Пассивная часть опорно-двигательной системы

Пассивная часть аппарата движения включает в себя кости и их соединения. Кости обеспечивают опору для мягких тканей организма и являются рычагами, которые перемещаются при помощи мышечных усилий. Кости образуют осевой скелет и добавочный. К осевому относят череп, позвоночный столб и кости грудной клетки. Добавочный скелет составлен из костей верхних и нижних конечностей.

Кости имеют три типа соединений:

1. непрерывные неподвижные или малоподвижные. Если непрерывные соединения костей образуются при помощи соединительной ткани, их называют синдесмозы, если при помощи хряща, то их называют синхондрозы, если кости соединяются посредством срастания костей, то такое соединение называют синостоз.

2. Полусуставы. Соединяют кости посредством хряща, в толще которого имеется щель – зачаток суставной полости.

3. Прерывные соединения. Являются наиболее распространённым типом соединения костей и представлены суставами. Они могут быть простыми (образованными двумя костями) и сложными (образованны тремя и более костями). Суставы различаются по форме суставных поверхностей и степени подвижности сочленяющих костей. Характер движения в суставе зависит от формы суставных поверхностей.

Подвижное соединение двух звеньев, которые находятся в непосредственном соприкосновении, в механике называют кинематической парой. Кинематические пары могут быть вращательными и поступательными, а их звенья могут совершать от одного до пяти движений. Для суставов человека число свободных движений может быть от одного до трёх.

Число ограничений (k) на движения костей в суставах:

· Для суставов с одной степенью свободы (85 суставов у человека)– 5;

· Для суставов с двумя степенями свободы (33 сустава у человека) – 4;

· Для суставов с тремя степенями свободы (29 суставов у человека) – 3.

Считается, что в теле человека располагается 148 неподвижных костей (n). Тогда подвижность (число степеней свободы) опорно-двигательного аппарата определяется как:

Движения в суставах классифицируются в связи с осями анатомических плоскостей:

1) Движение вокруг фронтальной оси:

Сгибание – уменьшение угла между сочленяющимися костями, чаще это является движением вперёд (на рис.11 левая рука согнута в локтевом суставе);

Разгибание – увеличение угла между сочленяющимися костями, чаще это является движением назад (на рис.11 правая рука согнута в локтевом суставе);

2) Движение вокруг сагиттальной оси:

Отведение – удаление от средней сагиттальной плоскости (на рис.11 правое плечо отведено от туловища);

Приведение – приближение к сагиттальной плоскости (на рис.11 левое плечо приведено к туловищу);

3) Движение вокруг продольной оси:

Вращение внутрь и вперёд (на рис.11 левая кисть в положении пронации – большой палец обращён к сагиттальной плоскости);

Вращение наружу (на рис.11 правая кисть в положении супинации – поворот руки, при котором ладонь обращена вперёд и наверх).

Рис. 11: Типы движений относительно анатомических осей.

При переходе движения из одной оси на другую совершается круговое движение.

Позвоночный столб образован позвонками, межпозвоночными дисками (хрящами), крестцом, копчиком, связочным и суставным аппаратом. Движения между отдельными позвонками малы, но в совокупности они позволяют позвоночнику возможность совершать значительные перемещения. Позвоночный столб способен совершать движения вокруг осей всех анатомических плоскостей, при том наибольшей подвижностью обладают его шейный и верхнепоясничный отделы, наименьшей – грудной, а крестец является неподвижным. В поясничном отделе позвоночника имеется прогиб, который предназначен для уменьшения давления в межпозвоночных дисках, распределяя нагрузку на их передние и задние отделы.

Межпозвоночный диск представляет собой соединение тел смежных позвонков и соединяет все позвонки, за исключением соединения первого и второго шейных. Общая высота всех межпозвоночных дисков составляет ¼ от длины подвижной части позвоночника. Так, толщина межпозвоночных хрящей в грудном отделе составляет около 0,2 см, а у нижних позвоночных позвонков может достигать 1 см. Межпозвоночные диски выдерживают вес вышерасположенных отделов тела и демпфируют ударные нагрузки при ходьбе, беге и приземлении.

Механические свойства изолированных позвоночных дисков исследуют путём испытания их на сжатие. Для таких испытаний диски берут у умерших и исследуют их свойства в течение первых суток. Максимальные значения предельной нагрузки Р* отмечены у поясничных дисков: они составили 11,1 кН у мужчин и 9,5 кН у женщин. Для шейных позвонков максимальное значение предельного усилия составило 5,4 кН у мужчин и 3,4 кН у женщин.

При изучении силовых воздействий на позвоночник важно учитывать так же роль продольных связок в сопротивлении такому воздействию. Деформации продольных связок демпфируют ударные динамические нагрузки, что особенно важную роль играет при сжатии шейного, грудного и поясничного отделов позвоночника ввиду наличия естественных изгибов позвоночного столба в данных отделах в сагиттальной плоскости.