Компьютерный анализ функционального состояния мышечно-связочного аппарата у школьников

АВГУСТ МаВ (201) ЗНиСО

19

УДК 613.955

КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МЫШЕЧНО-СВЯЗОЧНОГО АППАРАТА У ШКОЛЬНИКОВ

П.И. Храмцов

ФГАУ «Научный центр здоровья детей» Минздрава России, г. Москва, Россия

Представлены результаты исследования функционального состояния мышечно-связочного аппарата у 42 обучающихся 5-х классов с использованием аппаратно-программного комплекса «FlexiScan». Оценка состояния мышц и связок проводилась на основе анализа результатов мышечного тестирования в процессе выполнения функционального теста (приседание). Установлена распространенность различных состояний мышечно-связочного аппарата (нормальное, ослабленное, закрепощенное) и представлена интерпретация выявленных изменений с позиций биомеханики и роли длительного положения сидя в формировании неблагоприятных изменений состояний мышц и связок. Результаты исследования позволяют также определить индивидуальные профили состояния мышечно-связочного аппарата и обосновать выбор физических упражнений для коррекции их нарушений. Перспективы реализации такого подхода связаны с интеграцией физических упражнений коррекционной направленности в структуру урока физической культуры, а также в различные малые формы физического воспитания, в том числе в физкультминутки на уроках.

Ключевые слова: мышечно-связочный аппарат, функциональное тестирование, аппаратно-программный комплекс, физическое воспитание, школьники.

P.I. Khramtsov  COMPUTER ANALYSIS OF THE FUNCTIONAL STATE OF THE MUSCULAR-LIGAMENTOUS APPARATUS IN SCHOOLCHILDREN  Scientific Center of Children's Health of the Ministry of Health of Russia, Moscow, Russia.

The article presents the results of a study of the functional state of the muscular-ligamentous apparatus in 42 schoolchildren of the 5-th grade with using of hardware-software complex «FlexiScan». Evaluation of the condition of muscles and ligaments was performed on the basis of the analysis of the results of muscle testing in progress functional test (standing and crouching). Established the prevalence of different states of muscular-ligamentous apparatus (normal, weak, enslaved), and presents interpretation of detected changes from the standpoint of biomechanics and the role of the prolonged sitting position in the formation of unfavorable changes in status of various groups of muscles. In addition to the generalized group data on the prevalence of conditions different muscle groups, the results of the study enable us to define individual profiles of the state of the muscular-ligamentous apparatus and to validate a physical exercise for the correction of violations. The prospects for the implementation of this approach relate to the integration of exercise in correctional structure of a lesson of physical culture, as well as in various small forms of physical education, including physical flexing in the classroom.

Key words: muscular-ligamentous apparatus; functional testing; hardware-software complex; physical education, schoolchildren.

Оценка функционального состояния мы-шечно-связочного аппарата является необходимым условием для обоснования объема и интенсивности физических нагрузок обучающихся в процессе занятий физической культурой и спортом [4], эргономической оценки новых видов ученической мебели [10], оценки состояния костно-мышечной системы в процессе профилактических медицинских осмотров [1, 6].

Длительное положение сидя, в том числе в процессе обучения в школе, приводит к нарушению баланса тонуса различных групп мышц. При этом одни из них ослабевают и удлиняются, другие, наоборот, закрепощаются и укорачиваются. Оптимизация функционального состояния мышц является необходимым условием и потенциальным ресурсом повышения оздоровительной эффективности различных видов двигательной деятельности, а также успешного выполнения тестовых физических нагрузок. Проблема становится особо актуальной в связи с подготовкой и сдачей обучающимися нормативов Всероссийского физкультурно-спор-тивного комплекса ГТО. Установлено, что 86,7 % младших школьников и 79,3 % школь-

ников средних классов трудно сдавать нормативы физической подготовленности [4]. Одной из возможных причин этого может быть неоптимальный биомеханический статус костно-мышечной системы из-за нарушенного баланса мышечного тонуса.

Существующие методы оценки состояния мышечно-связочного аппарата представлены функциональными тестами для различных групп мышц [2, 5, 8].

Эффективность исследований существенно повышается за счет использования современных аппаратно-программных комплексов, реализующих информационные технологии и компьютерные средства, и позволяющих автоматически вычислять параметры функционального состояния организма в зависимости от цели и задач исследования.

Цель исследования - оценить функциональное состояние мышечно-связочного аппарата и распространенность ослабленных и закрепощенных мышц у школьников 5-х классов с использованием компьютерных технологий.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 42 обучающихся 5-х классов

20

ЗНиСО АВГУСТ №8

МАОУ «Земская гимназия» (г. Балашиха). Исследование проведено с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества (8/609ЕС). От родителей участвовавших в исследовании детей получены письменные информированные согласия, одобренные Локальным независимым этическим комитетом (ЛНЭК) ФГАУ «НЦЗД» Минздрава России.

Для оценки функционального состояния мы-шечно-связочного аппарата использовался аппаратно-программный комплекс «БкиБсап» [9]. Метод позволяет автоматически оценивать состояние мышц и связок нижних конечностей и таза по результатам выполнения функционального теста, включающего анализ положения таза и степени отклонения осей нижних конечностей от вертикали в процессе приседания и вставания. В соответствии с методом обследования устанавливается исходное положение стоп на специальной площадке в зависимости от длины тела обследуемого. Руки отведены от туловища под углом 45°. Тест выполняется в среднем темпе в течение 3-5 с. По комплексной оценке результатов теста на основании соответствующего алгоритма устанавливается функциональное состояние мышц и связок стоп, голени, передней и задней поверхности бедра, отводящих и приводящих мышц бедра и ягодичных мышц справа и слева. Состояние мышц оценивается как ослабленное, закрепощенное или нормальное. По результатам функционального тестирования формируется индивидуальный профиль функционального состояния мы-шечно-связочного аппарата каждого обследованного.

В процессе выполнения теста осуществляется 3О видеосъемка с помощью приставки «КтеС», соединенной с ноутбуком и установленной на расстоянии 3 м перед обследуемым. Программное обеспечение позволяет регистрировать углы отклонения осей голени, бедра справа и слева, а также положение таза в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. В зависимости от регистрируемых значений определяется состояние мышц, обеспечивающих движение в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах.

Результаты исследования. Частота встречаемости различных состояний мышечно-свя-зочного аппарата у школьников 5-х классов, установленная на основании компьютерного анализа результатов мышечного тестирования, представлена в таблице.

Для мышц голени и стоп характерна почти равная частота встречаемости состояний мы-шечно-связочного аппарата, оцениваемых как ослабленное и закрепощенное, соответственно, 27 % и 32 %. Причем, справа и слева не отмечалось различий в распространенности выделенных состояний. Ослабленные мышцы голени и стоп приводят к снижению свода стоп и появлению различной степени их деформации. Установленная в процессе исследования частота встречаемости ослабленных мышц стоп соответствует результатам популяционных исследований состояния свода стоп у детей 11-12 лет, деформации стоп у которых в виде плоскостопия составляют 25-27 % [7].

Закрепощенные состояния мышечно-связоч-ного аппарата голеностопного сустава, характеризующиеся повышенным тонусом мышц, определялись одинаково часто (32 %). Эти состояния способствуют нарушению формирования стопы в виде высокого свода или полой стопы. При таком состоянии свода стопы на плантограмме можно выявить уменьшение опорной площади стопы в средней ее части. В соответствии с экспресс-методом оценки план-тограмм по Яралову-Яральянцу, наиболее широко используемому при скрининг-обследованиях стоп у детей, такие состояния расцениваются как норма [3]. Этим можно объяснить несоответствие частоты встречаемости закрепощенных состояний мышечно-связочного аппарата голеностопного сустава и полой деформации стопы, выявленные, соответственно, у 32 % и 7-12 % детей [5]. Эту разницу (20-25 %) составляют дети группы риска, имеющие невыраженные признаки полой стопы.

В соответствии с полученными результатами оптимальное состояние мышц голеностопного сустава с оптимальным балансом мышечного тонуса отмечалось менее чем у половины обследованных детей (41 %).

Состояние мышечно-связочного аппарата Удельный вес встречаемости состояний по различным группам мышц, %

мышцы голени и стопы мышцы бедра ягодичные мышцы

передней поверхности задней поверхности приводящие отводящие

а* 8** а 8 а 8 а 8 а 8 а 8

Ослабленное 27 27 64 50 0 0 27 23 18 14 14 5

Закрепощенное 32 32 0 5 77 77 0 0 0 0 77 77

Оптимальное 41 41 36 45 23 23 73 77 82 86 9 18

*а - справа, **8 - слева

Таблица. Удельный вес встречаемости различных состояний мышечно-связочного аппарата у школьников 5-х классов, по данным функционального мышечного тестирования

АВГУСТ МаВ (281) ЗНиСО

21

Следующая группа мышц, состояние которых оценивалось с помощью аппаратно-программного комплекса, представлена мышцами бедра. Установлено четко выраженное преобладание ослабленных мышц передней поверхности бедра (64 % справа и 50 % слева) по сравнению с закрепощенным и оптимальным их состоянием, а также явно выраженное преобладание закрепощенных мышц задней поверхности бедра (по 77 % справа и слева) по сравнению с ослабленным и оптимальным состоянием.

Наиболее неблагоприятные изменения, характеризующиеся закрепощением и укорочением, характерны для мышц задней поверхности бедра. Возможным объяснением такого состояния мышц бедра является широкая распространенность сидячего образа жизни. С биомеханических позиций в положении сидя мышцы передней поверхности бедра находятся в растянутом состоянии, а задней поверхности бедра, наоборот, в сокращенном состоянии. Длительное сохранение такого положения, в том числе, в процессе всего периода школьного обучения может привести к снижению тонуса и удлинению мышц передней поверхности бедра; а также к повышению тонуса и укорочению мышц задней поверхности бедра.

Приводящие и отводящие мышцы бедра, по результатам исследования, имеют менее выраженные изменения по сравнению с мышцами передней и задней поверхности бедра. Нормальное состояние приводящих мышц отмечено у 73-77 % детей, отводящих - у 82-86 % детей. Ослабленные приводящие и отводящие мышцы выявлены, соответственно, у 23-27 % и у 14-18 % детей. Закрепощенное состояние мышц не было установлено ни у одного обследуемого. Следует отметить, что ослабление приводящих и отводящих мышц способствует отклонению осей нижних конечностей от вертикали и изменению положения стопы.

Мышцы ягодиц, как и мышцы задней поверхности бедра, характеризуются выраженным распространением закрепощенного состояния. Частота встречаемости такого состояния одинакова у этих групп мышц, что свидетельствует о выраженном влиянии длительного положения сидя в формировании негативных изменений. Вместе с тем, в отдельных случаях, ягодичные мышцы становятся ослабленными (14 % справа и 5 % слева), хотя и не столь часто по сравнению с мышцами передней поверхности бедра (64 % справа и 50 % слева).

Выводы. Использование современных компьютерных технологий позволяет оценить функциональное состояние мышечно-связочно-го аппарата у детей и выявить ослабленные и закрепощенные мышцы. Эти данные в дальнейшем могут быть использованы для обоснования физических упражнений коррекционной

направленности с последующей их интеграци-

- ♦

ей в различные формы двигательной активности детей, в первую очередь, в структуру урока физической культуры.

Дальнейшие исследования мышечно-связоч-ного аппарата у детей предполагают изучение зависимости состояния осанки, позвоночника и стоп от его индивидуального профиля с целью разработки и научного обоснования методов профилактики их нарушений и деформаций на основе оптимизации функционального состояния различных групп мышц.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ в рамках выполнения проекта 16-06-00455 «Разработка алгоритма, технологий и программы формирования единой профилактической среды образовательных организаций на основе системной интеграции форм двигательной активности и средств физического воспитания обучающихся ».

ЛИТЕРАТУРА

1. Баранов А.А. и др. Тенденции заболеваемости и состояние здоровья детского населения Российской Федерации / А.А. Баранов, В.Ю. Альбицкий, А.А. Иванова [и др.] // Российский педиатрический журнал. 2012. № 6. С. 4-9.

2. Букуп К. Клиническое исследование костей, суставов и мышц / Пер. с англ. М.: Мед. лит., 2007. 320 с.

3. Сердюковская Г.Н. Организация медицинского контроля за развитием и здоровьем дошкольников и школьников на основе массовых скрининг-тестов и их оздоровление в условиях детского сада, школы: Методическое пособие. М.: Промедэк, 1993. 163 с.

4. Храмцов П.И. и др. Гигиеническая оценка влияния занятий физической культурой на функциональные возможности организма обучающихся с отклонениями в состоянии здоровья / П.И. Храмцов, Н.О. Березина, А.С. Седова // Здоровье населения и среда обитания. 2014. № 4. С. 43-45.

5. Храмцов П.И. и др. Количественная оценка функционального состояния мышечной системы у школьников в гигиенических исследованиях / П.И. Храмцов, Л. Ко-марек, Л. Провазник // Гигиена и санитария. 1987. № 9. С. 58-60.

6. Храмцов П. И. и др. Распространенность и структура нарушений опорно-двигательного аппарата у старшеклассников общеобразовательных учреждений разного вида / П.И. Храмцов, Е.Ф. Крымский // Гигиена и санитария. 2007. № 3. С. 62-65.

7. Чекалова Н.Г. Функциональные резервы организма детей и подростков. Методы исследования и оценки: Учебное пособие. Н. Новгород: Издательство Ниж-ГМА, 2010. 164 с.

8. Kendall F.P. et al. Muscles, testing and function / F.P. Kendall, E.K. McCreary // Williams & Wilkins, 1983.

9. Khramtsov P. et al. Posture and physical education of students in the Russian Federation: The 4-th European Conference on health promoting schools / P. Khramtsov, K. Matveev // Equity, Education and Health. Abstracts. Odense. 2013. P. 83-86.

10. MandalA.C. The Correct Height of School Furniture // Physiotherapy. 1984. № 70 (2). P. 48-53.

Контактная информация: Храмцов Петр Иванович, тел.: +7 (903) 599-57-91, e-mail: pikhramtsov@gmail.com Contact information: Khramtsov Peter, phone: +7 (903) 599-57-91,

e-mail: pikhramtsov@gmail.com ♦ -