CC BY
0СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ MODERN ISSUES OF БИОМЕДИЦИНЫ BIOMEDICINE 2024, T. 8 (2)_2024, Vol. 8 (2)
Дата публикации: 01.06.2024 Publication date: 01.06.2024
DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_33 DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_33
УДК 612.7; 796.012 UDC 612.7; 796.012
ВОЗМОЖНОСТИ МОБИЛЬНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ PHYSIOMASTER ДЛЯ ОЦЕНКИ АСИММЕТРИИ ДВИЖЕНИЙ СГИБАНИЯ-РАЗГИБАНИЯ ТУЛОВИЩА А.Н. Корольков1, Е.В. Шустова1, С.Н. Филиппова2, И.А. Путилин1
1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет просвещения», г. Мытищи, Россия
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный социальный университет», г. Москва, Россия
Аннотация. В статье рассматривается использование мобильного приложения PhysioMaster для оценки нейромоторных показателей асимметрии движений спортсменов молодого возраста. С использованием мобильного приложения проведены измерения углов отклонения туловища в трех плоскостях: сагиттальной, фронтальной и трансверсаль-ной 32 студентов факультета физической культуры Государственного университета просвещения. Определены возможности мобильного приложения PhysioMaster для оценки асимметрии движений сгибания-разгибания туловища, которые позволяют выявлять индивидуальные морфодинамические (строения опорно-двигательного аппарата и нейро-мышечной регуляции выполняемых движений) особенности совершения этого движения и оценивать характеристики асимметрии отклонений в трех плоскостях. Экспериментально установлено, что первопричиной асимметрии движений является отклонение туловища от вертикали во фронтальной плоскости, которое при наклоне туловища компенсируется ротацией туловища в трансверсальной плоскости.
Ключевые слова: информационные технологии, гаджеты, мониторинг, мотонейроны, профиль латеральной организации.
POSSIBILITIES OF PHYSIOMASTER MOBILE APPLICATION FOR ASSESSMENT OF TRUNK FLEXION-EXTENSION MOVEMENTS ASYMMETRY A.N. Korol'kov1, E.V. Shustova1, S.N. Filippova2, I.A. Putilin1
'State University of Education, Mytishchi, Russia 2Russian State Social University, Moscow, Russia
Abstract. The article deals with the use of PhysioMaster mobile application for the assessment of neuromotor indices of movement asymmetry among young age athletes. Using the mobile application the measurements of torso deviation angles in three planes: sagittal, frontal and transversal were carried out for 32 students of the Faculty of Physical Culture of the State University of Education. The possibilities of PhysioMaster mobile application for estimation of asymmetry of torso flexion-extension movements were determined, which allow to reveal individual morphodynamic (structure of musculoskeletal system and neuromuscular regulation of performed movements) peculiarities of this movement and to estimate the characteristics of deviation asymmetry in three planes. It is experimentally established that the root cause of movement asymmetry is the torso deviation from the vertical in the frontal plane, which is compensated by torso rotation in the transversal plane during torso inclination.
Keywords: information technology, gadgets, monitoring, motoneurons, lateral organization profile.
Введение. Мобильные приложения находят все большее применение для решения различных задач в области физической культуры и спорта: для мониторинга физического развития, диагностики осанки, оценки функциональных состояний
организма, техники спортивных движений и области их применения постоянно расширяются [1-2]. Одним из востребованных направлений использования мобильных приложений является экспресс-анализ состояния осанки, позы и точности
элементарных движений по видеоизображениям в реальном времени [3-4]. В настоящее время создан целый ряд различных приложений, позволяющих оценивать позы и движения звеньев тела человека по положению виртуальных маркеров, совмещаемых с центрами вращения суставов на изображении человека на экране гаджета. Компьютерной программой проводится сравнение положений маркеров при движении с исходным или модельным их расположением в различных пространственных плоскостях тела человека [3, 5].
Одним из таких доступных приложений для смартфонов является приложение PhysioMaster [6]. Программный комплекс позволяет проводить измерения биомеханических показателей: суставных углов, осуществлять анализ позы, осанки, асимметрии движений, оценивать диапазон и кинематические параметры движений движений звеньев тела в трех плоскостях. Также приложение реализует измерение и оценивание функциональных параметров по результатам локомоторных тестов.
Особо важное практическое применение этого приложения заключается в возможности оценки точности и асимметрии выполнения движений сгибания-разгибания туловища. Эти морфодинамиче-ские показатели опорно-двигательного аппарата (ОДА) спортсмена свидетельствуют об индивидуальных особенностях нейромышечной и межмышечной координации. Эта сложная иерархическая система нейромышечной регуляции движений включает: взаимодействия двигательных церебральных структур коры головного мозга (ГМ) с вестибулярным аппаратом и
мотонейронной системой, с афферентными и эфферентными нейронами проводящих спинномозговых нервных путей, со структурами нейро-мышечного комплекса и сенсорным аппаратом проприорецепторов мышц [3]. Диагностика асимметрии движений сгибания-разгибания туловища позволяет оценить врожденное (генетически обусловленное) право- и левостороннее развитие ОДА, а также сформировавшийся в процессе онтогенеза вклад двигательной коры правого и левого полушарий головного мозга в регуляцию движений ОДА контрлатеральной стороны тела человека.
Задача исследования - определить диагностические возможности мобильного приложения PhysioMaster для оценки асимметрии движений сгибания-разгибания туловища лиц молодого возраста, занимающихся в процессе профессиональной подготовки физической культурой и спортом.
Методы и организация исследования. Для решения этой задачи в декабре-январе 23-24 гг. было проведено пилотное исследование выборки из 32 студентов физкультурного факультета педагогического вуза в возрасте 19±2,4 года. Использовалась опция приложения Functional Movement Screen (FMS) analysis, которое позволяло фиксировать максимальные отклонения центра тяжести туловища (ЦТ) при наклоне вперед в положении стоя в трех плоскостях относительно исходного движения. В сагиттальной плоскости фиксировались отклонения вперед-назад, во фронтальной и трансверсальной плоскостях измерялись отклонения вправо-влево. Результаты представлялись в угловых градусах (рис. 1).
Рис. 1. Пример проекции траектории центра тяжести туловища при движении сгибания-разгибания в трансверсальной плоскости
Результаты измерений в виде максимальных отклонений туловища в каждой плоскости, а также антропометрические показатели (рост, вес) испытуемых заносились в таблицы Excel и обрабатывались методами математической статистики с использованием программы Stadia 8.0.
Для проверки справедливости гипотезы о нормальности распределения выборочных данных использовался критерий Омега-квадрат, для сравнения выборочных средних - t-критерий Стьюдента, для сравнения медиан выборок - критерий Вилкоксона. Также вычислялись корреляции Спирмена. Уровень статистической значимости справедливости нулевых гипотез был принят равным 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Данные измерений антропометрических показателей испытуемых и параметров
асимметрии движений с использованием мобильного приложения PhysioMaster были обработаны методами математической статистики. С использованием критерия Омега-квадрат для всех измеренных переменных была осуществлена проверка справедливости гипотезы: «Распределение не отличается от нормального». Установлена ее справедливость для всех переменных за исключением максимальных углов отклонения ЦТ во фронтальной и трансверсальной плоскостях, что свидетельствует о наличии систематических влияний на исходное положение и наклон туловища относительно гравитационной вертикали и направления движения по выборке испытуемых. Средние арифметические и стандартные отклонения измеренных углов представлены в таблице 1.
СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ
MODERN ISSUES OF
БИОМЕДИЦИНЫ BIOMEDICINE 2024, T. 8 (2)_2024, Vol. 8 (2)
Таблица 1
Величины отклонений центра тяжести (п=32)_
Плоскость Сагиттальная Фронтальная Трансве] рсальная
Направление Назад Вперед Влево Вправо Влево Вправо
Отклонение, ° 17,23± 15,89 32,06± 18,59 18,94± 18,19 7,44± 8,91 0,53± 2,83 31,47± 13,10
Наклон вперед в сагиттальной плоскости не является информативным в части характеристики осанки и асимметрии движений - это тестовое упражнение. Информативными были отклонения во фронтальной плоскости, связанные с асимметрией развития ОДА и ротация туловища в трансверсальной плоскости. При этом, как будет показано ниже, величины и направления этих отклонений связаны между собой и носят компенсаторный характер: чем больше асимметрия, тем больше отклонения и компенсаторные движения. Первичной причиной асимметрии совершаемых движений является исходное отклонение туловища от вертикали вправо или влево во фронтальной плоскости.
При анализе совершаемых движений в сагиттальной плоскости было установлено, что в ряде случаев испытуемые перед совершением наклона вперед предварительно разгибали туловище, как бы совершая замах - растягивая мышцы передней части туловища для увеличения действия инерционных сил и сил упругой деформации, способствующих совершению движения. В результате корреляционного анализа было установлено, что такие отклонения туловища назад перед совершением наклона имеют тенденцию к возрастанию вместе с возрастом испытуемых (Я=0,44 при критическом значении 0,25). Такая же тенденция характерна для разворота туловища в трансверсальной плоскости: чем больше возраст, тем больше и разворот туловища вправо по часовой стрелке (Я=0,42).
Также было установлено, что величины углов отклонения туловища при наклоне во всех плоскостях не имеют статистически значимой связи с антропометрическими данными: весом и ростом испытуемых.
Были выявлены тенденции зависимостей между углами отклонения туловища в сагиттальной, фронтальной и трансверсаль-ных плоскостях: чем больше отклонение от вертикали вправо во фронтальной плоскости, тем больше ротация туловища влево (против часовой стрелки) в трансверсальной плоскости, и чем больше отклонение вправо во фронтальной плоскости, тем больше ротация туловища в трансверсальной плоскости по часовой стрелке.
Во фронтальной плоскости для данной выборки испытуемых было установлено преимущественное отклонение туловища от вертикали влево. В трансверсальной плоскости преимущественным является ротация туловища вправо (по часовой стрелке). Можно предположить, что эти эффекты являются результатом компенсации правосторонней асимметрии развития ОДА. Кроме этого, необходимо учесть доминирование в выборке правого (правши) профиля латеральной организации (ПЛО) ГМ с повышенной активностью двигательной коры контрлатерального левого полушария ГМ.
В данном исследовании ПЛО у испытуемых не тестировали, поэтому это предположение является гипотетическим. То есть, перед наклоном туловища большинство испытуемых разворачивается относительно вертикали вправо (по часовой стрелке), а совершает наклон, отклоняя туловище влево во фронтальной плоскости. К массиву данных, представляющих углы отклонения туловища во всех плоскостях при совершении наклона, была применена процедура кластерного анализа с Евклидовой метрикой и дивизивной стратегией динамических сгущений. Первый кластер составили 29 испытуемых, а во второй
кластер попали трое испытуемых. Медианы углов отклонений для двух выделенных кластеров представлены в таблице 2.
Как следует из представленных результатов (табл. 2), второй кластер составили испытуемые с наиболее выраженной асимметрией движений: с наименьшим наклоном назад в сагиттальной плоскости,
наибольшим отклонением туловища влево во фронтальной плоскости и наибольшей ротацией вправо в трансверсальной плоскости. Полученные данные могут служить весомым основанием для более детального обследования состояния ОДА представителей 2-го кластера.
Таблица 2
Медианы углов отклонений центра тяжести туловища двух кластеров
Плоскость Сагиттальная Фронтальная Трансверсальная
Направление Назад Вперед Влево Вправо Влево Вправо
1-й кластер (n=29) 17 32,5 13 5 0 28
2-й кластер (n=3) 11 28 34 2 0 44
Заключение. В результате проведенного исследования определены возможности мобильного приложения PhysioMaster для оценки асимметрии движений сгибания-разгибания туловища. Установлено, что опция этого приложения Functional Movement Screen (FMS) позволяет фиксировать траектории отклонения центра тяжести туловища при его наклоне вперед из исходного положения стоя.
Эти диагностические возможности, в свою очередь, позволяют выявлять индивидуальные морфодинамические (строения
ОДА и нейромышечной регуляции выполняемых движений) особенности совершения этого движения и оценивать характеристики асимметрии отклонений в сагиттальной, фронтальной и трансверсальной плоскостях. Экспериментально установлено, что первопричиной асимметрии движений является отклонение туловища от вертикали во фронтальной плоскости, которое при наклоне туловища компенсируется ротацией туловища в трансверсальной плоскости.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Миронов, И. С. Динамические и пространственные характеристики точности движений / И. С. Миронов, М. А. Правдов, Д. М. Правдов // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2015. - № 3(121). - С. 68-73. Б01: 10.5930Л88п.1994-4683.2015.03.121.р68-73.
2. Хежев, А. А. Проблема точности движений в спорте / А. А. Хежев, А. А. Хежев // Физическая культура, спорт и здоровье. - 2014. - № 23. - С. 193-196.
3. Корольков, А. Н. Определение порогов восприятия движений в суставах верхних конечностей / А. Н. Корольков, М. В. Климанова // Вестник Челябинского государственного университета: образование и здравоохранение. -2013. - № 26(317). - С. 36-41.
4. Полевщиков, М. М. Методика оценки точности двигательных действий спортсмена игровых видов спорта / М. М. Полевщиков, В. В. Рожен-цов, Н. И. Палагина // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 2-2. - С. 363-367.
5. Корольков, А. Н. Пороги восприятия движений различных звеньев тела / А. Н. Корольков, В. Г. Никитушкин // Прикладная спортивная наука. - 2016. - № 2(4). - С. 27-32.
6. PhysioMaster. Unique App for Physical Therapists. - URL: https://trinuslab.com/ (дата обращения 27.02.24).
REFERENCES
1. Mironov I.S., Pravdov M.A., Pravdov D.M. Accuracy and space characteristics of rapid motor acts' dynamics. Scientific Notes of P.F. Lesgaft
University, 2015, no. 3(121), pp. 68-73. DOI 10.5930/issn.1994-4683.2015.03.121.p68-73. (in Russ.)
2. Khezhev A.A., Khezhev A.A. The problem of movement accuracy in sports. Physical Culture, Sports and Health, 2014, no. 23, pp. 193-196. (in Russ.)
3. Korol'kov A.N., Klimanova M.V. Identifying motion perception thresholds in the joints of the upper limbs. Bulletin of Chelyabinsk State University: education and healthcare, 2013, no. 26(317), pp. 36-41. (in Russ.)
4. Polevshchikov M.M., Rozhentsov V.V., Pala-gina N.I. Method of assessment of accuracy motor active athletes playing sports. Modern High Technologies, 2016, no. 2-2, pp. 363-367. (in Russ.)
5. Korol'kov A.N., Nikitushkin V.G. The movement's perception thresholds of the various body parts. Applied Sports Science, 2016, no. 2(4), pp. 27-32. (in Russ.)
6. PhysioMaster. Unique App for Physical Therapists. Available at: https://trinuslab.com/ (accessed 27.02.24).
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Алексей Николаевич Корольков - кандидат технических наук, доцент, ФГАОУ ВО «Государственный университет просвещения», Мытищи, e-mail: korolkov07@list.ru.
Елена Викторовна Шустова - кандидат педагогических наук, доцент, ФГАОУ ВО «Государственный университет просвещения», Мытищи, e-mail: elena-shustova@mail.ru.
Светлана Николаевна Филиппова - профессор, ФГБОУ ВО «Российский государственный социальный университет», Москва, e-mail: svetjar@mail.ru.
Иван Алексеевич Путилин - соискатель, ФГАОУ ВО «Государственный университет просвещения», Мытищи, e-mail: putilinivan22@gmail.com.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Alexey N. Korol'kov - Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, State University of Education, Mytishchi, e-mail: korolkov07@list.ru.
Elena V. Shustova - Associate Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, State University of Education, Mytishchi, e-mail: elena-shustova@mail.ru.
Svetlana N. Filippova - Professor, Russian State Social University, Moscow, e-mail: svetjar@mail.ru. Ivan A. Putilin - Degree Candidate, State University of Education, Mytishchi, e-mail: putilin-ivan22@gmail .com.
Для цитирования: Возможности мобильного приложения PhysioMaster для оценки асимметрии движений сгибания-разгибания туловища / А. Н. Корольков, Е. В. Шустова, С. Н. Филиппова, И. А. Путилин // Современные вопросы биомедицины. - 2024. - Т. 8. - № 2. DOI: 10.24412/2588-0500-2024_08_02_33
For citation: Korol'kov A.N., Shustova E.V., Filippova S.N., Putilin I.A. Possibilities of PhysioMaster mobile application for assessment of trunk flexion-extension movements asymmetry. Modern Issues of Biomedicine, 2024, vol. 8, no. 2. DOI: 10.24412/2588-0500-2024 08 02 33
