CC BY
9
ТРУДЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОД СТОПОЙ ПЛОВЦА ПРИ ХОДЬБЕ
И.А. ВАСИЛЬЕВА, Р. ВАСИЛЬЕВ, Р.Ф. АРСЛАНОВ, ПГУФКСиТ, г. Казань, Республика Татарстан, Россия;
Д.И. ВОРОНИН, ВШФКиС БФУ им. И. Канта, г. Калининград, Россия
Аннотация
В работе представлены результаты сравнительного анализа показателей давления под стопами пловцов и неспортсменов при ходьбе. Использовался метод подометрической тензометрии. Между группами испытуемых обнаружены статистически значимые отличия - по всем исследуемым зонам стопы пиковые значения давления
у пловцов больше, чем у неспортсменов.
Ключевые слова: ходьба, давление под стопой, пловцы, неспортсмены.
FEATURES OF PRESSURE DISTRIBUTION UNDER THE FOOT OF SWIMMERS WHILE WALKING
I.A. VASILYEVA, R. VASILYEV, R.F. ARSLANOV, VSUPCS&T, Kazan city, Republic of Tatarstan, Russia;
D.I. VORONIN, HS PC&S BFU named after I. Kant, Kaliningrad city, Russia
Abstract
The paper presents the results of a comparative analysis of pressure indicators under the feet of swimmers and non-athletes when walking. The method of podometric tensometry was used. Statistically significant differences were found between groups of subjects - for all studied areas of the foot, peak pressure values in swimmers are greater than in non-athletes.
Keywords: walking, foot pressure, swimmers, non-athletes.
Введение
Чтобы удержать тело в условиях водной среды пловцу необходимо выполнять специфические движения, которых в других видах спорта нет, что и определяет его уникальность [1]. При этом в плавании отмечается недостаточность остеогенных стимулов на костную ткань, кроме тех, которые получены в основном от деформации кручения в результате мышечных сокращений [8, 9]. Кроме этого, из-за отсутствия сдавливающей нагрузки возрастает амплитуда действия в суставах, что увеличивает в них подвижность. Как известно, продолжительные, многолетние занятия спортом оказывают влияние на организм спортсмена в соответствии с фенотипическими
характеристиками организма, адаптирующегося к требованиям окружающей среды [6]. В плавании долгосрочные адаптивные модификации в достаточной мере касаются опорно-двигательного аппарата, в частности, стопы [4]. Мягкая, гибкая, с большой площадью гребущей поверхности стопа, а также высокая подвижность в голеностопном суставе дают возможность пловцу создавать эффективную технику движения ногами для максимального продвижения себя вперед. Если учесть ежедневные многочасовые тренировки в воде, то можно говорить о профессиональной трансформации стоп пловцов. В исследованиях по влиянию плавательной
С*)
тренировки на характер распределения давления под стопой было отмечено, что непосредственно после тренировки в воде у пловцов увеличивается контактная площадь стопы с опорой, а также значимо увеличивается давление в плюсневой зоне стопы [2], что указывает на опущение свода стопы.
Цель исследования: определение различий в показателях давления под стопой при ходьбе у пловцов с многолетним тренировочным стажем и неспортсменов.
Материалы и методы исследования
В эксперименте участвовали 23 спортсмена-пловца, члены сборной вуза (ПГУФКСиТ), имеющие спортивный разряд КМС и МС, средний возраст которых составлял 19,3 ± 1,4 года, с массой тела: 70,9 ± 9,8 кг. Другая группа состояла из 32 студентов, не занимающихся каким-либо видом спорта, возраста 21,5 ± 1,3 года, массой тела: 60,3 ± 10,9 кг.
В работе использовался метод подометрии. Подо-метрическая платформа (Footscan®, фирм! Materialize) площадью 418x578x12 мм, с собственной рабочей частотой 300 Гц (4096 резистентных датчиков, размером 7,62x5,08 мм, резолюцией 10 бит, давление в диапазоне 1-127 Н/см2). При анализе результатов использовалось программное обеспечение Scientific Materialize. Регистрировались кинематические и динамические параметры давления под стопой при естественной ходьбе.
Исследование проводилось в помещении лаборатории биомеханики НИИ ФГВУ ПГУФКСиТ, г. Казань. Испытуемые выполняли ходьбу босиком по дорожке с подометрической платформой. Всего через платформу выполнялось 30 проходов каждой ногой [7]. Пример регистрации контакта с платформой представлен на рис. 1.
Регистрировались показатели давления: в пяточной (латеральная - HL и медиальная - HM) и плюсневой зонах стопы (под первой плюсной - М1, второй - М2, третьей - М3, четвертой - М4 и пятой - М5). Фиксировались показатели пиковых значений давления в каждой зоне.
При анализе результатов рассматривались относительные значения загруженности стопы с учетом массы тела испытуемых. Кроме того, для более точного анализа и устранения ошибок измерения проводилась норма-
Рис. 1.
Регистрация контакта стопы с подометрической платформой
лизация данных по каждому из параметров. Статистическая обработка результатов проводилась комплексно. Применялся однофакторный дисперсионный анализ с предварительной проверкой результатов на нормальность распределения по критериям «Колмогорова - Смирнова« и «Шапиро - Уилка«, а также использовался критерий «Асимметрии и эксцесса». При дисперсионном анализе применялись следующие критерии: LSD для проверки гипотезы равенства средних, принцип Бон-феррони множественных сравнений (Probabilities for Post Hoc Tests при всех тестах) и критерий Тьюки для неравных выборок. Статистически достоверными считали различия при 95% доверительной вероятности (p < 0,05).
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ результатов регистрации давления под пяткой показал, что в данной зоне между пловцами (ПЛ) и неспортсменами (НС) существуют значимые отличия как в медиальной, так и латеральной зонах пятки (р < 0,001) (рис. 2). При рассмотрении соотношения распределения давления между этими зонами обнаружено - как в группе ПЛ, так и в группе НС существует асимметрия в сторону медиальной зоны пятки (р < 0,05).
На рисунке 3 представлены результаты нагрузки в плюсневой зоне стопы: давление под первым и вторым метатарзалами (М1, М2). В группе ПЛ, по отношению к НС, отмечается явно выраженная перегрузка в зоне М2 под обеими стопами (p < 0,001), свидетельствующая о снижении поперечного свода стопы пловца. Статистически значимые различия между спортсменами и неспортсменами выявлены также для левой и правой стоп в зоне М1 (р < 0,001).
Рис. 2.
Загруженность пяточной зоны (HL, HM) у пловцов и неспортсменов
Пловцы
Неспортсмены
Рис. 3.
Загруженность зон М1 и М2 у пловцов и неспортсменов
ш л
I
X §
л
I
х го о
о
со
5
с; со
а. о х
Пловцы
Неспортсмены
Рис. 4.
Загруженность зон М3, М4 и М5 у пловцов и неспортсменов
"Г
Пловцы
г
Неспортсмены
На рисунке 4 отображены результаты нагрузки в зонах 3-го, 4-го и 5-го метатарзалов (М3, М4, М5) стоп исследуемых групп. В группе ПЛ, относительно НС, обнаружена большая нагрузка как под правой, так и под левой ногами в каждой из рассматриваемых зон. Самые большие различия касаются зоны МЗ, затем М5 и немногим меньше М4. Данное обстоятельство также ука-
зывает на более сниженный свод стопы у пловцов, чем у неспортсменов.
Обобщая результаты сравнительного анализа, выяснилось, что между стопой пловца и стопой неспортсмена по всем исследуемым показателям существуют статистически значимые различия, достоверность Р < 0,001 (табл. 1).
Разница загруженности зон стоп при ходьбе у пловцов и неспортсменов
Таблица 1
Стопа Плюсневая зона Пяточная зона
М1 М2 М3 М4 М5 HM Ж
Левая * % 11,2 31,5 28,1 15,8 21,5 33,7 24,6
^ 21,9 90,1 125 71,3 15,4. 66 63,1
Р < 0,001
Правая * % 14,4 34,2 31,2 16,4 11,6 28,9 24,2
^ 26,4 63,7 78 66,9 4,03 61 55,8
Р < 0,001 < 0,049 < 0,001
* Разница, выраженная в %, у пловцов по всем параметрам выше, чем у неспортсменов.
Полученные в исследованиях различия еще раз подтверждают мнение специалистов по плаванию, что многолетние занятия плаванием приводят к анатомо-морфо-логическим изменениям в стопе спортсмена [2]. По сути, обнаруженные высокие пиковые значения давления под стопой определяют одну из модельных характеристик
пловца и дают основание говорить о так называемой «стопе пловца».
В какой-то мере здесь стоит также упомянуть и о селективном факторе, т.е. отборе спортсменов, имеющих особенности «стопы пловца». Если рассматривать «стопу пловца» с точки зрения функциональной оправданно-
С*)
сти в обеспечении эффективной техники продвижения в воде, то встает вопрос о профилактике патологических проявлений, которые могут сопровождать спортсмена в повседневной жизни, особенно после окончании спортивной карьеры. Ранее наши исследования показали, что у 2/3 группы обследуемых пловцов (этапов подготовки спортивного совершенствования и высшего спортивного мастерства) присутствует поперечное плоскостопие, при этом у 2/3 пловцов отсутствует продольное плоскостопие [3]. Высокие пиковые значения давления пятки и плюсен у пловцов на опору, вероятно, связаны с мягкостью тканей стопы [10]. Поэтому в повседневной жизни, и тем более в тренировках на суше при выполнении различных прыжковых, беговых упражнений, приседаний с дополнительными отягощениями, стопа пловца претерпевает большую опорную нагрузку.
Зарубежными авторами [5] методом ЭМГ и in vivo тензометрией в плюсневой кости (второй метатарзал) изу-
чалось влияние усталости и ослабление мышц, удерживающих свод стопы. Они пришли к выводу, что увеличение нагрузки и утомление подошвенной мускулатуры увеличивает дорсальную компрессионную деформацию М2 и может привести к стрессовым переломам.
Заключение
Сравнивая распределение нагрузки под стопой при ходьбе у пловцов с многолетним стажем тренировок и неспортсменов, были обнаружены статистически значимые различия, выражающиеся в существенно больших пиковых значениях давления как под пяточными, так и под плюсневыми зонами стопы пловца.
Итоги исследования дают основание вводить в многолетнюю подготовку пловцов определенные профилактические и корригирующие мероприятия, например, подбор обуви и ношение индивидуальных стелек. Более активную коррекцию также необходимо проводить по завершении спортивной карьеры.
Литература
1. Бочин, В.П. Возрастные закономерности формирования скоростных возможностей при плавании спортивными способами и методика их воспитания в многолетней подготовке пловца: учеб. пособие / В.П. Бочин. -Омск: СибГАФК, 2001. - 32 с.
2. Васильев, Р. Биомеханические характеристики плюсневой части стопы пловцов при ходьбе / Р. Васильев, И.А. Васильева, Р. А. Якупов, Р.Ф. Асманов // Спортивная медицина: наука и практика. - 2020. - № 10 (4). -С. 76-84.
3. Васильева, И.А. Влияние тренировочных занятий на биомеханические параметры вестибулярного аппарата пловцов / И.А. Васильева, Р. Васильев, Т.А. Смирнова // Научно-практические школы в сфере физ. культ. и спорта: конгресс. Лечебная физическая культура и спортивная медицина: достижения и перспективы развития: сб. ст. конф. - Москва: РГУФКСМиТ, 2018. - С. 18-21.
4. Ульянов, О.И. К вопросу о влиянии занятий плаванием на свод стопы пловца / О.И. Ульянов, В.Г. Иванов // Физическая культура, спорт, здоровый образ жизни в XXI веке: тез. докладов Междунар. науч.-практ. конф., 9-10 декабря 2009 г. - Могилев: МГУ им. А.А. Кулешова, 2009. - С. 169-170.
5. Arndt, A. Effects of fatigue and load variation on metatarsal deformation measured in vivo during barefoot
walking / A. Arndt, I. Ekenman, P. Westblad, A. Lundberg // Journal of Biomechanics. - 2002. - Vol. 35 (5). - Pp. 621628.
6. Huang, P. Assessment of Long-Term Badminton Experience on Foot Posture Index and Plantar Pressure Distribution / P. Huang, M. Liang, F. Ren // Applied Bionics and Biomechanics. - 2019. - Pp. 1-7.
7. Melvin, J.M.A. An investigation into plantar pressure measurement protocols for footwear research / J.M.A. Mel-vin, S. Preece, C.J. Nester, D. Howard // Gait & Posture. -2014. - Vol. 40 (4). - Pp. 682-687.
8. Mickle, K. Are plantar pressures related to the daily physical activity levels in pre-school children? / K. Mickle, D. Cliff, J. Steele, B. Munro, A. Okley // Journal of Science and Medicine in Sport. - 2005. - Vol. 8 (1). - P. 177.
9. Rantalainen, T. Direction-specific diaphyseal geometry and mineral mass distribution of tibia and fibula: A pQCT study of female athletes representing different exercise loading types. / T. Rantalainen, R. Nikander, A. Heinonen, H. Suo-minen, H. Sievanen // Calcified Tissue International. - 2010. -Vol. 86 (6). - Pp. 447-454.
10. Vasilyeva, I. Distribution of pressure under the foot of athletes of different ages and swimming experience / I. Vasilyeva, R. Vasilyev, S. Milosavljevic // Footwear Science. -2021. - Vol. 13 (1). - Pp. 7-9.
References
1. Bochin, V.P. (2001), Age patterns of formation of speed capabilities in swimming by sports methods and methods of their education in the long-term training of a swimmer, ucheb. posobie, Omsk, SibGAFK, 32 p.
2. Vasilyev, R., Vasilyeva, I.A., Yakupov, R.A. and Asma-nov, R.F. (2020), Biomechanical characteristics of the meta-tarsal part of the foot in swimmers in walking, Sports medicine: research and practice, vol. 10 (4), pp. 76-84.
3. Vasilyeva, I.A., Vasilyev, R. and Smirnova, T.A. (2018), Influence of training sessions on the biomechanical param-
eters of the vestibular apparatus of swimmers, In: Nauchno-prakticheskiye shkoly v sfere fiz. kul't. i sporta: kongress. Lechebnaya fizicheskaya kul'tura i sportivnaya meditsina: dostizheniya i perspektivy razvitiya: sb. st. konf., Moscow: RGUFKSMiT, pp. 18-21.
4. Ulyanov, O.I. and Ivanov, V.G. (2009), To the question of the influence of swimming lessons on the arch of the swimmer's foot, Fizicheskaya kul'tura, sport, zdorovyj obraz zhizni v XXI veke: Book of abstracts, Mogilev: MGU imeni A.A. Kuleshova, pp. 169-170.
С*)
5. Arndt, A., Ekenman, I., Westblad, P. and Lund-berg, A. (2002), Effects of fatigue and load variation on metatarsal deformation measured in vivo during barefoot walking, Journal of Biomechanics, vol. 35 (5), pp. 621628.
6. Huang, P., Liang, M. and Ren, F. (2019), Assessment of Long-Term Badminton Experience on Foot Posture Index and Plantar Pressure Distribution, Applied Bionics and Biomechanics, pp. 1-7.
7. Melvin, J.M.A., Preece, S., Nester, C.J. and Howard, D. (2014), An investigation into plantar pressure measurement protocols for footwear research, Gait & Posture, vol. 40 (4), pp. 682-687.
8. Mickle, K., Cliff, D., Steele, J., Munro, B. and Okley, A. (2005), Are plantar pressures related to the daily physical activity levels in pre-school children ? Journal of Science and Medicine in Sport, vol. 8 (1), p. 177.
9. Rantalainen, T., Nikander, R., Heinonen, A., Suomi-nen, H. and Sievanen, H. (2010), Direction-specific diaphy-seal geometry and mineral mass distribution of tibia and fibula: A pQCT study of female athletes representing different exercise loading types, Calcified Tissue International, vol. 86 (6), pp. 447- 454.
10. Vasilyeva, I., Vasilyev, R. and Milosavljevic, S. (2021), Distribution of pressure under the foot of athletes of different ages and swimming experience, Footwear Science, vol. 13 (1), pp. 7-9.
