Сравнительный анализ биомеханических и электромиографических показателей в функционально-значимые временные интервалы соревновательного упражнения жим лежа у лиц с поражением опорно-двигательного аппарата

Введение. Пауэрлифтинг является одним из видов спорта, который входит в Паралимпийские игры для спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата (ОДА) [12, 19]. Тренировочный процесс базируется на анализе спортивных результатов в его различные периоды [1, 11]. В скоростно-силовых видах спорта в настоящее время происходит все большее распространение комплексных методов, определяющих биомеханические и электромиографические показатели, что позволяет выявить механизмы совершенствования спортивного результата [13]. В пауэрлифтинге в большинстве исследований анализируются кинематические или электромиогра-фические показатели [2, 4, 5, 8, 18]. По этим раздельным биологическим маркерам выде- ляют временные интервалы соревновательного упражнения и обосновывают оптимальный уровень спортивной техники [15, 16]. Однако комплексный анализ динамических, биомеханических и электромиографических показателей, регистрируемых синхронно, в литературе практически отсутствует [3, 9, 21]. Это положение затрудняет выявление функциональнозначимых временных интервалов собственного жима штанги. В предыдущих наших исследованиях выделены основные периоды и фазы от начала жима штанги до ее удерживания на вытянутых руках [9], что позволяет количественно рассчитать биомеханические и элек-тромиографические показатели.

Целью настоящего исследования явился анализ кинематических, динамических и электромиографических показателей в выделенные периоды и фазы у спортсменов с поражением ОДА.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие 24 высококвалифицированных и низкоквалифицированных спортсмена в возрасте 18–25 лет. Согласно Хельсинской декларации они были информированы о целях и задачах исследования и дали письменное согласие на участие. Анализ спортивной техники соревновательного упражнения осуществлялся на аппаратнопрограммном комплексе очувствления скамьи для жима лежа в пауэрлифтинге, совместно разработанном с ЗАО «ОКБ Ритм» г. Таганрог (патенты № 2618104 и № 116058) [6, 10]. Упражнение выполнялось лежа на скамье с тензометрическими датчиками. Жим штанги осуществлялся с весом в 40, 80 и 90 % от максимального. Аппаратно-программный комплекс включал две тензометрические платформы, регистрирующие развиваемую спортсменом силу в области верхнего плечевого пояса и таза. Видеокамера с частотой 60 кадров в секунду регистрировала передвижение штанги в пространстве по вертикальной составляющей, ее скорость и ускорение. Анализ кинематических и динамических показателей проводился по ранее выделенным периодам и фазам разгона штанги и ее торможения до удержания на вытянутых руках. Анализ литературы по электромиографии в пауэрлифтинге [7, 8, 14, 17, 20] и предварительные собственные исследования позволили выбрать для регистрации M. pectoralis mojor, dexter et sinister и M. triceps brachii, dexter et sinister. Статистический анализ достоверных различий осуществлялся посредством непараметрических методов (Statistica 6.0). В статье представлены достоверные изменения исследуемых показателей.

Результаты. У высококвалифицированных спортсменов период разгона штанги с весом 40 % от максимального составлял 0,21 ± 0,01 с, а период торможения был существенно больше (0,42 ± 0,03 с). Увеличение веса штанги до 80 и 90 % от максимального приводило к повышению их продолжительности до 0,36 ± 0,02 с и 0,54 ± 0,04 с, 0,41 ± 0,03 с и 0,59 ± 0,05 с соответственно.

Динамика кинематических и динамических показателей также изменялась в зависимости от веса штанги. Полученные результаты в различные фазы разгона и торможения штанги у высококвалифицированных спортсменов при выполнении соревновательного упражнения 40 % от максимального веса представлены на рис. 1А. Исследуемые показатели сравнивались с их нулевыми значениями без учета силы земного притяжения в исходном состоянии (штанга на груди) с последующими периодами. Период разгона штанги характеризовался быстрым увеличением преодолевающей силы земного притяжения, что обусловливало перемещение штанги с высоким ускорением и скоростью. В первую фазу периода разгона штанги определялись максимальные значения силы и ускорения, во второй фазе они несколько снижались, а скорость повышалась. В 1-ю фазу периода торможения штанги сила и ускорение приобретали отрицательные значения, скорость снижалась. Во 2-ю фазу при поднятии штанги на вытянутых руках сила, ускорение и скорость возвращались к исходному уровню.

При жиме штанги 80 % от максимального веса в 1-ю и 2-ю фазу периода разгона штанги сила возрастала, а ускорение и скорость снижались по сравнению с предыдущими экспериментальными условиями (рис. 1Б). В 1-ю фазу периода торможения штанги отрицательная динамика силы и ускорения сохранялась, но в меньшей степени, скорость снижалась. Во 2-ю фазе они также возвращались к исходному уровню.

При жиме штанги 90 % от максимального динамика исследуемых параметров качественно не отличалась в период разгона и торможения штанги (рис. 1В). Однако выявлялись наибольшие различия между динамическими и кинематическими показателями. Сила, обеспечивающая передвижение штанги в пространстве, была максимальной, а ускорение и скорость ее передвижения – минимальной по сравнению с аналогичными показателями при жиме штанге 40 и 80 % от максимального.

У низкоквалифицированных спортсменов, выполняющих соревновательное упражнение жим лежа при весе 40 % от максимального, продолжительность периода разгона штанги составляла 0,31 ± 0,01 с, а при ее торможении – 0,52 ± 0,04 с. При повышении веса штанги (80 и 90 % от максимального) продолжительность вышеописанных периодов возрастала до 0,43 ± 0,03 с и 0,64 ± ± 0,05 с, 0,55 ± 0,03 с и 0,88 ± 0,07 с соответственно.

Рис. 1. Динамика силы, ускорения и скорости у высококвалифицированных (А, Б, В) и низкоквалифицированных (Г, Д, Е) спортсменов при весе штанги 40, 80 и 90 % от максимального: 0-я фаза – исходное состояние перед поднятием штанги лежа на груди; 1-й период – разгон штанги: 1-я фаза – от момента начала движения штанги вверх до момента развития максимального ускорения; 2-я фаза – от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости; 2-й период – торможение штанги: 1-я фаза – от момента развития максимальной скорости штанги до момента развития минимального ускорения; 2-й фаза – от момента развития минимального ускорения штанги до момента фиксации штанги на вытянутых руках; *отмечается достоверность изменений между 1-й фазой периода разгона штанги с остальными фазами у высококвалифицированных и низкоквалифицированных спортсменов; #отмечается достоверность различий исследуемых показателей между высококвалифицированными и низкоквалифицированными спортсменами

Fig. 1. Strength, acceleration, and speed dynamics in highly-skilled (А, Б, В) and low-skilled (Г, Д, Е) athletes with a barbell of 40, 80 and 90 % of maximum weight: 0 phase – initial position before raising a barbell from the chest; 1 period – barbell acceleration: 1 phase – from the beginning of driving a barbell up until maximum acceleration; 2 phase – from the point of maximum acceleration to the point of maximum speed; 2 period – barbell deceleration: 1 phase – from the point of maximum speed to the point of minimum deceleration; 2 phase – from the point of minimum deceleration to the moment of holding a barbell with the arms stretched; *there are significant changes between 1 phase of barbell acceleration and other phases in highly-skilled and low-skilled athletes; #there are significant changes between the indicators studied in highly-skilled and low-skilled athletes

Рис. 2. Динамика ОЭМГ M. pectoralis mojor, dexter et sinister и M. triceps brachii, dexter et sinister у высококвалифицированных (А, Б, В) и низкоквалифицированных (Г, Д, Е) спортсменов при весе штанги 40, 80 и 90 % от максимального: 0-я фаза – исходное состояние перед поднятием штанги лежа на груди; 1-й период – разгон штанги: 1-я фаза – от момента начала движения штанги вверх до момента развития максимального ускорения; 2-я фаза – от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости; 2-й период – торможение штанги: 1-я фаза – от момента развития максимальной скорости штанги до момента развития минимального ускорения; 2-я фаза – от момента развития минимального ускорения штанги до момента фиксации штанги на вытянутых руках

Fig. 2. Electromyography dynamics of the pectoralis major, dexter et sinister, and M. triceps brachii, dexter et sinister, in highly-skilled (А, Б, В) and low-skilled (Г, Д, Е) athletes with a barbell of 40, 80 and 90 % of maximum weight: 0 phase – initial position before raising a barbell from the chest; 1 period – barbell acceleration: 1 phase – from the beginning of driving a barbell up until maximum acceleration; 2 phase – from the point of maximum acceleration to the point of maximum speed; 2 period – barbell deceleration: 1 phase – from the point of maximum speed to the point of minimum deceleration; 2 phase – from the point of minimum deceleration to the moment of holding a barbell with the arms stretched

Динамика кинематических и динамических показателей в выделенные периоды и фазы у низкоквалифицированных спортсменов так же изменялась в зависимости от веса штанги. Однако у низкоквалифицированных по сравнению с высококвалифицированными спортсменами было выявлено существенное их снижение.

У высококвалифицированных спортсменов при жиме штанги весом 40 % от максимального в 1-й фазе разгона штанги амплитуды ОЭМГ M. pectoralis mojor и dexter et sinister были максимальными и составляли 0,501 ± ± 0,013 и 0,442 ± 0,012 мВ соответственно (рис. 2А). Во 2-ю фазу они существенно снижались (0,397 ± 0,012 и 0,355 ± 0,012 мВ). В 1-й и 2-й фазах периода торможения штанги электрическая активность этих мышц продолжала снижаться до минимальных значений (0,277 ± 0,013 и 0,194 ± 0,012 мВ, 0,246 ± ± 0,011 и 0,163 ± 0,011 мВ соответственно). Амплитуды M. triceps brachii и dexter et sinister в 1-ю фазу периода разгона штанги составляли 0,246 ± 0,014 и 0,202 ± 0,013 мВ. Во 2-й фазе они повышались и продолжали расти в период торможения штанги и достигали максимальных величин в последующих фазах: 0,466 ± 0,014, 0,691 ± 0,015 и 0,935 ± 0,014 мВ; 0,344 ± 0,012, 0,582 ± 0,014 и 0,898 ± 0,013 мВ соответственно.

При жиме штанги 80 % от максимального во всех периодах и фазах существенно повышалась ОЭМГ M. pectoralis mojor и dexter et sinister в 1-й фазе периода разгона штанги (0,698 ± 0,013 и 0,586 ± 0,012 мВ), но сохраняла равномерное снижение до окончания спортивного упражнения (0,322 ± 0,011 и 0,214 ± ± 0,011 мВ) (рис. 2Б). Амплитуды ОЭМГ M. triceps brachii и dexter et sinister по сравнению с 1-й фазой (0,600 ± 0,013 и 0,564 ± 0,012 мВ) увеличивались равномерно во всех остальных фазах до 1,293 ± 0,014 и 1,102 ± 0,014 мВ соответственно.

При весе штанги 90 % от максимального амплитуда ОЭМГ достигала наибольших значений в 1-ю фазу периода разгона штанги (0,840 ± 0,014 и 0,791 ± 0,013 мВ) и также равномерно снижалась до 2-й фазы периода торможения (0,547 ± 0,013 и 0,403 ± 0,010 мВ соответственно) (рис. 2В). Амплитуды ОЭМГ M. triceps brachii и dexter et sinister составляли в 1-ю фазу периода разгона штанги 0,983 ± 0,014 и 0,865 ± 0,013 мВ и повышались во всех по- следующих фазах обоих периодов, достигая максимальных значений во 2-ю фазу периода торможения 1,722 ± 0,015 и 1,634 ± 0,014 мВ соответственно.

У низкоквалифицированных спортсменов динамика ОЭМГ исследуемых мышц при жиме штанги 40, 80 и 90 % от максимального была аналогичной направленности (рис. 2 Г, Д, Е). Однако амплитуда ОЭМГ у них была существенно ниже. Еще одно различие заключалось в том, что у неквалифицированных спортсменов в 1-ю фазу периода разгона штанги амплитуда ОЭМГ M. triceps brachii и dexter et sinister была выше, чем у высококвалифицированных.

Заключение. Спортивный результат в пауэрлифтинге определяется техникой, обеспечивающей преодоление силы земного притяжения при жиме штанги за счет межмышечной и внутримышечной координации. Поэтому ее можно рассматривать как двигательный навык, который включает внешнюю и внутреннюю структуры. Межмышечная и внутримышечная координации определяют оптимальное развертывание спортивного упражнения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что период разгона штанги характеризуется в большей степени за счет сокращения грудных мышц, а период торможения связан с активностью трехглавых мышц плеча. Разнонаправленное нарастание электрической активности исследуемых мышц в период разгона и торможения способствует оптимальному формированию соревновательного упражнения жим лежа. Предложенный комплексный анализ позволяет количественно оценивать биомеханические и электромио-графические показатели, что способствует коррекции спортивной техники.