8.2 Общие
представления об одноопорном ортостатическом положении
Одним из отличительных
признаков человека от прочих наземных видов млекопитающих является
прямохождение. Среди основных вертикальных поз, принимаемых человеком, можно
выделить три существенно отличающихся друг от друга:
- двухопорное
ортостатическое положение,
- одноопорное
ортостатическое положение,
- одноопорное
ортостатическое положение с предпочтительной опорой.
Понятие об одноопорном
ортостатическом положении, являются ключевым. Важнейшее внешнее отличие
одноопорного ортостатического положения от прочих, заключается в поддержании
равновесия с опорой только на одну нижнюю конечность. Для двухопорной
ортостатической позы каждая из ног одинаково значима, ибо каждая из них
опорная. В одноопорном ортостатическом положении опорной является только одна
нога, друга же не касается поверхности – и именуется неопорной. В норме, не
имеет значения какая именно из нижних конечностей опорная - правая или левая.
Будучи симметричными, каждая из них способна одинаково эффективно обеспечивать
устойчивость позы.
В простейшем случае
опорная нижняя конечность выпрямлена в коленном суставе, однако возможно
поддержание одноопорного положения и при ее сгибании. Дабы не усложнять наше
повествование, далее будет рассмотрен именно этот простой случай, когда опорная
конечность выпрямлена в коленном суставе. Положение неопорной нижней конечности
имеет значение для равновесия тела, на чем мы подробнее остановимся ниже.
Главным же является отсутствие ее соприкосновения с опорной поверхностью.
В одноопорном ортостатическом положении опорная нижняя конечность касается плоскости опоры подошвенной поверхностью стопы. Наблюдается умеренное тыльное сгибание в голеностопном суставе и полное разгибание в коленном. Вся опорная нижняя конечность представляет собой единый комплекс, на который, балансируя, опирается тело. В данном случае под телом подразумевается корпус, голова, обе верхние конечности и неопорная нижняя конечность. Для уменьшения нестабильности руки прижаты к телу, а неопорная нога согнута в одном или нескольких крупных суставах (Рис.43).
Рис.43. Пример одноопорного ортостатического положения (см. Lucas G.L., Cooke F.W., Friis E.A., 1998).
В двухопорном ортостатическом положении на нижних конечностях зиждется корпус, голова и верхние конечности. При этом на каждую их нижних конечностей приходится нагрузка равная половине массы перечисленных частей тела за вычетом массы обеих нижних конечностей. С учетом процентных соотношений, действующая масса равна 100% - 36.2% = 63.8% массы всего тела человека. Нагрузка этим весом одинаково распределяется на обе ноги. Вследствие сказанного ОЦМ располагается в одной плоскости со средней линии тела. В одноопорном ортостатическом положении нагрузка на опорную ногу возрастает и равна массе всего тела, за исключением массы самой опорной нижней конечности. Это в процентном отношении составляет 100% - 18.1 = 81.9% от массы всего тела человека (Рис.44).
Рис.44. Расположение линии ОЦМ при двухопорном (А) и одноопорном (В) ортостатическом положении (см. Lehmkuhl L., Smith L.K., 1984).
Согласно Н.М.Жулеву и соавт. (1999) ОЦМ расположен впереди позвоночника на уровне пульпозного ядра сегмента LV-SI. По мнению P.Bowker et al., (1993) в одноопорном ортостатическом положении вертикальная линия, на которой находится ОЦМ, располагается кзади от ТБС, кпереди от голеностопного сустава и проходит через коленный сустав. P.Maquet (1976) же считает, что линия действия веса тела проходит медиальнее коленного сустава (Рис.45). При опоре на одну ногу, ТБС функционирует как «башенный кран», при этом главная нагрузка падает на область ШБК. Кости нижней конечности испытывают нагрузку типа компрессии от тяжести тела, натяжения сухожилий и мышц (Moser M., Hein W., 1987).
Рис.45. Расположение линии ОЦМ в одноопорном ортостатическом положении (см. Maquet P., 1976, с изменениями).
Рассматривая условия
необходимые для равновесия тела в одноопорном положении F.Pauwels (1965) отмечал, что проекция ОЦМ
тела должна располагаться в плоскости опорной стопы (Рис.46).
Человек, стоя на одной ноге и воздействуя на нее почти всей массой своего тела, еще вынужден балансировать, постоянно поддерживая равновесие и вертикальную устойчивость. Это связано с тем, что масса опирающейся на ногу части тела человека распределена асимметрично по отношению срединной плоскости. Поэтому ОЦМ балансирующей части тела, закономерно должен сместиться в неопорную сторону. Соответственно в неопорную сторону мигрирует и его проекция на опорную поверхность.
Рис.46. Расположение проекции ОЦМ в пределах опорной стопы в одноопорном ортостатическом положении (см. Pauwels F., 1973).
В двухопорном
ортостатическом положении проекция ОЦМ на плоскость опоры располагается
приблизительно на одинаковом расстоянии от внутренних краев стоп, и не
совпадает с точками контакта стоп с поверхностью. Для сохранения устойчивости
тела в одноопорной позе необходимо, чтобы проекция ОЦМ находилась в пределах
площади контакта опорной стопы с поверхностью. В противном случае неизбежна
потеря устойчивости и падение.
При переходе от двухопорной
позы к одноопорной, проекция ОЦМ, теоретически смещается еще дальше от опорной
стопы. Это обязательно должно приводить к потере устойчивости, однако, в норме,
падения не происходит. Объяснение тут одно - имеется некий механизм, автоматически
и целенаправленно вызывающий смещение проекции ОЦМ в границы площади контакта
опорной нижней конечности. Только расположение в пределах опорной поверхности
проекции ОЦМ, обеспечивает стабильность одноопорного ортостатического
положения. Это, в свою очередь, возможно лишь в том случае, если ОЦМ располагается
над опорной стопой (Рис.47).
 |
| Рис.47. Принципиальная схема одноопорного ортостатического положения и проекция ОЦМ. Позвоночник S-образно изогнут в опорную сторону, пунктиром показано положение позвоночного столба если бы соотношение между ним и тазом не менялось, подробнее см. в тексте. |
Несмотря на возникающую асимметрию распределения массы опирающейся на ногу части тела, его ОЦМ мигрирует в сторону опорной нижней конечности и устанавливается над ее стопой. Можно предположить, что существует несколько способов смещения ОЦМ в опорную сторону. Например, отклонение позвоночника, а значит и всего корпуса в сторону опорной конечности и / или смещение таза в опорную сторону, что достигается путем приведения опорной ноги (Рис.47).
В одноопорном
ортостатическом положении, как и в двухопорном, во фронтальной плоскости,
голова и шея остаются вертикальными. Это достаточно значимый факт для уяснения
взаимоотношения прочих элементов тела. Руки, в простейшем случае, который мы
будем рассматривать, опущены вниз, слегка касаясь боковых поверхностей тела.
Существенное значение имеет положение неопорной нижней конечности. Главное то,
что она не касается ни плоскости опоры, ни других частей тела.
Наблюдения за
субъектами, свободно стоящими на одной ноге, показывают, что неопорная нога
практически всегда согнута. Для свободного непринужденного одноопорного
ортостатического положения, в котором человек может пребывать относительно продолжительное
время, характерно, что неопорная нога умеренно согнута в ТБС, коленном, а также
голеностопном суставе. Вместе с тем в ТБС неопорной нижней конечности присутствует
небольшое отведение. Возможны и другие варианты одноопорного ортостатического
положения, требующие несколько большего напряжения позы и повышенного расхода
энергии. Таковыми являются положения со сгибанием, отведением или разгибанием в
ТБС ноги, выпрямленной в коленном суставе. Нулевое положение в ТБС или небольшое
отведение в нем, со сгибанием в коленном суставе. Максимальное сгибание неопорной
ноги в ТБС и коленном суставе. Супинация разогнутой в ТБС нижней конечности со
сгибанием в коленном суставе. Встречаются и другие, экзотичные варианты одноопорного
ортостатического положения характерные больше для спорта, балета, танца, цирка,
йоги. Эти позы мы не рассматриваем, ибо они предмет сугубо специального исследования.
Подытоживая, следует указать, что неопорная нижняя конечность, в любом случае
согнута в одном или более суставах (Рис.48).
 |
| Рис.48. Принципиальные схемы двухопорного (слева), и одноопорного ортостатического положения (справа), сравнение. В одноопорном ортостатическом положении стрелками указано смещение таза во фронтальной плоскости в сторону опорной конечности и наклон неопорной половины таза вниз, что приближает ее к плоскости опоры. Позвоночник S-образно изогнут в опорную сторону, проекция ОЦМ в пределах опорной стопы. |
Описанные варианты положения неопорной нижней конечности обусловлены наклоном таза в неопорную сторону. Действительно, наблюдая за переходом от двухопорной к одноопорной ортостатической позе можно заметить происходящий в этот момент небольшой наклон неопорной половины таза вниз. При этом биспинальная линия оказывается расположенной под углом к горизонту. В связи с этим расстояние от передневерхней подвздошной ости с неопорной стороны до плоскости опоры и высота расположения центра ТБС уменьшается. Для того чтобы возникло и поддерживалось подобное одноопорное ортостатическое положение необходимо уменьшение относительной длины неопорной ноги. Сгибание неопорной нижней конечности в одном или более суставов и есть механизм приспособления к уменьшению расстояния от таза до плоскости опоры. Оно же является объективным доказательством наличия наклона таза в неопорную сторону. На наклон таза в неопорную сторону, обращали внимание и другие исследователи, например Х.А.Янсон (1975) считал, что он обусловлен действием веса тела.
Наклон таза в неопорную
сторону не что иное, как его вращение во фронтальной плоскости. Оно происходит
вокруг центра опорного ТБС. Вместе с этим, при переходе от двухопорной к
одноопорной ортостатической позе, наблюдается поступательное смещение таза
вдоль фронтальной оси в сторону опорной конечности. Это движение сопровождается
приведением опорной ноги в ТБС. За счет приведения нижней конечности и фронтального
смещения таза, проекция ОЦМ приближается к границам площади опоры стопы.
Следует также отметить, что вращательное и поступательное движение таза в
одноопорном ортостатическом положении происходит до определенного предела с
обретением телом устойчивого равновесного положения.
Современные
представления о механике ТБС сустава считаются уже устоявшимися и практически
не подвергаются ревизии. Думается, что окончательное мнение о закономерностях
функционирования ТБС сложились после серии работ F.Pauwels. В любом более-менее значимом
исследовании, посвященном ТБС, затрагивающим тему его функционирования, имеются
ссылки на указанного автора. В последние десятилетия XX века F.Pauwels, пожалуй, самый цитируемый в
России исследователь механики ТБС. Его воззрения абсолютным большинством
ортопедов воспринимаются как догма. Более того, в настоящий момент мнение,
высказанное F.Pauwels (1973) о том, что биомеханика ТБС
хорошо известна, до известной степени останавливает исследования в этом
направлении.
По F.Pauwels (1965, 1980) и цитировавших его
отечественных авторов (Гурьев В.Н., 1975; Мирзоева И.И. и соавт., 1976; Соков
Л.П., Романов М.Ф., 1991 и др.) одноопорное ортостатическое положение
характеризуется следующими чертами:
- таз расположен
горизонтально,
- ОЦМ смещен в
неопорную сторону,
- ВВ таза опирается на ГБК,
- тело находится в
покое.
Условия равновесия таза
при опоре на одну нижнюю конечность являются примером рычага первого рода.
Точка опоры есть ГБК, а горизонтальное положение таза уравновешивается во
фронтальной плоскости моментами силы отводящих мышц и силы тяжести
(Недригайлова О.В., 1967). Вместе с тем M.D.J.Inman (1947) показал, что весу тела противодействует
не только сила отводящих мышц, но и мышц, напрягающих широкую фасцию бедра (Крюк
А.С., 1970). По R.Bombelli (1993) на ГБК в вертикальном
направлении воздействует результирующая сила массы тела и мышц. Ей
противодействует обратно направленная сила, которая может быть разложена на две
составляющие: горизонтальную и вертикальную. При этом нагрузка воздействует на
верхний сферический сектор ГБК.
Согласно
F.Pauwels (1973)
равнодействующая сил, действующих на ГБК, направлена под углом 16° и действует сверху. Плечи сил,
стабилизирующие ТБМ во фронтальной плоскости, в одноопорном ортостатическом
положении относятся как 1:3. Из этого следует, что для обеспечения равновесия
отводящая группа мышц должна развивать усилие в три раза большее, чем сила
тяжести, приложенная к общему центру массы.
По мнению G.Chapchal (1965) нагрузка на ГБК в одноопорном
ортостатическом положении достигает четырех масс тела. Следовательно, при весе
тела
Несмотря на всю видимую
гармоничность теории, описывающей действия сил в области ТБС, в ней существует
несколько «тонких» мест. Согласно изложенным литературным данным, ТБС в
одноопорном ортостатическом положении представляет собой рычаг первого рода.
Как уже отмечалось выше в положении стоя на одной ноге, тело находится в
динамическом равновесии и, в прямом смысле слова, должно балансировать на ГБК.
Примерно, так как балансирует канатоходец, слегка раскачиваясь и постоянно ища
позицию равновесия, и через эти покачивания из стороны, в сторону обретая
устойчивость.
Однако, одноопорное
ортостатическое положение, которое обычно принимает здоровый человек,
характеризуется достаточной стабильностью. Заметного раскачивания корпуса в
норме не наблюдается. В этой позе можно пребывать относительно долго. Переход к
двухопорному положению происходит по причине усталости, а не по причине потери
равновесия, как у канатоходца.
Согласно существующим
представлениям о механизме поддержания устойчивости стоя на одной ноге, таз
располагается горизонтально. Это хорошо заметно на схемах изображающих условия
равновесия ТБС при одноопорном ортостатическом положении. В описаниях к схемам
на ориентации таза в пространстве, как правило, внимание не заостряется. Вместе
с тем нами выше отмечено, что таз спокойно стоящего на одной ноге человека
имеет небольшой наклон в неопорную сторону, величина которого всегда постоянна.
Сгибание неопорной нижней конечности в одном или более суставах, также подтверждает
сделанное наблюдение. Кроме крена таза можно отметить и его поступательное
смещение во фронтальной плоскости в сторону опорной конечности. Строго говоря,
движение совершается не только в ТБС, но и подтаранном суставе. Именно
благодаря содружественным движениям в этих суставах удается привести ногу и переместить
проекцию ОЦМ в границы площади опоры стопы, а значит, и обрести устойчивое
равновесие.
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. Ligamentum capitis femoris - ligamentum incognita. Калининград, 2004. [primo.nlr.ru , aleph.rsl.ru]
Ключевые слова
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, свойства, анатомия, эксперимент, гистология, синонимы
Морфология и свойства