Биомеханика опорно-двигательного аппарата
Лекция для студентов 1 курса стоматологического факультета
Лектор – к.м.н., доцент А.В. Кладько
Общие законы строения и функции опорно-двигательного аппарата:
- Кости, суставы и мышцы построены чрезвычайно экономно, но вместе с тем очень рационально.
- Закон взаимодействия структуры и функции.
- Закон гармонического соотношения частей.
Биомеханика – наука, изучающая механические свойства тканей, органов и систем живого организма, а также механические явления, сопровождающие процессы жизнедеятельности. Раздел биомеханики, изучающий движения, – кинезиология.
Внешние силы, действующие на организм человека:
ü Сила тяжести (гравитации) – сила, с которой тело, обладающее определенной массой, притягивается к центру Земли; величина зависит от массы тела (F=m*g), направление – вертикально вниз, перпендикулярно горизонту, точка приложения – общий центр тяжести тела.
ü Сила реакции опоры – сила, оказывающая сопротивление силе тяжести; по величине равна силе тяжести, но противоположна по направлению; при движениях противостоит силе трения (горизонтальная составляющая) и силе нормального давления на опору (вертикальная составляющая).
ü Сила сопротивления внешней среды возникает при взаимодействии тела с окружающей средой: водной, воздушной; величина зависит от площади лобовой поверхности сопротивления тела, скорости движения и плотности среды.
ü Сила трения возникает при взаимодействии движущихся предметов; появляется при отталкивании от опоры и направлена в противоположную сторону.
Общий центр тяжести тела –точка приложения равнодействующей сил тяжести всех сегментов тела человека.
Положение общего центра тяжести тела:
ü у мужчин ОЦТ тела располагается на 15 мм позади от передненижнего края тела пятого поясничного позвонка;
ü у женщин – на 55 мм спереди от передненижнего края первого крестцового позвонка;
ü во фронтальной плоскости общий центр тяжести незначительно смещен вправо: на 2,6 мм у мужчин и 1,3 мм у женщин;
ü возрастные особенности: у новорожденных общий центр тяжести тела находится на уровне тела Th6, у детей 2 лет –L1, у детей 5 лет – L3;
ü общий центр тяжести тела постоянно перемещается в пределах сферы, диаметром 5 – 10 мм.
ü траектория перемещения общего центра тяжести тела – линия, соединяющая точки центров тяжести тела в разные последовательные моменты времени при выполнении данного движения
Внутренние силы, действующие на организм человека:
ü Пассивные: сила эластической тяги мягких тканей (связок, суставных капсул, фасций мышц, которая возникает при их растяжении); сила сопротивления костей и хрящей (определяется их физико-химическими свойствами).
ü Активная – тяга скелетных мышц
Сила тяги скелетных мышц:
ü возникает при сокращении мышц;
ü точка приложения силы – центр прикрепления на подвижном звене.
ü направление силы тяги скелетных мышц определяется равнодействующей мышцы (линия, соединяющая центры начала и прикрепления мышцы) или нескольких одновременно сокращающихся мышц (сумма векторов по правилу параллелограмма), а также законами кинематики мышц.
Законы кинематики мышц:
ü Закон сближения: при сокращении мышцы происходит взаимное сближение ее концов;
ü Закон раскручивания: мышца при своем сокращении стремится привести в одну плоскость линию своего начала и прикрепления.
Пара сил:
ü Обеспечивают вращение в суставах;
1) мышечная тяга,
2) сопротивление, которое оказывает сочленяющаяся кость или сокращающаяся мышца.
Факторы, определяющие силу мышечного сокращения:
ü Анатомические условия – физиологический поперечник (суммарная площадь поперечного сечения всех мышечных волокон, входящих в состав данной мышцы).
ü Физиологические условия – степень нервного возбуждения, поскольку сокращение мышечных волокон обусловлено передачей возбуждения с нейронов (мион, двигательная единица – морфо-функциональная единица мышцы, включающая мышечные волокна, иннервируемые одним двигательным нейроном).
ü Механические условия – способ проявления силы (момент вращения мышечной силы – произведение величины ее подъемной силы на плечо рычага этой силы).
ü Так же сила мышечного сокращения зависит от пола, возраста, тренированности, исходного состояния мышцы и многих других условий.
Виды рычагов:
| ü Рычаг первого рода (равновесия) – силы приложены с двух сторон от точки опоры и действуют в одном направлении (пример – соединение черепа с позвоночным столбом). ü Рычаг второго рода – силы приложены с одной стороны от точки опоры и действуют в противоположных направлениях. Виды: рычаг силы (плечо мышечной силы длиннее плеча силы тяжести; пример – стопа во время подъема на пальцы) и рычаг скорости (плечо мышечной силы короче плеча силы тяжести; пример – локтевой сустав при сгибании). Работа мышц: |  |
| Рычаг имеет: 1) точку опоры, 2) точку приложения сил, 3) плечи рычага, 4) плечи сил. |
ü Динамическая работа (характеризуется изотоническим сокращением мышц):
ü Преодолевающая – работа, при которой сокращение мышцы ведет изменению положения части тела за счет преодоления тяжести данной части тела или какого-либо сопротивления (например, груза);
ü Уступающая – работа, при которой сила мышцы уступает действию силы тяжести тела или его части и удерживаемого груза;
ü Баллистическая работа характеризуется быстрым и резким сокращением предварительно растянутой мышцы с последующим движением звена по инерции.
ü Статическая работа (характеризуется изометрическим сокращением мышц):
ü Удерживающая – работа, при которой сокращение мышцы удерживает тело или груз в определенном положении без перемещения в пространстве.
Осанка– привычная поза непринужденно стоящего человека, держащего голову и туловище прямо без активного напряжения мышц.
Изгибы позвоночного столба:
ü Первичные (являются результатом согнутого положения эмбриона):
ü грудной кифоз,
ü крестцовый кифоз;
ü Вторичные (развиваются под влиянием действия мышц):
ü шейный лордоз,
ü поясничный лордоз.
Виды осанки:1) нормальная (умеренно выраженная изогнутость позвоночного столба); 2) выпрямленная (слабо выраженная изогнутость); 3) сутуловатая (резко выраженная изогнутость в грудном отделе); 4) лордотическая (сильно выраженная изогнутость в поясничном отделе); 5) кифотическая (чрезмерная изогнутость в шейном и поясничном отделах, компенсаторное усиление грудного кифоза); 6) сколеотическая (при боковых искривлениях).