Dziś kontynuujemy nasze biomechaniczne poszukiwania czynników powiązanych z optymalnością i kontuzjogennością biegu. Zrobimy to jednak nieco inaczej niż do tej pory. Dzięki zastosowaniu specjalnych markerów pomagających śledzić ruch poszczególnych odcinków nóg biegacza, możemy dokładnie przyjrzeć się zależnościom pomiędzy sposobem pracy poszczególnych elementów.Oto bieg naszego dzisiejszego modela – Marka:
Na początek przyjrzyjmy się pracy łydki. Poniższy wykres pokazuje pod jakim kątem, w stosunku do pionu jest ona ustawiona w danym momencie biegu:
Czarne linie oznaczone IC (initial contact) oznaczają momenty kontaktu lewej nogi z ziemią. Linia oznaczona TO (toe off) oznacza utraty kontaktu lewej nogi z ziemią. Na wykresie odległość tych linii od siebie wynosi 180 klatek. Film był kręcony z prędkością 240 klatek na sekundę, co oznacza, że pełen cykl (2 kroki – po jednym dla każdej nogi) trwa 0,75 sekundy. To z kolei oznacza, że Marek w trakcie biegu stawia 160 kroków na minutę.
Na lewej osi mamy kąty w stopniach. U Marka łydka osiąga maksymalny kąt pochylenia ok. 95°. Dzieje się to w tym momencie:
Z kolei minimalny kąt w stosunku do pionu to ok. -17° w tym momencie:
Wykres ten dobrze pokazuje jak bardzo regularny jest cykl zmian nachylenia łydki do pionu.
Domyślamy się też, że zakres wahań wykresu będzie powiązany z prędkością biegu. Im szybciej dany biegacz się porusza tym większy będzie maksymalny kąt pochylenia łydki w stosunku do pionu (pięta będzie bliżej pośladka w kulminacyjnym momencie).
Nałóżmy teraz na nasz wykres, zmiany zachodzące w kącie zgięcia kolana.
Widzimy, że cykl zgięcia kolana jest nieco inny. Ma on dwa maksima. Pierwsze pojawia się tuż przed kontaktem stopy z ziemią (IC) i pokrywa się w czasie z momentem minimalnego kąta łydki w stosunku do pionu, o którym pisałem przed chwilą. Moment ten wygląda tak:
Kolano marka osiąga w nim kąt ok. 170°, co oznacza, że noga jest niemal prosta. Drugie maksimum wyprostu powiązane jest z momentem wybicia (toe off – TO) i pojawia się tuż przed nim. Wygląda tak:
Pomiędzy tymi maksimami na wykresie pojawia się niewielki dołek. Jest on powiązany z przejściem pomiędzy fazą amortyzacji, a fazą generowania siły do kolejnego wybicia. Na zdjęciu wygląda to tak:
Jest to moment, w którym stopa osiąga maksimum pronacji. (Wykonując pracę amortyzacyjną przechodziła od supinacji do pronacji). Kolano marka osiąga w tym punkcie ok. 130° zgięcia.
W tym samym momencie druga noga osiąga swoje duże minimum zgięcia kolana. Siły związane z wybiciem wyrzucają piętę w górę, co zgina „tylne” kolano marka do ok. 75°.
Abstrahując od momentów lądowania i wybicia (IC i TO), katy zgięcia kolana są w pewnej stałej zależności z kątami pochylenia łydki do pionu. Te zależności to:
- 1) pierwszy szczyt na zgięciu kolana pojawia się w tym samym momencie co dołek na kącie nachylenia łydki.
- 2) drugi szczyt na zgięciu kolana pojawia się w tym samym momencie co mini dołek na kącie nachylenia łydki.
- 3) po wybiciu z ziemi najpierw łydka osiąga maksymalne nachylenie do pionu, a dopiero później kolano osiąga maksymalne zgięcie.
Oczywiście pamiętajmy, że są to parametry z biegu Marka. To czy są to optymalne parametry sprawdzimy za chwilę.
Dołóżmy teraz do naszego wykresu kąt nachylenia uda do pionu.
Udo Marka oscyluje pomiędzy poziomami -28° i +35°. Co ciekawe, o ile tworzenie dołka na wykresie jest w miarę regularne (wykres stopniowo opada i rośnie), to już okolice szczytu są bardziej nieregularne. Zaraz sprawdzimy czy jest to standardowa charakterystyka biegu, czy po prostu cecha Marka.
Maksymalny kąt uda do pionu (czyli w uproszczeniu – kąt zgięcia biodra) obserwujemy w tym momencie:
Minimalny kąt zgięcia biodra powiązany jest z wybiciem i pojawia się chwilę po toe off (TO). Widać go na zdjęciu poniżej:
Obszar na wykresie, w okolicy, którego nachylenie uda osiąga swoje maksimum (biodro maksymalnie zgięte w przód) jest nieco dziwmy. Po początkowym osiągnięciu maksimum (w klatce nr. 96), udo jakby pozostaje w tej pozycji aż do okolic klatki nr. 160. Cały cykl biegowy (2 kroki) trwa 180 klatek, co oznacza, że biodro pozostaje w pozycji bliskiej maksymalnemu zgięciu przez ok. 35% całego cyklu.
Aby ocenić czy to sporo potrzebujemy punktu odniesienia. Dobrym będzie to jak zależności pomiędzy poszczególnymi elementami wyglądają u osób z rewelacyjną techniką. Jedną z takich osób jest Haile Gebrselassie, wielokrotny mistrz świata w biegach na 10 km. Oto jego bieg w spowolnieniu:
A tak wygląda wykres kątów stworzony na podstawie powyższego nagrania:
Wykres ten możemy porównywać z wykresem Marka. Oczywiście pamiętając, że Haile na swoim filmie biegnie znacznie szybciej niż Marek na swoim, co sprawi, że zakresy ruchu poszczególnych elementów będą większe. Nie powinno mieć to jednak znaczenia przy porównywaniu zależności pomiędzy poszczególnymi elementami. Te powinny być znacznie bardziej stałe.
Szybki przegląd wykresu Haile’go pokazuje wiele podobieństw do wykresu Marka:
- Wykres nachylenia łydki (czerwony) także przechodzi płynnie pomiędzy głównym maksimum i minimum.
- Wykres zgięcia kolana (zielony) także ma dwa maksima przedzielone niewielkim dołkiem.
- Wykres nachylenia uda (niebieski) także ma jedno maksimum i jedno minimum.
Jeśli jednak skupimy się na interesującym nas fragmencie, czyli na zachowaniu biodra po osiągnięciu przez nie maksymalnego zgięcia w przód, to zauważymy ważną różnicę:
U Haile’go niebieski wykres po osiągnięciu maksimum w 51 klatce (klatki Haile’go i Marka są rejestrowane z różną prędkością, więc nie możemy jednym bezpośrednio przekładać na drugie) pozostaje na nim przez 9 klatek. (18% całego cyklu). Później kąt zaczyna wyraźnie spadać.
U Marka biodro pozostaje blisko maksimum aż przez 35% całego cyklu.
Jest jeszcze coś. U Haile’go moment maksymalnego zgięcia kolana i maksymalnego zgięcia biodra w przód są ze sobą niemal idealnie zsynchronizowane:
U marka natomiast momenty te są przesunięte względem siebie w czasie o ok. 6% czasu trwania całego cyklu.
Jako, że kąt zgięcia kolana wynika z bezwładności po wybiciu to nie bardzo mamy możliwość zmienić moment jego pojawienia się w czasie. Oznacza to, że winić za tę rozbieżność raczej powinniśmy pracę biodra.
O tyle ma to znacznie, że moment ten jest zalążkiem, z którego 210 ms później wykluje się to co określamy jako lądowanie od pięty (heel strike):
Nieco dokładniej mechanizm tego przeniesienia konsekwencji w czasie opisałem przy okazji analizy biegu Żanety.
Co ważne bieg Marka wygląda bardzo silnie i stabilnie. Widać to patrząc chociażby na relatywnie niewielki „hip drop” w fazie po amortyzacji.
Dlatego „heel strike” bardziej rozpatrywałbym tu jako czynnik pogarszający osiągane wyniki, a niekoniecznie czynnik kontuzjogenny. O ile „heel strike” pogarsza wynik Marka? Możemy to oszacować.
Prześledźmy proces amortyzacji na przykładzie Haile’go. Amortyzację uderzenia o ziemię na naszych wykresach widać w dwóch miejscach. Pierwsze to kąt zgięcia kolana, który zaczyna dynamicznie spadać po rozpoczęciu amortyzacji. Drugie to chwilowy wzrost kąta nachylenia uda, który ukazuje się jako przerwa w większym trendzie spadkowym tego wskaźnika.
Na poniższym wykresie widzimy jak u Haile’go oba te procesy zachodzą równocześnie startując od razu po IC.
U Marka proces amortyzacji wygląda nieco inaczej. Połączenie dwóch przesłanek wspomnianych powyżej pojawia się tu dopiero 46 ms po IC. Jest to ok. 6% czasu trwania całego cyklu.
Spokojnie możemy powiedzieć, że w tym czasie nie dzieje się nic pożądanego. Jest to jakby dodatkowa faza pomiędzy wylądowaniem, a rozpoczęciem właściwej amortyzacji. Docelowa faza ta jest niepotrzebna co prezentują zawodowi biegacze jak chociażby wspominany dzisiaj Haile.
Pełen cykl biegu składa się z dwóch kroków. Jednego dla każdej nogi. Oznacza to, że łącznie istnienie tej dodatkowej fazy zabiera Markowi aż 2 x 6% = 12% czasu całego cyklu.
Podsumowując, Bieg Marka jest silny i stabilny. Nie widać w nim czynników sprzyjających kontuzjom. Porównanie do biegacza światowej klasy ujawnia pewne obszary do potencjalnej poprawy osiąganych wyników.
mgr inż. Filip Rudnicki
Programista, który porzucił korporację dla fizjoterapii. Od 12 lat pracuje jako analityk. Autor badań z zakresu biomechaniki. Twórca licznych narzędzi pomiarowych umożliwiających lepsze poznanie mechaniki ludzkiego ciała (sEMG, system mapowania nacisku stóp, IMU).
Jeśli ból przeszkadza Ci w uprawianiu sportu, skontaktuj się ze mną, a najprawdopodobniej będę w stanie Ci pomóc.
No responses yet