Рассуждение о морфомеханике. 5.4.10 Коленный, голеностопный и подтаранный суставы в сагиттальной плоскости

 

5.4.10 Коленный, голеностопный и подтаранный суставы в сагиттальной плоскости

В сагиттальной плоскости, взаимодействие опорных и сократительных элементов пояса нижних конечностей, как в двухопорном, так и в одноопорном ортостатическом положении сходно в общих чертах. Следовательно, не имеет существенных отличий и ориентация потоков внутренних сил в нижней конечности. Учитывая то, что силовые взаимодействия в нижней конечности в сагиттальной плоскости уже подробно рассмотрены ранее, здесь следует остановиться, прежде всего, на различиях. Сходство же будет описано кратко.

Важнейшим условием сохранения одноопорной ортостатической позы является расположение проекции ОЦМ в пределах плоскости опоры. Иными словами проекция ОЦМ не должна выходить за контур стопы. В зависимости от длины и ширины опорной стопы, амплитуда допустимых колебаний проекции ОЦМ без потери равновесия может быть различной. Также выше было показано, что с энергетической точки зрения, максимальная устойчивость и наименьшие затраты энергии наблюдаются в опорных суставах, замкнутых весом тела за счет связок, а не мышц.

Подтаранный сустав, в сагиттальной плоскости, может быть замкнут посредством межкостной таранно-малоберцовой связки. Она обеспечивает замыкание подтаранного сустава только в том случае, когда проекция ОЦМ располагается кпереди от фронтальной оси его вращения. Принципиальную схему подтаранного сустава следует рассматривать как рычаг второго рода, где силы, действующие на него, находятся по одну сторону от оси его вращения. Чем дальше находится проекция ОЦМ, то есть чем больше вращающий момент силы тяжести, тем требуется большая сила реакции межкостной таранно-малоберцовой связки для сохранения равновесия, а значит и устойчивости.

Поддержание тела в равновесии возможно и при расположении проекции ОЦМ кзади от фронтальной оси вращения подтаранного сустава. В данном случае межкостная таранно-малоберцовая связка оказывается незадействованной, а равновесие сохраняется за счет сокращения мышц, сгибающих и разгибающих стопу. Причем сила сокращения сгибателей должна превалировать. Здесь, принципиальная схема распределения сил, действующих на подтаранный сустав аналогична рычагу первого рода.

Мышцы вносят свой вклад и при расположении проекции ОЦМ кпереди от подтаранного сустава. Так тыльная флексия приводит к смещению проекции ОЦМ кпереди с одновременным увеличением плеча веса тела. Это неизбежно увеличивает нагрузку на межкостную таранно-малоберцовую связку и напряжение в ней. Ее разгрузка, со снижением величины действующих в ней напряжений возможна при сокращении мышц, обеспечивающих подошвенную флексию.

Голеностопный сустав в сагиттальной плоскости не замкнут. Сохранение должного соотношения в нем обеспечивается мышцами, сгибающими и разгибающими стопу. Так как проекция ОЦМ находится кпереди от горизонтальной оси вращения голеностопного сустава, тонус мышц, разгибающих стопу, должен превалировать. Это «энергетически выгодно» и по отношению к подтаранному суставу.

Принципиальная схема голеностопного сустава подобна рычагу первого рода. Как и в случае с подтаранным суставом, длина плеча веса тела, должна быть минимальной. Целесообразно удерживать проекцию ОЦМ в непосредственной близости от оси вращения голеностопного сустава и кпереди от нее. В этом случае потребуется минимальное по силе сокращение мышц разгибателей.

Регуляцию длины плеча веса тела в сагиттальной плоскости осуществляют мышцы голени. Чем меньше длина плеча веса тела, тем меньше напряжение мышц и тем меньше величина результирующей силы, воздействующей на суставные поверхности, меньше существующие в них напряжения. Равновесие, при расположении проекции ОЦМ кзади от горизонтальной оси вращения голеностопного сустава, неустойчиво. В данном случае основная нагрузка приходится на мышцы, обеспечивающие тыльную флексию стопы, которые слабее своих антагонистов.

В отличие от голеностопного и подтаранного суставов, коленный сустав, в одноопорном ортостатическом положении замкнут во всех плоскостях. Вертикаль, на которой располагается ОЦМ, так же как и в двухопорном положении, проходит кпереди от оси вращения коленного сустава. При этом сила тяжести стремится разогнуть ногу в этом суставе. Противодействие весу тела сил реакции передней крестообразной связки и заднего отдела суставной сумки обеспечивает замыкание коленного сустава в сагиттальной плоскости. Принципиальная схема замыкания аналогична рычагу первого рода (Рис.2.39). Плечо силы реакции передней крестообразной связки невелико. Для уменьшения нагрузки на нее выгодно, чтобы плечо веса тела было еще меньше. Оптимально, когда линия действия веса тела проходит кпереди и в непосредственной близости от оси вращения коленного сустава.

Коррекцию плеча веса тела обеспечивают мышцы голени. Четырехглавая же мышца переводит сустав в положение замыкания и задействует переднюю крестообразную связку. Указанные мышцы способствуют увеличению действующих напряжений в передней крестообразной связке и заднем отделе суставной сумки. Более многочисленные мышцы сгибатели коленного сустава наоборот, способны снизить напряжения в них.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика