SE463600B - Metod och apparat foer led-kontrollerad traening av olika motoriska enheter - Google Patents

Description

463 ÖÛÜ - 2 styrkekvalitet som utvecklas: hög belastning medför ökad maximalstyrka, låg belastning medför uthållighetsstyrka.

Den kraft som arm eller ben kan utveckla beror av dess 5 position och ledvinkelorientering. Träning av individuell muskelgrupp måste iaktta dennas speciella biomekaniska arbetsförutsättningar. För att träna den önskade muskel- styrkekvaliteten.i hela muskelns rörelseomfång måste arbets- motståndet anpassas till dess kraftpotential i varje posi- 10 tion under rörelsen.

Endast få träningsapparater' uppfyller' dessa, tränings- premisser. Motståndsenheten utgörs i dessa ofta av en pneu- matisk eller hydraulisk anordning, som kan ge en isokinetisk 15 arbetsform (likartad hastighet under rörelsen) vilket ibland är önskvärt. Den stora nackdelen med pneumatiska eller hyd- rauliska träningsmaskiner är dock att den uttalade muskel- volymstimulerande och energigynnsamma excentriska rörelsen ej tas i anspråk, varjämte rörelsehastigheten ej kan varie- 20 ras i förhållande till ett givet motstånd. Rörelsehastig- heten har nämligen stor betydelse för vilka muskelfibrer som aktiveras, eftersom det i. alla skelettmuskler finns två typer av muskelfibrer: snabba (fast-twitch) och långsamma (slow-twitch). Förstnämnda muskelfibrer har betydelse för 25 kraftutvecklingen vid snabba och tunga arbeten medan de senare har betydelse för långsamma och uthållighetspräglade arbeten. '_ I motsats till pneumatiska eller hydrauliska träningsmaski- 30 ner har viktbaserade maskiner fördelen att man kan träna såväl excentriskt som med olika hastighet vid ett givet mot- stånd. Här har utvecklingen lett till ett mera anpassnings- bart motstånd i hela muskelns rörelseomfàng, eftersom vissa träningsapparater som utväxling använder ett s.k. excenter- 35 hjul (CAM). Motståndet vid en given viktbelastning modifie- ras då med utväxlingen så att det mera anpassas till mus- kelns kraftutveckling, men denna utväxling är ej justerbar. 10 15 20 25 30 35 630 Nackdelen med viktbaserade muskelträningsmaskiner eller 3 4 Viktträning är att vikter har tröghet, vilket innebär varie- rande rörelsehastighet i olika delar av rörelseomfånget. I så fall uppnås endast optimal hastighet och motstånd i en liten del av rörelsebanan, speciellt vid högre hastighet.

Som situationen är idag kombineras således i ökande ut- sträckning viktträning med träningsmaskiner, som baseras på en pneumatisk eller hydraulisk anordning. Viktträning kan appliceras i form av fria vikter (t.ex. viktstång) för att träna adjungerande muskelgrupper eller i muskelisolerande former, som vid användning av bänkuppsättning eller apparat- uppsättning dvs. viktmaskin. Viktträning ger alltså fördelen av att tillåta variation av rörelsehastigheten i förhållande till ett givet motstånd även om den vid högre hastigheter blir mer okontrollerbar och suboptimal, medan det vid pneu- matiska, hydrauliska.eller expanderbaserade träningsmaskiner finns parallellitet mellan hastighet och motstånd. Den ex- panderbaserade träningsapparaten bjuder jämfört med den pneumatisk och hydrauliska fördelen att kunna tillåta varia- tion av hastigheten till ett givet motstànd, som dock bara kan ökas med muskelns förkortning. Dessutom är expandermot- ståndet aktivt i excentrisk rörelsefas, där motståndet avtar med muskelns förlängning.

Expanderenheten erbjuder således fördelen hastighet i förhållande till motståndet, tuell justerbar utväxling (evt CAM-hjul) dividuellt till muskelns kraftutveckling i olika delar av med en varierbar som via en even- kan anpassas in- rörelsebanan.

Kraftutvecklingen i en given del av rörelsebanan är inte en- bart beroende av det givna motståndet utan det biomekaniska arbetsmomentet i en given ledvinkel ger förutsättningen för dess verkningsgrad och bestämmer tillsammans med rörelse- hastighet, motstándets storlek och motståndets riktning, vilka av muskelns olika muskelfibrer eller motoriska enheter 4:13 få 10 15 20 25 30 35 639 ~ 4 som engageras.

Inte enbart urvalet av engagerade motoriska enheter bestäms av dessa faktorer utan de påverkar proprioceptiva nervfunk- tioner, ledband, brosk och skelettstrukturer på olika sätt.

Dessa förhållande är kända men betydelsen av motstándsrikt- ningen har ej uppmärksammats vid utveckling av tränings- apparater. Dock har patent utfärdats på en muskeltränings- maskin som kan modifieras till alla tänkbara övningar för de flesta skelettmuskler.

Denna träningsmaskin, som samtidigt är ett datoriserat mät- instrument av övningsparametrar (rörelsehastighet, givet motstånd och motstándsriktning i alla rörelsebanans segment etc.) har modifierbar motståndsstorlek och -riktning, modi- fierbar'motståndsenhet (härmar viktenhetens fördel med trög- het och varierbar hastighet till motståndsstorlek och ex- centrisk träningsfunktion).

Denna träningsmaskin har således förmåga att stimulera specifika motoriska enheter och är därmed användbar för träning av funktionell muskelstyrka och nervfunktion.

Förutom att denna apparat är stor, komplicerad och mycket dyrbar är den däremot inte selektivfunktionell i sin träning av muskelstyrka, proprioceptiv nervfunktion, 'ledbands-, brosk- och skelett-funktion då den inte har möjlighet att kontrollera den övande personens ledvinkel/-vinklar, som engageras i olika delar av rörelsebanan, varför urvalet av bl.a. repetition till en annan än hos den nedan beskrivna ledkon- motoriska enheter kan variera mera från en rörelse- trollerande träningsapparaten enligt uppfinningen.

Betydelsen av att kunna kontrollera varje faktor i tränings- rörelsen är avgörande för att uppöva just den kvalitet snabbhet, muskeluthàllighet, (muskelstyrka, koordination, 10 15 20 25 30 35 6GO nervfunktion) som önskas på kortaste och effektivaste tid.

S 4616 Detta spelar en stor roll inom idrottsvärlden, men är minst lika viktigt inom patient-rehabilitering, där den fysiska uppträningen idag bedrivs såväl integrerat som differentie- rat (träning av varje delkomponent för sig, dvs. muskelstyr- ka för sig, snabbhet för sig etc.). Varje delkomponent i differentierad träning har för effektivaste uppövning spe- ciella träningskrav. Som nämnts kräver uppträning av maximal muskelstyrka högt motstånd med få, men upprepade repeti- tioner i den önskade neuro-muskulära bana, som önskas i varje ledposition. Ledpositionen måste därför fixeras för involverade leder för att urvalet av motoriska enheter, som stimuleras kan bli så exakt som möjligt, vid i övrigt oför- ändrade förhållanden. All differentierad muskelträning måste därför göras så ledkontrollerad som möjligt. Då muskler ofta har funktion och därför går över en eller flera leder och då muskelns kraftutveckling också beror av muskelns utgångs- längd inför en. kontraktion. måste ledvinklarna behärskas under träningsrörelsen.

Ingen känd träningsapparat har egenskapen att både kontrol- lera ledvinkel/vinklar och motstàndsriktning. Den nu skisse- rade träningsapparaten är unik i och med att selektionen av stimulerade motoriska enheter är bättre än vid någon annan känd apparat.

UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL OCH VIKTIGASTE KÄNNETECKEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att erbjuda en metod, och ledkon- trollerad träning av olika motoriska enheter för utveckling av funktionell muskelstyrka och proprioceptivitet. Detta har som möjliggör en selektiv funtionell, åstadkommits genom att motståndets verkningsriktning in- ställs i relation till de muskelgrupper eller motoriska en- heter, som skall tränas och att alla ledpositioner för de motoriska enheter, som leder, som de muskelgrupper resp. skall tränas, har beröring med, fixeras. 10 15 20 25 30 35 660 - 6 Uppfinningen omfattar också en träningsapparat för genom- förande av metoden enligt uppfinningen, och denna apparat kännetecknas av att apparaten innefattar organ för fixering av positionen för alla leder, som berörs av muskelgrupper resp. motoriska enheter, som skall tränas, och organ varmed vinkeln under vilken en belastning pålägges är inställbar efter önskemål.

BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas _under hänvisning till ett i bifogade ritningar visat, icke begränsande utföringsexempel av en träningsapparat avsedd för knäledsträning.

Fig. 1 visar en apparat enligt uppfinningen i sidovy.

Fig. 2 är en motsvarande sidovy från motsatt sida.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL I Fig. 1 och 2 visas i två sidovyer från motsatta sidor ett utföringsexempel av en muskelträningsapparat enligt upp- finningen, vilken är anpassad för knäledsträning, och i figurerna antyds med streck-prickade linjer ett ben pà vil- ket apparaten är applicerad.

Den visade apparaten omfattar en lårortos l, som är försedd med en därpå fast anbragt skena 2, vilken sträcker sig nedåt till en ledpunkt 3, anordnad på en knäortos 4, varvid led- punkterna 3 är så applicerad på knäortosen, att de bildar en ledaxel som sträcker sig genom den tränandes knäled när apparaten används. I vardera ledpunkten 3 är vidare ledbart anbragt en nedåtgående skena 5, som är fast anbragt på en underbensortos 6. Från vardera ledpunkten 3 utgår slutligen en ledbart uppburen, styv' bågformad arm 7, vilka armar sträcker sig i riktning bakåt ut från de ledbara skenornas huvudsträckning vid sträckt ben. 10 15 20 25 30 35 7 4-65 680 Vid yttre änden av de bågformade armarna 7 är ledbart fäst ett oeftergivligt band 8, vars andra ände är ledbart fäst till en fotboja 9, tränandes fot. Detta oeftergivliga band 8 är försett med ett bandlàs 10, med vars hjälp avståndet mellan den bågformade armens 7 från ledpunkten 3 vända ände och fotbojan 9 kan inställas. vilken vid användning är fäst på den De bàgformade armarna 7 är försedda med ett antal på lika avstånd från varandra utefter armarnas sträckning anordnade flfästhål ll för ena änden av en belastning, vilken i exemplet utgöres av ett expanderbara band 12, och vilka med sina andra ändar är ledbart fästa i lårortosen 1. Den expander- bara belastningen kan också ersättas av en statisk belast- ning i form av oeftergivliga band 13, som antyds streckat i figurerna.

Genom att expandrarna kan fästas i olika fästhál ll utefter armarnas 7 sträckning kan belastningens storlek varieras, och genom möjligheten att inställa avståndet mellan fotbojan 9 och armarnas från knäortosen vända ändar med hjälp av bandlàset 10 kan belastningsriktningen inställas enligt önskemål och behov beroende pá vilka muskelgrupper resp. motoriska enheter, som skall tränas.

Den i figurerna visade apparaten utgör endast ett exempel på en träningsapparat för knäledsträning, men apparaten kan naturligtvis för detta och andra träningsändamål ändras och modifieras inom mycket vida gränser inom ramen för efter- följande patentkrav.

Apparaten bygger generellt på anatomiskt anpassade Ortoser, dvs. främst knäskydd och -stabilisatorer, som kompletteras med en motståndsbelastning, i det visade exemplet en dubbel expanderuppsättning, som via varierbar utväxling är fixerad pà var sin sida av knäleden från lårets ortos 1 förbi under- benets ortos 6 till fotens centeraxel, varifrån motståndets Jia.

LN 10 15 20 25 30 35 650 ~ s riktning avgörs via vinkeln: från underben till det bågfor- made armparet eller utväxlingsbojan. En oeftergivlig ut- växlingsboja för fixering av knäledens centrumaxel men som lämnar rörelsebanan fri, säkrar här en konstant motstånds- riktning under' hela. rörelseomfànget och. expanderuppsätt- ningen ger möjlighet till excentrisk träningsbelastning och återgång till utgångspunkten i en 90° knäböjning.

Genom att expanderuppsättningen är varierbart fixerbar i längdriktning tillåtes olika belastningsval och en hög rekrytering av motoriska enheter under hela knäextensionen möjliggöres då expandermotståndet ökar samtidigt som knä- extensionsstyrkan ökar.

Genom att expanderuppsättningen är utbytbar mot ett oefter- givligt motstånd, i form av band 13, men som också kan vara hydrauliskt eller pneumatiskt, kan apparaten inställas för isometrisk träning i flera ledvinklar. Knäapparaten kan även använda viktmagasin, motstånd med eller utan en CAM-utväx- ling om den används på en så kallad quadriceps-bänk och är fixerad i dess konstruktion.

Orsaken till att den beskrivna knäträningsapparaten ej har fixerad höftleds- och fotledskonstruktion är att det i denna utformning är avsett att dessa två leder ska hållas i en konstant vinkel under hela knärörelsen oavsett vilken be- lastningsvinkel som väljs. Detta är lättare att göra för övningspersonen framför en kontrollerad vinkelrörelse i dessa leder samtidigt med den primärt tränade knäledsrörel- sen, och i så fall måste knäträningsapparaten även förses med höft- och fotledsortoser med elektronisk, dvs. förpro- grammerad ledvinkeljustering i dessa leder under pågående knäledsrörelse, där träningspersonen passivt följer led- justeringen medan han aktivt knäflekterar.

Den här beskrivna enkla knäträningsapparaten är byggd i lätt material, har stor hàllfasthet och är därmed lätt att trans- O' 10 15 20 25 9 1626 6GB portera, vilket gör den intressant för träning i hem och under resor.

Träningsapparaten är inte enbart lämpad för träning av selekterade motoriska enheter utan också för bodybuilding där den tangentiella motstándsriktningen motsvarar muskel- isolerande träning, så kallad peaking medan den mera longi- tudinella medför grov volymträning.

Den beskrivna träningsapparaten för utveckling av främst maximal funktionell muskelstyrka (men också för bevarande av hållfastheten av andra strukturer i rörelseorganets ledband och ledbrosk), är framtagen primärt för träning av knäledens organstrukturer' men apparatprincipen. kan gälla även för andra extremitetsleder i kroppen inkluderande både gång- järnsleder och kulleder (höftleder, skulderleder).

Träningsapparaten kan också utformas som en del av en hel, kroppstäckande "träningsoverall" som via multiledkontroll kan träna de flesta stora muskler på ett för de motoriska enheterna selekterat sätt, men kan även utformas som inlär- ningsdräkt för de motoriska enheterna via komplettering med elektronisk apparatur med feedback- eller feedforward-signa- ler. (I princip en astronautoverall för inställbar träning av rörelseapparatens olika funktioner).

Claims (7)

1. LN 10 15 20 25 30 35 Ö'\ C? CD 10 PATENTKRAV 1D .enheter för utveckling av funktionell muskelstyrka och Metod för led-kontrollerad träning av olika motoriska proprioceptivitet, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att motståndets verkningsriktning inställes i relation till de muskelgrupper eller motoriska enheter, som skall tränas och att alla ledpositioner för de leder, som de muskelgrup- per resp. motoriska enheter, som skall tränas, har beröring med, fixeras.

2. Apparat för led-kontrollerad träning av olika motoriska enheter för utveckling av funktionell muskelstyrka och pro- prioceptivitet i enlighet med metoden enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, 4, positionen för alla leder, som berörs av muskelgrupper resp. att apparaten innefattar organ (1, 5) för fixering av motoriska enheter, som skall tränas, och organ (8, 10) var- med vinkeln under vilken en belastning (12) pàlägges är in- ställbar efter önskemål.

3. Apparat enligt patentkravet Z, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att organen för fixering av leder utgöres av ortoser (1, 4, 5). f

4. Apparat enligt patentkravet 2 eller 3, för träning av knäledens muskelgrupper resp. motoriska enheter, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att apparatens ledfixerande organ (1, 4, 5) är inbördes ledbart förenade, kring en ledaxel (3), vars position och sträckning sammanfaller med knäleden hos en träningsperson, och att belastningsmotstàndet (12) verkar mellan ett yttre ledfixerande organ (l) och en från ledaxeln (3) utgående armkonstruktion (7), justerbar (10) förankring (8). vars riktning är inställbar genom en 10 15 _ ! 4 11 A 600 Ci\ r w

5. Apparat enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att belastningsmotståndet utgöres av mellan det övre led- och armkonstruktionen fixerande organet - ortosen (1) - utbytbart infästbara elastiskt eftergivliga resp. oeftergiv- liga band (12 resp. 13).

6. Apparat enligt patentkravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att belastningsmotstàndet (12, 13) är infästbart till arm- konstruktionen (7) på olika avstånd från ledaxeln (3).

7. Apparat enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att de ledfixerade organen är inneslutna i en dräkt försedd med organ för inställning av motstándsbelastningens rikt- ning.