СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТОНУСА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ТУЛОВИЩА
METHOD FOR DETERMINATION OF TRUNK SKELETAL MUSCLES SURFACE LAYER TONUS

Изобретение относится к области спортивной и медицинской диагностики и позволяет выяснить функциональное состояние поверхностного слоя скелетных мышц туловища 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 скелетных мышц - способность проявлять силу и быстроту, а также состояние нервно-мышечного аппарата. Здоровый человек, находящийся в функциональном оптимальном состоянии, способен в вертикальной стойке вытянуться вверх, что приводит к уменьшению естественных изгибов позвоночника, и тем самым увеличивается его длина. Но в результате острого или хронического заболевания, усталости, длительного физического напряжения или перенапряжения функциональное состояние человека значительно ухудшается, и его способность сознательно увеличивать свою длину тела нарушается.
В связи с изложенным весьма важной проблемой является выбор информативного показателя состояния нервно-мышечного аппарата человека, который позволяет достоверно определять функциональное состояние поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека.
Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных способов аналогичного назначения.
Известны различные способы определения величины и оценки тонуса скелетных мышц - склерометрические указатели Шульте и Ефимова, пружинный тонусометр, позволяющий определить степень упругости мышцы по напряжению при ее сокращении. Могут быть использованы электротонусометр (миотонометр) конструкции Уфлянда, пружинный тонусометр Сермаи, а также электротонусометр конструкции И.И. Геллера (А.С. N 485331 A61B 5/10, 1973. Геллер И.И. Способ диагностики функционального состояния мышц и устройство его осуществления), устройство для диагностики состояния мышечного тонуса (патент №2447836 RU).
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 M.B. 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. Метод сейсмомиотонографии оценивает функциональное состояние периферического звена нервно-мышечного аппарата спортсменов по показателю упругости мышц. За показатель упругости принимается частота механических колебаний мышцы в результате дозированного удара по брюшку мышцы (Залесский М.З., Бурханов А.И., 1981), частота колебаний измеряется в герцах с помощью сейсмодатчика (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.; Башкин, В.М. Системный подход к оценке и коррекции тренировочного процесса на основе функционального состояния организма спортсмена: монография. - СПб.: ГУАП, 2009. - 108 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.).
Однако вышеуказанные способы миотонусометрии предназначены для определения величин отдельных поверхностных мышц конечностей или туловища. Процедуры определения тонуса отдельных мышц, как правило «ведущих» мышц, т.е. самых главных работающих мышц в анализируемом физическом упражнении, могут занимать достаточно длительное время, и может потребоваться наличие лабораторных условий. Так, при выполнении одного шага человек задействует более 200 мышц. И самое главное, вышеуказанные способы миотонусометрии не учитывают состояние тонуса всех мышц туловища, участвующих в движении, от которых тоже зависит способность человека, например, проявлять силу и быстроту.
В качестве основы способа нами 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.).
Известно, что отсутствие земного притяжения приводит к увеличению длины тела космонавтов до 8 см. Приводятся данные, что наибольший рост будет сразу после ночного сна (Интересные факты о росте человека, 07.04.2011, абз. 16 - Изменение роста - http://facte.ru/man/3457.html).
Так, по нашему мнению, еще одной причиной увеличивающей исходную нагрузку на межпозвоночный диск, помимо сил тяжести, является утомление мышц туловища (Гимазов P.M., Булатова Г.А. Показатель мышечного тонуса скелетных мышц как информативный маркер реакции нервно-мышечной системы на физическую нагрузку у детей дошкольного возраста при обучении плаванию // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №4; URL: www.science-education.ru/104-6561 (дата обращения: 29.10.2012; 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. Научный журнал. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2012. №5.3 (29) (Проблемы науки и образования). С. 12-26).
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).
Задачей заявленного изобретения является установление косвенного показателя мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности признаков, достаточных для достижения указанного выше результата.
Согласно изобретению способ определения тонуса скелетных мышц поверхностного слоя туловища человека включает сравнение изменения длины тела человека в вертикальной стойке в максимально вытянутом вверх головой с помощью ростомера, либо иного прибора, позволяющего измерить рост человека стоя, с постоянной величиной, характеризующего «индивидуальную максимальную длину человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости».
Известные и ранее опубликованные способы определения тонуса поверхностных скелетных мышц туловища не содержат признак сравнения с «индивидуальной максимальной длиной человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости» (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.). В опубликованном способе определения тонуса поверхностного и среднего слоя скелетных мышц туловища 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 не известно, и не указан способ выявления у человека предыдущего состояния тонуса поверхностного и среднего слоя скелетных мышц туловища, и в опубликованном способе нет определения отношения измеренной длины тела человека в вертикальной стойке в максимально вытянутом вверх головой после физических нагрузок к «индивидуальной максимальной длине человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости», что не позволяет выявить персональную для каждого человека реакцию мышц на предъявляемую физическую нагрузку.
Определение постоянной величины, характеризующей «индивидуальную максимальную длину человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости» выполняют в два этапа. Первый этап включает в себя измерение роста человека в вертикальной стойке, вытянувшись вверх, в состоянии отсутствия физического и психического утомления после полноценного отдыха не менее двух дней. Термины «рост человека» и «длина человека стоя» синонимы. Для этого человек, находящийся в антропометрической стойке (обычная стойка), сознательно напрягает мышцы туловища и тем самым уменьшает естественные изгибы позвоночника (лордозы и кифозы) в сагиттальной плоскости. При этом не допускается наклона головы и отрыва стоп от опоры. В этом состоянии фиксируется индивидуальная максимальная длина человека стоя, вытянувшись вверх. Следующий, второй этап, включает в себя измерение роста человека в вертикальной стойке, вытянувшись вверх после выполнения человеком умеренных физических нагрузок во время разминки (подготовительной части тренировочного или реабилитационного занятия) не более 8-10 минут от начала занятия. По результатам двух проведенных этапов, максимальное значение роста человека, вытянувшись вверх и будет его «индивидуальной максимальной длиной человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости». Как правило, последовательное выполнение двух этапов позволяет определить для каждого человека его индивидуальную максимальную длину, вытянувшись вверх. Индивидуальная максимальная длина человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости достигается при наличии наиболее оптимального мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека (по классификации, приведенной ниже, этот тонус обозначается как «супер тонус»).
Данный показатель длины тела является постоянным ориентиром для конкретного человека на протяжении довольно долгого времени, например, до полугода для детей и подростков, а у взрослых людей данный показатель длины тела становится постоянным.
В случае если во время физических занятий будет регистрироваться (от двух раз и более) величина больше, чем измеренное ранее значение «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости», то эта величина становится новым для человека значением «индивидуальной максимальной длиной человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости».
Известно, что утром рост человека выше, чем днем или вечером. Заявленный способ учитывает тот факт, что длина человека, вытянувшись вверх утром в какой-либо из дней, может не равняться длине человека, вытянувшись вверх следующего утра, последующего утра и так далее, так как разница длины тела может определяться остаточными явлениями состояния утомления от уровня физических нагрузок предыдущего дня, которые изменяют уровень тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища и человек не успевает восстановиться. По этой причине заявленный способ учитывает, что длина человека, вытянувшись вверх утром, автоматически не может равняться величине «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости».
Поэтому определение величины «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости» является для заявленного способа существенным признаком.
Установление косвенного показателя мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека оценивают по величине разности между значениями «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости» и измерением длины тела в состоянии, вытянувшись вверх, после выполнения человеком каких-либо физических нагрузок - физических упражнений, тренировочного или реабилитационного занятия. Если величина разности равняется от 0 до 2 мм, то это соответствует градации тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища как «супер тонус»; до 4 мм - «оптимальный тонус»; до 6 мм - «ниже оптимального»; до 8 мм - «умеренный тонус»; до 10 мм - «слабо повышенный тонус»; до 12 мм - «повышенный тонус»; до 14 мм - «резко повышенный тонус»; до 16 мм - «чрезмерно повышенный тонус»; до 18 мм - «стабильно повышенный тонус»; до 20 мм - «сильно повышенный тонус»; до 22 мм - «наиболее повышенный тонус»; до 25 мм - «опасный для здоровья человека уровень тонуса».
Изменение значения показателя тонуса носит разнонаправленный колебательный характер и может характеризовать одну из 12 градаций состояния мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека.
Таким образом, указывая текущее значение длины человека, стоя вытянувшись вверх, и зная величину «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости» можно с помощью простой арифметической операции вычитания определить точный уровень тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающий 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 поверхностного слоя скелетных мышц туловища.
Непосредственный результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что характер изменения показателя разности длины тела человека, измеренного в состоянии вытянувшись вверх, позволяет получить количественное и качественное представление о состоянии мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища человека.
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 поверхностного слоя скелетных мышц туловища, который отражает индивидуальную реакцию человека на нагрузки и может существенно изменяться в зависимости от его функционального состояния.
Указанное позволяет признать заявленный способ решения соответствующий критерию «изобретательский уровень».
Способ реализуют следующим образом.
Вначале определяется постоянная величина «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости». Затем проводят подсчет разницы длины человека стоя, вытянувшись вверх, после выполнения физических упражнений со значением «индивидуальной максимальной длины человека стоя, вытянувшись вверх, с уменьшенными величинами естественных изгибов позвоночника в сагиттальной плоскости». В каждом случае производится подсчет разницы длины тела человека в миллиметрах, по которому определяется уровень тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища, исходя из представленной градации изменения состояния тонуса мышц.
Способ характеризуется тем, что показатель может соответствовать одной из 12 градаций тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища, отражающих различную степень состояния тонуса всех скелетных мышц туловища поверхностного слоя, а не отдельных взятых мышц.
Заявленный способ определения состояния тонуса поверхностного слоя мышц туловища позволяет получить достаточно разностороннюю информацию о характере рефлекторного уровня коррекции тонуса поверхностного слоя мышц туловища, что представляет следующие возможности:
- описать динамику изменения тонуса мышц;
- проанализировать характер воздействия физических нагрузок на состояние мышечной системы;
- качественно оценить способность человека проявить силу и быстроту;
- оценить колебательный характер изменения показателя тонуса поверхностного слоя мышц туловища.
Предложенный способ прост в обращении, позволяет точно, оперативно и информативно оценить функциональное состояние мышечного тонуса поверхностного слоя скелетных мышц туловища, объективно оценить реакцию нервно-мышечной системы на воздействие физических нагрузок, что подтверждается исследованием 120 спортсменов. Кроме этого заявленный способ определения состояния тонуса поверхностного слоя 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.