Передвижение (локомоция) большей части позвоночных связана с конечностями, которые у животных обитающих на суше или в воде, передвигающихся на двух или четырех ногах, по земле или по воздуху, неизбежно должны иметь разное строение.
При этом полного развития конечности достигают у наземных форм позвоночных, поднимающих тело над землей. У древних амфибий конечности отходили от туловища вбок. Это давало возможность передвигаться, почти не приподнимаясь над землей.
В процессе дальнейшей эволюции у рептилий отмечалась тенденция к смещению конечностей вниз, так что туловище оказывалось уже заметно приподнятым над землей.
Такая поза облегчала животному передвижение, и тяжесть тела распределялась более равномерно между четырьмя относительно прямыми конечностями.
Прототипом конечностей позвоночных являются парные плавники рыб. Для подкласса собственно рыб характерно наличие как непарных, так и парных (грудных и брюшных) плавников. Последние не играют большой роли в поступательном движении рыбы вперед (здесь «работают» хвостовой плавник и все туловище рыбы), однако они направляют движения вверх и вниз, участвуют в поддержании равновесия, а их примитивный нерасчлененный скелет дифференцируется у некоторых рыб (Trigla, Periophthalmus). При этом возникает «локтевой перегиб», позволяющий им ползать и даже прыгать по суше. Эти плавники у двоякодышащих рыб могут работать не одновременно, а поочередно, аналогично конечностям наземных животных, в происхождении которых далеко не все ясно, но которые, безусловно, в своей проксимальной части являются гомологами этих плавников. Предки наземных животных буквально выползли из воды на сушу и прошли длительный путь эволюции, прежде чем их потомки смогли оттолкнуться, прыгнуть, поскакать и даже взлететь, преодолевая силу тяжести и инерцию своего тела.
Парные конечности лягушки приспособлены для работы в качестве удлиненных членистых рычагов, приподнимающих тело над землей, и обеспечивают передвижение животного на суше. Передние конечности относительно короткие, со сросшимися локтевой и лучевой костями. Задние конечности очень длинные; когда животное неподвижно, они согнуты в коленном и голеностопном суставах и поджаты под туловище. Малоберцовая кость срослась с большеберцовой, и кости предплюсны сильно удлинены. Пояса, к которым причленяются конечности намного крупнее, чем у рыб, и способны, противодействуя силе тяжести, выдерживать вес тела. Это в особенности относится к тазовому поясу.
Членистоногие - это единственная группа беспозвоночных, имеющая членистые конечности, которые состоят из рычагов, соединенных подобием шарниров. Эти рычаги приводятся в движение мышцами-сгибателями и разгибателями, прикрепленными к внутренним выступам экзоскелета.
Следует остановиться на строении ног, дифференцированных и специализированных в соответствии с экологическими особенностями некоторых групп насекомых и нашедших отражение в названиях таксонов (бегающие, шагающие, прыгающие прямокрылые; к последним относят семейства сверчков, кузнечиков, саранчовых.
Блохи – из подотряда жесткокрылых – вообще лишены крыльев, но часть их обладает мощными прыгательными ногами. Ноги насекомых вообще расчленены на тазик, сочленяющийся с грудным кольцом, вертлуг, бедро, голень, лапку, в свою очередь состоящую из 1 – 5 члеников. Прыгательные (задние) ноги отличаются мощным развитием бедер и относительной длиной.
Прыжок, как и бег, представляет собой, с точки зрения биомеханики, кратковременные механические взаимодействия (толчки) с опорой, возникающие за счет активных внутренних (мышечных) деформаций, т.е. за счет внутреннего быстро изменяющегося силового поля. По сути дела эти толчки являются ударами об опору, т.е. ударными механическими воздействиями, причем прыжок насекомых осуществляется при разгибании обеих прыгательных ног. Известно, что высота (длина) прыжка насекомого во много десятков раз может превышать линейные размеры его тела. Таким образом, можно предположить, что сила такого ударного взаимодействия с опорой чрезвычайно велика. Следовательно, прыгающие насекомые, механическая прочность члеников конечностей которых ничтожна, имеют механические ударные воздействия в качестве обычного экологического фактора.
Этому фактору соответствуют малая масса тела, не отягощенного известковым панцирем или минерализованным внутренним скелетом, а также конструктивные особенности скелета насекомого, заключающиеся в гибких соединениях прочных частей (члеников тела отдельных участков члеников, отделов прыгательных конечностей). Особо следует отметить наличие сочленений («суставов») между конечностями и телом, а также между отделами конечностей, которые позволяют ногам как системе рычагов развивать мощные усилия под действием поперечнополосатых мышц. При этом одновременно осуществляется демпфирование возникающей перегрузки отталкивания и приземления системой упругих связей между механически прочными отделами конечностей, члениками и частями тела.
Такого рода многочленная система с гибкими связями обеспечивает возможность относительного внутрисистемного перемещения частей, предотвращающего их деформацию под действием силы, тогда как малый вес обусловливает незначительную перегрузку.
Принцип строения задних и передних конечностей у всех млекопитающих одинаков. В основе лежит план пятипалой конечности, которая как видно из названия, оканчивается пятью пальцами, однако у разных животных в связи с адаптацией к разному образу жизни встречается множество вариантов этого типа строения.
Локомоция позвоночных
Относительная плотность воды, особенно морской, очень высока и во многие сотни раз превышает плотность воздуха. Вода представляет собой относительно вязкую среду для перемещения в ней, но благодаря своей плотности она может обеспечивать опору для тела рыбы, а также служит субстратом, от которого рыба может отталкиваться при плавании.
Тело у большинства рыб имеет весьма обтекаемую форму, заострено с обоих концов. Благодаря этому поток воды легко огибает тело и сопротивление при движении сведено к минимуму. У рыбы нет выступающих частей тела, за исключением плавников, и, по-видимому, чем быстрее плавает рыба, тем более совершенна ее обтекаемая форма. Чешуя у хряшевых и костных рыб смазывается выделениями кожных желез, что тоже уменьшает трение между телом и водой. Еще одной общей адаптацией для лучшего передвижения в воде служат плавники. Непарные плавники, расположенные вдоль средней линии тела, помогают стабилизировать тело рыбы, в то время как парные (грудные и брюшные) используются для руления и балансирования; хвостовой плавник вместе с парными обеспечивает продвижения рыбы вперед через толщу воды.
У лягушки при медленном передвижении по субстрату одновременно выдвигаются вперед конечности расположенные по диагонали друг от друга.
Если начать наблюдение над неподвижной лягушкой, которая опирается на все четыре конечности, то от момента начала ее движения можно проследить следующие события. Левая передняя лапка сгибается и одновременно выпрямляется правая задняя; при этом обе они, опираясь на субстрат, перемещают лягушку вперед. Вслед за этим сгибается правая передняя лапка и разгибается левая задняя. Весь этот цикл повторяется, пока животное движется вперед.
У собак при ходьбе позвоночник сохраняет жесткость и продвижение вперед обеспечивается работой задних конечностей. Они перемещаются вперед и назад благодаря сокращению сгибателей и разгибателей соответственно.
Когда сокращаются разгибатели, задняя лапа работает как рычаг; она выпрямляется и отталкивается от земли, продвигая тело животного вперед и слегка приподнимая его. При сокращении сгибателей лапа отрывается от земли и перемещается вперед. В каждый момент времени приподнята только одна лапа, остальные три служат опорой и удерживают тело в равновесии. Если неподвижно стоявшая собака начнет движение вперед с левой передней ноги, то дальше ноги будут переступать в такой последовательности: правая задняя, правая передняя, левая задняя, левая передняя. При беге собака перестает опираться на три ноги одновременно; она переходит на другой аллюр, когда одновременно перемещаются обе передние лапы, а за ними обе задние. Лапы опираются на землю гораздо меньше времени, чем при ходьбе, и обычно одна передняя конечность на какую-то долю секунды опережает другую. Так же обстоит дело и с задними конечностями. Поэтому лапы касаются земли в такой последовательности: левая передняя, правая передняя, правая задняя, левая задняя.
Если собака развивает максимальную скорость, движение ног ускоряется, и тогда все четыре ноги после выпрямления могут одновременно оказаться в воздухе. Сильные мышцы туловища изгибают позвоночник дугой вверх, когда ноги согнуты и прогибают вниз, когда ноги полностью выпрямлены. Благодаря этому отталкивание получается более сильным и шаг заметно длиннее. И то и другое способствует быстроте бега.
Единое происхождение и единый принцип устройства конечностей позвоночных согласуется с одинаковым способом их появления и формирования у эмбриона. У человека зачатки верхних и нижних конечностей появляются на третьей неделе внутриутробного развития в виде почковидных возвышений на боковой поверхности тела, которые к концу первого месяца превращаются в небольшие отростки. Только к началу третьего месяца отростки постепенно приобретают форму конечностей, в верхних уже можно различать плечевой и предплечевой отделы, в нижних – бедро и голень. Кисть и особенно стопа в этот период еще имеют форму лопасти, пальцы вначале короткие и остаются соединенными кожными складками, напоминающими плавательную перепонку. Когда пальцы вырастают перепонки сохраняются лишь у оснований.
Таким образом, развитие отдельных звеньев конечности идет в таком порядке: сначала дистальные звенья, затем средние и, наконец, проксимальные, как будто из туловища вырастает при развитии верхней конечности сначала кисть, затем предплечье, наконец, плечо, при развитии нижней — стопа, голень, бедро.
У взрослых млекопитающих все три кости пояса нижней конечности сливаются в одну тазовую кость. Обе тазовые кости с вентральной стороны связаны между собой сращением, в котором у высших форм, в особенности у обезьян и человека, принимают участие лишь лобковые кости. В результате получается вместе с крестцом неподвижное костное кольцо — таз, служащий опорой задней (у человека нижней) пары конечностей. Опорная роль таза в особенности проявляется у человека в связи с вертикальным положением его тела.
Скелет свободных конечностей наземных позвоночных наземных позвоночных вследствие перехода к другому образу жизни сильно видоизменяется, хотя лучистое строение, свойственное рыбам, у них остается, сокращаясь до пяти лучей. Нижняя конечность состоит из трех звеньев, идущих друг за другом — бедро, голень, стопа.
Нижняя конечность стала органом опоры и передвижения тела. В связи с прямохождением пояс нижней конечности прочно соединился с крестцом, образовав таз. Он достиг у человека наибольших размеров; крылья подвздошной кости значительно отогнулись в стороны; angulus subpubicus увеличился до прямого (у женщин). Соответственно вертикальному положению тела увеличилось наклонение таза (inclinatio) и уменьшился угол между шейкой и телом бедра. Повысилась устойчивость тела в вертикальном положении благодаря тому, что движения в тазобедренном суставе в сравнении с плечевым оказались ограниченными, резко развились препятствующие падению тела назад lig. iliofemorale и m. iliopsdas; кости голени не приобрели способности пронации и супинации, а остались соединенными малоподвиж¬ными синдесмозами; связки коленного сустава (крестообразные и коллатеральные) сместились таким образом, что стали натягиваться при разгибании сустава, облегчая стояние. В связи с прямохождением стопа утратила свойственную обезьянам хватательную функцию и стала опорой всего тела. Исходная форма плоской хватательной стопы обезьяны претерпела также резкие изменения в том направлении, что в ней образовались три опорных пункта, особенно на пятке, на I пальце и на V плюсневой кости, и поэтому она приобрела сводчатое строение, смягчающее толчки. В связи с этим масса некоторых костей предплюсны увеличилась, особенно пяточной, ставшей одним из трех пунктов опоры стопы о землю — задним. Наоборот, размеры фаланг, потерявших свое значение, уменьшились, а местами они даже редуцировались (например, на V пальце).
Костный свод стопы укрепился прочными связками, особенно lig. plantare Idngum, и мышцами. Мышцы укрепили стопу как в продольном направлении (продольный свод): сгибатели стопы и пальцев (глубокий слой),— так и в поперечном — m. peroneus Idngus и поперечная головка m. adductor hallucis.
Наряду с изложенными анатомическими факторами: особенностями строения нижней конечности, туловища, выработанными в процессе антро¬погенеза для поддержания тела в вертикальном положении, обеспечения равновесия и динамики,-—особое внимание должно быть уделено положению центра тяжести тела. В живом организме положение центра тяжести зависит от перемещения подвижных его частей (движения конечностей, изменение положения головы, наклоны туловища, перемещение внутренних органов и др.).
Двигательный аппарат НК человека
Нижние конечности человека служат для перемещения тела в пространстве и вместе с тем являются подставками, на которые опирается вся тяжесть тела, поэтому кости нижней конечности толще, массивнее и подвижность между ними значительно меньше, чем у верхней конечности.
Стопа как конечная опора тела потеряла свойства хватательной: имеющиеся у обезьян, вследствие чего пальцы, не играющие никакой роли в опоре, сильно укоротились. I палец стоит в ряду с другими и не отличается особой подвижностью, как на руке, но отмечаются более мощное его развитие по сравнению с другими пальцами стопы. Стопа приобрела форму свода, смягчающего, как пружина, толчки и сотрясения при ходьбе и беге.
Скелет нижней конечности состоит из пояса нижней конечности и скелета свободной нижней конечности. Каждый из этих отделов формируется из костей и их соединений.
Изучая соединения костей нижней конечностиеобходимо обратить внимание на то, что крестцово-подвздошный сустав имеет плоскую форму и укреплен большим числом связок. Вместе с лобковым симфизом (полусуставом) и соответствующими связками таза (крестцово-бугорной и крестцово-остистой) он образует крепкое костное кольцо — таз, в связи с чем пояс нижних конечностей от пояса верхних конечностей замкнут. В крестцово-подвздошном суставе размах движений всего 7—10°, а в симфизе они практически отсутствуют.
Таз является местом начала и прикрепления ряда мышц, опорой для верхней части тела, вместилищем ряда внутренних органов. Он принимает участие в движениях туловища и нижних конечностей. Прочность таза очень велика: он может выдержать груз до 2800 кг.
При переходе человека в вертикальное положение таз претерпел значительные изменения, но остался наклоненным вперед. Наклон таза различен — от 45 до 60°. При стоянии угол наклона составляет около 60°, в положении сидя — меньше, при гимнастическом положении «мост» — больше. У женщин наклон таза больше, чем у мужчин, у новорожденных таз сдавлен с боков, крылья подвздошных костей расположены почти вертикально. Половые различия таза появляются после 10 лет.
Особенности соединений свободной нижней конечности связаны с ее двигательной, опорной и рессорной функциями.
В тазобедренном суставе большая конгруэнтность суставных поверхностей соединяющихся костей. Кроме того, подвижность в нем ограничивает вертлужная губа. Тазобедренный сустав имеет сильно выраженные внесуставные связки (подвздошно-бедренная тормозит разгибание бедра, лобково-бедренная — отведение, седалищно-бедренная — сгибание) и внутрисуставную связку головки бедра.
В коленном суставе, наоборот, малая конгруэнтность соединяющихся костей. Он имеет мениски, несколько увеличивающие конгруэнтность, внесуставные связки (коллатеральные малоберцовую и большеберцовую, которые направляют сгибательно-разгибательные и тормозят пронаторно-супинаторные движения;связку надколенника) и внутрисуставные (крестообразные — переднюю и заднюю, из которых первая тормозит движение назад, а вторая вперед), а также большое количество синовиальных заворотов и сумок.
В соединениях костей голени надо обратить внимание на плоскую форму сустава между головкой малоберцовой и латеральным мыщелком большеберцовой костей, межкостную перепонку и синдесмоз между их дистальными концами. Эти образования не дают возможности костям голени производить движения при пронации и супинации.
В суставах стопы следует отметить специфичность расположения костей голени, охватывающих наподобие вилки таранную кость, значительное число плоских суставов с мощным связочным аппаратом и твердой основой стопы, которую образуют соединяющиеся между собой 5 костей предплюсны (3 клиновидные, ладьевидная и кубовидная) и 5 плюсневых костей.
Рассматривая стопу как целостное образование, необходимо учитывать основные функции стопы (локомоторную, опорную и рессорную), своды стопы (продольный, имеющий медиальную — рессорную — часть и латеральную — опорную — часть, и поперечный), факторы, способствующие их укреплению, а также влияние занятий спортом на подвижность стопы и ее сводчатость.
Особенно тщательно следует разобрать движения в крупных суставах нижней конечности. В тазобедренном суставе происходит движение бедра по отношению к тазу, а при закрепленном бедре — движение таза. Движение бедра вперед (сгибание) и обратное движение в исходное положение или из него назад (разгибание) происходят вокруг поперечной оси; движение бедра лате-рально от средней линии (отведение) и обратное его движение (приведение) осуществляются вокруг сагиттальной оси; поворот бедра в латеральную сторону (супинация) и поворот бедра в медиальную сторону (пронация) происходят вокруг вертикальной оси.
При анализе движений в тазобедренном суставе становится ясно, что сгибание бедра зависит от положения голени. Если голень согнута в коленном суставе, то подвижность бедра при движении кпереди больше, чем если нога выпрямлена в коленном суставе. Данная зависимость объясняется тем, что в 1-м случае двухсуставные мышцы задней поверхности бедра находятся в расслабленном состоянии и не препятствуют движению, а во 2-м они растягиваются, возникает пассивная недостаточность их, что тормозит движение.
Отведение и приведение бедра зависят от положения бедра в тазобедренном суставе; если стопа расположена параллельно срединной линии тела, то величина этих движений невелика, в связи с тем что большой вертел упирается в край суставной губы, окружающей вертлужную впадину, и в подвздошную кость; если же стопа несколько отведена и бедро супинировано, это препятствие устраняется и движения совершаются с большим размахом.
Движения таза в тазобедренном суставе довольно сложны, так как часто осуществляются одновременно с движениями в поясничном отделе позвоночного столба. Возможны наклоны таза вперед — например, при наклоне туловища вперед; назад — при наклоне туловища назад; в сторону — при соответствующих движениях туловища;таз может несколько поворачиваться в сторону, что наблюдается во время выполнения упражнения «шпагат» с наклоном туловища или при обычных вращениях туловища вправо или влево.
В коленном суставе обычно рассматривается движение голени, что характерно для большинства фаз локомоций (ходьбы, бега и т. д.). Однако при фиксированной голени может происходить и движение бедра (например, при возвращении в исходное положение после приседания, при отталкивании, при движении конькобежца, хоккеиста).
Движение голени в коленном суставе назад (сгибание) и обратное движение до выпрямления конечности (разгибание) происходят вокруг поперечной оси; поворот голени в латеральную сторону (супинация) и поворот в медиальную сторону (пронация) выполняются вокруг вертикальной оси, они возможны лишь при согнутой в коленном суставе голени, когда коллатеральные связки его расслаблены.
Анализ движений стопы более труден. Они происходят одновременно в голеностопном, подтаранном, таранно-пяточно-ладьевидном суставах.
Движение стопы в сторону подошвенной поверхности (сгибание) и движение в сторону тыльной поверхности (разгибание) происходят вокруг поперечной оси. Амплитуда сгибательно-разгиба-тельных движений стопы зависит от возраста, спортивной специализации и степени тренированности. У детей дошкольного возраста больше размах разгибательных движений, а у взрослых и у детей школьного возраста, наоборот,— сгибательных. У пловцов увеличение подвижности стопы происходит преимущественно за счет сгибания, у лыжников, наоборот, — за счет разгибания.
Движение стопы в латеральную сторону (отведение), которое больше выражено, когда стопа находится в положении сгибания, и движение в медиальную сторону (приведение) осуществляются вокруг вертикальной оси. Пронация стопы, когда медиальный край ее опускается, а латеральный поднимается, и супинация, когда латеральный край опускается, а медиальный поднимается, происходят вокруг сагиттальной оси.
Биокинематическая цепь тазового пояса и свободной нижней конечности
Соединенные два соседних звена тела образуют пару, а пары в свою очередь, соединены в цепи.
Биокинематическая пара — это подвижное (кинематическое) соединение двух костных звеньев, в котором возможности движений определяются его строением и управляющим воздействием мышц.
В технических механизмах соединения двух звеньев — кинематические пары — устроены обычно так, что возможны лишь вполне определенные, заранее заданные движения. Одни возможности не ограничены(их характеризуют
степени свободы движения), другие полностью ограничены (их характеризуют
степени связи).
Различают связи: а) геометрические (постоянные препятствия перемещению в каком-либо направлении, например костное ограничение в суставе) и б)кинематические (ограничение скорости, например мышцей-антагонистом).
В биокинематических парах имеются постоянные степени связи, которые определяют собой сколько как максимум и каких остается степеней свободы движения. Почти все биокинематические пары в основном вращательные (шарнирные); немногие допускают чисто поступательное скольжение звеньев относительно друг друга и лишь одна пара (голеностопный сустав) — винтовое движение.
Биокинематическая цепь — это последовательное либо незамкнутое (разветвленное), либо замкнутое соединение ряда биокинематических пар.
В незамкнутых цепях имеется свободное (конечное) звено, входящее лишь в одну пару. В замкнутых цепях нет свободного конечного звена, каждое звено входит в две пары.
В
незамкнутой, следовательно, возможны изолированные движения в каждом отдельно взятом суставе. В двигательных действиях движения в незамкнутых цепях происходят обычно одновременно во многих суставах, но возможность изолированного движения не исключена.
В
замкнутой цепи изолированные движения в одном суставе невозможны: в движение неизбежно одновременно вовлекаются и другие соединения.
Каждая биомеханическая пара многоосного сустава заключает в себе возможности многих механизмов (А. А. Ухтомский). Из множества возможностей при помощи управляющих воздействий мышц выделяют заданное управляемое движение. Биокинематические соединения богаче возможностями, чем кинематические соединения в технических механизмах, но управление ими сложнее.
Следовательно, множество степеней свободы кинематической пары в многоосных суставах требует для выполнения каждого определенного движения: а) выбора необходимой траектории, б) управления движением по траектории (направлением и величиной скорости) и в) регуляции движения, понимаемой как борьба с помехами, сбивающими с траектории.
Биокинематическая цепь пояса нижних конечностей — таза (ВКСр) состоит из трех биокинематических пар. Первая пара (р-1) образована лонными частями правой и левой тазовых костей, хотя здесь имеет место сращение с некоторой относительной подвижностью. Вторая биокинематическая пара таза (р-2) образована крестцовой частью правой подвздошной кости и крестцом, р-3 включает крестцовую часть левой подвздошной кости и крестец (рис.2).
Биокинематические цепи правой и левой нижних конечностей (ВКС) соединяются с цепью пояса нижних конечностей своими первыми парами — mis-1 и mid-1.
Кости бедра и голени образуют 5 биокинематических пар (от mi-2 до mi-6), предплюсны и плюсны представлены 21 парой (от mi-7 до mi-27), фаланги пальцев стопы соединены при помощи 14 пар (от mi-28 до mi-41).
Характеристики опорно-рессорной функции НК человека
Нижние конечности выполняют опорную и рессорную функции для всего тела. Они обеспечивают реализацию основных естественных циклов локомоций человека – ходьбы, бега, прыжков. Они также могут участвовать в ударных движениях (например, удары в футболе, кик-боксинге, ушу и других видах единоборств). Нижние конечности обеспечивают отдаление туловища от опоры, например, в гребле, тяжелой атлетике, в велосипедном спорте, отталкивание от окружающей среды (лыжный спорт, плавание).
Таким образом, обобщая, можно заметить, что для нижних конечностей наиболее характерны такие типы движений:
Для нижних конечностей наиболее характерны такие типы движений:
• Движения связанные с опорной функцией, когда нижняя конечность служит опорой для всего тела;
• движения посредством которых нижняя конечность обеспечивает рессорную функцию (в сочетании с опорной) — при различных видах приземления в прыжках и беге;
• локомоции — ходьба бег прыжки;
• выполнение ударных движений (по предмету);
• отдаление туловища от места опоры (в гребле, велоспорте и тд.);
• отталкивание от водной среды (в плавании).
Опорную функцию нижних конечностей человек осуществляет обычно в положении стоя, с опорой на обе ноги или на одну ногу. При нормальном стоянии нижние конечности разогнуты в коленном и тазобедренном суставах, а суставы стопы при этом находятся в среднем (центральном) положении между сгибанием и разгибанием.
Рессорные функции нижних конечностей обеспечивают безопасное взаимодействие тела человека с опорой. Они снижают силу ударов тела об опору, уменьшают его толчки и сотрясания при ходьбе, беге, прыжках. Во многом они обусловлены наличием у концевого звена - стопы сводов, мышц и внутрисуставных связок. Стопа имеет сводчатое строение в продольном и поперечном направлении. Оно увеличивает её рессорные свойства. Своды стопы удерживаются пассивными и активными силами.
К пассивным относится силы натяжения связочного аппарата стопы, удерживающего во взаимном соприкосновении суставные поверхности костей, образующих своды стопы. Наиболее крупной связкой также обеспечивающей эти свойства является длинная подошвенная связка.
К активным силам, удерживающим своды стопы, относится напряжение мышц. Их можно условно разделить на две группы: длинные мышцы, переходящие на стопу с голени и короткие - мышцы самой стопы. К длинным мышцам относятся, длинные сгибатели пальцев, длинная малоберцовая мышца, которая, проходя наискось по нижней поверхности костей предплюсны, способствует удержанию поперечного свода. Вместе с передней большеберцовой мышцей она участвует в образовании своеобразного естественного стремени - костно–сухожильно–мышечн ой петли, поддерживающей свод стопы снизу. К коротким мышцам стопы относится приводящая мышца большого пальца. Она удерживает поперечный свод стопы в области головок плюсневых костей.
Рессорные свойства нижних конечностей зависят от особенности строения и функции не только стопы, но и всей конечности. В любых прыжках, при приземлении на стопу участвует вся нижняя конечность, как аппарат амортизирующий сотрясения. Амортизация такого сотрясения происходит благодаря тому, что все суставы в момент приземления оказываются в несколько согнутом состоянии, а мышцы, производящие разгибание в них ( в суставе стопы– сгибание ), рефлекторно напрягаются и позволяют путём уступающей работы выполнить дальнейшее движение в этих суставах, препятствуя, однако их, крайнему положению.
Рессорная функция, при приземлении обеспечивается также уступающей работой, мышц. На стопе – это все мышцы подошвенной поверхности; в области сустава стопы, все мышцы, проходящие сзади его поперечной оси. В тазобедренном суставе – это мышцы его задней поверхности - большая приводящая, двуглавая мышца. При приземлении с пятки (например, в прыжке в длину ) амортизационные свойства стопы почти не используются и вся работа, связанная с рессорной функцией нижней конечности, приходится на другие её отделы.
Локомоторная функция нижних конечностей заключается в том, что, производя отталкивание от различных опорных поверхностей, они обеспечивают возможность активного перемещения всего тела человека в пространстве при ходьбе, беге и прыжках. Работа нижних конечностей при этом сводится к тому, что первоначально сближенные проксимальный и дистальный её концы отдаляются друг от друга благодаря движениям в суставах. Вследствие этого тело получает толчок, перемещающий его в пространстве.
При ударах, выполняемых нижней конечностью, дистальный её конец может двигаться свободно, с высокой скоростью. Подобные движения могут наблюдаться также и при выполнении ряда гимнастических упражнений, при беге, ходьбе (во время переноса ноги из положения заднего шага в положение переднего шага). В этих движениях активная и пассивная недостаточность двусуставных мышц играет важную роль, определяя подвижность отдельных звеньев ноги.
Отдаление туловища от места опоры в локомоциях происходит в результате разгибания в тазобедренном и коленном суставах и сгибания в суставе стопы. Длинные сгибатели пальцев, в частности, большого, при опоре только дистальной частью стопы производят сгибание стопы в суставе стопы и пассивное разгибание в плюсне-фаланговых суставах.
Мышцы задней поверхности голени и мышцы латеральной поверхности голени при опоре на всю подошвенную поверхность производят не сгибание стопы в суставе стопы, а разгибание голени, этим самым, они косвенно участвуют в разгибании коленного сустава.
При отталкивании тела человека от водной среды (например, в плавании) движения нижней конечности отличается рядом особенностей, зависящих от способа плавания. При плавании способом брасс на груди после предварительного разведения и сгибания ног в тазобедренном и коленном суставах производится их резкое приведение и разгибание. Из всего цикла движений именно эти требуют наибольшего мышечного напряжения. Они выполняются при участи всех приводящих мышц, также мышц – разгибателей голени и сгибателей стопы. В результате приведения ног происходит как бы выдавливание массы воды, находящейся между ними, и отталкивание тела от этой массы.
При плавании способом кроль в тазобедренном суставе выполняются попеременные движения бедра вверх и вниз по отношению к горизонтальной плоскости, а для ниже расположенной ноги – при движении её вверх до этой же плоскости. Дальнейшее движение нижних конечностей совершается в значительной мере в результате действия сгибателей и разгибателей бедра.
Особенности движений нижних конечностей циклического характера
Все естественные механизмы движения человека (локомоции от лат. locus – место, mocio – изменение движения) можно условно разделить на несколько основных видов (циклические, ациклические и одноактные локомоции).
Наибольшие по объему системы движений нижних конечностей – это его естественные, циклические локомоции. К ним можно отнести ходьбу, бег, плавание, а так же ряд передвижений с использованием механических приспособлений (велосипедов, лыж, лыжероллеров, гребных суден и т.д.). В большинстве этих локомоций активно участвуют буквально все суставы и все мышцы тела человека.
Циклическими, естественными локомоциями принято считать такие системы движения, в структуре которых наблюдается определенная, временная периодичность повторяющихся циклов движений. Эти движения выполняются благодаря повторяющимся его физическим, в частности механическим взаимодействиям с опорой, сообщающим телу человека определенный внешний импульс и ускорение.
Ходьба является одним из основных, естественных видов перемещения тела человека в пространстве. Она представляет собой сложное, разновременно симметричное, циклическое движение, связанное с отталкиванием тела от опорной поверхности и перемещением его в пространстве. При ходьбе в работе принимает участие почти весь двигательный аппарат, а также системы, регулирующие и обеспечивающие его деятельность (нервная, сердeчно-сосудистая, дыхательная и др.).
Характерной особенностью ходьбы является то, что тело никогда не теряет связи с опорной поверхностью, опора попеременно происходит то на одну, то на другую ногу. Время, в течение которого с поверхностью опоры соприкасается только одна нога, называется одноопорным периодом. Кратковременный момент, когда вынесенная вперед конечность уже касается опоры, а находящаяся сзади еще не отделилась от нее, называется двухопорным периодом.
При ходьбе происходит циклически повторяющееся нарушение и восстановление равновесия тела. Тело человека перемещается в пространстве за счет использования действующих на него внешних и внутренних сил. В результате преодолевающей работы мышц при отталкивании от опорной поверхности телу сообщаются толчки, направленные вверх и вперед. Несмотря на это целостные движения тела имеют плавный характер, который зависит от того, что толчки сглаживаются под влиянием инерции тела, а также благодаря амортизационным свойствам опорно-двигательного аппарата.
Как сложное движение, ходьба состоит из нескольких простых движений, в основе которых лежит попеременное сгибание и разгибание нижних конечностей и их звеньев. Движение одной ноги при ходьбе получило название одиночного шага. При ходьбе тело поочередно опирается то на одну, то на другую ногу. Нога, на которую тело опирается называется опорной ногой, а другая, которая в этот момент переносится вперед, — свободной. Работа мышц на опорной ноге отличается от работы мышц на свободной ноге. Одиночные шаги постоянно повторяются в определенной последовательности, в результате весь двигательный акт при ходьбе можно разделить на отдельные циклы.
Циклом обычной ходьбы принято считать двойной шаг. Он состоит из двух одиночных шагов, один из которых совершается одной ногой, а другой — другой. После каждого цикла двойного шага части и звенья тела приходят по отношению друг к другу в исходное положение.
Определяющими характеристиками ходьбы человека являются длина шага и частота шагов (темп).
Длина шага у различных людей может быть различной. У взрослого человека она равняется примерно 75 см. У детей до 9-летнего возраста длина шага в 2 раза больше длины стопы, в возрасте от 8 до 14 лет — в 2 раза, а в более позднем возрасте — более чем в 3 раза.
Число шагов в минуту при обычной ходьбе равно приблизительно 100—120 (один шаг длится примерно сек.). При быстрой ходьбе возможно увеличение числа шагов до 150 и даже до 170 в минуту. При темпе 190—200 шагов в минуту обычная ходьба переходит в бег.
Методы диагностики опорно-рессорной функции нижних конечностей
Среди существующих методов диагностики патологии стопы выделяют следующие: визуальная оценка стопы, подометрия, методы планто-контурографии, гониометрия, рентгенография, ихнометрия, динамометрия (регистрация опорных взаимодействий), методы видеорегистрации и миотонометрии.
Визуальные методы считаются наиболее простыми и распространенными методами. Как правило, используются при профосмотрах, заключаются в осмотре медиального (внутреннего) свода стопы и подошвенной поверхности обеих стоп, а также определении формы стопы, относящейся к одной из трёх основных групп: изогнутая (плоскоизогнутая), правильная (нормальная) и плоская. Результаты этого метода зависят от жалоб и ощущений исследуемого. При визуальной оценки сводов стопы могут использоваться также функциональные пробы. Это прежде всего приподнимание на носки и поднимание пальцев стопы без отрыва от поверхности опоры. Дополнением этого метода является опрашивание пациента, на основании которого необходимо определить время и характер нагрузки на стопы на протяжении дня, узнать вероятные беспокоящие проблемы, в частности, особенности носимой обуви.
Во время осмотра прежде всего обращают внимание на вынужденное положение конечности, так называемые патологические установки. Они связаны с фиксацией отдельных сегментов конечности в определенном положении, что является ответной реакцией на боль при поражении сустава или кости, мягких тканей. Это различные формы контрактур и анкилозов. Патологическая установка сегмента конечности может быть результатом искривления диафиза кости. Контрактура и анкилоз в суставе могут быть сгибательными, разгибательными, приводящими и отводящими. Правильно сориентироваться в этом помогает знание положения нормальной оси верхней и нижней конечностей (рис.6.1.). Нормальная ось нижней конечности проходит через верхнепереднюю ось таза, внутренний край надколенника и I палец стопы (рис. 6.1). При отклонении голени кнаружи за счет изменений в коленном суставе – genu valgum ось конечности проходит снаружи, а при отклонении голени кнутри – genu varum ось конечности проходит кнутри от надколенника (рис.6.1.б,в).
При измерении длины конечностей можно выявить удлинение или укорочение их длины, которые могут быть нескольких видов: истинное, кажущееся и относительное.
Кажущееся, или, как правило, сгибательное, укорочение обусловлено вынужденным сгибанием, поэтому посегментарное измерение не дает изменений в длине. Кажущееся изменение длины обусловлено патологической установкой в одном из суставов (контрактура, анкилоз, ригидность).
Кроме измерения длины конечности сантиметровой лентой, можно сопоставить в сравнительной оценке на глаз длину конечности. Для этого больного укладывают на жесткую кушетку и сравнивают расположение верхних полюсов надколенника и лодыжек, верхних остей подвздошной кости. Если указанные точки не соответствуют одна другой, то можно определить, за счет какого сегмента происходит изменение длины. Так, в положении больного на спине на жесткой кушетке ноги сгибают в коленных и тазобедренных суставах. Смотря на больного со стороны ног, выявляют неравномерность коленных суставов, свидетельствующее об укорочении (или удлинении) сегмента бедра.
Диагностика стопы в домашних условиях - смотреть видео
http://miytrener.com/145-diagnostika-stopy.html
Длину голеней сравнивают при сидячем положении больного на краю стола с опущенными вниз голенями.
Измерение стопы метрической лентой — подометрия. При этом методе производится замер различных анатомических образований стопы, из соотношений которых вычисляются различные индексы, например, Фридланда В основе этого метода лежит измерение стоп с помощью специального прибора — стопометра или толстотного циркуля и треугольника.
Метод удобен для обследования и может дать достаточно точные данные о подлинном состоянии формы стопы и выявить начальные степени плоскостопия. И хотя он не позволяет учитывать такие отклонения, как вальгирование (степень отклонения пятки) и величину отклонения большого пальца, тем не менее, благодаря своей простоте и объективности, он нашел широкое применение в практике массовых медицинских обследований.
Одним из наиболее эффективных способов изучения стопы является методика оценки ее отпечатков — плантография. Этот метод имеет длительную историю, начинающуюся с изучения следов мокрых стоп на полу. В настоящее время предлагаются различные способы сохранения отпечатков, в том числе с помощью химических реагентов и типографской краски.
Графико-расчетный метод плантографии является наиболее удобным для обследований в полевых условиях и позволяет более точно определить форму и степень уплощения стопы. Суть этого метода заключается в снятии отпечатков подошвенной поверхности стоп (плантограммы) с помощью специального устройства — плантографа — и последующей обработке этих отпечатков с расчетом специальных индексов.
Во врачебно-педагогической практике плантография широко применяется до сих пор, методика удобна для измерения площади опоры, а также в динамических испытаниях для отметки положения стопы на опоре, во время переката стопы. Кроме того, метод позволяет изучать характеристики различных угловых и линейных параметров стопы. Методы плантографии и контурографии (с очертанием — контуром стопы) позволяют получать изображение зоны контакта подошвенной поверхности стопы, по которым также рассчитываются различные индексы и показатели.
Гониометрические методы позволяют оценить пространственное расположение анатомических компонентов стопы, подвижность и амплитуду движений в изучаемых суставах.
Традиционная плоскостная рентгенография — наиболее распространенный метод диагностики патологии стопы, для которого предложено большое число различных проекций, имеющих целью получить изображения тех или иных анатомических образований стопы. Рентгенографию применяют для определения подвижности в голеностопном и предплюсневых суставах стопы, а также для определения объема движений в этих суставах. Рентгенография обладает высокой точностью и надежностью измеряемых характеристик, однако, этот метод довольно трудоемок, а ионизирующее излучение оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека.
Известны различные способы рентгенологического и клинического определения биомеханической оси конечности.
1. Металлическую проволоку натягивают так, чтобы на рентгенограмме она совпала с центром головки бедренной кости и центром голеностопного сустава.
2. На больших рентгеноснимках или телерентгенограммах получают снимок всей нижней конечности, на который затем наносится ось.
3. Создан специальный механический прибор, представляющий собой дискообразный транспортир с длинными телескопическими браншами (120 см); прибор использовался также во время корригирующих операций.
Ихнометрия — метод регистрации пространственных характеристик ходьбы, т.е. длины шага, угла разворота стопы и др. Наиболее простыми и часто применяемыми являются методы, основанные на получении отпечатков стоп или отдельных их точек при проходе обследуемого по бумаге, резине, линолеуму и т.д.
Регистрация реакций опоры - классический метод исследования двигательной функции нижней конечности, применяемый в подавляющем большинстве исследований. Для исследования реакций опоры используют различные по принципу действия тензометрические датчики, встроенные в стельки или вкладываемые в обувь. Кроме того, регистрацию опорных взаимодействий проводят с помощью специальных тензодинамометрических платформ. Типичный представитель этого вида приборов представляет собой сборную металлическую плиту, в углах которой расположены трехкомпонентные датчики. Сигналы от датчиков поступают в электронный блок, где подвергаются дальнейшей обработке, усилению, суммированию и др. Конечный выход содержит аналоговые каналы для измерения в соответствующем масштабе величины каждой составляющей и координаты вектора приложения силы. Дальнейшая обработка осуществляется на компьютере.
Методы видеорегистрации. Под этим названием объединяется большая группа методов регистрации движений, характерным признаком которой является наличие только оптического канала связи регистрирующей аппаратуры с исследуемым. Преимущества этих методов очевидны: отсутствие связи обследуемого с регистрируемой аппаратурой, наличие полной пространственной картины исследования, малый вес маркеров и другого оборудования, носимого обследуемым. К недостаткам можно отнести высокую стоимость специального оборудования, сложность и неоднозначность вычисления производных параметров.
Контрольные вопросы
1. На какие отделы разделяется стопа и какие кости относятся к каждому из них?
2. Особенности строения суставов стопы?
3. Движения в суставах и мышечно-связочный аппарат стопы?
4. Какие кости образуют поперечный и продольные своды стопы?
5. Факторы способствующие укреплению (удержанию) сводов стопы?
6. Особенности строения голеностопного сустава?
7. Какие мышцы удерживают продольные и поперечный своды стопы?
8. Какие мышцы сгибают и разгибают стопу?
9. Какие мышцы пронируют и супинируют стопу?
10. Какие мышцы отводят и приводят стопу?
11. Основные функции присущие нормальной стопе?
12. Основные формы патологии стопы?
13. Виды плоскостопия, причины патологических нарушений?
14. Статическое плоскостопие, как форма патологии стопы?
15. Основные аналитические способы измерения опорно-рессорной функции стопы?
16. Основные инструментальные способы измерения опорно-рессорной функции стопы?
17. Антропометрические методы исследования стопы?
18. Как определить относительную высоту свода стопы используя индекс Фридланда?
19. Метод анализа подошвенной поверхности стопы —плантография, понятие плантограмма и контурограмма ?
20. Способы исследования отпечатков стоп, основные методы?
21. Определение подошвенного изгиба по методу Кларка?
22. Графический анализ плантограмм стоп по методу Штритера и Чижина?
23. Какие инструментальные методы позволяют проводить измерение углов суставов стопы?
24. Рентгенографические методы изучения стопы?
25. Какие методы исследования позволяют изучать особенности локомоторных движений и взаимодействий стопы человека с опорой?
26. Методы функциональных исследований стопы человека?
27. Методика педагогического контроля опорно-рессорных свойств стопы человека?
28. Основные педагогические требования к проведению контроля опорно-рессорных свойств стопы школьников в процессе физического воспитания?
29. Какие инструментальные и аналитические методы педагогического контроля применяют для оценки опорно-рессорных свойств стопы детей школьного возраста, алгоритм использования?
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алтер М. Дж. Наука о гибкости. Киев. :Олимпийская литература, 2001.—420 с.
2. Амро Мухамед. Кінезіотерапія в реабілітації дітей з плоскостопістю. // Теорія і методика фізичного віховання і спорту. — 2000.- № 2-3.- с. 72
3. Арсланов В.А. Контроль за состоянием развития свода стопы у школьников. // Двигательная активность и симпато-адреналовая система в онтогенезе: Межвуз. сборник научных трудов. -Казань., 1987., -С. 25-30
4. Аруин А.С. Зациорский В.М. Определение рессорных свойств стопы. // Ортопедия и травмотология. 1978., N 6, -С. 85-88
5. Атлас анатомии человека (под обшей ред. Синельникова. Р.Д). –М.: “Медицина”.1983.Т.I-III. –С. 268-270
6. Бальсевич В.К. Онтокинезиология. - М.: «Теория и практика физической культуры», 2002. — С 10-102
7. Биомеханика физических упражнений. Лабораторные занятия. А.Н. Лапутин. К., 1976, 88 с.
8. Гаврилов Л.Ф., Татаринов В.Г. Анатомия: Учебник, - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 1985. – 368 с., ил.
9. Годик М.А. Спортивная метрология. Учебник. – М.: Физкультура и спорт, 1988. – С. 20-100.
10. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика: Учебник для институтов физ. культ.- М.: Физкультура и спорт, 1979. – 264 с., ил.
11. Иваницкий М.Ф. Анатомия человека с основами динамической и спортивной морфологии. – М., 1985. – С.370-482
12. Кашуба В.А. Биомеханический контроль двигательной функции стопы // Физическое воспитание студентов творческих специальностей / 3б. науч. тр. под ред. С.С. Ермакова. - Харьков: ХХПИ, 2001. -№ 5. - С. 14 - 19.
13. Кашуба В.А.,Сергиенко К.Н., Валиков Д.П. Компьютерная диагностика опорно-рессорной функции стопы человека //Физическое воспитание студентов творческих специальностей: Сб. науч. тр. под. ред. Ермакова С.С. – Харьков: (ХХПИ), 2002. –№1.– С. 11 – 16.
14. Кашуба. В, Сергиенко. К. Современные технологии оценки опорно-рессорной функции стопы человека. VI Междун. науч. конггресс Современный олимпийский спорт и спорт для всех // сб. Физическое воспитание и спорт., Том. 46., Ч. II., - Варшава., - 2002., С. 421-422.
15. Мартиросов Э.Г. Методы исследования в спортивной антропологии. М.: “Физкультура и спорт”, 1982. ?С. 100-104.
16. Мендилевич И.А., Старцева Т.С. К вопросу о диогностике деформацций стоп. Труды ин-та, РНИ. // Травматология и ортопедия. 1971., вып.11, -С. 225-227
17. Морфология человека. Под ред. Б.А. Никитюка, В.П. Чтецова. -2 е издание, дополн., МГУ., -М., 1990., -С. 50-59
18. Нефиксированные изменения и статические деформации опорно-двигательного аппарата: Методическое пособие УГУФВСиУ /Сост. Г.Е. Верич, Р.А. Банникова.— К.: Олимпийская литература, 1998 –30 с.
19. Очерет А.А. Как жить с плоскостопием. (Научная библиотека здоровья). Москва советский спорт. 2000. С 93.
20. Палько А.Г. Как предупредить плоскостопие? // Спортивная жизнь России.—1984.-№ 4.- с. 29
21. Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. —СПб.: Гипократ 2002. С. 128-149
22. Сергиенко К.Н. Биомеханический контроль двигательной функции стопы в онтогенезе // Наука и спорт. Взгляд в третье тысячелетие: Сб. I-ой международной конференции студентов. – Киев. 1999. – С. 41-45.
23. Сергиенко К.Н. Определение информативности и еффективности методов используемых при оценке следов стопы человека // Физическое воспитание студентов творческих специальностей.– Сб. науч. тр. под. ред. Ермакова С.С. Харь ков: (ХХПИ), 2001.– №6.–С. 55 – 59.
24. Синиговец В.И., Кашуба В.А. Стабилографическое исследование особенностей статической устойчивости вертикальной позы у детей с различными формами детского церебрального паралича // Фізична культура, спорт та здоров'я нації. - Вінниця, 1994. - С.441.
25. Скворцов Д.В. Клинический анализ движений. -М., 1998. –С. 11-59
26. Филатов В.И. Клиническая биомеханика. Ленинград., -1978. -С. 472.
Источник:
http://miytrener.com/45-opornaja-res...motornaja.html
13.05.2010, 18:51
-1.png)
Звезда AGELESS Со-администратор
Примерно так.
. Пальцы во время всего упражнения остаются в таком положении, двигаем только стопу.
мне предложили ,не поверите,облучение,как способ избавления от проблемы
Я ,естественно, отказалась.
Но тут к нам в гости приехал дед,с внуком познакомиться, и рассказал об этом простом,абсолютно безвредном и незатратном способе . Ну, больше не буду томить.
Это ей просто доктор приписал. 
Линейный вид
