БИОФИЗИКА, 2008, том 53, вып.6, c.1138-1143
БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ =
УДК 612.821
ОСТРЫЕ ЭФФЕКТЫ ЭКСЦЕНТРИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
НА ВЕЛОЭРГОМЕТРЕ
© 2008 г. А.И. Нетреба, Д.В. Попов, Д.В. Цвиркун, О.Л. Виноградова
ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, 123007, Москва, Хорошевское шоссе, 76A
E-mail: netreba@imbp.ru Поступила в редакцию 26.06.08 г.
Проведена оценка выраженности отставленных мышечных болей с использованием трех различных тестов после однократной работы на велоэргометре с подвижным сиденьем в концентрическом и эксцентрическом режимах. Показано, что максимальный уровень отставленных мышечных болей регистрируется на первый - третий день восстановительного периода в зависимости от используемого теста без значимых различий между группами. В тесте с пассивным надавливанием на рабочую мышечную группу (мышцы-разгибатели коленного сустава) обнаружена тенденция к более позднему выходу отставленных мышечных болей на максимум и более медленному их возвращению к исходному уровню. Найдена положительная корреляция между уровнем отставленных мышечных болей и относительной напряженностью работы, которую оценивали по снижению силы в восстановительный период. Взаимосвязь отставленных мышечных болей с продолжительностью работы не обнаружена.
Ключевые слова: отставленные мышечные боли, велоэргометрическая нагрузка, максимальная произвольная сила, эксцентрическая нагрузка, многосуставное движение, односуставное движение.
Отставленные мышечные боли, возникающие через несколько часов после выполнения напряженной резистивной нагрузки и длящиеся несколько дней, являются одним из неизбежных следствий физической нагрузки высокой интенсивности [1-3]. По мнению большинства авторов, отставленные болевые ощущения в скелетных мышцах возникают в результате набухания мышечных клеток, что связано с повышением осмотического давления из-за внутриклеточных повреждений [4-7]. Вследствие набухания усиливается механическое воздействие на свободные нервные окончания. Повреждению могут подвергаться как сократительные структуры [2,3,5], так и цитоскелет мышечного волокна [6,7]. Наиболее выраженные болевые ощущения наблюдаются после работы мышц в эксцентрическом режиме, при котором мышечное напряжение возникает при удлинении мышцы [2,3,8,9]. Несмотря на большой интерес исследователей к проблеме генезиса отставленных мышечных болей, малоизученным остается вопрос о соотношении между выраженностью болевых ощущений и параметрами нагрузки, в частности, продолжительностью и относительной напряженностью мышечной работы - отношение времени выполнения работы к пре-
Сокращение: МПС - максимальная произвольная сила.
дельному времени работы данной интенсивности.
При оценке эффектов мышечной работы наиболее распространенными нагрузочными устройствами являются велоэргометры. Существуют два вида велоэргометров: концентрический и эксцентрический. На концентрическом (обычном) велоэргометре мышцы работают в концентрическом режиме - мышечные сокращения инициируют вращение педалей. Принципиальным отличием велоэргометров эксцентрического типа [2,9] является то, что педальная каретка жестко соединена с электродвигателем, а направление вращения педалей изменено на противоположное. При этом мышцы работают в эксцентрическом режиме. В настоящем исследовании использован велоэргометр особой конструкции. Отличительной особенностью данного велоэргометра является то, что сиденье, на котором находится испытуемый, не зафиксировано, а скользит по направляющим балкам, педали приводятся в движение электромотором. Это открывает две возможности. Во-первых, можно точно дозировать физическую нагрузку. Сила давления на педаль зависит от угла наклона направляющей балки. Скорость мышечного сокращения зависит от частоты вращения электродвигателя. Во-вторых, совершение мышечной работы, как при вращении педалей вперед, так и в обратном направлении, дает
возможность моделировать преимущественно концентрический или преимущественно эксцентрический режимы работы мышц на одном и том же тренировочном устройстве, что позволяет более корректно сопоставлять полученные результаты.
Для оценки отставленных мышечных болей используют различные шкалы субъективной оценки боли [1,2,4-6,10]. Это позволяет количественно выразить степень дискомфорта или боли при различных воздействиях на рабочую мышечную группу. Однако воздействия, вызывающие боль, могут быть самым разными и соответственно давать различную информацию о процессах, развивающихся в мышце. Болевые ощущения могут возникать в различных участках мышцы, при различной ее длине, а также степени напряжения. В настоящем исследовании при оценке отставленных мышечных болей применен комплекс тестовых процедур, оказывающих различные воздействия на тестируемые мышечные группы: естественная активация мышц при односуставном и многосуставном движениях и точечное надавливание на расслабленную мышцу.
Таким образом, в настоящем исследовании опробованы три теста для оценки отставленных мышечных болей. С их помощью проведена оценка выраженности отставленных мышечных болей после выполнения интенсивной работы преимущественно концентрического или эксцентрического характера с различной относительной напряженностью и продолжительностью.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
17 добровольцев дали письменное согласие на участие в эксперименте. Протокол эксперимента был одобрен биоэтической комиссией ГНЦ РФ ИМБП РАН. 8 из 17 испытуемых (К-группа: возраст - 23,7 ± 3,7; рост - 176,5 ± 6,7; вес - 79,6 ± 9,2) выполняли работу на универсальном велотренажере при обычном вращении педалей - преимущественно концентрический режим работы, остальные девять человек (Э-группа: возраст - 21,8 ± 4,5; рост -177,7 ± 5,1; вес - 76,1 ± 7,6) - при обратном вращении педалей - преимущественно эксцентрический режим.
Угол наклона, определяющий силу давления на педали, и частота вращения педалей были одинаковыми для всех испытуемых - 45° и 60 об/мин соответственно. Таким образом, внешняя нагрузка определялась весом тела испытуемого и весом подвижной платформы и состав-
Величина суммарной работы, выполненной за одно тренировочное занятие
Ф.И. испытуемого Суммарное время работы, с Ф.И. испытуемого Суммарное время работы, с
Концентрическая на- Эксцентрическая нагруз-
грузка ка
1. А.Л. 60 1. Б .Я. 90
2. Д.А. 90 2. З.Р. 56
3. З.К. 54 3. И.О. 90
4. З.К. 124 4. Н.А. 90
5. И.П. 90 5. Н.В. 86
6. К.Д. 85 6. О.Л. 82
7. С.В. 90 7. П.А. 140
8. Ш.С. 64 8. П.П. 9. Р.Т. 75 50
М ± т 82 ± 22 М ± т 84 ± 25
ляла 110 - 130% от его веса, а скорость мышечного сокращения - частотой вращения педалей. Для каждого испытуемого случайным образом выбиралась нагрузка: от двух до шести 30-секундных периодов работы с 3-минутными перерывами для отдыха. Суммарная длительность работы, таким образом, существенно различалась от испытуемого к испытуемому, однако была уравнена по группам (таблица).
Началу эксперимента предшествовало ознакомление с универсальным велотренажером. Ознакомительное занятие включало два 10-секунд-ных рабочих периода, разделенных 1-минутным интервалом отдыха.
В эксперименте испытуемые выполняли интенсивную повторную работу на велоэргометре. До велоэргометрической работы определяли исходный уровень максимальной произвольной силы и фоновый уровень болевых ощущений в мышцах, в течение пяти дней восстановления оценивали динамику изменения максимальной произвольной силы (МПС) основной рабочей мышечной группы - мышц передней поверхности бедра и уровень болевых ощущений в этих мышцах.
Макеимальную произвольную силу регистрировали с использованием силоизмерительно-го комплекса BIODEX (США) в изометрическом режиме сокращения при значении угла в коленном суставе, равном 110°.
400 г
к 300
а с 2 200
100
о
I I III!
Исходный уровень
Дни восстановления
Рис. 1. Динамика максимальной произвольной силы (МПС) в течение восстановительного периода после однократной работы на универсальном велотрена-жере в концентрическом и эксцентрическом режимах (светлые и темные столбики соответственно).
Уровень субъективных болевых ощущений
оценивали по 10-балльной шкале с использованием трех различных методик:
1. Оценка субъективных болевых ощущений в многосуставном движении. Испытуемому предлагалось спуститься по лестнице (25 ступеней; высота ступени - 20 см) и оценить уровень болевых ощущений.
2. Оценка субъективных болевых ощущений в односуставном движении: при произвольном напряжении мышц-разгибателей коленного сустава. Силу сокращения мышц регистрировали в изометрическом режиме с использованием комплекса BIODEX. Испытуемый находился в положении сидя, значение угла в тазобедренном суставе было равно 100°, в коленном - 110°. Испытуемому предлагалось совершать мышечные напряжения различной силы (30 - 100% от максимальной произвольной силы, в произвольном порядке) и оценивать уровень субъективных болевых ощущений. Интегральной оценкой являлось отношение усредненного для всех попыток уровня болевых ощущений к усредненному уровню произвольной силы, развиваемой во всех попытках.
3. Оценка субъективных болевых ощущений в мышцах-разгибателях коленного сустава в пассивном режиме. Исследование проводили с использованием комплекса BIODEX, конструкция которого позволяет не только измерять, но и генерировать силу с высокой точностью. Испытуемый находился в положении сидя. С помощью рычага динамометра, к которому была жестко прикреплена пластиковая плашка, производилось надавливание на срединную часть четырехглавой мышцы бедра. Площадь
контакта плашки с мышцей составляла 5 см2, а сила давления рычага динамометра - 100 Нм. Таким образом, давление на мышцу составляло 20 Н/см2. При этом испытуемый оценивал уровень субъективных болевых ощущений в мышце.
Во всех тестах испытуемому предлагали оценить текущий уровень болевых ощущений в мышцах в баллах от 1 до 10. Оценка 1 соответствует полному отсутствию болевых ощущений, а 10 - невыносимой боли.
Проводили корреляционный анализ величины субъективных болевых ощущений с суммарной длительностью и относительной напряженностью работы. Для выявления взаимосвязей использовали к
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.