История биомеханики

Введение в биомеханику тела человека.

Биомеханика бегового шага

Биомеханика — это наука о движении живого тела, в том числе она изучает, как мышцы, кости, сухожилия и связки работают вместе для создания движения

Биомеханика является частью более обширной области кинезиологии, в которой особое внимание уделяется механике движения. Это фундаментальная и прикладная наука, охватывающая исследовательскую, практическую деятельность, а также использование ее результатов

Биомеханика включает в себя не только структуру движения костей и мышц, которые они могут производить, но также механику кровообращения, функцию почек и другие функции организма. Американское общество биомеханики говорит, что биомеханика представляет собой широкое взаимодействие между механикой и биологическими системами. Биомеханика изучает не только организм человека, но и животных, и даже распространяется на растения и механическую работу клеток.

Например, биомеханика приседа включает в себя учет положения и/или движения ног, бедер, коленей, спины, плеч и рук.

Элементы биомеханики

Анатомические зарисовки мышц плеча. Леонардо да Винчи. Королевская библиотека. Виндзорский замок. Виндзор (Великобритания)

Кинематика

Описание влияния сил на систему, моделей движения, включая линейные и угловые изменения скорости во времени. Положение, смещение, скорость и ускорение.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Термины механики и их определения

• 1.1. Исследование объектов
• 1.2. Внешние силы
• 1.3. Внутренние силы. Напряжения
• 1.4. Перемещения и деформации
• 1.5. Массовые характеристики объектов

Глава 2. Механические свойства материалов

• 2.1. Экспериментальные исследования материалов
• 2.2. Принцип суперпозиции. Правило Сен-Венана

ЧАСТЬ 2. БИОМЕХАНИКА КОНЕЧНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Глава 3. Состав и строение пассивной части конечностей человека

• 3.1. Опорно-двигательный аппарат человека. Состав и функции
• 3.2. Кости. Состав и строение
• 3.3. Сухожилия. Состав и строение
• 3.3.1. Строение сухожилия
• 3.3.2. Строение коллагенового волокна
• 3.3.3. Синтез коллагеновых волокон
• 3.3.4. Рецепторы сухожилий
• 3.4. Связки. Состав и строение

Глава 4. Классификация мышц, мышечных волокон и двигательных единиц

• 4.1. Типы мышц
• 4.1.1. Классификация скелетных мышц
• 4.1.2. Агонисты, синергисты и антагонисты
• 4.1.3. Перистые мышцы
• 4.1.4. Одно- и двусуставные мышцы
• 4.1.5. Мышцы сильные и ловкие
• 4.1.6. Антигравитационные мышцы
• 4.2. Типы мышечных волокон
• 4.3. Типы двигательных единиц
• 4.4. Типы (режимы) мышечного сокращения
• 4.4.1. Срочные эффекты силовой тренировки
• 4.4.2. Кумулятивные эффекты силовой тренировки

Глава 5. Архитектура скелетных мышц человека

• 5.1. Состав, строение и функции скелетных мышц
• 5.2. Состав и строение мышечного волокна
• 5.3. Состав и строение миофибриллы
• 5.4. Состав и строение саркомера

Глава 6. Соединения элементов конечностей человека

• 6.1. Соединение костей (сустав)
• 6.2. Соединение сухожилия и кости (энтезис)
• 6.3. Соединение мышечных волокон и кости
• 6.4. Соединение мышечных и сухожильных волокон (мышечно-сухожильное соединение)
• 6.5. Соединение мышечных волокон и нерва (концевая пластинка)

Глава 7. Механические свойства элементов конечностей человека

• 7.1. Механические свойства кости
• 7.2. Механические свойства сухожилий
• 7.3. Механические свойства связок
• 7.4. Механические свойства скелетных мышц
• 7.4.1. Сила и скорость сокращения мышцы
• 7.4.2. Жесткость мышц
• 7.4.3. Вязкость и прочность мышц

Глава 8. Функционирование конечностей человека

• 8.1. Процесс развития потенциала действия в мышечном волокне
• 8.2. Сокращение и расслабление мышечного волокна (саркомера)
• 8.3. Особенности строения и функционирования элементов конечностей человека
• 8.4. Механизм передачи усилия сухожилию
• 8.5. Механизм передачи усилия вдоль звеньев ОДА человека

ЧАСТЬ 3. БИОМЕХАНИКА ПОЗВОНОЧНИКА ЧЕЛОВЕКА

Глава 9. Состав, строение и функционирование позвоночного столба человека

• 9.1. Общая характеристика позвоночника
• 9.2. Строение и функционирование позвонков
• 9.3. Соединение позвонков
• 9.4. Строение и функции межпозвонковых дисков
• 9.4.1. Общая характеристика межпозвонковых дисков
• 9.4.2. Состав, строение и функции пульпозного ядра
• 9.4.3. Состав, строение и функции фиброзного кольца
• 9.5. Изменения в структуре межпозвонковых дисков с возрастом

Глава 10. Механизм разрушения межпозвонковых дисков

• 10.1. Давление в межпозвонковых дисках в статических положениях и движениях человека
• 10.2. Давление на межпозвонковые диски при выполнении силовых упражнений
• 10.3. Механизм нетравматического разрушения диска и меры профилактики межпозвонковой грыжи
• 10.3.1. Механизм нетравматического разрушения диска
• 10.3.2. Меры профилактики грыжи межпозвонкового диска
• 10.4. Механизм и причины травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.4.1. Механизм травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.4.2. Причины травматического разрушения межпозвонковых дисков при выполнении силовых упражнений
• 10.5. Профилактика грыжи межпозвонкового диска в поясничном отделе позвоночника при выполнении силовых упражнений
• 10.5.1. Правильная техника выполнения силового упражнения
• 10.5.2. Замена травмоопасных упражнений менее травмоопасными
• 10.5.3. Выполнение комплекса упражнений для создания мышечного корсета
• 10.6. Реабилитация при возникновении болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника

Рекомендуемая литература

Основная литература

1.Донской, Д.Д. Биомеханика: Учеб. для ин-тов физ. культуры/ Д.Д. Донской, В.М. Зациорский. – М.: Физкультура и спорт, 1979. – 264 с.

2. Попов, Г.И. Биомеханика: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.И. Попов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 256 с.

Дополнительная литература

1. Бочаров, А.Ф. Биомеханика: Учебное пособие/ А.Ф. Бочаров, Г.П. Иванова, В.П. Муравьев. – СПб.: СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, 2000. – 74 с.

2. Биленко, А.Г. Основы спортивной метрологии: Учебное пособие/ А.Г. Биленко, Л.П. Говорков. – СПб.: СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта, 2005. – 138 с.

3. Дубровский, В.И. Биомеханика: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.И. Дубровский, В.Н. Федорова. – М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. – 672 с.

4. Иваницкий, М.Ф. Анатомия человека (с основами динамической морфологии): Учеб. для ин-тов физ. культуры / Под ред. Б.А. Никитюка, А.А. Гладышевой, Ф.В. Судзиловского. – М.: Физкультура и спорт, 1985. – 544 с.

5. Иванова, Г.П. Биомеханика соударения: Учебно-методическое пособие/Г.П. Иванова; СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта. – СПб.: изд-во СПбГАФК им.П.Ф. Лесгафта, 2005. – 46 с.

6. Козлов, И.М. Биомеханические факторы организации спортивных движений .– СПб : СПбГАФК, 1998. — 141 с.

7. Коренберг, В.Б. Спортивная биомеханика. Словарь-справочник: Учебное пособие / В.Б. Коренберг. – Малаховка: МГАФК, 1999. – 192 с.

8. Самсонова, А.В. Моторная и сенсорная функции мышц в биомеханике локомоций: монография / А.В. Самсонова; СПб ГУФК им. П.Ф. Лесгафта. – СПб.: — 2007. – 152 с

Значение биомеханики для медицины

Результаты биомеханических исследований представляют интерес для физиологии и клинической медицины. На основе этих исследований могут быть составлены биомеханические характеристики органов и систем организма, знание которых является важнейшей предпосылкой для изучения процессов регуляции. Значительный интерес представляет Б. для протезирования, являясь основой конструирования протезно-ортопедических изделий. Многие характеристики опорно-двигательного аппарата используются при проектировании других технических систем (см. Бионика). Ряд биомеханических показателей состояния кровообращения (напр., баллистокардиография, динамокардиография) и дыхания играет роль важных количественных показателей в диагностике, в определении показаний и противопоказаний к операциям на сердце и легких. Исследования Б. дыхания и кровообращения использованы при создании аппарата «сердце — легкие». Характеристики прочности костей, суставов и связок, упруго-вязких свойств мышц и других тканей представляют значительный интерес для травматологии и ортопедии, для понимания механизмов действия повреждающих факторов и предупреждения травм. Изучение Б. спортивных движений и физических упражнений раскрывает основы мастерства и помогает разработке научно обоснованной системы тренировок.

Изучение Б. трудовых процессов позволяет оценить экономичность разных вариантов движений и совершенствовать их структуру.

Важной проблемой Б. является изучение биомеханических свойств тканей, то есть свойств органов и тканей человека и животных, проявляющихся при различных видах механического воздействия

Некоторые данные о биомеханических свойствах тканей стали достоянием практической медицины, их используют в протезировании, травматологии, для определения оптимальных нагрузок у спортсменов.

Библиография: Александер Р. Биомеханика, пер. с англ., М., 1970, библиогр.; Бернштейн Н. А. Общая биомеханика, М., 1926, библиогр.; о н ж е, О построении движений, М., 1947; он же, Очерки по физиологии движений и физиологии активности, М., 1966, библиогр.; Исследования по биодинамике локомоций, под ред. Н. А. Бернштейна, М.— JI., 1935; Исследования по биодинамике ходьбы, бега, прыжка, под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1940, библиогр.; Николаев JI. П. Руководство по биомеханике в применении к ортопедии, травматологии и протезированию, ч. 1—2, Киев, 1947—1950, библиогр.; Сеченов И. М. Очерки рабочих движений человека, М., 1901; Burton А. С. Physiologie und Biophysik des Kreislaufs, В., 1969, Bibliogr.; Frost Η. M. An introduction to biomechanics, Springfield, 1967; Pulsatile blood flow, ed. by E. O. Atinger, N. Y., 1964, bibliogr.; Y a m a d a H. Strength of biological materials, Baltimore, 1970.

Биомеханические свойства тканей — Аникин Ю. М. Физико-механические свойства позвонков человека, Учен. зап. Моск. обл. пед. ин-та, т. 273 — Зоология, в. 8, с. 12, 1970, библиогр.; Лeсгафт П. Ф. Основы теоретической анатомии, ч. 1, Спб., 1892; О б ы с о в А. С. Надежность биологических тканей, М., 1971, библиогр.; Evans F. G., L i s-s n e r H. R. a. Pedersen H. E. Deformation studies of the femur under dynamic vertical loading, Anat. Rec., v. 101, p- 225, 1948, bibliogr.; Trie-p e 1 H. Ober gelbes Bindegewebe, Anat. Anz., Bd 15, S. 300, 1898.

В. С. Гурфинкель.

Три вида положения пациента

Биомеханика тела пациента зависит от положения, которое он занимает относительно постели. Позиция больного считается активной, когда он может самостоятельно и легко передвигаться, обслуживать себя и принимать любую удобную позу. Данное состояние характерно для человека с легким течением болезни. При пассивном положении пациент не в состоянии активно двигаться. Причиной такого состояния может быть угнетенное сознание, отравление, слабость и т. д. Таким образом больной требует помощи медперсонала, поскольку не всегда может самостоятельно передвигаться. Вынужденное положение человек занимает в том случае, когда хочет облегчить тяжелое состояние. Например, избавиться от кашля, уменьшить одышку или болевые ощущения. Такая позиция пациента характерна при острых воспалениях ЖКТ, плеврите или удушье. Сначала медсестра обязана определить, какое именно положение занимает больной относительно своей постели, а уже потом применять соответствующие правила биомеханики.

Какую работу выполняют мышцы конечностей: биология и физиология

Как известно, устойчивость тела определяется положением его общего центра тяжести (ОЦТ), которым служит точка приложения силы тяжести в организме, относительно поверхности опоры тела.

Масса тела образуется из масс составляющих его частей: туловища, головы и конечностей. Поэтому говорят, что ОЦТ — это точка приложения равнодействующей сил тяжести всех частей тела. И характеристика работы мышц зависит именно от положения общего центра тяжести.

Если ОЦТ находится ниже опорной поверхности (т. е. тело подвешено к верхней опоре), то тело занимает устойчивое положение. Такое положение свойственно маятнику и подобным ему телам.

Будучи выведенным из состояния равновесия, тело при верхней опоре, как и маятник, неизбежно возвращается в исходное равновесное состояние. При верхней опоре обычно запускается механизм работы мышц верхней конечности, а также мышцы той нижней конечности, которая свободно перемещается при ходьбе.

В случае нижней опоры ОЦТ располагается выше опорной поверхности, и тело занимает неустойчивое положение. В таком неустойчивом положении находится тело человека при вертикальном положении.

Поэтому требуется огромная работа мышц всего тела человека, и особенно нижних конечностей (сгибателей и разгибателей главных суставов), по удержанию тела в вертикальном положении.

Площадь опоры всего тела образуется площадью, занятой поверхностями стоп, на которые тело опирается, и площадью пространства между ними. Чем шире расставлены ноги, тем больше его площадь опоры и тем устойчивее тело.

Работают мышцы так, как обусловлено физическим законом: тело до тех пор сохраняет устойчивое вертикальное положение, пока ОЦТ тела проецируется в пределах площади опоры (т. е. вертикаль, опущенная из ОЦТ тела, находится в пределах площади опоры).

Если проекция ОЦТ тела выходит за пределы площади опоры, то тело опрокидывается. В тех случаях, когда проекция ОЦТ приближается к краю площади опоры, механическая работа мышц, их напряжение резко возрастает, т. к. приходится выполнять сложную миссию по преодолению силы тяжести.

В биомеханическом отношении любое перемещение тела в пространстве, а также сохранение его позы есть результат сложной координации сокращения отдельных мышц и согласования развиваемых мышечных усилий с силами тяготения, действующими на тело и его части.

В основе биомеханики мышц человека и самого процесса локомоции (ходьбы, бега и т. п.) у человека лежит скоординированная работа почти всех мышц, в результате которой осуществляется перемещение ОЦТ тела относительно площади опоры, а также активное изменение площади опоры при перестановке ног.

У человека нижние конечности являются органами движения. В отличие от них верхние конечности — органы обслуживания тела, которые у человека в процессе эволюции преобразовались в органы труда.

Для работы мышц нижней конечности человека и степени их напряжения как в положении стоя, так и при ходьбе (основном виде локомоции у человека) определяющим фактором является отношение вертикали, проходящей через ОЦТ, к поперечным осям главных суставов (тазобедренного, коленного и голеностопного).

Благодаря небольшим перемещениям туловища вперед или назад достигается соответствующее смещение ОЦТ, в результате чего сила тяжести тела используется для облегчения работы мышц. Подобная координация движений и сокращений осуществляется нервной системой.

Важно отметить, что физиология координации работы мышц при выполнении любых движений вырабатывается у ребенка постепенно в процессе обучения и по мере развития опорно-двигательного аппарата. Кости, подобно механическим рычагам, передают усилия мышечных сокращений соответствующим частям тела

Каждый сустав является точкой опоры для соединенных в нем костей. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего две точки на костях, к которым она прикрепляется, сближаются

Кости, подобно механическим рычагам, передают усилия мышечных сокращений соответствующим частям тела. Каждый сустав является точкой опоры для соединенных в нем костей. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего две точки на костях, к которым она прикрепляется, сближаются.

При этом мышца совершает механическую работу, определяемую как произведение силы мышцы на расстояние перемещения точек ее прикрепления.

Приложения

Изучение биомеханики варьируется от внутренней работы клетки до движения и развития конечностей , до механических свойств мягких тканей и костей . Некоторые простые примеры биомеханики исследования включают исследование сил , которые действуют на конечностях, в аэродинамику из птицы и насекомого полета , то гидродинамика по плаванию в рыбе , и локомоции в целом по всем формам жизни, от отдельных клеток до целых организмов . С растущим пониманием физиологического поведения живых тканей исследователи могут продвигаться вперед в области тканевой инженерии , а также разрабатывать улучшенные методы лечения широкого спектра патологий, включая рак.

Биомеханика также применяется для изучения опорно-двигательного аппарата человека. В таких исследованиях используются силовые платформы для изучения сил реакции человека на землю и инфракрасная видеосъемка для захвата траекторий маркеров, прикрепленных к человеческому телу, для изучения трехмерного движения человека. Исследования также применяют электромиографию для изучения активации мышц, изучения реакции мышц на внешние силы и возмущения.

Биомеханика широко используется в ортопедической промышленности для создания ортопедических имплантатов для суставов человека, частей зубов, внешней фиксации и других медицинских целей. Биотрибология — очень важная ее часть. Это исследование эффективности и функции биоматериалов, используемых для ортопедических имплантатов. Он играет жизненно важную роль в улучшении дизайна и производстве успешных биоматериалов для медицинских и клинических целей. Одним из таких примеров является тканевый хрящ. Динамическая нагрузка суставов, рассматриваемая как удар, подробно обсуждается Эмануэлем Виллертом.

Он также связан с областью инженерии , поскольку часто использует традиционные инженерные науки для анализа биологических систем . Некоторые простые приложения ньютоновской механики и / или материаловедения могут дать правильные приближения к механике многих биологических систем . Прикладная механика, в первую очередь такие дисциплины, как машиностроение, такие как механика сплошных сред , анализ механизмов , структурный анализ, кинематика и динамика, играют важную роль в изучении биомеханики.

Рибосомой является биологической машиной , которая использует динамики белков

Обычно биологические системы намного сложнее, чем системы, созданные человеком. Следовательно, численные методы применяются почти во всех биомеханических исследованиях. Исследования проводятся в итеративном процессе гипотезы и проверки, включая несколько этапов моделирования , компьютерного моделирования и экспериментальных измерений .

Биомеханика в медицине и военном деле

Бионический протез руки.

Биомеханика может применяться для:

Изучения причин лечения и профилактики спортивных травм. В исследованиях анализируются силы, которые могут привести к растяжению голеностопного сустава, и то, как конструкция обуви или игровая поверхность могут снизить риск получения травмы.

Изучение систем опорно-двигательного аппарата человека

В таких исследованиях используются специальные платформы для изучения сил реакции опоры, инфракрасная видеосъемка для захвата траекторий движения тела человека. В исследованиях также применяют электромиографию для изучения мышечной активации, изучения реакции мышц на внешние силы и воздействия.

Военные разработки

Экзоскелет

Многие институты биомеханики тесно сотрудничают с военными организациями. Например, Министерство по делам ветеранов США и Министерство обороны США выделяют средства различным лабораториям для помощи солдатам и ветеранам войны. Они изготавливают эргономичные, удобные, долговечные протезы различных конечностей. А также разрабатывают специальные бионические костюмы для улучшения боеспособности своих солдат.

Подписывайся на наши соц сети и жди анонсы новых статей

дальнейшее чтение

• Cowin, Стивен С., изд. (2008). Справочник по механике костей (2-е изд.). Нью-Йорк: Informa Healthcare. ISBN 978-0-8493-9117-0.
• Фишер-Криппс, Энтони К. (2007). Введение в контактную механику (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-68187-0.
• Фунг, Ю.-К. (1993). Биомеханика: механические свойства живых тканей . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-97947-2.
• Гуртин, Мортон Э. (1995). Введение в механику сплошных сред (6-е изд.). Сан-Диего: Акад. Нажмите. ISBN 978-0-12-309750-7.
• Хамфри, Джей Д. (2002). Сердечно-сосудистая механика твердого тела: клетки, ткани и органы . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-95168-3.
• Мазумдар, Джаган Н. (1993). Механика биожидкостей (Reprint 1998. ed.). Сингапур: World Scientific. ISBN 978-981-02-0927-8.
• Mow, Van C .; Huiskes, Rik, eds. (2005). Основы ортопедической биомеханики и механо-биологии (3-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 2. ISBN 978-0-7817-3933-7.
• Петерсон, Дональд Р .; Бронзино, Джозеф Д., ред. (2008). Биомеханика: принципы и приложения (2-е изд. Ред.). Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8534-6.
• Теменофф, JS; Микос, AG (2008). Биоматериалы: пересечение биологии и материаловедения (Междунар. Ред.). Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон / Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-009710-1.
• Тоттен, Джордж Э .; Лян, Хонг, ред. (2004). Механическая трибология: материалы, характеристики и приложения . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0-8247-4873-9.
• Уэйт, Ли; Хорошо, Джерри (2007). Прикладная механика биожидкостей . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-147217-3.
• Янг, Дональд Ф .; Брюс Р. Мансон; Теодор Х. Окииси (2004). Краткое введение в механику жидкости (3-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-471-45757-2.

Спортивная биомеханика

Фазы бега с точки зрения биомеханики.

Спортивная биомеханика изучает движения человека во время физической деятельности спортивного характера. Физика и законы механики применяются для изучения, улучшения и модернизации техники выполнения того или иного упражнения.

Биомеханика тела человека анализирует и исследует движение тела

Для более эффективного использования его во время выполнения упражнений и в спортивных целей для достижения максимального результата. Можно изучить беговой шаг, удар гольфиста, бросок мяча и давать рекомендации по изменению или улучшению его техники.

Биомеханику можно использовать при проектировании:

Инвентаря, одежды, обуви, а также полей и спортивных сооружений. Обувь может быть также разработана для лучшей производительности, например, бегуна на средние дистанции или ракетки для лучшего захвата.

Биомеханика изучает спортивные методы и системы тренировок

Разрабатывает технику упражнений и делает их более эффективными. Она может включать фундаментальные исследования того, как, например, положение рук влияет на движение в плавании. Она может предлагать и анализировать новые методы тренировки, основанные на механических требованиях разных видов спорта, направленных на повышение производительности.

Биомеханика и медицина

Биомеханика тела в медицине занимается изучением таких важных систем, как костно-мышечная, нервная, а также вестибулярный аппарат. Они поддерживают равновесие человека, обеспечивают наиболее физиологичное положение тела в разных состояниях, таких как покой, ходьба, подъем тяжести, наклон, сидячее, стоячее, лежачее положение. Более того, данная наука изучает координацию усилий человека во время выполнения обыденных жизненных функций. Хорошая биомеханика тела на практике означает верную позицию человеческого тела на протяжении всего дня

Важно постоянно помнить о правильной биомеханике, а не только во время возникновений каких-либо болевых ощущений, тогда проблемы со здоровьем значительно сократятся

Как нужно поднимать тяжести?

Перед тем как поднимать тяжелый груз, необходимо правильно расположить стопы. Они должны находиться на расстоянии тридцати сантиметров друг от друга. При этом одна стопа должна быть чуть выдвинута вперед. Такое положение ног позволяет достичь хорошей опоры и уменьшить риск потери равновесия или падения. Биомеханика тела медсестры при поднятии пациента имеет первостепенное значение. Перед тем как поднять больного, сестре нужно занять возле него такое положение, чтобы не возникало необходимости наклоняться вперед

Процесс подъема требует максимальной осторожности со стороны медработника. При поднятии пациента сестре необходимо прижимать его к себе

Кроме того, во время этого процесса сгибаются только колени, а туловище сохраняется в строго вертикальном положении. Медсестра не должна делать каких-либо резких или неосторожных движений, так как это может привести к получению различных травм пациентом.

Поэтапное перемещение лежачего пациента

Сначала медицинская сестра должна оценить следующие факторы: подвижность больного, его мышечную силу, реакцию на услышанное. Далее необходимо поднять постель так, чтобы работа с пациентом стала максимально удобной для обеих сторон. Также следует убрать все лишние предметы (подушки, одеяла), которые могут помешать перемещению. В случае необходимости надо позвать на помощь санитарку, другую медсестру или врача. Перед началом работы с пациентом надо объяснить ему смысл предстоящей процедуры для успокоения человека и сотрудничества с его стороны. Постели нужно придать горизонтальное положение и зафиксировать ее. Чтобы понизить риск инфицирования, медсестра работает в перчатках. Биомеханика тела должна быть соблюдена, поэтому медсестра обязана проверять правильность расположения тела больного. Спина пациента должна находиться в прямом положении. Исключаются всевозможные искривления или напряжение. Также медсестре нужно выяснить, комфортно ли больному в его положении.

Биомеханика в сидячем положении

Чтобы равномерно распределить массу тела, а также уменьшить нагрузку на поясницу, необходимо знать правила биомеханики в положении сидя. Колени должны находиться немного выше уровня бедер. Спину необходимо выпрямить, а мышцы живота — напрячь. При этом плечи нужно расправить и расположить симметрично бедрам. Если необходимо повернуться, то надо задействовать весь корпус, а не только грудь и плечи. Медицинской сестре в виду своей деятельности зачастую приходится сидеть и разворачиваться на стуле. Поэтому в первую очередь необходимо правильно выбрать рабочее кресло. Для этого нужно прислониться к спинке стула. Две трети длины бедер человека должны быть расположены на сиденье. Если высота и глубина рабочего места подобраны неправильно, то человек будет испытывать напряжение при касании пола стопами. В случае если стул не подходит работнику, необходимо его заменить или же пользоваться разнообразными приспособлениями, такими как подушки или подставки для ног.

КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «СПОРТСМЕН-ШТАНГА» ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СИЛОВЫХ УПРАЖНЕНИЙ

Самсонов Глеб Александрович, к.п.н.

Самсонова Алла Владимировна, д.п.н., профессор, заведующая кафедрой

Банников Антон Дмитриевич, аспирант

Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург, кафедра биомеханики

Аннотация. Разработана компьютерная программа «Биомеханика пауэрлифтинга», позволяющая оценивать механические характеристики системы «спортсмен-штага» при выполнении приседания со штангой: межзвенные углы, координаты ОЦТ, углы устойчивости, моменты силы тяжести относительно центров вращения в суставах нижней конечности, а также давление на межпозвонковый диск L3-L4. Разработанная программа является расширенной версией программы Spine. Помимо расчета дополнительных механических характеристик системы «спортсмен-штанга» программа строит каркасную модель спортсмена и штанги, а также сохраняет расчеты в книгу Excel.

Ключевые слова: пауэрлифтинг, компьютерная программа.

Что важно помнить перед началом перемещения пациента?

В первую очередь больной должен находиться в безопасном и удобном положении. Персоналу лечебного учреждения необходимо занять положение, в котором будет соблюдаться равновесие в отношении веса пациента и направления его передвижения. Использование собственной массы тела поможет снять напряжение. Перед началом поднятия работники должны убедиться, что их ноги находятся в устойчивом положении. Далее нужно подойти к больному как можно ближе, держа спину прямо. Все сотрудники должны выполнять движения в одинаковом ритме

Кроме того, важно определить, кто именно из задействованного персонала будет исполнять наиболее трудную работу, а именно — удерживать бедра и туловище пациента. Если поднятие больного осуществляется без вспомогательных средств, то все сотрудники должны крепко взяться за руки

При этом лучше держаться за запястье коллеги, чем за его пальцы, тогда руки не расцепятся, даже если будут влажными.

Статические структуры и механорецепторы

Статические структуры плечевого комплекса, включающие суставную губу, капсулу, суставные хрящи, связки и фасции, в совокупности действуют как физические ограничители и оказывают стабилизирующее действие на головку плечевой кости. 

В дополнение к своей пассивной стабилизирующей роли они также обеспечивают дополнительную защиту с помощью различных механорецепторов, встроенных в их волокна. Механорецепторы можно понимать как нейронные сенсоры, которые обеспечивают афферентный вход в центральную нервную систему для моторной обработки и генерирования нисходящих двигательных команд, необходимых для выполнения движений.

Механорецепторы характеризуются своими специализированными нервными окончаниями, чувствительными к механическим деформациям тканей, и поэтому способствуют модуляции двигательных реакций локальных мышц. 

Мышечные веретена и сухожильные органы Гольджи, а также тельца Руффини, Пачини, Мейснера, Меркеля и свободные нервные окончания отвечают за наше осязание и проприоцептивное позиционирование. Они обеспечивают обратную связь относительно длины мышц, их напряжения, ориентации, скорости и силы сокращения. 

Таким образом, пассивные структуры плеча обеспечивают механическую защиту и через неврологический механизм прямой и обратной связи непосредственно влияют на стабилизирующую функцию мускулатуры плечевого сустава.

Анатомический и физиологический поперечник

Вопрос об анатомическом и физиологическом поперечнике скелетных мышц достаточно сложен для понимания.

История

Чтобы в нем разобраться начнем с истоков. Еще в начале XIX века Эдуардом Вебером был сформулирован принцип: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению». Что это означает? Это означает, что нужно найти самое «толстое» место в мышце и разрезать ее в этом месте поперек. Если мы это сделаем для веретенообразных мышц, то поперечное сечение мышц, которое проводится поперек длинника мышцы (прямой линии, соединяющей начало и конец мышцы), проводится и поперек мышечных волокон.

Было установлено, что перистые мышцы проявляли большую силу чем веретенообразные мышцы, хотя площадь поперечного сечения у этих мышц была примерно одинаковой.  В связи с этим было выдвинуто предположение, что различия в силе мышц  связаны с более плотной «упаковкой» мышечных волокон в перистых мышцах. Потому что при одном и том же объеме перистые мышцы содержали больше мышечных волокон. Возник вопрос: «Как сопоставить площадь поперечного сечения скелетных мышц, имеющих разную архитектуру?» Для этого было решено у перистых мышц оценивать не анатомический, а физиологический поперечник.

Анатомический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получится значение анатомического поперечника мышцы (рис.1  слева).

Рис.1. Оценка анатомического (слева) и физиологического (справа) поперечника мышц

Физиологический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной ходу мышечных волокон и измерить площадь полученных фигур, то сумма площадей будет характеризовать значение физиологического поперечника мышцы (рис.1 справа).

Из этих определений следует, что у мышцы, имеющей параллельный ход мышечных волокон (например, веретенообразной), анатомический и физиологический поперечники равны. А вот у перистых мышц физиологический поперечник больше анатомического. Так, например, у мужчин, не занимающихся физической культурой и спортом, анатомический и физиологический поперечник двуглавой мышцы плеча (веретенообразная мышца) равны 15 см2, а у широкой латеральной мышцы (перистая мышца) анатомический поперечник равен 24,5 см2, а физиологический – 30, 6 см2.

Оценка анатомического и физиологического поперечников

Значение анатомического поперечника мышцы (то есть площади ее поперечного сечения) оценивается посредством компьютерной (КТ) или магнитнорезонансной томографии (МРТ), рис.2.

Рис.2. Компьютерная томограмма мышц верхней конечности. ВВ — площадь поперечного сечения двуглавой мышцы плеча (анатомический поперечник)

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«

Для определения физиологического поперечника нужно знать объем мышцы. Объем мышцы определяют на основе КТ или МРТ, однако делают не один срез как в случае оценки анатомического поперечника, а несколько, иногда 8-10, проводя сканирование через равные промежутки вдоль длинника мышцы. То есть объем мышцы определить значительно труднее, чем площадь поперечного сечения мышцы. Затем по формуле приведенной ниже определяют физиологический поперечник мышцы:

Физиологический поперечник = / длина волокна.

В заключении могу добавить, что при оценке гипертрофии мышц чаще всего прибегают к определению анатомического поперечника. Физиологический поперечник оценивается крайне редко.

Литература

1. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В. Самсонова Е.Н. Комиссарова /Под ред. А.В. Самсоновой /Санкт-Петербургский гос. Ун-т физической культуры им. П.Ф. Лесгафта.- СПб,: , 2008.– 127 с.
2. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учебное пособие.- 5-е изд. – СПб.: Кинетика, 2018.– 159 с.
3. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь  поперечного сечения мышц / А.В. Самсонова // Вестник Петровской академии,  СПб, 2010.– 2(16).– С.52-55.