1 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
2 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
3 Основные компоненты костной ткани Клетки Межклеточное вещество - остеобласты, - остеокласты, - остеоциты. - основное вещество, - органический матрикс, - минералы. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
4 Компактная Коллагеновые волокна образуют толстые грубые пучки, идущие в разных направлениях. Губчатая Ретикулофиброзная (грубоволокнистая) Типы костной ткани Минерализованный матрикс образует системы пластинок, в которых коллагеновые волокна расположены параллельно друг другу. Пластинчатая Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
5 Виды костей Строние Примеры Основные функции Трубчатые Губчатое и компактное вещество. Костно-мозговой канал. Длинные трубчатые кости: кости плеча, предплечья, бедра и др. Короткие кости: пясть, фаланги пальцев. Опора, защита и движение. Длинные рычаги обеспечивают значительный размах движений конечностей. Губчатые Преимущественно губчатое вещество, покрытое тонким слоем компактного. Длинные кости: ребра и грудина. Короткие: позвонки, запястье и предплюсна. Обеспечивают разнообразие движений наряду с высокой прочностью. Плоские Diploe (губчатое вещество расположено между 2-мя пластинками компактного). Преимущественно губчатое вещество. Кости черепа (лобная и теменные). Лопатка и тазовые кости. Преимущественно защита (покровные кости). Защита и опора. Смешанные Имеется несколько частей с различным строением. Кости основания черепа и ключица. Отдельные части выполняют разные функции.
6 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
7 Изменение внешней нагрузки на кость Сторона резорб-ции кости Сторона отложе-ния новой кости Приложение внешней силы вызывает большее увеличение напряжения на вогнутой стороне кости, чем на выпуклой, что приводит к активации остеобластов. С течением вреимени происходит резорбция кости на выпуклой стороне и отложение на вогнутой. Конечный резудьтат ремоделирования: новая форма кости соответстует изменённой нагрузке.
8 Значительная механическая прочность, твёрдость и упругость и сравнительно низкая эластичность Микроскопическое строение Полая форма остеонов. Наличие костных пластинок с параллельно расположенными коллагеновыми волокнами и смещенное направленне волокон в соседних пластинках. Расположение групп остеонов по линиям наибольших нагрузок. Арочная форма перекладин губчатого вещества в местах наибольшей нагрузки кости. Химический состав костной ткани Сочетание органических и минеральных компонентов. Макроскопическое строение Специфическая форма. Сочетание компактного и губчатого компонентов и наличие костномозговой полости. Способность к ремоделированию. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
9 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
10 Мышца Мышечный пучок Мышечное волокно Миофибриллы Миофиламенты Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
11 Z линия Актин Миозин Н зона А полоска I полоска I полоска Z линия М линия Z диск – мембрана, к которой прикрепляются тонкие актиновые нити. Саркомер – это повторяющийся участок волокна между 2-мя Z дисками (линиями). М линия – удерживает толстые актиновые нити. Полоска А – анизотропный участок, содержащий актин и миозин. Зона Н – средняя части полоски А, которая состоит только из миозиновых нитей. Полоска I – изотропный участок, содержащий актин. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
12 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Изотонический – нагрузка, действующая на мышцу, не велика; мышца свободно укорачивается без изменения напряжения. Изометрический – к мышце приложена значительная нагрузка, которая не позволяет ей укорачиваться, что приводит к увеличению напряжения. 13 Изотоническое сокращение Изометрическое сокращение Исходная длина мышцы Исходное напряжение мышцы Уменьшение длины без увеличения напряжения Увеличение напряжения без уменьше-ния длины Груз
Ауксотонический (смешанный) – при сокращении мышцы происходит и укорочение и увеличение напряжения; наблюдается при совершении динамической преодолевающей работы во время движений. Уступающий – мышца сокращается, но приложенная нагрузка растягивает её несмотря на развиваемое напряжение (например, опускание и разгибание руки в локтевом суставе при удерживании тяжёлого предмета). 14 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Общая сила определяется максимальным грузом, который мышца в состоянии поднять, или максимальным напряжением, которое мышца способна развить. Удельная (или абсолютная) сила – отношение общей силы к площади физиологического поперечного сечения. 15 Геометрическое поперечное сечение Физиологическое поперечное сечение Мышцы с параллельными волокнами Двуперистая мышца Веритёнообразная мышца
Работа мышц – это энергия, затрачиваемая на перемещение тела с определенной силой (F) на определенное расстояние (h): А = F*h. Виды работы Статическая – совершается в изометрическом режиме при сохранении длины мышцы и положения тела (удерживающая работа). Динамическая – совершается во время движений: преодолевающая работа – совершается при укорочении мышцы (сила, развиваемая мышцей больше внешней нагрузки), приводящем к перемещению тела или его частей в пространстве с преодолением силы сопротивления. уступающая работа – совершается при удлинении мышцы внешней силой (мышца уступает действию внешней силы и растягивается, так как её сила недостаточна для удержания части тела в определённом положении или её перемещения). 16 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
17 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике 18
Статическая функция (за счёт поддержания устойчивости сустава): участие в сохранении позы тела в статике и динамике. Динамическая функция (за счёт подвижности сустава): участие в перемещениях частей тела относительно друг друга; участие в перемещениях всего тела в пространстве (локомоциях). 19 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Устойчивость Прочность Подвижность Упругость Рессорность 20 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
21 Основные виды сочленений Синартроз Амфиартроз Диартроз Синдесмоз Синхондроз Синостоз Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
22 Виды суставов по количеству сустовных поверхностей Простой Комбинированный Комплексный Сложный Имеется только 2 суставные поверхности (пример: плечевой и межфаланговые суставы). Имеется более 2-х суставных поверхностей (пример: локтевой сустав). Сустав разделён внутрисуставным хрящём на камеры (пример: коленный и височно-нижнечелюстной суставы). Комбинация изолированных суставов, функционирующих вместе (пример: проксимальный и дистальный лучелоктевые суставы). Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
23 Классификация истинных суставов (прод.) Морфо-функциональная классификация суставов Одноосные Многоосные Двуосные - Цилиндрические - Блоковидные Мыщелковые Эллипсоидные Седловидные - Шаровидные и ореховидные - Плоские Количество осей Форма суставных поверхностей Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Подвижность сустава – это максимальный объём движений в суставе, измеряемый в градусах углового перемещения звена тела из исходного в максимально отдалённое положение. 24 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Конгруэнтность сочленяющихся поверхностей Наличие вспомогательных элементов Толщина и степень натяжения суставной капсулы Околосуставная мышечная масса Состояние иннервации скелетных мышц Комбинированность суставов Поза тела Синовиальная жидкость Состояние кожи и подкожной жировой клетчатки Атмосферное давление. 25 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Физиологическая: активная; активная с внешней помощью; пассивная. Патологическая: стойкие ограничения суставной подвижности: анкилоз, ригидность, контрактура. временная тугоподвижность (блокада) сустава. гипермобильность суставов. 26 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Конгруэнтность суставных поверхностей любого сустава не является постоянной. В замкнутом положении на сустав действуют значительные стабилизирующие нагрузки → максимальный контакт и конгруэнтность суставных поверхностей → уменьшение степеней свободы движений в суставе до нуля. В разомкнутом положении суставные поверхности становятся неконгруэнтными, связки расслабляются и сустав может реализовать все свойственные ему степени свободы движений. 27 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Сустав Замкнутое положение Плечевой Отведение и ротация наружу Локтевой Разгибание и супинация Лучезапястный Максимальное разгибание кисти Межфаланговые Максимальное разгибание Пястно-фаланговые Максимальное сгибание Тазобедренный Максимальное разгибание, вращение во внутрь и абдукция Коленный Максимальное разгибание и наружное вращение Голеностопный Максимальное разгибание Позвоночник Максимальное разгибание 28 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Цилиндрические суставы Цилиндрическая суставная головка расположена вертикально. Механическая ось цилиндрической поверхности параллельна продольной оси кости. Движения в суставе : вращение суставных поверхностей вокруг вертикальной (продольной) оси (вращательный сустав) → пронация и супинация. Примеры: атланто-осевой и луче-локтевые суставы. 29 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
30 Морфо-функциональная характеристика одноосных суставов (прод.) Фронтальная ось перпендикулярна продольной оси кости. Вращательные движения вокруг механической оси обеспечивают сгибание и разгибание в суставе. Направляющие бороздка и гребешок на суставных поверхностях устраняют возможность бокового скольжения. Блоковидные суставы Цилиндрическая суставная головка расположена горизонтально. Имеют бороздку на цилиндре и гребень на вогнутой поверхности (блок). Примеры: межфаланговые суставы пальцев и голеностопный сустав. Разновидность – винтообразный сустав.
Эллипсовидные суставы Образованы выпуклой и вогнутой эллипсоидными суставными поверхностями. Примеры : лучезапястный и атланто-затылочный суставы. 31 Сагиттальная ось Фронтальная ось Движение вокруг сагиттальной оси – отведение и приведение. Движение вокруг фронтальной оси – сгибание и разгибание. Круговое движение
Мыщелковые суставы Кости сочленяется посредством выступающих отростков – мыщелков. Являются переходной формой от блоковидного к эллипсовидному типам. Примеры: коленный сустав (ближе к блоковидному), атлантозатылочное сочленение (ближе к эллипсовидному). 32 Морфо-функциональная характеристика двуосных суставов (прод.) Фронтальная ось Основное движение вокруг фронтальной оси – сгибание и разгибание. Фронтальная ось является основной. Вследствие неконгруэнтности суставных поверхностей имеется 2-я ось, которая может быть и вертикальной. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Седловидные суставы Образованы взаимозахватывающими суставными поверхностями седловидной формы. 2 оси: фронтальная и сагиттальная. Движения: сгибание и разгибание вокруг фронтальной оси; отведение и приведение вокруг сагиттальной оси; круговые движения. Примеры: запястно-пястный сустав 1-го пальца и грудино-ключичный сустав. 33 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Шаровидные суставы Образованы шарообразной суставной поверхностью и вогнутой суставной впадиной. Примеры: плечевой и таранно-ладьевидный суставы. 34 3 оси вращения и 3 типа движений вокруг этих осей. Круговое движение с переходом с одной оси на другую. Разновидность – ореховидные суставы: Суставная впадина охватывает большую часть шаровидной суставной головки. Пример: тазобедренный сустав.
Плоские суставы Образованы почти плоскими поверхностями костей – отрезки шара с большим радиусом и малой конгруэнтностью. Примеры: суставы запястья и позвоночника и крестцово-подвздошный сустав. 35 Морфо-функциональная характеристика многоосных суставов (прод.) 3 оси, но небольшой размах движений.
В целом, сочленение функционирует как шаровидный сустав - движения вокруг 3-х осей. Амплитуда движений головы увеличивается за счет участия всей шейной части позвоночника. Строение и биомеханика шейно-затылочного сочленения (прод.) Основные движения головы за счет подвижности шейно-затылочного сочленения и всего шейного отдела позвоночника Сгибание (до 70-80 град.) и разгибание (до 50 град.) (наклоны вперёд и назад). Вращение (повороты) в стороны вокруг вертикальной оси (до 70-80 град.). Боковые наклоны головы вправо и влево (до 40 град.). Круговые движения. 37 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
38 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Диски образуют 20-30% общей длины позвоночного столба. Строение Сдавленное студенистое ядро в центре – мягкий волокнистый хрящ, способный развивать упругую деформацию при нагрузке. Волокнисто-хрящевое фиброзное кольцо на периферии –пластинки из концентрических слоёв соединительной ткани. Функции: диски придают позвоночнику рессорность и гибкость. Студенистое ядро Фиброзное кольцо Пластинки фиброзного кольца 39
Увеличение вертикальной нагрузки на позвоночник приводит к уплощению диска. При сгибании/разгибании происходит одностороннее увеличение нагрузки и напряжения на вогнутой стороне, увеличение объёма диска на выпуклой стороне и смещение ядра диска в выпуклую сторону. При торсии изменяется угол расположения волокон диска.. 40 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Тела позвонков 2. Суставы между отростками и дугами (плоские, малоподвижные, комбинорованные - в шейном и грудном отделах и цилиндрические – в поясничном отделе) + связки. 1. Межпозвонковые диски между телами позвонков (симфизы) + связки. В крестцовом и копчиковом отделах позвонки сращены при помощи синостозов и образуют сложные кости - крестец и копчик. 41 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Тело позвонка Межпозвонковый сустав - о сь вращения сегмента Связочный аппарт Межпозвонковый диск. Деформируемость ядра придаёт сегменту эластичность и увеличивает свободу движений. Состоит из 2-х соседних позвонков, соединённых с помощью суставов, связок, межпозвонковых дисков и мышц. В сегменте возможны угловые и линейные движения небольшой амплитуды. 42 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Шейный и поясничные лордозы – вторичные изгибы Грудной и крестцовый кифозы – первичные изгибы Значение изгибов: увеличение упругости позвоночника, амортизация и перераспределение механического воздействия внешних сил, равномерное (и минимальное) нагружение отдельных структур и компонентов позвоночника. S -образная форма позвоночника 43 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Высокая подвижность. Надёжность и способность выдерживать значительные механические нагрузки. Высокие амортизационные качества. Биомеханические свойства позвоночника 44 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Защита. Опора. Формирование связи между верхними и нижними конечностями и передача нагрузок с верхней части туловища на таз и нижние конечности. Формирование гибкой оси туловища. Амортизация. Осуществление движений. 45 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Виды движений позвоночника в целом: Сгибание (до 90°) и разгибание (до 45˚) вокруг фронтальной оси (наклоны вперёд и назад). Пружинящие движения : удлинение и укорочение позвоночника за счет изменения кривизны изгибов. Повороты в каждую сторону (скручивание или торсия) вокруг вертикальной оси (до 90°). Круговые движения верхнего и нижнего отдела туловища вокруг вертикальной оси. Наклоны в стороны (отведение и приведение) вокруг сагиттальной оси до 55˚. 46 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Шейный отдел: Обладает наибольшей подвижностью за счёт скользящих движений в дуго-отросчатых суставах. Движения: сгибание до 60-70 град. и разгибание до 60-70 град., боковые наклоны до 40 град. вращение до 60-80 град. Грудной отдел: Имеет наименьшую подвижность. Движения: сгибание до 35-45 град., разгибание до 50 град., вращение до 20-30 град. ограниченные наклоны в стороны. Поясничный отдел: Подвижность выше, чем в грудном отделе, но меньше, чем в шейном. Движения: сгибание до 60-70 град и разгибание до 30-45 град. боковые наклоны до 35-60 град. вращение до 30 град. 47 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
48 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Опорная Балансировочная Локомоторная Хватательно-мануальная Жестикуляционно-коммуникативная (невербальное общение) 49 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Ключица Плечевой сустав Лопатка Лопаточно-ключичный сустав - плоский многоосный сустав со значительно ограниченной подвижностью. 50 Грудино-ключичный сустав - седловидный сустав по форме, но движется как шаровидный. Движения : опускание (до 5 град.) и поднимание (до 45 град.) ключицы. приведение (назад) и отведение акромиального конца ключицы (до 30 град. в каждую сторону). вращение вокруг продольной оси ключицы (20-25 град.).
51 Многоосный шаровидный сустав
52 Плече-лучевой сустав - цилиндрический Луче-локтевой сустав - цилиндрический Плече-локтевой сустав - блоковидный (винтообразный) Сложный сустав, включающий 3 сочленения. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
53 Пронация – ладонь вниз Супинация – ладонь вверх Сгибание Разгибание 90 о 90 о 0 о 0 о Гиперэкстензия 10 о 150 о Ограниченные круговые движения Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
54 Лучезапястный сустав – двуосный эллипсовидный Межзапястный суставы Запястно-пястные суставы Межфаланговые суставы Пястно-фаланговые суставы Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
55 Круговые движения кисти Ладонное сгибание кисти Тыльное разгибание кисти Локтевое отклонение Лучевое отклонение 0 о 0 о 0 о 80 о 70 о 30 о 20 о Биомеханика лучезапястного сустава (прод.) Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
56 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Опорная Рессорная Локомоторная 57 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
58 Сгибание Разгибание и переразгибание Приведение Отведение Пронация (вращение внутрь) Супинация (вращение наружу) 0 о 0 о 0 о 0 о 0 о 0 о 120 о 30-40 о 120 о 30 о 45 о 45 о 35 о + круговые движения Ореховидный сустав
59 C уставная поверхность большеберцовой кости C уставная поверхность бедренной кости Медиальный мыщелок Латеральный мыщелок Надколенник Мениски Крестообразные связки Сложный (блоковидно-мыщелковый или блоководно-эллипсовидный) сустав Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
60 0 о 0 о 135 о 10-15 о Разгибание и переразгибание Сгибание Биомеханика коленного сустава (прод.) В согнутом положении колена сустав приближается к эллипсовидному – возможны незначительная супинация и пронация (пронация до 10 град., супинация до 30 град.) и отведение и приведение (до 30 град.). Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
61 Таранная кость Малоберцовая кость Большеберцовая кость Медиальная ладыжка Латеральная ладыжка Сложный блоковидный сустав Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
62 Биомеханика голеностопного сустава (прод.) При подошвенном сгибании возможно умеренное приведение и супинация стопы, а при тыльном разгибании - отведение и пронация. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
63 Ладьевидная кость Фаланги пальцев Проксимальные кости предплюсны Таранная кость Клиновидные кости Кости плюсны Дистальные кости предплюсны Пяточная кость Кубовидная кость Остеология стопы Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
64 Биомеханика стопы (прод.) Головка I плюсневой кости Поперечный свод Бугор пяточной кости Медиальный продольный свод Латеральный продольный свод Головка V плюсневой кости 6 сводов сводов стопы: 5 продольных и 1 поперечный. Образованы и удерживаются формой костей, связками, подошвенным апоневрозом ( пассивные “затяжки” сводов) и мышцами стопы и голени ( активные “затяжки” ). Опорный треугольник и своды стопы. Основные точки опоры : пяточный бугор и головки I и V плюсневых костей, которые образуют опорный треугольник стопы.
Основные функции стопы и её сводов Опорная функция при стоянии и ходьбе. Рессорная функия – гашение ударов при приземлении стопы и уменьшение сотрясений тела при ходьбе, беге, прыжках и т.д. Приспособление к ходьбе и бегу по неровным опорным поверхностям - адаптация стопы. Участие в формировании рычагов, передача вверх силы реакции опоры при отталкивании. 65 Биомеханика стопы (прод.) Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
Методы оценки подвижности суставов Зрительное восприятие движений отдельных сегментов и всего тела. Аппаратурные методы: механический - с помощью гониометра; механоэлектрический - с помощью электрогониометра; оптический – использование фото- или кино-аппаратуры; рентгенографический; Двигательные тесты и контрольные упражнения. 66 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
67 Подвижная бранша гониометра Неподвижная бранша гониометра Шарнир гониометра Компоненты гониометра: Общие правила гониометрии Определение костных ориентиров, используемых для наложения гониометра. Неподвижная бранша гониометра устанавливается по продольной оси проксимального сегмента конечности, а подвижная бранша - вдоль продольной оси дистального сегмента. Шарнир гониометра располагается на оси сустава. Проксимальный компонент сустава должен быть стабилизирован. Отсчет углов движений проводится от исходного (нолевого) положения сустава. Размах движений пациента сравнивают с нормальными величинами. Для парных суставов сравнивается подвижность пораженного и здорового суставов. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
68 Для большинства суставов нолевое положение соответствует полному разгибанию сустава. Для голеностопа нолевым положением является расположение стопы под прямым углом к оси голени.
69 Сустав Тип сустава Сгибание/ разгибание Приведение/ отведение Пронация/ супинация Плечевой Шаровидный 180/60 - / 180 90/90 Локтевой Сложный винтообразный и цилиндрический 1 50 /0-10* - 90/90 Лучезапястный Эллипсовидный 80/70 30/20 - Тазобедренный Ореховидный 120/15* 30/45 35/45 Коленный Сложный блоковидный 135/15* - - Голеностопный Блоковидный 50/20** - - * переразгибание. **подошвенное сгибание и тыльное разгибание. Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
70 Наклоны вперёд/назад Наклоны в стороны Повороты в стороны Шейный отдел 60-70/60-70 40 60-80 Грудной отдел 35-45/50 - 20-30 Поясничный отдел 60-70/30-45 35-60 30 Позвоночник в целом 90/45 55 90 Зверев Ю.П. Лекции по биомеханике
