Tato kapitola pojednává o efektu typu volejbalového doskoku na výstupní svalový výkon v kolenním kloubu po prvním kontaktu v průběhu prvních 100 ms doskoku u dvanácti profesionálních hráčů české extraligy. Oproti první kapitole, kde byly analyzovány pouze reakční síly na podložce při doskoku, autoři v této studii využívají metodu inverzní dynamiky pro výpočet výstupního výkonu v kolenním kloubu.
Z rehabilitační praxe vyplývá, že koleno bývá velmi často postiženým kloubem vyžadujícím operativní a následnou rehabilitační léčbu (Mucha, 2011). Nekontaktní zranění kolenního kloubu představují jedno z nejčastějších zranění ve volejbalu (Decker et al., 2003). Profesionální hráči vykonají během hodinového utkání 60 maximálních výskoků a následných doskoků, u středových blokařů je počet výskoků mnohem vyšší (Lian et al., 1996). Během doskoku jsou hlezenní, kolenní a kyčelní klouby vystaveny zatížení v důsledku působení vertikální reakční síly podložky. Vlivu účinků reakčních sil na klouby dolních končetin se věnovala řada autorů (Chockley, 2008; Decker et al., 2003; Ortega, 2010; Podraza et al., 2010; Salci et al., 2004). Kolenní kloub hraje důležitou roli při absorpci energie během doskoku (Cortes et al., 2007). Bylo prokázáno, že kolenní kloub spolu s kyčelním kloubem absorbují nejvíce energie při doskoku na obě nohy (Yeow et al., 2011). Ve volejbalu existují čtyři strategie doskoku po bloku. V případě úspěšného bloku může nastat stabilní doskok na místě bez následného pohybu, doskok na místě se ztrátou rovnováhy a doskok s následným krokem vzad. Stabilní doskok na místě bez následného pohybu představuje doskok na obě dolní končetiny s vědomým prodloužením doby doskoku dostatečnou flexí v kolenním kloubu bez jakéhokoliv následného pohybu. Doskok na místě se ztrátou rovnováhy je charakterizován nerovnovážnou polohou hráče bezprostředně po kontaktu s podlahou a současnou snahou udržet rovnováhu. Doskok s následným krokem vzad je charakterizován krokem od sítě následujícím bezprostředně po doskoku. V herní situaci, kdy rozehra pokračuje ve vlastním poli například po neúspěšném bloku, je nucen hráč bezprostředně po doskoku co nejrychleji odstoupit od sítě do následné herní pozice (doskok s následným odrazem vzad). Maximální nárůst absorpce energie v kolenním kloubu představuje rizikový faktor nekontaktního zranění kolena. Cílem předložené studie je srovnat maximální mechanický výstupní kloubem přenášený výkon v průběhu stabilního doskoku na místě bez následného pohybu, doskoku na místě se ztrátou rovnováhy, doskoku s následným krokem vzad a doskoku s následným odrazem vzad po bloku ve volejbalu.
Metody
Výzkumný soubor
Výzkumný soubor tvořilo dvanáct profesionálních hráčů české extraligy (věk 24,5 ± 4,6 let; tělesná výška 196,8 ± 0,1 cm; tělesná hmotnost 90,1 ± 8,3 kg). Studie se zúčastnili pouze přihrávající smečaři, středoví blokaři a univerzální hráči s průměrnou dobou působení v extralize od 2 do 14 let. Žádný z probandů neprodělal v minulosti žádné zranění kyčelního, kolenního a hlezenního kloubu. V době testování neměli žádné zranění, které by jim zabraňovalo v tréninkové činnosti po dobu více než dva týdny v uplynulých šesti měsících (Dai et al., 2010). 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
Probandi se dostavili do Centra diagnostiky lidského pohybu ve dvou oddělených dnech. Experimentální nastavení vycházelo z reálné herní situace volejbalového bloku v utkání. V laboratoři 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. Data pro dynamickou a kinematickou analýzu byla získána ze čtyř strategií doskoku. První herní situace, při níž je hráč nucen co nejrychleji odstoupit kolmo od sítě bezprostředně po doskoku do vzdálenosti 3 m (doskok s následným odrazem vzad). Druhá herní situace je charakterizována pouze doskokem po bloku bez výrazného následného pohybu ve třech strategiích doskoku (stabilní doskok na místě bez následného pohybu, doskok na místě se ztrátou rovnováhy a doskok s následným krokem vzad). O volbě herní situace byl subjekt informován až v momentě kontaktu s míčem nad sítí prostřednictvím akustického signálu. V každém provedeném pokusu musel hráč provést blok statického míče. V obou situacích byli testovaní hráči motivováni k provedení doskoku tak, aby se co nejvíce blížil situaci v utkání. Před začátkem testování dostali čas na komplexní rozcvičení zahrnující protažení a dynamické rozcvičení. Po rozcvičení následovalo pět cvičných pokusů. Následně musel hráč vykonat dva úspěšné pokusy v situaci doskoku na místě a v situaci s odstoupením v náhodném pořadí. Náhodnost volby herních 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 hráč přesně nedoskočil na dynamometrické desky. K zaznamenání osmi úspěšných pokusů provedli testovaní průměrně 18 pokusů.
Stabilní doskok na místě bez následného pohybu je definován jako doskok na obě dolní končetiny s vědomým prodloužením doby doskoku dostatečnou flexí v kolenním kloubu bez jakéhokoliv následného pohybu. Doskok na místě se ztrátou rovnováhy je definován nerovnovážnou polohou hráče bezprostředně po kontaktu s podlahou a současnou snahou udržet rovnováhu. Doskok s následným krokem vzad je definován krokem od sítě následujícím bezprostředně po doskoku. Doskok s následným odrazem vzad je definován co nejrychlejším odstoupením od sítě do vzdálenosti 3 m. Testovaní hráči dostali informaci o kvalitě provedení bloku v momentě kontaktu s míčem (úspěšný blok × neúspěšný blok).
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 sestávajícím z osmi senzorů (Qualisys Oqus, Sweden). Před samotným měřením byla vytvořena globální souřadná soustava pomocí pravoúhlého kalibračního zařízení o známých polohách referenčních značek. 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). Kalibrační značky byly 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 značek) a nohu (trojice značek na patě přes obuv). Výzkum byl proveden v biomechanické laboratoři za standardizovaných podmínek.
Analýza dat
Kinetická a kinematická data byla zpracována v programu Visual3D (C-motion, Rockville, MD, USA). Rozsah sledovaného pohybu začínal v okamžiku, kdy reakční síla překročila na silové plošině asociované se sledovanou dolní končetinou 20 N, a končil 100 ms od označeného začátku. Všechny segmenty dolních končetin byly modelovány jako komolé kužely, zatímco pánev a trup byly modelovány jako válce. Lokální koordinační soustavy jednotlivých segmentů byly definovány při statickém kalibračním záznamu v přirozeném stoji. Zaznamenané polohy referenčních značek v čase byly filtrovány low-pass filtrem (fourth-order Butterworth filter) s frekvencí 12 Hz a data ze silových plošin s frekvencí 50 Hz. Výstupní moment síly v pravém kolenním kloubu byl vypočítán pomocí inverzní dynamiky podle Hamilla a Selbieho (2004). Výstupní pravým kolenním kloubem přenášený výkon byl vypočítán jako vektorový součin okamžitého výstupního momentu síly a úhlové rychlosti. Pozitivní výkon představuje absorbci energie prostřednictvím výstupní excentrické svalové akce.
Statistická analýza
Průměr a směrodatná odchylka mezi subjekty měření byla stanovena pro maximální výstupní pravým kolenním kloubem přenášený výkon u každého typu doskoku. Standardní (typická) chyba (TE) a vnitrotřídní korelační koeficient (ICC) pro opakované měření výkonu byl vypočítán pro každý typ doskoku. Analýza rozptylu pro opakovaná měření (typ doskoku X subjekty) s kritickou úrovní alfa 0,05 byla provedena ke stanovení možných rozdílů v absorbovaném maximálním kloubem přenášeném výkonu během různých typů doskoku. Mauchlyho test sféricity nebyl signifikantní. Analýza byla provedena v programu PASW Statistics 18.
Výsledky
Hodnoty maximálního výstupního pravým kolenním kloubem přenášeného výkonu (W/kg) ve čtyřech typech doskoku prezentuje obr. 6. Statisticky významný rozdíl byl zaznamenán mezi doskokem bez následného pohybu (doskok na místě) a doskokem se ztrátou rovnováhy. Dále byly zaznamenány statisticky významné rozdíly mezi doskokem se ztrátou rovnováhy a doskokem s následným krokem vzad. Žádný významný rozdíl nebyl zjištěn u doskoku s následným odrazem vzad.
Obr. 6 Průměrný maximální výstupní kolenním kloubem přenášený výkon v pravém koleni v závislosti na typu doskoku. ( * značí statisticky významné rozdíly ve srovnání s doskokem na místě, † značí statisticky významné rozdíly ve srovnání s doskokem se ztrátou rovnováhy.)
Obr. 7 Virtuální model hráče volejbalu v okamžiku prvního kontaktu s podložkou, A – doskok se ztrátou rovnováhy, B – doskok na místě
Diskuse
Cílem předložené studie bylo srovnat maximální výstupní výkon přenášený pravým kolenním kloubem v průběhu stabilního doskoku na místě bez následného pohybu, doskoku na místě se ztrátou rovnováhy, doskoku s následným krokem vzad a doskoku s následným odrazem vzad po bloku ve volejbalu. Největší hodnota výstupního výkonu přenášeného pravým kolenním kloubem byla zjištěna u doskoku na místě se ztrátou rovnováhy. Důvod spatřujeme v úsilí testovaných hráčů zachovat dynamickou rovnováhu bezprostředně po doskoku. Tento typ doskoku nastává v situaci, kdy hráč je nucen nad síti vychýlit paže z osy těla, aby mohl účinněji zablokovat míč. Po dopadu se hráč snaží zachovat dynamickou rovnováhu, aby neohrozil spoluhráče nebo se neprovinil proti pravidlům například dotykem sítě. Toto úsilí vede k produkci vysokých hodnot maximálního výstupního výkonu přenášeného pravým kolenním kloubem. Nejnižší hodnoty přenášeného maximálního výkonu v pravém koleně byly zaznamenány u doskoku s následným krokem vzad. Doskok s následným pohybem vzad je chápán jako šetrnější varianta doskoku. Tento typ doskoku je v souladu se závěry Zahradníka a Jandačky (2011). Během následného pohybu vzad dochází k absorpci části energie při kroku směrem od sítě. Hráči využívají tento typ doskoku v situaci bez časového tlaku, kdy mají prostor provést následný pohyb a nejsou nuceni udržet dynamickou rovnováhu. Statisticky významné rozdíly byly zjištěny mezi stabilním doskokem na místě a nestabilním doskokem na místě (p=0,021), dále mezi nestabilním doskokem na místě a doskokem s následným krokem vzad (p=0,012). Spolehlivost byla ověřena pomocí mezitřídního korelačního koeficientu (ICC) a typické chyby měření (TE, W/kg). Stabilní doskok na místě bez následného pohybu dosáhl ICC=0,81 a TE=2,1 W/kg, doskok na místě se ztrátou rovnováhy dosáhl ICC=0,76 a TE=2,3 W/kg, doskok s následným krokem vzad dosáhl ICC=0,90 a TE=1,6 W/kg a doskok s následným odrazem vzad dosáhl ICC=0,46 a TE=6,1 W/kg. Doskok s následným odrazem vzad představuje pro subjekty nejsložitější strategii doskoku, která se projevuje v nízkých hodnotách ICC a velkých TE.
Shrnutí
Z pohledu absorbovaného maximálního výstupního kolenním kloubem přenášeného výkonu se ukazuje jako nejvhodnější strategie doskoku po bloku doskok s následným krokem vzad a stabilní doskok na místě bez následného pohybu. Při doskoku na místě se ztrátou rovnováhy přenáší kolenní kloub významně větší maximální výstupní výkon. Doskok na místě se ztrátou rovnováhy může představovat rizikový faktor nekontaktního zranění kolenního kloubu. Rehabilitační pracovníci mohou na základě této studie doporučit svým pacientům, kteří jsou aktivními hráči volejbalu, šetrnější strategii doskoku, která není tolik zatěžující pro kolenní kloub.