Комплексный способ контроля и анализа движений соревновательного упражнения жим лежа спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата занимающихся пауэрлифтингом
INTEGRATED METHOD FOR MONITORING AND ANALYSIS OF BENCH PRESS COMPETITIVE EXERCISE MOVEMENT OF ATHLETES WITH MUSCULOSKELETAL SYSTEM DISORDERS, ENGAGED IN POWERLIFTING

Изобретение относится к области спорта, в частности к способу контроля и анализа биомеханических и электромиографических параметров соревновательного упражнения жим лежа спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата, занимающихся пауэрлифтингом, и может быть использовано в качестве контроля за тренировочным и соревновательным процессом, а также при работе с инвалидами, в лечебных учреждениях, фитнес-центрах и других оздоровительных учреждениях.
Известен способ контроля и анализа движений спортсмена (патент №2361637, RU). Способ заключается в съемке несколькими видеокамерами изучаемых движений, передаче в компьютер полученного видеофрагмента, вычислении траектории движений контрольных точек и их математическом анализе с помощью компьютера.
Недостатком данного способа регистрации и анализа движений спортсмена при выполнении соревновательного упражнения жим лежа является регистрация только кинематических характеристик, без учета динамического и электромиографических параметров движения, в которых учитывают скоростно-силовые характеристики движения и роль основных мышечных групп, которые его определяют.
Наиболее близким является прототип по технике выполнения жима лежа спортсменами-инвалидами (Б.И. Шейко, Е.В. Охлюев. Техника выполнения жима лежа спортсменами-инвалидами//Адаптивная физическая культура, спорт и здоровье: интеграция науки и практики: сборник трудов Международной научно-практической конференции, Часть II.- Уфа: РИЦ БашИФК, 2009. С. 260-269).
Исследована кинематическая структура соревновательного упражнения жим лежа у спортсменов-инвалидов, свидетельствующая об анализе двигательных действий посредством оптикоэлектронных методов, а именно цифровой камерой с последующей обработкой видеофрагмента в среде программы Motion Trace/WeightLifting. Программа позволяет получать графики траекторий интересующих точек, а также графики вертикальных составляющих перемещений, скоростей и ускорений этих точек в зависимости от времени. Траектории приводятся к плоскости, параллельной сагиттальной плоскости спортсмена независимо от угла съемки.
Основным недостатком при регистрации соревновательного упражнения жим лежа у спортсменов-инвалидов данным способом является регистрация количественных характеристик, которые позволяют различать только траектории, скорости, ускорения и др., не учитывающих скоростно-силовые характеристики движения и роль основных мышечных групп в формировании индивидуальной техники, которые зависят от вида патологии.
Техническим результатом является синхронная регистрация кинематических, динамических и электромиографических параметров для совместного анализа техники соревновательного упражнения жим лежа.
Задачей комплексного способа контроля и анализа движений соревновательного упражнения жим лежа спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата, занимающихся пауэрлифтингом, является регистрация и анализ движений спортсмена с получением кинематических, динамического и электромиографических характеристик.
Задача решается путем определения кинематических параметров движения соревновательного упражнения жим лежа системы штанга - спортсмен при подъеме и опускании штанги с заданными контрольными точками на снаряде путем съемки видеокамерой изучаемых движений, передачи в компьютер полученного изображения, записи информации с выделением временных интервалов и структурирования их по этапам, периодам. Дополнительно регистрируют динамический и электромиографические параметры движения соревновательного упражнения жим лежа с передачей полученных данных на монитор компьютера, записью информации с выделением временных интервалов и структурированием их по этапам, периодам и фазам, причем динамический параметр соревновательного упражнения жим лежа определяют путем получения данных от усилия развиваемого спортсменом в области спины и таза за счет двух силокоординатных платформ с четырьмя группами датчиков, подключенных к компьютеру, электромиографические параметры движения соревновательного упражнения жим лежа определяют путем получения данных от электродов электромиографа, закрепленных на теле спортсмена и соединенных с компьютером для регистрации электрической активности восьми симметричных мышц, которые делятся на две группы, а именно ведущие мышцы (правая и левая грудная мышца, правая и левая трехглавая мышца плеча) и не ведущие (правая и левая широчайшая мышца спины, левая и правая двуглавая мышца плеча) мышцы. При этом программа синхронно записывает графики траекторий движения соревновательного упражнения жим лежа кинематических, динамического и электромиографических параметров с выделением временных интервалов, дополнительно разбивает на этапы, периоды и фазы соревновательное упражнение жим лежа с формированием печатного отчета.
При определении электрической активности мышц регистрируют восемь симметричных мышц, которые делятся на две группы, а именно ведущие мышцы (правая и левая грудная мышца, правая и левая трехглавая мышца плеча) и не ведущие мышцы (правая и левая широчайшая мышца спины, левая и правая двуглавая мышца плеча).
Таким образом, графики с синхронной регистрацией кинематических, динамического и электромиографических параметров движения позволяют увидеть спортивную технику спортивного упражнения жим лежа с наиболее информативной точки зрения функционально значимых этапов, периодов и фаз, а электрическая активность мышц в эти периоды позволит решить определенную моторную задачу с имеющейся патологией у спортсменов-инвалидов.
В таблице 1 представлены кинематические, динамические и электромиографические параметры выполнения соревновательного упражнения жим лежа.
2
Кинематические параметры (двигательные) движения соревновательного упражнения жим лежа - это вертикальная координата (м), вертикальная скорость (м/с) и вертикальное ускорение (м/с).
Динамический (силовой) параметр движения - это баллистограмма (Н), которая определяет усилие, развиваемое спортсменом по вертикали на платформу в области спины и таза при выполнении упражнения.
Электромиографические параметры движения соревновательного упражнения жим лежа - это регистрация электрической активности 8 симметричных мышц, которые делятся на две группы, а именно ведущие мышцы (правая и левая грудная мышца, правая и левая трехглавая мышца плеча) и не ведущие (правая и левая широчайшая мышца спины, левая и правая двуглавая мышца плеча) мышцы.
На чертеже изображено устройство для синхронной регистрации кинематических, динамического и электромиографических параметров с получением графиков для совместного их анализа и формирования печатного отчета. Устройство состоит из скамьи 1 для жима лежа в пауэрлифтинге, содержащей силокоординатную платформу в области спины 2 и силокоординатную платформу в области таза 3, соединенную первым входом с выходами второго, третьего, четвертого датчиков 4 силокоординатной платформы в области спины 2 и первым входом с выходами второго, третьего, четвертого датчиков 5 силокоординатной платформы в области таза 3, соединенные первыми входами-выходами с входом-выходом концентратора 6, а вторым входом-выходом - с входом-выходом персонального компьютера 9. Также к концентратору 6 подключен восьмиканальный миограф, который соединен третьим входом-выходом - со входом-выходом персонального компьютера 9. Отдельно подключена к персональному компьютеру 9 видеокамера 8 Casio Exilim EX-F1. На компьютере 9 производят запуск программы (Комплексная модифицированная программа для скамьи в пауэрлифтинге, разработанная на кафедре адаптивной физической культуры КГУФКСТ (патент на полезную модель 116058, патент на изобретение 2489177), и программа, разработанная в лаборатории КГУФКСТ «Видеоанализ движения» (свидетельство №2015663060) для записи биомеханических и электромиографических параметров, которые синхронизированы. Программа предназначена для ввода, отображения, сохранения результатов выполнения упражнений спортсмена. Программа может функционировать без подключенных устройств с целью просмотра и редактирования данных).
На грифе штанги 10 фиксируют несколько маркеров 11 (произвольно несколько точек) для дальнейшего отслеживания движений в цифровом формате с получением кинематических характеристик, отражающихся на мониторе компьютера 9.
На обезжиренную кожу спортсмена 12 накладывают электроды электромиографа 13. Для ввода электромиограмм электроды 13 закрепляют на исследуемых мышцах спортсмена 12. Заземляющий электрод устанавливают на внутреннюю поверхность кисти правой руки.
Спортсмен 12 укладывается на скамью 1 для выполнения соревновательного упражнения жима лежа. Спина на силокоординатной платформе в области спины 2, таз - на силокоординатной платформе 3, так, чтобы быть симметричным скамье, ноги спортсмена фиксировали к скамье специальным ремнем шириной 10 сантиметров ниже пояса для исключения участия ног во время выполнения соревновательного упражнения. Руки спортсмен 12 кладет на гриф с дисками 10 для выполнения соревновательного упражнения жим лежа.
Затем спортсмен 12 по команде выполнял соревновательное упражнение жим лежа с соблюдением соревновательных команд и одновременно были включены все устройства. По окончании соревновательного упражнения жим лежа с компьютера подают команду остановки записи всех устройств. Данные, полученные от устройств, передаются в персональный компьютер по стандартной шине USB.
На мониторе компьютера 9 соревновательное упражнение жим лежа представлено кинематическими, динамическими и электромиографическими параметрами в виде графиков (таблица 1).
Синхронно регистрируемые кинематические, динамический и электромиографические параметры движения позволили провести комплексный анализ соревновательного упражнения жим лежа и выделить функционально значимые этапы, периоды и фазы (таблица 2), в которых учитывают скоростно-силовые характеристики движения и роль основных мышечных групп, которые его определяют.
1 этап - стартовое положение.
2 этап - снятие штанги со стоек и фиксация штанги на прямых руках.
3 этап - опускание штанги на грудь (уступающий режим работы).
Первый период - разгон штанги состоит из 2-х фаз: 1 фаза - от момента начала движения штанги вниз до момента развития максимального ускорения и 2 фаза - от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости.
Второй период - торможение штанги, который делится на 2 фазы. 1 фаза - от момента развития максимальной скорости штанги до момента минимального ускорения. 2 фаза - от момента развития минимального ускорения штанги до прекращения движения (штанга на груди).
4 этап - удержание штанги на груди (изометрический режим). Опустив штангу на грудь, спортсмен должен выдержать ее в неподвижном положении. Неподвижное положение штанги на груди означает прекращение ее перемещения и время нахождения ее на груди.
5 этап - собственно жим (преодолевающий режим) (2 периода и 4 фазы).
Первый период - разгон штанги, состоящий из 1 фазы - от момента начала движения штанги вверх до момента развития максимального положительного ускорения и 2 фазы - от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости.
Во втором периоде - торможение штанги имеется 2 фазы. 1 фаза - от момента развития максимальной скорости штанги до момента развития минимального ускорения. 2 фаза - от момента развития минимального ускорения штанги до момента фиксации штанги на вытянутых руках.
6 этап - фиксация штанги на вытянутых руках (изометрический режим).
7 этап - фиксация штанги на стойках.
Способ осуществляется следующим образом. Спортсмен 12 укладывается на скамью 1 для выполнения соревновательного упражнения жима лежа. Спина на силокоординатной платформе в области спины 4, таз - на платформе 6, так, чтобы быть симметричным скамье, ноги спортсмена фиксировали к скамье специальным ремнем шириной 10 сантиметров ниже пояса для исключения участия ног во время выполнения соревновательного упражнения. Руки спортсмен 12 кладет на гриф с дисками 10 для выполнения соревновательного упражнения жим лежа.
Затем спортсмен 12 по команде выполнял соревновательное упражнение жим лежа с соблюдением соревновательных команд. По окончании соревновательного упражнения жим лежа с компьютера подают команду остановки записи всех устройств. Данные, полученные от устройств, передаются в персональный компьютер по стандартной шине USB.
Проведенное исследование по структурному и функциональному анализу соревновательного упражнения жим лежа выявило 7 этапов, 4 периода и 8 фаз.
1 этап - стартовое положение.
2 этап - снятие штанги со стоек и фиксация штанги на прямых руках.
3 этап - опускание штанги на грудь (уступающий режим работы).
Первый период - разгон штанги состоит из 2-х фаз: 1 фаза - от момента начала движения штанги вниз до момента развития максимального ускорения и 2 фаза - от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости.
Второй период - торможение штанги, который делится на 2 фазы. 1 фаза - от момента развития максимальной скорости штанги до момента минимального ускорения. 2 фаза - от момента развития минимального ускорения штанги до прекращения движения (штанга на груди).
4 этап - удержание штанги на груди (изометрический режим). Опустив штангу на грудь, спортсмен должен выдержать ее в неподвижном положении. Неподвижное положение штанги на груди означает прекращение ее перемещения и время нахождения ее на груди.
5 этап - собственно жим (преодолевающий режим) (2 периода и 4 фазы).
Первый период - разгон штанги, состоящий из 1 фазы - от момента начала движения штанги вверх до момента развития максимального положительного ускорения и 2 фазы - от момента развития максимального ускорения штанги до момента развития максимальной скорости.
Во втором периоде - торможение штанги имеется 2 фазы. 1 фаза - от момента развития максимальной скорости штанги до момента развития минимального ускорения. 2 фаза - от момента развития минимального ускорения штанги до момента фиксации штанги на вытянутых руках.
6 этап - фиксация штанги на вытянутых руках (изометрический режим).
7 этап - фиксация штанги на стойки.
Кроме биомеханических характеристик существенное значение имеет выявление роли основных групп мышц (электромиографических параметров движения) в структурном и функциональном анализе соревновательного упражнения жим лежа в выделенные временные интервалы для достижения высокого спортивного результата. Для того чтобы избежать асинхронизации в работе мышц и, следовательно, ошибок в поднятии штанги (перекос) на протяжении всего соревновательного упражнения жим лежа и определить работу мышц в разных фазах, что позволит тренеру варьировать нагрузку на определенные группы мышц для получения максимального результата.
Полученная таблица 2 удобна для контроля и анализа движений соревновательного упражнения жим лежа спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата, занимающихся пауэрлифтингом, тем, что позволяет структурировать технику движений с выделением временных интервалов, которые дифференцируются на этапы, периоды и фазы, а электрическая активность мышц в эти периоды позволит решить определенную моторную задачу с имеющейся патологией у спортсменов-инвалидов.
Таким образом, анализ биомеханических и электромиографических параметров позволяет выделять наиболее информативные с точки зрения спортивной техники фазы реализации соревновательного упражнения жим лежа в пауэрлифтинге и объективно, количественно их оценивать.
Полученная тренером информация может стать базой для совершенствования тренировочного процесса, а для судей - объективным критерием правильности выполнения спортивного упражнения на соревнованиях.