Статика и динамика људског тела: центар гравитације

Вертикални положај људског тела, његово кретање у простору, разне врсте покрета (ходање, трчање, скакање) развијале су се у процесу дуге еволуције заједно са формирањем човека као врсте. У процесу антропогенезе, у вези са преласком људских предака на земаљске услове постојања, а затим на кретање на два (доња) екстремитета, значајно се променила анатомија целог организма, његових појединачних делова, органа, укључујући и мишићно-скелетни систем. Двоножје је ослободило горњи екстремитет од мишићно-скелетне функције. Горњи екстремитет се претворио у орган рада - руку и могао је додатно побољшати спретност покрета. Ове промене као резултат квалитативно нове функције одразиле су се на структуру свих компоненти раменог појаса и слободног дела горњег екстремитета. Рамени појас служи не само као ослонац за слободни горњи екстремитет, већ значајно повећава његову покретљивост. Због чињенице да је лопатица повезана са скелетом тела углавном уз помоћ мишића, она стиче већу слободу кретања. Лопатица учествује у свим покретима које врши кључна кост. Поред тога, лопатица се може слободно кретати независно од кључне кости. У вишеосном кугластом раменом зглобу, који је окружен мишићима са скоро свих страна, анатомске карактеристике структуре омогућавају кретање дуж великих лукова у свим равнима. Специјализација функција је посебно приметна у структури шаке. Захваљујући развоју дугих, веома покретних прстију (првенствено палца), шака је постала сложен орган који обавља фине, диференциране радње.

Доњи екстремитет, преузевши целу тежину тела, прилагодио се искључиво мишићно-скелетној функцији. Вертикални положај тела, усправно држање огледа се у структури и функцијама појаса (карлице) и слободног дела доњег екстремитета. Појас доњих екстремитета (карлични појас) као јака лучна структура прилагођена је преносу тежине трупа, главе, горњих екстремитета на главе бутне кости. Нагиб карлице од 45-65° успостављен у процесу антропогенезе доприноси преносу тежине тела на слободне доње екстремитете у најповољнијим биомеханичким условима за вертикални положај тела. Стопало је добило лучну структуру, што је повећало његову способност да издржи тежину тела и делује као флексибилна полуга при његовом кретању. Мишићи доњег екстремитета су се снажно развили, што је прилагодило извођењу статичких и динамичких оптерећења. У поређењу са мишићима горњег екстремитета, мишићи доњег екстремитета имају већу масу.

На доњим екстремитетима, мишићи имају велике површине за ослањање и примену мишићне силе. Мишићи доњих екстремитета су већи и јачи од мишића горњих екстремитета. На доњим екстремитетима, екстензори су развијенији од флексора. То је због чињенице да екстензори играју главну улогу у одржавању тела усправно и у покрету (ходање, трчање).

У руци, флексори рамена, подлактице и шаке су концентрисани на предњој страни, пошто се рад који обављају руке обавља испред тела. Покрети хватања се изводе руком, на коју утиче већи број флексора него екстензора. Горњи екстремитет такође има више мишића за окретање (пронатори, супинатори) него доњи. Они су много боље развијени у горњем екстремитету него у доњем. Маса пронатора и супинатора руке односи се према осталим мишићима горњег екстремитета као 1:4,8. У доњем екстремитету, однос масе мишића за окретање према осталима је 1:29,3.

Фасција и апонеурозе доњег екстремитета су много боље развијене него горњег екстремитета због већег испољавања силе под статичким и динамичким оптерећењима. Доњи екстремитет има додатне механизме који помажу у држању тела у вертикалном положају и обезбеђују његово кретање у простору. Појас доњег екстремитета је готово непокретно повезан са сакрумом и представља природни ослонац за труп. Тенденцију карлице да се преврне уназад на главама бутних костију спречава високо развијен илиофеморални лигамент зглоба кука и снажни мишићи. Поред тога, вертикала тежине тела, пролазећи испред попречне осе коленског зглоба, механички помаже у држању коленског зглоба у испруженом положају.

На нивоу скочног зглоба, при стојењу, површина контакта између зглобних површина тибије и талуса се повећава. Ово је олакшано чињеницом да медијални и латерални малеоли обухватају предњи, шири део талусног блока. Поред тога, фронталне осе десног и левог скочног зглоба су постављене једна према другој под углом отвореним ка назад. Вертикала тежине тела прелази напред у односу на скочне зглобове. То доводи до својеврсног стезања предњег, ширег дела талусног блока између медијалног и латералног малеола. Зглобови горњег екстремитета (раме, лакат, ручни зглоб) немају такве механизме кочења.

Кости и мишићи трупа, посебно аксијални скелет - кичмени стуб, који подржава главу, горње удове и органе грудне и трбушне дупље - претрпели су дубоке промене у процесу антропогенезе. У вези са усправним држањем, формиране су кривине у кичми, а развијени су снажни леђни мишићи. Поред тога, кичма је практично непокретна у упареном снажном сакроилијачном зглобу са појасом доњих удова (са карличним појасом), који у биомеханичком смислу служи као дистрибутер тежине трупа на главе бутне кости (на доње удове).

Уз анатомске факторе - структурне карактеристике доњих удова и трупа, развијене у процесу антропогенезе ради одржавања тела у усправном положају, обезбеђујући стабилну равнотежу и динамику, посебну пажњу треба обратити на положај тежишта тела.

Општи центар гравитације (ОПЦ) особе је тачка примене резултанте свих гравитационих сила делова њеног тела. Према М. Ф. Иваницком, ОПЦ се налази у нивоу IV сакралног пршљена и пројектује се на предњу површину тела изнад пубичне симфизе. Положај ОПЦ у односу на уздужну осу тела и кичменог стуба зависи од старости, пола, скелетних костију, мишића и масних наслага. Поред тога, постоје дневне флуктуације у положају ОПЦ због скраћивања или издуживања кичменог стуба, које настају услед неравномерне физичке активности током дана и ноћи. Код старијих и старијих особа, положај ОПЦ такође зависи од држања тела. Код мушкараца, ОПЦ се налази у нивоу III лумбалног - V сакралног пршљена, код жена - 4-5 цм ниже него код мушкараца, и одговара нивоу од V лумбалног до I тртичног пршљена. То зависи, посебно, од већег таложења поткожне масти у пределу карлице и кукова него код мушкараца. Код новорођенчади, центар гравитације је у висини V-VI грудних пршљенова, а затим се постепено (до 16-18 година) помера надоле и благо уназад.

Положај центра тежине људског тела такође зависи од типа тела. Код људи са долихоморфним типом тела (астеници), центар тежине се налази релативно ниже него код људи са брахиморфним типом тела (хиперстеници).

Као резултат истраживања утврђено је да се тежиште људског тела обично налази у висини другог сакралног пршљена. Виск тежишта пролази 5 цм иза попречне осе зглобова кука, приближно 2,6 цм иза линије која спаја велике трохантере и 3 цм испред попречне осе зглобова скочног зглоба. Тежиште главе налази се мало испред попречне осе атланто-окципиталних зглобова. Заједничко тежиште главе и тела налази се у висини средине предње ивице десетог грудног пршљена.

Да би се одржала стабилна равнотежа људског тела на равни, неопходно је да нормала спуштена са његовог тежишта падне на површину коју заузимају оба стопала. Тело чвршће стоји, што је површина ослонца шира, а тежиште ниже. За вертикални положај људског тела, одржавање равнотеже је главни задатак. Међутим, напрезањем одговарајућих мишића, особа може држати тело у различитим положајима (у одређеним границама) чак и када је пројекција тежишта ван површине ослонца (јак нагиб тела напред, у стране итд.). Истовремено, стајање и кретање људског тела не може се сматрати стабилним. Са релативно дугим ногама, особа има релативно малу површину ослонца. Пошто се укупни центар гравитације људског тела налази релативно високо (у висини другог сакралног пршљена), а површина ослонца (површина два табана и простор између њих) је незнатна, стабилност тела је веома мала. У стању равнотеже, тело држи сила мишићних контракција, што га спречава да падне. Делови тела (глава, труп, удови) заузимају положај који одговара сваком од њих. Међутим, ако се поремети однос делова тела (на пример, испружање руку напред, савијање кичме при стојењу итд.), онда се положај и равнотежа осталих делова тела мењају сходно томе. Статички и динамички моменти деловања мишића директно су повезани са положајем тежишта тела. Пошто се тежиште целог тела налази у висини другог сакралног пршљена иза попречне линије која спаја центре зглобова кука, тенденцији трупа (заједно са карлицом) да се нагне уназад опиру се високо развијени мишићи и лигаменти који јачају зглобове кука. Ово обезбеђује равнотежу целог горњег дела тела, који се држи усправно на ногама.

Тенденција тела да падне напред при стојењу је последица вертикалне линије тежишта која пролази напред (за 3-4 цм) од попречне осе зглобова скочног зглоба. Паду се опиру дејством мишића задњег дела ноге. Ако се вертикална линија тежишта помери још више напред - до прстију, онда се контракцијом леђних мишића ноге подиже пета, одваја се од равни ослонца, вертикална линија тежишта се помера напред и прсти служе као ослонац.

Поред ослонца, доњи удови обављају и локомоторну функцију, померајући тело у простору. На пример, при ходању, људско тело прави покрет напред, наизменично се ослањајући на једну ногу, па на другу. У овом случају, ноге наизменично праве покрете сличне клатну. При ходању, један од доњих удова у одређеном тренутку је ослонац (задњи), други је слободан (напред). Са сваким новим кораком, слободна нога постаје ослонац, а нога за ослонац се доводи напред и постаје слободна.

Контракција мишића доњег екстремитета током ходања значајно повећава закривљеност табана стопала, повећава закривљеност његових попречних и уздужних лукова. Истовремено, у овом тренутку, труп се благо нагиње напред заједно са карлицом на главама бутних костију. Ако се први корак започне десном ногом, онда се десна пета, затим средина табана и прсти подижу изнад равни ослонца, десна нога се савија у зглобовима кука и колена и доноси се напред. Истовремено, зглоб кука ове стране и труп прате напред за слободном ногом. Ова (десна) нога, енергичном контракцијом мишића квадрицепса бутине, исправља се у зглобу колена, додирује површину ослонца и постаје ослонац. У овом тренутку, друга, лева нога (до овог тренутка задња, потпорна нога) силази са равни ослонца, доноси се напред, постајући предња, слободна нога. У овом тренутку, десна нога остаје позади као потпорна нога. Заједно са доњим екстремитетом, тело се помера напред и благо нагоре. Дакле, оба уда наизменично изводе исте покрете у строго дефинисаном редоследу, ослањајући тело прво на једној, затим на другој страни и гурајући га напред. Међутим, током ходања не постоји тренутак када се обе ноге истовремено откину од тла (равни ослонца). Предњи (слободни) уд увек успева да додирне раван ослонца својом петом пре него што се задња (носећа) нога потпуно одвоји од ње. По томе се ходање разликује од трчања и скакања. Истовремено, при ходању постоји тренутак када обе ноге истовремено додирују тло, при чему носећа нога додирује цео табан, а слободна нога прсте. Што је ход бржи, то је краћи тренутак истовременог контакта обе ноге са равни ослонца.

Пратећи промене положаја тежишта током ходања, може се уочити кретање целог тела напред, нагоре и у страну у хоризонталној, фронталној и сагиталној равни. Највеће померање се дешава напред у хоризонталној равни. Померање горе и доле је 3-4 цм, а у стране (латерални замахи) - 1-2 цм. Природа и обим ових померања подложни су значајним флуктуацијама и зависе од узраста, пола и индивидуалних карактеристика. Комбинација ових фактора одређује индивидуалност хода, који се може мењати под утицајем тренинга. У просеку, дужина нормалног мирног корака је 66 цм и траје 0,6 с.

Када се ходање убрза, корак се претвара у трчање. Трчање се разликује од ходања по томе што подразумева наизменично ослањање и додиривање површине ослонца једном, а затим другом ногом.

[ 1 ], [ 2 ]