93 :: 94 :: 95 :: 96 :: 97 :: 98 :: 99 :: Содержание
1.3.2. Анатомические механизмы статики и динамики
Анализ анатомо-физиологических особенностей опорно-двигательного аппарата на основе законов механики имеет большое прикладное значение и составляет предмет особой науки – биомеханики. Данные последней используются для рационализации трудовых движений, учитываются в практике физического воспитания и в спортивной тренировке. Так, при изучении структуры движений учитываются, что в любом движении принимают участие не все, а лишь определенные группы мышц (рис. 1.66). Эти данные служат основой для лечебной физкультуры и конструирования протезов.
Рис. 1.66. Мышцы нижней конечности, участвующие в опускании и поднимании на одной ноге: 1 – большая ягодичная; 2 – прямая мышца бедра; 3 – икроножная; 4 – камбаловидная; 5 – мышцы подошвы
Изучение механики живого тела человека начинается с определения центра его тяжести.
Общий центр тяжести тела (рис. 1.67) во время свободного стояния у мужчин обычно приходится на 1,5 см сзади от передненижнего края тела V поясничного позвонка, а у женщин – на 0,5 см спереди от передненижнего края тела I крестцового позвонка и на 3 см ниже, чем у мужчин.
Положение центра тяжести зависит от физических особенностей человека – его осанки, телосложения, половых и возрастных различий (развития мускулатуры, массивности костяка, жироотложения и пр.). У детей центр тяжести располагается выше, чем у взрослых; у тяжелоатлетов ниже, чем у гимнастов, и т.д. Тело тем
93
Рис. 1.67. Положение вертикали общего центра тяжести и напрягающиеся мышечные группы:
А – при стоянии "вольно"; Б – при стоянии "смирно". Кружком с точкой обозначен центр тяжести тела. Черными точками даны проекции фронтальных осей суставов ноги
устойчивее, чем ниже расположен центр его тяжести. Чем длиннее ноги, тем выше центр тяжести и менее устойчиво тело, поэтому отношение их длины к туловищу имеет определенное значение при движениях, которые связаны с откидыванием (качанием) туловища назад.
Перпендикуляр, опущенный из центра тяжести, так называемая вертикаль тяжести, проецируется на площадь опоры, каковой являются подошвенная поверхность обеих стоп и расположенное между ними пространство.
Площадь опоры увеличивается при раздвигании стоп. Равновесие человеческого тела, подчиняясь законам физики, тем устойчивее, чем больше эта площадь и чем центральнее в ее пределах проецируется вертикаль тяжести. Равновесие нарушается сразу же, как только эта вертикаль выносится за пределы площади опоры.
Тело человека не монолитное целое: оно состоит из отдельных подвижно соединенных звеньев. Сохранение им равновесия связано с особенностями строения, обеспечивающими взаимное укрепление этих звеньев. Для удержания тела в вертикальном положении главное значение имеют скелет и мышцы, противодействующие силе тяжести. Соединения звеньев тела, в основном суставы, таковы, что сила тяжести действует на их фронтальные оси и вызывает сгибание или разгибание частей тела. Противодействующие этой силе механизмы действуют на те же оси, но в противоположном направлении.
Положение человеческого тела может быть статическим или динамическим. К первому относятся, например, положения стоя и сидя, ко второму – ходьба, бег, прыжок и т.д. В обоих положениях телу свойственна определенная поза, или осанка.
Осанка. Каждому человеку свойственна специфическая для него осанка, или поза, т.е. положение тела во время стояния, сидения, ходьбы и работы. Осанка выражает уравновешенность тела в окружающей его среде и обычно поддерживается статической работой мышц. Анатомическую основу осанки составляют форма позвоночника и грудной клетки и степень развитости различных мышечных групп туловища. Осанка в не меньшей степени обусловлена также и функциональными факторами – тонусом мускулатуры и состоянием нервной системы. Все вместе взятое и определяет положение головы, плечевого пояса, рук, туловища, таза и ног. Осанка так же характеризует индивидуальность взрослого человека, как
94
например тембр голоса или почерк. Остановимся на двух крайних типах осанок: правильной и плохой.
При правильной, или стройной, осанке физиологические изгибы позвоночника имеют равномерно-волнообразный вид. Голова держится прямо или слегка откинутой назад, туловище вертикально. Грудь несколько выступает над животом (рис. 1.68, А). Плечи развернуты и находятся на равной высоте, плечевой пояс умеренно опущен, руки свободно свисают вдоль туловища. Ноги выпрямлены в коленях, пятки сближены, а носки развернуты.
При плохой осанке голова выдвинута; шейные мышцы перенапряжены. Поясничный лордоз и грудной кифоз сильней подчеркнуты (круглая спина). Живот выступает, а грудь западает (рис. 1.68, Б). Плечи выдвигаются вперед. Ноги разогнуты в коленных суставах.
Рис. 1.68. Разные осанки тела: А – правильная, или стройная; Б – сутулая. Кружком обозначен общий центр тяжести
Осанка относится к врожденным признакам человека. Она представляет собой своеобразный навык, т.е. определенное сочетание условных рефлексов, поддерживающих привычное
положение тела. Человек сохраняет присущую ему позу без сознательного напряжения тех или иных мышечных групп. Осанка начинает формироваться с детских лет и в течение жизни изменяется под влиянием окружающей обстановки. Правильная осанка имеет большое физиологическое значение, она необходима для правильного развития. Благоприятствуя деятельности всего организма, и особенно внутренних органов – легких и сердца, правильная осанка обеспечивает повышение работоспособности. Плохая осанка нарушает нормальное развитие организма, уменьшает работоспособность. Физическое воспитание очень важно в среднем школьном возрасте. Основную роль при этом играют равномерное упражнение и гармоническое развитие всех мышечных групп. К 18 годам осанка стабилизируется, после чего исправление ее недостатков удается уже с трудом.
Возможность нарушения у детей правильной осанки имеет определенные анатомофункциональные предпосылки. Статические мышцы у ребенка развиваются и растут медленнее динамических, поэтому детям труднее, чем взрослым, длительно сохранять правильное положение тела при стоянии или сидении, например во время уроков. Быстро утомляясь, дети бессознательно стремятся освободить от нагрузки те или другие группы мышц туловища. Это легко превращается в привычку и ведет сначала к нарушению осанки, а затем – к ослаблению мышц спины и искривлению растущего и поэтому податливого к деформации позвоночника. Длительное сидение в классе утомляет нервную систему, ослабляет мышцы спины и может
95
вызвать нарушения в развитии позвоночника. Руководствуясь возрастными анатомофизиологическими особенностями опорно-двигательного аппарата, необходимо предупреждать появление нарушений осанки путем применения различных комплексов упражнений для мышц. Введение уроков труда уже в младших классах, несомненно, положительно скажется на осанке школьников. Следует учитывать, что не по возрасту подобранные физические упражнения или бесконтрольное увлечение спортом ведут к вредным перегрузкам организма, тем более, что у подростков происходит отставание в росте мышечной системы от скелета, а сердца – от опорнодвигательного аппарата.
Анализ работы мышц в положении стоя. При спокойном симметричном стоянии (в положении "вольно") тело несколько отклонено назад (рис. 1.67, А). Вертикаль тяжести проходит впереди поперечных осей атланто-затылочных сочленений и позвоночника, позади поперечных осей тазобедренных суставов, впереди коленных и голеностопных суставов.
Равновесие стоящего человека обеспечивается сокращением скелетных мышц, противостоящих силе тяжести. Вся их работа носит статический характер. Голова удерживается от наклонения вперед сокращением мышц затылка, а верхняя часть туловища – работой глубоких мышц спины, главным образом мышцы – выпрямителя позвоночника.
Исключительно большое значение для поддержания равновесия тела имеют изгибы позвоночника. Так, шейный лордоз, направленный выпуклостью вперед, вместе со связочным аппаратом головы (выйная связка и др.) позволяет держать голову вертикально без значительного напряжения мышц. Чрезвычайно благоприятные условия для вертикального держания торса создаются поясничным лордозом.
Существенную роль в поддержании вертикального положения и равновесия играют
межпозвоночные диски. Их студенистые ядра при стоянии человека находятся под большим давлением и благодаря эластичности поддерживают в позвоночнике постоянное равновесие, чем экономится мышечная работа. У ребенка относительная толщина межпозвоночных дисков больше, чем у взрослого, степень сжатия студенистых ядер меньше, в общем позвоночный столб очень гибок и в удержании его вертикального положения основную роль играет напряжение глубоких мышц спины. Поэтому сохранять вертикальное положение детям труднее, чем взрослым.
Так как вертикаль тяжести и проходит примерно на 2 см позади тазобедренного сустава, телу постоянно грозит запрокидывание в этом суставе назад. Противодействие тяжести оказывают своим напряжением мышцы подвздошно-поясничная, портняжная, прямая мышцы бедра, а также мышца, напрягающая широкую фасцию бедра. Существенно облегчает работу этих мышц мощная подвздошно-бедренная связка, лежащая впереди сустава и выдерживающая тягу в 350 кг. Растягиваясь, она противодействует силе тяжести, что уменьшает активную работу мышц и предупреждает их утомление.
Вертикаль тяжести проходит на 1,5 см впереди от коленного сустава. Для укрепления ноги в вертикальном положении достаточно напряжения двух головок икроножной мышцы на задней стороне голени. Облегчают стояние также связки, расположенные с боков и внутри коленного сустава, а также форма суставных поверхностей. Ввиду того, что сочленовная поверхность дистального эпифиза бедренной кости распространяется на его
96
заднюю сторону, сгибание в коленном суставе происходит легко: эпифиз скользит сначала своей дистальной, а потом задней поверхностью на сочленовной ямке, образованной менисками и большеберцовой костью. Разгибание же останавливается уже при незначительном продвижении вперед от длинной оси конечности. Остановка происходит, когда сочленовная поверхность бедренной кости упирается в передний край такой же поверхности большеберцовой кости, мениски заклиниваются между ними, а связки натягиваются.
Вертикаль тяжести проходит на 2,5 см впереди поперечной оси голеностопного сустава. Удерживает тело в этом суставе от падения вперед главным образом трехглавая мышца голени. Ее поверхностные головки – икроножная мышца, перистая по форме и содержащая большое количество красных волокон, – мышца статического типа. Ее сухожилие (ахиллово), одно из самых мощных в теле, выдерживает груз в 400 кг. Противостоят силе тяжести также и мышцы глубокого слоя задней группы голени: задняя большеберцовая, общий сгибатель пальцев и сгибатель большого пальца. Механизмом, облегчающим вертикальное стояние, служит форма сочленовных поверхностей голеностопного сустава. При разгибании ноги в этом суставе передняя, более широкая часть блока таранной кости, несколько больше заклинивается между охватывающими ее в форме вилки лодыжками.
Таким образом, в положении "вольно", когда все туловище откинуто несколько назад, большую роль в сохранении равновесия играют статические механизмы: натяжение подвздошнобедренной связки в тазобедренном суставе и особенности строения коленного и голеностопного суставов. В результате для укрепления этих суставов не требуется значительной работы мышц.
В напряженном положении "смирно" в отличие от положения "вольно" тело подается вперед.
Вследствие этого вертикаль тяжести проходит впереди не только коленных и голеностопных, но и тазобедренных суставов и достигает площади опоры вблизи ее передней границы (рис. 1.67, Б). Чтобы предохранить тело от падения, мышцы, расположенные позади поперечных осей этих суставов, должны находиться в непрерывном напряжении. Особенно велика работа большой ягодичной мышцы, удерживающей в тазобедренном суставе своим напряжением туловище от падения вперед. В нижерасположенных суставах условия сохранения равновесия те же, что и при положении "вольно". Но так как в положении "смирно" вертикаль тяжести в большей мере отклонена вперед от коленных суставов, чем в положении "вольно", то для укрепления этих суставов уже недостаточно работы только икроножной мышцы, необходимо напряжение мышц задней группы бедра.
При стоянии человек сравнительно редко равномерно опирается на обе ноги. Симметричный тип стояния очень утомителен, так как требует напряжения большого числа мышц на обеих сторонах тела. Обычно люди предпочитают асимметричное стояние, нагружая одну ногу сильнее другой. При этом таз наклоняется, а поясничный отдел позвоночника изгибается в сторону менее нагруженной конечности, центр тяжести смещается, но его вертикаль остается в пределах опорной стопы. Большая часть мышц ненагруженной стороны тела при асимметричном типе стояния расслаблена.
Сидение за партой. Сидение (рис. 1.69) не относится к трудовым или спортивным движениям, но
97
Рис. 1.69. Сидение:
1 – верхние пучки трапециевидной мышцы; 2 – глубокие мышцы спины; 3 – передние и 4 – задние пучки дельтовидной мышцы; 5 – двуглавая; 6 – плечевая, 7 – длинная и 8 – короткие головки трехглавой мышцы; 9 – плечелучевая; 10 – лучевые и 11 – локтевой разгибатели запястья; 12 – большая грудная мышца
А – преодолевающая работа; Б – уступающая работа; В – удерживающая работа; незаштрихованные места на рисунке заняты мышцами, не участвующими в работе (см. стр. 103)
При использовании устойчивости тела во время сидения для уравновешивания тяжести туловища и головы требуется удерживающая работа выпрямителей позвоночника и поперечноостистых мышц, ременных мышц головы и шеи и верхних пучков трапециевидных мышц. В тазобедренных и коленных суставах ноги согнуты под углом 90° или несколько большим, а в голеностопных разогнуты. Стопы опираются на подножку парты или стола. Но благодаря большим площадям опоры бедер (задней поверхностью) и стоп (все подошвой) мышцы ног расслаблены. Плечевой пояс занимает горизонтальное положение. Руки несколько отведены и согнуты в плечевых суставах, в локтевых они согнуты под углом 90°, предплечья лежат на поверхности парты, и кисти находятся на одной прямой с ними. Большая площадь опоры предплечий освобождает мышцы рук от напряжения.
анализируется здесь ввиду его важности в школьной и повседневной жизни.
Поддерживать равновесие тела во время сидения легче, чем при стоянии. Это объясняется увеличением площади опоры и опусканием общего центра тяжести тела, что придает ему большую устойчивость. Равновесие поддерживается статическим напряжением некоторых мышц.
Важное значение при сидении имеет правильное положение туловища и ног. Оно зависит от соотношения между высотой поверхности парты и ростом школьника, т.е. от правильного подбора парты. Нормальным считается не выпрямленное положение тела, а несколько наклоненное вперед, с легким кифотическим изгибом спины.
Однако при длительном сидении наклон тела вперед приводит к сдавливанию грудной клетки и затруднению дыхания, к нарушениям в кровообращении и обмене веществ. Поэтому следует периодически менять несколько согнутое положение тела на выпрямленное, которое облегчается опорой на спинку стула, что уменьшает напряжение мышц спины.
При выполнении мелких движений, например при письме, кисти рук и предплечья должны опираться на поверхность парты или стола.
При сидении за партой тяжесть тела приходится главным образом на седалищные бугры. В меньшей мере она распределяется между стопами, спиной, опирающейся крестцово-поясничной областью на спинку скамьи, и предплечьями. Голова наклонена вперед не более чем на 15 см от вертикали. Грудь не должна опираться на край стола.
При письме напрягаются все сгибатели пальцев правой руки, выполняя статическую работу удерживания ручки. Динамическую работу совершают:
98
сгибатели и разгибатели запястья, которые, последовательно и незначительно сокращаясь, передвигают кисть, преодолевая сопротивление бумаги; сгибатели и разгибатели локтевого сустава, дельтовидная и антагонистичные ей приводящие мышцы (большая грудная и другие), которые отводят и приводят руку в плечевом суставе.
Таким образом, большинство мышц при сидении за партой находится в расслабленном состоянии. Однако удерживающая, статическая работа некоторых мышц, главным образом глубоких спины, а также сдавленное состояние тканей в области суставов, нарушающее крово- и лимфообращение вызывают значительное утомление.
99
93 :: 94 :: 95 :: 96 :: 97 :: 98 :: 99 :: Содержание