Исследование мышечной силы. Сила быстрых и медленных мышечных волокон Мышечная сила кисти как измерить

Динамометрия – методика измерения силы отдельной мышцы или группы мышц при помощи специальных приборов – динамометров.

Кистевая динамометрия

Кистевая динамометрия – измерение силы мышц-сгибателей пальцев. Динамометрия кисти выглядит как одномоментное максимальное воздействие на прибор мышечных волокон. При разогнутом предплечье исследуемый сжимает ручной динамометр одной кистью. Исследование проводится для обеих конечностей, после чего производится сравнение полученных данных. При помощи реверсивного прибора проводят исследование также для разгибателей предплечья, сгибателей бедра и голени.

Становая динамометрия и динамография

Становая динамометрия – измерение силы мышечных групп, выпрямляющих туловище. Нижняя планка станового динамометра должна быть зафиксирована под ступнями испытуемого. Исследуемый обхватывает верхнюю планку кистями рук и тянет вверх. При этом он пытается выпрямиться при разогнутых в коленях нижних конечностях.

Помимо становых, реверсивных и ручных пружинных динамометров существуют ртутные приборы, в которых мышечная сила определяется как уровнем давления на датчик при помощи ртутного манометра.

Динамография – вид исследования, который позволяет регистрировать мышечные сокращения в виде серии кривых на графике. Этот метод показывает длительное мышечное усилие мышцы или группы мышц в динамике. Динамография используется в курортологии, неврологии.

Выражаются показатели динамометрии абсолютными величинами или относительными (по отношению к чему-либо, к массе, например). Данные измерения учитываются антропометрией, в физиологии, в гигиене спорта и спортивной медицине. Также полученные результаты используют для оценки степени физического развития человека.

Оценка результатов

Разработаны различные шкалы оценки показателей динамометрии. Существуют усредненные величины результатов динамометрии, которые принимаются за норму. Они различаются в зависимости от роста, пола и возрастной категории испытуемого. Однако следует учитывать и другие индивидуальные особенности пациента.

Одними из основных показателей физического развития у детей, начиная с возраста восьми лет и до восемнадцати, являются становая сила и сила правой кисти, выраженные в килограммах. В неврологии могут использоваться и измерения других групп мышц при необходимости таковых. Чаще всего исследования выполняются при неврологических заболеваниях, сопровождающихся мышечной слабостью (миастении, парезы после инсульта, оценка эффективности лечения рассеянного склероза со слабостью конечностей и т.д.).

Динамометрия у детей различного пола и возраста дает разные результаты, несмотря на одинаковую методику проведения. Измерение проводится два раза, через небольшую паузу для отдыха.

Возрастные показатели и норма динамометрии

Так, нормы показателей силы правой кисти у мальчиков:
- от 8 до 11 лет варьируются от 13,0 до 18, 5 кг;
- от 12 до 15 лет – от 21, 6 до 37,6 кг;
- от 16 до 19 лет – от 45,9 до 51,0 кг.

Для девочек эти нормы имеют гораздо меньшие значения:
- от 8 до 11 лет соответственно норма от 9,8 до 17,1 кг;
- от 12 до 15 лет норма равна от 19,9 до 28, 3;
- от 16 до 19 лет – от 31, 3 до 33,8 кг.

В литературе имеются описания разнообразных положений испытуемых при измерении силы мышц (стоя, лежа, сидя). От исходного положения при измерении существенно зависит абсолютная сила мышц: например, сила разгибателей бедра, измеренная при положении стоя и лежа, имеет различие до 20%.

При измерении силы мышц необходимо соблюдать следующие правила:

1) лучшее время проведения измерений – первая половина дня, через 2,5-3 часа после еды;

2) необходима разминка в течение 10-15 минут без отягощений;

3) температура окружающей среды должна быть от + 18 до +22°:

4) положение испытуемого – вертикальное;

5) обязательная фиксация проксимальных суставов и сохранение постоянным положения дистальных суставов;

6) плечо приложения силы у всех испытуемых должно быть постоянным, так как во всех случаях измеряется не сила, а момент силы мышц;

7) угол между динамометром и звеном (бедром, голенью) обязательно должен быть прямым;

8) при изучении взаимосвязи силы мышц и технических параметров выполнения движений целесообразно проводить измерения с учетом индивидуальных рабочих углов;

9) манжета, к которой крепится динамометр, должна быть не менее 5 см шириной для устранения болевого компонента;

10) измерение силы после тренировок и на следующий день после соревнований не целесообразно, кроме специальных исследований;

11) при сопоставлении силы мышц-сгибателей и разгибателей, действующих на одно звено, необходимо производить измерения со строгим учетом исходного состояния мышц (их растянутости);

12) силу мышц целесообразно измерять на всей амплитуде движения через каждые 10° для крупных суставов и 5° – для мелких.

Измерение силы по методике А. В. Коробкова с соавт. производится на измерительном станке, который позволяет добиться изолированного действия определенной группы мышц. Станок состоит из металлической рамы, плотно укрепленной на шести ножках. Вдоль рамы перемещается вертикальная стойка с поперечной передвижной планкой, к которой во время проведения эксперимента укрепляется датчик. Внутри рамы укрепляется деревянная площадка с подголовником с одной стороны и планкой для упора ног – с другой. Рама снабжена ремнями, с помощью которых обеспечивается неподвижность измеряемого. Исходное положение испытуемого для всех измерений – лежа на спине или животе. Недостатком метода является то, что измерения проводятся без учета состояния мышц. их растянутости, а также возможность проводить измерение только при наличии прямого угла между проксимально и дистально расположенными звеньями. Отсутствует возможность измерять силу мышц при пронации и супинации.

Измерение силы мышц по методике Б. М. Рыбалко проводится с использованием специального приспособления, состоящего из опорного щита с ремнями, который укрепляется на гимнастической стенке и служит опорой и фиксацией испытуемого при измерении; подставки, которая создает возможность для фиксации стопы при измерении и укрепления динамометра, кронштейна, крепленного к гимнастической стойке и служащего верхней опорой для динамометра. Исходное положение измеряемого – вертикальное. Недостатки метода те же, что и для методики А. В. Коробкова; преимущества – портативность приспособления.

Методика, разработанная на кафедре анатомии Смоленского ГИФК (Р. Н. Дорохов, Ю. Д. Кузьменко, Я. С. Татаринов, М. И. Шутков), позволяет измерить силу мышц на всей амплитуде возможного движения в суставах. Стационарный вариант измерительного приспособления состоит из опорной в 2,5 м высотой рамы, одна сторона которой имеет вид полуокружности, вдоль которой располагаются блоки, создающие возможность измерять силу мышц при любом положении конечности с сохранением обязательного условия – положение между конечностью и динамометром – 90°. В центре рамы располагается опорная вертикаль для укрепления испытуемого.

Она имеет дополнительную опорную штангу для фиксации коленного сустава, площадку с укрепленным слаломным ботинком, которая позволяет полностью исключить движение в голеностопном суставе опорной ноги, площадку для опоры и фиксации туловища. Опорное приспособление свободно вращается вокруг вертикальной оси. Это позволяет измерить силу мышц при движении вокруг сагиттальной и фронтальной осей. При измерении силы мышц туловища в центре опорной рамы устанавливается вместо опорной вертикали фиксирующее устройство для таза и нижних конечностей с меняющейся высотой укрепляющей площадки. На опорной раме укреплено также два реверсионных электромотора, которые создают возможность с помощью тросов и динамометра измерять силу мышц при преодолевающем и уступающем видах работы. Преимущество этого метода в том, что имеется возможность измерить силу мышц в специфических рабочих углах с большой точностью при движениях во всех без исключения суставах при преодолевающей, удерживающей и уступающей работе мышц. Недостаток – громоздкость.

Переносной вариант опорного приспособления для измерения силы мышц (Р. Н. Дорохов, Ю. Д. Кузьменко) представляет соединенный из труб параллелепипед, три стороны которого имеют металлические перемычки, расположенные через равные промежутки, которые позволяют при необходимости задать с помощью цепей желаемое положение исследуемому звену тела, то есть измерить силу мышц при любом их состоянии (растянутости). Четвертая сторона снабжена подвижной рамой с ремнями и опорными скобами, с помощью которых испытуемый закрепляется в нужном положении, исключаются добавочные движения. Опорные скобы и рама могут быть подогнаны под любой рост испытуемого, что весьма существенно при измерениях в школах. С целью сохранения постоянной силы мышц плеча, изготовлены аппараты каркасного типа, которые надеваются на звено тела, сила которого изучается.

Достоинства – возможность разобрать приспособление и легко транспортировать его, возможность измерить силу в «рабочих углах».

Сила мышц, т.е. способность мышц сокращаться, преодолевая определенную нагрузку, - важный показатель состояния здоровья человека. Недостаточная сила мышц, вызванная заболеванием нервно-мышечного аппарата, последствиями длительного постельного режима или возрастом пожилого человека, создает ряд проблем медико-социального характера. У человека со сниженной силой мышц в той или иной степени ограничена способность обслуживать себя самостоятельно, совершать работу по дому, исполнять другие социально обусловленные функции.

Для быстрой диагностики силы мышц можно использовать следующие приемы:

• Для определения мышечной силы кистей больного просят как можно сильнее сжать два или три пальца исследователя кистью - сначала одной, а потом другой. Оценивается не только сила сжатия, но и то, какая кисть сжимается сильнее, а какая меньше;
• Для оценки мышечной силы всей руки больного просят сжать два пальца исследователя. Затем исследователь старается высвободить свои пальцы. Оценивается сила, которую исследователь прикладывает для освобождения своих пальцев;
• Силу мышц бедра можно определить, предлагая больному сделать глубокое приседание и затем встать;
• Для определения мышечной силы голени и стопы необходимо больного попросить пройтись сначала на пятках, а затем на носках (пальцах стоп);
• Для определения силы мышц живота больного просят сесть из положения лежа на спине при согнутых в тазобедренных и коленных суставов ногах;
• Для определения силы мышц спины больного просят согнуться вперед из положения стоя, затем его просят разогнуться, препятствуя этому нажатием руки исследователя на голову больного.

Шестибалльная шкала оценки мышечной силы:

Материал взят с сайта

Которое выражается в способности человека преодолевать сопротивление, т. е. противодействовать ему путём мышечно-го напряжения. Раз-витию мышечной силы должно быть отведено значительное место в профессиональной и двигательной подготовке людей.

Многие виды работ как на производстве, так и в быту предъ-являют повышенные требования к мышечной силе. Это поиск и добыча полезных ископаемых, подземные, строительные, бурильные, лесозаготовительные, сельскохозяйственные и другие работы.

Любое движение (на производстве, в быту и спорте) основа-но на мышечной силе как на одном из видов физических спо-собностей, определяющих работоспособность. В наибольшей степени сила связана с выносливостью и быстротой.

Проявление силы мышц зависит: от состояния ЦНС; соот-ветствующей деятельности коры большого мозга; физиологического поперечника мышц; биохимических процессов, про-исходящих в мышцах.

Динамическая и статическая сила

Мышечная сила проявляется в двух основных режимах: изотоническом и изометрическом. В изотоническом режи-ме мышцы, сокращаясь (при укорочении или удлинении), производят движение (динамическая сила ). В изометриче-ском режиме мышцы напрягаются, но движения не произ-водят (статическая сила ).

Динамические, статические и смешанные усилия выполня-ются с различной степенью нервно-мышечного напряжения.

Виды силовых способностей

Выделяют собственно силовые (проявляемые в стати-ческом режиме), скоростно-силовые (проявляемые в дина-мическом режиме) усилия, а также взрывную силу (способ-ность проявлять большую величину силы в наименьший от-резок времени). Скоростно-силовые усилия подразделяются на преодолевающие и уступающие . Например, при сгиба-нии и разгибании рук в упоре лёжа сгибание — уступающее усилие, а разгибание — преодолевающее.

Абсолютная и относительная сила

Сила людей при одинаковой тренировке зависит от массы тела. Существуют понятия абсолютной и относительной мы-шечной силы. Степень развития силы измеряется с помощью динамометров различных конструкций. Материал с сайта

• Абсолютная сила — это максимальная сила, которую может проявить человек без учёта собственной массы тела.
• Относительная сила — это сила, приходящаяся на еди-ницу собственной массы.

Физическая сила человека - это способность двигать груз, преодолевая сопротивление. Грузом может быть чье-то тело, лопата со снегом, гантель с дисками или любые другие предметы. Сопротивлением обычно выступает сила притяжения Земли, которую невозможно отделить от груза, потому что вес груза определяется как количество силы, которое необходимо, чтобы оторвать этот груз от центра Земли. Есть и другие формы сопротивления, не связанные с силой притяжения, такие, как, например, упругое сопротивление, которое можно преодолеть, растягивая пружину, или сопротивление трения, которое преодолевается, когда везешь сани.

Cуществует много форм силы мышц, каждая специфична для какой-то особой функции:

• или или скоростная сила (в которой отдельно выделяют )

Многие факторы способствуют мышц человека, и не все они связаны с мускулатурой. К примеру, если у вас короткие конечности (руки и ноги), то это может помочь вам в выполнении определенных силовых задач, потому что таким образом расстояние переноса груза будет меньше. Например, длинные ноги и руки ставят в невыгодное положение, когда выполняется или (но, эти свойства помогают при выполнении становой тяги).

Для повышения силовых показателей активно применяется , и .

Два основных свойства , от которых зависит сила мышц, - это площадь поперечного сечения мускулов и нервно-мышечная эффективность. Площадь поперечного сечения мускулов отвечает за плотность мускулов. Обычно чем плотнее становится мускул, тем он способен проявить больше силы. Отчасти это из-за того, что у более плотных мускулов более плотное мышечное волокно, а в более плотных мышечных волокнах обычно содержится больше сократительного белка, который представляет собой основной механизм сокращения мышц. Увеличивать количество сократительного белка в мышечных волокнах - это все равно что добавлять еще одного человека со своей стороны при перетягивании каната.

Нервно-мышечная эффективность - в широком смысле это понятие приводит нас к пониманию сочетания мыслительных процессов и мышечной силы. Любое сокращение мышц начинается с мозга. Та часть в вашей голове, которая называется «двигательный центр», посылает электрический сигнал по позвоночнику и дальше по двигательным нервам в мышечные волокна, благодаря чему они начинают сокращаться. Спортивные тренировки ведут к таким изменениям в системе, которые дают возможность мускулам сокращаться быстрее, используя больше силы и более эффективно. Если вы представите ваш мозг в роли сержанта-инструктора по строевой подготовке, который отдает приказания взводу мышечных волокон, чтобы они начали сокращаться, то для вас подобный взгляд может оказать влияние, подобное увеличению громкости команд от шепота до крика.

Развитие нервно-мышечной активности происходит независимо от . Вот почему вы никогда не можете сказать наверняка, насколько силен какой-либо человек, руководствуясь размером его мышц. Человек с относительно небольшими мускулами и высоким уровнем нервно-мышечной активности с большей вероятностью сможет победить человека с большими мускулами и низким уровнем нервно-мышечной активности.

В идеале тренировки на увеличение площади поперечного сечения мускулов отличаются от тренировок на повышение нервно-мышечной активности. Если вы новичок, то, скорее всего, вы не заметите этой разницы и любой вид тренировок поможет вам как увеличить размеры мускулов, так и повысить нервно-мышечную активность. Увеличивая количество упражнений или вес штанги, вы продолжите развивать площадь поперечного сечения ваших мускулов, а также повышать нервно-мышечную активность. Хотя, становясь более опытным, вы придете к выводу, что это просто невозможно найти такой вид тренировок, который бы увеличил размеры и силу мускулов одновременно. На самом деле вы не можете увеличить количество упражнений и вес штанги одновременно. Если вы хотите увеличить объем ваших тренировок, вам неминуемо придется ограничить количество веса, который вы поднимаете, таким образом, ваши мускулы не станут изнуренными очень быстро. Но если вы решите увеличить вес, который вы поднимаете, то вам нужно ограничить объем тренировок, потому что поднятие (работа) с очень тяжелым весом утомляет мускулы.

Поднимать очень тяжелые грузы - это наиболее эффективный способ увеличить нервно-мышечную активность. Поэтому если вы предпочтете увеличить количество упражнений вместо весов, с которыми вы их выполняете, вы, вероятнее всего, придете к такому состоянию, когда количество упражнений, которые вы выполняете для того, чтобы увеличить размеры своих мускулов, выполняются за счет вашей нервно-мышечной активности, а сила мышц вообще перестает развиваться. Хотя если вашей целью является повышение максимальной силы мышц настолько, насколько это возможно, то вам нужно тренироваться таким способом, который бы сбалансировал рост мышц и развитие нервно-мышечной активности.

Оценка максимальной, максимальной произвольной, абсолютной и относительной силы мышц

Сила - это способность мышц преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счет мышечных усилий. Она проявляется в таких основных формах: максимальная мышечная сила (абсолютная и относительная), скоростная (динамическая), статическая (изометрическая) сила и силовая выносливость (Аганянц, 2001; Остапенко, 2002; Спортивная физиология, 1986).

Под максимальной силой подразумевают наибольшую возможность, которую спортсмен способен проявить при максимальном произвольном мышечном сокращении. Максимальная сила мышцы зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. Количество и толщина мышечных волокон определяют толщину мышцы в целом -анатомический поперечник , то есть площадь поперечного сечения .

Отношение значения максимальной силы мышцы к его анатомическому поперечнику называют относительной силой мышцы . Поперечное сечение мышцы, перпендикулярное направлению ее волокон, составляет ее физиологический поперечник . Для мышц с параллельным направлением волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику называют абсолютной силой мышцы.

Скоростная сила (взрывная) - это способность проявлять самую большую силу в самое короткое время.

Это способность мышцы или мышечной группы противостоять утомлению во время многократных мышечных сокращений.

Для развития силы существуют определенные возрастные периоды, когда благоприятными являются морфологические и функциональные предпосылки: у девочек-9-11 лет, а у мальчиков прослеживаются два периода - 9-12 лет и 14-17 лет (Апанасенко, 1985; Виксне, 1989; Ермолаев, 2001; Фомин, Вавилов, 1991).

Различают максимальную статическую и максимальную динамическую силу. Максимальная статическая сила проявляется во время изометрического сокращения мышц. Условия проявления максимальной статической силы таковы:

• активация всех двигательных единиц;

• сокращение мышц при условии полного тетануса;

• сокращение мышц в состоянии покоя;

• мобилизация деятельности симпатической нервной системы и др.

Максимальная динамическая сила - это сила, проявляемая спортсменом во время максимального произвольного сокращения мышц без учета времени и массы собственного тела. обеспечивается в основном:

• частотой импульсации в начале сокращения и синхронизацией импульсации различных мотонейронов (внутримышечная координация);

• сократительными свойствами мышц (внутримышечная координация);

• степенью гипертрофии быстросокращающихся мышечных волокон и др.

Тренировочные занятия силовой направленности стимулируют (увеличение обхвата мышц) саркоплазматическую и миофибриллярную (Спортивная фармакология, 1986; Солодков, Сологуб, 2003). Саркоплазматическая гипертрофия обусловлена увеличением объема саркоплазмы, содержания в ней митохондриальных белков, метаболических резервов, миоглобина, количества капилляров. К таким превращениям наиболее склонны медленные мышечные волокна и быстрые - окисляемые. Такой тип гипертрофии мало влияет на прирост силы, но повышает способность к продолжительной работе (выносливость).

Миофибриллярная гипертрофия обусловлена увеличением объема миофибрил за счет актомиозина.. При этом значительно повышается сила. Большую роль в активизации синтеза белка и нуклеиновых кислот играют и гормоны коры , а также средства с . Во всех случаях развиваются эти два типа гипертрофии с преобладающим развитием одного из них.

Тестирование

Оснащение : кистевой и становой динамометры.

• Оценку максимальной мышечной силы проводят при помощи разных динамометров. Кистевой динамометр (динамометр Коллина) используют для измерения силы мышц предплечья и кисти. Становой динамометр используют для регистрации силы мышц-разгибателей туловища.

Все испытуемые проводят измерения силы мышц предплечья и кисти, а также силу мышц-разгибателей туловища по два-три раза и записывают самый лучший результат. Следует помнить, что становая сила не исследуется в случае боли в пояснице, повреждении мышц живота, спины; у женщин - в период менструации и беременности.

В висе поднимание ног вперед (количество раз за 10 с).

• Оценку силовой выносливости мышц рук и пояса верхних конечностей испытуемых можно провести во время выполнения или сгибания и разгибания рук в упоре на брусьях. Для мышц живота используют поднимание и опускание туловища из положения лежа на спине, а для мышц ног- приседания.

Полученные данные заносят в таблицу 27, сравнивают и делают выводы о силовых возможностях всех испытуемых.

Таблица 27 - Определение силовых возможностей