Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 13
Глава 2. Характеристика обследованных спортсменов, методы и организация исследования 51
2.1. Характеристика обследованных спортсменов 51
2.2. Методы исследования 53
2.3. Организация исследования 59
Глава 3. Исследование показателей и закономерностей изменения скоростно-силовых возможностей и баланса тела у спортсменов различных видов спорта и спортсменов при повреждении опорно-двигательного аппарата 66
3.1. Силовые возможности у спортсменов с различным двигательным стереотипом 66
3.2. Показатели стабилометрии у спортсменов различных видов спорта 83
3.3. Результаты биомеханического тестирования у спортсменов с травмой нижних конечностей, после оперативной реконструкции передней крестообразной связки коленного сустава 99
Глава 4. Оценка биомеханических и физиологических эффектов стимуляционных воздействий, разработка методики тестирования афферентного звена ноцицептивной системы спортсмена 113
4.1. Влияние курса электростимуляции четырехглавой мышцы бедра сочетанной с произвольным сокращением мышцы на нервно-мышечную систему спортсмена 113
4.2. Влияние фотостимуляции на активность коры головного мозга и функциональное состояние спортсмена . 119
4.3. Разработка методики тестирования афферентного звена ноцицептивной системы спортсмена 124
Глава 5. Разработка критериев возвращения в спорт, методики комплексного биомеханического и физиологического контроля восстановления при травме спортсмена 136
5.1. Критерии возврата в спорт, выбора восстановительных мероприятий 136
5.2. Примеры использования алгоритма возврата в спорт 143
5.3 Методика комплексного биомеханического и физиологического контроля восстановления при травме нижних конечностей спортсмена 147
Обсуждение результатов 151
Выводы 172
Практические рекомендации 186
Список литературы 189
Приложение (акты внедрения) 216
- Показатели стабилометрии у спортсменов различных видов спорта
- Результаты биомеханического тестирования у спортсменов с травмой нижних конечностей, после оперативной реконструкции передней крестообразной связки коленного сустава
- Влияние фотостимуляции на активность коры головного мозга и функциональное состояние спортсмена
- Примеры использования алгоритма возврата в спорт
Введение к работе
Актуальность проблемы.
По данным ВОЗ, в последние десятилетия болезни костно-мышечной системы являются основной причиной заболеваемости, наносят огромный ущерб системе здравоохранения как в развитых, так и в развивающихся странах (Букуп К.,2007). Значительная роль в патогенезе данных заболеваний принадлежит травматическим факторам. После спортивной травмы коленного сустава во всех случаях очень важно объективно оценить функцию опорно-двигательного аппарата (Калинкин Л.А., 2008), а также контролировать процесс восстановления (Разумов А.Н., 2007, Епифанов В.А., Епифанов А.В.,2009).
Специализация спортивных и профессиональных навыков современного общества предъявляет чрезвычайно высокие требования к двигательным и координационным возможностям человека. Основы единой концепции оценки двигательной сферы человека заложены в исследованиях биомеханики двигательной активности Н.А. Бернштейна (1947,1966). Существует значительное количество методик, направленных на диагностику и тренировку отдельных звеньев опорно-двигательного аппарата. Однако большинство из них направлены на измерение какого-либо одного признака или группы признаков, в той или иной степени характеризующих двигательную активность (Воронов А.В., 2005). Комплексная оценка нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата человека возможна с использованием методов стабилометрии и изокинетической динамометрии. Однако, существующие параметры нормы предназначены для оценки здоровых лиц, не занимающихся спортом (Скворцов Д.В., 2000). Нервно-мышечная система и опорно-двигательный аппарат спортсмена имеют значительные отличия в связи с экстремальными нагрузками и биомеханическими особенностями соревновательного движения (Шестаков М.П.,2007). Воздействие различных физических факторов также требует верификации с использованием современных способов тестирования. Необходимо учитывать, что спортивная травма нередко может сопровождаться повреждением нервных проводников (Andrews J.R.,2004). При этом, объективные средства диагностики болевой сферы человека практически отсутствуют, недостаточно данных о взаимосвязи боли и биомеханических нарушений движения.
Следовательно, разработка комплексной универсальной системы биомеханического и физиологического контроля степени повреждения и восстановления, результатов реабилитационного процесса, эффективности проводимых процедур, критериев возврата в спорт у спортсменов высокого уровня, является важной проблемой восстановительной медицины.
Цель работы.
Разработка комплексной системы биомеханического и физиологического контроля восстановления и коррекции функциональных нарушений при спортивной травме коленного сустава.
Предмет исследования.
Биомеханические и физиологические характеристики нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата спортсмена.
Объект исследования.
Функциональное состояние спортсменов с травматическими повреждениями коленного сустава.
Задачи исследования:
-
Исследовать показатели скоростно-силовых возможностей и поддержания баланса тела у спортсменов различных специализаций без повреждения опорно-двигательного аппарата.
-
Изучить закономерности изменения скоростно-силовых возможностей и поддержания баланса тела у спортсменов при повреждении опорно-двигательного аппарата.
-
Определить количественные и качественные признаки нарушения стереотипа движения при видеоанализе двигательной активности спортсмена с травмой нижних конечностей.
-
Разработать межгрупповые шкалы оценки показателей стабилометрии и изокинетической динамометрии силы мышц бедра спортсменов.
-
Оценить эффекты стимуляционных воздействий на функциональное состояние спортсмена с использованием биомеханических и физиологических критериев.
-
Создать методику тестирования афферентного звена ноцицептивной системы спортсмена.
-
Определить ведущие критерии, необходимые для возвращения спортсмена с травмой нижних конечностей в спорт.
Методы исследования:
клиническое ортопедическое обследование (Reider B.,2005);
стабилометрия на аппарате Стабилан – 01 (РФ);
изокинетическая динамометрия на аппарате Biodex 3 Pro (США);
миотонометрия с применением аппарата Myoton-3 (Эстония);
видеоанализ движения с использованием цифровой видеокамеры, программного обеспечения Dartfish (Швейцария);
тепловидение, тепловизионная камера NEC TH 9100SL (Япония);
определение вариабельности сердечного ритма на аппарате “Варикард” (РФ);
электроэнцефалограмма на аппарате Нейровизор БММ (РФ);
шкалы и опросники – визуальная аналоговая шкала боли, реактивная и личностная тревожность по опросникам Спилбергера и Бека (Hansson P., Fields H. et al.,2001), опросники DN4 и PainDetect (, , et al.,2005).
Статистическую обработку результатов проводили с использованием параметрических и непараметрических критериев (критерий Стьюдента, в том числе с поправкой Бонферрони для множественных сравнений, критерии Уилкоксона-Манна-Уитни, Ньюмена-Кейсла, знаков, 2), различия считали достоверными при p<0,05. Определяли среднее значение и стандартное отклонение (при нормальном распределении), моду и амплитуду моды (Гланц С., 1999). Использовали программу Biostat (РФ) и STATISTIKA 8.
Научная новизна исследования:
Впервые решена проблема комплексного биомеханического и физиологического тестирования для объективного контроля двигательной сферы спортсмена, необходимая как для определения уровня спортивных возможностей, так и для оценки процесса восстановления и возвращения в спорт спортсмена после травмы. Впервые изучены закономерности изменения скоростно-силовых возможностей и баланса тела у спортсменов в зависимости от специализации двигательной активности и уровня восстановления у спортсменов с травмой. Впервые установлено определяющее значение характера опорной нагрузки в формировании разброса функциональных показателей статокинетической устойчивости, а также ведущие факторы проявления динамической силы спортсменов в зависимости от биомеханического стереотипа соревновательного движения. Разработаны универсальные шкалы оценки результатов данных методов тестирования в группах с различным генерализованным признаком двигательной активности на примере высококвалифицированных спортсменов. Установлено, что при восстановлении после спортивной травмы нижних конечностей происходит нарушение статокинетической устойчивости, в виде смещения общего центра давления вперед, снижение силовых возможностей четырехглавой мышцы бедра и различные количественные и качественные нарушения двигательного стереотипа.
При оценке эффектов стимуляционных воздействий был впервые выявлен выраженный перекрестный эффект курсового применения методики электростимуляции с мониторингом произвольного сокращения четырехглавой мышцы бедра на нестимулированную четырехглавую мышцу бедра, установлены признаки дисбаланса - увеличение скорости смещения и изменение положения центра давления по данным стабилометрии. Впервые установлено, что фотостимуляция с использованием неструктурированного однородного визуального поля в состоянии спокойного бодрствования с открытыми глазами вдвое увеличивает амплитуду альфа-ритма.
Впервые разработана отечественная методика определения лазервызванных потенциалов, которая позволяет тестировать афферентное звено ноцицептивной системы спортсмена. Доказано, что амплитуда лазервызванных потенциалов зависит от интенсивности и характера боли, уровня реактивной тревожности, выраженности мышечно-тонического синдрома. Впервые определено, что низкоинтенсивное лазерное воздействие с длиной волны 0,96 мкм и чрескожная электронейростимуляция вызывают снижение амплитуд лазервызванных потенциалов, а также удлинение их латентности, что открывает новые возможности для объективного контроля применения противоболевой терапии.
Впервые разработаны критерии возвращения в спорт, которые включают стабилометрию, изокинетическую динамометрию и видеоанализ движения.
Теоретическая значимость:
Исследование расширяет представления о функционировании нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарат. Теоретический вклад работы заключается в изучении координационного и силового обеспечения двигательной активности у спортсменов с различным генерализованным признаком соревновательного движения. У спортсменов без повреждений и при травме коленного сустава определен вклад регуляции тонуса отдельных мышц (палеокинетический уровень А по Бернштейну Н.А.), статокинетической устойчивости (уровень В). Проведена оценка вклада афферентного звена рефлекторной дуги и изменения статокинетической устойчивости путем воздействия на систему проприоцепции при проведении унилатеральной электростимуляции. Дополнительное воздействие на зрительный анализатор (уровень пространственного поля) при примененении фотостимуляции модулирует эффекторные процессы высших нервных центров (уровень предметных действий), способствует изменению коррекционной частоты в рамках альфа-ритма. Определена зависимость выраженности корковой активности в виде лазервызванных потенциалов от уровня боли и тревожности спортсмена (уровень интеллектуальных действий). Таким образом, расширена оценка регуляции двигательного акта на всех уровнях построения движения человека. На основе проведенных исследований сформулировано теоретическое положение о возможности активации восстановительно-реабилитационного процесса после спортивной травмы путем внешнего управления аффекторными и эффекторными процессами в цепи биомеханического акта в комплексе с регулированием в системе зрительного анализатора, как главного помощника проприоцептивной чувствительности. Данное положение свидетельствует о новом уровне применения теории Бернштейна Н.А. Оно открывает новые перспективы в достижении высоких спортивных результатов и в сохранении здоровья спортсменов.
Теоретические положения и результаты исследований диссертации использованы в НИОКР, выполненных в течение 2007-2010 г.г. по государственным контрактам № 02.512.11.2088 и 02.522.11.2015 Минобрнауки РФ.
Практическая значимость:
Исследование позволяет оптимизировать решение важной научной и прикладной проблемы тестирования двигательной сферы лиц социально-значимых профессий, в том числе спортсменов высокого уровня. Комплексная система биомеханического и физиологического контроля восстановления при спортивной травме позволяет объективно диагностировать нарушения двигательной сферы человека, оценить течение реабилитационного процесса, определить безопасное возвращение в спорт.
Разработаны шкалы оценки состояния нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата высококвалифицированных спортсменов по данным стабилометрии, изокинетической динамометрии. Разработана методика оценки данных видеоанализа движений спортсмена. Разработаны критерии оценки восстановления после травмы коленного сустава.
Полученные данные могут быть использованы врачами спортивной медицины, лечебной физической культуры, восстановительной медицины, травматологии-ортопедии, неврологии. Биомеханическое тестирование с применением разработанных методик может использоваться как для определения степени нарушений двигательной сферы человека, так и для тестирования ключевых звеньев соревновательного движения спортсмена. Шкалы оценки показателей баланса и силы целесообразно использовать тренеру при подготовке высококвалифицированного спортсмена.
Разработка способов оценки отдельных звеньев двигательного аппарата способствовала созданию методологии биомеханического контроля спортсменов. Получен патент на изобретение № 2401056. Исследовали физиологические процессы при воздействии световых факторов на зрительный анализатор и кожные покровы спортсмена. Методика лазервызванных потенциалов может использоваться при тестировании спортсмена, а также неврологами и нейрофизиологами при оценке функций ноцицептивной системы и ЦНС в целом, при болевых синдромах различной этиологии, для оценки анальгетического действия лекарств, физических факторов.
Методики, разработанные в ходе данной работы, используются в практике следующих лечебных учреждений: Московский научно-практический центр спортивной медицины, г. Москва. Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова Росздрава, г. Москва.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Доказано, что показатели баланса тела и скоростно-силовые возможности спортсменов зависят от особенностей двигательного стереотипа соревновательного движения, а при повреждении опорно-двигательного аппарата определяются комплексным нарушением на всех уровнях регуляции двигательной активности. При повреждении опорно-двигательного аппарата возникает нарушение тонуса, снижение силовых возможностей четырехглавой мышцы бедра, изменение статокинетической устойчивости и характера движения.
2. Для контроля при травме коленного сустава следует использовать биомеханические и физиологические методы тестирования, которые позволяют выявлять системные сдвиги функционального состояния спортсмена при различных травмах и коррекционных стимулирующих воздействиях. Проведение курса унилатеральной электростимуляции вызывает изменение статокинетической устойчивости и силы стимулированной и контрлатеральной четырехглавой мышцы бедра. Фотостимуляция способствует модуляции активности коры головного мозга. Методика лазервызванных потенциалов позволяет тестировать афферентное звено болевой системы спортсмена без побочных эффектов, амплитуда лазервызванных потенциалов зависит от интенсивности и характера боли, уровня тревожности. Физические факторы, обладающие противоболевым эффектом, вызывают снижение амплитуд лазервызванных потенциалов.
3. Комплексная методика биомеханического тестирования позволяет объективно оценить функциональные возможности нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата спортсмена при восстановлении после травмы нижних конечностей. При использовании стимуляционных воздействий происходит коррекция биомеханических и физиологических показателей.
Апробация работы.
Результаты работы были доложены на международных и региональных конференциях: международном конгрессе спортивной травматологии ESSKA 2000 (Инсбрук, 2006); VI научно-практической конференции «Передовые технологии диагностики и лечения в травматологии, ортопедии и спортивной медицине» (Москва, 2006); итоговых конференциях федеральной целевой программы “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы” Минобрнауки РФ (Москва, 2008, 2010); международной конференции “Проблемы современной морфологии человека” (Москва, 2008); IX Московской ассамблеи “Здоровье столицы” (Москва, 2010); V международной конференции “Новые технологии клинической и спортивной реабилитации” (Москва,2011).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 219 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав исследований и списка литературы. Список литературы содержит 250 источников, из них: 54 на русском языке и 196 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 25 рисунками, 34 таблицами.
Показатели стабилометрии у спортсменов различных видов спорта
В частности, ватерполисты при открытых глазах отличались от прочих видов спорта: максимальными скоростью и площадью центра давления (ЦЦ), большими отклонениями во фронтальной и сагиттальной плоскостях ЦД. Биатлонисты и дзюдоисты характеризовались минимальным уровнем указанных характеристик, гребцы занимали промежуточное положение. Показатели среднего положения ЦД во фронтальной и сагиттальной плоскостях также отличались. Максимальное отклонение кзади отмечалось у спортсменов дзюдо и водного поло, минимальное у биатлонистов. По положению ЦД во фронтальной плоскости отмечено отклонение вправо у ватерполистов и влево у биатлонистов, в меньшей степени отклонение влево у спортсменов академической гребли.
Отмена зрительного контроля вызывала различные изменения в особенностях поддержания статокинетической устойчивости тела. Различия при закрытых глазах отмечались на уровне тенденций (табл. 23). На фоне однонаправленного повышения скорости, площади и вариабельности ЦД у ватерполистов происходило максимальное повышение скорости при минимальном росте площади и небольшом смещении влево. У гребцов максимально увеличивалась площадь эллипса ЦД при минимальном повышении скорости и неизменности среднего положения в сагиттальной плоскости. Биатлонисты характеризовались средним (в ряду рассматриваемых специализаций) повышением скорости при минимальном увеличении площади и наиболее выраженным смещением вперед. Дзюдоисты отличались минимальным повышением скорости при среднем повышении площади, а также небольшим смещением ЦД вперед и влево.
Средние значения скорости ЦЦ (мм/с) у спортсменов различных специализаций с открытыми и закрытыми глазами. Достоверное отличие при открытых глазах у ватерполистов от биатлонистов, дзюдоистов и гребцов, при закрытых глазах достоверное отличие у ватерполистов от спортсменов академической гребли и дзюдоистов (Р 0,05 с учетом поправки Бонферрони для множественных сравнений).
Таким образом, по мере снижения доли влияния гравитационного фактора и координационной сложности вертикальной позы в структуре основного соревновательного упражнения в течение многолетней тренировки формируется сниженная статокинетическая устойчивость, которая не выходит за пределы среднепопуляционной нормы.
На примере спортсменов высокой квалификации и достаточного стажа занятий различной специализации было выявлено, что специфика различно акцентированной и напряженной физической деятельности оказывает выраженное влияние на формирование механизмов ортоградного положения тела. Так, различия у мужчин определялись нарастанием площади, скорости колебания ЦЦ в ряду: биатлон (наиболее низкие показатели) - дзюдо -академическая гребля - водное поло (наиболее высокие показатели).
Различия по специализации у женщин были значительно менее выражены, чем у мужчин (табл. 24). Достоверные различия между спортсменками различной специализации проявлялись только в отношении среднего положения ЦЦ во фронтальной плоскости. Имелась тенденция к различиям по среднему положению ЦЦ в сагиттальной плоскости и площади статокинезиограмы в условиях зрительного контроля. Спортсменки академической гребли демонстрировали крайне правое (среди рассматриваемых групп) и минимально заднее отклонение ЦЦ; дзюдоистки, напротив, крайне левое и максимально заднее; биатлонистки занимали промежуточное положение.
Отмена зрительного контроля вызывала различные изменения на уровне тенденций. На фоне однонаправленного повышения скорости, площади и вариабельности ЦЦ у биатлонисток отмечалось максимальное повышение скорости при минимальном росте площади. У женщин-гребцов, напротив, максимально увеличивалась площадь при минимальном повышении скорости ЦЦ. Обращает на себя внимание тот факт, что отмена зрительного контроля приводила к изменениям, аналогичным изменениям у спортсменов мужчин тех же видов спорта (рис. 3, 4, 5, 6). Таблица 24. Стабилометрические характеристики спортсменок различной специализации (женщины)
Средние значения скорости ЦД статокинезиограммы (мм/с) у спортсменок различных специализаций с открытыми и закрытыми глазами. Тенденция к более значительному увеличению скорости ЦД у биатлонисток по сравнению со спортсменками академической гребли при закрывании глаз. С целью повышения эффективности дифференцированной оценки статокинетической устойчивости нами были разработаны межгрупповые сигмальные шкалы (Х±0,22о; Х±0,67о; Х±1,ЗЗо) оценки показателей стабилометрии, при этом крайние границы определялись реальной изменчивостью показателей. Среднепопуляционные нормативы (Normes 85, 1985) рассчитаны на лиц, не занимающихся спортом. Формализованные данные позволят более наглядно и объективно на уровне спортивного контингента различной специализации выявить уровень общих (суммарный балл) и частных проявлений статокинетической устойчивости (табл. 25, 26).
Таким образом, проведенное исследование показало, что стабилометрические показатели являются адекватными маркерами реализации человека в условиях напряженной деятельности при выделении общих и специфических особенностей, определяемых напряженностью и спецификой многолетнего воздействия, стереотипом спортивного движения, а также половым диморфизмом.
В целях объективизации выявления значимости показателей стабилометрии проводился факторный анализ корреляционной матрицы. Факторный анализ проводился для выявления структуры комплекса показателей статокинетической устойчивости и места этих показателей в структуре комплекса оценки физиологических возможностей спортсмена.
Факторный анализ стабилометрических показателей у мужчин и женщин выявил практически одинаковую структуру взаимосвязей (табл. 28, 29). У представителей обоего пола выделяются 3 фактора с практически одинаковым и выраженным суммарным вкладом в обобщенную дисперсию (74% - мужчины, 76% - женщины), что, безусловно, отражает высокую взаимосвязь показателей подсистемы.
При этом, наибольшая доля дисперсии (у мужчин - 40% и женщин - 41%) приходится на фактор 1 (табл. 28, 29), объединяющий ведущие 8 показателей статокинетической устойчивости, в том числе: площадь статокинезиограммы, скорость и разброс ЦД во фронтальной и сагиттальной плоскостях. У мужчин на первом месте находится площадь статокинезиограммы и размах колебаний во фронтальной плоскости независимо от зрительного контроля. У женщин отмечается приоритет данных характеристик при наличии зрительного контроля с большей значимостью фактора скорости ЦД при открытых глазах и снижением влияния площади статокинезиограммы при исключении зрительного контроля.
Результаты биомеханического тестирования у спортсменов с травмой нижних конечностей, после оперативной реконструкции передней крестообразной связки коленного сустава
Результаты биомеханического тестирования у спортсменов с травмой нижних конечностей показали, что через 6 месяцев после операции у спортсменов имеются выраженные нарушения опорно-двигательного аппарата (табл. 32-35). В таблице 32 представлены результаты исследования стабилометрических показателей мужчин в стойке на обеих ногах с открытыми и закрытыми глазами (тест Ромберга), а также при стойке на пораженной и интактной ноге. Показатели баланса тела не отличались при стойке на пораженной и интактной ноге. По показателям - площадь, скорость ЦЦ, разброс (среднеквадратичное отклонение) ЦЦ по осям х и у, травмированные спортсмены восстановились до прежнего спортивного уровня, 3 балла по спортивной шкале. Однако, по положению ЦЦ в саггитальной плоскости было выявлено отличие (рис. 7).
Травмированные спортсмены отличались смещением ЦЦ кпереди при стойке на обеих ногах с открытыми (-16,45± 17,95 мм по сравнению с -33,2±13,6 мм, Р 0,05) и закрытыми глазами (-14,33±15,57 мм, по сравнению с -31,7±12,8 мм, Р 0,05). Показатели нормального положения ЦЦ приведены согласно Normes 85 (1985). Смещение ЦЦ вперед могло быть связано с изменением стратегии поддержания равновесия тела.
У женщин отмечались аналогичные изменения, однако смещение вперед по сравнению с нормой имело характер тенденции. Показатели восстановления статокинетической устойчивости - площадь, скорость ЦЦ, разброс (среднеквадратичное отклонение) ЦЦ по оси у, находились на уровне 1 балла по спортивной шкале (табл. 33).
Результаты измерения силовых возможностей спортсменов с травмой нижних конечностей с использованием изокинетическои динамометрии показали, что имеются значительные отличия между пораженной и интактной ногой (табл. 34). Выявили меньшие силовые возможности разгибателя голени (четырехглавой мышцы бедра) оперированной ноги по сравнению с интактной по показателям ПВМ/ВТ (%) при изокинетическои динамометрии на 60 (199,64±66,7 по сравнению с 264,17±50, Р 0,05), 180 (133,89±40,68 по сравнению с 162,8±29,69, Р 0,05) и 300 в секунду (96,2±23,1 по сравнению с 114,01±20,24, Р 0,05) - рис. 8. Мощность разгибателя (Вт) также отличалась на 60 (99,96±37,81 по сравнению с 126,01±32,27, Р 0,05), на 180 (159,16±66,3 по сравнению с 198,6±52,03, р 0,05) и 300 (130,55±55,48 по сравнению с 159,62±49,37, р 0,05). Дефицит силы мышц достигал 25% на 60, уменьшался на высоких скоростях до 16%. Аг/ант., 60,% 71,95±19,17 58,55±10,71 Аг/ант., 300,% 91,85±22,91 79,66±12,55 данные представлены в виде X ±с, где X - среднее значение, а - стандартное отклонение, разг - разгибание, сгиб -сгибание, 60, 180, 300 -угловая скорость изокинетического тестирования (градусов в секунду), - различия достоверны (Р 0,05), ПВМ - пиковый вращающий момент (Н м), ПВМ/ВТ - пиковый вращающий момент/вес тела 100% (%), время ускор. - время ускорения (мс), аг/ант. - соотношение агонистов к антагонистам
На интактной ноге сила четырехглавой мышцы бедра соответствовала спортивной шкале на угловой скорости 60 в секунду - 2 баллам, на 180 и 300 - 1 баллу. Силовые возможности сгибателей голени интактной ноги также соответствовали спортивной шкале (2 балла) на 60, 1 баллу на 180 и 300. Небольшое снижение силовых возможностей интактной ноги, возможно, было обусловлено изменением режима тренировок после травмы.
У женщин изменения показателей силы и мощности мышц бедра носили аналогичный характер (табл. 35). Силовые показатели разгибателя голени были меньше на оперированной ноге по сравнению с интактной на всех тестируемых скоростях изокинетического тестирования (ПВМ/ВТ, мощность). В отличии от мужчин нейромышечные возможности четырехглавой мышцы бедра восстановились полностью, поскольку не было отмечено разницы времени ускорения разгибателей голени оперированной и интактной ноги. Соотношение агонистов к антагонистам на скоростях 60 и 300 в секунду также было выше на оперированной ноге по сравнению с интактной за счет преобладания мышц - сгибателей голени.
Влияние фотостимуляции на активность коры головного мозга и функциональное состояние спортсмена
На I стадии исследований ФС выявлено, что у 100% исследуемых в отведении С 2 происходил сдвиг частоты а-ритма, в сторону ускорения при наличии неструктурированного визуального поля (без применения ФС). В среднем, а-ритм ускорялся на 0,22 Гц (Р 0.05) по сравнению с состоянием расслабленного бодрствования с закрытыми глазами.
В условиях неструктурированного однородного визуального поля, у всех испытуемых амплитуда а-ритма достоверно увеличивалась по сравнению с состоянием спокойного бодрствования с открытыми глазами, однако не достигала максимума при состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами (табл. 40). Следовательно, состояние с открытыми глазами в условиях неструктурированного однородного визуального поля можно рассматривать как переходное между состояними с открытыми и закрытыми глазами.
При исследовании влияния цветовой фотостимуляции на функциональное состояние спортсмена установлено, что наибольшее модулирующее влияние на увеличение амплитуды а-ритма ЭЭГ, оказывал зеленый цвет на частоте индивидуального а-пика (табл. 41). Наибольшее увеличение амплитуды а-ритма, наблюдалось при воздействии зеленым цветом (2,08±1,03 мкВЛІГц), синим (1,54±0,69 мкВЛ/Гц) по сравнению с фоном (1,05±0,39 мкВ/л/Гц), Р 0,05. При воздействии зеленым цветом на частоте индивидуального а-пика амплитуда а-ритма увеличивалась в 2 раза по сравнению с фоном. Для проведения процедуры в течении 10 минут и оценки влияния монохроматической фотостимуляции далее использовали зеленый цвет.
На II стадии исследования при проведении 10 минутной процедуры ФС зеленым цветом на частоте индивидуального пика альфа-ритма, с применением эффекта неструктурированного однородного визуального поля отмечали повышение амплитуды альфа-ритма, которое продолжалось до 10 минут после стимуляции.
К завершению процедуры фотостимуляции (5-10 минута) произошли следующие изменения показателей вариационной пульсометрии: - достоверное снижение частоты сердечных сокращений и повышение временных показателей (повышение SDNN и pNN50% - показателей активности парасимпатической нервной системы); - снижение (р 0,05) индекса напряжения (SI) - рис.18, 19. пп п 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 п п ТІ Т2 ТЗ Т4 Т5 Рис. 18. Динамика показателя SDNN (мс). ТІ - фон, Т2 - точка начала процедуры (1-5 минута процедуры), ТЗ - точка окончания фотостимуляции (5-10 минута процедуры), Т4 - 1-5 минута восстановления, Т5 - 5-10 минута восстановления. Повышение SDNN в точке ТЗ по сравнению с фоном ТІ (Р 0,05).
Повышение SDNN (мс) происходило в точке ТЗ (5-10 минута процедуры) до 58,38±22,47, выше фонового уровня (ТІ) - 43,38±16,36 (Р 0,05). Снижение SI (условных единиц) в точке ТЗ составило 101±70,43, по сравнению с фоном 192,63±131,31 (Р 0,05). Данное соотношение временных показателей и достоверное снижение индекса напряжения SI указывают на повышение общей вариабельности сердечного ритма, активизацию парасимпатической нервной системы и снижение активности механизмов симпатической регуляции.
Полученные данные свидетельствуют о том, что фотостимуляция для большинства испытуемых оказывается эффективным модулятором альфаритма ЭЭГ. Структуры головного мозга, при работе которых генерируется альфа-активность, участвуют в формировании текущего функционального состояния, определяют состояние спокойного бодрствования, в отличие от состояний повышенной активации, где доминируют бета-ритмы, или сна, с доминированием дельта ритмики. Увеличение амплитуды альфа-ритма при фотостимуляции является позитивным признаком оптимизации функционального состояния спортсмена.
Оптимизация функционального состояния ЦНС при проведении процедуры фотостимуляции способствовала активации парасимпатической нервной системы и снижение активности механизмов симпатической регуляции. Практически все описанные вегетативные сдвиги приблизились к фоновым значениям на 10-й минуте восстановительного периода.
Таким образом, можно выделить следующие основные физиологические аспекты влияния фотостимуляции зрительного анализатора на функциональное состояние человека: неструктурированное однородное визуальное поле, в состоянии спокойного бодрствования с открытыми глазами в среднем на 0,22 Гц способствует сдвигу альфа-пика в высокочастотную область (РП0,05) и увеличивает амплитуду альфа-ритма в этом состоянии. Максимальное увеличение амплитуды альфа-ритма (в 2 раза) происходит при стимуляции зеленым светом. Десятиминутная ФС зеленым цветом приводит к увеличению амплитуды альфа-пика (рП0,05), к понижению индекса напряжения (р 0,05) и к общей нормализации регуляторных процессов вегетативной нервной системы. Положительные изменения спектральных характеристик биоэлектрогенеза мозга продолжаются не менее 10 минут после воздействия.
В целом, полученные результаты позволяют рассматривать цветовую фотостимуляцию как один из эффективных способов системной модуляции корковой активности спортсмена в условиях напряженной профессиональной деятельности, сопровождающейся выраженным эмоциональным напряжением.
При разработке методики тестирования афферентного звена ноцицептивной системы спортсмена в исследовании №1 установили возможность получения классического набора лазервызванных потенциалов (ЛВП) коры головного мозга при помощи лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм (табл. 42).
Для оценки безопасности методики стимуляции лазерным излучением, до и после стимуляции провели серию исследований, в которых оценивали влияние стимуляции на состояние нервной системы, воздействие излучения на кожные покровы и на вариабельность сердечного ритма. После воздействия минимальная и средняя температуры незначительно увеличились на 0,1 С, в то время как максимальная температура осталась прежней (рис. 21).
Примеры использования алгоритма возврата в спорт
В результате проведенных исследований целесообразно выделить две группы методов комплексного биомеханического и физиологического контроля при травме нижних конечностей спортсмена. 1 группа - основная, включает в себя методики тестирования нервно-мышечной системы и опорно-двигательного аппарата спортсмена: 1.1 Стабилометрия. 147 1.2 Изокинетическая динамометрия. 1.3 Видеоанализ двигательной активности. Показания: 1) определение возврата в спорт, к прежнему уровню спортивной активности 2) определение тактики и вида лечения 3) оценка динамики восстановления 4) диагностика слабого звена 5) тестирование спортивного движения Систематическому анализу данной группы методов посвящена настоящая работа. 2 группа дополнительных методов, включает специальные методики при наличии показаний к ним у спортсмена с травмой нижних конечностей: 2.1 Миотонометрия отдельной мышцы. Показания: 1) дисфункция отдельной мышцы или группы мышц. Пример - внутренняя широкая мышца бедра при пателлофеморальном артрозе, пателлофеморальном болевом синдроме, а также средняя ягодичная мышца, важная для предотвращения формирования вальгусной установки голени при движении. 2) диагностика ключевой мышцы или группы мышц. Пример - определение гипотонии мышцы при ее повреждении или гипертонуса при перетренировке. А также определение возможного слабого звена при осуществлении движения. 3) определение динамики тренировочного процесса. Пример - определение адекватности или избыточности нагрузки по уровню тонуса мышц. 2.2 Лазервызванные потенциалы (ЛВП). Показания: 1) травма нервных проводников. 148 Пример — определения наличия и степени травматического повреждения нервных проводников болевой чувствительности на всех уровнях центральной нервной системы. 2) неврологические заболевания, в том числе неврологические осложнения остеохондроза позвоночника, полинейропатии. Пример - диабетическая полинейропатия, грыжа межпозвонкового диска с радикулопатией. 3) объективная оценка уровня боли. Пример - объективное определение степени болевых ощущений, в том числе при аггравации, при соматической патологии, изучении механизмов боли. 4) определение противоболевого эффекта фармакологических и физических факторов.
Для систематизации данных исследования целесообразно обсуждение полученных результатов и выявленных нарушений опорно-двигательного аппарата и нервно-мышечной системы спортсмена с травмой нижних конечностей с позиций многоуровневой организации движений по Бернштейну Н.А.
Согласно Бернштейну Н.А. [6] «тонус есть текучее состояние подготовленности нервно-мышечной периферии к избирательному принятию эффекторного процесса и к его реализации. Сюда входят, таким образом, и самостоятельные тонические сокращения, и расслабления скелетных мышц, и механический фон совокупности коэффициентов упругости и возбудимости, на котором протекают активные неокинетические тетанусы, и наконец, вся совокупность явлений предварительной установки нервно-мышечной периферии на эффекторную импульсацию». Каким же образом изменяется тонус четырехглавой мышцы бедра при повреждении коленного сустава?
Как показало данное исследование, при повреждении коленного сустава (при ПФА) происходит избирательное уменьшение разницы тонус напряжения/покоя внутренней широкой мышцы бедра почти в 2 раза по сравнению с нормой (4,85±3,1 Гц по сравнению с 8,44±5,01, Р 0,05). При этом, имеется тенденция к уменьшению данного показателя в проекции других мышц, однако достоверно снижается показатель тонуса именно внутренней широкой мышцы бедра. Поскольку внутренняя широкая бедра является важным динамическим стабилизатором надколенника, расстройство ее тонуса замыкает основной порочный круг при травме коленного сустава [210]. Слабость ее приводит к наружному смещению надколенника до 4 мм при сгибании колена более 20, что вызывает дополнительное трение и повреждение хряща надколенника, что в свою очередь вызывает асептическое воспаление и отек. Наличие 30 мл жидкости в коленном суставе вызывает снижение силы четырехглавой мышцы бедра в 2 раза [114], и в свою очередь, углубляет нарушение тонуса внутренней широкой мышцы бедра. Данный порочный патофизиологический круг играет значительную роль в развитии пателлофеморального артроза при всех травмах коленного сустава [61]. В клинической практике, видимое на глаз, уменьшение объема внутренней широкой мышцы носит название - "симптом Байкова" и очень часто встречается при травматических повреждениях коленного сустава любого вида. Как известно, разница тонус напряжения/покоя взаимосвязана с силой данной мышцы [47]. Гипотрофия внутренней широкой мышцы, таким образом, является ключевым звеном развития артроза коленного сустава после любых видов его травматических повреждений [31]. Полученные данные целесообразно использовать для объективной оценки функционального состояния ключевой мышцы при ПФА. Кроме того, показатели миотонометрии внутренней широкой мышцы бедра можно применять для оценки восстановления после операции на коленном суставе, в тех случаях, когда возникает гипотрофия внутренней широкой мышцы бедра. Следовательно, миотонометрия отдельных составляющих четырехглавой мышцы бедра может использоваться как метод выбора объективной оценки функции коленного сустава при данной патологии. После проведения курса электростимуляции четырехглавой мышцы бедра, сочетанной с произвольным сокращением, показатель разницы тонус напряжения покоя вырос до 7,88 ±4,19 Гц, восстановился до нормальных значений.
Следовательно, использование методики миотонометрии отдельных головок четырехглавой мышцы бедра позволяет объективно оценить селективное нарушение тонуса внутренней широкой мышцы бедра, определить динамику восстановления данной мышцы, а также провести диагностику утомления мышцы, дозировать тренировочную нагрузку.
"Мышечный тонус есть палеокинетический работы поперечно-полосатой мышцы", который "обладает способностью являться регулятором неокинетического процесса, обеспечивающим последнему ту самую гибкость и настраивемость" [7]. Таким образом, нарушение нервно-мышечной регуляции при травме нижних конечностей спортсмена происходит на уровне А, нарушается текущая настройка мышцы к планирующемуся движению. При этом данное нарушение селективное, затрагивает отдельные мышцы, прежде всего - внутреннюю широкую мышцу бедра.
