Стояние с позиции физиологии человека

Стояние (поза стоя) — вид ортоградной позы человека.

С позиции физиологии человека стояние является двигательным актом, процессом удержания вертикальной позы (ортоградного положения тела)^[1]. Стояние, также как и ходьба или иной вид локомоции является, является видом двигательной деятельности, функцией, в реализации которой участвует весь опорно-двигательный аппарат человека под контролем нервной системы. Еще в 1965 году экспериментальные исследования показали динамическую сущность удержания вертикальной позы: при любом — спокойном стоянии расход энергии существенно превышает основной обмен.^[2]

В функциональной анатомии опорно-двигательного существует понятие о «едином плане» строения человеческого тела. Построение системы «таз — нижние конечности» регламентировано так называемой дирекционной осью (Микулича). Дирекционная ось на скелете нормально построенной конечности проходит через середины тазобедренного, коленного и голеностопного суставов, а все длиннотные и угловые параметры (длины костей голени, бедра, угол физиологического вальгуса и шеечно-диафизарный угол) скоррелированы между собой таким образом, чтобы в норме дирекционная ось определяла расположение трех суставов на одной прямой. Существенные отклонения от описанного плана построения относятся к патологии.^[3]

В ертикальная поза характеризуется физиологическим, биомеханическим и эстетическим параметром, обозначаемым термином «осанка». Удержание вертикальной позы в статическом положении (стояние) характеризуется множеством ежесекундных движений при внешнем кажущемся покое стоящего тела человека.

Двухсегментная модель тела человека при стоянии.

Стоящее тело человека можно представить в виде простой двухсегментной модели: стопа — жесткий проксимальный сегмент — тело. Соединяет эти два звена голеностопный сустав, относительно его центра тело имеет одну степень свободы: наклон вперед, наклон назад. Всагиттальной плоскости тело представляется моделью перевернутого маятника с осью вращения в области голеностопных суставов и с колеблющимся элементом, имеющим центр масс соответствующийобщему центру масс (ОЦМ). Это закрытая кинематическая цепь, так как стопа имеет контакт с опорой. Опора при стоянии осуществляется на обе стопы, которые образуют площадь опоры — так называемую базу опоры. Как видно из рисунка база опоры зависит от размера стопы, от угла разворота стоп, от расстояния между стопами. Понятно, чем больше площадь опоры, тем больше устойчивость.

К центру масс приложена сила тяжести, равная произведению массы тела на ускорение свободного падения или вес тела, а к стопе — сила реакции опоры. Это две разнонаправленные силы, примерно равные по величине. Линия, проведенная через центр масс, называется гравитационной линией, точку приложения силы реакции опоры именуют центром давления. В горизонтальной плоскости (левый рисунок) центр гравитации расположен между стопами, а сила реакции опоры приложена к каждой стопе. Удержание человеком вертикальной позы сопровождается его микроколебательным (в сравнении с габаритами человека) процессом, не заметным при визуальном наблюдении. Перемещение «центра давления» человека — интегральной точки на плоскости опоры, регистрируют при помощи специальных приборов. Тело человека при стоянии характеризуется неустойчивым равновесием.

Опорно-двигательной системе свойственна саморегуляция, то есть координационный акт, когда отклонение от оптимального положения служит сигналом для восстановления утраченного оптимума^[4]. Согласно очень точному определению Н. А. Бернштейна, координация любого динамического акта — стояния, бега, прыжков — есть устранение избыточных степеней свободы движений биокинематических цепей ^[5]

О си суставов нижней конечности при стоянии: 1 — ось тазобедренного сустава; 2 — ось кленного сустава; 3 — ось голеностопного сустава; 4 — ось подтараного сустава. Горизонтальная плоскость (вид сверху)

Избыточные степени свободы при стоянии устраняются за счёт упомянутого выше механизма выстраивая суставов строго по диррекционной оси, за счет положения замыкания суставов, за счёт несоосности суставов.

Несоосность суставов — важный фактор покосоустойчивости нижней конечности человека. Как видно из схемы, ось тазобедренного сустава (1)расположена косо по отношению к оси коленного сустава (2) за счёт скручивания (торсии) бедренной кости. Торсия костей голени определяет несоосность коленного и голеностопного сустава. Ось подтаранного сустава стопы (4) расположена под углом к голеностопному суставу, причём пронация стопы (обычное положение стопы при стоянии) увеличивает этот угол.

При стоянии тело непрерывно совершает колебательные движения — главным образом назад и вперед, с относительно небольшим боковым раскачиванием.

В положении «стоя», тело непрерывно совершает колебательные движения — главным образом назад и вперед, с относительно небольшим боковым раскачиванием. Вес тела поочередно переносится то на одну, то на другую ногу. Раскачивание увеличивается при закрытых глазах. Амплитуда осаночного колебания на уровне головы составляет примерно 4 см. Она происходит с частотой одно колебание в период от 2 до 10 секунд).

Рефлекс равновесия обнаруживает и исправляет отклонение положения тела. Контроль положения тела осуществляется вестибулярным комплексом, зрительным анализатором, а также рецепторами шеи, голеностопного сустава, подошвы. Такое колебание, обычно незаметное для окружающих, является основным способом удержания вертикальной позы. В положении «стоя» туловище находится в состоянии отклонения вперед и назад. Дирекционная ось (синий пунктир) и линия силы тяжести составляют угол от −5 градусов при отклонении кзади, до +10 градусов при отклонении тела вперед. При раскачивании голова рефлекторно выравнивается по «линии взгляда», постоянноработает основная мышца баланса тела — икроножная, которая, сокращаясь, возвращает туловище в исходное положение. При чрезмерном отклонении туловища двухсуставная икроножная мышца сокращается в форсированном режиме, разгибает стопу и одновременно подгибает коленный сустав, предотвращая падение. Вес тела — реакция опоры перемещается при отклонении назад на пятку, при отклонении вперед на передний отдел стопы. При смещении тела назад, берцовые мышцы осуществляют тыльное сгибание стопы, икроножная мышца сокращаясь подгибает колено и возвращают тело к нейтральной позиции. При смещении тела вперед икроножная мышца создает подошвенное сгибание стопы и также возвращает тело к нейтральной позиции.

Исследование основной стойки

Вертикальная (основная) стойка на двух ногах важна как сама по себе, так и как предшественник другой повседневной двигательной деятельности (например, ходьбы).^[6] Изучением баланса тела человека в основной стойке, ходьбе и других переходных процессах занимается наука постурология, название которой произошло от английского posturology.