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.
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
Биомеханика и морфомеханика