автореферат и диссертация по педагогике 13.00.04 для написания научной статьи или работы на тему: Методические приемы восстановления двигательной функции человека с использованием тренажеров, обеспечивающих "силовые добавки" в процессе выполнения движений

Автореферат диссертации по теме "Методические приемы восстановления двигательной функции человека с использованием тренажеров, обеспечивающих "силовые добавки" в процессе выполнения движений"

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРЕНАЖЕРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ „СИЛОВЫЕ ДОБАВКИ" В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ДВИЖЕНИЙ

13.00.04 — теория и методика физического

воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

На правах рукописи

ГРЕЦ Георгий Николаевич

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте физической культуры и спорта.

Научные руководители: доктор педагогических наук, профессор И. П. Ратов;

кандидат педагогических наук В. Д. Кряжев.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор педагогических паук, старший научный сотрудник Г. И. Попов;

кандидат педагогических наук, доцент И. П. Данченко.

Ведущая организация — Московский областной государственный институт физической культуры.

Заиэд^а диссертации состоится «-/Г» ¿У ,.199^г. в . час на заседании специализированного совета

К 046.04.01 Всероссийского научно-исследовательского института физической культуры и спорта (Москва, ул. Казакова, 18).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан X/_1903 г.

Ученый секретарь специализированного совета

КОМАРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования определяется необходимостью преодоления одного из коренных противоречий, определяющих недостаточную эффективность существующих методов восстановления двигательной функции после травм и заболеваний, при которых эффективное устранение их последствий может быть обеспечено лишь на основе активного применения средств двигательной терапии, тогда как возможности их использования тем меньше, чем меньше остается у больного человека предпосылок' для использования движений в качестве средств для восстановления двигательной функции.

Поскольку для большинства людей, страдающих от последствий травм, параличей и инсультов, а также от остеохондрозов и радикулита, возможности использования движений ограничены в тем большей мере, чем больше степень нарушения проявление двигательной функции, то в число, наиболее насущных проблем оздоровительной физической культуры выдвигается проблема нахождения таких средств, которые позволили бы найт# выход из отмеченного противоречия и на какой-то новой методической основе компенсировать недостатки физического состояния больных и тем самым открыть для них путь к использованию наиболее естественных средств оздоровления, основанных, прежде всего, на возрастающих объемах движений.

Возможности использования принципиально нового методического пути обеспечиваются обращением к методологическому аппарату теоретической концепции "искусственная управляющая среда", выдвинутой И.П.Ратовым (1983-1984), согласно которой двигательный навык может формироваться с самого начала обучения практически на любом уровне результативности, причем недостающий для достижения запланированных показателей потенциал естественных сил может быть компенсирован внешними искусственными воздействиями,

обеспечиваемыми за счет'тех или иных технических устройств специально сконструированного тренажера. В данном случае в процесс выполнения естественных движений следует привнести такие значения искусственных энергосиловых добавок, которые бы не только способствовали максимальному раскрытию естественных способностей занимающихся, но и создавали бы условия-, соответствующие своеобразному "проникновению в состояния рекордного двигательного будущего" с характерными для этих искусственно созданных и искусственно поддерживаемых состояний возможностями.детального прочувствования новых рекордных режимов двигательной деятельности и закрепления мыслеобразов этих режимов в сознании.

Поскольку подобные возможности получили достаточно убедительные подтверждения в практике спорта высших достижений, то вполне логичным могло стать допущение о перспективах своеобразной переориентации методических средств на решение задач, которые могут обеспечить возвращение людей с потерянной или ослабленной двигательной функцией к состояниям "здорового двигательного прошлого". В данном случае, характер необходимых перестроек технических средств "искусственной управляющей среды" сводился к обеспечению искусственной компенсации потерянных вследствие травм или болезней естественных двигательных возможностей, замещаемых такими внешними помогающими воздействиями со стороны технических устройств тренажера, которые способствовали бы многократному и контролируемому воспроизводству циклов ходьбы, являющейся наиболее естественной локомоцией человека и наиболее естественным и эффективным средством двигательной терапии.

Применение внешнего искусственного окружения в процессе восстановления двигательной функции, в частности, после последствий травматических повреждений, мотивировано также и тем, что, как это было показано в исследовании Л.П.Павлова (1963), звенья

опорно-двигательного аппарата (ОДА) после травм колена или ахиллова сухожилия теряют способность демпфировать в достаточной степени ударные нагрузки, действующие на дистальные звенья нижних конечностей. Вследствие этого травмированные звенья подвергаются большим ударным воздействиям, что замедляет течение процесса восстановления двигательной функции. В то же время использование тренажеров,выполненных в соответствии с методологией концепции "искусственная управляющая среда", позволяет на основе создания своеобразного "энергосилового каркаса" не только предохранить поврежденные звенья ОДА, но и обеспечить условия для безболезненной проработки возрастающих объемов упражнений двигательной терапии.

Рабочая гипотеза основывается на том, что частично утраченная двигательная функция человека может быть восстановлена в условиях специализированных тренажеров, обеспечивающих воспроизведение движений за счет включения "силовых добавок", компенсирующих недостаток естественных возможностей в наиболее важных фазах движений, а также путем коррекции элементов движения средствами обратной биологической связи.

Объект исследования - процесс восстановления двигательной функции после травм и заболеваний.

Предмет исследования - методика применения средств ускоренного восстановления двигательной ^унки^и, основанная на искусственном обеспечении воспроизводства шагательннх локомоций воздействиями внешних силовых добавок, компенсирующими недостающие естественные возможности.

Цель исследования - совершенствование методов естественного восстановления двигательной функции на основе использования искусственных внешних воздействий.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Разработать комплекс устройств и приспособлений для обеспечения внешних воздействий на процесс выполнения искусственно воспроизводимых движений циклов шагательной локомоции лицами с разными степенями поражения двигательной фикции после травм и заболеваний.

2. Разработать методики применения средств обратной связи для контроля и коррекции движений процесса выполнения заданий двигательной терапии при движении занимающихся в условиях тредбана, оснащенного устройствами "облегчающей подвески" и искусственно обеспечиваемого воспроизводства циклов ходьбы.

3. Изучить особенности отражения последствий травм и заболеваний в биомеханических характеристиках и других показателях двигательной деятельности, выявить по изменениям контролируемых характеристик адекватность различных приемов'искусственно организуемого воспроизводства заданий двигательной терапии и условий их применения, а также проследить за теми проявлениями закономерностей процесса восстановления двигательной функции, которые являются следствием использования "силовых добавок".

4. Экспериментально определить эффективность'применения методики реабилитации двигательной функции, основанной на предложенном для апробации комплексном способе, определяющим фактором которого служит искусственное обеспечение воспроизводства естественных упражнений двигательной терапии.

Методы исследования:

- анализ литературы и состояния практики;

- педагогические наблюдения;

- педагогический эксперимент;

- динамометрия (на основе дорожки из тензодинамографических платформ типа "Модуль", выпускаемых заводом "ШСТИ");

- подометрия (на основе компьютерной методики вычисления значений длительности фаз опоры и полета при движении по ленте тредбана "Клинтон" производства ОНА);

- спидометрия Сна основе вычисления значений скорости по показателям движения ленты тредбана);

- электромиография (на основе электромиографа "Диза", Дания) ;

- акселерометрия (на основе использования трехкоыпонентного измерительного комплекса "Брюль и Кьер", Дания);

- пульсоыетрия (с помощью компьютеризированных пульсометров РЕ-3000 и РЕ-4000, Финляндия);

- пульсоинтервалометрия {на основе компьютеризированной модификации методики Р.М.Баевского);

- сейсмомиотонометрия (по методике Г.В.Васюкова);

- непрямая калориметрия;

- методы статистического анализа.

Научная новизна - впервые доказана возможность ускоренного восстановления двигательной функции на основе использования способа компенсационного замещения и подкрепления недостающих естественных двигательных возможностей внешними искусственно организованными воздействиями, обеспечиваемыми применением специальных тренажеров, имеющих в своем составе устройства для осуществления "силовых добавок".

Практическая значимость работы заключается в разработке конкретной методики лечебной физической культуры, направленной на восстановление естественных движений в ходьбе и беге. Практическая значимость подтверждается патентом Российской Федерации "Способ реабилитации опорно-двигательного аппарата и устройство для его осуществления", а также актами внедрения методики в практику.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ компенсации недостающих естественных двигательных возможностей в процессе восстановления двигательной функции внешними "силовыми добавками" и методические средства его реализации.

2. Биомеханические характеристики движений ходьбы у лиц с поражением двигательной функции после травм и заболеваний и в процессе восстановления двигательной функции при применении силовых добавок, компенсирующих недостающие естественные двигательные возможности.

3. Методики проведения занятий в процессе восстановления двигательной функции с применением силовых добавок и средств экспресс-коррекции движений на основе обратной связи.

Структура диссертационной работы, ^ссертация общим объемом в 117 машинописных страниц содержит введение^ пять глав, выводы, практические рекомендации; иллюстрируется 6 рисунками и 13 таблицами. В списке анализируемой литературы представлено 233 публикации, из которых 51 работа зарубежных авторов.

результаты исследошия

Обоснование методических , приемов восстановления

частично утраченной двигательной функции человека

Исследования проводились на базе экспериментального полигона лаборатории биомеханики и тренажеров в период с 1989 по 1993 год.

На данном этапе исследований изучались возможные варианты оказания лицам с поражениями двигательной функции после различных травм и заболеваний таких форы оказания внешней искусственной помощи, которые позволили.бы проследить за особенностями выполнения испытуемыми тестового задания в виде ходьбы на тредбане в условиях "облегчающей подвески" с разными величинами облегчаю-

щего усилия, направленного против вектора силы тяжести. При этом испольчование "облегчающей подвески", обеспечивая, прежде всего, функции страховки, создавало для испытуемых условия безопасного выполнения попыток самостоятельного движения по дорожке тредбана, причем возможность изменения величин облегчающего усилия позволяла достаточно объективно, по степени требуемой внешней помощи, не только оценивать масштабы поражения двигательной функции, но и отслеживать особенности привыкания пациентов к условиям проведения подобного двигательного теста. При этом, следует обязательно отметить, что для многих лиц, особенно для тех, кто еще не адаптировался к условиям ухудшения двигательной функции, применение "облегчающей подвески" становилось главным фактором обеспечения возможностей тестирования в условиях самостоятельных попыток ходьбы. Уже на зтом этапе исследования было выявлено, что обеспеченные применением "облегчающей подвески" движения ходьбы создают возможности для выполнения попыток самостоятельного передвижение без использования внешней помощи и страховки, что позволило провести сопоставление биомеханических характеристик движений ходьбы больных и здоровых людей в условиях тредбана и при движении их по динамографической дорожке. При этом, во время ходьбы на тредбане регистрировались: длительность фаз ходьбы, электрическая активность мыац нижних конечностей, ударные ускорения на дистальных звеньях нижних конечностей, а также ускорения точки, условно совпадающей с центром масс тела. С использованием спорттестероз и газоанализа параметров внешнего дыхания определялась энергетическая стоимость ходьбы. Прохождение испытуемых по динамографической дорожке с регистрацией вертикальной и горизонтальной составляющих опорных усилий больных и здоровых людей позволило выявлять разлитая в особенностях взаимодействия с опорой как следствий от перенесен-

ных заболеваний и травм, а также определять функциональные различия характеристик выполнения взаимодействия с опорой по здоровой и пораженной нижним конечностям.

Уже одна регистрация отдельных составляющих динамограммы опорных усилий при прохождении здоровых и больных людей по тен-зометрической дорожке позволяла не только .видеть характерные особенности отражения функциональных повреждений в отличиях взаимодействия с опорой правой и левой конечностей, но и использовать в дальнейшем полученные динамограммы в качестве исходных показателей для объективной оценки последующих изменений двигательной функции. Примеры подобных записей приведены на рисунках I и 2, где представлены динамограммы вертикальной и горизонтальной составляющих усилий опоры при прохождении динамографической дорожки практически здоровым испытуемым и испытуемым с поражением двигательной функции вследствие травмы левого тазобедренного сустава.

В исследовании ходьбы по динамографической дорожке здоровых («-=8) и больных (л =14), помимо констатации существенных отличий и тех характерных признаков, по которым определялись типические черты поражения двигательной функции вследбтвие различных причин, нами отмечались индивидуальные особенности величин экстремумов усилий и импульсов силы опорных фаз, которые нас интересовали в связи с необходимостью выработки рекомендаций по использованию разрабатываемых средств управления движениями лиц с различными последствиями травм и заболеваний.

В наиболее общей форме особенности биодинамики больных отличались уплощенной формой кривых вертикальной составляющей опорных усилий, причем амплитуда экстремумов силы была меньше на 25-35& по сравнению с этой же характеристикой здоровых пациентов. В то же время значения имцульса силы по данной

300.о

200.0

100.0

/7//.00000

-100.0

-200.0 -ЭОО.О

-,- ' 1 1 п 1 г Л 1 1 п 1.........1 - Л

- +202 , +200.

- + 100 'л + 150 Д А 1\

/ у „1 / V /

-190 1Г7 ' / -150 /V + 18,8

- у 5 у

. 1=~18,4 Д/.С 1 1 1 Г—10,2 А/-С 1 • 1 -210 I 1 -210 .1 1 ..

О д 6 .500 с/дел

Больной Г-э С.Д., масса 62,9 кг

Б 5.00

Здоровый П-в В.С., масса 63,2 кг

РисЛ Пример записи вертикальной составляющей усилия взаимодействия с опорой

у пациентов: А - с повреждением ОДА, Б - практически здорового человека. Условные обозначения: Р - усилия в ньютонах

I - импульс силы за период опоры в ^-С П - правая нога Л - левая нога

«о

5.00

Б

Больной Г-в С.Д., масса 62,9 кг Здоровый П-в B.C., масса 63,2 кг

Рис.2 Пример записи горизонтальной составляющей усилия взаимодействия с опорой у пациентов: А - с повреждением ОДА, Б - практически здорового человека. Условные обозначения: см. рис Л.

составляющей у больных превышали показатели здоровых испытуемых в среднем на 12-18$. Последнее связано, по всей вероятности, с тем, что лица с поражением двигательной функции могут в меньшей степени использовать амортизационные свойства опорно-двигательного аппарата. Естественно, что лиц с функциональными нарушениями отличает существенно большая асимметрия в особенностях движений левой и правой нижних конечностей. Так, если средние показатели асимметрии по импульсу вертикальной составляющей опорных усилий нижних конечностей составляют 0,2-0,7%, то у больных эти же показатели находятся в пределах 12-15^. Анализ характеристик горизонтальной составляющей опорных усилий также показывает значительные различия у больных и здоровых испытуемых. Весьма показательно, что для больных характерно наличие отрицательного импульса силы и значительно меньшие (на 30-бОД) величины усилий в фазе отталкивания по сравнению со здоровыми людьми (рис.2).

Таким образом, подтверждено, что наблюдаемая невооруженным глазом "хромота" имеет объективную,подоплеку 1Шзкой биомеханической рациональностикоторая показывает на причины существенно большего расхода механической энергии в ходьбе больных по сравнению со здоровыми.

В экспериментальных исследованиях проводилась разработка и испытание устройств, предназначавшихся для обеспечения принудительного выполнения движений ходьбы на тредбане испытуемыми с различными особенностями поражения двигательной функции. При этом, помимо самого создания устройств,необходимо было испытать условия их применения с ориентацией на различные причины поражения двигательной функции нижних конечностей и на разные условия их отражения на процесс выполнения циклов ходьбы, потребовалось создание и испытание большого числа вариантов конструктивных решений, практическая апробация и сопоставление которых представ-

ляли фактически своеобразную форму непрерывных биомеханико-пе-дагогических испытаний.

Поскольку в той части исследований, где проводился сопоставительный анализ характеристик движений после травм нижних конечностей, было обращено внимание на изменяющиеся показатели функциональной асимметрии, то при создании устройств принудительной внешней помощи движениям нижних конечностей необходимо было подобрать такие условия этой помощи, чтобы ее величины не только компенсировали недостающие естественные возможности для обеспечения движений пораженной конечности, но и предусматривали относительную легкость изменений величин "силовых добавок". Последнее было особо необходимо в связи с тем, что при применении устройств искусственной внешней помощи для принудительного обеспечения движений одной иэ конечностей занимающиеся довольно быстро учились умениям использовать свои собственные двигательные возможности, и поэтов нужно было незамедлительно уменьшать величины внешних "силовых добавок" для того, чтобы восстанавливаемое движение все в большей мере осуществлялось за счет собственных усилий занимающегося.

На этом этапе создания и испытания устройств' осуществления "силовых добавок" были апробированы системы жесткой и гибкой связи движений нижних конечностей. Характерной чертой первых было то, что при постановке одной из конечностей на движущуюся ленту тредбана она смещалась назад вместе со смещением ленты, . но поскольку обе конечности были соединены в единую кинематическую цепь через легкие трубки и коромысло, то другая конечность выталкивалась вперед. В процессе испытания этой системы жесткой связи необходимо было найти оптимальные условия сочетания элементов ее конструкции, а также определить наиболее комфортные варианты крепления этих элементов к звеньям нижних конечностей.

Гибкие связи звеньев нижних конечностей с крепежным узлом, находившимся впереди тредбана, представляли собой рекуператоры энергии упругой деформации, выполненные в форме резиновых амортизирующих тяжей (И.П.Ратов, Г.И.Попов,1987). Действие этих рекуператоров основывалось на том, что при закреплении одного из его концов на внешнем крепежном узле, а другого на ноге, поставленной на опору на ленту тредбана, само движение этой ленты приводило к растяжению амортизатора до момента прекращения контакта стопы с опорой. При этом, накопленная энергия растяжения упругой связи выталкивала ногу вперед. Таким же образом постановка другой стопы на ленту тредбана приводила к накоплению энергии для ее последующего выведения вперед.

Следует особо отметить, что выбор места закрепления гибкой упругой связи на нижней конечности диктовался не только характером нарушений двигательной функции, но и служил целям повторного, на этот раз управляемого, формирования навыка движений ходьбы, и от особенностей крепления конца рекуператора либо в области коленного сустава, либо носка стопы, а также от величины задаваемой силы растяжения зависели условия выноса маховой ноги и ее последующей постановки на опору. Возможности варьирования условий выноса маховой ноги вперед определялись кроме этого также и углом наклона угла между мео-тами крепления концов гибкой амортизирующей связи на конечности и на внешнем крепежном узле. Отмечая очень значительный диапазон вариаций особенностей действия устройств, обеспечивающих привнесение внешних искусственно организованных сил сначала в процесс воспроизведения шагательных локо-моций, а затем и постепенного восстановления естественной двигательной функции, считаем целесообразным указать на то, что возможности эффективного подбора условий внешней искусственной помощи должны реализовываться при постоянном контроле, который

объективно необходим не только в связи с непрерывным изменением состояний функциональной готовности пациентов к каждому последующему занятию, но и в связи с возможными изменениями этих состояний в самом ходе выполнения заданий двигательной терапии, иногда связанных,в частности, с появлением болевых ощущений.

При подборе средств контроля за условиями комфортности испытуемых при оказании им внешней искусственной помощи при воспроизведении циклов ходьбы был испытан целый ряд инструментальных средств, что позволило остановиться на простых средствах контроля и аутоконтроля условий выполнения двигательных заданий, основывавшихся на экранном отслеживании ударных ускорений при каждой постановке стопы на опору и на простом наблюдении движений ходьбы в двух проекциях (сбоку и сзади),что обеспечивалось применением двух видеокамер, изображения с которых с помощью микшерного устройства одновременно выводились на телевизионный монитор.

Следует особо отметить, что на данном этапе экспериментальной работы осуществлялись возможности индивидуализированного выявления условий наибольшей комфортности применения приемов искусственно организованного возвращения в режимы естественного выполнения движений ходьбы для каждого отдельного пациента. Подобная ориентация на необходимость строго индивидуального подхода объяснялась не только трудностью нахождения каких-то единых совокупностей условий для пациентов, имевших различные причины функциональных нарушений и разные масштабы их отражения в двигательных проявлениях, но и тем, что уже в ходе первого занятия в условиях тренажерного стенда наблюдались очень значительные изменения в особенностях выполнения задания на выполнение ходьбы. Применение приема искусственной компенсации недостающих для осуществления движений ходьбы естественных двигательных возможностей, подкрепленное использованием "облегчающей подвески", в целом ряде

случаев приводило к тому, что уже на первых минутах занятия испытуемые после искусственно поддержанных движений заметно акцентировали проявления своих собственных активных действий. В данном случае, искусственные условия подвески и активизирующие движения внешних "силовых добавок" как бы способствовали снятию самоограничений с самостоятельного выполнения движений, что становилось возможным в условиях гарантий безопасности, обеспеченной страхующими приспособлениями и искусственно обеспеченным ' уменьшением отрицательного влияния силы тяжести на движения занимающегося. К сказанному следует добавить,что на первом же занятии в условиях тренажерного стенда ряд испытуемых,испытывавших заметные затруднения в выполнении ходьбы в естественных условиях, под воздействием примененных факторов искусственного облегчения при усложнении задания на учащение темпа ходьбы,выполнял ее с наличием безоперной фазы,то есть самостоятельно переходил на бег.

В исследовании также проверены возможности повышения эффективности каждой из процедур выполнения в условие тренажерного стенда процедур двигательной терапии. Это обеспечивалось тем,что были использованы приемы предварительной подготовки к стендовым тренировкам в беге на тредбане. В основе этих приемов было экспресс-тестирование свойств нервно-мышечного аппарата занимающихся и применение низкочастотных вибрационных воздействий биомеханической стимуляции на мышечно-связочный аппарат нижних конечностей. При этом было выявлено, что в тех случаях, когда занятия на стенде с применением силовых добавок предваряются четко дозированными, в соответствии с функциональным состоянием нервно-мышечного аппарата, воздействиями низкочастотной биомеханической стимуляции, то процесс воспроизводства принудительно осуществляемых движений ходьбы заметно улучшается.

В целом при разработке различных управляющих приемов,

основанных иа применении искусственно воспроизводимых движений ходьбы с использованием различных модификаций силовых добавок и при предварительных испытаниях технологий проведения тренировочных занятий, приняло участие 55 испытуемых с различными функциональными нарушениями в деятельности нижних конечностей.

Итогом экспериментальной работы стало фактически завершенное комплектование и первичная апробация методических приемов восстановления двигательной функции,причем процедуры этой первичной апробации могли бы быть приравнены к очень коротким по длительности педагогическим экспериментам,в каждом из которых испытуемый наличием факта положительных изменений подтверждал целесообразность использования нового способа восстановления двигательной функции, основанного на искусственно организованной компенсации недостающих естественных возможностей внешними "силовыми добавками".

Оценка эффективности применения тренажеров, обеспечивающих . внешние "силовые добавки" при восстановлении двигательной функции

Исследования проводились в целях педагогической оценки эффективности разработанного и уже частично апробированного нами комплексного способа восстановления двигательной функции при его длительном применении группой испытуемых,имевших различные причины и степень нарушений двигательной функции (параплегия, инсульт, артроз, остеохондроз, радикулит и травмы тазобедренного и коленного суставов). Основные цели организации эксперимента заключались в попытке доказательства широкого диапазона возможностей предложенного способа восстановления двигательной функции при его применении больными разного профиля, а также в выявлении общих признаков протекания процесса восстановления естественных движений при постепенном уменьшении доли искусственных воздействий.

В качестве главных критериев эффективности процесса управляемого восстановления двигательной функции, проводившегося как педагогический эксперимент,были приняты следующие признаки:при-ближение характеристик движений у лиц с функциональными нарушениями к значениям показателей движений здорового человека; снижение различий в проявлениях функциональной асимметрии по особенностям движений правой и левой нижних конечностей,снижение прямых и косвенных показателей энергозатрат на передвижение. При оценке эффективности процесса восстановления учитывались данные постоянных медицинских наблюдений,проводившихся к.м.н. Н.А.Усаковой.

Методика проведения занятий в эксперименте предусматривала процедуры двигательной терапии, основанные на искусственном обеспечении условий для воспроизводства движений ходьбы в условиях тредбана.

Занятия проходили 3 раза в неделю, причем общая длительность эксперимента составила 30-35 занятий.

Перед началом тренировочных занятий участники эксперимента проходили специальное тестирование, основанное на оценке функционального состояния нервно-мыиечного аппарата с помощью метода сейсмомиотонометрий, что позволяло корректировать условия дозировки последующего использования режимов движений и внешней искусственной помощи. Помимо этого проводилось тестирование на основе компьютеризированной модификации метода Р.А.Баевского по анализу распределения й. - Я интервалов пульса, что позволяло оценивать исходный фон функционального состояния организма перед данным занятием.

Основная часть занятия, длительностью в среднем 20-30 минут, включала ходьбу на тредбане в условиях ее обеспечения искусственными "силовыми добавками", осуществлявшимися разными способами, и попытки самостоятельного передвижения при продолжавшемся

использовании "облегчающей подвески". Режим нагрузки и искусственно обеспечиваемого облегчения подбирался индивидуально при постоянном контроле за показателями ЧСС при соблюдении условия, чтобы верхний уровень ЧСС не превышал значения 140 уд/мин.

На первых занятиях длительность каждой попытки выполнения упражнения составляла 2-5 минут при скорости ходьбы в 1,0 -1,5 м/с. После того, когда занимающимся уже не требовались значительные усилия внешней искусственной помощи, они стали предварять основную часть занятия разминкой, выполнявшейся в форме ходьбы на тредбане (при использовании "облегчающей подвески") при ЧСС на уровне 120 уд/мин и продолжительностью до 5 минут.

На последних занятиях длительность выполнения задания достигала 20-40 минут при скорости ходьбы в 2,5 м/с. В тех случаях, если занимающиеся произвольно увеличивали скорость и допускали передвижение с наличием безопорной фазы, то есть переходили на бег на уровне скорости 3,0 м/с, им не делалось замечаний. Следует особо отметить,что нередкие попытки самостоятельного перехода с ходьбы на бег,отмечавшиеся у тех занимающихся,которые в естественных условиях ходьбы испытывали заметные затруднения, нами рассматривалось как весьма знаменательное явление,свидетельствующее о появляющихся только в искусственно созданных условиях возможностях произвольной интенсификации режимов выполнения упражнений двигательной терапии,закономерно отражающих появление у занимающихся качественно нового уровня предпосылок к управляемому переходу к состояниям "здорового двигательного прошлого".

Инструментальный контроль за изменениями биомеханических характеристик, наблюдавшихся у участников эксперимента,позволил увидеть сдвиги, которые можно квалифицировать как "приближение" отслечшваемых параметров к модельным значениям, отмеченным у '

здоровых людей. Так, из показателей (табл.1) видно, что занятия по экспериментальной программе достоверно отразились в уменьшении разницы биодинамики шага по 9 испытуемым, которые полностью выполнили эту программу и не выбыли из числа участников эксперимента. Например, обращает на себя внимание факт повышения значений вертикальной составляющей опорных усилий с 11,11-0,4 -Н,83£0,5 ЛГ/кГ до 13,60±0,6 - 14,27±0,7ЛУкГ. Значения горизонтальной составляющей усилий также повысились на 10-ЗСЙ..Следует подчеркнуть факт заметного снижения показателей функциональной шаговой асимметрии в среднем с 6,2-14,7 до 2,4-2,9 при норме для здоровых людей 0,02-0,7.

Достоверные изменения, произошедшие как следствие реализации экспериментальной программы, были отмечены в показателях импульса силы, вычисленных при анализе динамограмм вертикальных и горизонтальных составляющих опорных усилий (табл.2).

Наибольшие изменения произошли в особенностях импульса силы по горизонтальным составляющим опорных усилии. Эти изменения затронули фазу отрицательных усилий, возникающих в фазе передней опоры в момент торможения при постановке стопы. Значения импульса силы, полученные на основе анализа вертикальных составляющих опорных усилий, указывают на снижение этих показателей с 10,9 -11,4А'/с/кГ до 8,5-9,0 У/с/кГ (при средних значениях нормы для здоровых людей в 6,4-6,8 ^Ус/кГ). Подобный характер изменений свидетельствует о наличии заметных экономизационных сдвигов в затратах механической энергии во время работы.

Следует также заметить, что послужившие исходным материалом для составления данной таблицы динамограммы уже самой формой кривых опорных усилий указывают на повышение упругости походки и улучшение упругих свойств опорно-двигательного аппарата.

Улучшение биомеханических характеристик походки и экономи-

Таблица I

Изменения характеристик биодинамики шага за время проведения эксперимента (при скорости ходьбы 2 м/с)

Пациенты Вертикальная Горизонтальная Показатели составляющая составляющая асимметрии опорных усилий ' опорных, усилий (%) С АУкГ)_( ЛУкГ)_

до после до после до после _эксп. эксп._эксп. эксп._эксп. эксп.

Ш-ва Г.В. Л 12,1 14,2 2,9 3,1 5,6 3,6

_П 10,8 13,2_2,2 2,9_15,3 3,3

М-ва Ё.П. Л 12,4 15,С 3,0 3,4 6,4 5,6

_П 10,9 13.4 2,1 3,2 17,4 2,9

К-на Е.И. Л 12,0 13,9 2,9 3,2 4,9 4,1

_П 10,7 12,8 2,0 2,9 18,3 4,9

Г-в С.Д. Л 12,9 15,2 3,0 3,3 4,0 3,4

_. П 11,3 14,2_2,4 3,0_11,8 4,7

Т-в А.К. Л 10,5 13,9 3,0 3,2 9,8 4,7

__П 12,8 15,3_2,1 3,7_17,6 1,5

С-в А.М. Л 12,0 14,7 2,8 3,1 7,1 2,7

_П 10,4 13,9_2,3 3,0_12т7 1,6

К-я И.А. Л 12,6 15,8 2,9 3,4 6,7 7,4_П II.О 14,3 2,1 2,9 16,6 7,9

К-й Ю.П. Л 10,1 12,9 3,0 3,2 6,0 0,7

_П 11,4 13,1_2.5 2.9_8,8 4,9

П-в С.Д. Л 11,9 13,8 2,8 3,2 5,3 3,3

П 10,7 12,9 2,1 3,0 14,2 3,2

Л 11,83 14,27 2,95 3,2 6,2 . 2,4*

±0,5 10,7 ±0,2 ±0,5 ±0,2

П 11,11 13,60 2,20 2,9 14,74 2,9х

±0,4 ±0,6 ±0,4 ±2,3 ±0,4

Модель 16-17 3,2-3,3 0,02-0,7

Примечание: Л - левая нижняя конечность, П - правая нижняя

конечность; к - достоверность различий Р<0,05.

Таблица 2

Изменение импульсов опорных усилий за время эксперимента (при скорости ходьбы по тензоплатформе 2 м/с)

Пациенты Значения импульса силы ( ЛУс/кГ)

Горизонтальная Вертикальная составляющая_составляющая

до экс- после экс- до экс- после экс-

перимента перимента пеоимента перимента

Ш-ва Г.В. Л -0,13 -0,003 9,7 8,1

п -0,15 -0,01 . 10,8 9,2

М-ва Е.П. л -0,20 -0,02 11,3 9,8

п -0,30 -0,23 12,5 10,5

К-на Е.И. л -0,06 +0,05 10,0 8,1

п -0.11 -0,02 11,4 8.9

Г-в С.Д. л -0,16 -0,04 11,3 10,0

п -0,29 -0,13 12,9 11,6

Т-в А.К. л -0,33 -0,18 11,1 7,4

п -0,23 -0,05 12,9 9.7

С-в A.M. л -0,17 +0,02 11,6 8,5

п -0,23 -0,03 II.I 7,9

К-я И.А. л -0,05 +0,18 10,5 7,2

п -0,19 +0,00 12,3 9.8

К-й Ю.П. Л +0,10 +0,29 11,3 8,9

п -0,04 +0,27 8.8 6,9

П-в С.Д. л -0,17 -0,04 11,3 8,2

п +0,003 +0,04 9,7 8,4

л -0,15 +0,02 10,9х 8,5*

tO, 04 ±0,00 ±0,92 ±0,64

А п -0,17 -0,02' Н,4 9,2*

±0,05 ±0,00 ±1,03 ±0,76

Модель 0,2 - 0,3 6,4 - 6,8

Примечание: см.таблицу I.

зация движений произошли одновременно с существенным возрастанием показателей физической работоспособности (табл.3). Из таблицы видно, что участники эксперимента к его окончанию могли выполнять тренировочную работу, в среднем, на скорости 2,5 м/с и в течение 20-35 минут.

Таблица 3

Изменения функциональных характеристик участников педагогического эксперимента

Пациенты

Скорость (м/с)

Время

работы

(мин)

ЧСС (уд/мин) на скорости 2,0 м/с

(мл/мин/кг) на скорости

ДО после ДО после до после ДО после

эксп. эксп. эксп. эксп. эксп. эксп. эксп. эксп.

Ш-ва Г.В. 1.0 2,1 2 24 136 127 32,1 27,6

Ы-ва Е.П. 1,5 2,4 4 35 140 131 30,3 24,8

К-на Е.И. ' 1,4 2,5 2 30 147 138 35,6 26,2

Г-в С.Д. 1,4 2,4 3 40 145 128 30,5 25,6

Т-в А.К. 1,0 1,8 I 20 137 126 35,1 29,2

С-в А.М. 1,2 2,6 4 30 143 132 35,2 27,4

К-я И.А. 1,4 3,5 4 30 129 118 28,6 25,4

К-й Ю.П. 1,1 2,8 5 24 140 125 32,1 26,4

П-в С.Д. 1,4 3,0 6 20 138 127 29,8 23,6

X 1,2 2,5 ±0,2 ±0,4 3,4 28,7*139,4 ±1,8 ±18,4 ±6,3 128* ±5,8 32,3 26,9* ±2,6 ±2,4

Модель 2,5-3,5 30-90 115- •125 22-28

Примечание: х - достоверность различий Р^0,05

Достаточно информативные изменения выявились при анализе ЧСС и показателей уровня потребления кислорода. Так, ЧСС за время эксперимента снизилась, в среднем, со 139,4 до 123,0 уд/мин при. скорости движения 2,0 м/с, а уровень потребления на этой же скорости снизился с 32,3 до 26,9 мл/мин/кг (Р<0,05) при общем снижении уровня экономизации в пределах 12-18%.

Таким образом, из представленных материалов видно, что процесс восстановления двигательной функции происходил на основе

улучшения не только количественных показателей, но и вызвал явные качественные изменения, главной особенностью которых можно считать создание существенно лучшего функционального состояния, являющегося основной гарантией возвращения здоровья через самостоятельное и осознанное применение средств оздоровительной физической культуры.

вывода

1. Результаты проведенных исследований подтвердили рабочую гипотезу о целесообразности восстановления частично утраченной двигательной функции человека через посредство специализированного тренажера, содержащего в своем составе устройства для воспроизведения естественных движений ходьбы в искусственно созданных условиях, обеспечивающих компенсацию недостающих естественных двигательных возможностей за счет внешних "силовых добавок", привносимых в процесс выполнения движений в его наиболее важные фазы.

2. Выявлено, что у лиц с повреждениями опорно-двигательного аппарата во время ходьбы наблюдаются существенные отличия в биомеханических характеристиках движений, по сравнению с практически здоровыми людьми. Так, у них зарегистрированы более высокое (на 20-ЗОД значение пиковых усилий взаимодействия с опорой в фазе амортизации и более низкие (на 20-Э0Х) значения этих параметров в фазе отталкивания. Более существенно выражена асимметрия в движении, а величины вертикальных колебаний тела на 2-4 см выпе, чем у практически здоровых людей. Суммарная 'электроактивность икроножных мышц при повреждении опорно-двигательного аппарата в фазе двойного шага снижена на 15-20?, а суммарная электроактивность мышц бедра, наоборот, на 10-15^ выпе.

Все это приводит к увеличению внешней механической работы по перемещению центра масс, косвенно оцениваемой по ускорении

точки, приближенной к ОЦМТ, что вызывает повышенные физиологические реакции на повышенную физиологическую нагрузку и возрастание энергозатрат в ходьбе на 10-151.

3. Применение методических приемов управления движениями

в искусственно созданных условиях расширяет возможности использования оздоровительной ходьбы с целью восстановления частично утраченной двигательной функции. Так, при комплексном использовании методических приемов ограшчения влияния силы тяжести на движения человека и принудительного обеспечения и облегчения воспроизводства циклов ходьбы физиологические реакции на физическую нагрузку и биомеханические характеристики ходьбы приближаются к параметрам практически здорового человека, а продолжительность выполнения работы до наступления утомления увеличивается в 5-7 ргЬ.

4. Результаты педагогического эксперимента выявили высокую эффективность предложенного способа восстановления двигательной функции на основе использования тренажерного стенда, оснащенного устройствами привнесения в процесс выполнения движений искусственных "силовых добавок". Так, у участников эксперимента уже после 15-20 занятий отмечаются явления, указывающие на нормализацию биомеханических характеристик взаимодействия с опорой во время ходьбы и уменьшение проявлений асимметрии в движениях конечностей со здоровой и нарушенной двигательной функцией. К концу экспериментального курса (30-36 занятий) значения коэффициента асимметрии снизились в 3-5 раз. Повысилась эффективность и экономичность движений, прежде всего, за счет устранения проявлений "перепроизводства" усилий, таких, например, как излишне большие величины импульса силы горизонтальной составляющей "тормозных" опорных усилий в фазе передней опоры нижней конечности, по которой наблюдались функциональные нарушения.

5. Восстановление двигательной функции проявлялось в повышении функционального состояния пациентов и экономичности внешнего дыхания, что выразилось в снижении пульсовой реакции при ходьбе 2 м/с, в среднем, со 139,<¿6,3 до 128,0^5,8 уд/мин (Р-:0,05), а также снижении уровня потребления Og на этой же скорости с 32,3tZ,6 до 26,9±2,4 мл/мин/кг (Р-<0,05).

6. Восстановление двигательной функции привело к повышению физической работоспособности пациентов. Так, если в начале эксперимента они могли ходить на тредбане, в среднем, со скоростью 1,2 м/с в течение 1-6 минут, то в конце эксперимента они выполняли работу при скорости, в среднем, 2,5 м/с в течение 20-35 минут. В конце экспериментальных занятий многие пациенты могли не только ходить, но и бегать.

7. Выявлено, что качественные проявления движений, выполняемых во время процедур двигательной терапии на основе использования внешних "силовых добавок", заметно улучшаются в тех случаях, когда осноеной части занятия в условиях тренажерного стенда предшествуют дополнительные процедуры в форме низкочастотной биомеханической стимуляции опорно-двигательного аппарата нижних кснечностей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ Д1ССЕРТАЩИ:

1. Комплексный стенд для восстановления двигательной функции инвалидов //Проблемы биомеханики спорта: Тез.докл. УП Всес. науч.конф. (Пенза,3-6 октября 1991 г.). - М.:ЦНШС, ВНИИ5К.-1991.- С.35-37.

2. Комплексный стенд для восстановления двигательной функции в искусствеачо созданных условиях ходьбы и бега человека // Актуальные проблемы физического воспитания и здоровья населения.-Смоленск,1992.- С.22-23 (в соавт. с В.А.Артамоновым).