Küki ja jõutõmbe variatsioonid vastavalt kehaproportsioonidele

Biomehaanilised alused: kangid, momendid ja segmentide modelleerimine

Mitmeliigeseliste baasharjutuste, nagu kükk ja jõutõmme, mehaaniliste nõudmiste kvantifitseerimine tugineb välistakistuse ületamiseks vajalike sisemiste liigesemomentide arvutamisel. Kangiga kükkimisel on tõestatud, et pöörd-kvaasistaatiline analüüs on 99% sama efektiivne kui täielik pöörddünaamiline analüüs, kuna segmentide nurkkiirendused tavapäraste soorituskiiruste juures on tühised [4]. Selles raamistikus määravad liigesemomendid peamiselt toereaktsioonijõud (GRF), segmentide nurgad horisontaali suhtes, segmentide pikkused, segmentide massid ja nende massikeskmed [4].

Sagitaaltasapinna liigesemomendid sõltuvad süsteemi massikeskme asetusest liigesekeskmete suhtes [1]. Kere viimine ettepoole kaldus asendisse nihutab resultantse toereaktsioonijõu vektori ettepoole, suurendades puusapainutusmomenti ja nimmepiirkonna seljasirutajate koormust, vähendades samal ajal põlvepainutusmomenti [1]. Vastupidiselt nihutab püstisema kere säilitamine jõuvektori tahapoole, tõstes põlvepainutusmomendi nõudlust [1]. Samamoodi nihutab sääreluu suurem ettekalle põlveliigese keskme jõuvektorist kaugemale, suurendades põlvesirutajate nõudlust [1]. Eksperimentaalne modelleerimine näitab aga, et tõstjad nihutavad tõusufaasis sageli oma survekeskme ettepoole, mitte ei hoia seda jäigalt labajala keskosas, mis toob traditsioonilistesse 2D toereaktsioonijõu vektori arvutustesse peeneid variatsioone [4].

Antropomeetriline varieeruvus ja küki kinemaatika

Segmentide mõõtmed määravad tugevalt kinemaatilised lahendused, mis on kättesaadavad sportlasele, kes püüab saavutada täielikku liikumisulatust. Antropomeetrilised uuringud 13 149 inimesega 51 erinevast populatsioonist näitavad, et inimese reieluu pikkus skaleerub prognoositavalt kogupikkusega, moodustades standardse normaaljaotuse korral keskmiselt 26,74% pikkusest [2]. Isoleeritud reieluu ja kehapikkuse disproportsioon on seetõttu haruldane, mis tähendab, et täheldatud liikumiserinevused tulenevad sageli pigem reie ja sääre suhtest, kere proportsioonidest või mobiilsuspiirangutest kui isoleeritud reieluu gigantismist [2]. Eelkõige ei ole luupikkuste suhted üksi oluliselt korrelatsioonis lumbopelvilise fleksiooniga kükkimise ajal [2].

Reie ja sääre suhtelised proportsioonid muudavad aga dramaatiliselt alajäsemete kineetikat ja kinemaatikat [3]. Reie suurem pikkus on oluliselt seotud põlve suurema ettepoole nihkumisega ja kõrgemate põlvesirutusmomentidega [3]. Samal ajal esineb suurema säärepikkuse ja kõrgema sääre-reie suhtega inimestel laskumisel oluliselt suurem põlve abduktsiooni- ja siserotatsiooninurk [3]. Suurema reie-sääre suhtega tõstjad seisavad silmitsi suuremate põlvepainutuse ja hüppeliigese dorsaalfleksiooni mobiilsusnõuetega, et saavutada kitsas asendis reieluu horisontaalne asend [2].

Keharaskusega küki kinemaatilistes analüüsides näitab põlve sagitaalne liikumisulatus (ROM) tugevaimat korrelatsiooni küki sügavusega mõlema soo lõikes ($r=0,92$), samas kui vaagna maksimaalse eesmise kallutuse enneaegne ajastus ($r_s=-0,64$) ja varajane maksimaalne hüppeliigese dorsaalfleksioon ($r_s=-0,29$) korreleeruvad saavutatud sügavusega negatiivselt [6]. Jalavahe laiendamine pakub otsest mehaanilist modifikatsiooni: jalgade eemaldamine (abduktsioon) lühendab efektiivselt reieluu sagitaaltasapinnalist projektsiooni, vähendades vajalikku sagitaalset liikumisamplituudi põlves ja hüppeliigeses ilma täiendavat hüppeliigese dorsaalfleksiooni nõudmata [2].

Jalavahe laius, rotatsioon ja koormusvariandid kükkimisel

Jalgade asendi laiuse ja pööratuse muutmine jaotab netoliigesemomendid kolme anatoomilise tasapinna vahel oluliselt ümber [1, 4]:

• Jalavahe laius: Jalavahe laiendamine kitsast laiaks (150% kuni 200% õlgade laiusest) suurendab põlve valgusmomente ligikaudu 23% ja puusa välisrotatsioonimomente 19% kuni 37%, koos teatatud puusapainutusmomentide tõusuga vahemikus 10% kuni 48% [1]. Kinemaatilised jõuõlgade hindamised näitavad, et jalavahe laiendamine suurendab põlve jõuõlga, vähendades samal ajal puusa jõuõlga ligikaudu 3 cm võrra, kinnitades, et horisontaalne abduktsioon jaotab liigesenõudluse tasapindade vahel ümber, mitte ei vähenda universaalselt summaarset pöördemomendi vajadust [4].
• Pöidade väljapööramine (välisrotatsioon): Pöidade väljapoole pööramine 30° võrra vähendab põlve valgusmomenti 50% ja välisrotatsioonimomente 20%, suurendades samal ajal vaarusmomenti 80%, säilitades samal ajal stabiilse nelipealihase, reie-tagaosa lihaste ja sääre-kaksiklihase elektromüograafilise (EMG) aktiivsuse [1]. Samal ajal tõstab puusade väljapoole pööramine 30° kuni 50° vahel järk-järgult puusa adduktorite aktiivsust vastavalt 13%-lt maksimaalsest vabatahtlikust isomeetrilisest kontraktsioonist (MVIC) neutraalasendis kuni 17%-ni ja 23%-ni MVIC-st [1].
• Küki variatsioonid: Kangi asetuste võrdlemisel tekitavad eeskükid võrreldes tagakükkidega erineva põlvepainutuse, kere kalde ja lülisamba nurkkiiruse profiili [8]. Eesküki vertikaalsem kere nihutab jõuvektori tahapoole, vähendades nimmepiirkonna nihkejõude, seades samal ajal vastava suhtelise intensiivsuse juures kõrgemad nõudmised nelipealihasele [1, 8]. Spetsiaalsed koormusprotokollid, nagu lühikese õlaga inimese tsentrifuugi (SAHC) kunstliku gravitatsiooni süsteemid mitmeteljeliste kelkudega, mis võimaldavad sagitaaltasapinna puusaliikumist kuni 45°, kordavad püstise eesküki puusa/kõhu stabiliseerimise dünaamikat, vähendades samal ajal oluliselt põlve ja puusa maksimaalseid painutusnurki võrreldes vabade raskustega püstiste kükkidega [7].

Jõutõmbe biomehaanika: antropomeetria ja lülisamba kineetika

Jõutõmme seab tagumisele lihasahelale ja aksiaalsele skeletile äärmuslikud kineetilised nõudmised [13]. Maksimaalsed L4/L5 netomomendid 1 korduse maksimumi (1RM) sirge kangiga jõutõmbel ulatuvad naistel 254,6 kuni 460,1 Nm ja meestel 445,0 kuni 1071,0 Nm [13]. Maast lahtitõmbel ulatuvad lülisamba survejõud naistel 5090 kuni 8018 N ja meestel 7942 kuni 18 449 N, samas kui nihkejõud on naistel 1363 kuni 1778 N ja meestel 2150 kuni 3276 N [13]. Submaksimaalsetel intensiivsustel (75% 1RM) ulatub maksimaalne lumbaalne nihkejõud L5 tasemel $1903\pm 936$ N-ni, kusjuures püstised aksiaalsed survejõud on keskmiselt $7963\pm 2784$ N [13]. Madalate käepidemetega heksagonaalse kangi (trap bar) kasutamine vähendab L5/S1 tippmomente 10% kuni 60% 1RM vahemikus võrreldes standardse sirge kangiga, kuigi erinevused vähenevad maksimaalilähedaste intensiivsuste juures [13].

Antropomeetrilised proportsioonid mõjutavad tugevalt jõutõmbe sooritusvõimet ja variandi valikut [10, 22]:

• Kere proportsioonid: Istumispikkuse ja kogupikkuse suhe on esmane antropomeetriline ennustaja sumo- ja tavapärase jõutõmbe (SDL:CDL) tugevussuhtele ($r=0,297$, $p=0,043$) [10]. Suurema istumis- ja kogupikkuse suhtega tõstjatel (kehapikkuse suhtes pikem kere) on sumo-jõutõmbes selge soorituseelis, samas kui lühema kerega inimesed sooritavad suhteliselt paremini tavapärast jõutõmmet [10].
• Jäsemete pikkus ja soolised erinevused: Meestõstjatel korreleerub jala pikkus positiivselt tavapärase jõutõmbe absoluutse 1RM-iga, kuid mitte suhtelise tugevusega [10, 22]. Naistel korreleeruvad üldpikkus, jala pikkus ja käe pikkus kõik negatiivselt tavapärase jõutõmbe suhtelise sooritusega, mis näitab, et lühem kasv ja üldiselt lühemad jäsemed annavad suhtelise tugevuseelise [10, 22]. Lisaks demonstreerivad naised mõlema variandi puhul suuremat vastupidavusvõimet 60% 1RM juures suutlikkuse piirini sooritatud jõutõmmetes võrreldes meestega [10].

Tavapärase vs sumo-jõutõmbe biomehaanika

Peamised mehaanilised erinevused tavapärase (CDL) ja sumo (SDL) jõutõmbe vahel tulenevad asendi geomeetriast ja sellest tulenevatest jõuõlgadest [15, 16]:

Hoolimata kangi vertikaalse teekonna 20% kuni 25% vähenemisest sumo-jõutõmbes, jäävad puusa 3D sirutusmomendi nõudmised stiilide vahel peaaegu identseks, sest puusad peavad tekitama pöördemomenti mitmetasapinnaliselt abdutseeritud ja välisroteeritud reieluu suhtes [18]. Tavapärases jõutõmbes suurendab kere suurem sagitaalne kalle kangi horisontaalset kaugust puusast ja lülisamba nimmeosast, tekitades suuremaid L4–L5 netomomente ja reie-kakspealihase (biceps femoris) kõrgemat kaasatust [15, 16]. Seevastu lühendab sumo-jõutõmbe lai asend efektiivselt reie horisontaalset projektsiooni sagitaaltasapinnal, viies puusad kangile lähemale ja suunates koormuse maast lahtitõmbel põlvesirutajatele [12, 15, 18].

Tehnilised kohandused, nagu teadlik rindkere- või nimmepainutus, lühendavad horisontaalset kerisegmenti ja langetavad õlavöödet, pikendades efektiivselt käsi ja vähendades puusasirutuse jõuõlga lahtitõmbel [12]. See kinemaatiline kohandus suurendab aga lülisamba passiivseid nihkejõude ja nõuab seljasirutajate jõulist kontsentrilist kontraktsiooni täieliku lukustuse saavutamiseks [12].

Strukturaalne anatoomia ja harjutuste valik

Lisaks segmentide välistele pikkustele määrab individuaalne proksimaalne puusamorfoloogia asendi taluvuse [17]. Reieluukaela-keha nurga geomeetria määrab abduktsiooni ja välisrotatsiooni mehaanilise lae [17]:

• Coxa Vara: Seda morfoloogiat iseloomustab vähenenud reieluukaela-keha nurk, mis põhjustab laia jalavahega abduktsiooni ajal reieluukaela ja puusanapa serva varajase luulise kokkupõrke, muutes sumo-jõutõmbe halvasti talutavaks või struktuurselt teostamatuks [17].
• Coxa Valga: Seda struktuuri iseloomustab suurenenud reieluukaela-keha nurk, mis võimaldab vabalt laia puusa abduktsiooni ja välisrotatsiooni, võimaldades tõstjal püstise kehahoiaku kaudu värvata suure lähendajalihase (adductor magnus) tugevalt peamise puusasirutajana [17].

Kuigi laiad populatsiooni võrdlusnäitajad viitavad sellele, et tagaküki võimekus läheneb tavaliselt 90%-le jõutõmbe võimekusest, nihkub see sooritusbilanss oluliselt individuaalse antropomeetria, segmentide suhete ja tehnilise teostuse põhjal [16]. Pikema kere ja suhteliselt lühemate reieluudega sportlased saavutavad soodsa kangiõla püstistes kükkides ja sumo-jõutõmmetes, samas kui lühema kere ja pikemate jäsemetega tõstjad näitavad suuremat mehaanilist efektiivsust tavapärase jõutõmbe variatsioonides [10, 16].