Niniejsza praca jest próbą zrealizowania następujących

Transkrypt

1 AWF WE WROCŁAWIU 28, 26, 2 26 Michalina Błażkiewicz, 2, Piotr Kowalczyk, Hanna Szkudelska 2 polska akademia nauk w warszawie 2 akademia wychowania fizycznego józefa piłsudskiego w warszawie ANALIZA RUCHU KOŃCZYN DOLNYCH PODCZAS KROKU BASIC STEP W AEROBIKU ABSTRACT Analysis of the lower limb movement during basic step Step aerobics classes are offered at many gyms and fitness centers. It is distinguished from other forms of aerobics exercise by the use of an elevated platform (the step). The height can be tailored to individual taste by inserting risers under the step. The APAS (Ariel Performance Analysis System) was employed to obtain data needed for the analysis of movement. Six instructors motion was characterized at two different heights of the step (5 and 2 cm). The main objective of the paper is a description of kinematic parameters of the common moves done by the instructors. The detailed objectives concern description of the basic step technique and analysis of the position of the lower limb and of the body s centre of gravity. Key words: step aerobics, basic step, kinematographic analysis WPROWADZENIE W ostatnich latach step aerobik stał się jedną z najpopularniejszych form rekreacji ruchowej. Są to ćwiczenia na stepie, wielo krotnie powtarzane, wykonywane w rytm dosyć szybkiej muzyki i mające na celu pod niesienie ogólnej sprawności organizmu. Ćwi czenia na stepie obciążają kończyny dolne w ich osi długiej. Można więc przypuszczać, że wywołują w organizmie pozytywne procesy i, zgod nie z teorią wewnętrznych przeobrażeń, zwiększają gęstość kości [, 5]. Wiele osób upra wiających ten rodzaj gim nas tyki odczuwa jednak bóle stawów kolanowych i oko licy od cinka lędźwiowego kręgosłupa. Wzrost obcią żeń tych fragmentów układu kostnego może być spowodowany m.in. złą techniką ruchu [3]. W celu przeprowadzenia dokładnej analizy podstawowego kroku wyko ny wanego zawsze podczas standardowych za jęć zdecydowano się na podjęcie badań. CEL PRACY Niniejsza praca jest próbą zrealizowania następujących celów: opis zmiany położenia kończyn dol nych w czasie wykonywania basic step na dwóch wysokościach stepu (5 i 2 cm), porównanie zmian przebiegu wartości kątów ugięcia w poszczególnych sta wach na dwóch wysokościach stepu (5 i 2 cm), analiza i wykazanie różnic w technice wykonywania kroku basic step na podsta wie danych uzyskanych w grupie badawczej. MATERIAŁ I METODY badań Badania zostały przeprowadzone w Centralnym Laboratorium Badawczym na terenie warszawskiej Akademii Wychowania Fizycznego Józefa Piłsudskiego. Wzięło w nich udział sześć instruktorek fitness o różnym stażu pracy.

2 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step 28, 26 AWF WE WROCŁAWIU 2 Tab.. Podstawowe dane grupy badawczej Badana instruktorka Wiek [lata] Masa ciała [kg] Wysokość ciała 25, ,7 57, ,8 47,4 58,5 4 22,9 64, ,3 62,5 66,5 6 22,9 53,2 65 Każda z badanych umiała wykonywać podstawowe kroki na stepie. Zadanie polegało na -krotnym powtórzeniu bez przerw kroku pod stawowego (basic step) z lekcji step aerobik. Tempo wchodzenia i schodzenia ze stepu było narzucone przez muzykę o często tliwości 2 27 BPM. Po wykonaniu serii kroków zmieniono wysokość stepu z 5 na 2 cm i przeprowadzono kolejną próbę. Do analizy został wybrany piąty krok z każdej serii. Krok był jednak li czony od chwili oderwa nia pięty prawej stopy od podłoża do tego samego momentu w kolejnym kroku. Wszyst kie dane doty czące grupy badawczej zostały zamieszczone w tabeli. Do rejestracji wybranych parametrów ruchu zastosowano metodę kinematogra ficz ną. W tym celu wykorzystano dwie kamery GR- DVL 98 o częstotliwości rejestracji 6 Hz i mi gawce 2. Kamery były ustawione pod kątem prostym do siebie i pod kątem 45 do osi dłu giej stepu, co pozwoliło na uzyskanie obrazu trójwymia rowego i objęcie całego ru chu. Wiel kości kine matyczne ruchu określono dzięki przetworzeniu obrazów uzyskanych cy frowo w programie do analizy ruchu APAS. [m],6,5,4,3,2, instruktorka [m] instruktorka 2,6,5,4,3,2,,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 [m] instruktorka 3,6,5,4,3,2, [m] instruktorka 4,6,5,4,3,2,,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 [m] instruktorka 5,6,5,4,3,2, [m] instruktorka 6,6,5,4,3,2,,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 DY R ankle n, DY L ankle n droga osi obrotu prawego i lewego stawu skokowo-goleniowego na stepie niskim DY R ankle, DY L ankle droga osi obrotu prawego i lewego stawu skokowo-goleniowego na stepie wysokim DY R ankle n DY L ankle n DY R ankle DY L ankle Ryc.. Pionowa zmiana położenia osi obrotu stawów skokowo-goleniowych podczas wykonywania basic step

3 22 AWF WE WROCŁAWIU 28, 26 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step WYNIKI Na rycinie zestawiono zmiany położeń osi obrotów w stawach skokowo-golenio wych, wy różniających się najbardziej charakterystycz ną trajektorią dla sześciu instruktorek podczas wykonywania przez nie basic step na ste pie o wy so kości 5 i 2 cm. Większość przed stawionyh trajektorii jest prawie jednakowa, co wiąże się ze zbliżoną tech niką wy konania ruchu. Dokonując bardziej szcze gó ło wej analizy, można zauważyć indy wi du alne róż nice dotyczące drogi poszcze gólnych osi obro tów w stawach w zależności od wyso kości stepu, np. wcześniejsze uniesie nie koń czyny dolnej w momencie wchodzenia na wyż szy step. Obraz ogólnego kształtu drogi ruchu można uzyskać przez zestawienie wykresów trajektorii ruchu osi obrotu analizowanych stawów dla jednej z instruktorek. Podobne wykresy uzyskano dla innych instruktorek. Szczegółowa analiza zmian położenia poszczególnych osi obrotów w stawach kończyn dolnych wskazuje na istotne różnice ich drogi pionowej. Największa amplituda występuje w przypadku stawów dystalnych, co jest zgodne z prawami mechaniki ruchu. O ile dla stawu skokowo-goleniowego i ko la nowego za znacza się wyraźna fazowość przeciwstawna, o tyle stawy biodrowe już jej nie wykazują. Ich przebieg pokrywa się ze zmia nami położenia ogólnego środka ciężkości ciała badanych. Na podstawie rycin i 2 można wyróżnić cztery przedziały czasowe (ryc. 3), charakteryzujące poszczególne fazy kroku basic step: I przedział czasowy osie obrotu w stawie skokowo-goleniowym i kolanowym prawej koń czyny dolnej uzyskują wartości ma ksymalne, co jest związane z rozpoczynaniem ru chu przez każdą instruktorkę od prawej nogi. W tym samym czasie analogicznie stawy le wej kończyny dolnej mają wartości minimalne, ponieważ instruktorka stoi na niej. II przedział czasowy następuje moment, w którym osoba wykonująca ćwiczenie stoi na stepie tylko na prawej kończynie dolnej. Stawy skokowo-goleniowy i kolanowy tej kończyny uzyskują wartości minimalne, natomiast analogiczne stawy kończyny lewej uzyskują wartości maksymalne. III przedział czasowy następuje postawienie lewej kończyny na stepie, co wiąże się z osiągnięciem dla badanych stawów wartości minimal nych, a schodzenie ze stepu prawą kończyną wartości maksymalnych. IV przedział czasowy prawa kończyna,6,5,4,3,2,,,2,3,4,5,6,7,8,9 (a) DY R ankle n DY L ankle n DY R ankle DY L ankle,,3,4,5,6,7,8,9,8,7,6,5,4,3,2,,,2,3,4,5,6,7,8,9 (b) DY R knee n DY L knee n DY R knee DY L knee,,3,4,5,6,7,8,4 (c),4 (d),8,8,6,6,4,2,,2,3,4,5,6,7,8,9, DY R hip n DY R hip,3,4,5 DY L hip n DY L hip,6,7,8,4,2,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5 DY c g n DY c g,6,7,8 Ryc. 2. Pionowe zmiany położeń osi obrotu w stawach skokowo-goleniowych (a), kolanowych (b), biodrowych (c) i środka ciężkości (d) podczas wykonywania basic step przez jedną z instruktorek (6) na niskim i wysokim stepie (oznaczenia jak na ryc. )

4 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step 28, 26 AWF WE WROCŁAWIU 23 Oznaczenia jak na rycinie. Ryc. 3. Podział kroku basic-step na przedziały czasowe i fazy jego wykonania Tab. 2. Minimalne i maksymalne wartości uniesienia osi obrotu stawu skokowo-goleniowego ponad poziom stepu (ps.) przy wejściu na niski i wysoki step i zejściu z niego H I ps. (wejście) H III ps. (zejście) DY R ankle n DY R ankle DY L ankle n DY L ankle min. 5,3 (V) 4,5 (III) H ps. II min. 6,2 (II) 7,4 (II) maks. (VI) 8,6 (VI) (wejście) maks. (VI),9 (VI) min. 6, (II) 5,9 (II) H ps. IV min. 2,2 (IV) 3 (V) maks. 2,9(VI),5 (V) (zejście) maks. 4,5 (VI) 9,6 (I) H, H, H I II III,H IV uniesienie osi obrotu stawu skokowo-goleniowego odpowiednio w I, II, III i IV przedziale czasowym DY R ankle n, DY L ankle n droga osi obrotu prawego i lewego stawu skokowo-goleniowego na stepie niskim DY R ankle, DY L ankle droga osi obrotu prawego i lewego stawu skokowo-golenio wego na stepie wysokim stoi na podłożu (wartości minimalne), na tomiast lewa schodzi ze stepu (wartości maksymalne). Oscylacje występujące w poszczególnych przedziałach czasowych są związane z cyklicznością kroku basic step. Ponieważ wszystkie badane zaczynały krok prawą kończyną, z wartości podanych w ta beli 2 można wnioskować, że uniesienie le wej kończyny dolnej jest wyższe w momencie wchodzenia na step. Podczas zejścia ze stepu wyżej jest unoszona prawa kończyna dolna, czyli ta, która pierwsza wykonuje ruch w dół. Duże różnice między wartością ma ksymalną a minimalną uniesienia osi obrotu stawów skokowo-goleniowych nad poziom stepu w da nym przedziale czasowym wskazują na istotne różnice w indywidualnej technice wykonywa nia ćwiczenia. Należy zaznaczyć, że wzrost instruk to rek nie wpłynął w żaden sposób na wysokość uniesienia koń czyny dolnej ponad poziom stepu. Różnice w technice pokazuje również analiza przebiegów wartości kąta rozwarcia w poszczególnych stawach (wartość 8 odpo wiada pełnemu wyprostowi w stawie). Z rycin 4 i 5 wynika, że największe różnice w wartościach kątowych dla niskiego i wysokiego stepu występują zawsze podczas wejścia na step i zejścia z niego. Ich zobrazowanie umożliwia zestawienie minimalnych wartości ugięcia w poszczególnych stawach (tab. 3). DYSKUSJA Powszechnie uważa się, że podniesienie wysokości stepu zwiększa poziom trudności i in

5 24 AWF WE WROCŁAWIU 28, 26 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step 8 zmiany położeń kątowych lewego stawu kolanowego (niski step) 8 zmiany położeń kątowych lewego stawu kolanowego (wysoki step) wejście zejście ,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 8 zmiany położeń kątowych lewego stawu biodrowego (niski step) 8 zmiany położeń kątowych lewego stawu biodrowego (wysoki step) ,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 8 zmiany położeń kątowych prawego stawu kolanowego (niski step) 8 zmiany położeń kątowych prawego stawu kolanowego (wysoki step) ,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 8 zmiany położeń kątowych prawego stawu biodrowego (niski step) 8 zmiany położeń kątowych prawego stawu biodrowego (wysoki step) ,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 Instruktorki: Ryc. 4. Przebieg wartości kątów dla lewych i prawych stawów kolanowych i biodrowych w kroku basic step tensywność zajęć, a w konsekwencji bardziej obciąża układ ruchu [2, 3]. Dotychczas przeprowadzono jednak nie wiele badań w zakresie biomechanicznej analizy kro ków w step aerobik, a większość rozważań doty czyła jedynie przebiegu sił reakcji pod łoża [2, 4]. W li te raturze traktującej o step aerobik nie znaleziono żadnych badań na temat oscy lacji środka ciężkości, przemieszczeń poszcze gólnych sta wów, oraz opisu oscylacji kątów ugięcia w stawach. Analizując wyniki, można stwierdzić, że wszyst kich badanych charak te ryzują duże zmiany oscylacyjne pionowych wyso kości uniesienia osi obrotów stawów sko kowo- -goleniowych i kolanowych, które nie prze noszą się na stawy biodrowe i na ogólny środek ciężkości ciała. Maksymalne uniesienia osi obrotów stawów skokowo-goleniowych pod

6 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step 28, 26 AWF WE WROCŁAWIU 25 8 zmiany przebiegów kątów dla przykładowej instruktorki (niski step) 8 zmiany przebiegów kątów dla przykładowej instruktorki (wysoki step) ,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8,,2,3,4,5,6,7,8,9,,3,4,5,6,7,8 R hip L hip R knee L knee Ryc. 5. Przebieg wartości kątów dla jednej z instruktorek podczas wykonywania basic step na niskim i wysokim stepie Tab. 3. Minimalne i maksymalne wartości kątowe dla minimalnych wartości uzyskiwanych przez instruktorki podczas wejścia na niski i wysoki step i zejścia z niego Min Niski step Wysoki step Wejście P biodro L biodro P kolano L kolano P biodro L biodro P kolano L kolano Min. 95,9(VI) 35,7(VI) 84,5(VI) 2,(VI) 98,(VI) 3(I) 78,7(VI),(I) Maks. 2,8(V) 5,5(IV),4(V) 8,4(II) 7(V) 56,(III) 95,9(V),5(V) Min Niski step Wysoki step Zejście P biodro L biodro P kolano L kolano P biodro L biodro P kolano L kolano Min. 28,2(I) 95,3(II) 98,3(VI) 88(III) 25,9(I) 92,4(VI) 3,(I) 79,9(III) Maks. 5,5(III) 4,(IV) 8,4(IV) 7,(II) 57,2(III) 4,8(III) 23,9(II) (V) czas wejścia na niski lub wysoki step i zejścia z niego nie pokrywają się i zostają znacznie unie sione ponad jego wysokość. Jest to związane z tym, że żadna z instruktorek nie wsuwa koń czyny dolnej na step i nie zsuwa jej z niego. Zmiana wysokości stepu z 5 na 2 cm ma bardzo niewielki wpływ na kąty ugięcia w badanych stawach (ryc. 4). Przeprowadzając analizę porównawczą instruktorek, można jed nak zauważyć pewne różnice między para metrami, na które nie wpływa wysokość ciała badanych. Z ryciny 5 wy nika, że badane pod czas wejścia na step czy też zejścia z niego osiągały minimalne wartości ugięcia w stawach bio drowych i kolanowych w różnym czasie. Dla niektórych były cha rak terystyczne gładkie i płas kie trajektorie ruchu, u innych nato miast przed dojściem do war tości ekstremalnych można było dostrzec znacz ną nieregularność, spowodowaną naj praw do podobniej indywi dualnymi różnicami w technice (tab. 3). Naj większe różnice kątowe (3,3 ) w badanej grupie są typowe dla mini malnych wartości ugięcia prawych sta wów biodrowych podczas zejścia ze stepu. Stosunkowo małe różnice (9,4 ) można nato miast zaobserwować dla mi nimalnych wartości ugię cia w lewym stawie kolanowym podczas wejś cia na step. Z powodu braku literatury na ten te mat autorzy pracy nie mogli dokonać porównań. WNIOSKI Z danych otrzymanych z analizy kinematograficznej basic step wynika, że podniesienie wysokości stepu wpływa na wzrost wartości uniesienia wymienionych w niniejszej pracy punktów stawowych i jest zgodne z podstawowymi prawami mechaniki. Jak pokazują ryciny, najbardziej płaskie trajektorie są ty powe dla drogi środka ciężkości i bioder. Duże wahania występują w przypadku stawów kolanowych i skokowo-goleniowych.

7 26 AWF WE WROCŁAWIU 28, 26 M. Błażkiewicz, P. Kowalczyk, H. Szkudelska Ruch kończyn dolnych podczas kroku basic step Pojawienie się różnic w technice ruchu w tak wąskiej grupie instruktorek każe przypuszczać, że w grupie osób ćwiczących rekreacyjnie różnice nie tylko na pewno wystąpią, ale będą dużo większe i bardziej widoczne. W niniejszej pracy została przedstawiona analiza kroku podstawowego jako najprostszego i teoretycznie najmniej obciążającego układ ruchu. Opisane wyniki badań wskazują na konieczność wyznaczenia norm poprawności wykonania kroku basic step oraz na do ko nanie analizy obciążeń aparatu ruchowego podczas tego rodzaju ruchu, a także innych ruchów charakterystycznych dla zajęć step aerobik. BIBLIOGRAFIA [] R. Będziński, Biomechanika inżynierska. Politechnika Wrocławska, Wrocław 997. [2] M.C. Maybury, J. Waterfield, An investigation into relation between step height and ground reaction forces in step exercise: a pilot study. Br J Sports Med, 997, 3, 9 3. [3] D. Olex-Mierzejewska, Fitness Teoretyczne i metodyczne podstawy prowadzenia zajęć. Podręcznik dla studentów wychowania fizycznego i instruktorów fitness. AWF, Katowice 22. [4] M.D. Ricard, S. Veatch, Effect of running speed and aerobic dance jump height on vertical ground reaction forces. J Appl Biomech, 994,, [5] A. Santos Rocha, C. Oliveira, A. Veloso, Osteogenic index of step exercise depending on choreographic movements, session duration, and stepping rate. Br J Sports Med, 26, 4(),