danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2023-67-1-51-58dan-1111Research ArticleМЕДИЦИНАMEDICINEОценка двигательной адаптации здоровых лиц по данным пространственно-временной кинематикиEvaluation of motor adaptation of healthy persons according to space-time kinematics dataЛукашевичВ. А.LukashevichV. A.

Лукашевич Владислав Анатольевич – канд. мед. наук,докторант

ул. П. Бровки, 3, 220013, Минск 

Lukashevich Vladislav A. – Ph. D. (Medicine), Doctoral Student 

3, P. Brovka Str., 220013, Minsk

u.lukashevich@gmail.comПономаревВ. В.PonomarevV. V.

Пономарев Владимир Владимирович – д-р мед. наук,профессор, заведующий кафедрой

ул. П. Бровки, 3, 220013, Минск

Ponomarev Vladimir V. – D. Sc. (Medicine), Professor, Head of the Department

3, P. Brovka Str., 220013, Minsk

neurology@belmapo.byГубкинС. В.GubkinS. V.

Губкин Сергей Владимирович – член-корреспондент, д-р мед. наук, профессор, директор

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Gubkin Sergey V. – Corresponding Member, D. Sc. (Medicine), Professor, Director

28, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

goubkin@yandex.ruМанкевичС. М.MankevichS. M.

Манкевич Светлана Михайловна – канд. мед. наук, доцент

ул. П. Бровки, 3, 220013, Минск

Mankevich Svetlana M. – Ph. D. (Medicine), Associate Professor

3, P. Brovka Str., 220013, Minsk

Белорусская медицинская академия последипломного образованияBelarusian Medical Academy of Postgraduate EducationИнститут физиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus2023040320236715158Copyright © Лукашевич В.А., Пономарев В.В., Губкин С.В., Манкевич С.М., 20232023Лукашевич В.А., Пономарев В.В., Губкин С.В., Манкевич С.М.Lukashevich V.A., Ponomarev V.V., Gubkin S.V., Mankevich S.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1111

Актуальной проблемой современной клинической биомеханики остается выделение маркеров сложных движений, позволяющих оценивать сложные двигательные приспособительные реакции вне зависимости от возраста, пола и антропометрических девиаций. Цель исследования: разработать метод анализа двигательных приспособительных реакций человека по биомеханическим маркерам, полученным при выполнении разноплановых кинематических тестов. В исследовании приняли участие 90 добровольцев с правосторонним ведущим кинематическим звеном в возрасте 18,8 [16,8/20,8] лет, с ростом 171,8 [179,2/164,8] см и массой тела 65,3 [76,6/58,5] кг, соотношение мужчин и женщин – 5 : 4. В ходе исследования всем участникам проводили биомеханический анализ с применением системы дистанционного захвата движений «TESLASUIT», а также выполняли разноплановые кинематические тесты. В ходе проведения исследования разработан новый метод анализа двигательных приспособительных реакций человека, основанный на вычислении специфических маркеров времени активной фазы средней угловой девиации и инерциальной кинематики при выполнении стандартизированных кинематических тестов «фронтальная стабильность», «сагиттальная стабильность», «пространственная ориентация» и «идентификация стимула». Установлено, что специфическими (р < 0,001) маркерами первого теста являются показатели времени активной фазы, маркеры второго и четвертого тестов связаны с параметрами средней угловой девиации, специфическими индикаторами третьего теста может выступать инерциальная кинематика бедер, голеней и стоп.

An important problem of modern clinical biomechanics is to identify complex movement markers that make it possible to evaluate complex motor adaptive reactions regardless of age, gender, and anthropometric deviations. The purpose of the present study was to develop a method for analysis of human motor adaptive reactions based on calculating specific biomechanical markers obtained by performing diverse kinematic tests. The study involved 90 volunteers with a right-leading kinematic side at an age of 18.8 [16.8/20.8] years, with a height of 171.8 [179.2/164.8] cm, a body weight of 65.3 [76.6/58.5] kg, and the ratio of men and women – 5 : 4. During the study, all participants underwent biomechanical analysis using the TESLASUIT remote motion capture suit and performing diverse kinematic tests. In the course of the study, a new method for analyzing human motor adaptive reactions was developed. It is based on calculating specific time markers of the active phase, average angular deviation markers, and inertial kinematic markers. All markers are calculated after each kinematic tests “frontal stability”, “sagittal stability”, “spatial orientation”, and “stimulus identification”. Our survey revealed that specific (p < 0.001) markers of the first test are the time indicators of the active phase, the markers of the second and fourth tests are associated with the average angular deviation parameters, and the specific indicators of the third test can be the inertial kinematics of thighs, legs, and feet.

адаптивная кинематикамаркеры адаптивной кинематикивремя активной фазысредняя угловая девиацияинерциальная кинематикаadaptive kinematicsadaptive kinematics markersactive phase timeaverage angular deviationinertial kinematicsReferencesValid and reliable instruments for arm-hand assessment at ICF activity level in persons with hemiplegia: a systematic review / R. Lemmens [et al.] // BMC Neurol. – 2012. – Vol. 12, N 1. – Art. 21. https://doi.org/10.1186/1471-2377-12-21Lemmens R. J. M., Timmermans A. A. A., Janssen-Potten Y. J. M., Smeets R. J. E. M., Seelen H. A. M. Valid and reliable instruments for arm-hand assessment at ICF activity level in persons with hemiplegia: a systematic review. BMC Neurology, 2012, vol. 12, no. 1, art. 21. https://doi.org/10.1186/1471-2377-12-21Долгосрочные исходы мозгового инсульта в крупной городской популяции Беларуси / С. Д. Кулеш [и др.] // Вестн. ВГМУ. – 2011. – Т. 10, № 3. – С. 93–101.Kulesh S. D., Filina N. A., Kostinevich T. M., Kletskova L. A., Savchnenko M. E. Long-term outcomes of cerebral insult in the large urban population of Belarus. Vestnik Vitebskogo Gosudarstvennogo Meditsinskogo Universiteta = Vitebsk Medical Journal, 2011, vol. 10, no. 3, pp. 93–101 (in Russian).Katan, M. Global Burden of Stroke / M. Katan, A. Luft // Semin. Neurol. – 2018. – Vol. 38, N 2. – P. 208–211. https://doi.org/10.1055/s-0038-1649503Katan M., Luft A. Global Burden of Stroke. Seminars in Neurology, 2018, vol. 38, no. 2, pp. 208–211. https://doi.org/10.1055/s-0038-1649503Performance-based everyday functioning after stroke: relationship with IADL questionnaire and neurocognitive performance / J. R. Sadek [et al.] // J. Int. Neuropsychol. Soc. – 2011. – Vol. 17, N 5. – P. 832–840. https://doi.org/10.1017/s1355617711000841Sadek J. R., Stricker N., Adair J. C., Haaland K. Y. Performance-based everyday functioning after stroke: relationship with IADL questionnaire and neurocognitive performance. Journal of the International Neuropsychological Society, 2011, vol. 17, no. 5, pp. 832–840. https://doi.org/10.1017/s1355617711000841Bertrand, A. M. Differences in the magnitude and direction of forces during a submaximal matching task in hemiparetic subjects / A. M. Bertrand, D. Bourbonnais, C. Mercier // Exp. Brain. Res. – 2004. – 157, N 1. – P. 32–42. https://doi.org/10.1007/s00221-003-1813-xBertrand A. M., Bourbonnais D., Mercier C. Differences in the magnitude and direction of forces during a submaximal matching task in hemiparetic subjects. Experimental Brain Research, 2004, vol. 157, no. 1, pp. 32–42. https://doi.org/10.1007/s00221-003-1813-xAbnormal muscle coactivation patterns during isometric torque generation at the elbow and shoulder in hemiparetic subjects / J. P. Dewald [et al.] // Brain. – 1995. – Vol. 118. – P. 495–510.Dewald J. P., Pope P. S., Given J. D., Buchanan T. S., Rymer W. Z. Abnormal muscle coactivation patterns during isometric torque generation at the elbow and shoulder in hemiparetic subjects. Brain, 1995, vol. 118, no. 2, pp. 495–510.Dewald, J. P. Abnormal joint torque patterns in the paretic upper limb of subjects with hemiparesis / J. P. Dewald, R. F. Beer // Muscle Nerve. – 2001. – Vol. 24, N 2. – P. 273–283. https://doi.org/10.1002/1097-4598(200102)24:2%3C273::aid-mus130%3E3.0.co;2-zDewald J. P., Beer R. F. Abnormal joint torque patterns in the paretic upper limb of subjects with hemiparesis. Muscle and Nerve, 2001, vol. 24, no. 2, pp. 273–283. https://doi.org/10.1002/1097-4598(200102)24:2%3C273::aid-mus130%3E3.0.co;2-zGladstone, D. J. The Fugl-Meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties / D. J. Gladstone, C. J. Danells, S. E. Black // Neurorehabil. Neural. Repair. – 2002. – Vol. 16, N 3. – P. 232–240. https://doi.org/10.1177/154596802401105171Gladstone D. J., Danells C. J., Black S. E. The Fugl-Meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties. Neurorehabilitation and Neural Repair, 2002, vol. 16, no. 3, pp. 232–240. https://doi.org/10.1177/154596802401105171Bilateral assessment of functional tasks for robot-assisted therapy applications / M. J. Johnson [et al.] // Med. Biol. Eng. Comput. – 2011. – Vol. 49, N 10. – P. 1157–1171. https://doi.org/10.1007/s11517-011-0817-0Johnson M. J., Wang S., Bai P., Strachota E., Tchekanov G., Melbye J., McGuire J. Bilateral assessment of functional tasks for robot-assisted therapy applications. Medical and Biological Engineering and Computing, 2011, vol. 49, no. 10, pp. 1157–1171. https://doi.org/10.1007/s11517-011-0817-0Test-retest reliability of robotic assessment measures for the evaluation of upper limb recovery / R. Colombo [et al.] // Neural. Syst. Rehabil. Eng. – 2014. – Vol. 22, N 5. – P. 1020–1029. https://doi.org/10.1109/tnsre.2014.2306571Colombo R., Cusmano I., Sterpi I., Mazzone A., Delconte C., Pisano F. Test-retest reliability of robotic assessment measures for the evaluation of upper limb recovery. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 2014, vol. 22, no. 5, pp. 1020–1029. https://doi.org/10.1109/tnsre.2014.2306571Stroke survivors control the temporal structure of variability during reaching in dynamic environments / M. Mukherjee [et al.] // Ann. Biomed. Eng. – 2013. – Vol. 41, N 2. – P. 366–376. https://doi.org/10.1007/s10439-012-0670-9Mukherjee M., Koutakis P., Siu K. C., Fayad P. B., Stergiou N. Stroke survivors control the temporal structure of variability during reaching in dynamic environments. Annals of Biomedical Engineering, 2013, vol. 41, no. 2, pp. 366–376. https://doi.org/10.1007/s10439-012-0670-9Феноменология инерциальной кинематики в структуре формирования двигательных адаптаций / В. А. Лукашевич [и др.] // Докл. БГУИР. – 2020. – Т. 18, № 5. – С. 62–70. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-5-62-70Lukashevich U. A., Ponomarev U. U., Mitskevich U. E., Gubkin S. V., Gavrilovich Y. A., Zhurko E. A., Kipel A. N. The phenomenology of inertial kinematics in the structure of forming motor adaptations. Doklady BGUIR, 2020, vol. 18, no. 5, pp. 62–70 (in Russian). https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-5-62-70Новые возможности количественной оценки качественной структуры адаптивной кинематики / В. А. Лукашевич [и др.] // Мед. журн. – 2020. – № 4. – С. 69–77.Lukashevich U. A., Ponomarev V. V., Gubkin S. V., Mitskevich U. Y., Osipov A. N. New opportunities for quantitative assessment of the qualitative structure of adaptive kinematics. Meditsinskii zhurnal = Medical Journal, 2020, no. 4, pp. 69–77 (in Russian).Lukashevich, V. A. Classification of motor impairments after stroke in consequence of adaptive kinematic specificity / V. A. Lukashevich, V. V. Ponomarev // Intern. Neurol. J. – 2020. – Vol. 16, N 5. – P. 40–47. https://doi.org/10.22141/2224-0713.16.5.2020.209251Lukashevich V. A., Ponomarev V. V. Classification of motor impairments after stroke in consequence of adaptive kinematic specificity. International Neurological Journal, 2020, vol. 16, no. 5, pp. 40–47. https://doi.org/10.22141/2224-0713.16.5.2020.209251Метод оценки адаптивной кинематики в эксперименте постурального тестирования / В. А. Лукашевич [и др.] // Новости мед.-биол. наук. – 2020. – Т. 20, № 2. – С. 6–15.Lukashevich V. A., Ponomarev V. V., Gubkin S. V., Mitskevich V. E. A method for assessing adaptive kinematics in a postural testing experiment. Novosti mediko-biologicheskih nauk = News of Biomedical Sciences, 2020, vol. 20, no. 2, pp. 6–15 (in Russian).Лукашевич, В. А. Опыт применения мобильного приложения для оценки состояния опорно-двигательного аппарата / В. А. Лукашевич, Т. А. Морозевич-Шилюк, Г. Г. Лесив // Мир спорта. – 2021. – № 2 (83). – С. 122–128.Lukashevich V. A., Morozevich-Shilyuk T. A., Lesiv G. G. Experience in using mobile application for musculoskeletal state assessment. Mir sporta [World of Sports], 2021, no. 2(83), pp. 122–128 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.