Рассуждение о морфомеханике. 5.5.3 Механика ортостатического положения с предпочтительной опорой

5.5.3 Механика ортостатического положения с предпочтительной опорой

Учитывая схожесть ортостатического положения с предпочтительной опорой и одноопорного ортостатического положения, опишем его механику, не вдаваясь в детали взаимодействия элементов ОДС, тем более что они подробно разобраны выше.

Позвоночник S – образно изогнут во фронтальной плоскости и отклонен в сторону доминирующей ноги. В сагиттальной плоскости отмечается умеренно-выраженный лордоз. Крестец наклонен вперед и вниз в сагиттальной плоскости. Тазовые кости в позиции сгибания в КПС, величина которого больше со стороны доминирующей ноги. Таз в целом наклонен в сторону второстепенной ноги и несколько развернут в сторону доминирующей. Одноименный КПС замкнут связочным аппаратом. В ТБС со стороны доминирующей нижней конечности мы видим разгибание, приведение и умеренную ротацию бедра внутрь. ТБС замкнут в сагиттальной и фронтальной плоскостях посредством СГБ и наружных связок. Доминирующая нога разогнута в коленном суставе, который также замкнут связочным аппаратом. Голеностопный сустав не замкнут, в нем присутствует тыльная флексия стопы. Подтаранный сустав замкнут в сагиттальной плоскости, а во фронтальной плоскости наблюдается пронация. Фиксация подтаранного и голеностопного сустава осуществляется мышцами. В целом же доминирующая нижняя конечность выпрямлена и приведена. Таз смещен в ее сторону в горизонтальной плоскости. Проекция ОЦМ находится медиальнее от внутреннего края стопы доминирующей нижней конечности.

Сходства с одноопорным ортостатическим положением свидетельствует о том, что определяющим в рассматриваемой позе является замыкание ТБС. Только замыканием связками можно получить стабильное во времени и постоянное от случая к случаю ортостатическое положение. Благодаря СГБ, ТБС доминирующей ноги функционирует как рычаг второго рода. При этом преимущественно нагруженными оказываются нижние сектора ГБК и ВВ.

В противоположном ТБС, в большинстве вариантов ортостатического положения с предпочтительной опорой обычно отмечается отведение. Этому способствует то, что, таз наклонен в сторону второстепенной ноги. За счет этого, даже некоторое приведение в ТБС, наблюдаемое в некоторых из поз, недостаточно для натяжения СГБ и не обеспечивает его замыкания во фронтальной плоскости. Замыканию ТБС второстепенной конечности посредством СГБ, препятствует не только наклон таза, но и доминирующая нога. При требуемом угле приведения в ТБС, стопа второстепенной ноги не может полноценно соприкасаться с поверхностью опоры. В связи с этим, она не в состоянии в полном объеме выполнять опорную функцию. Более того, в данном ТБС, как правило, нет должного разгибания, необходимого для его замыкания в сагиттальной плоскости наружными связками. Его не обеспечивают даже отведение ноги назад и ее приведение в ТБС. Незамкнутым является и КПС со стороны второстепенной нижней конечности.

Как видно из вышеприведенных схем (Рис.5.61), второстепенная нижняя конечность может быть и выпрямленной, и согнутой в коленном суставе. Будучи выпрямленной, она замыкается сумочно-связочным аппаратом, а согнутая фиксируется только мышцами. В отдельных вариантах поз наблюдается замыкание голеностопного сустава в сагиттальной плоскости. Это достигается за счет максимального подошвенного или тыльного разгибания, во фронтальной плоскости он блокирован связками и костными выступами. Подтаранный сустав может замыкаться во фронтальной плоскости, как максимальной пронацией, так и супинацией стопы. Однако, такого числа одновременно замкнутых связками суставов как в доминирующей ноге, во второстепенной нижней конечности не наблюдается ни в одном из вариантов позы.

Отсутствие замыкания сустава силами реакции связок компенсируется сокращением мышц. Именно они и стабилизируют второстепенную конечность, закрепляя незафиксированные степени свободы. Замыкание сустава мышцами может быть столь же надежным, как и замыкание связками. Более того, свойства сократимости мышц и их число позволяют замкнуть практически каждый из суставов в любой позиции. Однако, данный способ ликвидации избыточных степеней свободы требует значительных затрат энергии и является невыгодным, при необходимости длительного сохранения позы. Кроме этого, при замыкании сустава мышцами увеличивается величина сжатия суставных поверхностей, возрастают действующие напряжения в костных элементах и хрящах.

Функция мышц как замыкателей суставов столь же значима, как и их функции порождения движений и регулирование величины действующих в ОДС напряжений. Анализ поз показывает, что мышцы включаются в работу только в отсутствии натянутой связки и то только те, что необходимы для устранения конкретной степени свободы. Этим достигается экономия энергии живой системой в целом. Из сказанного видно, что главный смысл замыкания отдельных суставов посредством связок — это снижение затрат энергии на поддержание позы, уменьшение величины действующих напряжений.

Наблюдение за длительно стоящими субъектами показало, что ортостатическое положение с предпочтительной опорой не постоянно, второстепенная нога принимает то одно, то другое положение. Кроме этого, меняется и доминирующая нога. Этим достигается снижение нагрузки на отдельные мышцы и связки, что уменьшает в них уровень средних напряжений. Нагрузка между всеми элементами нижних конечностей распределяется приблизительно равномерно во времени. Исключается развитие необратимых изменений в мышцах вследствие их утомления, а также пластическая деформация связок. Изменение соотношения костей в суставах позволяет избежать локальной перегрузки одних и тех же участков гиалиновых оболочек, снижает контактные напряжения в них.

Отсутствие должного приведения и разгибания второстепенной нижней конечности в ТБС предопределяет его незамкнутость наружными связками и СГБ. Неподвижность в нем достигается исключительно сокращением мышц. В связи с этим данный ТБС функционирует как рычаг первого рода, со всеми вытекающими из этого «последствиями». Это, прежде всего, то, что нагруженными оказываются верхние сектора ГБК и ВВ. Нагрузка на указанные участки суставных поверхностей тем больше, чем больше сила сокращения мышц стабилизирующих ТБС и чем ближе к нему смещен ОЦМ. Сумочно-связочный аппарат оказывается незадействованным и, следовательно, силы реакции связок не увеличивают результирующую силу, действующую на ГБК.

В двухопорном ортостатическом положении оба ТБС функционируют как рычаги первого рода. В обоих ТБС нагружены верхние сектора ГБК и ВВ. Ортостатическое положение с предпочтительной опорой от вышеназванного отличается, прежде всего, тем, что один из ТБС функционирует как рычаг второго рода, а другой как рычаг первого рода. Поэтому со стороны доминирующей ноги таз опирается на нижний сектор ГБК, а со стороны второстепенной нижней конечности на верхний сектор ГБК (Рис.5.62).

Рис.5.62. Схема ортостатического положения с предпочтительной опорой; слева – указана нагрузка, воздействующая на головку бедренной кости второстепенной нижней конечности, справа указана нагрузка на головку бедренной кости доминирующей нижней конечности; справа – моменты стабилизирующие систему М – сила отводящей группы мышц второстепенной конечности, Р – вес тела, F – сила реакции связки головки бедра доминирующей конечности.

 

Величина нагрузки приходящейся на каждую из ГБК зависит от силы сокращения мышц с каждой из сторон, однако, в большей степени от положения ОЦМ во фронтальной плоскости. Чем ближе к тому или иному ТБС ОЦМ, тем большая нагрузка на него приходится. Причем ТБС второстепенной ноги оказывается в более неблагоприятных условиях, так как в нем не задействован связочный аппарат, а замыкание обеспечивается исключительно мышцами. Их сокращение еще больше увеличивает величину результирующей силы, воздействующую на одноименную ГБК.

Смещение ОЦМ в сторону второстепенной нижней конечности позволяет уменьшить напряжение, действующее не только в суставных концах костей противоположного ТБС, но и в его связочном аппарате. Благодаря опоре на второстепенную ногу уменьшается напряжение как в СГБ, так и наружных связках ТБС. Действующие напряжения становятся меньше во всех прочих элементах доминирующей нижней конечности - в связках, костях, хрящевых структурах и мышцах. Уменьшение силы сокращения мышц необходимой для поддержания равновесия приводит к дополнительному уменьшению действующих напряжений в опорных элементах доминирующей ноги.

««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