4. Методы оценки центра тяжести человека

Для поддержания равновесия необходимо, чтобы проекция центра тяжести тела находилась внутри опорного контура – части опорной поверхности, заключенной между точками контакта поверхности с опорой.

У человека ус­ловия поддержания вертикальной позы отличаются особой сложностью – малой пло­щадью опорной поверхности, большим числом шарнирных соединений и высоким расположе­нием центром тяжести. Величина опорного контура определяется размером стоп и углом между их продольными осями. Центр тяжести обычно находится на расстоянии от пола, составляющем 55% от роста человека. Для поддержания равновесия существенно положение проекции общего центра тяжести относительно основных суставов ноги. Опущенная из центра тяжести вертикаль проходит сзади от оси вращения в тазобедренном суставе, несколько спереди от оси вращения в коленных суставах и на 4-5 см кпереди от оси голеностопных суставов. Из этих данных следует, что вес тела имеет тенденцию опрокидывать человека вперед; при этом наибольшая нагрузка приходится на мышцы задней поверхности голени, удерживающие тело от падения вперед за счет фиксации углов в голеностопных суставах.

Вертикальная поза человека является активной, т.е. поддерживается за счет постоянного напря­жения некоторых групп мышц. Известно, что даже кратковременное нарушение кровоснабже­ния мозга (обморок) приводит к тому, что человек падает бесформенной массой. Для поддержа­ния нормального положения тела необходима активность не только разгибателей голеностоп­ного и коленного суставов, но и многих мышц туловища и шеи (т.н. аксиальной мускулатуры). Мышцы, участвующие в поддержании вертикальной позы, называют антигравитационными. Из биомеханических данных следует, что для поддержания вертикальной позы необходимо участие большого числа мышц и хорошее согласование их активности.

Тело человека непрерывно совершает колебание малой амплитуды. Это можно заметить, наблюдая за головой спокойно стоящего человека относительно какого-либо неподвижного ориентира. На этом принципе основан один из первых методов регистрации движения тела человека. На темя человека одевали острие, и оно оставляло следы на закопченной бумаги. данную запись называют кефалограмма (рис.10). Недостатком этого метода регистрации и его последую­щих модификаций являлось то, что голова обладает собственной подвижностью, и ее движения могут не отражать движений всего тела. Поэтому в наше время перешли к записи колебаний общего центра тяжести тела, осуществляемой с помощью специальных приборов[24]. Но на сегодняшний день этот метод модернизировали, и он применяется у пилотов истребителей.

Рис.10

В настоящее время, для оценки центра тяжести человека, широко применяется стабилометрия. Стабилометрия - это метод исследования функций организма, связанных с поддержанием равновесия. Он является глобальной характеристикой баланса тела, даёт дополнительные возможности для выявления:

• функциональных нарушений при заболеваниях позвоночника, нервной системы, вестибулярного и зрительного анализатора;

• опороспособности конечностей ;

• функционального состояние голеностопных суставов ;

• нарушений баланса при сколиозах, после травм и операций

Метод стабилометрии позволяет:

• уточнять диагноз

• управлять восстановительным лечением и фиксировать динамику

• обследовать клинически сложных пациентов

• проводить дополнительные тренинги пациентов по принципам биологической обратной связи (поиск двигательной стратегии, тренировка двигательного навыка)

Метод основан на регистрации параметров перемещения центра давления стоп пациента, на плоскость стабилометрической платформы в процессе поддержания равновесия тела с последующей обработкой полученных данных.

Рис. 11 Стабилометрическая платформа

Также в рамках данной работы мы будем использовать электроокулографию.

Глазное яблоко – это электрический диполь – его сетчатка заряжена отрицательно относительно роговицы, поэтому при поворотах глазного яблока на коже вокруг глаз возникают броски потенциалов. Такие скачки регистрируются при резких смещениях взора (саккадах), при медленных смещениях взора, при глазном тремор и при морганиях - неконтролируемых двумя веками, а также намеренных. Данный метод эффективен при нистагме. Нистагм — непроизвольные колебательные движения глаз высокой частоты (до нескольких сотен в минуту). Данное заболевание часто диагностируют у людей с потерей координации.

В этом методе на коже вокруг глаз закрепляются сенсоры для измерений электрических полей, возникающих при повороте глаз. Положение глаза определяется по регистрации малых разностей потенциала вокруг глаза. Правильный выбор положения электродов позволяет отдельно зарегистрировать горизонтальные и вертикальные движения глаз. Однако, сигнал может изменяться даже если глаза неподвижны.

В совокупи со стабилоплатформой можно использовать портативный миограф. Данный аппарат позволит нам регистрировать изменение биоэлектрических потенциалов в мышцах при нестабильном состоянии равновесия человека.

Также в ходе исследования можно использовать систему виртуальной реальности. При использовании платформы и данной системы мы можем проследить, как человек сохраняет равновесие при движение платформы и при имитации противоположенного движения в виртуальной реальности.

Заключение

Проблема оценки качества движения человека и в том числе движения центра тяжести актуальна на сегодняшний день. Контролируя эти параметры, мы, в сущности, контролируем деятельность головного мозга. Организм человека очень чувствителен к изменениям во внешней и внутренней среде. Такие изменения наиболее сильно отражаются на биомеханических показателях позы и движения, которые не только показывают непосредственную реакцию человека на внешние воздействия на уровне периферии его организма, но и интегрально отражают функционирование центральных механизмов управления и энергообеспечивающих систем. Все вышеперечисленные исследования в комплексе могут помочь в реабилитации людей с нарушением равновесия и координации движений.