Прибор для контроля нервно-мышечного аппарата "ХРОНАКС-7"

Назначение

Контроль состояния нервно-мышечного аппарата (НМА) человека на основе измерения латентного времени вызванного сокращения (ЛВВС).

Измерение времени зрительно-моторной реакции (ЗМР).

Измерение времени слухо-моторной реакции (СМР).

Цели создания

Оперативная оценка и индикация текущего состояния двигательной функции в скоростно-силовых и игровых видах спорта для контроля и управления тренировочным процессом.

Возможность изучения и контроля сократительных свойств мышц экспресс-методом оценки состояния периферии НМА как самого нагружаемого звена в скоростно-силовых и игровых видах спорта.

Предупреждение травматизма вследствие переутомления (перегрузок) в спорте высших достижений.

Объективные методы контроля для повышения эффективности восстановительных мероприятий (реабилитации) при лечении травм любой этиологии, в т.ч. спортивных.

Отличительные особенности методики измерения и прибора

Неинвазийность

Информативность

Высокая точность измерения ЛВВС

Возможность оценки состояния утомления в реальном времени

Универсальность

Портативность и автономность

Возможность работы вместе с ПЭВМ в составе комплекса для автоматизированной статистической обработки первичной информации о ЛВВС, времени ЗМР и СМР.

Состав

1 Прибор Хронакс-7

2. Щуп с кабелем

3. Общий электрод с держателем

4. Датчик с кабелем

5. Сетевой адаптер

6. Кабель USB

7. Руководство по эксплуатации

8. Диск с программой

9. Кейс для переноски

Функции

Измерение латентного времени вызванного сокращения (ЛВВС) мышц, в том числе:

• формирование серии импульсов напряжения с возрастающей амплитудой;

• измерение амплитуды импульса стимулирующего тока;

• запоминание значений ЛВВС и тока, измеренных в течение рабочего дня;

• работа в ручном или полуавтоматическом режиме.

Измерение латентного времени слухо-моторной реакции (СМР) с запоминанием значений, измеренных в течение рабочего дня.

Измерение латентного времени зрительно-моторной реакции (ЗМР) с запоминанием значений, измеренных в течение рабочего дня.

Отображение на индикаторе идентификатора испытуемого и результатов трех последних измерений для СМР и ЗМР.

Отображение на индикаторе идентификатора испытуемого и результатов трех последних измерений ЛВВС, значений напряжения и тока.

Построение на графическом индикаторе зависимости ЛВВС от напряжения стимулирующих импульсов.

Связь с IBM-совместимым компьютером по стандартному интерфейсу для приема базы данных испытуемых и передачи результатов измерений с помощью специализированной программы, установленной на компьютере.

Дублирование на наушники сигнала акустической эмиссии мышцы.

Контроль заряженности аккумулятора с прогнозом оставшегося времени работы.

Сохранение данных измерений при отключении внешнего питания;

Метод измерения

Метод основан на явлении акустической эмиссии (АЭ) сокращающейся мышцы при раздражении одиночным электрическим стимулом, на основе которого были созданы способ и устройство для регистрации латентного времени вызванного сокращения (ЛВВС). Этот параметр физиологически корректно связан с функциональным состоянием периферической части НМА. ЛВВС определяется измерением временного интервала (1) между передним фронтом тестирующего электрического импульса (2) и фронтом сигнала АЭ (3), регистрируемого микрофоном (4), расположенном на исследуемой мышце (5) (см. рис.1). Высокая скорость нарастания фронта сигнала АЭ обеспечивает минимальную погрешность измерения ЛВВС.

Рис. 1. Способ регистрации ЛВВС

Амплитуду напряжения импульса последующих стимулирующих воздействий увеличивают на задаваемую величину шага до появления сокращения мышцы.

При увеличении амплитуды стимула мышца отвечает уменьшающимися по ЛВВС сокращениями. На рис. 2 приведен типовой процесс регистрации ЛВВС.

Амплитуду напряжения импульса последующих стимулирующих воздействий увеличивают до тех пор, пока не будет достигнут минимум ЛВВС, либо, наоборот, не произойдет скачкообразное увеличение этого параметра. В автоматизированном режиме критерием завершения тестовой процедуры является неизменность ЛВВС (или незначительность изменений) на трех последних шагах.

В приборе есть возможность прослушивания на головных телефонах сигнала акустической эмиссии мышечного сокращения.

Структуру той или иной мышцы составляют различные по функциональным особенностям и организации деятельности двигательные единицы (ДЕ) как совокупность мышечных волокон:

• S (slow) – медленные ДЕ, весьма устойчивые к утомлению; характерна утилизация аэробных источников;

• FR (fast resistant) – быстрые ДЕ, устойчивые к утомлению; приспособлены к обоим типам обмена;

• FF (fast fatigable) – быстрые ДЕ, быстро утомляемые, более приспособлены к анаэробному гликолизу.

Рис 3. Динамика показателей ЛВВС в сквозном тестировании тренеровочного занятия

Рис 4. Динамика показателей ЛВВС в сквозном тестировании тренеровочного занятия

На рис. 3 и рис. 4 приведены характерные индивидуальные зависимости реального поведения ЛВВС в процессе тренировки. Объектом исследования являлась медиальная икроножная мышца голени. На рис. 5 обобщены результаты в виде трех вариантов оценки состояния НМА у разных индивидов, обладающих разными композициями и состояниями мышечных волокон для того же объекта исследования. Группы состояний ЛВВС по абсолютному значению совпадают с количеством типов мышечных волокон: S – от 12 до 10 мс, FR – от 10 до7 мс, FF – менее 7 мс.

Рис. 5. Варианты состояния НМА: Н-р – рефлекс Ноффмана, S – ответ медленных волокон, FR – ответ быстрых неутомляемых, FF – ответ быстрых утомляемых волокон

На рис. 5а видно, что вслед за вызовом Н-рефлекса, характеризующегося низким порогом и относительно большой дисперсией ЛВВС в пределах 35…12 мс, следует ответ группы медленных волокон S с уменьшенной дисперсией и большим диапазоном реагирования. Затем при дальнейшем увеличении стимула в сокращение вовлекается группа быстрых неутомляемых волокон FR с еще меньшей дисперсией ЛВВС. Далее, при стимулах супрамаксимальной силы в сокращение вовлекаются быстрые утомляемые волокна FF. Описанный вариант последовательности классифицируется как "идеальный".

В другом случае рис. 5б, который классифицирован как "ординарный" вариант, в мышечной композиции отсутствуют ответы FF-волокон (этот тип реакции свойственен большему числу обследованных людей). На рис. 5в показан ещё один вариант реакции НМА на стимулы в случае переутомления. Здесь после возбуждения S-волокон следующими в сокращение вовлекаются те же волокна, но с ЛВВС, иногда близкими к Н-рефлексу (так называемая F-волна).

Состояние различных звеньев НМА описывается последовательностью и сочетанием трех фаз (признаков) утомления. Наиболее чувствительно ЛВВС Н-рефлекса. Его ЛВ и порог ответа начинают увеличиваться первыми – 1-ая фаза утомления. Дальнейшее выполнение нагрузки на фоне ухудшения Н-рефлекса может привести к появлению 2-й фазы утомления: это увеличение ЛВВС М-ответов быстрых мышечных волокон. Первую и вторую фазы утомления можно наблюдать на рис. 4. И, наконец, при выполнении чрезмерных нагрузок наступает 3-я фаза, когда защитные механизмы НМА запрещают ответ быстрых мышечных волокон. Это фаза переутомления или F-волна. Зарождение этой фазы проявляется в поведении ЛВВС на графике рис. 6 (тренировочные нагрузки были прекращены).

Рис. 6. Поведение ЛВВС.

Рис. 7. Состояние НМА при травме

Рис. 8. Асиметрия НМА левой и правой ног

Поведение ЛВВС для обеих ног при травме правой ноги показано на рис. 7. Здесь НМА левой ноги существенно перегружен (отсутствует ответ быстрых МВ), НМА правой ноги фактически неуправляем (H-рефлекс не наблюдается). На рис. 8 в исходном состоянии НМА левой и правой ног асимметричны и в ходе тренировки ведут себя несвязанно, нагружаясь по-разному.

Возможности методики для разных видов спорта

Возможности методики для решения различного рода задач в некоторых видах спорта приведены в таблице 1. Здесь обобщены многолетние систематические и разовые исследования и наблюдения, преимущественно, в скоростно-силовых видах спорта среди спортсменов всех возрастов и квалификаций. Таблица отражает текущее состояние практического применения методики.

Виды спорта	Задачи отбора	Исследовательские задачи	Контроль утомления быстрых мышечных волокон	Контроль H-рефлекса
Лёгкая атлетика – спринт	+	+	+	-
Лёгкая атлетика – метания	+	+	+	-
Лёгкая атлетика – средние и длинные дистанции	-	-	+	+
Конькобежный спорт – спринт	+	-	+	+
Спортивная гимнастика	+	-	+	+
Художественная гимнастика	+	-	+	+
Игровые виды спорта	-	-	+	+

Здесь:

+ опыт решения соответствующих задач имеется (могут быть сформированы критерии, практические рекомендации, методики т.п.);

- означает наличие данных, полученных за счет эпизодического контроля, разовых тестирований и наблюдений.

Методика может контролировать состояние НМА любых поверхностно лежащих мышц, что и определяет ее возможности применения в других видах спорта и для соответствующих физиологических исследований.