prgrammaspeck.po_emg

МИНИСТЕРСТВО СПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный университет физической культуры, спорта,
молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)»
Рабочая программа дисциплины
«Электромиография в спортивной и клинической практике»
Направление подготовки 034400.68
«Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (АФК)»
Профиль подготовки:
«Физическая реабилитация в фитнес и велнес-центрах»
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения очная
Москва
Программа утверждена и рекомендована
Экспертно-методическим советом
ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»
Составители: Шалманов Анатолий Александрович – доктор педагогических
наук, профессор кафедры биомеханики ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»;
Вагин Андрей Юрьевич – кандидат педагогических наук, ст. преподаватель
кафедры биомеханики ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ».
Рецензент: Попов Григорий Иванович – д.п.н., профессор кафедры ЕНДиИТ
ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»
Программа спецкурса «Электромиография и ее применение в исследованиях
в спорте» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 034400.68 «Физическая
культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (АФК)». Профиль
подготовки: «Физическая реабилитация в фитнес и велнес-центрах»
I. Организационно-методический раздел
Цель курса.
Целью курса является освоение студентами теоретическими знаниями
и практическими умениями использования электромиографии (ЭМГ) в
научно-исследовательской работе в области физической культуры и спорта.
Задачи курса:
1. Получение новых знаний о процессах электромеханического
сопряжения в скелетных мышцах тела человека, способах их регистрации и
анализа
и
использование
этих
знаний
при
проведении
научных
исследований.
2.
Овладение
студентами
умениями
и
навыками
работы
с
современными аппаратно-программными комплексами, предназначенными
для измерения электрической активности мышц, и знакомство с областью
применения электромиографии в научно-исследовательской работе.
Место курса в профессиональной подготовке. Необходимость
введения
спецкурса
обусловлена
широким
использованием
электромиографии в исследовании двигательной деятельности человека,
особенно в спорте. Поскольку скелетные мышцы являются основными
двигателями, выполняющими управленческую и двигательную функции в
организме человека, знание способов измерения и анализа электрических
процессов, происходящих в мышце во время сокращения, необходимо для
более глубокого изучения спортивных двигательных действий.
Изучение данного курса тесно связано с такими дисциплинами, как
анатомия, физиология, биомеханика и поэтому целесообразно после
прохождения студентами перечисленных дисциплин.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины
Профессиональные (ПК):
Способен применять нетрадиционные способы, средства, аппараты,
технические средства, тренажеры (ПК-18);
В результате изучения курса студент должен знать природу
электрических процессов, происходящих в сокращающейся мышце, и их
связь с ее механическим ответом. Знать принцип работы измерительных
устройств и основные требования, предъявляемые к различным блокам,
входящим в их состав. Освоить методику отведения электрических сигналов
с поверхности мышцы и способы обработки и анализа ЭМГ сигналов, а также
знать артефакты, возникающие в процессе регистрации ЭМГ. Особенно
важно усвоить перечень исследовательских задач, которые можно решать с
помощью электромиографии.
Для
освоения
курса
необходимо
использование
лабораторного
практикума с соответствующим аппаратурным оснащением, компьютерной
техникой и программным обеспечением. Особое место в овладении данным
курсом отводится самостоятельной работе студентов, которая включает
выполнение типовых лабораторных работ и работ, выполняемых по
инициативе студента.
II. Структура и содержание курса
Курс «Электромиография и ее применение в исследованиях в спорте» общим
объемом 36 час. изучается в течение одного семестра.
Раздел 2. Аппаратнопрограммные комплексы
для регистрации ЭМГ
Тема 2.1. Аппаратнопрограммные комплексы
«MegaWin» и
«MuscleLab»
Тема 2.2. Комплексное
использование ЭМГ и
других
экспериментальных
Внеаудитор
ная работа
СРС
итого
Практические
занятия
3
Аудиторные
занятия
Лекции
1
2
Раздел 1.
Теоретические основы
поверхностной
электромиографии
Тема 1.1. Источник
возникновения
биопотенциалов в
скелетной мышце
Тема 1.2. Методика
регистрации
поверхностной ЭМГ
Тема 1.3. Обработка и
анализ ЭМГ сигналов
Неделя семестра
Раздел дисциплины
Семестр
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость (в часах)
4
5
6
7
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации
(по семестрам)
8
Опрос по теме
2
2
4
-
-
2
8
8
18
4
8
12
24
-
-
2
10
10
20
-
4
6
-
методик
Итоговая форма
контроля
зачет
Содержание курса
Раздел 1. Теоретические основы поверхностной электромиографии
Тема 1.1. Источник возникновения биопотенциалов в скелетной мышце
Лекция. Потенциал действия мышечного волокна и скорость его
распространения. Ионные насосы. Рекрутирование и частота разряда
двигательных единиц. Пространственная и временная суммация потенциалов
действия.
Интерференционная
ЭМГ
и
ее
связь
с
механическими
показателями действия мышц человека.
Самостоятельная работа. Амплитудная и частотная характеристика
ЭМГ сигнала. Последовательность электрических и механических процессов
во время мышечного сокращения. Временные задержки в начале мышечного
сокращения и во время расслабления.
Тема 1.2. Методика регистрации поверхностной ЭМГ
Лекция. Блок-схема методики (датчики, усилитель, аналого-цифровой
преобразователь,
ПК
и
программное
обеспечение).
Требования,
предъявляемые к отдельным блокам. Разновидности современных аппаратнопрограммных комплексов для регистрации ЭМГ.
Практические занятия. Факторы, влияющие на точность измерения
ЭМГ
(кожное
сопротивление,
форма
и
расположение
электродов,
собственные шумы усилителя и полоса пропускаемых частот, коэффициент
подавления синфазной помехи, внешние помехи).
Самостоятельная работа. Артефакты, искажающие ЭМГ сигнал
(смещение электродов и движение проводов, затекание сигнала от соседних
мышц, появление ЭКГ сигнала, движение тела в электромагнитном поле,
механические воздействия на электроды и др.).
Тема 1.3. Обработка и анализ ЭМГ сигналов
Лекция. Интерференционная, выпрямленная и интегрированная ЭМГ.
Мощность сигнала. Способы обработки ЭМГ сигнала.
Практические занятия. Огибающая ЭМГ сигнала, метод скользящей
средней, RMS-сигнал (действительный сигнал). Среднее и медианное
значение спектра ЭМГ сигнала. Амплитудная нормализация ЭМГ сигнала.
Нормирование ЭМГ сигнала по величине максимального произвольного
усилия для различных мышечных групп. Нормирование ЭМГ сигнала в
циклических упражнениях. Идея временной нормализации ЭМГ.
Самостоятельная работа. Качественный и количественный анализ
мышечной активности и ее связь механическими характеристиками
движения. Межмышечная координация.
Раздел 2. Аппаратно-программные комплексы для регистрации ЭМГ
Тема 2.1. Аппаратно-программные комплексы «MegaWin» и
«MuscleLab»
Практические занятия. Основные характеристики многоканальной
электромиографии. Порядок включения и основные органы управления
прибором. Подготовка испытуемого и крепление электродов. Проверка
работоспособности и тарировка сигнала. Программное обеспечение для
обработки ЭМГ сигналов в системах «MuscleLab» и «MegaWin».
Самостоятельная работа. Анатомическое положение электродов на
основных мышцах тела человека. Выбор позы и задания для амплитудного
нормирования ЭМГ сигнала.
Тема 2.2. Комплексное использование ЭМГ и других
экспериментальных методик
Лекция.
Электромиография
и
механо-электрические
методики.
Электромиография в комплексе с оптическими системами регистрации
движений человека. Взаимосвязь электрофизиологических, кинематических
и динамических характеристик при изучении двигательных действий
человека.
Самостоятельная
работа.
Основные
электромиографии в научных исследованиях.
направления
применения
Примерный перечень вопросов к зачету по всему курсу
1. Что такое потенциал действия мышечного волокна и как он возникает?
Какова скорость распространения потенциала действия по поверхности
мышечного волокна?
2. Что собою представляет поверхностная электромиограмма, какова
амплитуда и частотный диапазон этого сигнала?
3. Какова последовательность электрических и механических процессов во
время мышечного сокращения?
4. Из каких основных блоков состоит методика регистрации ЭМГ и каково
их назначение? Как выбрать частоту дискретизации ЭМГ сигнала?
5. Какова роль усилителя, электромиографа и какими характеристиками он
должен обладать?
6. Какие артефакты возникают при регистрации ЭМГ и как с ними бороться?
7. Как можно сравнивать ЭМГ сигналы разных мышц? В чем идея
амплитудной и временной нормализации ЭМГ?
8. Основные показатели, используемые для количественной оценки ЭМГ и
их связь с механическим ответом и состоянием нервно-мышечного
аппарата спортсмена.
9. Порядок подготовки испытуемого для регистрации ЭМГ.
10. Перечислите
основные
возможности
программного
обеспечения
измерительных систем «MuscleLab» и «MegaWin».
11. Основные направления применения электромиографии в научных
исследованиях.
III. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Изучение курса завершается зачетом.
Шкала итоговых оценок успеваемости в зависимости от набранных
баллов по дисциплинам, завершающимся зачетом
Набранные
баллы
Зачет/незачет
Оценка по
шкале ECTS
<51
51-60
Незачет
61-67
68-84
85-93
94-100
Зачет
F
E
D
C
Неудовл. Посредств. Удовл. Хорошо
B
A
Оч.
Отлично
Хорошо
IV. Учебно-методическое обеспечение курса
1. Рекомендуемая литература (основная)
1.
Бернштейн Н.А. О построении движений. – М.: Медгиз, 1947. – 254 с.
2.
Биомеханика: Учебник для институтов физ. культ / Под редакцией
Д.Д, Донского, В.М. Зациорского. – М.: Физкультура и спорт, 1979. –
264 с.
3.
Донской Д.Д. Строение действия (биомеханическое обоснование
строения спортивного действия и его совершенствование): Учеб.метод. пособие для студентов физкультурных вузов и тренеров. –М.,
1995. – 70 с.
4.
Зациорский
В.М.,
Аруин
А.С.,
Селуянов
В.Н.
Биомеханика
двигательного аппарата человека. – М.: ФиС, 1981. – 143 с.
5.
Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – Санкт-Петербург:
Питер, 2003. – 608 с.
6.
Enoka R.M. Neuromechanical Basis of Kinesiology. – Human Kinetics
Books, 1988. – 336 p.
7.
Zatsiosky V.M. Kinematics of Human Motion. – Human Kinetics, 2002. –
654 p.
8.
Zatsiosky V.M. Kintics of Human Motion. – Human Kinetics, 1998. – 420
p.
2. Рекомендуемая литература (дополнительная)
1.
Блауберг И.В., Юдин Ю.Г. Становление и сущность системного
подхода. – М.: Наука, 1973. – 263 с.
2.
Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.:
Высшая школа, 2000. – 479 с.
3.
Гожин В.В. Вариативность и двигательная одарённость в спорте
(теоретические и методологические аспекты). – М.: МНПИ, 1998. – 207
c.
4.
Гордеева Н.Д., Девишвили В.М., Зинченко В.П. Микроструктурный
анализ исполнительной деятельности / В сб. Эргономика. Труды
ВНИИТЭ, 1975.– С. 64-71.
5.
Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. – М.: ИНТОР, 1996. –
542 с.
6.
Зациорский В.М., Алешинский С.Ю., Якунин H.А.. Биомеханические
основы выносливости. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 207 с.
7.
Зациорский В.М., Прилуцкий Б.И. Модель для определения мышечных
сил в заданном движении человека // Биофизика, 1989. – Том XXXIV.–
Вып. 6. – С. 1036-1040.
8.
Ланка Я.Е., Шалманов Ан.А. Биомеханика толкания ядра.– М.: ФиС,
1982.– 73 с.
9.
Лукунина Е.А., Шалманов Ан.А. Сохранение положения тела человека
в
условиях
отсутствия
Методические
внешних
разработки
для
возмущающих
воздействий:
слушателей
факультета
усовершенствования и студентов. – М.: РГАФК, 2000. – 48 с.
10.
Мартиросов Э.Г. Методы исследований в спортивной антропологии. –
М.: ФиС., 1982. – 199 с.
11.
Реброва
О.Ю.
Статистический
анализ
медицинских
данных.
Применение пакета прикладных программ STATISTICA. 2-е издание.
М.: МедиаСфера, 2006. – 312 с.
12.
Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. – Санкт-Петербург:
Питер, 2000. – 750 с.
13.
Селуянов В.Н., Шалманов Ан.А., Айед Берхаием, Анненков К.А.,
Григоренко А.В. Биомеханизмы как основа развития биомеханики
движений человека (спорта) // Теория и практика физ. культуры, 1995.
– № 7. – С. 6-10.
14.
Селуянов В.Н., Шестаков М.П. Определение одаренностей и поиск
талантов в спорте. – М.: СпортАкадемПресс, 2000. – 112 с.
15.
Шеннон Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука.
– М.: Мир, 1978. – 418 с.
16.
Latash M.L., Zatsiorsky V.M. Classics in Movement Science. – Human
Kinetics Books, 2001. – 450 p.
17.
Safrit M.J., Wood T.M. Measurement Concepts in Physical Education and
Exercise Science. – Human Kinetics Books, 1989. – 375 p.
18.
Strength and Power in Sport / Edited by P.V. Komi. – Blackwell Science,
2003. – 515 p.