Анатомическая характеристика поступательных движений тела

Различают два основных вида движений тела или его отдель­ных звеньев: поступательные и вращательные. При первом виде движений все точки тела описывают параллельные прямые ли­нии, а при втором — дуги около той или иной оси вращения. По­чти каждое движение тела человека можно рассматривать как по­ступательное движение какой-либо одной или нескольких его точек и одновременное вращение вокруг осей, проходящих через эти точки. Лишь в очень редких случаях происходят движения чисто поступательного характера.

Кроме этих двух основных видов движений тела, различают движения смешанного характера (поступательно-вращательные), при которых тело, перемещаясь в ту или иную сторону, одновре­менно вращается вокруг одной из осей.

Поступательные движения тела являются примером локомоций (локомоторных движений) — перемещений тела в простран­стве за счет работы мышц (активной части опорно-двигательного аппарата), а также костей и их соединений (его пассивной части).

По Д.А. Семенову, локомоторные движения классифицируют­ся следующим образом.

Важную роль в жизни человека играют локомоции. осуще­ствляемые посредством отталкивания от плотной среды, к кото­рым относятся ходьба, бег и прыжки.

Ходьба

Ходьба — это сложное циклическое движение, связанное с отталкиванием тела от опорной поверхности и перемещением его в пространстве. Характерным для ходьбы является постоянное сохранение опоры на одну или обе конечности, В осуществлении этого локомоторного акта участвуют многие звенья опорно-двига­тельного аппарата, а также системы регуляции (нервная, органы чувств, эндокринные железы) и обеспечения (сердечно-сосудис­тая и др.) мышечной деятельности.

Основой ходьбы служат шагательные движения, связанные с сокращением мышц и попеременным отталкиванием от поверх­ности опоры. При этом тело испытывает толчки, направленные вверх и вперед, из-за сопротивления опорной поверхности и сил трения. Однако движения тела имеют плавный характер благода­ря сглаживанию толчков под влиянием инерции тела и действия мышц-антагонистов.

Если из положения стоя вынести одну ногу вперед и поста­вить ее на опорную поверхность, это будет простой шаг. Если дру­гая нога при этом не будет приставлена к опорной ноге, а будет выставлена вперед, то человек выполнит одиночный шаг. Таким образом, каждый одиночный шаг может быть подразделен на два простых — задний шаг и передний шаг. Под задним шагом подра­зумевается та половина одиночного шага, при которой нога дви­жется сзади фронтальной плоскости, проходящей через ОЦТ тела. Под передним шагом подразумевается та его половина, при которой нога выносится вперед по отношению к этой плоскости. Очень ко­роткий интервал между ними называется моментом вертикали.

Чтобы при ходьбе был проделан полный цикл движений, не­обходимо после одиночного шага одной ногой сделать такой же шаг другой ногой. Эти два шага составляют двойной шаг. После каждого двойного шага отдельные звенья тела приходят в исход­ное по отношению друг к другу положение.

Ввиду того что при каждом двойном шаге происходит как бы накладывание одного простого шага одной ноги на один простой шаг другой, то каждый двойной шаг по пройденному простран­ству соответствует длине трех простых шагов, тогда как по выпол­ненным движениям он состоит из четырех простых шагов: двух — проделанных одной ногой и двух — другой.

При ходьбе тело повторяет одни и те же движения, причем движения одной половины тела представляют собой как бы зеркальное изображение движений другой половины в связи с этим ходьба относятся к разновременно-симметричным движениям и при анатомическом анализе ее можно ограничиться рассмотрением движений только одной половины тела.

При ходьбе возникают периоды то двойной, то одинарной опо­ры. При двухопорном положении одна нога (находящаяся впереди) опирается пяткой, а другая (находящаяся сзади) -— носком. Одно­временной опоры всей подошвенной поверхностью обеих стоп при обычной ходьбе не бывает. При одинарной опоре тело соприкасает­ся с опорной поверхностью одной ногой, в то время как другая пе­ремещается по направлению вперед вне связи с опорой.

Нога, соприкасающаяся с поверхностью опоры, называется опорной: в противоположность ей другая свободна и называется переносной или маховой. Обычно ногу в положении заднего шага называют задней, а ногу в положении переднего шага — пере­дней. Аналогичные же обозначения можно принять и для движе­ний верхних конечностей. Полное качание каждой верхней конеч­ности назад и вперед состоит из заднего и переднего махов, между которыми имеется момент вертикали. Верхнюю конечность в пе­риод заднего маха называют задней рукой, а в период переднего маха — передней рукой.

В каждом одиночном шаге последовательно выделяют 4 фазы; двойной опоры, задний шаг. момент вертикали и передний шаг. Согласно Д. Д. Доне кош; в движении ноги можно выделить безо­порные периоды: подъем, разгон (движение вперед), торможение этого движения, опускание, а также опорные периоды — аморти­зацию (при соприкосновении с поверхностью опоры) и отталки­вание, которым начинается новый цикл движения. Амортизация происходит при сгибании бедра в коленном суставе, отталкива­ние — при разгибании. При амортизации происходит передний толчок, при отталкивании — задний толчок.

В каждом двойном шаге выделяют 6 отдельных фаз.

Первая фаза (передний шаг опорной ноги) заключается в том. что стопа «передней» ноги приземляется с пятки и. опираясь на нее, производит движение вперед и вниз. При передаче тяжести тела на опорную ногу давление на опорную поверхность произво­дится в направлении вниз и вперед, тогда как тело, согласно тре­тьему закону Ньютона, от действия силы реакции опоры испыты­вает толчок, направленный вверх и назад. Этот толчок оказывает затормаживающее действие на поступательную скорость движе­ния, которое мгновенно преодолевается инерцией тела и более сильным задним толчком другой ноги. Для смягчения этого влия­ния реакции опоры нога несколько сгибается в коленном суставе, что кроме амортизации служит подготовкой к последующему от­талкиванию.

Если идущий человек не успеет вовремя вынести вперед сво­бодную ногу и создать новую площадь опоры (споткнется), он упа­дет. Вместе с приземлением на «переднюю» ногу тело получает двой­ную опору. По мере приземления происходит сокращение мышц опорной ноги, которое носит преимущественно статический харак­тер и способствует удержанию ее в выпрямленном состоянии.

При наступании на пятку сокращается передняя группа мышц голени, что способствует фиксации голеностопного сустава. По мере перекатывания стопы эти мышцы постепенно расслабляют­ся, выполняя уступающую работу, для плавного опускания стопы на опору. Разогнутое положение коленного сустава удерживается сокращением главным образом бедренных головок четырехглавой мышцы бедра. Задняя группа мышц бедра, а также мышцы зад­ней поверхности тазобедренного сустава по мере наступания на пятку также сокращаются, имеете с перекатыванием стопы сокра­щение этих мышц возрастает, причем в коленном суставе может наблюдаться небольшое сгибание.

Вторая фаза движения— момент вертикали опорной ноги — заключается в том. что стопа соприкасается всей подошвенной поверхностью с опорой. Момент вертикали назван фазой услов­но — для анализа специфической работы мышц, выраженной в этот момент наиболее отчетливо. Вторая фаза — очень кратковре­менный период, являющийся границей между передним и задним шагом опорной ноги.

Во второй фазе нога выполняет опорную функцию, неся на себе всю тяжесть тела. Находясь в вертикальном положении, она способствует приподниманию туловища, которое в этот момент занимает наивысшее положение. Мышцы своим напряжением предохраняют ее от сгибания под действием силы тяжести. Голе­ностопный, коленный и тазобедренный суставы укрепляют мыш­цы, которые окружают их. Следует отметить специфическую ра­боту мышц, отводящих бедро, которые препятствуют опусканию таза в противоположную сторону, т.е. в сторону свободной ноги. К этим мышцам относятся главным образом средняя и малая яго­дичные, верхняя часть большой ягодичной мышцы и, кроме того, мышца-напрягатель широкой фасции, грушевидная, запирательные и близнецовые.

Третья фаза — задний шаг опорной ноги. В эту фазу после момента вертикали стопа, начиная с пятки, отделяется от опорной поверхности, тяжесть тела передается на передний отдел стопы. Третья фаза заканчивается толчком, когда сгибается стопа, разги­баются голень и бедро. В этих движениях участвуют мышцы по­дошвенной поверхности стопы, задняя и латеральная группы мышц голени, передняя группа мышц бедра, а также мышцы задней по­верхности тазобедренного сустава, которые выполняют преодоле­вающую работу. Причем в большей мере работают односуставные мышцы: камбаловидная, бедренные головки четырехглавой мыш­цы бедра и большая ягодичная. К концу третьей фазы к ним при­соединяются мышцы-антагонисты, что способствует закреплению всех звеньев нижней конечности, обеспечивая передачу толчка на ОЦТ тела.

Характерной особенностью функции мышц опорной ноги является то, что они, работая при нижней опоре, действуют на большую площадь прикрепления их к костям, в связи с чем и спо­собны проявлять значительную силу.

Сокращение мышц на латеральной стороне тазобедренного сустава (средней ягодичной и др.) в конце третьей фазы, с нача­лом периода двойной опоры, ослабевает. Эта фаза характеризует­ся наибольшим сокращением мышц всей ноги. Непосредственно перед концом фазы тело получает сильный толчок, направленный вперед и вверх, именуемый задни.м толчком, который в основном и способствует продвижению тела вперед.

Три рассмотренные фазы движения относятся к опорной ноге, которая после отталкивания от опоры становится свободной, или переносной.

Четвертая фаза — задний шаг свободной ноги. В этой фазе свободная нога сгибается в коленном и голеностопном суставах. Мышцы работают при проксимальной опоре. В области тазобед­ренного сустава сокращается передняя группа мышц бедра, в час­тности, прямая мышца бедра, портняжная, напрягатель широкой фасции и подвздошно-поясничная. Задняя группа мышц бедра и голени остаются сокращенными. Они удерживают голень в не­сколько согнутом положении. На голени к концу этой фазы мыш­цы латеральной и задней группы несколько расслабляются, но со­кращаются мышцы передней группы (передняя большеберцовая. длинный разгибатель большого пальца, длинный разгибатель паль­цев), которые разгибают стопу и приподнимают носок, чтобы он не касался опорной поверхности.

Пятая фаза — граница между задним шагом и передним шагом свободной ноги, момент вертикали свободной ноги, когда она. несколько согнутая в коленном и разогнутая в голеностопном суставе, движется мимо опорной ноги при этом вертикальные оси свободной ноги и туловища лежат в одной плоскости (совпа­дают). Сокращаются в основном те же мышцы, что и в четвертой фазе. Для продвижения ноги вперед имеют значение (помимо ра­боты мышц) ее маятникообразные движения в тазобедренном, а затем в коленном суставе. Сгибание в этих суставах и разгибание в голеностопном суставе в момент вертикали необходимы для того, чтобы не задеть опорную поверхность носком стопы.

Кроме того, эти движения в суставах уменьшают длину ноги и ее момент инерции, благодаря чему ускоряется и облегчается ее передвижение вперед.

Шестая фаза — передний шаг свободной ноги. В течение этой фазы движение бедра замедляется, в то время как голень про­должает двигаться вперед благодаря разгибанию в коленном сус­таве за счет энергичной (так называемой баллистической) работы четырехглавой мышцы бедра. Эта мышца, вначале замедленно, а затем быстро напрягаясь, производит короткий рывок голени и внезапно расслабляется, так что последующее движение голени происходит по инерции. Во всех фазах свободной ноги мышцы нижней конечности работают при проксимальной опоре, действу­ют на ограниченную площадь фиксации к костям, что не способ­ствует проявлению большой силы, но увеличивает разнообразие движений.

В конце шестой фазы голень полностью разгибается во вре­мя приземления с пятки, после чего движение переходит в первую фазу. Этим заканчивается полный цикл движения ноги, и в даль­нейшем происходят только его повторения.

Соответствие фаз движения выражается в следующем: пер­вая фаза одной ноги соответствует четвертой фазе другой, вторая — пятой, третья — шестой.

Отталкиваясь при ходьбе от опорной поверхности, тело встре­чает ее равное и противоположно направленное сопротивление, без которого ходьба была бы невозможна. Если силу этого сопро­тивления разложить на составляющие, то одна из них. зависящая от жесткости материала опорной поверхности (почвы, деревянно­го покрытия и др.), будет направлена вертикально, а другая, зави­сящая от трения между этой поверхностью и стопой. — горизон­тально. Если жесткость опорной поверхности или трение незначительны, то ходьба крайне затруднена (например, передви­жение по глубокому рыхлому снегу — из-за его ничтожной жест­кости, а по льду — из-за незначительного трения)

Сила тяжести тела оказывает при ходьбе как тормозящее, гак и движущее действие. При переходе из положения стоя к ходьбе первый момент движения сопровождается выведением вертикали центра тяжести за переднюю границу площади опоры и наруше­нием равновесия. В следующий момент, когда нога вынесена вперед. создается новая площадь опоры, и равновесие восстанавли­вается. При дальнейшем движении такое выведение тела из равновесия происходит (за исключением «ходьбы ощупью») при каждом вынесении вперед той или другой ноги.

Общий центр тяжести тела при ходьбе движется не по пря­мой, а испытывает колебания, что заметно, если смотреть на тело в профиль, спереди или сверху. Во время двойной опоры положе­ние ОЦТ тела наиболее низкое, в период одинарной опоры — наи­более высокое, особенно в момент вертикали опорной ноги. Амп­литуда вертикальных колебаний туловища достигает 4—6 см. Она зависит от положения опорной ноги в момент вертикали. Если она несколько сгибается в коленном суставе в момент, когда туло­вище находится непосредственно над ней. то колебания незначи­тельны и движения носят плавный характер. Если опорная нога в момент вертикали остается выпрямленной, то движения тулови­ща вверх-вниз будут гораздо больше. Другой причиной, способ­ствующей увеличению вертикальных колебаний, является работа стопы, которая может производить более резкий или более плав­ный толчок, направленный вверх. В первом случае походка носит подпрыгивающий характер.

Поперечные колебания туловища сводятся к тому, что в пери­од одиночного шага все тело сдвигается в сторону опорной ноги, благодаря чему траектория ОЦТ тела проходит непосредственно над площадью опоры. Чем ходьба быстрее, тем эти колебания мень­ше, что объясняется выравнивающим влиянием инерции тела

Движения туловища вперед и назад вокруг поперечной оси тазобедренного сустава при обычном шаге мало заметны. Они зак­лючаются в том, что во время каждого заднего шага туловище не­сколько наклоняется назад, а во время переднего шага — вперед. В период вертикали и в период двойной опоры продольная ось туловища проходит через фронтальную плоскость, т.е. оно распо­лагается вполне вертикально. Скручивание туловища заключает­ся в том, что его верхний и нижний отделы, о положении которых можно судить по плечевому и тазовому диаметрам, располагаю­щиеся в момент вертикали параллельно, в течение переднего и заднего шагов находятся под углом друг к другу, т.е. движутся в противоположных направлениях. Таким образом, движения скру­чивания туловища тесно связаны с движениями пояса верхней конечности и таза.

Работа мышц туловища во время ходьбы весьма своеобразна. В фазе переднего шага опорной ноги туловище под влиянием дей­ствующих сил несколько наклоняется вперед. Для его удержания напрягаются мышцы задней поверхности туловища. В фазе задне­го шага опорной ноги для предотвращения падения тела назад на­прягаются мышцы передней поверхности туловища, преимуще­ственно мышцы живота. Они напряжены и в первой фазе свободной ноги, фиксируя таз и создавая опору для выноса ее вперед.

В момент вертикали опорной ноги мышцы туловища фикси­руют его к опорной ноге, а напряжение мышцы, выпрямляющей позвоночник, на противоположной стороне препятствует опуска­нию таза в сторону свободной ноги. При выносе вперед свобод­ной ноги туловище вместе с тазом поворачивается вокруг верти­кальной оси в сторону опорной ноги. При этом напрягаются внутренняя косая мышца живота на стороне опорной ноги и на­ружная косая мышца живота, поперечно-остистая и подвздошно-поясничная — на противоположной стороне. Наиболее отчетливо видно сокращение мышцы, выпрямляющей позвоночник на сто­роне свободной ноги, которое происходит вместе с приземлением опорной ноги и передачей на нее тяжести тела. Благодаря такому сокращению уменьшаются отклонения позвоночного столба, а вместе с ним и всего туловища в сторону. Сокращение других мышц туловища при ходьбе заметить трудно. В некоторых случаях мож­но наблюдать сокращение задних мышц шеи.

Движения таза при ходьбе происходят вокруг трех взаимно перпендикулярных осей: переднезадней. вертикальной и попереч­ной на фоне его поступательного движения вперед. Движения таза вокруг переднезадней оси заключаются в том, что он опускается на стороне свободной ноги. Тазовый и плечевой диаметры по от­ношению друг к другу лежат в параллельных горизонтальных плоскостях только в период двойной опоры, при одинарной же опоре они располагаются под углом: расходятся на стороне сво­бодной ноги и сближаются на стороне опорной.

Движения таза вокруг вертикальной оси происходят в фазу переднего шага свободной ноги.

Вокруг поперечной оси происходят вращательные движения таза вперед в фазе заднего шага опорной ноги и назад в фазе пере­днего шага опорной ноги. Благодаря этим движениям таза длина шага увеличивается.

Движения верхних конечностей при ходьбе происходят в про­тивоположных по сравнению с нижними конечностями направле­ниях. Благодаря этому уменьшается поворот туловища вокруг вер­тикальной оси, происходящий из-за толчка «задней» ноги.

Работа мышц пояса верхней конечности и свободной верх­ней конечности при обычной ходьбе незначительна. Во время дви­жения руки вперед сокращаются мышцы-сгибатели в плечевом и отчасти в локтевом суставах, а во время движения назад — мыш­цы-разгибатели в этих суставах. Работа мышц регулирует маятникообразные движения свободной верхней конечности, что воз­можно в результате одного попеременного сокращения передней и задней частей дельтовидной мышцы.

При быстрой ходьбе работа мышц верхних конечностей зна­чительно увеличивается. Когда движение плеча вперед заканчи­вается, то движения предплечья и кисти в этом направлении еще продолжаются, так что рука оказывается несколько согнутой. На­оборот, при заднем махе происходит полное разгибание предпле­чья в локтевом суставе, по мере того как локтевой отросток локте­вой кости начинает упираться в дно локтевой ямки плечевой кости. Разница в движениях руки при переднем и заднем махе заключа­ется в том, что при первом движение предплечья в локтевом сус­таве продолжается после того, как движение плеча уже закончено, а при втором движение в плечевом суставе еще продолжается пос­ле того, как движение в локтевом суставе уже закончено.

Пояс верхней конечности движется вместе со свободной вер­хней конечностью. Его движения становятся более заметными, если ограничить движения рук. заложив их за спину. Если же фикси­ровать и пояс верхних конечностей, и свободные верхние конеч­ности, то увеличатся вращательные движения туловища вокруг вертикальной оси. Движения каждой верхней конечности умень­шают вращения туловища и придают ему более симметричное положение. Мышцы верхней конечности во время ходьбы работа­ют при проксимальной опоре, сохраняя возможность производить разнообразные движения.

Число шагов в минуту при обычной ходьбе равно прибли­зительно 100—120. т.е. один шаг длится примерно 100-120 с. при быстрой ходьбе возможно увеличение числа шагов до 1 70 в минуту. При темпе 190—200 шагов в минуту обычная ходьба переходит в бег.

Длина шага у взрослых составляет 76—79 см (у мужчин боль­ше, чем у женщин). У детей до Ч лет длина шага в 2.5 раза больше длины стопы, от 9 до 14 лет --- в 2.75, а в более позднем возрас­те— в три с лишним раза. Увеличение длины шага при ходьбе увеличивает поперечное вращение таза, сгибание бедра «передней» ноги во время опоры на пятку и разгибание в коленном суставе «задней» ноги.

Скорость обычной ходьбы у мужчин составляет в среднем 1, 5 м/с, а у женщин — 1, 47 м/с. От скорости ходьбы зависит про­должительность отдельных фаз движения. В частности, чем ходь­ба медленнее, тем длительнее период двойной опоры.

Положение тела и его частей при ходьбе, продолжительность отдельных ее фаз, особенности моторики у каждого человека ин­дивидуальны и этим определяют характер его походки. Особенно­сти походки формируются в детском возрасте, в основном к 4-му году жизни (правда, отдельные элементы движений в это время еще слабо выражены). Характер походки изменяется в процессе старения организма.

Имеется несколько разновидностей ходьбы, при которых дви­жения, выполняемые отдельными частями тела, и работа мышц различны.

К числу этих разновидностей можно отнести такие, как ходь­ба пригибным шагом, спортивная ходьба, ходьба назад, ходьба с преодолением сопротивления (например, встречного ветра), ходь­ба по наклонной плоскости или по лестнице вверх и вниз, ходьба на носках и др.