СПОСОБ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СОПРЯЖЕННОСТИ И СИММЕТРИЧНОСТИ МЫШЕЧНЫХ ГРУПП
METHOD FOR ASSESSING THE LEVEL OF FUNCTIONAL CONJUGATION AND SYMMETRY OF MUSCULAR GROUPS

Изобретение относится к медицине, а именно к биомеханике двигательной деятельности человека, позволяющее количественно определить уровень согласованности симметричных мышечных групп не только в покое, но и при статической и динамической работе, которое может использоваться в:
- оценке эффективности техники выполнения физических упражнений и прогнозе спортивной результативности (при проведении биомеханического контроля)
-  оценке уровня дисфункции ведущих мышечных групп ( например при параличах, парезах и т.д.)
- программном обеспечении систем биоуправления по параметрам огибающей электромиограммы с целью лечения патологий или вывода на более высокий уровень владения техникой выполнения движения.
В настоящее время  объективные способы оценки двигательной «симметрии - асимметрии»  являются очень сложными и дорогостоящими, основанными на подсчетах различных характеристик. Например, поперечное сечение мышц верхних и нижних конечностей человека можно рассчитать посредством применения  методов: радиоизотопного [5] или томографии.  Имеются методы  косвенной оценки этого показателя на основе антропологических измерений и математических моделей [4].
Так же известен наиболее приближенный  к предложенному способу:  оценка уровня сопряженности мышечных групп [1,2,3], отражающее  межмышечное взаимодействия:
М= (а-А) × (б-Б),
где М – величина взаимодействий физиологических систем организма. Область нормальных значений от 17 до 35;
а, б – количество изменений соответственно в огибающей электромиограммы агониста (ОЭМГ  АГ), электромиограммы антагониста(ОЭМГ АНТ);
Заглавные буквы – количество одновременных изменений соответственно:
А – в ОЭМГ АГ, Б – в ОЭМГ АНТ.
Но данные подходы не являются биомеханическими  способами  оценки «симметрия-асимметрия», а отражают уровень взаимодействия физиологических систем, либо антропометрические отличия в изучаемых мышцах.
В перечисленных методах отсутствует четкая взаимосвязь  обоснованной количественной оценки  физиологических процессов с показателем «симметрия-асимметрия». Поэтому известные методы, как правило, требуют упрощения, доработки или обоснования.
В литературе отсутствуют сведения о количественной оценке и цифровой интерпретации электромиохронограммы (изменения электрической активности мышц при выполнении определенных  движений) в взаимосвязи с уровнем согласованности работы мышечных групп и о состоянии этой согласованности с симметричными мышечными группами.
Цель изобретения: Количественно оценить уровень  согласованности работы  симметричных и сопряженных мышечных групп  на основе одновременной полиграфической записи электромиограммы или огибающей электромиограммы (ОЭМГ), исследуемых мышц, при выполнении определенного двигательного действия (бег, ходьба, стрельба, преодоление препятствий, подъем и перенос грузов и т.д. )
Способ характеризуется следующими приемами:
Для записи электромиограммы (огибающей электромиограммы) мышц используется минимум 4-х канальный электромиограф (или более кол-во каналов). Накладываются поверхностные ( накожные) электроды на симметричные мышечные группы. После чего полученные записи разделяются на  отрезки и в каждом отрезке определяется число волн  ОЭМГ.
Пример оценки  рассмотрен на  анализе огибающей электромиограммы (ОЭМГ) двуглавой и трехглавой мышц плеча правой руки(см. рис.1).
При интерпретации данных электромиограммы обязательно сначалo учитывается состояние нервно-мышечной системы  в покое. Для этого делают электромиограмму покоя.
Для оценки коэффициента асимметрии  мышц (КА1) испытуемый выполняет  упражнения (осуществляет динамическую или статическую работу), либо находится в покое:
где KA 1.1 – коэффициент асимметрии  агонистов;
КА 1.2 – коэффициент  асимметрии  антагонистов;
А  – количество  изменений  в ОЭМГ справа (агонист);
В – количество изменений    в ОЭМГ слева (агонист);
C – количество  изменений  в ОЭМГ справа (антагонист);
D – количество изменений    в ОЭМГ слева (антагонист),
- коэффициентов асимметричности и сопряженности мышечных групп:
Где КА 2.1 - коэффициент асимметрии с учетом межмышечных взаимодействий агониста-антагониста;
KA 2.2 – коэффициент асимметрии с учетом межмышечных взаимодействий агониста-антагониста и количеством одновременных изменений во временных отрезках на протяжении установленного измерения;
А  – количество  изменений  в ОЭМГ справа (агонист);
В – количество изменений    в ОЭМГ слева (агонист);
C – количество  изменений  в ОЭМГ справа (антагонист);
D – количество изменений    в ОЭМГ слева (антагонист);
E – количество одновременных изменений соответственно в ОЭМГ агониста и антагониста справа;
F – количество  одновременных изменений соответственно в ОЭМГ агониста и антагониста слева,
Для оценки KA3 – коэффициент асимметрии характеризующего состояние среднестатистических значений всех полученных КА1 и КА2:
Для обнаружения мышцы, которая в определенный  временной отрезок измерения влияет больше всего на   асимметричность, рассчитывается определяющий фактор:
где А - количество изменений в ОЭМГ справа, агонист;
Ар - количество изменений в ОЭМГ справа, агонист в предшествующем временном отрезке;
В - количество изменений в ОЭМГ слева, агонист;
Bp - количество изменений в ОЭМГ слева, агонист, в предшествующем временном отрезке;
С - количество изменений в ОЭМГ справа, антагонист;
Ср - количество изменений в ОЭМГ справа, антагонист, в предшествующем временном отрезке;
D - количество изменений в ОЭМГ слева, антагонист;
Dp - количество изменений в ОЭМГ слева, антагонист, в предшествующем временном отрезке,
причем наибольшая величина из полученных факторов одного из 4-х каналов DF и есть фактор-мышца, определяющая асимметричность или симметричность за установленный временной отрезок,
причем при КА=1 наибольшее значение DF у той мышцы, которая обеспечивает в наибольшей степени, симметричность в движениях,
при КА>1 или КА<1 наибольшее значение DF у той мышцы, которая обеспечивает в наибольшей степени, асимметричность в движениях,
при DF1=DF2 - симметричность агонистов,
DF3=DF4 - симметричность антагонистов.
ПРИМЕР АНАЛИЗА ДАННЫХ ОГИБАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОМИОХРОНОГРАММЫ  ДВУГЛАВОЙ И ТРЕХГЛАВОЙ МЫШЦ ПЛЕЧА ОБЕИХ РУК
При выполнение симметричных упражнений на двуглавые и трехглавые мышцы плеча у испытуемого N  были обнаружены индивидуальные особенности(см. Таблица 1).
Таблица 1
Цифровая интерпретация электромиохронограммы симметричных упражнений на двуглавые и трехглавые мышцы плеча
№ измерения
Время (с.)
КА1.1агонист
КА1.2Антогонист
КА2.1 (КА2.2)
КА3.1(КА3.2)
DF(№ канала)
агонист
антагонист
1
2
3
4
123456
10 2030405060
1,001,001,331,331,001,20
1,001,001,221,211,001,15
1,001,001,271,271,001,12 (1,16)
1,001,001,251,251,001,15(1,15)
-
<b>2,000</b><b>2,03</b>2,000
<b>2,054</b>2,020
-
<b>2,000</b>2,0022,0002,0022,002
-
<b>2,027</b>2,022,0012,036
<b>2,036</b>
-
<b>2,027 </b>2,002
<b>2,002</b>2,0002,000
С 1 по 10с. все коэффициенты равны 1,0, что свидетельствует о полной симметричности.
С 10 по 20с. все коэффициенты  равны 1,0  = – симметричность агонистов,= –симметричность антагонистов
С 20 по 30с. КА3.1=1,25, т.к. все КА>1,0 - это свидетельствует о преобладании правосторонней активности. Фактором, определяющим асимметричность, является двуглавая мышца правой руки(=2,03).
С 30 по 40 с. КА имеет такое же значение (КА3.1=1,25), но фактором определяющим асимметричность является трехглавая мышца левой руки   (=2,002) и т.д.
Таким образом, расчет коэффициентов асимметрии сопряженных мышц, на основе анализа биоритмологической структуры их ОЭМГ, является тонким инструментом, позволяющим количественно определить уровень согласованности работы мышц, а также способность к регуляции этого взаимоотношения в условиях ОЭМГ БОС-тренинга. Данный подход позволяет изучить структуру движения и точно установить, какая мышца (или группа мышц) определяет асимметричность при выполнении выбранного двигательного действия, что имеет не только фундаментальное, но и практическое значение.
Литература:
1. Гондарева Л.Н. Диагностическое и прогностическое значение оценки функционального взаимоотношения мышечных групп у борцов греко-римского стиля /Л. Н. Гондарева, Д. В. Горбачев// Динамика научных исследований: мат. VIII  Международной.научно-практич. конф.   Польша, 2012. – С. 78-80
2. Горбачев Д.В. Исследование возможности оптимизации функционального состояния борцов методом БОС-тренинга по параметрам огибающей электромиограммы: автореф. дис.. канд. биол. наук. Ульяновск, 2011.
3. Горбачев Д. В. Использование биомеханической оценки эффективности различных процедур биоуправления при подготовке спортсменов/ Д. В. Горбачев// Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Физическая культура и спорт в системе образования России: инновации и перспективы развития», 9-10 ноября 2017г.   Санкт-Петербург С. 316-319
4. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека.- М.: ФиС, 1981.- 143 с.
5.  Самсонова А.В., Катранов А.Г., Степанов В.С. Устройство для оценки поперечного сечения мышц //Удост. на рац. предл. № 167/03 от 28.02.2001.