Рычаги в приседаниях и тяге: как влияют пропорции тела

Антропометрические индексы и механика в сагиттальной плоскости

Геометрия скелета человека варьируется в различных популяциях, напрямую влияя на внешние плечи моментов сил, приходящиеся на суставы при выполнении билатеральных упражнений в закрытой кинематической цепи. Согласно антропологическим базам данных, охватывающим более 13 000 человек, отношение длины бедренной кости к росту распределено нормально и составляет в среднем 26,74% от длины тела стоя, а типичная длина бедренной кости у взрослых варьируется в пределах от 42 до 44 см [2]. Индекс Кормика — отношение высоты тела сидя к высоте тела стоя — количественно отражает пропорции корпуса и ног [19]. В биомеханическом анализе подишиальная длина ног и длина корпуса определяют положение центров масс сегментов тела и результирующую линию действия вектора силы реакции опоры (GRF) [1, 19].

При выполнении многосуставных упражнений для нижней части тела суставные моменты являются произведением внешней нагрузки (и массы сегментов) на перпендикулярное расстояние от центра вращения сустава до результирующего вектора нагрузки. Наклон корпуса вперед смещает результирующий вектор GRF кпереди, прогрессивно увеличивая сгибающий момент в тазобедренном суставе и снижая сгибающий момент в коленном суставе [1]. Напротив, сохранение более вертикального положения корпуса смещает вектор кзади в сторону голеностопного и коленного суставов, увеличивая требования к разгибателям коленей и уменьшая необходимый разгибающий момент в тазобедренных суставах [1].

                    [Вектор нагрузки штанги]
                               │
                               │ 
 (Тазобедренный) ◄─────────────┼─────────────► (Коленный)
 [Плечо момента тазобедренного]│  [Плечо момента коленного]
                               │
                             (GRF)

Отношение длины бедра к длине торса и кинематика приседаний

В приседаниях со штангой на спине глубина классифицируется по углам сгибания в коленных суставах: 110°–140° для четверть-приседа, 80°–100° для полуприседа, 60°–70° для параллельного приседа и 40°–45° для глубокого приседа [4]. У атлетов с высоким отношением длины бедра к длине торса наблюдается увеличенное горизонтальное смещение тазобедренного сустава назад относительно штанги на протяжении всего опускания [25]. Чтобы удерживать гриф над серединой стопы, более длинное бедро относительно корпуса требует большего наклона корпуса вперед, что формирует увеличенные плечи момента для разгибателей бедра и уменьшенные — для разгибателей колена [25].

КОНФИГУРАЦИИ ПРИСЕДА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРОПОРЦИЙ СЕГМЕНТОВ:

Длинное бедро / Короткий торс (Значительное отклонение индекса Кормика):
  - Необходим больший наклон корпуса вперед для удержания равновесия [25]
  - Увеличенное сагиттальное плечо момента в тазобедренном суставе и большая работа разгибателей бедра [1, 25]
  - Компенсируется расширением постановки ног или переходом на низкую посадку штанги (low-bar) [2, 7]

Короткое бедро / Длинный торс:
  - Вертикальное положение корпуса сохраняется даже в глубоком седе [1]
  - Смещенный кзади вектор GRF увеличивает сгибающие моменты в коленных суставах [1]
  - Повышенные требования к вращающему моменту квадрицепсов по сравнению с разгибателями бедра [1, 7]

Положение штанги изменяет эффективную длину рычага корпуса. Смещение штанги из высокого положения (high-bar) в низкое (low-bar) сокращает эффективное расстояние от тазобедренного сустава до грифа на 2–3 дюйма (5–7,5 см), вызывая примерно на 3 градуса большее сгибание в тазобедренном суставе при сопоставимых углах в коленных и голеностопных суставах [7]. При нагрузках, увеличенных на 10%, присед с низким положением штанги укорачивает плечо момента для разгибателей колена приблизительно на 10% и одновременно удлиняет плечо момента для разгибателей бедра на 6,5%, требуя примерно на 17% больше суммарной работы разгибателей бедра при неизменных требованиях к моменту квадрицепсов [7]. Напротив, во фронтальных приседаниях штанга располагается на передних дельтовидных мышцах и ключицах — примерно на 7 дюймов (18 см) кпереди относительно положения low-bar, — что требует примерно на 15°–16° большего эффективного сгибания в тазобедренных суставах и значительно увеличивает плечо момента для разгибателей грудного отдела позвоночника [7]. Следовательно, фронтальные приседания вызывают примерно на 25% более высокую электромиографическую (ЭМГ) активность мышц-выпрямителей поясничного отдела позвоночника по сравнению с приседаниями со штангой на спине при идентичных абсолютных нагрузках [7]. При сравнении стилей приседаний вариант с низким положением грифа позволяет развить наибольшие общие нагрузки и тазобедренные моменты, в то время как приседания с Safety Squat Bar создают более высокие моменты разгибания колена, чем приседания low-bar, и более выраженную активацию большой ягодичной мышцы, чем приседания high-bar [9].

Атлеты с удлиненным бедренным сегментом часто демонстрируют раннее пояснично-тазовое сгибание («подворот таза», или «butt wink») в нижней точке седа. Однако сами по себе пропорции длины костей не имеют статистически значимой связи с пояснично-тазовым сгибанием у опытных атлетов; основными физическими ограничениями выступают дефицит контроля движения и недостаточная тыльная флексия голеностопного сустава [2]. Расширение постановки ног искусственно укорачивает эффективную сагиттальную длину бедра относительно линии сопротивления, эффективно снижая амплитуду движения в сагиттальной плоскости, необходимую как в голеностопном, так и в коленном суставах [2].

Механика становой тяги: индекс Кормика и выбор стойки

Антропометрические пропорции жестко определяют оптимальную механику становой тяги и выбор ее вариации. Исследования антропометрических предикторов результативности в классической становой тяге демонстрируют противоречивые корреляции: одни данные указывают на положительную корреляцию длины ног с результатом в 1ПМ ($r_s=0,57$) и общей механической работой ($r_s=0,72$), в то время как другие анализы выявляют отрицательную корреляцию длины бедра ($r=-0,52$), длины корпуса ($r=-0,36$) и отношения длины бедра к голени ($r=-0,53$) с коэффициентом Уилкса в пауэрлифтинге [10]. Длина отдельных сегментов сама по себе не является стабильным предиктором результатов в классической тяге, хотя длина бедра независимо коррелирует с концентрической работой голеностопного сустава ($p=0,03$), объясняя 55% ее нормализованной дисперсии [10].

Индекс Кормика выступает достоверным предиктором разницы в результативности между классической становой тягой (CDL) и тягой сумо (SDL). Отношение высоты сидя к общей высоте тела положительно коррелирует с соотношением 1ПМ в сумо к 1ПМ в классике ($r=0,297–0,30$, $p<0,05$) [10, 26]. Атлеты с относительно длинным торсом (более высокий индекс Кормика) имеют преимущество в тяге сумо, тогда как люди с коротким корпусом и длинными конечностями демонстрируют сравнительно более высокие результаты в классической становой тяге [10, 26].

Хотя стойка сумо сокращает вертикальную траекторию движения штанги на 20–25%, расчеты методами 3D-обратной динамики показывают, что суммарный результирующий трехмерный вращающий момент разгибания бедра остается практически одинаковым в обоих стилях [15]. Этот паритет объясняется тем, что разгибание бедра в становой тяге сумо происходит одновременно в сагиттальной и фронтальной плоскостях относительно бедренной кости [15]. При срыве штанги с помоста моменты разгибания колена в тяге сумо примерно в три раза выше, чем в классической тяге, что приводит к значительно более высоким пиковым амплитудам ЭМГ латеральной и медиальной широких мышц бедра [13, 15]. И наоборот, классическая становая тяга создает примерно на 10% большие моменты разгибания позвоночника и обеспечивает более выраженное рекрутирование грудного отдела мышцы-выпрямителя позвоночника и двуглавой мышцы бедра [13, 15].

Помимо внешней длины сегментов, фундаментальным фактором механики становой тяги является внутренняя морфология тазобедренного сустава. Вариации угла инклинации шейки бедренной кости — например, coxa vara (биомеханически благоприятствующая сагиттальной ориентации классической тяги) в противовес coxa valga (благоприятствующей положению отведения в тяге сумо), — а также глубина и торсионный угол (версия) вертлужной впадины определяют, способен ли атлет выполнить отведение и наружную ротацию бедра без костного импинджмента [15].

Сгибание позвоночника и укорочение плеча момента под нагрузкой

По мере приближения веса штанги к предельному атлеты демонстрируют характерные кинематические компенсации, позволяющие преодолеть лимитирующие моменты разгибания тазобедренного сустава. Во время выполнения становой тяги с весом 3ПМ нарастающее от повторения к повторению утомление вызывает прогрессивное увеличение углов сгибания позвоночника и разгибания бедра, несмотря на стабильные результирующие моменты в тазобедренных суставах и неизменную амплитуду ЭМГ мышц-двигателей [11]. При сравнении субмаксимальных нагрузок (70% 3ПМ) с предельными усилиями (90% и 100% 3ПМ) у тренированных атлетов отмечается значительное увеличение углов сгибания в нижнегрудном отделе наряду с повышением активации выпрямителей позвоночника [16].

МЕХАНИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ПРИ МАКСИМАЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ:

Вес штанги ≥ 90% 1ПМ / Накопление утомления
                 │
                 ▼
   Сгибание в грудопоясничном отделе позвоночника [11, 16]
                 │
                 ▼
   Укорочение перпендикулярного плеча момента корпуса (расстояние от таза до грифа) [11, 16]
                 │
                 ▼
   Снижение требований к внешнему сгибающему моменту в тазобедренном суставе [11, 16]
                 │
                 ▼
   Возможность для большой ягодичной мышцы и хамстрингов завершить разгибание бедра [7, 11]

Это осознанное или непроизвольное сгибание позвоночника укорачивает горизонтальное расстояние от штанги до тазобедренного сустава и пояснично-крестцовой оси (L5/S1) [6, 11, 16]. Укорачивая это внешнее плечо момента, атлет снижает пиковый внешний сгибающий момент в тазобедренном суставе, компенсируя дефицит силовых возможностей разгибателей бедра [11, 16]. Статические суставные моменты в сегменте L5/S1 при срыве штанги позволяют прогнозировать кумулятивные динамические моменты в различных упражнениях с погрешностью всего 8%–12% [6]. Однако эта стратегия переносит механический стресс с активных мышечных структур таза на пассивные структуры позвоночного столба. Компрессионные нагрузки на сегмент L3/L4 достигают 6–10-кратной массы тела при частичных приседаниях с весом 0,8–1,6 массы тела, а супрамаксимальные нагрузки в ограниченной амплитуде движения резко повышают риск травм позвоночника из-за высоких сдвигающих и компрессионных напряжений [4]. Как следствие, тренировки в становой тяге часто ассоциируются с болями в пояснице у мужчин-пауэрлифтеров и болями в грудном и шейном отделах у женщин [17].

Практические корректировки: ширина стойки, положение грифа и морфология

Атлеты могут использовать конкретные биомеханические модификации для оптимизации внешних плеч моментов в суставах с учетом своей индивидуальной антропометрии [1, 2, 7, 25]:

• Атлеты с длинным бедром и коротким торсом: переход на более широкую постановку ног в приседе (150%–200% ширины плеч) разворачивает бедра кнаружи в горизонтальной плоскости, укорачивая сагиттальный рычаг бедра и снижая наклон корпуса вперед [1, 2]. Однако широкая стойка увеличивает вальгусные моменты в коленных суставах на 23%, а моменты наружной ротации бедра — на 19%–37% [1]. Разворот стоп наружу на 30° снижает вальгусные моменты в коленях на 50%, увеличивает варусные моменты на 80% и повышает активацию приводящих мышц бедра до 17%–23% от максимального произвольного изометрического сокращения (МВИС) [1].
• Выбор стиля становой тяги: атлетам с высоким индексом Кормика (относительно длинный торс по отношению к росту) выгодно использовать вертикальную ориентацию корпуса в тяге сумо, снижающую нагрузку на разгибатели позвоночника [15, 26]. Атлеты с низким индексом Кормика (длинные конечности, короткий корпус) анатомически предрасположены к эффективному выполнению классической становой тяги без чрезмерного сгибания позвоночника [10, 26].
• Управление вращающим моментом разгибателей бедра: в исследовании Брайантона было показано, что в предельных приседаниях атлеты задействуют лишь ~77% своей максимальной мощности разгибания бедра при 90% 1ПМ, причем каждые дополнительные 10% нагрузки на грифе требуют увеличения минимального момента разгибания бедра всего на ~5% [7]. Атлеты с невыгодными плечами момента в тазобедренном суставе могут перераспределить нагрузку в пользу разгибателей колена, изменив положение грифа или используя обувь на каблуке (штангетки) для увеличения доступного диапазона тыльного сгибания голеностопа [7, 25].