Полидинамометрия

Описана методика измерения силы тяги мышц человека — полидинамометрия. Подробно описана лабораторная установка и порядок проведения измерений. Указаны недостатки полидинамометрии.

Полидинамометрия скелетных мышц человека

Введение

В спортивных исследованиях очень часто нужно знать значение силы, развиваемое одной мышцей или несколькими группами мышц. Эту задачу позволяет решить методика полидинамометрии.

Полидинамометрия – комплексное измерение максимальной силы, развиваемой одной или несколькими мышцами (группами мышц).

Разработчиком полидинамометрии мышц человека является Б.М. Рыбалко (1967). Значение измерения силы мышц в биомеханических исследованиях обусловлено тем, что от уровня развития силовых способностей зависят достижения практически во всех видах спорта. Соотношение силы различных мышечных групп, носящее также название топографии силы, имеет значение при спортивном отборе, анализе специальной физической подготовленности, индивидуальном выборе наиболее оптимальных двигательных действий спортсменов. Например, получены данные, что выбор тех или иных коронных приемов борцами греко-римского стиля обусловлен топографией силы спортсменов (Захаров Ф.Е., 2013).

Описание лабораторной установки

При измерении максимальной силы мышц одной или нескольких мышц человека, очень важна стандартизация исследований (Ципин Л.Л., Левицкий А.Г., Захаров Ф.Е., 2019).  Дело в том, что сила, регистрируемая на конце звена, по которой судят о силе мышц-сгибателей или разгибателей данного звена, обусловлена, во-первых, развиваемой силой тяги мышц, действующих на звено, и, во-вторых, соотношением длины звена и плеча силы тяги мышц относительно оси вращения в суставе. Плечо силы зависит от межзвенного угла. Сила тяги мышц также зависит от межзвенного угла, поскольку при его изменении меняется длина мышц.

Таким образом, измерения необходимо производить в стандартных условиях при определенных углах между звеньями тела. Если это условие не соблюдать, то значения измеренной силы могут очень сильно отличаться. Например, имеются экспериментальные данные, по которым сила разгибателей голени при угле между голенью и бедром 150° составляет 3600 Н, а при угле 130° – 2520 Н, то есть во втором случае меньше примерно в 1,4 раза (Райцин Л.М., 1973).

Стандартные условия измерения силы различных мышечных групп, которые имеют место при полидинамометрии, реализуются с использованием специальных силоизмерительных стендов, которые сконструированы таким образом, что все звенья тела, кроме того, к которому прикрепляется динамометр, прочно зафиксированы в определенном положении (как правило, в положении испытуемого стоя) и угол между исследуемыми звеньями составляет 90°. Конструкция стендов позволяет фиксировать звенья тела и производить измерения у испытуемых разного роста и телосложения.

Стенд состоит из вертикального щита, прикрепленного к стене, расположенного над щитом поворотного кронштейна, имеющего крючки для присоединения динамометра, и установленного на полу под щитом основания, также имеющего крючки для присоединения динамометра. На вертикальном щите имеется проушина для присоединения динамометра и места для крепления ремней, удерживающих испытуемого от вертикальных перемещений во время измерений, а также для крепления ленты Velcro (ленты-липучки), удерживающей испытуемого от горизонтальных перемещений. Лента крепится к щиту на разной высоте в зависимости от длины звеньев испытуемого. Крючки на кронштейне и основании расположены на разном расстоянии от вертикального щита, что также позволяет производить измерения у испытуемых с разной длиной звеньев. (Захаров Ф.Е., 2013).

В качестве силоизмерителя используется электронный динамометр ДОР-3-5и с диапазоном измерений 0,5 Н – 5 кН и точностью показаний до 0,5 Н. Динамометр состоит из тензодатчика, вмонтированного в упругою конструкцию S-образной формы (рис. 2), и соединенного с ним кабелем электронного измерительного индикатора (рис. 2).

Порядок проведения измерений

При измерении силы испытуемый посредством ремней и ленты Velcro фиксируется в заданной позе, на дистальную часть подвижного звена надевается лямка, соединенная с одним концом динамометра. Другой конец динамометра цепью соединяется с проушиной на щите или с крючком на кронштейне или основании в зависимости от измеряемой мышечной группы. Длина цепи подбирается таким образом, чтобы угол между исследуемыми звеньями составлял 90°.

Измерение силы мышц-сгибателей туловища и мышц, наклоняющих туловище в сторону, осуществляется в положении сидя на стуле, бедра зафиксированы. Стул устанавливается на расстояние примерно 1,2 м от щита и опирается на него через упор (рис.3).

На рис. 4 и 5 показана методика проведения измерения различных мышечных групп человека.

Недостатки полидинамометрии

Основным недостатком полидинамометрии является невозможность сопоставления результатов измерений, полученных на различных испытуемых в связи с тем, что они имеют различные антропометрические показатели (длину звеньев верхних и нижних конечностей).

Поясним это утверждение на следующем примере. Рассмотрим вариант, в котором электронный динамометр при измерении силы сгибателей предплечья (рис. 4, справа) показал одинаковый результат, например 200 Н, то есть F_дин=200 Н. У одного из исследуемых длина предплечья равна 30 см, у второго – 35 см. Длина предплечья в данном случае будет плечом силы упругости, возникающей в динамометре, которая противостоит силы тяги мышц. То есть h₁=30 см, h₂ = 35 см. Плечо силы тяги мышц-сгибателей предплечья (h_м) примем равным 5 см у обоих исследуемых. Так как измерение силы мышц проводится в изометрическом режиме, то можно использовать уравнение моментов, которое имеет вид: F_дин х h = F_м х h_м.

Тогда сила тяги мышцы (F_м) для первого исследуемого  будет равна: F_дин х h₁ = F_м х h_м или  F_м = (F_дин х h₁)/ h_м = (200 х 30)/5 = 1200 Н.

Для второго исследуемого сила тяги мышц будет равна: F_м = (F_дин х h₂)/ h_м = (200 х 35)/5 = 1400 Н.

То есть при одном и том же показании динамометра (F_дин=200 Н), но различной длине предплечья, сила, проявляемая одной и той же группой мышц, будет различной. Это является недостатком полидинамометрии.

Следует отметить, что в этом примере плечи силы тяги мышц у разных исследуемых были приняты как равные, однако в реальной жизни это не так. Каждый человек характеризуется индивидуальными показателями прикрепления мышц к костям, а это влияет на плечи силы тяги мышц.

Литература

1. Захаров Ф.Е. Повышение надежности выполнения коронных приемов борцами греко-римского стиля на основе индивидуализации скоростно-силовой подготовки: дис. … канд. пед. наук / Нац. гос. ун-т физ. культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, СПб. — Санкт-Петербург, 2013.
2. Рыбалко Б.М. Экспериментальное исследование взаимосвязи между функциональной топографией мышечной силы и техникой спортивной борьбы: дис… канд. пед. наук. М., 1967.–240 с.
3. Ципин Л.Л., Левицкий А.Г., Захаров Ф.Е. Технологии спортивной тренировки: упражнения специальной силовой направленности в подготовке борцов греко-римского стиля: Учебное пособие для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 49.03.01 – «Физическая культура» / Санкт-Петербург, 2019.

С уважением, А.В.Самсонова