Индивидуализация подготовки бегунов на короткие дистанции на основе миометрических показателей мышечной системы

Аннотация: С помощью миометра MYOTON 3 (устройства для измерения эластичности и жёсткости биологических тканей) измерялись биомеханические характеристики ряда скелетных мышц спортсменов. Предложенный подход позволяет выявить влияние тренировочных и соревновательных нагрузок различной направленности, отдыха и восстановления на изменение свойств мышечной системы, что, в свою очередь, позволит индивидуализировать тренировочный процесс.

Ключевые слова: бег, короткие дистанции, тренировка, управление, мышцы, жесткость. упруго-вязкие свойства мышц.

Рост результатов во многих видах спорта, высокие уровня объёма и интенсивности тренировочных нагрузок делают весьма актуальным поиск неиспользованных резервов в организации тренировочного процесса высококвалифицированных спортсменов, объективный анализ которого, основан на систематическом контроле величины и характера тренировочных нагрузок, а также функционального состояния спортсменов [2,3,8]. Общеизвестно, что в ходе тренировочного процесса функциональное состояние спортсменов непрерывно меняется, поэтому необходимо применять методы многошаговых решений с исследованием операций при каждом изменении состояния изучаемой системы [4,6,10].

При всей сложности построения процесса тренировки наиболее эффективен режим упреждающего управления с использованием прогнозного обеспечения основных функций системы, постоянным режимом слежения за состоянием спортсмена и своевременным внесением поправок в управляемый процесс тренировки [2,8,10]. В основе такого управления лежит текущий контроль, который направлен на оценку текущих состояний, т. е. тех состояний, которые являются следствием нагрузок серий занятий, тренировочных или соревновательных микроциклов, что, в свою очередь, позволяет осуществлять своевременную коррекцию тренировочного процесса [5,8].

Изучение специальной литературы показало, что для достаточно глубокого определения сущности управления процессом подготовки необходим детальный анализ состояния скелетной мускулатуры [7,9,11]. На наш взгляд, это наиболее слабое звено в информационной программе тренера и спортсмена, в связи с тем, что состояние скелетной мускулатуры наиболее объективно отражает силовой и скоростно-силовой потенциалы, которые имеют большое значение на всех этапах роста спортивного мастерства. Наряду с этим, в спортивной тренировке часто наблюдается несоответствие корригирующих действий тренера возможностям и потребностям мышечной системы спортсмена, изучение которой представляет значительный интерес при определении его функционального состояния [1,6,9,12]. Следует отметить, что, к сожалению, подобные вопросы до настоящего времени пока ещё не стали предметом широкого изучения и, соответственно, обсуждения.

Методика и организация исследований. С целью совершенствования текущего контроля в тренировочном процессе бегунов на короткие дистанции нами были проведены серии экспериментов, во время которых измерялись биомеханические характеристики ряда скелетных мышц спортсменов с использованием миометра MYOTON 3 (устройства для измерения эластичности и жёсткости биологических тканей) [12].

Исследование проводилось в течение годичного цикла подготовки, в котором участвовали бегуны на короткие дистанции (от 1-го разряда до МСМК). Динамика изменения амплитудно-частотных характеристик мышц спортсменов определялась в процессе тренировочных занятий, во время выполнения работы различной направленности.

Измерения проводились раздельно для левой и правой ноги в расслабленном и напряжённом состоянии мышц, которые несут основную нагрузку в беге на короткие дистанции: biceps femoris (двуглавая мышца бедра), gastrocnemius c.m. (икроножная мышца), tibialis anterior (мышца большеберцовая передняя), rectus femoris (прямая мышца бедра), vastus lateralis (латеральная широкая мышца бедра), gluteus maximus (большая ягодичная мышца). Учитывались 3 основных показателя: частота колебаний (frequency) - характеризует напряжение мышцы, декремент (decrement) - характеризует эластичность мышцы (способность мышцы восстанавливать исходную форму после сокращения), жёсткость (stiffness) - характеризует способность мышцы оказывать сопротивление изменениям формы в результате воздействия внешних сил (силовой потенциал мышцы). Использовались также расчётные индексы жёсткости (Is) и декремента (эластичности) (Ie), характеризующие текущее состояние мышц.

Индекс жесткости мышцы (Is) вычислялся по формуле:

мышца спортсмен тренировка нагрузка

где

fc - частота свободных колебаний сокращенной мышцы,

fr - частота свободных колебаний мышцы в состоянии покоя (при тоническом напряжении).

Данный показатель, на наш взгляд, представляет наибольший интерес, в связи с тем, что больший интервал между показателями частоты колебаний мышцы, которая находится в состоянии напряжения, и показателями частоты колебаний мышцы в состоянии покоя, говорит о возможности расслабления и напряжения, характеризуя ее наибольшую сократительную способность.

Индекс декремента (Ie), отражающий эластичность мышцы, вычислялся по формуле:

где

0r и 0c - логарифмические декременты свободных колебаний мышцы в состоянии покоя и сокращенном состоянии, соответственно.

Обследования миотоном проводились перед выполнением основной нагрузки после разминки и пробегания каждого отрезка. Полученные данные регистрировались в соответствующем программном обеспечении, которое прилагается к прибору. Далее данные переносились в среду Excel 2007, где проводился подробный анализ каждой исследуемой мышцы по всем показателям, с построением графиков и математической обработкой полученных данных.

Таблица 16 Оценочная шкала показателей упруго-вязких свойств мышц спринтеров I спортивного разряда и КМС на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

Результаты исследования и их обсуждение. В результате многочисленных измерений характеристик упруго-вязких свойств мышц бегунов на короткие дистанции различной квалификации после нагрузок определенной направленности нами были разработаны специальные пятиуровневые оценочные шкалы показателей частоты, декремента, жёсткости, индексов жёсткости и декремента: 1 - низкий уровень; 2 - ниже среднего; 3 - средний; 4 - выше среднего; 5 - высокий (таблица 16). Уровни были определены расчетным методом с использованием стандартного отклонения. Указанные шкалы, были разработаны отдельно для группы бегунов уровня МС и МСМК и группы спортсменов квалификации 1-го разряда и кандидатов в мастера спорта. В качестве примера рассмотрим изменение амплитудно-частотных показателей мышц во время выполнения работы различной направленности. Бегуну на короткие дистанции «В» (кандидат в мастера спорта) было предложено следующее тренировочное задание: бег 100м, 150м, 200м (2 серии) при интенсивности 85-90 % от максимальных усилий, отдых между отрезками 6-7 мин, отдых между сериями 10 мин. Следует подчеркнуть, что данная нагрузка направлена на совершенствование уровня скоростной выносливости спринтера. Анализ полученных данных свидетельствует, что на протяжении всего тренировочного занятия отмечается тенденция к снижению всех исследуемых показателей (рис.12-14).

Рис. 12. Показатели частоты (Гц) колебаний мышц у спортсмена «В» во время выполнения нагрузки на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

В показателях частоты, как в расслабленном, так и в напряжённом состоянии (рис. 12), наблюдается снижение частоты вплоть до 5-го измерения. Затем в 6-ом измерении наблюдается значительное возрастание частоты колебаний мышц в расслабленном состоянии до 20 Гц, что равно показателю в напряжённом состоянии. При таком состоянии мышц индекс жёсткости, характеризующий сократительную способность скелетной мускулатуры, (рис. 13) равен нулю.

По-нашему мнению, в таком состоянии мышцы не способны выполнять дальнейшую работу эффективно, так как находятся в состоянии высокого мышечного тонуса. Следуя запланированной программе тренировочной работы, спортсмен продолжил выполнение задания, в процессе которой, показатели частоты мышечных колебаний заметно упали, особенно в расслабленном состоянии (с 14,71 Гц в начале тренировки до 9,8 Гц в конце тренировочного задания). Если сравнить этот показатель с данными разработанной нами оценочной шкалой (таб.40), то можно увидеть, что отмеченный показатель значительно ниже 1-го уровня - 11,72 (нижняя граница). Исследуемый показатель в напряжённом состоянии выглядит также низким - 16,13 Гц.

Рис. 13. Индекс жёсткости (отн. ед.) у спортсмена «В» во время выполнения нагрузки на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

На фоне этих двух измерений мышц (в расслабленном и напряжённом состоянии) в 7-ом измерении показатель индекс жёсткости (Is) находится на 5 (самом высоком) уровне - 0,65 отн. ед. Это значительно выше, чем в начале тренировки (0,33 отн. ед.), но в данной ситуации он неинформативен, так как его значение актуально лишь при условии пропорционально высоких показателях частот колебаний мышц, как в расслабленном, так и в напряжённом состоянии.

Рис. 14. Показатели (отн. ед.) декремента (эластичности) у спортсмена «В» во время выполнения нагрузки на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

Показатель декремента (эластичности) (рис.14) к 6-му измерению демонстрирует непропорциональное изменение: в расслабленном состоянии он стремится к напряжённому состоянию. Так как показатель характеризует эластичность мышцы (способность мышцы восстанавливать исходную форму после сокращения), то здесь мы наблюдаем, как мышца теряет эту способность к 7-му измерению, где декремент в напряжённом состоянии - 1,29 отн. ед., опережает этот же показатель в расслабленном состоянии - 1,15 отн. ед. В норме же всё должно быть с точностью до наоборот.

Отмеченная тенденция снижения эластичности особенно ярко видна на рисунке 15, где индекс декремента, который наиболее точно отражает текущее состояние эластичности мышцы, снизился к концу тренировки с 1,02 отн. ед. до 0,82 отн. ед. Сравнивая данные показатели со значениями оценочной шкалы (табл. 16), мы видим, что снижение произошло с третьего на второй уровень. Это свидетельствует о том, что состояние эластичности мышц было на низком уровне ещё до выполнения тренировочной нагрузки. Однако во время выполнения работы показатель эластичности значительно увеличился (2, 4, 5 измерения) и составил 1,20; 1,19 и 1,18 отн. ед., соответственно.

Такая положительная стабильность характеризует скорее качественный потенциал данной мышцы легкоатлета, т.е. его двуглавая мышца бедра способна восстанавливать исходную форму после сокращения, практически на протяжении всей тренировки, даже, несмотря на явные признаки утомления. Такое физическое свойство мышцы очень полезно в противодействии возникновению травм опорно-двигательного аппарата спортсмена.

Рис. 15. Индекс (отн.ед.) декремента (эластичности) у спортсмена «В»

во время выполнения нагрузки на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

Жёсткость (рис. 16) на протяжении 5-ти измерений имеет тенденцию к снижению. В 6-ом измерении наблюдается значительное увеличение данного показателя, причём непропорционально со стороны измерения в расслабленном состоянии - 271,4 н/м, против 306,3 н/м в напряженном.

Следует уточнить, что жёсткость характеризует способность мышцы оказывать сопротивление изменениям формы в результате воздействия внешних сил (силовой потенциал мышцы). Такое непропорциональное соотношение в норме не встречается (табл. 16) и свидетельствует о низком силовом потенциале мышцы в данный промежуток времени.

Здесь нам удалось подчеркнуть весьма существенный факт, имеющий, на наш взгляд, весьма большое практическое значение. При таком состоянии мышцы дальнейшее выполнение задания крайне опасно, так как это может привести к повреждению волокон двуглавой мышцы бедра.

В нашем случае спортсмен продолжил выполнение задания, что привело к дальнейшему снижению показателя жёсткости: 119,1 н/м (в расслабленном состоянии) и 197,8 н/м (в напряжённом). Такое соотношение в оценочной шкале (табл. 16) не встречается и находится ниже 1-го уровня, что свидетельствует о состоянии резко выраженного утомления. Характерно, что похожую динамику изменений амплитудно-частотных показателей мы наблюдали и при анализе других мышц, несущих основную нагрузку в беге на короткие дистанции.

Анализ полученного материала выявил чётко выраженную зависимость, которая даёт основание полагать, что спортсмену «В», не следовало выполнять последние два отрезка второй серии предложенной работы, так как исследуемые мышцы в этот момент находились в состоянии сильного утомления. Дальнейшее выполнение тренировочного задания, уже не решало задачи спортивной тренировки и могло привести к перенапряжению мышц и вероятности их травмирования.

Рис. 16. Показатели жёсткости (н/м) у спортсмена «В»

во время выполнения нагрузки на примере biceps femoris (двуглавая мышца бедра)

Выводы. Таким образом, данные, полученные с помощью миометра, помогают провести количественную и качественную оценку выполняемой работы, сделать оптимизированных подбор средств для специализированных тренировок. При этом сравнительный анализ данных основных амплитудно-частотных показателей полученных во время тренировки, с цифровыми значениями оценочной шкалы (табл.16), дает возможность осуществлять целенаправленное управление тренировочным процессом бегунов на короткие дистанции. Кроме того, применение миометрического метода (в комбинации с другими методами) позволяет предотвратить травматизм мышц, несущих основную нагрузку в соревновательном движении, получить дополнительную информацию для того, чтобы определить начало следующих тренировок после травм.

Принципиально важным для спортивной практики является и то, что при планировании тренировочной нагрузки следует принимать во внимание индивидуальные особенности и специфичную ответную реакцию организма спортсмена и его кинезиологических систем на предъявленную нагрузку.

Литература

1. Андрюнин, М.А. Индивидуально-оптимальные изменения скорости цик-лических локомоций при предельной работе, выполняемой в зоне большой и субмаксимальной относительной мощности: автореф. …дис. канд.пед.наук. / М.А. Андрюнин - М., 1988. - 21 с.

2. Верхошанский, Ю.В. Программирование и организация тренировочного процесса / Ю.В. Верхошанский. - М.: Физкультура и спорт, 1985.- 176 с.

3. Верхошанский, Ю.В. Принципы организации тренировки спортсменов высокого класса в годичном цикле. / Ю.В.Верхошанский // Теория и практика физической культуры - 1991. - № 2. - С. 24-31.

4. Годик, М.А. Педагогические основы нормирования и контроля соревно-вательных и тренировочных нагрузок: автореф. дисс. …докт. пед. наук. / М.А. Годик. - М.:ГЦОЛИФК, 1982. - 46 с.

5. Запорожанов, В.А. Индивидуализация - важнейшая проблема спорта высших достижений / В.А. Запорожанов // Теория и практика физической культуры. - 2002. - №7. - С. 62-63.

6. Комплексный метод определения свойств и состояния нервно-мышечного аппарата у спортсменов / Я. М. Коц, Ю. А. Коряк, С. П. Кузнецов. - М., 1983. - 35с.

7. Мартьянов, В. А. Новые направления исследований нервно-мышечного аппарата / В. А. Мартьянов // На рубеже XXI века. Год 2001-й. Научный альманах МГАФК. - Малаховка, 2001. - Том III. - С. 280 - 297.

8. Платонов, В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения. / В.Н. Платонов. - Киев: Олимпийская литература, 2004. - 807 с.

9. Поликарпов, А. В. Изучение динамики нервно-мышечного аппарата у бегунов на короткие дистанции в соревновательном периоде / А. В. Поликарпов, В. Н. Коновалов // Проблемы совершенствования олимпийского движения, физической культуры и спорта в Сибири. - Омск, 2002. - С. 163 -165.

10. Ширковец, Е.А. Система оперативного управления при тренировке в циклических видах спорта: дис. ...докт. пед. наук. / Е.А.Ширковец. - М.: ГЦОЛИФК, 1995. - 286 с.

11. Шуров, В. А. Функциональные и структурные свойства мышц нижних конечностей у спортсменов с различной направленностью тренировочного процесса / В. А. Шуров, С. Н. Елизарова, Л. А. Гребенюк // Теория и практика физической культуры. - 2004. - №1. - С.40 - 42.

12. Vain, A. Criteria for preventing overtraining of the musculoskeletal system of gymnasts/ A.Vain, T. Kums //Biologi of sport. - 2002. - № 4(19). - S. 329-345. Размещено на Allbest.ru