77. Общий центр тяжести тела: возрастные, половые и индивидуальные особенности его расположения.

Общим центром тяжести (ОЦТ) человека называют точку приложения равнодействующих всех сил тяжести частей его тела. ОЦТ располагается на уровне I-V крестцовых позвонков и проецируется на переднюю поверхность тела выше лобкового симфиза. Положение ОЦТ по отношению к продольной оси тела и позвоночного столба зависит от возраста, пола, костей скелета, мышц и отложений жира. Кроме того, наблюдаются суточные колебания положения ОЦТ в связи с укорочением или удлинением позвоночного столба, которые возникают из-за неравномерных физических нагрузок днем и ночью. У пожилых и старых людей положение ОЦТ зависит также от осанки. У мужчин ОЦТ располагается на уровне III поясничного - V крестцового позвонков, у женщин - на 4-5 см ниже, чем у мужчин, и соответствует уровню от V поясничного до I копчикового позвонка. Это зависит, в частности, от большего, чем у мужчин, отложения подкожного жира в области таза и бедер. У новорожденных ОЦТ находится на уровне V-VI грудных позвонков, а затем постепенно (до 16-18 лет) опускается вниз и перемещается несколько кзади.

Положение ОЦТ тела человека зависит также от типа телосложения. У лиц долихоморфного типа телосложения (у астеников) ОЦТ располагается относительно ниже, чем у лиц брахиморфного типа телосложения (у гиперстеников).

В результате исследований было установлено, что ОЦТ тела человека находится обычно на уровне II крестцового позвонка. Отвесная линия центра тяжести проходит на 5 см позади поперечной оси тазобедренных суставов, примерно на 2,6 см кзади от линии, соединяющей большие вертелы, и на 3 см кпереди от поперечной оси голеностопных суставов. Центр тяжести головы располагается немного кпереди от поперечной оси атлантозатылочных суставов. Общий центр тяжести головы и туловища находится на уровне середины переднего края X грудного позвонка.

Для сохранения устойчивого равновесия тела человека на плоскости необходимо, чтобы перпендикуляр, опущенный из его центра тяжести, падал на площадь, занимаемую обеими ступнями. Тело стоит тем прочнее, чем шире площадь опоры и чем ниже расположен центр тяжести. Для вертикального положения тела человека сохранение равновесия является главной задачей. Однако, напрягая соответствующие мышцы, человек может удержать тело в различных положениях (в известных пределах) даже тогда, когда проекция центра тяжести выведена за пределы площади опоры (сильный наклон туловища вперед, в стороны и т.д.). Вместе с тем стояние и передвижение тела человека нельзя считать устойчивыми. При относительно длинных ногах человек имеет сравнительно небольшую площадь опоры. Поскольку общий центр тяжести тела у человека расположен сравнительно высоко (на уровне II крестцового позвонка), а опорная площадь (площадь двух подошв и пространства между ними) незначительна, устойчивость тела очень невелика. В состоянии равновесия тело удерживается силой мышечных сокращений, что предотвращает его от падения. Части тела (голова, туловище, конечности) при этом занимают соответствующее каждой из них положение. Однако если будет нарушено соотношение частей тела (например, вытягивание рук вперед, сгибание позвоночника при стоянии и т.д.), то соответственно изменяются положение и равновесие других частей тела. Статические и динамические моменты действия мускулатуры находятся в прямой связи с положением центра тяжести тела. Поскольку центр тяжести всего тела располагается на уровне II крестцового позвонка позади поперечной линии, соединяющей центры тазобедренных суставов, стремлению туловища (вместе с тазом) опрокинуться назад противостоят сильно развитые мышцы и связки, укрепляющие тазобедренные суставы. Так обеспечивается равновесие всей верхней части тела, удерживающейся на ногах в вертикальном положении.

Стремление тела упасть вперед при стоянии обусловлено прохождением вертикали центра тяжести впереди (на 3-4 см) от поперечной оси голеностопных суставов. Падению противостоят действия мышц задней поверхности голени. Если отвесная линия центра тяжести переместится еще дальше кпереди - к пальцам, то сокращением задних мышц голени пятка приподнимается, отрывается от плоскости опоры, отвесная линия центра тяжести перемещается вперед и опорой служат пальцы стопы.

Ходьба - это автоматизированный двигательный акт, осуществляемый в результате крайне сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища, нижних конечностей. Ходьба человека складывается из отдельных шагов, представляющих собой простой локомоторный цикл, где выделяются две фазы:

1. Переноса.
2. Опоры.

В фазе переноса происходит непосредственно перенос стопы в воздухе на более отдаленную позицию. В фазе опоры стопа контактирует с поверхностью, по которой перемещается человек. В начале переноса нижней конечности вперед (так называемое начало фазы переноса) происходят следующие движения (рис. 1А):

1. Сгибание тазобедренного сустава, которое осуществляется при помощи пояснично-подвздошной мышцы.
2. Сгибание коленного сустава при согласованном действии двуглавой мышцы бедра и седалищно-бедренных мышц (полуперепончатая, полусухожильная мышцы, и длинная и короткая головки двуглавой мышцы бедра).
3. Сгибание голеностопного сустава с задействованием мышц-сгибателей голеностопного и передней большеберцовой и третичной малоберцовой мышц.
4. Разгибание пальцев стопы мышцами-разгибателями пальцев стопы (длинный разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца стопы, короткий разгибатель пальцев, короткий разгибатель большого пальца стопы).

При начальном контакте стопы с поверхностью наблюдаются такие процессы, как (рис. 1В):

1. Окончание процесса сгибания тазобедренного сустава пояснично-подвздошной мышцей.
2. Разгибание коленного сустава четырехглавой мышцей бедра.
3. Окончание сгибания голеностопного сустава мышцами разгибателями пальцев стопы и сгибателями голеностопного сустава.

В тот момент, когда переносимая нога полностью опирается на поверхность , то наблюдается настойчивое действие четырехглавой мышцы бедра и начало работы большой ягодичной мышцы (рис. 1С).

Рис. 1. Фазы ходьбы человека

Следующая фаза ходьбы заключается в переносе тела вперед . Тут мы наблюдаем такие действия (рис. 2А):

1. Разгибание тазобедренного сустава посредством воздействия большой ягодичной мышцы и седалищно-бедренных мышц.
2. Антагонизм-синергизм с четырехглавой мышцей бедра.
3. Сгибание голеностопного сустава мышцами-сгибателями в синергизме с большой годичной мышцей.

В процессе первого двигательного толчка перед опорой на две ноги наблюдаются такие процессы, как (рис. 2В):

1. Продолжающееся разгибание тазобедренного сустава большой ягодичной мышцей и седалищно-бедренными мышцами.
2. Продолжающееся разгибание коленного сустава четырехглавой мышцей бедра.
3. Разгибание голеностопного сустава двуглавой мышцей бедра и сгибателями пальцев стопы (длинный сгибатель пальцев, длинный и короткий сгибатели большого пальца стопы, короткий сгибатель пальцев.).

В фазе второго двигательного толчка , действующего на несущую ногу человека при полном разгибании, тогда как колеблющаяся конечность собирается наступить на пол наблюдается усиление действия четырехглавой мышцы бедра, большой ягодичной мышцы, седалищно-бедренных мышц, двуглавой мышцы бедра и мышц-сгибателей пальцев стопы (рис. 2С).

В начале перехода с одной несущей конечностью на другую наблюдается процесс укорочения переносимой конечности за счет сокращения седалищно-бедренных мышц и мышц-сгибателей голеностопного сустава, а также сгибание тазобедренного сустава пояснично-подвздошной мышцей (рис. 2D).

В процессе движения конечности спереди усиливается действие пояснично-подвздошной и четырехглавой мышцы бедра с расслаблением седалищно-бедренных мышц. В мести с этим происходит разгибание коленного сустава путем сокращения четырехглавой мышцы беда и поднятие пальцев стопы действием мышц-разгибателей пальцев стопы (рис. 2Е). Далее следует начало нового цикла .

Рис. 2. Фазы ходьбы

Мышцы ног - это не единственные группы мышц, которые участвуют в ходьбе.

Для удержания туловища человека в наклонном положении при переносе ноги сокращаются мышцы задней поверхности туловища такие, как:

1. Трапециевидная мышца.

2. Широчайшая мышца спины.

3. Ромбовидная мышца спины, которая состоит из большой ромбовидной мышцы и малой ромбовидной мышцы.

4. Мышца, выпрямляющая позвоночник.

5. Длиннейшая мышца спины.

С целью предотвращения падения тела назад при заднем шаге происходит напряжение мышц передней поверхности туловища, в большей степени это касается мышц живота:

1. Прямая мышца живота.
2. Наружная косая мышца живота.
3. Внутренняя косая мышца живота.
4. Поперечная мышца живота.
5. Квадратная мышца поясницы.

Данные мышцы также работаю в случае, если нужно зафиксировать таз и обеспечить тем самым опору для выноса ноги вперед.

Обратите внимание, что в процессе выноса вперед ноги туловище вместе с тазом совершает поворот вокруг вертикальной оси в направлении опорной ноги. Для этого со стороны опорной ноги напрягаются внутренняя косая мышца живота, а с противоположной стороны - наружная, поперечно-остистая и подвздошно-поясничная мышцы.

Мышцы, которые выпрямляют позвоночник, способствуют уменьшению отклонения всего туловища в одну из сторон (мышца, выпрямляющая позвоночник) и длиннейшая мышца спины.

В определенных случаях можно наблюдать сокращение задних мышц шеи. Помимо уже указанных мышц туловища требуется отметить следующие мышцы:

1. Задняя лестничная мышца.

2. Мышца, поднимающая лопатку.

3. Верхняя задняя зубчатая мышца.

4. Ременная мышца головы и ременная мышца шеи.

5. Полуостистая мышца головы.

6. Полуостистая мышца шеи.

Работа мышц верхней конечности при обычной ходьбе незначительна. Во время движения руки вперед сокращаются мышцы-сгибатели в плечевом и отчасти в локте-вом суставах, а во время движения назад - мышцы-разгибатели в этих суставах.

К мышцам сгибателям плеча относятся :

1. Передняя часть дельтовидной мышцы.
2. Большая грудная мышца.
3. Клювовидно-плечевая мышца.
4. Двуглавая мышца плеча.

К мышцам-разгибателям плеча относятся :

1. Задняя часть дельтовидной мышцы.
2. Широчайшая мышца спины.
3. Подкостная мышца.
4. Малая круглая.
5. Большая круглая.
6. Длинная головка трехглавой мышцы плеча.

Мышцы-сгибатели плечевого сустава :

1. Плечевая мышца.
2. Плечелучевая мышца.
3. Двуглавая мышца плеча.
4. Длинный разгибатель лучезапястного сустава.
5. Локтевая мышца.
6. Круглый пронатор.

Мышцы-разгибатели локтевого сустава - это трехглавая мышца плеча.

Работа мышц регулирует маятникообразного движения свободной верхней конечности, что возможно в результате одного попеременного сокращения передней и задней частей дельтовидной мышцы.

Когда все перечисленные мышцы не имеют проблем с растяжением и сокращением, то человек ходит и бегает правильно и легко. Таких людей в мире очень мало . В основном, мышцы имеют те или иные дефекты, связанные с каких-то участков мышц. Отек участка мышцы не дает ей растянутся полностью.

Внутри мышечного волокна, который полностью не растягивается, происходит смещение ядер мышечных клеток в одно место и уменьшение количества митохондрий, которые вырабатывают энергию для полного растяжения мышцы. В зависимости от того, какие мышцы отекшие, а какие остались нормальные, проявляются те или иные дефекты: неправильная походка, неровные ноги, походка на носочках, искривление позвоночника.

Например , мышцы спины, рук и ног не двигаются при тетрапарезе (одна из форм ).

Сила тяжести – это сила, притягивающая нас к Земле, действие которой мы постоянно испытываем на себе. Пожалуй, мы не придаем ей большой важности, так как привыкли к ее постоянному действию. По словам знаменитого французского астронома Араго (1786–1853 гг.): «Если бы мы не наблюдали ежеминутно падение тел, оно было бы для нас самым удивительным явлением».

Конечно, сила тяжести оказывает огромное влияние на положение тела, его движения, перемещение внутренних жидкостей или на такие аспекты, как расположение и организация органов и систем. Благодаря мышцам, постоянно борющимся с силой тяжести, человеческое тело способно распрямляться во весь рост и поддерживать вертикальное положение, перемещаться от одного места к другому или производить какие-либо движения. Обычный жест, когда мы подносим яблоко ко рту, предполагает преодоление силы тяжести, чтобы переместить вес яблока и руки.

Переход к прямохождению, совершенный человеческим видом миллионы лет назад, привел к вертикальному положению позвоночника. Вслед за этим последовали соответствующие преимущества и потребности, а вместе с ними и появление большого давления на структуры скелета, в частности, на позвоночник, мышцы и связки, связанные с ним.

В повседневной деятельности ноги, таз и позвоночник играют роль опорных структур, и в результате действия силы тяжести их кости и суставы подвержены значительной компрессии и трению.

Тело, находящееся в постуральном равновесии, – это тело, чьи костные и суставные элементы находятся в положении сниженного механического стресса и чьи мышечные элементы работают при низком уровне усилий. Для каждого движения (и положения) существует свой сбалансированный способ выполнения, учитывающий особенности компонентов опорно-двигательного аппарата и экономичный с точки зрения мышечного энергопотребления.

Науку о законах движения человека и животных называют биомеханикой. Для правильного и обоснованной применения лечебной физкультуры в лечении больных необходимо понимать закономерности движений человека.

Для регистрации состояния тела человека принято различать три основные, (воображаемые) плоскости тела:

• сагиттальная, или переднезадняя, разделяет тело или любую его часть на левую и правую половины (отделы), причем сагиттальную плоскость, проходящую через середину тела, называют срединной плоскостью;
• горизонтальная плоскость пересекает тело поперечно, разделяя его на головной (краниальный) и хвостовой (каудальный) отделы. Горизонтальная плоскость, проведенная на любой конечности, делит ее на проксимальный (ближе к туловищу) и дистальный (далее от туловища) отделы;
• фронтальная плоскость (параллельная поверхности лба) делит тело и его части на передний (вентральный) и задний (дорзальный) отделы.

Все три плоскости располагаются перпендикулярно друг другу.

В суставах различают следующие движения: сгибание, разгибание, отведение (наружу), приведение (внутрь), вращение или ротация (поворот внутрь и наружу). Поворот внутрь называют еще пронацией, поворот наружу - супинацией. В некоторых суставах (например, в плечевом, тазобедренном, лучезапястном) возможны еще круговые движения.

В.соединении двух костных звеньев посредством сустава (биокинетическая пара) возможности движения определяются строением сустава, воздействием мышц, ограничивающим действием капсулы и связок сустава.

Подвижность сустава зависит от возраста, пола, индивидуальных особенностей, функционального состояния нервной системы. У женщин, молодых людей подвижность больше.

Н. А. Гукасова (1997) для специалистов ЛФК систематизировала данные одного из основных направлений биомеханики - динамической анатомии человека. Динамическая анатомия изучает функции мышц и влияние тяжести тела на его положение как в покое, так и при движениях (в статике и динамике).

Для специалистов ЛФК важны правильный выбор исходных положений в процедурах лечебной гимнастики, подбор специальных и общеразвивающих упражнений, их дозировка. Для этого необходимы знания из биомеханики законов рычагов, «степеней свободы», состояния тонуса мышц - синергистов и антагонистов.

Движения человека осуществляются по законам рычагов. Рычаги - это отдельные костные звенья человеческого тела, например кости плеча, предплечий, бедренные кости, кости голеней, стоп, головы, позвоночника. На каждое костное звено обычно действуют две силы: мышечная и сила тяжести данного костного звена. В зависимости от места приложения сил по отношению к точке опоры рычага или оси вращения различают «рычаги равновесия», «рычаги скорости» и «рычаги силы».

Рычаг I рода - «рычаг равновесия», у которого силы расположены по обе стороны от точки опоры (оси вращения) и направлены в одну сторону. Плечом рычага считают перпендикуляр, опущенный из точки опоры рычага (оси вращения) на направление мышечной силы или тяжести; плечо рычага соответствует расстоянию от точки опоры рычага до точки приложения сил (рис. 1).

Рычаги I рода: а - с равными плечами; б - с неравными плечами. О - ось вращения, или точка опоры; МА - мышечная сила; ТВ - сила тяжести данного костного звена; ОА - плечо рычага мышечной силы; ОБ - плечо рычага силы тяжести

По закону рычага I рода происходят движения головы, позвоночника. При асимметричном изменении мышечной силы, силы тяжести костного звена возникает нарушение равновесия рычага, и это клинически проявляется нарушением осанки в сагиттальной или фрронтальной плоскости.

Для правильного выбора физических упражнений необходимо знать причины, вызвавшие нарушение функции равновесия. Так, при односторонних радикулитах необходимо снизить мышечный тонус на стороне поражения мышц, осуществляющих движение головы, позвоночника, применяя упражнения на расслабление, корригирующие исходные положения, массаж. При нарушениях осанки у детей, ослабленных больных, наоборот, следует использовать упражнения и приемы массажа, способствующие укреплению ослабленных мышечных групп, повышению их тонуса. У больных после частичной или полной ампутации конечности происходит уменьшение тяжести костного звена, поэтому следует применять упражнения, способствующие наращению мышечной массы на стороне ампутации, и обучать больного расслаблять мышцы противоположной конечности и пользоваться протезом для восстановления равенства моментов вращения сил.

Когда сгибают, наклоняют, поворачивают голову, туловище, происходит выведение рычага из состояния равновесия. Момент вращения одной силы становится больше или меньше-момента вращения другой силы. Тело возвращается в состояние исходного равновесия при восстановлении первоначального равенства моментов вращения сил.

Движения конечностей происходят преимущественно по закону рычаго в II рода . Рычагом II рода называется такой рычаг, у которого силы, приложенные к нему, расположены по одну сторону от точки опоры или оси вращения и направлены в разные стороны. Этот рычаг имеет две разновидности в зависимости от того, какая сила (сила тяжести или мышечная) будет расположена ближе к точке опоры (оси вращения). Если сила тяжести находится ближе к точке Опоры и плечо ее рычага меньше плеча рычага мышечной силы, то такой рычаг II рода называется «рычагом силы» (рис. 2, а). Если мышечная сила расположена ближе к точке опоры и плечо ее рычага меньше, чем плечо рычага силы тяжести, то такой рычаг II рода называется «рычагом скорости» (рис. 2, б). Движение стопы во время подъема на носки - пример» движения по закону «рычага силы». В этом движении точкой опоры служат головки плюсневых костей, сила тяжести тела проходит через тазобедренные суставы, кости бедра, голени, таранные кости и давит вниз, а мышцы задней поверхности голени противодействуют силе тяжести и стремятся удержать тело в состоянии равновесия при его положении стоя на носках. При этом имеет место равенство моментов вращения силы тяжести и мышечной силы. Если мышцы, расположенные по задней поверхности голени, слабые, пациент не сможет удержаться в равновесии, стоя на носках, так как момент вращения мышечной силы будет меньше, чем момент вращения силы тяжести. В этом случае равновесие нарушится, и человек будет стремиться встать на полную ступню. Поэтому необходимы упражнения для укрепления мышц, расположенных на задней поверхности голени, т. е. мышц - сгибателей стопы (трехглавая мышца голени, подошвенная мышца, задняя большеберцовая мышца, длинный сгибатель пальцев, длинная и короткая малоберцовые мышцы). Кроме того, следует посоветовать пациенту уменьшить массу тела (похудеть), если вес его превышает нормальные показатели.

Рычаги II рода: а - рычаг силы;б - рычаг скорости. О - ось вращения, или точка опоры; МА - мышечная сила; ТВ - сила тяжести данного костного звена; ОA - плечо рычага мышечной силы; ОВ - плечо рычага силы тяжести

Примером движения по закону «рычага скорости» служит сгибание руки в локтевом суставе.

Знание законов рычагов I и II рода помогает правильно выбирать наиболее оптимальные исходные положения (ИП) для выполнения физических упражнений. Так, для укрепления прямых мышц живота необходимо постепенно увеличивать момент вращения силы тяжести туловища за счет изменения длины плеча рычага, или массы туловища, или того и другого вместе. Изменение плеча рычага может быть достигнуто за счет изменения положения туловища. Сгибание и разгибание туловища сначала выполняются в исходном положении сидя на стуле, на полу. Так обеспечивают щадящее воздействие на прямую мышцу живота. По мере адаптации постепенно следует переходить к более нагрузочным ИП: лежа на спине, лежа на спине поперек гимнастической скамейки, касаясь головой и ногами пола. Такое изменение ИП дает возможность постепенно увеличивать плечо рычага силы тяжести туловища. Усилить воздействие на прямую мышцу живота можно, увеличив массу тела за счет выполнения упражнений с отягощением (гантели, медицинболы), с сопротивлением (резиновые бинты). Удлинение плеча рычага силы тяжести с одновременным увеличением самой силы тяжести - еще один вариант для укрепления силы этой мышцы.

Другой пример. У больного после перелома в верхней трети плечевой кости имеются последствия. Возникает необходимость укрепить отводящие мышцы плеча (средние пучки дельтовидной мышцы, надостную мышцу) для восстановления подвижности в плечевом суставе. В первой половине курса лечения для этих ослабленных мышц следует создать облегченные условия за счет уменьшения момента вращения силы тяжести руки и плеча рычага силы тяжести. Плечо рычага силы тяжести руки можно уменьшить за счет выполнения отведения в плечевом суставе рукой, согнутой в локтевом суставе. При этом плечо рычага силы тяжести руки уменьшится почти в 2 раза.

Для уменьшения веса конечности следует отводить руку больного с помощью руки методиста или подвесив ее на Лямках, используя блоки, выполняя упражнения в воде. Во второй половине курса лечения.необходимо укреплять и наращивать силу отводящих мышц плеча. Для этого упражнения следует выполнять с полным рычагом (отведение прямой руки в сторону), с удлиненным рычагом силы тяжести конечности (упражнения с булавами, гимнастическими палками), с отягощением, т.е. увеличением силы тяжести конечности (гантели, медицинболы), с сопротивлением (резиновые бинты, эспандеры).

Для восстановления подвижности в том или ином суставе Необходимо знать возможные направления его движений. У свободного, незакрепленного тела имеется шесть степеней свободы:

три поступательных движения в направлениях:

• переднезаднем (вперед, назад),
• поперечном (вправо, влево),
• вертикальном (вверх, вниз);

три вращательных движения вокруг указанных выше осей.

В опорно-двигательном аппарате все костные звенья соединены друг с другом.

Трехосные суставы имеют три степени свободы, это - самые подвижные суставы. К ним относятся сочленение голрвы с позвоночником, сочленение позвонков между собой, плечевой, плечелучевой, грудино-ключичный, тазобедренный суставы. Эти суставы по форме - шаровидные или ореховидные. В них возможны движения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей (переднезадней, поперечной, вертикальной) и внутри трех взаимно перпендикулярных плоскостей (фронтальной, сагиттальной и горизонтальной). Плоскости движения располагаются перпендикулярно осям вращения.

В трехосных суставах конечностей возможно отведение, приведение, сгибание, разгибание, поворот внутрь, наружу; для позвоночника - наклоны вправо, влево, сгибание, разгибание, повороты вправо, влево.

Двухосные суставы (лучезапястный, сустав I пальца кисти, пястно-фаланговые сочленения, коленный) имеют меньшую подвижность и две степени свободы. По форме они - яйцевидные, эллипсоидные, седловидные. В них возможны следующие движения:

• ось поперечная, плоскость сагиттальная (сгибание, разгибание);
• ось переднезадняя, плоскость фронтальная (отведение, приведение).

В запястно-пястном (седловидном) суставе I пальца кисти возможны следующие движения: оппозиция (противопоставление) и репозиция (обратное движение).

В двухосных и трехосных суставах возможны круговые движения.

Одноосные суставы (плечелоктевой, лучелоктевой, межфаланговые, голеностопный, шопаров) имеют одну степень свободы. По форме они - блоковидные или цилиндрические. В них возможны следующие движения:

• ось поперечная, плоскость сагиттальная;
• если ось сустава идет наискось, например - в лучелоктевом, шопаровом суставах, возможны поворот наружу (супинация), поворот внутрь (пронация).

Круговые движения в одноосных суставах невозможны.

Все крупные мышцы, осуществляющие движения в суставах, едины с анатомической точки зрения. В то же время в функциональном отношении они не едины. Различные отделы одной и той же крупной мышцы выполняют различные движения. Так, сгибание руки в плечевом суставе осуществляют передние пучки дельтовидной мышцы, отведение руки в сторону до горизонтали - средние пучки, разгибание - задние пучки. Верхний отдел большой грудной мышцы поднимает плечевую кость, нижний ее отдел - опускает. Эти знания для больных с нарушениями функций движения помогают целенаправленно подбирать упражнения для тренировки определенных порций мышц.

Мышечный тонус - это непроизвольное напряжение мышц в состоянии покоя. Мышечный тонус обеспечивает возможность принимать различные положения тела в пространстве. Мышца может находиться в четырех состояниях: покоя, сокращения, расслабления, растяжения. Любое движение осуществляется в результате содружественной работы мышц. Синергистами обозначают мышцы, участвующие в однонаправленном движении. Антагонистами называют мышцы, производящие движение в противо-положном направлении. Синергистами, например, являются мышцы - локтевой и лучевой сгибатели, выполняющие одноонаправленное движение - сгибание кисти, а мышцы - локтевой и лучевой разгибатели - их антагонистами, так как осуществляют противоположно направленное движение - разгибание кисти.

Тонус мышц при всех движениях меняется: при сгибании повышается тонус мышц-сгибателей и на столько же снижается тонус мышц-разгибателей.

В ЛФК существуют три основных вида мышечной работы:

• уступающая динамическая (сопротивление),
• преодолевающая динамическая,
• статическая.

Первый и второй виды работы осуществляются в изотоническом режиме, третий - в изометрическом.

Измерение движений в суставах

Измерение углов вращения производится с помощью измерительных инструментов. Простейший из них называется угломером, или гониометром; он состоит из транспортира со шкалой 180°, соединенного с двумя браншами. Одна из бранш подвижна (рис. 3). При измерении ось угломера совмещается с осью сустава, а бранши размещаются по оси сочленяющихся проксимального и дистального сегментов.

Для преемственности и сравнимости результатов измерений, исключения ошибок необходимы одинаковые методики измерения (рис. 4, 5, табл. 1). Угол максимального разгибания-сгибания сустава в одной плоскости называется амплитудой движения.

Положение угломера при измерении подвижности в суставах: а-г - плечевом; д, е - локтевом; ж, з - тазобедренном

Положение угломера при измерении подвижности в суставах: а, б - лучезапястном; в, г - коленном; д, е - голеностопном

Таблица 1. Измерение амплитуды движения в некоторых суставах

При измерении движений в плечевом суставе за исходную величину принимают 0° при опущенной руке и сомкнутых браншах угломера. При.измерении движений в локтевом, лучезапястном, тазобедренном и коленном суставах за исходную величину берется 180°. Измерения в голеностопном суставе принято проводить от исходной величины 90°. Средняя нормальная подвижность в суставах конечностей представлена в табл. 2.

Таблица 2. Средняя подвижность в некоторых суставах конечностей (в rnanvcax от исходного положения)

Движения туловища в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскостях - наклоны, повороты, вращения - осуществляются благодаря подвижным соединениям между позвонками. Подвижность между ними невелика, но в сумме оказывается значительной. Наиболее подвижны шейный и поясничный отделы позвоночника, менее - грудной. Возможны следующие движения туловища: сгибание и разгибание (наклон вперед и разгибание назад), наклоны в стороны (вправо и влево), ротация вокруг вертикальной оси (поворот вправо и влево) и круговые движения.

Исходное положение для измерения движений в суставах шейного отдела позвоночника - сидя на стуле с выпрямленным туловищем и головой; измерение проводят по положению головы. Движения в грудном и поясничном отделах измеряют в положении стоя прямо со слегка расставленными ногами и свободно свисающими руками по линии остистых отростков. При измерении ротации в поясничном отделе необходимо фиксировать таз, предварительно усадив больного «верхом» на сиденье стула. Движения позвоночника определяют и в градусах (что более сложно), и по максимальным движениям различных отделов.

В шейном отделе позвоночника сгибание в норме совершается до соприкосновения подбородка с грудиной, разгибание - до горизонтального положения затылка, наклоны в стороны - до соприкосновения ушной раковины с над-плечьем, при максимальной ротации подбородок касается акромиона. Тренированный взрослый человек при наклоне вперед может коснуться кончиками пальцев рук пола, не сгибая коленных суставов, при наклоне в сторону кончики пальцев, скользя по наружной поверхности бедра, могут коснуться соответствующего коленного сустава. Нормальными объемами движений в шейном отделе позво-ночника принято считать: разгибание 70°, сгибание 60°, пово-роты в стороны по 45°. Наклоны в стороны в грудном и поясничном отделах вместе составляют по 50°. Общая амплитуда сгибания и разгибания в поясничном отделе позвоночника до-стигает 80°. Суммарные движения всего позвоночного столба возможны в пределах: до 160° - сгибание, до 45° - разгиба-ние, общая амплитуда движения во фронтальной плоско-сти - до 165°, поворотов в каждую сторону - до 120°.

Исходные положения тела для выполнения упражнений

Поза больного может облегчать, усложнять или отягощать выполнение физических упражнений, а в зависимости от цели тренировки - способствовать повышению ее эффективности. Исходное положение у лиц со сниженными функциональными возможностями должно упрощать и облегчать исполнение движений. В лечебной физкультуре применяют различные ИП, но чаще - положения лежа, сидя и стоя. Положение лежа применяют чаще для больных, находящихся на постельном режиме, при некоторых заболеваниях позвоночника; лежа и сидя - для слабых больных и при заболеваниях нижних конечностей, стоя - для окрепших, подвижных больных, при заболеваниях верхних конечностей.

Исходное положение лежа - самая простая поза, или облегченное ИП. В этом положении нет борьбы с гравитационными силами, возможно максимальное расслабление скелетной мускулатуры, устойчивость равновесия обеспечивается большой площадью опоры и низким положением общего центра тяжести тела. Верхние и нижние конечности свободны для выполнения движений. Положение лежа в зависимости от состояния больного и характера предстоящих упражнений может, быть на спине или животе, при специальных показаниях - на боку.

Исходное положение сидя - поза тела со значительной площадью опоры. В этой позе сравнительно легко (автоматически) удерживается равновесие тела, исключаются значительные статические мышечные усилия нижних конечностей. Эта поза позволяет производить значительные движения свободными сегментами конечностей и включать в упражнения группы мышц шеи и туловища.

В исходном положении стоя отмечаются высокое положение общего центра тяжести тела и малая площадь опоры. В регулировании такого (вертикального) положения тела участвуют различные части нервной системы. Вертикальная поза зависит от взаимного расположения различных звеньев тела, постоянного воздействия, гравитации и других внешних сил. Поддерживается она благодаря сокращению определенных мышц, которые автоматически на уровне подсознания корригируют отклонения тела от положения равновесия. В поддержании вертикального положения тела участвуют четырехглавые мышцы бедер, разгибатели тазобедренных суставов, мышцы голеней и стоп, живота, туловища, шеи и др. Стопы опираются на пяточные кости и головки плюсневых костей. Разновидности позы, стоя зависят от размеров площади опоры, положения общего центра тяжести и линии гравитации, имеют различную степень устойчивости равновесия (например, положение ног: одна впереди другой, стопы на одной линии, на носках, в положении «смирно» и др.). Наиболее устойчивым и легко управляемым является положение стоя с широкой расстановкой ног.

Упоры, висы, ходьба, бег, приседания, прыжки, подскоки с точки зрения биомеханики

Упоры относятся к положениям тела с неустойчивым равновесием. Наиболее типичным является упор лежа. Тело выпрямлено и занимает наклонное положение, голова держится прямо, шейный отдел позвоночника в состоянии небольшого разгибания. Верхние конечности выпрямлены, расположены почти под прямым утлом к туловищу и соприкасаются с опорной поверхностью. Нижние конечности также выпрямлены, но находятся под острым углом к опорной поверхности. Все части тела образуют замкнутую кинематическую цепь. Степень устойчивости равновесия сравнительно большая, так как площадь опоры - значительных размеров, а высота, общего центра тяжести - небольшая (30-35 см). Поэтому в таком положении можно производить различные движения с перемещением частей тела без нарушения равновесия.

К положениям тела при верхней опоре относятся различные висы. Эти положения являются устойчивыми. Наиболее просты из них - «чистые» висы на выпрямленных руках. Тело человека занимает выпрямленное вертикальное положение. Руки подняты вверх, выпрямлены и фиксированы к снаряду. Сила тяжести как бы стремится растянуть тело. Вис противодействует силе мышечной тяги. Работа аппа-рата движения в этом положении сложна, так как совершается в необычных для организма условиях. Висы относятся к силовым упражнениям. Если в положении вискисполъзу-ется опора ног (смешанный вис), то масса тела равномерно распределяется на мышечные группы, не нарушается функция дыхания. Смешанные висы широко применяют в ЛФК.

Хoдьба - обычная двигательная деятельность человека, Это постоянная попеременная активность ног. Когда одна нога, опираясь на землю, служит для поддержки и последующего отталкивания тела (опорная фаза одной ноги), другая, поднятая и висящая в воздухе, перемещается вперед (пере-носная или маховая фаза другой ноги). Каждая нога после-довательно проходит обе фазы - опорную и переносную. Два шага составляют цикл.

Бег - циклические движения шагом, сложный рефлекторный двигательный акт, требующий участия всей скелетной мускулатуры тела, значительного напряжения нервной системы и достаточной физической подготовки человека. Он может дозироваться по скорости, длительности, ширине шага.

Приседания - упражнения, выполняемые преимущественно за счет работы мышц нижних конечностей. Стопы могут опираться на площадь опоры всей подошвенной поверхностью или только на головки плюсневых костей и пальцы. Упражнения могут быть облегчены опорой руками в передние поверхности бедер, поддержкой за какой-нибудь предмет. Величина нагрузки дозируется глубиной приседаний, темпом и числом повторений. Упражнения могут быть усложнены и отягощены нагрузкой на свободные руки.

Прыжки характеризуются свободным полетом тела в воздухе в результате отталкивания от опорной поверхности. Основная работа выполняется мышцами нижних конечностей, вспомогательная - мускулатурой туловища и верхних конечностей. Выполнение упражнения обеспечивается одновременным сокращением крупных мышечных групп нижних конечностей, большой амплитудой движений в крупных суставах ног и плечевых суставах.

Подскоки - это простые прыжки на месте. Основная на-грузка при подскоках приходится на сгибатели стопы. В голеностопном суставе при подскоках используется максимальная амплитуда движений. Мышцы тазобедренного и коленного суставов выполняют вспомогательную роль. Движения в этих суставах совершаются с небольшой амплитудой.

Равновесие тела . Вертикальное положение многозвенного тела человека в пространстве сопряжено с тонкокоординированными движениями, обеспечивающими равновесие его в покое и динамике. Это выработалось и закрепилось в результате длительной эволюции, в ходе которой происходили сложные изменения в строении тела предков человека, распределении его массы, установлении взаимосвязей отдельных звеньев тела, развитии мускулатуры, связок, нервов и др.

Несмотря на эволюционный путь развития прямостояние тела в пространстве как в покое, так и в движении вырабатывается в начале жизни человека, т. е. в период приобщения ребенка к взаимосвязи его со средой. Упущение этого возрастного периода для приобщения к прямохождению в дальнейшем почти невосполнимо. Равновесие тела согласно законам статики обеспечивается при условии, если сумма действующих на него, сил равна сумме реакций этих сил, и результирующий момент всех сил (действующих и реакций) равен нулю, т. е. когда действие равно противодействию. Однако известно, что вертикальное положение тела человека довольно неустойчиво. Почти во всех суставах звеньев тела имеются статические моменты, которые не уравновешены из-за постоянных смещений отдельных частей его относительно друг друга. Обусловлено это, очевидно, тем, что для всех суставов тела в покое характерно сгибательное положение. Поэтому вертикальное положение тела зависит от растяжения мышц-сгибателей. Например, при стоянии человека в удобной позе голеностопный сустав находится под углом ~88° . Постоянное напряжение мышц в сгибательном положении тела объясняют тем, что суммарная длина мышц-антагонистов (сгибателей - разгибателей) несколько меньше, чем суммарное расстояние между точками их прикрепления. Поэтому при выпрямлении тела в положение стоя развиваются большие мышечные моменты в коленных и тазобедренных суставах и в позвоночнике.

Возможность длительного равновесия в пространстве, обусловленная непрерывными колебаниями общего центра тяжести тела, связана с работой мышечно-связочного аппарата. Но степень и характер участия различных групп мышц в сохранении равновесия тела, как и в его динамических функциях, неодинаковы. Для определения степени активности мышц пользуются электромиографией, стабиллографией и другими методами. Так как сохранение равновесия тела во времени связано с непрерывными колебаниями общего центра тяжести (ОЦТ) и относительными смещениями звеньев тела, то даже при стоянии человека имеет место не покой - статическое равновесие, а динамическое равновесие, обусловленное главным образом функциями систем, регулирующих равновесие.

Несмотря на то что определению положения ОЦТ тела человека и характерной при этом позы посвящено много трудов отечественных и зарубежных исследователей, до настоящего времени нет общепризнанной методики исследования удобной устойчивой позы тела при стоянии, положения ОЦТ и нет единого прибора. Этим объясняются различные толкования положения ОЦТ тела, место прохождения проекции его и удобной позы стояния.

Для изучения биомеханики ходьбы в Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезостроения (ЦНИИПП) разработаны методы исследования отдельных кинематических и динамических параметров ходьбы с использованием электрических методов регистрации механических величин. Пользуясь ими, выявлены следующие биомеханические особенности стояния человека в норме. При удобной позе человека все основные суставы нижних конечностей (коленного, тазобедренного) и туловища (плечевые) располагаются кпереди от отвесной линии, проходящей через голеностопные суставы. Изгибы позвоночника хорошо выражены. Вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит впереди оси голеностопных суставов на 4-6 см, впереди коленных суставов на 0,5-1,5 см и на 1-3 см сзади от оси тазобедренного сустава. При этом голени отклонены от вертикали на 4-5°, а ноги согнуты в коленных суставах на 2-3° (рис. 7). Как правило, проекция ОЦТ тела расположена асимметрично по отношению к сагиттальной и фронтальной плоскостям, причем положения ОЦТ тела и конечностей во времени не остаются постоянными. Нагрузка правой и левой конечностей может колебаться в пределах 3-6% от общей массы тела. Но нередко эта разница может быть и больше.

Рис. 7. Схемы положения проекции ОЦТ тела в удобной позе:
а - по отношению к суставам и голове (Гл); б - по отношению к проекциям оси суставов; Пл - Плечевой; Т - тазобедренный; К - коленный; Г - голеностопный

Считают, что вертикальная поза человека устойчива, когда проекция колебаний ОЦТ тела не выходит за контур опорной площади стоп. Но во всех случаях определяющим фактором устойчивости тела является функциональное состояние нервной системы.

При удобной позе стояния наибольшей активностью отличаются мышцы, относящиеся к голеностопному суставу: передняя большеберцовая, длинная малоберцовая и икроножная. Чем ближе к ОЦТ тела расположены мышцы суставов (коленного, тазобедренного), тем меньше их активность в поддержании удобной позы стояния. Биомеханические исследования показали , что статический момент в голеностопном суставе по отношению к статическим моментам в коленном и тазобедренном суставах является максимальным, что объясняют значительным расстоянием от оси этого сустава до проекции ОЦТ тела (см. рис. 7).

Считают, что в процессах ходьбы и стояния мышцы работают, не используя полностью свои возможности. Например, икроножная мышца, отличающаяся особой активностью при вертикальном положении тела, расходует только 1/9 своей силы. Следовательно, для обеспечения вертикального положения человек обладает многократным запасом мощности, который расходуется на быстрое восстановление нарушаемого равновесия. Устойчивость тела в пространстве при его ортоградности обусловливается фактически биомеханическим и рефлекторным взаимодействием всех мышц туловища и конечностей. Объясняется это тем, что для сохранения вертикального положения тела, несмотря на многозвенность скелета, обладающего не одним десятком степеней свободы, человеку достаточно ограниченное их число. Считают, что в нормальных условиях человек реализует только 2-4 степени свободы. Прохождение отвесной линии проекции ОЦТ тела (линии действия силы тяжести тела) впереди осей коленного и голеностопного суставов определяет распрямленное состояние коленного сустава при стоянии. При этом мышцы задней поверхности бедра и голени, действуя совместно, препятствуют падению тела вперед. Такое прохождение и высокое положение ОЦТ тела от опоры (по данным М. Ф. Иваницкого ОЦТ тела расположен от плоскости опоры на высоте 55±1,5% от роста человека) обусловливают постоянное напряжение всего мышечного аппарата, а не только мышц нижних конечностей человека.