Människokroppens statik och dynamik: tyngdpunkt

Människokroppens vertikala position, dess rörelse i rymden, olika typer av rörelser (gång, löpning, hoppning) utvecklades under den långa evolutionsprocessen tillsammans med bildandet av människan som art. I antropogenesprocessen, i samband med mänskliga förfäder övergången till jordiska existensförhållanden och sedan till rörelse på två (nedre) extremiteter, förändrades hela organismens anatomi, dess individuella delar, organ, inklusive det muskuloskeletala systemet, avsevärt. Tvåbenthet befriade den övre extremiteten från den muskuloskeletala funktionen. Den övre extremiteten förvandlades till ett arbetsorgan - en hand - och kunde ytterligare förbättra rörelseförmågan. Dessa förändringar som ett resultat av en kvalitativt ny funktion återspeglades i strukturen hos alla komponenter i gördeln och den fria delen av den övre extremiteten. Skuldergördeln fungerar inte bara som ett stöd för den fria övre extremiteten, den ökar dess rörlighet avsevärt. På grund av att skulderbladet är anslutet till kroppens skelett huvudsakligen med hjälp av muskler, får det större rörelsefrihet. Skulderbladet deltar i alla rörelser som görs av nyckelbenet. Dessutom kan skulderbladet röra sig fritt oberoende av nyckelbenet. I den multiaxiella kulledsleden, som är omgiven av muskler på nästan alla sidor, möjliggör strukturens anatomiska egenskaper rörelser längs stora bågar i alla plan. Specialiseringen av funktioner är särskilt märkbar i handens struktur. Tack vare utvecklingen av långa, mycket rörliga fingrar (främst tummen) har handen blivit ett komplext organ som utför fina, differentierade rörelser.

Underbenet, som tagit på sig hela kroppens vikt, anpassade sig uteslutande till muskuloskeletala funktioner. Kroppens vertikala position, upprätt hållning, återspeglas i bäckenets struktur och funktioner samt den fria delen av underbenet. Underbenets bäckengördel är en stark välvd struktur anpassad för att överföra vikten från bål, huvud och överben till lårbenets huvuden. Bäckenets lutning på 45-65°, som etablerats under antropogenes, bidrar till att överföra kroppens vikt till de fria underbenen under de mest gynnsamma biomekaniska förhållandena för kroppens vertikala position. Foten fick en välvd struktur, vilket ökade dess förmåga att motstå kroppens vikt och fungera som en flexibel hävstång vid rörelse. Musklerna i underbenet utvecklades kraftigt, vilket anpassade sig till att utföra statiska och dynamiska belastningar. Jämfört med musklerna i överbenet har musklerna i underbenet en större massa.

På nedre extremiteten har musklerna omfattande stödytor och applicering av muskelkraft. Musklerna i nedre extremiteten är större och starkare än de i övre extremiteten. På nedre extremiteten är extensorerna mer utvecklade än flexorerna. Detta beror på att extensorerna spelar en viktig roll för att hålla kroppen upprätt och i rörelse (gång, löpning).

I armen är flexorerna i axeln, underarmen och handen koncentrerade på framsidan, eftersom arbetet som utförs av händerna utförs framför kroppen. Griprörelser utförs av handen, som påverkas av ett större antal flexorer än extensorer. Övre extremiteten har också fler vridmuskler (pronatorer, supinatorer) än nedre extremiteten. De är mycket bättre utvecklade i övre extremiteten än i nedre extremiteten. Massan av armens pronatorer och supinatorer förhåller sig till resten av musklerna i övre extremiteten som 1:4,8. I nedre extremiteten är massförhållandet mellan vridmusklerna och resten 1:29,3.

Underbenets fascia och aponeuros är mycket bättre utvecklade än överbenets på grund av den större kraftuttryckningen under statiska och dynamiska belastningar. Underbenet har ytterligare mekanismer som hjälper till att hålla kroppen i ett vertikalt läge och säkerställa dess rörelse i rymden. Underbenets gördel är nästan orörligt förbunden med korsbenet och utgör ett naturligt stöd för bålen. Bäckenets tendens att tippa bakåt på lårbenens huvuden förhindras av det högt utvecklade iliofemorala ligamentet i höftleden och starka muskler. Dessutom bidrar kroppens tyngdpunkt, som passerar framför knäledens tvärgående axel, mekaniskt till att hålla knäleden i ett utsträckt läge.

Vid fotledsnivå, när man står, ökar kontaktytan mellan ledytorna på skenbenet och talusen. Detta underlättas av att de mediala och laterala malleolerna omsluter den främre, bredare delen av talusblocket. Dessutom är de främre axlarna i höger och vänster fotled placerade i en vinkel öppen mot varandra mot baksidan. Kroppens tyngdpunkt går framåt i förhållande till fotlederna. Detta leder till en slags klämning av den främre, bredare delen av talusblocket mellan de mediala och laterala malleolerna. Lederna i den övre extremiteten (axel, armbåge, handled) har inte sådana bromsmekanismer.

Bålens ben och muskler, särskilt det axiella skelettet - ryggraden, som stöder huvudet, övre extremiteterna och organen i bröst- och bukhålan - genomgick djupgående förändringar i antropogenesprocessen. I samband med upprätt hållning bildades kurvor i ryggraden och kraftfulla ryggmuskler utvecklades. Dessutom är ryggraden praktiskt taget orörlig i en parad stark korsbensled med nedre extremitetsgördeln (med bäckengördeln), som biomekaniskt sett fungerar som en fördelare av bålens vikt till lårbenets huvuden (till nedre extremiteterna).

Tillsammans med anatomiska faktorer - de strukturella egenskaperna hos nedre extremiteterna och torso, utvecklade i antropogenesprocessen för att hålla kroppen i upprätt läge, vilket säkerställer stabil balans och dynamik, bör särskild uppmärksamhet ägnas åt kroppens tyngdpunkts position.

En persons allmänna tyngdpunkt (GC) är appliceringspunkten för resultanten av alla gravitationskrafter i kroppens delar. Enligt MF Ivanitsky är GC belägen i nivå med IV korsbenskota och projiceras på kroppens främre yta ovanför blygdbenssymfysen. GC:s position i förhållande till kroppens och ryggradens längdaxel beror på ålder, kön, skelett, muskler och fettavlagringar. Dessutom finns det dagliga fluktuationer i GC:s position på grund av förkortning eller förlängning av ryggraden, vilket uppstår på grund av ojämn fysisk aktivitet under dagen och natten. Hos äldre och gamla personer beror GC:s position också på hållning. Hos män är GC belägen i nivå med III ländryggskota - V korsbenskota, hos kvinnor - 4-5 cm lägre än hos män, och motsvarar nivån från V ländryggskota till I svanskota. Detta beror särskilt på den större avlagringen av subkutant fett i bäcken- och höftområdet än hos män. Hos nyfödda ligger tyngdpunkten i nivå med V-VI bröstkotorna, och sedan gradvis (upp till 16-18 år) rör sig den nedåt och något bakåt.

Människokroppens tyngdpunkts position beror också på kroppstypen. Hos personer med dolikomorf kroppstyp (asteniker) är tyngdpunkten belägen relativt lägre än hos personer med brachymorf kroppstyp (hypersteniker).

Som ett resultat av forskningen fastställdes det att människokroppens tyngdpunkt vanligtvis ligger i nivå med den andra korskotan. Tyngdpunktens lodlinje passerar 5 cm bakom höftledernas tvärgående axel, cirka 2,6 cm bakom linjen som förbinder de större trochantererna och 3 cm framför fotledens tvärgående axel. Huvudets tyngdpunkt ligger något framför atlanto-occipitala ledernas tvärgående axel. Huvudets och kroppens gemensamma tyngdpunkt ligger i nivå med mitten av den främre kanten av den tionde bröstkotan.

För att upprätthålla en stabil jämvikt i människokroppen på ett plan är det nödvändigt att den vertikala punkten som faller från dess tyngdpunkt faller på den yta som upptas av båda fötterna. Kroppen står stadigare, ju bredare stödytan och desto lägre tyngdpunkten. För människokroppens vertikala position är det huvudsakliga syftet att upprätthålla balansen. Genom att anstränga lämpliga muskler kan en person dock hålla kroppen i olika positioner (inom vissa gränser) även när tyngdpunktens projektion ligger utanför stödytan (stark framåtlutning av kroppen, åt sidorna, etc.). Samtidigt kan det inte anses vara stabilt att stå och röra sig i människokroppen. Med relativt långa ben har en person en relativt liten stödyta. Eftersom människokroppens totala tyngdpunkt ligger relativt högt (i nivå med den andra korskotan), och stödytan (ytan av två fotsulor och utrymmet mellan dem) är obetydlig, är kroppens stabilitet mycket liten. I ett jämviktstillstånd hålls kroppen uppe av kraften från muskelkontraktioner, vilket förhindrar att den faller. Kroppsdelarna (huvud, torso, lemmar) intar en position som motsvarar var och en av dem. Men om förhållandet mellan kroppsdelarna störs (till exempel att sträcka armarna framåt, böja ryggraden när man står, etc.), ändras positionen och balansen hos andra kroppsdelar därefter. Statiska och dynamiska moment i muskelverkan är direkt relaterade till kroppens tyngdpunkt. Eftersom hela kroppens tyngdpunkt är belägen i nivå med den andra korskotan bakom den tvärgående linjen som förbinder höftledernas mittpunkter, motverkas torsons (tillsammans med bäckenet) tendens att tippa bakåt av högt utvecklade muskler och ligament som stärker höftlederna. Detta säkerställer balansen i hela överkroppen, som hålls upprätt på benen.

Kroppens tendens att falla framåt när man står upp beror på att den vertikala tyngdpunktslinjen går framåt (3-4 cm) från fotledens tvärgående axel. Fallet motverkas av musklerna i benets baksida. Om den vertikala tyngdpunktslinjen rör sig ännu längre framåt - till tårna, så höjs hälen genom att benets ryggmuskler spänns, lyfts från stödplanet, den vertikala tyngdpunktslinjen rör sig framåt och tårna fungerar som stöd.

Förutom att stödja utför de nedre extremiteterna en rörelsefunktion genom att förflytta kroppen i rymden. Till exempel, när man går, gör människokroppen en framåtrörelse, växelvis lutande på ett ben och sedan på det andra. I detta fall gör benen växelvis pendelliknande rörelser. När man går är en av de nedre extremiteterna vid ett visst ögonblick ett stöd (bak), den andra är fri (fram). Med varje nytt steg blir det fria benet ett stöd, och stödbenet förs framåt och blir fritt.

Sammandragning av musklerna i nedre extremiteten under gång ökar avsevärt krökningen av fotsulan, vilket ökar krökningen av dess tvärgående och längsgående fotvalv. Samtidigt, i detta ögonblick, lutar överkroppen något framåt tillsammans med bäckenet på lårbenshuvudena. Om det första steget påbörjas med höger fot, höjs höger häl, sedan mitten av fotsulan och tårna över stödplanet, höger ben böjs vid höft- och knäleden och förs framåt. Samtidigt följer höftleden på denna sida och överkroppen framåt efter det fria benet. Detta (högra) ben, med en energisk sammandragning av lårets quadricepsmuskel, rätar ut sig vid knäleden, vidrör stödytan och blir stödet. I detta ögonblick kommer det andra, vänstra benet (fram till detta ögonblick det bakre, stödjande benet) från stödplanet, förs framåt och blir det främre, fria benet. Vid detta tillfälle förblir höger ben bakom som stödben. Tillsammans med nedre extremiteten rör sig kroppen framåt och något uppåt. Således utför båda lemmarna växelvis samma rörelser i en strikt definierad sekvens, och stöder kroppen först på ena sidan, sedan på den andra, och trycker den framåt. Under gång finns det dock inget ögonblick då båda benen samtidigt slits från marken (stödplanet). Den främre (fria) lemmen lyckas alltid nudda stödplanet med hälen innan det bakre (stöd)benet är helt separerat från det. Det är så gång skiljer sig från löpning och hoppning. Samtidigt, när man går, finns det ett ögonblick då båda benen samtidigt nuddar marken, där det stödjande benet nuddar hela fotsulan och det fria benet nuddar tårna. Ju snabbare gången är, desto kortare är ögonblicket för samtidig kontakt mellan båda benen och stödplanet.

Genom att följa förändringarna i tyngdpunktens läge under gång kan man notera hela kroppens rörelser framåt, uppåt och åt sidan i horisontella, frontala och sagittala plan. Den största förskjutningen sker framåt i horisontalplanet. Förskjutningen uppåt och nedåt är 3-4 cm, och åt sidorna (laterala svängningar) - 1-2 cm. Arten och omfattningen av dessa förskjutningar är föremål för betydande fluktuationer och beror på ålder, kön och individuella egenskaper. Kombinationen av dessa faktorer avgör gångens individualitet, som kan förändras under påverkan av träning. I genomsnitt är längden på ett normalt lugnt steg 66 cm och tar 0,6 sekunder.

När gången accelererar övergår steget till löpning. Löpning skiljer sig från promenader genom att det innebär växelvis stöd och att man vidrör stödytan med ena foten och sedan den andra.

[ 1 ], [ 2 ]