Биомеханика на ноге: Биомеханика стопы.

Содержание

Биомеханика стопы.

Стопа – это часть тела, которая обеспечивает вам передвижение. И именно по стопам можно проследить ваше общее физическое состояние. Представьте, что ваше тело – это автомобиль, тогда ноги и стопы – это колеса. Если колеса не в порядке, то машина в целом уже не работает так, как надо. 

 

Многие заболевания позвоночника и суставов вызваны именно изменениями в стопах. Проблемы с ногами появились в тот момент, когда наши предки стали ходить на двух ногах. Большинство животных имеет четыре ноги для передвижения, и это существенно уменьшает нагрузку на нижние конечности и позвоночник. По сравнению с четвероногими собратьями людям гораздо сложнее ходить по разным поверхностям, и человек должен иметь поразительно приспосабливающиеся ноги, и особенно ступни, чтобы удерживать равновесие и передвигаться эффективно. И когда люди имеют проблемы со стопами, это значит, что не все в порядке с биомеханикой вышерасположенных суставов, ведь стопа – это фундамент всего организма.

 

Это очень важно, так как проблемы с ногами приносят проблемы с позвоночником, а проблемы с позвоночником ведут к заболеваниям внутренних органов. Большинство проблем с ногами, за исключением тех, что вызваны травмами, и ряд жалоб на боли в коленном и тазобедренном суставах, а также в позвоночнике происходят при нарушении биомеханики стопы. Многие такие заболевания можно вылечить, используя ортопедические стельки.

 

 

Давайте вспомним основные функции стопы, и тогда вы легко увидите, как именно отклонения повлияют на ваше здоровье.

 

  • Первая. Стопа для тела, как шина для автомобиля. Она обеспечивает безопасное передвижение по различным поверхностям. Если шина повреждена, то машина едет плохо, и в итоге не может быть использована, то же и с ногой.
  • Вторая. Стопа перемещает тело вперед, назад и вбок, помогает менять направление движения. Нарушения этой функции лишат вас возможности контролировать движение, так как стопа – гораздо более подвижная часть ноги по сравнению с коленом и бедром.
  • Третья. При ходьбе стопы гасят излишние нагрузки и силы. Если этого не происходит, то нагрузку будут принимать другие части организма, такие как коленный и бедренный суставы, позвоночник и спина. А это приведет к тому, что они быстро износятся.

 

При нарушении биомеханики на какую-то часть стопы приходится избыточная нагрузка. Нарушение пронации (избыточное проседание продольного свода стопы при нагрузке) – основная причина заболеваний стопы. Не забывайте, что пронация в принципе необходима, без нее вы не смогли бы передвигать тело, но отклонение от нейтрального положения не должно быть слишком большим. Запомните, что стопа обязательно должна принимать нейтральное положение. Если она все время изогнута, то биомеханика нарушается.

 

 

Нарушения пронации и супинации стопы, как правило, ведут к остеоартрозу. Процесс изнашивания в суставе приводит к тому, что хрящи истончаются, кости трутся друг о друга, и возникает воспаление. Хрящевая же ткань разрушается от излишнего давления внутри суставов, а это – следствие нарушения биомеханики.

 

Если танцор или спортсмен постоянно дает избыточную нагрузку на суставы нижних конечностей, то они изнашиваются гораздо раньше, чем у людей, которые не ведут такой активный образ жизни. Это не заболевание, повреждающее или разрушающее сустав, но тем не менее нагрузки, превышающие норму. Вы же не ожидаете, что даже самые лучшие шины будут служить вечно, если ездите на гоночной машине. Даже на обычной машине вам придется менять покрышки каждые 100 000 км. Шины просто изнашиваются, а не портятся. То же происходит и с суставами. Более того, мы сами помогаем нашим суставам приходить в негодность, перенапрягая их до тех пор, пока они не воспалятся и не выйдут из строя. Если вы оставляете болезни суставов без должного лечения, то только ускоряете процесс изнашивания суставов ног, таза и спины.

 

Как вы уже запомнили, проблемы со стопами могут разрушить здоровье всей нижней части тела. Но правильное лечение в состоянии замедлить или даже остановить такие процессы, а забота и уход помогут предотвратить возникновение проблем. Для профилактики и лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата существуют специальные индивидуальные ортезы Formthotics. Они разработаны специально для того, чтобы скорректировать положение стопы и добиться правильного распределения веса.

 

Многие люди уверены, что удобная обувь навсегда избавит их от проблем и болей. Хочу еще раз подчеркнуть, что, хотя удобная обувь на какое-то время и избавит от боли, она не решит основных биомеханических проблем. Только специальные ортопедические стельки помогут вам избавиться от заболевания. Еще несколько слов об обуви. Если у вас есть проблемы с биомеханикой стопы, но вы продолжаете постоянно носить обувь на высоких каблуках, то серьезных заболеваний вам не избежать.

 

Есть две новости об остеоартрозе – хорошая и плохая. Сначала о плохой: чем дольше вы откладываете решение проблемы, тем труднее лечить заболевание и больше вероятность того, что вам придется вести сидячий образ жизни, вызывающий еще более тяжелые болезни. Хорошая новость заключается в том, что своевременное и правильное лечение приостанавливает развитие остеоартроза и даже приводит к улучшению.

 

Врач травматолог-ортопед-подиатр

Александр Владимирович Коврижных 

 

19.07.2012г 

Биомеханика стопы | Чудо-обувь

Что такое биомеханика?
Биомеханика изучает движения тела человека.
Чтобы понять, почему у вашего ребенка возникают проблемы, желательно знать проблему изнутри.

Рассмотрим биомеханику ноги и стопы.
Грациозный танец балерины или широкие свободные шаги бегуна – хорошие примеры безупречного биомеханического движения.

Стопа сформирована природой таким образом, чтобы человек свободно передвигался и чтобы позвоночник при этом не испытывал излишних нагрузок.

И так, как же происходят движения стопы в шаговом цикле и почему стопа так свободно выдерживает вес человеческого тела.

Шаговый цикл:
1. Установление контакта с поверхностью
2. Максимальный контакт с поверхностью — опора
3. Первая стадия толчка
4. Вторая стадия толчка

В каждой фазе шага природой все максимально рассчитано:

Фаза I — устанавливается контакт с поверхностью опоры

Сначала стопа соприкасается с поверхностью пяткой. Опора происходит не по центру пяточной кости, а чуть к наружи — такое положение называется супинацией.

Затем стопа опускается на поверхность наружным краем (все еще в положении варуса). После этого под давлением голени (красная стрелка) стопа опускается на площадь опоры (стрелка 1).

На пяточную кость в момент первой фазы происходит пик нагрузки — поэтому пяточная кость самая большая.

По мере переката через пятку нагрузка перемещается на наружный отдел пятки.

Затем, нагрузка перемещается последовательно на 5, 4, 3 и затем вторую плюсневую кость.

Фаза II — максимальный контакт с поверхностью

Подошва опирается на плоскость опоры всей своей поверхностью, что и составляет отпечаток стопы.

В это время вес тела (красная стрелка) полностью приходится на внутренний свод.  Под весом тела свод Р опускается (уплощается), передняя опора А слегка перемещается вперед, а в конце, когда она обретает все более надежный контакт с полом под действием веса тела, задняя опора С, т е. пятка, отступает кзади. Мышцы и связки между костями предплюсны растягиваются. Стопа становится длиннее и шире.
Такое положение называют пронацией — стопы.

В этот момент при воздействии груза в 6 кг на стопу на переднюю наружную зону В будет приходиться 1 кг, на передневнутреннюю опору А — 2 кг, на заднюю опору С — 3 кг.

Пяточная кость, голеностопный, подтаранный и таранно-пяточно-ладьевидный суставы принимают на себя самую большую нагрузку. Поэтому пяточная кость самая большая, а перечисленные ставы имеют мощные связки.

При опоре на всю стопу суставы размыкаются, стопа легко адаптируется к поверхности опоры.

В этот период сухожилие стопы запасает энергию в виде энергии упругих связей, которую затем возвращает в период отталкивания.

 Фаза III — первая стадия активного толчка

Вес тела переносится на переднюю часть стопы и сокращаются мышцы голеностопного сустава, особенно трехглавая мышца голени, пятка поднимается (стрелка 3). При таком активном разгибании голеностопного сустава подошвенный свод в целом смещается по отношению к его передней опоре А.

Тело приподнимается и продвигается вперед. Подошвенный свод, оказавшийся между плоскостью опоры спереди и мышечным воздействием сзади, а также под влиянием веса в центре, должен бы стать более плоским, но этому противодействуют подошвенные мышцы и связки

Р.

В этот момент, вес тела приходится только на переднюю часть опорной стопы, пришло время работать переднему своду: передняя арка, в свою очередь, уплощается, готовясь к амортизации и передний отдел стопы распластывается по плоскости опоры.

В фазе отталкивания стопа находится в состоянии — пронации.

Фаза IV — вторая стадия активного толчка

Стопа приподнимается на цыпочки, перестает опираться на переднюю часть предплюсны, и вся опора приходится на три первых пальца особенно на большой.

Во время второй стадии активного толчка подошвенный свод опять сопротивляется уплощению с помощью подошвенных мышц, включая сгибатели пальцев. Именно теперь высвобождается энергия, хранившаяся в мышцах стопы и пружинят связки. Стопа отрывается от плоскости опоры, и вес тела переносится на другую ногу, а суставы, благодаря связкам, мышцам и фасциям принимают первоначальную форму, а кости первоначальное расположение относительно друг друга.

Центр здоровья ног / Фото

ДИАБЕТИЧЕСКАЯ СТОПА

Диабетическая стопа – специфические анатомо-функциональные изменения тканей стопы, обусловленные метаболическими нарушениями у пациентов с декомпенсированным сахарным диабетом. Признаками диабетической стопы служат боль в ногах, гиперкератозы и трещины кожи, деформация дистальных отделов конечности, язвенные дефекты и некрозы мягких тканей, в тяжелых случаях — гангрена стопы или голени.

Под синдромом диабетической стопы в эндокринологии понимают комплекс микроциркуляторных и нейротрофических нарушений в дистальных отделах нижних конечностей, приводящих к развитию язвенно-некротических процессов кожи и мягких тканей, костно-суставных поражений.

Изменения, характеризующие диабетическую стопу, обычно развиваются через 15-20 лет после начала сахарного диабета. Данное осложнение возникает у 10% больных, еще 40-50% пациентов с диабетом входят в группу риска. По меньшей мере, 90% случаев диабетической стопы связано с сахарным диабетом 2-го типа.

В настоящее время организация помощи пациентам с диабетической стопой далека от совершенства: почти в половине случаев лечение начинается на поздних стадиях, что приводит к необходимости ампутации конечности, инвалидизации больных, увеличению смертности.

Этиология и патогенез.

Основными патогенетическими звеньями синдрома диабетической стопы являются ангиопатия, нейропатия и инфекция.

Длительная гипергликемия при сахарном диабете вызывает специфические изменения сосудов (диабетическую макроангиопатию и микроангиопатию), а также периферических нервов (диабетическую нейропатию). Ангиопатии приводят к снижению эластичности и проходимости кровеносных сосудов, повышению вязкости крови, что сопровождается нарушением иннервации и нормальной трофики тканей, потерей чувствительности нервных окончаний.

Повышенное гликозилирование белков вызывает снижение подвижности суставов, что влечет за собой одновременную деформацию костей конечности и нарушение нормальной биомеханической нагрузки на стопу (диабетическая остеоартропатия, стопа Шарко).

На фоне измененного кровообращения, сниженной чувствительности и защитной функции тканей, любая, даже незначительная травма стопы (небольшой ушиб, потертости, трещины, микропорезы) приводит к образованию длительно незаживающих трофических язв.

Язвенные дефекты стоп часто инфицируются стафилококками, колибактериями, стрептококками, анаэробной микрофлорой. Бактериальная гиалуронидаза разрыхляет окружающие ткани, способствуя распространению инфекции и некротических изменений, которые охватывают подкожно-жировую клетчатку, мышечную ткань, костно-связочный аппарат. При инфицировании язв повышается риск развития абсцесса, флегмоны и гангрены конечности.

Риск глубоких повреждений при сахарном диабете увеличивают локальные изменения тканей — так называемые, малые проблемы стоп: вросший ноготь, грибковые поражения ногтей, микозы кожи, натоптыши и мозоли, трещины пяток, недостаточная гигиена ног. Причиной появления данных дефектов может являться неправильная подобранная обувь (чрезмерно узкая или тесная). Снижение чувствительности конечности не позволяет пациенту ощущать, что обувь слишком давит, натирает и травмирует стопу.

Классификация форм диабетической стопы.

С учетом преобладания того или иного патологического компонента, выделяют ишемическую (5-10%), нейропатическую (60-75%) и смешанную – нейроишемическую (20-30%) форму диабетической стопы.

При ишемической форме диабетической стопы преобладающим является нарушение кровоснабжения конечности за счет поражения крупных и мелких сосудов. Ишемический синдром протекает с выраженным стойким отеком, перемежающейся хромотой, болями в ногах, быстрой утомляемостью ног, пигментацией кожи и т.д.

Нейропатическая диабетическая стопа развивается при поражении нервного аппарата дистальных отделов конечностей. Признаками нейропатической стопы служат сухость кожи, гиперкератозы, ангидроз конечностей, снижение различных видов чувствительности (тепловой, болевой, тактильной и т.д.), деформации костей стопы, плоскостопие, спонтанные переломы.

При смешанной форме диабетической стопы в равной степени выражены ишемический и нейропатический факторы.

В зависимости от тяжести проявлений в течении синдрома диабетической стопы выделяют следующие стадии:

0 – высокий риск развития диабетической стопы: имеется деформация стопы, мозоли, гиперкератоз, однако язвенные дефекты отсутствуют;

1 – стадия поверхностной язвы, ограниченной пределами кожи;

2 – стадия глубокой язвы с вовлечением кожи, подкожно-жировой клетчатки, мышечной ткани, сухожилий, однако без поражения костей;

3 – стадия глубокой язвы с поражением костей;

4 – стадия ограниченной гангрены;

5 – стадия обширной гангрены.

Симптомы.

Ишемическая форма

В дебюте ишемическая форма синдрома диабетической стопы проявляется болью в ногах при ходьбе, быстрой утомляемостью ног, перемежающейся хромотой, вслед за которыми развивается стойкий отек стопы. Стопа бледная и холодная на ощупь, пульсация на артериях стопы ослаблена или отсутствует. На фоне бледной кожи нередко видны участки гиперпигментации.

Типично наличие мозолей, длительно не заживающих трещин на пальцах, пятках, боковой поверхности I и V плюснефаланговых суставов, лодыжке. В дальнейшем на их месте развиваются болезненные язвы, дно которых покрыто струпом черно-коричневого цвета. Обильная экссудация нетипична (сухой некроз кожи).

В течении ишемической формы диабетической стопы различают 4 стадии: пациент с первой стадией может безболезненно пройти пешком около 1 км; со второй – около 200 м; с третьей — менее 200 м, в некоторых случаях боль возникает в покое; четвертая стадия характеризуется критической ишемией и некрозом пальцев стоп, приводящим к гангрене стопы или голени.

Нейропатическая форма

Нейропатическая форма диабетической стопы может протекать по типу нейропатической язвы, остеоартропатии и нейропатического отека.

Нейропатическое поражение развивается на участках стопы, подверженных наибольшему давлению – между фалангами пальцев, на большом пальце и др. Здесь образуются мозоли, плотные участки гиперкератоза, под которыми формируется язва. При нейропатической язве кожные покровы теплые и сухие; на стопе обнаруживаются потертости, глубокие трещины, болезненные язвы с гиперемированными, отечными краями.

Остеоартропатия или сустав Шарко, как форма диабетической стопы, характеризуется деструкцией костно-суставного аппарата, что проявляется остеопорозом, спонтанными переломами, опуханием и деформацией суставов (чаще коленного).

При нейропатическом отеке происходит скопление интерстициальной жидкости в подкожных тканях, что еще более усугубляет патологические изменения стоп.

Для различных видов нейропатической формы диабетической стопы типично сохранение пульсации на артериях, снижение рефлексов и чувствительности, безболезненные язвенно-некротические поражения тканей со значительным количеством экссудата, локализация язв в местах повышенной нагрузки (на пальцах, на подошве), специфические деформации стопы (крючкообразные, молоткообразные пальцы, выступающие головки костей).

Диагностика.

Пациенты с высоким риском развития диабетической стопы должны наблюдаться не только уэндокринолога-диабетолога, но также врача-подолога, сосудистого хирурга, ортопеда. Важную роль в выявлении изменений отводится самообследованию, цель которого – вовремя обнаружить признаки, характерные для диабетической стопы: изменение цвета кожи, появление сухости, отечности и боли, искривления пальцев, грибковых поражений и пр.

Диагностика диабетической стопы предполагает сбор анамнеза с уточнением длительности течения сахарного диабета, осмотр стоп с определением лодыжечно-плечевого индекса и рефлексов, оценку тактильной, вибрационной и температурной чувствительности. Особое внимание при синдроме диабетической стопы уделяется данным лабораторной диагностики – показателям уровня глюкозы крови, гликозилированного гемоглобина, холестерина,липопротеидов; наличию в моче сахара и кетоновых тел.

При ишемической форме диабетической стопы проводится УЗДГ сосудов нижних конечностей, рентгеноконтрастная ангиография, периферическая КТ-артериография. При подозрении на остеоартропатию выполняется рентгенография стопы в 2-х проекциях, рентгенологическая и ультразвуковая денситометрия.

Наличие язвенного дефекта требует получения результатов бакпосева отделяемого дна и краев язвы на микрофлору.

Лечение.

Основными подходами к лечению диабетической стопы служат: коррекция углеводного обмена и АД, разгрузка пораженной конечности, местная обработка ран, системная медикаментозная терапия, при неэффективности — хирургическое лечение.

С целью оптимизации уровня гликемии при сахарном диабете 1 типа производится корректировка дозы инсулина; при диабете 2 типа – перевод пациента на инсулинотерапию. Для нормализации АД применяются β–блокаторы, ингибиторы АПФ, антагонисты кальция, диуретики.

При наличии гнойно-некротических поражений (особенно при нейропатической форме диабетической стопы) необходимо обеспечить режим разгрузки пораженной конечности с помощью ограничения движений, использования костылей или кресла-каталки, специальных ортопедических приспособлений, стелек или обуви.

Наличие язвенных дефектов при синдроме диабетической стопы требует проведения систематической обработки раны – иссечения некротизированных тканей, перевязок с использованием антибактериальных и антисептических средств. Также вокруг язвы необходимо удалять мозоли, натоптыши, участки гиперкератозов с тем, чтобы снизить нагрузку на пораженный участок.

Системная антибиотикотерапия при синдроме диабетической стопы проводится препаратами широкого спектра противомикробного действия. В рамках консервативной терапии диабетической стопы назначаются препараты a–липоевой кислоты, спазмолитики (дротаверин, папаверин), актовегин, инфузии растворов.

Тяжелые поражения нижних конечностей, не поддающиеся консервативному лечению, требуют хирургического вмешательства.

Прогноз и профилактика.

Раневые дефекты при диабетической стопе плохо поддаются консервативной терапии, требуют длительного местного и системного лечения. При развитии язвы стопы ампутация требуется 10-24% пациентов, что сопровождается инвалидизацией и увеличением смертности от развивающих осложнений. Проблема диабетической стопы диктует необходимость совершенствования уровня диагностики, лечения и диспансеризации больных с сахарным диабетом.

Профилактика синдрома диабетической стопы предусматривает обязательный контроль уровня глюкозы в крови в домашних условиях, регулярное наблюдение у диабетолога, соблюдение требуемой диеты и схемы приема лекарств. Необходимо отказаться от ношения тесной обуви в пользу специальных ортопедических стелек и обуви, осуществлять тщательный гигиенический уход за стопами, выполнять специальные упражнения для стоп, избегать травмирования нижних конечностей.

Наблюдение пациентов с диабетической стопой должно осуществляться в специализированных отделениях или кабинетах. Специальный уход за стопами, атравматичные манипуляции и местное лечение организуется узким специалистом — подиатром (подологом).

Основы анатомии человека и биомеханики

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Содержание

 

1. Общая теория

1.1 Основы анатомии человека и биомеханики

1.2 Основы физиологии

1.3 Основы питания

 

2.Основы силовой тренировки

2.1 Эволюция и физические качества

2.2 Основные методы тренировок

2.3 Классификация упражнений

2.4 Тренировочные программы тренажерного зала

2.5 Периоды тренировочного процесса

2.6 Типы телосложения. Тренировка людей с различного телосложения

2.7 Оздоровительная тренировка и ее принципы

2.8 Биомеханика и безопасность выполнения упражнений

2.9 Силовые упражнения тренажеры и свободные веса отличия

2.10 Принципы планирования тренировочного процесса

2.11 Оптимальное сочетание упражнений и их последовательность

2.12 Тренировки с использованием кардио-оборудования и без него

2.13 Подбор веса и оборудования для силового занятия

2. 14 Интенсивность и способы ее изменения

2.15 Программы Тренировок смешанного формата

 

3. Техника выполнения и методика тренировки мышечных групп

3.1Техника и методика тренировки мышц ног

3.2 Техника и методика тренировки мышц спины

3.3Техника и методика тренировки мышц груди

3.4 Техника и методика тренировки мышц рук

3.5Техника и методика тренировки плеч

3.6Техника и методика тренировки брюшного пресса

 

Общая теория

Основы анатомии человека и биомеханики

1.1.1Опорно двигательный аппарат(виды костей сочленений и суставов)

Функции скелета: Опорная, рессорная, защитная, локомоторная, минеральнообменная, кроветворная ,и иммунологическая.

 


Химический состав костей:

Органические в-ва (30-35%) представлены оссеином , состоят в основном из фибриллярного белка коллагена. Придают кости эластичность.

Неорганические в-ва (65-70%) в основном соли фосфора и кальция. Придают кости твердость.

Сочетание неорганических и органических веществ придает кости крепкость и упругость сравнимые с железобетоном.

Классификация костей

Трубчатые:

 

— длинные (плечо и кости предплечья, бедро и кости голени).

— короткие (кости пясти ,плюсны и фаланги).

 

Губчатые:

 

— длинные (ребра и грудина).

— короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны).

— сесамовидные (гороховидная кость, надколенник, сесамовидные кости пальцев руки и ноги).

 

Плоские:

 

— кости черепа (лобная и теменные)

— кости поясов(лопатка и тазовые кости)

 

Смешанные кости:

— кости основания черепа.

— ключица.

 

 

 

Суставы как виды рычагов.

 

Силы и вектора

Сила — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел.

Вектор – направление приложения силы.

 

Плоскости, виды движений

 

Фронтальная плоскость это вертикальная плоскость, идущая справа налево.

Сагиттальная плоскость это вертикальная плоскость которая проходит по середине тела, делит его на две симметричные половины, правую и левую.

Горизонтальная плоскость параллельно уровню земли.

 

Виды движений

Движение вокруг фронтальной (горизонтальной) оси называется сгибание , при этом уменьшается угол между сочленяющимися костями, и разгибание , увеличение этого угла.

Движения вокруг сагиттальной (горизонтальной) оси называют приведение при приближении к срединной плоскости, и отведение при удаление от нее.

Движения вокруг вертикальной оси называют вращением, внутрь пронация и наружу супинация.

Круговое движение ,при этом движении совершается переход с одной оси на другую, причем один конец кости описывает круг, а сама кость — фигуру конуса.

 

 

Мышцы(строение, виды волокон, группы и названия, расположение)

Скелетная мышца –это орган построенный из поперечнополосатых мышечных волокон, которые связаны между собой соединительной тканью, а снаружи покрыты собственной фасцией.

 

Виды мышечных волокон

 

1. Быстрые(белые) тяжелая ,кратковременная ,взрывная работа, склонны к гипертрофии.

Пример: спринт, толчок штанги, метание ядра.

2. Медленные( красные) долгая, монотонная работа низкой или средней интенсивности.

Пример: марафон, велоспорт, гребля.

Мышечные группы (классификация бодибилдинга)

 

Мышцы груди

а) большая грудная мышца

расположение: крупная веерообразная поверхностная мышца, расположенная на передней поверхности груди.

функция: вызывает сгибание плеча пронирует и приводит его к туловищу при фиксированном туловище и свободной верхней конечности. При фиксированном туловище и поднятом плече опускает плечо. При подтягиваниях сгибает руки и участвует в подъеме туловища, при вдохе приподнимает ребра.

 

б) малая грудная мышца

расположение: мышца треугольной формы расположенная под большой грудной мышцей в верхней части груди.

функция: тянет лопатку вперед, вниз и внутрь, поднимает ребра при вдохе

 

в) передняя зубчатая мышца

расположение: в переднем отделе грудной стенки, верхняя часть находится под большой грудной мышцей, нижняя часть поверхностно.

функция: прижимает к телу лопатку, участвует в повороте лопатки вперед,двигает лопатку и ключицу вперед, участвует в процессе вдоха, поднимая ребра.

 

Мышцы спины

а) широчайшая мышца спины

расположение: поверхностная мышца ,занимает всю нижнюю часть спины, верхняя часть расположена под трапециевидной мышцей.

функция: приводит плечо к туловищу, тянет верхнюю конечность назад одновременно пронируя ее. Участвует в процессе дыхания.

 

б) трапециевидная мышца

расположение: плоская ,широкая, поверхностная мышца находится в верхнем отделе спины и задней области шеи.

функция: приближает лопатку к позвоночнику, поднимает и опускает лопатку.

 

в) большая круглая мышца

расположение: плоская и вытянутая мышца,в заднем отделе находится под широчайшей мышцей, в наружнем отделе прикрыта длинной головкой трицепса и дельтовидной мышцей.

функция: тянет руку назад и вниз, приводя при этом её к туловищу, а также вращает внутрь (пронирует).

 

г) малая круглая мышца

расположение: верхний край малой круглой мышцы прилегает к подостной мышце; задняя её часть находится под большой круглой, а передняя — дельтовидной мышцей.

функция: супинация плеча. Оттягивает суставную капсулу плечевого сустава.

д) большая ромбовидная

расположение: располагается под трапециевидной мышцей, между лопатками

функция: Приподнимает лопатку, приводит её к срединной линии. При сокращении нижней части мышцы, вращает лопатку нижним углом вовнутрь.

 

е) подостная мышца

расположение :плоская треугольная мышца с латеральной стороны прикрыта дельтовидной мышцей, с медиальной трапециевидной нижняя часть прикрыта широчайшей и большой круглой мышцей.

функция: супинирует плечо, и оттягивает капсулу сустава.

 

ж)квадратная мышца поясницы

расположение: парная плоская, расположена по обеим сторонам позвоночника

функция: удерживает тело в вертикальной плоскости, и наклоняет тело в сторону.

 

з) подвздошно-реберная мышца

расположение: наиболее латеральная часть разгибателей позвоночника.

функция: выпрямляет позвоночник и наклоняет его в сторону.

 

и) надостная мышца

расположение: заполняет надостную ямку лопатки

функция: отводит руку назад, синнергист дельтовидной мышцы.

 

Мышцы ног

а) квадрицепс (прямая мышца бедра, латеральная средняя и медиальная широкие мышцы бедра, промежуточная широкая мышца)

расположение: передняя поверхность бедра

функция: разгибание голени в коленном суставе.

 

б) большая ягодичная мышца

расположение: поверхностная мышца, составляющая основную часть ягодицы.

функция: разгибание ноги в тазобедренном суставе, поворачивает ее несколько наружу, разгибает наклоненное вперед туловище, при фиксированных ногах, поддерживает равновесие тела.

 

в) средняя ягодичная мышца

расположение: в задней своей части расположена под большой ягодичной мышцей, спереди лежит поверхностно.

 

функция: отводит бедро, передние пучки вращают бедро внутрь, задние наружу, при опоре на одну ногу наклоняет таз в свою сторону.

 

г) малая ягодичная мышца

расположение: под средней ягодичной.

функция: такая же как и у средней ягодичной.

 

 

д) напрягатель широкой фасции

расположение: представляет собой отщепление от средней ягодичной мышцы ,находится впереди нее на латеральной стороне бедра

функция: сгибание бедра, за счет связи с напрягателем большая и средняя ягодичные.

способствуют движению в коленном суставе.

 

е) длинная приводящая мышца

расположение: переднемедиальная поверхность бедра.

функция: приведение бедра, сгибание и вращение.

 

ж) икроножная мышца(медиальная и латеральная головка)

расположение: на поверхности задней поверхности голени

функция: сгибание стопы в сагиттальной плоскости, стабилизация при ходьбе, беге

 

з) камбаловидная

расположение: под икроножной

функция: сгибание стопы.

 

и) тонкая мышца

расположение: наиболее медиально

функция: приводит бедро и поворачивает ногу наружу при сгибании голени.

 

к) полусухожильная

расположение: задняя поверхность бедра медиально

функция: сгибание голени в коленном суставе, разгибание бедра, вращение голени внутрь, разгибание туловища при фиксированной голени.

 

л) полуперепончатая

расположение: под полусухожильной.

функция: те же как и у полуперепончатой.

 

м) бицепс бедра (короткая и длинная головка)

расположение: латеральный край задней поверхности бедра.

функция: те же как и у полусухожильной.

 

н) портняжная мышца

расположение: самая длинная мышца у человека, идет по передней поверхности бедра и переходит в переднемедиальную поверхность голени

функция: Сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах: вращает голень внутрь, а бедро — наружу.

 

 

Мышцы рук

а) бицепс (короткая и длинная головки)

расположение: передняя поверхность плеча

функция: сгибание плеча,и сгибание предплечья, супинация предплечья.

 

б) трицепс (латеральная и медиальная головка)

расположение: задняя поверхность плеча

функция: разгибание предплечья в локтевом суставе и приведение плеча.

 

в) плечелучевая мышца

расположение: самое латеральное положение из мышц предплечья.

функция: сгибатель предплечья в локтевом суставе.

 

г) плечевая мышца

расположение: под бицепсом

функция: сгибатель предплечья.

 

д) лучевой сгибатель запястья

расположение: латеральнее всех сгибателей

функция: сгибание кисти.

 

е) короткий и длинный разгибатели запястья

расположение: латеральное

функция: разгибание запястья.

Дельтовидные мышцы

а) передняя головка дельтовидной мышцы

расположение: поверхностная мышца плеча образующая ее передний контур.

функция: сгибание руки.

б) средняя головка дельтовидной мышцы

расположение: поверхностная мышца плеча образующая ее латеральный контур.

функция: отведение руки от туловища.

в) задняя головка дельтовидной мышцы

расположение: поверхностная мышца плеча образующая ее задний контур.

функция: разгибание руки.

 

Мышцы брюшного пресса

а) прямая мышца живота

расположение: сбоку от средней линии на обеих сторонах вертикально.

функция: сгибание позвоночника и опускание грудной клетки

б) внутренняя косая мышца живота

расположение: под наружней косой, при двустороннем сокращении сгибает туловище ,при одностороннем поворачивает туловище в свою сторону.

функция:

в) наружная косая мышца живота

расположение: латерально на боковой поверхности грудной клетки

функция: при одностороннем сокращении поворачивает туловище в противоположную сторону, при двустороннем сгибает позвоночник и опускает ребра.

 

 

 

 

Основы физиологии

 

Физиология мышц

3 типа мышц

 

— Поперечно-полосатые скелетные мышцы

— Поперечно-полосатая сердечная мышца

— Гладкие мышцы

 

Мышцы обладают физиологическими свойствами

 

а) возбудимость (способность к возбуждению при действии раздражителей)

б) проводимость (способность проводить возбуждение)

в) растяжимость способность удлиняться за счет растягивающей силы

г) сократимость (способность изменять свою длину и возбуждение)

д) эластичность (способность возвращаться в исходное состояние, после растяжения)

Мышечное сокращение

Виды мышечного сокращения

а) изотоническое (напряжение постоянно, изменение длины)

б) изометрическое (напряжение возрастает, длина не меняется)

в) смешанное (сочетание выше перечисленных)

 

 

Понятие суперкомпенсации

Суперкомпенсация это послетренировочный период в течение, которого тренируемая функция имеет более высокие показатели по сравнению с исходным уровнем.

 

 

 

Кумулятивный эффект

Общий результат интеграции эффектов от регулярной физической тренировки называется кумулятивным эффектом.

 

Физиология ЦНС

Строение

Центральная нервная система — головной и спинной мозг — состоит из различных элементов, которые выполняют различные виды сложной нервной деятельности , при этом являясь основным механизмом регуляции нервной деятельности.

Нижний отдел центральной нервной системы — спинной мозг — регулирует работы внутренних органов и отдельных мышечных групп. Распложенный выше продолговатый мозг вместе с мозжечком отвечает за более сложные функции организма, совместная деятельность больших групп мышц и целых систем внутренних органов, регулирующих дыхание, кровообращение, пищеварение и т.д.

Еще выше расположен отдел ЦНС — средний мозг — участвует в координации движений и положений всего тела при реакциях организма на внешние раздражители. Продолговатый и средний мозг составляют стволовую часть головного мозга.

Главные отделы ЦНС- большие полушария головного мозга. В состав больших полушарий входят лежащие в глубине скопления нервных клеток — подкорковые узлы и на поверхности полушарий его нервных клеток — кора головного мозга. Подкорковые узлы ,называются подкоркой.

 

Кора вместе с подкоркой осуществляет самые сложные формы рефлекторной деятельности, соотнося организм как целое с внешним миром

Рефлекторные механизмы

Путь, по которому осуществляется рефлекс, называется рефлекторной дугой.

 

Физиология дыхания

Дыхание это совокупность процессов поступления кислорода, использование его для окисления и выделение углекислого газа.

1. Вентиляция легких — газообмен между легкими и окружающей средой;

2. Газообмен между кровью и газовой смесью, находящейся в альвеолах;

3. Транспорт газов кровью — кислорода от легких к тканям, и двуокиси углерода от тканей к легким;

4. Газообмен между кровью и тканями организма – кислород поступает к тканям, а углекислый газ из тканей в кровь;

5. Внутренне (тканевое) дыхание — потребление кислорода тканями и выделение углекислого газа.

1-2 этапы – внешнее дыхание. последующие тканевое.

Дыхание необходимо для окисления органических веществ поступающих с пищей и высвобождении энергии

 

Физиология обмена веществ

Обмен веществ это совокупность химических, физических и физиологических процессов при которых сложные пищевые вещества расщепляются до более простых для усвоения организмом.

Обмен веществ это совокупность анаболических и катаболических процессов.

Интенсивность измеряется в тепловых единицах калориях.

Поступающая в организм пища переваривается расщепляется и всасывается в кровь и используется как пластический материал.

Физиология терморегуляции

Терморегуляция это взаимосочетание процесса теплообразования и теплоотдачи, направленного на сохранение постоянной температуры тела

2 вида терморегуляции. Химическая и физическая терморегуляция.

Химическая терморегуляция (за счет изменения уровня обмена веществ, источник тепла окисление жиров белков и углеводов и гидролиза АТФ)

— Сократительный термогенез (сокращение мышц усиливает гидролиз АТФ)

— Несократительный термогенез (ускоряет или замедляет катаболические процессы обмена веществ за счет симпатической нервной системы, гормонов щитовидки и надпочечников).

 

Физическая терморегуляция

-Излучение (электромагнитное инфракрасного диапазона)

-Теплопроведение (кондукция соприкосновение с внешней средой)

-Конвекция(теплоотдача через воздух)

-Испарение (при потоотделении).

Гипоталамус управляет процессом теплоотдачи и теплопродукции , посылая команды к щитовидной железе и надпочечникам.

При понижении температуры щитовидная железа усиленно выделяет гормоны, что ускоряет обмен веществ, и теплообразование.

Надпочечники выделяют в кровь катехоламины, которые, усиливая или уменьшая окислительные процессы в тканях соответственно увеличивают или уменьшают теплопродукцию , и сужают или увеличивают кожные сосуды, меняя уровень теплоотдачи.

 

Основы питания

Белки, жиры, углеводы

 

Белки это высокомолекулярные вещества органического происхождения, состоящие из аминокислот и соединенные пептидной связью. Основное назначение «строительный материал» для тела. Так же источник энергии.

Бывают животного происхождения и растительного.

Животное происхождение.

Источники: мясо, рыба, яйца, молоко, сыр, творог.

Растительное происхождение.

Источники: соя, бобовые, орехи, семена.

в 1 гр белка 4 ккал. Аминокислоты — вещества, получаемые в результате гидролизов белков. Легко усваиваются организмом.

Жиры или триглицериды полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот. Основной источник энергии для млекопитающих.

в 1 гр жира 9 ккал.

Бывают насыщенные и ненасыщенные.

Насыщенные (вредные) повышают уровень «плохого холестерина» в крови, легко откладываются в жир.

Источники: жирное мясо, сливочное масло, колбасные изделия, жирные сыры ,сметана, сливки, кокосовое масло (входит в большинство кондитерских изделий)

Ненасыщенные растительные масла (особенно оливковое),жирная рыба, грецкие орехи ,семечки.

Углеводыорганические вещества , содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Основной источник энергии наряду с жирами, но более быстрый.

в 1 гр углеводов 4 ккал

Углеводы бывают простые и сложные.

Простые, быстро усваиваются, и резко повышают сахар в крови. Имеют высокий гликемический индекс. Легко перерабатываются в жир.

Источники: кондитерские изделия, мед, мороженое, варенье, сладкие напитки, свекла, сливы, дыни, морковь, персики, мандарины.

Сложные или медленные , медленнее усваиваются, имеют низкий гликемический индекс.

Источники :греча , рис, макароны, ржаной хлеб, горох ,овсяная крупа.

Состав питания 30-35 % белок,50-60 углеводы ,10-15 жиры.

 

Витамины и минералы

Витамины— группа низкомолекулярных органических соединений, простого строения и разнообразной химической природы. Абсолютно необходимые вещества для полноценной жизни. Содержатся практически во всех пищевых продуктах, но в незначительных количествах. Исполняют каталитическую функцию в процессах организма.

Витамины бывают жирорастворимые : А1 ,D1-D5,E,K1,K2,N.

Водорастворимые: B1-B15, C, P,U.

Минералы

Играют важную роль в организме человека. Регулируют водно-солевой баланс. Поддерживают PH организма. Участвуют в процессе кроветворения и поддерживают солевой баланс крови, участвуют в построении костной ткани.

Кальций, сера, фосфор, калий, железо ,цинк.

Водный баланс

Наше тело на 70% состоит из воды, обезвоживание в 10 % ведет к необратимым последствиям, при 20% смертельно.

Пить нужно часто и понемногу. В среднем 2,5-3 л в день. В зависимости от антропометрических данных. Приложение вотербаланс.

Основы силовой тренировки

Сила

Сила — способность человека преодолевать внешнее сопротивление или ему противодействовать при помощи мышечных усилий.

 

Гибкость

Гибкость — морфофункциональное свойство ОДА, определяющих пределы движения звеньев тела человека. Бывает пассивная и активная, общая и специальная.

Выносливость

Вносливость — способность организма длительно работать на заданном уровне мощности и противодействовать утомлению. Бывает общая и специальная, глобальная задействовано более ¾ мышечной массы региональная (1/4 -3/4) и локальная менее 1/4мышечной массы.

Ловкость

Ловкость — способность быстро и точно выйти из любого положения и справиться с любой двигательной задачей адекватно и рационально.

 

 

Быстрота

Быстрота — свойство человека выполнять определенные двигательные действия в максимально короткий промежуток времени. Бывают простые двигательные реакции и сложные.


Основные методы тренировок

Непрерывные

 

Равномерный метод тренировки характеризуется непрерывным выполнением какой-либо физической деятельности, с незначительно изменяющейся интенсивностью. Развивает аэробную производительность

Переменный методтренировки характеризуется непрерывным выполнением физической деятельности с изменяющейся интенсивностью от минимальной до максимальной. Развивает аэробную и анаэробную производительность.

 

Дискретные (прерывные)

Интервальный метод тренировки, в котором интервалы повышения и понижения интенсивности строго регламентированы и повторяются через равные промежутки времени. Развивает функциональные возможности сердечно-сосудистой системы.

Повторный методхарактеризуется выполнением тренировочной деятельности, с заданной интенсивностью, и повторением данной тренировочной деятельности с большой или меньшей интенсивностью с интервалами отдыха для полного или частичного восстановления. Развивает функциональные возможности организма.

 

Классификация упражнений

Базовые упражнения

 

Тип многосуставных упражнений, задействующих при этом несколько групп мышц, как правило выполняемые со свободным весом.

Классические:

 

— Жим лежа.

— Становая тяга.

— Приседания со штангой.

 

Дополнительные:

— Вертикальный жим (армейский).

— Подтягивания.

— Отжимания на брусьях.

— Тяга штанги в наклоне.

— Выпады.

 

Изолированные

Тип односуставных упражнений, задействующих одну группу мышц ,или одну мышцу

Примеры:

Разгибание, сгибание ног в тренажере, сгибание рук на скамье Скота и т.д.

 

Сила

 

Тренировка на силу подразумевает развитие силовых показателей организма в одно повторном движении. Работа происходит с субмаксимальными и максимальными весами. В тренировочном процессе соблюдаем микропериодизацию, т.е. чередование тяжелых, средних и легких тренировок. Иначе не будут расти силовые показатели из-за перетренированности. Обязательно выполняем хорошую разминку и в базовых упражнениях по подходам идем вниз 1-5, 2-4, 3,3, 4-2, 5-1 где первая цифра номер подхода вторая количество повторений. Одноповторный максимум и будет являться 100% эталоном интенсивности.

 

Объем

 

Тренировка на наращивание мышечной массы (объема) подразумевает прогрессию тренировочных нагрузок. Так как без стресса для организма не будет роста мышечной ткани. Мелкие группы мышц не возможно нарастить без больших, поэтому акцент на базовых упражнениях. Количество повторов 8-12,отдых 1,5 -2 минуты, тренировок в неделю 3-4,активно используется пампинг, техника сброса весов.Как правило работаем над базовыми упражнениями вначале тренировки,и над изолированными в конце.

 

Рельеф

 

Цель снизить содержание подкожного жира в организме. Используются как базовые упражнения так и изолированные. Количество повторений в подходе 12-15 , не менее 4-5 подходов в упражнении. Отдых между подходам 1-1,5 минуты. Тренировки 4-6 раз в неделю, Можно как совмещать крупную и мелкую группы мышц,так и тренировать их по отдельности. Обязательная аэробная нагрузка, кардиотренажеры бег,плавание ,велосипед. Питание, акцент на белковых продуктах. Жиров и углеводов минимальное содержание. Питание 6 — раз в день( 3 основных приема пищи и 3 перекуса)

Микроциклы

Совокупность нескольких тренировочных заданий, который совместно с днями восстановления составляют повторяющийся интервал тренировочного процесса.

а) втягивающие: небольшой объем нагрузки для подведения спортсмена к напряженной тренировочной работе. Применяются в начале подготовительного периода, а также после болезней и травм для восстановления;

б) нагрузочные: средний или большой объем нагрузки; обычная тренировочная деятельность;

в) ударные: при подготовке спортсмена к соревнованиям в короткое время.

Ударные элементы тренировки : объем нагрузки, интенсивность, концентрация и координация упражнений.

Длительность микроцикла 1 неделя.

Мезоциклы

Состоит из 3-6 микроциклов. Позволяет изменить программу тренировок для сохранения кумулятивного эффекта и поддержании уровня адаптации.

 

Типы мезоциклов

 

Чтобы темпы прироста физических показателей организма не снижались, то изменяется объем и интенсивность тренировочных процессов мезоцикла. При этом используют мезоциклы различного типа.

 

Мезоциклы бывают:

 

В зависимости от периода макроцикла и решаемых в нем частных задач:

 

1) в подготовительном периоде обще-подготовительный мезоцикл использует средства общефизической подготовки и специально-подготовительный. Мезоциклы с постепенным увеличением доли специальных нагрузок в общем объеме тренировочной деятельности;

2) в соревновательном периоде выделяют предсоревновательный мезоцикл, как отработка схемы подведения спортсмена к соревнованию при максимальном объеме специальной подготовки и совершенствовании технических возможностей спортсмена.

 

Соревновательный мезоцикл, непосредственная подготовка спортсмена к соревнованию. Сруктура определяется спецификой вида спорта, возможностями спортсмена и сезонности спорта.

 

Выделяют определенное число типовых мезоциклов:

 

— втягивающие.

— базовые.

— контрольно-подготовительные.

— восстановительные.

 

Втягивающий мезоцикл

 

Основная задача – подведение спортсменов к эффективному выполнению специфической направленной тренировочной работы. Применяются упражнения, направленные на повышение или восстановление работоспособности систем и механизмов, отвечающих за компоненты выносливости; скоростно-силовых качеств и гибкости; развитие двигательных умений и навыков. Такие мезоциклы применяются в начале сезона, после болезни или травми т.д.

 

Базовый мезоцикл

 

Основная цель повышение функциональных возможностей организма. Совершенствование технической ,физической ,тактической составляющих.

Большие по объему и интенсивности нагрузуки. Основа физической тренировки

Контрольно-подготовительные мезоциклы.

Используются соревновательные и специально подготовительные упражнения.Высокая интенсивность тренировочных нагрузок.

 

Восстановительный мезоцикл

 

После соревновательный мезоцикл. Объем и интенсивность физических тренировок значительно снижается.

Макроциклы

Наиболее большой тренировочный цикл ,длительность от 3-4 месяцев до нескольких лет (при восстановлении после травм)

 

В каждом макроцикле выделяются три периода — подготовительный, соревновательный и переходный .

Подготовительный период отвечает за становление спортивной формы — (общей и специальной.

Соревновательный период стабилизирует спортивную форму и совершенствует ее. Проводится подготовка к соревнованиям и непосредственно сами соревнования. Переходный период (период временной утраты спортивной формы) направлен на восстановление физического и психического здоровья спортсмена после тяжелых физических и психоэмоциональных нагрузок.

Эндоморф (гиперстеник)

 

Преобладание жировой массы, слабо развитые мышцы ног и рук, в телосложении

преобладают шарообразные формы.

 

Экзоморф (астеник)

 

Практически полное отсутствие жировой массы, узкая грудная клетка, тонкие длинные руки и ноги ,мускулатура развита слабо.

 

Мезоморф (нормостеник)

 

Идеальная фигура, широкая грудная клетка, мощные руки и ноги, широкие плечи.

Принцип Доступности

 

Тренировка должна быть доступна для занимающегося как в координационном так и функциональном плане.

 

Принцип «не навреди»

 

Физические упражнения, применяемые в тренировочных программах, активно воздействуют на все системы и органы человека. Уровень подготовки клиента накладывает определенные ограничения и даже противопоказания на тренировочную деятельность.

 

Противопоказания:

— Заболевания в острой и подострой стадиях.

 

— Тяжелые заболевания ЦНС.

 

— Тяжелые болезни сердечно-сосудистой системы

 

— Болезни органов дыхания: бронхиальная астма в периоды обострения.

 

— Печеночная и почечная недостаточность.

 

— Нарушения функции эндокринной системы.

 

— Болезни ОДА с выраженным болевым синдромом или ограничением амплитуды движения.

— Глаукома, миопия высокой степени.

— Тромбофлебит и кровотечения любой этиологии

 

Программно-целевой принцип

 

Содержание программы тренировочной деятельности исходит из поставленной цели, программа состоит из блоков(циклов), каждый из которых решает определенные частные задачи для достижения главной цели.

 

Принцип интеграции

 

Программы оздоровительных тренировок должны аккумулировать знания и новейшие разработки в области исследования физической деятельности, интегрировать данные знания и использовать их.

 

Принцип индивидуализации

 

К каждому занимающемуся, нужно подходить индивидуально. Не бывает больших и малых нагрузок, бывают нагрузки большие и малые для отдельно взятого человека. Тренировочный процесс строится исходя из конкретных возможностей человека: антропометрических , функциональных, координационных.

 

Формула Карвонена :

 

ЧСС р=[(220 — возраст) — ЧСС п] х ИТН + ЧСС п,

 

где, ЧСС р — рабочая частота сердечных сокращений,;

 

ЧСС п — частота сердечных сокращений в покое;

 

ИТН — заданная интенсивность тренировочной нагрузки — 50-90% от максимальной.

 

Принцип половых различий

 

При составлении программы тренировок необходимо учитывать что мужчины более сильны физически, женщины более выносливы ,гибки и координированы, цели и задачи тоже как правило ставятся разные.

 

Двигательный навык

Выработанное вследствие тренировки движение, многократно повторенное и заученное, называется двигательным навыком.

 

Принцип научности

 

Наши тренировки должны быть построены исходя из знаний о строении человека его биомеханики ,физиологии, методиках тренировки.

 

Доступность обучения

 

Тренировочный процесс должен быть доступен для выполнения конкретно взятого спортсмена или группы спортсменов.

 

Принцип наглядности

 

Наиболее эффективное разучивание упражнения происходит при выполнении упражнения с предварительным показом.

 

Круговая

Вид тренировки, при котором упражнения выполняются одно за другим с перерывом только на смену оборудования. Круговая тренировка сжигает большое количество калорий. Используется, как правило, при тренировках на рельеф. Возможно выполнение одного или нескольких кругов.

Плюсы круговой тренировки

Ускорение метаболизма (сжигание большего количества жира)

Как и при силовом тренинге калории тратятся не только во время тренировки, но и после нее в течение нескольких часов.

При использовании в круговом тренинге силовых упражнений ,мышечная масса практически не теряется.

Повышается выносливость и общий мышечный тонус.

Для тренировки необходимо минимум оборудования или можно и без него.

Круговая тренировка может состоять только из силовых упражнений, только из аэробных, статических или совмещение всех типов упражнений. Выполняется один подход, далее переходят к следующей рабочей станции.

Продолжительность тренировок от 15 минут до 1 часа.

Упражнения выбираются многосуставные, в упорах с весом собственного тела, плиометрия, сложно координационные.

На круговых тренировках можно прокачивать как отдельные группы мышц, так и все тело. Могут заниматься как мужчины, так и женщины.

 

Присед ноги на ширине плеч

И.П. ноги на ширине плеч , штанга на трапециевидной мышце ,придерживаем ее руками закрытым хватом, отводим локти назад, делаем вдох, немного выгибаем спину, напрягаем мышцы живота взгляд вперед, сгибаем ноги в коленном и тазобедренном суставах стараясь сохранять вертикальное положение туловища, вес сосредоточен на всей стопе с акцентом на пятки.При достижении бедер горизонтального положения разогнуть ноги на выдохе и вернуться в исходное положение.

Ошибки: выход коленей за носки, сведение коленей, округление спины, взгляд в пол.

Становая тяг



Читайте также:

 

Насколько важна биомеханика для бегунов


Биомеханика — это наука и изучение движений. В сфере биомеханических исследований проводится анализ того, как наши мышцы, сухожилия и связки работают вместе, чтобы произвести это движение. Именно в этих областях мы наблюдаем десятикратное увеличение количества исследований по сравнению с последним поколением, особенно среди спортсменов самого высокого уровня в беге на длинные дистанции. В биомеханике от Сиднея до Сиракуз в настоящее время используются новые и появляющиеся технологии для определения всех аспектов движения, от длины конечностей и рычагов до выходной мощности на всех основных двигателях бегуна.Короче говоря, специалисты по движению сейчас изучают каждый элемент того, как мы продвигаемся вперед.

Но насколько важна биомеханика бегуна? Существуют ли стандарты правильного угла наклона бедер, рук и голеней, к которым мы все должны стремиться, или физические различия, присущие нашему индивидуальному макияжу, сводят на нет необходимость бегать технически безупречно? Давайте взглянем на то, что специалисты по движению часто называют «уродливой четверкой» — четыре основных направления, на которых бегуны могут сосредоточиться на улучшении без устранения индивидуальных особенностей.

Боковое движение

Боковое движение (из стороны в сторону) в больших количествах не только создает чрезмерное вращение на IT-бандаже и бедрах (особенно на средней ягодичной мышце), но также заставляет бегунов тратить больше энергии для достижения той же скорости движения вперед. Обычно эта потраченная впустую энергия поднимает свою уродливую голову на последних этапах гонок на выносливость.

В качестве примера специалисты по биомеханике часто обращаются к покойному марафонцу Пэту Петерсену, который пробежал 2: 10,04 на Лондонском марафоне 1989 года. Механика Петерсена, даже при его лучшем беге в конце 1980-х, была необычной, если не сказать больше: его ступни приземлялись на расстоянии от пяти с половиной до шести дюймов сбоку от естественной центральной линии тела.В апреле 1990 года газета New York Times опубликовала книгу «Кратчайший путь бегуна: прямая линия», в которой предполагалось, что Петерсен, вероятно, станет первым марафонцем менее чем за два часа, если он сможет устранить свое явное поперечное движение и использовать ту же энергию для движения вперед.

Выходная мощность — или ее отсутствие

Посмотрите на любого бегуна сзади, и вы сразу же почувствуете распределение мощности на левой и правой сторонах. Просто взгляните на точку, в которой пятки бегуна поднимаются на тыльную сторону ног, и посмотрите, одинакова ли эта точка для обеих ног.Одна ступня доходит до короткой линии, а другая — только до колена? Если такой дисбаланс существует, то почти наверняка есть слабость в менее влиятельной стороне или проблема компенсации из-за текущей или предыдущей травмы. Это обычная проблема, и ее можно решить с помощью упражнений на стабильность, укрепления ягодиц и проверки выравнивания от спортивного остеопата или мануального терапевта.

Overstriding

Видео с боковым или боковым видом бегуна на различных скоростях даст любому проницательному аналитику описание наиболее распространенного биомеханического заболевания — чрезмерного шага.Превышение шага происходит, когда бегун наносит удар ногой перед центром тяжести бегуна. Короче говоря, идеальный удар ногой находится прямо под центром тяжести, чтобы проводить на земле как можно меньше времени. Уменьшение времени контакта с землей приводит к более частому повторению ударов ногами и повышению эффективности.

Для оверстрайдеров, читающих эту статью, завершайте два-три забега каждую неделю с ускорением в гору (в идеале — семь-восемь раз бегом на 60-80 метров с усилием 5 км), переходя между каждым бегом обратно вниз.Ускорения в гору вынуждают бегуна подтягивать ступни под свой центр, что в конечном итоге при правильной практике превращается в плоскую.

Вращение плеч вперед

Средний американец проводит 22 часа в неделю перед экраном компьютера, причем многие видят вдвое больше. У бегунов чрезмерное времяпрепровождение перед экраном часто приводит к тому, что плечи смещаются вперед, что препятствует диафрагме и нормальному дыханию, а также вынуждает изменить нормальный характер шагов.Снимите на видео, как легко бежите; если ваша спина выгнута вперед, а плечи подтянуты к центральной линии груди, поработайте над вытягиванием плеч с помощью полотенца и подумайте о воображаемой струне, которая тянет вашу грудину вверх и наружу. Этот сигнал удержит ваши плечи назад и позволит дышать более расслабленно.

В конце 1970-х PBS провела одно из первых глубоких исследований движения тела, проанализировав форму тогдашнего марафонца № 1 в мире Билла Роджерса из Бостона.«Бостон Билли» обладал уникальным шагом и левой рукой, которая широко размахивала каждым шагом. После исчерпывающего исследования было обнаружено небольшое несоответствие длины ноги Билли с правой стороны и его больший шаг передней части стопы справа компенсировали проблемы с длиной ноги, и все это было сделано без ведома Роджерса. Представьте себе, если бы биомеханик сказал Билли изменить осанку рук, чтобы стать более технически совершенным — есть большая вероятность, что он никогда не стал бы величайшим марафонцем своего времени.

Каждый человек движется по-своему, и человеческое тело — умная сущность, часто определяющая собственные потребности в движении без ограничений.Хотя есть несколько общих проблем и слабых мест, которые можно и нужно решать, никто — особенно взрослые, которые бегают уже более 10 лет — не должны пытаться открыто изменить всевозможные индивидуальные механизмы.

Техника: основные термины и принципы биомеханики

(Информация в этой статье была взята или адаптирована из Руководства по программе высокопроизводительного коучинга.)

Биомеханика — это исследование причин движения человека, поэтому биомеханика тенниса — это, по сути, научная / механическая техника тенниса.Когда тренеры по теннису совмещают свой практический опыт преподавания тенниса со знанием биомеханики тенниса, они могут точно анализировать удары, назначать тренировки и упражнения и максимизировать развитие навыков, сводя к минимуму риск травм для своих игроков.

Знание того, как и почему используются теннисные движения, необходимо для составления наилучших инструкций по теннису. Для лучшего понимания техники тенниса важно знать несколько биомеханических терминов и принципов:

  • Усилия и моменты,
  • Законы движения Ньютона,
  • Линейный и угловой момент,
  • Центр тяжести и
  • Кинетическое звено / Кинетическая цепь

Усилия и моменты

Сила — это просто толчок или тяга, изменяющая движение сегмента тела или ракетки.Движение создается и модифицируется действием сил (в основном мышечных сил, но также и внешних сил из окружающей среды).

Когда Force вращает сегмент тела или ракетку, этот эффект называется крутящим моментом или моментом силы .

Пример — Мышцы создают крутящий момент для вращения сегментов тела во всех теннисных ударах. При подаче внутреннее вращение плеча, столь важное для силы подачи, является результатом крутящего момента внутреннего вращения в плечевом суставе, вызванного действием мышц (широчайшая мышца спины, части большой грудной мышцы и дельтовидной мышцы).Чтобы повернуть сегмент с большей силой, игрок обычно прикладывает больше силы мышц.

Законы движения Ньютона

Три закона движения Ньютона объясняют, как силы создают движение в теннисе. Эти законы обычно называют законами инерции, ускорения и реакции.

  • Закон инерции . Первый закон инерции Ньютона гласит, что объекты склонны сопротивляться изменениям в своем состоянии движения. Движущийся объект будет стремиться оставаться в движении, а объект в состоянии покоя будет стремиться оставаться в состоянии покоя, если на него не действует сила.
    Пример — Тело игрока, быстро перемещающегося по площадке, будет стремиться сохранить это движение, если мышечные силы не смогут преодолеть эту инерцию. Таким образом, игроки должны встроить в свой основной ударный ход движение, которое возвращает их к центру «дуги удара».
  • Закон ускорения . Второй закон Ньютона точно объясняет, сколько движения создает сила. Ускорение (тенденция объекта к изменению скорости или направления), которое испытывает объект, пропорционально величине силы и обратно пропорционально массе объекта (F = ma).
    Пример —Если игрок улучшает силу ног посредством тренировок, сохраняя при этом ту же массу тела, у него или у него будет повышенная способность ускорять тело с помощью ног, что приводит к лучшей маневренности и скорости корта. Это также относится к возможности вращать сегменты, как упоминалось выше.
  • Закон реакции . Третий закон гласит, что для каждого действия (силы) существует равная и противоположная сила противодействия. Это означает, что силы действуют не в одиночку, а в равных и противоположных парах между взаимодействующими телами.
    Пример —Сила, создаваемая ногами, «толкающими» землю, приводит к силам реакции земли, при которых земля «отталкивается» и позволяет игроку перемещаться по площадке (поскольку Земля намного массивнее, чем игрок, игрок ускоряется и быстро движется, в то время как Земля на самом деле не ускоряется и не движется вообще). Это действие-противодействие также происходит при столкновении с мячом, поскольку сила, приложенная к мячу, согласовывается с равной и противоположной силой, прилагаемой к ракетке / корпусу.

Импульс

Второй закон Ньютона также связан с переменной импульса , которая является произведением скорости и массы объекта. Импульс — это, по сути, количество движения, которым обладает объект. Импульс может передаваться от одного объекта к другому. Для тренировки по теннису вам нужно знать два типа импульса:

  • Линейный импульс , который представляет собой импульс по прямой.
    Пример — Линейный импульс создается шагом вперед при квадратной стойке справа.
  • Угловой момент , который представляет собой момент вращения и создается вращением различных сегментов тела.
    Пример — Правая стойка в открытой стойке использует значительный угловой момент. Огромное увеличение использования углового момента при ударах с земли и подаче оказало значительное влияние на игру в теннис. Одна из основных причин увеличения мощи игры сегодня — это включение углового момента в техники ударов с земли и подачи.

В теннисе угловой момент, развиваемый скоординированным действием сегментов тела, передается в импульс ракетки при ударе

Центр тяжести и равновесия

Понимание концепций центра тяжести и равновесия чрезвычайно важно, если вы хотите успешно тренировать теннис. Эти концепции взаимосвязаны и оказывают сильное влияние на успех или неудачу инсульта. Потеря или плохое равновесие — одна из самых серьезных причин ошибок в теннисе.

Центр тяжести

Центр тяжести — это воображаемая точка, вокруг которой равномерно распределяется вес тела. Центр тяжести человеческого тела может значительно измениться, потому что части тела могут перемещать свои массы с совместным вращением. Эта концепция имеет решающее значение для понимания баланса и стабильности, а также того, как сила тяжести влияет на теннисную технику.

Центр тяжести теннисной ракетки — гораздо более простой процесс, и обычно его можно определить, определив точку, в которой ракетка балансирует на вашем пальце или другом узком предмете.

Остаток

Равновесие — это способность игрока контролировать свое равновесие или стабильность. Как тренеру вам необходимо знать и понимать два типа баланса:

  • Статические весы : способность управлять телом, когда оно неподвижно.
    Пример — Игрок использует статический баланс, когда готовится к подаче.
  • Динамическое равновесие : Возможность контролировать тело во время движения.
    Пример —Игрок использует динамический баланс, когда он или она меняют направление после удара.

Биомеханика

Биомеханика — это наука, занимающаяся внутренние и внешние силы, действующие на человеческое тело, и производимые эффекты этими силами.

Kinetics — это исследование причин движения, а именно сил и моментов, например силы между ступнями и землей при прыжках и Кинематика — это исследование движения относительно количества затраченного времени осуществлять деятельность.

Расстояние и перемещение

Distance (длина пути тела следует) и смещения (длина прямой линии, соединяющей начало и конечные точки) — это количества, используемые для описания движение тела. например в беге на 400 м по трассе 400 м дистанция составляет 400 метров, но их смещение будет нулевым (старт и финиш в одной и той же точке).

Скорость и скорость

Скорость и скорость описывают скорость, с которой движется тело из одного места в другое.Средняя скорость тела получается делением расстояния на время, а средняя скорость получается делением смещение по времени, например пловец в беге на 50 м на 25 м длинный бассейн, который завершает забег за 71 секунду — дистанция 50 м, и смещение составляет 0 м (пловец вернулся туда, откуда они стартовали), поэтому скорость составляет 50/71 = 0,70 м / с и скорость 0/71 = 0 м / с

  • Скорость и скорость = пройденное расстояние ÷ время принято
Разгон

Ускорение определяется как скорость, с которой изменения во времени.

  • среднее ускорение = (конечная скорость — начальная скорость) ÷ прошедшее время

Из 2-го закона Ньютона:

  • Сила = Масса x Ускорение
  • Ускорение = Сила ÷ Масса

Если масса спринтера составляет 60 кг и сила, приложенная к пусковые блоки 600Н, затем ускорение = 600 ÷ 60 = 10 мс²

Ускорение свободного падения

Пока тело находится в воздухе, оно подвергается нисходящему ускорение свободного падения примерно 9.81 м / с²

Векторы и скаляры

Расстояние и скорость можно описать величиной (величиной) и известные как скаляры. Смещение, скорость и ускорение требуют величина и направление и известны как векторы.

Компоненты вектора

Рисунок 1

Рисунок 2

Рассмотрим горизонтальную и вертикальную составляющие скорости набивного мяча на рисунке 1.

На рисунке 2 показано, что угол выпуска набивного мяча составляет 35 ° и скорость при выпуске — 12 метров в секунду.

  • Вертикальный компонент Vv = 12 x sin 35 ° = 6,88 м / с
  • Горизонтальная составляющая Vh = 12 x cos 35 ° = 9,82 м / с

Давайте теперь рассмотрим расстояние, на которое набивной мяч пройдет по горизонтали. (его перемещение).

Расстояние (D) = ((v² × sinØ × cosØ) + (v × cosØ × sqrt ((v × sinØ) ² + 2gh))) ÷ г

Где v = 12, Ø = 35, h = 2 м (высота выстрела над земля при выпуске) и g = 9.81

  • D = ((12² × sin35 × cos35) + (12 × cos35 × sqrt ((12 × sin35) ² + 2 x 9,81 x 2))) ÷ 9,81
  • D = 16,22 м

Время полета выстрела можно определить из уравнения:

  • Время полета = Расстояние (D) ÷ скорость (Vh)
  • Время полета = 16,22 ÷ 9,82 = 1,65 секунды
Равномерно ускоренное движение

Когда тело испытывает одинаковое ускорение во время промежуток времени, его ускорение считается постоянным или равномерным, и применяются следующие уравнения:

  • Конечная скорость = начальная скорость + (ускорение x время)
  • Расстояние = (начальная скорость x время) + (½ x ускорение x время²)
Момент силы (крутящий момент)

Момент силы или крутящего момента (τ) определяется как приложение сила на перпендикулярном расстоянии к суставу или точке вращения.

Крутящий момент (τ = rFsin θ) зависит от трех величин:

  • длина плеча рычага, соединяющего ось с точкой приложения силы (r)
  • прилагаемая сила (F)
  • угол между вектором силы и плечом рычага (sin θ)

Угловая кинематика

Угловое расстояние и смещение

Когда вращающееся тело перемещается из одного положения в другое, угловое расстояние, на которое оно перемещается, равно длине углового пути.Угловое смещение, которое испытывает вращающееся тело, аналогично углу между начальным и конечным положением тела.

Угловое перемещение обычно выражается в радианах, где 1 радиан = 57,3 °

Угловая скорость, скорость и ускорение
  • Угловая скорость = угловое перемещение ÷ время
  • Угловая скорость = угловое перемещение ÷ время
  • Угловое ускорение = (конечная угловая скорость — начальная угловая скорость) ÷ время
Угловой момент

Угловой момент определяется как угловая скорость x момент инерция

Угловой момент системы остается постоянным на протяжении всего движение при условии, что ничто вне системы не действует с вращающим моментом.Это известно как закон сохранения углового момента. (например, если фигурист, когда уже вращается, вытягивает руки в стороны, скорость вращения будет изменится, но угловой момент останется прежним).

Линейная кинетика

Кинетика занимается тем, что заставляет тело двигаться.

Импульс, инерция, масса, вес и сила
  • Импульс : масса x скорость
  • Инерция : Нежелание тела менять то, что оно делает
  • Масса : количество вещества, из которого состоит тело. состоит из — не подвержен влиянию силы тяжести — измеряется в килограммах (кг)
  • Вес : сила тяжести -9.81 м / с²
  • Сила : толкающее или тянущее действие, вызывающее изменение состояния (покоя / движения) тела пропорционально массе x ускорение. Он измеряется в Ньютонах (Н), где 1Н — сила, которая будет производить ускорение 1 м / с² в теле массой 1 кг

Классификация внешних или внутренних сил зависит от по определению «системы». В биомеханике тело рассматривается как «система», поэтому любая сила, прилагаемая одной частью системы к другой части «системы», называется внутренняя сила все остальные силы внешние.

Законы движения Ньютона [1]

  • Первый закон: Каждый человек продолжает находиться в состоянии покоя. или движение по прямой, кроме случаев, когда его заставляют изменить это состояние внешними на него действовали сил.
  • Второй закон: Скорость изменения количества движения тела. пропорциональна вызывающей его силе, и изменение происходит в направление, в котором действует сила .
  • Третий закон: Каждому действию соответствует противоположная реакция ИЛИ на каждую силу, которая действует на одно тело другой — равная и противоположная сила, оказываемая вторым телом на первая .
Закон всемирного тяготения Ньютона [1]
  • Любые две частицы вещества притягиваются друг к другу с сила прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними .

Кинетическая энергия и мощность

Кинетическая энергия — это механическая энергия, которой обладает движущийся объект.

Кинетическая энергия = ½ x масса x скорость² (джоули)

Мощность определяется как скорость, с которой энергия используется или создается из других форм.

  • Мощность = использованная энергия ÷ затраченное время
  • Мощность = (сила x расстояние) ÷ затраченное время
  • Мощность = сила x скорость

Угловая кинетика

Перевод и пара

Сила, действующая через центр тела, приводит к движению (трансляции).Сила, линия действия которой не проходит через центр тяжести тела, называется эксцентрической силой и приводит к движению и вращению.

Например, если вы протолкните центр объекта, он будет двигаться вперед в направлении силы. Если вы толкнете объект в одну сторону (эксцентрическая сила), он переместится вперед и повернется на

.

Пара — это сочетание двух равных и противоположных сил, которые заставляют тело вращаться.

Рычаги

Рычаг — это жесткая конструкция, шарнирно закрепленная в одной точке и к которой силы применяются в двух других местах. Петля известна как точка опоры. На рычаг действуют две силы: вес которая противодействует движению, и сила, вызывающая движение. Для большего подробности см. на странице Рычаги.

Эффект Бернулли

Если объект имеет изогнутый верх и плоский низ (например, крыло самолета), воздух должен будет проходить через верхнюю часть крыла больше, чем через низ.Чтобы два воздушных потока одновременно достигли задней части крыла, воздух, протекающий через верхнюю часть крыла, должен будет течь быстрее, что приведет к меньшему давлению над крылом (воздух тоньше), чем под ним, и самолет поднимется. Это известно как эффект Бернулли.


Список литературы

  1. Хэй, Дж. Г. (1993) Биомеханика спортивной техники. 4-е изд. Лондон, Prentice-Hall International (UK) Ltd.п. 64-68

Ссылка на страницу

Если вы цитируете информацию с этой страницы в своей работе, то ссылка на эту страницу:

  • MACKENZIE, B. (2004) Biomechanics [WWW] Доступно по адресу: https://www.brianmac.co.uk/biomechanics.htm [доступ

связанные страницы

Следующие страницы Sports Coach предоставляют дополнительную информацию по этой теме:

Что такое биомеханика волейбола? (с иллюстрациями)

Биомеханика — это изучение тела в механическом смысле.Эта область пытается понять сложность движения человека, рассматривая задействованные части, аналогично тому, как автомеханик может объяснить, как работает транспортное средство. Биомеханика волейбола относится к применению этого поля специально для движений в спорте.

Биомеханика волейбола может помочь предотвратить травмы, улучшить технику и добиться от спортсмена максимальных результатов.

Волейбольные движения представляют собой сложное сочетание силы, мощи, ловкости и ловкости. Каждый из этих компонентов состоит из замысловатых небольших движений, сумма которых представляет собой скоординированные действия по удару волейбольного мяча желаемым образом. Из-за множества аспектов, связанных с биомеханикой волейбола, не каждый удар мяча идеален. Часто ошибки, совершаемые спортсменами, связаны с невозможностью безупречно выполнять сотни крошечных движений каждый раз.

Квадрицепсы и подколенные сухожилия — самые важные мышцы ног во время прыжковой подачи в волейболе.

Сложность этого вида спорта не позволяет изучить здесь все стороны биомеханики волейбола.Вместо этого полезно сосредоточиться на нескольких движениях, чтобы лучше понять эту область. Прекрасный пример множества аспектов волейбола можно выделить, рассмотрев движения в прыжке.

Подача в прыжке требует подхода, прыжка, а также движения плеч и рук, работающих вместе, чтобы ударить по мячу в нужное время надлежащим образом.Список мышц, участвующих в этих движениях, велик. Среди них — четырехглавые мышцы и подколенные сухожилия ног, дельтовидные мышцы плеч, а также трицепсы, бицепсы и мышцы кисти и предплечья. Человек, изучающий биомеханику волейбола, будет интересоваться этими и другими родственными группами мышц.

Знания, полученные в результате изучения биомеханики волейбола, могут помочь предотвратить травмы, улучшить технику и добиться от элитного спортсмена максимальных результатов.Этот анализ может происходить разными способами. Ученые могут изучить видеозаписи волейболиста в действии или, возможно, использовать лабораторию биомеханики.

Лаборатории биомеханики — это места, где существует специальное оборудование, которое помогает измерять, записывать и анализировать данные во имя получения новых знаний.Эти высокотехнологичные объекты могут находиться в частной собственности компании по повышению производительности или финансироваться государством от имени академических кругов, как в случае государственного университета. Биомеханические знания имеют огромное значение, и, к счастью, есть яркие умы, посвященные раскрытию секретов, окружающих эту область.

Человек, изучающий биомеханику волейбола, в основном будет интересоваться квадрицепсами, дельтовидными мышцами плеч, трицепсами, бицепсами, а также мышцами кисти и предплечья.

моделей биомеханических компьютеров | IntechOpen

4.1. Модель высокого разрешения для исследований ударов

В принципе, точные расчеты КЭ можно проводить на персональных компьютерах. Однако очень сложные симуляции являются кандидатами на использование высокопроизводительных вычислений. В частности, приложения из области биомеханики могут получить прибыль от использования параллельных компьютеров (Hartmann et al., 2001). Сложная геометрия анатомических структур часто требует очень высокого пространственного разрешения модели, что может привести к огромной потребности в вычислительной мощности.На рисунке 4 представлена ​​автоматическая цепочка инструментов для создания отдельных моделей частей человеческого тела, которая использует преимущества параллельных компьютеров. Программная среда была протестирована на предмет воздействия на голову человека. Он включает в себя полную цепочку инструментов, необходимых для создания геометрической модели на основе данных медицинского сканирования (сегментация, создание сетки и манипулирование сеткой), компьютерного моделирования и визуализации. Программные инструменты являются общественным достоянием и доступны в Интернете (Berti, 2010).

Рисунок 4.

От данных медицинских сканирований до конечных элементов.

Первым шагом является идентификация интересующих анатомических структур в наборе данных трехмерных вокселей, полученных на основе данных медицинского сканирования (КТ или МРТ). После этого шага обработки изображения следует геометрическое моделирование структур, идентифицированных на предыдущем шаге. Важным отличием от стандартных инженерных задач является отсутствие геометрии континуума. Отправной точкой является дискретный набор данных вокселей с типичным разрешением 1 мм или меньше.Выбранный алгоритм генерации дискретного представления объекта, подходящего для моделирования FE, основан на структуре данных октодерева. Это позволяет быстро создавать очень большие тетраэдрические и гексаэдрические сетки. Данные сканирования предоставляют информацию только о геометрии. Компьютерная модель не является полной без начальных и граничных условий и достоверной информации о поведении материала. Код FE для решения лежащего в основе PDE полностью параллелен и работает в кластере Linux с архитектурой распределенной памяти.Это позволяет рассчитывать миллионы неизвестных.

Рисунок 5.

Эволюция волны давления в головном мозге после лобового удара.

На рисунке 5 показан пример анализа воздействия с высоким разрешением на основе описанной выше цепочки инструментов. Этот анализ исследовал механику переворота — противодействие — явления, хорошо известного в неврологии. После тяжелого (часто смертельного) удара по лбу невролог замечает ушиб головного мозга в лобной части мозга и, что удивительно, второй ушиб затылочной доли мозга.Расчет, который дает решение FE для уравнения (5), показывает, что в мозгу развиваются две различные области давления. Во фронтальной области область повышенного давления распространяется, в то время как на противоположной стороне область пониженного давления начинает расти. Зоны низкого и высокого давления связаны с повышенным риском повреждения головного мозга. Таким образом, моделирование подтверждает клинические данные. Кроме того, результаты были проверены на краш-экспериментах, доказывающих надежность модели FE (Hartmann & Kruggel, 1998).Однако для многих приложений использование параллельных компьютеров не обязательно. Но предварительная обработка становится намного более сложной, поскольку количество конечных элементов необходимо контролировать в процессе построения сетки. Области сетки, представляющие высокий физический интерес, должны быть уточнены, тогда как другие области сетки могут иметь более низкое пространственное разрешение. Это объясняет спрос на коммерческие инструменты построения сеток и моделирования. В следующей главе описывается очень сложная модель коленного сустава человека. Модель разработана на типичном настольном ПК с использованием коммерческого программного обеспечения.

4.2. Модель для контактного анализа в тибио-бедренном суставе

4.2.1. Введение

Из-за сложной анатомии и высокой нагрузки коленный сустав является одним из наиболее часто травмируемых суставов человеческого тела. Помимо травм, таких как разрывы связок в результате несчастных случаев, многие люди страдают от хронических заболеваний, таких как остеоартрит. В связи с предполагаемым демографическим прогрессом в ближайшем будущем будет наблюдаться увеличение тотальных замен коленного сустава.Модели FE помогают понять поведение структур коленного сустава человека при динамической нагрузке. Деформация хряща и влияние распределения нагрузки на мениски могут показать, как нагрузка передается через различные анатомические части. Еще одна область применения — исследование механики основных связок коленного сустава. Передняя и задняя крестообразные связки (ACL, PCL), а также медиальная и латеральная коллатеральные связки (MCL, PCL) играют важную роль в стабилизации коленного сустава во время повседневной активности и ограничивают движение сустава практически со всеми степенями свободы.Понимание совместной роли структур коленного сустава в стабилизации и ограничении движения сустава является фундаментальным для диагностических процедур (Blankevoort & Huiskes, 1991). Эти знания могут помочь в разработке таких вмешательств, как стратегии тренировки или хирургические процедуры для профилактики заболеваний коленного сустава. Также возможна оптимизация ортопедических устройств с помощью моделирования FE. Несмотря на то, что было проведено множество исследований, кинематическое и кинетическое поведение коленного сустава человека до сих пор полностью не изучено.Более того, сложные механизмы повреждения и развитие дегенеративных повреждений суставов требуют дополнительных исследований. Экспериментальные исследования часто не могут удовлетворить этот спрос из-за ряда ограничений, таких как, например, их высокая стоимость, сложная ситуация с измерениями и тот факт, что эксперименты трудно воспроизвести. Как показано в начале этого раздела, точные модели FE оказались хорошей альтернативой для определения механики коленного сустава. Для получения надежных и точных результатов очень важна хорошая сегментация анатомических структур.Другими параметрами, влияющими на качество, являются разрешение сетки и выбор конечных элементов. Большинство коммерческих программных продуктов для построения сеток предлагают возможность создания поверхностных или объемных сеток. Качество моделей за последнее десятилетие стало намного лучше благодаря высокопроизводительным компьютерным чипам, которые позволяют создавать более сложные и детализированные модели с элементами меньшего размера. Чтобы получить представление об улучшении моделирования FE, связанного с биомеханикой коленного сустава, мы кратко опишем некоторые интересные модели, разработанные за последние двадцать лет.

Трехмерная модель коленного сустава человека была представлена ​​Blankevoort et al., 1991 для исследования суставного контакта бедра и голени. В документе дается хорошее математическое описание процесса моделирования и свойств материалов для различных структур. Для имитации сжатия коленного сустава была построена более подробная модель с 798 восьмиузловыми твердыми элементами для хряща и менисков, 1212 элементами фермы для усиления твердых элементов.Только 39 одноосных элементов представляли связки (Bendjaballah et al., 1995). Два года спустя те же авторы реструктурировали модель, чтобы изучить биомеханическое влияние варус-вальгуса (Bendjaballah et al., 1997) с последующим анализом тибио-бедренного сустава при осевом вращении (Jilani et al., 1997). Эти исследования являются хорошими примерами преимуществ моделей FE. После детальной реконструкции геометрии и надежного процесса проверки можно исследовать множество биомеханических проблем, используя лишь несколько вариантов одной и той же модели, экономя время и деньги.Доступность коммерческих программных инструментов и более быстрых многоядерных компьютеров приводит к увеличению числа моделей и областей применения, таких как разработка протезов (Godest et al., 2002; Soncini et al., 2002).

4.2.2. Получение изображения

Процесс восстановления индивидуальной геометрии исследуемого объекта основан на данных медицинских изображений, полученных с помощью компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ). Оба метода создают двухмерные изображения с предварительно определенной толщиной среза и расстоянием между срезами указанной области.Набор этих срезов называется стеком изображений и представляет собой трехмерную запись коленного сустава. Преимущество использования МРТ заключается в возможности визуализировать мышцы и связки в дополнение к костным структурам, тогда как КТ дает лучшее представление о костных структурах. Очевидно, что выбор процедуры визуализации зависит от конкретного вопроса исследования.

Рис. 6.

Стек изображений коленного сустава из МРТ, б) разные ориентации изображений

В представленном исследовании важно иметь почти полное представление о коленном суставе, включая суставные кости (бедро, большеберцовая кость). и надколенник), а также стабилизирующие связки и мениск.Изображения здорового женского коленного сустава получены с помощью МРТ Philips Gyroscan Intera с напряженностью поля 1,0 Тесла.

Мы используем программное обеспечение Amira (версия 4.0, Mercury Systems) для визуализации и сегментации данных. Программа предлагает возможность применения нескольких инструментов обработки изображений, таких как фильтры, для лучшего различения структурных краев, что приводит к более точной сегментации. Чтобы получить первое и быстрое представление о геометрии соединения, можно выполнить объемную визуализацию в зависимости от значений серого.С клинической точки зрения отклонения значений серого внутри структуры могут указывать на возможные патологические изменения (например, в хрящах или костях).

4.2.3. Процесс сегментации

Сегментация изображений выполняется для определения анатомических структур в стеке трехмерных изображений. Эта обработка изображений является важным этапом рабочего процесса и имеет решающее значение для качества результатов моделирования. Сегментация может выполняться по разным видам концепций; но результат остается прежним.Диапазон значений серого характеризует различные структуры изображения. Различные принципы автоматической сегментации основаны на значениях серого пикселя, обнаружении области или края. Их можно использовать для изображений, на которых анатомические структуры показывают огромную разницу в значениях серого. Для изображений коленного сустава, полученных с помощью МРТ, полная автоматическая сегментация невозможна из-за того, что различия в значениях серого недостаточно высоки. Поэтому рекомендуется использовать полуавтоматическую сегментацию, которая начинается с одного из принципов автоматической сегментации для обнаружения больших связанных областей.После этой предварительной сегментации интерактивное улучшение сегментации вручную приводит к четко определенной дифференциации структур. Краткий обзор многочисленных автоматических методов и рабочего процесса будет показан ниже. Пороговая операция — одна из самых известных процедур автоматического обнаружения. Он относится к пиксельным процедурам, работает быстро, но не очень точно для однородных изображений. Он часто используется для быстрого разбиения на сегменты обзора, если не требуется подробная информация.Алгоритм сравнивает значение серого каждого пикселя с заданным пользователем порогом; пиксель присваивается структуре, если значение пикселя находится в диапазоне порога. Приложение ко всему изображению называется глобальным пороговым значением, которое часто может приводить к исключению пикселей, принадлежащих одной и той же структуре. Лучшие результаты могут быть получены при использовании локального порогового значения, когда изображение разделяется на разные области с разными пороговыми значениями. Как упоминалось в начале, этого недостаточно для обнаружения небольших изменений в изображении, но его можно применить к областям с почти такими же значениями серого, как кости.

Другой метод идентификации различных областей изображения основан на обнаружении краев. Принцип действия можно сравнить с пороговым методом. Вместо определения конкретного значения алгоритм проверяет изменение значения серого в изображении путем сравнения двух соседних пикселей. Есть ли четкое различие в их значениях серого, обнаруживается часть края и обнаруживаются две структуры. Объединение всех различий значений серого обеспечивает линию между обнаруженными частями, и все пиксели одной области затем объединяются.В области обработки изображений оператор Собеля, оператор Лапласа или поиск градиента являются хорошо известными фильтрами для поиска краев изображения. Обнаруженные кромки должны быть объединены специальными алгоритмами отслеживания кромок. Как и в случае с пороговым методом, алгоритм обнаружения границ часто недостаточно чувствителен для удовлетворительной сегментации, поэтому применяется ручное улучшение.

На рисунке 7 показаны упомянутые проблемы, возникающие при использовании алгоритмов автоматической сегментации. В качестве простого примера слева (а) показана чистая автоматическая сегментация бедренной кости.Видно, что невозможно определить порог, чтобы обнаруживались только костные части. Ожидаемый край не ровный; в областях с аналогичными значениями серого могут быть обнаружены выступы, а внутренняя часть не обнаруживается полностью. Без ручной коррекции границы невозможно обнаружить четко заданную область, только задав порог.

Таким образом, доступны различные инструменты для отметки областей, которые неправильно обнаружены или пропущены. После того, как вся конструкция отмечена, она добавляется к указанной части.

В этом примере автоматическое обнаружение может применяться ко всем 100 срезам одновременно, но это также увеличивает количество ошибок, потому что значения серого в указанной структуре отличаются от изображения к изображению в стеке изображений. По указанным выше причинам это применимо только для больших костных структур. Мягкие ткани, такие как мениск или связки, не могут быть обнаружены автоматически. Однородные серые участки мягкой ткани в середине коленного сустава и частично тонкий хрящ полностью вручную сегментируются с помощью проволоки под напряжением.Всего сегментировано 11 структур в 100 срезах. Это необходимо в следующей процедуре построения сетки и для последующих вычислений решателя FE. Пример одного сегментированного среза показан на рисунке 8.

Рисунок 7.

a) Автоматическая сегментация бедренной кости с выпуклостями, b) сегментированная бедра после улучшения

Рисунок 8.

Полностью сегментированный срез коленного сустава.

Из-за процедуры получения изображения указывается заданная толщина среза и расстояние, вызывающие ошибки в процессе реконструкции.Зазор между каждым срезом не дает никакой информации о форме анатомических структур. Это приводит к появлению лестниц в 3D-реконструкции в областях, где изменение структур меньше, чем расстояние среза. Очевидно, что эти лестницы искажают не только дизайн, но и результаты моделирования. Поэтому обязательно сделать лестницу как можно меньше путем интерполяции сегментированных структур и сглаживания поверхности до начала построения сетки.

Рисунок 9.

a) Реконструированная бедренная кость с существующей лестницей из-за расстояния между срезами, b) поверхность бедренной кости после процесса интерполяции и сглаживания

В процессе интерполяции воображаемые точки, рассчитанные с существующими точками сегментации, включаются между двумя срезами таким образом минимизация эффекта лестницы. Это можно сделать с помощью линейной или кубической интерполяции. После шага интерполяции поверхность реконструируется из сегментированных структур. Это этап предварительной обработки перед реальной процедурой построения сетки, когда поверхность будет разделена на небольшие тетраэдрические элементы.Сразу после создания сетки применяется сглаживающий фильтр. Сравнение мыщелков бедра после создания поверхности с существующей лестницей и после интерполяции и сглаживания показано на рисунке 9.

4.2.4. Объединение сегментированных изображений

Реконструированная трехмерная поверхность анатомических структур преобразуется в поверхностную сетку, состоящую из треугольников, с использованием алгоритма Marching Cube, прежде чем алгоритм Advancing Front построит объемную сетку.Для триангуляции поверхности Амира использует модифицированный алгоритм Marching Cube, разработанный Лоренсеном и Клайном [20]. Алгоритм предполагает решеточную модель объемного набора данных с определенным значением в каждой точке пересечения решетки. Пространство разделено на постоянную сетку, состоящую из кубов, где каждый куб имеет восемь пикселей и восемь значений серого из двух последовательных срезов. Четыре пикселя принадлежат срезу. В случае, если вершины ребра куба лежат по разные стороны от изоповерхности, считается, что это ребро рассекается поверхностью.Обнаруженные точки пересечения куба и изоповерхности объединяются, так что создаются многоугольник и треугольник. Теоретически существует 256 различных возможных комбинаций с учетом того, как разрез проходит через поверхность. Благодаря симметрии их можно сократить до 14 классов. Сводка всех полигонов приводит к трехмерной реконструкции поверхности. Эта поверхность используется для создания объемной сетки с использованием вышеупомянутого алгоритма Advancing Front. Благодаря этому можно создавать элементы и узлы одновременно.Край задается узлами, которые разделены линиями соединений. Длина такой линии зависит от указанного размера элементов и дает замкнутый многоугольник, «продвигающийся фронт». Вдоль этого фронта создаются элементы, которые должны входить во внутреннюю часть области, которую нужно создать. Обновление этого фасада включает только соединительные линии, которые необходимы для последующего построения сетки. Этот метод хорошо подходит для сложных геометрических фигур с внутренними краями, потому что сначала выполняется граница области.Оба алгоритма часто используются в коммерческом программном обеспечении для построения сеток и подробно описаны Nigel et al., 1999.

Рис. 10.

Сетка коленного сустава человека, состоящая из тетраэдрических элементов.

Перед запуском создания поверхности необходимо установить минимальную длину кромки треугольников и выбор первого сглаживания поверхности. В результате получается замкнутая поверхностная сетка с довольно мелкими элементами, что приводит к большому количеству узлов и элементов. Чем больше элементов существует, тем лучше реконструкция поверхности, но при этом значительно увеличивается время вычислений.Поэтому рекомендуется уменьшить количество элементов с помощью редактора упрощения. Позиции элементов пересчитываются, так что одна и та же поверхность строится с использованием меньшего количества элементов. Процедура построения сетки очень важна для всего КЭ-анализа, поскольку качество сетки влияет на надежность и точность результатов. Очевидно, что необходимо найти компромисс между размером и количеством элементов и временем вычислений. После этапа упрощения сетка сглаживается, чтобы исключить упомянутые лестницы, если они все еще существуют.Во время этого второго сглаживания смещаются краевые точки элементов. Для вычисления новой позиции определяется средняя точка соседних элементов, и точка, которую нужно переместить, смещается в новом направлении. Это делается для всех элементов, которые не имеют единообразного перехода от одного элемента к другому. Удовлетворительна ли форма сетки и близка ли она к оригинальной структуре, ее качество должно быть определено с помощью нескольких тестов. Если качество сетки неудовлетворительное, может помочь дополнительное сглаживание.Проверка двугранного угла, ориентации и соотношения сторон элементов дает хорошее представление о качестве сетки. Эти тесты следует проводить последовательно, а также тест пересечения и близости. Если обнаружена проблема или неправильный треугольник, элемент выделяется и может быть улучшен с помощью редактора путем смещения, разделения или рисования. Если проблем нет, можно начинать создание объемной сетки. По поверхности строится сетка внутреннего объема.Описанные испытания поверхности следует проводить также и для объемной сетки. Для особых регионов, например мениск или суставные поверхности бедренной и большеберцовой кости учитывается уточнение сетки. Существующие элементы делятся пополам, чтобы получить более тонкую и гладкую структуру. Это увеличивает не только количество узлов и элементов, но и качество результатов моделирования. Полная сетка трехмерной реконструкции коленного сустава человека показана на рисунке 10.

4.2.5. Реализация модели

Madymo (математическое динамическое моделирование, версия 6.3, Tass – safe, Нидерланды) используется для анализа КЭ на основе сеток, изображенных на рисунке 10. Madymo позволяет комбинировать составные части и части из конечных элементов. Модели строятся в кинематической цепочке, в которой жесткие многотельные элементы соединены шарнирами. Сетка, полученная Amira, прикрепляется к этим телам, таким образом гарантируя, что предписанное движение суставов приводит к движению костей.Ниже описаны несколько этапов реализации в Madymo.

После выбора системы отсчета определяются три тела; один для бедренной кости, один для большеберцовой кости и один для надколенника. Каждому из этих тел приписываются элементы и узлы, принадлежащие указанной костной структуре. Описанные координаты x, y и z узлов, номера деталей и элементы для каждой детали, которые были экспортированы из Amira, импортируются в две разные таблицы. Номера деталей имеют решающее значение для присвоения корпусам и различения свойств материалов.Для соединения тел используются свободные сочленения, которые имеют три поступательные и три вращательные степени свободы. Чтобы гарантировать реалистичное кинематическое и кинетическое поведение модели, необходимы физические свойства, такие как момент инерции и масса с ее центром. Определение этих параметров — сложная физическая процедура, индивидуальная для каждого испытуемого. По этой причине принято брать значения из литературы, которые были получены в поперечных исследованиях.Инерционные характеристики нескольких человеческих сегментов можно найти в Зациорском, 2002.

Свойства материала важны для реалистичной модели и необходимы для расчета напряжений. В материаловедении существуют различные типичные законы, описывающие поведение материалов с помощью математических формул. Такие математические модели материалов также используются в моделировании методом конечных элементов для вычисления результирующего напряжения от поля смещения узлов. Свойства биологического материала всегда являются приблизительными, поскольку они различаются в зависимости от различных факторов, таких как возраст или обучение.По этой причине часто делаются упрощения в выражении материальных законов. Изотропный эластичный материал — один из самых простых для описания, поскольку требуются только два параметра. Упругость означает, что нагруженный материал полностью возвращается к своей исходной форме после разгрузки. Изотропность означает, что направление нагрузки не имеет значения, поэтому нет четкого направления. Описательными параметрами для изотропного эластичного материала являются модуль Юнга E (в мегапаскалах, МПа) и коэффициент Пуассона (без единицы измерения).При ожидании небольших деформаций обычно используют эти два параметра для описания материала из-за низких вычислительных затрат. Другие биомеханические модели используют для описания закон гиперупругого материала в связи с тем, что результаты, полученные с помощью линеаризованной модели, не применимы для расчетов конечной деформации.

Реакция биологических мягких тканей человеческого тела часто зависит от времени или нагрузки. Это означает, что эти вязкоупругие материалы проявляют эффекты ползучести или релаксации.Приложение постоянной силы к материалу вызывает удлинение. Сползание дается, если материал показывает увеличивающееся смещение в дополнение к нормальной реакции на внешнюю силу. Релаксация материала означает уменьшение внутренних напряжений при приложении постоянной силы. Для коленного сустава человека используются различные реакции материала, упомянутые выше, для определения биологических тканей. Все свойства взяты из литературы. Бедренная кость, большеберцовая кость и надколенник считаются жесткими с плотностью 1000 кг / м 3 .Вязкоупругие свойства хряща костей не учитывались из-за короткого времени нагрузки. Поэтому было сделано предположение о линейно-упругом и изотропном материале, и были выбраны модуль Юнга E = 5 МПа и коэффициент Пуассона = 0,46 (Li et al., 2001). Мениски — это увлажненные ткани. Они моделируются как линейно-эластичные по той же причине, что и для хряща, но с гораздо более высоким модулем Юнга E = 59 МПа и коэффициентом Пуассона = 0,49 (LeRoux & Setton, 2002).Свойства связок определяются функцией напряжения-деформации (Lee & Hyman, 2002).

Поверхности суставов коленного сустава человека имеют сложную геометрию с изогнутыми формами во всех направлениях. В связи с этим важно взглянуть на контактное моделирование, которое будет влиять на вычисленные деформации. Во время движения бедренной кости мениски и хрящевые части костей контактируют друг с другом. Поэтому определение контакта для каждой контактной пары определено, результатом контакта между двумя поверхностями является деформация по крайней мере одной из них.Также возможен самоконтакт одной конструкции. Для описания контакта конечных элементов хорошо известны три алгоритма: узел-поверхность, точка-поверхность и поверхность-поверхность.

При контакте узла с поверхностью узлы конструкции 1 находятся в контакте с поверхностью элементов конструкции 2. Отнимающее много времени отслеживание контактов между узлами и поверхностью упрощается с помощью специальных стратегий поиска. Для трехузлового элемента все узлы могут контактировать с элементами проходящей поверхности.Если элементы имеют дополнительную точку в середине элемента, следует использовать метод «точка-поверхность», который также ищет другие точки, в которых могут действовать силы из-за проникновения. Метод «поверхность-поверхность» в основном используется для контакта между твердыми телами с особыми характеристиками проплавления и для сильно изогнутых форм.

Первый шаг — принять решение, какая часть — Master, , а какая — Slave. Для случая, когда сетка имеет разные размеры элементов из-за уточнения структуры, более мелкая сетка должна быть выбрана как Slave .Разве это не тот случай, поверхность с более изогнутой формой должна быть Slave . В этой модели выбран метод «поверхность-поверхность» из-за изогнутой формы бедренной кости и менисков. Зазор может быть задан как функция или определен программой. Алгоритм поиска края контакта может найти дополнительные контакты, которые могли быть потеряны при наличии изогнутых форм. Метод штрафа используется для расчета контактных сил с коэффициентом демпфирования 0,05 и переменным временным шагом FE, учитывая, что контактное усилие зависит от временного шага, чтобы сохранить стабильность моделирования.

Для кинематических граничных условий используется простой изгиб колена для заданного движения, которое получается в трехмерном анализе движения с использованием светоотражающих маркеров и инфракрасных камер (Vicon Nexus, Vicon Motion System, Оксфорд, Великобритания). Расчетные углы суставов в трех направлениях представлены как функция угла от времени. Кинетические граничные условия применяются с помощью гравитационной функции, которая включает массу исследуемого объекта.

4.2.6. Первые результаты

Целью моделирования является расчет контактных сил и напряжений в трех направлениях, а также их результирующих.Распределение сил и напряжений, действующих на шарнирные поверхности, показано специальной цветной полосой, относящейся к расчетным значениям. Результаты обеспечивают лучшее понимание преобразования приложенных внешних сил во внутренних структурах коленного сустава человека. Кроме того, можно легко смоделировать различные сценарии, такие как разрывы мениска или связок, и исследовать биомеханические воздействия на сустав. Влияние совмещения, такого как варусное или вальгусное состояние, представляет большой интерес в этих симуляциях.На рисунке 11 показаны результаты моделирования сгибания колена в условиях веса тела. Мениски и крестообразные связки удаляются для лучшей иллюстрации сил, действующих на суставной хрящ. Распределение показывает пик в зоне прямого контакта и спад от середины к границе.

Рисунок 11.

Расчетные контактные силы при моделировании изгиба колена.

Возможность предписывать движение позволяет определить влияние на движение внутренних структур, например, смещение менисков или растяжение связок.Используя смоделированные мышечные силы в качестве входных данных для моделирования, можно изучить результирующее движение и действующие силы на шарнирные поверхности.

Спортивная биомеханика

Введение

В начале 1970-х гг. Международное сообщество приняло термин «биомеханика» для описания применения механических принципов в изучении живых организмов. Как стало известно после 1950 года, механические принципы человеческого тела полностью отличаются от других вещей.

Внутренние силы и возникают под действием внешних сил, например. Когда мы ходим.

Опыт работы с механикой может помочь тренерам лучше узнать свой вид спорта, сделать их более уверенными в своей практике и расширить свои знания за пределы техники, чтобы узнать научную причину. Они будут лучше подготовлены к ответу —

Почему мы так поступаем? Почему бы мне так не поступить? — Студент заслуживает лучшего ответа, чем потому что как тренер, — сказал я.

  • Какая техника самая лучшая?
  • Должен ли я обучать этой технике своих учеников или она подходит только для спортсменов высшего класса?
  • Что не так с работой этого человека и как я могу это исправить.
  • Какие упражнения мне назначить, чтобы улучшить физическое состояние этого человека?

Значение биомеханики

Когда изучение механики ограничивается живой структурой, особенно человеческим телом, это называется биомеханикой.

Биомеханика произошла от двух слов — биомеханика.

Био означает нечто относящееся к живому существу или жизни.

Механика — это дисциплина, изучающая движение объекта / движение объектов с помощью механических принципов.

Механика — это раздел физики, изучающий объект с механической точки зрения. Итак, знания биомеханики используются для изучения и анализа движения живых существ. Любой объект движется, это зависит от равнодействующей различных сил, действующих на тело.

Определение биомеханики

«Область исследования, где знания и методы механики применяются к структуре и функциям живой человеческой системы»

«Биомеханика — это наука, изучающая внутренние и внешние силы, действующие на человеческое тело, и эффекты, производимые этими силами».

Определение

КИНЕЗИОЛОГИЯ

«Это область исследования, основанная на анатомическом и механическом анализе движений человека».

— HAY & REID

МЕХАНИКА

«Это та область физики, которая занимается влиянием сил на тела и движением, вызываемым этими силами».

— КУЗОВА

БИО-МЕХАНИКА

«Наука, изучающая внутренние и внешние силы, действующие на человеческое тело, и эффекты, производимые этими силами».

— ДЖЕЙМС Г. ХЕЙ

Термин биомеханика относится к —

«Механические основы биологической, особенно мышечной деятельности, а также задействованные в ней принципы и отношения».

— ИНТ. СЛОВАРЬ ВЕБСТЕРА

Применение законов механики живых структур, особенно к двигательной системе человеческого тела ».

Определение биомеханики

«Область исследования, где знания и методы механики применяются к структуре и функциям живой человеческой системы»

«Биомеханика — это наука, изучающая внутренние и внешние силы, действующие на человеческое тело, и эффекты, производимые этими силами.

КИНЕЗИОЛОГИЯ — это научное исследование движения человека. Слово кинезиология взято из сочетания двух греческих слов —

.
КИНЕЗИС Движение или движение
ЛОГИО Говоря языком кинезиология означает науку, которая говорит о движении или движении.
Движение «Изменение положения или положения тела».
Анализ «Разделение движения материи объекта на его составные части или элементы называется анализом».
Пример Прыжок в длину (составные части)
(i) Разбег на заходе (ii) Взлет (iii) Движение в воздухе (iv) Посадка

КИНЕЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
«Кинезиологический анализ направлен на определение суставов, мышц и рычагов тела, участвующих в выполнении определенных навыков (движений), а также последовательности и степени их участия».
Это включает в себя следующие шаги.

  1. Описание (назначение и классификация механизма)
  2. Анатомический анализ
  3. Механический анализ
  4. Рекомендация, основанная на первых трех шагах по дальнейшему повышению производительности.Пример — прыжок в длину с места.

1) Описательная цель — Преодолеть большее горизонтальное расстояние одним прыжком за счет
взлета на двух ногах.

Классификация моторных навыков

  1. Придание импульса
  2. Движение в воздухе
  3. Прием толчка (посадка)

2) Анатомический анализ

  1. a) Суставы — Что задействовано во всех суставах
    1. Диапазон перемещений

i) Мышцы-
i) Вовлечение мышц в движения.
iii) Типы сокращения
iv) Эффект сокращения (полный, средний или меньший)

3) Механический анализ — Определение механических принципов для выполнения S.B.J.

Тело стало снарядом

  1. Угол взлета
  2. Скорость
  3. Максимальное взлетное усилие
  4. Направление силы
  5. Достаточное трение
  6. Последовательность движений тела
  7. Вклад движений ног и рук
  8. Рычаг задействовать

Почему кинезиологический анализ?

  1. Помощь в эффективном обучении навыкам.
  2. Кинезиологические знания позволяют учителю диагностировать любые трудности в работе каждого ученика с помощью «Рентгеновский глаз»
  3. Сообщите о типе травм, связанных с определенными двигательными навыками, и рекомендации по профилактике
  4. Обозначение категорий.

Основные термины

МЕХАНИКА — это отрасль науки, изучающая движение или форму тел под действием сил.

БИОМЕХАНИКА — это область исследования, которая применяет принципы механики к строению и движению живых существ.

СПОРТИВНАЯ БИОМЕХАНИКА — это применение принципов биомеханики к изучению движений человека в спорте и физических упражнениях.

Bio-Mechanics — имеет два филиала

Кинематика — описательный характер движения

Кинетическая — причина движения

«Это процесс определения кинематических характеристик, а также кинетической основы структур движения».

Пример — 100 мтс.
Кинематика — Характерная картина движения.
i) Изменение скорости
ii) Техническое обслуживание
iii) Декларация

Один движется из-за силы, исходящей от земли.
Kinetic i) Какая сила от земли в направлении движения.
Два типа анализа

i) Качественный
ii) Количественный

i) Качественный — озабоченность с указанием только наблюдаемых характеристик или производительности оценивается субъективно.
a) Он основан на визуальном наблюдении за результатом или характеристиками. Некоторое время наблюдению может помочь такой инструмент, как видеозапись, потому что иногда глаза не могут уловить полное движение.Затем запись видео улучшит анализ.
В более полной форме метод состоит из систематической оценки не только результатов, но и всех различных факторов, которые повлияли на результат ».
Пример« Двигайте грудью вперед и вверх при взлете ».
совет, вероятно, основан на знаниях тренера.
Использование записывающей видео камеры Polaroid или кинокамеры. — (результат не изменяется при использовании таких средств)
ii) Количественный анализ — основан на измерениях, полученных с записал выступление.Это в основном объективно.
«Это определение факторов, которые определяют успех в работе двигателя срывов.
При количественном анализе — производительность сначала записывается с использованием фотографий, кинематографии, электромиографии или какой-либо другой техники записи, а затем объективно оценивается на основе проведенных измерений. из записи (ов)
Пример- этюд на спринт

Высокоскоростная кинопленка и анализируйте их кадр за кадром для определения таких величин, как горизонтальная и вертикальная скорость C.Г. в критические моменты через последовательность движения. — в момент приземления и взлета для каждой фазы наземной поддержки.

Мы получаем некоторые значения или данные, и эти данные затем обрабатываются для научной интерпретации с целью обобщения и статистического анализа »

Требуется
1- Дорогое оборудование
2- Высококвалифицированные люди
3- Больше времени

С помощью количественного анализа исследователь сможет сделать выводы относительно факторов, определяющих успех.

Биомеханика в физическом воспитании, спорте и исследованиях

  1. Диагностическая техника
  2. Диагностический коучинг
  3. Разработка эталонной системы (в результате IBM
  4. Сравнительные исследования (справочная система)
  5. Прикладные исследования (Другая форма прикладных исследований)
  6. Экспериментальные исследования (метод компьютерного моделирования)
  7. Развитие основных основных движений
  8. Организация развития двигательных способностей
  9. Развитие эффективной спортивной техники
  10. Б.Приложение M помогает развитию осанки
  11. Разработка спортивного инвентаря и сооружений (приемка нового оборудования и изменения правил)
  12. Заявление
  13. BM по конкретным проблемам отработанных лекарств.
  14. BM-вклад в тело спортивные знания -или теорию спортивной подготовки.

Биомеханика применяется на всех уровнях обучения и в любом возрасте.

Фундаментальные навыки

В форме повседневной жизнедеятельности или занятий спортом есть два типа.

  • Базовый фундаментальный навык — Которые развиваются с детства на протяжении последующих лет и имеют цель соответствовать повседневной жизненной деятельности или которые необходимы для повседневной жизнедеятельности. Такие как бег, прыжки, подъем, ходьба и т. Д.
  • Спортивный навык — Это составляющая определенного вида спорта, который называется техникой спорта, например, фундаментальный навык баскетбольной стрельбы, пасов и т. Д.

Каждая игра, состоящая из различных умений и комбинаций этих умений, порождает тактику.
Базовое движение обеспечивает эффективность общей схемы движения. Если у человека есть мастерство над умением, значит больше этого человека.

  • базовое движение обеспечивает эффективность общего шаблона движения. Если человек владеет базовыми движениями, шансы на овладение навыком выше у этого человека.
  • Базовые движения нужно развивать в начальном возрасте — начать обучение в стойле 10-15 лет.
  • Обязанностью PT является развитие базовых навыков движения, чтобы развить необходимую координацию, осанку и т. Д., Например. Стиль ходьбы — После того, как движение автоматизировано, его можно изменить. Таким образом, ПК исправляет ошибку в базовом движении на начальном этапе развития спортивных навыков, имеющих сложную природу, требующую высокой скорости координации, гибкости. Получено как папка
  • .

Черновая — согласование
Точная — согласованная
Выполнение автоматизации

Механический анализ “- это процесс выявления всех законов и принципов механики.«Раздел физики, который имеет дело с движением и силой, которые вступают в игру во время выполнения данного двигательного навыка движения спортивного навыка».
Пример — Удар по мячу — Сложная техника — требуется способность к координации — разделение на составляющие фазы —
1) Подход 2) Взлет 3) Движение в воздухе
4) Удар по мячу 5) Посадка
1) Подход — Шаг подхода и последний шаг длиннее предыдущего с обеими ступнями вместе, чтобы получить результат действия пятка-мяч-носок, чтобы получить более компактный импульс (MXU), а последний шаг преобразует линейный импульс в угловой момент.
2) Взлет — результат реакции земли (Новый или III закон) — Сила + импульс
Сила + действие руки
Сила
Угол
3) Движение в воздухе — Человек выгибается назад приобретение динамической устойчивости, когда тело без опор (закон конца и середины), когда конец движется вперед, средний ход назад используется
4) Удар по мячу — прямой рукой или вытянутой рукой VL = WR — линейная скорость мяча
5) Посадка — стабильная посадка — амортизация при приземлении на колено.
Mechanical Analysis — сбор данных — обработка данных — преобразование необработанных данных в удобную, организованную сжатую форму.

Система анализа фотографий
Система обработки кинематографических данных включает в себя устройства и процедуры, используемые для оцифровки и математического анализа данных пленки.
Система оцифровки, используемая для перевода визуального изображения в цифровую или числовую форму, может быть классифицирована, поскольку она включает (i) процедуру с использованием бумаги и карандаша (ii) механические устройства и процедуру
(iii) электронные устройства и процедуру

1) Бумага и карандаш

а) Техника контура тела

б) Метод точки и линии

  • Техника контура тела — Обводка контура тела на бумаге.Изображение приемлемого размера нужно спроецировать на лист бумаги размером 8,5 дюймов и нарисовать. Эти рисунки можно делать на прозрачных пленках.
  • «Точка и линия» или техника фигурных фигур — сустав используется для обозначения центра сустава или другого анатомического участка в виде отметки, а линии, соединяющие эти точки, указывают на сегменты тела — угол, образованный различными сегментами, можно масштабировать напрямую.

2) A Механические устройства оцифровки — Математический анализ.

3) Электронные устройства оцифровки — Это может быть интерфейс напрямую.

Биомеханика

Линейная кинематика

Расстояние и смещение
Когда тело меняет свое положение с одной точки на другую. Расстояние представляет собой длину пути.
«Это величина длины — Расстояние».
«Расстояние, пройденное телом во время движения» или
«Полный путь, пройденный телом во время движения».
Смещение — Если расстояние, пройденное по прямой между начальной и конечной линией, называется смещением или
Минимальное расстояние между двумя точками.
Минимальное расстояние или прямая стыковка начального и конечного положения.
Смещение относится как к направлению, так и к величине.
Смещение может быть равным нулю или меньше расстояния или равняться
.
Скорость — «Скорость изменения положения во времени.
Пройденное расстояние за единицу времени. Средняя скорость тела определяется расстоянием, пройденным им за время. Нужно преодолеть это расстояние.

Скорость — это скалярная величина.

Скорость — Это векторная величина. он имеет как величину, так и направление.
«Скорость определяется как скорость изменения движения тела в определенном направлении.

Средняя скорость — Преобразованное расстояние / единица времени в определенном направлении «Разделение смещения на затраченное время»

«Скорость также понимается как скорость смещения или смещения в единицу времени».

Ускорение Термин ускорение снова представляет векторную величину.
«Определяется как скорость изменения скорости».
«Скорость, с которой скорость тела изменяется во времени, известна как его ускорение.
Среднее ускорение = Изменение скорости
Затраченное время

= Конечная скорость — начальная скорость
Затраченное время

ā = VF-VI
t
ā = Среднее ускорение
VF = Конечная скорость
Vi = Начальная скорость
t = Затраченное время
Если u — начальная скорость & v — конечная скорость объекта и требуется время t для изменения скорости с u на v, тогда ускорение выражается как ā = vu = м / сек./ сек.
t
Если есть ускорение, есть изменение скорости. Есть две возможности —

  1. Скорость может увеличиваться или уменьшаться.

Ускорение может быть + ive (увеличение) –ive (уменьшение) по отношению к линейному движению, которое может называться замедлением.
Ускорение под действием силы тяжести
Все объекты на поверхности земли или вблизи нее притягиваются к ней под действием силы тяжести.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.