5.6
Статика положения «сидя» и «лежа»
5.6.1 Положение сидя
Тело человека способно принимать устойчивое положение, не только стоя, но и сидя. Следует отметить, что сидячее положение стабильнее ортостатического. Главные тому объяснения - уменьшение высоты расположения ОЦМ над плоскостью опорной поверхности, увеличение площади опорной поверхности, исключение необходимости контроля за суставами нижней конечности.
Возможные варианты сидячего положения достаточно разнообразны, основные из них:
-
«сидя на табурете»
-
«сидя на стуле»
-
«сидя нога на ногу»
-
«сидя на полу»
-
«сидя на корточках»
-
«сидя на коленях»
-
«сидя по-турецки»
Из
перечисленных поз основной является поза «сидя на табурете». Ее название, как и
других поз, ни в коей мере не ставит во главу угла предмет, на котором сидит
человек. В названии отмечается лишь основные черты позы характерной для данного
положения.
Общий
вид позы «сидя на табурете» достаточно хорошо известен. Ее отличают
вертикальное расположение корпуса тела, опора ягодицами на некое возвышение,
сгибание в суставах нижних конечностей, наличие опоры на стопы. Как явствует из
приведенного краткого описания, человек находящийся в позе «сидя на табурете»
опирается как минимум на две поверхности расположенные на разных уровнях. Одна
из них – опора для ягодиц, находится выше опоры для стоп. Разность их высоты
равна обычно длине голени. Хотя может и варьировать в широких пределах, так как
выпускаемая мебель стандартная, а рост людей - величина переменная.
Поверхность,
на которую опираются ягодицы, может быть неровной, наклонной, как твердой, так
и мягкой. Для упрощения рассмотрения будем считать, что опорная поверхность
гладкая, твердая и расположена горизонтально. Плоскость, на которую опираются
стопы, в наиболее простом случае это пол, также ровная, твердая, горизонтально
расположенная поверхность.
Человек
сидит на ягодицах, однако если быть точными, ОДА опирается на табурет
седалищными буграми. Иными словами, опирается на две точки. Однако существует
мнение о том, что третьей точкой опоры является копчик. Собственные наблюдения
свидетельствуют, что это далеко не так, в норме копчик не участвует в опоре.
Действительно, будучи небольшим, по своим размерам образованием, к тому же
подвижно соединенным с крестцом трудно предположить, что копчик сможет
удерживать до 1/3 веса тела, не деформируясь и не смещаясь.
Корпус
тела располагается вертикально, спина не касается каких-либо предметов.
Позвоночный столб находится в срединной сагиттальной плоскости. В нем присутствуют,
так же как и в ортостатическом положении, поясничный лордоз и грудной кифоз.
ОЦМ сидящего человека размещен кпереди от позвоночного столба, что обусловливает
тенденцию к отклонению корпуса вперед. Противодействуют наклону корпуса связки
позвоночного столба расположенные кзади от пульпозного ядра и мышцы спины.
Тазовые
кости неподвижны и опираются на некую твердую поверхность, при этом крестец оказывается,
как бы подвешенным к ним на связках. ОЦМ, находящийся кпереди от крестца,
определяет наличие вращающего момента, который стремится наклонить его вперед.
Возникает ситуация аналогичная существующей в двухопорном ортостатическом
положении, когда наклон крестца вперед ограничивается связками, что приводит к
замыканию КПС. Натяжению связок КПС способствует также и то, что крестец
стремится сместиться вниз и спонтанно заклинивается между тазовыми костями.
В
норме при вертикальном положении туловища сидение с опорой на ягодицы и заднюю
поверхность бедер осуществляется при сгибании последних под углом 65-75° к
продольно оси туловища и отведении под углом 29-110° к биспинальной линии»
(Недригайлова О.В., 1967). Согласно нашим наблюдениям, при удобном сидении на
правильно подобранной мебели в ТБС присутствует сгибание приблизительно до угла
90° и умеренное отведение. В таком положении наружные
связки и СГБ оказываются расслабленными. Замыкание этого сустава осуществляется
исключительно мышцами. Так как ОЦМ расположен кпереди от позвоночного столба, а
КПС замкнуты связочным аппаратом, вес тела стремится наклонить вперед не только
корпус, но и таз в целом. Вращение возможно относительно оси соединяющей точки
контакта седалищных бугров с опорной поверхностью. Противодействует отклонению
таза вперед сила реакции ГБК. (Рис.5.65). Распределение сил при этом аналогично
распределению сил в рычаге второго рода. Верхние сектора ГБК упираются в задние
сектора ВВ. Действие мышц замыкающих ТБС приводит к увеличению силы сжатия ГБК
и ВВ.
Здесь
уместно отметить, что в позе «сидя на табурете» опорным является задний сектор
ВВ. Верхний сектор ВВ оказывается опорным в ортостатическом положении с
равномерной опорой на обе нижние конечности. Нижний и передний сектора ВВ
является опорным при замыкании ТБС посредством СГБ. Как видно практически
каждый из секторов полулунной поверхности ВВ нагружен и является опорным, но в
разных позах.
 |
| Рис.5.65. Схема сил, действующих на тело сидящего человека, Р – вес тела создающий вращающий момент, которому противостоит сила мышц разгибателей спины (S) и сила реакции головок бедренных костей (F). |
«При сидении продольна ось бедра располагается по отношению к горизонтальной плоскости опоры с наклоном в 15-25°, при этом по отношению к тазу бедра находятся под углом сгибания в 40-50° и отведении под углом 90-100°. Коленные суставы согнуты индивидуально в разной степени» (Недригайлова О.В., 1967). Подобно ТБС коленные суставы замкнуты исключительно за счет напряжения мышц. Давление стремящегося отклониться вперед таза обусловливает тенденцию к большему сгибанию в коленном суставе. Препятствием тому является сокращение четырехглавой мышцы бедра, а также сила реакции связок, менисков и суставной поверхности мыщелков большеберцовой кости. Чем больше разогнуты ноги в коленном суставе, тем меньше требуется усилие со стороны четырехглавой мышцы бедра.
Также
замкнуты мышцами подтаранные и голеностопные суставы. В последних, положение
сочленяющихся костей находится в прямой зависимости от угла сгибания в коленном
суставе. При тенденции сгибания в нем, в голеностопном суставе возникает
тыльная флексия стопы. Для стабилизации позы необходимо, как минимум, напряжение
мышц голени, разгибающих стопу. Усилие с их стороны требуется тем меньше, чем
больше существующий угол разгибания стопы.
Как
видно из приведенного описания позы «сидя на табурете» только КПС замкнут
связочным аппаратом. Прочие суставы пояса нижних конечностей замкнуты мышцами.
Так как плечо веса тела, дестабилизирующего позу невелико, то для сохранения
устойчивого равновесия требуются незначительные мышечные усилия. Чем меньше
мышечные усилия, тем ниже значения действующих напряжений в опорных элементах
ног.
Разновидностью
позы «сидя на табурете» с опорой на четыре точки (две стопы и два седалищных
бугра) является поза «нога на ногу». В этом положении опора тела осуществляется
только на три точки – одну стопу и два седалищных бугра. Отличие связано с тем,
что одна из ног, согнутая, приведенная и ротированная кнаружи лежит на другой,
опорной ноге, также несколько приведенной в ТБС. В остальном внешних отличий не
наблюдается.
Приведение
и супинация неопорной ноги, в свою очередь, обусловливает замыкание
одноименного ТБС посредством СГБ. Это уподобляет ТБС рычагу второго рода, но в
положении сидя! Вследствие чего, опора ГБК, с заднего сектора ВВ, перемещается
на нижний, к которому прижимается уже задний сектор ГБК. Замыкание ТБС
позволяет уменьшить напряжения мышц этой конечности, а, следовательно, и
напряжения, действующие в ее опорных элементах. Данную позу можно
рассматривать, как положение позволяющее снизить действующие напряжения в
нижней конечности и дать возможность «отдохнуть» мышцам.
Поза
«сидя на стуле» не только внешне, но и внутренне отличается от позы «сидя на
табурете». Главное отличие заключается в том, что корпус сзади имеет дополнительную
опору (необязательно о спинку стула). В данном положении ОЦМ смещается назад и
устанавливается либо на прямой, соединяющей седалищные бугры, либо даже кзади
от нее. Вследствие этого уменьшается нагрузка на связочный аппарат КПС, вплоть
до их полного размыкания. Снижается напряжение мышц нижней конечности,
требуемое для замыкания суставов. Соответственно снижается уровень действующих
напряжений в опорных элементах пояса нижних конечностей. Величина сжатия ГБК и
ВВ уменьшена, суставные поверхности прижаты друг к другу лишь за счет
естественного тонуса мышц ТБС. Данная поза более предпочтительна с
энергетической точки зрения. Однако наклонное положение позвоночного столба
приводит к появлению срезающего усилия в области межпозвонковых дисков, повышает
напряжение в элементах позвоночного столба.
В
положении «сидя на полу» ноги разогнуты в коленных суставах и согнуты в ТБС. В
этой позе коленные суставы оказываются замкнутыми связочным аппаратом. Опора
осуществляется на всю заднюю поверхность нижних конечностей. Уменьшается
локальное давление на кожные покровы. Снижается величина мышечной силы,
требуемой для сохранения равновесия.
Отличительной
чертой позы «сидя по-турецки» является значительное сгибание в ТБС и коленных
суставах. В ТБС еще наблюдается отведение и практически максимальная супинация.
Это обстоятельство приводит к замыканию ТБС посредством натянутой СГБ.
Переплетение ног, характерное для этой позы, и замыкание ТБС позволяет
существенно снизить расходы мышечной энергии необходимой для поддержания
устойчивого равновесия и ног в покое.
Позы
«сидя на корточках» и «сидя на коленях» отличает замыкание сразу нескольких
суставов нижних конечностей. «Сидя на корточках» замыкание ТБС, коленного и
голеностопного суставов достигается крайним их сгибанием. В положении «сидя на
коленях» сгибанием замкнут коленный сустав, а разгибанием голеностопный, ТБС
замкнут мышцами. «Подключение» сумочно-связочного аппарата суставов позволяет
снизить нагрузку на мышцы, сохраняя устойчивое равновесие длительное время.
Как
видно из приведенного краткого обзора поз сидения замыкание суставов связками
уменьшает суммарные энергозатраты организма на поддержание равновесия. Меньшая
величина требуемого мышечного сокращения влечет за собой снижение уровня
действующих напряжений во всех опорных элементах нижней конечности. Так по
данным N.Rydell (1966), F.Burny, R.Bourgois (1972) в положении сидя нагрузка
на ГБК составляет 0.1Р (Янсон Х.А., 1975).
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