MAIN DIRECTIONS IN THE STUDY OF THE BIOMECHANICAL EXAMINATION OF PROPRIOCEPTIVE SYSTEM IN THE SPORT OF HIGH ACHIEVEMENTS

Full Text

Ведение В современной спортивной медицине оценка двигательной сферы становится всё более актуальной. Этому способствует появление и активное внедрение в практику новых диагностических и реабилитационных технологий. Разрабатываются новые подходы к изучению функции движения спортсменов, что увеличивает требования к результативности биомеханического тестирования спортсменов [1]. Несмотря на появление и развитие новых биомеханических методик, таких как видеоанализ движений и беспроводная миография, оценка системы проприоцепции не получила должного распространения в спортивной медицине, а её значение в формировании оптимального двигательного стереотипа, свойственного конкретным видам спортивной деятельности, несоизмеримо выше, чем у скоростно-силовых качеств. Мало того, именно от состояния системы проприоцепции во многом зависят скоростно-силовые показатели мышц, ответственных за выполнение специальных двигательных навыков [2]. Проприоцепцией (а также глубокой, или кинестетической, чувствительностью) называется восприятие позы и движений нашего собственного тела в целом и его сегментов в частности. Соответственно расположению, различают три вида проприорецепторов – мышечные веретена, сухожильные органы Гольджи и рецепторы суставов Чувствительность кожи и ощущение движения обусловлены проведением в мозг сигналов от рецепторов по двум основным путям (трактам): лемнисковому и спинно-таламическому, значительно различающимся по своим морфологическим и функциональным свойствам. Существует и третий путь – латеральный тракт Морина, близкий по ряду характеристик к лемнисковой системе [3] Так, ещё в 1922 году Miles W.R. отмечал многогранность и важность контроля движений для сохранения устойчивости в вертикальной позе [4]. В 1924 году была опубликована фундаментальная работа Рудольфа Магнуса «Установка тела», где этот голландский ученый развил идеи Сеченова о собственной чувствительности мышц («тёмное мышечное чувство») и Шерингтона (учение о рецептивных полях) и всесторонне изучил особую группу позных, или установочных, рефлексов (тонические рефлексы Магнуса-Клейна), обеспечивающих функции поддержания позы тела и равновесия; описал несколько рефлексов выпрямления и другие рефлексы, обеспечивающие нормальное стояние и ходьбу животных [5]. Одним из главных методов оценки проприоцепции является стабилометрия, значение которой подчеркнули в своей работе «Регуляция позы человека» B.C., Коц Я.М., Шик М.Л.. М. в 1965 году [6]. С тех пор в клинической и профилактической медицине активно применяются методы стабилометрической оценки функции двигательной и нервной систем, так как оценка проприоцепции в состоянии закрытой кинетической цепи может быть осуществлена посредством исследования постурального баланса [7, 8] Соматосенсорная информация от стопы, находящейся в контакте с поверхностью опоры, а также стратегия удержания баланса тела в вертикальной стойке являются предпочтительным проприоцептивными показателями контроля баланса спортсмена. Таким образом, данные стабилометрии объективно демонстрируют важность постуральной диагностики для функционального контроля в процессе спортивной активности [7, 8]. Так, дефицит постурального контроля после травм, ортопедической патологии большинство исследователей связывают с нарушением афферентной информации от связочных и капсульных механорецепторов. Важными диагностическими критериями оценки вертикальной устойчивости являются не только площадь и скорость общего центра давления (ОЦД), значение которых очень велико, но и другие, в частности, коэффициент Ромберга – отношение площади статокинезиограммы в положении с закрытыми глазами к таковой в положении с открытыми глазами [9]. Данный показатель отражает функциональную готовность периферического и вестибулярного звеньев системы проприоцепции к поддержанию вертикальной устойчивости при выключении третьего уровня проприоцептивного контроля – зрительного анализатора. В спортивной медицине данный аспект является превалирующим в оценке постуральной устойчивости, так как отражает степень автоматизма выполнения специального двигательного навыка, характерного для определенного вида спорта. Следовательно, чем ниже влияние зрительного анализатора на постуральную устойчивость, тем выше способность спортсмена координировать свои движения и совершенствовать своё спортивное мастерство. Кроме того, именно стабилометрия является основным диагностическим инструментом в диагностике функциональных постуральных асимметрий у спортсменов. Многие авторы считают, что большинство видов спорта предъявляют специфические требования к симметричности или, наоборот, асимметричности развития опорно-двигательного аппарата, органов чувств и способствуют их развитию [10]. Оптимальность выполнения спортсменом специальных двигательных навыков определяется морфогенетическими особенностями организма и зависит от наличия необходимого уровня асимметрии при выполнении движения. Особую актуальность представляет связь асимметрии мозга с организацией вертикальной позы. Ее длительное поддержание возможно при уравновешивании статических моментов сил всех звеньев тела, что, в свою очередь, обеспечивается адекватным состоянием всех уровней проприоцептивного контроля. Признаки морфологических и функциональных асимметрий свойственны основным афферентным элементам, центральному и эфферентному отделам контроля позы. Все это позволяет заключить, что постуральная асимметрия является необходимым компонентом комплексной оценки статического стереотипа спортсмена. Такие стабилометрические показатели функциональной постуральной асимметрии, как среднее положение ОЦД во фронтальной плоскости, среднеквадратичное отклонение ОЦД во фронтальной плоскости, значимы для оценки формировании у юных спортсменов специальных двигательных навыков, характерных для того или иного вида спорта; актуальны они и для оценки техники выполнения специфических локомоций. Таким образом, способность стабилизировать равновесие во время выполнения сложно координированных специальных движений в любом виде спорта – важнейший аспект спорта высших достижений; кроме того, оценка и правильная интерпретация стабилометрических показателей представляет значительный резерв в повышении эффективности тренировочного процесса и оптимизации спортивного отбора юных спортсменов [10, 11]. Однако классическая стабилометрия имеет свои ограничения в оценке проприоцептивной сферы у спортсменов. Данная система работает по принципу биологической обратной связи, реагируя на внешние раздражители изменением стратегии регуляции позы. Первым и наиболее быстро реагирующим на внешнее раздражение звеном в системе проприоцепции является периферический анализатор, которым в регуляции вертикальной устойчивости является, прежде всего, голеностопный сустав, а также стопы. В классической стабилометрии опорная поверхность неподвижна, и поэтому для оценки сложных координационных постуральных реакций, характерных для спорта высоких достижений, данное исследование не полностью позволяет оценить функцию периферического анализатора в системе проприоцепции. Эта проблема хорошо была освещена американским травматологом Фрименом в 60-е годы прошлого столетия: он применил в реабилитации после травм нижних конечностей нестабильные платформы, занятия на которых восстанавливали оптимальное состояние периферического анализатора системы проприоцепции за счет активации проприорецепторов стопы и голеностопного сустава [12]. В настоящее время принцип нестабильной опоры реализован в различном биомеханическом диагностическом и реабилитационном оборудовании. Такой же принцип активации периферического звена проприоцептивной системы актуален в диагностике и реабилитации двигательной функции верхних конечностей, когда при биомеханическом обследовании оценивается не только скоростно-силовые показатели двигательной активности, но также возможна оценка сложно-координационных движений, что необходимо для оценки специальных двигательных навыков [13]. Указанный выше принцип биомеханической диагностики с учетом всех звеньев системы проприоцепции в настоящее время полноценно реализован в аппаратно-программных комплексах биомеханической диагностики и коррекции фирмы TecnoBody (Италия). Это подтверждено проведенными фундаментальными исследованиями [14]. Однако необходимо отметить, что наиболее полноценная диагностика системы проприоцепции у спортсменов возможна на аппаратно-программных биомеханических комплексах, обеспечивающих синхронизацию различных способов регистрации показателей локомоций – видеоанализ, миография, использование инерционных систем на основе гироскопов и акселерометров. Самыми перспективными, с позиций комплексного биомеханического обследования спортсменов в целом и системы проприоцепции в частности, на наш взгляд, являются беспроводные инерционные системы. В 2003 г. Kristof Van Laerhoven и Hans-Werner Gellersen, сотрудники университета в г. Ланкастере (Соединенное королевство), и Nicky Kern и Bernt Schiele, сотрудники университета в г. Цюрихе (Швейцария), разработали алгоритм преобразования сигналов от датчиков портативной инерционной платформы c акселерометром; исследования были проведены в различных положениях – сидя, стоя, лёжа, а также при ходьбе, приседании и вставании [15]. Алгоритм диагностики биомеханических параметров с помощью беспроводных инерционных приборов был представлен в 2008 г. Lawrence Cheng и соавторами из Гонконгского университета (Китай) [16]. В 2006 г. Yuji Ohgi из университета Кейо (г. Каганава, Япония) применил портативную систему из акселерометра и гироскопа для анализа движений в конкретном сегменте тела [17]. Например, для обследования пловцов автор прикреплял датчики к суставам верхних конечностей. Однако для спортсменов, использующих дополнительные предметы при игре (ракетка, клюшка, бита и прочее), в исследование были включены несколько дополнительных зон; в частности, у гольфистов трехосевые системы датчиков располагали в области кисти, поясницы, а также на головке клюшки. Основное применение автор видит в оценке точности определенного движения для его последующего улучшения. Несколько позже, в 2009 г., Hassan Ghasemzadeh и соавторы предложили систему тренировки конкретного движения у гольфистов с помощью биологической обратной связи. Исследование было проведено с использованием уже пяти датчиков: в области максимальной окружности плеча, в области кисти, поясницы, в области стержня и головки клюшки, таким образом, при неправильно выполненном свинге была возможность его своевременной корректировки, что повышало качество работы спортсмена [18]. В 2009 г. Hassan Ghasemzadeh и Roozbeh Jafari из Техасского инженерного университета (США) продемонстрировали корреляцию между показаниями акселерометра и диагностической электромиографии («Система постурального контроля») [19]. Полученные данные позволили авторам сделать вывод о возможном применении подобной аппаратуры для биомеханической диагностики не только в спортивной медицине, но и в реабилитации (неврология, ортопедия и травматология). Затем эта работа была продолжена – регистрировались скорость и ускорение определенных групп мышц, их положение в пространстве (Hassan Ghasemzadeh, Vitali Loseu и Roozbeh Jafari, 2010). На основе полученных параметров была разработана классификация для следующих видов движения: из положения стоя, сесть на кровать; лечь из положения, сидя на кровати; пройтись вперед и вбок; подпрыгнуть; оглянуться назад; согнуть конечности в суставах; захват в кисти; поворот туловища [20]. James B. Lee, Rebecca B. Mellifont, Brendan J. Burkett из университета в г. Квинсленде (Австралия) впервые показали, что измерение показателей походки и бега, полученных с инерционных датчиков, не противоречит результатам видеозаписи; это дает возможность рекомендовать подобную аппаратуру для использования вне диагностической лаборатории [21]. В 2011 г. Farzin Dadashi и Florent Crettenand, сотрудники лаборатории по анализу движений и походки в г.Лозанне (Швейцария), также подтвердили данные инерционных датчиков о координации и синхронности движений у пловцов (кроль) видеоанализом; тем самым, была доказана целесообразность использования портативных инерционных систем в практике не только врачей спортивной медицины, но и тренеров [22]. Ge Wu и Shuwan Xue описали возможности портативного прибора с инерционными датчиками для определения возможного падения; авторы разработали диагностический алгоритм, благодаря которому можно, по крайней мере, за 70 мс предсказать, что человек упадет [23]. A. Martinez-Ramirez (кафедра математики университета г. Наварра, Испания) и M. Izquierdo (исследовательский центр по спортивной медицине г. Наварра) представили результаты использования портативного прибора на основе акселерометра, гироскопа и магнитометра для измерений кинематических и кинетических данных в условиях нормы и патологии; параметры, полученные при анализе графиков исследований голеностопного сустава, демонстрировали дифференциально значимые особенности хронического растяжения связок. Авторы полагают, что выявленные нарушения динамического баланса дают возможность предупредить повторное растяжение или выявить у спортсмена предрасположенность к данной патологии [24]. Michael Lapinski и Eric Berkson из университета г. Кембриджа (США) предложили компактную беспроводную систему (акселерометр, гироскоп, магнитометр), позволяющую оценивать биомеханические параметры (силу и ее момент, ускорение, углы в суставах и др.) при чрезмерных физических нагрузках. Основное применение системы авторы видят в профилактике травм (особенно у юных спортсменов), а также в улучшении техники определенных движений [25]. Таким образом, наиболее перспективной для спорта высоких достижений представляется диагностика и коррекция проприоцептивной системы спортсмена, что достигается использованием и дальнейшей разработкой инновационного биомеханического оборудования, оптимально оценивающего выполнение специальной локомоторной задачи, характерной для конкретного вида спорта. Данный подход в современной биомеханике является наиболее актуальным, так как здесь наиболее объективно учитывается взаимосвязь физиологических возможностей функциональных систем спортсмена с адаптационными и компенсаторными процессами, сопровождающими тренировочную деятельность с учетом специфичной для каждого вида спорта физической нагрузки. Также необходимо подчеркнуть, что только комплексная и многофункциональная биомеханическая диагностика позволит получить объективные результаты, которые, в свою очередь, помогут правильно оценить степень функциональной подготовленности спортсмена и выбрать наиболее оптимальный путь её стабилизации и повышения

About the authors

D. A Andreev

N. V Borisova

V. V Karmazin

B. A Polyaev

B. B Polyaev

S. A Parastaev

V. S Feshchenko

Email: rasmirbi@gmail.com

References

Supplementary files