Общие сведения об анатомии и биомеханике зубочелюстного аппарата
Анатомия человека (от гр. – anatemno – рассекаю) – наука, изучающая строение и форму человеческого тела и составляющих его органов в связи с их функциями и развитием.
Задачами анатомии как науки являются установление и описание формы, строения, положения органов и их взаимоотношений с учетом возрастных, половых и индивидуальных особенностей. Анатомия изучает также взаимозависимость строения, формы органов и их функций, выявляет закономерности конструкции тела в целом и составляющих его частей.
Термин «биомеханика» (от био – жизнь, живой, а механика – часть физики) обозначает науку, изучающую жизнедеятельность животных и человека с позиций механики и ее смежных областей; механику мягких и твердых биологических тканей и органов, способных к движению; особенности строения биологических систем, их деформативные и прочностные свойства; вопросы создания искусственных материалов, заменяющих биологические ткани и органы.
Биологические конструкции имеют сложную структуру и форму. Их механические свойства зависят от индивидуальных особенностей, возраста, пола, функционального состояния и внешних факторов. Современная биомеханика - непременная часть решения многих вопросов медицинской науки и практики.
Понятия и термины, применяемые в анатомии и биомеханике
Рис. 1. Оси и плоскости в теле человека.
1 - вертикальная (продольная) ось; 2 – фронтальная плоскость; 3 – горизонтальная плоскость: 4 – поперечная ось; 5 - сагиттальная ось; 6 – сагиттальная плоскость
ПЛОСКОСТИ И ОСИ.
Имеются три условные плоскости горизонтальная, фронтальная, сагиттальная.
Горизонтальная плоскость разделяет орган на верхнюю и нижнюю части. Фронтальная плоскость проходит через тело вертикально и поперечно и делит тело на переднюю и заднюю части. Сагиттальная плоскость также проводится вертикально, но продольно спереди назад.
Если сагиттальная плоскость проходит по середине тела, она называется срединной плоскостью. Срединная сагиттальная плоскость делит тело на левую и правую части. К осям относят вертикальную, идущую сверху вниз, сагиттальную – спереди назад и фронтальную, или поперечную, – слева направо. Таким образом, существуют три оси вращения, при этом вращение по часовой стрелке обозначается знаком «+», а вращение против часовой стрелки знаком «-» (рис. 1).
ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА. На тело или его части могут действовать внутренние (сила мышечной тяги, сила инерции) и внешние (сила тяжести, реакция опоры, сопротивление воздушной среди и т.д.) силы. Взаимодействуя между собой, внутренние и внешние силы определяют форму и характер тела и его частей: изменяется поза с перемещением центра тяжести, тело и его части могут приобретать ускоренное, равномерное или замедленное движение.
Движения человеческого тела, выполняемые мышцами, крайне разнообразны. По механическому признаку они могут быть объединены в три группы. При поступательном движении тела его части движутся по одинаковым траекториям. Во время вращательного движения все части тела движутся по окружностям, центры которых располагаются на одной прямой, называемой осью вращения. При сложном движении части тела совершают одновременно поступательное и вращательное движения.
Любое тело, свободно перемещающееся в пространстве, обладает шестью степенями свободы в виде поступательного и вращательного движений в трех измерениях (вверх и вниз, вперед и назад, вправо и влево).
Мышца – орган, состоящий из (скелетных) мышечных волокон, соединенных между собой рыхлой соединительной тканью, в которой проходят сосуды и нервы.
Отдельные мышцы или группу мышц, принимающих участие в противоположных по направлению движениях, принято называть антагонистами. Например, мышцы, опускающие нижнюю челюсть, являются антагонистами по отношению к мышцам, ее поднимающим. Мышцы, принимающие участие в одном и том же движении и расположенные по одну сторону сустава, называются синергистами.
РАБОТА МЫШЦ. Основное свойство мышечной ткани – сократимость. Сокращаясь, мышца производит механическую работу. Мышцы действуют на кости, которые соединены между собой суставами так, что получается тот или иной род рычага. В механике различают рычаги двух родов: первого и второго. В рычаге первого рода, или рычаге равновесия, точка опоры расположена между точками приложения сил. Расстояние от точки приложения силы до точки опоры называется плечом рычага, а расстояние от точки опоры до точки сопротивления – плечом сопротивления (рис. 2, 3, 4).
Рычаг второго рода бывает двух видов. При рычаге первого вида - рычаг силы -сопротивление наблюдается между точкой опоры и точкой приложения силы. Плечо силы мышечной тяги при этом больше плеча силы тяжести. Второй вид рычага - рычаг скорости.
Он характеризуется тем, что точка приложения силы мышечной тяги находится вблизи оси вращения и плечо мышечной тяги меньше, чем плечо сопротивления.
МЫШЕЧНАЯ СИЛА. При сокращении разные мышцы развивают различную силу. Эта сила зависит от ряда морфологических особенностей. Например, чем больше мышечных волокон, тем мышца сильнее. Не меньшее значение для проявления силы мышц имеет способ их прикрепления к костям. Чем больше площадь опоры мышцы на скелете, тем лучше условия для проявления ее силы. Силы мышцы в значительной степени зависят от величины угла, под которым она прикрепляется к кости. Чем ближе этот угол к прямому, тем больше составляющая силы, направленной на совершение движения в суставе. Мышечная сила неодинакова у различных мышц и зависит от ряда причин: от массы мышечной ткани, расположения самих мышц, их напряженности.
Кроме того, для проявления силы мышцы большое значение имеет степень ее возбуждения под влиянием центральной нервной системы (ЦНС). Чем сильнее стимулирующие импульсы, идущие из ЦНС, тем большую силу развивает мышца.
Отмечается определенная зависимость между силой мышцы и ее поперечным сечением. Чем больше поперечник мышцы, тем она сильнее. Считают, что 1 см2 поперечного сечения мышцы может развивать силу около 8-10 кг. Зная площадь поперечного сечения мышцы, можно определить ее силу.
Жевательной силой называется сила, которая может быть развита всей жевательной мускулатурой, поднимающей нижнюю челюсть. Она равна в среднем 390-400 кгс.
Площадь поперечного сечения трех пар мышц, поднимающих нижнюю челюсть, составляет в сумме 35 см2 (височной мышцы - 6 см2, жевательной - 7,5 см2, медиальной крыловидной - 4 см2).
ВЕКТОР СИЛЫ - «стрелка», длина которой - величина силы и направление ее действия. Действие нескольких сил (векторов) можно складывать по правилам параллелограмма. Для наших целей понятие «силы» будет включать напряжение мышц, а кости скелета будут играть роль рычагов, что позволит рассматривать механизмы движений, их направления и напряжения мышц и костей.
МОМЕНТ СИЛЫ - произведение силы на длину плеча рычага, Укорочение мышцы при напряжении чаще не превышает 22 % ее первоначальной длины, однако можно достичь и 30 % и уж очень редко 50 %. Как правило, коэффициент полезного действия мышц не превышает 22 %.
НАПРЯЖЕНИЕ - сила (Р), умноженная на площадь поперечного сечения (S), или на относительное удлинение (L). Растяжение мышцы обозначается знаком «+», а укорочение или сжатие - знак «–».
ТВЕРДОСТЬ - способность атомов вещества сохранять свое положение при действии нагрузки.
УПРУГОСТЬ - способность возвращаться к первоначальному состоянию после воздействия нагрузки.
Время действия нагрузки может быть: а) коротким - динамическое действие - более 100 кгс/сек; б) длительное действие - статическое - менее этой величины.
Биомеханика применяет законы перемещения биологических объектов и их частей под воздействием внешних или внутренних сил. Разделы биомеханики включают статику (равновесие), кинематику (геометрическое движение) и динамику - (движение под действием сил).
Методики, применяемые в биомеханике: биометрия, морфометрия, определение прочности, рентгеновские, макро- и микроскопические, фотографические, математическое моделирование и др.
К общим терминам, указывающим расположение органов и направление частей тела, относятся следующие:
verticalis - вертикальный;
horizontalis - горизонтальный;
sagittalis - сагиттальный;
frontalis - фронтальный;
transversus - поперечный;
longitudinalis - продольный;
medius -средний;
medialis - медиальный, ближе к середине;
intermedius - промежуточный;
lateralis - латеральный, боковой;
anterior - передний;
ventralis - передний, вентральный, брюшной;
dorsalis - задний, дорсальный спинной;
posterior - задний;
internus – внутренний;
externus - наружный;
dexter - правый;
sinister -левый;
superior - верхний;
cranialis - верхний, черепной, краниальный;
inferior – нижний;
caudalis - нижний, хвостовой, каудальный;
superficialis - поверхностный;
profundus - глубокий;
proximalis - проксимальный, ближе к туловищу;
distalis - дистальный, более удаленный.
В настоящей работе рассматриваются вопросы анатомии и биомеханики зубочелюстной системы. Естественно, что эти вопросы освещаются по ходу изучения анатомии названной области, т. к. функциональная анатомия не мыслима без количественных характеристик проявления конкретных параметров жизнедеятельности того или иного органа, ткани, системы или аппарата.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что изучает наука - анатомия человека?
2. Что обозначает термин «биомеханика»?
3. Назовите условные плоскости и оси тела человека?
4. Назовите группы движения тела человека, выполняемые мышцами?
5. Какие мышцы называются антагонистами и синергистами? Приведите примеры.
6. Каково основное свойство мышечной ткани?
7. Перечислите рычаги мышц, действующих на кости. Дайте их характеристику.
8. От чего зависит мышечная сила человека?
9. Дайте определение «жевательной» силы?
10. Что такое «вектор» и «момент» силы?