Zpracovala:Dana Vodičková Fakulta aplikovaných věd A06182 Semestrální práce z předmětu KMA/MM Biomechanika běhu a zatížení a poškození kotníku při doskoku v odbíjené Zpracovala:Dana Vodičková Fakulta aplikovaných věd A06182

Co je to biomechanika? Biomechanika je věda přesahující jednotlivé obory, která se zabývá mechanickou strukturou, mechanickým chováním a mechanickými vlastnostmi živých organismů a jejich částí (v našem případě lidského těla) a mechanickými interakcemi mezi nimi a vnějším okolím. Zahrnuje měření a analýzu pohybů a tlaků, které vznikají v lidském těle při pohybu. Pro společnosti vyrábějící obuv pro sportovce je velice důležité studovat a rozumět biomechanice lidského pohybu, aby obuv která je navržena a následně vyrobena byla pohodlná, zlepšovala pohyb a chránila před zraněním.

Tělo je dynamický systém Tělo je dynamický systém. V těle je mnoho kombinací svalů a sil v nich, které vytvářejí pohyb. Když je jeden sval zraněn či oslaben, tělo je schopno kompenzovat jej užitím jiné kombinace sil ve svalech. Kosti Chodidlo se skládá z 26 kostí, 33 kloubů a 107 vazů, které formují kotník, horní a spodní část nártu a prsty. Tyto kosti nejenže dávají chodidlu tvar, ale také mají své speciální určení – umožňují širokou škálu pohybů a zároveň jsou schopny vydržet neuvěřitelnou zátěž. Chodidlo si můžeme rozdělit do 3 částí: pata, střední a přední část. Pata je nezbytná pro podporu změkčení dopadu chodidla při dopadové části kroku. Střední část formuje klenbu chodidla a hraje důležitou roli ve schopnosti chodidla absorbovat náraz při pronaci. Pronace je přirozené stočení chodidla od paty směrem dovnitř k palci při chůzi a běhu. (viz. následující díly) Přední část pohání vaši tělesnou hmotnost směrem dopředu při chůzi a běhu.

Tělo je dynamický systém. svaly Chodidlo má 33 svalů, z nichž některé jsou upevněny ke spodní části nohy. Jejich funkcí je uvést kostru do pohybu: natažení, protažení a ohyb prstů, které umožňuje odstrčení a zvednutí chodidla při běhu – v podstatě kontrolu nad chodidlem po celou dobu.

Vaše noha v pohybu Vaše chodidlo vykonává konstantní řadu akcí a reakcí, které pohání, podporuje, odpružuje a vyvažuje vaše tělo při pohybu. Jak běžecké držení těla pracuje, zde uvádím jako příklad na typické držení těla při běhu, který zahrnuje odraz, zvedání kolen, nožní rotaci, dopad chodidla a pronaci.   Držení těla má čtyři odlišitelné fáze: Fáze dopadu a podpory – Fáze mezipolohy – Fáze pohybu vpřed – Fáze odpočinku

Vaše noha v pohybu Fáze dopadu a podpory začíná ve chvíli, kdy se chodidlo dotkne země. Během milisekund chodidlo musí podstoupit tlak 2–3krát vyšší než je hmotnost celého těla. V tento moment začíná pronace.

Vaše noha v pohybu Fáze mezipolohy začíná poté, co chodidlo dosahuje maximální pronace (když je chodidlo uprostřed své fáze přetáčení dovnitř směrem k palci).

Vaše noha v pohybu Fáze pohybu vpřed začíná ve chvíli, kdy se pata začíná zvedat od země. Během této fáze se spodní část chodidla připravuje zdvihnout celé tělo od země. Je velmi důležité, aby bota během této fáze nabídla adekvátní kontrakci pro posílení pohybu vpřed.

Vaše noha v pohybu Fáze odpočinku začíná ve chvíli, kdy se chodidlo zvedne ze země a následuje rotaci nohy. Během této fáze se jeho spodní část připravuje na další dopad.

Poznejte svůj typ chodidla Normální typ chodidla Popis: Normální typ chodidla má průměrně vysokou klenbu a zanechává otisk s vybráním. Charakteristika chodidla: Normální typ chodidla dopadá při běhu na vnější stranu paty, pak se lehce překlápí dovnitř (pronace) podle vertikální osy a tím absorbuje náraz. Běh sportovce s normálním typem chodidla a přiměřenou vahou se považuje za relativně biomechanicky úsporný. Nejvhodnější obuv: Modely se základními prvky stability a tlumení.

Poznejte svůj typ chodidla Plochý typ chodidla Popis: Plochý typ chodidla má nízko položenou klenbu a zanechává téměř kompletní otisk. To znamená, že otisk chodidla má podobnou plochu jako celé chodidlo. Charakteristika chodidla: Takovýto otisk obvykle indikuje chodidlo, které se příliš překlápí dovnitř (nadměrná pronace). Při běhu chodidlo dopadá na vnější stranu paty, a pak se nadmíru překlápí dovnitř. Při delším sportovním výkonu či chůzi existuje nebezpečí úrazu a nadměrného opotřebení zapojených kloubů a vazů. Nejvhodnější obuv: Obuv s tvrdší vnitřní částí podešve a prvky kontroly pohybu, které omezují rozsah pronace. Úplně nevhodné jsou měkké boty s důrazem na tlumení a boty se zakřivenou konstrukcí.

Poznejte svůj typ chodidla Typ chodidla s vysokou klenbou Popis: Chodidlo s vysokou klenbou zanechává otisk s velice úzkým středem chodidla spojujícím patu a přední část chodidla. Charakteristika chodidla: Chodidlo s vysokou klenbou je obvykle označováno jako nedostatečně tlumící. Při běhu po dopadu na vnější stranu paty se nedostatečně překlápí dovnitř (nedostatečná pronace) a tím neefektivně tlumí nárazy. Nejvhodnější obuv: Měkké boty s označením cushioning (tlumení) s pružnými prvky umožňujícími volnost pohybu. Nejsou vhodné boty s označením motion-control nebo stability, které omezují pohyblivost.

Pronace 1. Nadměrná pronace 2. Střední pronace = neutrální došlap pohyb umožňující účinnější tlumení nárazu. Nadměrná či nedostatečná pronace je však nežádoucí Pronace je rotace chodidla a kotníku směrem dovnitř po dopadu na podložku. Je to přirozený. Každý pronuje a počáteční pronace je důležitou a zdravou odezvou silné zátěži, které je chodidlo vystaveno. Je neodlučitelná od pohybu vpřed. Pokud chodidlo pronuje příliš mnoho (nebo příliš málo) a děje se tak pravidelně, může to způsobit několik biomechanických problémů, které způsobí snížení výkonnosti a zvětšení rizika úrazu. 1. Nadměrná pronace 2. Střední pronace = neutrální došlap 3. Nedostatečná pronace = supinace

Jak snadno odhadnout pronaci a typ klenby chodidla? Určení stupně pronace Vycítění stupně Vaší pronace je velice důležité pro určení úrovně stability a kontroly pohybu, kterou od boty očekáváte. Tady je způsob, jak odhadnout Váš stupeň pronace: Podívejte se na podrážky na Vašich obnošených botách a všimněte si místa jejich opotřebení:

Zatížení a poškození kotníku při doskoku v odbíjené Hypotéza  Předpokládám, že dospěji k závěru, z něhož vyplyne, že v oblasti kotníku při doskoku působí obrovské síly. Klouby a vazy jsou nuceny tyto síly tlumit a korigovat .Pokud tyto síly tlumí jiná část kotníku, než která je k tomu určena, bezpochyby dochází k jejímu poškození.  Popis prostředí ve kterém k poranění dochází. Vliv různých faktorů Prostředí jsem si rozdělila na dvě části a to na vnější a vnitřní. Vnější prostředí je to okolí, ve kterém se hráč nachází a které jde jen velmi těžko změnit ( povrch, okolní teplota,…). Za vnitřní prostředí považuji věci týkající se přímo hráče ( obuv, rozcvičení..) Metodika tento oddíl rozdělím na dvě části. V první části popíši, jak si představuji, že by měla tato práce vypadat v případě, že bych se touto problematikou zabývala profesionálně a měla bych k dispozici všechny možné výdobytky moderní doby. Ve druhé části popíši můj skutečný postup práce a činnosti, kterou jsem provedla k získání a zpracování následujících informací.

Metodika Jak by to mělo vypadat měření hodnot a získávání údajů a pochopení anatomických souvislostí pohybového aparátu člověka Dále bych se detailně věnovala biomechanickým pracím zabývajících se dynamikou celého těla, hlavně při doskoku. Po důkladném obeznámení s touto teoretickou částí bych přistoupila k samotnému měření a získávání vlastních dat. Pravděpodobně bych potřebovala následující přístroje: Doskokovou desku, měřící síly a tlaky při doskoku. Termokameru, nebo čidla umožňující měření svalové aktivity jednotlivých partií hráče.Toto zařízení je velmi důležité ke zjištění, které svaly se podílí na pohybu vykonaném při doskoku. Laboratoř s konstantními podmínkami pro výzkum. Digitální kamerový systém pro důkladné zaznamenávání průběhu všech provedených doskoků a experimantálních měření. 6. Dále by bylo nutné získat dostatečný počet hráčů patřičných kvalit Po dokončení této fáze by došlo ke zpracování získaných dat a hodnot. Patřičným způsobem by se výsledky vyhodnotily a došlo by se k určitým závěrům.

Metodika Skutečná práce V anatomickém atlasu jsem pečlivě prostudovala kotník a jeho vazy, v tomto kloubu působící. Také jsem se snažila z funkce svalů odvodit, které úpony vykonávají které pohyby a tím se podílí na tlumení doskoku. Výsledky uvádím níže. Po té jsem na tréningu našeho družstva donutila všechny hráče i hráčky, neboť jsme smíšené družstvo, ke změření výskoku. Toto měření probíhalo následovně. Hráč ve vzpřímeném postoji uchopil křídu a kam nejvýše dosáhl, načrtl rysku. Po té soupaž snožmo z místa vyskočil a ve vrcholové fázi letu načrtl rysku druhou. Rozdíl těchto rysek značí výskok daného hráče. Bohužel je to jen výskok z místa, ale snad vzhledem k závažnosti mé práce je to dostačující. Nákres měření výskoku na OBR. 4 Vlastní dráha letu, zanedbáme li hráčovo tření o vzduch, je parabola. Tedy jeho pád z nejvyššího bodu výskoku. Viz OBR . 5.

Výpočty Z tabulky lze vyčíst, že nejvyšší energie dosáhl hráč číslo 9 Výpočty Z tabulky lze vyčíst, že nejvyšší energie dosáhl hráč číslo 9. s výškou výskoku 61,5 centimetrů a hmotností 83 kilogramů. Velikost energie se pohybuje kolem 500 Joulů. Pro představu o její velikosti uvádím, že by dokázala 40 wattovou žárovku s účinností 20 procent napájet po dobu 2,5 vteřiny a dokonce můj mobilní telefon by byl napájen přibližně po dobu 11 minut. To vše z energie jednoho jediného výskoku.   Tabulka hodnot a údajů Číslo hráče H1 H2 H3 H4 H5 H6 Výška výskoku 52 60 43,5 58,5 45 35,5 (cm) Hmotnost hráče 70 80 55 73 65 (kg) Vypočtená energie 356,72 470,4 234,465 418,509 229,32 226,135 (J) H7 H8 H9 H10 H11 H12 43 61,5 45,5 46,5 37,5 63 78 83 91 66 54 265,482 420,42 500,241 405,769 300,762 198,45

Výpočty K výpočtu energie, tlumené při doskoku, jsem použila jeden ze základních fyzikálních vzorců, a to pro výpočet polohové energie Ep = mgh ( J ) kde velikost této energie závisí na hmotnosti objektu m ( kg ), dále na velikosti gravitačního zrychlení g , které je v tíhovém poli Země 9,8 m/s, a na výšce od podložky, v níž se těleso nachází. Gravitační zrychlení je důsledek gravitační síly G, která působí na tělesa v gravitačním poli Země. Při pádu tělesa z určité výšky se tato polohová energie přemění v kinetickou a to je právě ta energie, kterou je kotník nucen snášet. Ve skutečnosti je tato energie vyšší a to o složku kinetické energie, kterou hráč dává do odrazu v horizontálním směru. Vzhledem ke složitosti zjišťování této složky energie jsem ji zanedbala a považuji za dostačující pro představu o velikostech energií, používat jako celkovou energii Ep.

Anatomická část Ze studie anatomie vyplývá, že kotník funguje jako jeden z nejúčinnějších tlumičů. Při výskoku je maximálně extendován (propnutý). V této poloze setrvává do okamžiku prvního dotyku špičky nohy s podložkou. Nyní dochází, při správném doskoku, ke kontrolované extenzi (ohybu), která je výrazně bržděna kontrakcí trojhlavého svalu lýtkového, který je upnut achylovou šlachou na hrbol kosti patní. Viz OBR .A1

Anatomická část Jako další mohutný tlumič funguje také čtyřhlavý sval stehenní, ale oblast mého zájmu je soustředěna na kotník. Další šlachy a úpony v této oblasti plní funkci stabilizační a zpevňující, nikoliv jako silové tlumící prvky. Pro větší názornost je zde uveden OBR . A2

Léčba a rehabilitace Na prvním místě je samozřejmě prevence. Je důležité předcházet všemi možnými způsoby vzniku poranění. Do prevence bych zařadila odstranění veškerých vlivů, které mohou zranění způsobit, či napomoci jeho vzniku. Popřípadě zmírnit působení negativních faktorů, které mohou poranění zhoršit.. Za nejdůležitější považuji výběr obuvi a rozcvičení. Bota musí být dokonale anatomicky přizpůsobena noze. Musí plnit jak funkci ochrannou, tak funkci podpůrnou. Bota nesmí klouzat a nesmí zbytečně ohrožovat zdraví hráče. Hráč také nesmí nastoupit na kurt nerozcvičen, neboť tím zbytečně zvyšuje riziko poranění. Při útočných i obranných doskocích je nutné dbát na to, abychom zbytečnými přešlapy neohrožovaly protihráče a naopak oni takto neohrožovali nás, neboť doskok na soupeřovu nohu je nejčastější příčina poranění kotníku.

KONEC

Nadměrná pronace Běžci s nadměrnou pronací obecně dopadají chodidlem na podložku ve výrazně pronující pozici. Nadměrná pronace je rotace chodidla a kotníku směrem dovnitř po dopadu a je nežádoucí.

Střední pronace = neutrální došlap Běžci s neutrálním dopadem chodidla na podložku procházejí středně velkou pronací.

Nedostatečná pronace = supinace Běžci s nízkou pronací obecně dopadají chodidlem na podložku ve výrazně supinující pozici. Supinace je opakem pronace. Jedná se tedy o rotaci chodidla a kotníku směrem ven po dopadu. Takto pohybující se chodidlo neúčinně tlumí nárazy.

Určení stupně pronace nadměrné opotřebení především na vnější straně paty naznačuje, že pronujete méně rovnoměrné opotřebení na vnější straně paty a bříšku chodidla ukazuje, že pronujete neutrálně nadměrné opotřebení na bříšku chodidla (za palcem) značí, že pronujete příliš

Na hráče neustále působí gravitační síla G, kterou hráč svým výskokem překonává do kulminačního okamžiku, což je nejvyšší bod, kterého při vzestupné fázi letu dosáhne. Pak následuje pád z této výšky a to po výše nakreslené křivce.