3.1.2. Активность мышц по данным электромио - и динамографических исследований различных способов педалирования

Эксперименты проводились в лаборатории биомеханики ВНИИФК под ру­ководством д.б.н., профессора И.П. Ратова при участии СВ. Ердакова и научных сотрудников А.В. Абросимова и В.Б. Сергиенко.

Программа экспериментов: во время 10-минутной стандартной работы на велоэргометре испытуемые по сигналу экспериментатора через 1 минуту меняли способ вращения педалей, чередуя круговой и импульсный способы. При этом мощность стандартной работы оставалась постоянной - 1350 кГм/мин при частоте вращения педалей 90 об/мин. В эксперименте участвовала группа высококвалифи­цированных велосипедистов - 4 мастера спорта и 6 KMC, всего 10 человек. Перед началом экспериментов с каждым испытуемым было проведено по 4 адаптацион­ных опыта.

Подготовка и ход эксперимента.

Параметры индивидуальной посадки испытуемого снимались с их "боевых" велосипедов и переносились на велоэргометр. Одновременно с подбором посадки и наклейкой электродов производилась настройка аппаратуры. После этого следова­ла 15-минутная стандартная разминка, после которой испытуемый отдыхал 3 ми­нуты. В это время уточнялись масштабы тарировки электронного луча на шкале ВЭКС-04 и изолинии осциллографов, фиксировался калибровочный сигнал.

Испытуемый настраивался на индивидуальную гонку 25 км с равномерным распределением сил на дистанции (Г.М. Мартынов, 1957; А.А. Красников, 1968) и продолжительностью 37-38 минут. По команде экспериментатора испытуемый на­чинал 10-минутную стандартную работу, во время которой по команде он пере­ключался с кругового на импульсный (и обратно) способ педалирования. После 8-минутного врабатывания производилась запись регистрируемых характеристик (по 15 каждым способом педалирования).

Расшифровка и анализ данных ЭМГ, полученных в эксперименте

Обрабатывались данные, полученные в 5 циклах кругового и в 5 циклах им­пульсного педалирования. Применялись визуальный и графический способы рас­шифровки ЭМГ. Определялись суммарная электрическая активность 12 мышечных групп и дифференцированная активность мышц ног и мышц рук и туловища.

Рис. 12 Суммарные величины электрической активности исследуемых мышц (средние данные 5 оборотов при круговом и импульсном педалировании у 8 испы­туемых, милливольты) Условные обозначения:

- при круговом педалировании

------ при импульсном педалировании

по ординате - электрическая активность (милливольты)

по абциссе - мышечные группы:

1 - прямая мышца бедра; 2 - внутр.головка 4 - главой мышцы бедра; 3 - 2 -главая мышца бедра; 4 - наружная гол.икроножной мышцы; 5 - передняя большеберцовая мышца; 6 - камбаловидная мышца; 7 - общий сгибатель пальцев; 8 - 3 ­плавая мышца плеча; 9 - трапециевидная мышца; 10 - дельтовидная мышца; 11 -крестцовоостистая мышца; 12- широчайшая мышца спины.

На рисунке 12 представлены величины электрической активности отдельны> мышечных групп (средние значения 5 оборотов).

Таблица 4.

Суммарные величины электрической активности рук, ног и туловища при круговом и импульсном способах педалирования (средние данные 5 оборотов у 8 испытуемых, сумма милливольт)

В таблице 4 представлены суммарные величины электрической активности мышц ног, мышц рук и туловища, общая сумма электрической активности 12 реги­стрируемых групп мышц.

Расшифровка и анализ ЭМГ показали, что суммарная электрическая актив­ность мышц ног несколько выше при круговом способе, чем при импульсном (на 4,3%, р > 0,05). Отметим, что эти различия статистически недостоверны. Можно предположить, что отсутствие достоверных различий объясняется необходимостью тратить одинаковую энергию на поддержание одной и той же скорости передвиже­ния (в лабораторных условиях - частоты вращения педалей велоэргометра). Сум­марная электрическая активность мышц рук и туловища при круговом способе пе­далирования значительно - на 24,2% - меньше, чем при импульсном (р < 0,05). Это объясняется тем, что при импульсном способе педалирования гонщик акцентирует нажим и подтягивание педалей, что требует компенсаторных перемещений туло­вища, обеспечиваемых интенсивной работой мышц рук и спины. При круговом способе педалирования работа рук и мышц туловища обеспечивает, в основном, фиксирование удобной рабочей позы, что требует значительно меньших энерго­трат. Общая (суммарная) электрическая активность 12 регистрируемых мышц при круговом педалировании оказалась на 9,2% меньше, чем при импульсном способе педалирования (р < 0,05). Эти данные свидетельствуют о большей экономичности работы при круговом педалировании. Кроме того, данные электромиографии рас­крывают механизм развития локального утомления при длительном импульсном педалировании, что отмечалось в литературе и подтверждалось высказываниями гонщиков.

Расшифровка и анализ данных динамографического исследования кругового и им­пульсного способов педалирования. Одновременно с регистрацией электрической активности мышц записыва­лись характеристики усилий, приложенных к педалям. На 5-й и 6-й минутах в те­чение 30 секунд регистрировались вертикальные и горизонтальные составляющие усилий. Кроме того на экран осциллоскопа Н-700 выводились годографы суммар­но-составляющих усилий, которые фотографировались и затем анализировались. Проводилась фотосъемка положений педали в 4-х точках цикла, соответствующих 0°, 90°, 180°, 270°.

В пяти двигательных циклах обоих способов педалирования при четырех упомянутых выше положениях педали в каждом обороте рассчитывались вертикальные (в), горизонтальные (г), суммарно-составляющие (р), тангенциальные (т) усилия и определялись их средние величины. Кроме того, рассчитывался коэффи­циент использования импульса силы (КИИС), который является своеобразным ко­эффициентом полезного действия системы "велосипед-велосипедист". КИИС предложен Л.В. Чхаидзе (1961) и представляет собой отношение суммы импульсов силы, используемых на формирование крутящего момента в вышеуказанных четы­рех точках (тангенциальные усилия), к сумме импульсов силы, фактически сфор­мированных в этих же точках (суммарно-составляющие усилия):

Чем выше КИИС, тем эффективнее с позиций биомеханики способ педали­рования. Из приведенных в таблице 5 данных следует, что круговое педалирование имеет ряд выраженных преимуществ перед импульсным. Во-первых, об этом сви­детельствует меньшая величина суммарно-составляющих усилий - 63,5 кг и 79,2 кг соответственно; во-вторых, меньшая величина радиальных сил: 26,6 кг и 45,4 кг и, наконец, в-третьих, большем КИИС - 87,5% и 70,1 % (во всех случаях различия статистически достоверны (р < 0,05).

Таблица 5

ТТочка тра­екто­рии	Величины усилий (кг)
	Круговой способ						Импульсный способ
	Верти­каль­ные (в)	Горизон-тальные (г)	Суммарн-составл. (с-с)	Ради­аль­ные (Р)	Тан-генци-альные (т)	Верти­каль­ные (в)		Горизон- тальные (г)	Сум-марн- составл. (с-с)	Ради­аль­ные (Р)	Тан-генци-альные (т)
0°	* 7,4 ± 1,05	* 5,9 ±0,21	* 9,4 ±2,12	6,1 ± 1,12	* 6,8 ± 1,36	* 4,7 ±0,98		* 5,4 ± 1,1	* 6,8 ± 1,48	6,0 ±0,68	* 3,4 ±0,86
90°	23,9 ±3,38	* 8,4 ±0,88	* 25,2 ±2,96	* 8,4 ± 1,03	* 23,9 ±2,63	* 32,3 ±2,39		* 15,9 ±2,18	* 36,0 ±3,38	* 14,0 ±2,01	* 36,0 ±3,36
180°	* 13,6 ±2,08	* 13,2 ± 1,44	* 18,8 ±2,65	* П,2 ± 1,28	14,9 ± 1,62	* 23,9 ±3,01		* 10,2 ± 1,32	* 26,0 ± 1,85	* 25,2 ±2,84	* 5,7 ±0,96
270°	7,0 ±0,85	7,1 ±0,87	10,0 ± 1,12	* 0,9 ±0,21	9,9 ± 1,83	7,9 ±0,90		6,8 ± 1,12	10,4 ±2,34	0,2 ±0,12	* 10,3 ± 1,36
сумма	* 51,9 ±4,26	* 34,6 ± 1,33	63,4 ±4,46	* 26,6 ±3,65	55,5 ±4,28	* 68,3 ±3,01		* 38,3 ±2,83	79,2 ± 5,76	* 45,4 ± 5,22	55,4 ±6,22
киис	1	Приложенных в 4-х точках 87,5%*					70,1%*

Примечания:

1. градусами обозначены: 0 и 180 - верхняя и нижняя точки прохождения педали через вертикаль; 90 и 270 - передняя и задняя точки: прохождения педали через горизонталь.

2. Приведены средние статистические величины обследования 10 испытуемых (4 чел.-МС; 6 чел.-KMC; достоверность: р - < 0,05. 2. Если показатели для кругового способа достоверно отличаются от аналогичных показателей импульсного способа (р < 0,05), то они отмечены *

Динамографическая характеристика кругового и импульсного способов

Кроме того, сравнение суммарных величин максимальных векторных усилий

при импульсном и круговом педалировании позволили выяснить следующее (таблица 6).

При импульсном способе педалирования величина суммарного усилия в 5 последовательных оборотах нестабильна, выраженная тенденция динамики отсут­ствует.

При круговом способе педалирования ярко выражена динамика этого пока­зателя: 1и 2 обороты - "разгонные" с постепенно увеличивающимся усилием; 3-й, 4-й и 5-й обороты - максимальный уровень усилий с небольшими (статистически недостоверными) колебаниями.

Значительные колебания максимальных векторных усилий в импульсном способе свидетельствуют о его меньшей экономичности по сравнению с круговым способом. Кроме того, средние значения максимальных векторных усилий в им­пульсном способе на 24,7% больше (р < 0,05), чем при круговом, что также говорит о большей экономичности кругового педалирования.

Таблица 6

Суммарные величины максимальных векторных усилий (кг) при импульсном и

круговом способах педалирования

Способы пе­далирования	Обороты					Среднее значение	Разница %%
	1	2	3	4	5
Импульсный	111,3	109,7	100,1	106,9	103,5	106,3	* 24,7
Круговой	76,3	78,4	83,4	80,3	80,4	79,8

* * *

Проведенные лабораторные исследования (газометрические исследования энергетической стоимости различных способов педалирования, электромиографи­ческая и динамометрическая их характеристика) привели нас к совпадающим вы­водам о предпочтительности кругового педалирования в случае выбора режима обеспечения высшей средней (рекордной) скорости на дистанции, поскольку имен­но круговой способ является наиболее экономичным. Сочетание кругового и инер­ционного способов педалирования более экономично, чем только круговое педалирование.