Statika in dinamika človeškega telesa: težišče

Navpični položaj človeškega telesa, njegovo gibanje v prostoru, različne vrste gibanja (hoja, tek, skakanje) so se razvili v procesu dolge evolucije skupaj z nastankom človeka kot vrste. V procesu antropogeneze se je v povezavi s prehodom človeških prednikov na zemeljske pogoje obstoja in nato na gibanje po dveh (spodnjih) okončinah bistveno spremenila anatomija celotnega organizma, njegovih posameznih delov, organov, vključno z mišično-skeletnim sistemom. Dvonožnost je zgornji ud osvobodila mišično-skeletne funkcije. Zgornji ud se je spremenil v delovni organ - roko in se je lahko še izboljšal v spretnosti gibov. Te spremembe kot posledica kakovostno nove funkcije so se odrazile v strukturi vseh komponent ramenskega obroča in prostega dela zgornjega uda. Ramenski obroč ne služi le kot opora za prosti zgornji ud, temveč znatno poveča njegovo gibljivost. Ker je lopatica povezana s skeletom telesa predvsem s pomočjo mišic, pridobi večjo svobodo gibanja. Lopatica sodeluje pri vseh gibih, ki jih izvaja ključnica. Poleg tega se lopatica lahko prosto giblje neodvisno od ključnice. V večosnem kroglastem ramenskem sklepu, ki ga skoraj na vseh straneh obdajajo mišice, anatomske značilnosti strukture omogočajo gibanje vzdolž velikih lokov v vseh ravninah. Specializacija funkcij je še posebej opazna v strukturi roke. Zahvaljujoč razvoju dolgih, zelo gibljivih prstov (predvsem palca) je roka postala kompleksen organ, ki izvaja fina, diferencirana dejanja.

Spodnji ud, ki je prevzel celotno težo telesa, se je prilagodil izključno mišično-skeletni funkciji. Navpični položaj telesa, pokončna drža, se odraža v strukturi in funkcijah medenice in prostega dela spodnjega uda. Medenični pas spodnjih udov (medenični pas) kot močna obokana struktura, prilagojena prenosu teže trupa, glave in zgornjih udov na glavi stegnenice. Nagib medenice za 45-65°, ki se je vzpostavil v procesu antropogeneze, prispeva k prenosu teže telesa na proste spodnje ude v najugodnejših biomehanskih pogojih za navpični položaj telesa. Stopalo je pridobilo obokano strukturo, kar je povečalo njegovo sposobnost, da prenese težo telesa in deluje kot gibljiv vzvod pri njegovem premikanju. Mišice spodnjega uda so se močno razvile, kar se je prilagodilo izvajanju statičnih in dinamičnih obremenitev. V primerjavi z mišicami zgornjega uda imajo mišice spodnjega uda večjo maso.

Na spodnjih okončinah imajo mišice obsežne podporne površine in uporabo mišične sile. Mišice spodnjih okončin so večje in močnejše od mišic zgornjih okončin. Na spodnjih okončinah so ekstenzorji bolj razviti kot upogibalke. To je posledica dejstva, da imajo ekstenzorji pomembno vlogo pri ohranjanju telesa pokonci in pri gibanju (hoja, tek).

V roki so upogibalke rame, podlakti in dlani skoncentrirane na sprednji strani, saj delo, ki ga opravljajo roke, poteka pred telesom. Gibe prijema izvaja roka, na katero vpliva večje število upogibalk kot ekstenzorjev. Zgornji ud ima tudi več obračalnih mišic (pronatorji, supinatorji) kot spodnji. V zgornjem udu so veliko bolje razvite kot v spodnjem. Masa pronatorjev in supinatorjev roke se nanaša na preostale mišice zgornjega uda v razmerju 1:4,8. V spodnjem udu je razmerje med maso obračalnih mišic in preostalimi 1:29,3.

Fascija in aponevroze spodnjega uda so veliko bolje razvite kot zgornjega uda zaradi večje manifestacije sile pri statičnih in dinamičnih obremenitvah. Spodnji ud ima dodatne mehanizme, ki pomagajo držati telo v navpičnem položaju in zagotavljajo njegovo gibanje v prostoru. Obročni pas spodnjega uda je skoraj negibno povezan s križnico in je naravna opora za trup. Nagnjenost medenice, da se nagne nazaj na glavi stegnenic, preprečujeta močno razvit iliofemoralni ligament kolčnega sklepa in močne mišice. Poleg tega navpičnica telesne teže, ki poteka pred prečno osjo kolenskega sklepa, mehansko pomaga držati kolenski sklep v iztegnjenem položaju.

Na ravni gleženjskega sklepa se pri stoječem položaju poveča površina stika med sklepnima površinama golenice in talusa. To je olajšano z dejstvom, da medialni in lateralni malleoli objemata sprednji, širši del talusnega bloka. Poleg tega sta čelni osi desnega in levega gleženjskega sklepa postavljeni druga proti drugi pod kotom, odprtim proti hrbtu. Vertikala telesne teže poteka naprej glede na gleženjska sklepa. To vodi do nekakšnega stiskanja sprednjega, širšega dela talusnega bloka med medialnim in lateralnim malleolom. Sklepi zgornjega uda (rama, komolec, zapestje) nimajo takšnih zaviralnih mehanizmov.

Kosti in mišice trupa, zlasti aksialni skelet - hrbtenica, ki podpira glavo, zgornje okončine ter organe prsne in trebušne votline - so v procesu antropogeneze doživele globoke spremembe. V povezavi s pokončno držo so se oblikovale krivine v hrbtenici in razvile močne hrbtne mišice. Poleg tega je hrbtenica praktično negibna v parnem močnem sakroiliakalnem sklepu s spodnjim okončinskim obročem (z medeničnim obročem), ki v biomehaničnem smislu služi kot razdelilnik teže trupa na glavice stegnenice (na spodnje okončine).

Poleg anatomskih dejavnikov - strukturnih značilnosti spodnjih okončin in trupa, ki so se razvile v procesu antropogeneze za ohranjanje telesa v pokončnem položaju, zagotavljanje stabilnega ravnotežja in dinamike, je treba posebno pozornost nameniti položaju težišča telesa.

Splošno težišče (TS) osebe je točka uporabe rezultante vseh gravitacijskih sil delov njegovega telesa. Po M. F. Ivanitskem se TS nahaja na ravni IV. križnega vretenca in se projicira na sprednjo površino telesa nad sramno simfizo. Položaj TS glede na vzdolžno os telesa in hrbtenice je odvisen od starosti, spola, skeletnih kosti, mišic in maščobnih oblog. Poleg tega obstajajo dnevna nihanja v položaju TS zaradi skrajšanja ali podaljševanja hrbtenice, ki nastanejo zaradi neenakomerne telesne aktivnosti podnevi in ponoči. Pri starejših in starih ljudeh je položaj TS odvisen tudi od drže. Pri moških se TS nahaja na ravni III. ledvenega - V. križnega vretenca, pri ženskah - 4-5 cm nižje kot pri moških in ustreza ravni od V. ledvenega do I. trtičnega vretenca. To je odvisno zlasti od večjega odlaganja podkožne maščobe v predelu medenice in kolkov kot pri moških. Pri novorojenčkih je težišče na ravni V-VI prsnih vretenc, nato pa se postopoma (do 16-18 let) premakne navzdol in nekoliko nazaj.

Položaj težkega telišča (CG) človeškega telesa je odvisen tudi od tipa postave. Pri ljudeh z dolihomorfnim tipom postave (asteniki) je CG nameščen relativno nižje kot pri ljudeh z brahimorfnim tipom postave (hipersteniki).

Kot rezultat raziskave je bilo ugotovljeno, da se težišče človeškega telesa običajno nahaja na ravni drugega križnega vretenca. Navpična črta težišča poteka 5 cm za prečno osjo kolčnih sklepov, približno 2,6 cm za črto, ki povezuje velike trohanterje, in 3 cm pred prečno osjo gleženjskih sklepov. Težišče glave se nahaja nekoliko pred prečno osjo atlantookcipitalnih sklepov. Skupno težišče glave in telesa je na ravni sredine sprednjega roba desetega prsnega vretenca.

Za ohranjanje stabilnega ravnovesja človeškega telesa na ravnini je potrebno, da pravokotnica, ki jo spustimo iz njegovega težišča, pade na površino, ki jo zasedata obe stopali. Telo stoji trdneje, širša je oporna površina in nižje je težišče. Za navpični položaj človeškega telesa je ohranjanje ravnotežja glavna naloga. Vendar pa lahko človek z napenjanjem ustreznih mišic drži telo v različnih položajih (znotraj določenih meja), tudi ko je projekcija težišča zunaj oporne površine (močan nagib telesa naprej, vstran itd.). Hkrati stanja in gibanja človeškega telesa ni mogoče šteti za stabilnega. Z relativno dolgimi nogami ima človek relativno majhno oporno površino. Ker se splošno težišče človeškega telesa nahaja relativno visoko (na ravni drugega križnega vretenca), oporna površina (površina dveh podplatov in prostor med njima) pa je zanemarljiva, je stabilnost telesa zelo majhna. V stanju ravnovesja telo drži sila mišičnih krčenj, kar preprečuje, da bi padlo. Deli telesa (glava, trup, okončine) zasedajo položaj, ki ustreza vsakemu od njih. Če pa je razmerje delov telesa porušeno (na primer izteg rok naprej, upogibanje hrbtenice pri stanju itd.), se položaj in ravnovesje drugih delov telesa ustrezno spremenita. Statični in dinamični momenti mišičnega delovanja so neposredno povezani s položajem težišča telesa. Ker se težišče celotnega telesa nahaja v višini drugega križnega vretenca za prečno črto, ki povezuje središča kolčnih sklepov, se težnji trupa (skupaj z medenico) k nagibanju nazaj upirajo močno razvite mišice in vezi, ki krepijo kolčne sklepe. To zagotavlja ravnovesje celotnega zgornjega dela telesa, ki je pokonci na nogah.

Nagnjenost telesa k padcu naprej pri stojenju je posledica navpične črte težišča, ki poteka naprej (za 3-4 cm) od prečne osi gleženjskih sklepov. Padcu se upira delovanje mišic zadnjega dela noge. Če se navpična črta težišča premakne še bolj naprej - do prstov na nogah, se s krčenjem hrbtnih mišic noge dvigne peta, dvigne se od ravnine opore, navpična črta težišča se premakne naprej in prsti na nogah služijo kot opora.

Poleg opore spodnji okončine opravljajo tudi lokomotorno funkcijo, s katero premikajo telo v prostoru. Na primer, pri hoji se človeško telo giblje naprej, izmenično se naslanja na eno nogo, nato na drugo. V tem primeru noge izmenično izvajajo nihala. Pri hoji je ena od spodnjih okončin v določenem trenutku opora (zadnja), druga pa prosta (spredaj). Z vsakim novim korakom prosta noga postane opora, podporna noga pa se premakne naprej in postane prosta.

Krčenje mišic spodnjega uda med hojo znatno poveča ukrivljenost podplata, poveča ukrivljenost njegovih prečnih in vzdolžnih lokov. Hkrati se trup v tem trenutku rahlo nagne naprej skupaj z medenico na glavi stegnenic. Če se prvi korak začne z desno nogo, se nato desna peta, nato sredina podplata in prsti dvignejo nad ravnino opore, desna noga se upogne v kolčnem in kolenskem sklepu ter se premakne naprej. Hkrati kolčni sklep te strani in trup sledita naprej za prosto nogo. Ta (desna) noga se z energičnim krčenjem štiriglave stegenske mišice zravna v kolenskem sklepu, se dotakne površine opore in postane opora. V tem trenutku se druga, leva noga (do tega trenutka zadnja, podporna noga) odmakne od ravnine opore, se premakne naprej in postane sprednja, prosta noga. V tem času desna noga ostane zadaj kot podporna noga. Skupaj s spodnjim udom se telo premakne naprej in rahlo navzgor. Tako obe okončini izmenično izvajata enake gibe v strogo določenem zaporedju, pri čemer telo najprej podpirata na eni strani, nato na drugi in ga potiskata naprej. Vendar pa med hojo ni trenutka, ko bi se obe nogi hkrati odtrgali od tal (ravnine opore). Sprednja (prosta) okončina se vedno uspe dotakniti ravnine opore s peto, preden se zadnja (podporna) noga popolnoma loči od nje. V tem se hoja razlikuje od teka in skakanja. Hkrati pa pri hoji obstaja trenutek, ko se obe nogi hkrati dotakneta tal, pri čemer se oporna noga dotika celotnega podplata, prosta noga pa prstov. Hitrejša kot je hoja, krajši je trenutek hkratnega stika obeh nog z ravnino opore.

Če spremljamo spremembe položaja težišča med hojo, lahko opazimo gibanje celotnega telesa naprej, navzgor in vstran v horizontalni, frontalni in sagitalni ravnini. Največji premik naprej se pojavi v horizontalni ravnini. Premik navzgor in navzdol je 3-4 cm, vstran (bočni zamahi) pa 1-2 cm. Narava in obseg teh premikov sta podvržena znatnim nihanjem in sta odvisna od starosti, spola in individualnih značilnosti. Kombinacija teh dejavnikov določa individualnost hoje, ki se lahko spreminja pod vplivom treninga. V povprečju je dolžina normalnega mirnega koraka 66 cm in traja 0,6 s.

Ko se hoja pospeši, se korak spremeni v tek. Tek se od hoje razlikuje po tem, da vključuje izmenično oporo in dotikanje podporne površine z eno in nato z drugo nogo.

[ 1 ], [ 2 ]