БИОМЕХАНИКА МЫШЦ ГОЛОВЫ

Все мышцы головы принято делить на две группы: жеватель­ные мышцы и мимические мышцы. Первая группа мышц участвует в движениях нижней челюсти, вторая группа — в мимических движениях.

Жевательные мышцы

Эти мышцы могут производить следующие движения ниж­ней челюсти:

Основная масса описанных мышц (жевательная, височная и медиальная крыловидная) участвует в поднимании нижней челю­сти. По сравнению с ними мышцы, опускающие нижнюю челюсть, очень слабы (двубрюшная, а также мышцы, прикрепляющиеся к нижней челюсти и к подъязычной кости). Следует заметить, что при опускании нижней челюсти ось вращения проходит не через головку нижней челюсти, а несколько ниже и кпереди от нее, и двубрюшная мышца совместно с латеральной крыловидной обра­зуют пару сил, при этом плечо пары проходит через нижнюю че­люсть. Поднимание нижней челюсти также является результатом действия пары сил: жевательной и медиальной крыловидной мышц, с одной стороны, и височной, с другой. При движениях нижней челюсти кпереди и кзади латеральная крыловидная мыш­ца и задняя часть височной мышцы вместе с двубрюшной мыш­цей являются антагонистами.

Если укрепить нижнюю челюсть путем опоры на какой-либо жесткой плоскости (например, подперев подбородок ру­кой), то открывание и закрывание рта все же будут возможны. При этих движениях перемещается не нижняя челюсть в отно­шении остальной части головы, а наоборот, вся голова в отно­шении нижней челюсти. При форсированном открывании рта обычно замечается некоторое содружественное движение голо­вы кзади, благодаря чему увеличивается амплитуда открыва­ния. При этом движении используется целый ряд сильных мышц выйной области.

Жевательные мышцы представляют собой соединительное звено между туловищем, передними мышцами шеи, расположен­ными выше и ниже подъязычной кости, и мышцами затылка. Они не только приводят в движение нижнюю челюсть, но выполняют также функцию статического характера. Эта функция заключает­ся в том, что жевательные мышцы способствуют удержанию голо­вы в приподнятом положении. Возможность выполнения цирко­вого номера «вис на зубах» свидетельствует о той большой подъемной силе, которой обладают мышцы, поднимающие ниж­нюю челюсть. В спокойном положении, когда эти мышцы расслаб­лены, нижняя челюсть (если даже рот закрыт) обычно несколько опущена в силу своей тяжести и между зубами верхней и нижней челюсти имеется промежуток.

ОБЩАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОРФОЛОГИЯ

Динамическая морфология (от греч. — сила) -— на­ука, изучающая анатомическую основу движений и положений тела человека (соотношение его частей, их взаиморасположение), даю­щая анатомический анализ работы пассивной и активной частей опорно-двигательного аппарата и оценивающая при этом состоя­ние всех органов и систем тела. Динамическая морфология разви­вает основные принципы функциональной анатомии в их прило­жении к изучению движений тела. Рассматривая возрастные, половые, соматотипологические особенности положений и дви­жений тела, она связана с возрастной и конституциональной мор­фологией, с изучением морфологических проявлений полового диморфизма. Динамическая морфология находится в неразрыв­ной связи с биомеханикой, решая смежные задачи. Динамическая морфология в своем общем разделе выполняет подготовительные (пропедевтические) функции для биомеханики. Вместе с тем био­механика дает сведения, необходимые для совершенствования ча­стного отдела динамической морфологии. Динамическая морфо­логия тесно связана со спортивной морфологией, одна из задач которой — изучение морфофункциональных перестроек организ­ма в условиях повторяющихся положений и движений тела.

Классификация динамической морфологии

С учетом задач, решаемых этой наукой, ее подразделяют на общую, частную и область, пограничную с биомеханикой.

Общая динамическая морфология — результат реализации в учебной и научной анатомии кинезиологического принципа (от греч. — движение), т. е. принципа изучения органов и струк­тур тела в связи с выполняемыми движениями. Этот принцип под­разумевает не столько систематическое (по отдельным системам органов) и не столько топографическое (с учетом расположения этих органов), сколько деятелъностное (пронизанное анатомичес­ким истолкованием особенностей двигательной деятельности) изу­чение строения тела человека на разных структурных уровнях организации — от уровня организма в целом (макроскопическо­го, организменного) до клеточного и внутриклеточного уровней (микро- и ультрамикроскопического).

При анализе положений и движений человека двигательный аппарат рассматривается как целостное образование в связи с системами его обеспечения и регулирования. Если при изучении строения костей, их соединений, мышц и других органов основ­ным является метод анализа, то в динамической морфологии ве­дущую роль играет метод синтеза, обобщения.

Частная динамическая морфология рассматривает анатоми­ческую характеристику движений и положений тела в связи с по­требностями спортивной, профессиональной, педагогической, бытовой и других видов практики. Эти данные необходимы для совершенствования спортивной техники, решения задач эргоно­мики (более рационального, с учетом возможностей человека пла­нирования рабочих мест и пультов управления), эргономического обоснования вопросов производственной и бытовой техники ус­пешной разработки новых тренажерных устройств в спорте и т.п.

Рассматривая с позиций анатомии какое-либо положение или движение тела, необходимо хорошо знать технику выполнения, ясно представлять себе целевую направленность данного упраж­нения Частная динамическая морфология входит в каждую спортивно-педагогическую дисциплину, открывая перспективы совершенствования техники и спортивного мастерства.

Область, пограничная с биомеханикой, изучает вопросы дина­мической морфологии, связанные с положением центров тяжести (масс) и объема тела, видами и условиями его равновесия и т.п.

История динамической морфологии

История этой науки неразрывно связана со становлением анатомии, дифференциальной и спортивной морфологии, а также биомеханики.

Движения человека интересовали ученых с давних времен. Еще К.Гален (130—201) экспериментально доказал, что движе­ния в суставах производят мышцы, которые напрягаются под кон­тролем сознания человека. Он ввел понятие о тонусе (непроиз­вольном напряжении мышц), а также об антагонистических группах мышц.

Абу Али Ибн-Сина (Авиценна) (980-1037) много внимания уделял анализу положений и движений человека на основе дан­ных анатомии и механики. Он доказал, что положения и движе­ния человека подчиняются законам механики.

Значительная роль в изучении движений человека и живот­ных принадлежит Борелли (1608-1779). Он создал классифика­цию локомоторных движений (от лат. — место и —движение) — перемещений в пространстве, выделив три основ­ных вида, по способу отталкивания от опоры (ходьба, бег. прыж­ки), по способу отталкивания от окружающей среды (плавание) и по способу подтягивания к опорной поверхности (лазание по ка­нату, шесту).

Братья Вебер в начале XIX в. экспериментально и довольно детально изучили ходьбу, определив наклон и вертикальные коле­бания туловища, длину и частоту шагов, уменьшение периода двой­ной опоры при повышении скорости ходьбы. Э.Марей с помощью записи движений методом пневмографии (записи колебании возду­ха в воздушных камерах, вмонтированных в обувь) определил наи­более экономичные и скоростные виды ходьбы (ходьба пригибным шагом). Он изучал соотношение периодов опоры и маха в движени­ях каждой ноги при ходьбе и беге, фазы полета при беге и др.

Браун и Фишер в конце XIX в. экспериментально на заморо­женных трупах определили относительную массу частей тела че­ловека и положение их центров тяжести. Этими данными пользу­ются и в настоящее время при анализе положений и движений человека.

И.М.Сеченов в книге «Очерк рабочих движений» (1901) про­анализировал «рабочие» элементы двигательного аппарата: уст­ройство костных рычагов, расположение мышечных тяг, приводя­щих эти рычаги в движение, инерцию мышечных тяг. Он изучил сложные рабочие движения руки как рабочего органа, ноги как опоры тела. Рассмотрев совместную работу туловища и конечнос­тей, он разработал методические рекомендации по рациональной организации мышечной деятельности.

Н.А.Бернштейн на основе усовершенствованного им и его учениками метода циклографии получил новые данные по биоди­намике локомоций. Он раскрыл возрастные особенности локомоций, в частности, ходьбы.

В разработке научных основ динамической анатомии и обо­сновании необходимости этих знаний для специалистов по физи­ческому воспитанию большая заслуга принадлежит П.Ф.Лесгаф-ту и его ученицам — А.А.Красуской и Е.А.Котиковой. В 1874 г. П.Ф.Лесгафт опубликовал книгу «Теория телесных движений», а в 1888 г. — «Руководство по физическому воспитанию детей школь­ного возраста», где показал, что физические упражнения следует выбирать исходя из строения организма человека. «Теорию теле­сных движений» П. Ф. Лесгафт и его последователи читали наря­ду с анатомией слушателям Курсов по физическому воспитанию В 1927 г. возник курс «Теория движений», а затем «Биомеханика физических упражнений». Его возглавила Е.А.Котикова. В 1939 г. было опубликовано учебное пособие, где положения и движения человека она рассматривала не столько с точки зрения механики, сколько с позиций анатомии.

Большая работа в области анатомического анализа положе­ний и движений человека в соответствии с задачами теории и прак­тики спорта была проведена М.Ф.Иваницким, который в 1928 г. опубликовал «Записки по динамической анатомии», а в 1938 г. — «Движения человеческого тела». Разработанные М.Ф.Иваницким положения отражены во всех изданиях учебника по анатомии для институтов техникумов физической культуры.

1 СХЕМА АНАТОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОЛОЖЕНИИ И ДВИЖЕНИИ ТЕЛА

Анатомический анализ положений и движений тела челове­ка целесообразно проводить в определенной последовательности.

1. Описание морфологии положения или движения тела.

2. Характеристика положения или движения тела с позиций законов механики.

3. Характеристика работы двигательного аппарата.

4. Оценка механизма внешнего дыхания и состояния систем обеспечения (дыхания, пищеварения, сердечно-сосудистой и др.) и регулирования (нервная, эндокринная) движений.

5. Определение степени и характера влияния на организм рассматриваемого упражнения. Эта задача, традиционная для динамической морфологии, решается сейчас спортивной морфо­логией.

Морфология положения или движения тела

Морфология положения или движения тела изучается на основе зрительного образа, возникшего по данным визуального ознакомления с выполняемым упражнением, а также при исполь­зовании фото- и кинодокументации. При этом обращается внима­ние на симметричность положения или движения, наличие и вид опоры, взаимное расположение частей тела.

Морфология движения включает его общую характеристику, разделение на отдельные фазы и рассмотрение их.

Характеристика положения или движения тела с позиций за­конов механики необходима для понимания работы двигательного аппарата. Биомеханическое осмысление формы и структуры дви­жения или положения тела человека для морфолога не самоцель, а лишь очень важная предпосылка детального анатомического раз­бора движения или положения тела. При этом рассматриваются:

- действующие силы;

- положение центра тяжести (масс) тела человека и его от­дельных звеньев;

- положение центра объема тела человека;

- величина удельного веса тела человека;

- состояние площади опоры;

- вид равновесия;

- условия сохранения равновесия тела и степень его устойчи­вости.

Действующие силы. Каждое движение, производимое чело­веком, и любое положение, в котором он находится, обусловлены взаимодействием ряда сил. Силы, действующие на тело человека, разделяются на внешние и внутренние.

Внешние силы приложены к человеку извне или возникают при его взаимодействии с внешними телами (противником, спортивными снарядами и др.). Наибольшее значение для анато­мического анализа положений или движений человека имеют сила тяжести (сила гравитации), сила реакции опоры и сила сопро­тивления среды. Каждая из этих сил характеризуется величиной, направлением и точкой приложения.

Сила тяжести (сила гравитации) равна массе тела, приложе­на в месте положения ОЦТ тела и направлена отвесно вниз. При выполнении упражнения с отягощением (штангой, ядром) необ­ходимо учитывать силу тяжести системы «спортсмен-снаряд».

Сила реакции опоры представляет собой противодействие опорной поверхности при давлении на нее. Сила реакции опоры при вертикальном положении тела равна силе тяжести (действие равно противодействию), но противоположна ей по направлению. При ходьбе, беге, прыжках в длину с места сила реакции опоры направлена к телу под углом от опорной поверхности и может быть разложена по правилу параллелограмма сил на две составляю­щие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляю­щая силы реакции опоры (сила нормального давления) направле­на вверх и взаимодействует с силой тяжести, горизонтальная (сила трения) влияет на перемещение тела. Если бы не существовало трения, человек не мог бы ходить и бегать: нога, которой произво­дится отталкивание, скользила бы назад и перемещение тела было бы невозможно (нечто подобное наблюдается при ходьбе по сколь­зкому льду).

Сила сопротивления среды действует на тело человека при его движениях в воздушной (при сильном ветре или быстром беге) или водной среде (плавание). Она зависит от площади лобовой поверх­ности сопротивления тела, скорости движения и плотности среды. С уменьшением лобовой поверхности (например, при низкой по­садке велосипедиста) сопротивление среды уменьшается.

Внутренние силы возникают внутри тела человека при взаи­модействии частей тела. Внутренние силы разделяются на пас­сивные и активные. К пассивным внутренним силам относятся: сила эластической тяги мягких тканей (связок, суставных сумок, фасций, мышц и др.), которая возникает при их растяжении, сила сопротивления костей, хрящей, определяемая их физико-химичес­кими свойствами, а также сила молекулярного сцепления синови­альной жидкости, находящейся в полости суставов.

Основной активной внутренней силой является сила сокра­щения мышц. Величина силы сокращения мышц зависит от ана­томических и физиологических условий. Направление ее опреде­ляется равнодействующей. Точкой приложения силы сокращения мышц является центр фиксации мышцы на подвижном (переме­щаемом) звене.

Если силы, действующие на тело, уравновешены, то оно на­ходится в покое; если же их равнодействующая не равна нулю, то тело перемещается в направлении этой равнодействующей. Каж­дая из сил может быть движущей или тормозящей. Например, сила тяжести при движении вниз является движущей силой, а при дви­жении вверх — тормозящей. При движении по горизонтали силу тяжести условно считают нейтральной. Сила попутного ветра, например, при ходьбе — движущая сила, а сила встречного вет­ра — тормозящая.

Центр тяжести тела человека. Следует различать общий центр тяжести (центр масс) тела (ОЦТ тела) человека и центр тяжести отдельных частей тела.

Общим центром тяжести тела человека называется точка при­ложения равнодействующей всех сил тяжести составляющих его частей звеньев тела. Каждая часть тела человека при определен­ной массе и специфическом расположении ее имеет собственный центр тяжести. Так, центр тяжести головы находится сзади спинки турецкого седла примерно на 7 мм; центр тяжести туловища — 0.44 расстояния от плечевого сустава до тазобедренного, спереди от верхнего края 1 -го поясничного позвонка; центр тяжести плеча — на 0.47. предплечья — на 0.42. бедра — на 0.44; голени — на 0,42 расстоянии от своего проксимального конца; центр тяжести кисти с несколько согнутыми пальцами приблизительно на 1 см проксимальнее головки 3-й пястной кости; центр тяжести стопы — на ее продольной оси и отстоит от ее заднего края на 0,44 длины стопы.

Поскольку звенья тела человека даже при обычном вертикальном его положении (а особенно при движениях) не располагаются вертикально друг над другом, между ними в области со­единений образуются углы. Поэтому вертикаль ОЦГ тела прохо­дит на некотором расстоянии от центра любого сустава и возника­ет момент вращения (произведение величины силы тяжести на длину плеча ее действия). Чем больше момент вращения, тем боль­шее напряжение испытывает группа мышц, противодействующая тяжести.

Зная положение центра тяжести звена, можно определить плечо действия силы тяжести по отношению к суставам и вычис­лить момент вращения. Величина массы отдельных звеньев тела составляет: головы — 7 % массы тела, туловища — 46,4 %, плеча — 2,6 %, предплечья — 1,8 %, кисти — 0,7 %, бедра — 12,2 %, глени — 4,6 %, стопы — 1,4 %. Отсюда при общей массе (весе) тела 70 кг голова весит:

(70х7)/100=490/100=4,9 кг.

Таким образом, ОЦТ тела служит показателем распределе­ния массы тела в организме человека, определяя в той или иной мере его телосложение. Ведь ни обхваты, ни линейные размеры, обычно употребляемые в антропометрической практике, не являются достаточным показателем того количества массы, которое соответствует этим размерам. При одинаковых линейных разме­тах количество массы, определяемое ими, может быть неодинаково (в зависимости от разного удельного веса тканей и органов).

Чем выше расположен ОЦТ тела, тем масса верхней половины тела больше. Например, у гимнастов он расположен выше, чем у легкоатлетов-бегунов, так как большие физические нагрузки у гимнастов приходятся на мышцы верхних конечностей, а у бегунов — на мышцы нижних конечностей. Возникают разли­чия в распределении мышечных масс.

Когда говорят «центр тяжести человеческого тела» и имеют в виду живого человека, то подразумевают не геометрическую точ­ку, а лишь сферу, в которой эта точка расположена в зависимости от особенностей кровообращения, дыхания, пищеварения и пр. в каждый момент времени внутри тела происходит перераспределе­ние его массы, что сказывается и на положении ОЦТ: он постоян­но несколько перемещается в ту или иную сторону. Ориентиро­вочно можно считать, что диаметр сферы, внутри которой происходит перемещение ОЦТ тела при спокойном положении тела, равняется 5—10 мм.

Для установления местоположения ОЦТ тела необходимо определять его в трех плоскостях: фронтальной, горизонтальной и сагиттальной. При любом симметричном положении тела его ОЦТ расположен в медианной плоскости, поскольку правая и ле­вая половины тела весят приблизительно одинаково (хотя масса внутренних органов, расположенных справа, примерно на 500 г больше, чем расположенных слева, в связи с тем, что в правой половине находится большая часть такого массивного органа, как печень).

Впервые положение ОЦТ тела определил Борелли в 1679 г.. отметив, что в выпрямленном состоянии тела он находится между ягодицами и лобком. Для определения ОЦТ тела использовался метод уравновешивания, основанный на принципе рычага перво­го рода: лежащего на доске человека уравновешивали на острие клина; положение клина показывало расположение ОЦТ тела.

Для определения положения ОЦТ тела использовался также метод Шейдта, основанный на принципе рычага второго рода; величина длины тела испытуемого, умноженная на полученный в эксперименте вес, равняется естественной массе испытуемого, умноженной на расстояние от подошвенной поверхности стопы до положения ОЦТ тела.

М.Ф.Иваницкий определил местоположение ОЦТ тела в го­ризонтальной плоскости у 650 испытуемых. Относительно про­дольной оси тела положение его обозначено индексом: отношени­ем расстояния от центра тяжести до подошвенной поверхности стопы к длине тела, умноженным на тысячу. Наиболее часто зна­чение индекса составляет 555-565. т.е. ОЦТ тела находится не­сколько выше середины тела. Другим показателем положения ОЦТ тела является его проекция на позвоночный столб и на брюшную стенку. Наблюдения М.Ф.Иваницкого показывают, что ОЦТ тела может находиться в пределах 1-5-го крестцового позвонков. По­ложение его относительно продольной оси тела и позвоночного столба зависит от многих факторов: пола, возраста, развития мус­кулатуры, массивности скелета, выраженности жироотложения и пр. Возможны и суточные колебания положения ОЦТ тела, свя­занные с деформациями, которые тело испытывает при больших физических нагрузках. Индивидуальные колебания его положе­ния относительно позвоночного столба более заметны, чем отно­сительно длины тела. На переднюю поверхность тела ОЦТ про­ецируется выше лобкового симфиза.

У новорожденных ОЦТ тела располагается на уровне 5-6-го грудных позвонков, к двум годам он опускается до уровня 1-го поясничного позвонка и продолжает опускаться до 16-18 лет. по­степенно перемещаясь не только вниз, но и кзади. У мужчин ОЦТ тела находится на уровне 3-го поясничного — 5-го крестцового позвонка, а у женщин — на уровне 5-го поясничного до 1-го коп­чикового. Средняя относительная высота ОЦТ тела (по отноше­нию к длине тела) у мужчин составляет 572, а у женщин 559. В пожилом возрасте положение ОЦТ тела зависит, кроме всего про­чего, от особенностей осанки.

Каждому типу телосложения соответствуют свои особеннос­ти положения ОЦТ тела. При долихоморфных пропорциях тела он располагается относительно ниже, чем при брахиморфных. При преимущественном отложении подкожного жирового слоя в обла­сти таза и бедер (у женщин) ОЦТ тела находится ниже, чем при более равномерном его распределении.

Особенности пропорций тела и распределения мышечной массы у спортсменов различных специализаций также обуслов­ливают различия в положении ОЦТ тела. У пловцов более высо­кое расположение его. чем у теннисистов, а у велосипедистов бо­лее низкое; у хоккеистов более низкое, чем у баскетболистов.

При анатомическом анализе движений важно знать траекто­рию центра тяжести. Без этого невозможно определить ни скорость, ни ускорение, ни усилие, испытываемые телом или его отдельны­ми звеньями при выполнении движения.

Для определения траектории ОЦТ тела при движении необходимо, пользуясь фотоотпечатками или рисунками с кинограммы человеческой фигуры, определить последовательно положе­ния ОЦТ тела в каждый момент данного движения.

Линия, соединившая полученные точки, и будет траекторией ОЦТ при выполнении данного движения. Более подробно методы оценки траектории ОЦТ изучаются в курсе биомеханики.

Центр объема тела человека. Сведения о центре объема тела человека имеют особенно большое значение для анатомического анализа движений при плавании, для оценки гидродинамических качеств пловца. Центром объема тела называется место (точка) приложения всех сил давления воды на его поверхность. Центр объема тела человека располагается несколько выше, чем ОЦТ тела. Это подтверждается тем, что человек с вытянутыми вдоль тела руками, ложась в воде на спину, обычно переходит из горизон­тального положения в вертикальное, так как нижний конец его тела опускается. Лишь немногие могут, не двигаясь, сохранять такое горизонтальное положение в воде. Удержать равновесие в воде можно лишь в том случае, когда вертикаль ОЦТ тела совпа­дает с вертикалью центра его объема

Для определения проекции центра объема в горизонтальной плоскости применяется метод вытеснения воды телом в градуиро­ванном резервуаре. Регистрируется уровень воды, налитой в резер­вуар, затем определяется уровень воды при полном погружении че­ловека и уровень воды, равный половине данного объема (объем верхней части тела должен соответствовать объему нижней части тела). После этого испытуемому предлагается постепенно погружать­ся в воду до тех пор. пока вода не доходит до намеченного уровня, характеризующего положение центра объема тела. Как правило, он отстоит на 2-6 см от уровня ОЦТ тела. При вдохе общий центр объёма будет располагаться выше, чем при выдохе.

Удельный вес тела человека. Удельный вес характеризует плотность тела и представляет собой его массу, приведенную к единице объема (1 см3). Это один из важных показателей физи­ческого развития и состояния здоровья человека, зависящий от многих факторов. В частности, он связан с дыхательными движе­ниями, в период вдоха уменьшается, а в период выдоха увеличи­вается. Мужчины высокого роста имеют удельный вес меньший, чем мужчины низкого роста. У лиц с хорошо развитыми мышца­ми удельный вес больше, чем у тех. кто имеет слабое развитие мускулатуры. Удельный вес тела женщин меньше, чем у мужчин, за счет большего жироотложения.

В детстве удельный вес тела с возрастом увеличивается, у маль­чиков 11 лет он равен 1,019, в 13 лет— 1,026, в 15 лет— 1,033, в 17 дет — 1,040. Это связано с возрастными изменениями компонентов массы тела. У девочек удельный вес тела увеличивается лишь до 13 лет, после чего уменьшается. Различия в возрастной динамике удель­ного веса тела между мальчиками и девочками объясняются неравномерностью темпов роста и развития организма.

По динамике удельного веса можно следить за изменением компонентов массы тела: нарастание удельного веса говорит об увеличении мышечной (активной) массы тела и. наоборот, сниже­ние его — об увеличении жирового компонента,

Площадь опоры. Площадь опоры определяется площадью : опорных поверхностей тела и величиной пространства, заключен­ного между ними. Площадь опоры всегда учитывается при анато­мическом анализе физических упражнений. От нее зависит устой­чивость тела: она тем больше, чем больше площадь опоры. Так, устойчивость тела в стойке ноги врозь больше, чем в стойке ноги вместе в стойке на двух ногах — чем в стойке на одной ноге; на лыжах — чем на коньках; в стойке фехтовальщика или боксера при расставленных ногах — чем в обычном положении стоя (по­этому и маневренность движений без потери равновесия в спортив­ном поединке достаточно велика).

Виды равновесия. Вид равновесия определяется по соотно­шению площади опоры с положением ОЦТ тела. Если площадь : горы расположена ниже ОЦТ тела, то равновесие неустойчивое или. по определению Д.Д.Донского, ограниченно устойчивое. Если площадь опоры находится выше ОЦТ тела, равновесие устойчи­вое (тело, выведенное из этого положения, может без участия внутренних сил прийти в исходное).

В зависимости от вида равновесия действующие, силы веса на себя различно. Так, сила тяжести при неустойчивом или ограниченно устойчивом равновесии оказывает сдавливающее вли­яние на отдельные звенья тела, при устойчивом — растягивающее (на разрыв).

Условия сохранения равновесия тела и степень его устойчивости. Равновесие тела в том или ином положении сохраняется при условии, если вертикаль ОЦТ тела проходит внутри площади опоры. Если же она выходит за пределы границ площади :поры. равновесие нарушается — тело падает. Степень устойчи­вости тела при выполнении упражнения зависит от высоты рас­положения ОЦТ тела и от величины площади опоры. Чем ниже расположен ОЦТ тела и больше площадь опоры, тем устойчи­вость больше. Количественной характеристикой степени устой­чивости тела является угол устойчивости. Он образован вертикально, опущенной из ОЦТ тела, и линией, проведенной из него к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем устойчивость тела больше Величина угла устойчивости определяет возможности перемещения тела без потери равновесия.

Для правильной анатомической трактовки работы двигательного аппарата необходимо предварительно выяснить условия дви­жения с учетом равенства действия противодействию, проявлений инерции, сохранения момента количества движений и друг и закономерностей.

Работа двигательного аппарата

Работу двигательного аппарата характеризуют:

- положение или движение отдельных звеньев тела в суставах

- мышечные группы, обеспечивающие это положение или движение;

- состояние и характер работы мышц.

Морфологическая характеристика опорно-двигательного ап­парата в связи с особенностями двигательной деятельности учитывает положение звеньев тела в суставах, размах и направлена движения, величину углов в суставах, а также положение верти­кали ОЦТ тела по отношению к осям вращения в суставах

Движения в суставах могут быть определены путем непосред­ственного наблюдения на живом человеке и измерения величина подвижности при помощи транспортира, гониометра или какого-либо специального прибора. Более точные данные относительно функции суставов при том или ином движении дают рентгенография и рентге­носкопия, с помощью которых можно получить ясное представлен в; о положении костей в определенный момент движения.

При характеристике активной части двигательного аппарата необходимо определить: функциональные группы мышц, обеспе­чивающих данное положение или движение, направление тяги мышц или их равнодействующую относительно той или иной ось вращения в суставе, около которого проходит эта группа мыши

Существенное значение имеют состояние мышц (напряжены расслаблены, укорочены, удлинены), характер работы мышц (ста­тическая, динамическая, преодолевающая, уступающая удержива­ющая и т.п.), вид опоры мышц (проксимальная, дистальная. верх­няя, нижняя), а также особенности моментов сил мышечной тяги

Методами исследования являются: тонометрия, позволяющая судить о состоянии мышц; фотография, фиксирующая формы мышц: кинография, запечатлевающая серию последовательных изменений формы мышцы во время движения; рентгенография, регистрирующая на рентгеновской пленке форму и движения мышц (например, движения диафрагмы при дыхании), динамо­метрия и динамография, оценивающие силу мышц, электромиография. дающая запись токов действия мышц, и др.

Оценка механизма внешнего дыхания и состояния систем обеспечения и регулирования движений включает определение формы грудной клетки (растянута она или сдавлена), состояния межреберных мышц (степень фиксации их в местах прикрепле­ния), положения и экскурсии диафрагмы (имеется ли смещение диафрагмы, нет ли препятствий для ее движений), состояния мышц живота (напряжены или расслаблены; при напряженных мышцах живота опускание диафрагмы на вдохе затруднено).

По движениям грудной клетки (среднего и нижнего отделов) определяется тип дыхания (грудной, брюшной, смешанный) Для этой цели используются следующие методы: антропометрия оце­нивающая размеры и подвижность грудной клетки при дыхании, фото-, кино- и рентгенография и в некоторых случаях регистра­ция движений, производимых ребрами, с помощью гониометра, миллиметровой линейки или кимографа.

Для определения состояния систем обеспечения механизма внешнего дыхания — особенностей расположения, строения и функции внутренних органов, состояния сердечно-сосудистой си­стемы — при выполнении физических упражнений в числе ос­новных методов исследования применяются рентгенография и рентгенокимография, а также функциональные пробы,

Определение влияния положений или движений тела на организм человека

Определение влияния положений или движений тела на организм человека учитывает влияние упражнений на костную систему, подвижность в суставах, развитие мышц, осанку тела, состояние стопы, а также на другие органы и системы.

Таким образом, анатомический анализ положений и движений человека, а также выполняемых физических упражнений должен способствовать оптимизации методов физического воздействия на организм человека (в том числе в лечебных целях и в интересах реа­билитации), помогать разработке методических рекомендаций для более эффективного и экономичного использования резервных воз­можностей организма, содействовать совершенствованию спортив­ной техники и гармоничному развитию организма человека.

МОРФОКИНЕЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ

Основными движениями верхней конечности во время заня­тий физической культурой и спортом являются следующие:

1. Приближение к туловищу какого-либо предмета (напри­мер, весла в гребле).

2. Отталкивание от туловища какого-либо предмета (при тол­кании ядра, выжимании штанги и пр.).

3. Выполнение ударов (например, по противнику в боксе).

4. Маховые движения для увеличения радиуса вращения и скорости движения предмета (при метании диска, гранаты).

5. Движения, связанные с опорной функцией (в стойке на кистях, упоре на параллельных брусьях).

6. Приближение туловища к площади опоры или отдаление от нее (при подтягивании и опускании на перекладине, на коль­цах, при сгибании и разгибании рук в упоре лежа).

7. Локомоторные движения (в плавании, когда верхняя конеч­ность используется для отталкивания тела от окружающей среды, в ходьбе, беге и прыжках при поступательном движении всего тела).

Наиболее важной частью верхней конечности — хвататель­ным и удерживающим органом — является кисть. Ее большая подвижность объясняется значительным количеством «степеней свободы», которыми она обладает. Только три главных сустава верхней конечности — плечевой, локтевой и лучезапястный — дают кисти в общей сложности семь «степеней свободы», т.е. боль­ше того, что необходимо для неограниченной подвижности кисти в том пространстве, которое составляет сферу доступного для нее действия. Движения кисти, как и всей верхней конечности, харак­теризуются координированностью, четкостью, быстротой и раз­нообразием.

В работе верхней конечности различают два возможных мес­та опоры. Во-первых, верхняя конечность может быть фиксирова­на своей проксимальной частью при подвижной дистальной час­ти (эта возможность используется в большинстве движений, когда туловище относительно неподвижно). Во-вторых (но эта возмож­ность используется реже), может быть фиксирована кисть, в то время как туловище относительно нее подвижно (подтягивание и некоторые другие движения). В первом случае мышцы работают при проксимальной, или верхней, опоре, а во втором — при дис­тальной, или нижней, опоре.

Работа двигательного аппарата (костей, суставов, мышц) вер­хней конечности при выполнении ею основных перечисленных движений неодинакова.

1. Во время приближения к туловищу какого-либо предмета у мышц верхней конечности фиксированной частью являйся их мес­то начала, т.е. проксимальный конец: они работают при верхней опоре. Работа заключается в сгибании в локтевом суставе, сгиба­нии, а иногда разгибании и отведении в лучезапястном суставе и для большинства движений — в разгибании и приведении плеча. Таким образом, при этих движениях работающими являются мыш­цы, сгибающие предплечье и кисть, разгибающие и приводящие плечо. В суставах, главным образом в лучезапястном, уменьшается давление одной кости на другую. В укреплении лучезапястного су­става большую роль, помимо связочного аппарата, играют мышцы.

2. При отталкивании от туловища какого-либо предмета уве­личивается расстояние по прямой между проксимальным и дистальным концами верхней конечности; происходят разгибание в локтевом, сгибание в плечевом и лучезапястном суставах. Мыш­цами, работающими при этом движении, являются сгибатели пле­ча, разгибатели предплечья, а также сгибатели кисти и пальцев Одновременно происходит движение пояса верхней конечности вперед или вверх, в котором участвуют соответствующие группы мышц. В суставах верхней конечности при этом движении увели­чивается давление одной суставной поверхности на другую.

3. При выполнении ударов движения верхней конечности могут быть разнообразными. Так, прямой удар справа в боксе по характеру движений сходен с теми, которые выполняются при от­талкивании предмета от туловища. Кисть с согнутыми в кулак пальцами наносит удар главным образом головками пястных кос­тей и тыльной поверхностью проксимальных фаланг. Большую роль при этих движениях, помимо мышц верхней конечности, в частности, трехглавой мышцы плеча и большой грудной, играют мышцы пояса верхней конечности, особенно передняя зубчатая.

4. При маховых движениях (в различных видах метания) рука удерживается в выпрямленном положении. Предварительное отве­дение ее назад, т.е. замах, увеличивает степень растягивания мышц, производящих движение пояса верхней конечности вперед и дви­жения в плечевом и других суставах самой руки. Предварительно растянутое положение мышц способствует увеличению амплитуды их последующего укорочения в связи с возникновением в них сил упругой деформации. Сама верхняя конечность используется для увеличения радиуса вращения снаряда (гранаты, диска) относитель­но туловища. Благодаря этому центробежная сила, приобретаемая телом во время вращения около вертикальной оси. проходящей че­рез туловище, возрастает. Мышцами, работающими при метании, в области верхней конечности являются главным образом те. кото­рые приводят в движение по направлению вперед пояс верхней ко­нечности и плечевую кость.

5. При использовании верхней конечности в качестве органа опоры (например, при стойке на кистях или в упоре на брусьях) верхняя конечность удерживается в выпрямленном положении, бла­годаря, главным образом, сгибанию в плечевом и локтевом суста­вах и разгибанию в лучезапястном. Вся тяжесть тела передается на опорную поверхность через кости верхней конечности. В этом по­ложении кости сдавливаются по их продольным осям. Суставы так­же находятся в состоянии сдавливания в вертикальном направле­нии. Работающими мышцами являются разгибатели предплечья (трехглавая плеча и локтевая), сгибатели пальцев и кисти, предох­раняющие кисть от чрезмерного переразгибания в лучезапястном суставе и суставах кисти. При использовании верхней конечности в качестве органа опоры в висе на перекладине или на параллель­ных брусьях в сокращенном состоянии находятся преимуществен­но сгибатели пальцев, в то время как функции остальных мышц заключаются главным образом в предохранении суставов верхней конечности от растягивания и в предупреждении расхождения их суставных поверхностей. В этом положении кости верхней конеч­ности выдерживают нагрузку не на сжатие, а на растяжение.

6. Приближение и отдаление туловища по отношению к кис­ти выполняется при дистальной опоре верхней конечности. В ка­честве примера можно привести подтягивание и опускание в висе на пере­кладине или сгибание и разгибание рук в упоре лежа. При этом два смежных движения, например, подтягивание и опускание, выполняются одними и теми же мышцами. Разница в их работе заключается в том, что при подтягивании мышцы выполняют пре­одолевающую работу, а при опускании уступающую. Действую­щей силой при опускании является сила тяжести всего тела, а мышцы регулируют производимое этой силой движение. Если в висе на согнутых руках на перекладине расслабить сгибатели пред­плечья, то и без участия мышц тело опустится.

При подтягивании работающими мышцами являются сгиба­тели предплечья, а также разгибатели плеча и приводящие мышцы плеча. В упоре лежа напряжены в первую очередь трехглавая мышца плеча и сгибатели плеча (передняя часть дельтовидной мышцы, большая грудная мышца).

Рассмотрение положения мышц верхней конечности по от­ношению к осям вращения в суставах показывает: что возможны различные варианты прикрепления мышц. Это имеет большое значение для движений того или иного звена. Чем ближе место прикрепления мышцы к суставу, тем меньше ее вращающий мо­мент, но больше скорость движения звена.

То же самое можно сказать обо всех мышцах верхней конечно­сти. Особенно это относится к мышцам, прикрепляющимся к пле­чевой кости и идущим к ней с туловища (большой грудной, широ­чайшей спины). Если они прикреплены более дистально на плечевой кости, то их вращающий момент и, следовательно, сила, с которой они могут приводить плечо, будут больше, чем в том случае, когда место их прикрепления расположено более проксимально. Вместе с этим амплитуда подвижности плеча при его отведении в первом случае должна быть несколько меньше, чем во втором.

7. Локомоторные движения, связанные с перемещением тела в пространстве, также обеспечиваются верхней конечностью. Это относится в первую очередь к поступательным движениям в плава­нии. Гребок рукой способствует продвижению тела, находящегося в водной среде. В данном случае верхняя конечность представляет собой рычаг, подвижным местом опоры которого является вода.

Что касается локомоторной функции верхней конечности при ходьбе и беге, то своими качательными движениями в переднезаднем направлении рука уменьшает вращательный компонент дви­жения всего тела. При прыжке верхняя конечность также имеет значение локомоторного органа. Взмах руками вверх в этом слу­чае способствует использованию массы верхней конечности для поступательного движения вверх всего тела.

При рассмотрении верхней конечности спереди можно заме­тить, что в супинированном состоянии предплечья между плечом и предплечьем имеется угол, открытый кнаружи. Как правило, величина его у женщин меньше, чем у мужчин.

В анатомии принято изучать верхнюю конечность при супинированном положении предплечья, когда кости его распо­ложены параллельно. Однако при спокойном положении тела, когда руки опущены, они обращены своими ладонными повер­хностями к телу, а не кпереди, т.е. находятся в пронированном, а у некоторых людей даже в гиперпронированном положении,

Эта особенность положения верхней конечности при непринуж­денной осанке зависит от большего тонуса мышц-пронаторов по сравнению с мышцами-супинаторами. Предплечье, кисть и осо­бенно пальцы при непринужденной осанке обычно несколько; согнуты. что можно поставить в связь с большим тонусом мышц-сгибателей по сравнению с мышцами-разгибателями.

Что касается расположения мышц, проходящих около локте­вого сустава, то известно, что сгибатели предплечья развиты силь­нее, чем его разгибатели. Это можно связать с тем обстоятельством что в большинстве случаев сила тяжести или какого-либо другого сопротивления противодействует работе мышц-сгибателей пред­плечья, в то время как его разгибанию сила тяжести обычно, на­оборот, способствует. Расположение мышц на верхней конечности таково, что «полезная составляющая» сгибателей и разгибателей больше, чем пронаторов и супинаторов. Объясняется это не толь­ко большим применением сгибательных движений вокруг попе­речных осей по сравнению с вращательными движениями вокруг продольных осей, но также и тем, что момент инерции всей верх­ней конечности по отношению к поперечным осям вращения в суставах значительно больше, чем момент инерции по отношении: к продольным осям. Этим также объясняется значительное пре­восходство таких мышц, как двуглавая мышца плеча, плечевая и трехглавая мышца плеча, над круглым и квадратным пронаторами и супинатором предплечья.

Известной компенсацией меньшего развития пронаторов и супинаторов предплечья служат содружественные движения пле­ча и пояса верхней конечности. Например, если производится форсированная пронация или супинация предплечья, особенно с преодолением какого-либо сопротивления, то плечевая кость не остается неподвижной (это наглядно видно по положению и пере­мещениям ее дистального конца). В результате происходит не толь­ко пронация или супинация всей верхней конечности, если она е локтевом суставе разогнута, но также отведение или приведение плеча, если предплечье согнуто.

То же самое можно сказать в отношении содружественных дви­жений и в области лопатки. Если при форсированных вращательньпх движениях предплечья наблюдать положение лопатки, в частности, ее нижнего угла, то нетрудно заметить его смещение то медиально, тс латерально. Доказательства приведенным соображениям дают наблю­дения за движениями в фехтовании (выпад, укол), плавании (брасс при выполнении гимнастических упражнений на коне и др.

Рука сыграла исключительно важную роль в процессе станов­ления человеческого рода, и не менее важная роль принадлежит ей в жизни каждого человека. Недаром со времен глубокой древности философы и ученые уделяли большое внимание вопросу о значе­нии руки. Анаксагор (V век до н.э.) считал. что «человек разумен, ибо он имеет руки». Лукрецию Кару (I век до н.э.) принадлежат слова: «Кисти у нас как служанки, и справа и слева, чтобы с помо­щью их делали то, что нужно для жизни». А Гален (II век н.э.) пи­сал: «В вознаграждение за свою наготу и безоружность человек по­лучил руку. Подобно тому, как ему был дан разум, высшая из всех способностей, точно так же он превзошел животное обладанием ручной кисти, этим инструментом из всех инструментов». Ф.Эн­гельс научно обосновал роль труда в процессе происхождения чело­века и указал на весьма совершенное развитие руки, «являющейся не только органом труда, она также и продуктом его».

<< | >>
Источник: Анисько П.Е.. Динамическая морфология: Учеб. пособие. - Гродно: ГрГУ,2008. - 166 с.. 2008

Еще по теме БИОМЕХАНИКА МЫШЦ ГОЛОВЫ:

  1. БИОМЕХАНИКА МЫШЦ ТУЛОВИЩА И ШЕИ
  2. БИОМЕХАНИКА МЫШЦ ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ
  3. БИОМЕХАНИКА МЫШЦ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ
  4. Зверь из воды (моря)… И увидел я, выходящего из моря, зверя с семью головами и десятью рогами... И одна из голов его как бы смертельно была ранена... (Отк. 13: 1-3).
  5. 3.2. Упражнения для мышц рук и плечевого поясаКОМПЛЕКС УПРАЖНЕНИЙ ДЛЯ МЫШЦ-СГИБАТЕЛЕЙ РУК
  6. 2. Данные об ответной реакции мышц в зависимости от места введения электродов
  7. 3.3. Упражнения для мышц туловища
  8. 3.4. Упражнения для мышц ног
  9. КОПЛЕКС УПРАЖНЕНИЙ ДЛЯ ДЕЛЬТОВИДНЫХ МЫШЦ
  10. 3.1. Упражнения для мышц пальцев и кистей рук
  11. 4.1. Тренировка головы
  12. Басня 8 Голова и Туловище 13
  13. Басня 4 Голова и Туловище
  14. В виде отдельной головы (19)