CC BY
215
УДК 615.47; 621.37/89
СТАБИЛОАНАЛИЗАТОР «СТАБИЛАН-01» В СПОРТЕ
С.С.Слива1, А.С.Слива1, Д.В.Кривец2
1 ЗАО «ОКБ «РИТМ», Россия, 347900, Таганрог, ул. Петровская, 99, тел.:(8634) 363-190, факс:36-31-70, stabilan@scenar.com.ru
2 НИИ НК РГУ, Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194/1, тел.:(8632) 433-088
krivets@krinc.ru
Подготовка спортсменов высокого уровня, а тем более, мирового класса, на современном этапе развития спорта не мыслится без привлечения средств объективации знаний тренера о функциональном состоянии спортсмена и его специальном техническом уровне. Проблема получения и интерпретации этой информации весьма актуальна как для решения задач отбора наиболее перспективных спортсменов среднего уровня и новичков, так и при комплектовании команд оптимальных по совместимости и сработанности.
Давно замечено, что утомление, интоксикация, заболевания центральной нервной системы наиболее выразительно проявляют себя в форме расстройств координации в удержании равновесия. Поэтому суть исследований биомеханики процесса поддержания человеком вертикальной позы, являющимся динамическим феноменом, методами и средствами компьютерной стабилографии сводится к установлению качественной и количественной связи между координирующими свойствами человека и расстройствами его нервной системы, а также ведущих сенсорных систем.
Двухкоординатный компьютерный стабилограф обеспечивает регистрацию и анализ траектории центра давления, оказываемого человеком на горизонтальную рабочую поверхность силокоординатной платформы, называемой обычно стабилоплатформой. В России до уровня лучших мировых технических показателей доведен стабилоанализатор компьютерный с биологической обратной связью «Стабилан-01», который был сертифицирован в 2001 г.
Для реализации эффективного использования компьютерной стабило-графии в спорте и спортивной медицине разработчикам стабилоанализатора пришлось [1]:
- увеличить габариты опорной плиты стабилоплатформы до размеров 500х500 мм, довести возможность исследования испытуемого с массой до 150 кг и реализовать измерение массы спортсмена;
- расширить диапазон оценки координат центра давления до ±200 мм от центра платформы за счет реализации четырехопорного варианта стабилоплатформы, что обеспечило возможность установки ступеней спортсмена в соответствии с требованиями вида спорта;
- повысить чувствительность измерения опорных реакций до уровня фиксации баллистограммы, вызванной механической работой сердца и дыхательным процессом;
- реализовать двухплатформенный вариант исследования спортсмена, в котором стопы ног устанавливаются на две платформы;
- предусмотреть возможность встройки в стабилоплатформу дополнительных каналов для регистрации синхронно со стабилограммами следующих физиологических сигналов: периметрического дыхания, пульса с последующим вариационным анализом, силы кистевой и становой, 4-х каналов огибающих миограмм и внешнего силового импульсного воздействия;
- довести массу стабилоплатформы со встроенным электронным блоком
до 10 кг, что в 2-5 раз меньше любого отечественного или зарубежного аналога и выгодно отличает ее по мобильности.
Следует отметить, что дополнительно используемые в составе стабилоанализатора каналы регистрации физиологических сигналов выбраны таким образом, чтобы при существенном повышении информативности минимально снизилась комфортность обследования. Все перечисленные доработки для использования стабилоанализатора в спорте уже реализованы в серийно выпускаемом стабилоанализаторе «Стабилан-01».
Применение этих средств в повседневной тренировочной практике в составе тренажеров со зрительной или слуховой обратными связями позволяет тренеру управлять процессом выработки требуемого двигательного стереотипа как индивидуального, так и для всей команды.
Концептуально возможности такого стабилографического комплекса в спорте и физической культуре были определены д.п.н., профессором РГУФК М.П. Шестаковым (г. Москва) совместно с ведущими разработчиками стабилоанализатора «Стабилан-01» [2, 3] в реализации следующих направлений:
- научно-исследовательское;
- оценка физической выносливости и профориентация;
- контроль функционального состояния спортсменов;
- обучение и тренинг на основе компьютерных технологий;
- диагностика и реабилитация в спортивной медицине;
- использование в сфере спортивных услуг.
Научно-исследовательское направление
С этой целью специально были разработаны методики для оценки проприорецептивной памяти, а также внешнего силового импульсного воздействия, которые дополнили методики с оценкой переходных процессов в поддержании вертикальной позы при ступенчатом воздействии, реализуемом программно за счет зрительной обратной связи. Это позволяет расширить фундаментальные исследования в интересах спортивной медицины для разработки методик оценки психофизиологии спортсмена, прогноза его состояния в экстремальных и неблагоприятных ситуациях.
Не менее значимы исследования равновесия человека в комплексе с другими системами жизнеобеспечения, например, сердечно-сосудистой при совмещении регистрации стабилограмм и ритмограмм сердца, при регистрации периметрического дыхания с оценкой степени компенсации дыхательной волны в стабилограммах, что позволяет судить о наличии или отсутствии мозжечковых нарушений [4, 5].
Оценка физической выносливости
Оценка физической выносливости важна для многих видов спорта. Для этой цели разработаны методики на основе кистевой и становой силометрии, используемые совместно со стабилографическими исследованиями. Найдены нормативы с учетом возраста. Возможно формирование “индивидуальных коридоров” для оценки степени перетренировки.
Методики, основанные на силометрии и стабилометрии, могут быть успешно адаптированы для оценки физического здоровья молодежи в рамках программы «Физическое воспитание и оздоровление детей, подростков и молодежи в Российской Федерации (2003-2005 гг.)». Эти же методики могут быть использованы для профориентации как в спорте, так и при призыве на военную службу и направлении в конкретный род войск.
Контроль функционального состояния спортсмена
Методика оценки функционального состояния человека состоит из 3-х этапов по 30 секунд. Первые два этапа - это модернизированный тест Ромберга, адаптированный к методам компьютерной стабилографии. Основная цель этих этапов - оценить реакцию человека на ограничение потока внешней информации при
закрывании глаз. Третий этап можно отнести к активной пробе, т.к. при повышенной чувствительности стабилоплатформы следует удерживать маркер, отображающий центр давления испытуемого, в мишени на экране монитора. Этот этап позволяет оценить способность испытуемого собраться в экстремальной ситуации и сосредоточиться на выполнении понятной, но не простой задачи. Фактически это вариант усложненной сенсомоторной пробы.
Для реализации этой методики был специально разработан новый вид стабилографического показателя «качество функции равновесия» (КФР), основанный на анализе векторов скорости траектории центра давления испытуемого в горизонтальной плоскости при поддержании вертикальной позы. Этот показатель дает интегральную оценку функции равновесия. На сегодня, как показали исследования, этот показатель обладает высокой чувствительностью и имеет наименьшую вариабельность по сравнению с другими стабилографическими показателями.
Эта методология оценки функционального состояния человека была разработана под руководством д.м.н., профессора В.И. Усачева (ВМедА, г. Санкт-Петербург), защищена патентом [5]. В настоящее время прошла успешно апробацию в варианте предполетного контроля в военно-транспортной авиации, осваивается для предсменного контроля профессий с высокой значимостью человеческого фактора, а именно локомотивных бригад на железнодорожном транспорте и служащих энергетических предприятий РАО ЕЭС.
Контроль функционального состояния спортсменов на основе методов и средств компьютерной стабилографии сегодня не имеет альтернатив по комфортности и времени обследования, высокой чувствительности к отклонениям функционального состояния, возможности формирования индивидуальных и групповых нормативов, а также мониторингу текущего состояния спортсменов.
Обучение и тренинг
Обучение и тренинг на основе стабилографических технологий направлены на совершенство управления спортсменами отдельными мышечными группами, на формирование правильной начальной позы в соответствии с требованиями спортивной специализации, на формирование осанки и адекватных реакций для сохранения равновесия после возмущения и т. п.
В решении указанных задач особую значимость приобретает возможность сочетания стабилографического исследования с миографическим как для оценки асимметрии активности мышц, так и для тренинга заданной группы мышц с последующей оценкой эффективности.
В стрелковых видах спорта сочетание стабилографической оценки позы с объективизацией периметрического дыхания позволяет отработать спортсмену не только начальную позу на этапе прицеливания, но и правильно выбрать момент выстрела, увязав его с дыханием. Такое сочетание регистрации стабилограмм и дыхания может оказаться весьма полезным и для тренинга биатлонистов, которым после экстремальной нагрузки во время преодоления дистанции приходится за короткое время собраться и произвести выстрелы. Точность поражения мишеней фактически определяет успех в биатлоне. Инструментальная поддержка спортсменов на этапе тренировок, объективация процесса прицеливания и нормализации психофизиологического состояния может существенно сократить сроки подготовки спортсменов к соревнованиям.
Диагностика и реабилитация
Диагностика и реабилитация в спортивной медицине аналогичны методам, используемым в обычной медицине с поправкой на кондиционные возможности спортсменов, характер травм и скорость их восстановления. Компьютерная стабилография позволяет проводить диагностику нарушений функции равновесия, связанную с патологией центральной и периферической нервной системы,
вестибулярных нарушений при ЛОР - заболеваниях, выявлять нарушения опорнодвигательного аппарата.
Реабилитационные методики на основе широкого использования в биомеханике биологической обратной связи различной модальности (зрительной, слуховой, электрической активности мышц, тактильной и др.) позволяют не только ускорять процесс реабилитации, например, двигательных нарушений, но и дают возможность эффективно тренировать координационные функции спортсмена.
Компьютерная стабилография в сфере оказания услуг
В сфере оказания услуг физкультурно-оздоровительной направленности компьютерная стабилография крайне необходима в таких организациях, как фитнесс клубы, шейпинг залы, бассейны и т.п., с целью контроля функционального состояния занимающихся для исключения перетренировки, дозирования нагрузки, выявления предзаболеваний, а также для оценки динамики увеличения силометрических показателей.
Использование биологической обратной связи
Использование в компьютерном стабилографе биологической обратной связи различных модальностей позволяет использовать его в качестве тренажерного устройства, направленного на реабилитацию функции равновесия, координационных способностей, а также психологической устойчивости, грамотного тактического мышления, повышения роли отдельных сенсорных каналов при управлении движениями. Данное направление следует особо выделить как перспективное при условии создания искусственных сред, в которые составной частью входят стабилографические комплексы. Степень воздействия таких сред на сенсорные каналы спортсмена может быть максимально приближена к их виду спорта.
Следует обратить внимание на новые возможности в спорте компьютерной стабилографии в двухплатформенном варианте. При этом каждая стабилоплатформа реализует измерение веса до 150 кг, т.е. общая грузоподъемность двух платформ составляет 300 кг. Такой вариант может представлять интерес в отработке приемов поднятий тяжести, например, у штангистов, а также в выборе стойки у стрелков и т. п. В двухплатформенном варианте обеспечивается регистрация статокинезиграмм для каждой стопы отдельно и для всего тела испытуемого, как и в одноплатформенном варианте. Визуализация так называемых «зон предпочтения» в статокинезиграммах, демонстрирующих зоны, где чаще всего находился центр давления каждой ноги испытуемого, позволяет достаточно тонко оценивать его позу, т. к. на экран монитора удается относительно просто переносить контуры стоп в координатах стабилоплатформ.
Заманчивые перспективы открывает двухплатформенный вариант для оценки сработанности двух спортсменов при решении общей задачи за счет визуальной обратной связи, реализуемой с помощью монитора каждого спортсмена и управления ходом компьютерной игры изменением позы.
Методика оценки физического и функционального состояния человека с принципиально новыми стабилографическими показателями (КФР), выделением зон предпочтения, двухплатформенным вариантом стабилографического комплекса, наличие дополнительных каналов съема физиологических сигналов, реализуемых в составе стабилографического комплекса «Стабилан-01» с ориентацией на использование в спорте и физической культуре не имеют аналогов как среди отечественных, так и в зарубежных разработках. В отечественном спорте наконец наступил период, когда повернулись лицом к новым технологиям в достижении высших показателей. Поэтому представленные технические и методические возможности стабилоанализатора «Стабилан-01» являются ответом на стоящие перед отечественным спортом задачи. Представленные возможности удалось реализовать за счет объединения усилий инженеров и ученых ЗАО «ОКБ «РИТМ», ученых Таганрогского государственного радиотехнического университета, а также ученых
НИИ нейрокибернетики Ростовского государственного университета, имеющие с разработчиками стабилоанализатора общий патент [7].
Уже более 2-х лет стабилоанализатор «Стабилан-01» используется в Российском государственном университете физической культуры (РГУФК, г. Москва), а в 2004г. успешно использовался д.п.н., профессором М.П. Шестаковым на сборах в подготовке олимпийских команд. Компьютерные стабилографы, выпущенные в ЗАО «ОКБ «РИТМ», уже несколько лет успешно используются в Кубанской академии физической культуры, где защищено две диссертации на основе внедрения новых технологий, под руководством д.п.н., профессора А.Б. Трембача.
Стабилоанализатор «Стабилан-01» вошел в состав передвижной лаборатории Кабардино-Балкарского научно-исследовательского центра для спортивных исследований и мониторинга физического развития и физической подготовленности различных возрастных групп населения.
На разработку ЗАО «ОКБ «РИТМ» обратили внимание в НИИ физической культуры (г.Санкт-Петербург) и футбольный клуб «Ростов». Сегодня трудно представить большой спорт без новых технологий, без оценки биомеханических показателей спортсменов, без компьютерной стабилографии.
ЛИТЕРАТУРА
1 Слива С.С. Применение стабилографии в спорте// Первая Всероссийская научно-практическая конференция «Мониторинг физического развития, физической подготовленности различных возрастных групп населения. Сборник докладов. Нальчик, 2003.- С. 210-213.
2 Слива С.С., Д.В. Кривец С.С., Кондратьев И.В. Развитие возможностей компьютерной стабилографии для использования в спорте //VI Всероссийская конференция по биомеханике «БИОМЕХАНИКА-2002». Тезисы докладов. - Н.-Новгород, 2002.- С.231.
3 Шестаков М.П., Слива С.С., Войнов И.Д. Компьютерная стабилография в физической культуре и спорте //VII Всероссийская конференция по биомеханике «БИОМЕХАНИКА-2004»//. Тезисы докладов в двух томах. Н.-Новгород, 24-28 мая 2004.- Т. II. - С.188-189.
4 Гурфинкель В.С., Коц Я.М, Шик М.Л. Регуляция позы человека. - М.: Наука, 1965. - 256 с.
5 Анисимов Е.А. Биомеханика дыхательных движений грудной клетки и колебаний общего центра массы тела в состоянии покоя и при утомлении//УГ Всероссийская конференция по биомеханике «БИОМЕХАНИКА-2002»//. Тезисы докладов. Н. Новгород, 2002. -С. 206
6 Патент на изобретение № 2165733 РФ, МКИ А 61. В 5/130, 5/00. Способ оценки общего функционального состояния человека / И. В. Кондратьев, Г.А Переяслов, С.С. Слива, В.И. Усачев. - № 99105091; Заявлено 15.03.99; Опубл. 27.04.2001, Бюл. № 12, Приоритет 15.03.99. - 8 с.
7 Патент на изобретение № 2185094 РФ, МКИ А 61 В 5/103. Силометрическая платформа / С.С. Слива, Д.В. Кривец, И.В. Кондратьев. -№ 99127133/14; Заявлено 17.12.99; Опубл. 20.07.02, Бюл. № 20, Приоритет 17.12.99.
- 9 с.
