Vztah mezi vertikální reakční silou a úhlem v kolenním kloubu během doskoku po smeči ve volejbalu u dvou typů nahrávek – případová studie

Cílem studie bylo porovnat vertikální reakční síly podložky a úhly flexe v kolenním kloubu pravé a levé dolní končetiny v průběhu bilaterálního doskoku po útočném úderu v závislosti na typu nahrávky. Profesionální hráč volejbalu, smečař (věk 38 let, tělesná výška 194 cm, hmotnost 94 kg, 20 let volejbalové praxe ve vrcholovém volejbalu) se účastnil studie. Věcně významný vliv byl stanoven pomocí indexu Effect of size (ES). Na pravou dolní končetinu působila významně menší maximální vertikální reakční síla podložky v momentě výrazně menší flexe v kolenním kloubu na rozdíl od levé dolní končetiny, na kterou působila významně větší reakční síla podložky, ale v momentě mnohem větší hodnoty flexe v kolenním kloubu.

 

Volejbal je celosvětově velmi populární sport, kterému se věnuje okolo 200 miliónů lidí (Tillman et al., 2004). Úspěšná realizace volejbalové hry klade vysoké požadavky na hráče v oblasti specifických pohybových dovedností a schopností. Různé typy odrazů a následných doskoků tvoří nutný základ ofenzivních a defenzivních dovedností (Tillman et al., 2004). K výše zmíněným dovednostem patří: útočný úder, blokování a podání z výskoku. Tillmann et al. (2004) uvádí, že národní tým USA vykoná mezi 300 až 500 útočných úderů a bloků během čtyřhodinového tréninku v průběhu dne. Smečaři provedou v průběhu hodinového utkání přibližně 60 maximálních výskoků. U středových blokařů je počet maximálních výskoků mnohem vyšší. Během doskoku jsou klouby dolní končetiny (hlezenní, kolenní a kyčelní klouby) vystaveny vysokému přetížení v důsledku působení reakčních sil podložky, které mohou být příčinou nekontaktních zranění kloubů dolní končetiny. Vlivu účinků reakčních sil na výše uvedené klouby se věnovala řada autorů (Decker et al., 2003; Chockley, 2008; Ortega et al., 2010; Podraza & White, 2010; Salci et al., 2004; Seegmiller & McCaw, 2003). Zmínění autoři se shodují na faktu, že nejvíce je přetěžován kolenní kloub, kde počet výskoků 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). Nekontaktní zranění kolena představuje jeden z nejčastějších druhů zranění ve volejbalu. Velká část všech útočných úderů ve volejbalu je realizovaná ze zóny IV. V reálném utkání existují dvě základní herní situace v závislosti na kvalitě přihrávky (první odbití míče po podání soupeře ve vlastním poli). V případě kvalitně provedené přihrávky využívá družstvo údery prvního sledu k založení rychlého a překvapivého útoku. V případě horší přihrávky, která znemožňuje využití úderů prvního sledu, je družstvo nuceno vést čitelný útok s využitím vysokých nahrávek. Základním rozdílem mezi rychlou a vysokou nahrávkou je délka horizontálního posunutí dolních končetin po bilaterálním odrazu, který následuje bezprostředně po posledním kroku tříkrokového rozběhu.

Cíl studie

Cílem studie je porovnat vertikální reakční síly podložky a úhly flexe v kolenním kloubu pravé a levé dolní končetiny v průběhu bilaterálního doskoku po útočném úderu v závislosti na typu nahrávky.

Metody

Výzkumný soubor

Profesionální hráč volejbalu, smečař (věk 38 let, tělesná výška 194cm, hmotnost 94 kg, 20 let volejbalové praxe ve vrcholovém volejbalu). Subjekt neprodělal v minulosti žádné zranění kyčelního, kolenního a hlezenního kloubu. V době testování neměl žádné zranění, které by zabraňovalo v tréninkové činnosti po dobu více než dva týdny v uplynulých šesti měsících. Cíl a experimentální postupy byly účastníkům vysvětleny před zahájením testování. Všechny postupy použité v této studii byly schváleny Etickou komisí Centra diagnostiky lidského pohybu.

Protokol

Subjekt se dostavil do biomechanické laboratoře Centra diagnostiky lidského pohybu v jednom dni. Data pro dynamickou a kinematickou analýzu byla získána ve dvou herních situacích. V první situaci byl simulován útočný úder po normální nahrávce, ve druhé situaci byl simulován útočný úder po vystřelené rychlé nahrávce. Před začátkem testování dostal subjekt čas na komplexní rozcvičení zahrnující protažení a dynamické rozcvičení. Po rozcvičení následovalo pět cvičných pokusů. Následně musel subjekt vykonat 10 úspěšných pokusů v každé situaci. Po každém pokusu byla kontrolována vertikální výška reflexní značky umístěné na levém hřebeni kosti kyčelní. Subjekt dostal instrukci provést odraz subjektivně do stejné výšky u každého pokusu. Pokud se vertikální výška reflexní značky umístěné na levém hřebenu kosti kyčelní lišila o více než 5 %, byl pokus opakován. K zaznamenání desíti úspěšných pokusů provedl subjekt průměrně 18 pokusů. Subjekt byl po každém pokusu dotazován, zda provedený útočný úder odpovídal reálné situaci v utkání. Pokud byla zpětná vazba záporná, byl pokus opakován. Pokus byl rovněž opakován v situaci, kdy subjekt nedoskočil na dynamometrické desky správnou končetinou. Pro následnou analýzu bylo použito deset pokusů z každé vyšetřované situace.

Experimentální nastavení

Pro měření reakčních sil na podložce byly použity dvě silové plošiny (Kistler, 9286 AA, Switzerland) zabudované v podlaze. Silové plošiny zaznamenávaly data s frekvencí 1235 Hz. Kinematika dolních končetin, pánve a trupu byla zaznamenána s frekvencí 247 Hz systémem optoelektronické stereofotogrammetrie sestávající se z osmi senzorů (Qualisys Oqus, Sweden). Před samotným měřením byla vytvořena globální souřadná soustava pomocí pravoúhlého kalibračního zařízení o známých polohách referenčních markerů. Globální koordinační systém byl orientován tak, že osa z směřovala vertikálně, osa y anteroposteriorně a osa x mediolaterálně. Kinetická a kinematická data byla časově a prostorově synchronizovaná. Dvacet šest referenčních značek o rozměru 19 mm bylo umístěno na dolní končetiny, pánev a trup, podle doporučení společnosti C-motion (C-motion, Rockville, MD, USA). Konkrétně byly kalibrační značky umístěny bilaterálně na laterální a mediální maleolus, mediální a laterální femorální kondyly, velký trochanter femuru, přes botu nad první a pátou hlavu metatarsů. Pohybové (trekovací) značky byly navíc umístěny na trup (acromion), pánev (iliakální kristu a posterior superior iliakální spinu), na stehno a bérec (čtyři tuhé destičky o nízké hmotnosti se čtveřicí markerů) a nohu (trojice značek na patě přes obuv). Výzkum byl proveden v Biomechanické laboratoři za standardizovaných podmínek.

Analýza dat

Byly analyzovány tyto kinematické a dynamické parametry pohybu: výsledná reakční síla podložky působící na obě dolní končetiny ve vertikálním směru GRFz (BW), kontaktní úhel v kolenním kloubu (°), maximální úhel flexe v kolenním kloubu (°), délka posledního kroku před odrazem (m) a délka horizontálního posunu levé nohy po odrazu (m).

Statistická analýza

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

Průměrnou výšku výskoku, délku posledního kroku a horizontální posunutí levé dolní končetiny před doskokem prezentuje tabulka 6. Byl zjištěn věcně významný rozdíl v délce posledního kroku před odrazem (ES = 1,3). Delší krok byl zaznamenán před odrazem u rychlé nahrávky. Ten je významně o 0,04 m delší než u normální nahrávky. Rovněž byl zjištěn věcně významný rozdíl v délce horizontálního posunutí levé dolní končetiny po odrazu (ES = 7,3). Delší horizontální posun levé dolní končetiny po odrazu byl také zaznamenán u rychlé nahrávky. Rozdíl činí 0,22 m ve prospěch rychlé nahrávky. Tuto skutečnost potvrzuje ES = 1.

Tab. 6 Délkové parametry útočného úderu

Velký věcně významný rozdíl byl zjištěn mezi pravou a levou dolní končetinou u obou vyšetřovaných typů nahrávky ve všech sledovaných proměnných. Výjimkou je hodnota maximálního úhlu flexe v kolenním kloubu mezi levou a pravou dolní končetinou u rychlé nahrávky, kde byl zjištěn malý věcně významný vliv (tabulka 7).

Tab. 7 Flexe v kolenním kloubu během doskoku po útočném úderu v sagitální rovině

Hodnoty vertikálních reakčních sil prezentuje tabulka 8. Byl zjištěn velký věcně významný rozdíl mezi pravou a levou dolní končetinou u obou typů nahrávky.

Tab. 8 Maxima vertikálních reakčních sil podložky během doskoku po útočném úderu

Průběh vertikálních reakčních sil podložky u obou vyšetřovaných situací prezentuje graf 10.

Graf 10 Reakční síly podložky během doskoku po smeči ve volejbalu

Poznámka:

Tučná čára – pravá dolní končetina, tenká čára – levá dolní končetina, červená čára – normální nahrávka, zelená čára – rychlá nahrávka

Graf 11 Úhly flexe v kolenním kloubu během doskoku po smeči ve volejbalu

Poznámka:

Tučná čára – pravá dolní končetina, tenká čára – levá dolní končetina, červená čára – normální nahrávka, zelená čára – rychlá nahrávka, kříž – maximum VGRF levé dolní končetiny při rychlé nahrávce, trojúhelník  –  maximum VGRF levé dolní končetiny při normální nahrávce, čtverec – maximum VGRF pravé dolní končetiny při rychlé nahrávce, vertikální čára – maximum VGRF pravé dolní končetiny při normální nahrávce

Diskuze

Cílem studie bylo porovnat vertikální reakční síly podložky a úhly flexe v kolenním kloubu pravé a levé dolní končetiny v průběhu bilaterálního doskoku po útočném úderu v závislosti na typu nahrávky.

Fong et al. (2011) uvádí, že postoj při doskoku je v souladu se snížením rizika zranění předního křížového vazu a limituje síly, které musí dolní končetina absorbovat. Při doskoku po smeči je nutné zpomalit horizontální moment celého těla, aby se zabránilo dotyku sítě nebo přešlapu přes středovou čáru volejbalového hřiště (Cronin et al., 2008). Hráči volejbalu nemohou proto využít výraznějšího předklonu celého těla při doskoku po smeči, který méně zatěžuje kolenní kloub (Shimokoki et al., 2009). V předkládané studii jsme se zaměřili pouze na hodnoty maxim reakčních sil ve vertikálním směru. Subjekt využíval toe-hell doskok, který je charakterizován dvěma maximy vertikálních reakčních sil (F1, F2). V předložené studii bylo ve všech analyzovaných doskocích maximum F2 vyšší než maximum F1, na rozdíl od studie Cronin et al. (2008), který uvádí, že maximum F1 bylo ve 13 % případů vyšší než maximum F2. Vyšší hodnoty vertikálních reakčních sil působily na levé dolní končetině během doskoku po obou typech nahrávky (graf 10). Nebyly zjištěny signifikantní rozdíly v maximech vertikálních reakčních sil na obou dolních končetinách mezi dvěma typy nahrávek. Tento fakt je způsoben normalizovanou výškou výskoku při provedení obou typů nahrávek. Námi zjištěné hodnoty maxima vertikální reakční síly působící na levou dolní končetinu jsou srovnatelné s autory (Cronin et al., 2008; Chockley et al., 2008; Ortega et al., 2010; Marques et al., 2009). Výše uvedení autoři se při analýze zaměřili na doskok pouze levé dolní končetiny (Cronin et al., 2008; Chockley et al., 2008) nebo na doskok obou končetin na jednu dynamometrickou desku (Marques et al., 2009; Ortega et al., 2010). 

Flexe v kolenním kloubu hraje důležitou roli při absorpci energie během doskoku (Cortes et al., 2007). Hodnoty kontaktních i maximálních úhlů flexe v kolenním kloubu korespondují se studií (Hughes & Watkins, 2008). Větší zatížení dolní končetiny je spojováno s doskokem na více extendované dolní končetiny.  Zjistili jsme, že maxima vertikálních reakčních sil bylo na pravé dolní končetině dosaženo při obou typech nahrávek při menší flexi v kolenním kloubu na rozdíl od levé dolní končetiny. Na druhé straně vertikální reakční síly byly u obou typů nahrávky výrazně nižší na pravé dolní končetině (graf 11).

Shrnutí

Na pravou dolní končetinu působila významně menší maximální vertikální reakční síla podložky v momentě výrazně menší flexe v kolenním kloubu na rozdíl od levé dolní končetiny, na kterou působila významně větší reakční síla podložky, ale v momentě mnohem větší hodnoty flexe v kolenním kloubu. Úhel maximálního působení vertikální reakční síly podložky při doskoku po útočném úderu může poskytnout východisko pro cílený silový trénink zaměřený na prevenci zranění kolenního kloubu.

(brož. vaz., s. 85 - 96)