~ Σχολή Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού ~ Τομέας Κλασικού Αθλητισμού ΙΟΥΝΙΟΣ 2017 Πτυχιακή Εργασία ΠΕΡΙΠΤΩΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΠΡΟΣΘΕΤΙΚΟΥ ΜΕΛΟΥΣ ΣΤΑ ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΦΟΡΑΣ ΣΕ ΠΑΡΑΟΛΥΜΠΙΑΚΟ ΑΘΛΗΤΗ ΤΗΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑΣ Τ47 ΤΟΥ ΑΛΜΑΤΟΣ ΕΙΣ ΜΗΚΟΣ Τσιώκος Νικόλαος (9980201400145), Παπαδοπούλου Ευρυδίκη (9980201200283) Επιβλέπων Καθηγητής Θεοδώρου Απόστολος Επ.Καθηγητής Προπονητική και Διδακτική Αθλητικών Αλμάτων
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 1.1 Οι παράμετροι της ταχύτητας. 1.2 Ο ρόλος των χεριών στην ανθρώπινη κίνηση. 1.3 Ο ρόλος των χεριών στις ταχύτητες. 1.4 Παραολυμπιακά άλματα. 1.5 Ασσυμετρία. 1.6 Σκοπός της εργασίας 2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ...10 2.1 Συμμετέχοντες. 2.2 Διαδικασίες. 2.2.1 Συλλογή δεδομένων. 2.2.2 Ανάλυση δεδομένων. 2.3 Εξαρτημένες μεταβλητές. 2.4 Στατιστική ανάλυση. 2.5 Ασσυμετρία. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ...18 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ...19 4.1 Χωρίς τη χρήση προσθετικού μέλους. 4.2 Με τη χρήση προσθετικού μέλους. 4.3 Περιορισμοί της έρευνας. 4.4 Συμπεράσματα. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...23 6. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ...29
1. Εισαγωγή 1.1 Οι παράμετροι της ταχύτητας Ο δρόμος ταχύτητας είναι μια επαναλαμβανόμενη σειρά κύκλων των διασκελισμών, όπου οι περιστροφικές κινήσεις των άκρων και του κορμού μετατρέπονται σε μεταφορική κίνηση του συνολικού κέντρου βάρους του σώματος. Ένας κύκλος διασκελισμού (ΚΔ) είναι ένας πλήρης κύκλος της βάδισης, που ορίζεται από το χρόνο που έχει παρέλθει από την πρώτη επαφή του πέλματος με το έδαφος ως την επόμενη επαφή του ιδίου πέλματος στο έδαφος (βλέπε Σχήμα 1). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Σχήμα 1. Περιγραφή του κύκλου διασκελισμού. Κατά τη διάρκεια της φάσης στήριξης, το πόδι του αθλητή είναι στο έδαφος και μπορεί να εφαρμόσει τις δυνάμεις προς την επιφάνεια. Σε αντίθεση στη φάση αιώρησης το πόδι του αθλητή δεν έχει επαφή με το έδαφος. Η διάρκεια κατά την οποία ένα μέλος είναι σε επαφή με το έδαφος ονομάζεται χρόνος επαφής (Σχήμα 1, 1-4). Η διάρκεια πτήσης αναφέρεται στην περίοδο κατά την οποία κανένα σκέλος δεν είναι σε επαφή με το έδαφος (Σχήμα 1, 4-6). Η αρχική επαφή του ποδιού (έναρξη στήριξης ΕΣ), είναι η στιγμή που το λευκό άκρο έρχεται σε επαφή με το έδαφος, ενώ η απογείωση (έναρξη πτήσης ΕΠ) είναι η στιγμή που αφήνει το έδαφος. Ένας κύκλος διασκελισμού περιλαμβάνει την επαφή και τις φάσεις πτήσης και των δύο ποδιών (Σχήμα 1. 1-9). Ένας διασκελισμός περιλαμβάνει την στιγμή έναρξης της στήριξης ενός ποδιού μέχρι την στιγμή έναρξης της στήριξης του άλλου ποδιού (Σχήμα 1. 1-7). 1
Το μήκος διασκελισμού μετράται σε μέτρα (m), ενώ η συχνότητα διασκελισμού μετριέται σε διασκελισμούς ανά δευτερόλεπτο (Hz ή s -1 ). Το γινόμενο του ΜΔ και της ΣΔ αποδίδουν την ταχύτητα διασκελισμού (ΤΔ) η oποία μετράται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s). Οι ορισμοί ανάμεσα στους κύκλους διασκελισμού (stride) και τους διασκελισμούς (step) είναι ασυνεπείς στη βιβλιογραφία ενώ πολλές φορές χρησιμοποιούνται ως συνώνυμα. Δεν αποτελεί έκπληξη λοιπόν, ότι οι απόλυτες τιμές στο μήκος και στη συχνότητα των βημάτων θα μπορούσε να είναι δραστικά διαφορετικές μεταξύ των μελετών λόγω των αποκλίσεων στους ορισμούς. Η επίτευξη τη μέγιστης ταχύτητας του κέντρου μάζας σώματος βασίζεται στη μεγιστοποίηση της ταχύτητας του διασκελισμού. Η ταχύτητα του διασκελισμού είναι το αποτέλεσμα της συχνότητας διασκελισμού (ΣΔ) και του μήκους διασκελισμού (ΜΔ). Μια λογική σκέψη θα ήταν ότι η μέγιστης ταχύτητα διασκελισμού θα ήταν εφικτή με τη μεγιστοποίηση και των δυο παραμέτρων ΜΔ-ΣΔ. Παραδόξως όμως, καθώς ένας αθλητής πλησιάζει τη μέγιστη ταχύτητα, η αύξηση σε μία παράμετρο συνήθως συνοδεύεται από μια μείωση στην άλλη (Bosco and Vittori, 1986). Η συχνότητα διασκελισμού εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τον αριθμό των διασκελισμών ανά δευτερόλεπτο, ενώ το μήκος διασκελισμού εξαρτάται από το χρόνο πτήσης. Οι δυο αυτές παράμετροι είναι εγγενώς διαφορετικές (Hunter, 2004). Σχήμα 2. Σχέση μεταξύ συχνότητας και μήκους διασκελισμού. Η συχνότητα διασκελισμού (ΣΔ) και το μήκος διασκελισμού (ΜΔ) σε σχέση με την ταχύτητα προσαρμοσμένα από τον 2
Donati, το 1995. Το μεγάλο και το μικρό «F» και «L» δηλώνουν τη ΣΔ και το ΜΔ, πάνω και κάτω από τη μέγιστη ταχύτητα αντίστοιχα. Η μέγιστη ταχύτητα (ΜΤ) επιτυγχάνεται με το σωστό συνδυασμό της ΣΔ και του ΜΔ, και κάθε απόκλιση από τα βέλτιστο συνδυασμό οδηγεί σε μείωση της ταχύτητας. Ως εκ τούτου, είναι η βελτιστοποίηση του συνδυασμού και όχι η μεγιστοποίηση των δύο παραμέτρων ΣΔ και ΜΔ που επιτρέπει στη μέγιστη ταχύτητα να φτάσει στο αποκορύφωμά της. Για την επίτευξη μεγίστης ταχύτητας η ευρέως αποδεκτή θεωρία είναι ότι οι δρομείς θα αυξήσουν πρώτα το μήκος διασκελισμού για την αύξηση της ταχύτητας σε υπομέγιστα επίπεδα, και στη συνέχεια θα αυξήσουν τη συχνότητα διασκελισμού ώστε να προσεγγίσουν τις υψηλότερες ταχύτητες τους (Luhtanen και Comi, 1978, Weyand et al, 2000, Mero και Comi, 1986, Kuitunen et al, 2002). Η ικανότητα για την επίτευξη μέγιστης ταχύτητας στο τρέξιμο αποτελεί μία σημαντική παράμετρο σε πολλά αγωνίσματα. Συνήθως, οι δρομείς ταχύτητας στις υπομέγιστες ταχύτητες αυξάνουν την ταχύτητα του κέντρου βάρους του σώματος (Κ.Β.Σ) μέσω της αύξησης τόσο του μήκους όσο και της συχνότητας διασκελισμού. Ωστόσο στη συνέχεια, για την επίτευξη της μέγιστης ταχύτητας, βασίζονται κατά κύριο λόγο στην αύξηση της συχνότητας του διασκελισμού (Luhtanen and Komi 1978). Ένα σημαντικό ζήτημα για τους αθλητικούς επιστήμονες, προπονητές και αθλητές επομένως είναι η κατανόηση των παραγόντων μέσα σε ένα διασκελισμό που μπορούν να βελτιώσουν ή να περιορίσουν τη μέγιστη ταχύτητα στο τρέξιμο. 1.2 Ο ρόλος των χεριών στην ανθρώπινη κίνηση. Ένα από τα πιο ευδιάκριτα χαρακτηριστικά του ανθρώπου κατά το περπάτημα και το τρέξιμο είναι η αιωρητική κίνηση των χεριών. Τα χέρια μας έχουν την τάση να κινούνται αντίθετα από τα πόδια μας, το δεξί χέρι μαζί με το αριστερό πόδι κινούνται προς τα εμπρός και το αντίστροφο. Παρ όλα αυτά έχει αποδειχτεί ότι τα χέρια μας δεν αιωρούνται απλά, σαν ανεξέλεγκτα εκκρεμή (Elftman 1939, Fernandez Ballesteros et al., 1965, Gutnik et al., 2005, Hinrichs 1987, Jackson et al., 1978, Ohsato, 1993, Webb et al., 1994,). H επίδραση της αιώρησης, η οποία βοηθά στην σταθερότητα και στην οικονομία κατά το περπάτημα και το τρέξιμο είναι ελάχιστα κατανοητή. Σε μια μελέτη σταθμό που εξετάζει τις κινήσεις του κορμού και των χέριων κατά τη βάδιση, ο Elftman πρότεινε ότι τα χέρια δεν κινούνται απλά σαν εκκρεμή, αντιθέτως, οδηγούνται από την ενεργοποίηση των μυών του ώμου (Elftman 3
1939). Ο Fernandez Ballesteros και οι συνεργάτες του επιβεβαίωσαν ότι η κίνηση των χεριών συνδέεται με την δραστηριότητα του δελτοειδή μυ και ιδιαίτερα κατά την διάρκεια της οπίσθιας μετατόπισης του ώμου (Fernandez Ballesteros et al., 1965). Περαιτέρω, ο Fernandez Ballesteros και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι οι μύες των ώμων ενεργοποιούνται ακόμα και όταν κατά τη βάδιση η κίνηση των χεριών είναι περιορισμένη, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο νευρωνικός έλεγχος των χεριών κατά την αιωρητική κίνηση, ελέγχεται από ένα σύστημα παραγωγής ενός κινητικού προτύπου, το οποίο ίσως να είναι ένα εξελιγμένο κατάλοιπο του τετράποδου ανθρώπου από το παρελθόν, μια άποψη που υποστηρίζεται και από άλλους ερευνητές (Gray 1944, Jackson et al., 1978). Λειτουργικά, η αιώρηση των χεριών συχνά θεωρείται ως ο μηχανισμός που εξουδετερώνει τις κατακόρυφες δυνάμεις οι οποίες προσδίδονται από τα αιωρούμενα κάτω άκρα. Ο Elftman ήταν ο πρώτος που πρότεινε αυτή τη μηχανική για τη βάδιση, παρουσιάζοντας ότι η γωνιακή επιτάχυνση των χεριών ήταν ίση με εκείνη του κορμού, αλλά στην αντίθετη κατεύθυνση (Elftman, 1939). Οι Hinrichs και συνεργάτες παρέχουν παρόμοιες αποδείξεις αυτής της μηχανικής, δείχνοντας ότι η οριζόντια στροφορμή στο πάνω και κάτω μέρος του σώματος ήταν ίσου μεγέθους και αντίθετης κατεύθυνσης, με αποτέλεσμα η συνολική γωνιακή ορμή να είναι μηδενική σε ολόκληρο το σώμα (Hinrichs 1987, Hinrichs 1990). Πιο πρόσφατα, οι Herr και Popovic απέδειξαν ότι η στροφορμή διατηρείται εντυπωσιακά κοντά στο μηδέν σε όλους τους άξονες κατά το περπάτημα (Herr and Popovic, 2008). Οι Anderson και Pandy (Anderson and Pandy, 2001) έκαναν ένα πείραμα προσομοίωσης του ανθρώπινου βαδίσματος, μελετώντας την προς τα εμπρός δυναμική. Στα δεδομένα που προέκυψαν παρατηρήθηκε ότι λόγο έλλειψης αιώρησης των χεριών υπήρχε υψηλό μεταβολικό κόστος. Μαζί με τα στοιχεία της μυϊκής δραστηριότητας (Fernandez Ballesteros et al.,1965), αυτές οι μελέτες μας δείχνουν ότι η αιώρηση των χεριών η οποία καθοδηγείται σε μεγάλο βαθμό από τη μυϊκή δραστηριότητα του ώμου, παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας κατά τη βάδιση και ιδιαίτερα κατά το τρέξιμο. Ωστόσο, μια εναλλακτική υπόθεση είναι ότι η αιώρηση είναι μια παθητική αντίδραση στις δυνάμεις που ασκούνται πάνω στον κορμό από την ταλάντωση των ποδιών. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, οι οριζόντιες ροπές μεταδίδονται στη λεκάνη από την ταλάντωση των ποδιών, μεταφέρονται στη σπονδυλική στήλη μέχρι την ωμική ζώνη και στη συνέχεια στους βραχίονες. Η αδράνεια του κορμού και τα χέρια έχουν την τάση να αντιστέκονται σε αυτές τις δυνάμεις, προκαλώντας μια χρονική καθυστέρηση στο συγχρονισμό των κινήσεων 4
μεταξύ λεκάνης και ωμικής ζώνης. Ως αποτέλεσμα, η ωμική ζώνη και τα χέρια θα έχουν την ίδια συχνότητα ταλάντωσης όπως τα πόδια με τη λεκάνη, αλλά χωρίς συγχρονισμό. Ένα παθητικό μοντέλο για την αιώρηση των χεριών θα έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι είναι αυτο-συντονιζόμενο, με μεγαλύτερες επιταχύνσεις των κάτω άκρων να οδηγούν και σε μεγαλύτερες επιταχύνσεις των άνω άκρων. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε, ότι η προβλεπόμενη επίδραση της αιώρησης των χεριών ενός παθητικού προτύπου είναι παρόμοια με αυτή που προτείνεται από ένα ενεργό πρότυπο. Με τα άνω άκρα να ενεργούν ως μάζα απόσβεσης των ταλαντώσεων, η γωνιακή επιτάχυνση του άνω μέρους του σώματος ακυρώνει τις οριζόντιες γωνιακές επιταχύνσεις από την ταλάντωση των ποδιών, με αποτέλεσμα η συνολική γωνιακή επιτάχυνση όλου του σώματος να παραμένει κοντά στο μηδέν. Οι Lieberman και συνεργάτες (Lieberman et al., 2007, Lieberman et al., 2008) πρόσφατα πρότειναν ότι τα άνω άκρα λειτουργούν ως μάζα απόσβεσης, με σκοπό την ελαχιστοποίηση της κλίσης-πτώσης (προς τα εμπρός ή προς τα πίσω) στο οβελιαίο επίπεδο. 1.3 Ο ρόλος των χεριών στις ταχύτητες Σε πολλές αθλητικές δραστηριότητες και ειδικότερα στο στίβο και τους δρόμους ταχύτητας, απαιτούνται γρήγορες μετακινήσεις του σώματος όπου ο στόχος των αθλητών είναι απλά να καλύψουν μια συγκεκριμένη απόσταση (είτε σε ευθεία είτε πάνω από εμπόδια) στον ελάχιστο δυνατό χρόνο (Hay, 1994). Ανάμεσα στα δρομικά αγωνίσματα του στίβου αυτό που έχει μελετηθεί και έχει εξεταστεί περισσότερο είναι το αγώνισμα των 100 μέτρων. Είναι το αγώνισμα με τη μικρότερη απόσταση και χρησιμοποιείται συχνά από ερευνητές για να περιγράψουν και να αναλύσουν τις διάφορες χαρακτηριστικές φάσεις του τρεξίματος στα σπριντ, καθώς και τους βιομηχανικούς παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του αθλητή. Μετά από την εκκίνηση στο βατήρα, ο δρομέας επιταχύνει αυξάνοντας το μήκος και τη συχνότητα του διασκελισμού. Η φάση της επιτάχυνση καθορίζεται από την εκκίνηση μέχρι τη χρονική στιγμή στην οποία ο αθλητής επιτυγχάνει να σηκωθεί σε μια όρθια στάση. Έχουν εντοπιστεί δύο σημεία κλειδιά κατά τη φάση επιτάχυνσης: η δράση του χεριού και η έκταση του ποδιού (Jones et al., 2009). Όσον αφορά τη δράση του χεριού, οι Thomson et al., (2009) απέδειξαν σε προηγούμενη έρευνα (Hinrichs et al., 1987, Mann et al., 2008) την εξισσοροπιστική λειτουργία των χεριών σε σχέση με την 5
κίνηση των ποδιών στα σπριντ. Παρ 'όλα αυτά, μέχρι τώρα, δεν υπάρχει μια γενική αποδοχή σχετικά με το εύρος κάμψης και έκτασης του ώμου και του αγκώνα, καθώς καμία έρευνα δεν φαίνεται να έχει αναλύσει συγκεκριμένα τη δράση των χεριών κατά τη φάση της επιτάχυνσης. Οι προπονητές περιγράφουν μια καλή τεχνική τρεξίματος ως το άθροισμα τεσσάρων σημαντικών παραμέτρων. Πρώτον, η ικανότητα του αθλητή να διατηρεί ψηλά το κέντρο μάζας (ΚΜ), με μια ελαφρά πρόσθια κλίση της λεκάνης κατά τη φάση διατήρησης της ταχύτητας στον αγώνα. Δεύτερον, η ανάγκη να εκτελέσει ο αθλητής μια κάμψη μεγάλου εύρους στο ισχίο, κατά τη διάρκεια κάθε φάσης πτήσης, προσπαθώντας να πετύχει αυτό που οι προπονητές αποκαλούν «υψηλή» θέση του ισχίου (επιτυγχάνεται εάν ο αθλητής πραγματοποιήσει τη φάση ώθησης σε όλο της το εύρος), (Collier 2002). Τρίτον, η σημασία της δράσης των χεριών, όπου ο αθλητής κινεί τους βραχίονες αποκλειστικά στο επίπεδο της κίνησης και όχι διαγώνια μπροστά στο σώμα, με τη γωνία κάμψης του αγκώνα να διατηρείται κοντά στις 90 μοίρες. Τέλος, τη στιγμή που ο αθλητής θα έχει φτάσει σε όρθια θέση και θα έχει αναπτύξει την πλήρη ταχύτητά του οι ώμοι, ο λαιμός και οι μύες του προσώπου θα πρέπει είναι χαλαροί (Jones et al., 2009). Οι κινήσεις των δύο χεριών πρέπει να είναι ίδιες, παρ όλο που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις και να συμπληρώνουν η μία την άλλη (Coh et al., 2006, Jones et al., 2009). Κατά τη φάση διατήρησης της ταχύτητας, τα χέρια θα πρέπει να λειτουργούν ως ξισορροπιστικοί παράγοντες προσφέροντας ανύψωση και δίνοντας μια πιο σταθερή οριζόντια ταχύτητα στο δρομέα (Hinrichs et al., 1987, Jones et al., 2009). 1.4 Παραολυμπιακά άλματα Το αγώνισμα του άλματος εις μήκος, στη σύγχρονη μορφή του, έχει μια σταθερή παρουσία σε Ολυμπιακούς Αγώνες από το 1896. Οι αθλητές στο άλμα εις μήκος χρησιμοποιούν τη φάση φόρας για να αποκτήσουν την επιθυμητή ταχύτητα πριν πατήσουν στην άσπρη ξύλινη βαλβίδα για να ξεκινήσει στη συνέχεια η φάση πτήσης. Σε κορυφαίο επίπεδο, στο άλμα εις μήκος αρτιμελών ανδρών, οι αποστάσεις των αλμάτων υπερβαίνουν τα 8 μέτρα. Το παγκόσμιο ρεκόρ των ανδρών είναι 8.95 μέτρα από το 1995). Όταν ένας αθλητής τρέχει τη φόρα του στο άλμα σε μήκος, θα πρέπει κατά την απογείωση να δημιουργήσει κάθετη ταχύτητα, με αποτέλεσμα να χαθεί ένα ποσοστό της οριζόντιας. Αν καταφέρουμε να πετύχουμε τη βέλτιστη 6
ισορροπία μεταξύ της παραγόμενης κάθετης ταχύτητας και του ελλείμματος της οριζόντιας, τότε αυτό θα παίξει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη της βέλτιστης γωνίας απογείωσης και στην καλή επίδοση του άλματος. Υπάρχει η πιθανότητα μια αποτελεσματική αιωρητική κίνηση των χεριών να μπορεί να βοηθήσει έναν αθλητή να το κάνει αυτό. Τα αθλήματα του στίβου για άτομα με αναπηρίες αποτελούν μέρος των Παραολυμπιακών Αγώνων από το 1960, σε ένα πλήθος αγωνισμάτων. Το άλμα εις μήκος είναι ένα από τα αγωνίσματα όπου η διαφορά απόδοσης μεταξύ αρτιμελών αθλητών και αθλητών με αναπηρίες έχει αρχίσει να μειώνεται. Αξίζει να σημειωθεί ότι, στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα το 2015 στην Ντόχα, ένας Γερμανός αθλητής, ο Markus Rehm, έκανε νέο παγκόσμιο ρεκόρ στην κατηγορία T44 με άλμα στα 8,40 μέτρα (International Paralympic Committee, 2015). Στα σπριντ ο Oscar Pistorius, και πιο πρόσφατα ο Markus Rehm στο άλμα εις μήκος, έχουν γεννήσει πολλά ερωτήματα σχετικά με τα πιθανά πλεονεκτήματα που μπορούν να επέλθουν στις επιδόσεις τους, όταν ο αθλητής χρησιμοποιεί ένα προσθετικό πόδι. Μια άλλη κατηγορία στην οποία οι αθλητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν προσθετικό μέλος είναι η T47. Αυτή η κατηγορία είναι για αθλητές με μονόπλευρο ακρωτηριασμό χεριού, πάνω ή κάτω από τον αγκώνα, ή για ισοδύναμες βλάβες με το μονό ακρωτηριασμό του χεριού. Το Παγκόσμιο ρεκόρ για τους αθλητές της κατηγορίας Τ47 ανέρχεται στα 7,58 μέτρα (International Paralympic Committee, 2015). Κατά το ίδιο έτος, μεταξύ της 1ης και 30ης θέσης, υπήρχε ένα χάσμα μεταξύ των επιδόσεων στα 1,26 μέτρα στην επίσημη παγκόσμια κατάταξη της IPC. Σε σύγκριση με τη διαφορά 0,40 μέτρων στην επίδοση μεταξύ των πρώτων 30 στην κατάταξη των αρτιμελών αθλητών το 2015 (International Paralympic Committee, 2015) υπάρχει σημαντικό κενό στην επίδοση ανάμεσα στους καλύτερους αθλητές της κατηγορίας T47 και σε αυτούς που βρίσκονται μεταξύ της 15ης και 30ης θέσης. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι οι αθλητές που αγωνίζονται σε υψηλό επίπεδο έχουν ανακαλύψει έναν τρόπο για να μειώνουν τις επιπτώσεις της αναπηρίας τους στις επιδόσεις. Έχουν γίνει πολλές έρευνες σε αγωνίσματα στα οποία απαιτείται η χρήση ενός προσθετικού ποδιού. Οι έρευνες όμως για τα προσθετικά στα άνω άκρα, και πιο συγκεκριμένα για τις επιπτώσεις αυτών στην αθλητική απόδοση είναι ελάχιστες. Θα ήταν εξαιρετικά διαφωτιστικό να διερευνηθεί η επίδραση της πλήρους αφαίρεσης του προσθετικού χεριού στην επίδοση του άλματος, δηλαδή να κοντύνει και να μειωθεί η μάζα του χεριού 7
αιώρησης. Τέτοιες έρευνες θα μπορούσαν να βοηθήσουν όλους τους αθλητές της κατηγορίας Τ47 να αυξήσουν τις επιδόσεις τους και να μειωθεί η μεγάλη διαφορά που υπάρχει σε σχέση με τους αρτιμελείς αθλητές του άλματος σε μήκος. Ωστόσο δεν έχουν διεξαχθεί μελέτες για τις κινήσεις του χεριού, και της τεχνικής που χρησιμοποιούν αθλητές με ακρωτηριασμό στο άνω άκρο, παρά το γεγονός ότι είναι γνωστή η συμβολή της κίνησης του χεριού στη βελτίωση της απόδοσης στα οριζόντια άλματα (Ashby and Delp 2006, Hara et al., 2008). 1.5 Ασυμμετρία Μία άλλη αλληλεπίδραση μεταξύ του μήκους και της συχνότητας του διασκελισμού, η οποία παρουσιάζεται όταν ο αθλητής προσπαθεί να ελέγξει την ταχύτητά του στη φάση φόρας, είναι η αμφίπλευρη ασυμμετρία και η πιθανή επικράτηση ή προτίμηση ενός ποδιού για την εκτέλεση αυτού του έργου. Η ασυμμετρία αποτελεί μία σημαντική παράμετρο του δρομικού διασκελισμού (Ciacci et al., 2013, Exell et al., 2012a). Το να γνωρίζει κάποιος ότι εμφανίζει ασυμμετρία στους διασκελισμούς του κατά το τρέξιμο μπορεί να έχει θετικό αντίκτυπο στην επίδοση και σε πιθανούς τραυματισμούς (Carpes et al., 2010, Exell et al., 2012b, Vagenas & Hoshizaki, 1992). Λόγω της φυσικής ασυμμετρίας που παρουσιάζεται στο άλμα εις μήκος στη φάση απογείωσης, καθώς και της επαναλαμβανόμενης εκρηκτικής απόδοσης του ενός ποδιού (πόδι ώθησης), οι αθλητές ίσως καταφέρνουν να πετύχουν την απαιτούμενη ταχύτητα στη φάση φόρας μέσα από ασύμμετρους δρομικούς διασκελισμούς γεγονός το οποίο μπορεί να έχει επιπτώσεις στην προπόνηση των αθλητών και μια προοπτική τραυματισμού. Οι Exell et al. (2015) ανέφεραν μία σχέση μεταξύ της ασυμμετρίας στη δύναμη των κάτων άκρω και του συνολικού παραγόμενου έργου από τον αστράγαλο κατά την διάρκεια ενός σπριντ, γεγονός που υποδεικνύει ότι ασυμμετρία μπορεί να υπάρχει και στη φάση φόρας στο άλμα εις μήκος. 8
1.6 Σκοπός της εργασίας Oι επιπτώσεις από την ετερόπλευρη απώλεια ενός άνω άκρου στην ισορροπία του σώματος είναι σημαντική. Η περιορισμένη ισορροπιστική ικανότητα και κιναίσθηση μειώνουν τη λειτουργικότητα και προκαλούν προδιαθέσεις για αποκλίσεις στη στάση του σώματος και του διασκελισμού από το φυσιολογικό. Η πιο κοινή απόκλιση στη στάση του σώματος ενός ατόμου με απώλεια άνω άκρου είναι η ανύψωση της ωμοπλάτης, η έσω περιστροφή και προσαγωγή της άρθρωσης του ώμου, η περιορισμένη αυχενική περιστροφή και πλάγια κάμψη και η κυφωτική στάση, ενώ κατά τη βάδιση η μειωμένη αιωρητική ικανότητα συνοδεύεται από κλίση της θωρακικής πλευράς προς τη μεριά του απολεσθέντος μέλους. Λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση των αιωρητικών κινήσεων χεριών και ποδιών κατά το τρέξιμο με ταχύτητα, θα ήταν ενδιαφέρον να διερευνήσουμε το ρόλο που μπορεί να παίζει το προσθετικό μέλος του χεριού στην αλληλεπίδραση μεταξύ του μήκους και της συχνότητας διασκελισμού. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να μελετήσει την επίδραση του προσθετικού χεριού στα κινηματικά χαρακτηριστικά του τρεξίματος ενός άλτη του μήκους παγκοσμίου επιπέδου στην κατηγορία T47. Υποθέσαμε ότι η χρήση ή όχι του προσθετικού χεριού θα είχε αντίκτυπο στην συμμετρία των κινηματικών χαρακτηριστικών του διασκελισμού κατά τη φάση προσέγγισης στη βαλβίδα. Πιστεύουμε ότι τα αποτελέσματα της εργασίας θα βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση του ρόλου του προσθετικού μέλους στην τεχνική τρεξίματος του άλτη. 9
2. Μεθοδολογία 2.1 Συμμετέχοντες Ο Χρήστος Κουτούλιας (ατομικό ρεκόρ 6,84 μέτρα), χρυσός πρωταθλητής Ευρώπης (Grosseto 2016 IPC European Championship) στο άλμα εις μήκος για την κατηγορία Τ47,συμμετείχε στην παρούσα έρευνα (ηλικία 25 ετών, ύψος 1,77 μέτρα, μάζα 65 κιλά).ο συγκεκριμένος αθλητής συμμετέχει στην κατηγορία Τ47 (στην κατηγορία αυτή συμμετέχουν κυρίως αθλητές με ακρωτηριασμό κάτω από τον αγκώνα ή ακρωτηριασμό του καρπού) λόγω ακρωτηριασμού κάτω από τον αγκώνα στο δεξί του χέρι (Εικόνα 1). Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων ο συμμετέχων χρησιμοποίησε ένα προσθετικό μέλος (Εικόνα 5). Εικόνα 1. Εκτέλεση προσπάθειας χωρίς τη χρήση προσθετικού μέλους. Εικόνα 2. Εκτέλεση προσπάθειας με χρήση προσθετικού μέλους. 10
2.2 Διαδικασίες 2.2.1 Συλλογή δεδομένων Η έρευνα έλαβε ηθική έγκριση από την επιτροπή βιοηθικής της ΣΕΦΑΑ (βλέπε Παράρτημα 1). Ο αθλητής αφού ενημερώθηκε για το σκοπό της έρευνας και συμπλήρωσε τη φόρμα συγκατάθεσης (βλέπε Παράρτημα 2) καταγράφηκε σε μηαγωνιστικές συνθήκες. Η έρευνα ακoλούθησε το τυπικό πρωτόκολλο που εφαρμόζεται σε μελέτες για τη διερεύνηση της οπτικής ρύθμισης στο άλμα εις μήκος (Bradshow and Aisbett 2006, Hay 1988, Hay and Koh 1988, Scott et al., 1997). Οι προσπάθειες πραγματοποιήθηκαν σε μία διαδρομή της ευθείας των 100 μέτρων. Το μήκος της απόστασης που έτρεξε αντιστοιχούσε στο μήκος της αγωνιστικής του φόρας και στο τέλος της απόστασης αποτυπώθηκε με ταλκ μία βαλβίδα διαστάσεων 20 εκ Χ 122 εκ. (βλέπε Εικόνα 4), και όχι σε κανονικό διάδρομο του άλματος εις μήκος. Λευκοί δείκτες τοποθετήθηκαν σε διαστήματα του 1 μέτρου παράλληλα με τις γραμμές του διαδρόμου του στίβου (Εικόνα 3). O αθλητής πραγματοποίησε συνολικά 4 προσπάθειες. Μετά από τυποποιημένη προθέρμανση, έτρεξε δύο φορές (με διάλειμμα 6 λεπτών μεταξύ κάθε προσπάθειας) τη φόρα του (πέρασμα φόρας με πάτημα στη βαλβίδα χωρίς βήμα-άλμα) χωρίς την χρήση του προσθετικού μέλος (Εικόνα 1). Στη συνέχεια πραγματοποίησε άλλες δύο όμοιες προσπάθειες χρησιμοποιώντας το προσθετικό μέλος (Εικόνα 2). Εικόνα 3. Τοποθέτηση σημαδιών στον διάδρομο. 11
Εικόνα 4. Βαλβίδα στο τέλος της απόστασης της φόρας του αθλητή. Εικόνα 5. Προσθετικό μέλος. 12
Η φάση της φόρας του κάθε περάσματος καταγράφηκε χρησιμοποιώντας μια βιντεοκάμερα υψηλής συχνότητας καταγραφής (CASIO EX F1) που κατέγραφε 300 καρέ/δευτερόλεπτο. Η κάμερα εστίαζε στα πόδια του αθλητή και με την τεχνική panning κατέγραφε όλη την απόσταση της φόρας του. (Panteli et al., 2014, Theodorou et al., 2013, Theodorou and Skordilis 2012). Η κάμερα τοποθετήθηκε στα καθίσματα των θεατών, σε απόσταση 20 μέτρων από το μέσον του διαδρόμου και σε ύψος περίπου 3 μέτρων (Εικόνα 3). Για τον ακριβή προσδιορισμό του σημείου επαφής του ποδιού εφαρμόστηκε η μέθοδος που προτάθηκε από τον Chow (1987) και προσαρμόστηκε από τους Hay και Koh (1988). Χρησιμοποιήθηκε ένα μοντέλο 5 σημείων και συμπεριλάμβανε την μύτη του παπουτσιού κατά την διάρκεια της φάσης στήριξης και τα 4 σημάδια που περικύκλωναν το πέλμα στην επαφή του με το έδαφος (Σχήμα 3). Σχήμα 3. Παράδειγμα για το πώς μετρήθηκε το σημείο απόστασης παπουτσιού και βαλβίδας. 2.2.2 Ανάλυση δεδομένων Τα βίντεο ψηφιοποιήθηκαν με χρήση APAS 13.3.3. (Ariel Dynamics, ΗΠΑ) και η ανάλυση έγινε στα καρέ που περιέχουν την επαφή του ποδιού στο έδαφος σε κάθε βήμα (Εικόνα 6). 13
Εικόνα 6. Υπολογισμός μήκος διασκελισμού. Η ανάλυση έγινε σε όλες τις προσπάθειες από τον 10 πριν από το τέλος έως και τον 3 πριν από το τέλος διασκελισμό. Οι δύο τελευταίοι διασκελισμοί της φόρας αποκλείστηκαν από κάθε ανάλυση. Αυτό οφείλεται στο τεχνικό μοντέλο του αγωνίσματος που απαιτεί το τελευταίο βήμα πριν από την απογείωση να είναι μικρότερο και το προτελευταίο να είναι το μεγαλύτερο (Hay, 1986). Ακολουθώντας όμως ο αθλητής αυτό το κινητικό πρότυπο, που είναι απαραίτητο ώστε να προετοιμαστεί για την απογείωση, έχει άμεση επίδραση στην έως εκείνη τι στιγμή τεχνική τρεξίματός του και επομένως στο μήκος, συχνότητα και ταχύτητα του διασκελισμού. 2.3 Εξαρτημένες Μεταβλητές Υπολογίστηκε η απόσταση άκρου ποδιού-βαλβίδας (ΑΠΒ). Δηλαδή η οριζόντια απόσταση ανάμεσα στο άκρο πόδι του αθλητή και τη βαλβίδα απογείωσης (Hay and Koh 1988). Ο διασκελισμός ορίστηκε ως η χρονική διάρκεια και η απόσταση μεταξύ δύο συνεχόμενων επαφών του ποδιού (Bradshaw and Aisbett, 2006; Hay & Nohara, 1990). Το μήκος βήματος (ΜΒ) υπολογίστηκε αφαιρώντας τις ΑΠΒ δύο συνεχομένων επαφών των ποδιών (Berg and Greer, 1995). 14
Η μέση ταχύτητα (V) κάθε διασκελισμού (ΜΤΔ) υπολογίστηκε σύμφωνα με την ακόλουθο τύπο: V d / t [1] Όπου d είναι το μήκος (μέτρα) διασκελισμού και t είναι ο χρόνος (δευτερόλεπτα) που ξεκινά από την τελευταία χρονική στιγμή της επαφής του ποδιού με το έδαφος μέχρι την τελευταία χρονική στιγμή της επαφής του αντίθετου ποδιού με το έδαφος. Για τον υπολογισμό του χρόνου μετρήθηκε ο αριθμός των καρέ. Καθώς η συχνότητα λήψης της κάμερας ήταν 300 καρέ/δευτερόλεπτο, ένα (1) καρέ αντιστοιχούσε σε 0,0033 δευτερόλεπτα. Η συχνότητα του διασκελισμού (ΣΔ) υπολογίστηκε σύμφωνα με την ακόλουθο τύπο: Frq 1/ ( Ct At) [2] Όπου Ct είναι ο χρόνος στήριξης στο έδαφος (δευτερόλεπτα) που ξεκινά από την πρώτη χρονική στιγμή της επαφής του ποδιού με το έδαφος μέχρι την τελευταία χρονική στιγμή της επαφής του αντίθετου ποδιού με το έδαφος και At είναι ο χρόνος πτήσης (δευτερόλεπτα), δηλαδή ο χρόνος ανάμεσα στην τελευταία επαφή με το έδαφος του ενός ποδιού και στην έναρξη της επαφής του αντίθετου ποδιού με το έδαφος). 2.4 Στατιστική ανάλυση Ο υπολογισμός των μέσων όρων και τυπικών αποκλίσεων για το μήκος διασκελισμού, συχνότητα διασκελισμού και μέση ταχύτητα διασκελισμού έγινε με περιγραφικά στατιστικά. 15
2.5 Ασυμμετρία Η ασυμμετρία του αθλητή υπολογίσθηκε για τα χαρακτηριστικά του διασκελισμού (μήκος, συχνότητα, ταχύτητα) σύμφωνα με τη μέθοδο των Exell et al. (2012a). Το πόδι που χρησιμοποιεί ο αθλητής για την ώθηση ονομάστηκε πόδι ώθησης (ΠΩ) και αντιστοιχούσε στο αριστερό πόδι του αθλητή. Το δεξί πόδι του αθλητή ορίστηκε ως πόδι αιώρησης (ΠΑ). Κατόπιν υπολογίσθηκαν οι μέσες τιμές για κάθε χαρακτηριστικό (μήκος, συχνότητα, μέση ταχύτητα) του διασκελισμού που ξεκινούσε από το ΠΩ και οι μέσες τιμές για κάθε χαρακτηριστικό (μήκος, συχνότητα, μέση ταχύτητα) του διασκελισμού που ξεκινούσε από το ΠΑ. Κατόπιν υπολογίσθηκαν οι τιμές ασυμμετρίας με τη μέθοδο της Γωνίας Συμμετρίας (θsym) των Zifchock, Davis Higginson και Royer (2008) με τον τύπο [3]: SYM o x 45 arctan x 100% [3] o 90 όπου θsym η γωνία συμμετρίας, arctan το τόξο της εφαπτομένης, XΠΩ-ΠΑ είναι η μέση τιμή για το διασκελισμό του ποδιού ώθησης και το XΠΑ-ΠΩ είναι η τιμή για το διασκελισμό του ποδιού αιώρησης. Όμως αν: o x 45 arctan 90 x o 16
Τότε η εξίσωση [3] αντικαθίστατο από την εξίσωση [4]: SYM o x o 45 arctan 180 x 100% [4] o 90 Μετά από τεστ για normality (Shapiro-Wilk), πραγματοποιήθηκαν τεστ Mann- Whitney U μεταξύ των τιμών του κάθε χαρακτηριστικού για το ΠΩ και το ΠΑ ώστε να προσδιορισθεί αν η τιμή ασυμμετρίας για κάθε παράμετρο ήταν στατιστικά σημαντική (p < 0.05) σε ότι αφορά την μεταβλητότητα για το ίδιο πόδι (intra-limb) (Exell et al., 2012b). 17
3. Αποτελέσματα Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται αναλυτικά τα χαρακτηριστικά του διασκελισμού με τις δύο συνθήκες. Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά διασκελισμού στις δύο συνθήκες για κάθε πόδι. ΜΗΚΟΣ ΔΙΑΣΚΕΛΙΣΜΟΥ (μ.) ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΔΙΑΣΚΕΛΙΣΜΟΥ (διασκ/δευτ) ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΣΚΕΛΙΣΜΟΥ (μ/δευτ) Αριστ. Δεξί % Γωνία Αριστ. Δεξί % Γωνία Αριστ. Δεξί % Γωνία πόδι πόδι Διαφ. συμ. πόδι πόδι Διαφ. συμ. πόδι πόδι Διαφ. συμ. Χωρίς προσθ. 2,20 2,06-6,09-2,00* 4,25 4,45 4,55 1,41* 9,34 9,19-1,71-0,55 Με προσθ. 2,20 2,09-4,92-1,61 4,25 4,45 4,61 1,44* 9,36 9,31-0,49-0,15 Αριστερό πόδι = Πόδι ώθησης και πόδι που αντιστοιχεί στο μη ακρωτηριασμένου μέλος Δεξί πόδι = Πόδι που αντιστοιχεί στο ακρωτηριασμένο μέλος % Διαφορά αριστερό-δεξί πόδι Γωνία συμμετρίας Χωρίς προσθετικό μέλος στο δεξί χέρι. Με προσθετικό μέλος στο δεξί χέρι. * Στατιστικά σημαντική ασυμμετρία 18
4. Συζήτηση 4.1 Χωρίς τη χρήση προσθετικού μέλους Τα ευρήματα της έρευνάς μας έδειξαν ότι ο δοκιμαζόμενος παρουσίασε διαφορές στο μέσο μήκος διασκελισμού και τη συχνότητα μεταξύ των δύο ποδιών. Χωρίς την χρήση προσθετικού μέλους, ο διασκελισμός που ξεκινά από το αριστερό πόδι (πόδι ώθησης και πόδι ετερόπλευρο του ακρωτηριασμένου χεριού) ήταν μεγαλύτερος κατά 14 εκατοστά (6.09%) από το διασκελισμό που ξεκινά από το δεξί πόδι (πόδι αιώρησης και πόδι ομόπλευρο του ακρωτηριασμένου χεριού), 4,55% αργότερος σε συχνότητα, και 1,71% ταχύτερος. Η διαφορά αυτή αντιστοιχεί σε στατιστικά σημαντική και συστηματική ασυμμετρία στο μήκος και τη συχνότητα διασκελισμού. Γνωρίζοντας ότι η βελτίωση του μήκους ενός διασκελισμού μπορεί να επιτευχθεί κυρίως από ειδικές ασκήσεις ενδυνάμωσης (Donati 1995), θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι η ασυμμετρία που παρατηρείται μπορεί να οφείλεται σε διαφορές στη μυϊκή δύναμη μεταξύ του ποδιού ώθησης και του ποδιού αιώρησης λόγω της επαναλαμβανόμενης εκρηκτικής απόδοσης του ενός ποδιού (πόδι ώθησης). Αυτή είναι μία φυσική ασυμμετρία που παρουσιάζεται στο άλμα εις μήκος καθώς έρευνες έχουν αναφέρει ασυμμετρία στην ροπή των αρθρώσεων και στη μυϊκή δύναμη (Deli et al., 2011, Kobayashi et al., 2010, Luk et al., 2014) μεταξύ των δύο ποδιών. Θα μπορούσαμε να υποθέσουμε λοιπόν ότι η ασυμμετρία που παρατηρείται στη μυϊκή δύναμη σε αθλητές του άλματος εις μήκος ίσως να επηρεάζει στη συνέχεια την κάθετη ώθηση και συνεπώς την αλληλεπίδραση μεταξύ του μήκους και της συχνότητας του διασκελισμού. Παρά όμως την ασυμμετρία στο μήκος και τη συχνότητα διασκελισμού, δεν παρατηρήθηκε ασυμμετρία στην ταχύτητα μεταξύ των δύο ποδιών. Μία πιθανή εξήγηση για αυτό είναι οι τεχνικές απαιτήσεις του αγωνίσματος καθώς οι αθλητές του μήκους επιδιώκουν να επιτύχουν την μέγιστη ταχύτητα με συγκεκριμένο αριθμό διασκελισμών με αποτέλεσμα μία πιθανή αρνητική ασυμμετρία σε μία παράμετρο της ταχύτητας (για παράδειγμα το μήκος διασκελισμού) να αντισταθμίζεται ασυναίσθητα και αντανακλαστικά από μία θετική ασυμμετρία στην άλλη παράμετρο (τη συχνότητα διασκελισμού) έτσι ώστε να διατηρείται η ισορροπία στην ταχύτητα διασκελισμού μεταξύ των δύο ποδιών (Theodorou et al., 2016). 19
4.2 Με τη χρήση προσθετικού μέλους Με την χρήση του προσθετικού μέλους η διαφορά στο μήκος διασκελισμού μειώθηκε στα 11 εκατοστά (4.92%) ενώ αυτή τη φορά δεν καταγράφηκε στατιστικά σημαντική ασυμμετρία. Που μπορεί όμως να αποδοθούν αυτές οι διαφορές μετά τη χρήση του προσθετικού μέλους στο μήκος διασκελισμού; H αιώρηση των χεριών δρα ως μηχανισμός που εξουδετερώνει τις κατακόρυφες δυνάμεις οι οποίες προσδίδονται από τα αιωρούμενα κάτω άκρα. Η γωνιακή επιτάχυνση των χεριών είναι ίση με εκείνη του κορμού, αλλά στην αντίθετη κατεύθυνση (Elftman 1939) και η οριζόντια στροφορμή στο πάνω και κάτω μέρος του σώματος είναι ίσου μεγέθους και αντίθετης κατεύθυνσης, με αποτέλεσμα η συνολική γωνιακή ορμή να είναι μηδενική σε ολόκληρο το σώμα (Hinrichs 1987, Hinrichs 1990). Με τα άνω άκρα να ενεργούν ως μάζα απόσβεσης των ταλαντώσεων, η γωνιακή επιτάχυνση του άνω μέρους του σώματος ακυρώνει τις οριζόντιες γωνιακές επιταχύνσεις από την ταλάντωση των ποδιών, με αποτέλεσμα η συνολική γωνιακή επιτάχυνση όλου του σώματος να παραμένει κοντά στο μηδέν. Κατά γενική ομολογία λοιπόν τα άνω άκρα λειτουργούν ως μάζα απόσβεσης, με σκοπό την ελαχιστοποίηση της κλίσης-πτώσης (προς τα εμπρός ή προς τα πίσω) στο οβελιαίο επίπεδο (Lieberman et al., 2007, Lieberman et al., 2008). Με ποιον τρόπο όμως η χρήση ή μη προσθετικού μέλους θα μπορούσε να επηρεάσει την αιώρηση του χεριού; Όσο πιο γρήγορα τρέχουμε τόσο πιο έντονη είναι η πίσω αιωρητική κίνηση των χεριών. Σύμφωνα με τις αρχές των μοχλών ένας μακρύς μοχλός (χέρι χωρίς αναπηρία) παράγει περισσότερη ροπή. Αντίθετα ένας κοντός μοχλός (χέρι με αναπηρία χωρίς προσθετικό) πρέπει να κινηθεί πιο γρήγορα για να παράγει την ίδια ροπή στην ίδια χρονική περίοδο. Η ταλάντευση των βραχιόνων μειώνει τις δυνάμεις αντίδρασης εδάφους (Collins et al., 2009), γεγονός που μειώνει πιθανώς το ενεργειακό κόστος (Anderson and Pandy, 2001), ενώ το αυξανόμενο πλάτος της ταλάντευσης των βραχιόνων συνοδεύεται από μεγαλύτερη ταχύτητα βηματισμού, υψηλότερη συχνότητα και πιο φυσιολογικό συντονισμό του κορμού (Ford et al., 2007). Έρευνες έχουν δείξει ότι ο ρυθμός βάδισης είναι πολύ πιο σταθερός όταν η αιώρηση των χεριών είναι υπερβάλλουσα σε σχέση με μια φυσιολογική ή περιορισμένη αιώρηση (Hu et al., 2012, Nakakubo et al., 2014, Punt et al., 2015). Χωρίς προσθετικό μέλος, παρατηρείται στο μη ακρωτηριασμένο χέρι παρατεταμένη αιώρηση του ώμου και του αγκώνα,. Όταν χρησιμοποιείται όμως το 20
προσθετικό μέλος, οι αιωρήσεις στο μη ακρωτηριασμένο χέρι μειώνονται, προσεγγίζοντας το μοντέλο μιας φυσιολογικής κίνησης. Το εξισορροπητικό βάρος του προσθετικού μέλους είναι αρκετό ώστε να προκαλέσει στο ετερόπλευρο χέρι να αιωρηθεί πιο φυσιολογικά. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι συνέπειες από την λοξότητα-ανισορροπία του σώματος, δρουν ετερόπλευρα από την αιώρηση του μη ακρωτηριασμένου χεριού. Επίσης το προσθετικό χέρι δεν καθοδηγείται απευθείας από τους μύες. Επομένως η αιωρητική κίνηση του προσθετικού χεριού που απουσιάζει θα πρέπει να προσομοιωθεί από κινήσεις του κορμού. Επιπλέον εάν η αιώρηση του χεριού στο οβελιαίο επίπεδο μειωθεί τότε αυξάνεται η κίνηση του γονάτου και η φυσιολογική φόρτωση στην άρθρωση του γονάτου μειώνεται, εάν η άρθρωση του ώμου στο ακρωτηριασμένο χέρι κινείται ελεύθερα στο οβελιαίο επίπεδο (Bertels, Schmalz & Ludwigs 2012). Όλες αυτές λοιπόν είναι παράμετροι μπορεί να συνέβαλαν στη βελτίωση του μήκους διασκελισμού του ομόπλευρου του ακρωτηριασμένου χεριού ποδιού (δεξί πόδι). Παρά την βελτίωση όμως στο μήκος διασκελισμού καμία αλλαγή δεν παρατηρήθηκε στη συχνότητα του ίδιου ποδιού (δεξί πόδι) που παρέμεινε σταθερά υψηλότερη από το αριστερό πόδι, και η ασυμμετρία επίσης παρέμεινε στατιστικά σημαντική και μετά τη χρήση του προσθετικού μέλους. Η διαφορά στη ταχύτητα του διασκελισμού όμως του δεξιού ποδιού, αν και δεν ήταν στατιστικά σημαντική, μειώθηκε στο 0,49% κάτι το οποίο οφείλεται πιθανότατα στην βελτίωση του μήκους διασκελισμού του αντίστοιχού ποδιού. Αν η βελτίωση στο μήκος διασκελισμού μπορεί να αποδοθεί σε βελτίωση των συνθηκών ισορροπίας του σώματος του αθλητή λόγω της πιο συμμετρικής αιώρησης των δύο χεριών, αντίστοιχα θα περιμέναμε και κάποια αντίστοιχη βελτίωση και στη συχνότητα. Όμως όπως αναφέρθηκε και παραπάνω σχετικά με την ιδιαιτερότητα της αλληλεπίδρασης του μήκους και της συχνότητα διασκελισμού με την ταχύτητα στο άλμα σε μήκος και λαμβάνοντας υπόψη ότι δεν βρέθηκε ασυμμετρία στην ταχύτητα των δύο ποδιών και στις δύο συνθήκες μπορούμε να υποθέσουμε ότι το μήκος διασκελισμού το οποίο αποτελεί παράμετρο της δύναμης επηρεάζεται πιο άμεσα σε σχέση με τη συχνότητα που αποτελεί παράμετρο του κεντρικού νευρικού συστήματος. 21
4.3 Περιορισμοί της έρευνας Στην κατηγορία Τ47 είναι επιλογή του αθλητή εάν θα φορέσει ή όχι προσθετικό χέρι κατά τη διάρκεια του αγώνα και της προπόνησης. Παρέχεται η δυνατότητα να τροποποιηθεί το μήκος και η μάζα του χεριού ρυθμίζοντας το προσθετικό μέλος. Στην παρούσα έρευνα δε γνωρίζαμε τη συνολική μάζα των δύο χεριών (με και χωρίς τη χρήση προσθετικού μέλους) έτσι ώστε να καταλήξουμε σε πιο ασφαλή συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση του προσθετικού μέλους στην εξισορρόπηση της κίνησης των κάτω άκρων. Επίσης κρίνονται απαραίτητες περαιτέρω μετρήσεις μεταβλητών όπως της δύναμης της ωμικής ζώνης των δύο χεριών, της γωνιακής τους ταχύτητας, και των κατακόρυφων δυνάμεων των ποδιών και φυσικά η πραγματοποίηση αυτών σε μεγαλύτερο δείγμα αθλητών/τριων της κατηγορίας Τ47. 4.4 Συμπεράσματα Τα ευρήματα έδειξαν ότι η χρήση προσθετικού χεριού στον συγκεκριμένο αθλητή είχε θετικό αντίκτυπο στα κινηματικά χαρακτηριστικά του ομόπλευρου, του ακρωτηριασμένου χεριού, ποδιού. 22
5. Βιβλιογραφία Anderson, F. C., & Pandy, M. G. (2001). Dynamic optimization of human walking. Journal of Biomechanical Engineering, 123, 381-390. Berg, W. P., & Greer, N. L. (1995). A kinematic profile of the approach run of novice long jumpers. Journal of Applied Biomechanics, 11(2), 142-162. Bertels, T., Schmalz, T. & Ludwigs, E. (2012). Biomechanical influences of shoulder disarticulation prosthesis during standing and level walking. Prosthetics and Orthotics International, 36(2) 165-172, Doi: 10.1177/0309364611435499 Bosco, C., &Vittori, C. (1986): Biomechanical characteristics of sprint running during maximal and supra-maximal speed. New Studies in Athletics, 1, 39-45 Bradshaw, E. J., & Aisbett, B. (2006). Visual guidance during competition performance and run-through training in long jumping. Sports Biomechanics, 5, 1-14. doi: 10.1080/14763141.2006.9628221 Carpes, F. P., Mota, C.B., & Faria, I. E. (2010). On the bilateral asymmetry during running and cycling - A review considering leg preference. Physical Therapy in Sport, 11(4), 136-142. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ptsp.2010.06.005 Chow, J. W. (1987). Maximum speed of female high school runners. International Journal of Sport Biomechanics, 3, 110-127. Ciacci, S., Michele, R. D., Fantozzi, S., & Merni, F. (2013). Assessment of kinematic asymmetry for reduction of hamstring injury risk. International Journal of Athletic Therapy and Training, 18(6), 18-23. Čoh, M., Tomažin, K., & Štuhec, S. (2006). The biomechanical model of the sprint start and block acceleration. Physical Education and Sport, 4, 103-114. Collins, S.H., Adamczyk, P.G., & Kuo, A.D. (2009). Dynamic arm swinging in human walking. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 276, 3679-88. Collier, C. (2002). Foundational Concepts of Sprinting: Spatial and Movement Perspectives. Track Coach, 5071-5077. 23
Deli, C. K., Paschalis, V., Theodorou, A. A., Nikolaidis, M. G., Jamurtas, A. Z., & Koutedakis, Y. (2011). Isokinetic knee joint evaluation in track and field events. Journal of Strength and Conditioning Research, 25(9), 2528-2536. doi: 10.1519/JSC.0b013e3182023a7a Donati, A. (1995). The development of stride length and stride frequency in sprinting. New Studies in Athletics, 10(1), 51-66. Elftman, H., (1939). Forces and energy changes in the limb segments. American Journal of Physiology, 125, 339-356. Exell, T. A., Gittoes, M. J. R., Irwin. G., & Kerwin, D. G. (2012a). Gait asymmetry: Composite scores for mechanical analyses of sprint running. Journal of Biomechanics 45(6): 1108-1111. doi: 10.1016/j.jbiomech.2012.01.007 Exell T. A., Irwin, G., Gittoes, M. J. R., & Kerwin D. G. (2012b). Implications of intra-limb variability on asymmetry analyses. Journal of Sports Sciences, 30(4), 403-409. doi: 10.1080/02640414.2011.647047 Exell, T. A., Gittoes, M. J. R., Irwin. G., & Kerwin, D. G. (2015). Asymmetry in sprint running: strength and performance interactions. In F. Colloud, T. Monnet, M. Domalain (Eds), Proceedings of the 23rd International Symposium on Biomechanics in Sports (pp. 182-185). Poitiers, France. Fernandez Ballesteros, M. L., Buchtal, F. and Rosenfalck, R. (1965). The pattern of muscular activity during the arm swing of natural walking. Acta Physiolοgica Scandinavica, 63, 296-310. Jackson, K. M., Joseph, J. and Wyard, S. J. (1978). A mathematical model of arm swing during human locomotion. Journal of Biomechanics, 11, 277-289. Ford, M.P., Wagenaar, R.C., Newell, K.M. (2007). Phase manipulation and walking in stroke. Journal of Neurologic Physical Therapy, 31, 85-91. Gray, J. (1944). Studies in the mechanics of the tetrapod skeleton. Journal of Experimental Biology, 20, 88-116. Gutnik, B., Mackie, H., Hudson, G. and Standen, C. (2005). How close to a pendulum is human upper limb movement during walking? Homo 56, 35-49. Hay, J. G. (1986). The biomechanics of the long jump. In K.B. Pandolf (Ed.), Exercise and sport sciences reviews (pp.401-446). New York: Macmillan. 24
Hay, J.G. (1994). The Biomechanics of Sports Techniques. 4th Ed. London: Prentice Hall International. Hay, J. G., & Koh, T. J. (1988). Evaluating the approach in the horizontal jumps. International Journal of Sport Biomechanics, 4, 372-392. Hay, J. G., & Nohara, H. (1990). Techniques used by elite long jumpers in preparation for takeoff. Journal of Biomechanics, 23, 229-239. Herr, H. and Popovic, M. (2008). Angular momentum in human walking. Journal of Experimental Biology, 211, 467-481. Hinrichs, R. (1987). Upper extremity function in running. II. Angular momentum considerations. International Journal of Sport Biomechanics, 3, 242-263. Hinrichs, R. N. (1990). Upper extremity function in distance running. In Biomechanics of Distance Running (ed. P. R. Cavanagh), pp. 107-133. Champaign, IL: Human Kinetics Books. Hinrichs, R.N., Cavanagh, P.R., & Williams, K.R. (1987). Upper extremity function in running: centre of mass and propulsion considerations. International Journal of Sports Biomechanics, 3, 222-241. Hunter, J. P., Marshall, R. N., & McNair, P. J. (2004). Interaction of step length and step rate during sprint running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 36(2), 261-71. doi: 10.1249/01.MSS.0000113664.15777.53 International Association of Athletics Federations. (2015). Athletics Discipline - Long jump. Available at: http://www.iaaf.org/disciplines/jumps/long-jump. (Accessed: 30 Oct 2015) International Association of Athletics Federations. (2015). Competition Rules 2016-17. IAAF. International Paralympic Committee. (2015). About the Sport. Available at: http://www.paralympic.org/athletics/about. (Accessed 30th Oct 2016) International Paralympic Committee. (2015). Athletics Classification Rules and Regulations. Available at: http://www.paralympic.org/athletics/classification. (Accessed: 30 Oct 2016) 26 25
International Paralympic Committee. (2015). IPC Athletics Official World Rankings. Available at: http://www.paralympic.org/athletics/results/rankings. (Accessed: 3 Nov 2016) International Paralympic Committee. (2015). World Records, IPC Athletics. Available at: http://www.paralympic.org/athletics/records. (Accessed: 3 Nov 2015) International Paralympic Committee. (2015). World Records Tumble on Second Day of the IPC Athletics World Champs. Available at: http://www.paralympic.org/news/world-records-tumble-second-day-ipcathletics-world-champs. (Accessed: 3 Nov 2015) Jones, R., Bezodis, I., & Thompson, A. (2009). Coaching Sprinting: Expert Coaches' Perception of Race Phases and Technical Constructs. International Journal of Sports Science & Coaching, 4(3), 385-396. Kobayashi, Y., Kubo, J., Matsuo, A., Matsubayashi, T., Kobayashi, K., & Ishii, N. (2010). Bilateral asymmetry in joint torque during squat exercise performed by long jumpers. Journal of Strength and Conditioning Research, 24(10), 2826-2830. doi: 101519/JSC.0b013a3181c64387 Kuitunen, S., Komi, P.V., & Kyröläinen, H. (2002). Knee and ankle joint stiffness in sprint running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 34(1), 166-73. Lieberman, D. E., Bramble, D. M. and Raichlen, D. A. (2007). Integration of the head and forelimb in bipedal hominids. Journal of Morphoogy, 268, 1099. Lieberman, D. E., Bramble, D. M., Raichlen, D. A. and Whitcome, K. W. (2008). Functional, developmental and moprhological integration: the case of the head and forelimb in bipedal hominins. American Journal of Physical Anthropology, Suppl. 46, 140-141. Luhtanen, P., & Komi, P. V. (1978). Mechanical factors influencing running speed. In E. Asmussen and K. Jørgensen (Eds), Biomechanics VI-B, International Series on Biomechanics, vol 2B, (pp. 23-29). Baltimore, MA, University Park Press. Luk, H. Y., Winter, C., O Neill, E., & Thompson, B. A. (2014). Comparison of Muscle Strength Imbalance in Powerlifters and Jumpers. Journal of Strength & Conditioning Research, 28(1), 23-27. doi: 10.1519/JSC.0b013e3118295d311 26
Mann, R., Kotmel, J., & Herman, J. (2008). Kinematic trends in elite sprinters. Proccedings for the ISBS Conference, Seoul (Korea). Mero, A., & Komi, P. V. (1985). Effect of supramaximal velocity on biomechanical variables in sprinting. International Journal of Sport Biomechanics 1, 240-252. Nakakubo, S., Doi, T., Sawa, R., Misu, S., Tsutsumimoto, K., & Ono R. (2014). Does arm swing emphasized deliberately increase the trunk stability during walking in the elderly adults? Gait Posture, 40, 516 20. Ohsato, Y. (1993). Relationships between trunk rotation and arm swing in human walking. Nippon Seikeigeka Gakkai Zasshi 67, 440-448. Panteli, F., Theodorou, A., Pilianidis, Th., & Smirniotou, A. (2014). Locomotor control in the long jump approach run in young novice athletes. Journal of Sports Sciences, 3(2), 149-156. doi: 10.1080/02640414.2013.810344 Punt, M., Bruijn, S. M., Wittinka, H., van Diee J. H. (2015). Effect of arm swing strategy on local dynamic stability of human gait. Gait Posture, 41(2), 504-509. doi:10.1016/j.gaitpost.2014.12.002 Theodorou, A., & Skordilis, E. (2012). Evaluating the approach run of class F11 visually impaired athletes in triple and long jumps. Perceptual and Motor Skills, 114, 1-15. doi:10.1111/jhn.12004 Theodorou, A., Skordilis, E., Plainis, S., Panoutsakopoulos, V., & Panteli F. (2013). Influence of visual impairment level on the regulatory mechanism used during the approach phase of a long jump. Perceptual and Motor Skills, 117(1), 31-45. doi: 10.2466/30.24.PMS.117x11z6 Theodorou, S. A., Panoutsakopoulos V., Exell A. T., Argeitaki P., Paradisis P. G., & Smirniotou A. (2016). Step characteristic interaction and asymmetry during the approach phase in long jump. Journal of sports sciences, 35(4):346-354. Thomson, A., Bezodis, I.N. & Jones, R.L. (2009). An in-depth assessment of expert sprint coaches technical knowledge. Journal of Sports Sciences, 27(8), 855-861. Umberger B., R. (2008). Effects of suppressing arm swing on kinematics, kinetics and energetics of human walking. Journal of Biomechanics, 41, 2575-2580. 27
Vagenas, G., & Hoshizaki, B. (1992). A multivariable analysis of lower extremity kinematic asymmetry in running. International Journal of Sports Biomechanics, 8, 11-29. Weyand, P. G., Sternlight, D. B., Bellizzi, M. J., & Wright, S. (2000). Faster top running speeds are achieved with greater ground forces not more rapid leg movements. Journal of Applied Physiology, 89(5), 1991-1999. Zifchock, R. A., Davis, I., Higginson, J., & Royer, T. (2008). The symmetry angle: a novel, robust method of quantifying asymmetry. Gait and Posture, 27(4), 622-627. doi: 10.1016/j.gaitpost.2007.08.006 Webb, D., Tuttle, R. H. and Baksh, M. (1994). Pendular activity of human upper limbs during slow and normal walking. American Journal of Physical Anthropology, 93, 477-489. 28
6. Παραρτήματα Παράρτημα 1. Έγκριση Βιοηθικής 29
Παράρτημα 2. Φόρμα συγκατάθεσης συμμετέχοντα 30
31