Άμεση επίδραση διατάσεων και πλειομετρικών αλμάτων στα κινητικά και κινηματικά δρομικά χαρακτηριστικά στο δαπεδοεργόμετρο

Abstract

Warm–up is done to prepare the trainees appropriately before any sporting activity. In addition to submaximal aerobic activity, warm-up usually involves static and / or dynamic stretching. Also, in order to further increase the following performance, warm-up often includes activation exercises. Lower limb stiffness, as described by the spring-mass model, greatly reflects the performance of both moderate and high speed running. An optimal level of stiffness is necessary to maximize athletic performance. Lower limb stiffness incorporates musculoskeletal and joints stiffness of the lower limbs and, at the same time, indicates their ability to produce power in running events during the support phase. Although, both static and dynamic stretching increase the joint range of motion and reduce musculotendinous stiffness, their direct effect on performance appears to be different. While static stretching, of particularly long duration, seems to affect strength and power performance adversely, dynamic stretching tends to favor it. In addition, applying plyometric activation exercises to the warm-up process can further enhance the following athletic effort.Despite the importance of stiffness for success in running activities, the direct effect of various forms of warm-up on stiffness has not been explored. The aim of this PhD thesis was to study the effect of different warm-up methods on vertical and lower limb stiffness, and on relevant kinematic and kinetic parameters, while running on a treadmill with a moderate (4.44 m∙s-1) and high speed (6.67 m∙s-1). For this purpose, five studies were carried out. The kinematic characteristics of the participants involved in the studies were recorded, and stiffness was calculated according to the "sine-wave" method. Factorial analysis of variance was used to identify significant differences in the variables examined. In the first study, the effect of a 6 min total duration static and dynamic stretching on vertical and lower limb stiffness, and related kinetic and kinematic parameters at 6.67 m∙s-1 running speed was investigated. The results revealed that vertical and lower limb stiffness remained unchanged after static or dynamic stretching. However, after dynamic stretching, improvement was found in vertical reaction force (Δ% = 2.137), flight time (Δ% = 5.270), and stride length (Δ% = 2.439), while, stride frequency was decreased (Δ% = 2.542). In the second and third study the effect, of 5 drop jumps of 0.4 m height, on stiffness and related kinetic and kinematic parameters, was examined at 4.44 m∙s-1 and 6.67 m∙s-1 running speed respectively. According to the results, drop jumps did not affect vertical and lower limb stiffness, neither at moderate nor at high speed. However, at both moderate and high speed running conditions, increment was found in force output of the lower limbs (Δ% = 1,846 and 1,354 respectively), flight time (Δ% = 6,263 and 3,235 respectively), and stride length (Δ% = 1,677 and 1,432 respectively). Additionally, at moderate running speed, stride frequency was decreased (Δ% = 1,782). In the fourth study, the effect of 3 sets of 10 horizontal successive plyometric jumps, with and without additional load (equal to participant’s 10% body weight), on stiffness and related parameters at 4.44 m∙s-1 running speed, was examined. After the jumps without additional load, increment in vertical stiffness (Δ% = 2.607), lower limb stiffness (Δ% = 7.784), maximum vertical reaction force (Δ% = 3.128) and flight time (Δ% = 6.229) was found. While, reduction was found in contact time (Δ% = 2.996) and change in the length of the lower limb during ground contact (Δ% = 4.494). After the jumps with additional load, stiffness was not altered, however, improvement was found in vertical ground reaction force (Δ% = 3.392), flight time (Δ% = 9.622) and stride length (Δ% = 2.577), while, stride frequency was decreased (Δ% = 2.354). In the fifth study, the effect of the horizontal plyometric jumps, with and without additional load, on stiffness at 6.67 m∙s-1 running speed was examined. The results revealed a reverse effect of the plyometric jumps with or without additional load on stiffness, compared to the previous study. After the jumps without additional load, stiffness at high speed remained unchanged, however, improvement was found in maximal vertical reaction force (Δ% = 3.079), flight time (Δ% = 7.274), and stride length (Δ% = 2.758), while, stride rate was reduced (Δ% = 2.677). After the jumps with additional load, vertical stiffness and lower limb stiffness were improved (Δ% = 2.773 and 9,063, respectively). Improvement was found in force production (Δ% = 3.498) and flight time (Δ% 5.598) as well, while, contact time and change in the length of the lower limb in the support phase decreased. (Δ% = 2.864 and 5.220, respectively). According to the results, it can be concluded that a 6-min static stretching at the lower extremities does not have a negative effect on performance, while dynamic stretching shows a beneficial effect. Drop jumps also favor performance, but they do not change stiffness. Finally, successive low-intensity horizontal plyometric jumps increase performance and stiffness at low-intensity running speeds, while, high-intensity horizontal plyometric jumps increase performance and stiffness at high running speeds. Therefore, in the warm-up process, in order to improve stiffness and running performance, the use of dynamic stretching and horizontal plyometric jumps, of intensity proportional to the intensity of the running speed, is proposed.

Η προθέρμανση γίνεται για την κατάλληλη προετοιμασία των ασκούμενων πριν από κάθε αθλητική δραστηριότητα. Εκτός από την υπομέγιστη αεροβική δραστηριότητα, η προθέρμανση περιλαμβάνει συνήθως στατικές ή/και δυναμικές διατάσεις. Επίσης, με σκοπό την επιπλέον αύξηση της ακόλουθης απόδοσης συχνά στην προθέρμανση περιλαμβάνονται ασκήσεις ενεργοποίησης. Η σκληρότητα των κάτω άκρων, όπως περιγράφεται από το μοντέλο ελατήριο-μάζα, αντανακλά σε μεγάλο βαθμό την απόδοση στα δρομικά αγωνίσματα, τόσο με μέτρια όσο και με υψηλή ταχύτητα. Ένα ιδανικό επίπεδο σκληρότητας είναι απαραίτητο για τη μεγιστοποίηση της αθλητικής απόδοσης. Η σκληρότητα των κάτω άκρων ενσωματώνει την επιμέρους σκληρότητα του μυοτενόντιου συστήματος και των αρθρώσεων των κάτω άκρων και ταυτόχρονα δηλώνει την ικανότητα τους για παραγωγή δύναμης στα δρομικά αγωνίσματα κατά τη φάση στήριξης. Ενώ και οι στατικές και οι δυναμικές διατάσεις αυξάνουν το εύρος κίνησης των αρθρώσεων και μειώνουν τη μυοτενόντια σκληρότητα, η άμεση επίδρασή τους στην απόδοση φαίνεται να είναι διαφορετική. Παρόλο που οι στατικές διατάσεις, ιδιαίτερα μεγάλης διάρκειας, φαίνεται να επηρεάζουν αρνητικά κυρίως την απόδοση δύναμης και ισχύος, οι δυναμικές μάλλον την ευνοούν. Επιπλέον, η εφαρμογή πλειομετρικών ασκήσεων ενεργοποίησης, στη διαδικασία της προθέρμανσης, μπορεί να ενισχύσει την αθλητική προσπάθεια που θα ακολουθήσει.Παρά τη σημασία που παρουσιάζει η μηχανική σκληρότητα για την επιτυχία στις δρομικές αθλητικές δραστηριότητες, η άμεση επίδραση διαφόρων μορφών προθέρμανσης στη σκληρότητα δεν έχει διερευνηθεί. Ο σκοπός αυτής της διδακτορικής διατριβής ήταν να μελετήσει την επίδραση των διαφορετικών μορφών προθέρμανσης στη σκληρότητα των κάτω άκρων, στην κατακόρυφη σκληρότητα και στις σχετικές κινηματικές και κινητικές παραμέτρους, κατά το τρέξιμο στο δαπεδοεργόμετρο με μέτρια (4,44 m∙s-1) και υψηλή ταχύτητα (6,67 m∙s-1). Για τον σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πέντε έρευνες. Ο υπολογισμός της σκληρότητας έγινε με την καταγραφή των κινηματικών χαρακτηριστικών των δοκιμαζόμενων κατά το τρέξιμο σε δαπεδοεργόμετρο σύμφωνα με τη “sine-wave” μέθοδο. Η παραγοντική ανάλυση διακύμανσης χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό σημαντικών διαφορών στις εξεταζόμενες μεταβλητές.Στην πρώτη έρευνα εξετάστηκε η επίδραση στατικών και δυναμικών διατάσεων στα κάτω άκρα, συνολικής διάρκειας 6 min, στη σκληρότητα κατά το τρέξιμο με ταχύτητα 6,67 m∙s-1. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η κατακόρυφη σκληρότητα και η σκληρότητα των κάτω άκρων έμειναν αμετάβλητες μετά τις στατικές ή τις δυναμικές διατάσεις. Ωστόσο, μετά τις δυναμικές διατάσεις αυξήθηκε η κατακόρυφη αντίδραση του εδάφους (Δ% = 2,137), ο χρόνος πτήσης (Δ% = 5,270), το μήκος διασκελισμού (Δ% = 2,439) και μειώθηκε η συχνότητα διασκελισμού (Δ% = 2,542). Στη δεύτερη και τρίτη μελέτη εξετάστηκε η επίδραση 5 αλμάτων βάθους από 0,4 m ύψος στη σκληρότητα κατά το τρέξιμο με ταχύτητα 4,44 m∙s-1 και 6,67 m∙s-1 αντίστοιχα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα άλματα βάθους δεν άλλαξαν την κατακόρυφη σκληρότητα και τη σκληρότητα των κάτω άκρων, ούτε στην μέτρια ούτε στην υψηλή ταχύτητα. Ωστόσο, και στην μέτρια και στην υψηλή ταχύτητα αυξήθηκε η παραγωγή δύναμης των κάτω άκρων (Δ% = 1,846 και 1,354 αντίστοιχα), ο χρόνος πτήσης (Δ% = 6,263 και 3,235 αντίστοιχα), και το μήκος διασκελισμού (Δ% = 1,677 και 1,432 αντίστοιχα). Επιπλέον, στην μέτρια ταχύτητα μειώθηκε η συχνότητα διασκελισμού (Δ% = 1,782). Στην τέταρτη μελέτη εξετάστηκε η επίδραση 3 σετ από 10 οριζόντια διαδοχικά πλειομετρικά άλματα, με ή χωρίς επιπρόσθετο φορτίο, ίσο με το 10% του σωματικού βάρους των δοκιμαζόμενων, κατά το τρέξιμο με ταχύτητα 4,44 m∙s-1. Μετά τα άλματα χωρίς φορτίο, σύμφωνα με τα αποτελέσματα, παρουσιάστηκε αύξηση της κατακόρυφης σκληρότητας (Δ% = 2,607), της σκληρότητας των κάτω άκρων (Δ% = 7,784) της μέγιστης κατακόρυφης αντίδρασης του εδάφους (Δ% = 3,128) και του χρόνου πτήσης (Δ% = 6,229). Ενώ, μειώθηκε ο χρόνος επαφής (Δ% = 2,996) και η αλλαγή του μήκους του κάτω άκρου κατά τη στήριξη με το έδαφος. (Δ% = 4,494). Μετά τα άλματα με επιπρόσθετο φορτίο η σκληρότητα δεν άλλαξε, ωστόσο, αυξήθηκε η κατακόρυφη αντίδραση του εδάφους (Δ% = 3,392), ο χρόνος πτήσης (Δ% = 9,622), και το μήκος διασκελισμού (Δ% = 2,577), ενώ, μειώθηκε η συχνότητα διασκελισμού (Δ% = 2,354).Στην πέμπτη μελέτη εξετάστηκε η επίδραση των οριζόντιων πλειομετρικών αλμάτων, με ή χωρίς επιπρόσθετο φορτίο, κατά το τρέξιμο με ταχύτητα 6,67 m∙s-1. Τα αποτελέσματα φανέρωσαν αντίστροφη επίδραση στην σκληρότητα των αλμάτων με ή χωρίς φορτίο σε σχέση με την προηγούμενη έρευνα. Μετά τα άλματα χωρίς φορτίο η σκληρότητα στην υψηλή ταχύτητα παρέμεινε αμετάβλητη, ωστόσο, αυξήθηκε η κατακόρυφη αντίδραση του εδάφους (Δ% = 3,079), ο χρόνος πτήσης (Δ% = 7,274), και το μήκος διασκελισμού (Δ% = 2,758), ενώ, μειώθηκε η συχνότητα διασκελισμού (Δ% = 2,677). Μετά τα άλματα με φορτίο, αυξήθηκε η κατακόρυφη σκληρότητα (Δ% = 2,773), και η σκληρότητα των κάτω άκρων (Δ% = 9,063), όπως επίσης η παραγωγή δύναμης (Δ% = 3,498) και ο χρόνος πτήσης (Δ% = 5,598), ενώ μειώθηκε ο χρόνος επαφής (Δ% = 2,864) και η αλλαγή του μήκους του κάτω άκρου στην φάση στήριξης (Δ% = 5,220).Φαίνεται λοιπόν από τα αποτελέσματα ότι οι στατικές διατάσεις 6 min στα κάτω άκρα δεν επιδρούν αρνητικά στην απόδοση, ενώ, οι δυναμικές δείχνουν ευεργετική επίδραση σε υψηλές δρομικές ταχύτητες. Τα άλματα βάθους, επίσης, ευνοούν την απόδοση, χωρίς όμως να αλλάζουν τη σκληρότητα. Τα οριζόντια διαδοχικά πλειομετρικά άλματα χαμηλής έντασης αυξάνουν την απόδοση και τη σκληρότητα σε χαμηλής έντασης δρομική ταχύτητα, ενώ τα οριζόντια πλειομετρικά άλματα υψηλής έντασης αυξάνουν την απόδοση και τη σκληρότητα σε υψηλής έντασης δρομική ταχύτητα.Επομένως, στη διαδικασία της προθέρμανσης, με σκοπό τη βελτίωση της σκληρότητας και της δρομικής απόδοσης, προτείνεται η χρήση δυναμικών διατάσεων και οριζόντιων πλειομετρικών αλμάτων έντασης ανάλογης με την ένταση της δρομικής ταχύτητας.