Platformy dynamometryczne w ocenie zmęczenia i eksplozywności

By 5 lutego 2021Wpisy

Platforma dynamometryczna to zaawansowana waga, która jest zdolna do rejestracji siły z bardzo dużą częstotliwością. Pod siłą nacisku, czy to stojąc, robiąc przysiad czy skacząc, czujniki siły, które są umieszczone w platformie zostają odkształcone i następnie sygnał analogowy w postaci napięcia przekształcany jest w postać cyfrową. Dalej to już zastosowanie trzech zasad dynamiki, dzięki którym jesteśmy w stanie określić poziom siły, czas jej trwania oraz prędkość ruchu. Najprostszym eksperymentem, który pozwoli zrozumieć działanie platform jest wykonanie przysiadu stojąc na wadze łazienkowej. Masa ciała nie zmienia się, aż do momentu, w którym zaczniemy się ruszać. Wykonując np. przysiad zauważyć można, że wskazówka wagi zaczyna szaleć.  Jeżeli wykonujemy ruch w kierunku działania siły grawitacji (uginanie kończyn dolnych) twoja masa ciała maleje, natomiast gdy ruch jest w kierunku przeciwnym (prostowanie) to masa ciała rośnie.

Platforma dynamometryczna  to nic innego jak zaawansowana waga łazienkowa, która rejestruje sygnał z częstotliwością 1000 Hz. Oznacza to, że można rejestrować zmiany w poziomie siły w interwale czasu równym 1 ms. Jeśli znamy wartość siły to również jesteśmy w stanie obliczyć przyspieszenie. I to jest właśnie istotą pomiaru, gdyż w wielu dyscyplinach sportu to przyspieszenie (ciała, kończyny) decyduje o skuteczności działań ruchowych (gry zespołowe, sporty walki, lekkoatletyka).  Ostatecznie, platforma pozwala nam na rejestrację wielkości siły oraz czasu jej trwania, dzięki czemu możemy również obliczyć impuls siły (siła x czas jej trwania). Impuls siły jest głównym motorem napędowym ruchu człowieka. Im większy impuls siły tym większa prędkość (przy zachowaniu stałej masy ciała). Inaczej mówiąc – jeśli zaaplikujesz więcej siły np. podczas odbicia to wyniesiesz swoje ciało dalej lub lub/i wyżej.Dlatego w sporcie tak często mówi się o sile relatywnej (siła w przeliczeniu na kg masy ciała). Im jej większa wartość tym zawodnik skuteczniej zmienia kierunek biegu, wyżej skacze i osiąga większe wartości przyspieszenia.

Należy jednak pamiętać, że duży impuls siły można osiągnąć na dwa sposoby. Pierwszy to duża wartość siły i krótki czas jej aplikacji lub odwrotnie: mała wartość siły i długi czas jej aplikacji. Niemniej kolejne pytanie brzmi: Czy czas ogranicza wykonanie czynności ruchowych? Oczywiście. Wiele czynności ruchowych jest ograniczona czasowo np. czas kontakty stopy z podłożem podczas sprintu < 100 ms, uderzenia i kopnięcia w sportach walki < 100 – 300 ms, dlatego monitorując zmiany adaptacyjne najbardziej pożądanym jest zjawisko poprawy impulsy siły ale w następstwie wzrostu wartości siły a nie na skutek wydłużenia czasu jej aplikacji.

Od impulsu siły zależy wysokość skoku. W grupie badanych możemy mieć zawodników, którzy skaczą na tą samą wysokość i którzy osiągają identyczny impuls siły, aczkolwiek strategia wykonania ruchu jest odmienna. Rysunek poniżej przedstawa dwa skoki dosieżne (ta sama wysokość) oraz identyczny impuls siły. Aczkolwiek skok A (linia czarna) jest wykonany o wiele szybciej niż skok B (linia szara). Pole powierzchni (impuls siły) pod linią A oraz B jest identyczne, niemniej jego kształt jest inny dlatego można stwierdzić, że strategia wykonania skoku zawodnika A i B jest różna. Monitorując zawodników warto jest nie tylko sprawdzić jakimi możliwościami siłowo –szybkościowymi dysponują ale również czy efektywnie wykorzystują swój potencjał. Dla wielu dyscyplin sportowych sama wielkość siły nie jest czynnikiem ograniczającym skuteczność działania. Uważać można, że poziom siły może być już na wystarczającym poziomie dlatego to skrócenie czasu aplikacji siły jest tym czym powinniśmy się martwić. Dodać należy, że  wysokość skoku zawodnika może się nie zmieniać na skutek treningu natomiast nie oznacza to, że nie nastąpiły pozytywne zmiany o charakterze siłowo – szybkościowym. Jeżeli więc mamy 2 zawodników osiągająych tą samą wysokość to można przypuszcać, iż zawodnik który osiąga ten sam wynik w krótszym czasie (zawodnik A) będzie charakteryzował się również większą eksplozywnością. O tym w dalszej części tekstu.

Ocena zmęczenia

Jednym z najbardziej popularnych markerów oceny zmęczenia jest obniżenie wysokości skoku CMJ (ang. countermovment jump). Sprawa wygląda dosyć prosto. Na początku okresu przygotowawczego oceniamy wysokość skoku naszych zawodników i wyznaczamy średnią oraz współczynnik zmienności CV(%). Następnie podczas badań okresowych lub w trakcie monitoringu bieżącego sprawdzamy jak duży nastapił spadek w wysokości skoku.

Załóżmy, że codziennie rano po rozgrzewce, chcielibyście sprawdzić wysokość skoku CMJ – jak duże musi być obniżenie w wysokości CMJ abyśmy uznali to za zmęczene a nie za błąd?

Krok 1 – przez pierwsze 3 dni oceńcie naturalną zmienność (wahanie). Codziennie o tej samej porze i po tej samej rozgrzewce wykonajcie skok CMJ.

Dla zawodnika Jaś Kowalski uzyskaliśmy wyniki: 60,62,64 cm

Krok 2 – w ocenie rzetelnośći wykorzystuje się tzw. CV – coeffcient of variation (współczynnik zmienności), który liczymy za pomocą wzoru SD/średnia arytmetyczna * 100. Gdzie SD – odchylenie standardowe pomiędzy pomiarami (w tym przypadku SD = 2 cm, średnia = 62 cm) zatem CV w % wynosi – 3.2%.

Zatem, wszystkie zmiany w waszej wysokości skoku +/- 3.2% – jest naturalnym wahaniem.

Zgodnie z wieloma publikacjami naukowymi przyjmuje się, że dopiero wynik 1.5 x CV lub 2 x CV jest różnicą, którą należy wziąć pod uwagę (czyli właśnie „najmniejszą wartościową zmianą”).
Równie dobrze możecie zrobić takie kalkulacje dla całej drużyny – podobnie obliczamy CV dla każdej z osób, a następnie wyciągamy średnią wartość CV dla całej grupy. Dla Jasia Kowalskiego spadek ok. 4 cm czyli do wyniku -58 cm będzie interpretowane jako pogorszenie jego dyspozycji dnia.

Jak już macie ustaloną wartość CV możecie bez problemu oceniać swoje interwencję np. zmianę programu treningowego, wprowadzenie nowego ćwiczenia czy np. efekt działania danej substancji np. suplementu. Jeśli wasza zmiana to tylko 2 % a wyniki pomiędzy pomiarami w poniedziałek i wtorek to zazwyczaj 5 % to wiadomo że zmiana nie jest zbyt istotna.

Jeśli obserwujemy obniżenie wysokości skoku (JH – jump height) o określoną wartość (zazwyczaj 1.5 x CV) to zmiana wydaje się rzeczywista i możemy twierdzić, że zawodnik dostał w kość i należy dokonać lub nie (w zależności od celu mikrocyklu) korekty planu treningowego.

Niemniej organizm ludzki jest bardzo przebiegły. Może być tak, że zawodnik jest zmęczony natomiast wysokość skoku podczas testu CMJ się nie zmieniła. Dzieje się tak, gdyż badany zmienia strategię wykonania skoku. Zazwyczaj przejawia się to w tym, iż robi głębszy zamach, wydłuża fazę ekscentryczną (zejście w dół) i koncentryczną aby zgromadzić odpowiednio dużo czasu i wygenerować niezbędny poziom impulsu siły dzięki czemu nie obserwuje się obniżenia wysokości skoku. Oszukał nas! Na szczęście mamy na niego sposób!

W badaniach Cormack et al. (2008) na zawodnikach AFL,  po intensywnym meczu, wysokość skoku dosiężnego nie zmieniła się znacząco ( – 1.5%) natomiast zmodyfikowany indeks siły reaktywej (RSImod) czyli czas kontrakcji (faza ekscentryczna + koncentryczna) w stosunku do wysokości skoku obniżył się, aż o – 7.5%. Inaczej mówiąc RSImod to stosunek czasu trwania fazy „zbierania się” do uzyskanej wysokości skoku. Jest to parametr, który jest bardziej wrażliwy na zmęczenie niż sama wysokość skoku. Wzór znajdziecie poniżej:

RSImod = time to take – off/jump height

time to take – off – to czas mierzony od początku ruchu do oderwania stóp od platform

Moje badania również potwierdzają tą prawidłowość. Wykonałem ocenę wysokości skoku (JH) oraz RSImod na platformach dynamometrczynych przed i po ciężkiej jednostce treningowejw której mieliśmy 2 serie sprintów po 10 x 20m (shuttle sprint 10 m x 10 m) na krótkiej przerwie wypoczynkowej – typowy wysiłek RSA – repeated sprint ability. Wysiłek trwał ok 8 s a przerwa trwała < 20 – 22 s (RPE 8 – 10).  Wysokość skoku obniżyła się ale wielkość tego efektu była równa  – 0.67 (Cohen’s d) natomiast dla RSImod wielkość była równa – 1.23. Prawie dwukrotnie większa wrażliwość RSImod w stosunku do JH 

RSImod a eksplozywność

RSImod jest nie tyko przydatny w ocenie zmęczenia nerwowo – mięśniowego ale można go również wykorzystać do oceny eksplozywności swoich zawodników. Suchomel et al. 2014 w pracy pt.: “Using Reactive Strength Index – Modified as an Explosive Performance Measurement Tool in Division I Athletes” ocenił poziom RSImod u 106 zawodników różnych dyscyplin sportowych na poziomie D -1. Następnie wyniki te skorelował z mocą mięśniową i szybkością rozwoju siły mięśniowej (RFD – rate of force development) podczas skoku CMJ z obciążeniem (20kg) i bez obciążenia (BW – body weight). Okazało się że im większy RSImod tym również większy poziom siły i mocy mięśniowej.  

W badaniu McMahon i wsp. 2017, poziom RSImod próbowano powiązać z kinetyką (siłą) i kinematyką (prędkością) skoku CMJ w różnych jego fazach  – ekscentrycznej i koncentrycznej. 53 zawodników rugby z English Super League zrekrutowano do tego badania.  Grupę podzielono na osoby z wysokim i niskim RSImod. Okazuje się, że osoby z wysokim RSImod dysponują większą siłą, mocą i prędkością zarówno w fazie ekscentrycznej jak i koncentrycznej skoku CMJ. Osoby z wyższym RSImod są w stanie w krótszym czasie wygenerować większą siłę i rozpędzić ciało do wyższych prędkośći.

Na podstawie dostępnych badań można stwierdzić, iż RSImod jest obiecującym parametrem przydatnym w ocenie zmęczenia i zmian adaptacyjnych. Wiedza na temat strategii wykonania skoku pozwala na bardziej rzetelny profil zawodnika.  Prosty przykład: Zawodnik A i B (jednakowa masa ciała) osiągają wysokość skoku 45 cm. Czas wykonania skoku zawodnika A wynosił 500 ms a zawodnika B 700 ms. Zawodnik A ze względu na krótszy czas fazy koncentrycznej musi zaaplikować większą siłę aby uzyskać ten sam efekt. Oznacza to, że zawodnika A wykonał tą samą pracę w krótszym czasie więc wygenerował większą moc mięśniową ponieważ P = W/t.

Zatem, jeśli chcesz rzetelnie i profesjonalnie diagnozować swoich zawodników musisz nie tylko wiedzieć jaką wartością mocy i siły dysponują ale także w jaki sposób wykorzystują swoje możliwości w warunkach zbliżonych do rywalizacji sportowej.

W kolejne części postaram się przedstawić zastosowanie platform w ocenie ryzyka kontuzji oraz w monitorowaniu procesu powrotu zawodników po urazach/kontuzjach.

Masz pytania? Skontaktuj się poprzez zakładkę „KONTAKT”