Физкультура

Глава I. Анатомо-биомеханические особенности опорно-двигательного аппарата и влияние на него физических упражнений и массажа

1. Анатомо-биомеханические особенности опорно-двигательного аппарата

Для правильного построения методики восстановительного лечения при травме и заболеваниях органов движения и выбора физических упражнении, обладающих наибольшей терапевтической эффективностью, имеет большое значение знание некоторых основных анатомо-биомеханнческих закономерностей, характерных для функций опорно- двпгательного аппарата.
Получению четкого представления о многообразной фупкщш опорно-двигательного аппарата помогает анализ совершаемых движений с точки зрения характера костного рычага, через посредство которого осуществляется тяга мышц (Г. А. Коган, 1910; Л. П. Николаев, 1950; Strasser, 1917), плоскостей, в которых производятся движения (В. И. Воробьев, 1935), а также структуры отдельных движений (аналитической ИЛИ комплексной). Определенное значение для правильного построения движений имеет изучение характера деятельности мышц (динамической пли статической) с учетом условий пх прикрепления, а также биомеханических особенностей, которыми отличается функция верхних конечностей, позвоночника и нижних конечностей в целом.
Различают два вида движении, совершаемых человеческим телом: взаимную подвижность отдельных частей тела и локомоторную подвижность при перемещении тела (например, при ходьбе, беге). Подвижность в суставах зависит от характера костных рычагов и связей, от формы сочленений. В организме человека встречаются рычага первого рода с расположением точек приложения сил, действующих в одном направлении, по обе стороны от точки опоры; например, череп имеет точку опоры - атланто-затылочное сочленение, расположенное между точкой приложения силы тяжести и силы мышц, прикрепляющихся к затылочной кости. При рычагах второго рода точки приложения действующей силы (тяги мышц) и силы противодействия расположены по одну сторону от точки опоры сустава п действуют в противоположном направлении. В этом случае в зависимости от точек приложения сил достигается выигрыш в силе или скорости. Например, стопа при поднимании на носки может рассматриваться как рычаг с точкой опоры в области головок плюсневых костей, точкой приложения силы тяжести (веса тела) кпереди от голеностопного сустава и точкой приложения действующей силы (тяги мышц) в области пяточного бугра. При подобном расположении точек приложения силы, достигается выигрыш в силе тяги трехглавой мышцы голени. Приложение силы двуглавой мышцы в верхней части предплечья при сгибании в локтевом суставе дает выигрыш в скорости движения.
Особенностью костных рычагов является то, что они в зависимости от потребности момента могут становиться то рычагами силы, то рычагами скорости. Величина действующей силы меняется также в зависимости от угла приложения ее к данному рычагу - наибольшее напряжение сила развивает, когда образует прямой угол с плечом рычага. Поэтому мышцы, расположенные по длине конечностей, развивают максимальное напряжение в процессе движения, при благоприятном направлении тяги к костному рычагу, что выгодно для совершения работы. Соединенные между собой костные рычаги образуют так называемую кинематическую цепь. Для обозначения направления движений при изменении положения частей тела принято использовать ряд плоскостей и осей. Различают фронтальную плоскость, которая делит тело на передний и задний отделы, сагиттальную пдфскость, делящую туловище на левую и правую половины, и горизонтальную плоскость.
Линии, указывающие паправлеиие - вертикальная, передне задняя и поперечная, - являются осями, вокруг которых происходит изменение положення тела н его частей в пространстве. Например, вращение туловища происходит вокруг вертикальной оси (в горизонтальной плоскости), сгибание его вперед - вокруг поперечной оси (в сагиттальной плоскости), а боковые наклоны туловища - вокруг передне-задней оси (во фронтальной плоскости). При назначении и проведении лечебной гимнастики часто воз никает необходимость анатомически точно определить форму и направление совершаемого движения. Известны следующие элементарные движения: сгибание - разгибание, отведение - приведение, вращение (ротация) п круговое движение. В каждом суставе имеется строго определенное число «степенен свобод» (А. А. Ухтомский, 1953) для совершения движении, зависящее от его анатомического строения (формы сустава). В одноосных - шарнирных - суставах (например, в межфаланговых суставах пальцев) возможно сгибание и разгибание, в двухосных - эллипсоидных, седловидных - суставах (например, лучезапястном) допустимы сгибание - разгибание, отведение - приведение и круговые движения, а в многоосном - шаровндном - суставе (например, плечевом) осуществляется, кроме того, и ротационное движение.
Следует обратить внимание на возможность выполнения, помимо элементарных движений в суставах, также сложных комплексных движений. Элементарные движения аналитического характера чаще используются в процессе проведения специальных упражнении лечебной гимнастики. Примером может служить движение в локтевом суставе при фиксированном плече. В повседневной жизни (при работе, в процессе локомоторной функции) чаще совершаются не изолированные движения в одном суставе, в одном определенном направлении, а сложные комплексные движения одновременно в нескольких суставах с участием большого числа мышц. Например, при работе молотком в движении участвуют плечевой, локтевой, лучезапястный сустащілуставьі пальцев, функционируют мышцы плече- Бвтопояса, плетаТтредплечья и кпсти. Комплексное движение характерно такж(5\для жеста. \ Деятельность мышц гжш выполнении различных прошвольных движений также носит групповой характер - прмнмо мышцы, играюшейодовную роль в совершении децного движениябміргрто с ней действуют мышцы-синергисты и мышцы, оказывающие известное противодействие движению, - антагонисты. При отсутствии антагонистов движения совершались бы не плавно, а рывком, что отрицательно сказалось бы на общей координации движении.
Размах движений, производимых посторонней силой (пассивных движений), обычно больше размаха активных, что подчеркивает необходимость проведения при определенных показаниях, кроме активных упражнений, пассивной гимнастики суставов.
В процессе выполнения движений мышцы выполняют неодинаковую функцию, работая па различном режиме: часть из них выполняет статическую функцию, фиксируя (стабилизируя) сустав, прп участии других мышц совершается динамическая работа. Данное положенпе может быть иллюстрировано следующим примером. При работе на пишущей машинке мышцы предплечья и кистп несут динамическую функцию, в то время как для дельтовидной мышцы, удерживающей руку на весу, типичен позиционный характер работы. В момент стояння человека большинство мышц нижних конечностей работают как стабилизаторы суставов, прп ходьбе происходит чередование функции мышц в зависимости от фазы движения.
Статическая работа мышцы на изометрическом режиме вызывает более быстрое утомление в связи с непрерывным потоком нервных импульсов и отсутствием в работе чередования напряжения п расслабления.
Особо нужно сказать о двусуставных мышцах. К числу двусуставных мышц верхних конечностей относится двуглавая и трехглавая мышцы плеча и часть мышц, расположенных на предплечье; двусуставнымн мышцами нижних конечпостей являются прямая головка четырехглавой мышцы бедра, сгибатели коленного сустава, трехглавая мышца голени. В связи с большим пробегом мышцы увеличивается величина развиваемого ею усилия, так как степень напряжения мышцы зависит от исходноп длины. Двусуставные мышцы дают возможность сочетать движения в двух суставах одновременно (например, сгибание в тазобедренном суставе и разгибание в коленном), что имеет значенпе для выполнения таких сложных комплексных движений, как приседание, ходьба и т.д. Благодаря двусуставным мышцам обеспечивается плавная смена фаз сложных движений. В процессе проведения восстанови тельного лечения учет функции мышц, перекидывающихся через два сустава, может иметь значение при выооре исходных положений для выполнения некоторых упражнении. Так, например, разогнутое положение в тазобедренном суставе, обеспечивая известную степень растяжения прямой головкп четырехглавой мышцы при резком снижении функции, способствует лучшему разгибанию в коленном суставе (обратная зависимость имеется между положением в тазобедренном суставе и функцией сгибателей коленного сустава).

Переходим к краткому биомеханическому анализу функции верхних конечностей, позвоночника и нижних конечностей.
Функция верхней конечности обладает рядом биомеханических особенностей. Строение плечевого сустава позволяет совершать рукой сгибание, разгибание, отведе ние. приведение, вращение (rotatio) и круговое дни женне (circumductio). Отведение верхней конечности сопровождается напряжением группы мышц, фиксирующих положение плечевого пояса (лопаток, ключиц) по отношению к грудной клетке, - трапециевидной, ромбовидных и малой грудной. Наличие мощных связок между акромиальным и клювовидным отростком лопатки ограничивает отведение плеча (до угла 90°). В связи с этим движение руки вверх за пределы прямого угла происходит при участии лопатки - вращення ее вокруг передне-задней оси (рис. 1, а и б), создаваемого пароіі сил: тягой верхней части трапециевидной мышцы, прикрепляющейся к области наружного угла лопатки, и передней зубчатой мышцы, большая часть волокон которой направляется к нижнему углу лопатки. Вертикальное положение руки обеспечивается благодаря участию позвоночника - боковому наклону его. Такпм образом, отведение руки происходит при участии плечевого, ключично-стерналыюго и ключнчно-акромннального сочленений (Conway, 1961) и осуществляется вначале дельтовидной мышцей, затем трапециевидной и передней зубчатой и, наконец, на заключительном этапе движения - длинными мышцами спины. В локтевом, шарнирном по форме суставе, возможно только движение сгибания и разгибания (в объеме 140°). Кроме того, в проксимальном луче-локтевом суставе возможно вращение лучевой кости, выражающееся в пронации и супинации предплечья (в объеме 180°). Следует отметить, что степень участия различных мышц в движении сгибания в локтевом суставе различна в зависимости от положения предплечья, а именно: при супинированном предплечье особенно выражена роль двуглавой мышцы, при среднем положении предплечья включается в функцию сгибания илече- лучевая мышца, а при проннрованном предплечье более выражено участие плечевой мышцы. При резком снижении силы мышцы плеча определенное влияние на силу флексии и экстензии в локтевом суставе оказывает положение руки в плечевом суставе в связи с двусуставным характером двуглавой и трехглавой мышц. При разогнутом положении в плечевом суставе отделяются точки при крепления длинной головки двуглавой мышцы, что положительно сказывается на величине развиваемого ею усилия, в то время как согнутая в плечевом суставе рука создает более благоприятные условия для работы трехглавой мышцы - разгибания предплечья. Супинация и пронация предплечья (лучше выявляемые прп согнутом локтевом суставе) определяются комбинированной работой следующих мышц: супинатора, двуглавой мышцы плеча, плече- лучевой мышцы («длинного супинатора»), устанавливающей предплечье в среднее положение между пронацией п супинацией, круглого и квадратного пронаторов. Стойкое ограничение супинации и пронации предплечья частично компенсируется ротационными движениями в плечевом суставе. Лучезапястный сустав, по форме эллипсоидный, допускает (вместе с межзапястным суставом) движения: разгибания (в объеме 125-120°) отведения - приведения кисти (в объеме С5-70°) и круговые движения.
Движения кистью осуществляются главным образом лучевыми и локтевыми сгибателями и разгибателями: при сгибании в лучезапястном суставе сокращаются лучевой и локтевой сгибатели кпстп, при разгибании - лучевые разгибатели и локтевой разгибатель, при отведении включаются лучевой сгибатель и лучевые разгибатели, при приведении - локтевые сгибатель и разгибатель кисти.
Таким образом, различные движения в лучезапястном суставе определяются различными сочетаниями функции одних и тех же мышц предплечья. Кроме того, сгибание кистн может быть усилено функцией длинной ладонной мышцы и сгибателей пальцев (при закрепленных пальцах), а разгибанию кисти помогает общий разгибатель пальцев.
Особенностью функции рабочего органа человека - руки - является способность захватывать, удерживать, перемещать различные предметы, совершать определенную работу. В связи с этим особепно большой интерес представляет функция захвата пальцами. В норме пальцевой захват может быть различным по форме: крючковым, цилиндрическим (например, при удерживании рукоятки инструмента в процессе работы), щипцовым (например, при письме, сборке мелких деталей). Последовательными фазами выполнения захвата предмета пальцами является стабилизация положения кисти, разгибание и разведение пальцев, а затем противопоставление I пальца и сгибание пальцев. При патологических условиях у больных могут наблюдаться различные другие способы захватывания предметов, частично компенсирующие двигательные нарушения (например, при выпадении функции противопоставления I пальца - путем прижатия предмета к боковой поверхности второго пальца силой мышцы, приводящей Палец) • В функции сгибания пальцев принимают участие различные группы мышц: поверхностный и глубокий сгибатели пальцев, межкостные, червеобразные мышцы и сгибатели I пальца. При проведении лечебной гимнастики и трудотерапии часто возникает необходимость дифференцирования.