Биомеханический анализ обычного и "ограниченного" приседа со штангой на плечах

Биомеханический анализ обычного и «ограниченного» приседа со штангой на плечах показал, что при выполнении «ограниченного» приседа уменьшаются моменты силы относительно коленного сустава, однако значительно возрастают относительно тазобедренного сустава и поясничного отдела позвоночника.

  

Fry A.C., Smith J.C., B.K. Schilling Effect of knee position on hip and knee torques during the barbell squat // Journal Strength and Conditioning Research, 2003. V. 17. N.4 P. 629–633.

 

Фрай А.С., Смит Дж.С., Шиллинг Б.К.

ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЕЙ НА МОМЕНТЫ ОТНОСИТЕЛЬНО КОЛЕННОГО И ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРИСЕДА СО ШТАНГОЙ НА ПЛЕЧАХ

РЕЗЮМЕ

Некоторые рекомендации предлагают держать туловище как можно вертикальнее при выполнении приседаний со штангой, при этом сохраняя колени над пальцами ноги. В проведенном исследовании была изучена кинематика движений при «выдвижении» колена вперед при приседании и при приседе, который ограничивал это движение вперед. Выполнялась видеосъемка двух вариантов приседа, в которой участвовало семь атлетов-мужчин (возраст 27,9±5,2 лет). Масса штанги была равна массе тела. Различия между вариантами приседа оценивались по статическим моментам силы относительно коленного (КС) и тазобедренного (ТС) суставов. В обычном приседе момент силы относительно КС был равен: 150,1±50,8 Нм, а относительно ТС – 28,2±65.0 Нм. Те же характеристики в «ограниченном» приседе были следующими: момент относительно КС составил 117, 3±34,2 Нм, а относительно тазобедренного – 302,7±71,2 Нм.

Вывод: ограниченный присед способствует большему наклону туловища вперед и большим межзвенным углам между бедром и голенью, а также голенью и стопой. Техника приседа также влияет на распределение сил между КС и ТС и на кинематические характеристики упражнения.

Практическое применение: хотя ограничение движения коленей вперед значительно уменьшает нагрузку на коленный сустав, вполне вероятно, что силы могут передаваться ненадлежащим образом на область тазобедренного сустава и нижней части спины. Таким образом, целесообразно во время этого упражнения выполнять небольшое смещение коленей вперед.

Ключевые слова: силовые упражнения, силовые тренировки, кинетика, силы

Fry A.C., Smith J.C., B.K. Schilling

EFFECT OF KNEE POSITION ON HIP AND KNEE TORQUES DURING THE BARBELL SQUAT

ABSTRACT

Some recommendations suggest keeping the shank as vertical as possible during the barbell squat, thus keeping the knees from moving past the toes. This study examined joint kinetics occurring when forward displacement of the knees is restricted vs. when such movement is not restricted. Seven

weight-trained men (mean ± SD; age 27,9±5,2 years) were videotaped while performing 2 variations of parallel barbell squats (barbell load = body weight). Either the knees were permitted to move anteriorly past the toes (unrestricted) or a wooden barrier prevented the knees from moving anteriorly past the toes (restricted). Differences resulted between static knee and hip torques for both types of squat as well as when both squat variations were compared with each other (p < 0.05). For the unrestricted squat, knee torque (N·m; mean ± SD) 150,1±50,8 and hip torque 28,2±65.0. For the restricted squat, knee torque 117, 3±34,2 and hip torque 302,7±71,2. Restricted squats also produced more anterior lean of the trunk and shank and a greater internal angle at the knees and ankles. The squat technique used can affect the distribution of forces between the knees and hips and on the kinematic properties of the exercise. Practical applications: Although restricting forward movement of the knees may minimize stress on the knees, it is likely that forces are inappropriately transferred to the hips and low-back region. Thus, appropriate joint loading during this exercise may require the knees to move slightly past the toes.

 Key Words: resistance exercise, weight training, kinetics

 References

  1. ANDREWS, J.G., J.G. HAYS, AND C.L. VAUGHAN. Knee shear forces during a squat exercise using a barbell and a weight machine. In: Biomechanics (Vol. 8B). H. Matsui and K. Kobayashi, eds. Champaign, IL: Human Kinetics, 1983. pp. 923–927.
  2. ARIEL, B.G. Biomechanical analysis of the knee joint during deep knee bends with heavy load. In: Biomechanics IV. R.C. Nelson and C. Morehouse, eds. Baltimore: University Park Press, 1974. pp. 44–52.
  3. BRZYCKI, M. A practical approach to strength training (3rd ed.). Chicago: Masters Press, 1995. pp. 7, 182–183.
  4. CAPPOZZO, A., F. FEUCI, F. FIGURA, AND F. GAZZANI. Lumbar spine loading during half-squat exercises. Med. Sci. Sports Exerc. 17:613–620. 1985.
  5. CHANDLER, T.J., AND M.H. STONE. The squat exercise in athletic conditioning: A position statement and review of the literature. Strength Cond. J. 13:51–60. 1991.
  6. CHANDLER, T.J., G.D. WILSON, AND M.H. STONE. The effect of the squat exercise on knee stability. Med. Sci. Sports Exerc. 21: 299–303. 1989.
  7. DEMPSTER, W.T. Space requirements of the seated operator, WADC Technical Report. Wright-Patterson Air Force Base. 1955. pp. 55–159.
  8. DUNN, B., K. KLEIN, B. KROLL, T.MCLAUGHUN, P. O’SHEA, AND D. WATHEN. Coaches round table: The squat and its application to athletic performance. Strength Cond. J. 6:10–22, 68. 1984.
  9. ESCAMILLA, R.F., G.S. FLEISIG, N. ZHENG, S.W. BARRENTINE, K.E. WILK, AND J.R. ANDERSON. Biomechanics of the knee during closed kinetic chain and open kinetic chain exercises. Med. Sci. Sports Exerc. 30:556–569. 1998.
  10. ESCAMILLA, R.F., J.E. LANDER, AND J. GARHAMMER. Biomechanics of powerlifting and weighflifting exercises. In: Exercise and Sport Science. W.E. Garrett and D.T. Kirkendall, eds. Philadelphia: Lippincott, Williams, & Wilkins, 2000. pp. 585–615.
  11. FRY, A.C., T.A. ARO, J.A. BAUER, AND W.J. KRAEMER. A comparison of methods for determining kinematic properties of three barbell squat exercises. J. Hum. Move. Stud. 24:83–95. 1993.
  12. HAMILTON, N., AND K. LUTTGENS. Kinesiology—Scientific Basis of Human Motion. (10th ed.). Boston: McGraw-Hill, 2002.
  13. KLEIN, K.K. The deep squat exercise as utilized in weight training for athletes and its effect on the ligaments of the knee. J. Assoc. Phys. Mental Rehab. 15:6–11. 1961.
  14. MCLAUGHLIN, T.M., C.J. DILLMAN, AND T.J. LARDNER. A kinematic model of performance in the parallel squat by champion powerlifters. Med. Sci. Sports 9:128–133. 1977.
  15. MCLAUGHLIN, T.M., T.J. LARDNER, AND C.J. DILLMAN. Kinetics of the parallel squat. Res. Q. Exerc. Sport 49:175–188. 1978.
  16. NISSELL, R., AND J. EKHOLM. Joint load during the parallel squat in powerlifting and force analysis of in vivo bilateral quadriceps tendon rupture. Scand. J. Sports Sci. 8:63–70. 1986.
  17. NOYES, F.R., D.L. BUTLER, E.S. GROOD, R.F. ZERNICKE, AND M.S. HEFZY. Biomechanical analysis of human ligament grafts used in knee ligament repairs and reconstructions. J. Bone Joint Surg. 66A:344–352. 1984.
  18. POTVIN, J.R., R.W. NORMAN, M.E. ECKENRATH, S.M. MCGILL, AND G.W. BENNETT. Regression models for the prediction of dynamic L4/L5 compression forces during lifting. Ergonomics 35:187–201. 1992.
  19. RACE, A., AND A.A. AMIS. The mechanical properties of the two bundles of the human posterior cruciate ligament. J. Biomech. 27:13–24. 1994.
  20. RUSSELL, P.J., AND S.J. PHILLIPS. A preliminary comparison of front and back squat exercise. Res. Q. Exerc. Sport 60:201–208. 1989.
  21. WOO, S.L., J.M. HOLLIS, D.J. ADAMS, R.M. LYON, AND S. TAKAI. Tensile properties of the human femur-anterior cruciate ligament-tibia complex. The effects of specimen age and orientation. Am. J. Sports Med. 19:217–225. 1991.
  22. WRETENBERG, P., Y. FEND, AND U.P. ARBORELIUS. High- and low-bar squatting techniques during weight-training. Med. Sci. Sports Exerc. 28:218–224. 1996.
  23. YACK, H.J., C.E. COLLINS, AND T.J. WHIELDON. Comparison of closed and open chain kinetic exercise in the anterior cruciate ligament-deficient knee. Am. J. Sports Med. 21:49–54. 1993.

Address correspondence to Dr. Andrew C. Fry, afry@memphis.edu.