Главная > Компания > Статьи >

Применение электромиографии для анализа техники стрельбы спортсменов высшей квалификации

Статьи

statiya1 (1).jpg statiya1 (10).jpg statiya1 (9).jpg statiya1 (5).jpg statiya1 (4).jpg
В.Л. Сахаров, С.В. Забродский

Применение электромиографии для анализа техники стрельбы спортсменов высшей квалификации

Электромиография - это метод исследования нервно-мышечной системы посредством регистрации электрических потенциалов мышц. Впервые миограмма была зарегистрирована с помощью телефонного устройства Н.Е. Введенским в 1884, а в 1907 г. удалось осуществить графическую запись электромиограммы (ЭМГ) человека. Наиболее интенсивное развитие миографии в качестве клинической диагностической методики началось в 30-40-е годы. Это объясняется высокими требованиями к регистрирующей аппаратуре по точности и качеству получаемого сигнала. В настоящее время разработаны высококачественные усилители, позволяющие получить малый уровень шумов и наводок переменного тока в широком частотном диапазоне (для ЭМГ он достигает 10000 Гц). Это привело к существенному прогрессу в области клинического применения электромиографии.

В общем случае нервно-мышечная система представляет собой функционально тесно связанный комплекс скелетных мышц и периферических образований нервной системы. Функциональной единицей нервно-мышечной системы является двигательная единица (ДЕ), состоящая из одного мотонейрона, его аксона и иннервируемых им мышечных волокон. Сокращение мышечного волокна происходит в результате прихода к нему возбуждения по двигательным нервным волокнам.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Возбуждение с нервного волокна на мышечное передается в нервно-мышечном синапсе. В зависимости от функционального назначения ДЕ могут включать различное число мышечных волокон: от 10-25 в мелких мышцах до 2000 в больших мышцах. Совокупная электрическая активность ДЕ мышцы дает сигнал – электромиограмму, который является основой электромиографического анализа.

Общие технические понятия

Научно-медицинская фирма «Нейротех» более 20 лет занимается разработкой и производством медицинского оборудования и более 5 лет разработкой систем для спортивной медицины. Одним из приоритетных направлений фирмы является разработка устройств миографического анализа для различных приложений, как классических электромиографов для медицинских целей, так и портативных устройств смежных областей медицины. В числе новых перспективных разработок – беспроводные датчики. Беспроводной датчик представляет собой многофункциональное устройство, которое, в разных исполнениях, может применяться для регистрации электромиографического, электрокардиографического и других биопотенциалов, а также формирования электростимулирующих воздействий. Основные назначения датчика - проведения широкого спектра исследований и терапевтических процедур, включая регистрацию и анализ ЭМГ, проведение БОС-тренинга по ЭМГ, ЭКГ показателям, мониторинг мышечной активности для спортивной медицины, проведение диагностических и реабилитационных процедур в кинезиологии, исследования тремора и т.д.

Принцип беспроводной связи обеспечивается использованием радиоканала (2,4 ГГц или Bluetooth LE) между датчиком и устройством визуализации (персональным компьютером, мобильным телефоном и т.д.)

Преимущество беспроводной регистрации заключается в минимизации двигательных артефактов и, как следствие, в обеспечении свободного положения тела испытуемого, в том числе и возможность передвижения.

Беспроводные датчики являются удобным техническим средством регистрации биопотенциалов спортсмена при выполнении им различных упражнений. Отсутствие проводов позволяет минимизировать двигательные артефакты и дает возможность детально анализировать те процессы, изучение которых было недоступно исследователю при использовании проводных приборов.

В первую очередь датчики ориентированы на регистрацию биопотенциалов мышц (электромиограммы) для мониторинга их активности в процессе выполнения движения. Параллельно с электромиограммой можно регистрировать электрокардиограмму, а также получать информацию о положении тела или конечностей с помощью показаний акселерометра и гироскопа.

Применение беспроводных технологий регистрации ЭМГ в спорте

Прежде чем приступить к исследованию возможностей применения беспроводных технологий регистрации и анализа ЭМГ в стрельбе из лука специалисты фирмы получили опыт работы в других видах спорта, в частности конькобежный спорт, хоккей и бокс.

В этих видах задача стояла схожая – выявить зависимость силы выполнения действия (стартового рывка для конькобежцев и удара для боксеров) от скорости нарастания ЭМГ. Эти задачи в целом были решены. Конькобежцев классифицировали по ЭМГ, в совместном применении с генетическим анализом крови, на спринтеров и бегунов на дальние дистанции. Боксеров – по степени силы удара.

В стрельбе из лука, в плане применения электромиографии, стоит несколько иная задача – понять какая мышца действует в большей степени, а какая в меньшей в момент натяжения лука и выполнения выстрела. Эксперименты с использованием беспроводных датчиков для регистрации ЭМГ проводились в г. Таганроге (СДЮСШОР №13 отделение стрельбы из лука), а затем в г. Анталья (Турция) во время проведения тренировочного сбора сборной России в период с 23 по 26 октября.

Изучение возможностей применения беспроводных технологии регистрации ЭМГ в стрельбе из лука

Наибольший интерес представляют результаты, полученные при выполнении тестов с членами сборной России. Ряд результатов предлагается рассмотреть далее на конкретных примерах. В качестве испытуемого выступал спортсмен сборной России Махненко А. Для регистрации использовались беспроводные датчики производства научно-медицинской фирмы «Нейротех», которые устанавливались с помощью самоклеящихся электродов на исследуемые мышцы. Каждый датчик представляет собой полнофункциональный одноканальный электромиограф, который передает данные по радиоканалу на персональный компьютер.

Далее с помощью программного обеспечения регистрации и обработки электромиограммы происходит ее запись и сохранение в базе данных.

Первый тест проводился на мышцах сгибателя и разгибателя кисти.

При натяжении лука работает только разгибатель. Далее в момент тяги вступает в работу сгибатель, который сформировал мощность мышцы примерно на 20% большую, чем разгибатель. Расслабились мышцы после выстрела практически одновременно.

Следующий тест проводился с тремя мышцами – бицепс, трицепс и спина.

При натяжении лука, тяге и выстреле у данного спортсмена трицепс практически не напрягался (верхний канал ЭМГ). при натяжении лука основную нагрузку нес бицепс. В момент тяги напряглась мышца фиксирующая лопатку (спина) одновременно с расслаблением бицепса.В момент выстрела произошло короткое максимальное напряжение бицепса и следом резкое его расслабление. Одновременно полностью расслабился трицепс, а спина оставалась в напряжении еще в течение 1,5 секунд.

Третий информативный тест проводился при наложении датчиков соответственно на грудь слева, мышцы, фиксирующие лопатку (спина) слева и справа.

Грудная мышца слабо задействована в процессе натяжения лука и выполнения выстрела, а две мышцы, фиксирующие лопатку (левая и правая) практически равномерно распределили напряжение между собой. Разница в том, что правая мышца спины вступила в работу на 1 секунду позже, чем левая, при этом она же дольше на 1 секунду оставалась в напряжении.

Проведенные тесты позволяют сказать следующее:

1.Беспроводные датчики являются эффективным методом регистрации электромиограммы для контроля мышечного напряжения у спортсменов-лучников. В отличие от проводной системы они не являются помехой для спортсмена, а также не имеют двигательных артефактов, характерных для проводной системы регистрации ЭМГ. Двигательные артефакты, как правило, не позволяют объективно анализировать электромиограмму в динамике.

2.Информация в виде миографических сигналов, регистрируемых в процессе натяжения лука, тяги и выстрела, являются дополнительным информативным показателем, позволяющим объективно мониторировать мышечные напряжения спортсмена и, при необходимости, проводить их коррекцию.

Развитие системы

В качестве дальнейшего развития подобной системы предлагается применять метод биологической обратной связи (biofeedback), при которой спортсмен видит работу своих мышц в виде неких интегральных показателей, предъявляемых в виде столбиков. Методика предварительной оценки возможностей спортсмена позволяет построить так называемый «мышечный портрет» испытуемого. А дальнейшая методика коррекции относительно этого «мышечного портрета» позволит спортсмену самостоятельно регулировать работу своих мышц. 

При правильной работе мышцы столбик окрашен в зеленый цвет, его уровень показывает текущее напряжение мышцы. При близкой к правильной столбик окрашен в желтый цвет. При недостаточном напряжении или перенапряжении столбик окрашен в красный цвет. Путем визуальной оценки спортсмен должен добиться зеленого цвета столбиков и научится выполнять действие, которое в дальнейшем будет всегда приводить к корректной работе всех мышц.

 

Вернуться назад