Биомеханический анализ ударных воздействий. Биомеханический анализ техники прыжка. Поступательное движение тела

Правила, специфичные для КБА. В эту группу входят правила, присущие только КБА, несвойственные коли­чественному анализу.

1. Эффект рассматриваемых движений и действий оп­ределяется грубо, приближенно, следовательно, прибли­женный характер носят и оценки, выводы, решения (ко­нечные и промежуточные). Это связано прежде всего с отсутствием приборных измерений, с оценкой «на глаз». Но не только в этом причина. Иногда нельзя позволить себе учитывать много факторов, из соображений опера­тивности анализа приходится удовлетворяться только самыми существенными. Во многих случаях вполне устраивает приближенный характер оценок и решений, поскольку бывают нужны предельно простые и чисто качественные выводы (например, надо направить движе­ние правее, выполнить его с меньшим перепадом скоро­стей, такое-то усилие начать раньше, чем пройден такой-то ориентир, а не позже).

2. Выводы КБА почти всегда должны носить вероят­ностный характер. Это освобождает от пут единственного варианта, позволяет легче избежать плена возможных заблуждений и ошибок, сохранить способность искать другие решения, корректировать свои определения. Ко­нечно, предпочтение следует отдавать более вероятным вариантам-в меру отношений их вероятностей. Вероят­ностный характер решений и оценок-логическое следствие вынужденного игнорирования многих существен­ных и второстепенных факторов или неполного их учете!. Идти на это целесообразно в связи с тем, что, во-первых, невозможно учесть многие факторы одновременно (тем более гарантировать правильность их учета); во-вторых, с увеличением числа учитываемых факторов лавинооб­разно нарастает сложность и трудоемкость анализа,

3. Основная форма КБА - сравнительный анализ . Здесь чувствительность, точность и разрешающая спо­собность КБА много выше, чем в других его формах. Сравнивать можно выполнение одного и того же дейст­вия (упражнения) одним или разными спортсменами на основе одного и того же или разных вариантов техники; выполнение аналогичных частей (а то и деталей) раз­личных упражнений или действий; идеализированную схему действия с его реализованной техникой; различные модификации упражнений и т. д.

4. Должен быть четко выражен критический подход к отправным данным КБА, к оценкам и решениям . Этот подход должен проявляться прежде всего в устойчивой тенденции к проверке различных гипотез, решений, оце­нок. Нельзя делать (если только не вынуждают обстоя­тельства) категорических выводов на основании двух-трех наблюдений, тем более одного. Понимание вероят­ностного характера КБА косвенно способствует такого рода критическому настрою.

5. Сомнительные моменты анализа должны подвер­гаться экспериментальной проверке (если это не требует особых усилий и не отражается сколько-нибудь сущест­венно на тренировке): спортсмен должен попробовать ка­кое-то число раз выполнить рассматриваемое действие в точности так же, как выполнял, либо с задаваемыми из­менениями. Такого рода контрольные повторения дейст­вия (упражнения), конечно, не гарантируют правильно­го решения вопроса, но существенно повышают его веро­ятность. Следует пользоваться (как одним из наиболее информативных) методом задаваемых изменений выпол­нения действия (упражнения).

6. Замеченная двигательная ошибка не всегда зако­номерна . поэтому следует сначала постараться ее пода­вить и лишь при отрицательном результате приступать к анализу; однако это не догма: во многих случаях не бывает серьезных оснований для сомнений в сущности ошибки.

7. Два правила относятся к поиску ошибок-причин:

1) его нужно основывать на анализе распознанной дви­гательной ошибки (или нескольких, если распознано сразу несколько), при этом нередко приходится привлекать те или иные гипотезы; 2) анализируя причинную обус­ловленность ошибки, следует придерживаться неизмен­ного порядка, например: анализ внешних причин ошибки-анализ внутренних причин-непосредственный поиск ошибки-причины, или: анализ механических причин- анализ координационных причин - анализ психологиче­ских причин - анализ педагогических причин.

8. Анализируя реализованную технику упражнения (действия), нужно последовательно рассматривать: 1) из­бранный вариант техники упражнения и мотивы данного выбора; 2) особенности техники выполнения упражнения; 3) особенности предыдущих либо последующих упраж­нений (действий) и их выполнения; 4) одновременно вы­полняемые действия и их координационные связи с ана­лизируемым; 5) внешние условия; 6) двигательные осо­бенности спортсмена: физические, координационные, психические (имея в виду потенциальные возможности, багаж навыков, возможную их интерференцию; 7) со­стояние спортсмена: физиологическое (самочувствие, сте­пень утомления), психическое (психическое утомление, эмоциональное состояние, специфическое отношение к данному упражнению или действию), координационное (влияние предыдущих действий, наличие временных ко­ординационных неувязок, сбоев).

9. Если в циклической системе движений и действий один или несколько циклов почему-то отличаются от ос­тальных, надо искать сначала внешнюю причину изме­нений, затем ошибку в ближайших предыдущих циклах, затем особенности прогнозируемой спортсменом ситуа­ции (прогноз может быть и ошибочным из-за каких-то неясных, обманчивых признаков) и лишь в последнюю очередь-техническую ошибку (если она не квалифици­рована сразу же как бесспорно спонтанная).

10. Последовательность рассмотрения движений:

1) крупные, затем малые; 2) звенья биомеханической цепи самые дальние от участка наиболее мощного взаи­модействия, затем постепенно ближние звенья1 (с уче­том возникающих инерционных2 сил и моментов);

3) анализ работы звеньев биомеханической цепи в об­ратной последовательности: от участка наиболее мощного взаимодействия к дальним звеньям3; 4) основная рабочая биомеханическая цепь, затем остальные, косвен­но влияющие на нее (инерционные воздействия, коорди­национные взаимосвязи), конечно с учетом этого влия­ния, если оно существенно.

Универсальные правила. К этой группе относятся пра­вила, справедливые не только для К.БА, но и для всех других форм анализа.

1. Чтобы облегчить решение задач анализа, их можно делить на относительно самостоятельные части и решать каждую отдельно. Деля задачу на части, необходимо со­блюдать некоторые условия. Первое: нужно заменять связи, существующие между частями, конкретными воз­действиями, которые они оказывают друг на друга в кон­кретной ситуации. Это как бы расширение метода «отсе­чения связей», известного в теоретической механике. Второе: выделяемая часть задачи должна представлять собой самостоятельную и притом разрешимую задачу. Третье: деление на части не должно быть слишком дробным, так как замена связей воздействиями всегда связана с погрешностями и вероятностью ошибки. Чет­вертое: та или иная схема деления должна быть логиче­ски оправдана с точки зрения эффективности анализа и облегчения задачи.

2. Следует взять за правило «челночный» способ ре­шения задач , суть которого в том, что план решения со­ставляется по принципу «от конца к началу», а реализа­ция плана-«от начала к концу». В ряде случаев тре­буется неоднократный поочередный «проход в оба кон­ца» с целью поэтапной подгонки параметров движений.

3. Динамика системы движений может быть с извест­ным приближением определена по их кинематике и по статике мгновенных («проходных») поз.

Следует: исходя из геометрии мгновенных поз, рассматривае­мых в качестве контрольных, «прикидывать» моменты сил тя­жести звеньев тела относительно осей суставов, прини­мать в расчет примерные величины моментов инерции этих звеньев относительно названных осей, учитывать инерционность ускоряемых (в том числе и замедляемых) масс тела спортсмена и других тел, с которыми он взаимодействует; б) принимать в расчет величины линейных и угловых ускорений, изменения поз, значитель­ные деформации упругих тел; в) ориентироваться на скорости сус­тавных движений, а не движений относительно Земли. Во многих случаях, однако, целесообразно ориентироваться на скорость рабо­чей точки кинематической цепи относительно ее закрепленного кон­ца, в этом случае показательна и линейная скорость. Скорость движений представляет интерес при определении динамики движе­ний с двух позиций: она позволяет, во-первых, косвенно определить среднее ускорение, во-вторых, - силовые возможности спортсмена в данной двигательной ситуации; г) следует иметь в виду, что все ускорения звеньев тела в конечном счете обеспечиваются либо противополож­но направленными ускорениями других звеньев, либо опорными взаимодействиями. Это значит, что по ускорениям часто можно оп­ределить (качественно) характер, величину и направление опорных взаимодействий; д) при анализе кратковременных, близких к удар­ным, энергетически емких взаимодействий с опорой следует рассмат­ривать и учитывать предваряющие скорости и ускорения контакти­рующих с опорой звеньев тела не только относительно опоры, но и относительно проксимальнее расположенных звеньев: это позволяет определить усилия, предшествовавшие контакту и являющиеся под­готовительными к нему (в частности, заранее готовится встреча с опорой при значительном напряжении мышц, необходимая, например, для отталкивания в опорных гимнастических прыжках, в легкоатлетических и акробатических прыжках, в лыжных ходах; е) анали­зируя приземления, учитывать следует нецентральный характер силы реакции опоры, изменяющий в связи с этим кинетический мо­мент тела.

4. Анализируя систему движений, необходимо обра­щать внимание на перемещения звеньев тела во всех плос­костях, а не только в основной плоскости движений. Осо­бенно важно помнить это при анализе рисунков и кино­грамм.

5. «Мелкими» движениями обычно можно пренебречь , если анализу подвергается система движений, в которую входят движения с большим размахом либо движения больших масс тела, даже небольшие по размаху, но со значительными ускорениями.

Однако мелкие движения нередко могут играть очень сущест­венную роль в координационном, отношении и в таких случаях под­лежат тщательному анализу. Например, во всех точностных дейст­виях роль мелких движений очень велика: как правило, именно они обеспечивают сам точностный эффект, крупные же движения слу­жат лишь энергетическому обеспечению действия и создают разве что самый общий фон. Роль мелких движений, как правило, возрас­тает при сравнительном анализе, особенно если сравниваемые сис­темы движений мало различаются между собой. Наконец, если все движения невелики по размаху и энергетически незначительны, акцент следует делать на наиболее энергетически значимые.

6. Учет изменений суставных (или несколько более сложных) движений нередко не менее важен и информа­тивен, чем рассмотрение самих движений. Причем надо учитывать и скорость изменения движения.

7. В качестве ориентиров при анализе следует исполь­зовать граничные положения, позы. моменты взаимодей­ствия. Например, при анализе бега нужно ориентировать­ся на моменты постановки ноги, прохождения ц. т. тела опорной вертикали, завершения отталкивания (прекраще­ния контакта ноги с опорой), максимума подъема бедра. Такого рода «опорные точки» анализа дают возмож­ность проводить сравнения, формулировать и оценивать качественные различия вариантов реализованной техни­ки или техники упражнения.

«Управленческие» правила. К этой группе относятся правила, касающиеся отражения в анализе двигатель­ных действий закономерностей управления движениями и особенностей функционирования опорно-двигательного аппарата спортсмена.

1. Учитывать аспект надежности выполнения упраж­нения. Следует в первую очередь помнить об оптимиза­ции выполнения упражнения (включая оптимизациюего техники), а также о вероятностном характере выполне­ния движений и действий. Кроме того, нельзя забывать о возможности повысить надежность выполнения упраж­нения специальными приемами и мерами.

2. Учитывать физиологические закономерности работы нервно-мышечного аппарата : а) «инерционность» процес­сов напряжения и расслабления мышц, т. е. протяженность их во времени; б) зависимость величины предель­ной силы тяги мышц (а значит, силовых возможностей динамической цепи) при удерживающей работе от непо­средственно предшествовавшего режима движения;

в) зависимость предельной силы тяги мышц от скорости движения; г) зависимость степени инерционности про­цессов напряжения и расслабления мышц от скоростиихсокращения или удлинения (скорость сокращения отри­цательна); д) зависимость предельного напряжения мышцы от величины суставного угла; е) наличие латент­ного периода моторной реакции (особенно значительного при реакциях выбора) и др.

3. Учитывать закономерности координации движений и мышечных напряжений: а) зависимость предельного напряжения рассматриваемых мышц от напряжения дру­гих мышц; б) закономерности синергетических и антаго­нистических связей напряжения мышц; в) зависимость процесса напряжения или расслабления рассматривае­мых мышц от напряжения или расслабления других мышц.

4. Учитывать закономерности работы биомеханиче­ских цепей, определяющие: а) суммирование угловых перемещений, скоростей и ускорений рабочего и проксимальнее лежащих звеньев цепи; б) передачу моментов через суставы со звена на звено в направлении от свободного конца цепи к закрепленному; в) зависимость рабо­ты рук от работы пояса верхних конечностей; г) передачу нагрузки по цепи от рабочей точки к закрепленному кон­цу; д) различные силовые потенциалы звеньев динамиче­ской цепи и функциональное выравнивание их возможно­стей за счет различия скоростей суставных движений; е) наличие особо нагруженных и потому определяющих звеньев биодинамической цепи; нужно выявить их, «взвесив» нагрузки на различные участки опорно-двигательного аппарата, уточнить места локаль­ных перегрузок (угрожаемые), чтобы внести в систему движений коррекции, снимающие перегрузки.

5. Учитывать индивидуальные текущие двигательные особенности спортсмена, имея в виду индивидуальные по­тенциальные возможности и реальные текущие возмож­ности, отличающиеся от потенциальных из-за утомления, не очень хорошего самочувствия, недостаточного понима­ния ситуации, несобранности, травмы и т. д. Можно гово­рить об анатомо-физиологических, психолого-педагогических и координационно-педагогических двигательных ин­дивидуальных особенностях спортсмена.

6. Учитывать локализацию силовых и скоростных воз­можностей , свойственную человеку вообще и данному спортсмену в частности (индивидуальную локализацию).

7. Учитывать психологические факторы, влияющие на управление движениями: а) мотивацию и двигательную установку; б) «настройку» на данное упражнение; в) эмо­циональное состояние и настроение; г) способность к кон­тролю и саморегуляции, качество афферентной програм­мы, соответствующие умения и навыки; д) объем внима­ния, его устойчивость, способность к его распределению; е) степень психического утомления; ж) ход спортивной борьбы; з) психологические особенности внешней обста­новки; и) индивидуальную быстроту реакции; к) индиви­дуальные особенности реакции выбора; л) волевые каче­ства; м) функционирование анализаторов, н) темпера­мент спортсмена и др.

Правила применения механики (основные правила, касающиеся главным образом прямого обращения к за­конам механики).

1. Учитывать локализацию масс тела и в связи с этим величины моментов инерции тела и его частей относи­тельно оси вращения. Это необходимо как для определе­ния ускорений по известным силам и их моментам («пря­мая задача механики»), так и для определения сил и моментов сил по ускорениям («обратная задача меха­ники»),

2. Учитывать протяженность во времени изменения телом или его частями линейной либо угловой скорости, т. е. соответственно количества движения либо кинетиче­ского момента, под действием приложенных внешних сил Или моментов сил. Это проявление инерционности тела. Данное правило тесно связано с предыдущим, поскольку сила, масса, ускорение (в поступательном движении) и момент силы, момент инерции, угловое ускорение (во вращательном движении) связаны между собой функци­ональной зависимостью.

3. Учитывать инерционные воздействия (возникнове­ние так называемых реактивных сил и моментов): ре­зультат взаимодействия спортсмена с другим спортсме­ном или предметом, а также взаимодействия звеньев тела спортсмена. Здесь следует особо отметить два общих случая: а) когда тело находится в безопорном состоянии, активное движение одного Звена (группы звеньев) вле­чет за собой встречное перемещение других звеньев тела в соответствии с законами сохранения движения центра масс и сохранения кинетического момента; б) при си­ловом взаимодействии тела спортсмена с опорой активные ускоряемые движения звеньев тела, направленные в сто­рону действия реакции опоры, усиливают воздействия, направленные противоположно, - ослабляют его; направ­ленные под прямым углом к линии действия реакции опоры обычно практически не влияют на величину воз­действия. При КБА, как правило, интерес представляют только движения крупных звеньев тела со значительны­ми ускорениями.

4. Учитывать действие на тело и его звенья силы тя­жести и ее моментов относительно осей суставов. Только при безопорном состоянии тела моменты силы тяжести ни на него, ни на его звенья не действуют.

Заданные условия деятельности. Отдельную группу составляют правила, связанные с регламентацией в спор­те определенных условий, которые необходимо соблю­дать и которые являются исходными для решаемой дви­гательной задачи.

1. Учитывать особенности выполняемого двигательно­го действия : каждое имеет свои особенности с точки зре­ния биомеханики, физиологии, психологии, спортивной педагогики.

2. Учитывать регламентацию деятельности во време­ни . Например: гимнаст должен придерживаться задан­ной последовательности элементов комбинации; штан­гист, взяв штангу на грудь, должен иметь в виду, что за­тем придется толкать ее от груди; теннисист после выполнения удара должен переместиться в то место пло­щадки, куда противник направит мяч, затем снова вы­полнить удар и т. д.

3. Учитывать регламентацию деятельности в простран­стве. Правила соревнований, конструкция инвентаря, особенности места выполнения действия ограничивают перемещения спортсмена в пространстве. Например: тех­ника движений метателя во многом определяется запре­том выхода за пределы круга; перемещения гимнаста в пространстве в большой степени ограничены конструкци­ей снаряда; деятельность борца или боксера пространст­венно ограничена ковром (рингом), а также расположе­нием и деятельностью противника. Пространственными ограничениями объясняются многие черты техники уп­ражнений и реализованной техники упражнений.

4. Учитывать тактическую регламентацию деятельно­сти. Имеются в виду сознательные отклонения избранно­го варианта техники от наиболее рационального в пред­видении трудностей, связанных а) с особенностями дви­гательной задачи; б) с особенностями противника или партнера; в) со стремлением дезориентировать против­ника: скрыть от него информацию о своей деятельности, дать ему ложную информацию (для этого применяют также дополнительные, не оправданные стоящей чисто технической двигательной задачей действия).

5. Учитывать ситуационные особенности внешних ус­ловий двигательной деятельности: обычно эти условия в чем-то отличаются от стандартных, что может существенно сказаться на выполнении упражнений и действий.

Расшифровка изображений выполнения упражнений. Использование кинограмм, рисунков, схем движений и т. п. в процессе КБА сопряжено с определенными труд­ностями, преодолению которых могут помочь следующие правила.

1. «Домысливать» движение на основе совокупности изображенных поз (и даже одного-единственного изобра­жения). В противном случае трудно избежать частичной подмены анализа движений анализом статических упраж­нений.

2. Ориентацию тела определять по отношению к вер­тикали, фиксированной на кинограмме . Отсчет от гори­зонтали может привести к значительным ошибкам, если съемка производилась с поворотом кинокамеры в гори­зонтальной плоскости с целью удержать перемещающе­гося спортсмена в кадре.

3. Прослеживать на последовательных кадрах кино­граммы прежде всего изменение суставных углов в основ­ной рабочей цепи, а не положения звеньев тела: именно изменения суставных углов определяют (в совокупности с действием внешних сил) динамику двигательного дей­ствия.

4. Ориентироваться на внешний вид мышц: по нему часто можно в первом приближении определить, какие мышцы, в какой момент и в какой степени напряжены, а какие расслаблены.

5. Анализировать деформацию упругих внешних тел, с которыми взаимодействует спортсмен, определяя таким образом силу этого взаимодействия и ее изменение во времени.

Получение исходных данных анализа. Качество и пол­нота исходных данных в значительной мере определяют результативность анализа. Представляется целесообраз­ным перечислить здесь несколько общих правил сбора этих данных (само собой разумеется, выбирать их надо с учетом специфики средств и приемов анализа, которые намечено применить).

1. Иметь хотя бы самый общий план наблюдения или самонаблюдения. Если не знаешь, за чем и как наблю­дать, вряд ли многое удастся заметить, тем более оценить замеченное и (хотя бы в какой-то мере) качествен­но его осмыслить.

2. Ведя наблюдение или самонаблюдение, иметь гипо­тезу, объясняющую причинно-следственные зависимос­ти ожидаемых особенностей выполнения изучаемого дей­ствия (в том числе причинные цепи ошибок). Правда, при этом могут появиться известная предвзятость вы­водов и связанные с ней ошибки в наблюдениях, но зато часто гораздо больше можно увидеть (почувствовать) и понять.

3. Предугадывать вероятные особенности выполнения действия (в том числе ошибки и их масштаб). В случае удачного прогноза наблюдение или самонаблюдение значительно тоньше, глубже и полнее.

4. Наблюдая, акцентировать внимание на «ключевых» деталях и соотношениях. То же при самонаблюдении.

5. Сравнивать реализованную технику упражнения разных спортсменов либо одного и того же спортсмена в разных попытках, обращая внимание на диапазон, на­правление и скорость суставных движений, их ритмиче­скую структуру, исходные, конечные и характерные промежуточные позы и позные фрагменты, диапазон, направ­ление и скорость поступательных и вращательных движе­ний всего тела.

6. Анализировать реализованную технику упражнения с учетом действий противника (партнера).

7. Данные самонаблюдений пополнять данными наб­людений со стороны.

8. Учитывать субъективный характер самонаблюде­ния : получаемая информация относится больше к техни­ке выполнения упражнения, чем к реализованной тех­нике.

9. Следить за положением головы и направлением взгляда: во многих упражнениях и действиях это помо­гает определить цель и направление усилий спортсмена (нередко до начала самого действия), так что наблюда­ющий может предвидеть их и потому лучше разглядеть, а в ряде случаев и выявить распределение их в опорно-двигательном аппарате. «Нестандартное» для данного упражнения или действия положение головы часто слу­жит признаком (прямым или косвенным) двигательной ошибки и тем самым помогает определить ее.

10. Дополнять метод наблюдения методом опроса. Это обогащает информацию: она не просто суммирует­ся; нередко появляется новая, так называемая эмерджентная информация - результат усложнения и расши­рения информационной системы.

11. Опросом спортсмена стимулировать его к само­наблюдению, тем самым повышая количество и качество информации.

12. Расширять объем информации и объективизиро­вать ее с помощью опроса других наблюдателей .

13. Выбирать такой ракурс для наблюдения, чтобы яснее всего были видны основные компоненты двигатель­ного действия или интересующей его части. Вместе с тем по возможности рассматривать выполнение движений в разных ракурсах, т. е. с разных точек, поскольку это мо­жет дать новые исходные данные для анализа, подчас неожиданные.

Правила анализа SOS-действий. Думается, что ана­лизу самостраховки (а точнее, «самоспасательных» дей­ствий, или SOS-действий ) в подавляющем большинстве видов спорта придается явно недостаточное значение. Почему-то анализ этих действий считается не заслужи­вающим внимания, хотя все прекрасно понимают их важ­ность для сохранения жизни и здоровья спортсменов. Да и спортивные успехи немало зависят от умения пре­дотвратить травмы.

1. Определять особо нагруженные звенья динамиче­ских цепей (учитывая их прочностные характеристики) с целью выявления локализации потенциальной опасно­сти. Особое внимание обращать на временно ослаблен­ные звенья.

2. Определить для себя (приблизительно) зоны око­лопредельных силовых возможностей звеньев динамичес­ких цепей в различных типовых ситуациях.

3. Определить для себя (приблизительно) зоны околопредельных локальных скоростных возможностей (воз­можностей выполнять те или иные движения с той или иной скоростью), за пределами которых начинается SOS-ситуация.

4. Определить для себя зоны. локальных координаци­онных возможностей, мобилизация которых необходима в SOS-ситуациях.

5. Определять (или обеспечивать короткий прогноз) наступление SOS-ситуаций по факту вхождения в одну из перечисленных зон, даже если в остальном действия развиваются нормально.

6. Стараться быстро и четко определить общий харак­тер и особенности наступившей или прогнозируемой си­туации такого рода.

7. Иметь заранее заготовленные схемы SOS-действий, адекватных типовым и в достаточной мере вероятным SOS-ситуациями.

8. Контролировать адекватность реализуемых SOS-действий текущей ситуации в каждый момент , имея в ви­ду готовность к срочному внесению (по мере необходи­мости) коррекций в систему движений. Учитывать при этом первоочередность задачи защиты более уязвимых участков тела.

Наблюдения показывают, что одним из эффективных технических приемов, от которого непосредственно зависит успех поединка, является прямой удар правой.

Проведенный анализ методической и научной литературы показал значительные различия во взглядах авторов на технику приема, что побудило обратиться к этой проблеме. Следует отметить, что изучение координационной структуры единого технического приема «прямой удар» проводилось впервые.

Целью настоящей работы является определение оптимальной структуры ударного движения прямого удара правой в голову с применением современных методов исследования: динамографии, специальной киносъемки, киноциклографии и математической обработки экспериментальных данных.

При обработке кинограммного материала использован метод хронографии (рис. 2,3) с учетом направления движения осей суставов при выполнении ударного движения с установками на силу (F ), быстроту (V ) и комбинированной (FV ).

Каждый уровень значимости на графиках равен времени стояния одного кадра – 0,042 сек. Для приведения попыток к одному масштабу конец ударного движения принят за ноль, а в каждой хронограмме по оси абсцисс отложены в левую сторону со знаком минус уровни считанного движения. Во всех попытках получились хронограммы, неодинаковые по длительности. С целью получения одной хронограммы со средним показанием времени установки все три попытки рассчитали по правилам математической статистики.

При анализе хронограммы ударного движения видно, что она распадается на три части. Первую часть составляет движение поворота туловища вокруг вертикальной оси с одновременным приседанием (сгибанием ног).

Это движение продолжается 0,12 сек. И занимает уровни от 8-го до 5-го (установка на силу). Точка оси тазобедренного сустава при этом движении стремится вниз, что характеризует указанное приседание. Рассматривая ударное движение с установкой F , можно также сделать заключение о том, что первая часть общего ударного движения от 4-го до 5-го уровня имеет ту же задачу, хотя длится по времени значительно меньше (0,042 сек.). Точка оси тазобедренного сустава движется также вниз, что указывает на понижение общего центра тяжести. Аналогичная картина наблюдается и при движении ч установкой FV : тенденция поворота с одновременным опусканием общего центра тяжести за счет сгибания ног проявляется достаточно четко. Таким образом, первым составным элементом ударного движения можно считать движение поворота с одновременным приседанием.

Второй составной частью общего ударного движения — является активная работа сзади стоящей ноги в процессе отталкивания от опоры с одновременным продвижением тела вперед.

Так, при установке F эта часть движения занимает 0,08 сек., при установке V – 0,042 сек., при установке FV – 0,042 сек. Рассматривая направление движения оси голеностопного сустава можно видеть, что при всех трех установках выражено направления вперед-вверх, которое осуществляется за счет разгибания стопы и движения голеностопного сустава от опоры, что указывает на толчок ногой от опоры при ее выпрямлению Таким образом, второй частью ударного движения после поворота является толчок ногой от опоры с целью продвижения тела вперед.

Третьей составной частью общего ударного движения является выполнение непосредственно удара бьющей рукой (в нашем исследовании правой).

Это движение длится при установке F -0,21 сек., при установке V – 0,165 сек., при установке FV – 0,165 сек. Направление изображающей точки m (лучезапястный сустав) во всех трех установках ударного движения однотипно – вперед.

Таким образом, третьей составной частью общего ударного движения является непосредственно выполнение удара бьющей рукой.

При анализе хронограмм боксеров можно видеть те же закономерности разложения ударного движения на три составные части. Однако если движение осей суставов имеют одинаковую направленность, то временные отношения частей движения несколько различны (рис. 3). По-видимому, это свидетельствует о различной исполнителей, о чем будет идти речь ниже.

Из анализа хронограммы можно установить последовательность частей движения при выполнении общего ударного движения. Ограничимся рассмотрением лишь хронограммы , полагая, что их техническое мастерство является более совершенным по сравнению с и, следовательно, в данном исследовании может служить образцом для остальных. Следует подчеркнуть, что технику не принимается за эталон, а считается более совершенной лишь в настоящем частном исследовании.

При различных установках первоначально осуществляется движение поворота, которое имеет различные показатели времени в зависимости от поставленной задачи. Толчок ногой от опоры производится по окончании поворота. Ударное движение осуществляется одновременно с движением толчка после поворота и подседа.

Следовательно, последовательность выглядит так:

а) поворот с подседом;

б) толчок ногой от опоры и одновременно удар бьющей рукой.

Структура движения при ударе, как видно из хронограммы, имеет различие в связи с поставленными задачами. Эти задачи, как было описано выше, связаны с различными установками. Рассмотрим, в чем проявляются различия в установках боксера (см. таблицу).

Как видно из представленной таблицы, установка влияет на силу соударения руки с целью и общее время ударного движения.Рассматривая средние величины этих показателей, можно обнаружить следующую тенденцию при реализации ударного движения с различными установками:

а) при установке F сила удара наивысшая (91,5 усл. ед.), но наибольшее значение имеет время ударного движения (0,40 сек.). Следовательно, в этом проявляется известный закон Хилла: при выигрыше в силе происходит проигрыш в быстроте движения;

б) при установке V сила удара наименьшая (47,5 усл. ед.), но и время ударного движения также наименьшее (0,27 сек.). Уменьшение показателя силы дает выигрыш в быстроте совершения удара;

в) при установке FV сила удара (67,5 усл. ед.), время ударного движения (0,35 сек.) занимают некоторое среднее промежуточное положение. В этом случае происходит проигрыш в силе по сравнению с установкой F , но одновременно наблюдается выигрыш в быстроте ударного движения.

Оценивая параметры ударных движений с различными установками, можно сделать вывод, что оптимальным вариантом установки является FV , позволяющая в боевой обстановке наносить удары с относительно большим показателем силы в требующиеся отрезки времени, то есть с относительно большой быстротой.

Приведем данные сравнительного анализа структуры данного движения (рис. 4) мастеров спорта и перворазрядников.

При установке удара на силу боксеры первоначально совершают поворот с подседанием. Однако длительность этого поворота у боксеров различна. Так, если выполняет поворот в среднем за 0,12 сек., то – за 0,29 сек. С одной стороны, более длительное движение поворота является положительным. С другой стороны, это явление имеет отрицательный эффект, так как в боевой обстановке, характеризующейся жестким лимитом времени, демаскирует ударное движение и позволяет противнику нейтрализовать его защитными действиями.

Вторую часть движения – толчок ногой – мастер спорта осуществляет последовательно за движением поворота за 0,08 сек. Перворазрядник выполняет аналогичное движение более длительно по времени (0,165), начиная его на фоне поворота. Это обстоятельство можно оценить следующим образом. Толчок ногой должен осуществляться энергично, но в короткое время, позволяющее уложить ударное движение в жесткие отрезки времени боевой обстановки. В этой связи толчковое движение перворазрядника вряд ли можно признать целесообразным, особенно факт наслаивания движения толчка на движение поворота, так как в этом случае происходит разложение действующих сил и эффект накопления общего количества движения минимален.

Непосредственно удар бьющей руки по форме однотипен у боксеров, однако это движение осуществляет более длительно (0,21-0,165). Приложение силы в больший отрезок времени (иными словами, на большем пути) по законам механики создает больший ударный импульс. В этой связи следует признать более целесообразным выполнение собственно удара мастером спорта. Оценивая общие параметры ударного движения, можно указать, что сила удара обоих боксеров примерно одинакова, но время ударного движения мастера спорта значительно меньше (на 28 %), что свидетельствует о большей эффективности его действий в боевой обстановке. Таким образом, при установке на силу необходимо движение максимальной силы удара при сохранении оптимальной быстроты может служить наличие выгодной структуры ударного движения, приближающейся к описанной структуре.

При установке на быстроту боксеры первоначально выполняют движение поворота с подседанием. Однако если выполняет это движение энергично и быстро (0,042 сек.), то это движение выполняет относительно медленно (0,165 сек.). Остальные части движения (толчок и собственно удар) обоими спортсменами выполняются однотипно по форме и в одинаковые отрезки времени.

Рассматривая параметры общего ударного движения, можно установить, что сила удара у перворазрядника больше на 20 %, а время удара – на 36 %. Следовательно, нанесение быстрого удара мастером спорта выполняется эффективнее, а структура его движения является более оптимальной. Таким образом, длительный поворот с приседанием, присущий боксеру более низкой , указывает на недостатки в технике ударного движения. Надо полагать, что оптимальной структурой являются энергичные и быстрые движения поворота и толчка, позволяющие в боевой обстановке нанести «противнику» несильный, но точный и быстрый удар (типа «разведки»).

Анализ структуры при выполнении установки FV показывает следующее: оба боксера первоначально выполняют движение поворота с подседанием. Однако мастер спорта это движение выполняет за 0,12 сек., а перворазрядник – за 0,25 сек. В этом случае достигается более высокий показатель ударной силы (77 усл. ед. против 58 усл. ед.), но одновременно происходит потеря времени (на 31%). Движение толчка у перворазрядника аналогично структуре при установке удара на силу. В то же время движение поворота у мастера спорта аналогично ударному движению с установкой на быстроту и длится 0,042 сек. Следовательно, движение толчка у мастера спорта является более оптимальным, ударное движение у обоих спортсменов аналогично и длится 0,165 сек. Оценивая общую структуру движения установки FV боксеров различной квалификации, можно сделать следующее заключение.

У квалифицированного боксера задача создания оптимального импульса силы решается путем введения движения поворота с подседанием, аналогично установке F по времени и направлению. Задача создания оптимальной быстроты ударного движения решается введением в структуру движения поворота и собственно удара, аналогичных структуре при установке V . Это комбинирование частей движения при реализации установки FV создает оптимальную структуру ударного движения при оптимальной силе удара и оптимальной быстроте движения.

Менее квалифицированный боксер задачу создания оптимальной силы удара решает введением в структуру движения поворота и движения толчка, аналогичных структуре при установке F , незначительно уменьшая длительность этих движения. Ударные движения во всех случаях однозначны. Следовательно, никакого комбинирования частями движения в общей структуре удара боксерами низкой не производится, а лишь избирательно несколько сокращается их длительность.

Обобщая данные анализа, можно установить некоторые принципы, которые возможно применить в учебно-тренировочной работе.

1. Учитывая наличие трех частей движения в общей структуре удара, целесообразно применять расчлененный метод обучения и совершенствования при сохранении следующей последовательности:
   1. обучение или совершенствование движения поворота с подседанием;
   2. обучение или совершенствование движения толчка ногой от опоры с одновременным ударным движением руки к цели;
   3. обучение или совершенствование целесообразной структуры ударного движения как связанных между собой в единый прием частей этого движения.
2. Следует вводить установки удара на силу, быстроту и силу – быстроту.
3. Целесообразно четко комбинировать частями движения при реализации установки на силу-быстроту.
4. Необходимо сокращать время поворота и подседания при ударном движении с максимальной быстротой.

Наблюдая движения человека, можно заметить, что многие их особенности все время изменяются. Изменяется положение звеньев тела, скорости движения и многое другое. Особенности (или признаки) движения позволяют разделить сложное движение на составные части, заметить, как они влияют одна на другую, как помогают достичь цели. Для этого и изучают характеристики движений человека. Характеристики движений человека - это те особенности, или признаки, по которым движения различаются между собой.

Различают качественные и количественные характеристики.

Качественные характеристики - характеристики, описываемые только словами и не имеющие точной количественной меры (например: напряженно, свободно, плавно, мягко и др.).

Количественные характеристики - характеристики, которые измеряют или вычисляют, они имеют количественную меру.

Педагогу при проведении урока нечем и некогда измерять и регистрировать количественные характеристики. Ему приходится пользоваться качественными характеристиками, он проводит качественный биомеханический анализ движений каждого ученика.

Изучая движения с помощью измерительной и записывающей аппаратуры, получают количественные характеристики. Их обрабатывают, проводят вычисления для количественного биомеханического анализа. Конечно, затем должен следовать и качественный анализ, чтобы понять законы движения и использовать их в физическом воспитании. Хорошо владея навыками количественного анализа, в повседневной практической работе можно с успехом пользоваться только качественным анализом.

Движение выражается в изменении с течением времени взаимного положения тел. Его можно наблюдать и отсчитывать только относительно других реальных тел (например, при прыжках в длину - относительно бруска) или условных (например, в старте яхт - относительно линии створа).

В зависимости от условий задачи, стоящей при изучении двигательного действия, выбирается та или иная система отсчета. Принято выделять:

- инерциальную систему отсчета (Земля, дорожка, лыжня) - движения их в данной системе незаметны при измерениях, т.е. изменениями скорости, ускорениями при решении данной задачи можно пренебречь;

- неинерциальная система отсчета - движущееся тело (скользящая лыжа, раскачивающиеся кольца), движение которого происходит с заметным ускорением, существенно влияющим на отсчет расстояния;

- соматическая система отсчета (тело человека) - движение звеньев рассматривается относительно туловища.

Классификация методов исследования . В развитии методов исследования биомеханики нашли отражение ее синтетический характер, тесные связи со многими смежными науками (анатомия, физиология, теоретическая механика, кибернетика и т. д.). Еще на заре научной медицины в работах Аристотеля и Галена появились первые описания картины движения животных и человека. Но лишь в последние десятилетия, в значительной мере благодаря успехам биомеханики, физиологии, рентгеноанатомии, клинической медицины, электроники, появились возможности объективной регистрации разнообразных проявлений двигательной активности человека.

В настоящее время биомеханика обладает значительным арсеналом методов исследования локомоторной функции, как в статике, так и в динамике, причем изучается не только внешняя картина движения, но и механизмы управления, жизнеобеспечение организма, что дает возможность выявить целый комплекс параметров, характеризующих двигательный образ. В это понятие включаются не только внешние (механические) проявления движения и реакций окружающей среды, но и условия организации управления движениями, согласованная деятельность всех органов и систем организма.

Получаемая в результате биомеханических исследований информация служит основой для определения нормы, позволяет количественно определить степень нарушения локомоторной функции при различных патологических состояниях. Биомеханические исследования достаточно широко используются не только в клинической медицине (функциональная диагностика, ортопедия, травматология, протезирование), но и в спорте, и при разработке различных антропоморфных механизмов (роботы, манипуляторы), и при решении других прикладных задач. Методическая база биомеханических исследований постоянно совершенствуется, используя новейшие достижения науки.

Методы исследования, получившие наибольшее распространение в настоящее время, в клинической биомеханике могут быть классифицированы следующим образом:

I. Соматометрические: антропометрия, фотограмметрия, рентгенография.

II. Кинезиологические: оптические, потенциометрия, электроподография, тензометрия, ихнография.

III. Клинико-физиологические: косвенная калориметрия, электромиография, электроэнце-фалография, другие методы функциональной диагностики.

Биомеханика-наука, изучающая различные аспекты функционирования биологических тканей, органов и систем на основе методов теоретической и экспериментальной механики. Роль биомеханических исследований в реабилитации больных с двигательными нарушениями определяется тем, что эти исследования позволяют существенно расширить представления о характере и степени поражения опорно-двигательного аппарата, обеспечить объективный контроль за пррцессами восстановления.
Формально гониометрия и динамо-метрия, описанные в разделе 2.2.1, также относятся к методам биомеханики; эти методы позволяют регистрировать какой-то один параметр движения (угол, силу), их применение доступно любому реабилитологу и не требует наличия в реабилитационном учреждении биомеханической лаборатории и специально обученного персонала. Чаще все же под биомеханическим обследованием подразумевают более сложное, комплексное изучение функций, требующее специальной аппаратуры и программных комплексов. Такое обследование является достаточно дорогостоящим, оно обычно проводится в крупных реабилитационный центрах, оснащенных современной аппаратурой и нередко выполняющих не только практические, но и научно-исследовательские функции. Применительно к больным с локомоторными нарушениями наиболее часто проводятся биомеханические исследования, касающиеся походки, поддержания вертикальной позы, оценки деформации позвоночника.

2.4.3.1. Исследование походки

Ходьба человека является сложным, произвольным актом, в котором задействованы различные уровни нервной системы, мышцы, связки, костно-суставной аппарат. Характер походки определяют шесть основных детерминант, к которым относятся :
1. Вращение таза.
2. Наклон таза (движение Тренделенбурга).
3. Сгибание в коленном суставе при опорном периоде.
4. Механизм флексии и экстензии голеностопного сустава.
5. Ротация коленного, голеностопного суставов.
6. Латеральное расположение таза.
В норме организация ходьбы обеспечивает наиболее плавное движение общего центра тяжести тела. Так, 1-4 и 6-я детерминанты направлены на ограничение вертикальных перемещений (ускорений) общего центра тяжести. Пятая детерминанта направлена на уменьшение боковых перемещений общего центра тяжести. При патологии опорно-двигательного аппарата либо нервной системы очень часто наблюдаются нарушения походки [Фарбер Б.С. и соавт. 1995, Скворцов Д.В., 1996, Корнилов и соавт. 1997, Gage J.R. 1991].
При биомеханическом анализе походки используют следующие понятия (рис. 2.48):
Цикл шага - время от начала контакта с опорой данной ноги до следующего такого же контакта этой же ногой. Цикл шага для данной ноги состоит из периода опоры и периода переноса.
Период переноса - время отсутствия контакта ноги с опорной плоскостью.
Двуопорный период - время, когда обе ноги касаются опорной плоскости.
Частота шага - число единичных шагов в единицу времени.
Применение данных понятий подразумевает, что цикл шага незначительно меняется в течение обследования [Янсон Х.Я., 1975, Smidt C.L., 1985, Perry J., 1992].
Оценку походки у больного необходимо начинать с полного клинического анамнеза, собранного у пациента, а также с расспроса родственников и ухаживающего персонала. Далее следует детальный осмотр больного. При этом особое внимание следует обратить на состояние мышц, подвижность суставов, целостность скелета. Затем выполняется биомеханический анализ походки.
В зависимости от степени патологического процесса, конкретных задач обследования и, наконец, от наличия специальных технических средств для оценки характера походки, анализ может проводится с привлечением специального оборудования или без него.
Следующим этапом является формирование гипотезы о причинах, вызывающих аномальную походку. Проверка гипотезы может потребовать использования иных методов физиологических исследований, например, игольчатой электромиографии или ортостатической пробы. В ряде случаев эффективной бывает попытка модифицировать походку обследуемого. С этой целью можно использовать специальную ортопедическую обувь или ортезы.

Проведение анализа походки без привлечения специальных технических средств включает визуальное изучение ходьбы пациента (15-20 шагов). Следует обратить внимание на длину шага, ширину постановки стоп, движения рук и корпуса обследуемого. Необходимо выяснить как быстро утомляется пациент при длительной ходьбе, возникают ли у него болевые ощущения, места их локализации.
Результатом такого анализа может быть словесное описание характера ходьбы и оценка его по трехбальной системе:
1) нормальная;
2) удовлетворительная;
3) неудовлетворительная.
Ниже дана визуальная характеристика походки при некоторых видах поражения опорно-двигательного аппарата.
Гемиплегия после инсульта или черепно-мозговой травмы характеризуется отведением паретичной ноги в сторону, паретичная рука согнута в локте и приведена к туловищу. Двустороннее поражение пирамидной системы (например, при рассеянном склерозе) приводит к тому, что больной ходит мелкими шагами, с трудом отрывая ноги от пола и задевая его пальцами стоп. Поражения мозжечка приводят к резкому отклонению туловиша назад при каждом шаге. Парез малоберцовой группы мышц приводит к высокому поднятию пораженной ноги при ходьбе, ее резкому выбрасыванию вперед, шлепанью стопой по опорной поверхности. Парез мышц тазового пояса (например, при миопатии или последствиях полиомиелита) характеризуется так называемой «утиной» походкой. Корпус при этом совершает значительные колебания во фронтальной плоскости.
Проведение количественного анализа походки требует привлечения специального оборудования. Такие обследования, как правило, проводятся в специальных лабораториях . Надо отметить, что в последние годы разрабатывается все больше относительно дешевых компьютеризованных комплексов, которые позволяют быстро зарегистрировать и обработать большое количество параметров, характеризующих качество ходьбы.
В этом случае анализ походки включает:
а) кинематическое изучение движений конечностей корпуса и головы,
б) анализ сил реакции опоры и изучение характера давления различных участков стопы при ходьбе,
в) определение внутрисуставных и мышечных сил в различных моментах цикла шага.
Кинематическое изучение движений включает регистрацию и анализ перемещения, скорости, ускорения, резкости различных участков тела (голени, бедра, стопы, таза, плечевого пояса, головы) в трех плоскостях. При этом обычно движения конкретных сегментов ассоциируют с движениями конкретных точек. Для регистрации кинематических параметров используют специальные видеосистемы, которые при помощи нескольких видеокамер регистрируют различные моменты движений. Движения суставов могут регистрироваться также при помощи гониометров, укрепленных на суставах конечностей или акселерометров, установленных на нижних или верхних конечностях, голове. На рис. 2.49 приведены графики движения в суставах нижней конечности при ходьбе.
Ниже приведены некоторые термины, используемые при кинематическом анализе походки.
Гониометрия - регистрация угловых движений в суставах конечностей.

Ихнография - регистрация и анализ пространственных характеристик ходьбы. При обследовании для каждой ноги определяют длину шага, угол разворота стоп, ширину шага.
Подография - методика регистрации и анализа временных характеристик шага. Обычно используют методику регистрации нескольких независимых параметров, характеризующих ходьбу: время начала пяточного контакта правой ноги, время начала носочного контакта правой ноги, время окончания пяточного контакта правой ноги, время окончания носочного контакта правой ноги, время переноса правой ноги (нога не касается опоры). Для левой нога определят аналогичные величины. Также регистрируют время, характеризующее разницу между аналогичными моментами контакта стоп правой и левой ноги. Если цикл шага не значительно меняется в течении обследования, определяют цикл шага, период переноса, двуопорный период, цикл шага, частоту шага.
Анализ сил реакций опоры осуществляют при помощи специальных силовых платформ, вмонтированных в пол, на которые обследуемый наступает при ходьбе. Различают продольную, поперечную и вертикальную составляющие реакции опоры для каждой ноги. Характер давления различных участков стопы изучают при помощи специальных стелек, снабженных барорецепторами. Стельки устанавливают в обувь обследуемого. Информация о давлении на рецепторы передается на персональный компьютер и обрабатывается по специальному алгоритму.
Определение внутрисуставных сил происходит на основе решения обратной задачи механики. Математически решаются уравнения, связывающие массинерционные параметры сегментов тела, реакции опоры и силы, возникающие на іраницах суставных поверхностей. Мышечные усилия вычисляются аналогичным образом.

В таблице 2.9 приведены некоторые аномалии походки, выявляемые с помощью биомеханического обследования, с указанием возможных причин их возникновения.

Таблица 2.9
Общие аномалии походки, их возможные причины и диагностические доказательства по Winter, 1985)

Наблюдаемая аномалия	Возможные причины	Диагностические (биомеханические и электромиографические) доказательства
Шлепок стопы при пяточном контакте	Снижение по сравнению с нормой тыльно-сгибательной активности при пяточном контакте	Ниже нормы ЭМГ-активность передней бопьшеберцовой мышцы или тыльно- сгибательный момент при пяточном контакте
Начальный контакт передним отделом или опущенной стопой	а. Гиперактивное подошвенно-сгибательное действие в позднем переносе б. Структуральные ограничения подвижности в голеностопном суставе в. Короткая длина шага.	а. Выше нормы ЭМГ подошвенных сгибателей стопы в позднем переносе б. Уменьшение амплитуды тыльного сгибания в. См. а,б,в,г ниже
Короткая длина шага	а. Слабый толчок перед переносом б. Слабые сгибатели тазобедренного сустава во время отрыва носка и начального переноса в. Чрезмерное замедление конечности в позднем переносе г. Выше нормы контрлатеральная активность разгибателей бедра во время контрлатеральной опоры	а. Ниже нормы подошвенно-сгибательный момент или генерация мощности или ЭМГ во время толчка б. Ниже нормы момент сгибателей бедра или ЭМГ или мощность во время позднего толчка и начального переноса в. Ниже нормы ЭМГ ишио-круральных мышц или сгибательный момент колена или потребление мощности в конце переноса г. Гиперактивность на ЭМГ контрлатеральных разгибателей бедра
Выше нормы разгибательная активность коленного, голеностопного или тазобедренного суставов в начале опорной фазы	Выше нормы ЭМГ-активность или моменты разгибателей бедра, разгибателей коленного сустава или подошвенных флексоров в начале опоры
Опорная фаза с согнутым, но ригидным коленным суставом	Выше нормы разгибательная активность в начальной и срединной опоре в голеностопном и тазобедренном суставах, но снижение разгибательной активности коленного сустава	Выше нормы ЭМГ-активность или моменты разгибателей бедра и подошвенных сгибателей в раннюю и срединную опору
Слабый толчок в сочетании с подтягиванием	Слабая подошвенная сгибательная активность во время толчка, нормальная или выше нормальной активность сгибателей бедра во время позднего толчка и раннего переноса	Ниже нормы ЭМГ подошвенных флексоров, момент или мощность во время толчка. Нормальная или выше нормальной ЭМГ сгибателей бедра или момент мощности во время позднего толчка и раннего переноса
Приподнимание бедра при переносе (с циркумдукцией нижней части конечности или без нее)	а. Слабая тыльно-сгибательная активность тазобедренного, коленного или голеностопного суставов во время переноса б. Сверхактивная разгибательная синергия во время переноса	а. Ниже нормы ЭМГ передней большеберцовой мышцы или сгибателей тазобедренного или коленного сустава во время переноса б. Выше нормы ЭМГ разгибателей тазобедренного или коленного суставов или момент
«Утиная» походка	а. Слабые приводящие мышцы бедра б. Гиперактивность приводящих мышц бедра	а. Ниже нормы ЭМГ отводящих мышц бедра, малой и средней ягодичных, напрягателя широкой фасции б. Выше нормы ЭМГ приводящих мышц бедра, длинной, большой и короткой приводящих мышц и нежной мышцы

2.4.3.1. Исследование устойчивости вертикальной позы

Под вертикальной позой понимают такое положение тела человека в пространстве, при котором взаимодействие его с опорной поверхностью под действием силы гравитации осуществляется лишь посредством нижних конечностей. Под устойчивостью вертикальной позы понимают способность человека противостоять возмущениям. Позу считают устойчивой, если при малых возмущениях отклонения от состояния равновесия тоже малы.
Поддержание вертикальной позы есть результат взаимодействия многих процессов, объединенных в единую функциональную систему, где доминирующая и регулирующая роль принадлежит центральной нервной системе, а исполнительная - опорно-двигательной системы (ОДС)[Анохин П.К., 1964]. Способность поддерживать вертикальное положение является поэтому" одним из важнейших показателей, определяющих функциональное состояние ОДС. Изучение этой способности позволяет количественно оценивать компенсаторные явления при травмах и заболеваниях ОДС; в том случае когда пациент не может ходить без дополнительной опоры, оценка устойчивости вертикальной позы остается фактически единственным исследованием, позволяющим делать количественные заключения о функциональном состоянии ОДС пациента, а иногда и содействовать в проведении экспертизы трудоспособности [Гурфинкель B.C., 1961].
Существует два подхода к оценке устойчивости вертикальной (ортоградной) позы. Первый основан на анализе динамических уравнений, описывающих ее конкретную модель. Однако практическое использование результатов модельных представлений в повседневной медицинской практике затруднено. Это связано с тем, что с биомеханической точки зрения тело стоящего человека предстаатяет собой многозвенный перевернутый маятник. Устойчивость его обеспечивается активным действием мускулатуры, управляемой центральными и рефлекторными механизмами. Число степеней свободы такой системы велико, а количественные параметры ее претерпевают значительные изменения как у одного, так и у различных людей, особенно при патологии.
Второй подход предполагает изучение с помощью специальных устройств определенных параметров, характеризующих процесс стояния, и анализ их изменения при внешних и внутренних воздействиях на человека [Гурфинкель B.C. и соавт., 1965,Фельдман А.Г., 1979]. Этот подход лежит в основе методик стабилографии, кефалографии и др.
Методика стабилографии впервые была описана в 1952 году Е.Б.Бабским и коллегами. Эта методика заключается в регистрации и анализе параметров, характеризующих движение горизонтальной проекции общего центра массы (ОЦМ) стоящего человека. Тело стоящего человека непрерывно совершает колебательные движения. Одним из первых их исследовал Romberg М.Н. в 1851 г., он же первый обратил внимание на различие колебаний тела здорового человека и неврологических больных. Движения тела при поддержании вертикальной позы отражают различные механизмы управления мышечной активностью. Основным параметром, по которому происходит регуляция мышечной активности, является перемещение общего центра массы человека. Стабилизация положения ОЦМ осуществляется за счет стабилизации корпуса, которая, в свою очередь, обеспечивается на основе переработки информации о положении и перемещении его в пространстве . Получение такой информации обеспечивается зрительным, вестибулярным, проприоцептивным аппаратами.
Для регистрации движения ОЦМ используется специальное устройство - стабилограф. Он состоит из опорной платформы, закрепленной на основании посредством чувствительных элементов. При обследовании испытуемый стоит на опорной платформе, при этом чувствительные элементы регистрируют опорные реакции ног человека. Следует отметить, что чувствительные элементы регистрируют не перемещение ОЦМ, а более сложную характеристику его движения [Гурфинкель Е.В., 1974]. Так, в натуральной стабилограмме низкочастотный сигнал описывает перемещение ОЦМ, а высокочастотные составляющие отражают ускорение ОЦМ. В связи с этим стабилографы могут давать ошибку в измерении перемещения в горизонтальной проекции ОЦМ, которую нужно учитывать для каждого конкретного аппарата во избежании неправильного толкования результатов обследования.
Существует много моделей стабилографов. Серийно их выпускают фирмы KISTLER, BERTEC, ANIMA, АМП, ОКБ Ритм. На рис. 2.50 показана внешний вид компьютеризированного стабилографа. Обычно определяют следующие характеристики стабилограммы: средний модуль

перемещения ОЦМ, амплитуда и средняя амплитуда этого перемещения. Исследуют также диапазон колебаний ОЦМ, который в норме довольно широк. На стабилограмме выделяются следующие колебания ОЦМ: (1) медленные колебания с частотой 1-3 колебание в минуту и амплитудой более 10 мм; (2) основные колебания с частотой 23-25 в минуту и амплитудой 3,3-3,5 мм; (3) малые колебания с частотой 33-35 в минуту и амплитудой до 1 мм; (4)очень медленные колебания частотой 4-5 в час. [Агаян Г.Ц., 1979, 1981, 1989; Гурфинкель B.C. и соавт., 1961].
Г.Ц.Агаян для опенки стабилограммы, кроме того, применял метод интегральных оценок и определял динамические характеристики вектора, описывающего движения ОЦМ (более точно - опорных реакций) - годографический метод. С развитием технической базы для обработки и анализа результатов стабилографического обследования все шире применяются спектральные методы.
Методика стабилографии на данный момент несомненно является наиболее распространенной и популярной методикой, используемой при изучении вертикальной позы. Это прежде всею объясняется тем, что стабилограмма является интегративным показателем, характеризующим устойчивость вертикальной позы. Однако, фактически одно и то же движение ОЦМ человека может быть реализовано при различных колебаниях частей его тела. Поэтому используют также методы регистрации движений различных частей тела, направленных на поддержание вертикальной позы.
Методика кефалографии - запись и анализ движений головы при стоянии; подробно описана Ю.М.Уфляндом . Кефалограф его конструкции позволяет вести одновременную запись колебаний головы во фронтальной и сагиттальной плоскостях. S.Gomez, D.Lush 11990] предложили модифицированную методику, при которой движение головы регистрируется посредством кардановой передачи и джойстика микрокомпьютера. Программно вычисляется среднее направление колебаний и их скорость, строится трехмерная диаграмма вероятности нахождения головы в зонах горизонтальной плоскости.
Следует учитывать, что укрепление к голове различных регистраторов в значительной степени нарушает естественность состояния, а движения головы относительно туловища искажают истинную картину колебаний корпуса, направленных на поддержание вертикальной позы. Регистрация движений корпуса поэтому считается более информативным способом определения устойчивости вертикальной позы (в сравнении с кефалографией).
Регистрация движений корпуса человека при стоянии осуществляется с помощью пьезоакселерометров ПАМТ [Антонец В.А. и соавт., 1986], установленных на дорсальной поверхности крестца (методика аксемрометрической стабилографии, рис. 2.51). Эта методика имеет ряд модификаций и довольно широко применяется в клиничєской практике [Смирнов Г.В., 1992].
С развитием научно-технического прогресса появились сложные стерео-кинометрические установки для регистрации движений человека, например, ELITE, SELSPOT,OXFORD METRIC. Их работа основана на регистрации движения специальных маркеров, установленных на теле человека при помощи нескольких скоростных кинокамер. При этом полученные данные обрабатываются компьютером.
Широко применяются методы определения устойчивости, в которых на человека действуют внешние возмущения. Это могут быть колебания или

движения опорной поверхности, силовые воздействия на корпус обследуемого, вибрационная стимуляция мышц, раздражение зрительного и вестибулярного анализатора. Так, комплексы Equitest u Balans Master (фирма NeuroCom Int) содержат стабилограф с подвижным основанием и систему визуальной стимуляции. Обследование на этих комплексах позволяет оценить работу зрительного, вестибулярного, проприоцептивного аппарата в процессе поддержания позы.
Различные изменения в зрительном пространстве вызывают уменьшение устойчивости стояния и даже могут вызвать падение обследуемого. Закрывание глаз здорового обследуемого приводит к увеличению спектральной мощности фронтальных и сагиттальных колебаний стабилограммы и сдвигу ее максимума с 0,2 Гц на 0,6 Гц.
Изменения в вестибулярном аппарате также значительно нарушают обеспечение вертикальной позы и проявляются в изменении характера стабилограммы и движений корпуса, направленных на поддержание вертикальной позы.
В обеспечении вертикального равновесия человека существенную роль играют различные синергии. Выявлены синфазные с дыхательными движениями колебания в шейном отделе позвоночника, коленном, тазобедренном суставах. Поэтому дыхательные экскурсии, несомненно связанные с перемещением массы, фактически не влияют на стабилограмму. Различные заболевания могут приводить к разрушению дыхательной синергии. Так, например, у больных с опухолью задней черепной ямки движения в тазобедренном и «туловищном» суставах уже не являются противофазными, как у здоровых людей. Необходимо отметить что у любого индивидуума в определенных условиях существуют характерные синергии, обеспечивающие ортоградную позу [Эльнер AM., 1975, Smirgov G, 1992].
Часто одним из первых признаков заболевания является нарушение нормальной симметрии функциональных параметров организма. Наличие же компенсаторных явлений и эффективность лечебных мероприятий можно оценить по уменьшению асимметрии [Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А., 1988, Гринштейн Е.Я., 1985].
Для описания индивидуальности в поддержании ортоградной позы используется понятие - «индивидуальный профиль устойчивости вертикальной позы» [Смирнов Г.В.1994]. Индивидуальный профиль устойчивости представляет собой соотношение основных биомеханических параметров, характеризующих поддержание вертикальной позы на момент обследования.
Для описания общих закономерностей в обеспечении устойчивости вертикальной позы различных контингентов обследуемых (клинически здоровых людей, больных с определенным видом патологии) применяют понятие «групповой профиль устойчивости вертикальной позы». Групповой профиль устойчивости здоровых имеет следующие особенности:
При двуопорном стоянии средний модуль перемещения горизонтальной проекции ОЦМ во фронтальном направлении больше в 1,5 раза, чем в сагиттальном, средний модуль ускорения горизонтальной проекции ОЦМ во фронтальном направлении незначительно больше, чем в сагиттальном. Средний модуль перемещения крестца во фронтальном и сагиттальном направлениях больше в 2 раза, чем перемещение ОЦМ. Средний модуль перемещения крестца во фронтальном направлении больше в 1,3 раза, чем в сагиттальном. Средний модуль ускорения крестца в сагиттальном и фронтальном направлениях больше в 5-6 раз, чем ускорение ОЦМ. Выявлена высокая симметричность опороспособности ног при двуопорном стоянии (коэффициент асимметрии близок к 1).
При одноопорном стоянии средний модуль перемещения и ускорения горизонтальной поверхности ОЦМ в сагиттальном направлении незначительно больше, чем во фронтальном. Асимметрия нижних конечностей при стабилографических обследованиях незначительна (по перемещению во фронтальном направлении - 1,35, сагиттальном - 1,15, по ускорению соответственно 1,20 и 1,25). Коэффициенты асимметрии перемещений крестца при одноопорном стоянии во фронтальном направлении 1,5, сагиттальном 1,7. Средний модуль ускорения области крестца во фронтальном и сагиттальном направлениях не различаются. Коэффициенты их асимметрии при стоянии на одной ноге по сравнению с величиной при стоянии на другой ноге составляют 1,3.
В спектре ускорения области дорсальной поверхности крестца при двуопорном стоянии можно выделить три характерные области. Первая область доходит до 3 Гц: в ней сосредоточено 1/3 мощности спектра, в области от 3 Гц до 12 Гц - 1/2 мощности. В области выше 12 Гц - 1/6 мощности. В целом мощность спектра в сагиттальном направлении меньше, чем во фронтальном. При одноопорном стоянии распределение мощности по диапазонам сохраняется, однако, в целом, увеличитается мощность спектра ускорения в сагиттальном направлении. Коэффициенты асимметрии при одноопорном стоянии 1,2-1,4. Максимальные амплитуды спектра в различных диапазонах имеют большую вариабельность как при двуопорном, так и при одноопорном стоянии, поэтому их величина не может служить диагностическим признаком.
Патология опорно-двигательного аппарата могут существенно влиять на характер поддержания вертикальной позы; конкретные данные будут представлены при рассмотрении отдельных заболеваний (часть 2-я).

2.4.3.1. Топографическая оценка деформаций позвоночника

Для выявления различных деформаций позвоночника применяется топография спины - оптический метод измерения формы поверхности спины. К основным достоинствам метода относятся абсолютная безвредность, возможность получения количественных объективных данных, представленных в наглядной форме. В настоящее время выпускаются различные топографические системы [Тсгпег-Smith A.R., 1983; Drerup В., Hierholzer Е., 1994; Vatagai Т., Idesawa М., 1981]. В нашей стране наибольшее распространение получила система КОМОТ, разработанная в Новосибирском НИИ травматологии и ортопедии. Система использует компьютерно-ориентированный метод проекции полос (на спину обследуемого при помощи диапроектора проецируется параллельный ряд полос). Это позволяет информацию об измеряемой форме поверхности спины преобразовать в унифицированное оптическое изображение.
На основании анализа топографической картины определяют угол наклона таза, углы, соответствующие ориентации плечевого пояса, углы поворота остистых отростков относительно срединной линии спины, угол раскрытия кифоза, угол раскрытия лордоза, объемные асимметрии и т.д. На рис. 2.52 приведена выходная форма топограммы поверхности спины с деформацией грудо-поясничного отдела позвоночника с графическим анализом профилей произвольных вертикальных и горизонтальных сечений обследуемой поверхности, выбираемых интерактивно на топограмме. Топограмма представляет полное графическое описание рельефа поверхности спины в виде изолиний (линии равного уровня) и обеспечивает наглядное представление о характере деформаций. Для детального количественного анализа используются латеральное и сагиттальное представления топограмм.
Количественное описание деформации позвоночного столба во фронтальной плоскости. График «Поворот» описывает угол поворота в горизонтальной плоскости участка поверхности туловища вблизи линии остистых отростков позвоночного столба в градусах. График «Объем» описывает среднюю разность высоты в мм горизонтальных сечений левой и правой половины туловища. На рис. 2.53 представлен латеральный анализ поверхности спины пациента с S-образной сколилтической деформацией. Топографические признаки патологии: перекос таза вправо 5,7°, отклонение линии остистых отростков позвоночного столба грудного отдела влево с максимумом 7,7 мм, поясничного отдела вправо с максимумом 8,6 мм, отклонение туловища вправо 3,0°, ротационный компонент в грудо-поясничном отделе с максимумом 24,0° на уровне Thn, совпадающая с поворотом асимметрия объема справа на том же уровне с максимумом, равным 15,9 мм.
Количественное описание деформации позвоночного столба в сагиттальной плоскости (рис. 2.54). Пример кругло-

вогнутой спины с усилинным лордозом (LAN=46,9°) и кифозом (KAN=49,9°) и наклоном таза 26,1°. Расположение дуг по уровню апекса лордоза и кифоза выше приблизительно на один позвонок.
Необходимо отметить, что с развитием научно-технического процесса появляются все более и более сложные инструментальные установки для регистрации движений человека (при этом биомеханическое обследование становится все более дорогостоящим). Вопрос о целесообразности проведения того либо иного биомеханического исследования решается с учетом поставленных задач (практических и научных) и возможностей реабилитационного учреждения.

Литература

1. Анатомо-биомеханическое введение в клинику вертеброгенных заболеваний нервной системы: Методические рекомендации /М.Ш.Билялов, В.П.Веселовский, А.Я.Попелянский и др. - Казань, 1980.
2. Анишкина М.Н., Антонец В.А., Ефимов А.П. Пьезоакселерометры ПАМТ и их применение для исследования механической активности физиологических систем человека. - Горький, 1986.
3. Анохин П.К.Узловые вопросы теории функциональной системы. - М.: Наука,1980.
4. Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргометрическая биомеханика. - М.: Машиностроение, 1989.
5. Бабский Е.Б., Гурфинкель Г.С., Ромель Э.Л., Якобсон Я.С. Методика исследования устойчивости стояния // Вторая науч.сессия ЦНИИП. - М., 1952.
6. Бадалян Л.О., Скворцов И.А. Клиническая электромиография. - М.: Медицина, 1986.
7. Беленький В.Е., Широкова Л.И. Исследование условий равновесия туловища при стоянии больных сколиозом //Протезирование и протезостроение. - М., 1971. - Вып. 26.
8. Белецкий В.В. Двуногая ходьба. - М.: Наука, 1984.
9. Березин Ф.Б., Мирошников М.П., Рожанец Р.В. Методика многостороннего исследования личности в клинической медицине И психогигиене. - М., 1976.
10. Бернштейн Н.А. Физиология движений и активности. - М.: Наука,1990.
11. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные ассимметрии у человека. - М., 1988.
12. Гамбурцев В.А.Гониометрия человеческого тела. - М.: Медицина, 1973.
13. Гехт Б.М. Теоретическая и клиническая электромиография. -Л.: Наука, 1990.
14. Гехт Б.М., Ильина Н.А. Нервно-мышечные болезни. - М.".Медицина, 1982.
15. Гранит Р. Основы регуляции движений: Пер. с англ. - М.: Мир, 1979.
16. Григорьева В.Н., Белова А.Н., Густое А.В. и др. Оценка изменения качества жизни неврологических больных с ограничением двигательной активности//Неврол.журн., 1997, - №5 -С. 24-29.
17. Гурфинкель B.C., Коц Я.М., Шик М.Л. Регуляция позы человека. - М.: Наука, 1965.
18. Гурфинкель Е.В. Механический анализ методики стабилографии II Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 1974. - Т. 77, № 5. - С. 122-124.
19. Донской Д.Д., Зациорский В.Н. Биомеханика. - М.: Физкультура и спорт, 1979.
20. Елисеев О.П. Конструктивная типология и психодиагностика личности. - Псков, 1994.
21. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. - М.: Физкультура и спорт, 1981.
22. Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней. - М.: Медицина, 1991.
23. Кабанов М.М., Личко А.Е., Смирнов В.М. Методы психологической диагностики и коррекции в клинике. - Л.: Медицина, 1983.
24. Карвасарский Б.Д. Медицинская психология. - Л.: Медицина, 1982.
25. Клиническая биомеханика/ Под ред. В.И.Филатова, Л.:Медицина, 1980.
26. Козюля В.Г Применение теста СМОЛ, - М.; Фолиум, 1995.
27. Комплексная оценка нарушений статикодиномической функции и ее компенсации при дегенеративно-дистрофических поражениях тазобедренного сустава: Метод. рекомендации /ЛНИИТО; (Сост. Е.Я.Гринштейн, Г.Г.Эпштейн, А.З.Некачалова и др.). - Л. 1985.
28. Корнилов Н.В., Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю.А., Соболев И.П. Система документации и оценки результатов эндопротезирования тазобедренного сустава: Пособие для врачей / Санкт-Петербург 1997. - С. 1-9.
29. КоуэнХ.Л., БрумликД. Руководство по электромиографии и электродиагностике:Пер. с англ. - М.: Медицина, 1975.
30. Лихтерман Л.Б. Ультразвуковая топография и тепловидение в нейрохирургии. - М., Медицина, 1983. - С. 144.
31. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973.
32. Лурия Р.А. Внутренняя картина болезни и иатрогенные заболевания. - М.: Медгиз, 1944.
33. Львов С.Я. Реабилитация больных с повреждениями кисти: Дисс. на соискание ученой степени д-ра. мед. наук, в форме научного доклада. - Н.Новгород, 1993.
34. Маркс В.О. Ортопедическая диагностика. - Наука и техника, 1978.
35. Митбрейт И.М. Спондилолистез. - М. Медицина, 1978.
36. Немов Р.С. Психология: В 3 кн. - 2-е изд. - М.: Просвещение: ВЛАДОС, 1995.
37. Особенности клинико-рентгенологического и электрофизиологического обследования больных с вертеброгенной патологией: Методические рекомендации / Сост.Ф.А.Хабиров, Е.К.Валеев, Ф.Х.Баширова и соавт. - Казань, 1989.
38. Особенности клинического обследования при вертеброгенных заболеваниях нервной системы: Методические рекомеадации /Сост. М.Ш.Билялов, В.П.Веселовский, А.Я.Попелянский и соавт. - Казань, 1980.
39. Персон Р.С. Электромиография в исследованиях человека. - М.: Наука, 1969.
40. Пхиденко С.В. Опыт коррекции внутренней картины болезни в психосоматической практике //Врачебное дело. - 1993, Na 5-6. - С. 135-137.
41. Саховский П.И., Третьяков В.П.. Анатомо-биомеханическое введение в клинику вертеброгенных заболеваний нервной системы. - Казань, 1980.
42. Скворцов Д.В. Клинический анализ движений. Анализ походки. - Иваново.Издательство НПЦ «Стимул», 1996.
43. Смирнов Г.В. Комплексная оценка устойчивости вертикальной позы человека в норме и при патологии... Автореф. дис. к.б.н.. - Н.Новгород, 1994.
44. Смирнов Г.В., Вешуткин В.Д., Данилов В.И., Ефимов А.П.Стабилограф.. // Медицинская техника. - 1993. - № 1. - С. 40-41.
45. Собчик Л.Н, Методы психологической диагностики. Методическое руководство. Вып. 1, 2, 3. - Москва, 1990.
46. Собчик Л.Н. Характер и судьба. Введение в психологию индивидуальности. - М., 1994.
47. Соложенкин В.В. Механизмы психической адаптации при ишемической болезни сердца, гипертонической болезни и неврозах. Дисс... д-ра мед. наук. - Фрунзе, 1989.
48. Ташлыков В.А. Внутренняя картина болезни и ее значение для психологической диагностики при неврозах II Журн. невропатол. и психиатр. - 1989. - № 11. - С. 22 -26
49. Тимофеев В.И., Филимоненко Ю.И. Краткое руководство практическому психологу по использованию цветового теста М. Люшера. - С.-Петербург, 1995.
50. Уфлянд Ю.М. Физиология двигательного аппарата человека. - Л.: Медицина,1965.
51. Фарбер Б.С., Витензон А.С., Морейнис И.Ш. Теоритические основы построения протезов нижних конечностей и коррекции движения, - T-2 - М.: ЦНИИПП, 1995.
52. Физиология движений. - Л.: Наука, 1976.
53. Фомичев Н.Г., Садовой М.А., Сарнадский В.Н., Вильгергер С.Я., Садовая Т.Н. Скрининг-диатостика детской и подростковой патологии похвоночника методом компьютерной оптической топографии: Пособие для врачей. - Новосибирск, 1996.
54. Эльнер A.M. Двигательные синергии //Журн. невропатологии и психиатрии им. Корсакова. - 1975. - Т. 75, Na 7. - С. 1088-1092.
55. Юмашев Г.С. Травматология и ортопедия. - М.: Медицина, 1983.
56. Юсевич Ю.С. Электромиография в клинике нервных болезней. - М.: Медгиз, 1958.
57. ЯнсонХ.А. Биомеханика нижней конечности человека. - Рига; Зинатне, 1975.
58. Aminoff М. Electromyography in clinical practic.-Addison-Wesley, 1978.
59. Bergner M., Bobbitt R.A., Carter W.B., Gilson B.S. The Sickness Impact Profile: development and revision of a health status measure// Med. Care, 1981, - Vol. 14. - P. 787-805.
60. Berme N, Cappozzo A (eds). Biomechanics of Human Movements: Application in rehabilitation, sports and ergonomics. Worthington, Ohio, Bertec Corporation.,1990.
61. Braune V., Fisher O. The Human Gait. - S.I.: Spinger, 1987.
62. Bronzino J.D. The Biomedical Engineering. CRC Press, 1997.
63. Cappozzo A., Marchetti M., Tosi V. Biolocomotion: a century of research using moving pictures. - Roma,1992.
64. Chao E.Y., Neluheni E.V., Hsu R.W., Paley D. Biomechanics of malalignment// Orthop Clin North Am. - Jul. 1994. - V. 25, № 3. P. 379-386.
65. Drerup В., Hierholzer E. Back shape measurement using video rasterstereography and threedimensional reconstruction of spinal shape// Clin. Biomech. - 1994. - Vol 9. - P. 28-36.
66. Fairbank J.C., Mbaot J.C., Davies J.В., O"Brain J.P.The Oswestry Low Back Pain Disability Questionaire//Physiotherapy. - 1980. - Vol. 66. - № 8. - P. 271-273.
67. Gage J.R. Gait Analysis in cerebral aalsy. London, MacKeith Press. 1991.
68. Granger C., Dewis L., Peters N. et al. Stroke rehabilitation: analysis of repeated Barthel Index measures//Arch.Phys.Med.Rehab., 1979. - Vol. 60.
69. Hamilton M. Development of a rating scale for primary depressive illness //Br. J.. Soc. Clin. Psychol., 1967. - Vol. 6. - P. 278-296.
70. Inmar V.T., Ralston H.J., Told F. Human walking. - Baltimore,Williams & Wilkins, 1981.
71. Lazarus R.S. Progress on a cognitivemoti-vational-relational theory of emotion // Am. Psychol., 1991. - Vol. 46. - P. 819-834.
72. Lohr K.N. Applications of health status assessement measures in clinical practice:overview of the third conference on advances in health status assessement// Med. Care. - 1992. № 30 (Suppl). - MS1 - MS14.
73. Mahoney F., Barthel D. Functional evaluation: the Barthel lndex//MD State Med.J., 1965. -№ 14. - P. 61-65.
74. Nashner L.M. Analysis of stance posture in humans II Handbook of Behavioral Neurobiolog. Motor Coordination./Ed.A.L.Towo, E.S. Ruschel. - New York: Plenum Press, 1981. - V. 5 - P. 527-565.
75. Partridge C., Johnston M. Perceived control of recovery from physical disability: Measurement and prediction//Br. J. Clin.Psychol., 1989. - Vol. 28. - P. 53-59.
76. Perry J. 1992. Gait Analysis: №ormal and Pathological Function. Thorofare, NJ, Slack.
77. Physical medicine and rehabilitation/Ed. by R.Braddom et al. - W.B.Saenders Company, 1986.
78. Roberts T.D.M. Nfieurophysiology of Postural Mechanisms IIL. Buttervorth, 1978.
79. Schmid-Schonbein G.W., Woo S.L.-Y., Zweifach B.W. Frontiers in biomechanics.New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo, 1986.
80. Smidt G.L. Gait in Rehabilitation. - N.Y., Edinburg, London, Melbourne, 1985.
81. Smirnov G.V. Same aspects of keeping orthopaedic folks straight //Posture and gait: Control mechanisms. - Portlant University of Oregon Books. -1992. - V. II. - P. 431-432.
82. Sutherland D.H., Olshen R.A., Biden E.N., et al. The Development of Mature Walking. London, MacKeith Press. 1988.
83. Taylor S.E., BrownJ.D. Illusion and wellbeing: A social psychological perspective on mental health //Psychol. Bull., 1988. - Vol. 103. - P. 193-210.
84. Trexler L.E., Webb P.M., Zappala G. Strategic aspects of neuropsychological rehabilitation / Brain Injury and Neuropsychological Rehabilitation: International Perspectives. Hillsdale, NJ, Lawrence Erlbaum, 1994, pp 99-123.
85. Turner-Smith A.R. Television scanning technique for topographic body measurments//Biostereometrics (1983), 182, SPIE, P. 279-283.
86. WalkerS., RosserR. Quality of life assessment. - Kluwer academic publishers, 1993.
87. Whittle M. Gait Analysis: an Introduction. Oxford, Butterworth-Heinemann, 1991.
88. Winter D..A. Biomechanics and motor control of human movement. - John Wiley & Sons. Inc. N.Y., Chichster, Toronto, Singapure, - 1990.

Биомеханика как дисциплина делится на три раздела: общую, дифференциальную и частную.

1. Общая биомеханика решает теоретические проблемы и помогает понять как и почему человек движется.
2. Дифференциальная биомеханика изучает индивидуальные и групповые особенности двигательных возможностей и двигательной деятельности в зависимости от возраста,пола,состояния здоровья. уровня физической подготовленности, спортивной квалификации и т.п.
3. Частная биомеханика рассматривает конкретные вопросы технической и тактической подготовки в отдельных видах спорта и массовой физкультуры. Основной вопрос частной биомеханики – как научить человека правильно выполнять движения.

Закономерности механического движения человека биомеханика изучает на трех уровнях: движение –двигательное действие –двигательная деятельность.

На первом уровне фактические данные для исследования движений получают в экспериментах с изолированными мышцами и другими частями тела животных.

Здоровый человек выполняет целенаправленные и мотивированные двигательные действия. На этом уровне биомеханика изучает и совершенствует технику двигательных действий (например, технику удара, прыжка шага и т.п.)

Третий уровень биомеханики посвящен тактике двигательной деятельности. При выполнении физических упражнений двигательная деятельность складывается из двигательных действий, как цепь из звеньев (например, бег состоит из отдельных шагов)

Двигательные действия в такой цепи взаимосвязаны и взаимообусловлены.. Поэтому двигательная деятельность –это система двигательных действий.

Спортивная биомеханика изучает двигательные действия человека при выполнении им спортивных упражнений. Это необходимо для обеспечения роста спортивных результатов вплоть до рекордных для конкретного спортсмена или определенного вида спорта, выявления помогающих или препятствующих факторов при совершенствовании движений.

Основные задачи спортивной биомеханики состоят в следующем:

1.Совершенствование спортивной техники, моделирование и конструирование ее наиболее рациональных вариантов.

2.Биомеханический контроль техники отдельных спортсменов.

3. Выявление биомеханических закономерностей совершенствования двигательных действий.

4.Прогнозирование тенденций изменения параметров техники выполнения спортивных упражнений по мере роста спортивного мастерства для оценки этапных и конечных показателей..

5. Разработка тренажеров для спорта.

6. Совершенствование спортивного инвентаря.

1. Механическое движение в живых системах

Принято различать простые формы движения материи- механическую, физическую и химическую. Они проявляются в живой и неживой природе. Высшие формы –это биологическая (все живое) и социальная (мышление и общественные отношения.

Каждая сложная форма движения включает в себя более простые формы. Движение на каждом уровне качественно характеризуется более высокой формой.. Каждая высшая форма обладает собственной качественной спецификой и несводима к низшим формам. При этом высшие формы неразрывно связаны низшими.

Двигательная деятельность человека включает в себя механические движения, которые представляют собой непосредственную цель двигательного действия. Но механическое движение осуществляется при участии более высоких форм движения. Биомеханика рассматривает тело человека как самоорганизующуюся систему.Механическое движение в живых системах проявляется как перемещение всей системы и как деформация самой биосистемы- перемещение одних ее частей относительно других.. Посвоей природе деформационные изменения выражаются преимущественно в форме межсуставных движений, распределенных и взаимосвязанных в пространстве и времени. Эти движения, как правило,сложны. поскольку двигательный аппарат человека представляет собой механическую систему.состоящую из более 200 костей, нескольких сотен сухожилий и более 600 мышц. Общее число возможных движений в суставах (степеней свободы) превосходит 250.

Работа мышц- это биологический процесс, при котором мышечные волокна должны быть активированы, чтобы они смогли выполнить механическую работу по перемещению звеньев тела. Чтобы совершить работу.необходимо затратить энергию, которая является результатом определенных биохимических реакций. С механической точки зрения человек представляет собой систему, обладающую внутренним источником энергии, биологическим по происхождению.

Чтобы мышцы сократились в необходимой последовательности и с определенными усилиями и в результате создали требуемый механический эффект движения, ими необходимо управлять, что делает головной мозг и нервная система.

Головной мозг выполняет высшие психические функции: мотивацию , осознание, Программирование , что оказывает непосредственное влияние на процесс формирования нервальных команд и их исполнение. Связь между психической,биологической и механической функцией многоуровневая.. В каждом движении присутствуют ориентировочная, исполнительна и контрольная части . Исполнительная часть-это и есть механическое движение. Но оно всегда определяется психической и физиологической деятельностью мозга. Обеспечивающей не только непосредственное управление движением, но также ориентировочную и контрольную части двигательного действия

по системе внутренней биологической обратной связи.

1. Теория и метод биомеханики спорта

Теория биомеханики – это система основных положений, сформировавшихся на базе накопленных познаний. Методы биомеханики- это пути (способы0получения знаний.

А) Теория биомеханики спорта.

В современного понимания двигательных действий лежит системно-стуктурный подход (ССП), который рассматривает тело человека как движущуюся систему,а сами процессы- как развитие системы движений.. В рамках ССП стремятся к познанию состава и структуры двигательной деятельности, т. е. из каких элементов она состоит и как они связаны между собой, каковы внутренние механизмы взаимодействия.

Принципы,реализуемые в ССП. ,опираются на идеи теории систем Людвига фон Берталанфи.Целое представляет собой нечто большее, чем сумма его частей, составляющих его элементов, поскольку главная характеристика целого-взаимодействие,

протекающее между его различными элементами.

«Движение не есть цепочка деталей, а структура (т.е.система) .дифференцирующаяся на детали, структура целостная, при наличии в то же время высокой дифференциации элементов и разнообразно избранных форм взаимодействия между ними « (Н.А. Бернштейн)

Теория структурности движений опирается на следующие принципы:

а) Принцип структурности построения систем движения. Все движения в системе взаимосвязаны. Эти структурные связи определяют целостность и совершенство действия.

б)Принцип целостности действия –все движения образуют целостную систему, направлены на достижение цели. Изменение отдельного движения отражается на всей системе.

в) Принцип сознательной целенаправленности систем движения . Человек сознательно ставит цель, применяет целесообразные движения и управляет ими для достижения цели.

В основы теории биомеханики входят также предпосылки механической обусловленности и рефлекторной природы движений. Все движения осуществляются под действием механических сил различного происхождения в полном соответствии с законами механики. Для всех движений в целом характерна рефлекторная природа управления двигательными действиями на основе принципа невризма.

Б) Методы биомеханики спорта.

В своей основе они опираются на системный анализ и системный синтез действий

с использованием количественных характеристик движения, включая его моделирование.

Задачей системного анализа является выявление состава элементов движений. Биомеханика наука экспериментальная, опирающаяся на опытное изучение движений. При помощи приборов регистрируются количественные особенности движений (траектория, скорость, ускорение и т.п.) , позволяющие различать движения, сравнивать их между собой. Этот материал дает возможность,пользуясь определенными правилами,мысленно расчленить движение на составные части и установить состав системы.

Система движений как целое- это не пролсто сумма частей. Части системы объединены многочисленными связями, придающими ей новые,не свойственные частям качества-

системные (эмерджентные) свойства

Способ взаимосвязи частей в системе,закономерности их взаимодействия представляют ее структуру . Изучая изменения количественных характеристик выявляют кА элементы влияют друг на друга, определяют причины целостности системы. В этом состоит системный синтез действий.

Другим широко используемым методом исследования является функциональный метод. Этот подход позволяет выявить те или иные несовершенства техники и тактики, овладеть процессом управления без полного раскрытия природы явления. Суть его состоит в изучении функциональной зависимости между свойствами и состоянием явлений. Их характеризуют определенные параметры. условия и количественно определенный закон. При этом не ставится задача изучения внутренней структуры явления. Оба метода(ССП и функциональный) взаимно дополняют друг друга Применяя ССП исследователь строит анализ от сложного к простому. Элементы двигательной деятельности,находящиеся на нижней ступени иерархической лестницы, оказываются нераскрытыми, не детализированными и рассматриваются с позиций функционального подхода. Уровень,на котором ССП переходит в функциональный,зависит от решаемых задач.

Например, при тактической подготовке двигательные действия.технические элементы считаются неделимыми кирпичиками. При технической подготовке детально изучаются взаимодействия мышц, костей суставно- связочного аппарата. Но отдельных в отношении отдельных элементов двигательного аппарата применяется функциональный подход: их строение и функции на молекулярном уровне не рассматриваются.

1. Спортивное упражнение как система движений и действий

Двигательное действие, посредством которого человек решает ту или иную двигательную задачу, почти всегда состоит из множества суставных движений, распределенных в пространстве и во времени. Чтобы анализировать двигательные действия нужно знать основные свойства систем движений.

При прочих равных условиях система движений тем сложнее, чем больше отдельных движений входит в ее состав и чем они разнообразнее. Система всегда обладает свойствами,которых нет у ее взятых порознь составных частей (эмерджентныесвойства)

Чем теснее связи между движениями как частями или элементами системы, тем больше ее свойства отличаются от простой совокупности свойств отдельных движений, тем она сложнее. Чем строже связи (уже диапазон их вариативности) между движениями как элементами системы, тем сложнее система в ее реализации.

Система движений обычно содержит относительно самостоятельные части (подсистемы), которые могут быть сходными или различными по характеру. Связи между отдельными движениями подсистемы теснее, чем связи между движениями из разных подсистем или связи между разными подсистемами.

В системе движений различают пространственные и временные элементы.

Пространственнее элементы системы - это суставные движения. Если они выполняются одновременно в нескольких суставах, то такие движения образуют одновременный или пространственный ряд. В одном суставе могут быть последовательно выполнены несколько движений- -это последовательный или временной ряд.

Различные комбинации одновременных и последовательных движений образуют пространственно- временные комплексы движений.

Структура системы движений-_ это совокупность основных закономерностей, определяющих взаимосвязи между элементами внутри подсистем. Упрощенно говоря, это схема способа взаимосвязи между составляющими ее частями и элементами.

Устойчивые изменения состава и структуры системы движений определяют ее развитие. Различают анатомическую, механическую и информационную структуры.

Механическая структура двигательного действия включает в себя кинематическую структуру: взаимосвязь положений,траекторий,темпов,ритмов,скоростей и ускорений звеньев тела и динамическую: взаимосвязь тяги мышц, силовые взаимодействия звеньев тела.

В общей двигательной задаче, решаемой при выполнении упражнения, различают более узкие, последовательно связанные задачи, каждая из которых представляет собой относительно самостоятельную часть общей- действия . Расчленяя любое упражнение на компоненты- действия., устанавливая принципы их взаимосвязей, можно определить общую функциональную структуру выполнения упражнений.

7.Биомеханический анализ.

Техническая спортсмена подготовка немыслима без анализа выполнения физического. упражнения.Эффективным средством в решении данной проблемы является биомеханический анализ, с помощью которого удается познать сущность систем движений выявить причины двигательных ошибок, отыскать пути избавления от них, повысить качество обучения выполнения упражнения.

Известно несколько разновидностей биомеханического анализа. Выбор конкретной формы определяется решаемой задачей.

Количественный анализ

а) точный- предполагает тщательную обработку и использование точных данных различных приборных измерений. Циклографии,фото- и киносъемки, с учетом возможно большего числа даже второстепенных фактов.

б) приближенный- используется упрощенная обработка данных относительно грубых измерений,.киносъемки с учетом наиболее весомых факторов.

Качественный анализ

а) улубленный- с тщательным исследованием материалов приборных измерений, циклографии, фото- и киносъемки и т.п. Задача такого анализа -осмысливание проведенного количественного анализа, его углубление и дополнение, получение педагогических выводов.

б)основной- то же, что и при углубленном анализе, но без ис пользования материалов приборных измерений и результатов количественного анализа.

В) упрощенный- с использованием грубых оценок при учете лишь решающих факторов. Применяется в простых, контрастных ситуациях, в условиях дефицита времени.

Педагогический анализ- с ограниченным использованием биомеханических знаний.

Основные этапы анализа двигательной деятельности в условиях количественного

биомеханического анализа.

1.Изучение внешней картины двигательной деятельности -из каких двигательных действий она состоит и в каком порядке они следуют друг за другом.. С этой целью регистрируют кинематические характеристики движения. Особо важно знать продолжительность отдельных частей движения (фаз), графическим отображением чего является хронограмма. Хронограмма двигательного действия характеризует технику, а хронограмма двигательной деятельности- это то, на что обращают внимание при анализе спортивной тактики.

2.Выяснение причин, вызывающих и изменяющих движение . Эти причины недоступны визуальному контролю и для их анализа необходимо регистрировать динамические характеристики .Важнейшее значение здесь имеют величины сил, действующих на человека извне и создаваемых собственными мышцами

3.Определение топографии работающих мышц. На этом этапе выявляется, какие мышцы как участвуют в выполнении данного упражнения. Для этого регистрируют электрическую активность работающих мышц(метод элетромиографии) .Чем активнее работает мышца, тем выше ее электрическая активность и больше амплитуда электромиограммы.

4. Определение энергетических затрат , а также того.насколько целесообразно расходуется энергия работающих мышц., для ответа на этот вопрос регистрируют энергетические характеристики Например, у стайеров высшей квалификации повышение экономичности бега на 20% перемещает их в списке лучших с 10-го на 1-е

5. Выявление оптимальных двигательных режимов, т.е. наилучшей техники двигательных действий и наилучшей тактики двигательной деятельности Здесь же оценивается степень соответствия реально существующего и оптимального вариантов техники и тактики. Критериями оптимальности являются:экономичность, механическая производительность, точность движений, эстетеичность, комфортабельность, безопасность. Значимость каждогоиз критериев зависит от решаемой задачи, вида спорта и др.

Использование результатов биомеханического анализа способствует объективизации суждений и повышению эффективности тренировки, увеличивает долю сознательного в

обучении. повышает точность умозаключений.

Биомеханический анализ в спорте чаще всего преследует педагогические цели и помогает решать следующие задачи:

1. Оптимальное использование двигательных возможностей спортсмена в рамках

дозволенной техники упражнений.

2 .Распознавание, определение и объяснение двигательных ошибок.

3 .Нахождение путей и средств ликвидации. предупреждения и компенсации двигательных ошибок.

4 Ревизия утвердившейся техники упражнений, действий с целью повышения их эффективности.

БИОМЕХАНИКА

Лекция № дополнительная