Страница:
2.1.1. Костная система
После рождения человека и в среднем до 24—30 лет происходит окостенение скелета. Вместе с мышцами скелет составляет опорно-двигательный аппарат. Кости выполняют в нем роль рычагов, которые перемещаются в результате сокращения мышц. В скелете человека различают скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей и скелет головы (рис. 2.1).Позвоночник является опорой туловища и состоит из 33 —34 позвонков и их соединений. В позвоночнике различают пять отделов: шейный – 7 позвонков, грудной – 12, поясничный – 5, крестцовый – 5 и копчиковый – 4—5 позвонков. У взрослого человека позвонки крестцового и копчикового отделов сращены и представляют крестцово-копчиковую кость. Окостенение шейных, грудных и поясничных позвонков заканчивается к 20 годам, крестцовых – к 25, копчиковых – к 30 годам. Наиболее быстрый рост позвоночника в длину отмечается на первом году жизни. Затем этот рост замедляется и снова ускоряется у мальчиков с 9 до 14 лет, потом опять замедляется в большей степени с 14 до 20 лет. К концу периода полового созревания рост позвоночника в длину почти заканчивается. Длина позвоночника составляет приблизительно 40% длины тела.
Позвоночник после рождения приобретает четыре физиологических изгиба (рис. 2.2). С возрастом эти изгибы увеличиваются. У взрослых первый изгиб позвоночника (шейный) – умеренный лордоз, второй изгиб – сильный грудной кифоз, третий – сильный поясничный лордоз и четвертый – сильный крестцово-копчиковый кифоз. У юных штангистов при правильном физическом развитии эти изгибы не имеют патологических изменений.
Но если юный спортсмен неправильно выполняет упражнение или длительное время поддерживает неестественную позу (например, сутулится в стартовом положении во время спортивных занятий, сидит неправильно за партой в школе), то у него может произойти ненормальное изменение изгибов позвоночника (рис. 2.3).
Если у детей обнаружен грудной сколиоз, их необходимо направить к врачу для прохождения лечебной гимнастики. Различные спортивные упражнения, ходьба с соблюдением правильной осанки, развитие мышц спины способствуют исправлению некоторых форм сколиоза.
Рис. 2.1. Скелет человека
1 – череп, 2 – позвоночный столб, 3 – ребро, 4 – ключица, 5 – грудина,
6 – плечевая кость, 7 – лучевая кость, 8 – локтевая кость, 9 – кость кисти,
10 – бедренная кость, 11 – большеберцовая кость, 12 – малоберцовая кость,
13 – кости стопы, 14 – подвздошная кость
Грудную клетку составляют 12 пар ребер и грудных позвонков. Окостенение ребер заканчивается приблизительно к 18—20 годам. К 12—13 годам грудная клетка принимает форму грудной клетки взрослого человека, но имеет меньшие размеры.В период полового созревания происходит интенсивное увеличение грудной клетки. Окостенение ключиц, лопаток и плечевых костей заканчивается к 20—25 годам, костей запястья – к 10—13, запястья – к 12, фаланг пальцев – к 9—11 годам. Полное окостенение костей таза и сращение отдельных его частей завершается к 20—25 годам. Задержка роста и ненормальное срастание костей таза может произойти при долгом и неправильном стоянии, сидении, нарушении питания. Кости ног – бедренная, болыпеберцовая и малоберцовая – окостеневают к 20—24 годам, плюсневые – к 17—21 и фаланги – к 15—21 году.
Стопа человека образует свод, который опирается на бугор пяточной кости и на головки плюсневых костей. Развитие мышц ног способствует формированию полноценной стопы.
Согласно данным ряда специалистов, при длительном стоянии, переноске больших тяжестей и при ношении узкой обуви в подростковом возрасте развивается плоскостопие. Исследования, осуществленные профессором А.И. Кураченковым, показали, что занятия тяжелой атлетикой в подростковом возрасте, в которых значительное место отведено общей физической подготовке, не приводят к развитию плоскостопия. При занятиях тяжелой атлетикой наблюдается специфическое изменение скелета, не присущее другим видам спорта. Это изменение проявляется в гипертрофии костей, увеличении мест соединений костей и сухожилий.
Таким образом, в подростковом и юношеском возрасте происходит интенсивное окостенение скелета, однако полное завершение этого процесса наблюдается уже в зрелом возрасте. Поэтому использование в тренировке подростков 12—15 лет тяжестей максимального веса должно быть строго регламентировано. Неправильное выполнение упражнений, неестественная поза при подъеме штанги могут не только выработать устойчивые неправильные навыки подъема штанги, но и привести к неблагоприятным изменениям в состоянии опорно-двигательного аппарата (ненормальное срастание таза, искривление позвоночника и др.). На развитие скелета значительное влияние оказывают питание и гигиенические условия как в быту, так и на тренировке.
Рис. 2.2. Позвоночный столб
(А – вид справа, Б – вид спереди, В – вид сзади):
1 – семь шейных позвонков, 2 – двенадцать грудных позвонков,
3 – пять поясничных позвонков, 4 – пять крестцовых позвонков (срастаются у
взрослого человека в крестцовую кость), 5 – четыре-пять (реже три-шесть)
копчиковых позвонков (срастаются у взрослого человека в копчиковую кость).
I – шейный лордоз, II – грудной кифоз, III – поясничный лордоз,
IV – крестцово-копчиковый кифоз
Рис. 2.3. Типы искривлений позвоночника:
1-я фигура – кифоз, 2-я – сколиоз, 3-я – лордоз
2.1.2. Мышечная система
При подготовке юных тяжелоатлетов особое внимание нужно уделять гармоничному развитию мышечной системы. Мышцы представляют собой активную часть опорно-двигательного аппарата. Благодаря их сокращению человек способен выполнять разнообразнейшие движения в окружающем пространстве (рис. 2.4 А, Б).К 15—16 годам заканчивается в основном развитие мышечной ткани. Она становится такой же, как у взрослых. Это является благоприятным фактором для выполнения тяжелоатлетических упражнений в подростковом возрасте. В то же время сухожилия у подростков развиты слабее, чем у взрослых спортсменов, что важно учитывать при дозировании тренировочной нагрузки с отягощениями. Включение в тренировку юных штангистов различных акробатических и гимнастических упражнений, спортивных игр и т. д. способствует более эффективному развитию сухожилий.
Скелетные мышцы, являясь активным двигателем тела, выполняют динамическую и статическую работу. Первая характеризуется перемещением тела в пространстве или частей тела относительно друг друга. При подъеме штанги механическая работа (А1) может быть измерена произведением веса груза (Р) на высоту подъема (h) и выражена в килограммометрах: А1 = Р × h. Эту формулу мы в дальнейшем используем при определении тренировочной нагрузки в специальной подготовке юных штангистов.
Наряду с динамической работой мышцы выполняют и статическую работу (A2) – постоянно удерживают части тела в определенном положении друг относительно друга. Ее можно найти, умножив величину силы (f), развиваемой мышцами, на время ее действия (t): A2= fxt.
При разработке оптимальной нагрузки в статических напряжениях мы учитывали особенности работы мышечной системы. Как показали наши исследования, отдельные группы мышц у юных штангистов поддаются более эффективной тренировке при использовании упражнений и динамического, и статического характера (например, упражнений для развития мышц брюшного пресса, поясничного отдела, нижних конечностей и др.).
Динамические и статические мышечные напряжения дополняют друг друга: статически работающие мышцы обеспечивают исходное положение тела (например, стартовое положение перед подъемом штанги), на базе которого выполняется динамическая работа; с другой стороны, переход из одного положения в другое происходит в результате движений, т.е. посредством динамической работы. Таким образом, качество выполнения физических упражнений будет тем лучше, чем эффективнее будут использованы в спортивной тренировке оба вида мышечной деятельности. В связи с этим уже в начальной подготовке юных тяжелоатлетов необходимо применение упражнений не только динамического, но и статического характера. Это обеспечит создание хорошей базы для роста спортивных результатов.
Рис. 2.4, А. Мышцы тела человека(вид спереди):
1 – локтевой разгибатель запястья; 2 – разгибатель пальцев; 3 – локтевой
сгибатель запястья; 4 – локтевая мышца; 5 – прямая мышца живота;
6 – наружная косая мышца живота; 7 – пирамидальная мышца; 8 – мышца,
натягивающая широкую фасцию бедра; 9 – гребешковая мышца; 10 – длинная
приводящая мышца; 11 – портняжная мышца бедра; 12 – тонкая мышца;
13 – четырехглавая мышца бедра; 14 – мышца, отводящая большой палец;
15 – длинный сгибатель пальцев; 16 – длинный разгибатель пальцев; 17 – передняя
большеберцовая мышца; 18 – камбаловидная мышца; 19 – икроножная мышца;
20 – короткий разгибатель кисти; 21 – длинная мышца, отводящая палец;
22 – короткий разгибатель запястья; 23 – лучевой сгибатель запястья;
24 – длинный лучевой разгибатель запястья; 25 – плечелучевая мышца;
26 – плечевая мышца; 27 – трехглавая мышца плеча; 28 – двуглавая мышца плеча;
29 – передняя зубчатая мышца; 30 – большая грудная мышца;
31 – дельтовидная мышца; 32 – трапециевидная мышца;
33 – грудино-ключично-сосцевидная мышца;
34 – грудино-подключичная мышца; 35 – жевательная
мышца; 36 – височная мышца(вид сзади):
Рис. 2.4, Б. Мышцы тела человека
1 – грудино-ключично-сосцевидная мышца; 2 – трапециевидная мышца; 3 – дельтовидная мышца; 4 – трехглавая мышца плеча; 5 – двуглавая мышца плеча;
6 – плечевая мышца; 7 – круглый пронатор; 8 – плечелучевая мышца; 9 – лучевой
сгибатель; 10 – длинная ладонная мышца; 11 – локтевой сгибатель запястья;
12 – поверхностный сгибатель пальца; 13 – полусухожильная мышца; 14 – полуперепончатая мышца; 15 – двуглавая мышца бедра; 16 – икроножная мышца;
17 – камбаловидная мышца; 18 – длинная малоберцовая мышца; 19 – короткая
малоберцовая мышца; 20 – подошвенная мышца; 21 – большая ягодичная мышца;
22 – средняя ягодичная мышца; 23 – наружная косая мышца живота; 24 – широчайшая мышца спины; 25 – передняя зубчатая мышца; 26 – большая круглая мышца; 27 – подостная мышца; 28 – малая круглая мышца; 29 – плечелучевая мышца; 30 – жевательная мышца; 31 – височная мышца
Мышечная деятельность человека оказывает существенное влияние на вегетативные функции (кровообращение, дыхание и др.). В свою очередь, деятельность внутренних органов рефлекторно влияет на функциональное состояние скелетной мускулатуры (висцеро-моторные рефлексы). Следовательно, двигательные и вегетативные функции тесно взаимосвязаны. Спортивная тренировка способствует совершенствованию физических качеств (быстроты, силы, выносливости), а это приводит к совершенствованию вегетативных функций, что проявляется в увеличении доставки питательных веществ и кислорода к мышцам, в увеличении легочной вентиляции во время работы и т. д. Активная мышечная деятельность в подростковом возрасте, связанная с подъемом тяжестей, не только способствует развитию силы, но и оказывает благоприятное влияние на совершенствование вегетативных функций.В период полового созревания нарастает, по сравнению с детским возрастом, интенсивность прироста мышечной массы. Это связано с усилением секреции андрогенов коры надпочечников, стимулирующих увеличение мышечной массы в подростковом возрасте. Если у мальчиков 8 лет вес мышц по отношению к общему весу тела составляет 27%, то к 15 годам эта величина достигает 33, а у взрослых людей – 40%. Особенно заметен у подростков прирост веса мышц сгибателей и разгибателей плеча.
2.1.3. Сердечно-сосудистая система
Как известно, от рождения и до 16 лет сердце человека увеличивается более чем в 10 раз, причем рост размеров сердца идет неравномерно в разные периоды жизни. Наиболее интенсивный прирост наблюдается на первом году жизни и в период от 13 до 16 лет.Так, за время полового созревания объем сердца увеличивается более чем в 2 раза, в то время как масса тела за этот же период – в 1,5 раза. Быстрый рост размеров сердца приводит к тому, что его объем не соответствует просвету сосудов, не достигающих в подростковом периоде анатомической зрелости. Такое несоответствие служит одной из причин повышения кровяного давления в подростковом возрасте. Поэтому высокое кровяное давление у некоторых школьников 13—14-летнего возраста не обязательно является признаком неблагоприятного состояния сердечно-сосудистой системы.
Объем сердца у 10-летнего мальчика составляет 130 см³, а у 13-летнего подростка – 443 см³. У подростков 13—14 лет нередко наблюдается юношеская гипертрофия сердца (т.е. увеличение объема сердца). Например, при гипертрофии поперечник сердца у подростков может достигнуть 12,4 см (в норме – 9,5—11,2 см). Как правило, юные спортсмены с такой формой сердца имеют хорошее физическое развитие. Процесс полового созревания у них не отличается от такового у сверстников с нормально развитым сердцем, а иногда обгоняет его. Такие подростки не предъявляют жалоб на работу сердца. Артериальное кровяное давление у них нормальное, но в отдельных случаях может наблюдаться подъем систолического давления до 130—140 мм рт. ст. Юношеская гипертрофия – обратимый процесс. При хорошей функциональной приспособляемости сердечно-сосудистой системы нет оснований для каких-либо ограничений в занятиях тяжелой атлетикой. Вместе с тем за подростками с гипертрофией сердца рекомендуется установить специальный врачебно-педагогический контроль.
Противоположностью юношеской гипертрофии сердца является малое сердце, нередко сочетающееся с астенической конституцией, т.е. высоким ростом, большим разрывом в показателях роста и веса тела, узкой грудной клеткой, длинными конечностями. Такое сердце отличается малым размером, срединным расположением в грудной клетке, уменьшенным поперечником. Подростки с малым сердцем нередко предъявляют жалобы на быструю утомляемость, головную боль, головокружение, сердцебиение, одышку при физической работе умеренной интенсивности. Такие подростки не допускаются к занятиям в секции тяжелой атлетики без специального разрешения врача детской поликлиники.
Частота сердцебиений зависит не только от возраста, но и от пола. Пульс у мальчиков несколько реже, чем у девочек того же возраста.
В процессе возрастного развития частота пульса уменьшается и в подростковом возрасте приближается к величине, регистрируемой у взрослых людей (табл. 2.1).
Одной из характерных особенностей детского возраста является наличие аритмии, т. е. колебания ритма сердца. У большинства детей колебания ритма сердечных сокращений связаны с фазами дыхания. В фазе вдоха на его высоте ритм сердечных сокращений учащается, в фазе выдоха – в его конце – становится реже. Частота и степень выраженности аритмии в различные возрастные периоды неодинаковы. В раннем детстве аритмия встречается довольно редко. Степень ее выраженности в этом возрасте незначительна. Начиная с дошкольного возраста и до 14 лет часто констатируется значительная дыхательная аритмия (диапазон колебаний ритма больше 30 сокращений в минуту). В возрасте 15—16 лет резкая дыхательная аритмия встречается в единичных случаях. Этому возрасту свойственна умеренная и слабо выраженная степень синусовой аритмии.
Таблица 2.1
Частота сердечных сокращений у детей и подростков
(по А.Ф. Туру)
При мышечной деятельности отмечается значительное увеличение частоты сердечных сокращений. Частота сердцебиений во время работы и после ее окончания достигает в среднем 180—200 ударов в минуту. Во время интенсивной мышечной деятельности отмечаются возрастные различия. Они выражаются прежде всего в скорости развертывания гемодинамических сдвигов, обеспечивающих повышенное потребление кислорода в процессе интенсивной мышечной деятельности. Период вхождения в работу с возрастом уменьшается. Более короткий период вхождения в работу в старших возрастных группах по сравнению с младшими обусловлен большей потенциальной лабильностью нервных механизмов, регулирующих кровообращение, обеспечивающих быструю перестройку этой функции на новый уровень.
Величина прироста частоты сердечных сокращений при интенсивной мышечной деятельности с возрастом увеличивается. Так, у 8-летних детей прирост частоты в первую минуту работы равняется 50% по отношению к исходной величине; у 17-летних юношей он составляет 72%. Время стабильной частоты сердечных сокращений во время работы с возрастом также увеличивается. Увеличение времени стабильности сердечных сокращений в процессе мышечной деятельности говорит о том, что с возрастом усиливается способность организма к длительной устойчивой интенсификации функции кровообращения. Время восстановления частоты сердечных сокращений при одинаковой нагрузке в старших возрастах по сравнению с младшими значительно уменьшается.
Существенным фактором, обеспечивающим все органы и ткани питательными веществами и кислородом, является ударный и минутный объем крови.
Ударный объем крови – количество крови, выбрасываемое сердцем при систоле на периферию, минутный – объем количества крови, выбрасываемого в 1 минуту. Последняя величина представляет, таким образом, произведение систолического объема на количество систол в 1 минуту.
Наиболее точными способами определения ударного (минутного) объема являются газоаналитический метод Грольмана в модификации И.И. Хренова, физические методы и методы определения с помощью механокардиографии.
Несмотря на большую точность, эти методы весьма трудоемки и при мышечной деятельности малопригодны. Поэтому было сделано много попыток косвенного определения величины минутного объема.
В практической деятельности для оценки эффективности кровоснабжения организма пользуются расчетом минутного объема крови, определяя его величину по данным кровяного давления и частоты пульса (формула Старра), а также вычислением коэффициента эффективности кровоснабжения сердца (КЭК). Коэффициент эффективности кровоснабжения равняется произведению пульсового давления (ПД в миллиметрах ртутного столба) на частоту сердечных сокращений (ЧС): КЭК = ПД × ЧС. Систолический объем сердца в миллиметрах (СО) по формуле Старра вычисляется следующим образом:
СО = 100 + 0,5 ПД – 0,6 ДД – 0,6 В,
где ПД и ДД – пульсовое и диастолическое давление в миллиметрах ртутного столба, В – возраст в годах. Минутный объем в миллиметрах равен произведению систолического объема на частоту пульса.
Н.А. Романцева модифицировала формулу Старра, так как величина минутного объема сердца у детей от 8 до 14 лет, вычисленная по формуле Старра, значительно превышала величину минутного объема, полученную прямыми измерениями. Видоизмененная формула имеет следующий вид:
СО = 80 + 0,5 ПД -0,6 ДД -2 В.
По литературным данным, полученным как прямыми методами определения ударного и минутного объемов сердца, так и косвенными, величина этих параметров с возрастом повышается.
Следует отметить, что с возрастом систолический или ударный объем сердца изменяется более интенсивно, чем минутный, так как одновременно уменьшается частота сердечных сокращений.
У новорожденных детей ударный объем составляет 2,5 мл (М.Т. Матюшонок). К 1-му году жизни он достигает 10,2 мл, в возрасте 7 лет он равняется 23 мл, в 10 лет – 37, в 12 лет – 41 мл (Л.И. Мурский). В 13—16-летнем возрасте величина сердечного выброса достигает 59 мл (М.А. Шалков). У взрослого человека ударный объем 60-80 мл.
Что касается минутного объема крови, то, как говорилось выше, с возрастом он несколько увеличивается: у детей до 1 года он равняется 0,33 л, в возрасте 1 года – 1,2 л, в 5 лет – 1,8 л (Л.И. Мурский, 1961). М.А. Шалков (1941) для детей 6—16 лет установил следующие нормы минутного объема (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Нормы минутного объема сердца у здоровых детей
(по М.А. Шалкову)
Надо отметить, что ударный и минутный объем сердца как в абсолютных величинах, так и в пересчете на 1 кг веса оказывается связанным не только с возрастом, но и с физическим развитием, а именно с ростом и весом (табл. 2.3). У наиболее физически развитых людей и наиболее высокий минутный и ударный объем сердца.
Таблица 2.3
Зависимость относительной мощности сердца
(систолический объем в см 3 на 1 кг веса тела
(по И.И. Хренову)
При нормальном притоке крови к сердцу и достаточной скорости кровотока величина минутного объема сердца находится в непосредственной зависимости от деятельности сердца.
При усилении работы сердца минутный объем увеличивается, при ослаблении – уменьшается. Вот почему при мышечной деятельности, предъявляющей к организму и в первую очередь к сердцу повышенные требования, объем выбрасываемой крови во всех возрастных группах здоровых людей, как правило, повышается. Однако минутный объем крови во время работы у подростков увеличивается меньше, чем у взрослых.
Увеличение минутного объема крови при физических нагрузках умеренной мощности во всех возрастах происходит за счет увеличения ударного объема. При предельных нагрузках, требующих большой мобилизации сердечно-сосудистой системы для обеспечения отдельных органов и тканей кислородом, минутный объем сердца возрастает как за счет повышения ударного объема, так и за счет учащения сердцебиений. Чем меньше возраст, тем быстрее во время работы малая величина систолического объема у детей компенсируется большой частотой пульса, обусловливающей большой необходимый минутный объем.
При работе с юными спортсменами необходимо обращать внимание на ритм сердца. Частота сердцебиений менее 60 в 1 мин свидетельствует о том, что у подростка развивается брадикардия (снижение частоты пульса), которая не всегда зависит в этом возрасте от занятий спортом. Исследования брадикардии в подростковом возрасте показали, что она не обязательно является признаком отрицательной работы сердца. Обычно такие подростки занимаются спортом наравне со всеми под наблюдением врача. Противоположное брадикардии состояние сердца – так называемая синусовая тахикардия, т. е. учащение ритма сердца в состоянии покоя. На развитие тахикардии может указывать частота сердцебиений в покое, превышающая 80 ударов в 1 мин (уд./мин). В некоторых случаях она достигает у подростков в покое 100—120 уд./мин. Причиной тахикардии могут быть приобретенные и врожденные пороки сердца, малое сердце. Подростки с тахикардией должны находиться под специальным врачебным наблюдением.
2.1.4. Дыхательная система
Емкость легких постепенно увеличивается в процессе развития организма. В общей емкости различают ряд компонентов. Наиболее употребительно измерение жизненной емкости легких, т.е. количества воздуха, которое удается выдохнуть при максимально глубоком выдохе после максимально глубокого вдоха. Жизненную емкость легких измеряют у детей с 4—6 лет. Процедура измерения связана с необходимостью произвольно углубить дыхательное движение. Маленькие дети не в состоянии понять и выполнить такое задание. Величины жизненной емкости легких различаются в зависимости от особенностей развития ребенка, а также от условий жизни и воспитания. По мере роста ребенка жизненная емкость повышается. На пример, по материалам одного из исследований, жизненная емкость в 4 года оказалась равна в среднем 1100 мл, в 6 лет – 1200 мл, в 10 лет – 1700 мл и в 14 лет – 2500 мл (М.А. Шалков).Жизненная емкость легких зависит от размеров тела. Поэтому при оценке данного показателя надо учитывать физическое развитие ребенка. Одним из приемов, применяемых для этой цели, является вычисление так называемого жизненного показателя, т.е. количества миллилитров жизненной емкости, приходящегося на 1 кг веса тела. Однако такой расчет может и не дать удовлетворительных результатов в связи со значительными индивидуальными колебаниями веса в различные периоды развития детей. Успешнее сопоставление с ростом. В одном из многих подобных исследований получены данные о том, что жизненная емкость легких у мальчиков старше 5 лет равна 2,157 × 10-3× Р2.81мл, а у девочек 1,858 × 10-3× Р2,82мл, где Р – рост в сантиметрах (Cook, De Munth, Hovatt, Hill).