Drsaakyan.su

Биомеханические характеристики мышц и суставов нижних конечностей

Биомеханические характеристики мышц и суставов нижних конечностей

Эти три движения происходят из горизонтальной, сагиттальной и фронтальной плоскости.

Так как оси движения трехплоскостных суставов наклонены, пересекая все три оси тела (сагиттальную, фронтальную и горизонтальную), то движение отведения, тыльного сгибания и эверсии происходят одновременно (фото 2, Р).

Супинация – это трехплоскостное движение, включающее приведение, подошвенное сгибание и инверсия (фото 2, S).

Супинация и пронация, описанные выше, происходят в открытой кинетической цепи.

Root и др. описывают это движение в открытой кинетической цепи, наблюдая за пяточной костью в НЕнагруженном положении.

Функциональная биомеханика стопы и голеностопного сустава очень важны именно в нагруженном положении или в закрытой кинетической цепи.

60% цикла шага – это нагрузка на ногу и описывается как “период опоры”.

Супинация и пронация происходят в определенных точках опоры, чтобы помочь движению, стабилизировать суставы и снизить нагрузку на стопу и нижнюю конечность.

Root и др. идентифицировали 5 трехплоскостных суставов, которые позволяют происходить пронации и супинации.

Трепхплоскостные суставы включают в себя голеностопный, подтаранный, поперечный,
первый луч (клиновидно-плюсневый сустав), пятый луч (пятый предплюсне-плюсневый сустав).

Пронация происходит в фазу опоры шагового цикла для амортизации удара во время ходьбы, сохранения равновесия, при изменениях рельефа местности.

С момента касания пяткой до момента касания большим пальцем на стопу и нижнюю конечность воздействуют 4 основные силы, требующие смягчения.

При касании пятки 80% веса тела приходится на пяточную кость, образуется вертикальная к земле сила. Кость – это специальная соединительная ткань, предназначенная для снижения силы компрессии. Расположение большеберцовой, таранной и пяточной кости в момент касания пятки играет важную роль в безопасном распределении вертикальной компрессии.

Распределение компрессии весовой нагрузки с момента касания пяткой до касания большим пальцем происходит между пяточной и плюсневыми костями. Кости плюсны и предплюсны находятся под взаимным давлением подобно арке каменной кладки.

Средняя часть стопы во время фазы опоры не несет на себе веса. Есть также передняя поперечная сила сдвига большеберцовой и таранной кости. Она смягчается в большей степени икроножной/камбаловидной мышечными группами. Mann описывает медиальный сдвиг в стопе как следствие внутренней ротации нижней конечности.

Подтаранный сустав, состоящий из таранной и пяточной костей, отвечает на внутреннюю ротацию и медиальный сдвиг латеральным смещением или вальгусом пяточной кости.

Таранная кость двигается в медальном направлении (подошвенная поверхность совершает флексию и приведение), чтобы полностью совпадать с медиальной суставной фасеткой пяточной кости. Эта медиальная суставная поверхность сформирована медиальным отростком пяточной кости, называемым опорой таранной кости.

Поэтому когда задняя часть пяточной кости идет латерально, медиальный отросток пяточной кости уходит в латеральном направлении вместе с таранной костью (фото 3). Данная ротация таранной и пяточной костей была описана как преобразователь крутящего момента нижней конечности.

Фото 3. Пронация в закрытой кинетической цепи.

А. Подтаранный сустав и талокруральный сустав (голеностопный сустав). Вид спереди
В. Подтаранный сустав и талокруральный сустав (голеностопный сустав). Вид сзади

1. Пяточно/кубовидная артикуляция
2. Таранно-ладьевидная артикуляция
3. Опора таранной кости
4. Пяточная кость
5. Таранная кость
6. Большеберцовая кость
7. Малоберцовая кость

Передвижение – последовательность ротаций, начинающихся в поясничном отделе позвоночника, которые перемещают тело в пространстве. Ротации большой и малой берцовых костей в горизонтальной плоскости передаются и уменьшаются в подтаранном суставе. В фазу опоры шагового цикла ротация стопы не происходит.

Большеберцовая кость вращается внутрь во время касания пяткой, таранная кость следует за ней, что приводит к пронации подтаранного сустава или вальгусу (эверсии) пятки (фото 3).

Ротации нижней конечности в горизонтальной плоскости преобразуются в трехплоскостные движения пронации и супинации.

Поперечный сустав предплюсны, состоящий из таранно-ладьевидного и пяточно-кубовидного суставов, становится мобильным при пронации подтаранного сустава.

Кубовидная и ладьевидная кости выстраиваются более параллельно, позволяя переднему отделу стопы превратиться в «мешок с костями». Передний отдел становится эффективным и мобильным адаптером к изменениям поверхности, тем самым облегчая нахождение равновесия. Именно в области плюсны мы можем наблюдать снижение и увеличение медиальной арки.

Подводя итог вышесказанному, можно сказать, что на стопу и нижнюю конечность от момента удара пяткой до касания носком действует множество сил, из которых мы рассмотрели компрессию, ротацию, передний и медиальный сдвиги. Нормальная пронация играет важную роль в смягчении этих сил. Эта пассивная активность в закрытой кинетической цепи возникает вследствие внутренней ротации нижней конечности и силы медиального сдвига. Пронация инициируется в момент касания пятки и контролируется эксцентрическим сокращением супинаторов. С момента касания пяткой до момента касания носком активными являются следующие 3 мышцы: передняя большеберцовая, длинный разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца.

Супинация происходит в конце фазы опоры шагового цикла.

Это позволяет наружным мышцам эффективно функционировать и создает надежный рычаг для отталкивания. Этот жесткий рычаг формируется за счет фиксации костей стопы и голеностопа.

Зафиксированная позиция плюсны и предплюсны способствует установлению блоковой системы мышц. Правильная работа некоторых наружных мышц зависит от костных рычагов. Например, длинная малоберцовая мышца во время толчка стабилизирует первый луч. Способность этой мышцы совершать данное движение зависит от кубовидного блока (кубовидная кость в качестве ролика).

Фото 4. Кубовидный блок (cuboid pulley).

А и F представляют векторы действия длинной малоберцовой мышцы.
А. Вектор отведения;
F. Вектор подошвенного сокращения;
P. Сухожилие длинной малоберцовой мышцы;

1. Кубовидная кость;
2. Клиновидный кости;
3. Таранная кость;
4. Малоберцовая кость;
5. Большеберцовая кость.

Супинация стопы является результатом нескольких механизмов. Сначала в подфазу середины опоры (касание носком и толчок) активность наружных мышц инициализирует супинацию.

Исследования электромиографии показали, что в подфазу середины опоры увеличивается активность икроножной/камбаловидной мышц, задней большеберцовой, длинного сгибателя большого пальца и длинного сгибателя пальцев. Mann и Inman при помощи исследований электромиографии продемонстрировали важность глубоких мышц, участвующих в касании носком/отталкивании. Мышца, отводящая мизинец стопы; короткий сгибатель пальцев; короткий сгибатель большого пальца; короткая головка мышцы, отводящей большой палец; межкостные мышцы и короткий разгибатель пальцев важны для стабилизации плюсневого сустава во время последних 50% фазы опоры.

Второй фактор, влияющий на супинацию – это наружная ротация нижней конечности. Контралатеральная конечность, раскачиваясь вперед мимо опорной конечности, создает силу наружной ротации. Она обуславливает латеральную силу сдвига в стопе, приводящую к супинации. Подтаранный сустав инициирует супинацию инверсией пятки. Таранная кость перемещается в латеральную позицию (абдукция и дорсифлексия) через медиальный отросток пяточной кости. Плюсневый сустав в момент супинации подтаранного сустава блокируется. Механизм блокировки срабатывает тогда, когда кубовидная и ладьевидная кости оказываются перпендикулярными друг другу. Кости становятся прочными рычагами для более эффективной работы длинной малоберцовой и задней большеберцовой мышц. Таким образом, синергическое сокращение этих двух мышечных групп стабилизирует средний отдел стопы и первый луч (кубовидного блока). Стабилизация первого луча обеспечивает хорошее выравнивание первого плюснефалангового сустава и надежный рычаг для отталкивания.

Третий фактор, влияющий на супинацию – мобильность первого плюснефалангового сустава. Разгибание этого сустава обуславливает повышенное натяжение подошвенного апоневроза, способствующего супинации подтаранного сустава. Этот механизм описывался ранее как «Эффект лебедки». Для включения этого механизма в норме требуется 60-70º пассивной дорсифлексии плюснефалангового сустава.

Фото 5. Закрытая кинетическая цепь супинации
А. Вид подтаранного и голеностопного суставов спереди;
В. Вид сзади.

1. Пяточный/кубовидный сустав;
2. Таранный/ладьевидный суставы;
3. Опора таранной кости;
4. Пяточная кость;
5. Таранная кость;
6. Большеберцовая кость;
7. Малоберцовая кость.

Читать еще:  Локтевой эпикондилит

БИОМЕХАНИКА МЫШЦ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ

Мышцы нижней конечности производят движения в тазобед­ренном, коленном, голеностопном и суставах стопы.

Мышцы, производящие движения в тазобедренном суставе

Соответственно трем взаимно перпендикулярным осям вра­щения, проходящим через центр тазобедренного сустава, в этом суставе бедром при закрепленном тазе, а вместе с ним и всей но­гой можно производить следующие движения:

1) сгибание и разгибание, т.е. движение вперед и назад;

2) отведение и приведение;

3) пронацию и супинацию;

4) круговое движение (циркумдукцию).

При закреплении бедра или всей ноги мышцы производят движения таза: вперед, назад, в стороны и повороты вправо и вле­во. Для осуществления этих движений в тазобедренном суставе имеется шесть функциональных групп мышц.

К мышцам, производящим сгибание бедра в тазобедренном суставе, относятся мышцы, которые пересекают поперечную ось этого сустава и расположены спереди от нее. К ним принадлежат:

3) мьшща-напрягатель широкой фасции,

4) прямая мышца бедра.

В разгибании бедра принимают участие мышцы, которые также пересекают поперечную ось тазобедренного сустава, но рас­положены сзади от нее. Эти мышцы идут как с таза на бедро, так и с таза на голень. К ним относятся:

1) большая ягодичная;

2) двуглавая мышца бедра;

5) большая приводящая

Мышцы, отводящие бедро, пересекают сагиттальную ось та­зобедренного сустава и расположены с его латеральной стороны Они прикрепляются главным образом к большому вертелу. К этим мышцам относятся:

1) средняя ягодичная;

2) малая ягодичная;

4) внутренняя запирательная;

6) мышца-напрягатель широкой фасции.

Приведение бедра осуществляют мышцы, пересекающие са­гиттальную ось тазобедренного сустава и расположенные меди­ально от нее. К ним относятся:

3) длинная приводящая;

4) короткая приводящая;

5) большая приводящая.

Мышцы, супинирующие бедро, кроме подвздошно-поясничной. пересекают косо вертикальную ось тазобедренного сустава. Подвздошно-поясничная мышца супинирует бедро в связи с осо­бым расположением малого вертела (не только спереди, но и ме­диально). К мышцам, супинирующим бедро, относятся:

2) квадратная мышца бедра;

3) ягодичные мышцы, из которых средняя и малая супинируют бедро только своими задними пучками;

5) внутренняя запирательная и наружная запирательная мышцы;

Группа мышц-пронаторов бедра сравнительно невелика. К ней относятся:

1) мышца-напрягатель широкой фасции;

2) передние пучки средней ягодичной мышцы;

3) передние пучки малой ягодичной мышцы;

4) полусухожильная, полуперепончатая и тонкая мышцы Пронации сильно супинированного бедра способствуют так­же приводящие мышцы.

Следует заметить, что при опоре вытянутой ноги на пятку как пронация, так и супинация бедра могут быть произведены более интенсивно, чем в положении бедра на весу. Это объясня­ется тем, что в первом случае мышцы, поднимающие бедро, рас­слаблены, а во втором — сокращены и своим тонусом препят­ствуют поворотам бедра вокруг вертикальной оси тазобедренного сустава.

Мышцы, производящие движения в коленном суставе

Мышцы, окружающие коленный сустав, производят при зак­репленном бедре (при проксимальной опоре) сгибание, разгиба­ние, пронацию и супинацию голени, при закрепленной голени (дистальной опоре) движение бедра вперед, назад, пронацию и супинацию.

Мышцы-сгибатели голени пересекают поперечную ось колен­ного сустава и расположены сзади от нее. К ним относятся следу­ющие мышцы:

1) двуглавая мышца бедра;

7) икроножная (часть трехглавой мышцы голени);

В разгибании голени участвует четырехглавая мышца бед­ра, пересекающая поперечную ось коленного сустава спереди от нее. Это одна из наиболее массивных мышц человеческого тела. Она располагается на передней поверхности бедра и имеет четыре головки:

1) прямую мышцу бедра;

2) латеральную широкую мышцу бедра;

3) медиальную широкую мышцу бедра;

4) промежуточную широкую мышцу бедра.

Пронация голени в коленном суставе возможна только по мере ее сгибания, т.е. по мере того, как коллатеральные связки (большеберцовая и малоберцовая) расслабляются. Мышцами, производя­щими пронацию голени, являются все те, которые расположены сзади и с медиальной стороны коленного сустава:

5) медиальная головка икроножной;

Супинация голени в коленном суставе (как и пронация) воз­можна только по мере ее сгибания.

1) двуглавая бедра;

2) латеральная головка икроножной.

Таким образом, группа мышц-пронаторов значительно силь­нее, чем группа мышц-супинаторов.

Мышцы, производящие движения стопы

Различают следующие движения стопы: сгибание, разгиба­ние, небольшое приведение и отведение по мере ее сгибания, про­нацию и супинацию

Мышцы-сгибатели стопы пересекают поперечную ось голе­ностопного сустава и расположены сзади от нее на задней и лате­ральной поверхностях голени. К этим мышцам принадлежат.

1) трехглавая мышца голени;

3) задняя большеберцовая;

4) длинный сгибатель большого пальца;

5) длинный сгибатель пальцев;

6) длинная малоберцовая;

7) короткая малоберцовая.

Мышцы-разгибатели стопы пересекают, как и мышцы-сгибате­ли, поперечную ось голеностопного сустава, но расположены спереди от нее составляя переднюю группу мышц голени. К ним относятся;

1) передняя большеберцовая:

2) длинный разгибатель пальцев:

3) длинный разгибатель большого пальца.

Специальных мышц, участвующих в приведении стопы, нет; данное движение осуществляется по правилу параллелограмма сил при одновременном сокращении следующих мышц:

1) передней большеберцовой:

2) задней большеберцовой.

Мышцы, участвующие в отведении стопы, расположены с латеральной стороны от вертикальной оси голеностопного суста­ва. К ним относятся:

1) короткая малоберцовая мышца;

2) длинная малоберцовая мышца.

В пронации стопы принимают участие мышцы, располо­женные с латеральной стороны от сагиттальной оси, вокруг которой происходит это движение. Стопу пронируют следую­щие мышцы:

1) длинная малоберцовая;

2) короткая малоберцовая:

3) третья малоберцовая.

В супинации стопы принимают участие мышцы, пересекаю­щие сагиттальную ось, вокруг которой происходит это движение, и расположенные медиально от нее. Стопу супинируют следую­щие мышцы:

1) передняя большеберцовая;

2) длинный разгибатель большого пальца. Поочередное дей­ствие групп мышц, проходящих около суставов стопы и идущих к ней с голени, вызывает ее круговое движение.

Мышцы, производящие движения пальцев стопы

В движениях пальцев стопы участвуют мышцы, переходящие с голени на стопу, и мышцы самой стопы. Мышцы, расположен­ные на подошвенной поверхности стопы, сгибают пальцы, а мыш­цы, находящиеся на тыльной стороне стопы, разгибают их. К мышцам самой стопы относятся те, которые и начинаются и при­крепляются на стопе. Они довольно многочисленны и могут быть подразделены на две группы: мышцы подошвенной поверхности стопы и мышцы тыльной поверхности стопы.

Мышцы подошвенной поверхности стопы

Мышцы подошвенной поверхности стопы могут быть подраз­делены на три группы: 1) медиальную, 2) латеральную и 3) среднюю.

Медиальная группа расположена в области медиальной час­ти продольного свода стопы: прикрепляется к 1-му пальцу и пред­ставляет собой мышцы этого пальца. К ним относятся: мышца, отводящая большой палец стопы, короткий сгибатель большого пальца стопы и мышца, приводящая большой палец стопы.

Латеральная группа прикрепляется к 5-му пальцу стопы и состоит из двух мышц: мышцы, отводящей мизинец стопы, и ко­роткого сгибателя мизинца стопы.

Средняя группа является наиболее значительной. В нее вхо­дят, короткий сгибатель пальцев, квадратная мышца подошвы, четыре червеобразные мышцы и межкостные мышцы (три подо­швенные и четыре тыльные).

Функция этих мышц ясна из их названия. Кроме того, черве­образные мышцы сгибают фаланги пальцев, тыльные межкост­ные отводят пальцы, а подошвенные межкостные приводят их. Короткие мышцы подошвенной поверхности стопы составляют примерно 25 % массы всех прикрепляющихся к костям стопы мышц.

Мышцы тыльной поверхности стопы

На тыльной поверхности стопы находится несколько мелких мышц, являющихся разгибателями пальцев, а также сухожилия мышц передней группы голени.

Кроме того, на тыльной поверхности стопы встречается не­постоянная третья малоберцовая мышца, которая представляет собой дополнительное сухожилие длинного разгибателя пальцев, идущее к основанию 5-й плюсневой кости

Читать еще:  Урисан при подагре

При сравнении мышц подошвенной тыльной поверхностей стопы ясно видно, что первые значительно сильнее, чем вторые. Это объясняется различием в их функциях. Мышцы подошвен­ной поверхности стопы участвуют в удержании сводов стопы и в значительной мере обеспечивают ее рессорные свойства. Мышцы же тыльной поверхности участвуют в разгибании пальцев при перемещении стопы кпереди (например, во время ходьбы и бега). Эти мышцы настолько слабы, что не могут удержать тело от паде­ния назад в том случае, если пальцы фиксированы, а вертикаль ОЦТ тела вынесена на заднюю границу площади опоры.

Биомеханика движений нижних конечностей

Равновесие тела. Вертикальное положение многозвенного тела человека в пространстве сопряжено с тонкокоординированными движениями, обеспечивающими равновесие его в покое и динамике. Это выработалось и закрепилось в результате длительной эволюции, в ходе которой происходили сложные изменения в строении тела предков человека, распределении его массы, установлении взаимосвязей отдельных звеньев тела, развитии мускулатуры, связок, нервов и др.

Несмотря на эволюционный путь развития прямостояние тела в пространстве как в покое, так и в движении вырабатывается в начале жизни человека, т. е. в период приобщения ребенка к взаимосвязи его со средой. Упущение этого возрастного периода для приобщения к прямохождению в дальнейшем почти невосполнимо. Равновесие тела согласно законам статики обеспечивается при условии, если сумма действующих на него, сил равна сумме реакций этих сил, и результирующий момент всех сил (действующих и реакций) равен нулю, т. е. когда действие равно противодействию. Однако известно, что вертикальное положение тела человека довольно неустойчиво. Почти во всех суставах звеньев тела имеются статические моменты, которые не уравновешены из-за постоянных смещений отдельных частей его относительно друг друга. Обусловлено это, очевидно, тем, что для всех суставов тела в покое характерно сгибательное положение. Поэтому вертикальное положение тела зависит от растяжения мышц-сгибателей. Например, при стоянии человека в удобной позе голеностопный сустав находится под углом

88° [16]. Постоянное напряжение мышц в сгибательном положении тела объясняют тем, что суммарная длина мышц-антагонистов (сгибателей — разгибателей) несколько меньше, чем суммарное расстояние между точками их прикрепления. Поэтому при выпрямлении тела в положение стоя развиваются большие мышечные моменты в коленных и тазобедренных суставах и в позвоночнике.

Возможность длительного равновесия в пространстве, обусловленная непрерывными колебаниями общего центра тяжести тела, связана с работой мышечно-связочного аппарата. Но степень и характер участия различных групп мышц в сохранении равновесия тела, как и в его динамических функциях, неодинаковы. Для определения степени активности мышц пользуются электромиографией, стабиллографией и другими методами. Так как сохранение равновесия тела во времени связано с непрерывными колебаниями общего центра тяжести (ОЦТ) и относительными смещениями звеньев тела, то даже при стоянии человека имеет место не покой — статическое равновесие, а динамическое равновесие, обусловленное главным образом функциями систем, регулирующих равновесие.

Несмотря на то что определению положения ОЦТ тела человека и характерной при этом позы посвящено много трудов отечественных и зарубежных исследователей, до настоящего времени нет общепризнанной методики исследования удобной устойчивой позы тела при стоянии, положения ОЦТ и нет единого прибора. Этим объясняются различные толкования положения ОЦТ тела, место прохождения проекции его и удобной позы стояния.

Для изучения биомеханики ходьбы в Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезостроения (ЦНИИПП) разработаны методы исследования отдельных кинематических и динамических параметров ходьбы с использованием электрических методов регистрации механических величин. Пользуясь ими, выявлены [16] следующие биомеханические особенности стояния человека в норме. При удобной позе человека все основные суставы нижних конечностей (коленного, тазобедренного) и туловища (плечевые) располагаются кпереди от отвесной линии, проходящей через голеностопные суставы. Изгибы позвоночника хорошо выражены. Вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, проходит впереди оси голеностопных суставов на 4—6 см, впереди коленных суставов на 0,5—1,5 см и на 1—3 см сзади от оси тазобедренного сустава. При этом голени отклонены от вертикали на 4—5°, а ноги согнуты в коленных суставах на 2—3° (рис. 7). Как правило, проекция ОЦТ тела расположена асимметрично по отношению к сагиттальной и фронтальной плоскостям, причем положения ОЦТ тела и конечностей во времени не остаются постоянными. Нагрузка правой и левой конечностей может колебаться в пределах 3—6% от общей массы тела. Но нередко эта разница может быть и больше.


Рис. 7. Схемы положения проекции ОЦТ тела в удобной позе:
а — по отношению к суставам и голове (Гл); б — по отношению к проекциям оси суставов; Пл — Плечевой; Т — тазобедренный; К — коленный; Г — голеностопный

Считают, что вертикальная поза человека устойчива, когда проекция колебаний ОЦТ тела не выходит за контур опорной площади стоп. Но во всех случаях определяющим фактором устойчивости тела является функциональное состояние нервной системы.

При удобной позе стояния наибольшей активностью отличаются мышцы, относящиеся к голеностопному суставу: передняя большеберцовая, длинная малоберцовая и икроножная. Чем ближе к ОЦТ тела расположены мышцы суставов (коленного, тазобедренного), тем меньше их активность в поддержании удобной позы стояния. Биомеханические исследования показали [16], что статический момент в голеностопном суставе по отношению к статическим моментам в коленном и тазобедренном суставах является максимальным, что объясняют значительным расстоянием от оси этого сустава до проекции ОЦТ тела (см. рис. 7).

Считают, что в процессах ходьбы и стояния мышцы работают, не используя полностью свои возможности. Например, икроножная мышца, отличающаяся особой активностью при вертикальном положении тела, расходует только 1/9 своей силы. Следовательно, для обеспечения вертикального положения человек обладает многократным запасом мощности, который расходуется на быстрое восстановление нарушаемого равновесия. Устойчивость тела в пространстве при его ортоградности обусловливается фактически биомеханическим и рефлекторным взаимодействием всех мышц туловища и конечностей. Объясняется это тем, что для сохранения вертикального положения тела, несмотря на многозвенность скелета, обладающего не одним десятком степеней свободы, человеку достаточно ограниченное их число. Считают, что в нормальных условиях человек реализует только 2—4 степени свободы. Прохождение отвесной линии проекции ОЦТ тела (линии действия силы тяжести тела) впереди осей коленного и голеностопного суставов определяет распрямленное состояние коленного сустава при стоянии. При этом мышцы задней поверхности бедра и голени, действуя совместно, препятствуют падению тела вперед. Такое прохождение и высокое положение ОЦТ тела от опоры (по данным М. Ф. Иваницкого ОЦТ тела расположен от плоскости опоры на высоте 55±1,5% от роста человека) обусловливают постоянное напряжение всего мышечного аппарата, а не только мышц нижних конечностей человека.

Положение ОЦТ тела, оказывающее большое влияние на распределение нагрузки по опорной поверхности стопы, в разные возрастные периоды человека не остается постоянным, а изменяется в зависимости от соотношения удельных весов мягкой ткани и скелета, пропорций тела, содержания и характера распределения жира в тканях, осанки и др.

Биомеханика суставов. Классификация суставов

В суставах в зависимости от строения сочленяющихся поверхностей (форма, изогнутость и размер) движения могут осуществляться вокруг различных осей. В биомеханике суставов выделяют три оси вращения и, соответственно, три вида движения вокруг них (рис. 68).

Фронтальная ось (от лат. fronts – «лоб») проходит справа налево. Вокруг фронтальной оси выполняются сгибание и разгибание подвижного звена сустава. При сгибании один из костных рычагов движется относительно другого таким образом, что угол между сочленяющимися поверхностями уменьшается; например, в локтевом суставе уменьшается угол между плечом и предплечьем. Во время разгибания движение происходит в обратном направлении – конечность выпрямляется.

Читать еще:  Гимнастика при спондилезе

Сагиттальная ось (от лат. sagitta – «стрела») проходит спереди назад. Вокруг сагиттальной оси осуществляется приведение и отведение подвижного звена сустава. Приведение – движение, при котором одна из сочленяющихся костей приближается к срединной плоскости, например, в плечевом суставе плечо приводится к туловищу. От­ведение – обратное движение, когда плечо удаляется от туловища (отводится в боковую сторону).

Вертикальная ось проходит сверху вниз. Вокруг сагиттальной оси кость вращается в ту или иную сторону. Для конечностей вращение разделяется на две фазы: пронация – вращение вовнутрь и супинация – вращение наружу. Последовательное движение вокруг всех осей называют круговым движением. При этом свободный конец движущейся кости или конечности (подвижное звено сустава) описывает окружность.

Величина подвижности сустава зависит:
1. От количества осей движения, что определяется формой суставных поверхностей (см. ниже).
2. От соответствия сочленяющихся поверхностей (конгруэнтности). Чем это соответствие больше, тем подвижность в суставе меньше (пример: крестцово-подвздошный сустав), и, наоборот: чем меньше соответствуют суставные поверхности друг другу, тем большая подвижность в таком суставе (пример: плечевой сустав). В каждом суставе различают анатомическую, пассивную и активную подвижность. Величина анатомической подвижности определяется разницей угловых размеров поверхностей сочленяющихся кос­тей. Так, если величина дуги суставной впадины составляет 140°, а дуги суставной головки – 210°, то дуга возможного движения равна 70°. Чем больше разность кривизны суставных поверхностей, тем больше размах движения. Пассивная подвижность появляется в результате действия внешних сил, насильственно выполненного движения. Активная подвижность осуществляется за счет сокращения мышц, действующих на данный сустав. Активная подвижность всегда меньше пассивной, а последняя меньше анатомической. Разница между величиной активной и пассивной подвижности называется резервной подвижностью.
3. К морфологическим факторам, обуславливающим подвижность суставов, относится состояние кровообращения и иннервации сустава, а также мышц, его окружающих. На величину амплитуды движения влияет и взаимное расположение суставов данного звена в связи с натяжением мышц-антагонистов. Так, разгибание кисти выполняется с большей амплитудой при согнутых пальцах, чем при разогнутых. Натяжение сгибателей пальцев тормозит движение. Сгибание бедра при согнутой голени больше, чем при разогнутой, так как натяжение мышц задней поверхности бедра тормозит движение.
4. От возрастных, половых и функциональных изменений су­ставов. Женщины и дети, как правило, обладают большей подвижностью суставов, чем мужчины, из-за большей эластичности мышц. С возрастом подвижность уменьшается, так как уменьшается тонус мышц и наступают дегенеративные изменения обязательных элементов сустава.
5. К внешним факторам, обуславливающим подвижность, относятся температура окружающей среды и время суток. Исследования показали, что понижение температуры на 5-8° уменьшает амплитуду, и наоборот. Кроме того, подвижность в суставах различна в течение суток, что объясняется биоритмами. Наименьшая подвижность отмечается утром, максимальных показателей достигает к 12-14 часам, а затем снижается. Отмечено, что при эмоциональном подъеме подвижность в суставах выше, чем при депрессии. Все эти внешние факторы требуют учета при проведении тренировок (разминок) и при выездах на соревнования в другие регионы.

Классификация суставов. По строению суставы бывают:
1. Простые, образованные только двумя костями. Например, плечевой сустав, межфаланговый сустав и т.п.
2. Сложные, в образовании которых участвуют три и более костей. Например, коленный сустав, локтевой сустав.
3. Комбинированные – два или несколько анатомически изолированных сустава действуют одновременно. Например, височно-нижнечелюстной сустав, атланто-осевой сустав.
4. Комплексные суставы характеризуются наличием между суставными поверхностями суставного диска, который делит полость сустава на два этажа. При этом уве­личивается количество осей движения в данном суставе. Например, височно-нижнечелюстной сустав, грудино-ключичный сустав.

По количеству осей движения и форме суставных поверхностей различают (рис. 69):

1. Одноосные суставы (рис. 69.1). Движения в них происходят только вокруг одной оси. По форме суставных поверхностей в этой группе различают:
– Цилиндрический сустав. Выпуклая суставная поверхность представляет собой отрезок поверхности цилиндра. Сочленяющаяся с ней суставная поверхность другой кости имеет конгруэнтную ей суставную впадину. Движение в суставе происходит вокруг вертикальной оси – вращение. Например, центральный атланто осевой сустав.
– Блоковидный сустав. На суставной поверхности цилиндрической формы, как правило, имеется костный гребешок, а на суставной впадине – направляющая бороздка. Движение в суставе происходит вокруг фронтальной оси – сгибание, разгибание. Например, межфаланговые суставы.
– Винтообразный сустав. Является разновидностью блоковидного. В нем направляющий гребешок и бороздка располагаются под углом к оси вращения сустава. Движение в суставе происходит, как и в блоковидном, вокруг фронтальной оси – сгибание и разгибание, но с некоторым винтообразным смещением сочленяющихся поверхностей. Например, плечелоктевой сустав.

2. Двуосные суставы (рис. 69.2). Движения в них происходят вокруг двух осей. Кроме того, в ряде случаев возможны круговые движения. По форме суставных поверхностей в этой группе различают:

– Эллипсовидный сустав. Суставные поверхности представляют собой отрезки эллипса в виде головки и соответствующей впадины. Движения в суставе происходят вокруг фронтальной и сагиттальной осей. Возможны круговые движения. Например, лучезапястный сустав.
– Седловидный сустав. Обе суставные поверхности имеют форму седла. Они накладываются друг на друга таким образом, что вогнутость одной поверхности соответствует выпуклости другой. Движения в суставе происходят вокруг фронтальной и сагиттальной осей. Возможны круговые движения. Например, сустав между пястной костью первого пальца кисти и костью трапецией запястья (запястно-пястный сустав большого пальца кисти).
– Мыщелковый сустав имеет выпуклую суставную головку в виде выступающего округлого отростка, близкого по форме к эллипсу, называемого мыщелком, откуда и происходит название сустава. Мыщелку соответствует впадина на соответствующей поверхности другой кости. Мыщелковый сустав можно рассматривать как разновидность эллипсовидного, представляющую переходную форму от блоковидного сустава к эллипсовидному. Поэтому основной осью вращения у него будет фронтальная. От эллипсоидного сустава он отличается числом суставных головок. Мыщелковые суставы имеют всегда два мыщелка, которые находятся либо в одной капсуле (коленный сустав), либо в отдельных капсулах (атлантозатылочный сустав). Движения в суставе происходят вокруг двух осей. Например, коленный сустав – вокруг фронтальной и вертикальной осей; атланто-затылочный сустав – вокруг фронтальной и сагиттальной осей.

3. Многоосные суставы (рис. 69.2). В этих суставах происходят движения вокруг всех трех осей. Кроме того, всегда возможно круговое движение. Амплитуда (размах движений) зависит от формы суставных поверхностей. Различают следующие виды многоосных суставов:
– Шаровидный сустав. Выпуклая суставная поверхность имеет форму шара (головка), а вогнутая – соответствующей ей впадины. Амплитуда движений наибольшая вследствие большой разницы в размерах со­членяющихся поверхностей. Например, плечевой сустав.
– Чашеобразный сустав. Разновидность шаровидного сустава. Отличие заключается лишь в глубине суставной ямки, которая охватывает головку более чем наполовину. Вследствие этого амплитуда движений ограничена. Например, тазобедренный сустав.
– Плоский сустав. Также представляет собой разновидность шаровидного сустава. Суставные поверхности напоминают отрезки шара большого диаметра. Амплитуда движений ограничена. Как правило, плоские суставы тугоподвижны. Движения в них – скольжение плоскостей друг относительно друга в разных направлениях. Например, межзапястные сочленения, крестцово-подвздошный сустав.

| следующая лекция ==>
КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ КОСТЕЙ. | СОЕДИНЕНИЕ КОСТЕЙ ТУЛОВИЩА. Соединения позвонков

Дата добавления: 2017-10-16 ; просмотров: 5454 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector