Анатомическая характеристика положений тела человека
Положения тела относят условно к статическим, когда сила тяжести и сила реакции опоры взаимно уравновешены. Сохранение равновесия в любом положении обеспечивается напряжением мышц.
Все многообразие положений тела можно классифицировать. В зависимости от распределения нагрузки на правую и левую части тела различают симметричные и асимметричные положения. При симметричных положениях (или упражнениях) работа двигательного аппарата одинакова на правой и левой стороне тела (стояние, висы, упоры и др.). Асимметричные упражнения характеризуются неравнозначным участием в них звеньев правой и левой частей тела, в связи с чем развитие двигательного аппарата, в частности мышц справа и слева, будет неодинаково.
По отношению к опорной поверхности различают положения тела с нижней опорой (гимнастический мост, положение сидя, положение лежа и т. п.), с верхней опорой (висы, за исключением виса прогнувшись) и со смешанной -опорой (упор на брусьях). Различный характер опоры приводит к тому, что одна из важнейших сил — сила тяжести — может действовать на сжатие, растяжение, скручивание, обусловливая специфические особенности в работе двигательного аппарата и систем его обеспечения (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.).
К положениям тела с нижней опорой можно отнести симметричное стояние, положение сидя.
Симметричное стояние (вертикальная симметричная стойка, вертикальное положение тела) является естественным и привычным для человека, выработавшимся в процессе длительного эволюционного развития. Оно служит рабочей позой, исходным положением для движений (в том числе и для физических упражнений), а также используется в качестве промежуточных и конечных поз при различных спортивных движениях.
В положении стоя тело человека расположено вертикально, голова держится прямо, руки свободно опущены вдоль туловища, нижние конечности выпрямлены и подошвенной стороной соприкасаются с опорной поверхностью. Поскольку правая и левая половины тела симметричны, то масса тела равномерно распределяется на обе нижние конечности и их дистальные звенья — стопы. Главными точками опоры на стопе являются нижняя поверхность пяточного бугра и головки плюсневых костей.
Из внешних сил наибольшее значение для анализа работы двигательного аппарата в этом положении имеет сила тяжести, действие которой увеличивается сверху вниз и направлено на сжатие звеньев тела в их соединениях. Наибольшую нагрузку испытывают таз и нижние конечности. ОЦТ тела соответственно индивидуальным особенностям человека расположен в области I—V крестцовых позвонков, выше площади опоры. Площадь опоры, представленная площадью опорных поверхностей стоп и площадью пространства между ними, составляет примерно 250—350 см2.
Устойчивость тела зависит от величины площади опоры, расположения ОЦТ тела и проекции вертикали, опущенной из ОЦТ тела на площадь опоры. Устойчивость будет больше, если стопы расположены на ширине плеч, меньше при опоре на пальцы. У людей высокого роста устойчивость меньше, чем у людей низкого роста. Сохранение равновесия возможно лишь в том случае, если вертикаль ОЦТ тела не выходит за пределы площади опоры. Симметричное стояние относится к ограниченно устойчивому виду равновесия.
Различают три вида положения стоя: антропометрическое, спокойное и напряженное. Работа двигательного аппарата в каждом из них зависит от того, как проходит вертикаль тяжести ОЦТ тела по отношению к осям вращения в отдельных суставах. Поскольку тяжесть тела при симметричном стоянии распределяется равномерно на правую и левую половины тела и перемещение вертикали ОЦТ тела происходит в основном в переднезаднем направлении, наибольшее участие в удержании тела в равновесии принимают мышцы, расположенные спереди и сзади поперечной оси суставов, т. е. сгибатели и разгибатели тела.
Антропометрическое положение является исходным при измерениях длины тела, длины его отдельных звеньев, при изучении строения тела (в анатомии) и т. п. В антропометрическом положении тело несколько отклонено назад и соприкасается с ростомером (отвесом или стеной) областью затылка, лопаток, ягодиц и пяток. Вертикаль ОЦТ тела расположена в одной фронтальной плоскости с центрами тяжести отдельных звеньев тела и центрами суставов. На площади опоры она проходит ближе к ее заднему краю. Угол устойчивости сзади очень мал, поэтому при небольшой силе, приложенной в направлении назад, тело падает. Вместе с тем впереди имеется довольно большой запас опорной поверхности, внутри которой можно изменять положение тела без нарушения равновесия. Нагрузка на мышцы, расположенные спереди и сзади поперечных осей суставов, распределяется более или менее равномерно. Анализ работы двигательного , аппарата удобнее производить сверху вниз, начиная с головы. Центр тяжести головы, находящийся позади турецкого седла, расположен несколько впереди точки опоры (центра затылочного сустава), что обусловливает наклон головы вперед. Для сохранения ее в нужном положении необходимо напряжение мышц, разгибающих голову в атлантозатылочном суставе. В области туловища вертикаль тяжести по отношению к различным отделам позвоночного столба проходит неодинаково. В шейном отделе она идет впереди центров тел позвонков, плечо ее небольшое, и напряжение мышц-разгибателей также невелико.
В грудном отделе наличие кифоза увеличивает плечо силы тяжести и, следовательно, ее момент вращения. Поэтому нагрузка на мышцы, разгибающие позвоночный столб, возрастает. В поясничном отделе вертикаль силы тяжести проходит несколько сзади центров тел позвонков. Сохранение равновесия обеспечивается напряжением мышц живота, которое не так значительно, поскольку их плечо во много раз больше, чем плечо силы тяжести.
В области нижних конечностей расположение вертикали тяжести совпадает с центрами поперечных осей тазобедренного, коленного и голеностопного суставов. Поэтому нагрузка на мышцы — сгибатели и разгибатели распределяется более или менее равномерно. Но эти мышцы развиты неодинаково. Например, менее сильные мышцы передней поверхности быстро устают, в связи с чем антропометрическое положение довольно невыгодно и неудобно. При этом положении работа двигательного аппарата верхней конечности несколько иная. Сила тяжести, направленная вниз, стремится отделить нижележащую ее часть от вышележащей, а всю конечность от туловища. Поэтому мышцы работают при проксимальной опоре. Пояс верхней конечности фиксируют мышцы, поднимающие и приводящие лопатку к позвоночному столбу. В области плечевого, локтевого, лучезапястного суставов и суставов кисти напряжены все мышцы, окружающие их..
Спокойное положение (иначе — удобное положение) приближается к осанке, т. е. привычному для каждого человека способу держать собственное тело. Голова при спокойном положении несколько наклонена вперед, грудная клетка уплощена. Вертикаль, проведенная из ОЦТ тела, проходит через середину площади опоры. Поэтому степень устойчивости тела вперед и назад одинакова. Центры тяжести головы и туловища расположены несколько кпереди от фронтальной плоскости, проведенной через ОЦТ тела. Эта плоскость по отношению к поперечным осям тазобедренных суставов проходит сзади, а по отношению к коленным и голеностопным суставам — спереди. Напряжение мышц при спокойном стоянии невелико, так как моменты силы тяжести отдельных частей тела небольшие. Момент силы тяжести готовы вызывает ее наклон вперед, этому противодействует напряжение мышц, разгибающих голову и шею. Противодействие силе тяжести туловища, стремящейся произвести сгибание позвоночного столба, оказывают мышцы, разгибающие его. Наклону тела назад препятствует натяжение подвздошно-бедренных и лобково-бедренных связок. Переразгибание в коленном суставе предотвращается натяжением крестообразных связок, а также большеберцовой и малоберцовой коллатеральных связок. Разгибание голеностопного сустава, т. е. наклон голени вперед, ограничено своеобразным устройством блока таранной кости, который в этом положении плотно охватывается вилкой, образованной большеберцовой и малоберцовой костями. Кроме пассивных сил, в обеспечении равновесия тела принимают участие также активные силы — мышцы нижней конечности (сгибатели бедра, разгибатели голени и сгибатели стопы).
Напряженное положение — стойка «смирно», мобилизация внимания человека — создает наиболее благоприятные условия для выполнения движений и перемещений человека. Голова в напряженном положении тела держится прямо, шейный лордоз и грудной кифоз уменьшены, поясничный лордоз увеличен, грудная клетка приподнята, туловище как бы вынесено вперед, пояс верхних конечностей отведен назад руки опущены и слегка прижаты к туловищу, живот подтянут, ноги выпрямлены. Вертикаль ОЦТ тела проходит спереди поперечных осей суставов и находится ближе к переднему краю площади опоры, в области головок плюсневых костей. Устойчивость при движениях вперед очень мала; достаточно небольшого расслабления мышц, как равновесие нарушается. При этой стойке создаются удобные условия для перехода к ходьбе. Нагрузка на мышцы задней поверхности тела резко возрастает. Удерживающую работу выполняют мышцы — разгибатели головы и позвоночного столба. В области тазобедренного сустава напряжены мышцы — разгибатели бедра, работающие при дистальной опоре, что препятствует наклону таза вперед. В коленном суставе момент силы тяжести действует на переразгибание, чему препятствуют боковые и крестообразные связки. Напряжение четырехглавой мышцы бедра удерживает конечность в разогнутом положении. Наибольший момент силы тяжести оказывается в области голеностопного сустава и суставов стопы. Для противодействия ему сильно напряжены мышцы — сгибатели стопы: задняя группа мышц голени и мышцы подошвенной поверхности стопы.
Одновременно с положением тела стоя в процессе длительного эволюционного развития человека сформировались координационные механизмы в работе мышц и оптимальные условия для функции органов жизнеобеспечения (пищеварительной, дыхательной, мочевой, полвой, сердечно-сосудистой и нервной систем). Напряженное положение—стойка «смирно»—создает определенные условия для формирования правильной осанки.
Осанка тела человека. Под осанкой понимают непринужденное, привычное положение тела стоя, способность удерживать его без активного напряжения мышц. С морфологической точки зрения осанка связана с положением головы, формой позвоночного столба (выраженностью его изгибов) и грудной клетки, положением верхних и нижних конечностей, наклоном таза и состоянием стоп. Осанка связана в значительной мере со строением скелета и развитием мышц. Неодинаковая длина ног приводит к изменению изгибов позвоночного столба — появлению сколиозов (боковое искривление позвоночника). Неравномерное развитие мышц правой и левой частей тела может способствовать не только возникновению сколиозов, но и неправильному положению костей плечевого пояса, деформации грудной клетки, что может отразиться на ее дыхательных движениях.
Более сильное развитие мышц груди по сравнению с мышцами спины, особенно мышцами, фиксирующими лопатку к позвоночному столбу, а также мышц— пронаторов плеча по сравнению с мышцами-супинаторами тоже может способствовать возникновению одного из дефектов осанки, так называемой сутуловатости. При слабом развитии мышц живота изменяется расположение внутренних органов: они опускаются, что также сказывается на осанке тела.
Из внешних факторов к нарушению осанки могут приводить несоответствие размеров мебели возрастным особенностям школьников, неправильное положение тела при сидении за партой, наличие асимметричных положений и движений при выполнении трудовых процессов и т. п.
Наиболее простой для практического использования является классификация осанки по соотношению передней поверхности грудной клетки и живота. По этой классификации различают четыре типа осанки: очень хорошую, хорошую, среднюю и плохую.
При очень хорошей осанке передняя поверхность груди несколько выступает по сравнению с передней поверхностью живота.
Хорошая осанка характеризуется тем, что передние поверхности груди и живота лежат в одной плоскости.
При средней осанке передняя поверхность живота несколько выступает вперед по сравнению с поверхностью груди, а при плохой живот сильно выдается вперед, грудной кифоз увеличен.
Хорошая осанка важна не только с эстетической точки зрения. Она создает оптимальные условия для функционирования внутренних органов. Сколиозы же ведут к деформации грудной клетки; сутуловатость может сопровождаться уплощением грудной клетки с уменьшением ее подвижности (экскурсии).
Основным фактором, способствующим формированию осанки, предупреждению и устранению ее дефектов, являются физические упражнения. Однако здесь должен быть строгий контроль, обеспечивающий развитие мышц не только синергистов, но и антагонистов. Из мышц туловища особое значение в обеспечении хорошей осанки имеют мышцы спины, а также мышцы живота.
Положение сидя используется и как рабочая поза (у детей школьного возраста, у ряда профессий), и как положение для отдыха, и, наконец, как исходное положение для физических упражнений. Данное положение тела более устойчивое, чем положение стоя. Опорная поверхность при положении сидя почти в 20 раз больше, чем при стоянии. С площадью опоры соприкасаются таз, задняя поверхность бедра, иногда задняя поверхность туловища (сидение на стуле со спинкой) и подошвенная поверхность стопы (если ноги касаются опоры).
Однако при выполнении отдельных гимнастических упражнений опорная поверхность в положении сидя может быть небольшой (сидение на перекладине, брусьях и т. п.). При положении сидя таз расположен горизонтально, поясничный лордоз уменьшен, грудной кифоз при прямом положении сидя уменьшен, при согнутом (вперед) увеличен. Напряжение мышц невелико. Уравновешивание моментов сил тяжести, вызывающих наклон головы и туловища вперед, обеспечивается напряжением мышц-разгибателей позвоночного столба. Если туловище наклонено вперед, то мышцы его задней поверхности растягиваются. Длительное сидение в такой позе за партой может привести к увеличению грудного кифоза и сутуловатости.
Положение сидя с выпрямленным туловищем удобно для отдыха, особенно с опорой головы и спины, когда напряжение мышц минимально. Оно благоприятно для дыхания, если опереться на ручки кресла. В этом положении, поскольку позвоночный столб выпрямлен, грудное дыхание усилено от дополнительного включения в него вспомогательных дыхательных мышц. Укрепление .головы и шеи обеспечивает опору для грудино-ключично-сосцевидных и лестничных мышц. Опора рук создает условия для участия в дыхании грудных и передних зубчатых мышц. Препятствий для диафрагмального дыхания нет, мышцы живота не напряжены и не ограничивают опускание диафрагмы при вдохе.
Положение сидя можно назвать правильным, если высота сиденья соответствует длине голени. Если высота стула выше, то ноги висят, мышцы и связки их напряжены. Если сиденье слишком низко, то приходится сгибать ноги в коленном суставе, что сопровождается искривлением позвоночного столба.
При сидении с наклоном в правую или левую сторону (при письме) могут возникнуть сколиозы. При наклоне тела вперед (опора на передние ножки стула) положение туловища становится еще менее устойчивым и требует еще большего напряжения мышц.
Положение тела с верхней и смешанной опорой. Вис на прямых руках относится к наиболее распространенным положениям тела при верхней опоре. При висе на прямых руках тело находится в вертикальном положении, руки подняты вверх и закреплены на кольцах или перекладине, ноги опущены вниз, носки оттянуты. Из внешних сил большое значение имеет сила тяжести, которая оказывает растягивающее действие на отдельные части тела, стремясь отделить нижележащие звенья тела от вышележащих.
Внутренние активные и пассивные силы направлены на удержание отдельных звеньев тела. Площадью опоры является площадь, занимаемая кистями рук, и площадь пространства, заключенного между ними. ОЦТ тела расположен ниже площади опоры. Равновесие тела при этом виде виса устойчивое (тело может без действия внешних сил возвращаться в исходное положение). Кисти фиксируют к снаряду мышцы — сгибатели пальцев. В зависимости от характера хвата (сверху или снизу) предплечье находится в супинированном или пронированном положении. При этом включаются в работу или супинаторы, или пронаторы.
В атлантозатылочном суставе, в соединениях позвоночного столба — небольшое разгибание, причем грудной кифоз уменьшен, а поясничный лордоз несколько увеличен. Таз занимает более вертикальное положение, чем при обычном стоянии.
Бедро в тазобедренном суставе и голень в коленном суставе разогнуты, а стопа во всех соединениях находится в состоянии сгибания.
Мышцы, обеспечивающие данное положение, можно разделить на несколько групп: удерживающие свободную верхнюю конечность в суставах и фиксирующие кисть к снаряду; удерживающие свободную верхнюю конечность и фиксирующие ее к поясу верхней конечности и к туловищу; фиксирующие туловище к поясу верхней конечности.
Под действием силы тяжести и силы опорной реакции снаряда пальцы стремятся разогнуться. Моменты действия этих сил уравновешиваются моментами сил тяги мышц — сгибателей кисти и пальцев.
В области суставов кисти и в лучезапястном суставе напряжены все мышцы, окружающие их (сгибатели и разгибатели). В локтевом суставе также напряжены мышцы—сгибатели и разгибатели предплечья.
В области плечевого сустава напряжены все мышцы, окружающие его. Они фиксируют пояс верхней конечности и его соединение со свободной верхней конечностью. Пояс верхней конечности (в частности, лопатки) фиксируется к туловищу трапециевидными я ромбовидными мышцами, а также передними зубчатыми мышцами и широчайщими мышцами спины.
Под действием силы тяжести головы, туловища и нижних конечностей тело стремится вниз. Этому препятствуют мышцы, опускающие пояс верхней конечности, которые работают при дистальной опоре, подтягивают туловище к лопаткам и ключицам. Особенно большую нагрузку несут широчайшие мышцы спины, грудные и передние зубчатые мышцы. На их работу оказывает значительное влияние ширина хвата. Если руки расположены на ширине плеч, то почти вся сила больших грудных мышц и широчайших мышц спины используется для удержания тяжести тела, так как полезная составляющая этих мышц будет больше, чем при широком или узком хвате.
Для обеспечения позы при висе на прямых руках напряжены мышцы, окружающие атлантозатылочный сустав, удерживающие голову в определенном положении, разгибатели туловища, разгибатели тазобедренного и коленного суставов, а также сгибатели стопы.
Дыхание в висе на прямых руках несколько затруднено. Грудная клетка под действием силы тяжести растянута, подвижность верхних и средних ребер ограничена. Несколько напряженные мышцы живота препятствуют опусканию диафрагмы при вдохе. Дыхание осуществляется за счет движения нижних ребер и частично диафрагмы.
Вис на прямых руках способствует развитию мышц, особенно мышц верхних конечностей, создает благоприятные условия для тренировки диафрагмального дыхания, является хорошим корригирующим упражнением при дефектах осанки. Оказывая влияние на изгибы позвоночного столба, развивая мышцы спины и живота, обеспечивает формирование хорошей осанки тела.
Упор на параллельных брусьях относится к положениям тела со смешанной опорой. При упоре на параллельных брусьях тело занимает вертикальное положение. Верхние конечности вытянуты вдоль туловища и опираются на брусья. Нижние конечности опущены вниз, носки оттянуты. Из внешних сил, действующих на тело, важное значение имеют сила тяжести и реакция опоры. Взаимодействие этих сил на верхних конечностях приводит к сдавливанию их звеньев. В области туловища и нижних конечностей сила тяжести действует на разрыв, стремясь отделить эти части тела от закрепленного плечевого пояса. Общий центр тяжести тела расположен на уровне крестцовых позвонков. По отношению к плечевому поясу туловище и нижние конечности находятся в устойчивом равновесии, а все тело по отношению к кистям — в неустойчивом. На верхних конечностях в области лучезапястного сустава сокращены все мышцы, особенно приводящие и отводящие кисть, в области локтевого сустава — трехглавая мышца плеча, препятствующая сгибанию плеча по отношению к предплечью, в плечевом суставе — все приводящие мышцы. В области плечевого пояса нагрузка приходится на мышцы, опускающие плечевой пояс, фиксирующие туловище к плечевому поясу. На туловище и нижних конечностях в работе участвуют те же мышцы, которые перечислены при описании виса на прямых руках. Дыхание при упоре затруднено в меньшей степени, чем при висе. При упоре развиваются преимущественно мышцы плечевого пояса и корригируется осанка.