ПОЛ И СТЕП ТРЕНИРОВКА
ПОЛ И СТЕП ТРЕНИРОВКА
В исследованиях, проводимых Университетом Сан-Диего, участвовали 30 человек: 15 мужчин и 15 женщин. Статистический анализ не выявил значительной разницы между двумя группами по всем показателям.
И хотя этот результат закономерен, он все же является еще одним доказательством эффективности программы Степ Рибок в равной степени для мужчин и женщин.
Существует ряд способов повышения интенсивности упражнений, и данные исследований помогают инструкторам выбрать метод, который обеспечит соответствующую интенсивность, и исключить при этом возможность риска для участников тренировки. Выбор способов таков:
а. Повысить платформу б- Модифицировать хореографию
в. Использовать гантели для рук
г. Повысить темп музыки
График 1 показывает, что существует измеряемое соотношение между высотой платформы и расходом энергии. Статистический анализ данных, полученных путем исследований в Университете Сан-Диего, показал, что соотношение это линейное, то есть каждое повышение платформы на 5 см вызывает примерно равное увеличение расхода энергии.
Следовательно, изменение высоты является надежным способом повышения расхода энергии. Однако, механическая нагрузка на тело во время Степ тренировки неизбежно увеличивается с повышением платформы.
В целях безопасности следует советовать занимающимся выбирать низкую платформу, но достаточной высоты для достижения индивидуальных тренировочных целей.
Основные рекомендации ACSM (Американский колледж спортивной медицины) указывают на то, что хорошее состояние сердечно-респираторной системы можно поддерживать при интенсивности тренировки от 50% до 85% максимального потребления кислорода.Исследования, проведенные со здоровыми участниками, показывают, что такая интенсивность обеспечивается высотой платформы 1530 см. Однако, выбирая высоту платформы, необходимо учитывать рост, уровень подготовки и состояние здоровья занимающихся.
Хорошие физиологические показатели при выполнении упражнений на высокой платформе могут быть сведены на нет возможными травмоопасными нагрузками, особенно в области коленных (уставов.
Проведенные исследования подтверждают также, что наибольший процент затрат энергии во время Степ упражнений вызван работой мышц ног, в связи с чем изменение хореографии может рассматриваться как альтернатива использованию слишком высокой платформы.
Интересно сопоставить увеличение затрат энергии при использовании гантелей около 1кг (6,7%) с соответствующими показателями при повышении высоты платформы. Результаты, полученные при проведении трех различных исследований (График 1), показывают, что затраты энергии увеличились в среднем примерно на 11% (8%, 15% и 10% соответственно) при использовании платформы высотой 25 см вместо 20см.Очевидно, что повышение платформы на 5 см способствует большему расходу энергии, чем использование гантелей весом 1 кг.
Модификация хореографии без гантелей может привести к еще большему увеличению расхода энергии. Данные исследований показали, что занятия с гантелями весом
0.5 кг не характеризуются большими физиологическими преимуществами, а при использовании гантелей весом 1 кг эти преимущества незначительны. Поэтому, учитывая дискомфорт и даже травмы, зафиксированные участниками Степ тренировок при занятиях с гантелями, последние не рекомендуются для программы Степ Рибок.
Исследования этой проблемы будут продолжены.
Эффект от изменения темпа музыки не совсем ясен, поскольку имеющиеся данные ограничены лишь сравнением Степ тренировки при 120 и 128 ударах в минуту на платформе высотой 20 см и Степ тренировки при 80 и 120 ударах в минуту на платформе высотой 35 см. Увеличение расхода энергии, вызванное повышением темпа музыки, составило лишь 4,6%. Расход энергии при Степ тренировке с другим темпом пока не известен.
Высококвалифицированные участники тренировки, возможно, смогут относительно безопасно тренироваться при увеличенном темпе, но быстрая музыка может привести к утрате контроля, что увеличит риск травм среди участников в групповых занятиях.
Основываясь на имеющихся данных физиологических исследований, программы Степ Рибок разработаны с учетом безопасности. Темп музыки не превышает 118-122 ударов в минуту, и использование гантелей при аэробной Степ тренировке не рекомендуется.
Каждый участник должен выбрать высоту платформы, соответствующую его или ее уровню подготовки и навыкам.
Биомеханическая Тренировка
Биомеханика человеческого организма основана на изучении движений тела и влиянии на него различных сил. Измерять воздействие сил в ходе упражнений гораздо сложнее, чем определить пульс или расход кислорода. Это связано с тем, что, за редким исключением, невозможно установить измерительные приборы внутри живых тканей, чтобы выявить степень воздействия, вызванного усиленными тренировками.
Поэтому исследователям приходится применять другие методы для изучения ДОЛГОСРОЧНОГО или МГНОВЕННОГО ЭФФЕКТОВ от занятий.
ДОЛГОСРОЧНЫЙ ЭФФЕКТ определяется в ходе анализа болей, травм и дискомфорта у занимающихся. Этот подход может выявить характерный тип дискомфорта и травм, перенесенных участниками, а статистический анализ помогает определить основные причины этих травм и дискомфорта.
МГНОВЕННЫЙ ЭФФЕКТ от занятий определяется с помощью приборов, имеющихся в биомеханических лабораториях, измеряющих силу воздействия и готовящих компьютерный анализ видеозаписи.
Долгосрочный Биомеханический Эффект
Поскольку Степ тренировка является относительно новым видом аэробной деятельности, на данный момент отсутствуют опубликованные данные, указывающие на влияние долгосрочных занятий на мышечно-скелетную систему.
В предварительном отчете о первых подробных исследованиях травм при Степ тренировках, Рекуа и его коллеги в Мемориальном госпитале св. Френсиса в Сан-Франциско, определили риск травм как относительно низкий.
Более того, показатель травмоопасности не превышает показателя, который наблюдается при традиционной аэробике. Более ранние исследования, проводимые тем же институтом медицины, показали, что в среднем участники танцевальной аэробики переносят одну (или менее) одной травму, достаточно серьезную, чтобы потребовался медицинский осмотр, на каждую 1000 часов занятий.
Эти данные подтверждаются многочисленными отчетами инструкторов и самих занимающихся, где указывается, что огромное количество людей по всему миру пользуется преимуществами Степ тренировок для укрепления своего здоровья и поддержания физической формы с минимальным риском травм. Можно предположить, что риск травм будет выше среди тех, кто пытается достичь слишком многого и слишком рано.
Кто использует очень высокую платформу и пренебрегает другими здравыми рекомендациями, вытекающими из имеющихся данных исследований.
На сегодняшний день нет объективной информации, указывающей на то, что долгосрочный эффект от сокращения частоты, интенсивности и продолжительности Степ тренировки влияет на возникновение болей и дискомфорта у занимающихся. Однако, разумно предположить, что клинические данные по другим видам аэробной деятельности могут раскрыть преимущества оптимизации объема Степ тренировки. Например, данные по исследованию травм при беге указывают на то, что лучшим индикатором травм при беге является количество пройденных миль.
Многие бегуны перенесли травмы стопы, голеностопа, колена, бедра и нижней части спины. Обширные клинические данные подтверждают, что во многих случаях симптомы исчезли после того, как перенесшие травму бегуны сократили количество и интесивность воздействия на ноги, уменьшив продолжительность тренировки, то есть еженедельное количество пробегаемых миль и сменив поверхность при беге на менее жесткую.
Используя информацию данного рода, исследователи пришли к заключению, что многократные соприкосновения ног и поверхности влекут за собой большинство травм, происходящих в результате ударных нагрузок, когда вес тела переносится на ноги. Характер возникающих при этом сил может быть изучен в биомеханических лабораториях как способ определения мгновенного эффекта при участии в занятиях Степом.
Мгновенный Биомеханический Эффект
Измерение Силы Воздействия на Ноги
Силы, воздействующие на ноги в процессе тренировки, могут быть измерены лабораторным прибором, известным как силовая пластина. Это плоская металлическая пластина, содержащая чуткие датчики, которые контролируют силу, приложенную в направлении вверх на ногу, а также силу трения между полом и подошвой обуви или стопы.
В процессе тренировки эти силы могут быть измерены сотни раз в секунду, а компьютер зафиксирует изменение показателей в момент, когда нога соприкасается с пластиной.
Этот инструмент уже широко применяется для изучения воздействий сил сопротивления на ноги в процессе ходьбы или бега.Однако, до недавнего момента мы мало знали о силах сопротивления, воздействующих на ноги при Степ тренировке. В задачу исследований, заказанных Рибок, входило определение величины воздействий при выполнении типичных движений Степ Рибок и сравнение сил сопротивления с теми, что возникают при ходьбе и беге.
Степ тренировка состоит из ряда различных движений. Поэтому было выбрано наиболее часто и регулярно выполняемое базовый шаг с постоянной ведушей ногой.
Этот шаг представляет собой подъем вверх с правой ноги, подъем вверх с левой, вниз с правой и вниз с левой. Все 10 испытуемых выполняли каждое из следующих движений на измерительной пластине 10 раз подряд.
1. Ходьба со скоростью 5 км/ч по пласте.
2. Бег со скоростью 12 км/ч по пластине.
3. Степ на платформе высотой 25 см в темпе 120 ударов в минуту при четырех видах экспериментальных условий.Для измерения сил, возникающих между ногой и платформой при подъеме, небольшая платформа была поставлена на пластину, а другая рядом (но не на пластине) для второй ноги. Для измерения силы между ногой и полом занимающийся сходил с платформы на пластину в каждом случае только одна нога касалась пластины. И силы сопротивления, воздействующие на ногу, определялись 750 раз в секунду, пока нога находилась в контакте либо с пластиной, либо с платформой, установленной на ней.
Для сравнения данных, полученных при выполнении упражнений участниками с различным весом, силы, которые были определены, затем переводились в относительные весовые показатели.
Результаты исследований, включавших 10 испытаний для 10 участников, содержатся в табл.2. Средние показатели максимальной силы, воздействующей на ногу после контакта с платформой или полом, расположены в первой колонке. А время от первого контакта до максимума первоначальной силы - во второй. *
Первоначальная Время до Максимума
Максимальная Сила, Первоначальной Силы,
ЕДИНИЦЫ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ВЕСА МИЛЛИСЕКУНДЫ
|
||||||||||||||||||
| Таблица 2 |
В Бег
1. Кривая вертикальной силы удара на ногу, когда участник бежал со скоростью 12 км/ч, показывает, что нога находилась в контакте с поверхностью пола 250 миллисекунд (1/4 секунды).
2. Первой коснулась пола пятка, а через 25 миллисекунд (1/40 секунды) вертикальная сила удара на ногу превысила в 2.15 раза вес тела участника.
3. Вскоре после этого бегущий смягчал удар и вертикальная сила на ногу не превышала в 2 раза вес тела.
4. Затем она превысила в 3 раза вес тела, когда участник отталкивался передней частью ступни.
5. Наконец, вертикальная сила удара планомерно сошла на 0, когда нога бегущего оторвалась от земли.
6. Двухпиковая кривая вертикальной силы, отображенная на графике, вполне характерна для большинства бегунов, которые осуществляют первоначальный контакт с землей именно пяткой.
I Ходьба
1. Кривая вертикальной силы удара на ногу при ходьбе показывает характерный двухпиковый силуэт.
2. Максимальный показатель зафиксирован во время первого пика, когда сила удара превысила вес тела примерно в 1,25 раза.
3. Этот максимальный показатель наблюдался через 150 миллисекунд (1/7 секунды) после первоначального контакта с землей.
4. Нога была в контакте с землей немногим дольше 8/10 секунды.
Я Базовый шаг
График 3 показывает кривые вертикальной силы удара для всех четырех Степ фаз в типичном Степ движении с постоянной ведущей ногой (вверх первой; вверх второй; вниз первой; вниз второй).
1. Все 4 кривых силы сопротивления имеют характерный двухпиковый силуэт, а общее время контакта 850 миллисекунд во всех случаях.
2. Максимальные силы во время четырех первых пиков превысили вес тела в 1.2, 1.1, 1.75 и 1.25 раза соответственно.
3. Во всех случаях эти максимальные силы наблюдались через 100 миллисекунд (1/10 секунды) после контакта.
1. Кривая вертикальной силы для Степ движения очень схожа с кривой при ходьбе.
2. Сопротивление, наблюдавшееся при первом контакте первой ноги с полом при спуске в Степ движении вверх, вверх, вниз, вниз, внимательно изучалось, поскольку предварительный анализ что оно порождает наибольшую из сил, возникающих в четырех фазах Степ движения. Максимальные силы при двух шагах вверх были меньше, чем те, что возникали при ходьбе со скоростью б км/ч. Максимальная сила, воздействующая в процессе второго шага вниз, была практически такой же, как и при ходьбе со скоростью 5 км/ч.
8. Хотя начальная максимальная сила, порождаемая первым шагом вниз с платформы, больше, чем начальная максимальная сила при ходьбе, ясно, что она значительно меньше, чем начальная максимальная сила при ходьбе и чем сила, воздействующая при беге.
4. Во всех четырех фазах Степа и при ходьбе максимальная сила удара появлялась позже чем через 1/10 секунды после первоначального контакта с землей; максимальная сила при беге возникала в четыре раза быстрее. Наблюдатели полагают, что сила, действующая после того, как нога коснется земли, особенно важна. Человеческий организм снабжен рефлекторными механизмами, в результате работы которых мышцы сжимаются. При этом смягчается биомеханический эффект воздействия удара на подошву ног. К сожалению, происходит задержка в 1/20 секунды (или менее того) между первоначальным соприкосновением с землей и возникновением предотвращающих рефлексов. Организм особенно уязвим, когда значительная сила применяется очень быстро. Данные этих исследований указывают, что ходьба и Степ тренировка вызывают намного меньшие нагрузки, чем бег.
Тестирование на Силовой пластине
Дальнейшие исследования показали, что большинство движений, составляющих основные программы базового Степ Рибок, создают силы, воздействующие на ноги, схожие с теми, что возникают при базовом шаге вверх, вверх, вниз, вниз, который детально изучен. Однако, существует один вариант Степ движения, не рекомендуемый для новичков.
Это "lunge" (выпад), т.е. прыжковое движение, где обе ноги одновременно теряют контакт с поверхностью.
Анализ с использованием измерительной пластины показал, что этот вид Степ движений создает большую силу воздействия на ноги, иногда превышающую в 2.7 раза вес тела. Она соизмерима с силой удара при беге.
Такой вид Степ движений, как правило, повторяют несколько раз только опытные занимающиеся.
Движения человека, сходящего на пол спиной к платформе всегда вызывают более мощные силы удара, чем шаги вниз, выполняемые лицом к платформе или боком к ней.
Анализ
Исследования, проведенные в Университете Сан-Диего, включали тщательный анализ движений коленного сустава в процессе выполнения базового шага (с постоянной ведущей). Данные предыдущих исследований показали, что самые значительные силы сопротивления наблюдались, когда первая опускающаяся нога контактировала с полом.
В настоящем исследовании эта же сила, воздействующая на первую опускающуюся ногу, определялась с помощью измерительной пластины.
Двадцать девять участников были сняты на видеопленку в профиль во время занятий на платформах высотой 10-25 см. Запись велась со скоростью 30 изображений в секунду и с периодичностью работы объектива 1/500 секунд, чтобы свести к минимуму расплывчатость, неизбежную при стандартной видеографии, когда участник достигал устойчивого ритма. Пять последовательных Степ движений снимали на видео и измеряли пять соответствующих соприкосновений первой ногой при движении вниз.
У участников есть небольшие различия кривых сил давления, но 5 кривых этих сил при выполнении пяти Степ движений были удивительно схожи у каждого участника. Для дальнейшего анализа выбиралась самая характерная кривая сил давления для каждого участника, а соответствующий видеофрагмент тщательно анализировался.
Видеоанализ выполнялся компьютерным процессом, известным как "digitizing* (перевод в однозначные числа). Каждое видеоизображение (30 картинок на каждую секунду деятельности) электронным методом переводилось на компьютерный монитор, а маленький указатель в виде "+" перемещался по изображению с компьютерной "мышкой" и устанавливался на анатомических крайних точках основных участков тела.
Точное местонахождение на экране каждой анатомической крайней точки фиксировалось компьютерной системой и использовалось для выдачи информации о положении тела.
Для детального анализа были выбраны следующие пять переменных: количество времени, когда ведущая нога находилась в контакте с платформой; количество времени, когда ведущая нога находилась в контакте с полом; угол коленного сустава ведущей ноги, когда вертикальная сила удара о пол была максимальной; максимальная сила удара о поверхность пола, когда ведущая нога находилась в контакте с полом.
Количество времени, когда ведущая нога находилась на платформе, незначительно изменялось в период занятий на платформах с диапазоном высот, наиболее часто используемых для Степ тренировок, то есть правая нога оставалась на платформе одинаковое количество времени при высотах 10, 15, 20 и 25 см. Однако, на платформе высотой 30 см нога находилась в контакте с ней значительно меньше времени. Таким же образом количество времени, когда ведущая нога находилась на полу, было удивительно постоянным при занятиях на платформах высотой 10-25 см.
Однако, время, проведенное ногой в контакте с полом, было значительно меньше при использовании платформы высотой 25 см, чем платформы высотой 10 см.
Для всех участников при любой высоте платформы самое полное сгибание ведущей ноги наблюдалось, когда она поднималась в ненагруженном состоянии. Однако, существует опасение относительно угла сгибания колена, когда оно несет нагрузку. Самое значительное сгибание колена ведущей ноги, когда она находилась в контакте с платформой, наблюдалось примерно в тот же момент, когда отстающая нога отрывалась от пола.
С увеличением высоты платформы зафиксировано прогрессирующее увеличение угла сгибания колена ведущей ноги, находящейся на платформе.
Угол сгибания колена измеряли исходя из следующего общепринятого расчета. Полностью выпрямленное положение колена соответствует углу сгибания 0 градусов.
По мере того, как коленный сустав сгибается сильнее, угол увеличивается.
Максимальное сгибание колена с нагрузкой на платформе, зафиксированное для любого из 29 участников и при любой высоте платформы, равно 85.4 градуса. Другими словами, никто не смог согнуть колено с нагрузкой до 90 градусов, даже на платформе высотой 30 см!
Более того, средний угол сгиба колена при максимальной нагрузке был равен только 60 градусам на платформе высотой 25 см и 67 градусам на платформе высотой 30 см. Только трое из 29 участников превысили угол в 60 градусов.
Максимальный угол при выполнении участниками шага вниз, на пол, также увеличивался с повышением платформы.Однако средние показатели были значительно меньше, чем максимальные утлы сгибания колена, наблюдавшиеся, когда колено несло нагрузку на платформе. Никто из участников не превысил угол в 30 градусов, когда ведущая нога находилась в контакте с полом.
Максимальная сила воздействия на ведущую ногу, когда она находилась в контакте с полом, постепенно возрастала с увеличением высоты платформы (превысив в 1.41,1.48,1.65,1.79 и 1.88 раза вес тела, соответственно, при подъеме платформы от 10 к 30см). Показатель превышения веса тела в 1.79 раза на платформе высотой 25 см был не вполне закономерным по сравнению с показателем в 1.83 раза, полученным в предыдущих исследованиях.
Планы
В прошлом многие виды новых тренировок становились крайне популярными, пока травмы или ощущения дискомфорта не начинали удерживать людей от регулярного посещения тренировок. Чаще всего возникающие травмы можно было бы предугадать, опираясь на элементарные знания анатомии и биомеханики. Исходя из мнений многих людей, регулярно участвовавших в программах Степ Рибок тренировки, эта захватывающая активная деятельность на удивление лишена травмоопасных воздействий. Результаты описанных выше исследований подтверждают эту истину.
Однако, на базе имеющихся научных данных можно составить основные правила для обеспечения безопасности во время Степ тренировки.
Тренировка и Колени
Существуют данные, показывающие, что легкоатлеты, которые тренировались, бегая вверх-вниз по ступенькам стадиона, довольно часто получали травмы колена. Считается, что бег по ступенькам может быть особенно травмоопасным по двум причинам.
Первая: любой вид бега состоит из серии "прыжков" с одной ноги на другую. В процессе каждого шага тело практически падает с ноги на ногу, что создает огромную нагрузку.
Когда люди бегут вниз по ступеням, их тело "падает" прежде, чем ноги коснутся земли, поэтому оно вынуждено противостоять еще большему воздействию нагрузок, чем при беге по плоской поверхности.
Другая причина, по которой ступени стадиона могут быть травмоопасны, состоит в том, что легкоатлеты часто спускаются или поднимаются, преодолевая сразу более одной ступени. Коленный сустав должен сгибаться больше, чем при беге по ровной местности. Ортопеды считают, что человеческий коленный сустав становится крайне подвержен травмам при увеличении уровня сгибания колена.
Это особенно проявляется, когда согнутое колено выдерживает значительную нагрузку, как при беге вверх или вниз по крутой лестнице.
В процессе непрыжковых Степ движений хотя бы одна нога находится в постоянном контакте с полом или платформой, так что силы, воздействующие на ноги, схожи с теми, что возникают при ходьбе. В дополнение во всему рекомендуется избегать упражнений на слишком высокой платформе. Не существует четких правил выбора для всех самой подходящей высоты платформы.
Однако, важно выбрать платформу, позволяющую участникам тренировки выполнять движения без лишней травмоопасной механической нагрузки на колени.
Хотя еще не было попыток измерить силы, воздействующие на коленный сустав при Степ тренировке, существует информация, содержащая основные положения, которыми можно пользоваться до момента обнародования конкретной системы данных.
График 4
График 4 выработан на основе данных Рейли и Мартенса. Когда коленный сустав находится в согнутом положении и под нагрузкой, сила давления на обратной стороне коленной чашечки повышается с увеличением сгибания. Дополнительное давление может ускорить процесс разрушения суставного хряща, покрывающего костную поверхность. То же может произойти, если "направляющий" механизм коленной чашечки нечетко отрегулирован.
Это значит, что сила давления на обратную сторону коленной чашечки равна величине, немного превышающей вес тела, когда колено сгибается под углом в 60 градусов из положения полного выпрямления. Когда угол больше 60 градусов, сила давления быстро растет, а при угле сгиба колена более чем 90 градусов она еще более увеличивается.
