяемый отношением показателей максимального момента силы мышц-агонистов правой ноги к моменту силысоответствующих мышц левой ноги. Коэффициент асимметрии мышц-антагонистов для правой и левой ноги (Кант). Этот коэффициент определялся отношением момента силымышц-разгибателейк моменту силы мышц-сгибателей коленного сустава.

В эксперименте приняли участие 17 футболистов высокой квалификации. Средний вес — 76,3±5,37 кг, средний рост — 180,4±7,31 см, средний возраст — 23,8±6,58 года.

Испытуемый после разминки фиксировался в кресле таким образом, чтобы ось коленного сустава совпадала с осью вращения вала динамометра, а наклон спинки кресла позволял задавать разные углы в тазобедренном суставе. В данном эксперименте углы в тазобедренном суставе составляли 80о, 90о и 150о. Углы в коленном суставе изменяли от 80о до 160о с интервалом 20о. При каждом угле в суставах испытуемые выполняли по две попытки с заданием проявить максимальное усилие, действуя на рычаг динамометра.

Результаты исследования. В таблице 1 представлены средние значения и стандартные отклонения максимальных моментов сил мышц разгибателей и сгибателей коленного сустава, измеренных при разных углах в коленном и тазобедренном суставах.

Из таблицы видно, что наибольший момент силы мышц-разгибателей коленного сустава наблюдается при угле 100о. С увеличением угла до 160о момент силы уменьшается. Данная закономерность характерна для всех трех углов в тазобедренном суставе. Так, например, для угла в тазобедренном суставе 100о максимум момента силы мышц-разгибателей коленного сустава правой ноги равен 227,8±62,6 Нм, а при угле 160о момент составляет всего 86,3±24,8 Нм, т. е. почти в 2,5 раза меньше. Данная закономерность характерна как для правой, так и для левой ноги.

Таблица 1

Зависимость максимального момента силы (Нм) мышц-разгибателей коленного сустава от угла в этом суставе при разных углах в тазобедренном суставе

Угол в тазобедр. суставе

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

80о

Прав.

196,8±71,9

211,9±71,1

175,8±56,3

124,8±44,9

72,8±313

Лев.

187,8±73,7

200,9±59,8

173,7±50,9

124,2±42,1

66,8±309

100о

Прав.

207,7±79,0

227,8±62,6

183,3±51,8

140,0±45,1

86,3±24,8

Лев.

202,3±68,6

216,3±59,3

186,5±50,7

134,0±41,1

83,9±31,0

150о

Прав.

215,1±78,6

232,3±60,1

207,5±55,3

146,7±39,4

95,5±26,8

Лев.

202,1±47,1

227,6±58,1

187,8±46,2

144,0±40,2

93,7±34,4

Что касается изменения максимального момента силы мышц сгибателей коленного сустава, то здесь имеет место обратная закономерность (табл. 2). С увеличением угла в суставе момент силы увеличивается. Так, например, момент силы правой ноги при угле в коленном суставе 80о равен 70,5±26,9 Нм, а при угле 160о он составляет 135,2±36,1 Нм (угол в тазобедренном суставе — 100о). Таким образом, с увеличением угла в коленном суставе среднее значение максимального момента силы увеличивается почти в 2 раза.

Таблица 2

Зависимость максимального момента силы (Нм) мышц-сгибателей коленного сустава от угла в этом суставе при разных углах в тазобедренном суставе

Угол в тазобедренном суставе

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

80о

Прав.

78,9±25,2

111,7±25,4

124,0±28,3

130,4±30,0

140,8±28,3

Лев.

77,7±20,8

111,9±26,1

122,9±23,1

127,8±23,8

130,2±24,9

100о

Прав.

70,5±26,9

99,5±23,8

114,8±29,7

24,1±41,1

135,2±36,1

Лев.

67,5±20,7

101,9±19,8

113,6±26,1

117,5±24,2

125,8±28,4

150о

Прав.

55,2±40,2

91,6±52,3

99,1±32,0

107,2±22,4

122,8±33,8

Лев.

56,2±21,3

85,2±21,4

92,9±19,3

97,7±18,4

106,9±22,6

Отметим, что при угле в коленном суставе близком к 140о максимальные силовые возможности мышц-разгибателей и сгибателей коленного сустава выравниваются, а при увеличении угла в суставе мышцы задней поверхности бедра становятся сильнее, чем передней. Это наглядно видно на рисунке 2.

Рис. 2. Зависимость максимального момента силы мышц коленного сустава от угла в этом суставе при разных углах в тазобедренном суставе (средние данные)

Сравнительный анализ максимальных моментов сил для трех значений углов в тазобедренном суставе показал, что мышцы-разгибатели коленного сустава развивают большие моменты при большем угле в тазобедренном суставе. Так, например, при угле в коленном суставе 140ои в тазобедренном суставе 80о максимальный моментсилы мышц-разгибателей правой ноги равен 124,8±44,9 Нм, а при соответствующих углах 140о и 150о момент равен 146,7±39,4 Нм (p<0,05).

Для мышц сгибателей коленного сустава, наоборот, с уменьшением угла в тазобедренном суставе максимальный момент увеличивается. Наблюдаемая закономерность объясняется тем, что изменение угла в тазобедренном суставе приводит к изменению длины двусуставных мышц передней и задней поверхности бедра. Например, длина прямой мышцы бедра при угле в тазобедренном суставе равном 150о больше, чем при угле 80о, а значит и вклад этой мышцы в суммарный момент силы четырехглавой мышцы бедра будет больше.

Более наглядно обсуждаемая закономерность показана на рис. 2, где приведены графики зависимости максимальных моментов сил для двух углов в тазобедренном суставе (80о и 150о).

Полученные результаты согласуются с данными Л. М. Райцина [2], где показано, что силовые возможности мышц коленного сустава зависят не только от угла в этом суставе, но и от угла в соседнем (тазобедренном) суставе.

Особый интерес представляет изучение соотношения силовых возможностей мышц передней и задней поверхности бедра и соотношение силы правой и левой ноги, т. е. асимметрия в силовых возможностях мышц нижних конечностей.

В таблице 3 представлены максимальные моменты сил мышц разгибателей и сгибателей коленного сустава правой и левой ноги и коэффициенты асимметрии мышц-антагонистов (Кант) при разных углах в этом суставе. Из таблицы видно, что при малых углах в коленном суставе силовые возможности мышц передней поверхности бедра в 2–3 раза превышают соответствующие возможности мышц задней поверхности бедра. По мере увеличения угла в суставе силовые возможности мышц выравниваются, а при углах более 140о сила мышц задней поверхности бедра становиться больше, чем передней.

Что касается отношения средних максимальных моментов сил правой и левой ноги для соответствующих направлений движения в суставе, то их значения близки к единице, что свидетельствует о симметричном развитии силы ног (табл. 4). Однако этот вывод справедлив лишь в отношении средних значений моментов сил. По-видимому, значительно больший интерес представляет анализ индивидуальных особенностей спортсменов, поскольку межиндивидуальные различия по обсуждаемым показателям в обследованной группе футболистов достаточно велики (коэффициенты вариации изменяются от 20 до 50 %).

Таблица 3

Соотношение силовых возможностей мышц разгибателей и сгибателей коленного сустава правой и левой ног

Угол в тазобедренном суставе — 100о

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

Правая

Разг.

207,7±79,0

227,8±62,6

183,3±51,8

140,0±45,1

86,3±24,8

Сгиб.

70,5±26,9

99,5±23,8

114,8±29,7

124,1±41,1

135,2±36,1

Кант

2,95

2,29

1,60

1,13

0,64

Левая

Разг.

202,3±68,6

216,3±59,3

186,5±50,7

134,0±41,1

83,9±31,0

Сгиб.

67,5±20,7

101,9±19,8

113,6±26,1

117,5±24,2

125,8±28,4

Кант

2,99

2,16

1,64

1,14

0,67

Таблица 4

Соотношение силовых возможностей мышц правой и левой ног при разгибании и сгибании в коленном суставе

Угол в тазобедренном суставе — 100о

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

Разгибан.

Прав.

207,7±79,0

227,8±62,6

183,3±51,8

140,0±45,1

86,3±24,8

Лев.

202,3±68,6

216,3±59,3

186,5±50,7

134,0±41,1

83,9±31,0

Клат

1,03

1,05

0,98

1,04

1,03

Сгибан.

Прав.

70,5±26,9

99,5±23,8

114,8±29,7

124,1±41,1

135,2±36,1

Лев.

67,5±20,7

101,9±19,8

113,6±26,1

117,5±24,2

125,8±28,4

Клат

1,04

0,98

1,01

1,06

1,07

На рис. 3 и 4 представлены наиболее типичные индивидуальные зависимости максимальных моментов сил от угла в коленном суставе. Анализ индивидуальных зависимостей «момент силы — угол», характеризующих силовые возможности мышц, позволил выявить следующие закономерности.

Максимальный момент силы при разгибании в коленном суставе у разных спортсменов достигается при разных значениях угла в этом суставе. Так, например у спортсмена Б (рис.3) имеет место выраженный максимум момента силы правой ноги при угле 100о и его резкое уменьшения (почти в 3 раза) с увеличением угла в суставе. Аналогичная картина наблюдается у испытуемых А и Б на рис. 4, с той лишь разницей, что максимум момента силы они проявляют при угле 80о. При этом у спортсмена А сила уменьшается в 2,5 раза, а у спортсмена Б — в 4,6 раза. В отличие от этих спортсменов у испытуемого А (рис.3) вообще нет выраженного максимума момента силы. Наибольшие значения этого показателя проявляются в диапазоне углов от 100о до 140о, а сам диапазон изменения момента примерно равен 40 Нм.

А

Б

Рис. 3. Зависимость максимального момента силы мышц коленного сустава от угла в этом суставе. А — испытуемый КП, Б — испытуемый — ФА.

А

Б

Рис. 4. Зависимость максимального момента силы мышц коленного сустава от угла в этом суставе. А — испытуемый ШЯ, Б — испытуемый — АВ.

Аналогичные закономерности наблюдаются в изменении максимальных моментов сил мышц-сгибателей коленного сустава. Общим является то, что с увеличением угла в коленном суставе момент силы увеличивается. Однако у одних спортсменов это увеличение выражено весьма существенно, а у других нет. Так, например, у испытуемого А (рис. 3) момент силы увеличивается почти в 4,5 раза, а у испытуемого Б момент изменяется в небольших пределах без выраженной тенденции к увеличению с увеличением угла в суставе. У испытуемых Аи Б (рис. 4) момент силы сначала увеличивается, а затем практически не изменяется (рис.4. — А) или даже уменьшается (рис.4 — Б). Соответствующие индивидуальные значения коэффициентов асимметрии мышц-антагонистов представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5

Коэффициенты асимметрии максимальных моментов сил мышц-разгибателей и сгибателей коленного сустава правой ноги (ТБС=100о)

Испытуемые

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

КП

4,54

3,01

2,01

1,82

1,01

ФА

3,84

2,53

2,32

2,00

1,01

ШЯ

2,88

1,60

1,14

0,91

0,55

АВ

2,78

1,63

0,79

0,50

0,33

Таблица 6

Коэффициенты асимметрии максимальных моментов сил мышц-разгибателей и сгибателей коленного сустава левой ноги (ТБС=100о)

Испытуемые

Угол в коленном суставе

80о

100о

120о

140о

160о

КП

2,06

1,44

1,4

1,27

0,91

ФА

2,17

2,94

1,68

1,21

0,59

ШЯ

2,88

3,02

1,10

0,68

0,38

АВ

2,45

1,96

1,01

0,79

0,46

Сравнительный анализ коэффициентов асимметрии правой и левой ног для различных углов в коленном суставе свидетельствует о существенных индивидуальных различиях между спортсменами. Так, например, у испытуемого КП коэффициент асимметрии для правой ноги при угле в коленном суставе 80о равен 4,54, а для левой ноги 2,06, т. е. более чем в 2 раза меньше. Кроме того, большая асимметрия силовых возможностей передней и задней поверхности бедра правой ноги сохраняется во всем диапазоне углов в коленном суставе. Сходные закономерности наблюдаются у испытуемых ФА и ШЯ. Выраженная асимметрия в силовых возможностях спортсменов может, с одной стороны, быть причиной возникновения травм, а, с другой стороны, влиять на спортивные результаты.

Литература:

1.        Зациорский В. М., Аруин А. С., Селуянов В. Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. М.:Физкультура и спорт. 1981. — 143 с.

2.        Райцин Л. М. Влияние положения тела на проявление и тренировку силовых качеств: Автореф. дис. … канд. пед. наук. — М., 1973. — 27 с.

3.        Enoka R. M. Neuromechanical Basis of Kinesiology.-HumanKineticsBooks, 1988. — 336 p.

4.        Zatziorsky V. M. Kinetics of Human Motion. Human Kinetics. — 2002. — 653 p.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle