Вертикальное положение тела. Прямое положение. Общий центр тяжести тела: возрастные, половые и индивидуальные особенности его расположения

Вертикальное положение тела человека, перемещение его в пространстве, различные виды движений (ходьба, бег, прыжки) сложились в процессе длительной эволюции вместе со становлением человека как вида. В процессе антропогенеза, в связи с переходом предков человека к наземным условиям существования, а затем и к перемещению на двух (нижних) конечностях существенно изменилась анатомия всего организма, отдельных его частей, органов, включая и опорно-двигательный аппарат. Прямохождение освободило верхнюю конечность от опорно-двигательной функции. Верхняя конечность превратилась в орган труда - руку и в дальнейшем могла совершенствоваться в ловкости движений. Эти изменения как результат качественно новой функции отразились на строении всех составных частей пояса и свободного отдела верхней конечности. Плечевой пояс служит не только опорой свободной верхней конечности, он значительно увеличивает ее подвижность. Благодаря тому что лопатка соединяется со скелетом туловища главным образом при помощи мышц, она приобретает большую свободу движений. Лопатка участвует во всех движениях, которые совершает ключица. Кроме того, лопатка может свободно перемещаться независимо от ключицы. В многоосном шаровидном плечевом суставе, который почти со всех сторон окружен мышцами, анатомические особенности строения позволяют производить движения по большим дугам во всех плоскостях. Особенно заметно специализация функций отразилась на строении кисти. Благодаря развитию длинных, очень подвижных пальцев (в первую очередь большого пальца) кисть превратилась в сложный орган, выполняющий тонкие, дифференцированные действия.

Нижняя конечность, приняв на себя всю тяжесть тела, приспособилась исключительно к опорно-двигательной функции. Вертикальное положение тела, прямохождение отразились на строении и функциях пояса (таза) и свободного отдела нижней конечности. Пояс нижних конечностей (тазовый пояс) как прочная арочная конструкция приспособился к передаче тяжести туловища, головы, верхних конечностей на головки бедренных костей. Установившийся в процессе антропогенеза наклон таза на 45-65° способствует перенесению на свободные нижние конечности тяжести тела в наиболее благоприятных для вертикального положения тела биомеханических условиях. Стопа приобрела сводчатое строение, что увеличило ее способность противостоять тяжести тела и выполнять роль гибкого рычага при его перемещении. Сильно развилась мускулатура нижней конечности, которая приспособилась к выполнению статических и динамических нагрузок. По сравнению с мышцами верхней конечности мышцы нижней конечности имеют большую массу.

На нижней конечности мышцы имеют обширные поверхности опоры и приложения мышечной силы. Мышцы нижней конечности крупнее и сильнее, чем верхней конечности. На нижней конечности разгибатели развиты больше, чем сгибатели. Это связано с тем, что разгибатели играют большую роль в удержании тела в вертикальном положении и при передвижении (ходьба, бег).

На руке сгибатели плеча, предплечья и кисти сосредоточены на передней стороне, поскольку работа, производимая руками, совершается впереди туловища. Хватательные движения производятся кистью, на которую действует большее число сгибателей, чем разгибателей. Поворачивающих мышц (пронаторы, супинаторы) у верхней конечности также больше, чем у нижней. У верхней конечности они развиты намного лучше, чем у нижней. Масса пронаторов и супинаторов руки относится к остальным мышцам верхней конечности как 1:4,8. У нижней конечности отношение массы поворачивающих мышц к остальным равно 1:29,3.

Фасции, апоневрозы у нижней конечности в связи с большим проявлением силы при статических и динамических нагрузках развиты значительно лучше, чем у верхней конечности. У нижней конечности имеются дополнительные механизмы, которые способствуют удержанию тела в вертикальном положении и обеспечивают передвижение его в пространстве. Пояс нижней конечности почти неподвижно соединен с крестцом и представляет собой естественную опору туловища. Стремлению таза опрокинуться кзади на головках бедренных костей препятствуют сильно развитая подвздошно-бедренная связка тазобедренного сустава и сильные мышцы. Кроме того, вертикаль тяжести тела, проходящая впереди поперечной оси коленного сустава, механически способствует удержанию коленного сустава в разогнутом положении.

На уровне голеностопного сустава при стоянии увеличивается площадь соприкосновения между суставными поверхностями костей голени и таранной кости. Этому способствует тот факт, что медиальная и латеральная лодыжки охватывают передний, более широкий отдел блока таранной кости. Кроме того, фронтальные оси правого и левого голеностопных суставов устанавливаются друг к другу под углом, открытым кзади. Вертикаль тяжести тела проходит кпереди по отношению к голеностопным суставам. Это приводит как бы к ущемлению переднего, более широкого отрезка блока таранной кости между медиальной и латеральной лодыжками. Суставы верхней конечности (плечевой, локтевой, лучезапястный) таких тормозных механизмов не имеют.

Глубоким изменениям в процессе антропогенеза подверглись кости, мышцы туловища, особенно осевого скелета - позвоночного столба, который является опорой для головы, верхних конечностей, органов грудной и брюшной полостей. В связи с прямохождением образовались изгибы позвоночника, развилась мощная дорсальная мускулатура. Кроме того, позвоночник практически неподвижно соединен в парном прочном крестцово-подвздошном сочленении с поясом нижних конечностей (с тазовым поясом), который в биомеханическом отношении служит распределителем тяжести туловища на головки бедренных костей (на нижние конечности).

Наряду с анатомическими факторами - особенностями строения нижней конечности, туловища, выработанными в процессе антропогенеза для поддержания тела в вертикальном положении, обеспечения устойчивого равновесия и динамики, особое внимание должно быть уделено положению центра тяжести тела.

Общим центром тяжести (ОЦТ) человека называют точку приложения равнодействующих всех сил тяжести частей его тела. Согласно данным М.Ф.Иваницкого, 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 ат-лантозатылочных 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.

Кроме опорной, нижние конечности выполняют локомоторную функцию, перемещая тело в пространстве. Например, при ходьбе тело человека совершает поступательное движение, попеременно опираясь то на одну, то на другую ногу. При этом ноги поочередно совершают маятникообразные движения. При ходьбе одна из нижних конечностей в определенный момент является опорой (задней), другая - свободной (передней). При каждом новом шаге свободная нога становится опорной, а опорная выносится вперед и делается свободной.

Сокращение мышц нижней конечности при ходьбе заметно усиливают изогнутость подошвы стопы, увеличивают кривизну ее поперечного и продольных сводов. Одновременно в этот момент туловище несколько наклоняется вперед вместе с тазом на головках бедренных костей. Если первый шаг начат правой ногой, то правая пятка, затем середина подошвы и пальцы поднимаются над плоскостью опоры, правая нога сгибается в тазобедренном и коленном суставах и выносится вперед. Одновременно тазобедренный сустав этой стороны и туловище следуют вперед за свободной ногой. Эта (правая) нога энергичным сокращением четырехглавой мышцы бедра выпрямляется в коленном суставе, касается поверхности опоры и становится опорной. В этот момент другая, левая нога (до этого момента задняя, опорная) отрывается от плоскости опоры, выносится вперед, становясь передней, свободной ногой. Правая нога в это время остается позади в качестве опорной. Вместе с нижней конечностью и тело передвигается вперед и несколько вверх. Так обе конечности поочередно проделывают одни и те же движения в строго определенной последовательности, подпирая тело то с одной, то с другой стороны и толкая его вперед. Однако во время ходьбы не бывает момента, чтобы обе ноги были одновременно оторваны от поверхности земли (плоскость опоры). Передняя (свободная) конечность всегда успевает коснуться плоскости опоры пяткой раньше, чем задняя (опорная) нога полностью отделится от нее. Этим ходьба отличается от бега и прыжков. Вместе с тем при ходьбе присутствует момент, когда обе ноги одновременно касаются земли, причем опорная - всей подошвы, а свободная - пальцами. Чем быстрее ходьба, тем короче момент одновременного прикосновения обеих ног к плоскости опоры.

Прослеживая при ходьбе изменения положения центра тяжести, можно отметить движение всего тела вперед, вверх и стороны в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. Наибольшее смещение происходит вперед в горизонтальной плоскости. Смещение вверх и вниз составляет 3-4 см, а в стороны (боковые качания) - 1-2 см. Характер и степень этих смещений подвержены значительным колебаниям и зависят от возраста, пола и индивидуальных особенностей. Совокупность этих факторов обусловливает индивидуальность походки, которая может изменяться под влиянием тренировки. В среднем длина обычного спокойного шага составляет 66 см и занимает время 0,6 с.

Устойчивость всего тела. Положение тела — нейромеханическая реакция, обеспечивающая поддержание равновесия. Система находится в механическом равновесии, если силы, действующие на систему, в сумме равны нулю (SF= 0). Эта система характеризуется устойчивостью, если после возмущения она возвращается в положение равновесия. Назначение постуральной активности заключается в поддержании устойчивости мышечно-скелетной системы.

Сюда относятся поддержание положения системы относительно ее опорного основания и обеспечение требующейся ориентации сегментов тела, не участвующих в движении. Способность поддерживать вертикальное положение тела зависит от положения линии действия вектора общего веса тела относительно опорного основания.

При вертикальном положении тела опорное основание определяется положением ног и включает участок под ногами и между ними. Чем шире раздвинуты ноги, тем больше опорное основание и больше устойчивость человека. Кроме того, устойчивость обратно пропорционально связана с высотой центра тяжести (Hayes, 1982).

Человек в вертикальном положении находится в равновесии до тех пор, пока линия действия вектора веса остается в пределах границ опорного основания, и это положение устойчиво до тех пор, пока мышечно-скелетная система может воспринимать возмущения и возвращаться в равновесие. Когда мы находимся в вертикальном положении, наше тело раскачивается назад и вперед.

Мышечная активность, предохраняющая нас от потери равновесия и падения, представляет нашу автоматическую активность в отношении управления положением тела. Когда человек раскачивается назад и вперед, зрительные, соматосенсорные и вестибулярные чувствительные нервные окончания генерируют эти колебания и вызывают компенсационные реакции соответствующих мышц (Dietz, 1992).

Заметим, что один из механизмов, обусловливающих увеличение количества случаев падения в преклонном возрасте, — снижение способности детектировать и контролировать раскачивание тела вперед-назад (Horak et al., 1989). Общий метод исследования этих реакций включает наблюдение субъектов или пациентов, стоящих на площадке, которая может внезапно перемещаться в нескольких различных направлениях (Nashner, 1971, 1972).

С помощью этой методики выявляют различные стратегии реагирования в зависимости от возмущения. Например, Keshner, Allum (1990) установили, что при повороте площадки передней частью вверх субъекты реагировали первоначальным поворотом вперед ног и туловища и поворотом назад головы с последующим небольшим поворотом туловища назад.

Эти сегментные смещения обусловливали увеличение жесткости тела с одновременным возмущением мышц на спинной поверхности при повороте носков вверх и на брюшной поверхности при повороте носков вниз. В противоположность этому при перемещении площадки назад субъекты реагировали большим поворотом ног назад и поворотом туловища вперед; т.е. два эти сегмента поворачивались в противоположных направлениях.

Это составило координированную много сегментную реакцию на возмущение, включающую восходящую последовательность возбуждения мышц (от дистальных до проксимальных) на брюшной поверхности тела при перемещении назад и нисходящую последовательность при перемещении вперед. Аналогично Cordo, Nashner (1982) установили, что на корректировку положения тела влияет часть тела, обеспечивающая контактирование с окружающей средой.

Когда субъект находился в вертикальном положении и только ноги контактировали с окружающей средой, реакция на возмущение инициировалась в мышцах ног. Тем не менее при использовании кистей рук для обеспечения поддержки реакция на возмущение инициировалась в мышцах рук. Возможно, сегментом, наиболее важным для устойчивости всего тела, является туловище.

Повторяющиеся эргономические задачи могут обусловливать чрезмерное напряжение мышечно-скелетных элементов туловища, в частности, позвоночного столба. Для изучения этой системы туловище можно моделировать в виде двух жестких тел — грудной реберной клетки сверху и таза снизу, связанных поясничными позвонками (Bergmark, 1989)

Устойчивость позвоночного столба контролируется общими мышцами, связывающими два этих жестких тела (грудную клетку и таз), и локальными мышцами и связками, прикрепленными к поясничным позвонкам. Однако общие мышцы (грудной клетки и таза) представляются наиболее важными в отношении распределения внешних нагрузок, воспринимаемых туловищем.

В дополнение к поддержанию устойчивого положения всего тела действие, обусловливаемое его положением, связано также с обеспечением ориентации сегментов тела как в пределах конечностей, так и между ними (Ноу, Zernicke, Smith, 1985). Рассмотрим, например движение. Субъекта просят быстро покачать предплечьем, выполняя движение вперед-назад и удерживая в то же время плечо в горизонтальном положении.

Это осуществляется в результате попеременного возбуждения флексорных и экстензорных мышц локтевого сустава. Задача требует также существенного возбуждения мышц, пересекающих плечевой сустав. Это необходимо для стабилизации плеча и минимизации инерционных эффектов движения предплечья относительно других сегментов тела.

Более того, должны возбуждаться мышцы, пересекающие запястье, для управления движением кисти руки, которое могло бы изменяться вследствие неконтролируемой патологической подвижности в виде медленного колебания, с целью исключения относительного движения между запястьем и предплечьем. Аналогично предположим, что человека, находящегося в вертикальном положении, просят возможно быстрее поднять руку в горизонтальное положение.

Передняя дельтовидная мышца является основным исполнителем этой задачи. Наиболее быстро мышца может быть возбуждена (минимальное время реакции) примерно через 120 мс после подачи сигнала. Однако примерно за 50 мс до действия передней дельтовидной мышцы возбуждаются сухожилия, ограничивающие с боков подколенную ямку, на той же стороне тела (Belenkii, Gurfmkel, Paltsev, 1967).

Действие мышц ног служит, вероятно, по меньшей мере двум целям: оно обеспечивает предупредительную стабилизацию с учетом инерционных эффектов последующего движения руки и создает жесткую связь между движением конечности соответствующей реакцией земной поверхности, прилагаемой к стопам. В результате повышения жесткости сегментов тела, не участвующих в движении, предупредительное действие, обусловливаемое положением тела, очевидно, может способствовать последующему движению (Bouisset, Zattara, 1990) даже путем передачи энергии посредством межсегментной динамики.

Двигательная система человека. Положение тела.

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.

мышца скелет мускулатура рука

Вертикальное положение тела человека в пространстве, перемещение его по поверхности, различные виды движений (ходьба, бег, прыжки) сложились в процессе длительной эволюции вместе со становлением человека как вида. В процессе антропогенеза, в связи с переходом предков человека к наземным условиям существования, а затем и к перемещению на двух нижних конечностях (задних) весь организм, отдельные его части, органы, включая и опорно-двигательный аппарат, претерпели чрезвычайно сложные изменения.

Прямохождение - первооснова главных приспособительных изменений антропогенеза - освободило верхнюю конечность от опорно-двигательной функции.

Нижняя конечность, приняв на себя всю тяжесть тела, приспособилась исключительно к опорно-двигательной деятельности. Вертикальное положение тела в пространстве, прямохождение отразились на строении и функциях и пояса (таза), и свободной части нижней конечности. Пояс нижней конечности (тазовый пояс) как прочная арочная конструкция, приспособился к передаче тяжести туловища, головы, верхних конечностей на головки бедренных костей. Установившийся в процессе антропогенеза наклон таза в 45-65° способствует перенесению на свободные нижние конечности тяжести тела в наиболее благоприятных для вертикального положения тела биомеханических условиях. Стопа приобрела сводчатое строение, что увеличило ее прочность противостоять тяжести тела и выполнять роль гибкого рычага в перемещении тела. Сильно развилась мускулатура нижней конечности, которая приспособилась к выполнению статических и динамических нагрузок. По сравнению с верхней конечностью мышцы нижней конечности имеют большую массу, в них значительно больше плотной соединительной ткани.

Важным механическим моментом является то, что на нижней конечности мышцы имеют обширные поверхности опоры и приложения силы, прикрепляются сравнительно далеко от точки опоры рычага, на который действуют, но ближе к точке сопротивления. Неодинаковы также отношения групп мышц друг к другу на верхней и нижней конечностях: масса разгибателей нижней конечности относится к массе сгибателей как 3:1, а на верхней конечности это отношение выражается как 1:1,042. На нижней конечности больше развиты разгибатели, чем сгибатели. Это связано с тем, что разгибатели играют большую роль в удержании тела в вертикальном положении и при передвижении в пространстве (ходьба, бег).

На руке сгибатели плеча, предплечья и кисти сосредоточены на передней стороне, поскольку работа, производимая руками, совершается впереди туловища. Хватательные движения производятся кистью также с участием сгибателей. Сравнение поворачивающих мышц (пронаторы, супинаторы) верхней и нижней конечностей, их отношение к остальным мышцам данной конечности также свидетельствуют о том, что на верхней конечности они развиты намного больше, чем на нижней. Масса пронаторов и супинаторов руки относится к остальным мышцам верхней конечности как 1:4,8. На нижней конечности отношение массы поворачивающих мышц к остальным 1:29,3.

Фасции, апоневрозы на нижней конечности в связи с большим проявлением силы при статических и динамических нагрузках развиты значительно больше, чем на верхней конечности. На нижней конечности имеются дополнительные механизмы, которые способствуют удержанию тела в вертикальном положении и обеспечивают передвижение его в пространстве. Наряду с тем, что пояс нижней конечности почти неподвижно соединен с крестцом и представляет естественную опору туловища, тенденции таза опрокинуться кзади на головках бедренных костей препятствует сильно развитая подвздошно-бедренная связка тазобедренного сустава. В разогнутом коленном суставе в поперечном направлении образуется ломаная линия вследствие изменения формы латерального и медиального менисков.

На уровне голеностопного сустава при стоянии увеличивается площадь соприкосновения между суставными поверхностями костей голени и таранной кости, так как медиальная и латеральная лодыжки охватывают передний, более широкий отдел блока таранной кости. Фронтальные оси голеностопных суставов устанавливаются друг к другу под углом, открытым кзади. Вместе с тем вертикаль тяжести тела обходит голеностопный сустав спереди, приводя как бы к ущемлению переднего, более широкого отрезка блока таранной кости между медиальной и латеральной лодыжками. Суставы верхней конечности (плечевой, локтевой, лучезапястный) таких тормозных механизмов не имеют. Глубоким изменениям в процессе антропогенеза подверглись кости, мышцы туловища, особенно осевого скелета позвоночного столба, который является опорой для головы, верхних конечностей, органов грудной и брюшной полостей. В связи с прямохождением образовались изгибы позвоночника, развилась мощная дорсальная мускулатура. Кроме того, позвоночник практически неподвижно соединен в парном прочном крестцово-подвздошном сочленении с поясом нижних конечностей (с тазовым поясом), который в биомеханическом отношении служит распределителем тяжести туловища на головки бедренных костей. Наряду с изложенными анатомическими факторами - особенностями строения нижней конечности, туловища, выработанными в процессе антропогенеза для поддержания тела в вертикальном положении, обеспечения устойчивого равновесия и динамики, особое внимание должно быть уделено положению центра тяжести тела.

В живом организме положение центра тяжести изменяется в зависимости от перемещения подвижных его частей (движения конечностей, изменение положения головы, наклоны туловища, перемещение внутренних органов и др.).

Центр тяжести тела человека находится на уровне II крестцового позвонка; отвесная линия центра тяжести проходит на 5 см позади поперечной оси тазобедренных суставов (приблизительно на 2,6 см кзади от большого вертела) и на 3 см впереди от поперечной оси голеностопного сустава. Центр тяжести головы располагается немного кпереди от поперечной оси атлантозатылочного сустава. Общий центр тяжести головы и туловища находится на уровне середины переднего края Х грудного позвонка.

С целью сохранения устойчивого равновесия тела человека на плоскости необходимо, чтобы перпендикуляр, опущенный из центра тяжести, падал на площадь, занимаемую обеими ступнями. Тело стоит тем прочнее, чем шире площадь опоры и чем ниже расположен центр тяжести. Поэтому для всех случаев вертикального положения тела человека сохранение равновесия является главной задачей, так как в противном случае должно последовать падение. Однако, напрягая соответствующие мышцы, мы можем 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 человеческого тела нельзя считать устойчивым, при относительно длинных ногах человек имеет сравнительно небольшую площадь опоры. Поскольку центр тяжести тела человека расположен относительно высоко (на уровне II крестцового позвонка), а опорная площадь (площадь двух подошв и пространства между ними) незначительна, устойчивость тела очень невелика. Поэтому удержание тела в состоянии равновесия силой мышечных сокращений предотвращает его падение, и части тела (голова, туловище, конечности) удерживаются в надлежащем соотношении для каждого положения тела. Например, если при стоянии будет нарушено соотношение частей тела (вытягивание вперед рук, сгибание позвоночника и т.д.), то соответственно изменяются положение и равновесие других частей тела. Статистические и динамические моменты действия мускулатуры находятся в прямой связи с состоянием положения центра тяжести тела. Поскольку центр тяжести всего тела располагается на уровне II крестцового позвонка позади поперечной линии, соединяющей центры тазобедренных суставов, тенденции туловища (вместе с тазом.) опрокинуться назад противостоят сильно развитые мышцы и связки, укрепляющие тазобедренные суставы. Так обеспечивается равновесие всей верхней части тела, покоящейся на ногах в вертикальном положении.

Тенденция тела упасть вперед при стоянии связана также с 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 и тогда отвесная линия центра тяжести перемещается вперед и опорой служат пальцы стопы:

Кроме опорной, нижние конечности выполняют локомоторную функцию, перемещая тело в пространстве. Например, при ходьбе тело человека совершает поступательное движение, попеременно опираясь то на одну, то на другую ногу; последние поочередно совершают маятникообразные движения. При ходьбе одна из нижних конечностей в определенный момент является опорной (задняя), другая - свободной (передняя). При каждом новом шаге свободная нога становится опорной, а опорная выносится вперед и делается свободной.

Сокращения мышц нижней конечности при ходьбе заметно усиливают изогнутость подошвы стопы, увеличивают кривизну ее поперечного и продольного сводов. В этот же момент туловище несколько наклоняется вперед вместе с тазом на головках бедренных костей. Если первый шаг начат правой ногой, то правая пятка, затем середина подошвы и пальцы поднимаются над плоскостью опоры, правая нога сгибается в тазобедренном и коленном суставах и выносится вперед. Одновременно тазобедренный сустав этой стороны и туловище следуют вперед за свободной ногой. Эта (правая) нога энергичным сокращением четырехглавой мышцы бедра выпрямляется в коленном суставе, касается поверхности опоры и становится опорной. В этот момент другая (левая) нога (до начала момента задняя, или опорная) отрывается от плоскости опоры, выносится вперед, становясь передней, свободной ногой. Правая нога в это время остается позади в качестве опорной. Вместе с нижней конечностью передвигается и тело вперед и несколько вверх. Так обе конечности поочередно проделывают одни и те же движения в строго определенной последовательности, подпирая тело то с одной стороны, то с другой и толкая его вперед. Однако во время ходьбы не бывает момента, чтобы обе ноги были одновременно оторваны от поверхности земли (плоскости опоры). Передняя (свободная) конечность успевает всегда коснуться плоскости опоры пяткой раньше, чем задняя (опорная) нога полностью отделится от нее. Этим ходьба отличается от бега и прыжков. Вместе с тем при ходьбе существует момент, когда обе ноги одновременно касаются земли, причем опорная всей подошвой, а свободная пальцами, перед тем как последние отделятся от земли. Чем быстрее ходьба, тем короче момент одновременного прикосновения обеих ног к плоскости опоры.

Прослеживая при ходьбе изменения положения центра тяжести, можно отметить движение всего тела вперед, вверх и в стороны в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. Наибольшее смещение вперед происходит в горизонтальной плоскости. Смещение вверх и вниз составляет 3-4 см, а в стороны (боковые качания) - на 1-2 см. Характер и степень этих смещений подвержены значительным колебаниям и зависят от возраста, пола и индивидуальных особенностей. Совокупность этих факторов определяет индивидуальность походки, хотя последняя не есть нечто постоянное, так как может изменяться под влиянием тренировки. В среднем длина обычного спокойного шага 66 см и по времени занимает 0,6 с.

При ускорении ходьбы момент одновременного касания почвы обеими ногами выпадает, шаг переходит в бег. Поэтому бег отличается от ходьбы тем, что при нем имеют место только попеременная опора и касание площади опоры то одной, то другой ногой.

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.