1 Pakosz1_Layout 1 - Medycyna Sportowa

Transkrypt

1 Pakosz1:Layout 1 2015-03-06 10:48 Strona 1
ARTYKUŁ ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE
Zaangażowanie Autorów
A – Przygotowanie projektu
badawczego
B – Zbieranie danych
C – Analiza statystyczna
D – Interpretacja danych
E – Przygotowanie manuskryptu
F – Opracowanie piśmiennictwa
G – Pozyskanie funduszy
Author’s Contribution
A – Study Design
B – Data Collection
C – Statistical Analysis
D – Data Interpretation
E – Manuscript Preparation
F – Literature Search
G – Funds Collection
Medycyna Sportowa / Polish J Sport Med
© MEDSPORTPRESS, 2014; 4(4); Vol. 30, 261-269
DOI: 10.5604/1232406X.1141999
Paweł Pakosz(A,B,C,D,E,F), Zbigniew Borysiuk(A,D,E,F,G),
Dorota Borzucka(C,D,E,F), Paweł Witek(A,E,F)
Politechnika Opolska, Wydział Wychowania Fizycznego i Fizjoterapii, Opole. Polska
Opole University of Technology, Department of Physical Education and Physiotherapy, Poland
WZORCE EMG PIŁKARZY NOŻNYCH
PODCZAS UDERZENIA PIŁKI LEWĄ
LUB PRAWĄ KOŃCZYNĄ DOLNĄ
EMG PATTERNS OF FOOTBALL PLAYERS DURING KICKING
THE BALL LEFT OR RIGHT LOWER LIMB
Słowa kluczowe: wzorce ruchowe, sygnał EMG, asymetria funkcjonalna
Key words: movement patterns, EMG signal, functional asymmetry
Streszczenie
Wstęp. Celem badań była ocena wzorców ruchowych kończyn dolnych piłkarzy nożnych
w aspekcie symetrii i asymetrii funkcjonalnej z wykorzystaniem telemetrycznego zapisu
EMG. Badania tego typu mają również zastosowanie w prewencji i usprawnianiu po przebytych kontuzjach.
Materiał i metody. Zbadano 6 piłkarzy w kategorii wiekowej seniora o stażu treningowym od 5 do 12 lat. W trakcie badań dokonano analizy sygnału EMG mięśni: musculus
quadriceps femoris, musculus rectus femoris, musculus biceps femoris kończyny dominującej i niedominującej podczas uderzenia piłki wewnętrznym podbiciem. Przyjęto, iż wyższe napięcie bioelektryczne mięśni charakteryzować będzie kończyny niedominujące.
W badaniach zastosowano telemetryczny elektromiograf BTS FreeEMG. System rejestrował amplitudę sygnału EMG i czas aktywacji zginaczy i prostowników.
Wyniki. Badania wykazały istotne zróżnicowanie sygnału EMG kończyny niedominującej, mięśnia dwugłowego uda, który generował większe napięcia bioelektryczne powyżej 1,2 mV. W odniesieniu do mięśnia prostego uda nie stwierdzono istotnych różnic,
przy średnim poziomie EMG 1,0 mV.
Wnioski. Największe skupienie i nasycenie sygnału EMG odnotowano w fazie szczytowej aktywności mięśni tj. w momencie zamachu i właściwego uderzenia piłki. U wszystkich badanych timing aktywacji mięśni miał podobną sekwencję działania. Ocena czasu
trwania ok. 450 ms fazy zamachu i 300 do 380 ms fazy uderzenia piłki całego wzorca ruchowego ma istotne znaczenie poznawcze w praktyce szkolenia piłkarzy. Poznając
przy pomocy badań elektromiografem wzorce ruchowe, można zrozumieć fizjologię ruchu
sportowca w danej dyscyplinie sportowej.
Summary
Word count:
Tables:
Figures:
References:
5449
2
4
22
Background. The aim of this study was to assess the movement patterns of the football player’s lower limbs, in terms of symmetry and asymmetry using telemetry EMG
recording. Studies of this type are also used in the prevention and improving recovery from
injuries.
Material and methods. We studied 6 players in the senior age category of internship
training from 5 to 12 years. In the study, was performed the analysis of the EMG signal of
the following muscles: musculus quadriceps femoris, rectus femoris musculus, musculus
biceps femoris of dominant and nondominant leg during kicking the ball inside part of the
foot. It was assumed that the higher bioelectric muscle activation will be characterized by
nondominant limb. In the studies was used telemetry electromiograph BTS FreeEMG. The
system record EMG signal amplitude and duration of the flexor and extensor activation.
Results. The study showed significant differences in the EMG signal nondominant
limb, of the femoral biceps, which generate higher bioelectric activity, greater than 1.2 mV.
In relation to the rectus femoris were no significant differences, with an average level of
1.0 mV EMG.
Conclusions: The greatest concentration and saturation of the EMG signal was
observed in the phase of peak muscle activity, that is, when the leg swing and kicks the
ball. In all subjects the timing of muscle activation was similar sequence of actions.
Evaluation duration of approx. 450 ms swing phase and 300 to 380 ms phase of kicking
the ball, whole motor pattern is important in the practice of training players. Learning
through studies electromiograph movement patterns, you can understand the physiology
of the athlete motion in their sport.
Adres do korespondencji / Address for correspondence
Paweł Pakosz
45-758 Opole, ul. Prószkowska 76/9a, Poland
tel. +48774498321, e-mail: [email protected]
Otrzymano / Received
Zaakceptowano / Accepted
13.10.2014 r.
22.11.2014 r.
261
Pakosz P. i wsp. Uderzenie piłki a bioelektryczna aktywacja mięśni nóg piłkarzy
Wstęp
Background
Analiza amplitudy sygnału EMG pozwala na uzyskanie informacji o napięciu bioelektrycznym oraz
czasie aktywacji mięśni [1,2]. Dzięki temu elektromiografia może posłużyć, jako narzędzie umożliwiające
obiektywną ocenę stanu sportowca, wspomóc racjonalizację kształtowania techniki sportowej, sprawdzić
skuteczność treningu sportowego oraz pomóc w ustaleniu wzorców ruchowych dla różnych populacji sportowców. Ponadto przy pomocy powierzchniowego
EMG można także monitorować parametry umożliwiające obniżenie ryzyka urazów czy postępów w rehabilitacji, wspomagać regenerację i odnowę biologiczną,
identyfikować występujące kompensacje ruchowe
i słabe punkty łańcucha kinematycznego, które podwyższają ryzyko urazu zawodnika, wspomóc reedukację
właściwych wzorców ruchowych po kontuzjach zapewniających właściwą aktywizację kluczowych grup mięśniowych, co obniża ryzyko urazu czy obniżenie komplikacji po kontuzji [3,4,5,6].
W niniejszej pracy zastosowano EMG do analizy
symetrii i asymetrii funkcjonalnej kończyn dolnych
podczas wykonywania uderzenia piłki wewnętrznym
podbiciem. Punktem wyjścia była koncepcja znaczenia lateralizacji w sporcie sformułowana przez m.in.
Starostę oraz Bergier i Soroka [7,8]. Wynika z niej, że
wynik sportowy jest wypadkową symetrycznego
i asymetrycznego przygotowania ruchowego oraz, że
wczesna specjalizacja kończyny lub strony ciała obniża pułap późniejszych możliwości ruchowych. Badania wielu autorów pokazały, iż wieloletni trening koordynacji piłkarzy i doskonalenia ich techniki sprzyja
efektywności i dokładności uderzeń piłki [9,10]. McLean
i Tumilty [11] analizując zapisy video z wielu MŚ w piłce nożnej stwierdzili, że czołowi zawodnicy świata
równie skutecznie posługują się lewą jak i prawą kończyną strzelając bramki obydwoma kończynami. Badania polskich autorów w odniesieniu do zawodników w kategorii juniora kontrastują z powyższymi
spostrzeżeniami, szczególnie w aspektach dokładności i celności podań i uderzeń piłki wyrażoną zdecydowaną przewagą kończyny dominującej [12,13].
Aktualnie większość doniesień koncentruje się
na kompleksowej analizie wielu aspektów techniki
piłkarzy włączając analizy kinematyczne z wykorzystaniem kamer w opcji 3D, zapisu sygnału EMG wraz
z badaniem przyśpieszeń przy użyciu akcelerometru
i pomiarów siły oraz kątów w stawach [14]. Ciekawe
i aplikacyjne badania przeprowadzili Amri-Khorasani
[15] oraz Arpinar-Avsar [16], poszukując związków
asymetrii funkcjonalnej piłkarzy nożnych z pozycją na
boisku i poziomem mistrzostwa sportowego. W konkluzji dowiedli, że najwyższym poziomem symetrii charakteryzowali się zawodnicy operujący w środku pola, pomocnicy defensywni i ofensywni. Wykazali silną
korelację pomiędzy wysokim poziomem zaawansowania sportowego i doskonałym operowaniem piłką
zarówno kończyną dominującą jak i niedominującą.
Szczegółową i wszechstronną analizę wzorców ruchowych piłkarzy nożnych, w powiązaniu z wydolnością, koordynacją, cechami osobowości i skłonnościami zawodników do częstych kontuzji przedstawił
w książce Science and Soccer Thomas Reilly [17].
Analizując od strony uwarunkowań biomechanicznych
podstawową technikę piłkarską, jaką jest uderzenie
piłki prostym podbiciem, zwrócił uwagę na istotną ko-
Analysis of the EMG signal amplitude allows to
obtain information of bioelectric activity and muscle
activation time [1,2]. Thanks to this, electromyography can be used as a tool for objective evaluation of
the athlete state, help rationalize the development of
sports technique, test the effectiveness of sports
training and help establish movement patterns for
different populations of athletes. In addition, using
the surface EMG can also monitor parameters for
reducing risk of injury or progress in rehabilitation,
support regeneration and wellness, identify existing
movement compensations and weaknesses of the
kinematic chain, which increase the risk of player’s
injury, support re-education movement patterns after
injuries to ensure correct activation key muscle groups,
which reduces risk of player’s injury or reduction of
complications after injury [3,4,5,6].
In this paper, EMG was used to the analysis of
symmetry and asymmetry of the lower limbs during
kicking the ball inside part of the foot. The starting
point was the concept of the meaning lateralization in
sport formulated by, among others, Starosta, Bergier
and Soroka [7,8]. It shows, that sport result is the
sum of symmetric and asymmetric motor preparation
and that early specialization limb or side of the body
reduces the ceiling for later motor abilities. Many authors have shown that long-term player’s coordination and technique training, conducive to the efficiency and accuracy of kicking the ball [9,10]. McLean
and Tumilty [11] examining video recordings of the
many World Cup in football found that the best players in the world equally effectively use the left and
right limb scoring a goal both limbs. Polish authors
research in relation to competitors in the junior category does not agree with the above observations,
especially in the aspects of precision and accuracy
with ball passes and kicks expressed an overwhelming advantage of dominant limb [12,13].
Currently, most reports focused on a comprehensive analysis of the many aspects of player’s technique including kinematic analysis using cameras in
the 3D options, recording EMG signal from the study
of acceleration using the accelerometer, force measurements and angles of the joints [14]. Interesting
and application study made Amri-Khorasani [15] and
Arpinar-Avsar [16], they looked for relationships between functional asymmetry with the position on the
field and level of skills. In conclusion, they proved
that the highest level of symmetry were characterized
by the players operating in the middle of the field,
defensive and offensive midfielders. They showed
a strong correlation between a high level of play and
excellent operating a ball, both the dominant limb and
the nondominant. Detailed and comprehensive analysis of footballer’s movement patterns, in conjunction with exercise capacity, coordination, personality
traits and tendencies of players for frequent injury,
presented Thomas Reilly [17] in the book „Science
and Soccer”. Analyzing the basic football technique,
kick the ball of middle part of the foot, from the biomechanical conditions, he drew attention to the significant correlation between the work of flexors and
extensors of the knee joint with the strength and
effectiveness of kicking the ball. In the context of this
work extremely useful reference and research was
262
Pakosz P. et al. Kick the ball and leg muscle bioelectrical activation of football players
relację pracy zginaczy i prostowników stawu kolanowego z siłą i skutecznością uderzenia piłki. W kontekście niniejszej pracy niezwykle użyteczne i referencyjne badania były udziałem autorów duńskich
[18]. Mierząc sygnał EMG z pięciu mięśni decydujących o maksymalnym uderzeniu piłki wyodrębnili dwa,
ich zdaniem najważniejsze: iliopsoas (biodrowo-lędźwiowy) i vastus lateralis, jako główny prostownik stawu kolanowego. Stwierdzili, że ich szczytowa aktywacja następuje pomiędzy 850 ms a 1095 ms całej
struktury ruchu, przy amplitudzie EMG zbliżonej do 2
mV (2000 mikrowoltów).
the participation of Danish authors [18]. By measuring the EMG signal of the five muscles determining
the maximum kick ball they isolated the two, in their
opinion, the most important: iliopsoas and vastus lateralis, as the main muscle straightening the knee.
They found that the peak activation occurs between
850 ms and 1095 ms entire structure of the movement, EMG amplitude then becomes up to 2 mV
(2000 microvolts).
Materiał i metody
Material and methods
Celem pracy było zbadanie, czy istnieje różnica
w generowanym przez mięśnie wzorcu ruchowym,
pomiędzy prawą i lewą kończyną dolną piłkarzy z różnym stażem treningowym.
Parametrem, który został poddany analizie to czas,
w którym określone mięśnie uaktywniają się podczas
badanej czynności ruchowej w piłce nożnej (uderzenie wewnętrznym podbiciem). Zwrócona była szczególna uwaga na rejestracji różnic sygnału EMG prawej i lewej nogi piłkarzy oraz analizy ich timingu. Mięśniami badanymi były:
• czworogłowy uda (musculus quadriceps femoris)
a szczególnie mięsień prosty uda (musculus rectus femoris),
• dwugłowy uda (musculus biceps femoris).
Badania zostały przeprowadzone na boisku trawiastym. Badani wykonywali uderzenia wewnętrznym podbiciem najpierw nogą dominującą a później
niedominującą do celu, bramki treningowej.
Należy zaznaczyć, iż uderzenie wewnętrznym
podbiciem było poprzedzone rozbiegiem, które zawodnik wykonywał podczas badania. Zatem nie był
to wyizolowany ruch, lecz naturalna czynność ruchowa piłkarza.
Założono, że wzorce ruchowe piłkarzy nożnych z różnym stażem treningowym wykażą znaczącą fluktuację
sygnału EMG oraz porównanie parametrów EMG kończyny dominującej i niedominującej charakteryzować
się będzie wyższym napięciem bioelektrycznym kończyny niedominującej.
Badania zostały przeprowadzone systemem do
badań elektromiograficznych BTS FreeEMG (Ryc. 1),
który rejestruje aktywność mięśni, tzw. dynamiczny EMG
w warunkach laboratoryjnych i klinicznych z bezprzewodową komunikacją między przedwzmacniaczami
i jednostką zbierającą sygnał.
System BTS FreeEMG jest lekkim, uniwersalnym
i przenośnym zestawem zapewniający bardzo wysoką jakość rejestrowanego sygnału z 8 kanałów jednocześnie (czyli pomiaru za pomocą 8 par elektrod)
z częstotliwością do 10000 Hz na jeden kanał. Aparat może być noszony przez badanego lub znajdować się w odległości do 30 metrów od badanego
podczas rejestracji sygnału.
Pakiet EMG współpracuje z oprogramowaniem
do wizualizacji, opracowywania oceny i analizy zarejestrowanego sygnału EMG, tj. Myolab.
System pomiarowy składa się z części analogowej i cyfrowej. Część analogowa pozwala na wstępne wzmacnianie oraz filtrację sygnału EMG. Sygnał
ten jest przetwarzany na postać cyfrową oraz transmitowany do układu mikroprocesorowego. Program umo-
Aim of this study was to verify a difference in the
pattern generated by the muscles, between the right
and left lower limb, footballers with different training
experience.
The parameter that was analyzed, was time in
which the muscles are activated during the kicking
the ball inner part of the foot. Special attention was
on the registration of the difference in EMG signal
right and left legs and analyze their timing.
Tested muscles were:
• musculus quadriceps femoris, the rectus femoris
muscle especially,
• musculus biceps femoris.
The study was performed on a grassy field. The
subjects performed the kick by the inner part of the
foot into the goal, the dominant limb first and then the
nondominant.
It should be noted that the inner part of the foot
kick, was preceded by a run-up that player performed
during the test. Thus, it was not isolated movement,
but natural motor player activity.
It was assumed that the movement patterns of
football players with different training experience
show significant fluctuation of the EMG signal, and
a comparison of the EMG the dominant and nondominant limbs will be characterized by higher bioelectric activity of the nondominant limb.
The study was conducted by FreeEMG BTS system
(Fig. 1), which records the activity of the muscles, called
dynamic EMG in the laboratory and clinical studies of
wireless communication between the preamplifiers
and signal collecting unit.
FreeEMG BTS system is lightweight, universal
and portable kit that provides a very high quality of
the recorded signal from the 8 channels simultaneously (ie measurement with 8 pairs of electrodes)
with frequency to 10000 Hz per channel. Apparatus
can be worn by a subject or be located 30 meters of
the subject during signal registration.
EMG package cooperatives with a software for
visualization, evaluation and analysis of the recorded
EMG signal, ie. Myolab.
The measurement system contains the following
parts: analog and digital. The analog part allows prefiltration strengthening and EMG signal. This signal is
processed to digital form and transmitted to microprocessor circuit. The program allows you to synchronize data sampling measurement, digital filtering
and initial implementation of the protocol for transferring data to a computer. The digital signal representing the measured EMG activity is sent to computer.
Electrodes were placed on the body in accordan-
263
Ryc. 1. BTS FREEEMG z jednostką zbierającą sygnał i komputerem pozwalającym na obsługę systemu
Fig. 1. BTS FREEEMG and a computer unit allows for operation of the system
Tab. 1. Charakterystyka badanych piłkarzy nożnych
Tab. 1. Characteristics of football players
żliwia synchronizację próbkowania danych pomiarowych, wstępną filtrację cyfrową oraz realizację protokołu transferu danych do komputera. Sygnał cyfrowy
reprezentujący mierzone napięcie EMG jest przesyłany do komputera.
Elektrody na ciele badanych były umieszczone
zgodnie z metodyką SENIAM, wzdłuż podłużnej linii
środkowej mięśnia. Elektrod nie należy mocować w pobliżu ścięgna mięśnia, ponieważ włókna mięśnia są
w tym miejscu cieńsze i mniej liczne, co redukuje amplitudę sygnału EMG. Nie należy umieszczać elektrod na
punktach ruchowych, gdyż w tym obszarze potencjały czynnościowe rozchodzą się ogonowo i rostralnie
wzdłuż włókien mięśnia, dlatego też dodatnie i ujemne fazy potencjałów czynnościowych będą dodawać
się i odejmować z niewielkimi różnicami fazowymi
powodując, że sygnał EMG będzie miał wyższe składniki częstotliwości.
Materiał badawczy stanowiło sześciu piłkarzy nożnych, występujących w 3-ligowym zespole w wieku
od 18 do 27 lat, a ich staż treningowy wynosił od 5 roku do 12 lat (Tab. 1).
264
ce with the SENIAM methodology, along the longitudinal center line of the muscle. Electrodes should not
be mounted near the muscle tendon because the
muscle fibers are thinner at this point and smaller,
which reduces the amplitude of the EMG signal. Do
not place the electrodes on the motor points, since
this area action potentials arrange a caudal and rostral
along the muscle fibers, and therefore positive and
negative phase of action potentials will add or subtract
from the small phase differences, causing the EMG
signal will have higher frequency components.
Research material consisted six football players,
playing in a 3-league team in age from 18 to 27
years, and their training experience ranged from 5
years to 12 years (Tab. 1).
Wyniki
Results
Analizując wyniki przeprowadzonych badań posłużono się średnimi wartościami sygnału EMG mięśni prostego uda (rectus femoris (RF)) i dwugłowego
uda (biceps femoris (BF)) kończyny dominującej
i niedominującej w trakcie uderzenia piłki. Określając
istotności różnic między wynikami zastosowano test
T dla prób niezależnych.
Dla mięśnia prostego uda (musculus rectus femoris) (p= 0,402) różnice okazały się nieistotne statystycznie (p>0,05), natomiast wyniki testu T uzyskane
dla mięśnia dwugłowego uda (musculus biceps femoris) okazały się istotne statystycznie (p=0,048)
(Tab. 2).
Dokonano wyboru dwóch najbardziej charakterystycznych konfiguracji rejestracji sygnału EMG zawodnika na pozycji pomocnika, którego wyniki dla
obydwu kończyn są identyczne (Ryc. 2, Ryc. 3) oraz
zawodnika na pozycji napastnika o istotnym zróżnicowaniu profilu EMG dla obydwu kończyn (Ryc. 4).
Jak wynika z (Ryc. 2) RF pomiędzy 1580 ms
a 1900 ms generował najwyższe napięcie, które nieznacznie przekraczało 1,0 mV. Po fazie uderzenia piłki
Analyzing the results of the research were used
average values of the EMG signal rectus femoris
(RF) and biceps femoris muscle (BF) the dominant
and nondominant leg during the kicking ball. Determining the significance of differences between the
results, T-test was used for independent samples.
For the rectus femoris (p = 0.402) differences proved to be statistically insignificant (p> 0.05), while the
T-test results obtained for the biceps femoris muscle
were statistically significant (p = 0.048) (Tab. 2).
Selecting the two most characteristic configuration of EMG signal recording for player as a midfielder, the results for both limbs are identical (Fig. 2,
Fig. 3) and the player as a forward with a significant
diversity profile of EMG for both limbs (Fig. 4).
As is apparent from (Fig. 2) rectus femoris (RF)
between 1580 ms and 1900 ms generate the highest
bioelectric activity, which slightly exceeded 1.0 mV.
After a phase of kicking the ball muscle tension showed significantly less contained at approx. 0,2 mV. Biceps femoris muscle (BF) showed its greatest activity
and focus the signal from approx. 1000 ms to 1450
Tab. 2. Średnie wartości sygnału EMG mięśni nogi dominującej i niedominującej sześciu badanych piłkarzy w uderzeniu piłki wewnętrznym podbiciem
Tab. 2. Mean values of EMG signal muscle dominant and nondominant legs of the six players kick the ball in inside
part of the foot
Ryc. 2. Zapis aktywności EMG mięśni rectus femoris (RF), biceps femoris (BF) w czasie uderzenia wewnętrznym podbiciem nogą dominującą, pomocnika 7 lat stażu treningowego
Fig. 2. EMG activity of rectus femoris muscle (RF), biceps femoris (BF) during a kick of inside part of the foot dominant
leg, midfielder 7 years of training experience
265
mięsień wykazywał napięcie znacznie mniejsze na poziomie ok. 0,2mV. Mięsień dwugłowy uda BF wykazał
swoją największą aktywność i skupienie sygnału
od ok. 1000 ms do 1450 ms, natomiast amplituda sygnału EMG 1,3mV. Sekwencja wzorca ruchowego od
fazy zamachu i aktywności mięśnia BF do uderzenia
piłki i aktywności mięśnia RF wynosiła 900 ms.
Analiza pracy obu mięśni widoczna na (Ryc. 3)
dostarcza informacji o tym, iż BF, jako pierwszy mięsień ulega aktywacji. Jest to związane z fazą zamachu, w której główną rolę ogrywa mięsień dwugłowy.
Sygnał EMG osiągnął wartość równą ok. 1,2mV a czas
generowanego napięcia trwa ok. 450 ms. Natomiast
mięsień RF swoje największe napięcie generuje przez
ok. 350 ms, uzyskując w tym czasie napięcie równe
1,0mV.
Biceps femoris BF wykazał największe napięcie
i nasycenie sygnału między 1200 ms a 1650 ms.
W tym czasie napięcie bioelektryczne wynosiło ok.
1,2 mV. Po tej fazie ruchu napięcie już nie osiągało
takiej wartości, gdyż utrzymywało się na poziomie ok.
0,3 mV.
Czas kompleksowy wzorca ruchowego dla kończyny niedominującej wyniósł 800 ms.
Porównując wzorce ruchowe obu kończyn (Ryc. 2
i Ryc. 3) można dostrzec istotne podobieństwo przebiegu sygnału EMG, co świadczyć może o wysokim
poziomie symetrii funkcjonalnej badanego zawodnika.
Analizując zapisy EMG (Ryc. 4) badanego piłkarza można stwierdzić, iż pierwszym mięśniem przejawiającym wzmożoną aktywność w obu nogach jest
mięsień dwugłowy uda, co związane jest z fazą zamachu. Następnie wzmożoną aktywność przejawia
mięsień prosty uda w fazie właściwej uderzenia piłki.
Porównując EMG obu kończyn, można dostrzec
następujące różnice:
• noga dominująca przejawiała mniejsze napięcie
mięśnia prostego uda o 0,3 mV
• mięsień dwugłowy uda lewej i prawej nogi osiągnął takie samo napięcie równe 1,1 mV
ms, and the amplitude of the EMG signal 1,3mV. The
sequence of motor pattern from the swing phase and
muscle BF activity to kicking the ball and RF muscle
activity was 900 ms.
Analysis of the work of both muscle (Fig. 3)
provides information about the fact that BF was the
first muscle activated. It is associated with the swing
phase in which a major role plays the biceps. EMG
signal reached a value of approx. 1,2mV and time
generated bioelectric activity takes approx. 450 ms.
The other hand the RF muscle, greatest bioelectric
activity generates approx. 350 ms, having at that time
equal to 1,0mV activity.
Biceps femoris showed the greatest bioelectric
activity, and signal saturation between 1200 ms and
1650 ms. At this time, bioelectric activity was approx.
1.2 mV. After this phase of the movement bioelectric
activity has not reached the same value because
remained at a level of approx. 0.3 mV. Time for a complex pattern motor nondominant limb was 800 ms.
Comparing the patterns of movement of both limbs
(Fig. 2 and Fig. 3), can be seen significant similarity
course of the EMG signal, which can provide a high
level of symmetry of the functional examined player.
Analyzing EMG recordings (Fig. 4) examined footballer can be concluded that the first muscle which
manifests increased activity of in both legs is the biceps femoris muscle, which is associated with the
swing phase. Then the increased activity of the rectus
femoris is manifested in the phase of the right kicking
the ball.
Comparing the EMG signal of the two limbs, one
can see the following differences:
• the dominant leg manifested lower bioelectric activity of rectus femoris 0.3 mV
• biceps femoris muscle of the left and right leg
reached the same bioelectric activity equal to 1.1
mV
• the period of greatest activity of biceps femoris
muscle of the dominant leg was 50 ms shorter
than the weaker leg
Ryc. 3. Zapis aktywności EMG mięśni rectus femoris (RF), biceps femoris (BF) w czasie uderzenia wewnętrznym podbiciem kończyną niedominującą pomocnika (7 lat) stażu treningowego
Fig. 3. EMG activity of rectus femoris muscle (RF), biceps femoris (BF) during a kick of inside part of the foot nondominant leg, midfielder 7 years of training experience
266
Ryc. 4. Zapis aktywności EMG mięśni rectus femoris (RF), biceps femoris (BF) w czasie uderzenia wewnętrznym podbiciem napastnika (12 lat) stażu treningowego. Kończynę dominującą opisują dwie górne krzywe EMG, natomiast
kończynę niedominującą dwie dolne
Fig. 4. EMG activity of rectus femoris muscle (RF), biceps femoris (BF) during a kick of inside part of the foot forward
12 years of training experience. Dominant limb describe the two upper EMG curves, nondominant limb two lower
•
•
czas największej aktywności mięśnia dwugłowego uda nogi dominującej był o 50 ms krótszy od
nogi słabszej
czas największej aktywności mięśnia prostego
uda nogi dominującej był o 150 ms krótszy od nogi niedominującej. Stwierdzone zróżnicowanie sygnału EMG w porównywanych kończynach dowiodło istotnej asymetrii funkcjonalnej testowanego zawodnika.
•
the period of greatest activity of rectus femoris
muscle of the dominant leg was about 150 ms
shorter than nondominant leg. The observed variation in the EMG signal compared limbs showed
significant functional asymmetry in tested player.
Dyskusja
Discussion
Jak udowodniono w badaniach, schemat aktywacji mięśniowej u piłkarzy ma określone tendencje.
Badanie elektromiografem pokazuje również różnice
we wzorcach ruchowych pracy mięśni u zdrowych
i kontuzjowanych sportowców [19]. Dzięki tym danym,
można z powodzeniem usprawnić proces powrotu do
optymalnej aktywacji mięśniowej, po przebytym urazie.
Analizując wyniki uzyskane przez sześciu badanych piłkarzy można zauważyć, iż napięcia generowane przez ten sam mięsień nogi dominującej i niedominującej różniły się istotnie statystycznie w aspekcie mięśnia dwugłowego uda. Natomiast mięsień prosty uda nie wykazywał istotnych zmian w wartości sygnału EMG.
Celem piłkarzy było uderzenie piłki wewnętrznym
podbiciem w wyznaczone pole z określonej odległości, zatem powinni oni wykonać to zadanie ruchowe
z podobnym napięciem bioelektrycznym mięśni kończyny dominującej i niedominującej. Uzyskane różne
wyniki napięcia bioelektrycznego mięśni podczas badań mogą wskazywać na rezerwę w aspekcie przygotowania symetrycznego piłkarzy nożnych z różnym
stażem treningowym.
Ocena wykresów EMG pozwoliła dostrzec wzorzec uaktywniania się mięśni podczas wykonywania
uderzenia wewnętrznym podbiciem. Badane mięśnie
odpowiedzialne są za utrzymanie prawidłowej postawy, zatem powinny wykazywać stałą aktywność, co
As been proven during the study, muscle activation scheme of the players has a specific tendencies.
Electromiograph study also shows differences in
movement patterns muscle in healthy and injured
athletes [19]. With this data, you can successfully
improve the process of returning to optimal muscle
activation after infury.
Analyzing the results obtained by the six football
players you will notice, that the bioelectric activity generated by the same muscle from dominant and nondominant leg differed significantly in terms of biceps
femoris muscle. In the other hand the rectus femoris
muscle showed no significant changes in the value of
the EMG signal.
The purpose of football players was kicking the
ball inside part of the foot to a designated place from
a distance, so they should perform this task with
a similar bioelectric muscle activation the dominant
and nondominant limbs. Obtained different results
bioelectrical muscle activation during the study may
indicate a reserve in the context of the preparation of
symmetrical football players with different training experience.
EMG graphs allowed to see muscle activation
pattern during kicking inside part of the foot. Tested
muscles are responsible for the correct posture,
should therefore have a constant activity, which could
be seen in the EMG signal. However, during the
267
można było dostrzec w sygnale EMG. Jednak w trakcie uderzenia piłki pierwszy wzmożoną aktywność wykazywał u wszystkich badanych mięsień dwugłowy
uda (praca koncentryczna), co związane jest z fazą zamachu, czyli zginania stawu kolanowego. Natomiast
mięsień prosty uda również wykazywał aktywność, co
związane jest z jego pracą ekscentryczną [20,21].
Po fazie zamachu następowało odwrócenie aktywności mięśni. Mięsień prosty uda wykazywał większe
napięcie podczas pracy koncentrycznej, co wynika
z prostowania stawu kolanowego w celu uderzenia piłki. W tym czasie mięsień dwugłowy uda również przejawiał napięcie bioelektryczne podczas pracy ekscentrycznej [22].
Badania zweryfikowały hipotezę, iż sygnał EMG
kończyny dominującej i niedominującej wykaże istotną zmienność i wyższe napięcie bioelektryczne kończyny niedominującej. Jednak odnosi się to do mięśnia dwugłowego uda. Mięsień prosty uda nie wykazał zmian istotnych statystycznie.
W badaniach parametry sygnału EMG nogi wiodącej i teoretycznie słabszej piłkarza grającego na
pozycji pomocnika były identyczne (dla mięśni BF 1,2
[mV], a RF 1,0 [mV]). Piłkarz ten występuje na pozycji środkowego pomocnika, zatem powinien przejawiać wysoki poziom wyszkolenia technicznego obu
nóg. Wyniki uzyskane w badaniu EMG mogą potwierdzają hipotezę, iż podobne parametry EMG kończyny dominującej i niedominującej będą charakteryzować zawodników reprezentujących wysoki poziom
symetrii funkcjonalnej. Wymaga to jednak dalszych
poszukiwań i stanowi rekomendację do objęcia badaniami większych grup piłkarzy.
kicking the ball first showed enhanced activity in all
subjects the biceps femoris muscle (concentric work),
which is associated with the swing phase, what is flexural of the knee. The other hand the rectus femoris
muscle also showed activity, which is associated with
his eccentric work [20, 21].
After the swing phase the reversal muscle activity
followed. Rectus femoris muscle showed higher bioelectric activity during concentric work, which results
from straightening of the knee in order to kicking the
ball. At this time, the biceps femoris also showed
bioelectric activity while working eccentric [22].
The study verified the hypothesis, that the EMG
signal the dominant and nondominant limb demonstrates significant variation and higher bioelectric activity of the nondominant limb. However, this refers to
the musculus biceps femoris. Rectus femoris muscle
showed no statistically significant changes.
In a study EMG signal parameters the dominant
and theoretically weaker footballer limb playing as
a midfielder were identical (for muscle BF 1.2 [mV]
and RF 1.0 [mV]). This football player is midfielder,
therefore, should show a high level of technical skills
of both legs. The results in the study of the EMG may
support the hypothesis, that similar parameters EMG
the dominant and nondominant limbs are characterized by a high level athletes representing the functional
symmetry. However, this requires further research and
is a recommendation to subscribe for studies of larger
groups of players.
Wnioski
Conclusions
1. Największe skupienie i nasycenie sygnału EMG
możemy zauważyć w momentach największej aktywności mięśni, czyli w fazie zamachu i właściwego uderzenia piłki.
2. Wielkość sygnału zależy w głównej mierze od
momentu, w którym mięsień wykonuje największą
w badanym wzorcu ruchowym pracę, czyli kiedy
generuje największe napięcie.
3. Parametry EMG kończyny dominującej i niedominującej wykazały istotną zmienność i wyższe napięcie bioelektryczne kończyny niedominującej
w badaniach mięśnia dwugłowego uda.
4. U wszystkich badanych aktywacja mięśni wykazywała podobną sekwencję działania.
5. Wyniki aktywacji mięśniowych i określony wzorzec ruchowy uderzenia piłki wewnętrznym podbiciem, może służyć jako cel do osiągnięcia po
przebytej przez zawodnika kontuzji.
1. The highest concentration and saturation of the
EMG signal can be seen in times of greatest muscle activity, which is in swing phase and correct
kicking the ball.
2. Volume of signal depends largely on the point at
which the muscle performs the largest work in the
studied motor pattern, ie when produces the largest bioelectric activity.
3. EMG parameters the dominant and the nondominant limb showed significant variability and higher
bioelectric activity of the nondominant limb in the
biceps femoris muscles.
4. In all studied muscles, activation showed a similar
sequence of action.
5. Results of muscle activation and specific motor
pattern of kicking the ball inside part of the foot,
may be a goal to reach for the injured player.
Publikacja finansowana w ramach projektu „Rozwój sportu akademickiego Politechniki Opolskiej, w oparciu o nowoczesne metody
diagnostyczne w aspekcie doskonalenia procesu treningowego”, Nr RSA2 030 52 (Umowa Nr 0010/RS2/2013/52).
Publication financed by project ‘‘Development of academic sports Opole University of Technology, based on the modern diagnostic
methods in terms of improving the training process”, Nr RSA2 030 52 (The contract Nr 0010/RS2/2013/52).
Piśmiennictwo / References:
1. De Luca CJ. The Use of Surface Electromyography in Biomechanics. Journal of Applied Biomechanics 1997;
13(2): 135-63.
2. Borysiuk Z, Zmarzły D. Elektromiografia powierzchniowa (sEMG) jako nowatorski system badania procesów
informacyjnych w sporcie. Medycyna Sportowa 2006; 1(6): 59-66.
268
3. Hortobagyi T, DeVita P. Muscle pre- and co-activity during downward stepping are associated with leg stiffness in
aging. Journal of Electromyography and Kinesiology 2000; 10: 117-26.
4. Knudson D, Blackwell J. Trunk muscle activation in open stance and square stance tennis forehands. International
Journal of Sports Medicine 2000; 21: 321-4.
5. Cerulli G, Caraffa A, Bensi G, Mari A, Buompadre V, Proietti M. Acute muscle injury inrelation to specific movement.
Conference Proceedings: International Conference of Sports Medicine Applied to Football (soccer) 1990, Rome;
191-7.
6. Heinonen A, Sievanen H, Viitasalo J, Pasanen M, Oja P, Vuori I. Reproducibility of computer measurement of
maximal isometric strength and electromyography in sedentary middle-aged women. European Journal of Applied
Physiology 1994; 68: 310-4.
7. Starosta W. Symmetry and asymmetry in shooting demonstrated by elite soccer players. In: Reilly T, Lees A, Davids K, W, eds. Science and Football. London, UK: E. and F. N. Spon; 1988. p. 346-55.
8. Bergier J, Soroka A. Wielokierunkowa analiza symetrii i asymetrii strzałów kobiecych drużyn piłki nożnej w Mistrzostwach Europy – Anglia 2005. Stuła A.(red.) Wybrane zagadnienia treningu sportowego piłkarzy nożnych.
Gorzów Wielkopolski; 2005.
9. Witkowski Z, Ljach W. Asymetria w poziomie umiejętności technicznych u piłkarzy nożnych różnej kwalifikacji.
Stuła A.(red.) Teoretyczne i praktyczne aspekty nowoczesnej gry w piłkę nożną. Opole; 2009.
10. Drabik J. Sprawność fizyczna dzieci w wieku 7-15 lat w świetle symetrii i asymetrii funkcjonalnej. Wychowanie
Fizyczne i Sport 1984; 3-4: 57-71.
11. McLean BD, Tumilty D. Left-right asymmetry in two types of soccer kick. Br J Sp Med 1993; 27(4).
12. Witkowski Z, Garguła L. Poziom zdolności dostosowania i przestawienia działań ruchowych u piłkarzy nożnych w
wieku 7-17 lat z uwzględnieniem symetrii – asymetrii ruchów. Stuła A.(red.) Teoretyczne i praktyczne aspekty
nowoczesnej gry w piłkę nożną. Opole; 1991.
13. Starosta W, Bergier J. O wzorcach techniki sportowej w piłce nożnej na przykładzie symetrii ruchów. Kultura
fizyczna 1991; 9-10.
14. Kellis E, Katis A. Biomechanical characteristics and determinants of instep soccer kick. Journal of Sports Science
and Medicine 2006; 6: 154-65.
15. Amiri-Khorasani M, Abu Osman NA, Yusof A. Biomechanical Responses of Instep Kick between Different Positions
in Professional Soccer Players. Journal of Human Kinetics 2009; 22: 21-8.
16. Arpinar-Avsar P, Soylu AR. Consistency in acceleration patterns of football players with different skill levels.
Journal of Sports Science and Medicine 2010; 9: 382-7.
17. Reilly T. Science and Soccer. First edition by E & FN Spon. Taylor & Francis Group 2003.
18. Dorge HC, Bull Andersen T, Sarensen H, et al. EMG activity of the iliopsoas muscle and leg kinetics during the
soccer place kick. Scand J Med Sci Sports 1999; 9: 195-200.
19. Wadsworth DJ, Bullock-Saxton JE. Recruitment patterns of the scapular rotator muscles in freestyle swimmers
with subacromial impingement. International Journal of Sports Medicine 1997; 18(8): 618-24.
20. Narici MV, Sirtori M, Mognoni P. Maximum ball velocity and peak torques of hip flexor and knee extensor muscles. In:
Reilly T, Lees A, Davids K, Murphy W, eds. Science and Football. London, UK: E. and F. N. Spon; 1988. p. 429-33.
21. Cabri J, De Proft E, Dufour W, Clarys JP. The relation between muscular strength and kick performance. In: Reilly
T, Lees A, Davids K, Murphy W, eds. Science and Football. London, UK: E. and F. N. Spon; 1988. p. 186-93.
22. Plagenhoef S. Patterns of Human Motion. A Cinematographic Analysis. Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice-Hal.l; 1999.
269

1 Pakosz1_Layout 1 - Medycyna Sportowa

Transkrypt

Podobne dokumenty

Zestaw do badań urodynamicznych

Noraxon Desktop DTS - Ulotka PL

Noraxon Clinical DTS - Ulotka PL