Біомеханічні особливості побутових і робочих рухів

БІОМЕХАНІЧНІ АНАТОМО-ФУНКЦІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ

З‘єднання частин скелета між собою здійснюється з допомогою суглобів. Великий інтерес для біомеханіки представляють з‘єднання кісток, при яких останні можуть міняти своє положення одна відносно другої. З‘єднання кісток конгруентні, при чому одна поверхня грає роль головки, друга – впадини. Обидві вони охоплені міцною фіброзною суглобовою сумкою, яка обмежує порожнину суглобу і допускає відповідні рухи.

Таким чином суглоби з‘єднують сегменти (ланки) в біокінематичний лан-цюг (табл., 10)

Таблиця 10

Степені свободи суглобів біокінематичного ланцюга

Верхньої кінцівки

Відомо, що біокінематичний ланцюг стає керованим, якщо лишні степені свободи фіксуються сукупністю сил, що виникають в процесі його руху. В переборюванні зайвих степенів свободи органу, що рухається, заключається основне завдання рухів.

Необхідно відмітити, що в наявності великого числа степенів свободи у верхньої кінцівки проявляється так званий “принцип резервів”. Надлишок степенів свободи біокінематичного ланцюга дає можливість компенсувати деякі відсутні, наприклад, при патології степені свободи.

Плечовий пояс в цілому в силу особливостей архітектури і фіксації має велике значення для рухів парних верхніх кінцівок і всього тулуба; практичне значення рухів всього пояса незвичайно велике із-за впливу його екскурсії на акт дихання. З‘єднання з хребтом і грудною кліткою проходить з допомогою м‘язів, чим і досягається значна міцність.

Підняття ключиці здійснюється з допомогою м‘яза, що підіймає лопатку, і верхньою половиною трапецієвидного м‘язу, а нижній кут лопатки відтягується всередину (медіально) одночасною дією великого і малого ромбовидного м‘язів. Такий рух проявляється також і при екскурсії грудної клітки, що допомагає більш глибокому вдиху.

Опущення ключиці здійснюється сумісними діями малого і великого грудного, підключичного, нижньої половини трапецієвидного м‘язів і нижніх зубців переднього зубчастого м‘язу, а самий широкий м‘яз спини відтягує нижній кут лопатки вниз і всередину і сумісно з рештою - всю лопатку вниз.

“Відведення” (зв‘язано з рухом плечового пояса вперед і назад) ключиці здійснюється завдяки скороченню всього переднього зубчастого і малого грудного м‘язів; в цьому русі приймає участь також і великий грудний м‘яз.

“Приведення” ключиці обумовлене дією трапецієвидного м‘язу, великого і малого ромбовидних м‘язів, тобто м‘язами, що ідуть до лопатки від хребта.

І, на кінець, “скручування” (поворот навколо передньозадньої вісі) представляє собою продовження відведення плеча вище горизонтальноїлінії.Отже механізм рухів плечового пояса забезпечується діями великої кількості “м‘язових моторів”, результуюча дія яких являється достатньо складною.

Плечовий суглоб являється самим рухомим в біокінематичному ланцюзі верхньої кінцівки. Особливості будови і форми плечового суглобу находяться в повній відповідності з життєвими потребами, які пред‘являються до верхніх кінцівок. Ізольований рух в якому-небудь окремому суглобі руки в повсякденному житті зустрічається дуже рідко. Частіше всього навіть прості рухи всієї верхньої кінцівки проходять за рахунок одночасної дії кількох суглобів. Різноманітність рухів складається з комбінації основних, якими являються: згинання і розгинання, відведенні і приведення, супінація і пронація. Прикладом ротаційного руху служить обертання в плечовому суглобі. При цьому рівнодіюча одних і тих же м‘язів по відношенню до суглоба мають тенденцію переміщатися спереду назад і навпаки.

Ліктьовий суглоб з‘єднує плече і передпліччя. Розрізняють три сполучення, які знаходяться в одній загальній сумці: 1) плече-ліктьове, яке складається з півмісяцевої вирізки ліктьової кістки і блока плечової; 2) плече-променеве, яке утворене ямкою головки променя і головчастим підвищенням плечової кістки; 3) променево-ліктьове , проксимальне, яке складається з циліндричної поверхні головки променя і відповідної вирізки ліктьової кістки.

В плече-ліктьовому суглобі можливі згинання і розгинання навколо фронтальної вісі. Проксимальний променево-ліктьовий суглоб представляє собою простий обертальний циліндричний суглоб з однією віссю руху, паралельною вісі кінцівки. Рухи в ньому складаються із обертання передпліччя назовні (супінація) і всередину (пронація).

Променево-зап‘ястковий суглоб по формі і функції ближче всього до еліпсоїдного. Наявність кісткового меніска із трьох кісток першого ряду зап‘ястя і мозаїчної суглобової головки із кісток другого ряду зап‘ястя (середньозап‘ястковий суглоб) збільшує різноманітність рухів. Основними рухами в променевозап‘ятковому суглобі є : згинання і розгинання, приведення і відведення.

Суглоби пальців кисті достатньо різноманітні по своїй будові. В кожному пальці, крім 1, є три рухомих суглоби: перший – п‘ястковофаланговий, решта міжфалангові. П‘ясковофалангові суглобимають не менше трьох осей руху, які дозволять робити згинання і розгинання, відведення і приведення, а також пасивно-ротаційні рухи.

1 палець має два рухомих суглоби. Завдяки тому, що з‘єднання кісток зап‘ястя - кістки-трапеції з 1 п‘ястною кісткою представляють собою сідло- видний суглоб , який має дві вісі руху, що обумовлює можливість згинання і розгинання, приведення і відведення.

Міжфалангові суглоби представляють самий простий вид суглобу – блоковидний – з однією віссю руху, що дає можливість проводити згинання і розгинання. Раціональні рухи пальців проходять в п‘ястковофалангових суглобах, представляють собою сукупний рух: згинання з відведенням і розгинання з приведенням.

До анатомо-функціональних особливостей біокінематичного ланцюга варто віднести, крім співвідношень по довготі, і кутові. Характер рухів верхньої кінцівки визначається так званими “установочними кутами”. Вони орієнтують руку в просторі таким чином, щоби її центр мас находився на вертикалі, що проходить через центр плечового суглобу. Величина цих кутів залежить від геометрії мас руки.

Найбільш важливою частиною руки як органу, що х в а т а є і у т - р и м у є, являється кисть. Вона володіє дуже великою рухомістю, і її рухи, як і всієї руки, характеризуються координованістю, чіткістю і різноманітністю.

В роботі руки розрізняють два випадки. В одному з них рука фіксованасвоєю проксимальною частиною, в той час як її дистальна частина – кисть– рухома (під час більшості звичайно виконуваних рухів при відносно нерухомому тулубі); в другому випадку фіксованою частиною являється кисть, в той час як тулуб більш-менш рухомий (підтягування і деякі інші рухи).

Крім різноманітних побутових рухів в повсякденному житті і при вико-нання тих чи інших виробничих процесів, рука в цілому при заняттях тим чи іншим видом фізкультури і спорту виконує ще слідуючи основні рухи:

1) приближення до тулуба якого-небудь захопленого предмета (напр.., весла при греблі);

2) відштовхування від тулуба якого-небудь предмета (напр.., штовхання ядра);

3) використання кисті для нанесення удару по противнику (при заняттях боксом);

4) використання всієї руки для збільшення радіусу руху і тієї швидкості руху, яка надається якому-небудь предмету (при киданні диска або гранати);

4) робота руки в якості органу опори (при стойці на кистях);

5) віддалення тулуба від площі опору або приближення до неї (при підтягуванні) (М.Ф.Іваницький ,1948).

Плече, а значить і вся рука, рухи може проводити сумісні з плечовим поясом в межах до 180⁰ у всіх напрямках; величина рухів в ліктьовому суглобі (згинання і розгинання) визначається в 150⁰ ; в променевозап‘ястковому суглобі згинання і розгинання відбувається в дещо більше 100⁰, а відведення і приведення – в 70⁰; обертання кисті в променевозап‘ястковому суглобі може здійснюватись лише пасивно в межах 10⁰, а її обертання як наслідок руху променевої кістки навколо ліктьової (в промененоліктьових суглобах) проходить в межах 150⁰; крім цього кисть здійснює кругові рухи (circumductio); пальці кисті володіють великою рухомістю. В п‘стково-фалангових суглобах можливі згинання, розгинання, приведення і відведення, а також кругові рухи. В міжфалангових суглобах можливі згинання і розгинання. Кругові рухи великого пальця здійснюються під кутом 45.⁰

При розгляді місць прикріплення м‘язів до кісток руки по відношенню до осей руху в суглобах видно, що можливі різні варіанти, які мають велике значення для рухів даної ланки руки. Якщо м‘язи, напр., що ідуть до плечової кістки з тулуба, мають відносно більш дистальне прикріплення на плечовій кістці, їх момент обертання, а значить і сила, з якою вони зможуть приводити плече, будуть більші, чим тоді, коли їх місце прикріплення знаходиться більш проксимально. Поряд з цим амплітуда рухомості плеча при його відведенні у першому випадку буде дещо меншою, чим в другому.

У людини згиначі передпліччя розвинуті сильніше, ніж розгиначі. Це ставиться у зв‘язок з тим, що в більшості випадків сила тяжіння,, або другий опір, перешкоджає роботі м‘язів згиначів передпліччя, в той час як розгинанню сила тяжкості не перешкоджає, а навіть допомагає.

На руці розташування згиначів і розгиначів, з одної сторони, пронаторів і супінаторів – з другої таке, що “корисна складова” перших більша, чим других. Це пояснюється не тільки більшим використання згинальних рухів навколо поперечної вісі в порівнянні з обертанням навколо поздовжної, але і тим, що моменти інерції всієї руки по відношенню до поперечних осей обертання її суглобів значно більші, чим по відношенню до осей поздовжних. Ніби компенсацією цього меншого розвитку обертачів передпліччя служать при їх роботі співдружні (узгоджені) рухи плеча і навіть плечового пояса (мал. 4).

Біомеханічні особливості побутових і робочих рухів

Основні кінематичні функції руху, такі як лінійні і кутові переміщення, швидкості і прискорення, радіуси кривизни і поверхні руху, повністю визначають кінематичну картину рухового акту. Динамічні функції руху , такі як суглобові моменти, дають можливість дослідити функціональні відношення центру і периферії. Верхня кінцівка служить в цьому плані експериментальною моделлю і тому Е.Кант , не випадково, сказав, що “Рука – це зовнішній мозок людини”.