СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТОНУСА КОРОТКИХ ОКОЛОПОЗВОНОЧНЫХ МЫШЦ ТУЛОВИЩА
METHOD FOR ASSESSING SHORT PARASPINAL MUSCULAR TONUS

Описание изобретения
Изобретение относится к области спортивной и медицинской диагностики и позволяет выяснить функциональное состояние коротких околопозвоночных скелетных мышц человека по его способности сознательно изменять длину тела в вертикальной стойке из антропометрической, т.е. обычной стойки.
Необходимость оценки тонуса мышечной системы часто возникает в лечебной физической культуре, спорте, спортивной медицине, так как он отражает важные характеристики свойств нервно-мышечного аппарата человека. Мышечный тонус отражает определенную степень наблюдаемого в норме напряжения мышц, которое поддерживается рефлекторно. Повышение мышечного тонуса наблюдается при утомлении (особенно хроническом), при травмах и заболеваниях опорно-двигательного аппарата (ОДА) и других функциональных нарушениях. Понижение тонуса отмечается при длительном покое, отсутствии тренировок у спортсменов, после снятия гипсовых повязок и др. Здоровый человек, находящийся в функциональном оптимальном состоянии, способен в вертикальной стойке расслабить короткие околопозвоночные мышцы туловища, что приводит к увеличению естественных изгибов позвоночника, и тем самым уменьшить численную величину своего роста. Но в результате острого или хронического заболевания, усталости, физического напряжения или перенапряжения функциональное состояние человека значительно ухудшается, и его способность сознательно уменьшать свой рост нарушается.
В связи с изложенным весьма важной проблемой является выбор информативного показателя состояния нервно-мышечного аппарата человека, который позволяет достоверно определять функциональное состояние коротких околопозвоночных скелетных мышц человека.
Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных способов аналогичного назначения.
Известны различные способы определения величины и оценки тонуса мышечной системы - склерометрический указатель Шульте, склерометр Ефимова, пружинный тонусометр, позволяющие определить степень упругости мышцы по напряжению при ее сокращении. Тонус мышц определяется тонусометром В.И. Дубровского и Е.И. Дерябина (1973) при спокойном состоянии (пластический тонус) и напряжении (контрактильный тонус). Могут быть использованы электротонусометр (миотонометр) конструкции Уфлянда, пружинный тонусометр Сермаи, а также электротонусометр конструкции И.И. Геллера. Они помогают установить мышечную ригидность, ее степень и разновидности (спастическая или пластическая), мышечную гипо- и атонию, мышечную дистонию. Наиболее часто в клинике используется для оценки тонуса модифицированная шкала Ашворт (Bohannon R.W., Smith М.В. Interrater Reliability of a Modified Ashworth Scale of Muscle Spasticity // Phys. Ther. 1987. Feb. Vol. 67 (2). P. 206-207.) Наибольшее распространение получили пружинный тонусометр, производимый медицинской промышленностью. Принцип действия его основан на глубине погружения металлического стержня в ткани: чем мягче ткань, тем больше глубина погружения. Это находит отражение на шкале прибора. Для контроля над состоянием мышц спортсменов широкое распространение получил информативный и сравнительно простой метод сейсмомиотонографии (Анишкина, Н.М. Методы измерения механических колебаний, вызванных работой физиологических систем человека: учебно-методическое пособие / Н.М. Анишкина, В.А. Антонец, В.В. Казаков. - Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2000. - 28 с.). Этот метод позволяет определять такие важнейшие параметры физического состояния мышц, как эластичность и растяжимость, или, иначе говоря, их упруговязкие свойства. Были определены три показателя: "тонус покоя", когда мышца полностью расслаблена, "амплитуда тонуса" при максимальном напряжении мышцы и "остаточный тонус" - разница между "тонусом покоя" до и после максимального напряжения или сокращения мышцы. Величина "тонуса покоя" зависит от длины мышцы, поперечного сечения и физических свойств. Величина "остаточного тонуса" отражает метаболические и физические свойства мышцы, адаптацию к выполняемой нагрузке, характер восстановления после работы. Получает распространение метод вибродиагностики мышечной системы (Капелюховский Андрей Анатольевич. Вибродиагностика параметров нелинейной вязкоупругой среды: автореферат дис. … кандидата технических наук: 01.02.06 / Ом. гос. техн. ун-т - Омск, 2005. - 20 с.).
В качестве основы способа учтено широко распространенное явление колебания длины тела (роста) человека. В научной литературе, посвященной строению и функционированию позвоночника, сложилось мнение, что основной причиной уменьшения расстояния межпозвонкового сустава является способность пульпозного ядра под действием сил тяжести и при значительном давлении отдавать воду по узким каналам пластинки позвонка к центру тела позвонка, тем самым укорачиваться по своей длине. Для восстановления длины при отсутствии силы тяжести тела, находясь в горизонтальном положении, например, ночью, ядро забирает воду назад из позвонка, и диск приобретает свою исходную толщину. По данным исследователей каждый межпозвонковый диск может укорачиваться по высоте в среднем на 1 мм под влиянием нагрузки кг, что для позвоночного столба в целом дает укорочение примерно в 2-2,5 см. (Капанджи А.И. Позвоночник: Физиология суставов / А.И. Капанджи; [пер. с англ. Е.В. Кишиневского], М.: Эксмо, 2009. - 344 с.). Так, по нашему мнению, еще одной причиной, увеличивающей исходную нагрузку на межпозвоночный диск, помимо сил тяжести, является утомление мышц туловища. В утомленной мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличивается вязкость (Васюков Г.В. Исследование упруго-вязких свойств скелетных мышц человека: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1967. - 18 с. Зациорский В.М., Аруин А.С. Биомеханические свойства скелетных мышц (обзор: методы и результаты исследований) // Теория и практика физической культуры 1978. - №9. - С. 21-35.) Известно, что при резко выраженном утомлении развивается длительное укорочение мышц, их неспособность к полному расслаблению (контрактура).
Однако вышеуказанные способы миотонусометрии предназначены для определения величин отдельных поверхностных мышц конечностей туловища, не учитывают состояние тонуса глубоких околопозвоночных мышц организма, которые являются более важными для оценки рефлекторного уровня коррекции тонуса скелетных мышц в ответ на физические нагрузки и эффекта повторной рекуперации энергии движения благодаря физиологическим изгибам позвоночника человека. Именно потому, что длина позвоночного столба зависит не только от сил тяжести тела, но и сил, развиваемых мышцами, длина тела в вертикальной стойке не может проявлять своего стойкого признака и изменяется под влиянием внешних и внутренних силовых воздействий и физических нагрузок, или же при ее отсутствии, например, при сухой иммерсии.
Предложен способ определения косвенного показателя тонуса коротких околопозвоночных мышц (Гимазов P.M. Показатель мышечного тонуса для характеристики физиологической нагрузки на организм детей дошкольного возраста при обучении плаванию // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №2. URL: www.science-education.ru/102-5789; Гимазов P.M., Булатова Г.А. Косвенный показатель фонового напряжения поперечнополосатых мышц у детей, подростков и юношей до и после спортивной тренировки // В МИРЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2012. №5.3(29). С. 12-26; Гимазов P.M. Характеристики косвенного показателя фонового напряжения скелетных мышц позвоночника у спортсменов // Вестник Сургутского государственного педагогического университета: Научный журнал. Сургут: РИО СурГПУ, №3 (18), 2012, - С. 108-112). Однако в опубликованном способе определения тонуса коротких околопозвоночных мышц выявляется только динамика изменения этого тонуса после физических нагрузок по сравнению с предыдущим состоянием, но эта динамика изменения тонуса мышц не дает объективной оценки, так как неизвестно, каким было предыдущее состояние тонуса коротких околопозвоночных мышц, и в опубликованном способе нет определения отношения измеренной длины тела человека в расслабленном состоянии после физических нагрузок к индивидуальной минимальной длине человека стоя в расслабленном состоянии, что не позволяет выявить персональную для каждого человека реакцию мышц на предъявляемую физическую нагрузку.
Задачей заявленного изобретения является установление различия со значением индивидуальной минимальной длины человека стоя в расслабленном состоянии в сантиметрах, который принимают за показатель, косвенно характеризующий состояние тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности признаков, достаточных для достижения указанного выше результата.
Согласно изобретению способ определения состояния тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища человека включает измерение длины человека в вертикальной стойке в расслабленном состоянии. Вначале определяется индивидуальная минимальная длина человека стоя в расслабленном состоянии. Для этого измерение длины тела человека в вертикальной стойке в расслабленном состоянии проводят утром после ночного сна, в состоянии отсутствия утомления и полноценного отдыха. Для этого человек из антропометрической стойки (обычной стойки) сознательно расслабляет мышцы туловища и тем самым увеличивает естественные изгибы позвоночника (лордозы и кифозы) в сагиттальной плоскости. При этом не допускается наклона головы, движения таза человека во фронтальной и сагиттальной плоскостях, сгибания ног. В этом состоянии фиксируется индивидуальная минимальная длина человека стоя в расслабленном состоянии. Повторное измерение длины тела в расслабленном состоянии проводят после выполнения человеком каких-либо физических нагрузок - физических упражнений, тренировочного или реабилитационного занятия. После чего производят подсчет разницы длины тела человека со значением индивидуальной минимальной длины человека стоя в расслабленном состоянии в сантиметрах, который принимают за показатель, косвенно характеризующий состояние тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища.
Изменение значения показателя тонуса носит разнонаправленный колебательный характер и может характеризовать один из четырех классов состояния тонуса коротких околопозвоночных мышц с семнадцатью качественно отличных друг от друга градациями мышечного тонуса.
4
3
2
2
К первому классу относятся 6 градаций состояния тонуса коротких околопозвоночных мышц: 1 - это чрезмерный тонус коротких мышц; 2 - наиболее повышенный тонус коротких мышц; 3 - чрезмерно повышенный тонус коротких мышц; 4 - резко повышенный тонус коротких мышц; 5 - повышенный тонус коротких мышц; 6 - супертонус (индивидуальная минимальная длина человека стоя в расслабленном состоянии), которые математически описываются формулой полиномиальной кривой изменения состояния тонуса мышц 4 степени: y=-0,0083х+0,0759х-0,1889х-0,2446х+2,6667 с коэффициентом детерминации R=1, где x - это номер градации от 1 до 6, а y - значение показателя в сантиметрах, характеризующий состояние тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища.
4
3
2
2
Ко второму классу относятся 5 градаций состояния тонуса коротких околопозвоночных мышц: 1 (6) - супертонус (индивидуальная минимальная длина человека стоя в расслабленном состоянии), 2 (7) - оптимальный тонус; 3 (8) - умеренный тонус; 4 (9) - слабоповышенный тонус коротких мышц; 5 (10) - легко повышенный тонус коротких мышц, которые математически описываются формулой полиномиальной кривой изменения состояния тонуса мышц 4 степени: y=-0,0196х-0,2458х+1,0354х-1,4792х+0,67 с коэффициентом детерминации R=1, где y - значение показателя в сантиметрах, характеризующий тонус коротких околопозвоночных мышц туловища, а x - это номер градации от 1 до 5, при этом значение первой градации второго класса равняется значению шестой градации первого класса - для того, чтобы не было прерывания линии кривой значений тонуса коротких околопозвоночных мышц (рис. 1).
2
2
К третьему классу относятся 3 градации тонуса коротких околопозвоночных мышц: 1 (10) - легко повышенный тонус коротких мышц; 2 (11) - малоповышенный тонус коротких мышц; 3 (12) - слегка повышенный тонус коротких мышц, которые математически описываются формулой полиномиальной кривой изменения состояния тонуса мышц 2 степени: y=-0,005х-0,015х+0,69 с коэффициентом детерминации R=1.
5
4
3
2
2
К 4 классу относятся 6 градаций тонуса коротких околопозвоночных мышц: 1 (12) - слегка повышенный тонус коротких мышц, 2 (13) - устойчиво повышенный тонус коротких мышц, 3 (14) - стабильно повышенный тонус коротких мышц, 4 (15) - постоянно повышенный тонус коротких мышц, 5 (16) - неизменно повышенный тонус коротких мышц, 6 (17) - опасный для здоровья человека уровень тонуса околопозвоночных мышц, которые математически описываются формулой полиномиальной кривой изменения состояния тонуса мышц 5 степени: y=0,0025х-0,05х+0,3875х-1,45х-2,61х-0,9 с коэффициентом детерминации R=1.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявленный способ является новым, так как характеризуется новой совокупностью признаков, отсутствующих во всех известных нам способах измерения тонуса скелетных мышц человека.
Непосредственный результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что характер изменения показателя разности длины тела человека, измеренного в расслабленном состоянии, позволяет получить количественное и качественное представление о состоянии мышечного тонуса глубокого слоя околопозвоночных мышц туловища.
Получение упомянутого результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда полезных свойств, а именно формирование нового интегрального показателя состояния нервно-мышечной системы человека - показателя тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища, который является индивидуальным для каждого человека и может существенно изменяться в зависимости от его функционального состояния.
Указанное позволяет признать заявленный способ решения соответствующий критерию «изобретательский уровень».
Способ реализуют следующим образом.
Определяют отношение длины человека стоя в максимально расслабленном состоянии к значению индивидуальной минимальной длины человека стоя в расслабленном состоянии после выполнения физических упражнений, например в начале занятия, или выполнения комплекса двигательных заданий всего или части тренировочного занятия и т.д. В каждом случае производится подсчет разницы длины тела человека в сантиметрах.
Способ характеризуется тем, что показатель может соответствовать одной из 17 градаций тонуса глубокого слоя околопозвоночных мышц туловища, разделенных на 4 класса, отражающих различную степень состояния тонуса мышц всех глубоких околопозвоночных мышц организма, а не отдельных взятых мышц.
Заявленный способ определения состояния тонуса глубокого слоя околопозвоночных мышц туловища позволяет получить достаточно разностороннюю информацию о характере рефлекторного уровня коррекции тонуса коротких околопозвоночных скелетных мышц в ответ на физические нагрузки, что представляет следующие возможности:
- описать динамику изменения тонуса мышц;
- проанализировать характер воздействия физических нагрузок на состояние мышечной системы;
- качественно оценить эффективность использования механизма повторной рекуперации энергии движения;
- оценить колебательный характер изменения показателя тонуса глубокого слоя скелетных мышц туловища.
Предложенный способ прост в обращении, позволяет точно, оперативно и информативно оценить функциональное состояние мышечного тонуса коротких околопозвоночных мышц туловища, прикрепляющихся к позвоночнику, объективно оценить реакцию нервно-мышечной системы на воздействие физических нагрузок, что подтверждается исследованием 120 спортсменов. Кроме этого заявленный способ определения состояния тонуса глубокого слоя коротких скелетных мышц туловища позволяет успешно применять его для прогнозирования и контроля профессионального роста спортсменов, эффективности реабилитационных процедур и мероприятий для людей, имеющих отклонения в проявлении двигательных функций.