Биомеханика вертикальной устойчивости и оценка ее в спорте тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

ООЗ172558

На правах рукописи

БИЛЕНКО АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ

БИОМЕХАНИКА ВЕРТИКАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И ОЦЕНКА ЕЕ В СПОРТЕ

01.02.08 - Биомеханика

13.00.04 - Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

^ У^7 1 9 ИЮН 2008

Майкоп-2008

003172558

Работа выполнена в Санкт Петербургском государственном университете физической культуры им П.Ф Лесгафта

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Ведущая организация: Российский государственный университет

Защита диссертации состоится « 30 » июня 2008 г в 13 часов, на заседании диссертационного совета Д. 212 001.01 при Адыгейском государственном университете по адресу. 385000, республика Адыгея, г. Майкоп, ул Университетская, 208

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Адыгейского государственного университета.

Автореферат диссертации разослан « 28 » мая 2008 г

Ученый секретарь ' диссертационного совета, канд пед наук, доцент

Иванова Галина Павловна

Сляднева Любовь Николаевна

доктор биологических наук, профессор Трембач Александр Борисович

физической культуры, спорта и туризма

М.Х. Коджешау

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРНО ИКА РАБОТЫ

Актуальность исследовании. Повышение эффективности обучения и тренировки в спорте в эпоху острой конкуренции во многом зависит от внедрения новых технологий и инноваций (В Н К)рысь, 2004, Г И Попов, 2005, И М Козлов, 2005, Н Б Кнчайкина, Я К Коблев, И М Козлов, А В Самсонова, 2000, И П Ратов, 1995, В К Бальсевич, 2000, Ю Т Черкесов, 1990-2004, И Б Козловская, 2007)'

Разработка новых технологий в области биомеханики устойчивости человека тормозится по причине отсутствия единого научною представления о сохранении вертикальной позы Устойчивость - один из основополагающих механизмов двигательной системы, но до сих пор нет общепринятого показателя качества устойчивости (ВС Гурфинкель, 1965, ДД Донской, ВМ Зациор-ский, 1979, ГЦ Агаян, 1967, Е А Лукунина, А А Шалманов, 2000)

Наибольшее число публикаций по проблеме вертикальной устойчивости в научной и спортивной читсрату ре приходится на расцвет компьютерных технологии и имеет пик в 90-е годы В настоящий момент интерес к регуляции позы проявляют в основном травматологи и ортопеды, работники детских реабичи-тационных центров (Д В Скворцов, 2000), но не специалисты в области спорта

Актуальность данного исследования вызвана острой необходимостью получения новых знаний о вертикальной устойчивости живой системы, что осложняется отсутствием научной концепции и соответствующей аппаратуры

Новизна исследования в том, что найден подход к определению суставной жесткости опорно-двигательного аппарата человека (И М Козлов, 1984, А С Аруин, 1984, Г П Иванова, 1991), знание жесткости прн вращении является обязательным условием модельного и экспериментального изучения процесса поддержания ортоградной стойки

Существует потребность в интегральном количественном показателе качества устойчивости, но при этом не обоснован и не разработан способ исследования вертикальной устойчивости, как важнейшее условие определения этого параметра

Возникла необходимость поиска биомеханических закономерностей формирования и развития механизма устойчивости человека и количественного контроля устойчивости, а это невозможно осуществить без создания компчекс-ной биомеханической аппарат>рной методики исследования вертикальной позы Есть потребность в научном обосновании требований к техническим средствам для разработки технологии определения качества устойчивости

На сегодня отсутствуют научно-обоснованные подходы к разрешению противоречий между потребностью и существующим уровнем развития науки Возникла насущная необходимость расширения научных знаний и новых методик изучения биомеханизма устойчивости в различных областях деятельности человека труде, спорте, искусстве, космонавтике, робототехнике, педагогике физического воспитания подрастающего поколения

Об активной позиции автора к проблеме биомеханики вертикальной устойчивости свидетельствуют его публикации с 1982 по 2007 годы по вопросам биомеханики, метрологии и эргономики двигательной деятельности человека

Научную и изобретательскую деятельность автора раскрывают полученные авторское свидетельство, патенты и рацпредложения непосредственно по способу оценки качества устойчивости человека на малоподвижной опоре и конструкции стабилометрических комплексов

Данная работа посвящена разрешению вышеуказанных противоречий, в ней ставится научная задача, связанная с получением новых знаний в области биомеханики устойчивости тела человека, на базе которых проводится научное обоснование разработанного комплекса средств оценки качества устойчивости в различных видах деятельности и физических упражнениях

Работа выполнена в рамках тем НИР РОССПОРТА по направлению 02 02 00 Объект исследования - вертикальная устойчивость тела человека в физических упражнениях

Предмет исследования - биомеханика сохранения вертикальной устойчивости тела человека в разных позах и в условиях малых колебаний опорной поверхности (до 2-х градусов)

Гипотеза. Предполагается, что для получения новых научных данных по проблеме биомеханики вертикальной устойчивости тела человека и по вопросам методики физического воспитания и спорта необходимо предварительное решение некоторых научных задач

- важно определить характер процесса удержания равновесия и значимость суставной жесткости опорно-двигательного аппарата (ОДА) в сохранении вертикальной устойчивости тела,

- нужна разработка и создание инструментальной методики, позволяющей построить биомеханическую модель для изучения работы голеностопного сустава,

- при условии получения критерия оценки качества устойчивости и нормированного показателя ее, которые необходимы для выбора параметров подвижности измерительной системы

Возможно, что разработанные теоретические положения и созданное техническое средство окажутся применимыми в педагогическом эксперименте, в результате чего подтвердится правомерность использования суставной жесткости и количественного показателя устойчивости для оценки качества регуляции вертикальной стойки, а треналерно-анализаторное устройство «Тариус» будет эффективным средством контроля и оценки устойчивости в решении разчич-ных задач спорта

Теоретической основой исследования явились

- концепция о многоуровневом управлении вертикальной позой чечовеком (НА Бернштейн, 199], ВС Гурфинкель, Я M Коц, МЛ Шик, 1965, В Б Коренберг, 1987),

- идеи и научные подходы к биомеханизму устойчивости человека в спорте (ДД Донской, В M Зациорский, 1979, ЕЛ Лукунина, А А Шалманов, 2000, ГЦ Агаян, 1967),

- концепция о качественном анализе упражнений (В Б Коренберг, 1979),

- «теория искусственной управляющей среды» (И П Ратов, 1995, Ю Т Черкесов, 1999, H Hatze, 1976),

- эргономический подход к двигательной деятельности (В M Мунипов, 1983, АС Аруин, В M Зациорский, 1989 ГП Иванова, 2005)

Целью исследования явилось получение новых научных данных по вопросу вертикальной устойчивости тела человека, необходимых для разработки биомеханической методики контроля и оценки качества устойчивости тела в физических упражнениях, которую можно использовать при решении как теоретических, так и практических задач спорта Задачи исследования

1 fia основе анализа существующих теорий сохранения вертикальной устойчивости тела и механо-математического моделирования изучить особенности процесса удержания равновесия как квазистатического колебательного типа и определить его количественные покаители

2 Обоснован, и разработать способ определения количественных показателей качест ва вертикальной устойчивости и создать биомеханическую методику оценки равновесия с использованием технических средств

3 Разработать педагогическую методику оценки качества вертикальной устойчивости человека и доказать эффективность применения ее при выполнении двигательных действий

Методы нссльдотшш, используемые для решения поставленных задач

- теоретическое обобщение литературных материалов,

- стабилометрия,

- тензодинамометрия,

- электромиография (ЭМГ),

- хронометрия,

- измерение электрокожного сопротивления (ЭКС),

- измерение критической частоты слияния мельканий (КЧСМ),

- для математических расчетов и составления регрессионных уравнений применялся пакет программ МаЛСАЭ,

- для рассмотрения вопросов моделирования использовался пакет прикладных программ МАТЬАВ с расширением последнего - БнпиЬпк,

- методы математической статистики, статистическая обработка данных проводилась с использованием стандартного пакета программ ЙТЛ'ГОЯАРШСЗ,

- педагогические методы

а) беседа или интервью с участниками экспериментов,

б) экспертная оценка выступлений спортсменов,

в) педагогический эксперимент

Организация исследований Исследование проводилось на базе лаборатории спортивной электроники кафедры биомеханики СПбГУФК им П Ф Лес-гафта совместно с ВНИИТЭ (Москва) и Спорткомитетом страны В биомеханическом и педагогическом экспериментах приняли участие члены сборных команд страны и квалифицированные спортсмены по гимнастике, фигурному катанию, теннису, прыжкам в воду, синхронному плаванию в общем количестве 176 человек В экспериментах принимали участие студенты и юные гимнасты, дети (детский клуб СПб) и пациенты поликлиники №30 (СПб) - участники проф-обследования, всего участвовало 246 человек, и было проведено 53 обследования в период с 1982 по 2007 годы

Биомеханичгская меюдика оценки качества вертикальной устойчивости Исследование было проведено на разработанной и запатентованной специальной аппаратуре, включающей комплекс устройств «Тариус» (тренажер-анализатор равновесия и устойчивого состояния), состоящий из неподвижной и малоподвижной измерительных птатформ Адаптирование параметров разработанных устройств для изучения биомеханизма вертикальной устойчивости проводилось в биомеханическом эксперименте Использовалась малоподвижная платформа с

фиксированными значениями у1ЛОВ колебаний а в диапазоне 0,27°- 1,73", благодаря набору сменных центральных шаровых опор различного диаметра Жесткость вращения подвижной верхней пластины платформы регулировалась линейной упругостью стягивающих вшых пружин С в диапазоне 1000 - 4000 Н/м

Биомеханическое исследование, включающее три группы экспериментов, предваряло создание аппаратуры для педагогического .эксперимента и было направлено на разработку требований к механическим параметрам малоподвижной платформы тренажерно-анализаторного комплекса, что позволило

- найти оптимальную для среднестатистического взрослого человека комбинацию жесткости и подвижности измерительной платформы, соответствующую вращательной жесткости опорно-двигательного аппарата Сы = 180 Нм/рад, способствующую эффективному управлению позой и комфортному состоянию испытуемого, жесткость поворота платформы может быть реализована при линейной жесткости регулировочных пружин С = 2000 Н/м и угле колебаний подвижной опоры а = 0,7°,

- обосновать количественный показатель устойчивости через время удерживания равновесного состояния, который нормировался (с целью сравнительного анализа его в индивидуальных экспериментах на разных платформах) и обозначался - У

Педагогический эксперимент проводился с целью апробации полученных теоретических закономерностей и проверки применимости разработанных технических средств при решении следующих спортивно-педагогических задач

- определение эффективности использования количественной оценки качества вертикальной устойчивости при сравнении разных методик работы с гимнастами традиционной и с применением комплекса «Тариус»,

- поднятие результативности учебно-тренировочного процесса путем использования разработанного технического средства объективного контроля и самоконтроля за качеством выполнения элементов устойчивости при обучении юных гимнастов,

- контроль уровня адаптации механизма вертикальной устойчивости квалифицированных фигуристов к динамическим нагрузкам разного типа,

- прогнозирование результатов выступления спортсменов синхронного плавания по показателю их устойчивости,

- развитие качества устойчивости у детей,

- контроль профпригодности человека

Научная новнша

1 Впервые предложено оценивать качество ^стойчпвосш и развивать его тренировкой на малоподвижной платформе с оптимальными механическими параметрами, адекватными жесткости опорно-двигательного аппарата человека

2 Предложен новый способ изучения механизма устойчивости, основанный на определении врашательной жесткости голеностопного сустава

3 Впервые предложен способ оценки качества равновесия по эмпирическому показателю устойчивости - У

4 Экспериментально доказана связь показателя устойчивости человека с оптимизацией, а не минимизацией амплитудных характеристик равновесия н построена нормированная шкала оценок качества устойчивости

5 Впервые показана приоритетность использования малоподвижной платформы в обучении и тренировке вертикальной устойчивости спортсменов, что подтверждено регрессионными зависимостями соревновательного результата и показателя устойчивости

Тьоретическая значимость проведенного исследования состоит в получении новых данных по теории биомеханики вертикальной устойчивости

- основная биомеханическая характеристика управления устойчивостью вертикального положения - вращательная суставная жесткость голеностопного сустава, обоснованная и рассчитанная методом механо-математического моделирования и равная в среднем 180 Нм/рад,

- представление о механизме сохранения вертикальной позы - квазистатического колебательного процесса, качество которого определяется не минимизацией амплитудных характеристик колебаний, а оптимизацией динамических параметров движения,

- отличие биомеханизма сохранения ортоградной стойки от механизма вестибулярного равновесия, которое заключается в различии зон функционирования этих механизмов и принципиально противоположных требованиях к сенсорным системам,

- результаты исследования вертикальной устойчивости человека дополняют разделы курсов биомеханики и теории физического воспитания и спорта,

- научное обоснование способа и разработка комплекса технических средств расширяют возможности эргономического и метрологического подходов к контролю и оценке устойчивости спортсменов и людей других профессий, где требуется высокое чувство равновесия

практ ичес кая значимость

1 Даны рекомендации по количественной оценке качества вертикальной устойчивости тела человека, что важно для диагностики, обучения и совершенствования механизма равновесия.

2 Разработанный комплекс «Тариус» применен для контроля устойчивости в ряде видов двигательной деятельности человека

- для оценки и развития механизма вертикального равновесия дегей-дошкольннков, занимающихся фигурным катанием, гимнастикой и теннисом, больных с дефектами в развитии двигательного аппарата,

- для спортсменов любой квалификации и вида деятельности, работающих над совершенствованием сенсомоторной системы,

- для оценки координационной готовности к экстремальной профессиональной деятельности водителей транспорта, операторов на атомных станциях, авиадиспетчеров, высотников, спортсменов в прыжковых и игровых видах спорта, акробатике и тому подобных

3 Результаты исследования внедрены (подтверждено актами внедрения)

- в учебный процесс (курсы биомеханики, спортивной метрологии),

- в практику массового спорта (ЛОС ДСО «Динамо», ЦС «Динамо»),

- в сборные команды страны по синхронному плаванию и прыжкам в воду

Основные поло'апшя, выносимые на защиту ] Положение о характере процесса удержания позы, который явтяется квазистатическим колебательною типа и должен изучаться как динамический на малоподвижной опоре В этом случае качество устойчивости зависит от минимизации скорости отклонения тела от вертикали, а не минимизации амплитуды колебаний, что ограничивает естественную, оптимальную для каждого человека, колебательность

2 Представление о суставной жесткости и возможности изучения ее на биомеханической модели малоподвижной опоры как механическою аналога подвижности голеностопного сустава, жесткость которого нелинейна и экспериментально определена в виде зависимости времени условного равновесия (I) и восстанавливающего момента (Мв) измерительной платформы

1 = 6,Пп(еМв)

3 Сущность требований к аппаратурному комплексу контроля и оценки устойчивости человека, позволяющему

- достоверно измерять характеристики колебательности тела,

- объективно оценивать качество вертикальной устойчивости,

- соответствовать требованиям комфортного состояния при управлении но зой путем подбора оптимальных параметров платформы,

4 Показатель устойчивости, пропорциональный времени условного равно весия, нормированный в зависимости от индивидуальных особенностей че ловека и характеристик платформы, отражающий

- качество вертикальной устойчивости человека в различных условиях,

- воздействие тренировочного процесса на устойчивость,

- степень функционального напряжения,

- готовности спортсмена к соревнованию,

5 Результаты педэксперимента, доказывающие пригодность использовани комплекса «Тариус» как эффективного средства контроля и оценки качеств^ вертикальной устойчивости и способа развития ее у детей и взрослых, у спортсменов различных видов спорта и уровня мастерства

Достоверность результатов исследования подтверждена патентно) экспертизой и метрологическим контролем использованной для эксперименто аппаратуры, а также объемом проведенных экспериментов и их проверкой ш статистическую значимость результатов

Объем и струм ур\ диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав выводов и приложения, в списке литературы содержится 147 источников

Диссертация изложена на 212 страницах компьютерной верстки, включа ет 46 таблиц и 47 рисунков

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I, в которой даегся представление специалистов разных научны направлений о понятии вертикальной устойчивости как способности предот вращать падение, вызванное действием сил тяжести или других механически воздействий Тело человека многозвенно с наличием управляемых нелинейны связей, что существенно усложняет процесс изучения равновесия биологиче ской системы В удержании равновесия ведущая роль отдается двигательном анализатору, формирующему команды управления на основе проприоцсптив ных сигналов о взаимоположении звеньев тела и взаимодействии стоп с опоро? (ВС Гурфинкель. 1985, ЮС Левик, 2007) При малых возмущающих воздей ствиях и, как следствие, отклонениях вертикальной оси тела до 2° работает пе риферический механизм управления, отличающийся от центрального большой чувствительностью и быстродействием (В С Гурфинкель, МЛ Шик, 1982) Двигательный анализатор признается основным в регуляции позы человека

анализаторы зреиия, слуха и вестибулярной устойчивости - безусловные участники сохранения ортограднои позы, но при малых углах отклонений они даже создают помеху регуляции своим вмешательством, ибо их реакция на механическое возмущение продолжительнее на 100-150 мс, чем от механорецепции (L М Nashner, J F Peters, 1990) Один из ведущих исполнительных механизмов сохранения квазистатического равновесия (по нашей терминологии) - коротко-диапазонная жесткость (short range stiffness), которая возникает при растяжениях мышцы до 0,1% исходной длины, когда сила растет линейно деформации и не зависит ог скорости ее изменения Короткодиапазонная жесткость имеет большое значение, так как именно она определяет поведение мыши при малых изменениях длины (В Walmsley, U Proske, 1981, В С Гурфинкель, Ю С Левин, 1985) В условиях поддержания позы короткодиапазонная жесткость может обеспечивать стабилизацию взаимною положения звеньев тела при малых возмущениях без дополнительного вмешательства со стороны нервной системы (В С Гурфинкель, М И Липшиц, К Е Попов, 1974)

Существует, по мнению А В Александрова (2002), две стратегии управления движением одна - для основного движения, а вторая - для стабилизации позы К основным движениям относятся те, которые программируются центральными командами, включая и вестибулярный анализатор Регуляция позы осуществляется в основном на периферическом уровне и зависит от упруговяз-ких свойств мышц, температуры и механических характеристик опоры

Попытку моделирования устойчивости многозвенной системы тела человека предпринимали многие исследователи, но для нашей задачи, мы предполагаем, что лучше остановиться на простейшей однозвенной модели перевернутого маятника А В Александров (2002) в этой модели выделяет голеностопный сустав, который обуславливает 98% сонастройки, а система управления при малых углах отклонения тела в этом случае может быть названа "голеностопной стратегией" (Д В Скворцов, 2000)

Собственная статическая устойчивость тела человека, учитывая высоту расположения ОЦТ и площадь опоры, ничтожна Статическая система удерживания вертикального равновесия заведомо неустойчива, поэтому процесс регуляции позы является динамическим, основными критериями устойчивости которого должны быть характеристики устойчивости движения Запас устойчивости определяется скоростью отклонения от траектории движения, а потому важнейшая информация для регуляции позы возникает от механорецепторов, реагирующих на изменение длин или углов, то есть на скоростные характери-

стики В нашем случае процесс удержания равновесия, по мнению В В Кузнецова (1986), является автоколебательным с большим количеством взаимно компенсаторных действий

Способы измерения устойчивости за последние годы усовершенствовались от кефалографии до стабилографических компьютерных комплексов Однако существующие способы оценки качества устойчивости по стабилометри-ческим данным имеют, с нашей точки зрения, принципиальные недостатки

1 Процесс регуляции позы квазистатический колебательного типа, для которого необходима оптимизация показателей, а не их минимизация

2 В принятой ранее модели перевернутого маятника истинным исполнительным механизмом регуляции позы является вращательная жесткость шарнира, а для биологической системы - жесткость [оленостопного сустава, которую контролирует и которой управляет живая система, но никак не оценивает существующая стабилометрическая аппаратура Поэтому стабило-грамму, с точки зрения живой системы, следует трактовать как кривую мгновенного значения вращательной суставной жесткости ОДА

3 Недостаток в том, что биологическая система практически не контролирует неподвижное положение, а оценивает степень "потери" равновесного состояния (П О Макаров, 1968), притом, чем больше величина этих отклонений, тем активнее реагируют анализаторы Живая система в условиях неподвижной опоры при установке "стоять предечьно ровно" начинает минимизировать колебания ОЦТ, что естественно приводит к уменьшению аф-ферентации равновесия, а отсюда - к отсутствию стабилизирующих пространственное положение действий, поиску и подключению несвойственных этому движению анализаторов и механизмов удерживания равновесия "Жизненная динамика только и возможна, если есть на лицо неуравновешенный остаток" (Н А Бернштейн, 1968)

4 Для изучения и тренировки равновесия человека необходимо создать измерительные системы на базе малоустойчивой опоры, приближая человека к реальным жизненным ситуациям Так В Г. Стрельцом (1972) был разработан прибор «педограф» (рацпредложение №112295)

Вывод: на сегодняшний день необходимо на базе существующих наработок сформировать новое видение механизма вертикальной устойчивости тела человека, как квазистатического равновесия колебательною типа, и контролировать, оценивать и, может быть, тренировать равновесие на малоподвижной опоре с пока неизвестными механическими параметрами

В главе LI формулируется гипотеза работы, излагаются цели, задачи и организация биомеханического п педагогического экспериментов

Глава III посвящена разработке методики биомеханических исследований вертикальной устойчивости человека Реализация способа исследования устойчивости на малоподвижной опоре связана с созданием подвижного устройства, адекватного по механическим параметрам естественным колебаниям тела в голеностопном суставе Этот биомеханизм был смоделирован в виде подвижной платформы с нелинейными блоками жесткости (3) - экспоненциальной характеристикой, которые стягивают верхнюю (1) и нижнюю (2) пластины платформы (рис 1) (патент 59955 РФ)

■ / ^\\\\\\\\\\WW

--"--4СЭ-......-..... *

Рис 1 Конструкции блока нелинейной жесткости и малоподвижной измерительной платформы

В предлагаемом способе вертикальную устойчивость тета определяют через вращательную суставную жесткость, которую можно получить по равенству импедансов ОДА и измерительной системы Для пол>чения более гибкой системы изучения биомеханизмов устойчивости была разработана модифицированная конструкция малоподвижной платформы с фиксированными значениями вращательной жесткости и углов наклона верхней пластины (рис 2). на базе которой создан ряд игровых тренажеров равновесия

С целью проведения сравнительного анализа традиционных показателей качества регуляции позы и разработанного нами показателя устойчивости - У и, учитывая недостатки существующих стабитографических платформ, пришлось разработать новую конструкцию неподвижной стабилодинамометрмческой площадки с центральной шаровой опорой, которая функционировала одновременно как стабило, так и тензоуст роист во Разработанная площадка (патент 2270603 РФ) позволила записывать, как юдографы, так и реакции опоры по двум осям (рис 3)

Запатентованная конструкция измерительной платформы с центральной опорой дала большие преимущества по сравнению с ранее существующими и позволила изучать равновесие не только в неподвижных стойках, но и при выполнении различных движений на месте, например, наклонах корпуса, головы, приседаниях

регулировочная верхняя ндастжна. шаровая опора пронина

Рис. 2. Внешний вид и конструкция тренажерно-анализаторного устройства «Тариус» на базе модифицированной малоподвижной платформы

Все известные измеряемые параметры равновесия характеризуют мгновенные значения количественных показателей устойчивости, что приводит к стремлению уменьшить амплитудные характеристики колебаний тела, а это противоречит принципам устойчивости динамических систем регулирования, а с биологической точки зрения желание минимизировать раскачивание приводит к нарушению естественных навыков регуляции позы. Поэтому был разработан комплекс измерительных устройств «Тариус», в которых интегральным количественным показателем устойчивости выбрано, так называемое, время условно устойчивого равновесия. На рисунке 4 показан рабочий момент тренировки гимнастов на разработанном тренажерно-анализаторном устройстве.

увч

Ге(1>адГ'ч

Рис. 3.1 одографы и стабилограммы в ортотрадной стойке при постоянном моменте платформы Мн = const = 2,0 (Им), X - фронтальная ось тела, Y -сагиттальная ось тела, f=частота в Гц

V-ВДК8) Гц

у"'

адн-1,5)1 ц

С - 40(Х) И/м а - 0,27°

С'-100011/м а = 1.10°

02000Н/М а 0,73°

ж

Рис. 4. Рабочий момент тренировки с использованием тренажерно-анализаторного устройства «Тариус»

В итоге была установлена зависимость между восстанавливающим моментом платформы (Мв) и реакцией на этот момент живой системы - временем условного равновесия (1) (табл. 1).

Таблица 1

Зависимость времени условного равновесия (1) и восстанавливающего момента (Мв) измерительной платформы

Мв (Нм) 0,42 0.84 1,13 1,68 1,71 2,26 2,68 3,42 4,52 5,36 6,84 10,72

Цс) СОЗ})ИТ. контролем 2,7 2,9 8.4 3,9 П,1 10.3 14,6 12,8 16,0 18,9 21,2 28,0

без зркт. контроля 2,5 2.2 7,5 3,1 10,5 10,0 14,6 13,9 14,3 19,6 19,2 26,9

По мере увеличения восстанавливающего момента (Мв), вызванного ростом вращательной жесткости платформы, скорость прироста времени падает (0. Эта зависимость нелинейная и хорошо описывается регрессионной зависимостью (рис. 5):

1 = 6Д1п (еМв),

где 1п - логарифмическая функция с основанием "е" (е = 2,73).

Экспериментально были определены оптимальные, с точки зрения времени условного равновесия, механические параметры платформы С = 2000 Н/м и о. = 0,7°. Для проведения сравнительного анатиза необходимо иметь количест-

¡ = 6 Пп(еМв)

со 1рительным контролем бсч зрительного кошроля

8 10

Мв (Нм)

Рис 5 Зависимость величины времени равновесия (I) от восстанавливающего момента платформы (Мв)

венный критерий, позволяющий сопоставлять результаты тестирования испытуемых с различным весом тела (Р) на платформах с различной вращательной жесткостью (Си) и переменными углами наклона верхней пластины (а), не зависимо от общего времени анализа (Т) Такой универсальный эмпирический параметр устойчивости - У, приведенный к одной секунде времени анализа, был найден и определен следующим образом

У = Ку———, а(С + 2)

где Ку - постоянный коэффициент, I - время условного равновесия, Р - вес испытуемого, а - угол наклона платформы, С - линейная жесткость регулировочных пружин Показатель устойчивости - У соответствует решению целевой задачи и может быть использован как нормированный критерий вертикальной устойчивости тела

Выявление степени комфортности стояния человека при работе на устройстве с разными параметрами было сделано посредством беседы и интервью с участниками биомеханических экспериментов, результаты которых сопоставлялись с показателем устойчивости У, параметрами стабилограммы и электромиограммы Наиболее значимыми испытуемые признали угол колебаний площадки, жесткость поворота платформы, наличие контроля по светоцветовому индикатору

Целыо одного из биомеханических экспериментов было исследование электрической активности мышц в ответ на стимул, создаваемый площадкой при разных ее механических параметрах Анализ ЭМГ свидетельствует о появлении наибольшей интегральной электрической активности мыши голеностоп-ною сустава при регулировании позы с оптимальными механическими параметрами платформы С = 2000 Н/м и а = 0,7°

Глава V посвящена результатам шести серий спортивно-педагогического исследования, задача которого заключалась в проверке эффективности применения биомеханической методики контроля и оценки качества устойчивости с использованием разработанного комплекса «Тариус»

1-й эксперимент Эффективность использования разработанного и изготовленного образца комплекса «Тариус» проверялась в многоплановом последовательном педагогическом эксперименте в группе квалифицированных гимнастов Оценивалась устойчивость в баллах в позах гимнастического приземления после 3-х комбинаций с помощью общепринятой экспертной оценки за потерю равновесия 1) - до начала включения в тренировку комплекса «Тариус» и 2) - после тренировки на нем, как дополнительном средстве в процессе занятий по традиционной методике Исследование продолжалось в течение месяца и в нем приняло участие 12 гимнастов, которые делали от 7 до 12 подходов к устройству на каждой тренировке Факты достоверного прироста средних значений времени устойчивости (гю мере занятий на комплексе) и снижения потерь баллов за ошибки при приземлении доказывают эффективность методики тренировки с включением упражнений на подвижной опоре с целью улучшения механизмов уравновешивания тела на неподвижной опоре Это было зарегистрировано стабилографически и показано путем сравнения средних амплитуд колебаний тела в виде гистограмм рассматриваемых характеристик (рис 5)

2-ой эксперимент Анализировалась возможность использования разработанного комплекса как специального средства в тренировке юных гимнастов в течение учебного года В экспериментальной группе время равновесного состояния на подвижной опоре утроилось по сравнению с контрольной группой при достоверном росте оценки за выступление

3-ий эксперимент Сравнение времени устойчивости в сериях после разной по характеру физической нагрузки показывает, что после вращений (II серия) время устойчивости падает на 10% (И тренировка), то есть влияние такого вида нагрузки отражается на устойчивости даже мастеров фигурного катания

4-ый эксперимент Задачей этого исследования было показать связь характеристик устойчивости со спортивной результативностью и функциональным

этапы обследования

Цс)

Г-Н ---- -г- ' 4 --

------1

- , 1

_____1

И р < 0,05 з _ р <- 0,05 _ 1

п

этапы обследования

Я" (мм)

п о

>5: 1

I 1

р < 0,05

р < 0,05

этапы обследования

Рис 5 Гистограммы экспертных оценок (ш), времени равновесия (г) и средних амплитуд колебаний тела (к") по этапам обследования

состоянием на примере мастеров спорта по прыжкам в воду Всего было протестировано 86 участников первенства по прыжкам в воду и получено 973 измерения Выявлена гесная связь >ровня спортивного мастерства со временем условно устойчивого состояния (I) Установлена зависимость времени одиночного колебания тела, влияющего на структуру прыжка, и судейской оценки за выступление Экспериментальная кривая зависимости оценки за выступление (т) в бшшах и процента различия по времени одиночного колебания тела (¡/п) у участников пары хорошо описывается степенным регрессионным уравнением (рис 6)

100 ч (%)

80

^ 60 в;

Т Г С

I 40

20 0

Рис б Взаимосвязь судейской оценки (т) и процента различий показателей устойчивости у партнеров синхронных пар

Чем ближе партнеры по показателям стабилометрической пробы, тем выше синхронность их выступления и, как следствие, выше судейская оценка Этот факт доказывает, что в основе биомеханической адаптации к сложнокоор-динационной деятельности лежит психофизиологическая адекватность процессов управления двигательной функцией

5-ый эксперимент Проведенные исследования с использованием малоподвижной платформы позволили установить связь качества регуляции позы и функционального состояния у участников сборной команды по синхронному плаванию После тренировок наблюдалось однонаправленное улучшение ста-билометрических проб у всей группы сборной команды, а по окончании выходного дня имеет место резкое снижение показателя устойчивости (1), что трактуется как выход из состояния готовности

6-ой эксперимент содержит результаты апробации методики тестирования устойчивости в клинических исследованиях и профессиональной диагностике Установлено, что по текущему состоянию функции равновесия у водителей можно делать вывод о допуске к рейсу, сделаны рекомендации по внедрению этого метода в эргономическую службу путем сравнения текущих показателей устойчивости и индивидуального стабилографического портрета в норме

экспертная оценка т '6алл^

выводы

1 В биомеханике признается, что сохранение вертикальной стойки человека представляет собой квазисташческин процесс колебательного типа, однако оценка устойчивости тела выбрана не специфичной для динамических систем Предложено иное представление о критерии оценки качества устойчивости тела, отличное от ранее сущест вующего Качество вертикальной устойчивости тела связано с оптимизацией амплитудных характеристик его движения, а не минимизацией амплитуды колебаний, принятой в биомеханике В диссертационной работе на основе экспериментов по удерживанию равновесия тела на малоподвижной платформе было показано, что под влиянием тренировки амплитуда отклонений тела от вертикали уменьшалась незначительно, в то время как показатель устойчивости юных гимнастов возрос троекратно, что подтверждает предположение об оптимизации амплитуды колебаний (при совершенствовании механизма устойчивости), а не об ее уменьшении

2 Предлагается оценивать устойчивость с учетом величины суставной жесткости опорно-двигательного аппарата и считать ведущим элементом организации жесткости голеностопный сустав Методом механо-математического моделирования определена необходимая для комфортного поддержания орто-градной стойки средняя вращательная жесткость голеностопного сустава, равная 180 Нм/рад

3 Суставная жесткость экспериментально изучена на основе биомеханической модели - малоподвижной опоры, представляющей собой механический аналог подвижности голеностопного сустава, жесткость которого нелинейна Теоретическое обоснование подобной модели и разработка аппаратурного комплекса «Тариус» создали условия для исследования суставной жесткости голе-ностопа на основе идентичности движений голеностопного сустава и механических колебаний опорной поверхности Биомеханический эксперимент позволил получить оптимальные средние величины угол поворота верхней пластины платформы - а = 0,7° и вращательную жесткость - Сш = 180 Нм/рад, которые являются образующими восстанавливающего момента - Мв = 2 Нм

4 Результирующий момент вращения, как векторная сумма восстанавливающего момента измерительной платформы и опрокидывающего момента силы тяжести человека, регулируется благодаря изменению суставной жесткости голеностопа, организуемой за счет интегрального момента сил мышц-антагонистов, участвующих одновременно в регуляции позы Величина результирующего разностного момента определяет качество устойчивости, ко-

торое оценивается количественно временем условно равновесного состояния, измеряемого комплексом «Тариус» Достоверное улучшение показателя вертикальной устойчивости и стабилизация амплитудных характеристик имеет место в зоне оптимальных механических параметров платформы

5 В работе экспериментально определена регрессионная зависимость между временем условного равновесия (I) и восстанавливающим моментом (Мв), которая апроксимируется логарифмической зависимостью

1 = 6,11п(еМв),

где 1л - логарифмическая функция с основанием "е" (е - 2,73) Возможно, полученный результат доказывает свойственную сенсорным системам нелинейную зависимость ответа живой системы (1) на стимул - момент (Мв), созданный на идентичной по биомеханическим характеристикам голеностопному суставу модели в виде малоподвижной опорной поверхности с моментом Мв В литературе аналогов подобной модели обнаружить не удалось

6 Важнейшие биомеханические параметры сохранения вертикальной устойчивости тела, полученные экспериментально, были положены в основу технологии работы на малоподвижной платформе, позволяющей теоретически рассчитать показатель устойчивости - У, а далее измерить его в различных позах у представителей некоторых видов спорта разного возраста и квалификации

у = к *

У а(С + 2)'

где Ку - постоянный коэффициент, I - время условного равновесия, Р - вес испытуемого, а - угол наклона платформы, С - линейная жесткость регулировочных пружин Показатель устойчивости У, позволил оценить многофакторность процесса сохранения вертикальной устойчивости с позиции биомеханики и раскрыть причинно-следственные связи, влияющие на границы интервалов нормирования шкалы устойчивости

7 Педагогический эксперимент показал, что комплекс «Тариус» можно рассматривать в качестве объективного средства контроля качества устойчивости Проведенные исследования продемонстрировали, что разработанные теория и комплекс «Тариус» могут использоваться в педагогической практике как средство контроля эффективности разных методик тренировки приземлении по показателю устойчивости, например, в гимнастике Экспериментально доказано, что у высококвалифицированных гимнастов, применяющих специ-

альные средства тренировки устойчивости, улучшилось качество приземления на 56% (судя по экспертным оценкам), что на достоверном уровне связано с одновременным ростом результата самого теста на устойчивость Определена более высокая стабильность показателя устойчивости шмнастов, коэффициент вариации которого достоверно уменьшился в результате целенаправленной тренировки с применением специальных средств Это свидетельствует о надежности созданной методики оценки устойчивости

8 Созданная методика служит средством объективного контроля за подготовкой юных гимнастов, что выяснилось в сравнительном педагогическом эксперименте, построенном на сопоставлении в течение учебною года в контрольной и экспериментальной группах экспертных оценок выступлений и тестов на устойчивость Дети, систематически занимающиеся развитием биомеханизма вертикальной устойчивости с использованием инновационного метода - малоподвижной опоры, имели достоверный рост среднего балла судейской оценки и показателя устойчивости, прирост которого утроился по сравнению с результатами контрольной группы Дети в контрольной группе не имели за тот же период достоверный прирост ни в экспертной оценке, ни в показателе устойчивости, что свидетельствует о целесообразности применения разработанной методики контроля и оценки вертикальной устойчивости в работе с юными спортсменами

9 Разработанный метод оценки вертикальной устойчивости зарекомендовал себя достаточно чувствительным Качество устойчивости мастеров спорта -женщин выше, чем у мужчин, и характеризуется достоверно большим временем устойчивости, более низкой частотой коррекции позы, а, следовательно, достоверно более продолжительным временем одиночного колебания тела Эти же признаки характерны для состояния оперативной готовности спортсмена, по ним распознается хорошая спортивная форма мастеров, например, прыгунов в воду и специалистов синхронного плавания, чго доказано экспериментами с участием сборных команд страны

10 Созданный комплекс «Тариус», примененный в трудовой и спортивной практике, зарекомендовал себя как объективное средство оценки устойчивости и контроля воздействия внешних и внутренних факторов, что показано на примере мастеров фигурного катания, а также как эффективный тренажер элементов техники движений, связанных с необходимостью высокой устойчивости и результативности деятельности

практичьские рекомендации

Разработанный комплекс аппаратуры «Тариус» является инновационным независимым средством контроля и оценки качества устойчивости Рекомендуется специалистам физического воспитания и спорта для широкого применения в рабоге с квалифицированными спортсменами и в массовой физической культуре

Малые габариты и простота в эксплуатации комплекса «Тариус», безвредность, игровая привлекательность и эмоциональность в работе позволяют рекомендовать разработанное техническое устройство и методику его применения в качестве дополнительного средства совершенствования устойчивости, развития межзвеннои координации и проприоцептивной чувствительности мышц и суставов нижних конечностей на любом уровне мастерства и в любом возрасте в сочетании с традиционными тренировочными средствами развития равновесия

Допустимо использование комплекса «Тариус» при систематических занятиях и при разовых обследованиях

Время одного тестирования было фиксированным 40 с или 60 с, число подходов за время тренировки не ограничивается Постановка стоп на поверхности площадки строго не регламентирована и опредепяется испытуемым по комфортности исходного положения

Оптимальные механические параметры подвижности измерительной малоподвижной платформы (а - 0,7° и угловой жесткости Сш = 180 Нм/рад) соответствуют состоянию комфортности ощущений занимающихся при любой модификации измерительного комплекса Оценка качества устойчивости тела определяется путем сопоставления времени равновесия с индивидуальным нормированным значением этого показателя

Методика контроля и оценки устойчивости рекомендуется для определения уровня готовности к различным видам спортивной и профессиональной деятельности спортсмены различной квалификации, операторы, водители, высотники и прочие специальности, требующие высокое качество вертикальной устойчивости

Список основных работ, опубликованных по теме диссгртуцич

1 Авторское свидетельство 1102617 СССР, МКИ А 63, В 69/00 Тренажерное устройство / А Г Биленко, А Ф Бочаров, Г П Иванова, О А Станиславский - №3565566, Опубл 15 03 1984, Приоритет 17 03 1983

2 Иванова, Г П Способы биомеханической оценки состояния напряженности / Г П Иванова, А Г Ьиленко, А Ф Бочаров '/ Труды ВНИИТЭ серия "Эргономика"/ВНИИТЭ -М., 1986 -Вып 32.

3 Биленко, А Г Биомеханическая трактовка, измерение и тренировка устойчивости тела спортсмена / А Г Биленко, Г П Иванова // Материалы Всесо-юз науч конф "Проблемы биомеханики в спорте" / Госкомспорт СССР -М, 1987

4 Биленко, А Г К вопросу биомеханики вертикальной стойки / А Г Биленко, ГП Иванова// Материалы респ школы-семинара "Биомеханика и спорт" / Смоленский ИФК -Смоленск, 1988

5 Биленко, А Г Стабилометрический игровой тренажер для массового контроля и управления состоянием человека / А Г Биленко, Г П Иванова, Е В Квитченко // Материалы науч -практ конф "Здоровье и массовая физическая культура" / АМН СССР СО ин-т фнзиотогии - Новосибирск, 1988

6 Биленко, А Г Стабилографичсская методика исследовании устойчивости тела человека Метод указания / А Г Биленко, Г П Иванова - J1 ГДОИФК им П Ф Лесгафга, 1988-20 с

7 Биленко, А Г Биомеханика устойчивости тела спортсмена на подвижной опоре / А Г Биленко, ГП Иванова // Материалы Всесоюз на>ч конф "Биомеханика спорта" / Госкомспорт СССР - Чернигов, 1989

8 Иванова, Г П Тренажер-анализатор равновесия «Тариус» / Г П Иванова, А Г Биленко// «Теория и практика физ культуры» - 1989 -№8 -С 45-46 (в перечне ВАК)

9 Иванова, Г П Электрочиографический анализ двигательных действий ме-тодичсскии подход, обработка результатов, их биомеханическая интерпретация / Г П Иванова, А Г Биленко, О В Афанасьев // Труды ВНИИТЭ серия "Эргономика"/ВНИИТЭ -М, 1990 -Вып 38 - С 8-22

10 Биленко, А Г Совершенствование устойчивости тела с помощью тренажера-анализатора / А Г Биленко, Г П Иванова // Вопросы физического воспитания студентов Межвузовский сборник / ЛГУ - Л , 1990 Вып XXI - С 88-92

11 Биленко, А Г On a problem of biomechanical stability of a Human Body / А Г Биленко, ГП Иванова Ч VIII International Symposium of Biomechanics in Sports - Prague, Czechoslovakia, 1990

12 Биленко, А Г Тренировка устойчивости как один из компонентов технической подготовки гимнастов / А Г Биленко, Г П Иванова // Вопросы физического воспитания студентов Межвузовский сборник / ЛГУ -Л, 1992 Вып ХХ111 -С 39-43

13 Биленко, А Г Computerized sports game complex for children / А Г Биленко, Г П Иванова, Е В Смирнов // International Congress on Applied Research m Sports - Helsinki, Finland, 1994

14 Биленко, А Г On a body stability control / А Г Биленко, Г П Иванова//XV-th Congress ofthe International Society of Biomechanics -Jyvascyla, Finland, 1995

15 Биленко, А Г Комплекс биотехнических систем для исследования биомеханических параметров двигательной активности детей / А Г Биленко, Г П Иванова // Материалы IV Всеросс конф "Биомеханика - 98" Internet (http www/sci-nnov ru / science/biomech - H Новгород 1-5 июня 1998 - С 262.

16 Биленко, А Г Устойчивость равновесия на малоподвижной опоре разной жесткости / А Г Биленко, Г П Иванова // Материалы V-ой Всероссийской конф "Биомеханика - 2000" - Н.Новгород 29 мая-2 июня 2000 , - С 151

17 Пат 2270603 РФ, МКИ А 61, В 5/103 Платформа для исследования опорных реакций / А Г Биленко, Г П Иванова - Заявка №2004121230, Опубл 27 02 2006, Приоритет 12 07 2004

18 Пат 59955 РФ на модель Устройство для исследования и тренировки равновесия / А Г Биленко, ГП Иванова Заявка №2006132796, Опубл 10 01 2007, Приоритет 12 09 2006

19 Пат, на изобретение РФ, МКИ А 61, В 5/103 Способ исследования устойчивости тела человека и устройство для его осуществления / А Г Биленко, Г П Иванова - Заявка №2006126742, Приоритет 21 07 2006

20 Биленко, А Г Практикум по спортивной метрологии Учебно-методическое пособие / А Г Биленко, JIП Говорков, JIЛ Ципин, СПбГУФК им П Ф Лесгафта - СПб , 2006 - 118 с.

21 Биленко, А Г Вертикальная устойчивость тела - показатель состояния и тренированности человека / А Г Биленко, Г П Иванова // Материалы 111-ей Всероссийской конференции "Оздоровление нации и формирование здорового образа жизни" -Нальчик 2007 - С 56-57

22 Пат РФ на модель Устройство для изучения и тренировки устойчивости тела человека / А Г Биленко, Г П Иванова, С H Никитин, А Б. Яковлев Заявка №2008107562, Приоритет 27 02 2008

Подписано в печать " ЛйМ- 200& г

Объем 1 п л Тираж 100 экз Зак № /30 ПИО СПб ГУФК им П Ф. Лесгафта 190121 СПб.ул Декабристов, 35

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Современное состояние проблемы вертикальной устойчивости тела человека в спорте.

1.1. Вертикальная и вестибулярная устойчивость.

1.2. Анализ публикаций по вопросам устойчивости.

1.3. Моделирование тела человека при стоянии.

1.4. Показатели устойчивости тела человека при статическом и динамическом равновесии.

1.5. Существующие способы оценки и тренировки вертикальной устойчивости.

1.6. Аппаратные методики измерений вертикальной устойчивости человека.

1.6.1. Неподвижные стабилосистемы.

1.6.2. Подвижные измерительные платформы.

1.7. Вращательная суставная жесткость опорно-двигательного аппарата.35 1.7.1. Нелинейная вращательная суставная жесткость.

1.8. Количественные показатели стабилосигнала.

Критерии устойчивости и их нормирование.

1.9. Электрическая активность мышц при регуляции позы.

1.10. Коррекционное и программное управление при сохранении равновесия.

1.11. Особенности процесса тренировки устойчивости.

ГЛАВА И. Методы и организация исследования.

2.1. Методы исследования.

2.2. Организация исследования.

2.3. Обработка полученных данных.

2.3.1. Стабилометрические показатели устойчивости и алгоритм расчетов.

2.3.2. Электромиографический сигнал и алгоритм его обработки.

2.4. Методика педагогического эксперимента «Способ количественной оценки качества вертикальной устойчивости».

ГЛАВА III. Биомеханическая методика исследования вертикальной устойчивости человека и аппаратные средства ее реализации.

3.1. Способ исследования устойчивости человека, основанный на измерении вращательной суставной жесткости.

3.2. Неподвижные стабилосистемы.

3.2.1. Платформа для исследования опорных реакций.

3.2.2. Автоматизированное измерительное устройство.

3.3. Тренажерно-анализаторные устройства вертикальной устойчивости «Тариус».

3.3.1. Устройства «Тариус-Т» на базе неподвижныхтензоплатформ.

3.3.2. Устройства «Тариус-П» на базе подвижных измерительных платформ.

3.3.3. Устройства «Тариус-К» на базе модифицированных малоподвижных измерительных платформ.

ГЛАВА IV. Модельное определение и экспериментальная проверка показателя устойчивости. Подбор оптимальных механических характеристик биомеханической модели.

4.1. Априорное теоретическое определение механических параметров малоподвижной платформы.

4.2. Временные показатели вертикальной устойчивости тела человека.

4.3. Результаты экспериментов по определению оптимальных механических параметров платформы и их обсуждение.

4.3.1. Результаты первой серии биомеханического эксперимента.

4.3.2. Результаты второй серии биомеханического эксперимента.

4.3.3. Результаты третьей серии биомеханического эксперимента.

4.4. Наиболее значимые параметры стабилометрического сигнала и их нормирование.

ГЛАВА V. Решение педагогических задач, связанных с оценкой качества вертикальной устойчивости человека в спорте.

5.1. Результаты и их обсуждение педагогического эксперимента № высококвалифицированные гимнасты).

5.2. Результаты и их обсуждение педагогического эксперимента №2 (юные гимнасты).

5.3. Результаты и их обсуждение педагогического эксперимента №3 (высококвалифицированные фигуристы).

5.4. Результаты и их обсуждение педагогического эксперимента №4 (высококвалифицированные прыгуны в воду).

5.5. Результаты и их обсуждение педагогического эксперимента №5 (мастера синхронного плавания).

5.6. Результаты и обсуждение педагогического эксперимента №6 (профотбор и клинические исследования).

5.7. Внедрение результатов исследования в практику труда и спорта.

ВЫВОДЫ.

Актуальность исследований. Повышение эффективности обучения и тренировки в спорте в эпоху острой конкуренции во многом зависит от внедрения новых технологий и инноваций (В.Н. Курысь, 2004; Г.И. Попов, 2005; И.М. Козлов, 2005; Н.Б. Кичайкина, Я:К. Коблев, И.М. Козлов, А.В. Самсонова, 2000; И.П. Ратов, 1995; В.К. Бальсевич, 2000; Ю.Т. Черкесов, 1990-2004; И.Б. Козловская, 2007).

Разработка новых технологий в области биомеханики устойчивости человека тормозится по причине отсутствия единого научного представления о сохранении вертикальной позы. Устойчивость — один из основополагающих механизмов двигательной системы, но до сих пор нет общепринятого показателя качества устойчивости (B.C. Гурфинкель, 1965; Д.Д. Донской, В.М. За-циорский, 1979; Г.Ц. Агаян, 1967; Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов, 2000).

Наибольшее число публикаций по проблеме вертикальной устойчивости в научной и спортивной литературе приходится на расцвет компьютерных технологий и имеет пик в 90-е годы. В настоящий момент интерес к регуляции позы проявляют в основном травматологи и ортопеды, работники детских реабилитационных центров (Д.В.Скворцов, 2000), но не специалисты в области спорта.

Актуальность данного исследования вызвана острой необходимостью получения новых знаний о вертикальной устойчивости живой системы, что осложняется отсутствием научной концепции и соответствующей аппаратуры.

Новизна исследования в том, что найден подход к определению суставной жесткости опорно-двигательного аппарата человека (И.М. Козлов, 1984; А.С. Аруин, 1984; Г.П. Иванова, 1991), знание жесткости при вращении является обязательным условием' модельного и< экспериментального' изучения процесса поддержания ортоградной стойки.

Существует потребность в интегральном количественном показателе качества устойчивости, но при этом не обоснован и не разработан способ исследования вертикальной устойчивости, как важнейшее условие определения этого параметра.

Возникла необходимость поиска биомеханических закономерностей формирования и развития механизма устойчивости человека и количественного контроля устойчивости, а это невозможно осуществить без создания комплексной биомеханической аппаратурной методики исследования вертикальной позы. Есть потребность в научном обосновании требований к техническим средствам для разработки технологии определения качества устойчивости.

На сегодня отсутствуют научно-обоснованные подходы к разрешению противоречий между потребностью и существующим уровнем развития науки. Возникла насущная необходимость расширения научных знаний и новых методик изучения биомеханизма устойчивости в различных областях деятельности человека: труде, спорте, искусстве, космонавтике, робототехнике, педагогике физического воспитания подрастающего поколения.

Об активной позиции автора к проблеме биомеханики вертикальной устойчивости свидетельствуют его публикации с 1982 по 2007 годы по вопросам биомеханики, метрологии и эргономики двигательной деятельности человека.

Научную и изобретательскую деятельность автора раскрывают полученные авторское свидетельство, патенты и рацпредложения непосредственно по способу оценки качества устойчивости человека на малоподвижной опоре и конструкции стабилометрических комплексов.

Данная работа посвящена разрешению вышеуказанных противоречий, в ней ставится научная задача, связанная с получением новых знаний в области биомеханики устойчивости тела человека, на базе которых проводится научное обоснование разработанного комплекса средств оценки качества устойчивости в различных видах деятельности и физических упражнениях.

Работа выполнена в рамках тем НИР РОССПОРТА по направлению 02.02.00.

Объект исследования— вертикальная устойчивость тела человека в физических упражнениях.

Предмет исследования - биомеханика сохранения вертикальной устойчивости тела человека в разных позах и в условиях малых колебаний опорной поверхности (до 2-х градусов).

Гипотеза. Предполагается, что для получения новых научных данных по проблеме биомеханики вертикальной устойчивости тела человека и по вопросам методики физического воспитания и спорта необходимо предварительное решение некоторых научных задач:

- важно определить характер процесса удержания равновесия и значимость суставной жесткости опорно-двигательного аппарата (ОДА) в сохранении вертикальной устойчивости тела;

- нужна разработка и создание инструментальной методики, позволяющей построить биомеханическую модель для изучения работы голеностопного сустава;

- при условии получения критерия оценки качества устойчивости и нормированного показателя ее, которые необходимы для выбора параметров подвижности измерительной системы.

Возможно, что разработанные теоретические положения и созданное техническое средство окажутся применимыми в педагогическом эксперименте, в результате чего подтвердится правомерность использования суставной жесткости и количественного показателя устойчивости для оценки качества регуляции вертикальной стойки, а тренажерно-анализаторное устройство «Тариус» будет эффективным средством контроля и оценки устойчивости в решении различных задач спорта.

Теоретической основой исследования явились:

- концепция о многоуровневом управлении вертикальной позой человеком (Н.А. Бернштейн, 1991; B.C. Гурфинкель, Я.М. Коц, М.Л. Шик, 1965; В.Б. Коренберг, 1987);

- идеи и научные подходы к биомеханизму устойчивости человека в спорте (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, 1979; Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов, 2000; Г.Ц. Агаян, 1967);

- концепция о качественном анализе упражнений (В.Б. Коренберг, 1979);

- «теория искусственной управляющей среды» (И.П. Ратов, 1995; Ю.Т. Черкесов, 1999; Н. Hatze, 1976);

- эргономический подход к двигательной деятельности (В.М. Мунипов, 1983; А.С. Аруин, В.М. Зациорский, 1989; Г.П. Иванова, 2005).

Целью исследования явилось получение новых научных данных по вопросу вертикальной устойчивости тела человека, необходимых для разработки биомеханической методики контроля и оценки качества устойчивости тела в физических упражнениях, которую можно использовать при решении как теоретических, так и практических задач спорта. Задачи исследования

1. На основе анализа существующих теорий сохранения вертикальной устойчивости тела и механо-математического моделирования изучить особенности процесса удержания равновесия как квазистатического колебательного типа и определить его количественные показатели.

2. Обосновать и разработать способ'определения количественных показателей качества вертикальной' устойчивости и создать биомеханическую методику оценки равновесия с использованием технических средств.

3. Разработать педагогическую методику оценки качества вертикальной устойчивости человека и доказать эффективность применения ее при выполнении двигательных действий.

Научная новизна

1. Впервые предложено оценивать,качество устойчивости и развивать его тренировкой на малоподвижной платформе с оптимальными механическими параметрами, адекватными жесткости опорно-двигательного аппарата человека.

2. Предложен новый способ изучения механизма устойчивости, основанный на определении вращательной жесткости голеностопного сустава.

3. Впервые предложен способ оценки качества равновесия по эмпирическому показателю устойчивости — У.

4. Экспериментально доказана связь показателя устойчивости! человека с оптимизацией, а не минимизацией амплитудных характеристик равновесия и построена нормированная шкала оценок качества устойчивости.

5. Впервые показана приоритетность использования малоподвижной платформы в обучении и тренировке вертикальной устойчивости спортсменов, что подтверждено регрессионными зависимостями соревновательного результата и показателя устойчивости.

Теоретическая? значимость проведенного исследования- состоит в получении новых данных по теории биомеханики вертикальной устойчивости:

- основная биомеханическая характеристика управления устойчивостью вертикального положения — вращательная суставная* жесткость голеностопного сустава, обоснованная и рассчитанная методом механо-математического моделирования и равная в среднем 180 Нм/рад;

- представление о механизме сохранения вертикальной позы — квазистатического колебательного процесса, качество которого определяется не минимизацией амплитудных характеристик колебаний, а оптимизацией динамических параметров движения;

- отличие биомеханизма сохранения,ортоградной стойки от механизма вестибулярного равновесия, которое заключается в различии зон функционирования этих механизмов и принципиально противоположных требованиях к сенсорным системам;

- результаты исследования вертикальной устойчивости человека дополняют разделы курсов биомеханики и теории физического воспитания и спорта;

- научное обоснование способа и разработка комплекса технических средств расширяют возможности эргономического и метрологического подходов к контролю и оценке устойчивости спортсменов и людей других профессий, где требуется высокое чувство равновесия.

Практическая значимость

1. Даны рекомендации по количественной оценке качества вертикальной устойчивости тела человека, что важно для диагностики, обучения и совершенствования механизма равновесия.

2. Разработанный комплекс «Тариус» применен для контроля-, устойчивости в ряде видов двигательной деятельности человека:

- для оценки и развития механизма вертикального равновесия детей-дошкольников, занимающихся фигурным катанием, гимнастикой и теннисом, больных с дефектами в развитии двигательного аппарата;

- для спортсменов любой-квалификации и вида деятельности, работающих над совершенствованием сенсомоторной системы;

- для оценки координационной готовности к экстремальной профессиональной деятельности: водителей транспорта, операторов- на атомных станциях, авиадиспетчеров, высотников, спортсменов в прыжковых и игровых видах спорта, акробатике и тому подобных.

3. Результаты исследования внедрены (подтверждено актами внедрения):

- в учебный процесс (курсы, биомеханики, спортивной метрологии);

- в практику массового спорта (ДОС ДСО «Динамо», ЦС «Динамо»);

- в сборные команды страны по синхронному плаванию и прыжкам в воду.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Положение о характере процесса удержания позы, который является квазистатическим колебательного типа и должен изучаться как динамический на малоподвижной опоре. В этом случае качество устойчивости зависит от минимизации* скорости отклонения тела от вертикали, а не минимизации амплитуды колебаний, что ограничивает естественную, оптимальную для каждого человека, колебательность. г

2. Представление о суставной жесткости и возможности изучения ее на биомеханической модели малоподвижной опоры-как механического аналога подвижности голеностопного сустава; жесткость которого нелинейна и экспериментально определена в виде зависимости времени условного равновесия (t) и восстанавливающего момента (Мв) измерительной платформы: t= 6,1 In (еМв).

3. Сущность требований! к аппаратурному комплексу контроля и оценки устойчивости человека, позволяющему:

- достоверно измерять характеристики колебательности тела;

- объективно оценивать качество вертикальной устойчивости;

- соответствовать требованиям комфортного состояния при управлении позой путем подбора оптимальных параметров платформы;

4. Показатель устойчивости, пропорциональный времени условного равновесия, нормированный в зависимости от индивидуальных особенностей человека и характеристик платформы, отражающий:

- качество вертикальной устойчивости человека в различных условиях;

- воздействие тренировочного-процесса на устойчивость;

- степень функционального напряжения;

- готовности спортсмена к соревнованию;

5. Результаты педэксперимента, доказывающие пригодность использования комплекса «Тариус» как эффективного средства контроля и оценки качества вертикальной устойчивости и способа.развития» ее у детей и взрослых, у спортсменов различных видов спорта и уровня мастерства.

Достоверность результатов исследования подтверждена патентной экспертизой и метрологическим контролем использованной для экспериментов аппаратуры, а также объемом' проведенных экспериментов и их проверкой на статистическую значимость результатов.

Личный вклад автора состоит в обосновании запатентованного способа контроля и оценки устойчивости человека и разработке комплекса ста-билометрической аппаратуры, а также в личном участии автора в проводимых обследованиях членов сборных команд страны по прыжкам в воду, синхронному плаванию, теннису в подготовительный период и на соревнованиях, в обработке результатов и публикации более 20 статей, авторского изобретения, четырех патентов и четырех учебно-методических пособий для студентов.и.аспирантов ВУЗов страны.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и приложения, в списке литературы содержится 147 источников.

ВЫВОДЫ

1. В биомеханике признается, что сохранение вертикальной стойки человека представляет собой квазистатический процесс колебательного типа, однако оценка устойчивости тела выбрана не специфичной для динамических систем. Предложено иное представление о критерии оценки качества устойчивости тела, отличное от ранее существующего. Качество вертикальной устойчивости тела связано с оптимизацией амплитудных характеристик его движения, а не минимизацией амплитуды колебаний, принятой в биомеханике. В диссертационной работе на основе экспериментов по удерживанию равновесия тела на малоподвижной платформе было показано, что под влиянием тренировки амплитуда отклонений тела от вертикали уменьшалась незначительно, в то время как показатель устойчивости юных гимнастов возрос троекратно, что подтверждает предположение об-оптимизации амплитуды колебаний (при совершенствовании механизма устойчивости), а не об ее уменьшении.

2. Предлагается оценивать устойчивость с учетом величины суставной жесткости опорно-двигательного аппарата и считать ведущим элементом организации жесткости голеностопный сустав. Методом механо-математического моделирования определена необходимая для комфортного поддержания ортоградной стойки средняя вращательная жесткость голеностопного сустава, равная 180 Нм/рад.

3. Суставная жесткость экспериментально изучена на основе биомеханической модели - малоподвижной опоры, представляющей собой механический аналог подвижности голеностопного сустава, жесткость которого нелинейна. Теоретическое обоснование подобной модели и разработка аппаратурного комплекса «Тариус» создали условия для исследования суставной жесткости голеностопа на основе идентичности движений голеностопного сустава и механических колебаний опорной поверхности. Биомеханический эксперимент позволил получить оптимальные средние величины: угол поворота верхней пластины платформы - а = 0,7° и вращательную жесткость - Сш = 180 Нм/рад, которые являются образующими восстанавливающего момента — Мв = 2 Нм.

4. Результирующий момент вращения, как векторная сумма восстанавливающего момента измерительной платформы и опрокидывающего момента силы тяжести человека, регулируется благодаря изменению суставной жесткости голеностопа, организуемой за счет интегрального момента сил мышц-антагонистов, участвующих одновременно в регуляции позы. Величина результирующего разностного момента определяет качество устойчивости, которое оценивается количественно временем условно равновесного состояния, измеряемого комплексом «Тариус». Достоверное улучшение показателя вертикальной устойчивости и стабилизация амплитудных характеристик имеет место в зоне оптимальных механических параметров платформы.

5. В работе экспериментально определена регрессионная зависимость между временем условного равновесия (t) и восстанавливающим моментом (Мв), которая апроксимируется логарифмической зависимостью: t = 6,11п(еМв), где In - логарифмическая функция с основанием "е" (е = 2,73). Возможно, полученный результат доказывает свойственную сенсорным системам нелинейную зависимость ответа живой системы (t) на стимул -момент (Мв), созданный на идентичной по биомеханическим характеристикам голеностопному суставу модели в виде малоподвижной опорной поверхности с моментом Мв. В литературе аналогов подобной модели обнаружить не удалось.

6. Важнейшие биомеханические параметры сохранения вертикальной устойчивости тела, полученные экспериментально, были положены в основу технологии работы на малоподвижной платформе, позволяющей теоретически рассчитать показатель устойчивости — У, а далее измерить его в различных позах у представителей некоторых видов спорта разного возраста и квалификации:

У = Ку—-—, У а(С + 2) где Ку - постоянный коэффициент, t — время условного равновесия, Р - вес испытуемого, а — угол наклона платформы, С - линейная жесткость регулировочных пружин. Показатель устойчивости У, позволил оценить многофакторность процесса сохранения вертикальной устойчивости с позиции биомеханики и раскрыть причинно-следственные связи, влияющие на границы интервалов нормирования шкалы устойчивости.

7. Педагогический эксперимент показал, что комплекс «Тариус» можно рассматривать в качестве объективного средства контроля качества устойчивости. Проведенные исследования продемонстрировали, что разработанные теория и комплекс «Тариус» могут использоваться в педагогической практике как средство контроля эффективности разных методик тренировки приземлений по показателю устойчивости, например, в гимнастике. Экспериментально доказано, что у высококвалифицированных гимнастов, применяющих специальные средства тренировки устойчивости, улучшилось качество приземления на 56% (судя по экспертным оценкам), что на достоверном уровне связано с одновременным ростом результата самого теста на устойчивость.

Определена более высокая стабильность показателя устойчивости гимнастов, коэффициент вариации которого достоверно уменьшился в результате целенаправленной тренировки с применением специальных средств. Это свидетельствует о надежности созданной методики оценки устойчивости.

8. Созданная методика служит средством объективного контроля за подготовкой юных гимнастов, что выяснилось в сравнительном педагогическом эксперименте, построенном на сопоставлении в течение учебного года в контрольной и экспериментальной группах экспертных оценок выступлений и тестов на устойчивость. Дети, систематически занимающиеся развитием биомеханизма вертикальной устойчивости с использованием инновационного метода — малоподвижной опоры, имели достоверный рост среднего балла судейской оценки и показателя устойчивости, прирост которого утроился по сравнению с результатами контрольной группы. Дети в контрольной группе не имели за тот же период достоверный прирост ни в экспертной оценке, ни в показателе устойчивости, что свидетельствует о целесообразности применения разработанной методики контроля и оценки вертикальной устойчивости в работе с юными спортсменами.

9. Разработанный метод оценки вертикальной устойчивости зарекомендовал себя достаточно чувствительным. Качество устойчивости мастеров спорта - женщин выше, чем у мужчин, и характеризуется достоверно большим временем устойчивости, более низкой частотой коррекции позы, а, следовательно, достоверно более продолжительным временем одиночного колебания тела. Эти же признаки характерны для состояния оперативной' готовности спортсмена, по ним распознается хорошая спортивная форма мастеров, например, прыгунов в воду и специалистов синхронного плавания, что доказано экспериментами с участием сборных команд страны.

10. Созданный комплекс «Тариус», примененный в трудовой и спортивной практике, зарекомендовал себя как объективное средство оценки устойчивости и контроля воздействия внешних и внутренних факторов, что показано на примере мастеров фигурного катания, а также как эффективный тренажер элементов техники движений, связанных с необходимостью высокой* устойчивости и результативности деятельности.

Практические рекомендации

Разработанный комплекс аппаратуры «Тариус» является инновационным независимым средством контроля и оценки качества устойчивости. Рекомендуется специалистам физического воспитания и спорта для широкого применения в работе с квалифицированными спортсменами и в массовой физической культуре.

Малые габариты и простота в эксплуатации комплекса «Тариус», безвредность, игровая привлекательность и эмоциональность в работе позволяют рекомендовать разработанное техническое устройство и методику его применения в качестве дополнительного средства совершенствования устойчивости, развития межзвенной координации и проприоцептивной чувствительности мышц и суставов нижних конечностей на любом уровне мастерства и в любом возрасте в сочетании с традиционными тренировочными средствами развития равновесия.

Допустимо использование комплекса «Тариус» при систематических г занятиях и при разовых обследованиях. i

Время одного тестирования было фиксированным 40 с или 60 с, число подходов за время тренировки не ограничивается. Постановка стоп на поверх- ; ности площадки строго не регламентирована и определяется испытуемым по комфортности исходного положения.

Оптимальные механические параметры подвижности измерительной малоподвижной платформы (а = 0,7° и угловой жесткости Сш = 180 Нм/рад) соответствуют состоянию комфортности ощущений занимающихся при любой модификации измерительного комплекса. Оценка качества устойчивости тела определяется путем сопоставления времени равновесия с индивидуальным нормированным значением этого показателя.

Методика контроля и оценки устойчивости рекомендуется для определения уровня готовности к различным видам спортивной и профессиональной деятельности: спортсмены различной квалификации, операторы, водители, высотники и прочие специальности, требующие высокое качество вертикальной устойчивости.

1. Авторское свидетельство 42663 СССР, МКИ А61, В5/10. Устройство для определения устойчивости человека / Л.С.Соскин. №155546; Опубл. 30.04.1935; Приоритет 16.10.1934.

2. Авторское свидетельство 1102617 СССР, МКИ А 63, В 69/00. Тренажерное устройство / А.Г. Биленко, А.Ф. Бочаров, Г.П. Иванова, О.А. Станиславский. №3565566; Опубл. 15.03.1984; Приоритет 17.03.1983.

3. Агашин, Ф.К. Биомеханика ударных движений / Ф.К. Агашин — М., «Физкультура и спорт», 1977. 207 с.

4. Агаян, Г.Ц. Исследование и моделирование механизмов регуляции вертикальной позы человека: Автореф. дис. . канд. пед. наук / Г.Ц. Агаян; ВНИИ медприборостроения. М., 1967. - 22 с.

5. Александров, А.В. Стратегия поддержания равновесия при наклонах корпуса / А.В. Александров, А.А. Фролов, Ж. Массьон // Материалы V-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2000". - Н. Новгород. 29 мая-2 июня 2000.,-С. 29.

6. Алексеев, М.А. Регуляция стопой человека равновесия механической системы типа «перевернутый маятник» / М.А. Алексеев, Б.Н. Сметанин // Физиология человека / М., 1983- Т. 9. - №4 - С. 653-660.

7. Аруин, А.С. Эквивалентные биомеханические характеристики мышц голеностопного сустава / А.С. Аруин, В.М. Зациорский, Г.Я. Пановко, Л.М. Райцин // Физиология человека / М., 1978.- Т. 4. - №6.- С. 1072-1079.

8. Аруин, А.С. Эргономическая биомеханика / А.С. Аруин, В.М. Зациорский. М.: «Машиностроение», 1989 - 256 с.

9. Бабский, Е.Б. Методика исследования устойчивости стояния (стабило-графия) / Е.Б. Бабский, B.C. Гурфинкель, Э.Л. Ромель. // Материалы 2-ой науч. сессии ЦНИИПП. М., 1952. - С. 31-36.

10. Бальсевич, В.К. Развитие быстроты и координации движений у детей 4-6 лет / В.К. Бальсевич, М.Н. Королева, Л.Т. Майорова. // Теория и практика физ. культуры. -1986. №10. - С. 21-25.

11. Бальсевич, В.К. Онтокинезиология человека / В.К. Бальсевич. — М.: «Теория и практика физической культуры», 2000. — 275 с.

12. Бегун, П.И. Биомеханика: Учебник для вузов / П.И. Бегун, Ю.А. Шукейло. СПб.: Политехника, 2000. - 463 с.

13. Белоусова, И.В. Структура управления подготовкой спортивного резерва в ДЮСШ: Автореф. дис. . канд. пед. наук / И.В. Белоусова; ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. Л., 1987. - 22 с.

14. Бернштейн, Н.А. Равновесие тела / Н.А. Бернштейн // Большая медицинская Энциклопедия: Т. XXVIII. -М., 1934. С. 148.

15. Бернштейн, Н.А. О ловкости и ее развитии /Н.А. Бернштейн. — М.: «Физкультура и спорт», 1991.— 288 с.

16. Берхаем Аиед. Биомеханизмы как основа развития биомеханики движений человека / Берхаем Аиед, В.Н. Селуянов, А.Ан. Шалманов // Теория и практика физ. культуры. 1995. - №7. - С. 6-10.

17. Бехтерев, В.М. К физиологии равновесия тела. Определение центрального серого вещества 3-го мозгового желудочка / В.М. Бехтерев // Военно-медицинский журнал /- 1883. Вып. XIII. - кн. 7 - С. 178.

18. Биленко, А.Г. Стабилографический тренажер / А.Г. Биленко, О.А. Станиславский // Выставка НТТС 86: Межвузовский сборник / ЛГУ. - Л., 1986. - С. 61.

19. Биленко, А.Г. Тренажерно-диагностические устройства для оценки и самоконтроля функции равновесия. / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова // Госкомспорт СССР: Материалы VIII науч. конф. "Электроника и спорт" / ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. Л., 1986.

20. Биленко, А.Г. Биомеханическая трактовка, измерение и тренировка устойчивости тела спортсмена / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Материалы Всесоюз. науч. конф. "Проблемы биомеханики в спорте" / Госкомспорт СССР.-М., 1987.

21. Биленко, А.Г. К вопросу биомеханики вертикальной стойки / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Материалы респ. школы-семинара "Биомеханика\ и спорт" / Смоленский ИФК. Смоленск, 1988.

22. Биленко, А.Г. Оценка функционального состояния по показателям стаби-лографической пробы / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Материалы Всесоюз. науч. конф. "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности" / Госкомспорт СССР. Волгоград, 1988.

23. Биленко, А.Г. Стабилографическая методика исследований устойчивости тела человека: Метод, указания. / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова. Л.: ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1988.-20 с.

24. Биленко, А.Г. Биомеханика устойчивости тела спортсмена на подвижной опоре / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Материалы Всесоюз. науч. конф. "Биомеханика спорта" / Госкомспорт СССР.-Чернигов, 1989.

25. Биленко, А.Г. Совершенствование устойчивости тела с помощью тренажера-анализатора / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Вопросы физического воспитания студентов: Межвузовский сборник / ЛГУ. — Л., 1990. Вып. XXI. С. 88-92.

26. Биленко, А.Г. On a problem of biomechanical stability of a Human Body / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // VIII International Symposium of Biomechanics in Sports. Prague, Czechoslovakia, 1990.

27. Биленко, А.Г. Спортивно-компьютерный игровой комплекс для дошкольников СКИК: Метод, рек. / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова, Е.В. Смирнов; "СИГМА НТОСОО" СПб. - СПб., 1991. - 26 с.

28. Биленко, А.Г. Применение стабилографического метода для исследования динамики упражнений без перемены места / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова, Е.В. Квитченко // Материалы Всесоюз. науч. конф. по проблемам биомеханики спорта / Госкомспорт СССР. Пенза, 1991.

29. Биленко, А.Г. Тренировка устойчивости как один из компонентов технической подготовки гимнастов / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова // Вопросы физического воспитания студентов: Межвузовский сборник / ЛГУ. Л., 1992. Вып. XXIII. - С. 39-43.

30. Биленко, А.Г. Computerized sports game complex for children / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова, Е.В. Смирнов // International Congress on Applied Research in Sports. Helsinki, Finland, 1994.

31. Биленко, А.Г. On a body stability control / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова // XV-th Congress of the International Society of Biomechanics. Jyvascyla, Finland, 1995.

32. Биленко, А.Г. Развитие психомоторики дошкольников методом СКИК-педагогики / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова, Е.В. Смирнов, Е. Гамаль // Материалы IV Всероссийской конф. по биомеханике / РАН. РАМН. Н. Новгород, 1998.- Т. II.

33. Биленко, А.Г. Устойчивость равновесия на малоподвижной опоре разной жесткости / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова // Материалы V-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2000". - Н. Новгород. 29 мая-2 июня 2000.,-С. 151.

34. Биленко, А.Г. Параметры устойчивости тела человека в разных условиях / А.Г.Биленко, Г.П. Иванова // Материалы 1-го Межд. конгр. "Спорт и здоровье". СПбГАФК. СПб. 2003. - Т. II. - С. 4-5.

35. Биленко, А.Г. Основы спортивной метрологии: Учебное пособие / А.Г. Биленко, Л.П. Говорков; СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта. СПб., 2005.- 138 с.

36. Биленко, А.Г. Практикум по спортивной метрологии: Учебно-методическое пособие / А.Г. Биленко, Л.П. Говорков, Л.Л. Ципин; СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта. СПб., 2006. - 118 с.

37. Бирюк, Е.В. Уровень развития равновесия у занимающихся художественной гимнастикой / Е.В. Бирюк // Теория и практика физ. культуры. — 1971. -№9.-С. 18-22.

38. Болобан, В.Н. Развитие некоторых вестибулярных функций у юных гимнастов под влиянием специальных упражнений / В.Н. Болобан, Б.Г. Сальченко, Б.А. Шахлин // Теория и практика физ. культуры. 1970. - №5. - С.43-46.

39. Болобан, В.Н. Педагогические аспекты структурно-функциональной организации и управления динамической устойчивостью / В.Н. Болобан, Е.В. Бирюк. // Теория и практика физ. культуры. -1975. №8. - С. 14-18.

40. Болобан, В.Н. Обучение в спортивной акробатике / В.Н. Болобан. Киев.: «Здоровья», 1986. - 128 с.

41. Воронов, А.В. Неинвазивный способ оценки жесткости мышц / А.В. Воронов, Ю.С. Лемешева, Я.Р. Бравый // МГУ им. М.В. Ломоносова. М., 31 янв.-З февр. 2007.,-С. 119-120.

42. Гельфанд, И.М. Некоторые соображения о тактиках построения движений /И.М. Гельфанд, B.C. Гурфинкель, М.Л. Цетлин // Доклад АН СССР.- М., 1961.- №5.- Т. 139.- С.250.

43. Гурфинкель, B.C. Регуляция позы человека / B.C. Гурфинкель, Я.М. Коц, М.Л. Шик. М.: «Наука», 1965.- 256 с.

44. Гурфинкель, B.C. Является ли рефлекс на растяжение основным механизмом в системе регуляции вертикальной позы человека? / B.C. Гурфинкель, М.И. Липшиц, К.Е. Попов // Биофизика /-1974.-Вып. 4.- Т.XIX.- С. 744-748.

45. Гурфинкель, B.C. Скелетная мышца: структура и функция / B.C. Гурфинкель, Ю.С. Левик-М.: «Наука», 1985 144 с.

46. Гурфинкель, B.C. Однозначно ли соотношение сила жесткость активных мышц? / B.C. Гурфинкель, Ю.С. Левик, Ю.П. Иваненко // Физиология человека. - 1987. - Т.13., №4. - С. 653-657.

47. Денискина, Н.В. Математическое моделирование тела человека при стоянии / Н.В. Денискина, А.А. Гришин // Материалы IV Всеросс. конф. "Биомеханика — 98" Internet (http: www/sci-nnov. ru / science/biomech. -H. Новгород. 1-5 июня 1998. С. 46.

48. Денискина, Н.В. Определение величины суставного момента в тазобедренном суставе человека при стоянии / Н.В. Денискина // Материалы V-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2000". — Н. Новгород. 29 мая-2 июня 2000., - С. 39.

49. Донской, Д.Д. Биомеханика / Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. — М.: «Физкультура и спорт», 1979.-264 с.

50. Дышко, Б.А. Некоторые особенности рекуперативных свойств мышечно-сухожильных структур голеностопного сустава человека / Б.А. Дышко, И.Н. Кравцев // Теория и практика физ. культуры. 1990. - №8. - С. 35-38.

51. Дюбин, В.В. Роль механорецепторов кожи в афферентном контроле двигательных актов человека: Автореф. дис. . канд. биол. наук / В.В. Дюбин; ин-т физиологии им. И.П. Павлова Л., 1984 - 16 с.

52. Зациорский, В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / А.С. Аруин, В.Н. Селуянов; под общей ред. В.М. Зациорского. М.: «Физкультура и спорт», 1981. - 144 с.

53. Зациорский, В.М. Биомеханические аспекты сохранения равновесия человеком при внешних возмущающих воздействиях: Метод рек. / В.М. Зациорский; ГЦОЛИФК. М., 1984.

54. Золотухин, А.А. Влияние тренировки вестибулярного анализатора на формирование двигательных навыков в гимнастике у девочек 11-12 лет / А.А. Золотухин // Теория и практика физ. культуры. 1965. - №3. - С. 43-45.

55. Иванова, Г.П. О типах построения движений при ударе в спорте / Г.П. Иванова, JI.B. Чхаидзе //Спорт в современном обществе: Сб. итоговых научных материалов. / М., 1980. С. 216-218.

56. Иванова, Г.П. Способы биомеханической оценки состояния напряженности / Г.П. Иванова, А.Г. Биленко, А.Ф. Бочаров // Труды ВНИИТЭ: серия "Эргономика" / ВНИИТЭ. М., 1986. - Вып. 32.

57. Иванова, Г.П. Тренажер-анализатор равновесия «Тариус» / Г.П. Иванова, А.Г. Биленко // «Теория и практика физ. культуры». 1989. - №8. - С. 45-46.

58. Иванова, Г.П. Биомеханика ударных взаимодействий в спорте: Дис. . докт. биол. наук / Г.П. Иванова; ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. СПб., 1991.-289 с.

59. Иванова, Г.П. Эргономика физической активности: Учебное пособие /Т.П. Иванова; СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта. СПб.: изд-во СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2005. - 60 с.

60. Киреева, Т.Б. Информационные и тонические влияния зрения на поддержание вертикальной позы / Т.Б. Киреева // Материалы V-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2000". - Н. Новгород. 29 мая-2 июня 2000.,-С. 95.

61. Кислов, В.Н. Тренировка вестибулярного аппарата гимнастов на уменьшенной опоре / В.Н. Кислов // Теория и практика физ. культуры. 1972. -№4.-С. 72-73.

62. Кичайкина, Н.Б. Биомеханика физических упражнений: Учебное пособие / Н.Б. Кичайкина, И.М. Козлов, Я.К. Коблев, А.В. Самсонова; Адыгейский госуниверситет. — Майкоп: Изд-во АТУ, 2000.- 113 с.

63. Князева, Т.И. Техническая подготовка на начальном этапе обучения теннису детей 5-6 лет на основе биомеханического анализа: Дис. . канд. пед. наук / Т.И. Князева; СПб ГУФК им. П.Ф. Лесгафта. -СПб., 2005.- 158 с.

64. Кобяков, Ю.П. Сравнительная эффективность тренировки вестибулярного анализатора юных гимнастов различными методами /Ю.П. Кобяков // Теория и практика физ. культуры. 1969. - №1. - С.34-36.

65. Козлов, И.М. Биомеханические факторы организации движений у человека: Дис. . докт. биол. наук / И.М. Козлов; ЛГУ. Л., 1984. .307 с.

66. Коренберг, В.Б. О функциональном подходе к оценке устойчивости тела / В.Б. Коренберг. // Теория и практика физ. культуры. 1967. - №6. - С. 56-59.

67. Коренберг, В.Б. Об устойчивости тела в статических позных равновесиях / В.Б. Коренберг. // Теория и практика физ. культуры. 1970. - №3. - С. 25-28.

68. Коренберг, В.Б. К вопросу об анализе данных инструментальной регистрации движений: Метод рек. / В.Б. Коренберг; МОГИФК. М., 1987.

69. Коренберг, В.Б. Спортивная метрология: Словарь-справочник / В.Б. Коренберг-М.: Советский спорт, 2004. 340 с.

70. Коренберг, В.Б. Основы спортивной кинезиологии: Учебное пособие / В.Б. Коренберг М.: Советский спорт, 2005. - 232 с.

71. Коробков, А.В. Особенности координации в водной среде / А.В. Коробков, Ф.М. Талышев // Теория и практика физ. культуры. —1969. №10. — С.35-37.

72. Кузнецов, В.В. Свойства равновесных состояний биомеханических систем / В.В. Кузнецов // Современные проблемы биомеханики: Оптимизация биомеханических движений / Академия наук Латвийской ССР. — Рига, «Зинатне». 1986. Вып. 3. — С. 33-56.

73. Купцов, А.П. Об устойчивости позы / А.П. Купцов, В.Б. Коренберг. // Теория и практика физ. культуры. — 1967. №12. - С.14-18.

74. Курысь, В.Н. Основы силовой подготовки юношей / В.Н. Курысь — М., «Советский спорт», 2004. 264 с.

75. Кууз, Р.А. Хаотические колебания в системе управления положением биомеханического звена / Р.А. Кууз, М.Г. Розенблюм, Г.И. Фирсов // • ■ Материалы VI-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2002". — Н. Новгород. 2002., - С. 78.

76. Левандо, В.А. Динамика функциональных изменений вестибулярного анализатора у прыгунов в воду / В.А. Левандо // Теория и практика физ. культуры. 1966. - №7. - С.41-44.

77. Левик, Ю.С. Система внутреннего представления в управлении позой и движениями / Ю.С. Левик // Материалы Ш Всерос. школы-конф. "Физиология мышц и мышечной деятельности". М. 1-4 февраля 2005., - С. 53.

78. Лекции по биофизике / Под ред. П.О. Макарова/ Л.: ЛГУ, 1968. - С. 478.

79. Липшиц, М.И. Локальные и нелокальные рефлекторные механизмы регуляции вертикальной позы человека: Автореф. дис. . канд. биол. наук / М.И. Липшиц; МГУ им. М.В. Ломоносова.- М., 1984.- 22 с.

80. Ломов, А.А. Особенности функционального состояния вестибулярной системы фигуристов / А.А. Ломов, С.И. Ляссотович, В.И. Зайцев. // Теория и практика физ. культуры. 1974. - №3. - С.36-40.

81. Лопухин, В.Я. Пространственная ориентировка человека в условиях водной среды / В.Я. Лопухин // Теория и практика физ. культуры. — 1967. -№9.-С. 25-28.

82. Лукунина, Е.А. Сохранение положения тела человека в условиях отсутствия внешних возмущающих воздействий: Метод рек. / Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов; РГАФК. М., 2000. - 48 с.

83. Нурбаев, С.К. Измерение и автоматический анализ позных колебаний человека в условиях производства / С.К. Нурбаев // Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение: Материалы VIII Всесоюзной конф./М., 1986.-С. 70-71.

84. Пат. 2270603 РФ, МКИ А 61, В 5/103. Платформа для исследования опорных реакций / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова. Заявка №2004121230; Опубл. 27.02.2006; Приоритет 12.07.2004.

85. Пат. 59955 РФ на модель. Устройство для исследования и тренировки равновесия / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова. Заявка №2006132796; Опубл. 10.01.2007; Приоритет 12.09.2006.

86. Пат. на изобретение РФ, МКИ А 61, В 5/103. Способ исследования устойчивости тела человека и устройство для его осуществления / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова. Заявка №2006126742; Приоритет 21.07.2006.

87. Патент на модель. Устройство для исследования и тренировки устойчивости тела человека / А.Г. Биленко, Г.П. Иванова, С.Н. Никитин, А.Б. Яковлев. Заявка №2008107562; Приоритет 27.02.2008.

88. Персон, Р.С. Электромиография в исследованиях человека / Р.С. Персон. -М.: Наука, 1969.

89. Юб.Попов, Г.И. Биомеханика: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.И. Попов. М'.: «Академия», 2005. - 256 с.

90. Попов, К.Е. Взаимодействие уровней управления в системе регуляции вертикальной позы человека: Автореф. дис. . канд. пед. наук /К.Е. Попов; -М., 1985.

91. Ратов, И.П. Использование технических средств и методических приемов «искусственной управляющей среды» в подготовке спортсменов-// Современная система спортивной подготовки. — М.: СААМ, 1995. — С. 323-337.

92. Розенблюм, Д.Е. Кефалография и методы ее оценки / Д.Е. Розенблюм, К.С. Мендюк // Гигиена труда/ 1928. - Т.З. - С.16.

93. Ю.Самсонова, А.В. Моторная и сенсорная функция мышц в биомеханике локомоций: монография / А.В. Самсонова; СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта.-СПб., 2007.-152 с.

94. П.Свечкарев, В.Г. Компьютерная силовая тренажер-игра с адаптивной системой управления / В.Г. Свечкарев, С.В. Поляков, Е.А. Тимофеева, Т.А. Нефляшев, М.В. Семенцов // Сборник научных трудов МГТУ «Новые технологии». Майкоп, 2004. - С. 135-137.

95. Семенов, Л.П. О сохранении равновесия в ортоградном и перевернутом положении тела / Л.П. Семенов, Н.А. Ребякова. // Теория и практика физ. культуры. 1979. - №5. - С. 29-30.

96. Скворцов, Д.В. Клинический анализ движений. Стабилометрия / Д.В. Скворцов. М.: АОЗТ «Антидор», 2000. - 192 с.

97. Славуцкий, Я.Л. Физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами/Я.Л. Славутский. -М.: Медицина, 1982.

98. Слива, С.С. Уровень отечественной стабилографии / С.С. Слива. // Биомеханика 2004. VII всероссийская конференция по биомеханике: Тезисы докладов / ИПФ РАН. - Н. Новгород, 2004. - Т. 1. - С. 133-135.

99. Сляднева, JI.H. Телесная пластика в теории биомеханики и педагогического воспитания / JI.H. Сляднева; СКСИ. Ставрополь, 2005. - 268 с.

100. Сомьен, Д. Кодирование сенсорной информации / Д. Сомьен. М., 1975.-98 с.

101. Стрелец, В.Г. Методы изучения и тренировки органов равновесия пилотов: Учеб. пособие / В.Г. Стрелец; Академия гражданской авиации. Л., 1972. - 80 с.

102. Стрелец, В.Г. Некоторые теоретические основы вестибулярной тренировки / В.Г. Стрелец. // Тренажеры для вестибулярной тренировки и методы объективного педагогического контроля: Сборник научных трудов / ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта. Л., 1988. - С. 3-7.

103. Трембач, А.Б. Ортоградная поза и электромиограмма нижних конечностей у спортсменов на неустойчивой платформе / А.Б. Трембач, Ю.Н. Коваленко // Материалы V-ой Всероссийской конф. "Биомеханика 2000". - Н. Новгород. 29 мая-2 июня 2000., - С. 206.

104. Фельдман, А.Г. Центральные и рефлекторные механизмы управления движением / Л.Г. Фельдман.- М.: «Наука», 1979.

105. Харабуга И.В. Обучение лиц пожилого возраста упражнениям на равновесие / И.В. Харабуга // Теория и практика физ. культуры. 1967. - №1. -С. 50-51.

106. Холмогорова, Н.В. Связь позных компонентов с произвольным движением / Н.В. Холмогорова // Физиология человека / М., 1982.— Т. 8. -№4.-С. 642-652.

107. Шалманов, А.Ан. Методологические основы двигательных действий в спортивной биомеханике: Дис. . докт. пед. наук / А.Ан. Шалманов; РГАФК. М., 2002. - 298 с.

108. Эргономика: принципы и рекомендации: Методическое руководство / Под ред. В.М. Мунипова; ВНИИТЭ., М., 1983.-184 с.

109. Янсон, Х.А Биомеханика нижних конечностей человека / Х.А. Янсонс. -Рига: "Зинатне", 1975. С. 52-54.

110. Amblard, В. Lateral orientation and stabilization of human stance: static versus dynamic visual cues / B. Amblard, J. Cremieux, A.R. Marchand et al // Exp. Brain Res., 1985. Vol. 1, №61. - P. 21-37.

111. Bizzo, G. Specifications for building a vertical force platform designed for clinical stabilometry / G. Bizzo, M. Guillet, A. Patat et al. // Med. & Biol. Eng. & Comput., 1985. №23. - P. 474-476.

112. Dean, E.M., Griffiths C.J., Murray A. Stability of the human body investigated by sway magnetometry / E.M. Dean, C.J. Griffiths, A. Murray // J. Med. Eng. Technol., 1986.-Vol.3, №10.-P. 126-130.

113. Geurts, A.C. Intrasubject variability of selected force-platform parameters in the quantification of postural control / A.C. Geurts, B. Nienhuis, T.W. Mulder // Arch. Phys. Med. Rehabil., №74, Vol.l 1. - P. 1144-1150.

114. Gurfinkel, V.C. Physical foundations of stabilography / V.C. Gurfinkel // Agressologie. 1973. - №20. - P. 9-14.

115. Hatze, H. Forces and duration of impact, and grip tightness during the tennis stroke. // Medicine and Science in sports. 1976. V.8. - №2, - P. 88-95.

116. Hellebrandt, F.A. Standing as a geotropic reflex / F.A. Hellebrandt // Am. J. Physiology. 1938. - №121. - P. 471-474.

117. Horak, F. Central Programming of postural movements: adaptation to altered support-surface configuration / F. Horak, L. Nashner // J. Neurophysiol., 1986. -№55.-P. 1369-1381.

118. King, D.L. An algoritm for determining gravity line location from posturo-graphic recordings / D.L. King, V.M. Zatsiorsky // J. of Biomechanics. 1998. -№31.-P. 161-164.

119. King, D.L. Extracting gravity line displacement from stabilographic recordings / D.L. King, V.M. Zatsiorsky // Gait Posture. 1997. - №6. - P. 27-38.

120. Miles, W.R. Static equilibrium as a useful test of motor control / W.R. Miles // J. Indastr. Hug. -1922. Vol. 3, №10. -P. 316-331.

121. Nashner, L.M. Dynamic Posturography in the diagnosis and Management of Dizziness and balance Disorders / L.M. Nashner, J.F. Peters // Neurologic Clinics. 1990. - V. 8, №2. - P. 331-349.

122. Rack, P.M. The short range stiffness of active mammalian muscle and its effect on mechanical properties / P.M. Rack, D.R. Westbury // J.Physiol. 1974. -Vol. 240,-№2.-P. 331.

123. Theo, M. Sensory feedback in the learning of a novel motor task / M. Theo, H. Wouter. J. Mot. Behave., 1985, №1. - P. 110-128.

124. Walmsley, B. Comparison of stiffness of soleus and medial gastrocnemius muscles in cats / B. Walmsley, U. Proske // J. Neurophysiol. 1981. vol. 46. -P. 250-259.1. Список рацпредложений

125. Удостоверение 601/111 РСФСР на рацпредложение. Стабилометриче-ский тренажер / А.Г Биленко, О.А. Станиславский. Заявлено 02Л 1.1984; Опубл. 23.11.1984.

126. Удостоверение 783/119 РСФСР на рацпредложение. Стабилометриче-ский тренажер-анализатор / А.Г Биленко, О.А. Станиславский. Заявлено 10.12.1985; Опубл. 20.12.1985.

127. Удостоверение 890/75 РСФСР на рацпредложение. Тренажер «Тариус-К» / А.Г Биленко, О.А. Станиславский. Заявлено 22.09.1986; Опубл. 10.11.1986.

128. Удостоверение 1318/116 РСФСР на рацпредложение. Автоматизированный тензоусилитель / А.Г Биленко, В.П. Думанский, А.С. Лаврентьев, М.Ю. Симонов. Заявлено 14.10.1988; Опубл. 27.10.1988.