CC BY
21
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 4 - P. 163-165
УДК: 796.012.266 Б01: 10.12737/агйс1е_5а38й:7е470962.73393330
МЕТОД МНОГОМЕРНЫХ ФАЗОВЫХ ПРОСТРАНСТВ В ОЦЕНКЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ
УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕЛОВЕКА
А.С. КИНТЮХИН, С.И. ЛОГИНОВ
БУ ВО Ханты-Мансийского автономного округа - Югры «Сургутский государственный университет»,
проспект Ленина, 1, г. Сургут, 628400, Россия
Аннотация. В работе представлен комплексный биомеханический анализ изменений вертикальной устойчивости с помощью разработанного внешнего управляющего воздействия в виде реабилитационных игр на стабилометрической платформе с биологической обратной связью.
Впервые с позиций теории хаоса-самоорганизации сложных систем методом многомерных фазовых пространств идентифицированы наиболее значимые параметры и получены матрицы межат-тракторных расстояний изменения постуральной устойчивости женщин в ответ на внешнее управляющее воздействие в виде реабилитационных игр на стабилометрической платформе с биологической обратной связью в условиях Югорского Севера. Применение метода многомерных фазовых пространств позволил идентифицировать ведущие параметры порядка, определяющие поведение вектора состояния вертикальной устойчивости человека под влиянием управляющих воздействий с биологической обратной связью.
Ключевые слова: равновесие, стабилометрия, биологическая обратная связь, внешнее управляющее воздействие, многомерные фазовые пространства.
THE METHOD OF MULTIDIMENSIONAL PHASE SPACES IN THE EVALUATION OF HUMAN
VERTICAL STABILITY
A.S. KINTYUKHIN, S.I. LOGINOV Surgut State University, pr. Lenina, 1, Surgut, 628400, Russia
Abstract. The article considers biomechanical analysis of vertical stability with the help of a developed external controlling action in the form of rehabilitation games on a force plate with biofeedback.
For the first time relying on the theory of chaos-self-organization of complicated systems and using the method of multi-dimensional phase spaces, the most significant parameters have been identified and interact active distances matrices of the changes in women's postural stability as a response to external controlling action in the form of rehabilitation games on a force plate with biofeedback under conditions of extreme North have been obtained.
The application of the method of multi-dimensional phase spaces has enabled to identify the leading parameters of the pattern defining state vector behavior of human vertical stability under the influence of controlling actions with biofeedback.
Key words: balance stabilometry, biofeedback, an external control action, multi-dimensional phase space.
Цель исследования - доказать эффективность использования метода многомерных фазовых пространств в оценке разработанных внешних управляющих воздействий на посту-ральную устойчивость испытуемых.
Материалы и методы исследования. Оценку вертикальной устойчивости женщин осуществляли методом стабилометрии с использованием исследовательского компьютерного комплекса «МБН Биомеханика» (Россия). В сравнительном эксперименте приняли участие
10 женщин экспериментальной группы (ЭГ) в возрасте 37,5±10,2 года, 10 женщин контрольной группы в возрасте 39,4±13,6 лет. Участницы ЭГ выполняли тренировки на стабиломет-рии с биологической обратной связью и реабилитационные игры (РИ). Женщины КГ оставались интактными.
Реабилитационные игры включали 6 заданий, 2 из которых предусматривали тренировку движений в одной плоскости (влево-вправо) и 4 - тренировку в двух плоскостях (влево-
10иКМЛЬ ОБ ОТШ МЕБТСЛЬ ТЕСЫШШС1Е8 - 2017 - V. 24, № 4 - Р. 163-165
вправо, вперед-назад), при этом в процессе игр задания усложняли. Тесты продолжительностью 30 секунд каждый выполняли в следующей последовательности: основная стойка глаза открыты (ОСГО), оптокинез вправо (метод исследования функции зрительно-
вестибулярного анализатора, основанный на изучении характера нистагма, возникающего при фиксации взгляда на непрерывно перемещающихся предметах) (ОКП), оптокинез влево (ОКЛ), основная стойка глаза закрыты (ОСГЗ), Тест Ромберга - стопы вместе руки вперед, глаза открыты (ТРГО) и глаза закрыты (ТРГЗ).
Обработку данных производили с использованием программы «Идентификация параметров квазиаттракторов поведения вектора состояния биосистем в ш-мерном фазовом пространстве» [1,3], предназначенной для исследования систем с хаотической организацией. Считается, чем больше расстояние между хаотическим геометрическим и среднестатистическим стохастическим центрами в ш-мерном фазовом пространстве, тем сильнее выражена мера хаотичности в динамике поведения вектора состояния организма человека (ВСОЧ).
Рис. 1. Динамика общих объемов квазиаттракторов Ух и Уу в тестах на вертикальную устойчивость у женщин, А - экспериментальная группа, Б - контрольная группа до и через 12 недель управляющего биомеханического воздействия. Условные обозначения: ТРГО/ТРГЗ - тест Ромберга,
глаза открыты/закрыты; ОКП/ОКЛ - оптокинез вправо/влево; ОСГО/ОСГЗ - основная стойка, глаза открыты/закрыты
Результаты и их обсуждение. Показатели объемов квазиаттракторов (ОК) Ух и Уу в экспериментальной группе, можно наблюдать их уменьшение по всем тестам кроме одного: оптокинетической пробы вправо с результатом 4,06 у.е. против 4,80 у.е., в контрольной группе изменения произошли в сторону уменьшения в 3-х из 6-и тестов (рис. 1). Данные, свидетельствуют, что после 12-недельных тренировок наиболее значимое увеличение объемов квазиаттракторов произошло в тесте «основная стойка глаза закрыты» в экспериментальной группе -
8,09 усл. ед. по сравнению с контрольной -1,24 усл. ед.
Внешнее управляющее воздействие в виде комплекса общеразвивающих физических упражнений в течение 12-ти недель существенных изменений в регуляции равновесия не вызывало, за исключением повышения контроля во фронтальной плоскости с закрытыми глазами. В то же время, тренировки на стабиломет-рической платформе с использованием реабилитационных видеоигр с обратной связью способствовали повышению вертикальной устойчивости женщин за счет оптимизации положения ЦД во фронтальной и сагиттальной плоскостях, снижения максимальной амплитуды колебаний ЦД во фронтальной и сагиттальной плоскостях, а также снижения средней скорости колебаний ЦД.
Анализ матриц межаттракторных расстояний (МР) 21} показал, что расстояние гц между статистическими и хаотическими центрами квазиаттракторов в тестах с закрытыми глазами (в основной стойке и тест Ромберга) существенно отличаются, тогда как во всех остальных тестах с открытыми глазами таких изменений не наблюдается.
Обращает на себя внимание, что поддержание баланса по данным тестов с открытыми глазами (ОСГО и ТРГО) в ЭГ и КГ имеет сходную динамику изменений расстояний квазиаттракторов между статистическими и хаотическими центрами. Легко видеть, что расстояние между статистическими центрами квазиаттракторов в тесте ОСГО и ТРГО меньше в экспериментальной группе по сравнению с контролем (138,34 и 17,53 ух 146,5 и 30,18), соответственно.
Б
ив
ид
л знс
41
а. т 1Л
I- [ И
* \ я
7. 1«
ш
а
ш. ; » ЛШ
ЭГ к г ? :
ч» 1 £ ■ ■кг = Е1Ш «и < 1 > ».И ; ; „ ш и» л.»' IV Ч.К-. . . ■ НУ 40,61 43, п
окгт акл оста оста газ тип
авт акл ып она жз тна
Рис. 2. Матрицы межаттракторных расстояний между центрами А) статистических и Б) хаотических квазиаттракторов в экспериментальной и контрольной группах
Иная динамика наблюдается в расстояниях 21} между статистическими и хаотическими центрами квазиаттракторов в тестах с закрытыми глазами в исследуемых группах. Видно,
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2017 - Т. 24, № 4 - С. 163-165 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 4 - P. 163-165
что МР между стохастическими центрами выше в контрольной группе, а МР между хаотическими центрами выше в экспериментальной группе (рис. 2).
Подобная динамика может говорить о том, что в отсутствии визуального контроля система равновесия находится в большей степени хаотичности и имеет больше степеней свободы для поддержания вертикального равновесия тела.
Ведущим параметром порядка, влияющим на поведение вектора устойчивости, во всех группах, оказалась площадь статокинезио-граммы с 90% доверительным интервалом (590). Изменения параметров квазиаттракторов обеих групп имели сходную динамику, поэтому мы объединили данные для анализа методом многомерных фазовых пространств.
Использование симулятора равновесия на стабилометрической платформе с биологической обратной связью значительно расширяет реабилитационные возможности коррекции постуральной неустойчивости физически низко активных женщин вообще и пожилых женщин в частности.
Определение ведущих параметров порядка вертикальной устойчивости с помощью метода многомерных фазовых пространств и расчет матриц межатракторных расстояний может выступать критерием прогноза эффективности внешних управляющих воздействий в виде тренировок на стабилометрической платформе с биологической обратной связью при использовании их в практике работы различных учреждений здравоохранения и центров реабилитации [2].
Выводы. Методом многомерных фазовых пространств установлено, что ведущим параметром порядка регуляции вертикальной устойчивости женщин являются: среднеквадра-тическое отклонение в сагиттальной плоскости, коэффициент Ромберга, а также площадь статокинезиограммы с 90% доверительным интервалом. Именно эти показатели необходимо контролировать при тренировке посту-ральной стабильности. Остальные 12 параметров менее значимы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РГНФ (проект № 16-16-86006, Оптимизация физической активности пожилых людей в условиях урбанизированного Севера - ХМАО-Югры)
Литература
1. Еськов В.М. Анализ матриц межаттракторных расстояний параметров физиологических функций больных в условиях кинезитерапии // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2010. Т. 9, №3. С. 687-691.
2. Кинтюхин А.С., Логинов С.И. Особенности регуляции вертикального равновесия женщин разного возраста в покое и после тренировки на стабило-метрической платформе // Теория и практика физической культуры. 2013. №5. С. 90-93.
3. Козлова В.В. Матрицы межаттракторных расстояний в оценке эффективности влияния дозированных физических нагрузок на организм человека // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2012. Т. 11, №2. С. 499-504.
References
Es'kov VM. Analiz matrits mezhattraktornykh rass-toyaniy parametrov fiziologicheskikh funktsiy bol'nykh v usloviyakh kineziterapii [Analysis of matrices of interatractor distances of parameters of physiological functions of patients under conditions of kinesitherapy]. Sistemnyy analiz i upravlenie v bio-meditsinskikh sistemakh. 2010;9(3):687-91. Russian. Kintyukhin AS, Loginov SI. Osobennosti regulyatsii vertikal'nogo ravnovesiya zhenshchin raznogo vo-zrasta v pokoe i posle trenirovki na stabilometri-cheskoy platforme [Features of regulation of vertical balance of women of different ages at rest and after training on a stabilometric platform]. Teoriya i praktika fizicheskoy kul'tury. 2013;5:90-3. Russian. Kozlova VV. Matritsy mezhattraktornykh rasstoyaniy v otsenke effektivnosti vliyaniya dozirovannykh fizi-cheskikh nagruzok na organizm cheloveka [Matrices of interatractor distances in assessing the effectiveness of the effect of dose-related physical exertion on the human body]. Sistemnyy analiz i upravlenie v biomedit-sinskikh sistemakh. 2012;11(2):499-504. Russian.
