Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ПРОБЛЕМА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМИОГРАФИИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНИРОВОЧНОГО И СОРЕВНОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССОВ В АДАПТИВНОМ СПОРТЕ

Шишкин А.В. 1 Митин А.Е. 1 Филиппова С.О. 1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт физической культуры»
В статье обсуждается проблема использования электромиографии в исследованиях, предметом которых является двигательная деятельность людей с ограниченными возможностями здоровья. Электромиография – это метод изучения электрической активности мышц в покое и во время их сокращения. Появление современных электромиографов, предусматривающих компьютерную обработку результатов, обеспечивает принципиально новые возможности исследования закономерностей функционирования мышц, а также решения прикладных спортивных задач. Для обоснования необходимости использования электромиографии в современных исследованиях в области спорта в работе представлен обзор публикаций авторов зарубежных стран, где эти разработки активно ведутся уже более 20 лет. На основе проведенного анализа доказывается, что вопрос об особенностях изменений электромиографических показателей нервно-мышечного аппарата под влиянием статических и динамических нагрузок у спортсменов-инвалидов изучен еще недостаточно. Хотя очевидно, что учет этих параметров при организации тренировочного процесса может в значительной степени повысить не только его эффективность, но и результат соревновательной деятельности.
адаптивный спорт
тренировочный и соревновательный процесс
спортсмены-инвалиды
электромиография
1. Габов A.B. Спортивная электромиография // СпортМед - 2009 : матер. междунар. науч. конф. по вопросам состояния и перспективам развития медицины в спорте высших достижений. - М., 2009. - С. 23-25.
2. Гурова М.Б., Капилевич Л.В. Физиологические основы обеспечения силовых способностей у тяжелоатлетов и единоборцев // Бюллетень сибирской медицины. - 2009. - № 8. - С. 165-167.
3. Зюбанова И.А., Усков В.А., Капилевич Л.В. Биомеханические модельные характеристики выполнения нападающего удара в волейболе // Вестник Томского государственного университета. - 2013. - № 367. - С. 151-153.
4. Калинин А.В., Захарова С.И. Электромиографические особенности перенапряжения опорно-двигательной системы легкоатлетов // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2012. - № 4 (86). - С. 43-48.
5. Кантор В.З., Митин А.Е., Филиппова С.О. Студенты-паралимпийцы в педагогическом университете: к проблеме формирования реабилитационно-образовательной среды // Universum: Вестник Герценовского университета. - 2013. - № 2. - С. 153-157.
6. Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения. - Киев : Олимпийская литература, 2004. - 808 с.
7. Семенов Д.В., Шляхтов В.Н., Румянцев А.А. Исследование биомеханических параметров и биоэлектрической активности мышц при выполнении акробатических переворотов вперед и назад // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2009. - № 3. - С. 75-79.
8. Ткаченко А.В. Программирование специально-подготовительных упражнений в структуре тренировки с учетом двигательно-координационной специфики ведущих групп мышц у борцов-самбистов : дис. ... канд. пед. наук. - Великие Луки, 2006. - 165 с.
9. Шевцов А.В., Красноперова Т.В., Буйлов П.З. Адаптивная восстановительная коррекция мышечной системы легкоатлетов-паралимпийцев с нарушением зрения паравертербральным тренажером и стретч-массажем // Адаптивная физическая культура. - 2013. - № 1. - С. 29-32.
10. Blumenstein B., Bar-eli M., Tenenbaum G. Brain and Body in Sport and Exercise: Biofeedback Applications in Performance Enhancement. - UK: John Wiley & Sons, Ltd, 2002. - 150 рр.
11. Bogey R., Cerny K., Mohammed O. Repeatability of wire and surface electrodes in gait // American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. - 2003. - № 82. - Р. 338-344.
12. Bolgla L.A., Uhl T.L. Reability of electromyographic normalization methods for evaluating hip musculature // Journal of Electromyography Kinesiology. - 2007. - № 17. - Р. 102-111.
13. Cerrah A.Oh, Ertan H. Soylu A.R. The use of electromyography in sports science // Journal of Physical Education and Sports Sciences. - 2010. - № 2. - Р. 43-49.
14. Clarys J.P. Electromyography in sports and occupational settings: an update of its limits and possibilities // Ergonomics. - 2000. - № 43. - Р. 1750-1762.
15. Clarys J.P., Cabri J. Electromyography and the study of sports movements: a review // Journal of Sports Sciences. - 1993. - № 11 (5). - Р. 379-448.
16. Comparison of critical force to EMG fatigue thresholds during isometric leg extension / C.R. Hendrix, T.J. Housh, G.O. Johnson, M. Mielke, C.L. Camic, J.M. Zuniga, R.J. Schmidt // Medicine and Science in Sports and Exercise. - 2009. - № 41. - Р. 956-964.
17. Critical appraisal and hazards of surface electromyography data acquisition in sport and exercise / J.P. Clarys, A. Scafoglieri, J. Tresignie, T. Reilly, P.V. Roy // Asian Journal of Sports Medicine. - 2010. - № 1(2). - Р. 69-80.
18. De Luca C.J. The use of surface electromyography in biomechanics // Journal or Applied Biomechanics. - 1997. - Р. 13-135.
19. Ekstrom R.A., Donatelli R.A., Carp K.C. Electromyographic analysis of core trunk, hip, and thigh muscles during 9 rehabilitation exercises // Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. - 2007. - № 37 (12). - Р. 754-762.
20. Electromyographic activity and applied load during shoulder rehabilitation exercises using elastic resistance / R.A. Hintermeister, G.W. Lange, J.M. Schultheis, M.J. Bey, R.J. Hawkins // American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. - 1998. - № 26. - Р. 210-220.
21. Electromyographic studies in abdominal exercises: a literature synthesis / M. Monfort-panego, F.J. Vera-garcia, D. Sanchez-zuriaga, M.A. Sarti-martinez // Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics. - 2009. - № 32. - Р. 232-244.
22. Farina D. Interpretation of the surface electromyogram in dynamic contractions // Exercise and Sport Sciences Reviews. - 2006. - № 34. - Р. 121-127.
23. Illyes A., Kiss R.M. Shoulder muscle activity during pushing, pulling, elevation and overhead throw // Journal of Electromyography Kinesiology. - 2005. - № 15 (3). - Р. 282-289.
24. Kamen G., Gabriel D.A. Essentials of Electromyography. - IL-USA: Human Kinetics, 2010. - 280 рр.
25. Maclsaac D., Parker P.A, Scott R.N. The short time Fourier transform and muscle fatigue assessment in dynamic contractions // Journal of Electromyography and Kinesiology. - 2001. - № 11. - 439-449.
26. Manual de electromiografia clinica / G.E. Rivas, M.D. Jimenez, J. Pardo, M. Romero - Barcelona : Ergon, 2007. - 467 рр.
27. Marshall P., Murphy B. The validity and reliability of surface EMG to assess the neuromuscular response of the abdominal muscle to rapid limb movement // Journal of Electromyography and Kinesiology. - 2003. - № 13. - Р. 477-489.
28. Muscle activation and perceived loading during rehabilitation exercises: Comparison of dumbbells and elastic resistance / L.L. Andersen, C.H. Andersen, O.S. Mortensen, O.M. Poulsen // Physical Therapy. - 2010. - № 90 (4). - Р. 538-549.
29. Potvin J.R., Bent L.R. A validation of techniques using surface EMG signals from dynamic contractions to quantify muscle fatigue during repetitive tasks // Journal of Electromyography and Kinesiology. - 1997. - № 7. - Р. 131-139.
30. Realiability of surface electromyography during maximal voluntary isometric contractions, jump landings, and cutting / M. Fauth, E.J. Petushek, C.R. Feldmann, B.E. Hsu, L.R. Garceau, B.N. Lutsch, W.P. Ebben // Journal of Strength and Conditioning Research. - 2010. - № 24 (4). - Р. 1131-1137.
31. Soderberg G.L., Cook T.M. Electromyography in biomechanics // Physical Therapy. - 1984. - № 64. - Р. 1813-1820.
32. Sozen H. Comparison of muscle activation during elliptical trainer, treadmill and bike exercise // Biology of Sport. - 2010. - № 27. - Р. 203-206.
33. Sutherland D.H. The evolution of clinical gait anysis part I: kinesiological EMG // Gait & Posture. - 2001. - № 14 (1). - Р. 61-70.
34. Time-frequency analysis of surface myoelectric signals during athletic movement / G. Balestra, S. Frassinelli, M. Knaflitz, F. Molinari // Engineering Medicine and Biology Magazine. - 2001. - № 20. - Р. 106-115.
35. Turker H., Sozen H. Surface Electromyography in Sports and Exercise // Electrodiagnosis in New Frontiers of Clinical Research. - Publisher: InTech, 2013. - Р. 175-194.
36. Weiss L., Silver J.K., Weiss J. Easy EMG. - Oxford, UK: Butterworth-Heinemann. - 2004. - 288 рр.

Введение. С каждым годом адаптивный спорт становится все более популярным. Все большее число спортсменов участвует в соревнованиях, следовательно, возрастает конкуренция. Известно, что успех спортсменов зависит от совершенствования их морфофункциональных свойств. Однако при неадекватных физических нагрузках и недостаточной организации врачебно-педагогического контроля возрастает число случаев спортивного травматизма [6]. Для получения объективных данных о состоянии организма спортсмена необходим комплексный подход к исследованию его морфофункциональных свойств, с применением новых методов и более совершенных методик исследования. В этой связи вызывает особенный интерес метод электромиографического (ЭМГ), или электронейромиографического (ЭНМГ) исследования адаптационных реакций нервно-мышечной системы при физических нагрузках [1].

Электромиография включает в себя несколько методик: интерференционная поверхностная ЭМГ, стимуляционная ЭМГ (исследование М-ответа и скорости распространения возбуждения по моторным волокнам, исследование потенциала действия нерва, исследование F-волны, H-рефлекса, А-волны), ритмическая стимуляция, игольчатая ЭМГ (исследование потенциалов двигательных единиц), а также магнитная стимуляция, позволяющая исследовать центральное время моторного проведения). Отдельные методики, положенные в основу клинической электромиографии, применялись в экспериментах еще в XIX веке.

Основное содержание исследования. Возможности использования электромиографии для решения различных задач, связанных с двигательной деятельностью, уже многие годы обсуждаются в исследованиях зарубежных авторов. В большинстве работ отмечается, что электромиографические исследования помогают определить место возникновения проблемы в системе движения. Проблема может быть локализована в периферической нервной системе или самой мышце. Таким образом, электромиография является ценным диагностическим инструментом в дифференциальной диагностике нервных и мышечных заболеваний [36].

Электромиография также используется в биомеханическом анализе движений [18; 31]. Это помогает понять роль мышц в конкретном движении [21; 27]. В последние годы электромиография получает все большее значение в спортивной медицине и эргономических исследованиях [29; 34]. Она способствует анализу движений, и поэтому так важен учет ее показателей в спорте [22; 25].

Использование электромиографии для изучения функций мышц в осуществлении движений носит название кинезиологическая электромиография [33]. Основными целями кинезиологической электромиографии является анализ координации мышц в различных движениях и позах у здоровых людей, а также у инвалидов, во время тренировки и соревнований, в лабораторных условиях и в условиях реальной деятельности [15].

Электромиография имеет большое значение для определения функций мышц человеческого тела [23]. Так как электромиография представляет собой запись электрической активности мышц, она позволяет диагностировать функциональные нарушения в системе движения [26].

Работа H. Turker, H. Sozen показала значительное повышение интереса ученых, проводящих исследования в области спорта, к использованию электромиографии. По мнению авторов, это способствует объединению усилий спортивных педагогов и медицинских работников для понимания особенностей движений человеческого тела [35].

При помощи электромиографического анализа возможно определение наиболее целесообразной техники выполнения упражнения [19]. Электромиография часто используется для измерения уровня напряжения мышц, что позволяет оценить интенсивность воздействия физического упражнения на конкретные мышцы, участвующие в движении [20; 28].

Использование электромиографии помогает осуществлять контроль техники выполнения движений и вносить необходимые коррективы в случае необходимости [14; 16]. Электромиография применяется в исследованиях разных видов упражнений. Значительный интерес для ученых представляет анализ при выполнении динамических упражнений, в частности баллистических движений [11; 12; 30].

Электромиография была предметом лабораторных исследований на протяжении десятилетий. Но прогресс технологических разработок в области электроники и компьютерной техники способствовал распространению электромиографии в различных областях, особенно в неврологии, травматологии, кинезиологии, реабилитации и спортивной медицине. Как отмечают G. Kamen, D.A. Gabriel, в начале 1950-х годов были опубликованы лишь несколько научных статей. В настоящее время наблюдается бурный рост числа публикаций и ежегодно появляется более 2500 научных работ, основанных на использовании метода электромиографии [24]. Наблюдается и рост публикаций по использованию электромиографии в исследованиях в области спорта. На сегодняшний день это более 700 исследований в год [35].

Следует отметить, что электромиография многие годы использовалась в исследовательской деятельности, но сегодня ее результаты ложатся в основу программ спортивной подготовки и используются тренерами и инструкторами по фитнесу [17]. Таким образом, электромиографические исследования вносят значительный вклад в современную концепцию управления движением человека [10].

Электромиография может использоваться и для оценки спортивного оборудования. Так, в работе H. Sozen рассматривается работа мышц при тренировке спортсменов на различных тренажерах, наиболее популярных в реабилитации и фитнесе [32]. Как отмечают в своей работе A.Oh. Cerrah, H. Ertan, A.R. Soylu, исследования в области спорта, которые используют электромиографию, в основном связаны с определением механизма сокращения и расслабления мышц а также с профилактикой травматизма [13].

На современном этапе в нашей стране также прослеживается повышение интереса ученых к использованию электромиографии как метода исследования научных проблем в области физической культуры и спорта. Авторы рассматривают электромиографию как средство оптимизации тренировочного и соревновательного процессов с целью повышения их эффективности в разных видах спорта.

Электромиографическое исследование тренировочного процесса борцов-самбистов проведено А.В. Ткаченко. По мнению автора, биоэлектрические характеристики работающих мышц являются основополагающими критериями для эффективного отбора и использования специально-подготовительных упражнений для конкретных технических приемов в структуре спортивной тренировки борцов-самбистов [8].

М.Б. Гуровой, Л.В. Капилевичем была проведена сравнительная оценка биоэлектрической активности мышц у тяжелоатлетов и единоборцев разной квалификации. Авторы предложили использовать выявленные физиологические особенности обеспечения силовых характеристик в качестве объективных индикаторов для оперативного управления процессом силовой подготовки спортсменов различных специализаций [2].

Электромиографические исследования спортсменов-легкоатлетов проводились А.В. Калининым, С.И. Захаровой. При обследовании мышц нижних конечностей спортсменов был выявлен рост биоэлектрической активности с ростом спортивной квалификации, а при выполнении дозированной физической нагрузки отмечено достоверное снижение длительности мышечной активности с ростом уровня спортивной квалификации. Проведенные функциональные обследования позволили авторам выделить четыре формы развития и течения патологического процесса, характерные для перенапряжений опорно-двигательной системы у спортсменов [4].

Д.В. Семеновым, В.Н. Шляхтовым, А.А. Румянцевым методом поверхностной электромиографии была установлена внутренняя структурная схожесть акробатических переворотов вперед и назад. Метод биомеханического анализа позволил выявить параметры кинематики данных упражнений в фазах отталкивания [7].

В исследовании И.А. Зюбановой, В.А. Ускова, Л.В. Капилевича при помощи электромиографии было выявлено, что при выполнении точных нападающих ударов в волейболе наиболее высокие коэффициенты вариаций показателей электрической активности наблюдаются в основной фазе движений. Следовательно, внутренние механизмы когнитивной программы игрового действия формируются в подготовительной фазе, а реализуются в основной фазе через моторную программу под контролем высших отделов центральной нервной системы [3].

Анализ показал, что практически во всех видах спорта проведены исследования различных аспектов использования электромиографии. В то же время в области адаптивного спорта работ, рассматривающих электронейромиографию как средство повышения эффективности тренировочного и восстановительного процессов, очень мало. В базе научной электронной библиотеки представлена лишь статья А.В. Шевцова, Т.В. Красноперовой, П.З. Буйлова. В своем исследовании авторы использовали данные электронейромиографии для анализа функционального состояния мышечной системы у легкоатлетов-параолимпийцев [9].

Такое положение дел можно объяснить тем, что, во-первых, история исследований в адаптивном спорте насчитывает значительно меньший период, чем история исследований в спорте; во-вторых, в адаптивном спорте интерес большинства исследователей связан с особенностями индивидуальной техники спортсменов-инвалидов и методикой спортивной тренировки, в то время как вопросы физической и социальной реабилитации зачастую уходят на второй план [5].

В заключение следует отметить, что проведенный научный поиск свидетельствует о возможности при помощи электромиографического исследования получать широкий спектр данных о движениях человека. В этой связи использование электромиографии в исследованиях в области спорта способствует повышению эффективности тренировочного, соревновательного и восстановительного процессов. Однако в работах, которые касаются спортивной деятельности людей с ограниченными возможностями здоровья, на сегодняшний день методика электромиографии практически не представлена, что актуализирует исследования в данном направлении.

Рецензенты:

Кантор В.З., д.п.н., профессор, проректор по учебной работе Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, г. Санкт-Петербург.

Чурганов О.А., д.п.н., профессор, заведующий отделом медико-биологических технологий спорта Санкт-Петербургского научно-исследовательского института физической культуры, г. Санкт-Петербург.


Библиографическая ссылка

Шишкин А.В., Митин А.Е., Филиппова С.О. ПРОБЛЕМА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМИОГРАФИИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНИРОВОЧНОГО И СОРЕВНОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССОВ В АДАПТИВНОМ СПОРТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11055 (дата обращения: 03.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074