Велодинамика — Настройка велосипеда

Всем кто катается на велосипеде и имеет дело с велосипедистами, будет полезно почитать. В основе этой статьи — перевод с ресурса (http://bikedynamics.co.uk/kneepain.htm). Сначала, как обычно, думал просто переведу. Потом показалось, что сабж неполный. Решил дополнить, начал читать дополнительные статьи и понеслось…
В статье 2 части – боли в колене и боли в спине. Выкладывать буду по мере, так сказать, освоения материала… 

Перевод, адаптация и дополнение: Антон Белостоцкий.

Просьба при копировании ссылаться на автора перевода и на ресурс копирайтинга!!

ВЕЛОДИНАМИКА – НАСТРОЙКА ВЕЛОСИПЕДА.

Боль при езде на велосипеде.

Иногда при езде на велосипеде мы ощущаем неудобство или чувство дискомфорта. Мы не обращаем на него внимание, так как оно не может помешать нам получать удовольствие от езды. Но иногда этот дискомфорт вызывает боль и это портит наше катание. Когда мы говорим о неприятных ощущениях при езде на велосипеде, важно определиться появляется ли боль (дискомфорт) только во время (или сразу после) езды на велосипеде или она может присутствовать и в другое время. Так, например, если вы ощущаете боль в пояснице стоя, при ходьбе, сидении на стуле, маловероятно что езда на велосипеде не будет причинять боль и, возможно, вам понадобится консультация врача. Но если болезненные ощущения (дискомфорт) возникают только при езде на велосипеде, вероятнее всего проблему можно решить правильно «настроив» ваш велосипед под вас. Наиболее частыми проблемами, связанными с неправильной посадкой на велосипеде, являются боли в пояснице и боли в коленях. Также встречаются онемение или боли в руках, ноющие боли в шее или плечах, боли в стопах или мозоли от седла. Ниже мы более подробно рассмотрим эти проблемы, уделив отдельное внимание болям в коленях и пояснице.

ЧАСТЬ 1. БОЛИ В КОЛЕНЕ.

Боль по передней поверхности колена – низкая посадка седла велосипеда

Когда мы говорим про боли в колене, большинство велосипедистов имеет ввиду переднюю поверхность колена, чуть выше надколенника или сразу под ним. Иногда эта боль вызвана длительной ездой на велосипеде и проходит после отдыха, после снижения нагрузки или прикладывания льда. Но если ситуация не меняется, наиболее вероятными причинами этой боли могут являться воспаление собственной связки надколенника (лигаментоз связки надколенника — Patellar ligament) или  тендинит четырехглавой мышцы (quadriceps tendonitis), вызванные низким положением велосипедного седла.

Лигаментит связки надколенника* – срезающие силы в коленном суставе

Когда педали расположены вертикально, основной работу по толканию педали велосипеда вниз осуществляет четырехглавая мышца, которая разгибает голень и толкает стопу вниз. Четырехглавая мышца начинается от таза и верхнего отдела бедренной кости, двигаясь по бедру, она оплетает надколенник (коленную чашечку) и через него прикрепляется к бугристости большеберцовой кости. Когда четырехглавая мышца сокращается, надколенник подтягивается и скользит по блоку бедренной кости вверх, разгибая при этом голень. Если при этом бедро и голень образуют острый угол, на надколенник действуют т.н. “срезающие силы”, shear forces (рис. 1). Термин “shear forces” можно заменить на компрессионная сила, который иногда (реже) встречается во все той же англоязычной литературе – “patellar compression force”.

*в оригинальной статье употребляется термин «Patella Tendonitis» — «тендинит связки надколенника». Термин образован от латинского слова tendon (сухожилие) и окончания itis, что означает воспаление. С филологической точки зрения воспаление связки надколенника нужно называть лигаментитом (от латинского слова ligamentum — связка), а не тендинитом. В настоящее время в литературе можно встретить как термин тендинит, так и лигаментит, причем встречаются они с примерно одинаковой частотой. В нашем переводе мы будем употреблять «лигаментит».

Рис. 1. Срезающие силы

При низком положении седла, в верхней части хода педали, бедро и голень образуют острый угол, при котором разгибание голени сопровождается такими срезающими силами. Таким образом, увеличивая силу разгибания (спортсмен прилагает чрезмерное усилие при давлении на педаль) или, уменьшая угол между бедром и голенью при разгибании (низкая посадка седла) повышается вероятность лигаментита связки надколенника и/или чрезмерного стирания хряща надколенника при скольжении его по блоку бедренной кости. Согласно нашим рекомендациям угол между голенью и бедром в самой высокой точке, не должен быть меньше 70°.

Колея надколенника

При езде на велосипеде основное усилии приходится на толкание педали вниз, т.е. разгибание голени. Мышца, которая производит это движение, называется четырехглавая мышца бедра (квадрицепс). Из названия становится ясно, что  она состоит из 4 головок:

— Прямая мышца бедра (лат. musculus rectus femoris);

— Медиальная широкая мышца бедра (лат. Musculus vastus medialis);

— Латеральная широкая мышца бедра (лат. M.vastus lateralis);

— Промежуточная широкая мышца бедра (лат. M.vastus intermedius).

Каждая из головок имеет своё начало, но, подойдя к области колена, все они переходят в общее сухожилие, которое охватывает надколенник и прикрепляется к бугристости большеберцовой кости. При движениях в коленном суставе надколенник испытывает действие сокращения четырех головок квадрицеспа, равнодействующая этих сил (F) направлена вдоль оси бедра (рис. 2).

Колея, в которой скользит коленная чашечка, проходит вдоль вертикальной пунктирной линии, показанной на рисунке. Как видно из рисунка надколенник находится на вершине треугольника, образованного местом начала четырехглавой мышцы и бугристостью большеберцовой кости, т.е. местом конечного прикрепления разгибательного аппарата (рис. 3).

                                Рис. 2.                                                            Рис. 3.

При этом основание этого треугольника находится снаружи от оси бедра, т.е. на надколенник действует боковая сила Fl, направленная кнаружи (рис. 2). Медиальная широкая мышца бедра (лат. Musculus vastus medialis, медиальная головка квадрицепса) тянет надколенник кнутри с силой Fm, тем самым  противодействуя смещающей силе Fl. Благодаря электромиографии, мы знаем, Vastus mediallis развивает наибольшую силу в последние 20-30° разгибания в коленном суставе. Если седло велосипеда установлено слишком низко, разгибание ноги завершается раньше, чем будет достигнуто активное включение Vastus mediallis.  Длительная езда на велосипеде с такой установкой (бОльшая работа трех других головок квадрицепса и слабое противодействие им Vastus mediallis), может привести к смещению надколенника кнаружи и стиранию хряща надколенника с наружной стороны, синдрому «латеральной гиперпрессии надколенника». Усугубляет проблему и то, что внутренняя порция квадрицепса (Vastus mediallis) довольно быстро ослабевает, в то время как внешняя порция становится сильнее вследствие компенсации. В таком случае решить проблему можно используя специальные упражнения на укрепление ослабленной части мышцы и расслабления напряженной.

Нарушение постановки стопы

Очень распространенной причиной боли в коленях является нарушение угла стопы при постановке в педалях, в результате чего стопа может быть развернута носком кнаружи (рис. 4) или кнутри. В норме стопа принимает свое естественное положение для наилучшей адаптации к педалированию. Если стопа по какой-либо причине удерживается в положении «носок наружу», бугристость большеберцовой кости также смещается кнаружи.

Рис. 4.

В этом случае сила, выталкивающая надколенник наружу, увеличивается, что способствует ускоренному износу хряща и перегрузке связок колена. Если голень чрезмерно развернута кнутри (носок вовнутрь), возникает напряжение в илиотибиальном тракте, идущем вдоль наружной поверхности бедра, что может привести к воспалению илиотибиального тракта, или «синдрому напряжения илиотибиального тракта».

*На практике встречаются случаи, когда велосипедист жалуется на появление болей в колене именно после замены педалей с обычных на контактные, без значительного увеличения расстояния езды. В этом случае необходимо обратить внимание на постановку стоп в педалях.

Длинные шатуны

Если шатуны слишком длинные для длины ваших ног (например, размер рамы больше рекомендуемого), в верхней части хода педали в колене образуется острый угол (как при низком положении седла), что в свою очередь вызовет действие срезающих сил на надколенник, как было описано выше. В этом случае, несмотря на нормальную высоту седла, его нужно установить таким образом, чтобы увеличить угол в колене (между бедром и голенью) в верхней фазе вращения или заменить шатуны на более короткие.

Рис. 5

Высокая посадка седла

Высокая посадка седла может вызывать травму сухожилий т.н. «подколенных мышц» (длинная головка двуглавой мышцы бедра, полуперепончатая, полусухожильная мышца), а также быть причиной перенапряжения илиотибиального тракта. Если седло установлено слишком высоко, «подколенные сухожилия» будут чрезмерно растягиваться, что может вызвать тендинит одного или нескольких сухожилий, или бурсит в местах прикрепления их к кости. Также нагрузка, которую испытывает велосипедист при высокой посадке на велосипеде, может вызвать перегрузку и воспаление илиотибаиального тракта, что само по себе вызывает  боль по наружной стороне колена, но также может быть причиной преждевременного артроза в коленном суставе.

Рис. 6

Поперечное движение колена – варус переднего отдела стопы

*Измерение угла наклона стопы хорошо показано здесь (http://www.bikefit.com/t-faq.aspx)

Боковое поперченное движение колена при педалировании у многих велосипедистов вообще не вызывает никаких негативных последствий. Однако в других случаях это циклическое элипсовидное движение колена может вызывать дискомфорт, дегенерацию менисков, или отек, воспаление связочного аппарата коленного сустава. Сильный удар по внутреннему отделу коленного сустава  в начале хода педали вниз связан с отсутствием поддержки варуса переднего отдела стопы (рис. 5). В этом случае можно подложить специальные клинья между подошвой и педалью или непосредственно под стельку (рис. 8).

Согласно исследованиям авторов (Nicholas Dinsdale at Manchester Metropolitan University, 2010 — http://www.njdsportsinjuries.co.uk/musculoskeletal-screening_39_1137245469.pdf) около 87% велосипедистов имеют ту или иную степень варусного угла стопы, 9% имеют вальгусный угол, и только у 4% — нейтральный угол. Авторы данной статьи указывают на то, что такая постановка стопы (варусная) увеличивает силу спортсмена на ~ 10%, хоть и может привести к нежелательным последствиям в будущем: мышечный дисбаланс, нарушение угла наклона таза и пр.

*По моему личному мнению если проблема диагностирована и имеет связь с варусной установкой стопы, то нет ничего проще, чем попробовать вставить клин ~ 0,5-0,7 см по внутреннему краю стопы и посмотреть уйдут ли боль и чувство дискомфорта.

                                             Рис. 7                                                    Рис. 8.

Чрезмерное разгибание стопы (дорсифлексия)

Просто удивительно как по-разному велосипедисты держат голеностопный сустав во время педалирования. Пальцы могут смотреть вверх или вниз и диапазон движения голеностопного сустава в  верхней и нижней части хода может составлять от -10 ° до 30 °. Нормальный режим работы лодыжки предполагает незначительное разгибание (дорсифлексия) при давлении на стопу (как противодействие), с последующим сгибание (плантарной флексией) примерно до 20 ° когда нога разогнута. Значительное разгибание в голеностопном суставе может вызвать нежелательное

Рис. 9

напряжение в коленях, особенно когда нагрузка на них увеличивается (параллельное горизонтальное расположение педалей). При значительном усилии, стопу следует держать немного согнутой (плантофлексия). В этом случае пятка остается в нижней точке в конце хода педали вниз, происходит растяжение т.н. «подколенных мышц», икроножной мышцы. При уплощении стопы (плоскостопие) велосипедисту трудно удерживать правильное положение стопы, в этом случае целесообразно использовать стельку с супинатором для поддержки арки стопы.

*Авторы этой статьи (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3468609) советуют ставить стопу чуть кзади (use of a posterior foot position). В этом случае удается снизить дорсифлексию стопы.

**По моему мнению в этом случае целесообразно кататься в более жесткой обуви, тогда усилие с голеностопного сустава легче передать на передний отдел стопы и чрезмерного разгибания стопы (дорсифлексия) удастся избежать.

Отклонение от вертикали

Хотя велосипедные рамы бывают различных размеров, ширина интервала между педалями в основном у всех одинаковая. Это расстояние (часто называемое Q-фактор), оптимизировано под мужчин среднего телосложения.  К сожалению, худым людям это расстояние покажется шире, чем расстояние между их бедрами, особенно при использовании широкой тройной трансмиссии как показано на рисунке 10. Поскольку приложение сил от колена до педалей не вертикально, результирующая сила толкает колено вовнутрь (рис. 8), в результате возникает нежелательное напряжения в колене. Точно так же, велосипедисты с широко расставленными бедрами ощущают сведение стоп слишком близко друг к другу. В этом случае, как правило, возникает напряжение/воспаление илиотибиального тракта.

Рис. 10

Хотя технически это и не просто, расположение тазобедренного, коленного сустава и стопы на одной вертикальной прямой часто может помочь решить проблемы с болью в колене и стопе.

РЕЗЮМЕ

Локализация	Причина	Решение
Боль по передней поверхности колена или за коленной чашечкой.	Тендинит квадрицепса. Лигментит собственной связки надколенника. Нарушение движения надколенника, как следствие. Воспаление пателло-феморального сустава.	Поднять седло. Снизить длину шатунов. Убедиться, что стопа находится в естественном положении. Укрепление медиальной головки квадрицепса.
Боль по внутренней поверхности коленного сустава.	Дегенерация/разрыв мениска. Растяжение коллатеральной связки.	Сместить обе стопы кнутри. Убедиться, что стопа находится в естественном положении. Снизить ширину выноса педалей. Стелька или клин для поддержки варуса стопы (под внутренний отдел стопы). Увеличить арку стопы (стелька). Одевать обувь с более жесткой подошвой.
Боль по наружной поверхности коленного сустава.	Растяжение/воспаление илиотибиального тракта. Дегенерация/разрыв мениска.	Сместить обе стопы кнаружи. Убедиться, что стопа находится в естественном положении. Понизить высоту седла. Стелька или клин для поддержки варуса стопы (под внутренний отдел стопы). Упражнения для растяжения илиотибиального тракта.
Боль по задней поверхности колена.	Перерастяжение «подколенных мышц»*. На основании опыта собственных пациентов наиболее частой причиной является киста Бейкера.	Понизить высоту седла. Увеличить арку стопы (стелька). Одевать обувь с более жесткой подошвой. Упражнения для укрепления «подколенных мышц».

Боль в колене не всегда является результатом не правильной посадки на велосипеде, а может быть симптомом более серьезных проблем и требовать проведения дополнительной диагностики и лечения сустава колена. Наши специалисты всегда готовы помочь Вам!