Statika i dinamika ljudskog tijela: težište

Vertikalni položaj ljudskog tijela, njegovo kretanje u prostoru, razne vrste pokreta (hodanje, trčanje, skakanje) razvili su se u procesu duge evolucije zajedno s formiranjem čovjeka kao vrste. U procesu antropogeneze, u vezi s prijelazom ljudskih predaka na zemaljske uvjete postojanja, a zatim na kretanje na dva (donja) uda, anatomija cijelog organizma, njegovih pojedinih dijelova, organa, uključujući i mišićno-koštani sustav, značajno se promijenila. Dvonožno kretanje oslobodilo je gornji ud od mišićno-koštane funkcije. Gornji ud pretvorio se u organ rada - ruku i mogao se dodatno poboljšati u spretnosti pokreta. Te promjene kao rezultat kvalitativno nove funkcije odrazile su se na strukturu svih komponenti ramenog pojasa i slobodnog dijela gornjeg uda. Rameni pojas služi ne samo kao potpora slobodnom gornjem udu, već značajno povećava njegovu pokretljivost. Zbog činjenice da je lopatica povezana s kosturom tijela uglavnom uz pomoć mišića, ona stječe veću slobodu kretanja. Lopatica sudjeluje u svim pokretima koje izvodi ključna kost. Osim toga, lopatica se može slobodno kretati neovisno o ključnoj kosti. U višeosnom kuglastom ramenskom zglobu, koji je gotovo sa svih strana okružen mišićima, anatomske značajke strukture omogućuju pokrete duž velikih lukova u svim ravninama. Specijalizacija funkcija posebno je uočljiva u strukturi šake. Zahvaljujući razvoju dugih, vrlo pokretnih prstiju (prvenstveno palca), šaka je postala složen organ koji izvodi fine, diferencirane radnje.

Donji ud, preuzevši cijelu težinu tijela, prilagodio se isključivo mišićno-koštanoj funkciji. Vertikalni položaj tijela, uspravno držanje odražava se u strukturi i funkcijama zdjeličnog pojasa i slobodnog dijela donjeg uda. Zdjelični pojas donjih udova kao snažna lučna struktura prilagođena je prijenosu težine trupa, glave, gornjih udova na glave bedrene kosti. Nagib zdjelice od 45-65° uspostavljen u procesu antropogeneze doprinosi prijenosu težine tijela na slobodne donje udove u najpovoljnijim biomehaničkim uvjetima za vertikalni položaj tijela. Stopalo je dobilo lučnu strukturu, što je povećalo njegovu sposobnost da izdrži težinu tijela i djeluje kao fleksibilna poluga pri njegovom kretanju. Mišići donjeg uda snažno su se razvili, što je prilagodilo izvođenju statičkih i dinamičkih opterećenja. U usporedbi s mišićima gornjeg uda, mišići donjeg uda imaju veću masu.

Na donjim ekstremitetima mišići imaju opsežne potporne površine i primjenu mišićne sile. Mišići donjih ekstremiteta su veći i jači od mišića gornjih ekstremiteta. Na donjim ekstremitetima ekstenzori su razvijeniji od fleksora. To je zbog činjenice da ekstenzori igraju glavnu ulogu u održavanju tijela u uspravnom položaju i u pokretu (hodanje, trčanje).

U ruci su fleksori ramena, podlaktice i šake koncentrirani na prednjoj strani, budući da se rad koji obavljaju ruke odvija ispred tijela. Pokreti hvatanja izvode se rukom, na koju utječe veći broj fleksora nego ekstenzora. Gornji ud također ima više mišića za okretanje (pronatori, supinatori) od donjeg. Mnogo su bolje razvijeni u gornjem udu nego u donjem. Masa pronatora i supinatora ruke odnosi se prema ostalim mišićima gornjeg uda kao 1:4,8. U donjem udu, omjer mase mišića za okretanje prema ostalima je 1:29,3.

Fascija i aponeuroze donjih ekstremiteta mnogo su bolje razvijene od gornjih ekstremiteta zbog većeg ispoljavanja sile pri statičkim i dinamičkim opterećenjima. Donji ekstremitet ima dodatne mehanizme koji pomažu u održavanju tijela u vertikalnom položaju i osiguravaju njegovo kretanje u prostoru. Pojas donjeg ekstremiteta gotovo je nepomično povezan s križnom kosti i prirodni je oslonac za trup. Tendenciju zdjelice da se nagne unatrag na glave bedrenih kostiju sprječava visoko razvijen iliofemoralni ligament zgloba kuka i snažni mišići. Osim toga, vertikala gravitacije tijela, prolazeći ispred poprečne osi koljenskog zgloba, mehanički pomaže u održavanju koljenskog zgloba u ispruženom položaju.

Na razini gležnja, pri stajanju, povećava se površina kontakta između zglobnih površina tibije i talusa. To je olakšano činjenicom da medijalni i lateralni maleoli obuhvaćaju prednji, širi dio talusnog bloka. Osim toga, frontalne osi desnog i lijevog gležnja postavljene su jedna prema drugoj pod kutom otvorenim prema natrag. Vertikala tjelesne gravitacije prolazi naprijed u odnosu na gležnjačne zglobove. To dovodi do svojevrsnog stezanja prednjeg, šireg dijela talusnog bloka između medijalnog i lateralnog maleola. Zglobovi gornjih ekstremiteta (rame, lakat, zapešće) nemaju takve mehanizme kočenja.

Kosti i mišići trupa, posebno aksijalni kostur - kralježnica koja podupire glavu, gornje udove i organe prsne i trbušne šupljine - pretrpjeli su duboke promjene u procesu antropogeneze. U vezi s uspravnim držanjem, formirale su se krivine u kralježnici i razvili su se snažni dorzalni mišići. Osim toga, kralježnica je praktički nepokretna u parnom snažnom sakroilijakalnom zglobu s pojasom donjih udova (s zdjeličnim pojasom), koji u biomehaničkom smislu služi kao distributer težine trupa na glave bedrene kosti (na donje udove).

Uz anatomske čimbenike - strukturne značajke donjih udova i trupa, razvijene u procesu antropogeneze kako bi se tijelo održalo u uspravnom položaju, osiguravajući stabilnu ravnotežu i dinamiku, posebnu pozornost treba posvetiti položaju težišta tijela.

Opće težište (TS) osobe je točka primjene rezultante svih gravitacijskih sila dijelova njezina tijela. Prema M. F. Ivanitskom, TS se nalazi u razini IV sakralnog kralješka i projicira se na prednju površinu tijela iznad pubične simfize. Položaj TS u odnosu na uzdužnu os tijela i kralježnice ovisi o dobi, spolu, skeletnim kostima, mišićima i masnim naslagama. Osim toga, postoje dnevne fluktuacije u položaju TS zbog skraćivanja ili produljenja kralježnice, koje nastaju zbog neujednačene tjelesne aktivnosti tijekom dana i noći. Kod starijih i starih osoba položaj TS ovisi i o držanju tijela. Kod muškaraca se TS nalazi u razini III lumbalnog - V sakralnog kralješka, kod žena - 4-5 cm niže nego kod muškaraca i odgovara razini od V lumbalnog do I trtičnog kralješka. To ovisi, posebno, o većem taloženju potkožne masti u području zdjelice i kukova nego kod muškaraca. Kod novorođenčadi težište je u razini V-VI torakalnih kralježaka, a zatim se postupno (do 16-18 godina) pomiče prema dolje i lagano unatrag.

Položaj težišta ljudskog tijela također ovisi o tipu tijela. Kod osoba s dolihomorfnim tipom tijela (astenici), težište se nalazi relativno niže nego kod osoba s brahimorfnim tipom tijela (hiperstenici).

Kao rezultat istraživanja utvrđeno je da se težište ljudskog tijela obično nalazi u razini drugog sakralnog kralješka. Visak težišta prolazi 5 cm iza poprečne osi zglobova kuka, otprilike 2,6 cm iza linije koja spaja velike trohantere i 3 cm ispred poprečne osi zglobova gležnja. Težište glave nalazi se malo ispred poprečne osi atlantookcipitalnih zglobova. Zajedničko težište glave i tijela nalazi se u razini sredine prednjeg ruba desetog prsnog kralješka.

Za održavanje stabilne ravnoteže ljudskog tijela na ravnini, potrebno je da okomica spuštena iz njegovog težišta padne na površinu koju zauzimaju oba stopala. Tijelo stoji čvršće, što je područje oslonca šire, a težište niže. Za vertikalni položaj ljudskog tijela, održavanje ravnoteže je glavni zadatak. Međutim, naprezanjem odgovarajućih mišića, osoba može držati tijelo u raznim položajima (unutar određenih granica) čak i kada je projekcija težišta izvan područja oslonca (jak nagib tijela prema naprijed, u strane itd.). Istovremeno, stajanje i kretanje ljudskog tijela ne može se smatrati stabilnim. S relativno dugim nogama, osoba ima relativno malu površinu oslonca. Budući da se ukupno težište ljudskog tijela nalazi relativno visoko (u razini drugog sakralnog kralješka), a područje oslonca (površina dvaju tabana i prostor između njih) je neznatno, stabilnost tijela je vrlo mala. U stanju ravnoteže tijelo drži sila mišićnih kontrakcija, što sprječava njegovo pad. Dijelovi tijela (glava, trup, udovi) zauzimaju položaj koji odgovara svakom od njih. Međutim, ako se poremeti omjer dijelova tijela (na primjer, ispružanje ruku prema naprijed, savijanje kralježnice pri stajanju itd.), tada se položaj i ravnoteža ostalih dijelova tijela mijenjaju u skladu s tim. Statički i dinamički momenti mišićnog djelovanja izravno su povezani s položajem težišta tijela. Budući da se težište cijelog tijela nalazi u razini drugog sakralnog kralješka iza poprečne linije koja spaja središta zglobova kuka, tendenciji trupa (zajedno sa zdjelicom) da se nagne unatrag opiru se visoko razvijeni mišići i ligamenti koji jačaju zglobove kuka. To osigurava ravnotežu cijelog gornjeg dijela tijela, koji se drži uspravno na nogama.

Tendencija tijela da pada prema naprijed pri stajanju posljedica je vertikalne linije težišta koja prolazi naprijed (za 3-4 cm) od poprečne osi gležnja. Padu se opiru djelovanjem mišića stražnjeg dijela noge. Ako se vertikalna linija težišta pomiče još dalje naprijed - do prstiju, tada se kontrakcijom stražnjih mišića noge podiže peta, odiže se od ravnine oslonca, vertikalna linija težišta pomiče se naprijed, a prsti služe kao oslonac.

Osim potporne funkcije, donji udovi obavljaju i lokomotornu funkciju, pomičući tijelo u prostoru. Na primjer, pri hodanju ljudsko tijelo se kreće prema naprijed, naizmjenično se oslanjajući na jednu nogu, pa na drugu. U tom slučaju noge naizmjenično izvode pokrete slične njihalu. Pri hodanju, jedan od donjih udova u određenom trenutku je potpora (stražnji), drugi je slobodan (prednji). Sa svakim novim korakom slobodna noga postaje potpora, a potporna noga se izvlači naprijed i postaje slobodna.

Kontrakcija mišića donjih ekstremiteta tijekom hodanja značajno povećava zakrivljenost tabana stopala, povećava zakrivljenost njegovih poprečnih i uzdužnih lukova. Istovremeno, u tom trenutku, trup se lagano naginje prema naprijed zajedno sa zdjelicom na glavama bedrenih kostiju. Ako se prvi korak započne desnom nogom, tada se desnom petom, zatim sredinom tabana i prstima podigne iznad ravnine oslonca, desna noga se savije u zglobovima kuka i koljena i pomakne naprijed. Istovremeno, zglob kuka ove strane i trup slijede naprijed nakon slobodne noge. Ova (desna) noga, energičnom kontrakcijom mišića kvadricepsa bedra, ispravlja se u zglobu koljena, dodiruje površinu oslonca i postaje oslonac. U tom trenutku, druga, lijeva noga (do ovog trenutka stražnja, potporna noga) silazi s ravnine oslonca, pomiče se naprijed, postajući prednja, slobodna noga. U ovom trenutku desna noga ostaje straga kao potporna noga. Zajedno s donjim ekstremitetom, tijelo se pomiče naprijed i lagano prema gore. Dakle, oba uda naizmjenično izvode iste pokrete u strogo definiranom slijedu, podupirući tijelo prvo s jedne, zatim s druge strane i gurajući ga naprijed. Međutim, tijekom hodanja ne postoji trenutak kada se obje noge istovremeno otkinu od tla (ravnine oslonca). Prednji (slobodni) ud uvijek uspijeva dodirnuti ravninu oslonca petom prije nego što se stražnja (potporna) noga potpuno odvoji od nje. Po tome se hodanje razlikuje od trčanja i skakanja. Istovremeno, pri hodanju postoji trenutak kada obje noge istovremeno dodiruju tlo, pri čemu potporna noga dodiruje cijeli taban, a slobodna noga prste. Što je hod brži, to je kraći trenutak istovremenog kontakta obje noge s ravninom oslonca.

Prateći promjene položaja težišta tijekom hodanja, može se uočiti kretanje cijelog tijela naprijed, prema gore i u stranu u horizontalnoj, frontalnoj i sagitalnoj ravnini. Najveći pomak događa se naprijed u horizontalnoj ravnini. Pomak gore i dolje iznosi 3-4 cm, a u strane (lateralni zamahi) - 1-2 cm. Priroda i opseg tih pomaka podložni su značajnim fluktuacijama i ovise o dobi, spolu i individualnim karakteristikama. Kombinacija ovih čimbenika određuje individualnost hoda, koji se može mijenjati pod utjecajem treninga. U prosjeku, duljina normalnog mirnog koraka iznosi 66 cm i traje 0,6 s.

Kada se hodanje ubrzava, korak se pretvara u trčanje. Trčanje se razlikuje od hodanja po tome što uključuje naizmjenično oslanjanje i dodirivanje potporne površine jednom, a zatim drugom nogom.

[ 1 ], [ 2 ]