SVENSK IDROTTSFORSKNING NR 3-2001 Styrka, spänst och elasticitet i muskler och senor Ulla Svantesson Avdelningen för rehabiliteringsmedicin, Göteborgs universitet Bild 1 72 SVENSK IDROTTSFORSKNING NR 3-2001 Illustrationer av Anette Dahlström God spänst och elasticitet i muskler och senor är viktigt inom alla idrotter (1). Med god spänst menas att kombinationen av excentriskt och koncentriskt muskelarbete utnyttjas så bra och så effektivt som möjligt. Det är välkänt att om en excentrisk rörelse direkt föregår en koncentrisk rörelse, blir prestationen mycket bättre än om man utför en ren koncentrisk rörelse. Detta kallas även för Stretch-shortening cykeln eller SSC (2) Med SSC menas att en excentrisk rörelse direkt följs av en koncentrisk rörelse. Ett exempel är när man skall kasta en boll där armen förs bakåt innan själva kastet sker (Bild 1). Ett annat exempel är när man skall utföra ett upphopp. I praktiken innebär detta att man vid ett upphopp alltid först gör en rörelse i motsatt riktning dvs att man snabbt böjer på benen innan man utför själva upphoppet (Bild 2). SSC upprepas ibland många gånger efter varandra som t ex när man springer (Bild 3). Med dessa exempel har jag försökt att definiera spänst. Spänst kan också liknas vid ett gummiband i muskler och senor. Och med gummibandseffekten menas att muskler och senor töjs ut och fjädrar tillbaka när vi går, springer, hoppar eller kastar. Detta förutsätter dock att muskeln är aktiv (Bild 4). SSC kan också liknas vid ett gummiband. Ett exempel på gummibandseffekten i vadmuskeln är när vi hoppar. Vid landningen arbetar vadmuskeln excentriskt för att kunna bromsa själva rörelsen. Vadmuskeln töjs ut (stretch). Därefter fjädrar muskler och senor tillbaka då vadmuskeln arbetar koncentriskt i själva upphoppet (shortening). Cykel betyder att rörelsen upprepas (Bild 5). Kroppen utnyttjar SSC för att utveckla mer kraft dvs för att öka prestationsförmågan. Spänst är således ett mått på hur bra SSC fungerar. Kroppen utsätts för mycket höga belastningar under en SSC och då framför allt vid övergången mellan Bild 2 Bild 4 Bild 3 den excentriska och den koncentriska fasen. Det kan man se på bild 6 som visar kraftutvecklingen i vadmuskulaturen i samband med en excentrisk-koncentrisk rörelse. Lägg märke till det stora kraftspelet i själva vändningsögonblicket mellan den excentriska och den koncentriska fasen. Lägg också märke till kraften vid en rent koncentrisk rörelse i jämförelse med SSC. Det stora kraftspelet som bildas i själva vändningsögonblicket är också en utav förklaringarna till att muskeloch senskador uppstår under motion och idrott. En av de vanligaste orsakerna till en hälseneruptur är en snabb kombinerad excentrisk-koncentrisk rörelse: såsom när man landar efter ett upphopp eller när man springer i en uppförsbacke. Excentriskt-koncentriskt muskelarbete ökar den koncentriska muskelstyrkan. För personer med nedsatt styrka kommer sannolikt de passiva elastiska komponenterna att vara mer betydelsefulla än hos friska personer, vilket är viktigt att tänka på i samband med träning och rehabilitering efter skada. Inaktivitet och muskeltrötthet kan också tänkas försämra de elastiska egenskaperna i muskler och senor men också förmågan att snabbt kunna aktivera sina muskler i olika situationer. De stora krafterna i samband med SSC beror på kombinationer av en mängd olika faktorer. Det finns också olika förklaringsmodeller till den ökade koncentriska prestationsförmågan vid en SSC (3,4). Muskelns och senans elastiska egenskaper spelar en viktig roll eftersom prestationsförmågan är 73 SVENSK IDROTTSFORSKNING NR 3-2001 Bild 5 Bild 6 74 beroende av att elastisk energi kan lagras (under den excentriska fasen) och utnyttjas (under den koncentriska fasen). Den elastiska energin kan lagras i passiva och aktiva strukturer i både muskel och sena. Till de passiva strukturerna hör framför allt senan men det finns även passiva elastiska strukturer inne i själva muskeln. Elastisk energi kan också lagras i muskelns aktiva strukturer dvs i korsbryggorna. Ju fler korsbryggor som är kopplade desto mer energi kan muskeln lagra. En väl fungerande nerv-muskel funktion eller motorisk kontroll innebär också en effektivare SSC. Muskelspolarna ökar muskelns aktivitet och Golgis senorgan minskar aktiviteten (se kapitlet om Motorisk kontroll). Vilken av dessa reflexer som dominerar beror på kraften och hastigheten i den excentriska rörelsen i en SSC. Effekten av SSC blir bättre med högre hastighet. Tiden mellan den excentriska och den koncentriska rörelsen är också av stor betydelse och bör vara så kort som möjligt. Om tiden är för lång kommer all elastisk energi att gå förlorad. I en SSC, när den koncentriska rörelsen börjar, är muskeln redan föraktiverad från den excentriska fasen. Därför kan muskeln utföra den koncentriska rörelsen med full kraft redan från början. Den excentriska förspänningen medför också att den koncentriska rörelsen kan påbörjas med en uppspänd muskel och sena redan från början. Den excentriska muskelstyrkan såväl som den koncentriska styrkan påverkar prestationsförmågan i en SSC. Styrketräning är viktigt för att öka vävnadernas hållfasthet så att kroppen tål de stora belastningar som uppstår vid utövande av excentrisk-koncentriska övningar. Stor betydelse har också den explosiva styrkan dvs förmågan att kunna utveckla stor kraft på kort tid. Inbaning av nya rörelsemönster, träning av balans och koordination i kombination med successivt ökad belastning är alla viktiga delmoment för att kunna förbättra prestationen i rörelser där stretch-shortening cykeln ingår. Att snabbt kunna utveckla maximal kraft i kombination med en kort kontakttid mot underlaget när man hoppar är viktigt inom spänstträning eftersom tidsmarginalerna för t ex ett upphopp ofta är väldigt små. Olika tester i form av hopp används kliniskt för att utvärdera spänsten i benmuskulaturen hos både friska och patienter med olika skador. Bosco (5) menar att genom att utföra olika typer SVENSK IDROTTSFORSKNING NR 3-2001 av hopp, med och utan förspänning, kan man få en uppfattning om hur man utnyttjar de elastiska egenskaperna i de nedre extremiteterna. Genom att testa olika hopp kan man också få en uppfattning om muskelstyrkan. Eftersom muskler och leder belastas på olika sätt vid olika typer av hopp kan hoppförmågan också ge en indikation på muskelstyrkan för respektive muskelgrupp. Allmänt sett har muskelstyrkan stor betydelse för hopphöjden. Muskelstyrkan är dock inte helt avgörande för hoppkapaciteten. Det finns ett stort antal faktorer som begränsar den maximala hoppkapaciteten varav balans, koordination och teknik är viktiga delar. För varje individ gäller det att hitta rätt balans mellan alla dessa faktorer av vilka vissa är träningsbara och andra inte. Kan spänst och elasticitet påverkas av muskeltrötthet? Studier av muskeltrötthet i vadmuskulaturen indikerar att det finns ett samband mellan de muskelfysiologiska förändringar som sker inne i muskelcellarna under maximal, högintensiv uttröttning (upprepade tåhävningar till utmattning) och förändringar av elastiska egenskaper i muskulaturen (eget opublicerat material). I en studie av Andersson och Hellström (6) framkom att muskelstelhet, som uppstod efter hårt excentriskt arbete, kvarstod 24 timmar efteråt. Passiv muskelstelhet mättes med hjälp av en dynamometer. I en annan studie av Gustavsson och medarbetare (7) visade det sig att den vertikala hoppförmågan signifikant försämrades efter ett maximalt, högintensivt dynamiskt muskelarbete av vadmuskeln. Lindén och Folkesson (8) visade i sin studie på friska manliga försökspersoner att förmågan att kunna hoppa enbens-längdhopp signifikant minskade efter ett standardiserat uttröttningsprotokoll av quadricepsmuskulaturen. Ytterligare studier för att belysa muskel/sen-komplexets spänst och elasticitet både hos friska individer och hos personer med skador i de nedre extremiteterna skulle kunna bidra till ny värdefull kunskap och ökad förståelsen inom området muskulär uttröttning. Ökad spänst och elasticitet med stretching? Vi har i en studie undersökt hoppförmågan före och direkt efter stretching (9). Det visade sig att hopphöjden signifikant försämrades omedelbart och tio minuter efter ett stretchingpass bestående av tre gånger 30 sekunders passiv töjning av vadmuskulaturen. I en annan studie av (10) visade att hoppförmågan signifikant försämrades efter åtta veckors träningsprogram med stretchingövningar. Ökad spänst och elasticitet med träning? För att förbättra tekniken i rörelser där SSC ingår är det viktigt att träna specifikt. Träning av nya rörelser innebär att nerv-muskel funktionen (reflexsystemet) anpassar sig. Ett exempel är hopp där det har visat sig att vältränade aktiverar sina muskler på ett helt annat sätt än otränade. Vältränade har helt enkelt en annan teknik i hoppet som speglar sig i hur och hur mycket musklerna arbetar (11)(se kapitlet om Motorisk kontroll och bild 1). Lika viktigt som att öka hopphöjden är att kunna utföra själva landningen i hoppet på ett bra sätt. Genom träning föraktiveras musklerna redan i luften strax före landningen och kan därför utnyttja elasticiteten i muskler och senor, dels för en effektivare landning men också för en aktivare och kortare markkontakt. Ökad spänst och elasticitet med styrketräning? Ökad muskelstyrka och förmågan att utveckla optimal kraft på kort tid med hjälp av elasticiteten i muskler och senor ger bättre spänst. Styrketräning medför också att de elastiska strukturerna i muskler och senor blir starkare och tål högre belastningar vilket är en förutsättning för att kunna träna plyometriskt. Ökad spänst med plyometrisk träning? Plyometrisk träning är träning som utnyttjar SSC, dvs excentriskt-koncentriskt muskelarbete. Plyometrisk träning syftar till att ge ökad spänst, öka den explosiva styrkan samt till att förbättra koordinationen. Det som skiljer plyometrisk träning från vanlig hoppträning är den höga belastningen och den extremt korta markkontakttiden. Plyometrisk träning är en explosiv träningsform med låg vikt och hög acceleration till skillnad från vanlig styrketräning. Plyometrisk träning skall vara ett komplement till övrig träning (12). I en studie av Cederstav och Eriksson (13) framkom att hoppförmågan förbättrades signifikant av sex veckors plyometrisk träning på ett svenskt daminnebandylag. Egenskaper som behövs vid hopp är även viktiga inom andra idrotter som kräver snabba stopp och starter, acceleration samt hastiga ändringar av löpriktningen. Alla sporter som kräver stor kraftutveckling, en kombination av snabbhet och styrka, kan dra nytta av plyometrisk träning. Plyometrisk träning eller Spänstträning med inriktning på hoppförmågan förutsätter att man är bra styrkemässigt grundtränad så att muskler och senor tål de höga belastningar som kroppen utsätts för i samband med denna typ av hoppträning. Referenser och rekommenderad litteratur: 1. Idrottarens Spänstbok. U. Svantesson, R. Thomeé, J. Karlsson. SISU Idrottsböcker. 2001. 2. Stretch-shortening cycle: A powerful model to study normal and fatigued muscle. Komi PV. J Biomech 2000 Oct 1;33 (10): 1197-206. 3. Ökad prestationsförmåga med SSC. U. Svantesson. Svensk Idrottsforskning nr.1/97. 4. Spänst och elasticitet i muskel och sena. U. Svantesson, R. Thomeé. Svensk Idrottsforskning nr. 3/99. 5. Strength assessment with the Bocso´s test. C. Bosco, 1999 6. Stela muskler. M. Andersson, U. Hellström. Svensk Idrottsmedicin 2/99. 7. The effects of fatiguing heel-rises on the countermovement jump and hopping. A. Gustavsson, R. Andersson, R. Thomeé, U. Svantesson. Submitted 2001. 8. Enbens-längdhopps-förmågan minskar när uttröttning av quadricepsmuskulaturen ökar. C. Lindén, M. Folkesson. Examensarbete, 10 p, Göteborgs Universitet, Ht 1999. 9. The effect of stretching on jumping abilityan experimental study. L.-O. Forss, O. Knutsson. Examensarbete 10 p, Göteborgs Universitet, Vt 1999. 10. En jämförelse mellan statiska och dynamiska töjningar, samt inverkan av rörlighet på hoppspänst. Specialarbete, B. Alkner och M. Falk, vid GIH i Stockholm, 1991. 11. D. Schmidtbleicher och A. Gollhofer (1982) sid 253 ur Strength and power in Sport edited by P. V. Komi. 12. Jumping into plyometrics. Donald A. Chu. Human Kinetics. 1998. 13. Effekten av plyometrisk träning på spänsten hos kvinnliga innebandyspelare- en experimentell studie. Robert Cederstav, Magnus Eriksson. Examensarbete 10 p, Göteborgs Universitet, Ht 2000. 75