Информация по реабилитации инвалида-колясочника, спинальника и др.
Информация по реабилитации инвалида - колясочника, спинальника и др.

Медицинская реабилитация Медицинская реабилитация

1.8. Введение в биомеханику

Числом степеней свободы механической системы называют число независимых координат ее возможных перемещений в пространстве. Материальная точка имеет три степени свободы соответственно возможности перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Свободное твердое тело имеет максимально возможное число степеней свободы — 6:3 поступательные (движение по трем взаимно перпендикулярным направлениям) и 3 вращательные относительно трех взаимно перпендикулярных осей. Твердое тело, закрепленное в одной точке, имеет 3 вращательные степени свободы, а тело, закрепленное на неподвижной оси,— 1 степень свободы (вращение вокруг оси).
В МТ, изучающей как структуру, так и функцию движения костно-мышечной системы, для определения пространственных отношений пользуются общепринятыми обозначениями взаимно

Схема трехмерной системы координат человеческого тела

Рис. 19. Схема трехмерной системы координат человеческого тела: YZ — сагиттальная плоскость, XY — фронтальная плоскость, XZ — горизонтальная плоскость

перпендикулярных плоскостей.
Различают 3 такие плоскости: сагиттальную, фронтальную и горизонтальную. Под сагиттальной плоскостью понимается вертикальная плоскость, разделяющая тело спереди назад и вдоль на правую и левую половины. Другая вертикальная плоскость, расположенная перпендикулярно сагиттальной и разделяющая тело на передний и задний отделы, носит название фронтальной. Третья, горизонтальная, плоскость проводится под прямым углом к сагиттальной и фронтальной, разделяя тело на верхнюю и нижнюю часть. Место пересечения горизонтальной плоскости с фронтальной называется поперечной осью, или, условно, осью X. Место пересечения горизонтальной плоскости с сагиттальной называется сагиттальной (одной из горизонтальных) осью, или осью Z. Место пересечения сагиттальной плоскости с фронтальной называется вертикальной осью, или осью Y. Точка пересечения всех трех плоскостей обозначается как нулевой пункт.
На рис. 19 представлена схема трехмерной системы координат человеческого тела. Различают следующие движения в виде смещений в каждой плоскости по соответственным осям:
1) поперечная ось (X): движение вправо от нулевого пункта обозначается как -X (отрицательное смещение по оси X), движение влево как +Х (положительное смещение по оси X);
2) вертикальная ось (Y): движение вверх от нулевого пункта обозначается +Y (положительное смещение по оси Y), движение вниз как -Y (отрицательное смещение по оси Y);
3) сагиттальная ось (Z): движение вперед от нулевого пункта обозначается +Z (положительное смещение по оси Z), а движение назад как -Z (отрицательное смещение по оси Z).
Различают следующие ротационные движения вокруг соответствующих осей (по часовой стрелке, если смотреть на часы с

Трехмерная система координат в сегменте позвоночного столбанулевого пункта

Рис. 20. Трехмерная система координат в сегменте позвоночного столбанулевого пункта, — положительное значение, если против — отрицательное): флексия (+Х) — положительная ротация вокруг оси X в сагиттальной плоскости; экстензия (—X) — отрицательная ротация вокруг оси X в сагиттальной плоскости; латерофлексия вправо (+Z) — положительная ротация вокруг оси Z во фронтальной плоскости; латерофлексия влево (-Z) — отрицательная ротация вокруг оси Z во фронтальной плоскости; аксиальная ротация влево (+Y) — положительная ротация вокруг оси Y в горизонтальной плоскости; аксиальная ротация вправо (-Y) — отрицательная ротация вокруг оси Y в горизонтальной плоскости.

Трехмерная система координат в суставе

Рис. 21. Трехмерная система координат в суставе

На рис. 20, 21 представлены системы координат в ПДС и простом суставе.
Остановимся на возможных видах движений в этих образованиях (W. Schneider и соавт., 1986).
Ангулярное движение — физиологическое (активное и пассивное) движение в суставе и сегменте позвоночного столба — представляет собой всегда движение вращения и скольжения. Структура сустава, расположение связок и мышц определяют направление и размер этого движения. Соответственно системе трех координат в каждом сегменте позвоночного столба происходит вращение вокруг трех осей — X, Y, Z. Вокруг оси X — сгибание-разгибание (флексия-экстензия). Вокруг оси Y — вращение (ротация). Вокруг оси Z — боковой наклон (латерофлексия).
В периферическом суставе движение вокруг сагиттальной (горизонтальной) оси Z называется приведение (аддукция), то есть приближение к срединной плоскости, а отведение (абдукция) — удаление от нее.
Трансляторные движения — пассивно производимые небольшие движения в суставе и сегменте позвоночного столба без включения ангулярных двигательных компонентов:
а)тракция (вытяжение) определяется как сепарация (отделение) суставных поверхностей;
б)скольжение — параллельное смещение суставных поверхностей. Следовательно, трансляторное движение может определятся как тракция (вытяжение) вдоль осей X, Y, Z. Перечень направлений трансляторных движений в виде смещений дан выше.
В общей сложности в трехмерной системе координат существует 12 линейных и круговых сил. Достаточно одной силы (линейной или круговой), чтобы вызвать ротационно-трансляторное движение верхнего позвонка по отношению к нижнему.
Игра суставов (joint play) представляет собой сумму пассивных ангулярных и трансляторных движений. Прекращение (ограничение) любого вида движений или увеличение их объема в МТ имеет большое диагностическое и лечебное значение.
Различают следующие границы движений в суставах и сегментах позвоночного столба:
1. Физиологическая граница подвижности: максимальный размах (амплитуда) активных движений в сегменте или суставе вокруг одной из осей движения (X, Y, Z).
2 Анатомическая граница подвижности: максимальный пассивный объем (амплитуда) движений в суставе вокруг одной из трех осей движения (X, Y, Z). Переход за анатомическую границу подвижности всегда влечет за собой патологические структурные изменения.
3. Патологическая граница подвижности: ограничение активного и пассивного движения вследствие патологического процесса.
Основной механической характеристикой сустава является число степеней свободы в нем, под которым понимается число осей, вокруг которых возможно взаимное вращение сочлененных костей. Обусловлено оно главным образом геометрической формой поверхности костей, соприкасающихся в суставе. В связи с тем что максимальное число степеней свободы в суставе равно трем, различают суставы с одной, двумя и тремя степенями свободы. Одноосные суставы подразделяются на цилиндрические (проксимальный лучелоктевой сустав, соединение атланта с зубом) и блоковидные (межфаланговые сочленения пальцев, плечелокте-вой винтообразный сустав). В цилиндрическом суставе направляющие связки располагаются перпендикулярно вертикальной оси вращения, в блоковидном —¦ перпендикулярно фронтальной оси и по бокам ее. Так, в плечелоктевом суставе локтевая кость с помощью полукруглой выемки охватывает цилиндрический выступ на плечевой кости, который и служит осью сустава. Движение в суставе (сгибание-разгибание) происходит в плоскости, перпендикулярной оси сустава.
К двуосным суставам относят эллипсоидные (лучезапястный), мыщелковые (коленный, атлантозатылочный) и седловидные (запястно-пястное сочленение I пальца). Например, в лучезапястном суставе осуществляется сгибание и разгибание, а также, хотя и в меньшем объеме, приведение и отведение.
К суставам с тремя степенями свободы (многоосные суставы, или пространственные сочленения) относятся шаровидные (плечевой сустав), чашеобразные (тазобедренный сустав можно рассматривать как разновидность шаровидного) и плоские (межпозвонковые суставы). Плоские суставы имеют почти плоские соприкасающиеся поверхности. Их можно рассматривать как поверхности шара с очень большим радиусом, поэтому движения в них совершаются по всем трем осям, но объем движений вследствие незначительной разности суставных поверхностей небольшой.
Кроме того, выделяется группа сочленений с названием «тугие суставы» (амфиартрозы). Они имеют различную форму суставных поверхностей, но являются сходными по другим признакам: имеют короткую, туго натянутую суставную капсулу и очень крепкий, не-растягивающийся вспомогательный аппарат — короткие укрепляющие связки. Вследствие этого суставные поверхности тесно соприкасаются друг с другом, что резко ограничивает движения. Эти суставы смягчают толчки и сотрясения между костями, например art. mediocarpea. Сюда относятся и плоские суставы, движения которых имеют скользящий характер и крайне незначительны.

Назад Оглавление Далее