Биомеханические особенности позвоночника

Скелет туловища образован позвоночным столбом и грудной клеткой. Позвоночник - это совершенная конструкция, которая объединяет в себе крепость и гибкость. С биомеханической точки зрения позвоночник подобен кинематической цепи, состоящих из отдельных звеньев (33-34 позвонков). Подвижность позвоночника, его эластичность и упругость, способность выдерживать значительные нагрузки в определенной степени обеспечиваются межпозвонковыми дисками, которые находятся в тесной анатомо-функциональной связи со всеми структурами позвоночника, образующими позвоночный столб.

Позвоночник укреплен эластичными связками, соединяющими все позвонки и межпозвонковые диски. К позвоночнику с помощью сухожилий прикрепляется сложная система мышц спины, грудной клетки и живота, которые руководят основными движениями тела и дыханием. С помощью суставов, связок и мышц позвоночник соединен с черепом, ребрами, плечевым и тазовым поясом, что способствует поддержанию внутренних органов и защиты их от сотрясений и травм. Так, ребра вместе с позвоночником и грудной клеткой образуют каркас, который защищает сердце, легкие, почки, печень и верхнюю часть желудочно-кишечного тракта. А кости таза соединяясь с позвоночником и бедренными костями обеспечивают защиту мочеполовой системы. Вдоль позвоночника тянется канал, в котором находится спинной мозг.

Нормально сформированный позвоночник имеет Б-образную форму, образуя несколько физиологических изгибов: выпуклость вперед в шейном и поясничном отделах (лордоз) и выпуклость назад (кифоз) в грудном и кресцовом отделах. Глубина изгибов в норме определяется в пределах 2,5-5 см. Физиологические изгибы, выполняя рессорные функции, помогают сохранить равновесие тела человека и смягчают толчки и сотрясения при движениях. Изгибы позвоночника формируются в процессе роста и развития ребенка. Шейный лордоз формируется при попытках ребенка поднимать голову, грудной кифоз возникает в период, когда ребенок начинает сидеть, а поясничный лордоз - когда он становится на ноги. Принято считать, что к 6-7 годам изгибы позвоночника выражены, к 14-15 годам становятся постоянными, но окончательно формируются лишь к 20-25 годам.

Главной опорой позвоночного столба является таз. Выраженность изгибов позвоночника, особенно в поясничном отделе, зависит от угла наклона таза. При увеличении угла наклона позвоночный столб, неподвижно сочлененный с тазом, сгибается и для сохранения вертикального положения тела соответственно увеличивается поясничный лордоз, а за ним и выше расположенные изгибы. При уменьшении угла наклона таза изгибы позвоночного столба соответственно уменьшаются. В норме угол наклона таза составляет 35-55°. Он меньше у мальчиков. Изменение положения таза связано со снижением силы мышц, поддерживающих его в положении равновесия: спереди — прямых мышц живота, а сзади - группы мышц прикрепляющихся к тазу и переходящих на бедро и голень (ягодичные мышцы и сгибатели коленного сустава).

Наибольшая неустойчивость позвоночника наблюдается в возрасте 11-15 лет. В этот период идет энергичный рост тела в длину, а развитие мышечной системы несколько запаздывает. На рост позвоночника в длину и его форму влияет правильное физическое воспитание и рациональные занятия спортом.

Движения позвоночника совершаются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: во фронтальной - наклоны корпуса влево и вправо, в сагиттальной (передне-задней) - сгибание (наклон вперед) и разгибание (наклон назад), в горизонтальной - повороты туловища вправо и влево, относительно продольной оси. Наибольшая подвижность возможна в шейном и поясничном отделах позвоночника и развита она особенно в детском и юношеском возрасте. Различные физические упражнения существенно улучшают динамическую и статическую функцию позвоночника.

Каждый раз, когда нарушается симметрия активных движений в аппарате равновесия мышц, наступают изменения конфигурации позвоночника. Основная роль в статике и динамике позвоночника принадлежит глубоким мышцам спины (выпрямителям туловища) и их антагонистам — мышцам живота. В целом движения позвоночного столба осуществляются большой группой мышц, расположенных по задней, передней и боковым поверхностям позвоночника, грудной клетки и живота. Сзади, непосредственно на позвоночнике, по обе стороны остистых отростков, находится мощная мышца — глубокий разгибатель туловища и головы. Она состоит из нескольких отдельных мышц и тянется на всем протяжении позвоночника от крестца, до черепа. Над ней располагаются мышцы плечевого пояса, ромбовидная, трапециевидная, широчайшая мышца спины и другие. В сгибании позвоночника важную роль играет подвздошно-поясничная мышца, которая начинается от передней поверхности XII грудного и пяти поясничных позвонков, идет вниз через таз и прикрепляется к малому вертелу бедренной кости. Она также участвует в сгибании и повороте бедра кнаружи, способствуя формированию поясничного лордоза. При расслаблении позвоночно-поясничной мышцы лордоз уменьшается, как это бывает, например, при сидении. Мышцы живота (брюшной пресс) функционально тесно взаимодействует с дыхательной мускулатурой (диафрагма, межреберные мышцы), являясь при дыхании антагонистами диафрагмы, а в момент натуживания становятся синергистами (т.е. действующими в одном направлении). Ослабление мышц брюшного пресса может явится причиной увеличения поясничного лордоза (при рахите), опущения внутренних органов и появления других заболеваний. В сгибании и движениях туловища в стороны принимают участие мышцы живота (прямая, косые, поперечная) и квадратная мышца поясницы.

С точки зрения биомеханики тело человека вцелом можно сравнить с многоэтажным домом, конструкция которого опирается на фундамент, на котором находится здание. Стабильность (прочность) дома зависит от прочности фундамента и конструкции каждого этажа. Ноги — это упругие рычаги, которые поддерживают правильную осанку. Стабильность человеческого тела зависит от надежности соединений многих суставов и уровня развития мышечных групп туловища и конечностей.

У человека выделяют пять фиксированных уровней (рис. 1), состояние которых при пассивной и активной осанке оказывает различное влияние на опорно-двигательный аппарат и внутренние органы:
1. фиксированный уровень - голеностопный сустав (А).
2.фиксированный уровень - тазобедренный сустав (Б).
3.фиксированный уровень - подвздошно-поясничный  уровень (В).
4.фиксированный уровень - шейный уровень (Г) между с4/5, °5/6.
5.фиксированный уровень - плечевой пояс (Д).

Вертикальная поза человека сохраняется благодаря стабильности суставов нижних конечностей и позвоночника, а также - тонусу и статической работе разгибателя спины, трапециевидной мышцы, мышц живота, четырехглавой мышцы бедра, большой ягодичной и икроножных мышц.

В настоящее время введен термин "геометрия масс", который характеризуется распределением биозвеньев (сегментов: голова, туловище, плечо, предплечье, кисть, бедро, голень, стопа) тела человека в пространстве относительно линии (вектора) гравитации. При изменениях позы, положения тела или при нарушениях осанки (особенно в сагиттальной плоскости) изменяется расположение биозвеньев и общего центра тяжести (центра масс тела).

В свете этого выделяют два главных типа осанки: активная (правильная) и пассивная (различные виды нарушения осанки).
I. При активной осанке тяжесть тела падает на наружный край стопы, пальцы прижаты к земле, продольный свод натянут. Колени слегка согнуты, четырехглавая и задние мышцы бедра сбалансированы и коленный сустав защищен от действия силы гравитации. Тазобедренный сустав немного согнут.
Мышцы живота напряжены, поэтому пупок втянут внутрь. Ягодицы напряжены, приподняты вверх, поясничный лордоз позвоночника невелик. Подбородок направлен вниз или горизонтально. Плечевой пояс находится в симметричном положении или выдвинут немного вперед. Гравитационная линия проходит через все точки фиксирующих уровней.

II. Для пассивной осанки характерно, что человек больше опирается на достаточно надежное натяжение продольного свода стопы отсутствует. Колени переразогнуты, живот выпячен вперед, ягодицы оттянуты вниз, тазобедренный    сустав    в гиперэкстензии, голова наклонена вперед, подбородок приподнят вверх, плечи заметно выдвинуты вперед.
Линия гравитации не проходит через все точки фиксированных уровней.

В результате дисбаланса мышечных групп, силы гравитации не уравновешены и нагрузка на суставные элементы увеличена (при этом связочный аппарат находится под постоянным натяжением, большая нагрузка приходится на определенные участки суставных поверхностей). У таких людей часто наблюдается склонность к некоторым заболеваниям и повреждениям опорно-двигательного аппарата.



А. При изменениях на уровне стопы могут возникать:
   1.    - Растяжения и разрывы связок голеностопного сустава;
          -    легко возникающее чувство усталости и болезненности в связи с понижением переднего поперечного и продольного сводов;
          -    в дальнейшем может развиться функциональное и анатомическое уплощение сводов стопы (плоскостопие);
          -    под головками П-Ш плюсневых костей образуется омозоление.
  2. При большей физической нагрузке, наблюдается болезненность и артриты в суставах стопы.
  3. При предельных нагрузках могут возникнуть спазмы сосудов, варикозное расширение вен и другие изменения, связанные с нарушением кровоснабжения конечностей.
           
Б. В связи с изменением статики на уровне тазобедренного сустава наблюдаются:
         -    боли в мышцах бедра и голени, в дальнейшем же развивается остеоартроз костей и остеоартрит в тазобедренном и коленном суставе.
           
В. При нарушениях на подвзошно-поясничном уровне определяется:
         -    предрасположенность к поражению межпозвонковых дисков, локальные боли в этой зоне, остеохондроз поясничного отдела позвоночника;
         -    может иметь место опущение внутренностей (висцероптоз), склонность к запорам.

Г. При поражении уровня шеи наблюдаются:
         -    усталость, слабость, болезненность мышц шеи, суставов верхних конечностей, нервов шейного сплетения;
         -    могут возникать нарушения кровообращения в бассейне позвоночных артерий, что влечет появление головных болей, головокружения и т.д.

Д. При изменениях на уровне плечевого пояса развивается: боли в области плечевого пояса и верхних конечностей, изменения в плечевом суставе (периартриты), эпикондилиты, акроцианоз, слабость и усталость рук.

Таким образом, вся это костно-мышечная система под влиянием неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды может нарушить свою форму, структуру и функцию в виде изменения положения головы, позвоночника, таза, конечностей и мышечно-связочно-суставного аппарата. При этом возникают дефекты осанки, плоскостопие, снижается статико-динамическая и рессорная функция позвоночника, его гибкость; появляются боли в спине, конечностях, возникают заболевания опорно-двигательного аппарата (остеохондроз, сколиоз), нервной системы и внутренних органов. При нормальном положении тела (активной осанке) у людей реже наблюдаются описанные выше расстройства.

Задачей спортивного врача, преподавателя физкультуры или тренера является оценка состояния правильности осанки, выявление предрасполагавшего фона, при котором чаше наблюдаются острые и хронические перенапряжения ОДА, микротравмы и заболевания.

Особенно важно следить за состоянием стопы у занимающихся физкультурой и спортом, так как в молодом возрасте в области стопы могут быть выявлены нарушения вследствие неправильной нагрузки на нее при нарушениях осанки (боли в стопах, особенно в поперечном и продольном сводах при тяжелой физической нагрузке).

Источник: http://ossanka.blogspot.ru/

Записаться на курс:
E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Телефон: +7 (916) 783 82 69