Модуль основы биомеханического контроля и измерений в биомеханике биомеханический контроль



страница1/6
Дата23.06.2019
Размер0.54 Mb.
#107697
ТипЗакон
  1   2   3   4   5   6

МОДУЛЬ 2. ОСНОВЫ БИОМЕХАНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ В БИОМЕХАНИКЕ

Биомеханический контроль.

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 законом физики и механики.

При изучении движений в биомеханики используют данные антропометрии, анатомии, физиологии нервной и мышечной систем. В биомеханику опорно-двигательного аппарата включают также его функциональную анатомию и др. Цель биомеханических исследований, это создание спортивного инвентаря, 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 другой, в объеме суставов, изменения физиологических изгибов позвоночника и другие отклонения от нормы должны быть отмечены и учтены в процессе биомеханического контроля (рис.1, слайд 1)).

Ось нормальной нижней конечности проходит от передне-верхней подвздошной ости через середину коленной чашки и второго пальца стопы . Длинная ось верхней конечности проходит через центр головки плечевой кости, головку лучевой и локтевой костей.

Измерение длины нижней конечности измеряется в положении лежа: конечности располагают строго симметрично и избирают на них по две симметричные точки. Верхней точкой может служить передне-верхняя ось таза или верхушка большого вертела. Нижней точкой может быть нижний конец внутренней или наружной лодыжек.

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. 2, слайд 2).

Для измерения длины плеча или предплечья промежуточной точкой обычно служит верхушка локтевого отростка или головка лучевой кости.

После измерения больной конечности, полученные данные сравнивают с данными измерений здоровой конечности (рис. 3, слайд 3).

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.

Функциональное укорочение или удлинение конечности определяется путе6м указанного выше измерения ее отдельных сегментов, но верхней точкой для нижней конечности при этом служит передне-вехняя 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 может быть измерено в положении стоя. Оно равно расстоянию от подошвенной поверхности стопы больной поверхности до пола при опоре на здоровую конечность.

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 суставах в положении приведения функциональное укорочение может достичь 10-15 см и более (рис.3, слайд 3).



Определение объема движения в суставах (рис. 4, слайд 4). 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. Однако для практических целей гораздо важнее данные могут быть получены при сравнении движений больной и здоровой стороны.

Движение в сагиттальной плоскости называют сгибанием и разгибанием, в отношении кисти принято говорить - ладонное и тыльное сгибание, в отношении стопы – тыльное и подошвенное сгибание.

Движение в фронтальной плоскости называют приведением и отведением. В отношении лучезапястного сустава принято говорить – лучевое приведение и локтевое отведение; движение внутрь в пяточно-кубовидном суставе есть приведение, движение наружу – отведение. Движение вокруг продольной оси называют ротацией внутренней и наружной. В отношении предплечья принято называть наружную ротацию – супинацией, а внутреннюю ротацию пронацией так же как отклонение стопы в подтараном суставе от оси нижней конечности внутрь принято супинацией, а к наружи – пронацией (рис.4, слайд 4).

Движения в суставах могут производиться активно или пассивно (с помощью исследователя). Измерение амплитуды движений производится с помощью угломера, бранши которого устанавливают по оси сегментов конечности, а ось угломера – по оси движения суставов (рис.4, слайд 4).

Ограничение пассивной подвижности в суставе носит название контрактуры. Ограничение активной подвижности – это не контрактура, состояние, связанное с болевыми ощущениями, параличом или парезом мышц. Полную неподвижность в суставах называют анкилозом. Различают костный анкилоз, при котором суставные концы сочленяющихся костей спаяны между собой костным веществом, и фиброзный анкилоз, при котором спайка состоит из фибринозной ткани. В последнем случае возможны ничтожные, еле заметные на глаз движения.

Для определения объема ротационных движений конечностей используют ротаметры (рис. 5, слайд 5). 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 изменений в суставе. В этих случаях между объемом активных и пассивных движений возникает значительная разница.

Движения в локтевом суставе возможны в пределах: сгибание до 40-450 , разгибание до 1800. Пронационно-супинационные движения предплечья в локтевом суставе определяется в положении, изображенном на рис.6 (слайд 6), и возможно в пределах 1800.

В лучезапястном суставе движения совершаются в пределах 70-800 тыльного сгибания и 60-700 ладонного сгибания. Определяются также боковые движения кисти – радиальное отведение в пределах 200 и ульнарное – в пределах 300 .

В пальцах кисти разгибание возможно в пределах 1800, сгибание до 1200, сгибание в пястно-фаланговых суставах возможно до угла 60-700, а межфаланговых сочленениях – до 80-900. Возможные и боковые движения пальцев, при этом особенно важно определить отведение первого пальца и возможность соприкосновения между первым и пятым пальцами.

В тазобедренном суставе объем -движений в норме: сгибание до 1200, разгибание 30-350 (угол между горизонтальной плоскостью и осью бедра), отведение 40-450, приведение 25-300 (угол между вертикальной осью туловища и осью бедра).

Физиологические движения в голеностопном суставе и стопе совершаются в пределах 20-300 тыльного сгибания . Приведение стопы, как правило, сочетается с супинацией (вращение стопы внутрь), отведение сопровождается пронационным движением (вращение стопы наружу).

Физиологические движения в позвоночнике для удобства определяются в градусах и максимальных движениях различных отделов.

В шейном отделе сгибание в норме совершаются до соприкосновения подбородка с грудинной, разгибание – до горизонтального положения затылка, вбок – до соприкосновения ушной раковины с предплечьем.

В грудном отделе сгибание и разгибание осуществляется в небольшом объеме. Грудные позвонки принимают большое участие в боковых движениях позвоночника, объем ротационных движений 80-1200.

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. 7, слайд 7).

Измерения стоп производят как с нагрузкой, так и без нагрузки(рис.8, слайд 8). Деформация стопы в результате статической недостаточности складывается из а) пронации заднего отдела стопы и компенсаторной относительной супинации ее переднего отдела; 2) изгиба к тылу переднего отдела стопы по отношению к заднему отделу, устанавливающемуся в положении подошвенного сгибания (уплощение стопы); в) отведение переднего отдела стопы (абдукция) по отношению к ее задней части (рис. 9, слайд 9).

Ф.Р. Богданов рекомендует измерять продольный свод стопы путем построения треугольника, опознавательные точки которого легкодоступны ощупыванию. Такими точками являются: головка первой плюсневой кости, пяточный бугор и вершина внутренней лодыжки (рис. 10, слайд 10). 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 50-60 мм, угол лодыжки составляет 950, угол пяточной кости – 600. При плоской стопе: высота свода меньше 55 мм, угол у лодыжки 105-1200, угол пяточный 50-550.

Для определения степени плоскостопия применяют рентгенологический метод исследования. Расчет основан на построении треугольника, вершиной, которой является головка плюсневой кости, ладьевидная кость и бугор пяточной кости, и измерении высоты свода и величины угла у ладьевидной кости.



Ангулография – запись углов сгибания и разгибания в суставах нижней конечности : тазобедренном, коленном и других с обозначением межзвенных углов ( В.С.Грунфинкель и А.Я. Сысин, 1956). По данным ангулограмм можно определить походку в норме и при патологии, а также до и после лечения. При применении лечения (реабилитации) ангулаграфия начинает приближаться к норме.

Ихнография – метод записи следов от обеих ног при ходьбе с учетом длины шага каждой ноги, разворот стопы, ширины шага, угол шага. При анализе следовых дорожек по отпечаткам стоп измеряются пространственные параметры шага. Модификация метода ихнографии – подография- использование регистрации электрических сигналов при соприкосновении стопы с полом. На специальную металлизированную дорожку и металлический контакт на обуви подается слабый электрический ток. При касании поверхности такой обуви замыкается цепь и проходит ток, регистрируемый 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 кожи человека над соответствующей мышцей. Многоканальные электромиографы одновременно регистрируют электрическую активность нескольких мышц. ЭМГ записывают с мышц симметричных сегментов конечностей или симметричных половин туловища, либо с мышц-антагонистов. Полученную электромиограмму оценивают по высоте осцилляций, их частоте в единицу времени и в целом всю запись. Установлено, что тренировки усиливают электрическую активность мышц. Особенно это заметно при тренировки (ходьба, бег, лечебная гимнастика, плавание и т.д.) после перенесенной травмы.



Измерение гибкости позвоночника. Гибкостью называется способность человека выполнять движения с большой амплитудой. Мерой гибкости является максимум амплитуды движений. Различают активную и пассивную гибкость. Активная гибкость выполняется самим испытуемым , пассивная – под влиянием факторов внешней среды. Гибкость зависит от состояния суставов, эластичности связок, мышц, возраста, температуры окружающей среды, времени суток и др. Обычно гибкость определяется по способности человека наклоняться вперед, стоя на простейшем устройстве . Измерение гибкости позвоночника. Гибкостью называется способность человека выполнять движения с большой амплитудой. Мерой гибкости является максимум амплитуды движений. Различают активную и пассивную гибкость. Активная гибкость выполняется самим испытуемым, пассивная – под влиянием факторов внешней среды. Гибкость зависит от состояния суставов, эластичности связок, мышц, возраста, температуры окружающей среды, времени суток и др. Обычно гибкость определяется по способности человека наклоняться вперед, стоя на простейшем устройстве. Перемещающаяся планка, на которой в сантиметрах нанесены деления, показывают уровень гибкости.

Искривление позвоночника может наступить в трех плоскостях: а) фронтальное (боковое искривление – сколиоз); б) сагиттальной (круглая спина, горб – кифоз); в) горизонтальное (поворот позвонков – торсия). Сколиоз – это заболевание костной и нервно-мышечной системы в области позвоночника. Это заболевание вызывает прогрессирующее боковое искривление последнего торсией, изменением формы позвонков клиновидного характера, с развитием и деформацией ребер и образованием реберных горбов, переднего и заднего, усилением поясничного лордоза, грудного кифоза и с развитием компенсаторных дуг искривления (рис. 11, слайд 11).



Общий цент тяжести играет важную роль при решении различных вопросов механики движений. Равновесие и устойчивость тела определяется положением общего центра тяжести. Общая площадь опоры, это площадь, заключенная между крайними точками опорных поверхностей, иными словами, площадь опорных поверхностей и площадь пространства между ними (рис.12, слайд 12). Величина площади опоры при различных положениях тела существенно изменяется. Двигательная задача при сохранении и изменении положения тела заключается в обеспечении равновесия без перемены опоры, как при постоянной позе, так и при изменении (движения на месте). В физических упражнениях человеку нередко бывает необходимо сохранять неподвижное положение тела: исходные (стартовые и другие), конечные (фиксирование штанги после ее поднятия и т.п.), промежуточные (упор углом на кольцах и т.п.). Во всех этих случаях тело человека как биомеханическая система находится в равновесии. В равновесии могут находиться и внешние тела, связанные с человеком, сохраняющим положение (партнер в акробатике, штанга и т.п.). Положение тела человека определяется: 1) позой (взаимным расположением звеньев тела); 2) местоположением; 3) ориентацией относительно системы отсчета; 4) отношением к опоре. Для сохранения положения тела нужно закрепить звенья в суставах и не допускать, чтобы внешние силы изменяли его местоположение, ориентацию в пространстве (исключить перемещения и повороты) и связь с опорой. Названные задачи решаются посредством уравновешивания действующих на человека сил и моментов сил. Основу сохранения положения тела составляет уравновешивания сил. К телу человека могут быть приложены силы тяжести, реакции опоры, веса, мышечные тяги, а также усилия партнера или противника и др. Все силы могут действовать как возмущающие (нарушающие положения) и как уравновешивающие (сохраняющие положение), в зависимости от положения звеньев тела относительно их опоры. Силы мышечной тяги при сохранении положения обычно уравновешивают своими моментами моменты силы тяжести соответствующих звеньев и веса, связанных с ними других звеньев. Эти силы могут и изменять положение тела, и восстанавливать его. Силы тяги мышц сохраняют позы, фиксируя положение звеньев в суставах. Именно управляя мышечными силами, человек сохраняет положение своего тела. Вид равновесия тела человека определяется по действию силы тяжести в случае сколь угодно малого отклонения в положении тела: а) устойчивое – возращение тела в прежнее положение при любом отклонении; б) ограниченно-устойчивое – возвращение в прежнее положение только при отклонении в определенных границах; в) неустойчивое – обязательное опрокидывание при малейшем отклонении. Безразличное равновесие – при любом отклонении ОЦТ не меняет высоты расположения, моменты силы тяжести не возникают (шар, цилиндр, круговой конус на горизонтальной поверхности). В однородном поле тяжести, для которого ускорение свободно падающего тела является постоянной величиной, вес любой частицы тела пропорционален ее массе. Поэтому о распределении масс в теле человека можно судить по положению его центра тяжести. При поступательном движении все точки тела совершают одинаковые движения. Поэтому для оценки динамики движения тела достаточно рассмотреть движение одной материальной точки. Обычно в качестве такой точки выбирают общий центр масс (ОЦМ). Общим центром масс твердого тела является точка, не изменяющая своего положения относительно тела при движении, к которой приложены все действующие на тело силы. Общим центром масс тела человека называется воображаемая точка, где пересекаются линии всех сил действующих на тело, приводящих к поступательному движению и, не вызывающие его вращения. Если тело движется не поступательно, то, в зависимости от конкретной задачи можно решить, достаточно ли ограничится рассмотрением движения одного ЦМ (тяжести) или необходимо еще провести анализ движения тела вокруг центра масс (тяжести) системы. Различают понятия ЦМ отдельных звеньев тела (звено - это часть тела, заключенная между двумя суставами или суставом и дистальным концом) и общим центром масс всей системы.

При изменении конфигурации (позы) тела человека (системы тел) изменяется положение центр масс звеньев тела, что обуславливает и изменение положения ОЦМ. Следовательно, положение ОЦМ тела определяется тем, где находится ЦМ звеньев отдельных звеньев тела. Для решения практических задач считают, что ЦМ звеньев тела расположены на их продольных осях, соединяющих центры соответствующих суставов (например, плечо, предплечья и т.д.).

Если бы звенья тела были однородными по своему составу и плотности, а также имели форму правильных цилиндров, то ЦМ каждого из них находился бы на продольной оси звена и делил бы это звено на два равных участка. Однако звенья тела человека по своей форме похожи на усеченный конус, проксимальная часть которых тяжелее, и поэтому ЦМ находится на продольной оси звена ближе к проксимальному концу. Вследствие этого ЦМ делит звено на две части таким образом, что проксимальная часть меньше половины длины звена, а дистальная часть больше. В положении основной стойки ОЦТ человека находится на уровне 2-го крестцового позвонка, У мужчин, в среднем, на 1-2% выше, чем у женщин. Высокое расположение ОЦТ характерно и для детей-дошкольников (большая голова, маленькое тельце ребенка), что наряду со слабым развитием мышц туловища и конечностей обуславливает неустойчивое положение тела. В некоторых случаях ОЦТ может находиться вне тела человека, в положении «мостик», при переходе планки в прыжке с шестом и в прыжке в высоту способом фюсбюри - флоп.

В. Брауне и О. Фишер определили положение ОЦТ тела и центров тяжести отдельных частей тела. Выявлено, что ЦТ головы лежит сзади от спинки турецкого седла примерно на 7 мм; ЦТ туловища – спереди верхнего края первого поясничного позвонка (L1). По оси туловища его ЦТ отстоит от краниального конца примерно на 3/6 длины, а от каудального – на 2/5 длины. Прямую линию, между поперечными осями, проходящими через плечевые и тазобедренные суставы, ЦТ туловища делит примерно в отношении 4:5. По Фишеру, изолированное бедро, голень, плечо и предплечья имеют ЦТ в том месте, отрезки от которого до проксимального и дистального концов этих звеньев относят примерно как 4:5. Центры же тяжести кисти с несколькими согнутыми пальцами расположен на 1 см проксимальнее головки третьей пястной кости. Зная положение ЦТ каждой из двух частей тела, сочленяющихся между собой (плеча и предплечья, бедра и голени и т.д.) можно определить положение общего центра тяжести. ОЦМ находится на прямой, соединяющей ЦТ каждого из этих звеньев, и делить эту прямую в отношении обратно пропорциональном их массам. Посредством преобразования двухзвеньевых систем можно определить положение ОЦТ тела. Для определения ОЦТ, а также для определения его траектории В.М.Абалаков предложил прибор.

Устойчивость тела определяется величиной площади опоры, высотой расположения ОЦТ тела и местом прохождения вертикали, опущенной из ОЦТ, внутри площади опоры (рис.12, слайд 12). Чем больше площадь опоры и чем ниже расположен ОЦТ тела, тем больше устойчивость тела. Для определения центра масс J.I Parks (1959) предложил метод рассечения, который позволил определить центр каждого сегмента, массу и положение центра масс (рис. 13, слайд 13).

Для исследования площади опоры подошвенную поверхность стопы (стоп) смазывают краской, для чего пациент становится на ровную поверхность, покрытую тонким слоем краски, а затем осторожно переходит на лист чистой бумаги. По отпечатком стоп можно судить можно судить о своде стопы и характере распределения нагрузки на стопу . Анализ походки по следу, оставленному на бумаге, производят путем измерения угла шага (угол, образованный линией передвижения и осью стопы), ширины шага (расстояние между отпечатками края пятки одной и той же ноги. Хорошая осанка создает оптимальные условия для деятельности внутренних органов, способствует повышению работоспособности и, конечно, имеет большое эстетическое значение.

центра масс (рис. 13, слайд 13).

Для исследования площади опоры подошвенную поверхность стопы (стоп) смазывают краской, для чего пациент становится на ровную поверхность, покрытую тонким слоем краски, а затем осторожно переходит на лист чистой бумаги. По отпечатком стоп можно судить можно судить о своде стопы и характере распределения нагрузки на стопу.

Анализ походки по следу, оставленному на бумаге, производят путем измерения угла шага (угол, образованный линией передвижения и осью стопы), ширины шага (расстояние между отпечатками края пятки одной и той же ноги. Хорошая осанка создает оптимальные условия для деятельности внутренних органов, способствует повышению работоспособности, конечно, имеет большое эстетическое значение. Характеристику типов осанки можно дать по результатам гониометрии позвоночного столба (рис. 14, слайд 14)

Гониометрия – метод регистрации относительных движений частей тела: в качестве датчиков угловых перемещений в суставах используются электрические переменные сопротивления (потенциометры) или угломеры (на ширине, или с выдвижными браншами). Наиболее широкое применение находит циркуль-гониометр В.А. Гамбарцумова.

При помощи гониометрического метода легко осуществляется комплексное измерение кривизны движений позвоночника, углов наклона тела, амплитуды движений суставов конечностей, деформации конечностей и др.



Циклография – способ регистрации движений человека. При циклографии последовательные позы движущегося человека (или одной из его конечностей) регистрируются на одной и той же фотографической пленке. Для этого исследуемый одевает костюм из черной неблестящей ткани. На местах соответствующих суставов и в некоторых других точках тела закрепляют небольшие электрические лампочки. Перемещение обследуемого человека оставляет след на фотопленке. При этом каждой светящейся лампочке соответствует своя световая траектория в виде линий.

Для определения скорости движения отдельных звеньев тела перед фотокамерой помещают вращающий диск с одним или несколькими отверстиями. Вращаясь с равномерной скоростью перед объективом фотокамеры, диск дробит световые траектории лампочки на определенные точки, отстоящие друг от друга на одинаковые интервалы времени.

Обрабатывая циклограмму по методу Н.А. Бернштейна, можно подробно анализировать движения тела человека и его отдельных звеньев в пространстве и во времени. Это позволяет не только выявлять действительные и относительные перемещения тела и частей тела, но и определять скорости и ускорения этих перемещений, как по продольной, так и по вертикальной составляющими.

Циклограмма позволяет видеть целостностное пространственное движение тела человека, образующееся в результате сложения угловых движений множества звеньев тела относительно друг друга.



Стабилография. Устойчивость , это способность человека размещать общий центр тяжести так, чтобы его проекция на горизонтальную плоскость опоры попала на площадь, ограниченную стопами. Удержание вертикальной позы – это мышечная координация циклических движений тела. При этом тело колеблется и площадь, описывае6мая ОЦМ, может превышать площадь опоры. При проведении пробы «устойчивость» стабилограмма снимается в течении 30 сек, при этом обследуемого человека просят встать на платформу и постараться самостоятельно сохранять вертикальное положение тела (вначале 30 сек с открытыми глазами, а затем 30 сек – с закрытыми глазами).

Анализ статокинезиграмм предусмотрен по следующим характеристикам: математическое ожидание координат ОЦМ, длина траектории движения ОЦМ, площадь статокинезиграмм, время перемещения, средняя скорость перемещения ОЦМ, статокинетический радиус, отклонение ОЦМ, коэффициент асимметрии.

Помимо анализа статокинезиграмм, предусмотрено получение гистограмм, характеризующих статистическое распределение величин отклонения ОЦМ в обоих направления и спектральный анализ колебаний тела испытуемого.

Для исследования вестибулярного анализатора проводят специальные координационные пробы и пробы с вращением: вращение в кресле Барани, проба Ромберга и др. От состояния вестибулярного анализатора в большей мере зависит ориентация в пространстве и устойчивость тела.



Проба Ромберга. Тест для определения проприорецепции. Проба Ромберга проводится в четырех режимах (рис 16.34) при постепенном уменьшении площади опоры. Во всех случаях руки обследуемого подняты вперед, пальцы разведены, глаза закрыты. По секундомеру засекается, время сохранения равновесия в течение 15 сек. При этом фиксируются все изменения, пошатывание тела, тремор рук или век.

Тест Яроцкого. Тест позволяет определить порог чувствительности вестибулярного анализатора. Тест выполняется в положении стоя с закрытыми глазами. При этом спортсмен по команде начинает вращательные движения головой в быстром темпе. Фиксируется время вращения головой до потери спортсменами равновесия. У здоровых людей время сохранения равновесия в среднем - 28 сек, у спортсменов - 90 сек и более, особенно у тех, кто занимается гимнастикой, прыжками в воду и т.д.

Треморграфия. Тремор, это гиперкинез, проявляющийся непроизвольными, стереотипными, ритмичными колебательными движениями всего тела или его составных частей. Запись тремора осуществляется с помощью сейсмодатчика на ЭКГ-аппарате. На палец обследуемого человека надевается индукционный сейсмодатчик. Механические колебания (тремор) руки и пальца, преобразованные в электрические сигналы, усиливаются и регистрируются на ленте электрокардиографа. Запись производится, в течение 10-15 сек. Затем анализируется форма полученной кривой по амплитуде и частоте. При утомлении и возбуждении амплитуда и частота увеличиваются. Улучшение тренированности, как правило, сопровождается снижением величины тремора, а также при уменьшении или исчезновении боли.

Для определения поверхности тела по данным измерения длины и массы тела существуют номограммы. Поверхность тела является в значительной степени интегрирующим признаком физического развития, имеющим высокую корреляционную связь с многими важнейшими функциональными системами организма.

Расчет величины поверхности тела (S) по Дюбо : S = 167,2 ѴМ.Д, где М – масса тела в килограммах, Д – длина тела в сантиметрах.

Определение толщины кожно-жировых складок у детей и подростков. Измерение по Л.С. Трофименко производят калипером Беста с постоянным давлением 10г/мм2 . Толщину складки измеряют в десяти точках тела: щека, подбородок, грудь 1 (по передней подмышечной линии на уровне подмышечной складки), задняя поверхность плеча, спина, грудь 2 (по передней подмышечной линии на уровне Х ребра), живот над гребнем подвздошной кости, бедро, голень. Толщина каждой складки измеряют 3 раза и полученные данные складывают. У девочек кривая суммы в возрасте от 7 до 17 лет неуклонно возрастает. У мальчиков пик нарастания кривой приходится на возраст от 10 до 12 лет, затем наблюдается тенденция к некоторому ее снижению. Сопоставление полученных величин6 с массой тела ребенка позволяет судить о преимущественном развитии жировой ткани или костно-мышечной системы (таб. 16, слайд 16).

Исследование мышечной силы. Функциональные возможности опорно-двигательного аппарата в значительной степени зависят от состояния мышц.

Для определения мышечной силы используют динамометры, тонометры, электромиографы и т.д.

Для определения силы кисти обычно используют динамометр Коллена. Силу разгибателей туловища измеряют с помощью станового динамометра. Для измерения силы мышц плеча и плечевого пояса, разгибателей бедра и голени, а также сгибателей туловища используют универсальные динамометрические установки.

В таблице 17 (таб. 17, слайд 17) приведены показатели различных мышечных групп, полученных при обследовании мужчин (средний рост 171 см) и женщин (средний рост 167 см)



Изучение биомеханических основ локомоторных движений.

В задачу локомоторных движений входит усилиями мышц передвигать тело человека относительно опоры или среды. Среди передвижений относительно опоры (наземных передвижений) наибольшее распространение имеют шагательные локомоции. В водной среде применяется как отталкивание, так и притягивание.

Прежде чем изучить особенности ходьбы и бега, необходимо установить фазовый состав этих локомоций и выявить различия между ними. Сведения о составляющих элементов (скорость, длина шага, длительность опоры, полета, темпа и т.д.) ходьбы и бега необходимы для совершенствования техники ходьбы и бега. Каждый полуцикл обычной ходьбы состоит из пяти фаз (римские цифры). Фазы отделены друг от друга пятью граничными позами (арабские цифры).
Рассмотрим один полуцикл ходьбы, т6 к. во втором полуцикле фазы и граничные позы те же, только в их названиях правую ногу нужно заменить левой, а левую – правой:

1. - отрыв стопы правой ноги от опоры;

I - подседание на левой (опорной) ноге, ееё сгибание в коленном суставе

2 – начало разгибания левой ноги;

II – выпрямление левой ноги, ее разгибание в коленном суставе;

3. – момент, когда правая нога в процессе переноса начала опережать левую ногу;

III – вынос правой ноги с опорой на всю стопу левой ноги;

4 - отрыв пятки левой ноги от опоры;

IV – вынос правой ноги с опорой на носок левой ноги;

5 – постановка правой ноги на опору;

V - двойная опора, переход опоры с левой ноги на правую;

В случае, если речь идет о фазовом составе двигательного действия, имеют в виду движения всего тела. При рассмотрении фазового состава ходьбы или бега имеется в виду движения ног, что необходимо для выяснения механизмов этих локомоций, т.е. как и от чего человека двигается.

В беге имеется четыре фазы (римские цифры) и четыре, отделенных друг от друга граничными позами:

1. - отрыв левой стопы от опоры;

I. - разведение стоп;

2. – начало выноса левой ноги вперед;

II – сведение стоп с выносом левой ноги вперед;

3. – постановка правой стопы на опору;

III. – амортизация, или подседание со сгибанием правой (опорной ноги);

4. – начало разгибания правой ноги;

IV/ - отталкивание6 с выпрямлением правой ноги до отрыва от опоры.

Вторая фаза полуцикла бега симметрична первой, только в названиях фаз и граничных поз правая нога заменяется левой, а левая – правой. Следует отметить, что бег отличается от ходьбы, тем, что в нем имеется две фазы полета. Наличие двух фаз полета в беге обусловлено тем, что полный цикл состоит из переднего и заднего шага. Отталкиваясь от опоры, человек воздействует на нее с силой отталкивания, которая состоит из двух статического и динамического компонентов.



Отталкивание от опоры.

Отталкивание от опоры выполняется с помощью:

а) отталкивания ногами от опоры;

б) маховыми движениями свободными конечностями и другими звеньями. Эти движения тесно взаимосвязаны в едином действии – отталкивании. От их согласования в значительной мере зависит совершенство отталкивания. При отталкивании опорные звенья неподвижны относительно опоры, а подвижные звенья под действием силы тяги мышц передвигаются в направлении отталкивания. На стопу как на опорное звено со стороны голени действует давление ускоряемых звеньев тела, направленное назад и вниз. Через стопу оно передается на опору. Противодействием этому давлению служит реакция опоры. Она приложена к стопе в направлении вперед и вверх.

Силы мышечных тяг толчковой ноги выпрямляют ее. Поскольку стопа фиксирована на опоре, голень и бедро передают ускоряющее воздействие отталкивания через таз остальным звеньям тела. При ускоренном движении подвижных звеньев на них воздействуют тормозящие силы (силы тяжести и инерции) других звеньев, а также силы сопротивления мышц-антагонистов. Реакция опоры при отталкивании является той внешней силой, которая обеспечивает ускорение телу спортсмена и передвижение его центра масс.

В биомеханической системе силы тяги мышц приложены к подвижным звеньям. Относительно каждого звена сила тяги мышцы, приложенная к нему извне, служит внешней силой. Следовательно, ускорения центров масс подвижных звеньев обусловлены соответствующими внешними для них силами, т.е. тягой мышц соседних звеньев.

Реакция опоры не является источником работы. По закону сохранения кинетической энергии изменение кинетической энергии равно сумме работ внешних и внутренних сил. Поскольку работа внешних сил (опоры) равна нулю, то кинетическую энергию спортсмена изменяет только работа внутренних сил (сила тяги мышц). Направление общей реакции опоры почти никогда не проходит через ОЦМ. Однако она оказывает противодействие силе, прижимающей тело к опоре, которая складывается из веса тела и сил инерции звеньев тела и сил инерции, движущихся с ускорением. Реакция опоры при отталкивании под углом, отличающегося от прямого угла, имеет вертикальные и горизонтальные составляющие. Вертикальные составляющие обусловлены динамическим весом, т.е. суммой веса и сил инерции подвижных звеньев, имеющих ускорение (или его составляющую), направленное вертикально вверх от опоры. Горизонтальные составляющие реакций опоры обусловлены горизонтальными составляющими сил инерции подвижных звеньев.

Вопросы для контроля знаний студентов.


  1. Чем отличается ходьба от бега?

  2. Сколько фаз в ходьбе и беге?

  3. Какая основная задача локомоторных движений?

  4. Чем отличаются в ходьбе и беге первая и вторая фазы полуцикла?

  5. Как осуществляется отталкивание от опоры?

  6. Какие звенья тела при отталкивании неподвижны, а какие перемещаются в направлении отталкивания?

  7. Какую функцию выполняет сила реакции опоры?

  8. Какая сила называется внешней силой и внутренней силой?

  9. Какие силы вызывают ускорение ЦМ подвижных звеньев тела?

  10. Чему равно приращение кинетической энергии по закону ее сохранения?

  11. Проходит ли направление общей реакции опоры через ОЦМ тела?

  12. Из каких составляющих состоит сила, прижимающая тело к опоре?

  13. Чем обусловлены вертикальная и горизонтальная составляющие реакции опоры?

Маховые движения при отталкивании – это быстрые движения свободных звеньев тела в основном по направлению с отталкиванием ногой от опоры. При маховых движениях перемещаются центры масс соответствующих звеньев тела, что ведет к перемещению общего центра масс всего тела. Если ускорение звеньев тела, выполняющих маховые движения, увеличивается, то и ускорение ОЦМ увеличивается. Таким образом, маховые движения, как и отталкивание, ногой, осуществляют перемещение и ускорение ОЦМ.

Следовательно, чем выше скорость маховых звеньев, тем она больше сказывается на скорости ОЦМ. В фазе торможения мышцы-антагонисты, растягиваясь, напрягаются и этим замедляют движения маховых звеньев. При этом они совершают отрицательную работу (в уступающем режиме) и скорость маховых звеньев резко уменьшается.

Для достижения более высокой скорости ОЦМ тела необходимо продлевать фазу разгона на большей части пути матового перемещения. Когда ускорения маховых звеньев направлены от опоры, возникают силы инерции этих звеньев, направленные к опоре. Совместно с весом тела они на­гружают мышцы опорной ноги и этим увеличивают их напряжение. Дополнительная нагрузка замедляет сокращение мышц и увеличивает их силу тяги, в результате чего мышцы толчковой ноги напрягаются больше и сокращаются относительно дольше. В связи с этим увеличивается и импульс силы, что обуславливает увеличение скорости. В фазе торможения маховых звеньев их ускорения направлены к опоре, а силы инерции – от нее. Следовательно, нагрузка на мышцы толчковой ноги в это время уменьшается, их сила тяги падает, но быстрота сокращения увеличивается. Сокращаясь быстрее, они могут добавлять скорость в последние моменты отталкивания. Так, маховые движения способствуют более быстрому продвижению ОЦМ тела при отталкивании, увеличивают силу и удлиняют время отталкивания ногой и, наконец, создают условия для быстрого завершающего отталкивания.

Угол наклона динамической опорной реакции дает представление о некоторых особенностях направления отталкивания от опоры в данный момент времени. При выпрямлении ноги во время отталкивания от опоры происходит сложение вращательных движений звеньев тела.

По координатам ОЦМ тела человека за время отталкивания можно рассчитать линейное ускорение ОЦМ в каждый момент времени. Однако сопутствующие движения, в том числе маховые, обусловливают кроме линейного ускорения ОЦМ еще и угловые ускорения многих звеньев. Поэтому угол отталкивания как угол наклона динамической составляющей реакции опоры характеризует не полностью общее направление отталкивания в каждый данный момент времени. Если бы существовала внешняя движущая сила отталкивания, то угол ее наклона к горизонту можно было бы считать углом отталкивания. Однако в биомеханической системе к каждому звену приложены силы, которые в совокупности определяют движения именно данного звена. Заменить всю систему множества сил, приложенных к разным звеньям, равнодействующей движущей силой в этом случае невозможно.

При движении по повороту в наземных локомоциях спортсмен находится в наклоне внутрь поворота. Прижимающая сила D, приложенная к опоре под острым углом (α), может быть разложена на вертикальную составляющую (Dy) и горизонтальную составляющую (Dx), направленную по радиусу от центра поворота, как это показано на рисунке. Противодействие последней и есть центростремительная сила (Fцс), вызывающая центростремительное ускорение и искривляющая траекторию в движении по повороту. В инерциальной системе отсчета центробежная сила – реальная сила инерции (Fцб) – и есть уже названная составляющая прижимающей силы, приложенная к опоре. В неинерциальной системе отсчета центробежная сила – фиктивная сила инерции (Fин) – приложена к ОЦМ. Она образует относительно опоры момент силы (Fин h), который уравновешивает момент силы тяжести (Gd). Угол наклона тела (a) зависит от соотношения силы тяжести (G=mg) и центробежной силы:



Fцб = mv2/r.

Тангес угла наклона в данном случае будет определяться по формуле



tg = gr/v2  

где r – радиус кривизны поворота, v – линейная скорость тела.

Стартовые действия обычно направлены на то, чтобы начать передвижение и быстро увеличить скорость. Стартовыми действиями начинается преодоление всех дистанций, а также передвижения в единоборствах, спортивных играх и других группах видов спорта.

Стартовые положения – это исходные позы для последующего передвижения, которые обеспечивают лучшие условия развития стартового ускорения. Стартовые действия (при старте с места) начинают из стартового положения. Оно обычно определено правилами соревнований и соответствует биомеханическим требованиям, вытекающим из задач старта.

Стартовое положение обеспечивает возникновение с первым движением ускорения ОЦМ тела в заданном направлении. Для этого проекция ОЦМ тела на горизонтальную поверхность приближена к передней границе площади опоры. При прочих равных условиях выдвижение ОЦМ тела вперед и более низкое его положение увеличивают горизонтальную составляющую начальной скорости. Так, в низком старте для бега угол начальной скорости ОЦМ тела меньше, чем в высоком старте

Суставные углы в стартовом положении обусловлены индивидуальными особенностями строения двигательного аппарата, уровнем физической подготовленности спортсмена и условиям стартового действия.

Расположение всех звеньев тела зависит от условия стартового действия.



Стартовые движения – это первые движения из стартового положения, которые обеспечивают прирост скорости и переход к последующему стартовому разгону. При старте ОЦМ тела спортсмена имеет ускорение, обусловленное мышечными усилиями. Являясь внутренними силами они направлены в противоположные стороны: вперед – ускоряя подвижные звенья, назад – прижимая опорные звенья к опоре. Это можно сделать, допустив условно, что биомеханическая система тела человека отвердела, а реакция опоры играет роль внешней движущей силы, как это показано на рисунке. Перенесенная сила здесь условно рассматривается как стартовая сила (S), вызывающая стартовое ускорение ОЦМ. По правилу приведения силы к заданной точке надо при переносе силы в ОЦМ прибавить пару сил (R и S'), которая создает стартовый момент. Его действие направлено на уменьшение наклона тела (например, у спринтера в стартовом разгоне). Уже говорилось, что сама опорная реакция, как и реакция связи, положительной работы не совершает. Стартовая сила и момент – это только условные меры воздействия, которое вызывает сложное движение всей биомеханической системы.

Стартовый разгон обеспечивает увеличение скорости до такой, какая требуется для передвижения по дистанции. В спринтерских дистанциях за время стартового разгона скорость увеличивают до максимальной величины. В связи с этим разгон в спринте осуществляется дольше и на большем расстоянии, чем на более длинных дистанциях, где задача разгона – достижение только оптимальной для данной дистанции скорости, и поэтому необходимая скорость достигается на первых же шагах. В стартовом разгоне от цикла к циклу происходит изменение системы движений от стартовых до оптимальных для заданной скорости. В беге, например, это проявляется в увеличении длины шагов и уменьшении общего наклона тела. Все стартовые действия отличаются частными особенностями движений, за­висящими от вида локомоций.

Вопросы для контроля знаний студентов.

  1. Какие движения называются маховыми движениями?

  2. Какие функции выполняют маховые движения?

  3. За счет чего происходит замедление маховых движений звеньев тела?

  4. Что необходимо выполнить, чтобы увеличить скорость ОЦМ?

  5. Какое воздействие оказывает дополнительная нагрузка на мышцы опорной ноги?

  6. Куда направлены в фазе торможения маховых звеньев их ускорение и силы инерции?

  7. Что может увеличить скорость тела в последние моменты отталкивания?

  8. Что происходит при выпрямлении ноги во время отталкивания от опоры?

  9. Как определяется угол наклона при движении по повороту в наземных локомоциях?

  10. На какие составляющие может быть разложена прижимающая сила?

  11. Какие силы служат противодействием для прижимающей силы?

  12. Какие функции выполняет стартовое действие?

  13. Какое положение тела называется стартовым положением?

  14. Какие особенности человека влияют на суставные углы в стартовом положении?

  15. Что обеспечивают стартовые движения?

  16. Что обеспечивает стартовый разгон.

Список, используемой литературы.

  1. Дубровский Н, В. Биомеханика. М.: 2004.

  2. Донской Д.Д., Биомеханика с основами спортивной техники. М.: 1975.

  3. Загревский В.И. Модели анализа движений биомеханических систем. Томск: 1990.

  4. Колодия О.В., Лутковский Е.М., Ухова В.В. Легкая атлетика и методика преподавания. М.: 1985.

  5. Макаров В.И. Легкая атлетика. М.: 1974.

. 6. Попов Г.И. Биомеханика. М.: 2005.

7. Энока Р.М. Кинезиология. Киев: 2000.

8. Озолин Н.Г. Легкая атлетика. М.: 1989.

ВИДЫ СПОРТИВНЫХ ЛОКОМОЦИЙ

Видов локомоций зависят от видов спорта и биодинамики передвижений спортсмена в движениях ациклического характера (прыжки) и циклического: с фиксированной опорой (ходьба и бег), со скольжением (лыжный ход), в водной среде (плавание), а также с механическим преобразованием движений на опоре (велосипед) и на воде (академиче­ская лодка).

Рассмотрим в отдельности некоторые из этих движений.


Каталог: povish kvalif -> perepodgotovka fk i s -> biomehanika
biomehanika -> Двигательный аппарат человека
perepodgotovka fk i s -> Глоссарий автоматизация действий
perepodgotovka fk i s -> Основы работоспособности и восстановления в ивс
perepodgotovka fk i s -> 1. Спортивная медицина призвана решать следующие задачи
perepodgotovka fk i s -> Проблема психологического контроля и управления спортивной деятельностью
perepodgotovka fk i s -> Ситуативные задачи по физиологии
perepodgotovka fk i s -> Модуль Основы спортивной медицины и организация врачебного контроля. Гигиена в спорте


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница