Trening siłowy i skoki – zabójcze dla stawów?

Jakie siły działają na staw kolanowy w trakcie przysiadów bez obciążenia?

Co najmniej 15 grup naukowców badało już siły działające na staw kolanowy w trakcie przysiadów bez dodatkowego obciążenia – co miało znaleźć przełożenie na aktywności dnia codziennego (np. siadanie na krześle). Stwierdzono siły działające na struktury kolana: staw udowo-rzepkowy: 2,5 do 7,6 razy wagi ciała oraz na staw udowo-piszczelowy 2,5 do 7,3 krotności wagi ciała. Niestety podobne badania mają małe znaczenie dla sportowców, poddawanych wielokrotnie większym przeciążeniom.

Jakie siły działają na staw kolanowy w trakcie skoków?

Przykładowo Simpson (1996) Simpson i Kanter (1997) oraz Simpson i Pettit (1997) odkryli, że siły w trakcie skoku w dal z lądowaniem na jednej nodze działające na rzepkę (staw udowo-rzepkowy) wynoszą 10,4 razy masy ciała, a na staw udowo-piszczelowy aż 16.8 krotności masa ciała (dla osoby ważącej 80 kg jest to 1,34 tony!). Jakby tego było mało wiemy, że o ile trening siłowy jest względnie bezpieczny dla dzieci i młodzieży – to wszelkie dyscypliny, w których wykonuje się skoki – mogą być groźne dla chrząstek wzrostowych w kościach [stwierdzili to m.in. Dufek J, Bates B. oraz McNitt-Gray J, Hester D, Mathiyakom W]! M.in. nie odnotowano ani jednej kontuzji u młodych ciężarowców (w wieku 7-16 lat), w ciągu roku ćwiczeń. W czasie zawodów młodzi zawodnicy wykonali 1224 powtórzenia bojów olimpijskich (rwanie, podrzut).

Badania brytyjskich naukowców z 2013 roku przynoszą zastraszające obserwacje. Aby zrozumieć dalszą część tekstu – krótkie wprowadzenie do anatomii stawu kolanowego. Kinga Ciemniewska-Gorzela: „Staw kolanowy jest anatomicznie złożonym stawem łączącym kość udową z kością piszczelową. Jego szkielet kostny stanowią: nasada dalsza kości udowej i nasada bliższa kości piszczelowej, które tworzą staw udowo- piszczelowy oraz rzepka formująca wraz z powierzchnią rzepkową kości udowej staw rzepkowo-udowy”.

W eksperymencie z 2013 roku oszacowano siły działające na:

• staw udowo-piszczelowy (art. femorotibialis). Staw ślizgowy. W badaniu posłużono się skrótem TFJF czyli tibiofemoral joint force – czyli siły działające na staw udowo-piszczelowy,
• staw udowo-rzepkowy (art. femoropatellaris). Staw zawiasowo-obrotowy. W badaniu posłużono się skrótem PFJF (patellofemoral joint force) – czyli siły działające na staw udowo-rzepkowy.

W badaniu brytyjskich naukowców wzięło udział 12 wytrenowanych mężczyzn w wieku 27.1 ± 4.3 roku o masie ciała 83.7 ± 9.9 kg. Po rozgrzewce dolnej części ciała (przysiady, wykroki, skoki) – każdy z badanych wykonał 5 maksymalnych skoków ze zmianą kierunku ruchu (ang. CMJ). Ćwiczenie zaczyna się z pozycji stojącej, następnie schodzimy do bardzo płytkiego przysiadu – lekkie ugięcie kolan i wybijamy się maksymalnie w górę, pracując także rękoma – ang. countermovement jump). W badaniu mężczyźni nie mieli wykonywać dodatkowych ruchów rękoma – trzymali dłonie na biodrach. Najwyższy uzyskany skok (0.38 ± 0.05 m) posłużył analizie sił działających na stawy. 9 z mężczyzn, którzy mieli doświadczenie z bojem olimpijskim, wybiciem na unik (ang. push jerk) dodatkowo wykonało 3 powtórzenia wybicia z ciężarem 40 kg. W wybiciu na unik w odróżnieniu np. od wyciskania żołnierskiego sztangi siła pochodzi głównie z pracy dolnej części ciała. Użyto systemu do przechwytywania ruchu (Vicon MX System), dodatkowo mierzono siły działające na podłoże (szwajcarskie urządzenie firmy Kistler, Type 9286AA). Mierniki sił umieszczono na miednicy (5 sztuk), udzie (5 sztuk), łydce (5 sztuk) i stopie (4 sztuki). Pomiarów dokonano z częstotliwością 200 razy na sekundę. Otrzymane dane przefiltrowano.

Wyniki i siły działające w trakcie skoku:

• w fazie wybicia największe siły działały na staw skokowy – obciążenie przekraczało sześciokrotność masy ciała (dla osoby ważącej 83,7 kg było to ~ 502 kg)
• staw udowo-piszczelowy (kolano) – również – obciążenie było nieznacznie mniejsze, ale nadal przekraczało sześciokrotność masy ciała,
• staw biodrowy – przeciążenia rzędu 4-krotności masy ciała,
• w trakcie lądowania siła działająca na kostkę osiągnęła jeszcze wyższe wartości, sięgając 7-krotności masy ciała!
• podobnie staw udowo-piszczelowy – był narażony na jeszcze większy stres, w trakcie lądowania,
• rzepka (staw udowo-rzepkowy) – również pojawiły się przeciążenia sięgające 3-krotności masy ciała badanego.
   

Najbardziej szokujące wyniki przyniósł jednak...

...bój olimpijski, wybicie na unik (push jerk) ciężaru 40 kg:

• siły działające na staw skokowy dwunastokrotnie przekraczały masę ciała badanego – ponad tona (!)–w fazie wybicia oraz czternastokrotnie masę ciała w trakcie łapania sztangi,
• staw udowo-piszczelowy (kolano)– pojawiło się przeciążenie „tylko” od 6 do 10-krotności masy ciała badanego w trakcie wybicia, oraz mniej niż 9-krotność w trakcie chwytania opuszczanego ciężaru,
• staw biodrowy – pojawiły się przeciążenia od 6 do 10-krotności masy ciała w trakcie wybijania.

Jeśli potraktować dane zbiorczo, przeciążenia kształtowały się następująco:

• staw udowo-piszczelowy (kolano) 6.9 – 9-krotność masy ciała,
• staw skokowy 8,9-10-krotność masy ciała,
• staw biodrowy 5,5 – 8,4-krotność masy ciała,
• rzepka (staw udowo-rzepkowy): 2,4 – 4,6-krotności masy ciała.

Dlaczego piszę „szokujące wyniki”? Gdyż najlepsi na świecie ciężarowcy operują w wybiciu na nożyce (podobnym wariancie boju) ciężarem rzędu 270 kg (dwieście siedemdziesiąt kilogramów), a w eksperymencie użyto ciężaru ledwie 40 kg. Siły działające na kolano, biodro czy staw skokowy – muszą u takich zawodników osiągać graniczne wartości wytrzymałości wiązadeł.

Według poprzednich badań oszacowana maksymalna wytrzymałość:

• więzadła krzyżowego przedniego (ACL ligamentum cruciatum anterius) wynosi ok. 2 kN,

• więzadła krzyżowego tylnego (PCL - ligamentum cruciatum posterius) wynosi ok. 4,5 kN.

Badania ACL prowadzili Chandrashekar i in., 2006 r.; Noyes i Grood, 1976; Woo i in., 1991, a PCL Amis, 2003 r.

Według badania Brytyjczyków siły ścinające w trakcie skoków i wybijania wynosiły 240 do 1150 N – dla ACL oraz 820-2550 N dla PCL. Mieściły się w normie tolerancji dla stawu kolanowego, ale należy wziąć pod uwagę znikomy ciężar – 40 kg używany w eksperymencie!

Czy trening siłowy jest bezpieczny dla kolan, stawu skokowego, kręgosłupa czy stawu biodrowego?

Na to pytanie nie ma odpowiedzi. Z jednej strony powstają gigantyczne przeciążenia, z drugiej – mięśnie, wiązadła i stawy są skonstruowane tak, aby skutecznie rozkładać siły. Podobnie należy dobrze rozważyć uprawianie dyscyplin wiążących się ze skokami i lądowaniem, szczególnie u osób, które są na etapie dorastania i nie zakończyły fazy rośnięcia (potencjalne uszkodzenie chrząstek wzrostowych w kościach).