Zatížení dolní končetiny při doskoku po bloku ve volejbalu

Cílem studie bylo zjistit, která herní situace více zatěžuje dolní končetinu v sagitální rovině při doskoku po bloku u vrcholových volejbalistů. Experimentální nastavení vycházelo z reálné situace volejbalového bloku v utkání. V prostoru doskoku byly v podlaze zabudovány dvě dynamometrické plošiny a kolem sítě bylo do kruhu rozmístěno osm infračervených kamer pro kinematickou analýzu. Byly vypočítány průměry a směrodatné odchylky u vybraných dynamických a kinematických parametrů pohybu. Následně byl použit párový T-test. Věcná významnost byla posuzována pomocí indexu velikosti vlivu. Z pohledu vertikální reakční síly podložky se nepotvrdilo větší zatížení pravé dolní končetiny v situaci doskoku s časovým tlakem.

 

Různé typy odrazů a následných doskoků tvoří nutný základ ofenzivních a defenzivních dovedností (Tillman et al., 2004) ve volejbalu. K výše zmíněným dovednostem patří útočný úder, blokování a podání z výskoku. Během doskoku jsou klouby dolní končetiny vystaveny vysokému přetížení v důsledku působení reakčních sil podložky (Decker et al., 2003; Chockley, 2008; Ortega et al., 2010; Podraza & White, 2010; Salci et al., 2004; Seegmiller & McCaw, 2003). Zmínění autoři se shodují, že nejvíce je přetěžován kolenní kloub, kde počet doskoků a velikost reakční síly podložky představují limitní faktory výskytu zranění kolena. Příčiny a mechanizmus vzniku nekontaktních zranění kolena je velmi aktuální a často diskutovaný problém (Bahr & Bahr, 1997; Ferreti et al., 1990; Ferreti et al., 1992; Nyland, 2005).  Otázka prevence zranění kolenního kloubu byla řešena v pracích (Bressel & Cronin, 2005; Butler et al, 2005; Cronin et al., 2008; Cortes et al., 2007; McNair et al., 2000).

Aby byl naplněn smysl a cíl hry, je hráč v mnoha herních situacích nucen maximálně krátit dobu doskoku. Ve volejbale se vyskytují dvě základní situace při doskoku z bloku. V prvním případě je hráč nucen co nejrychleji zahájit následný pohyb při pokračující rozehře tak, aby se dostal do co nejvýhodnější pozice pro přechod do útočné fáze. V druhém případě rozehra končí např. v případě úspěšného bloku a hráč má dostatek času se připravit na následnou rozehru. V prvním případě hráč maximálně možným způsobem krátí dobu doskoku s negativním důsledkem nárůstu reakčních sil podložky. Ve druhém případě má čas prodloužit dobu doskoku, a tím snížit četnost doskoků s vysokou úrovní reakční síly podložky.

Nabízí se otázka, zda profesionální hráči volejbalu využívají této možnosti snížit počet tvrdých dopadů v herních situacích, které to umožňují, a tím snižují riziko výskytu nekontaktního zranění kolena.

Cíl studie

Cílem této studie je zjistit, zda při doskoku po bloku vrcholových volejbalistů, který je realizován pod časovým tlakem, vzniká větší zatížení dolní končetiny, než je tomu u doskoku bez časového tlaku.

Metody

Výzkumný soubor

Výzkumný soubor tvořilo 16 mužů, kteří patří mezi profesionální hráče volejbalu v družstvech DHL Ostrava a Slavie Havířov působících v extralize České republiky (24,7 ± 3,9 let, 88,4 ± 8,1 kg, 1,92 ± 0,08 m).

Experimentální nastavení

Experimentální nastavení vycházelo z reálné situace volejbalového bloku v utkání. V Centru diagnostiky lidského pohybu byla umístěna volejbalová síť. Horní hrana sítě byla ve výšce 243 cm nad podlahou. Pro normalizaci výšky výskoku byl v prostoru nad sítí zavěšen statický volejbalový míč. Střed míče byl umístěn 35 cm nad hranou sítě a 20 cm za hranou sítě na soupeřově straně hřiště. V prostoru doskoku byly v podlaze zabudovány dvě dynamometrické plošiny Kistler (9286AA, Švýcarsko), které sloužily pro dynamickou analýzu. V prostoru kolem sítě bylo do kruhu rozmístěno osm infračervených kamer (Qualisys Oqus 100, Švédsko) pro kinematickou analýzu. Dynamometrické plošiny a infračervené kamery byly společně synchronizovány a přes AD převodník spojeny s PC. Frekvence sběru dat byla 247 Hz.

Protokol

Probandi se dostavili do biomechanické laboratoře Centra diagnostiky lidského pohybu v jednom dni. Data pro dynamickou a kinematickou analýzu byla získána ve dvou herních situacích. První z nich byla získána z doskoku po bloku bez časového tlaku a druhá v situaci s časovým tlakem. Herní situace, při níž je hráč v časovém tlaku, bývá charakterizována dalším pohybem probanda, který následuje bezprostředně po doskoku z bloku a směřuje kolmo od sítě do vzdálenosti 3 m. Herní situace bez časového tlaku je charakterizována pouze doskokem z bloku bez následného pohybu. O volbě herní situace byl proband informován až v momentě kontaktu s míčem nad sítí prostřednictvím akustického signálu. V každém provedeném pokusu musel proband zablokovat statický míč. V obou situacích byli probandi motivováni k provedení doskoku tak, aby se co nejvíce blížil situaci v utkání. Navíc měli na sobě probandi umístěny pasivní optické markery (19 mm), které definovaly polohu a popisovaly pohyb nohy, bérce, stehna na obou dolních končetinách, pánve a trupu. Umístění markerů vycházelo z doporučení programu Visual 3D (C-motion, Rockville, MD, USA). Před začátkem testování dostali probandi čas na komplexní rozcvičení zahrnující protažení a dynamické rozcvičení. Po rozcvičení následovalo pět cvičných pokusů. Následně musel proband vykonat šest úspěšných pokusů v situaci bez časového tlaku a v situaci s časovým tlakem v náhodném pořadí. K zaznamenání dvanácti úspěšných pokusů provedli probandi průměrně 18 pokusů. Náhodnost volby jednotlivých experimentálních situací řídil examinátor. Probandi byli po každém pokusu dotazováni, zda provedený blok odpovídal reálné situaci v utkání. Pokud byla zpětná vazba záporná, byl pokus opakován. Pokus byl rovněž opakován v situaci, kdy proband nedoskočil na dynamometrické desky správnou končetinou. Pro následnou analýzu byl použit jeden pokus z každé vyšetřované situace, který byl charakterizován maximální hodnotou reakční síly podložky při doskoku na pravé dolní končetině.

Obr. 20 Částečný model lidského těla vytvořený v programu Visual 3D. Modré šipky představují reakční síly, zelená koule těžiště a fialové plochy silové plošiny. Osy kartézské soustavy souřadnic představují kladné směry lokálních (relativních) souřadných systémů pro jednotlivé klouby vzhledem k proximálnímu segmentu a globálního souřadného systému (laboratoře).

Analýza dat

Data z infračervených kamer a dynamometrických plošin byla zaznamenávána v programu Qualisys track manager (Švédsko) a následně zpracovávána v programu Visual 3D (C-motion, Rockville, MD, USA). Pro kinematickou analýzu byl použit model těla zahrnující chodidla, bérce, stehna, pánev a trup. Segmenty dolních končetin byly definovány jako komolé kužely, pánev a trup jako válce. K analýze byla použita fáze doskoku, kdy je počátek této fáze definován počátečním kontaktem chodidla s podložkou a její konec v čase 100 ms od počátečního kontaktu chodidla s podložkou. První kontakt s podložkou byl častěji realizován pravou dolní končetinou, a proto se v této studii zabýváme biomechanickými parametry pravé dolní končetiny. Byly analyzovány tyto kinematické a dynamické parametry pohybu: výsledná reakční síla podložky působící na pravou dolní končetinu ve vertikálním směru GRFz (N), mediolaterálně GRFx (N) a anteroposteriorně GRFy (N), čas dosažení prvního t1 (s) a druhého t2 (s) maxima reakční síly ve vertikálním směru, úhel v kolenním kloubu v sagitální rovině α (°) v průběhu prvních 100 ms od prvního kontaktu s podložkou, reakční síla působící v kolenním kloubu vzhledem k proximálnímu segmentu (stehnu) longitudinálně FRz (N), mediolaterálně FRx (N), anteroposteriorně FRy (N), moment síly působící na kolenní kloub vzhledem k proximálnímu segmentu (stehnu) kolem osy longitudinální MRz (Nm/kg), mediolaterální MRx (Nm/kg) a anteroposteriorní MRy (Nm/kg).

Statistická analýza

Pro studovaný soubor byly vypočítány průměry a směrodatné odchylky, maximum reakční síly ve vertikálním směru a maxima reakční síly ve směru anteroposteriorním, časů dosažení prvního a druhého maxima reakční síly, reakčních sil v kolenním kloubu v ose anteroposteriorní a longitudinální vzhledem k pravému stehnu, momentu síly v kolenním kloubu vzhledem k transversální ose procházející pravým kolenním kloubem přes střed kloubu a úhel v kolenním kloubu v sagitální rovině 100 ms po iniciálním kontaktu s podložkou. Rozdíl v průměrech hodnot analyzovaných proměnných mezi dvěma vyšetřovanými situacemi byl hodnocen pomocí párového T-testu. Hladina významnosti α byla stanovena na hodnotě 0,05. Věcná významnost byla posuzována pomocí indexu velikosti vlivu (ES – effect of size). Dle Cohena (1988) znamená ES = 0,2 malý vliv, ES = 0,5 střední vliv a ES = 0,8 velký vliv. Všechny statistické výpočty byly provedeny v programu PASW 18.

Výsledky

Výsledky T-testu jsou prezentovány v tabulce 5. Průměrné reakční síly působící na pravou dolní končetinu ve vertikálním a anteroposteriorním směru jsou znázorněny na grafu 9.

Tab. 5 Srovnání průměrných hodnot sledovaných proměnných ve dvou vyšetřovaných situacích pomocí T-testu (průměr ± sd)

Poznámka:

* označuje statistickou významnost (P ≤ 0,05), záporné hodnoty představují záporný směr působení reakčních sil vzhledem ke globální nebo lokální kartézské soustavě souřadnic

Graf 9 Vertikální reakční síla, kterou působí podložka na pravou dolní končetinu v průběhu prvních 100 ms po iniciálním kontaktu. Červená křivka a plocha znázorňují průměr ± SD reakční síly v situaci bez časového tlaku a modrá křivka průměr v situaci s časovým tlakem.

Diskuze

Cílem této studie bylo zjistit, zda při doskoku po bloku, který je realizován pod časovým tlakem, vzniká u vrcholových volejbalistů větší zatížení dolní končetiny, než je tomu u doskoku bez časového tlaku. Hlavním zjištěním této studie je skutečnost, že v situaci s časovým tlakem působily nižší maximální moment síly v kolenním kloubu Mx a nižší reakční síla FRy na rozdíl od situace bez časového tlaku (ES = 0,8; P = 0,013 a ES = 1,2; P = 0,012). Tato skutečnost je v kontrastu s působením vnějších reakčních sil, kterými působí podložka na pravou dolní končetinu ve vertikálním a anteroposteriorním směru.

Hráči v situaci, kdy věděli, že hra bude pokračovat, a tudíž byli pod časovým tlakem při iniciálním kontaktu, dosahovali o 4,4 ° (ES = 0,6; P = 0,039) větší flexe v kolenním kloubu. Hráči si tím připravují výhodnější polohu pro následný pohyb od sítě do pozice pro následnou herní činnost. V situaci, kdy hráči pod časovým tlakem nejsou, se snaží prodloužit brzdnou dráhu, a tím snížit reakční síly podložky. Tato skutečnost má za následek, že hráči doskakovali s menší flexí v kolenním kloubu v okamžiku kontaktu s podložkou v situaci bez časového tlaku. To se však neprojeví snížením reakčních sil a momentů sil v kolenním kloubu. Středy kolenních kloubů se v situaci bez časového tlaku dostávaly do nevýhodné polohy anteriorně směrem k síti, což bylo zřejmě příčinou nárůstu zatížení v koleně. Například studie Bressel & Cronin (2005) a Cronin, Bressel & Finn (2008) doporučují jako šetrný doskok takový, při němž maximalizujeme brzdnou dráhu pomocí flexe v kolenním kloubu do úhlu 90 ° tak, aby se koleno dostalo do polohy před špičku nohy. Reakční síly podložky se tak opravdu sníží, nicméně v uvedené studii již nesledovali, zda reakční síla a moment síly v kolenním kloubu neúměrně narostou z důvodu nevýhodné polohy kolena. Je však nutné si uvědomit, že tyto studie se zabývaly doskokem po smeči a nikoliv po bloku na síti.

Některé výzkumné studie uvádějí, že nejčastěji nekontaktně zraněným kloubem je koleno (Ferreti et al., 1990; Ferreti, et al., 1992).  Zabývali jsme se tedy zatížením pouze pravého kolenního kloubu a zanedbali jsme vliv situace na zatížení kloubu hlezenního, kyčelního a levé dolní končetiny. Navíc jsme se nezabývali reakčními silami v mediolaterálním směru, protože pohybový vzor doskoku jednotlivých hráčů se lišil, a nebylo tedy možné identifikovat rozdíly sil v situaci s časovým tlakem a bez časového tlaku pro velké směrodatné odchylky. Dalším omezením studie je fakt, že jsme nevytvořili model celého lidského těla, ale zanedbali jsme vliv pohybu paží při doskoku. Přestože se hráči cítili při měření pohodlně a neuváděli, že by použité markery omezovaly jejich pohyb, byla experimentální situace pouze laboratorní, a ve skutečných podmínkách se mohou reakční síly a momenty sil lišit. V testu byla zvolena výška míče nad sítí, která se nejčastěji vyskytuje v momentu útočného úderu, na nějž obrana reaguje blokem. Nelze s konečnou platností říci, jaké reakční síly a momenty sil působí na hráče při doskocích z větších výšek.

Shrnutí

V obou sledovaných situacích nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v hodnotách obou maxim vertikálních reakčních sil podložky. Pouze v situaci s časovým tlakem bylo dosaženo druhého maxima vertikální reakční síly podložky významně dříve než v situaci bez časového tlaku. Z pohledu vertikální reakční síly podložky se nepotvrdilo větší zatížení pravé dolní končetiny v situaci doskoku s časovým tlakem.

(brož. vaz., s. 73 - 84)