سختی تاندون و تاثیر فوق‌العاده آن روی مصدومیت و عملکرد دویدن

سختی تاندون یا tendon stiffness یکی از مهم ترین مباحث در عملکرد ورزشی و به خصوص عملکرد دویدن است. سختی تاندون نه تنها به گام‌برداری‌های قدرتمند و سریعتر کمک می‌کند بلکه حتی احتمال تجربه مصدومیت‌های تاندون به خصوص از تاندینوپاتی و مصدومیت‌های ساق را نیز پایین می‌آورد.

اگر تا به حال به تماشای مسابقات دو نشسته باشید یا از نزدیک این مسابقات (در سطح نخبه) را مشاهده کرده باشید، متوجه خواهید شد که بعضی دونده‌ها با گام‌های فنرمانندتری از بقیه سبقت می گیرند. وقتی به چهره این دونده‌ها نگاه می‌اندازید، آنها بسیار راحت و بدون تحمل فشار ناشی از دویدن، به نظر می‌رسند و هم چنین خیلی هم سریع هستند. باقی دونده‌ها، گام برداری‌های سنگینی داشته انگار پاهایشان را روی زمین می‌کشند اما در حین حال مانند دسته اول سریع نیستند. سوالی که اینجا پیش می‌آید این است که واقعاً چرا؟ چرا اینقدر تفاوت بین این دونده‌ها وجود دارد؟

اگرچه عوامل زیادی در این نحوه گام‌برداری و سرعت دونده‌ها دخیل هستند مانند تجربه دونده، فرم و تکنیک دونده، قد، قدرت عضلانی، سابقه تمرینی و … اما بخش بزرگی از این دویدن فنرمانند از چیزی که ما در فیزیولوژی به آن سختی تاندون می‌گوییم می‌آید.

تاندون چیست؟

تاندون‌ها، عضلات را به استخوان متصل می‌کنند. تاندون در واقع در ترکیب با عضله، انرژی را ذخیره کرده و با کشش و برگشت ارتجاعی، آن را آزد می‌کند. برای مثال، در تماس اولیه پا در حین فرود طی دویدن، آشیل تاندون باید در پشت پا کشیده شود تا نیروهای ناشی از واکنش زمین را جذب کند، سپس به صورت طبیعی و بدون نیاز به صرف انرژی، همراه با عضلات ساق (بخش انتهایی متصل به آشیل تاندون) برگشت ارتجاعی انجام داده تا نیروی محرکه ای برای برداشتن پا از زمین و رفتن رو به جلو تولید کند. کارکرد برگشت ارتجاعی تاندون بسیار اقتصادی است چون نیازی به انرژی ندارد و به تولید نیروی بدون انقباض فعال عضلانی که مصرف‌کننده انرژی است، انجام می‌گیرد.

سختی تاندون چیست؟

سختی تاندون رابطه بین نیروی اعمال شده به تاندون و تغییر طول آن را توضیح می‌دهد (کوبو و همکاران. 1999). به بیانی دیگر، سختی یعنی مقاومت یک تاندون در برابر تغییر طول. تاندون‌هایی با سختی کمتر (که به اسم تاندون‌های کامپلاینت یا منطعف شناخته می‌شوند)، هنگام اعمال یک نیروی مشخص، تغییر طول بیشتری پیدا می‌کنند؛ در حالی که تاندون‌های سخت‌ در برابر تغییر طول، مقاومت بیشتری دارند و در برابر همان مقدار نیرو، کمتر کشیده می‌شوند.

شاید گیج‌کننده به نظر برسد اما اگر تاندون‌ها را مانند کش‌های ارتجاعی در نظر بگیریم، درک و فهم این موضوع آسان‌تر می‌شود. تاندون‌های کامپلاینت مانند کش‌های ارتجاعی نازک و کشسان هستند. آنها با کمترین نیرو، به راحتی کشیده می‌شوند و انرژی را به شکل ارتجاعی آزاد می‌کنند. اما به دلیل کشش بیش‌از‌حد، با سرعت و نیروی کمتری به حالت اولیه خود برمی‌گردند، مانند زمانی که سعی می‌کنید یک کش نازک و بیش‌از‌حد کشیده شده را به سمت دوست خود پرتاب کنید. اما تاندون‌های سخت مانند کش‌های ضخیم هستند. آنها هنگام کشیده‌شدن، کمتر کش می‌آیند و با سرعت و نیروی بیشتری به حالت اولیه بازمی‌گردند؛ مانند یک کش ارتجاعی ضخیم که آن را در عرض اتاق پرتاب می‌کنید.

سختی تاندونی-عضلانی چیست ؟

سختی تاندونی-عضلانی به توانایی عضله در حفظ یک وضعیت ایزومتریک و توانایی تاندون برای مقاومت در برابر کشیده‌شدن گفته می‌شود. سختی تاندونی-عضلانی آنطور که در تحقیقات نیز گزارش شده است، تاثیر بسیار زیادی روی عملکرد حرکتی انسان‌ها و پیشگیری از مصدومیت‌های ورزشی دارد. اگرچه افزایش قابلیت تغییر شکل (انعطاف‌پذیری) واحد تاندونی-عضلانی می‌تواند توانایی برگشت ارتجاعی را طی دویدن و حرکت انسانی افزایش دهد، اما مطالعات دیگر نشان داده‌اند که افزایش سختی عضلانی-تاندونی می‌تواند تاثیر مثبتی حتی روی عملکرد قدرتی هم داشته باشد.

رابطه بین سختی تاندون و دویدن

افرادی که به ظاهر با گام‌های فنر-مانند می‌دوند، اغلب تاندون‌های سخت‌تری نسبت به همتایان کم تر فنرمانند خود دارند. این موضوع به سود آنهاست چون تاندون‌های سخت‌تر تحت بارهای زیاد، به طور موثری کشیده شده و به شکل سریعی برگشت ارتجاعی را انجام می‌دهند، بنابراین انتقال نیرو از عضله به استخوان سریع‌تر انجام می‌شود. این امر منجر به “انرژی رایگان” بیشتر، کاهش زمان تماس با زمین، بهبود اقتصاد دویدن (چون هیچ انرژی طی فرایند برگشت ارتجاعی مصرف نمی‌شود؛ بنابراین بهبود سختی تاندون و برگشت ارتجاعی می‌تواند به بهبود اقتصاد دویدن کمک کند) و سرعت دویدن می‌شود (Arampatzis و همکاران، 2007a؛ و Fletcher و همکاران، 2010).

طی دویدن یا پریدن در اثر فرود پا روی زمین، تاندون‌های سخت می‌توانند به مقدار کمی کشیده شوند، سپس به سرعت و با قدرت به حالت اولیه خود برمی‌گردند تا دونده را به هوا بلند کرده و به سمت گام بعدی حرکت دهند. در مقابل، افرادی که تاندون‌های با سختی کمتری دارند، زمان تماس پای با زمین طولانی‌تری خواهند داشت، چون تاندون‌های آنها برای جذب ضربه باید بیشتر کشیده شوند و عملکرد برگشت‌پذیری این تاندون‌ها به اندازه کافی کارآمد نیست. به طور خلاصه، آنها ملزم به انقباض شدیدتر عضلات خود با هر گام‌برداری هستند، در نتیجه از نظر اقتصاد دویدن، کارآمد نیستند.

اهمیت سختی عضلانی-تاندونی طی چرخه کوتاه شوندگی کششی

دویدن، پیاده‌روی و پریدن شامل چرخه کوتاه‌شوندگی-کششی (SSC) عمل عضلانی می‌شوند.

A stretch-shortening cycle (SSC) is a natural muscle function in which there is a rapid transitioning from an eccentric contraction (lengthening under load) to a concentric contraction (shortening) of the same muscle, storing elastic energy during the stretch and releasing it during the shortening. This process enhances force and power output, and make movements more explosive and efficient. This function is a primary principle in plyometrics, sprinting, jumping and throwing.

چرخه کوتاه‌شوندگی-کششی (SSC) یک عملکرد طبیعی عضلانی است که در آن یک گذار سریع از انقباض برونگرا (فاز اکسنتریک یا بلندشدن عضله تحت بار) به انقباض درونگرا (فاز کانسنتریک یا کوتاه‌شدن عضله) همان عضله وجود دارد که در طول کشش، انرژی ارتجاعی را ذخیره و در طول کوتاه‌شدن آن را آزاد می‌کند. این فرآیند، نیرو و توان خروجی را افزایش می‌دهد و حرکات را انفجاری‌تر و کارآمدتر می‌کند. این عملکرد یک اصل اساسی در پلایومتریک، دو سرعت، پرش و پرتاب است.

منبع: ویکی‌پدیا

یکی از مکانیسم‌هایی که SSC را برای بهبود تولید نیرو و کارآمدی حرکتی بهبود می‌بخشد، ذخیره انرژی و استفاده از برگشت ارتجاعی طی انقباض عضلانی است. در حالی که یک تاندون با سختی کمتر به کشش بهتر عضله اجازه می‌دهد، اما یک تاندون سخت‌تر می‌تواند برگشت ارتجاعی قدرتمندتری بعد از کشش با همان طول مشابه در مقایسه با یک تاندون کمتر سخت داشته باشد.

بزرگی نیروی ذخیره برگشت ارتجاعی بر مقدار نیروی اعمال شده و سطح کششی که به تاندون اعمال شده است بستگی دارد.

به منظور کشش تاندون، عضلات باید سختی بیشتری را در مقایسه با زمانی که تاندون فعال است، در خود حفظ کنند. همانطور که سرعت SSC افزایش می‌یابد، بزرگی تغییر طول فاشیا (نیام یا فاسیا (به انگلیسی: Fascia) لایهٔ پرده‌مانندی از جنس بافتِ پیوندی می‌باشد که ماهیچه‌ها را از هم جدا نموده یا گروه‌های ماهیچه‌ای را در جای خود ثابت نگه می‌دارد. | ویکی‌پدیا) کمتر شده و طول تاندون طی فاز اکسنتریک، بلندتر می‌شود. طی فاز اکسنتریک، در حالی که مفصل به حرکت ادامه می‌دهد، عضله نسبتاً در حال ایزومتریک باقی می‌ماند. این کار به عضله اجازه می‌دهد تا مقدار زیادی نیرو (در نتیجه سختی بیشتر) تولید کرده و فرایند ذخیره و برگشت ارتجاعی توسط تاندون را تسهیل بخشد.

سختی تاندون و سرعت ایجاد نیرو

سرعت یا نرخ ایجاد نیرو (RFD) در مقایسه با حداکثر ایجاد نیرو به میزان بیشتری با بسیاری از حرکات مبتنی بر ورزش مرتبط است و حساسیت بیشتری هم به تغییرات عملکرد عصبی-عضلانی دارد. برای مثال، ورزشکارهای الف و ب، یک تکرار بیشینه یکسان برای اسکوات پشت دارند. اما ورزشکار الف می‌تواند در مقایسه با ورزشکار ب، نیروی بیشتری را در 100 میلی ثانیه تولید کند. اگر همه موارد دیگر با هم برابر باشند، ورزشکار الف باید سریع‌تر از ورزشکار ب بتواند 100 متر را به پایان برساند، چون ورزشکار الف می‌تواند مقادیر بالاتری از نیروی محرکه در زمان تماس کوتاه با زمین (کمتر از 100 میلی ثانیه) تولید کند.

اگرچه عوامل متعدد عصبی و مورفولوژیکی در RFD دخیل هستند، اما ما در اینجا تمرکزمان را به سختی تاندون محدود می‌کنیم.

برای درک اینکه چطور سختی تاندون روی RFD تاثیر می‌گذارد، بیایید با کمی فیزیک شروع کنیم. قوانین انتشار موج بیان می‌کنند که سرعت انتقال نیرو در یک ماده تحت تأثیر سختی آن قرار دارد (v = √ (kx/μ)، که در آن v سرعت موج، μ جرم به ازای واحد طول ماده، x میزان کشیدگی ماده نسبت به طول طبیعی آن، و k سختی ماده است).

سختی تاندون ممکن است با تاثیر بر زمان تاخیر بین فعالسازی عضله و نیروی تولید شده عضلانی، روی RFD تاثیر بگذارد. برای مثال، واو و همکاران در مطالعه‌ای نشان دادند که تاخیر الکترومکانیکی، همبستگی معکوسی با سختی تاندون داشت، در حالی که RFD همبستگی مثبتی با سختی داشت. این مطالعه همچنان دریافت که سختی تاندون مسئول 35% تفاوت و تنوع RFD در بچه‌ها است.

چطور سختی تاندون را به عنوان دونده تمرین دهیم؟

بهبود سختی تاندون نه تنها برای عملکرد و اقتصاد دویدن بسیار کارآمد و موثر است، بلکه می‌تواند نقش پیشگیرانه‌ای در محافظت از تاندون در برابر مصدومیت‌هایی مانند تاندینوپاتی و مصدومیت‌های تاندون ایفا کند. همچنین با بالارفتن سن، و شروع تغییرات در بدن، سختی تاندون نیز کاهش می‌یابد و به همین دلیل تمرین‌دادن تاندون‌ها در طول سال، اهمیت بیشتر و ضروری‌تر خواهد داشت.

به روش‌های زیر می‌توان سختی تاندون را در دونده‌ها بهبود بخشید.

تمرینات مقاومتی

همه ورزشکاران می‌دانند که همه انواع تمرینات مقاومتی، قدرت عضلانی را بهبود می‌بخشند. با این حال، فقط تمرینات مقاومتی سنگین به بهبود سختی تاندون و همچنین قدرت عضلانی کمک می‌کنند. متاسفانه تکرارهای بالای با مقاومت سبک (بیشتر از 8 تکرار) تاثیری روی بهبود سختی تاندون ندارند. با درنظرگرفتن این نکته، پیشنهاد می‌شود که تمرینات قدرتی با وزنه‌های سنگین‌تر با رعایت ایمنی و فرم صحیح با 70% درصد یک تکرار بیشینه (مثلا اگر یک تکرار بیشینه شما برای اسکوات 50 کیلوگرم است، می‌بایست تمرین را با 70% 50 کیلوگرم را به منظور بهبود سختی تاندون انجام دهید. تکرار بیشینه یعنی وزنی که فقط می‌توانید با یک تکرار بلند کنید؛ اگر وزن مورد نظر را بتوانید با بیشتر از یک تکرار بلند کنید، در نتیجه آن وزن، یک تکرار بیشینه نخواهد بود) با تکرارهای 1-5 تایی در روتین قدرتی دونده انجام گرفته شود.

تمرینات اکسنتریک

قدرت اکسنتریک به معنی قدرت عضلات به منظور مقاومت در برابر کشش است. در نتیجه منطقی خواهد بود که با افزایش قدرت اکسنتریک، سختی کلی پایین‌تنه برای دویدن نیز بهبود خواهد یافت.

بیشتر حرکات قدرتی شامل فازهای کوتاه‌شونده یا کانسنتریک یا درون‌گرا یا بلندشونده یا اکسنتریک هستند. فاز کانسنتریک اغلب به عنوان فاز سخت یا تولیدکننده نیرو در نظر گرفته می‌شود و فاز اکسنتریک هم به فاز در حال کشش عضله گفته می‌شود. شما می‌توانید قدرت اکسنتریک را با انجام تمریناتی که روی بخش اکسنتریک این حرکات تمرکز دارد، و در حین کشش عضلات، به آنها بار اعمال می‌کنید، تمرین دهید.

برای مثال، بخش بالابردن در اسکوات، لانج، ددلیفت، بلدکردن ساق، کرل نوردیک، ددلیفت رومانیایی، اسکوات اسپلیت بلغاری، کرل دوسربازو، پرس سینه، فاز کاسنتریک این تمرینات است و بخش پایین‌آمدن بدن یا وزنه نیز فاز اکسنتریک خواهد بود. فاز پایین‌آمدن اغلب از نوع بخش آسان یا کششی بوده که می‌توانید از جاذبه استفاده کنید تا وزنه را پایین بیاورید اما اگر با کنترل حرکت را انجام دهید و به آرامی وزنه را به پایین بیاورید، در واقع در حال کار بیشتر روی قدرت اکسنتریک خود هستید. به همین دلیل توصیه می‌شود فاز پایین‌آوردن اکسنتریک 2-4 ثانیه طول بکشد تا روی بخش قدرت اکسنتریک حرکت به میزان بیشتری کار کیند.

چطور پلایومتریک و تمرینات ایزومتریک به افزایش سختی تاندون عضله کمک می‌کنند

تمرینات ایزومتریک و پلایومتریک به شکل رایجی برای اثرات سختی تاندونی-عضلانی شان تحت مطالعه قرار گرفته‌اند.

تمرینات پلایومتریک سختی عضلانی را بهبود می‌بخشند

تمرینات پلایومتریک نیازمند چرخه سریع کوتاه شوندگی-کششی (shortening-stretching cycle) هستند. طی یک SSC سریع، عضلات سخت شده و نسبتا ایزومتریک باقی می‌مانند. بنابراین تاندون، با طول بیشتری کشیده می‌شود تا انرژی ارتجاعی بیشتری را که طی فاز کانسنتریک برگشت داده می‌شود، ذخیره کند. بنابراین انجام پلایومتریک، اساساً عضلات را برای حفظ سطح بالاتری از سختی، تمرین می‌دهند.

تاثیرگذاری تمرینات پلایومتریک برای افزایش سختی تاندونی-عضلانی در چندین مطالعه مشاهده شده است. برای مثال، اسپارس و همکاران پس از شش هفته تمرینات پلایومتریک، تا حدی بهبود عملکرد استقامتی حاصل شده را به افزایش سختی تاندونی-عضلانی نسبت دادند. نویسنده‌های مقاله اشاره‌ای نکردند که آیا این افزاش سختی، ناشی از افزایش سختی عضله بود یا تاندون. اما می‌توانیم فرض کنیم که بیشتر به خاطر بهبود سختی عضلانی این بهبود اتفاق افتاد چون کوبو و همکاران هم افزایش سختی عضله را در هنگامی که عضله فعال بود، گزارش داند، اما هیچ افزایش قابل توجهی در سختی تاندون بعد از یک دوره پلایومتریک گزارش نشد.

ممکن است از خود بپرسید که آیا بهبود سختی تاندون پس از تمرینات پلایومتریک اهمیتی دارد یا نه، چون بهبود سختی عضله برای بهبود عملکرد پویا کافی است.

یک مطالعه اخیر، توسعه قدرت تاندون آشیل و عضلات ساق پا را در ورزشکاران نخبه رشته پرش طی یک دوره یک‌ساله بررسی کرد. این گروه پژوهشی مشاهده کرد که عدم تعادل در تغییرات سختی تاندون و قدرت عضلانی پس از دوره‌ای شامل فقط تمرینات بالستیک و نبود تمرینات مقاومتی سنگین ایجاد شد. چنین عدم تعادل‌هایی (عدم تناسب افزایش سختی تاندون و عضله) ممکن است نیاز واردشده بر تاندون را افزایش دهند و به‌طور بالقوه آن را در معرض خطر بیشتری برای آسیب قرار دهند. این موضوع اهمیت افزایش هم‌زمان سختی عضله و تاندون را برای بهبود عملکرد و کاهش خطر مصدومیت برجسته می‌کند.

این مطالعات به این نتیجه منجر می‌شوند که تمرینات پلایومتریک روشی موثر برای بهبود سختی فعال عضله هستند، اما لزوما سختی تاندون را بهبود نمی‌دهند.

تمرینات ایزومتریک سختی تاندون را هدف قرار می‌دهند

در اینجا بحث خود درباره تمرینات ایزومتریک را به روش انقباض ایزومتریک «فشار دادن» محدود می‌کنیم؛ روشی که با اعمال نیروی ایزومتریک در برابر یک جسم ثابت مشخص می‌شود، برای مثال، انقباض ایزومتریک بخش میانی ران.

معمولاً تصور می‌شود که تمرینات ایزومتریک برای افزایش قدرت، به خصوص در وضعیت مفصلی که تمرین در آن انجام می‌شود، مؤثر هستند. اما مطالعاتی که طی چند سال گذشته انجام شده است، تأثیر مفیدی را بر حرکات مختلف مرتبط با ورزش نیز نشان داده‌اند. چندین مطالعه همچنین اثربخشی تمرینات ایزومتریک را در افزایش سختی تاندون گزارش کرده‌اند. برخی از این مطالعات گزارش کرده‌اند که تمرینات ایزومتریک در مقایسه با تمرینات پلایومتریک و تمرینات مقاومتی سنگین، به سختی بیشتر تاندون منجر می‌شوند.

علاوه بر این، حفظ هر انقباض برای مدت طولانی‌تر ممکن است تأثیر بیشتری بر سختی تاندون داشته باشد تا داشتن مدت زمان کل انقباض بیشتر در هر جلسه (برای مثال، 4 انقباض با تکرار هر کدام 20 ثانیه در مقابل 3 ست، هر کدام 50 انقباض یک ثانیه‌ای).

بر اساس پژوهش‌های فعلی، توصیه می‌شود تمرینات ایزومتریک را با شدت ۷۰ تا ۱۰۰ درصد حداکثر انقباض ارادی* (مخفف Maximum Voluntary Contraction – توضیحات بیشتر در زیر آورده شده است) انجام دهید و هر تکرار را به مدت ۱ تا ۲۰ ثانیه حفظ کنید، به‌طوری که مجموع زمان انقباض در هر جلسه حداقل ۳۰ ثانیه یا بیشتر باشد.

* توضیح انقباض ارادی: مثلا اگر در یک آزمایش مشخص شود که می‌توانید عضله چهارسر ران را با حداکثر تلاش در حالت ایزومتریک با نیروی ۱۰۰ کیلوگرم منقبض کنید، پس مقدار 100 کیلوگرم، ۱۰۰٪ MVC شما می‌باشد. پس ۷۰٪ MVC یعنی انقباضی با حدود ۷۰٪ آن حداکثر نیروی ارادی.

با وجود تأثیر بیشتر تمرینات ایزومتریک بر سختی تاندون، این تمرینات در مقایسه با تمرینات پلایومتریک تغییرات کمتری در سختی فعال عضله ایجاد می‌کنند. این موضوع ممکن است یکی از دلایلی باشد که تمرینات ایزومتریک در بهبود عملکرد پرش، نسبت به تمرینات پلایومتریک اثربخشی کمتری دارند، چون ایجاد سختی بیشتر در عضله نسبت به تاندون در طول چرخه کوتاه‌شوندگی-کششی (SSC) اهمیت دارد.

جمع‌بندی سختی تاندون

از گفته‌های بالا میتوان جمع‌بندی زیر را به دست آورد:

• در طول چرخه کوتاه‌شوندگی-کششی (SSC)، عضلات باید سختی بیشتری را حفظ کنند تا امکان کشیده‌شدن تاندون و ذخیره انرژی ارتجاعی فراهم شود.
• تاندون سخت‌تر با RFD بیشتر مرتبط است.
• تمرینات پلایومتریک در بهبود سختی فعال عضله مؤثر هستند.
• تمرینات ایزومتریک در بهبود سختی تاندون مؤثر هستند.

همانطور که بحث شد، سختی تاندون بیشتر برای کاهش احتمال مصدومیت و افزایش و بهبود عملکرد حیاتی است. سختی تاندون یعنی مقاومت تاندون در برابر کشیده‌شدن؛ تاندون سخت‌تر کمتر تغییر طول می‌دهد و نیرو را سریع‌تر منتقل می‌کند، اما سختی بیشتر لزوما به معنی برگشت ارتجاعی بهتر نیست. تمرینات مقاومتی سنگین و به‌ویژه ایزومتریک محرک‌های مؤثری برای افزایش سختی تاندون هستند، درحالی‌که تمرینات پلایومتریک الزاما سختی تاندون را افزایش نمی‌دهد، بلکه بیشتر توانایی سیستم عضلانی–تاندونی برای استفاده سریع و مؤثر از چرخه کوتاه‌شوندگی-کششی و انرژی ارتجاعی را بهبود می‌دهد. بنابراین می‌توان گفت تمرینات مقاومتی سنگین و ایزومتریک، بیشتر روی “ساخت و ویژگی مکانیکی تاندون” کار می‌کنند و تمرینات پلایومتریک بیشتر روی “نحوه استفاده سریع از این سیستم”؛ و ترکیب آن‌ها می‌تواند مفید باشد.