CC BY
12
Научная статья
УДК 57.087; 612.7
DOI: 10.14529/hsm23s105
ПОСТУРАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПОВОРОТАХ ГОЛОВЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ СТАБИЛО- И ПЛАНТОГРАФИИ
В.К. Егорова, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-1290-6603 Л.М. Бикчентаева, [email protected], http://orcid.org/0000-0003-0647-4728 Г.Г. Яфарова, [email protected], http://orcid.org/0000-0003-3068-3407 А.А. Шульман, [email protected], http://orcid.org/0000-0002-8913-6486 Казанский федеральный университет, Казань, Россия
Аннотация. Цель: изучить механизмы поддержания постуральной устойчивости в зависимости от опорной асимметрии при реализации статического шейно-тонического рефлекса на повороты головы у здоровых исследуемых. Материалы и методы. В исследовании приняли участие 33 человека без двигательных и неврологических расстройств в возрасте от 18 до 25 лет. В тесте на повороты головы определялась опорная латерализация методом плантографии. После статистической обработки полученных данных испытуемые разделены на 3 группы: левосторонняя, правосторонняя и неопределенная латерализация (амбидекстры). В данных группах оценена постуральная устойчивость методом стабилометрии при поворотах головы. Результаты. С применением метода плантографии была проведена оценка соотношения подошвенного давления правой и левой стопы. При поворотах головы оценивалась постуральная устойчивость испытуемых с применением метода стаби-лометрии. Показано, что опорная латерализация исследуемых влияет на постуральную устойчивость при поворотах головы: постуральная устойчивость лучше сохранялась у лиц с выраженной латера-лизацией подошвенного давления. Заключение. Метод стабилометрии не позволяет выявить изменения постурального баланса при реализации статического шейно-тонического рефлекса на повороты головы на доклиническом этапе. В этих же условиях метод плантографии позволяет выявить изменения в поддержании вертикальной позы человеком, что зависело от исходной опорной латерализа-ции нижних конечностей.
Ключевые слова: плантография, стабилометрия, подошвенное давление, постуральная устойчивость, повороты головы
Для цитирования: Постуральная устойчивость человека при поворотах головы с использованием методов стабило- и плантографии / В.К. Егорова, Л.М. Бикчентаева, Г.Г. Яфарова, А.А. Шульман // Человек. Спорт. Медицина. 2023. Т. 23, № S1. С. 33-38. DOI: 10.14529/hsm23s105
Original article
DOI: 10.14529/hsm23s105
POSTURAL MEASUREMENTS DURING HEAD TURNS OBTAINED WITH A FORCE PLATFORM AND PLANTAR FOOTPRINTS
V.K. Egorova, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-1290-6603 L.M. Bikchentaeva, [email protected], http://orcid.org/0000-0003-0647-4728 G.G. Yafarova, [email protected], http://orcid.org/0000-0003-3068-3407 A.A. Shulman, [email protected], http://orcid.org/0000-0002-8913-6486 Kazan Federal University, Kazan, Russia
Abstract. Aim. The paper was aimed at identifying the mechanisms of maintaining postural stability depending on support asymmetry during the static cervical-tonic reflex to head turns in healthy subjects. Materials and methods. The study included 33 people between the ages of 18 and 25 who were free of motor and neurological disorders. In the head movement test, support lateralization was defined by plantar footprints. Following statistical analysis, the subjects were divided into three categories: left-sided, right-sided, and indefinite lateralization (ambidextrous). In these groups, postural measurements were obtained
© Егорова В.К., Бикчентаева Л.М., Яфарова Г.Г., Шульман А. А., 2023
with a force platform during head turns. Results. Plantar footprints enabled the calculation of the plantar pressure ratio between the right and left feet. During head movements, the postural stability of subjects was evaluated with a force platform. It is shown that support lateralization affects postural stability during head movements: postural stability was better in persons with pronounced lateralization of plantar pressure. Conclusion. Force platform measurements did not show pre-clinical changes in postural stability during the static cervical-tonic reflex to head turns. Under the same conditions, plantar footprints made it possible to identify changes in postural stability, which depended on the initial support lateralization of the lower extremities.
Keywords: plantar footprints, force platform, plantar pressure, postural stability, head turns
For citation: Egorova V.K., Bikchentaeva L.M., Yafarova G.G., Shulman A.A. Postural measurements during head turns obtained with a force platform and plantar footprints. Human. Sport. Medicine. 2023;23(S1):33-38. (In Russ.) DOI: 10.14529/hsm23s105
Введение. По данным исследователей, снижение постуральной устойчивости - наиболее частый симптом у пациентов с двигательными нарушениями различной этиологии [2, 4]. Актуальным является изучение механизмов управления мышечной активностью при удержании позы, понимание этих механизмов будет способствовать созданию новых технических систем управления движениями [9]. Дефицит в любом из источников афферентной информации или в ее интеграции может привести к ухудшению способности поддерживать постуральную устойчивость; информация от них интегрируется в ЦНС и модулируется активностью ретикулярной формации, экстрапирамидной системы мозга, мозжечка и лобно-височными долями больших полушарий головного мозга [8].
Статический позно-тонический рефлекс (рефлекс положения) при повороте головы обеспечивает перераспределение мышечного тонуса в зависимости от положения тела в пространстве и обеспечивает сохранение равновесия тела. В экспериментах, начиная с работ Р. Магнуса (1924), данный рефлекс хорошо описан у животных [7]. У взрослого человека рефлексы положения трудно визуально оценить из-за тормозного контроля центров этого рефлекса со стороны надстволовых структур.
Одним из перспективных методов для оценки постурального контроля является плантография. По сравнению со стабилогра-фическим методом плантография предполагает использование большого количества тензо-датчиков, что позволяет оценить весь спектр смещений давления под стопами, включая как основные показатели постуральной диагностики (площадь и скорость центра давления), так и динамические изменения степени дав-
ления во время стояния, ходьбы, бега и специальных динамических тестов [5, 6]. В данном случае этот метод поможет определить статистическую нагрузку на стопы и выявить зоны высокого и низкого давления.
Таким образом, целью исследования стал механизм поддержания постуральной устойчивости в зависимости от опорной асимметрии при реализации статического шейно-тонического рефлекса на повороты головы у здоровых испытуемых.
Материалы и методы. В эксперименте приняли участие 33 здоровых исследуемых в возрасте от 18 до 25 лет без двигательных и неврологических расстройств. Установка участников на платформы (стабилоплатформа и педобарографическая платформа) производилась без обуви, в стандартной европейской стойке. Проводили по три теста на каждой платформе: свободная стойка, стойка с поворотом головы направо и с поворотом головы налево [1].
Статическая нагрузка на стопы определялась с применением педобарографической платформы Tekscan (США). Результаты были проанализированы с использованием программы MatScan Clinical 6.62. (надстройка FootMat). Анализировались параметры среднего давления в кРа (кРа* секунда).
Был вычислен коэффициент опорной ла-терализации нижних конечностей по соотношению подошвенного давления правой стопы к левой:
Рправ
Кл--,
Рлев
где Кл - коэффициент опорной латерализации; Рправ - подошвенное давление правой конечности; Рлев - подошвенное давление левой конечности.
У части испытуемых определялась мо-
Егорова В.К., Бикчентаева Л.М., Постуральная устойчивость человека при поворотах головы Яфарова Г.Г., Шульман А.А. с использованием методов стабило- и плантографии
торная асимметрия нижних конечностей по методике Н.Н. Брагиной.
Для исследования постурального баланса была оценена площадь эллипса (ЕГО, мм2) с использованием компьютерного стабило-анализатора с биологической обратной связью «Стабилан-01-2» (Таганрог, Россия) и программное обеспечения StabMed 2.
Статистический анализ результатов был проведен с использованием программы MedStat.
Результаты. Результаты оценки карт показали, что распределение давления стоп исследуемых было различным. По значению Кл участники были распределены на 3 группы: обследуемые с левосторонней опорной лате-рализацией (ЛОЛ) - 27 %; Кл < 0,85, п = 9; обследуемые с неопределенной опорной ла-терализацией (амбидекстры) - 61 %; Кл = = 0,85-1,15, п = 20; обследуемые с правосторонней опорной латерализацией (ПОЛ) - 12 %; Кл > 1,15, п = 4.
У части исследуемых (п = 16) определялась моторная асимметрии нижних конечностей и было произведено сопоставление с опорной латерализацией. Зависимости между
опорной и моторной асимметрией нижних конечностей не выявлено.
При проведении стабилографического исследования оценивалась площадь эллипса (Е1К, мм2), описывающего траекторию проекции центра давления на стабилометриче-скую платформу, причем увеличение данного показателя свидетельствует об ухудшении функции равновесия [3].
Исследование постуральной устойчивости испытуемых проводилось в зависимости от опорной латерализации нижних конечностей в основной стойке (рис. 1). У амбидекст-ров по опорной латерализации площадь эллипса составила в среднем 220,50 ± 60,86 мм2. У участников, имеющих левостороннюю опорную латерализацию, площадь эллипса составила в среднем 179,20 ± 40,58 мм2, у них наблюдалась тенденция к ухудшению посту-ральной устойчивости: площадь эллипса возрастала по мере увеличения коэффициента латерализации. Наиболее устойчивы были люди с ПОЛ, площадь эллипса составила в среднем 57,90 ± 17,60 мм2; ухудшение постуральной устойчивости наблюдалось по мере снижения Кл. Достоверные изменения пара-
Рис. 1. Площадь эллипса (EllS, мм2) в основной стойке у различных групп испытуемых (обозначены точками):
зеленым цветом обозначены участники с левосторонней опорной латерализацией, красным - с правосторонней, белым цветом - амбидекстры, пунктирной линией - линия тренда, соответствующая среднему значению параметра,
сплошной линией - область распределения испытуемых в зависимости от Кл Fig. 1. The ellipse area (EllS, mm2) in the main stance in different groups (indicated by dots): green - left-sided, red -right-sided, white - ambidextrous, dotted line - an averaged value of the parameter, solid line - the distribution area
depending on the Кл
400.0 350,0
CM
Я
и зэо.о
s
250,0
0,0 L
1
:
i
А Б В
Рис. 2. Средние значения площади эллипса (EIIS, мм2) при поворотах головы: А - испытуемые с левосторонней опорной латерализацией, Б - испытуемые амбидекстры, В - испытуемые с правосторонней латерализацией; серым цветом обозначен поворот головы налево, зеленым, белым, красным - основная стойка, синим - поворот
направо; * - достоверные отличия между параметрами, p < 0,05 Fig. 2. Average values of the ellipse area (EllS, mm2) during head movements: A - subjects with left-sided lateralization, B - ambidextrous subjects, C - subjects with right-sided lateralization; gray - left turn; green, white, and red -the main stance; blue - right turn; * - significant differences between the parameters, p < 0.05
метра были получены между группой амби-декстров и исследуемых с правосторонней опорной латерализацией.
При поворотах головы у амбидекстров наблюдалась тенденция к ухудшению постуральной устойчивости, площадь эллипса увеличивалась в среднем на 24 %. Поворот в сторону опорной конечности у испытуемых с ЛОЛ приводил к улучшению вертикального баланса тела в среднем на 47 %; у испытуемых с ПОЛ поворот в сторону опорной конечности не приводил к улучшению посту-ральной устойчивости, но поворот в противоположную от опорной ноги сторону привел к улучшению постуральной устойчивости в среднем на 31 % (рис. 2).
При поворотах головы у участников оценивалось изменение подошвенного давления. В группе ПОЛ наблюдалось усиление давления контралатеральной конечности (Кл снижался). Аналогичная картина у участников с ЛОЛ. Наблюдалось увеличение давления правой конечности, Кл возрастал. В группе участ-ников-амбидекстров данной тенденции не обнаружено.
По распределению подошвенного давления у 12 % испытуемых выявлялась правосторонняя, у 27 % - левосторонняя опорная латерали-зация, а 61 % испытуемых являлись амбидекст-
рами по этому показателю. У испытуемых с левосторонней опорной латерализацией поворот головы налево (в сторону опорной конечности) приводил к улучшению постуральной устойчивости; у испытуемых с правосторонней опорной латерализацией, а также у амбидекст-ров повороты головы не вызывали достоверного изменения постуральной устойчивости. Поворот головы в сторону опорной конечности приводил к увеличению подошвенного давления на контралатеральную конечность. При поворотах головы постуральная устойчивость лучше сохранялась у лиц с выраженной лате-рализацией подошвенного давления
Заключение. Таким образом, плантогра-фия может дать лучшее понимание механизмов постурального контроля, так как позволяет оценить реализацию статического шейно-тонического рефлекса на повороты головы у здоровых испытуемых. Данное применение плантографа является новым и в дополнение со стабилометрией позволит более точно определять особенности постурального баланса человека, что и было показано в нашей работе. С практической точки зрения, применение данного метода в клинической практике обеспечит более полную картину реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата.
Егорова В.К., Бикчентаева Л.М., Постуральная устойчивость человека при поворотах головы Яфарова Г.Г., Шульман А. А. с использованием методов стабило- и плантографии
Список литературы
1. Баруллин, А.Е. Вертебро-базилярная недостаточность / A.E. Баруллин, О.В. Курушина, А.Е. Пучков //Вестник Волгоград. гос. мед. ун-та. - 2014. - № 3 (51). - C. 3-8.
2. Биоуправление по стабилограмме в клинике нервных болезней / Л.А. Черникова, К.И. Устинова, М.Е. Иоффе, Ю.А. Ермолаева, С.С. Слива, Э.О. Девликанов, Г.А. Переяслов // Бюл. СО РАМН. - 2004. - № 3. - С. 85-91.
3. Диагностическая программа нейрофизиологического и психофизиологического контроля для комплексного подхода к совершенствованию координационных способностей: практ. пособие / И. А. Чарыкова, Л. В. Филипович, А.Г. Рамза, Я.Л. Сороколит. - Минск: РНПЦ спорта, 2016. - 28 с.
4. Особенности постуральных нарушений у больных рассеянным склерозом / А.В. Захаров, Я.В. Власов, И.Е. Повереннова и др. // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. -2014. - T. 114 (2-2). - C. 55-58.
5. Clinical use of pedobarographic examination - own experience and review of literature / J. Lor-kowski, D. Zarzycki //Przegl Lek. - 2006. - Vol. 63, no. 5. - Р. 28-32.
6. Efficiency of stabilometry and static baropodometry in the assessment of balance in patients with vestibular disorders / A.P.F.A. Rubira, M.S.E. Martins, C.B. S. Denti et al. // Neurobiologia. - 2010. -Vol. 3, no. 2. - Р. 57-64.
7. Magnus, R. Korperstellung: Experimentell-Physiologische Untersuchungen uber die Einzelnen bei der Korperstellung in Tatigkeit Tretenden Reflexe, uber ihr Zusammenwirken und ihre / R. Magnus. -Berlin: Julius Springer, 1924. - 740 p.
8. Postural Control and Glycerol Test in Menieres Disease / S. Di Girolambo, P. Picciotti, B. Sergi et al. // Acta Oto-Laryngologica. - 2001. - Vol. 121. - P. 813-817. DOI: 10.1080/00016480152602258
9. Safavynia, S.A. Task-level Feedback Can Explain Temporal Recruitment of Spatially Fixed Muscle Synergies Throughout Postural Perturbations / S.A. Safavynia, L.H. Ting // Journal of Neurophysiology. - 2012. - Vol. 107. - P. 159-177.
References
1. Barullin A.E., Kurushina O.V., Puchkov A.E. [Vertebro-Basilar Insufficiency]. Vestnik Volgo-gradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta [Bulletin of the Volgograd State Medical University], 2014, no. 3 (51), pp. 3-8. (in Russ.)
2. Chernikova L.A, Ustinova K.I., Ioffe M.E. et al. [Biofeedback by Stabilogram in the Clinic of Nervous Diseases]. Byulleten' SO RAMN [Bulletin of the SB RAMS], 2004, no. 3, pp. 85-91. (in Russ.)
3. Charykova I.A., Filipovich L.V., Ramza A.G., Sorokolit Ya.L. Diagnosticheskaya programma neyrofiziologicheskogo i psikhofiziologicheskogo kontrolya dlya kompleksnogo podkhoda k sover-shenstvovaniyu koordinatsionnykh sposobnostey [Diagnostic Program of Neurophysiological and Psychophysiological Control for an Integrated Approach to Improving Coordination Abilities]. Minsk, RNPC of Sports Publ., 2016. 28 p.
4. Zakharov A.V., Vlasov Ya.V., Poverennova I.E. et al. [Posture Disorders in Patients with Multiple Sclerosis]. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii imeni S.S. Korsakova [S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry], 2014, no. 114 (2-2), pp. 55-58. (in Russ.)
5. Lorkowski J., Zarzycki D. Clinical Use of Pedobarographic Examination - Own Experience and Review of Literature. Przegl Lek, 2006, vol. 63, no. 5, pp. 28-32.
6. Rubira A.P.F.A., Martins M.S.E., Denti C.B.S. et al. Efficiency of Stabilometry and Static Baropodometry in the Assessment of Balance in Patients with Vestibular Disorders. Neurobiologia, 2010, vol. 3, no. 2, pp. 57-64.
7. Magnus R. Korperstellung: Experimentell-Physiologische Untersuchungen uber die Einzelnen bei der Korperstellung in Tatigkeit Tretenden Reflexe, uber ihr Zusammenwirken und ihre. Berlin Julius Springer, 1924. 740 p.
8. Di Girolambo S., Picciotti P., Sergi B. et al. Postural Control and Glycerol Test in Menieres Disease. Acta Oto-Laryngologica, 2001, vol. 121, pp. 813-817. DOI: 10.1080/00016480152602258
9. Safavynia S.A., Ting L.H. Task-Level Feedback Can Explain Temporal Recruitment of Spatially Fixed Muscle Synergies Throughout Postural Perturbations. Journal of Neurophysiology, 2012, vol. 107, pp. 159-177. DOI: 10.1152/jn.00653.2011
Информация об авторах
Егорова Вероника Константиновна, лаборант-исследователь НИЛ «Механобиология», Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский федеральный университет, Казань, Россия.
Бикчентаева Лейсан Маратовна, лаборант-исследователь НИЛ «Механобиология», Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский федеральный университет, Казань, Россия.
Яфарова Гузель Гульусовна, старший научный сотрудник НИЛ «Механобиология», кандидат биологических наук, Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский федеральный университет, Казань, Россия.
Шульман Анна Алексеевна, лаборант-исследователь НИЛ «Механобиология», Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский федеральный университет, Казань, Россия.
Information about the authors
Veronika K. Egorova, Research Assistant, Research Institute of Mechanobiology, Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan Federal University, Kazan, Russia.
Leysan M. Bikchentayeva, Research Assistant, Research Institute of Mechanobiology, Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan Federal University, Kazan, Russia.
Guzel G. Yafarova, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Research Institute of Mechanobiology, Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan Federal University, Kazan, Russia.
Anna A. Shulman, Research Assistant, Research Institute of Mechanobiology, Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan Federal University, Kazan, Russia.
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article.
The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 22.11.2022
The article was submitted 22.11.2022
