Az emberi test statikája és dinamikája: a súlypont

Az emberi test függőleges helyzete, térbeli mozgása, a különféle mozgástípusok (járás, futás, ugrás) a hosszú evolúció során fejlődtek ki az ember fajjá válásával együtt. Az antropogenezis során, az emberi ősök földi létfeltételekre, majd a két (alsó) végtagon való mozgásra való áttérésével összefüggésben az egész szervezet, annak egyes részeinek, szerveinek, beleértve a mozgásszervi rendszert is, anatómiája jelentősen megváltozott. A kétlábúság felszabadította a felső végtagot a mozgásszervi funkciótól. A felső végtag szülési szervvé - kézzé - változott, és tovább javulhatott a mozgások ügyességében. Ezek a változások a minőségileg új funkció eredményeként tükröződtek az öv és a felső végtag szabad szakaszának összes alkotóelemének szerkezetében. A vállöv nemcsak a szabad felső végtag támasztékaként szolgál, hanem jelentősen növeli annak mobilitását is. Mivel a lapocka főként izmok segítségével kapcsolódik a test csontvázához, nagyobb mozgásszabadságot nyer. A lapocka részt vesz a kulcscsont által végzett összes mozgásban. Ezenkívül a lapocka szabadon mozoghat a kulcscsonttól függetlenül. A többtengelyű gömbcsuklós vállízületben, amelyet szinte minden oldalról izmok vesznek körül, a szerkezet anatómiai jellemzői lehetővé teszik a nagy ívek mentén történő mozgásokat minden síkban. A funkciók specializációja különösen a kéz szerkezetében szembetűnő. A hosszú, nagyon mozgékony ujjak (elsősorban a hüvelykujj) fejlődésének köszönhetően a kéz összetett szervvé vált, amely finom, differenciált műveleteket végez.

Az alsó végtag, miután átvette a test teljes súlyát, kizárólag a mozgásszervi funkcióhoz alkalmazkodott. A test függőleges helyzete, a felfelé álló testtartás tükröződik az öv (medence) és az alsó végtag szabad szakaszának szerkezetében és funkcióiban. Az alsó végtagok öve (medenceöv), mint erős, ívelt szerkezet, alkalmazkodott a törzs, a fej és a felső végtagok súlyának a combcsont fejeire történő átviteléhez. Az antropogenezis során kialakult 45-65°-os medencedőlés hozzájárul a test súlyának a szabad alsó végtagokra történő átviteléhez a test függőleges helyzetéhez legkedvezőbb biomechanikai körülmények között. A láb ívelt szerkezetet szerzett, ami megnövelte a test súlyának elviselésére való képességét, és rugalmas emelőként működött mozgatásakor. Az alsó végtag izmai erőteljesen fejlődtek, amelyek alkalmazkodtak a statikus és dinamikus terhelések végrehajtásához. A felső végtag izmaihoz képest az alsó végtag izmai nagyobb tömeggel rendelkeznek.

Az alsó végtagon az izmok kiterjedt támasztófelületekkel és izomerő-alkalmazással rendelkeznek. Az alsó végtag izmai nagyobbak és erősebbek, mint a felső végtag izmai. Az alsó végtagon a feszítőizmok fejlettebbek, mint a hajlítóizmok. Ez annak köszönhető, hogy a feszítőizmok nagy szerepet játszanak a test egyenesen tartásában és mozgásban (járás, futás).

A karban a váll, az alkar és a kéz hajlítói az elülső oldalon koncentrálódnak, mivel a kezek által végzett munka a test előtt történik. A megfogó mozdulatokat a kéz végzi, amelyre több hajlító izom hat, mint feszítő. A felső végtagban több forgató izom (pronátor, szupinátor) is található, mint az alsóban. Ezek a felső végtagban sokkal jobban fejlettek, mint az alsóban. A kar pronátorainak és szupinátorainak tömege a felső végtag többi izmához viszonyítva 1:4,8 arányban viszonyul. Az alsó végtagban a forgató izmok tömegaránya a többihez 1:29,3.

Az alsó végtag fasciája és aponeurosisai sokkal fejlettebbek, mint a felső végtagé, mivel statikus és dinamikus terhelések esetén nagyobb erőkifejtés nyilvánul meg. Az alsó végtag további mechanizmusokkal rendelkezik, amelyek segítenek a test függőleges helyzetben tartásában és biztosítják térbeli mozgását. Az alsó végtag öve szinte mozdulatlanul kapcsolódik a keresztcsonthoz, és természetes támaszt nyújt a törzs számára. A medence hátrabillenésének hajlamát a combcsontok fején a csípőízület fejlett iliofemorális szalagja és az erős izmok megakadályozzák. Ezenkívül a test gravitációjának függőleges iránya, amely a térdízület haránttengelye előtt halad, mechanikusan segíti a térdízület kinyújtott helyzetben tartását.

A bokaízület szintjén, álláskor, megnő a sípcsont és a talus ízületi felszínei közötti érintkezési terület. Ezt elősegíti az a tény, hogy a mediális és laterális malleolusok átölelik a talus blokk elülső, szélesebb szakaszát. Ezenkívül a jobb és bal bokaízület frontális tengelyei egymáshoz képest hátrafelé nyitott szöget zárnak be. A test gravitációjának függőlegese előrehalad a bokaízületekhez képest. Ez a talus blokk elülső, szélesebb szakaszának egyfajta becsípődéséhez vezet a mediális és laterális malleolusok között. A felső végtag ízületei (váll, könyök, csukló) nem rendelkeznek ilyen fékező mechanizmusokkal.

A törzs csontjai és izmai, különösen az axiális váz - a gerincoszlop, amely a fejet, a felső végtagokat, valamint a mellkasi és hasüreg szerveit támasztja - mélyreható változásokon mentek keresztül az antropogenezis folyamatában. A függőleges testtartással összefüggésben a gerincoszlop görbületei alakultak ki, és erős háti izmok fejlődtek ki. Ezenkívül a gerinc gyakorlatilag mozdulatlan, párosítva erős keresztcsonti ízületben áll az alsó végtagövvel (a medenceövvel), amely biomechanikai szempontból a törzs súlyának elosztójaként szolgál a combcsont fejeihez (az alsó végtagokhoz).

Az anatómiai tényezők mellett - az alsó végtagok és a törzs szerkezeti jellemzői mellett, amelyek az antropogenezis során alakultak ki a test függőleges helyzetben tartása, a stabil egyensúly és dinamika biztosítása érdekében - különös figyelmet kell fordítani a test súlypontjának helyzetére.

Egy személy általános súlypontja (SK) az a pont, ahol a testrészei összes gravitációs erő eredője érvényesül. M. F. Ivanitsky szerint a SK a IV. keresztcsonti csigolyák szintjén található, és a test elülső felszínére vetül a szeméremcsonti szimfízis felett. A SK helyzete a test hossztengelyéhez és a gerincoszlophoz viszonyítva az életkortól, a nemtől, a vázizomzattól, az izmoktól és a zsírlerakódásoktól függ. Ezenkívül a SK helyzetében napi ingadozások vannak a gerincoszlop rövidülése vagy meghosszabbodása miatt, amelyek a nappali és éjszakai egyenetlen fizikai aktivitás miatt következnek be. Időseknél és idős embereknél a SK helyzete a testtartástól is függ. Férfiaknál a SK a III. ágyéki-V. keresztcsonti csigolyák szintjén található, nőknél 4-5 cm-rel alacsonyabban, mint a férfiaknál, és megfelel az V. ágyéki és az I. farkcsonti csigolya közötti szintnek. Ez különösen a medence- és csípőtájon található bőr alatti zsír nagyobb mértékű lerakódásától függ, mint a férfiaknál. Újszülötteknél a súlypont az V-VI mellkasi csigolyák szintjén található, majd fokozatosan (16-18 éves korig) lefelé és kissé hátrafelé mozdul.

Az emberi test súlypontjának (CG) helyzete a testalkattól is függ. Dolichomorf testalkatú embereknél (aszténiásoknál) a súlypont viszonylag alacsonyabban helyezkedik el, mint a brachymorf testalkatú embereknél (hiperszténiásoknál).

A kutatás eredményeként megállapították, hogy az emberi test súlypontja általában a második keresztcsonti csigolya szintjén található. A súlypont függőólja a csípőízületek haránttengelye mögött 5 cm-rel, a nagy trochantereket összekötő vonal mögött körülbelül 2,6 cm-rel, a bokaízületek haránttengelye előtt pedig 3 cm-rel halad. A fej súlypontja az atlanto-occipitális ízületek haránttengelye előtt kissé helyezkedik el. A fej és a test közös súlypontja a tizedik hátcsigolya elülső szélének közepe szintjén található.

Ahhoz, hogy az emberi test egy síkban stabil egyensúlyban maradjon, szükséges, hogy a súlypontjáról kiinduló merőleges mindkét lábfej által elfoglalt területre essen. Minél stabilabban áll a test, annál szélesebb a támasztófelület és annál alacsonyabb a súlypont. Az emberi test függőleges helyzetéhez az egyensúly fenntartása a fő feladat. A megfelelő izmok megfeszítésével azonban az ember különböző pozíciókban (bizonyos határokon belül) megtarthatja a testét akkor is, ha a súlypont vetülete kívül esik a támasztófelületen (a test erős előrebillenése, oldalra dőlése stb.). Ugyanakkor az állás és az emberi test mozgatása nem tekinthető stabilnak. Viszonylag hosszú lábakkal az embernek viszonylag kis támasztófelülete van. Mivel az emberi test teljes súlypontja viszonylag magasan helyezkedik el (a második keresztcsonti csigolya szintjén), és a támasztófelület (két talp területe és a közöttük lévő tér) elhanyagolható, a test stabilitása nagyon kicsi. Egyensúlyi állapotban a testet az izom-összehúzódások ereje tartja, ami megakadályozza az elesését. A testrészek (fej, törzs, végtagok) mindegyiküknek megfelelő pozíciót foglalnak el. Ha azonban a testrészek aránya felborul (például a karok előrenyújtása, a gerinc hajlítása álláskor stb.), akkor a többi testrész helyzete és egyensúlya ennek megfelelően megváltozik. Az izomműködés statikus és dinamikus momentumai közvetlenül összefüggenek a test súlypontjának helyzetével. Mivel az egész test súlypontja a csípőízületek középpontjait összekötő harántvonal mögött, a második keresztcsonti csigolya szintjén található, a törzs (és a medence) hátrabillenésének hajlamát a csípőízületeket erősítő, fejlett izmok és szalagok akadályozzák meg. Ez biztosítja a teljes felsőtest egyensúlyát, amelyet a lábak egyenesen tartanak.

A test előrebukásának hajlama állás közben annak köszönhető, hogy a súlypont függőleges vonala előre (3-4 cm-rel) halad a bokaízületek haránttengelyétől. Az esést a lábszár hátsó részének izmai állítják ellen. Ha a súlypont függőleges vonala még jobban előre - a lábujjak felé - mozdul el, akkor a lábszár hátsó izmainak összehúzódásával a sarok megemelkedik, elszakad a tartási síktól, a súlypont függőleges vonala előre mozdul, és a lábujjak támasztékként szolgálnak.

A támasztékolás mellett az alsó végtagok mozgási funkciót is ellátnak, mozgatják a testet a térben. Például járás közben az emberi test előre mozog, felváltva az egyik, majd a másik lábra támaszkodik. Ebben az esetben a lábak felváltva ingaszerű mozgást végeznek. Járás közben az egyik alsó végtag egy bizonyos pillanatban támaszték (hátul), a másik szabad (elöl). Minden új lépéssel a szabad láb támasztékká válik, a támaszték pedig előre kerül és szabaddá válik.

Az alsó végtag izmainak összehúzódása járás közben jelentősen megnöveli a talp görbületét, fokozza haránt- és hosszanti íveinek görbületét. Ugyanakkor, ebben a pillanatban, a törzs enyhén előrebillen, a medencével együtt a combcsontok fején. Ha az első lépést a jobb lábbal kezdjük, akkor a jobb sarok, majd a talp közepe és a lábujjak a támaszték síkja fölé emelkednek, a jobb láb a csípő- és térdízületekben meghajlik, és előre mozdul. Ugyanakkor az ezen oldali csípőízület és a törzs a szabad láb után előre halad. Ez a (jobb) láb a comb négyfejű combjának energikus összehúzódásával kiegyenesedik a térdízületben, megérinti a támaszték felületét, és támasztékká válik. Ebben a pillanatban a másik, bal láb (eddig a hátsó, támasztóláb) leválik a támaszték síkjáról, előre mozdul, és az első, szabad láb lesz. Ekkor a jobb láb támasztólábként marad. Az alsó végtaggal együtt a test előre és enyhén felfelé mozdul. Így mindkét végtag felváltva, szigorúan meghatározott sorrendben végzi ugyanazokat a mozdulatokat, először az egyik, majd a másik oldalon támasztja meg a testet, és előre tolja. Járás közben azonban nincs olyan pillanat, amikor mindkét láb egyszerre szakadna el a talajtól (a támasztósíktól). Az első (szabad) végtagnak mindig sikerül a sarkával megérintenie a támasztósíkot, mielőtt a hátsó (támasztó) láb teljesen elszakadna tőle. Ebben különbözik a járás a futástól és az ugrástól. Ugyanakkor járás közben van egy pillanat, amikor mindkét láb egyszerre érinti a talajt, a támasztóláb az egész talpat, a szabad láb pedig a lábujjakat érinti. Minél gyorsabb a járás, annál rövidebb az a pillanat, amikor mindkét láb egyszerre érintkezik a támasztósíkkal.

A súlypont helyzetének változásait járás közben követve megfigyelhető az egész test előre, felfelé és oldalra történő mozgása a vízszintes, frontális és sagittális síkokban. A legnagyobb elmozdulás a vízszintes síkban előre történik. A felfelé és lefelé történő elmozdulás 3-4 cm, az oldalirányú (oldalirányú kilengés) pedig 1-2 cm. Ezen elmozdulások jellege és mértéke jelentős ingadozásnak van kitéve, és függ az életkortól, a nemtől és az egyéni jellemzőktől. Ezen tényezők kombinációja határozza meg a járás egyéniségét, amely az edzés hatására változhat. Egy normál nyugodt lépés hossza átlagosan 66 cm, és 0,6 másodpercig tart.

Amikor a járás felgyorsul, a lépés futással egybeesik. A futás abban különbözik a gyaloglástól, hogy váltakozó megtámasztást igényel, és az egyik, majd a másik lábbal érinti a támasztófelületet.

[ 1 ], [ 2 ]