Изменение координат общего центра давления в зависимости от позы в положении сидя

Оценка оказываемого давления и контроля при различных позах в положении сидя рассматривались в ряде исследований. R.H. Goossens с соавт. [6–8] рассмотрели параметры давления вокруг левой ягодицы и на седалищной бугристости, M.P. DeLoozeс соавт. [3] – равномерность распределения давления в поддоне сиденья и спинке, S.M. Carcone [1] – площадь контакта с сиденьем и среднее давление в сидении, а также в некоторых работах исследовалось максимальное давление в сидении [5, 12]. Сделаны выводы о том, что данный вопрос подлежит дальнейшей разработке и детальному изучению, так как недостаточно изучена связь длительного пребывания в положении сидя с повышенным риском развития заболеваний опорно-двигательного аппарата [11, 13, 15, 18].

Вместе с тем установлено, что для оценки различных поз в положении сидя наиболее эффективно будет применение приборов и систем, измеряющих вес и его распределение [13]. Эргономическая информация, которая может быть предоставлена сидящему человеку, важна для коррекции положения и может изменить его привычки и отношение к обычной позе [2, 4, 14, 16]. Для создания подобных устройств необходимо проведение ряда исследований, которые позволят создать фундаментальные основы и алгоритмы распознавания различных поз в положении сидя.

Цель исследования – определение координат общего центра давления человека в положении сидя в различных позах.

Ровно (1)

Sitting straight (1)

Ноги под себя (2)

Legs under the chair (2)

Наклон вперед с упором локтей на колени (3) Elbows on knees (3)

Наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон (4) Elbows on knees with the mobile phone (4)

Нога на ногу (левая) (5)

Left leg on the right leg (5)

Нога на ногу (правая сверху) (6)

Right leg on the left leg (6)

Облокотившись на спинку (7)

Backrelaxed (7)

С опорой локтями на стол (8) Hands on the table (8)

Рис. 1. Анализируемые позы в положении сидя Fig. 1. Sitting postures

Материалы и методы. Исследование проводилось с участием 22 человек (11 мужчин и 11 женщин) в возрасте от 20 до 50 лет. На стул с жестким металлическим каркасом была установлена стабилометрическая платформа МБН «Стабило», и в соответствии с методикой исследования последовательно проведены 8 проб (по 30 с в каждой позе) с различными позами (рис. 1). Анализировались средние значения трех показателей: X – положение общего центра давления (ОЦД) во фронтальной плоскости, Y – положение общего центра давления в сагиттальной плоскости, Z – вес тела.

Результаты исследования. В таблице представлены результаты исследования, свидетельствующие о наличии существенных различий положения ОЦД в зависимости от позы сидящего человека.

Как видно из таблицы, в положении сидя,

Координаты центра давления (X, Y, Z) человека в различных позах в положения сидя Coordinates of the center of pressure (X, Y, Z) in various sitting postures

Поза в положении сидя Sitting postures	Координата Coordinate	Mean	Minimum	Maximum	Std.Dev.
Ровно Sitting straight	X (мм)	35,22	7,30	76,45	18,98
	Y (мм)	–0,95	–80,10	76,50	41,91
	Z (кг)	33,47	10,10	61,80	13,94
Ноги под себя Legs under the chair	X (мм)	33,71	0,01	124,62	25,30
	Y (мм)	78,84	–9,83	141,08	43,70
	Z (кг)	39,95	12,80	70,40	15,80
Наклон вперед с упором локтей на колени Elbows on knees	X (мм)	88,11	4,06	221,93	61,92
	Y (мм)	72,58	–48,90	163,76	59,05
	Z (кг)	19,14	5,25	51,30	11,63
Наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон Elbows on knees with the mobile phone	X (мм)	87,73	3,00	221,88	64,48
	Y (мм)	61,90	–64,64	162,97	72,20
	Z (кг)	19,92	6,10	53,25	12,54
Нога на ногу (левая) Left leg on the right leg	X (мм)	45,32	–13,89	87,97	25,58
	Y (мм)	–34,52	–95,09	47,69	38,12
	Z (кг)	32,33	12,10	59,50	13,62
Нога на ногу (правая сверху) Right leg on the left leg	X (мм)	12,76	–34,73	52,04	22,67
	Y (мм)	–32,74	–103,55	52,84	40,87
	Z (кг)	31,79	12,60	62,10	14,30
Облокотившись на спинку Back relaxed	X (мм)	22,79	–48,32	99,53	33,31
	Y (мм)	–50,45	–106,66	41,03	39,68
	Z (кг)	26,87	7,50	59,20	12,84
С опорой локтями на стол Hands on the table	X (мм)	52,12	–44,48	201,39	54,31
	Y (мм)	47,80	–31,21	150,19	57,88
	Z (кг)	21,20	7,25	44,65	10,65

Примечание: X – положение общего центра давления (ОЦД) во фронтальной плоскости, Y – положение общего центра давления в сагиттальной плоскости, Z – вес тела.

Note: X – center of pressure in the frontal plane; Y – center of pressure in the sagittal plane; Z – body weight.

независимо от позы, наблюдается высокая вариабельность параметров, связанная с индивидуальными особенностями человека (антропометрические данные, состояние позвоночника, положение таза, наклон головы и т. п.). В частности, анализ минимальных и максимальных значений свидетельствует о большом вариационном размахе, в некоторых случаях достигающем 200 % (поза «ровно», положение ОЦД (общий центр давления) в сагиттальной плоскости: min –80,10 мм; max 76,50 мм). В таком случае при данной выборке сравнение полученных значений методами вариационной статистики (например, критерий Стьюдента) не представляется возможным. Однако результаты позволяют оценить динамику изменения положения ОЦД и в перспективе разработать методику исследования, которая позволит статистически достоверно установить различия в координатах ОЦД при различных позах сидя. Например, при дальнейших исследованиях необходимо учитывать различия в антропометрических данных испытуемых [5], деформации позвоночника, массу тела, эргономические требования к стулу и другие факторы, влияющие на измеряемые показатели.

Анализ средних значений координат ОЦД во фронтальной плоскости в позе «ровно» свидетельствует о смещении ОЦД в правую сторону (X – 35,22 мм), что, возможно, связано с деформациями опорно-двигательного аппарата. Так, например, установлено, что ротация таза и различные деформации позвоночника оказывают большое влияние на смещение положения ОЦД как в положении стоя [10], так и в положении сидя [14]. Значения ОЦД в сагиттальной плоскости в среднем близки к 0 мм, что свидетельствует о хорошем уровне развития системы «агонист – антагонист» – «брюшной пресс – паравертебральные мышцы спины» [6].

Рис. 2. Положение ОЦД во фронтальной плоскости (координата X) в различных пробах:

1 – ровно; 2 – ноги под себя; 3 – наклон вперед с упором локтей на колени; 4 – наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон; 5 – нога на ногу (левая); 6 – нога на ногу (правая сверху); 7 – облокотившись на спинку; 8 – с опорой локтями на стол

Fig. 2. Center of pressure in the frontal plane (X axis) in various sitting postures:

1 – sitting straight; 2 – legs under the chair; 3 – elbows on knees; 4 – elbows on knees with the mobile phone;

5 – left leg on the right leg; 6 – right leg on the left leg; 7 – back relaxed; 8 – hands on the table

Рис. 3. Положение ОЦД в сагиттальной плоскости (координата Y) в различных пробах:

1 – ровно; 2 – ноги под себя; 3 – наклон вперед с упором локтей на колени; 4 – наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон; 5 – нога на ногу (левая); 6 – нога на ногу (правая сверху); 7 – облокотившись на спинку; 8 – с опорой локтями на стол

Fig. 3. Center of pressure in the sagittal plane (Y axis) in various sitting postures:

1 – sitting straight; 2 – legs under the chair; 3 – elbows on knees; 4 – elbows on knees with the mobile phone;

5 – left leg on the right leg; 6 – right leg on the left leg; 7 – back relaxed; 8 – hands on the table

Анализ динамики координат ОЦД при различных позах представлен на рис. 2–4.

Из рис. 2 видно, что, как и в позе «ровно», так и в других позах положение ОЦД во фронтальной плоскости остается смещенной вправо (средние значения больше 0 мм). Следовательно, анализ положения ОЦД по координате X в условно правильном положении человека (поза «ровно») может являться диагностическим критерием наличия деформаций в опорно-двигательном аппарате. Позы «наклон вперед с упором локтей на колени» и «наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон» приводят к увеличе- нию смещения ОЦД, фактически являясь фактором, усугубляющим негативные изменения. На основании этих данных можно утверждать, что указанные позы оказывают наиболее губительное воздействие на позвоночник, особенно если речь идет об организме детей и подростков.

В позе «нога на ногу (правая сверху)», напротив, наблюдается максимальная централизация ОЦД во фронтальной плоскости. Возможно, данная поза является своеобразным вариантом компенсации разворота таза вправо (относительно вертикальной оси), а изменение положения ноги приводит к его выравнива-

Рис. 4. Вес тела (координата Z) в различных пробах:

1 – ровно; 2 – ноги под себя; 3 – наклон вперед с упором локтей на колени; 4 – наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон; 5 – нога на ногу (левая); 6 – нога на ногу (правая сверху); 7 – облокотившись на спинку; 8 – с опорой локтями на стол

Fig. 4. Body weight (Z axis) in various sitting postures:

1 – sitting straight; 2 – legs under the chair; 3 – elbows on knees; 4 – elbows on knees with the mobile phone;

5 – left leg on the right leg; 6 – right leg on the left leg; 7 – back relaxed; 8 – hands on the table

нию. Кроме того, можно предположить, что для большинства испытуемых данная поза является «удобной», позволяя более «правильно» распределить ОЦД в положении сидя.

Динамика положения ОЦД в сагиттальной плоскости (см. рис. 3) также свидетельствует о существенных различиях в позах положения сидя. Так, в позах «ноги под себя», «наклон вперед с упором локтей на колени», «наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон» и «с опорой локтями на стол» зафиксировано смещение ОЦД вперед, а в пробах «нога на ногу (левая)», «нога на ногу (правая сверху)» и «облокотившись на спинку», напротив, назад.

Полученные данные свидетельствуют о наличии принципиальных различий между позами сидя и их отличающемся влиянии на позвоночник. Так, анализ веса тела (координата Z) показывает, что в позах, при которых ОЦД в сагиттальной плоскости расположен впереди, наблюдаются максимальные и минимальные его величины. В частности, в позе «ноги под себя» установлены максимальные значения веса (увеличение на 16,2 % от позы «ровно»), а в позах «наклон вперед с упором локтей на колени», «наклон вперед с упором локтей на колени, держа в руках телефон» и «с опорой локтями на стол» его снижение на 74,8; 68,0 и 57,8 % соответственно.

В позах, в которых ОЦД смещен назад (отрицательные значения координаты Y), зафиксирована различная динамика значения веса тела (координата Z) относительно пробы «ровно». Так, в положениях «нога на ногу (левая)» и «нога на ногу (правая сверху)» вес тела остается практически неизменным, тогда как в позе «облокотившись на спинку» он снижается на 24,56 %.

Заключение. Исследование показало наличие существенных различий (в том числе и индивидуальных) в положении ОЦД при различных позах в положении сидя. Результаты свидетельствуют о том, что параметр «положение ОЦД во фронтальной плоскости» (координата X) в позе «ровно» можно рассматривать как прогностический критерий, позволяющий провести раннюю диагностику отклонений в пространственном положении таза и позвоночника. Анализ параметра «положения ОЦД в сагиттальной плоскости» (координата Y) в сочетании с параметром «вес тела» (координата Z) можно использовать как индикаторы позы человека в положении сидя.

Работа выполнена в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования РФ FENU-2020-0022 (№ 2020072ГЗ).