Морфология положения и движения тела.

Динамическая анатомия и ее связь с другими науками.

Тема: ОБЩАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ

Лекция № 1.

План:

1. Динамическая анатомия и ее связь с другими науками.

2. Морфология положения и движения тела.

3. Характеристика работы двигательного аппарата.

4. Морфокинезиологический анализ верхней конечности.

5. Морфокинезиологический анализ нижней конечности.

Динамическая анатомия (морфология) (от греч. dynamis - сила) - наука, изучающая анатомическую основу движений и положений тела человека (соотношение его частей, их взаиморасположение), дающая анатомический анализ работы пассивной и активной частей опорно-двигательного аппарата и оценивающая при этом состояние всех органов и систем тела. Динамическая морфология развивает основные принципы функциональной анатомии в их приложении к изучению движений тела. Динамическая морфология в своем общем разделе выполняет подготовительные (пропедевтические) функции для биомеханики. Вместе с тем биомеханика дает сведения, необходимые для совершенствования частного отдела динамической морфологии. При анализе положений и движений человека двигательный аппарат рассматривается как целостное образование в связи с системами его обеспечения и регулирования. Если при изучении строения костей, их соединений, мышц и других органов основным является метод анализа, то в динамической морфологии ведущую роль играет метод синтеза, обобщения.

Частная динамическая морфология рассматривает анатомическую характеристику движений и положений тела в связи с потребностями спортивной, профессиональной, педагогической, бытовой и других видов практики. Эти данные необходимы для совершенствования спортивной техники, решения задач эргономики (более рационального, с учетом возможностей человека планирования рабочих мест и пультов управления), эргономического обоснования вопросов производственной и бытовой техники, успешной разработки новых тренажерных устройств в спорте и т.п. Рассматривая с позиций анатомии какое-либо положение или движение тела, необходимо хорошо знать технику выполнения и ясно представлять себе целевую направленность данного упражнения. Частная динамическая морфология входит в каждую спортивно-педагогическую дисциплину, открывая перспективы совершенство­вания техники и спортивного мастерства

Характеристика положения или движения тела с позиций законов механики необходима для понимания работы двигательного аппарата. Биомеханическое осмысление формы и структуры движения или положения тела человека для морфолога не самоцель, а, лишь очень важная предпосылка детального анатомического разбора движения или положения тела. При этом рассматриваются:

— действующие силы;

— положение центра тяжести (масс) тела человека и его отдель­ных звеньев;

— положение центра объема тела человека;

— величина удельного веса тела человека;

— состояние площади опоры;

— вид равновесия;

— условия сохранения равновесия тела и степень его устойчивости.

Действующие силы. Каждое движение, производимое человеком, и любое положение, в котором он находится, обусловлены взаимодействием ряда сил. Силы, действующие на тело человека, разделяются на внешние и внутренние.

Внешние силы приложены к человеку извне или возникают при его взаимодействии с внешними телами (противником, спортивными снарядами и др.). Наибольшее значение для анатомического анализа положений или движений человека имеют сила тяже­сти (сила гравитации), сила реакции опоры и сила сопротивления среды. Каждая из этих сил характеризуется величиной, направлением и точкой приложения.

Сила тяжести (сила гравитации) равна массе тела, приложена в месте положения ОЦТ тела и направлена отвесно вниз. При выполнении упражнения с отягощением (штангой, ядром) необходимо учитывать силу тяжести системы «спортсмен — снаряд».

Сила реакции опоры представляет собой противодействие опорной поверхности при давлении на нее. Сила реакции опоры при вертикальном положении тела равна силе тяжести (действие равно противодействию), но противоположна ей по направлению. При ходьбе, беге, прыжках в длину с места сила реакции опоры направ­лена к телу под углом от опорной поверхности и может быть разложена по правилу параллелограмма сил на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая силы peaкции опоры (сила нормального давления) направлена вверх и взаимодействует с силой тяжести, горизонтальная (сила трения) влияет на перемещение тела. Если бы не существовало трения, человек не мог бы ходить и бегать: нога, которой производится отталкивание, скользила бы назад и перемещение тела было бы невозможно (нечто подобное наблюдается при ходьбе по скользкому льду).

Сила сопротивления среды действует на тело человека при его движениях в воздушной (при сильном- ветре или быстром беге) или водной среде (плавание). Она зависит от площади лобовой поверхности сопротивления тела, скорости движения и плотности среды. С уменьшением лобовой поверхности (например, при низкой посадке велосипедиста) сопротивление среды уменьшается.

Внутренние силы возникают внутри тела человека при взаимодействии частей тела. Внутренние силы разделяются на пассивные и активные. К пассивным внутренним' силам относятся: сила эластической тяги мягких тканей (связок, суставных сумок, фасций, мышц и др.), которая возникает при их растяжении, сила сопротивления костей, хрящей, определяемая их физико-химическими свойствами, а также сила молекулярного сцепления синовиальной жидкости, находящейся в полости суставов.

Основной активной внутренней силой является сила сокращения мышц. Величина силы сокращения мышц зависит от анатомических и физиологических условий (см. стр. 114). Направление ее определяется равнодействующей. Точкой приложе­ния силы сокращения мышц является центр фиксации мышцы на подвижном (перемещаемом) звене.

Если силы, действующие на тело, уравновешены, то оно находится в покое; если же их равнодействующая не равна нулю, то тело перемещается в направлении этой равнодействующей. Каждая из сил может быть движущей или тормозящей. Например, сила тяжести при движении вниз является движущей силой, а при движении вверх — тормозящей. При движении по горизонтали силу тяжести условно считают нейтральной. Сила попутного ветра, например, при ходьбе — движущая сила, а сила встречного ветра — тормозящая.

Центр тяжести тела человека. Следует различать общий центр тяжести (центр масс) тела (ОЦТ тела) человека и центры тяжести отдельных частей тела.

Общим центром тяжести тела человека называется точка приложения равнодействующей всех сил тяжести составляющих его частей (звеньев тела). Каждая часть тела человека при определенной массе и специфическом расположении ее имеет собственный центр тяжести. Так, центр тяжести головы находится сзади спинки турецкого седла примерно на 7 мм; центр тяжести туловища — на 0,44 расстояния от плечевого сустава до тазобедренного, спереди от верхнего края 1-го поясничного позвонка; центр тяжести плеча — на 0,47, предплечья — на 0,42, бедра — на 0,44; голени — на 0,42 расстояния от своего проксимального конца; центр тяжести кисти с несколько согнутыми пальцами приблизительно на 1 см проксимальнее головки 3-й пястной кости; центр тяжести стопы — на ее продольной оси и отстоит от ее заднего края на 0,44 длины стопы.

Поскольку звенья тела человека даже при обычном вертикальном его положении (а особенно при движениях) не располагаются строго вертикально друг над другом, между ними в области соединений образуются углы. Поэтому вертикаль ОЦТ тела проходит на некотором расстоянии от центра любого сустава и возникает момент вращения (произведение величины силы тяжести на длину плеча ее действия). Чем больше момент вращения, тем большее напряже­ние испытывает группа мышц, противодействующая силе тяжести.

Зная положение центра тяжести звена, можно определить плечо действия силы тяжести по отношению к суставам и вычислить момент вращения. Величина массы отдельных звеньев тела состав­ляет: головы — 7% массы тела, туловища — 46,4%, плеча — 2,6%, предплечья — 1,8%, кисти — 0,7%, бедра — 12,2%, голени — 4,6%, стопы— 1,4%. Отсюда при общей массе (весе) тела 70 кг голова весит:

кг.

Таким образом, ОЦТ тела служит показателем распределения массы тела в организме человека, определяя в той или иной мере его телосложение. Ведь ни обхваты, ни линейные размеры, обычно употребляемые в антропометрической практике, не являются достаточным показателем того количества массы, которое соответствует этим размерам. При одинаковых линейных размерах количество массы, определяемое ими, может быть неодинаково (в зависимости от разного удельного веса тканей и органов).

Чем выше расположен ОЦТ тела, тем масса верхней половины тела больше. Например, у гимнастов он расположен выше, чем у легкоатлетов-бегунов, так как большие физические нагрузки у гимнастов приходятся на мышцы верхних конечностей, а у бегунов — на мышцы нижних конечностей. Возникают различия в распределе­нии мышечных масс.

Когда говорят «центр тяжести человеческого тела» и имеют в виду живого человека, то подразумевают не геометрическую точку, а лишь сферу, в которой эта точка расположена. В зависимости от особенностей кровообращения, дыхания, пищеварения и пр. в каждый момент времени внутри тела происходит перераспределение его массы, что сказывается и на положении ОЦТ: он постоянно несколько перемещается в ту или иную сторону. Ориентировочно можно считать, что диаметр сферы, внутри которой происходит перемещение ОЦТ тела при спокойном положении тела, равняется 5—10 мм.

Для установления местоположения ОЦТ тела необходимо опреде­лять его в трех плоскостях: фронтальной, горизонталь ной и сагиттальной. При любом симметричном положении тела его ОЦТ расположен в медианной плоскости, поскольку правая и левая половины тела весят приблизительно одинаково (хотя масса внутренних органов, расположенных справа, примерно на 500 г боль­ше, чем расположенных слева, в связи с тем что в правой половине находится большая часть такого массивного органа, как печень).

Впервые положение ОЦТ тела определил Борелли в 1679 г., отметив, что в выпрямленном состоянии тела он находится между ягодицами и лобком. Для определения ОЦТ тела использовался метод уравновешивания, основанный на принципе рычага первого рода: лежащего на доске человека уравновешивали на острие клина; положение клина показывало расположение ОЦТ тела (рис. 159).

Для определения положения ОЦТ тела использовался также метод Шейдта, основанный на принципе рычага второго рода (рис. 160); величина длины тела испытуемого, умноженная на полу­ченный в эксперименте вес, равняется естественной массе испыту­емого, умноженной на расстояние от подошвенной поверхности стопы до положения ОЦТ тела.

М. Ф. Иваницкий определил местоположение ОЦТ тела в гори­зонтальной плоскости у 650 испытуемых. Относительно продольной оси тела положение его обозначено индексом: отношением расстоя­ния от центра тяжести до подошвенной поверхности стопы к длине тела, умноженным на тысячу. Наиболее часто значение индекса составляет 555—565, т. е. ОЦТ тела находится несколько выше сере­дины тела. Другим показателем положения ОЦТ тела является его проекция на позвоночный столб и на брюшную стенку. Наблю­дения М. Ф. Иваницкого показывают, что ОЦТ тела может находить­ся в пределах 1—5-го крестцового позвонков. Положение его отно­сительно продольной оси тела и позвоночного столба зависит от многих факторов: пола, возраста, развития мускулатуры, массивности скелета, выраженности жироотложения и пр. Возможны и суточные колебания положения ОЦТ тела, связанные с деформациями, кото­рые тело испытывает при больших физических нагрузках. Индиви­дуальные колебания его положения относительно позвоночного столба более заметны, чем относительно длины тела. На переднюю поверхность тела ОЦТ проецируется выше лобкового симфиза.

Каждому типу телосложе­ния соответствуют свои особен­ности положения ОЦТ тела. При долихоморфных пропорци­ях тела он располагается отно­сительно ниже, чем при брахи­морфных. При пре­имущественном отложении под­кожного жирового слоя в обла­сти таза и бедер (у женщин) ОЦТ тела находится ниже, чем при более равномерном его рас­пределении.

Особенности пропорций тела и распределения мышечной мас­сы у спортсменов различных специализаций также обуслов­ливают различия в положении ОЦТ тела. У пловцов более вы­сокое расположение его, чем у теннисистов, а у велосипедистов более низкое; у хоккеистов бо­лее низкое, чем у баскетболи­стов.

При анатомическом анализе движений важно знать траекто­рию центра тяжести. Без этого невозможно определить ни скорость, ни ускорение, ни усилие, испытываемые телом или его отдельными звеньями при выполнении движения.

Для определения траектории ОЦТ тела при движении необхо­димо, пользуясь фотоотпечатками или рисунками с кинограммы человеческой фигуры, определить последовательно положения ОЦТ тела в каждый момент данного движения. Линия, соединившая полученные точки, и будет траекторией ОЦТ при выполнении дан­ного движения. Более подробно методы оценки траектории ОЦТ изучаются в курсе биомеханики.

Центр объема тела человека. Сведения о центре объема тела человека имеют особенно большое значение для ана­томического анализа движений при плавании, для оценки гидроди­намических качеств пловца. Центром объема тела называ­ется место (точка) приложения всех сил давления воды на его поверхность. Центр объема тела человека располагается несколько выше, чем ОЦТ тела. Это подтверждается тем, что человек с вытя­нутыми вдоль тела руками, ложась в воде на спину, обычно пере­ходит из горизонтального положения в вертикальное, так как ниж­ний конец его тела опускается. Лишь немногие могут не двигаясь сохранять такое горизонтальное положение в воде. Удержать равно­весие в воде можно лишь в том случае, когда вертикаль ОЦТ тела совпадает с вертикалью центра его объема.

Для определения проекции центра объема в горизонтальной плоскости применяется ме­тод вытеснения воды телом в градуированном резервуаре. Регистрируется уровень воды, налитой в ре­зервуар, затем определяется уровень воды при полном по­гружении человека и уровень воды, равный половине дан­ного объема (объем верхней части тела должен соответ­ствовать объему нижней ча­сти тела). После этого испы­туемому предлагается посте­пенно погружаться в воду до тех пор, пока вода не дохо­дит до намеченного уровня, характеризующего положе­ние центра объема тела. Как правило, он отстоит на 2— 6 см от уровня ОЦТ тела. При вдохе общий центр объ­ема будет располагаться вы­ше, чем при выдохе.

Удельный вес тела человека. Удельный вес характеризует плотность тела и пред­ставляет собой его массу, приведенную к единице объема (1 см³). Это один из важных показателей физического развития и состояния здоровья человека, зависящий от многих факторов. В частности, он связан с дыхательными движениями: в период вдоха уменьшается, а в период выдоха увеличивается. У взрослых мужчин при длине тела 165 см и массе тела 64 кг удельный вес составляет 1,044. Мужчины высокого роста имеют удельный вес меньший, чем мужчины низкого роста. У лиц с хорошо развитыми мышцами удельный вес больше, чем у тех, кто имеет слабое развитие мускулатуры. Удельный вес тела женщин меньше, чем у мужчин, за счет большего жироотложения.

По динамике удельного веса можно следить за изменением ком­понентов массы тела: нарастание удельного веса говорит об увели­чении мышечной (активной) массы тела, и наоборот, снижение его — об увеличении жирового компонента.

Площадь опоры. Площадь опоры определяется площадью опорных поверхностей тела и ве­личиной пространства, заключен­ного между ними. Площадь опоры всегда учитывается при анатоми­ческом анализе физических уп­ражнений. От нее зависит устой­чивость тела: она тем больше, чем больше площадь опоры. Так, ус­тойчивость тела в стойке ноги врозь больше, чем в стойке ноги вместе; в стойке на двух ногах — чем в стойке на одной ноге; на лы­жах — чем на коньках; в стойке фехтовальщика или боксера при расставленных ногах — чем в обычном положении стоя (поэто­му и маневренность движений без потери равновесия в спортивном поединке достаточно велика).

Виды равновесия. Вид равновесия определяется по соот­ношению площади опоры с поло­жением ОЦТ тела. Если площадь опоры расположена ниже ОЦТ те­ла, то равновесие неустойчивое или, по определению Д. Д. Дон ского, ограниченно устойчивое. Если площадь опоры нахо­дится выше ОЦТ тела, равновесие устойчивое (тело, выведенное из этого положения, может без участия внутренних сил прийти в исходное).

В зависимости от вида равновесия действующие силы ведут себя различно. Так, сила тяжести при неустойчивом или ограниченно устойчивом равновесии оказывает сдавливающее влияние на отдель­ные звенья тела, при устойчивом — растягивающее (на разрыв).

Условия сохранения равновесия тела и сте­пень его устойчивости. Равновесие тела в том или ином положении сохраняется при условии, если вертикаль ОЦТ тела проходит внутри площади опоры. Если же она выходит за пределы границ площади опоры, равновесие нарушается — тело падает. Степень устойчивости тела при выполнении упражнения зависит от высоты расположения ОЦТ тела и от вели­чины площади опоры. Чем ниже расположен ОЦТ тела и больше площадь опоры, тем устойчивость больше. Количественной характеристикой степени устойчивости тела является угол ус­тойчивости. Он образован вертикалью, опущенной из ОЦТ тела, и линией, проведенной из него к краю площади опоры. Чем больше угол устойчивости, тем устойчивость тела больше. Величина угла устойчивости определяет возможности перемещения тела без потери равновесия.

Для правильной анатомической трактовки работы двигательного аппарата необходимо предварительно выяснить условия движения с учетом равенства действия противодействию, проявлений инерции, сохранения момента количе­ства движений и других закономерностей.

Работу двигательного аппарата характеризуют:

— положение или движение отдельных звеньев тела в суставах;

— мышечные группы, обеспечивающие это положение или дви­жение;

— состояние и характер работы мышц.