CC BY
27Экономичность лыжникл-гонщикл в условиях применения программируемой динамической элЕктромиостимуляции
УДК/UDC 796.922
Поступила в редакцию 03.04.2020 г.
Доктор биологических наук В.Л. Ростовцев1 Доктор педагогических наук В.Д. Кряжев1
1 Федеральный научный центр физической культуры и спорта, Москва
ECONOMICAL EFFICIENCY OF SKATING STEP OF RACING SKIERS UNDER PROGRAMMED DYNAMIC ELECTRICAL MYOSTIMULATION
Dr.Biol. V.L. Rostovtsev1 Dr.Hab. V.D. Kryazhev1
1 Federal Scientific Center for Physical Culture and Sports, Moscow
Информация для связи с автором: rost.177@yandex.ru
Аннотация
Цель исследования - определение различий между экономичностью лыжного хода при pEMS m. quadriceps femoris в фазе отталкивания и без pEMS. Методика и организация исследования. В эксперименте участвовали 6 квалифицированных лыжников в возрасте 20,3±0,5 года. Во время передвижения на лыжероллерах у квалифицированных спортсменов с помощью портативного устройства, «умных шорт» поочередно с обычным передвижением проводилась программируемая динамическая электромиостимуляция (pEMS) четырехглавой мышцы бедра (m. quadriceps femoris) в фазе отталкивания. На углах наклона ленты тредбана 4, 6, 8 и 10% регистрировались потребление кислорода (VO2) и частота сердечных сокращений (ЧСС). Результаты исследования и выводы. Выявлено, что экономичность (RE), оцениваемая VO2 на метр пути при pEMS на 6,3-4,7% выше, чем при обычном движении. Дистанционный пульс (количество метров дистанции, приходящихся на один удар пульса) при использовании pEMS на 2,2-5,2% выше. Обсуждается, что повышение RE обусловлено перераспределением электроактивности мышц и улучшением биомеханики скользящего шага. Таким образом, программируемая динамическая электромиостимуляция является эффективным средством срочного повышения экономичности - информативного показателя выносливости, технического мастерства и умения расслабляться в процессе выполнения физического упражнения. Дистанционный пульс наиболее практичен для оценки экономичности.
Ключевые слова: экономичность, программируемая динамическая электромиостимуляция, умные шорты, лыжные гонки, потребление кислорода, дистанционный пульс.
Annotation
Objective of the study was to detect differences between the economical efficiency of the skating step with programmed dynamic electrical myostimulation of m. quadriceps femoris in the repulsion phase and without one. Methods and structure of the study. Sampled for the study were 6 qualified racing skiers aged 20.3±0.5 years. When covering the distance on roller skis, the athletes were subject to programmed dynamic electrical myostimulation of m. quadriceps femoris conducted in the repulsion phase using a portable device, "smart briefs", alternating with the usual movement. Oxygen consumption and heart rate were recorded at the treadmill elevation angles being 4, 6, 8, and 10%. Results of the study and conclusions. It was found that the economical efficiency, estimated by oxygen consumption per meter of track with programmed dynamic electrical myostimulation, was 6.3-4.7% higher than during the usual movement. Distance pulse with programmed dynamic electrical myostimulation (meters covered per a tick of the blood) was 2.2-5.2% higher. It is discussed that the increase in RE was due to the redistribution of the muscle electrical activity and the improvement of the biomechanics of the skating stroke. Therefore, programmed dynamic electrical myostimulation is an effective means to urgently increase the economical efficiency of the skating step - an informative indicator of endurance, technical skills, and ability to relax during physical exercise. Distance pulse is the most practical way to assess the economical efficiency.
Keywords: economical efficiency, programmed dynamic electrical myostimulation, smart briefs, cross-country skiing, oxygen consumption, distance pulse.
Введение. Электрическая стимуляция мышц (EMS) представляет собой искусственную активизацию мышц с помощью электрических импульсов. Программируемая динамическая EMS проводится непосредственно во время выполнения физического упражнения. При pEMS электрический сигнал в соответствии с программным обеспечением, «зашитым» в микропроцессоре умных шорт, подается только в момент главной фазы движения (ГФД) на группу мышц, работа которой определяет эффективность всего движения [1]. Показано повышение эффективности спортивных движений в велосипедном педалировании, скоростном беге на коньках, в лыжных гонках при стимуляции крупных мышц в фазе отталкивания.
Экономичность - это способность организма производить мышечную работу с меньшими энерготратами. В циклических видах спорта экономичность может оцениваться уровнем VO2 на субмаксимальной скорости передвижения или количеством пройденной дистанции за один удар пульса -дистанционным пульсом (ДП). ДП = (V, м/с х 60): ЧСС, м/уд).
Цель исследования - определение различий между экономичностью лыжного хода при pEMS m. quadriceps femoris в фазе отталкивания и без pEMS.
Методика и организация исследования. В эксперименте участвовало 6 квалифицированных лыжников в возрасте 20,3±0,5 года. Масса тела составляла 69,4±1,6 кг, рост = 179,6±2,6 см, МПК = 69,4±3,2 мл/кг/мин. МПК определяли
№ 8 • 2020 Август | August
http://www.teoriya.ru
Значения VO2 и ЧСС при разных уровнях нагрузки в обычных условиях и с использованием pEMS четырехглавой мышцы бедра в фазе отталкивания, М±о
№ Способ передвижения
Обычный С pEMS
Наклон, % VO2, мл/кг/мин RE, мл/кг/м ЧСС, уд/мин VO2, мл/кг/мин RE, мл/кг/м ЧСС, уд/мин
1 4 27,52 0,152 128,9 25,32* 0,143* 125,2*
±1,79 ±0,008 ±2,61 ±1,66 ±0,008 ±1,86
2 6 31,29 0,174 141,2 28,53* 0,164* 139,8*
±1,71 ±0,007 ±2,63 ±1,50 ±0,006 ±1,69
3 8 35,65 0,198 154,6 31,56* 0,185* 150,3*
±1,81 ±0,006 ±3,41 ±1,67 ±0,006 ±3,24
4 10 38,83 0,216 167,2 34,34* 0,206* 164,9*
±1,92 ±0,007 ±3,41 ±1,71 ±0,008 ±3,24
Примечание. * - достоверность различий р<0,05
□
-м □
U
.С
а
Ъ
Œ
CL " "О С
га
на тредбане «h/p/cosmos», модель «Venus». Нагрузочный протокол синхронизирован с регистрацией показателей газообмена посредством компьютерной программы «Metasoft 3». Для анализа параметров газообмена применялся газоанализатор «Cortex», модель «MetaLyzer II-R2». Спортсмены после предварительной разминки выполняли тест с повышением угла наклона ленты от 4 до 10 % на скорости 3 м/с. Это делалось два раза в разной последовательности - без применения pEMS и с использованием pEMS. Регистрация ЧСС осуществлялась пульсометром Polar H10 M-XXL, pEMS осуществлялась с помощью «умных шорт», в которые был вмонтирован портативный электростимулятор с силиконовыми электродами и программным обеспечением управления электрическими импульсами (частота 100 Гц, амплитуда 80 В, длительность 150 мс) синхронно с фазами движения, разработанный на основе авторского свидетельства РФ № 2546421 [4] и описанный в работе.
Результаты исследования и их обсуждение. Полученные данные представлены в таблице.
Оказалось, что VO2 и ЧСС при использовании pEMS достоверно ниже на всех углах наклона ленты по сравнению с обычным лыжным ходом.
На всех 4 ступенях нагрузки при pEMS наблюдалось снижение VO2 на 2,20±0,15-4,49±0,17 мл/кг/мин (р<0,05), что составило 4,4-6,7 %, и ЧСС - на 3,7±0,8-2,3 ±0,6 уд/мин (р<0,05), что составило 2,9-1,3 %о. Положительная реакция использования pEMS наблюдалась у всех испытуемых. RE составила в среднем 0,152 ±0,008-0,216±0,007 мл/кг/м, или 3,18-4,51 Дж/кг/м, на 4 ступенях нагрузки в обычных условиях. При использовании стимуляции потребление кислорода на преодоление метра пути на 6,3-4,7 % ниже (р<0,05). Дистанционный пульс при использовании стимуляции составил 1,44-1,09 м/уд, или на 5,2-2,2 % выше, чем при передвижении в обычных условиях.
Динамика потребления кислорода во время передвижения на лыжероллерах с использованием pEMS (внизу) и без нее на скорости 3,0 м/с при разных уровнях наклона ленты тредбана
В стратегии улучшения экономичности выделяют выполнение большого объёма тренировочных средств, тренировки на уровне лактатного порога, совершенствование спортивной техники и др. [5]. Улучшение экономичности в нашем случае, по-видимому, обусловлено перераспределением электроактивности мышц и улучшением биомеханики скользящего шага. Ранее в работах было показано, что при pEMS мышц бедра в фазе отталкивания в скоростном беге на коньках и в лыжных гонках электроактивность второстепенных мышечных групп по отношению к ведущим снижается [3]. Таким образом, суммарная электроактивность мышц в цикле движения становится ниже, что и приводит к более низкому VO2. Угловая скорость разгибания коленного сустава увеличивается, время фазы отталкивания сокращается, снижается механическая работа на перемещение звеньев тела [2]. Это обуславливает снижение энергетической стоимости метра пути. Значения энергетической стоимости метра пути на лыжероллерах при небольшом наклоне ниже значений, полученных Di Prampero для бега (RE =3,72 ±0,238 Дж/кг/м), и выше при большом угле подъёма.
Вывод. Программируемая динамическая электромиости-муляция является эффективным средством срочного повышения экономичности - информативного показателя выносливости, технического мастерства и умения расслабляться в процессе выполнения физического упражнения. Дистанционный пульс наиболее практичен для оценки экономичности.
Литература
1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем / П.К. Анохин. - М.: Медицина, 1975. - 447 с.
2. Кряжев В.Д. Развитие, сохранение и восстановление двигательных возможностей человека / В.Д. Кряжев. - М.: Изд-во ВНИИФК, 2002. - 247 с.
3. Кряжев В.Д. Взаимосвязь экономичности движений и уровня электроактивности мышц в скоростном беге на коньках / В.Д. Кряжев, К.К. Скоросов, Н.В. Курбакова // Теория и практика физ. культуры. - 1986. - № 3. - С. 13.
4. Ростовцев В.Л. Способ управления параметрами двигательного стереотипа физического упражнения и устройство для его осуществления: патент № 2546421 / В.Л. Ростовцев. - М., 2015.
References
1. Anokhin P.K. Ocherki po fiziologii funktsionalnykh sistem [Essays on Physiology of Functional Systems]. Moscow: Meditsina publ., 1975, 447 p.
2. Kryazhev V.D. Razvitie, sokhranenie i vosstanovlenie dvigatelnykh vozmozhnostey cheloveka [Development, preservation and restoration of human motor abilities]. M.: VNIIFK publ., 2002. 247 p.
3. Kryazhev V.D., Skorosov K.K., Kurbakova N.V. Vzaimosvyaz ekono-michnosti dvizheniy i urovnya elektroaktivnosti myshts v skorostnom bege na konkakh [Relationship between efficiency of movements and muscle electroactivity level in speed skating]. Teoriya i praktika fiz. kultury. 1986. No. 3. p. 13.
4. Rostovtsev V.L. Sposob upravleniya parametrami dvigatelnogo ste-reotipa fizicheskogo uprazhneniya i ustroystvo dlya ego osuschest-vleniya: patent # 2546421 [Method to control parameters of physical exercise motor stereotype and a device for its implementation: patent No. 2546421]. M., 2015.
5. Barnes, K.R., and Kilding, A. E. (2015). Strategies to improve running economy. Sport Med. 45, 37-56. doi: 10.1007/s40279-014-0246-y
18
http://www.teoriva.ru
№ 8 • 2020 Август | August
