Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры | Мир педагогики и психологии №8(13) Август, 2017

Активность мышц брюшного пресса в упражнении «кранч»

Устинов Игорь Евгеньевич
Кандидат педагогических наук, доцент кафедры физической культуры, Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ), Россия, город Санкт-Петербург

Аннотация: В статье рассмотрены разновидности частичного подъема туловища («кранч»). Представлен анализ активности мышц на основе электромиографии. Выявлена симметрия биопотенциалов различных частей прямой мышцы живота в «кранче».
Ключевые слова: мышцы брюшного пресса, «кранч», электромиография

Ustinov Igor' Еvgen'evich
The candidate of pedagogical sciences, senior lecturer, Saint-Petersburg State University of Economics (UNECON), Russia, St. Petersburg

Abstract: In the article the varieties of partial curl up (crunch) are considered. The analysis of muscle activity based on electromyography is presented. The symmetry of the biopotentials of various parts of the rectus abdominis musculus in crunch is revealed.
Keywords: abdominal muscles, crunch, curl up, electromyography

Частичный подъем туловища из исходного положения лежа на спине (упрощенно называемый «кранч», «скручивание») стал применяться на западе в конце прошлого века в кондиционной тренировки разной направленности [14, 21]. Это упражнение, выполняемое  под метроном или на скорость, является также хорошо апробированной альтернативой традиционному  упражнению «подъем туловища в сед»  при тестировании силовой выносливости мышц брюшного  пресса [10]. С расцветом фитнеса в России в конце девяностых и нулевых годов современные технологии пришли и к нам в рамках программ аэробики, шейпинга, пилатеса. При переориентации с утилитарной модели занятий физической культуры в вузе на здоровьесберегающую [11], вузовская среда,  являясь достаточно консервативной для инноваций, с течением времени оценила достоинства этого упражнения для студентов различных отделений  [2,7,12].

Существуют сотни вариантов частичного подъема туловища. Их отличительными чертами от «классических» упражнений на пресс («подъем туловища в сед» и «подъем прямых ног из исходного положения лежа на спине») является укороченная амплитуда движений, оптимальное  (с точки зрения снижения нагрузки на поясницу) положение конечностей и рациональная структура движения. Выделим основные варианты этого упражнения, встречающиеся в современных системах фитнеса (после русскоязычного названия упражнения указан термин, который может использоваться в англоязычной литературе):

• прямой «кранч», из исходного положения лежа на спине, ноги согнуты в коленях и тазобедренных суставах, руки за головой приподнимается верхняя часть туловища, а поясница остается на полу, приподнимаются только лопатки (curl up, abdominal crunch);
• кранч с прямыми ногами (long lying crunch);
• обратный кранч, из исходного положения лежа на спине, ноги согнуты в коленях и тазобедренных суставах, руки за головой приподнимается нижняя часть туловища по уменьшенной амплитуде (reverse crunch);
• кранч по диагонали (oblique crunch, diagonal crunch);
• кранч из исходного положения лежа на боку (side crunch);
• наклоны вправо-влево в положении кранч (obliqueside crunches);
• кранч из исходного положения лежа, прямые ноги подняты под углом 90° (vertical leg crunch) или согнуты в коленях  (bent knee crunch);
• кранч с поворотом (twisting curl-ups, сrunchtwist, crunch with twist);
• двойные кранчи, когда верхняя и нижняя части туловища выполняют движения навстречу друг другу по небольшой амплитуде (duble crunch);
• двойной кранч с попеременной диагональной работой  рук и ног (criss-cross-crunches, double bicycle crunch).
• двойной боковой кранч (sidedouble crunch);

Одно упражнение стоит в этом описании особняком. Оно рекомендовано для новичков: кранч, выполняемый с ассиметричным положением ног (одна разогнута в коленном и тазобедренном суставе, а другая согнута) и руками, расположенными под поясницей (cross-knee curl up). Это необходимо для того, чтобы таким исходным положением предотвратить потерю нейтрального положения позвоночника во время скручиваний туловища и уменьшить нагрузку на поясницу [19]. Это  только основные вариации частичного подъема туловища без использования оборудования и дополнительного инвентаря. Все описанные варианты кранча могут выполняться на разном оборудовании и с разными пространственными, временными и динамическими характеристиками техники двигательного действия, в разных сочетаниях и комбинациях. В одной из обзорных научных работ проанализировано около 90 источников информации, посвященных мышцам брюшного пресса [20]. В ней указывается на то, что «классические кранчи» могут быть также обозначены в работах англоязычных авторов как «bench trunk curl»  и «partial curl-up», а описываться, без использования терминов, как «spine flexion with bent knees and hips».

Основная цель применения кранча в тренировке — укрепление мышц передней стенки брюшного пресса. Однако выполнение этого упражнения, как и любого другого двигательного акта, обеспечивается интеграционным взаимодействием пяти групп мышц, которые взаимодействуя, обеспечивают внешнюю рациональность движения. Этими мышцами являются агонист, синергисты, нейтрализаторы, фиксаторы,  антагонисты [4]. При флексии туловища агонистом  является прямая мышца живота, синергистами являются  с обеих сторон наружная и внутренняя косая мышца живота, а также пирамидальная. В третью группу входят: прямая мышца живота и косые мышцы. Первые по функции являются однонаправленными и нейтрализация их избыточных движений не требуется. Косые мышцы живота (внутренняя и наружная) являются антагонистами друг другу относительно направления латерофлексии и ротации. В четвертую группу входят: большая поясничная и прямая мышца бедра. В пятую  — разгибатели спины; квадратная мышца поясницы [1]. Если кранч будет выполняться по диагонали с небольшой амплитудой, то изменения активности мышц будут носить менее выраженный характер, чем в ходе упражнения «кранч на боку». В данном случае будут принципиально изменены взаимоотношения между мышцами. И те мышцы, которые в классическом «кранче» выступают как антогонисты могут выступать как агонисты и синергисты.

Объективные данные об активности мышц получают с помощью электромиографии. Этот метод широко представлен в спорте при изучении техники спортивных упражнений [5,9,13] и в  медицине, например, для выявления патологий органов брюшной полости [6]. Изучение фитнес упражнений больше распространено в западной электромиографической школе.

В одном из фундаментальных трудов авторов C. T. Axler и  S. M. McGill (1997), посвященных выбору безопасных и эффективных упражнений на мышцы брюшного пресса, исследуется не только активность мышц, но и нагрузка на позвоночник [14]. Они констатируют отсутствие возможности в одном упражнении совместить максимальную активность  мышц  брюшного пресса и свести к минимуму нагрузку на  позвоночник, а также с помощью одного упражнения решить задачи укрепления всех мышц брюшного пресса. Компромиссным решением является использование упражнений с рациональной структурой нагрузки на поясницу и высокой активацией мышц живота.  Одним из таких упражнений является «кранч». Активность мышц брюшного пресса в нем и нагрузка на поясницу сопоставима с упражнением «планка» (упор лежа на предплечьях). При сравнении биопотенциалов мышц (усредненных  и нормализованных амплитуд) по диаграммам в работе  Yu Okubo с соавторами (2010) можно сделать заключение о том, что прямая мышца живота получает нагрузку чуть большую (на 10-15 %), а наружная косая чуть меньшую (на 10-15%), чем при выполнении «планки»  [17]. В тоже время, «кранч» более эффективно, чем классическая «планка» задействует поперечную мышцу живота (практически в два раза). Данные выводы касаются сравнения планки на четырех точках и стандартного «кранча» (с руками за головой и согнутыми и не зафиксированными ногами). Если  «планка» выполняется с опорой на две конечности (противоположные предплечье и стопу) значительно усиливается  роль  поперечной мышцы живота (практически в два раза). При этом большая активность  развивается в той половине, на какую руку идет опора в планке.

Важной частью научных электромиографических исследований, посвященных оценке активности мышц брюшного пресса, является изучение активности различных  сегментов прямой мышцы живота (нижних и верхних участков, левой и правой половины, «кубиков»). Такой интерес к этой мышце определяется как ее анатомо-эстетическими особенностями (при малом количестве жировой ткани она явственно проявляется), так  и ее участием во всех глобальных движениях и многих физиологических актах. Прямая мышца живота начинается от наружной поверхности V, VI и VII реберных хрящей и от мечевидного отростка. Мышца идет вниз и прикрепляется к верхнему краю лобковой кости. В учебнике анатомии указывается, что данная мышца может сокращаться не сразу вся целиком, а изолированно — верхней, средней или нижней своей частью. При этом достигнуть такого изолированного сокращения можно лишь путем систематической тренировки [3]. Видимо здесь имеется в виду опыт йогов, которые могут с помощью волевых усилий управлять мышцами брюшного пресса и выполнять необычные упражнения, например, такое упражнение как “волна” животом. Также асимметрии биопотенциалов  одной и той же мышцы брюшного пресса на разных ее участках могут быть обусловлены   патологическими процессами в органах брюшной полости [6]. Иннервация прямых мышц живота осуществляется нижними межреберными и подчревным нервами. При углубленных исследованиях получены данные об индивидуальных различиях в этом компоненте.  Выявлены три типа иннервации прямых мышц живота (боковой, задний и задне-боковой). I тип иннервации (боковой) наиболее часто встречается  у мужчин при всех типах телосложения и у женщин брахи- и мезоморфного типов телосложений. II тип иннервации (задний) наиболее характерен для женщин долихоморфного телосложения. С увеличением индекса телосложения у мужчин и у женщин увеличивается частота встречаемости I типа иннервации прямых мышц живота в эпи- и мезогастральной области [8].

В тоже время исследования, проведенные на здоровых людях, выполняющих обычные физические упражнения на пресс — «кранч»,  указывают на симметричность работы отдельных участков прямой мышцы живота. Далее будут рассмотрены эти работы.

В исследовании K.M. Clark с соавторами (2003), проведенном с использованием поверхностной электромиографии на 8 взрослых здоровых добровольцах среднего возраста, установлено (ANOVA) отсутствие достоверных различий биопотенциалов (средние нормализованные амплитуды) верхних и нижних участков прямой мышцы живота (р> 0,05) в концентрической двухсекундной фазе четырех разновидностей «кранча»: обычного (с согнутыми в коленях ногами и руками за головой), на фитболе, в тренажере «Ab Trainer» и обратного скручивания [15]. Все упражнения в этом эксперименте выполнялись в течении 6 секунд по 2 секунды на каждую фазу движения: концентрическую, эксцентрическую, статическую. Данные из концентрической фазы «кранча» для анализа были выбраны потому,  что они обеспечивали максимальную электрическую активность во всем диапазоне углов. Между концентрической и статической фазой движения не зафиксировано достоверной разницы (р>0,05), но подтверждена меньшая электрическая активность эксцентрической фазы относительно концентрической и статической (p<0.05).

Исследователь A.W. Piering с соавторами (1993) выдвинул гипотезу о том, что подобранные им вариации «кранча» будут целенаправленно стимулировать определенный сектор (кубик) прямой мышцы живота [18]. Электромиограмма записывалась с помощью четырех пар поверхностных электродов, каждый из которых находился на «кубике», образованном  пересечением прямой мышцы живота сухожильными перемычками. Испытуемые выполняли четыре упражнения на мышцы брюшного пресса, три из которых были разновидностями «кранча». Темп движения составлял 1 цикл за 3 секунды. Разновидностями «кранча»  и гипотезой исследования были:

• кранч до угла 45°, руки  за головой (long lying crunch) — должен был, по мнению исследователей, стимулировать самый верхний «кубик» прямой мышцы живота под № 1;
• кранч до касания локтями колен из положения лежа на спине, руки  за головой, ноги согнуты под углом 90° в тазобедренном и коленном суставах (bent knee crunch) должен был стимулировать «кубик» прямой мышцы живота №2, расположенный чуть ниже кубика под №1;
• кранч до касания локтями колен из положения лежа на спине, руки  за головой, ноги согнуты под углом 90° в тазобедренном суставе (vertical leg crunch) – должен был стимулировать самый нижний квадрат прямой мышцы живота №4.

Гипотеза исследования не подтвердилась (ANOVA). Установлено отсутствие достоверной взаимосвязи между определенным вариантом «кранча» и повышенной активностью по интегрированной электромиограмме (integrated EMG) в запланированном квадрате  прямой мышцы живота (р> 0,05). Авторы исследования отмечают, что отсутствие взаимосвязи могло быть связано с неправильным подбором упражнений. Других исследований, в которых ставились аналогичные гипотезы мы не обнаружили. Однако отметим, что повышенная электрическая активность (приблизительно на 10%) при кранче с прямыми ногами (long lying crunch)  регистрировалась во втором «кубике» прямой мышцы живота (верх прямой мышцы живота). А при кранчах с поднятыми прямыми  ногами  в четвертом «кубике» прямой мышцы живота (низ прямой мышцы живота).

Польские ученые A. Rutkowska-Kucharska и A. Szpala  (2009) изучали проявления функциональной ассиметрии между правой и левой половиной прямой мышцы живота в «кранче» [22]. Это упражнение группа из 3 испытуемых выполняла в статическом режиме в течении 5 секунд с различным положением рук (за головой, вытянуты вдоль туловища, вытянуты вверх за головой)  и ног (прямые, согнутые в коленях на полу, согнутые в коленях  и поднятые вверх). В рамках дисперсионного анализа (с использованием однофакторного ANOVA) зафиксирована функциональная симметрия между биопотенциалами правой и левой частей  прямой мышцы живота, а также между правой и левой прямой мышцей бедра. Однако в разгибателях спины с правой стороны зафиксирована большая электрическая активность, чем с левой и, таким образом, выявлена функциональная ассиметрия (p< 0.05). Необходимо отметить, что симметрия и ассиметрия в активности мышц  правой и левой половины туловища наблюдалась в этом эксперименте в упражнении «кранч»  независимо от положения рук и ног. Тенденция была одинакова. Также в этом исследовании не проводилась  нормализация электромиограммы потому, что она могла, по мнению исследователей,  исказить амплитуды биопотенциалов мышц.

Во время тренировки мышц брюшного пресса можно и нужно использовать не только преодолевающую фазу движения и статику, но и уступающую фазу движения. Исследованию этого вопроса было посвящена работа I. Hussain, K. Sharma, M. Ahsan (2007), где установлено отсутствие значимых различий во время «кранча», выполняемого в течении 6 секунд, по 3 секунды на концентрическую и эксцентрическую фазу движения [16]. В эксперименте участвовали молодые подготовленные люди. Электромиографическая активность определялась с помощью биполярных поверхностных электродов по частоте, длительности и амплитуде биопотенциалов.

Данный обзор электромиографических исследований будет полезен для ответа на часто задаваемые специалистам физической культуры вопросы о, так называемом, «верхнем» и «нижнем» брюшном прессе и подборе упражнений для них. Он позволяет предположить разницу в активации мышц передней стенки брюшного пресса в упражнении «кранч», выполненном в разных вариантах, но ее отсутствие для отдельных сегментов одной и той же мышцы, на примере прямой мышцы живота (верхних и нижних участков, «кубиков», а также правой и левой половины) когда речь идет о здоровых взрослых, которые выполняют частичный подъем туловища по прямой траектории.

1. Васильева Л.Ф. Визуальная диагностика нарушений статики и динамики опорно-двигательного аппарата человека. Иваново: МИК, 1996. — 112 с.
2. Давыдов М.В., Зиновьев А.А. Особенности тренировки мышц брюшного пресса//Закономерности и тенденции развития науки в современном обществе: сборник статей международной научно-практической конференции: в 3 частях. - 2016. - С. 132-134.
3. Иваницкий М. Ф. Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии): Учебник для институтов физической культуры. - Изд. 7-е. / Под ред. Б.А. Никитюка, А.А. Гладышевой, Ф.В. Судзиловского. — М.: Олимпия, 2008.-624 с, ил.
4. Комплексная профилактика спортивного травматизма методами мануальной медицины / Л.А. Гридин, А.Ю. Ижванова, К.Ш. Ахмерова, Ю.В. Матюнина, А.В. Фадеев//Учебное пособие для системы послевузовского профессионального образования врачей. – М.: Издательство первого мгму им. И.М. Сеченова. - 2014. - 160 С.
5. Особенности мышечной активности при выполнении выстрела из лука/ А.М. Пухов, С.А. Иванов, С.А. Моисеев, Р.М. Городничев// Наука и спорт: современные тенденции. – 2016. - № 2 (Том 11).– С. 82-87.
6. Райляну Р.И., Ботезату А.А. Электромиография и ее роль в исследовании функций мышц живота у больных с грыжами передней брюшной стенки (обзор литературы) // Вестник Приднестровского университета. – Тирасполь. - 2015. – № 2 (50). – С. 52–61.
7. Сапожникова О.В. Использование средств физической культуры для развития физических качеств с учётом аспектов биомеханики//Физическая культура, спорт и здоровье. - 2014. - № 23. - С. 56-59.
8. Скипидарников А.А., Бежин А.И., Нетяга А.А., Скипидарникова А.Н. Особенности иннервации прямых мышц живота у людей с различными типами телосложения// Курский научно-практический вестник "Человек и его здоровье". - 2013. - № 1. - С.21-26.
9. Сысоев А.Н. Биомеханический анализ кругов двумя ногами на гимнастическом коне с использованием методов электромиографии//Вестник Тамбовского университета. Серия: Гуманитарные науки. - 2009. - № 9 (77). - С. 301-306.
10. Устинов И.Е. «Кранч» как альтернатива упражнению «подъем туловища в сед» в тренировке и тестировании// Научно-теоретический журнал «Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта». - 2017. - № 7(149). – С. 192-197.
11. Устинов И.Е., Кириллова Е.Г. Физическое здоровье студенток и его оценивание //Теория и практика сервиса: экономика, социальная сфера, технологии. – 2012. - №4 (14). – С.32-40.
12. Устинов И.Е., Кочергина А.А., Федорова А.В., Архипова Ю.А. Совершенствование двигательных способностей с использованием фитбола. СПб.: Изд-во СПбГЭУ. - 2016. - 82 с.
13. Ципин Л.Л. Оценка мышечных усилий спортсменов-гиревиков при выполнении специально-подготовительных упражнений// Научно-теоретический журнал «Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта».- №7(137) – 2016. - С. 155-160.
14. Axler C. T.; McGill, S. M. Low back loads over a variety of abdominal exercises: searching for the safest abdominal challenge// Medicine & Science in Sports & Exercise. – 1997.- Vol. 29. - Issue 6. – P. 804-811.
15. Clark K.M., Holt L.E., Sinyard J. Electromyographic comparison of the upper and lower rectus abdominis during abdominal exercises//J Strength Cond Res. 2003- 17(3). - P. 475-83.
16. Hussain I., Sharma K., Ahsan M. Electromyographic comparison of concentric and eccentric contraction phase in abdomical exercises//South African Journal for Research in Sport, Physical Education and Recreation 29(2) 2007.- P. 59- 66. DOI: 10.4314/sajrs.v29i2.25967
17. Electromyographic Analysis of Transversus Abdominis and Lumbar Multifidus Using Wire Electrodes During Lumbar Stabilization Exercises/ Y. Okubo, K. Kaneoka, A. Imai, I. Shiina, M. Tatsumura, S. Izumi, S. Miyakawa//journal of orthopaedic & sports physical therapy. - 2010. - Vol. 40. - № 11. - P. 743-750 doi:10.2519/jospt.2010.3192
18. Electromyographic analysis of four popular abdominal exercises/ A.W. Piering, A.P. Janowski, M.T. Moore, A.C. Snyder, W.B. Wehrenberg // Journal of Athletic Training. – 1993. -28 No. 2. - P.120-126.
19. McGill S. Core Training: Evidence Translating to Better Performance and Injury Prevention// Strength and Conditioning Journal.- 2010. - Vol.32. - № 3.- P. 33-46.
20. Monfort-Pañego M, Vera-García FJ, Sánchez-Zuriaga D, Sarti-Martinez MA. Electromyographic studies in abdominal exercises: a literature synthesis. // Journal of manipulative and physiological therapeutics. – 2009. - № 32(3). - P. 232-244. DOI: 10.1016/j.jmpt.2009.02.007
21. Norris, C.M.Abdominal muscle training in sport. British Journal of Sports Medicine. - 1993. - Vol. 27. - No. 1.- P. 19-27.
22. Rutkowska-Kucharska A., Szpala A. Symmetry of muscle activity during abdominal exercises// Acta of bioengineering and Biomechanics.- 2009. - Vol. 11. - No. 1. - P. 25-30.