Úvod

Stoj na rukou je základní pohybovou strukturou v systému sportovně gymnastických činností. Představuje statickou labilní rovnovážnou polohu. Její specifičnost je determinována z mechanického hlediska výškou těžiště, velikostí opěrné plochy a celková obtížnost rovnovážné polohy, ve které udržujeme stabilitu. V neposlední řadě i atypickým postavením těla (střemhlav). Strategiemi udržování rovnováhy ve stoji na rukou se zabývalo více autorů, jejich názory však nejsou jednotné.

Nashner, & McCollum (1985) uvádí, že konfigurace stoje na rukou je jiná než ve vzpřímeném stoji, protože jsou namísto tří zapojeny čtyři klouby (zápěstí, lokty, ramena a kyčle) a to vyžaduje specifickou posturální koordinaci. Taktéž Asseman a kol. (2004) je stejného názoru, když tvrdí, že udržení stoje na rukou je komplexnější, neboť vyžaduje účast ne tří, ale čtyř kloubů. Sobery, & Siedlacka (2007) analyzovali proces udržování rovnováhy těla během stoje na rukou a stoje ve výponu na jedné noze, což tvoří základní prvky ve sportovní a rytmické gymnastice. Výzkumný soubor tvořilo 10 gymnastů, u nichž byl analyzován stoj na rukou a 5 moderních gymnastek, které stály ve výponu. Probandi stáli na platformě KISTLER po dobu 10s a 20s. Byla zaznamenávána dráha COP. Měření ukázala, že ve stoji na rukou se výchylky projevily především v předozadní rovině, což se lišilo od výponu na jedné noze, kde je pro stabilitu těla důležitější frontální pohyb COP. Taktéž Slobounov (1996) potvrzuje větší předozadní výchylky ve stoji na rukou v porovnání se vzpřímeným postojem. Z hlediska strategie udržování rovnováhy ve stoji na rukou Sobery a Siedlacka (2007) zjistili nejvýraznější korekce v zápěstním kloubu: „Regulace rovnováhy při stoji na rukou je uskutečňována podobně jako při stoji, tj. skrz přemístění COP směrem k prstům nebo zápěstnímu kloubu v sagitální rovině nebo vpravo či vlevo v rovině frontální. Udržení rovnováhy ve stoji na rukou vyžaduje maximální vyrovnávání v zápěstním kloubu. Regulace rovnováhy v této nepřirozené pozici se děje zejména skrz zvětšení tlaku prstů na podložku jako odpověď na pohyb těžiště směrem k prstům nebo zvětšením tlaku pod zápěstním kloubem při pohybu těžiště k němu.“ Yedon, & Trewrthe (2003) potvrzují nejvýznamnější činnost v zápěstí, kdy jsou perturbace v sagitální rovině vyrovnávané flexory a extenzory zápěstí se synergeticky pracujícími ramenními klouby a kyčlemi zabezpečujícími zachování fixované konfigurace těla. Rotace v zápěstí s rotacemi v ramenou a kyčlích obecně pracující ve stejném směru jako je směr rotace v zápěstí. Tyto výsledky jsou shodné s výsledky Kerwina, & Trewartha (2001), kteří zjistili, že rotace v zápěstích, ramenou a kyčlích významně korelují s posunem těžiště, přičemž byl pohyb v zápěstí dominantní. Výsledky práce Gautiera (2007), ve které analyzoval strategii udržování rovnováhy ve stoji na rukou u gymnastů, ukazují značný pohyb v ramenou (8,56º) a zápěstích (12,39º), lokty se téměř nepohybovaly (1,21º), ale dosáhly max. výchylky a kyčle se sotva pohnuly (0,88º). Jinou techniku zahrnující flexi v loketním kloubu zaznamenali Slobounov, & Newell (1996). Podle Yedona, & Trewartha (2002) je tato flexe pravděpodobně využívána až po neúspěchu udržení rovnováhy pomocí „strategie zápěstí“. Gautier (2007) vysvětluje, že flexe loketních kloubů umožňuje gymnastům rychle snížit polohu těžiště v případě extrémní nerovnováhy, stejně jako tuto funkci plní u vzpřímeného postoje kolena. Dochází tak k větší toleranci výkyvu a je umožněno opětovné nabytí rovnováhy. Uspořádání ve stoji na rukou je tedy podobné jako u vzpřímeného postoje s tím, že funkce zápěstí je podobná funkci kotníků, lokty jsou obdobou kolen a ramena obdobou kyčlí.

Jak je z odkazů výše patrné, mnoho autorů ve svých analýzách monitoruje stabilitu ve stoji na rukou bez komplexního pohledu na strategii balancování. Synchronizace stabilometrie, EMG a 3D kinematické analýzy nám odhalí vnitřní podstatu vnějšího projevu techniky. Právě aplikací těchto poznatků v praxi budeme moci optimalizovat nácvik, který je v některých případech zdlouhavý. Příčinou bývá unifikovaná metodika aplikovaná na všechny věkové skupiny bez ohledu na pohlaví cvičence.

Tento příspěvek vznikl v rámci projektu specifického výzkumu na podporu grantových projektů na FSpS, kdy jsme provedli komplexní biomechanickou analýzu synchronizací 3D kinematické analýzy, stabilometrických měření a EMG.

Metodika

Cílem projektu bude optimalizace nácviku stoje na rukou v závislosti na strategii udržování rovnováhy v této labilní statické pohybové struktuře. Měření jsme provedli na výkonnostním gymnastovi a práci jsme zaměřili jako případovou studii pro postupy jednotlivých nácviků stoje na rukou, které urychlí osvojení si této základní pohybové struktury v návaznosti na další cvičební tvary.

Proband, kterého jsme testovali, byl ve věku 12 let z TJ Sokol Brno I., který závodí v mládežnické kategorii. Jeho výška je 150 cm, hmotnost 34 kg. Gymnastice se věnuje od pěti let. Trénuje 5x týdně v gymnastické tělocvičně a pravidelně se účastní krajských i republikových soutěží.

Provedli jsme tato synchronizovaná měření: 3D kinematickou analýzu, stabilometrii a povrchovou elektromyografii.

EKG

Povrchovou elektromyografií jsme sledovali aktivitu těchto svalů:

1 - deltoideus clavicularis

2 - deltoideus scapularis

3 - erector spinae

4 - rectus abdominis

5 - triceps brachii

6 - biceps brachii

7 - flexor carpi radialis

8 - extensor carpi ulnaris.

Na cvičence jsme umístili elektrody přenosného přístroje EMG, které snímaly napětí při zapojení těchto svalů. Jednalo se o osmivýstupový elektromyograf Mie medici research ltd s jeho příslušenstvím (Obr. 1) – snímací elektrody od firmy Unilect, referenční elektrody (jednorázové EKG elektrody) od firmy Eurotrode, dále počítač se softwarem MyoDat na zobrazení a uložení získaných dat. Snímací elektrody jsme při měření umístili na bříška svalů, abychom tak minimalizovali riziko, že by byl měřený signál ovlivněn elektrickou aktivitou okolních svalů. Sledovali jsme amplitudy křivek, které se měnily v závislosti na svalovém napětí během statické výdrže ve stoji na rukou.

Obr. 30 Elektromyograf Mie medici research ltd

SIMI Motion

Pro kinematickou analýzu jsme použili dvě vysokofrekvenční synchronizované kamery Basler A602fc (100 Hz). Před pořízením 3D záznamu jsme označili na těle důležité body, které souvisejí s pohybem: hlava, levé a pravé rameno, levý a pravý loket, levé a pravé zápěstí, levý a pravý distální článek prostředníku na rukách, levá a pravá kyčel, levé a pravé koleno, levý a pravý kotník. Na tyto vybrané části těla jsme gymnastovi připevnili reflexní terčíky. Ty nám později umožnily jednodušší rozpoznání pohybů v jednotlivých částech záznamu a snazší výpočet těžiště.

Technické parametry přístrojů:

K tomu, abychom mohli řešit situace ve 3D je podstatné mít toto vybavení:

• minimálně dvě kamery (Basler A602fc 100 Hz), optické osy by měly být v úhlu mezi 60 a 120 stupni (Obr. 31).

• kamery by měly být schopny současného snímání záběrů

• kalibrační systém tvořený prostorovým 3D objektem (kvádr, krychle). Pozice rohů tohoto 3D objektu musí být známá

Obr. 31 Rozmístění kamer při snímání gymnasty

Stabilometrie

Stabilometrií jsme sledovali pohyb COP během prvních 10 s výdrže ve stoji na rukou. Použitá stabilometrická plošina od firmy Bertec má název FORCE PLATE FP6090-15
(Obr. 32). Tato deska o velikosti 60 cm x 90 cm má vysokou vlastní frekvenci a nosnost 10000 N.

Obr. 32 Stabilometrická deska Bertec - FORCE PLATE FP6090-15

Jakmile byly všechny přístroje na testované osobě (TO) nachystané a synchronizované s počítačem (Obr. 33), nechali jsme TO na horizontální pohyblivé desce předvést stoj na rukou. Začali jsme měřit ve chvíli, kdy se TO dostala do rovnovážné polohy (Obr. 34).

Obr. 33 Schéma zapojení reflexních bodů pro kinematickou analýzu a elektrod pro EMG na stabilometrické plošině

Obr. 34 TO měřená ve stoji na rukou

Výsledky a diskuse

Z doposud vyhodnocených výsledků kinematických měření jsme zjistili, že nejčastější používanou strategií balancování je 3 segmentální (1 – ruka, 2 – paže, 3 – trup s dolními končetinami), což svědčí o správné metodice nácviku a funkční přípravě probandů, výjimečně 4 segmentální u delších výdrží (1 – ruce, 2 – paže, 3 – trup, 4 – dolní končetiny). Obrázek 35 ukazuje, jak se v průběhu udržování rovnováhy měnil úhel v podstatných kloubních spojeních.

Obr. 35 Kolísání velikostí úhlů v kloubech

Záznamy stabilometrie ukázaly, že výchylky v předozadní rovině převládají nad výchylkami v rovině pravolevé (Obr. 36). Předozadní výchylky COP se projevily zvýšeným tlakem do podložky pod prsty či pod zápěstím, což je spojeno s výchylkami těžiště těla. Z kinematické analýzy bylo patrné, že jsou tyto výchylky v rámci 3 segmentální strategie balancování vyrovnávány především v zápěstních kloubech.

Obr. 36 Výchylky COP – nahoře v předozadní rovině, dole v pravolevé rovině

Na obrázku 37 vidíme záznam činnosti jednotlivých svalů, kde měnící se amplituda křivky poukazuje na změny svalového napětí během statické výdrže stoje na rukou.

Obr. 37 Křivky svalového napětí, 1 - deltoideus clavicularis, 2 - deltoideus scapularis, 3 - erector spinae, 4 - rectus abdominis, 5 - triceps brachii, 6 - biceps brachii, 7 - flexor carpi radialis, 8 - extensor carpi ulnaris

Největší aktivitu jsme zaznamenali u deltových svalů a svalů předloktí. Tyto výsledky logicky odpovídají námi zjištěné 3 segmentální strategii balancování. Překvapující bylo zjištění, že svaly rectus abdominis a erector spinae se při stoji na rukou neaktivovaly. Domnívali jsme se, že může jít o chybu měření, proto jsme zařadili kontrolní prvek „špicar“, kdy cvičenec přechází zvolna ze vzporu stojmo rozkročného do stoje na rukou. Zde jsme zjistili, že při vzestupné fázi bylo zádové svalstvo aktivní, v okamžiku dosažení stoje na rukou však vypíná svoji činnost. Jeho funkci, dle našeho názoru, přebírá vnitřní stabilizační systém, jehož aktivitu povrchovou elektromyografií však nejsme schopni měřit. Z těchto výsledků vyplývá, že nejčastější informace poskytovaná cvičencům „zpevni břicho a záda“ nejsou zcela opodstatněné.

Další analýze jsme podrobili techniku provedení stoje na rukou. Trenéři se rozcházejí v názoru, zda nacvičovat stoj na rukou se zakloněnou hlavou, tedy se zrakovou kontrolou podložky mezi rukama nebo s hlavou v prodloužení trupu, tedy bez pohledu na zem. Rozdíly ve výsledcích byly značné, probandi ve stoji na rukou bez pohledu na zem pozdě reagovali na změnu polohy těla a mnohdy nebyli schopni vydržet ve stoji na rukou požadovaných 10 vteřin.

Shrnutí

Většina autorů analyzovala stoj na rukou pouze z jednoho pohledu. Nejčastěji to byla stabilometrie nebo 3D analýza, Nám šlo o co možná nejkomplexnější pohled na danou problematiku, proto jsme zvolili nejen stabilometrii a 3D analýzu, ale doplnili jsme i o EMG měření, což nám může poskytnout širší pohled na danou problematiku. Již tato případová studie nám poskytla zajímavé informace a to hlavně měření EMG. Svaly, na které je kladen při nácviku a funkční přípravě největší důraz, erector spinae a rectus abdominis v podstatě nepracují nebo pracují pouze v omezeném rozsahu. Toto zjištění můžeme zdůvodnit i faktem, že cvičenec, který nevyniká při silových testech, může být ve stoji na rukou stabilnější než gymnasta silově lépe vybaven. Tímto směrem bychom měli zaměřit inovaci metodiky nácviku stoje na rukou. Rozvoj vnitřní stabilizačního systému bývá hlavně u mladších cvičenců často zanedbáván, i když, jak se ukazuje, hraje nezastupitelnou roli při provádění základních pohybových struktur jakým stoj na rukou bezesporu je. Analýzou většího počtu probandů chceme tuto teorii ověřit.