Документы / ТЕМА 7. ОПОРНО-РУХОВА СИСТЕМА ЛЮДИНИ (конспект)

<№>	<Суглоб>	<Кількість ><ступенів ><вільності ><суглоба>
<1>	<Плечовий>
<2>	<Ліктьовий>	<3>
<3>	<Променел ><іктьовий>	<1>
<4>	<Променезап' ><ястковий>	<1>
<5>	<Зап'ястково-п'ястковий ><1-ї ><п'ясткової ><кістки>	<2>
<6>	<П'ястково-фаланговий ><суглоб ><1-го ><пальця>	<2>
<7>	<МІЖ ><фаланговий ><суглоб ><1-го ><пальця>	<1>
<8>	<П'ястково-фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>	<1>
<9>	<Проксимальні ><фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>	<2>
<10>	<Дистальні ><між ><фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>	<1 ><1>

<Таблиця ><7.3. ><^ ><Суглоби ><верхніх ><кінцівок>< >< >< >< >< >

<...>< ><~ >< >< >< >< >< >< >< ><._>< ><Кількість ><ступенів>

<№>< ><Суглоб>< ><.>< ><. >< >< >< ><^J>< >< >< >< >< ><->

<вільності ><суглоба>

1. <Плечовий>

2. <Ліктьовий>< ><З>

3. <Променеліктьовий>< ><1>

4. <Променезап'ястковий>< ><1>

5. <Зап'ястково-п'ястковий ><1-ї ><п'ясткової ><кістки>< ><2>

6. <П'ястково-фаланговий ><суглоб ><1-го ><пальця>< ><2>

7. <Між ><фаланговий ><суглоб ><1-го ><пальця>< ><1>

8. <П'ястково-фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>< ><1>

9. <Проксимальні ><фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>< ><2>

10. <Дистальні ><між ><фалангові ><суглоби ><II-V ><пальців>< ><1>

<1>

<Межі ><рухомості ><в ><суглобах ><верхніх ><кінцівок ><вказані ><у ><табл.7.4.>

<Назва ><суглоба>	<Вид ><руху>	<Анатомічно ><допустимий ><розмах ><руху, ><градуси>
<Плечовий>	<Згин-розгин>	<120...150>
	<Відведення>	<90... ><100>
<Ліктьовий>	<Ротація>	<70...80>
	<Згин-розгин>	<140...150>
<Променеліктьовий>	<Пронація* ><- ><супинація**>	<140... ><170>
	<Згин-розгин>	<150...160>
<Променезап' ><ясткови ><й>	<ВІдведення-приведення>	<70...90>

<Таблиця ><7.4 >< ><Межі ><рухомості ><в ><суглобах ><верхніх ><кінцівок>< >

<Назва ><суглоба>< ><Вид ><руху>< ><Анатомічно ><допустимий>

< ><розмах ><руху, ><градуси>

<Плечовий>< ><Згин-розгин>< ><120... ><150>

<Відведення>< ><90... ><100>

<Ліктьовий>< ><Ротація>< ><70...80>

<Згин-розгин>< ><140.. ><.150>

<Променеліктьовий >< >< >< >< ><Пронація* ><- ><супинація**>< ><140...170>

<Згин-розгин>< ><150... ><160>

<Променезап'ястковий >< >< >< ><ВІдведення-приведення>< ><70...90>< >

<*Пронація ><(лат. ><- ><нахилений ><вперед) ><- ><обертання ><вперед ><і ><всередину, ><положення ><передпліччя, ><при ><якому ><відведений ><великий ><палець ><спрямований ><всередину ><до ><нейтральної ><осі ><тіла.>

<**Супинація ><(лат. ><- ><лежання ><на ><спині) ><- ><положення, ><рух, ><спрямований ><проти ><пронації.>

<Анатомічні ><межі ><рухливості ><значно ><перевищують ><розмахи ><рухів, ><які ><виконують ><здорові ><люди, ><тому ><вводять ><поняття ><біомеханічно ><виправданих ><амплітуд, ><які ><в ><1,5-2 ><рази ><менші ><від ><анатомічних ><амплітуд ><рухливості ><і ><вимагають ><значно ><менших ><енергетичних ><затрат. ><Це ><значно ><полегшує ><побудову>

>

<<штучних ><рухомих ><з'єднань, ><наприклад, ><у ><протезах, ><які ><призначені ><для ><виконання ><побутових ><рухів ><і ><нескладних ><робочих ><рухів. ><Можна ><обмежитись ><такими ><амплітудами ><рухомості: ><згин-розгин ><у ><ліктьовому ><шарнірі ><(120...125°), ><пронація-супинація ><передпліччя ><(90... ><100°), ><згин-розгин ><кисті ><(50...60°).>

>

<<7.4. ><Біомеханічні ><особливості ><рухового ><апарату ><нижніх ><кінцівок>

<Нижня ><кінцівка ><складається ><з ><трьох ><сегментів: ><стегна, ><гомілки ><і ><стопи. ><Між ><ногою ><і ><тазом, ><а ><також ><між ><кожною ><парою ><сегментів ><ноги ><при ><ходьбі ><утворюються ><так ><звані ><міжланкові ><кути. ><На ><рис.7.4 ><зображені ><графіки ><міжланкових ><кутів ><у ><тазостегновому ><суглобі ><(ТСС), ><колінному ><(КС), ><гомілковостопному ><(ГСС) ><і ><плюснофаланговому ><(ПФС) ><суглобах. ><R><_z>< ><і ><R><_Y>< ><-><вертикальна ><і ><повздовжня ><складові ><реакцій, ><відповідно. ><Для ><графіків ><(рис.7.4) ><характерна ><строга ><періодичність. ><Існують ><діапазони ><зміни ><міжланкових ><кутів ><(які ><відповідають ><різним ><фазам ><ходьби), ><що ><властиві ><для ><норми.>

<При ><ходінні ><нижні ><кінцівки ><людини ><почергово ><наступають ><на ><поверхню ><і ><при ><цьому ><виникають ><сили ><реакцій ><поверхні.>

<>

<Рис.><7.4. ><Графіки ><міжланкових ><кутів ><(д>) ><і ><опорних ><реакцій ><(R) ><при ><ходінні ><у>

<нормі.>

<Для ><вертикальної ><складової ><опорної ><реакції ><характерною ><є ><присутність ><двох ><вершин, ><які ><відповідають ><передньому ><(опора ><на ><п'яту) ><і ><задньому ><{відштовхування ><передньою ><частиною ><стопи) ><поштовхам. ><їх ><амплітуда ><досягає ><(1,10...1,25) ><Р ><(Р ><- ><вага ><тіла), ><що ><пов'язане ><з ><Інерційною ><силою. ><Повздовжня ><сила ><має ><теж ><дві ><вершини ><різних ><знаків. ><Перша ><- ><відповідає ><передньому ><поштовху ><і ><спрямована ><вперед, ><а ><друга ><- ><відповідає ><задньому ><поштовху ><і ><спрямована ><назад. ><Максимальне ><значення ><повздовжньої ><реакції ><становить ><0.25Р.>

<Ще ><одна ><складова ><опорної ><реакції ><- ><це ><поперечна ><сила, ><що ><виникає ><при ><переступанні ><з ><однієї ><ноги ><на ><іншу, ><завжди ><спрямована ><латерально ><* ><і ><досягає ><(8...10%)відР.>

<*Латеральний ><- ><(лат.) ><бік, ><сторона.>

>

<<7.5. ><Кінематика ><і ><динаміка ><опорно-рухового ><апарату ><людини>

<Дослідження ><кінематики ><і ><динаміки ><опорно-рухової ><системи ><людини ><дає ><можливість ><вивчати ><закономірності ><руху ><організму ><в ><просторі ><і ><часі, ><а ><також ><визначити ><ефективність ><цих ><рухів. ><Дослідження ><в ><цій ><галузі ><проводились ><давно ><(Гален, ><Леонардо ><да ><Вінчі, ><Бореллі ><та ><ін.), ><де, ><крім ><людського ><організму, ><розглядалися ><опорно-рухові ><системи ><комах ><та ><тварин. ><На ><сьогодні, ><у ><зв'язку ><із ><потребами ><медицини ><І ><спорту, ><в ><основному, ><увага ><приділяється ><людині, ><при ><цьому ><головні ><проблеми, ><які ><знаходяться ><у ><полі ><зору ><дослідників, ><можна ><сформулювати ><так:>

• <оптимізація ><виконання ><рухів ><і ><на ><цій ><основі ><розроблення ><рекомендацій ><для ><лікувальної ><фізкультури ><і ><спорту;>

• <аналіз ><рухів ><у ><хворих ><для ><діагностики ><функціональних >< >< ><порушень;>

• <аналіз >< >< ><можливих >< ><наслідків >< >< ><при >< >< ><можливих >< ><змінах >< ><у ><руховій ><системі ><хворого ><при ><корекції ><рухових ><аномалій;>

• <відношення ><людини ><і ><машини ><в ><медицині ><праці, ><оптимізація ><конструкцій ><органів ><керування;>

• <конструювання ><рухомих ><ланок ><для ><протезування ><і ><ортезування;>

• <створення ><маніпуляторів ><і ><крокуючих ><апаратів.>

• <Загальна ><кількість ><ступенів ><рухомості ><людського ><тіла ><визначається ><з ><(6.1):>

<Р ><= ><6*144 ><- ><5*81- ><4*33 ><- ><3*29 ><= ><240.>

<Для ><здійснення ><більшості ><довільних ><ізольованих ><рухів ><організм ><людини ><не ><використовує ><повною ><мірою ><свої ><рухові ><можливості. ><Більше ><цього, ><для ><виконання ><високо ><координованих ><рухів ><йому ><необхідно ><"нейтралізувати" ><так ><звані ><надлишкові ><ступені ><вільності ><тих ><чи ><інших ><біоланок ><тіла.>

<Біокінематичні ><ланцюги ><опорно-рухового ><апарату ><слід ><розглядати ><як ><специфічні ><локомоторні ><біомеханізми, ><в ><яких ><початковий ><рух ><однієї ><або ><декількох ><біоланок ><викликає ><однозначно ><визначені ><рухи ><інших. ><На ><відміну ><від ><технічних, ><постійних ><механізмів, ><в ><опорно-руховому ><апараті ><можуть ><виникати ><найрізноманітніші ><рухові ><механізми ><з ><однозначно ><визначеними ><переміщеннями ><біоланок. ><Для ><ефективного ><виконання ><рухів ><під ><час ><трудової ><діяльності ><чи ><виконання ><фізичних ><вправ ><аналітико-синтетична ><діяльність ><нервової ><системи ><людини ><спрямована ><на ><реалізацію ><певної ><конкретної ><кінематичної ><структури ><власних ><локомоторних ><механізмів.>

<Під ><час ><руху ><тіла ><ступені ><вільності ><знаходяться ><під ><контролем ><нервово-><м'язового ><апарату, ><тому ><відбувається ><постійна ><зміна ><швидкостей ><і ><прискорень ><окремих ><ланок. ><Причому ><структура ><рухового ><апарату ><людини ><допускає ><виключно ><обертальний ><рух. ><За ><допомогою ><аналізу ><кінематичних ><ланцюгів ><поступальні ><рухи ><зводяться ><до ><обертальних ><рухів ><в ><суглобах.>

<Рух ><тіла ><визначається ><не ><тільки ><м'язовими ><силами, ><але ><й ><силами ><реакцій, ><силою ><ваги, ><інерційними ><силами, ><силами ><тертя ><і ><пружними ><силами. ><Останні ><мають ><особливо ><важливе ><значення ><для ><нагромадження ><потенціальної ><енергії ><в ><деформованих ><пружних ><елементах ><опорно-рухової ><системи ><(зв'язки, ><сухожилля, ><м'язи) ><при ><виконанні ><рухів. ><Потенціальну ><енергію ><розтягнутого ><пружного ><елемента ><можна ><визначити ><за ><формулою>

>

<<>

<де ><Е ><- ><Модуль ><Юнга; ><S ><- ><площа ><перерізу; ></ ><, ><Д/ ><-початкова ><довжина ><і ><абсолютна ><деформація, ><відповідно.>

<Це ><дозволяє ><значно ><зменшувати ><енергетичні ><затрати ><організму ><при ><виконанні ><циклічних ><рухів. ><Наприклад, ><під ><час ><бігу ><реальні ><затрати ><енергії ><є ><в ><2-3 ><рази ><меншими ><від ><розрахункових, ><в ><яких ><приймалося, ><що ><вся ><енергія ><деформації ><за ><рахунок ><сил ><тертя ><перетворюється ><в ><тепло.>

<Все ><це ><демонструє ><труднощі ><розрахунку ><динаміки ><реальних ><рухових ><процесів. ><Тому ><для ><дослідження ><просторових ><рухів ><людини ><часто ><використовують ><спеціальні ><методи.>

<Першою ><ланкою ><біомеханічного ><аналізу ><рухових ><процесів ><є ><біокінематичний ><аналіз, ><який ><здійснюється ><за ><допомогою ><широкого ><набору ><реєструючих ><пристроїв. ><Кінореєстрація ><використовується ><для ><виготовлення ><кінограм ><-><послідовних ><фотографічних ><зображень ><всіх ><важливих ><фаз ><досліджуваних ><рухів ><з ><обов'язковою ><присутністю ><орієнтирів ><(міток) ><на ><тілі ><людини, ><інформації ><про ><швидкість ><кінознімання ><та ><інтервалів ><часу ><між ><відзнятими ><кадрами. ><Кінограми ><є ><основним ><матеріалом ><для ><побудови ><біокінематичних ><схем ><(рис.7.5). ><Отримані ><абстрактні ><біокінематичній ><ланцюги ><дозволяють ><за ><допомогою ><простих ><геометричних ><методів ><визначати ><їх ><рухомість, ><а ><також ><траєкторії ><переміщення, ><лінійні ><та ><кутові ><швидкості ><і ><прискорення ><біоланок.>

<Особливий ><інтерес ><у ><дослідників ><становить ><аналіз ><крокових ><рухів ><людини. ><Для ><дослідження ><хвороб ><рухового ><апарату ><в ><ортопедії, ><неврології, ><спортивній ><і ><космічній ><медицині ><широко ><використовуються ><методи ><аналізу ><крокових ><рухів ><людини.>

<>

<Рис.7.5. ><Біокінематична ><схема ><крокових ><рухів.>

<Вперше ><подібний ><аналіз ><був ><проведений ><Бореллі ><у ><60-х ><роках ><XVII ><ст. ><для ><дослідження ><поведінки ><центру ><ваги ><тіла ><людини ><під ><час ><руху. ><У ><1873 ><р. ><Марні ><для ><дослідження ><центру ><ваги ><тіла ><під ><час ><крокування ><використав ><багатократне ><фотографування ><із ><системою ><орієнтирів ><(білі ><стрічки ><на ><фоні ><чорного ><одягу). ><У ><1895 ><р. ><Брауне ><і ><Фішер ><вдосконалили ><метод ><фотореєстрації. ><Вони ><визначили ><траєкторії ><і ><швидкості ><переміщення ><сегментів ><тіла ><при ><крокуванні, ><а ><за ><відомими ><масами ><частин ><тіла ><та ><координатами ><центрів ><їх ><розміщення ><оцінили ><розмір ><задіяних ><сил ><на ><всіх ><стадіях ><крокування.>

<Сучасні ><методи ><біомеханічного ><аналізу ><рухового ><апарату ><характе­><ризуються >< >< ><великим >< >< ><різноманіттям >< >< ><технологій >< >< ><і >< >< ><математичних >< >< ><моделей.>

>

<<Експериментальні >< >< ><методи >< >< ><містять >< >< ><три >< >< ><головні >< >< ><компоненти: >< >< ><кінематичну, ><кінетичну ><і ><електроміографічну.>

<Кінематичні ><дослідження ><полягають ><у ><визначенні ><траєкторій, ><швидкостей ><і ><прискорень ><сегментів ><тіла ><без ><визначення ><причин ><руху. ><Для ><їх ><проведення ><використовуються ><тривимірні ><калібровані ><відео-комп'ютерні ><системи, ><які ><дозволяють ><отримувати ><кінематичні ><параметри ><виконаних ><рухів ><і ><проводити ><їх ><автоматизоване ><оброблення.>

<Кінетичні ><дослідження ><проводяться ><для ><визначення ><сил ><і ><моментів ><в ><сегментах ><тіла ><і ><точки ><їх ><прикладання ><при ><виконанні ><рухів. ><Наприклад, ><при ><дослідженні ><крокових ><рухів ><за ><виміряними ><на ><силовій ><(тензометричній) ><платформі ><опорними ><реакціями ><І ><встановленими ><зв'язками ><частин ><тіла ><з ><опорними ><реакціями ><розраховуються ><моменти ><сил, ><які ><діють ><на ><сегменти ><кінцівок. ><Знак ><моменту ><вказує ><на ><те, ><за ><рахунок ><якого ><м'яза ><(згинаючого ><чи ><розгинаючого) ><здійснюється ><рух. ><Аналіз ><отриманих ><даних ><дозволяє ><визначити ><виконану ><м'язову ><роботу ><і ><потужність ><м'язових ><скорочень.>

<Електроміографія ><- ><вимірювання ><електричної ><активності ><м'язів ><за ><допомогою ><поверхневих ><або ><інвазивних ><голчастих ><електродів.>

<Одним ><з ><напрямів ><біомеханічних ><досліджень ><рухового ><апарату ><людини ><є ><дослідження ><механізмів ><підтримування ><рівноваги ><тіла ><і ><поведінки ><людини ><в ><критичних, ><з ><точки ><зору ><можливості ><зберігання ><рівноваги, ><умовах. ><Визначення ><ступеня ><стійкості ><тіла ><і ><потенціальних ><можливостей ><механізмів ><регулювання ><рівноваги ><може ><здійснюватися ><як ><експериментальними ><дослідженнями, ><подібними ><до ><розглянутих, ><так ><і ><моделюванням.>

<Типовим ><прикладом ><пози ><є ><стояння ><людини. ><Зберігання ><рівноваги ><при ><стоянні ><можливе ><в ><тому ><випадку, ><якщо ><проекція ><центру ><ваги ><тіла ><знаходиться ><в ><межах ><площі, ><яку ><займають ><на ><площині ><опори ><стопи ><ніг.>

<Оскільки ><при ><стоянні ><вертикаль, ><проведена ><через ><центр ><ваги ><тіла, ><прохо­><дить ><перед ><гомілковостопними ><та ><колінними ><суглобами ><і ><ззаду ><від ><осі ><тазостегнових ><суглобів, ><тому ><на ><ці ><суглоби ><діють ><моменти ><сил ><ваги, ><які ><розміщені ><вище ><від ><ланок ><тіла. ><Для ><підтримування ><пози ><необхідне ><напруження ><багатьох ><м'язів. ><Підтримування ><пози ><- ><це ><активний ><процес, ><який ><супроводжується ><постійною ><активністю ><одних ><груп ><м'язів ><і ><періодичною ><активацією ><інших. ><Останнє ><пов'язане ><з ><невеликими ><коливаннями ><центру ><ваги ><тіла ><у ><сагітальній ><і ><фронтальній ><площинах ><{центр ><ваги ><тіла ><збігається ><з ><початком ><соматичної ><системи ><координат ><(рис.7.6).>

>

<<>

<Рис.><7.6. ><Соматична ><система ><координат:>

<а ><- ><фронтальна ><площина; ><Р ><- ><сагітальна ><(медіальна) ><площина; ><У ><- ><поперечна>

<площина.>

<У ><підтримуванні ><пози ><беруть ><участь ><зворотні ><зв'язки ><від ><рецепторів, ><зокрема ><вестибулярного ><апарату. ><Коливання ><центру ><ваги ><можуть ><бути ><зареєстровані ><спеціальним ><приладом ><- ><стабілографом, ><в ><якому ><використовується ><система ><тензоперетворювачів. ><Аналіз ><записів ><коливань ><тіла ><людини ><(стабілограми) ><спільно ><із ><записами ><електричної ><активності ><м'язів ><(електроміограми) ><дозволяють ><виявляти ><ряд ><захворювань.>>

1 Механізм – сполучення тіл, що перетворюють і передають одне другому певні рухи. Машина – комплекс механізмів для заданого перетворення енергії в роботу чи навпаки