Chód - lokomocja polegająca na przemieszczaniu masy skupionej w środku ciężkości, w przestrzeni, wzdłuż drogi wymagającej najmniejszego wydatku energetycznego (BASMAJIAN, 1976).

 

Charakterystyka ogólna: kończyny górne spełniają funkcję podporowo-napędową a górne pełnią rolę równoważną do ich pracy. Praca kończyn jest na przemian stronna, a ruchy cykliczne t.j. określone fazy ruchu kończyn powtarzają się.

 

Wydatek energetyczny: struktura kinematyczna i dynamiczna powinny się tak kształtować, aby lokomocja była możliwie ekonomiczna. Wszystkie przejawy patologii chodu i obniżenie sprawności charakteryzują się wzmożonym wydatkiem energetycznym, w porównaniu do uzyskiwanych efektów w przemieszczaniu ciała, lub odwrotnie, w chodzie patologicznym dąży się do utrzymania wydatku energetycznego na tak niskim poziomie, jak to tylko możliwe, a służą temu ruchy zastępcze, kompensacyjne.

Według kryterium ekonomiczności wydzielono istotne, charakterystyczne ruchy części ciała, których brak lub obniżona sprawność pociąga za sobą wzrost wydatku energetycznego. Są to tzw:

DETERMINANTY CHODU

1. skręcenie miednicy (ruch wokół długiej osi ciała),

2. przechylenie miednicy (ruch wokół osi strzałkowej),

3. zgięcie w stawie kolanowym,

4. zgięcie w stawie biodrowym,

5. wzajemne oddziaływanie ruchów kolana i stopy,

6. boczne przemieszczenie miednicy, to jest przesunięcie w prawo i w lewo (w wyniku stawiania stopy na zewnątrz).

 

Jeżeli ubywa jeden z wymienionych czynników to kompensacja jest energetycznie mało kosztowna, wyjątkiem jest staw kolanowy. Utrata dwóch czynników równocześnie pociąga za sobą aż trzykrotny wzrost kosztu energetycznego.

AD.1. Jest związane z długością kroku, czyli im bardziej wydłużony krok, tym większy musi być zakres tego obrotu.

AD.2. Samoistne opadanie miednicy po stronie kończyny będącej w fazie wymachu jest objawem patologicznym, chociaż ruch taki może być celowo wyćwiczony i jest stosowany w chodzie sportowym.

AD.3-4. Ruchy zginania i prostowania w stawie biodrowym i kolanowym są bezpośrednio związane z amortyzacyjną i napędową funkcją dużych mięśni działających na stawy.

AD.5. Wzajemna synchronizacja ruchów kolana i stopy jest bardzo ważna zarówno w fazach podporowych jak i fazach przenoszenia kończyny. Zakłócenia w tej synchronizacji są widoczne szczególnie w paraplegii.

AD.6. Boczne przesunięcia miednicy związane są ze sposobem stawiania stopy, a ich eliminacja ze zmniejszeniem nieefektywnych, bocznych składowych siły reakcji podłoża i stawianiem stóp na zewnątrz od kierunku przemieszczania się ciała.

Rozpoczęcie ruchu można obrazowo przedstawić jako wytrącenie ciała ze stanu równowagi w określonym, zamierzonym kierunku.

Owa utrata równowagi zaczyna się od chwilowego spadku aktywności bioelektrycznej mm. utrzymujących postawę stojącą (posturalnych). Do tych mięśni należą prostowniki kończyn dolnych, a mianowicie m. brzuchaty łydki, m. czworogłowy uda i m. pośladkowy wielki oraz grupa mięśni grzbietu, w tym najsilniejszy m. prostownik grzbietu.

W wyniku chwilowego spadku naprężenia tych mm. rzut pionowy ogólnego środka ciężkości zakreśla tor w bok, w tył a następnie w przód, stwarzając korzystny moment siły dla mm. kończyny dolnej w celu przesunięcia masy ciała w przód i wykonanie pierwszego kroku.

Chód jest ruchem cyklicznym i wyodrębniamy w nim powtarzające się dwie fazy (ryc. 2., str. 11):

a. podparcie na jednej nodze (f. pojedynczego podparcia),

b. podwójne podparcie (stopy równocześnie stykają się z podłożem).

Przy wolnym chodzie (tempo ok. 90 kroków/min faza „a” trwa 0,53s a „b” - 0,15s.

W biegu wyróżniamy:

a. podpór (pojedynczy),

b. lot.

Przy prędkości biegu 7 m/s faza lotu trwa ok.0,14s i jest minimalnie krótsza od fazy podporu (ryc. 2, str. 11). Przy mniejszych prędkościach proporcje te radykalnie zmieniają się, gdyż wydłuża się czas podporu.

W chodzie sportowym faza podwójnego podparcia stanowi podstawowe kryterium techniczne, różniące bieg od chodu i nie jest często uwzględniane przy sędziowaniu: brak fazy podwójnego podparcia powinien dyskwalifikować zawodnika. Jednak wysokiej klasy zawodnicy uprawiający chód cechują się fazą lotu krótszą niż 0,015s, co trudno różnicować wzrokowo. Częste dyskwalifikacje w chodzie sportowym są wynikiem nie spełnienia innego kryterium poprawnej techniki tj. braku pełnego wyprostu stawu kolanowego kończyny podporowej (ryc. 13, str. 36).

Biorąc pod uwagę cechy wspólne występujące zarówno w chodzie, jak i w biegu, można w ruchach jednej kończyny dolnej, obejmującej pełny cykl pracy, wyróżnić następujące fazy (tab. 1):

Tabela 1. Fazy kroku w chodzie i biegu oraz odpowiadające im fazy cykli kończyn dolnych

Czas fazy amortyzacji i odbicia, a przede wszystkim efektywność tego ostatniego, decyduje o tym, czy będzie to chód (postawienie drugiej stopy przed oderwaniem poprzedniej) czy bieg (gdy odbicie o sile reakcji przekraczającej podwójny ciężar ciała spowoduje lot ciała, płaski skok).

 

Długość kroku w biegu jest niemal dwukrotnie większa niż w chodzie (ryc. 3, s. 13).

 

W fazie podparcia wyróżnić można uderzenie piętą, podparcie środkowe i odepchnięcie palcami. Jeżeli na podpór jednej kończyny przypada ok. 63% czasu całego cyklu jej pracy to na wyżej wymienione podfazy przypada odpowiednio 9%, 34% i 20% czasu.

 

Wzrost prędkości chodu wpływa istotnie na skrócenie czasu fazy podporu (amortyzację i odbicie) i w niewielkim stopniu na skrócenie czasu fazy wymachu (ryc. 4, str. 14), zmienia się proporcja tych faz. W wartościach względnych bardziej skraca się czas fazy odbicia niż fazy amortyzacji

Różnice parametrów chodu u kobiet i mężczyzn

Według Zunigi i Leavitta (1974) czas jednego cyklu pracy kończyny dolnej jest krótszy u kobiet niż u mężczyzn, co ma związek z długością kroku, ogólnie zaś proporcje czasu obu faz wymachu do łącznego czasu podporu są podobne (38 : 62).

Istotna różnica polega na występowaniu u kobiet takiego momentu, w którym dochodzi do podparcia na całej stopie, u mężczyzn natomiast przeciwnie jest moment, w którym tylko śródstopie styka się z podłożem. Ponadto u kobiet nieco dłużej trwa przedostatni fragment podporu to jest odepchnięcie palcami przy równoczesnym kontakcie śródstopia. Tutaj również można dostrzec pewną asymetrię polegającą na tym, że odbicie wykonywane jest nieco krócej prawą stopą niż lewą.

Przeciętna długość pojedynczego kroku w chodzie ok. 0,75m. Zależna jest od wysokości ciała, a w tym od płci oraz od techniki ruchów. Można np. wydłużyć krok przez zwiększenie ruchów skrętnych miednicy względem osi długiej ciała.

Ohmich i Miyashita (1981) podają następujące związki między prędkością a długością kroku (ryc. 5, str.16).

Tor środka ciężkości ciała

Na podstawie przebiegu OSC ciała możemy obliczyć: efektywność chodu, pracę mechaniczną, moc i energię. Tor nie jest prostoliniowy, a prędkość nie jest stała (ryc. 8, str. 21).

Sy - płaszczyzna strzałkowa (góra-dół),

a - maksimum - środek fazy pojedynczego podparcia,

b - minimum- faza podwójnego podparcia).

Wielkość oscylacji zależy między innymi od długości kroku, przeciętne pionowe przemieszczenie OSC 4cm.

Oscylacje boczne (w płaszczyźnie poprzecznej) - amplituda dwukrotnie mniejsza, zależy od sposobu oraz odległości stawiania stopy w odniesieniu do linii środkowej wyznaczającej kierunek chodu. Skrajne lewe położenie przypada na środek fazy podparcia lewej kończyny.

Pełny cykl omawianego ruchu realizuje się z częstotliwością dwukrotnie mniejszą niż oscylacje pionowe.

W związku z wznoszeniem i opadaniem OSC

Wartości sił reakcji w chodzie

Ruch całego ciała w chodzie jest rezultatem wypadkowej (sumy) wszystkich występujących podczas tej czynności sił.

Do sił czynnych zalicza się przede wszystkim siłę mięśni szkieletowych kończyn dolnych i siłę grawitacji, do biernych zaś wewnętrzne opory układu ruchowego człowieka, bezwładność masy ciała, siłę reakcji podłoża i siły tarcia.

Wielkości działających sił mięśniowych przedstawia się zwykle na podstawie sił reakcji podłoża (z uwzględnieniem ciężaru ciała) pomijając pozostałe, co jest wystarczające dla ogólnej charakterystyki chodu.

W fazach podporu kończyny tj. amortyzacji i odbicia występują trzy składowe sił reakcji oraz moment skręcający. Rysunek 12 (str. 27) przedstawia to w jednostkach znormalizowanych (umownych), gdyż ich absolutna wielkość zależy również od ciężaru ciała.

Składowa pionowa (Fy) ma dwa szczyty, jeden w chwili postawienia pięty i drugi w momencie odbicia. Maksima przekraczają o 20-30% wartość równą ciężarowi ciała, zaś w fazie środkowej jest krótki okres „odciążenia” - czyli nacisk jest mniejszy niż ciężar ciała.

Wraz z prędkością chodu zmienia się jednak kształt tej składowej (przy 2-3 km/h trudno wyróżnić wspomniane szczyty, gdyż nie ma spadku między nimi).

W płaszczyźnie poziomej składowa przednio-tylna ma w pierwszej fazie wartość ujemną, co oznacza zwrot przeciwny do zwrotu chodu czyli jego hamowanie. Odpowiada to fazie amortyzacji. Gdy rzut OSC przechodzi przed punkt podparcia (początek odbicia) składowa przyspieszająca ruch postępowy ciała uwidacznia się.

Pewnym zaskoczeniem może być występowanie składowej bocznej siły reakcji podłoża, nieefektywnej dla ruchu postępowego. Związane jest to jednak głównie ze stawianiem stopy na zewnątrz od linii środkowej wyznaczającej kierunek ruchu. Będzie ona wobec tego tym większa, im bardziej na zewnątrz zwraca się stopę.

Występuje również moment skręcający (M) wynikający z pewnego obrotu kończyny dolnej wokół jej osi długiej.

Wartości maksymalne oby składowych: przednio-tylnej i bocznej, zależą wyraźnie od prędkości chodu.

B I E G

Szybki marsz, a szczególnie chód sportowy wydaje się nienaturalny w porównaniu ze swobodą i lekkością ruchów podczas biegu. U podstaw tego leży mechanika ruchów i związane z nią procesy energetyczne, dzięki którym dwunożna lokomocja człowieka z prędkością ok. 4 m/s (14,4 km/h) jest mniej energochłonna, gdy biegniemy niż gdy chodzimy.

Przy dużych zaś prędkościach biegu sprawność mechaniczna, tj. stosunek zużytej energii do wykonanej pracy zewnętrznej jest większa niż w chodzie o znacznie mniejszej prędkości.

Różne mogą być sposoby biegania w zależności od prędkości oraz dodatkowych czynników:

- bieg po starcie niskim,

- bieg z równoczesnym wykonywaniem różnych czynności (prowadzenie piłki w grach).

W biegu w jednym kroku wyróżniamy fazę podporu na jednej kończynie (a) i fazę lotu (b) (ryc. 16, str. 44). Nie ma więc fazy podwójnego podparcia, Dodatkowo fazę podporu można podzielić na amortyzacji (1) i odbicia (2).

W cyklu ruchu kończyny dolnej na fazę lotu składa się wznoszenie i opadanie. Podział taki ma praktyczne znaczenie w szczegółowej analizie ruchu całego ciała. Pewne charakterystyczne położenie ciała w tym szczególnie kończyn dolnych, pozwala na wyodrębnienie czterech faz cyklu ruchu tychże kończyn.

Faza amortyzacji (1) zaczyna się z chwilą zetknięcia się stopy z podłożem i trwa do momentu, gdy ciało (OSC) znajdzie się w najniższym położeniu. Gdyby za kryterium podziału pojedynczego podparcia na amortyzację i odbicie przyjąć maksymalne ugięcie stawu kolanowego, to faza amortyzacji trwałaby ok. 1/3 całego podporu. Postawienie stopy zaczyna się najczęściej od kontaktu z podłożem pięty lub zewnętrznej krawędzi stopy. W biegu sprinterskim jest to raczej przednia część np. głowa piątej kości śródstopia, a później część tylna aż po piętę. Stopa sięga w przód przed rzut pionowy OSC ciała, choć nie jest to duża odległość i w niewielkim stopniu zmienia się wraz ze zmianą prędkości biegu. Na przykład kąt między liniami łączącymi OSC ciała z punktem podparcia stopy a pionem, mierzony z przodu, wynosi ok. 110o w zakresie biegu od 4 m/s do 10 m/s.

Faza odbicia (2) (ryc. 16, str. 44). Dochodzi tu do przemieszczania OSC i prostowania kończyny podporowej w stawie biodrowym - w końcu fazy dochodzi nawet do tyłozgięcia - prostowania kończyny w stawie kolanowym oraz zginania podeszwowego stopy. Kończyna wolna wymachem przechodzi w przód - wyprzedza kończynę podporową. Nachylenie kończyny podporowej tj. kąt między kończyną a poziomem zależy od szybkości biegu i wynosi od 60o w biegu o średniej prędkości do 30o w pewnych okresach biegu sprinterskiego.

Faza tylnego wymachu (3) (ryc.16, str.44). Po odbiciu, gdy ciało wznosi się w górę w przód kończyna wymachowa (wolna) pozostaje w tyle za płaszczyzną czołową ciała. Odległość między stopami zwiększa się, stopa kończyny będącej w wymachu unosi się w górę i stosunkowo niewiele w przód wraz z całym ciałem, gdyż w tym momencie dochodzi do dużego ugięcia kończyny w stawie kolanowym. Faza tylnego wymachu trwa nadal podczas opadania ciała i dalej na początku oporu stopy przeciwnej, wówczas odległość między stopami zmniejsza się. Dopiero między amortyzacją i odbiciem kończyny przeciwnej, gdy kończyna wymachowa mija płaszczyznę czołową ciała, następuje zakończenie tylnego wymachu i rozpoczyna się ostatnia faza cyklu ruchu kończyny.

Faza przedniego wymachu (4) (ryc. 16, str. 44). W tej fazie dochodzi do unoszenia uda w przód i prostowania stawu kolanowego. Wysuwanie stopy w przód pokrywa się z odbiciem z drugiej kończyny, wzlotem ciała, a następnie opadaniem. Wykonanie przedniego wymachu jest przygotowaniem do lądowania na tej kończynie i rozpoczęcia następnego cyklu pracy. Zetknięcie stopy z podłożem kończy fazę czwartą.

Prędkość biegu jako funkcja długości i częstotliwości (tempa) kroków [v = lk, f].

Prędkości biegu na klasycznych dystansach uzyskana przez kobiety w procentach rekordów świata mężczyzn (rys. 15, str. 43).

Charakterystyka składowej pionowej siły reakcji podłoża przy różnej prędkości biegu zmienia się (ryc. 28, str. 66).

---