Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

Для того чтобы лучше понимать, что такое энергетические требования и какова роль детерминант при ходьбе, необходимо знать, какие силы принимают здесь участие. Внешние силы, действующие на тело при ходьбе, это: сила инерции, сила тяжести и сила реакции опоры (СРО). Величина и направление внешних сил, таких, как СРО, можно определить при помощи таких приборов, как тензометрическая платформа. Сила инерции порождается инерционными свойствами сегментов тела. Она пропорциональна ускорению сегмента. Сила инерции действует в направлении, противоположном направлению ускорения. Сила тяжести действует по вертикали вниз через центр массы каждого сегмента. Сила реакции опоры — это сила, с которой опора воздействует на стопу. Она равна по величине и противоположна по направлению той силе, которую тело передает на опору через стопу (рис. 10.1).

Рис. 10.1.Сила реакции опоры (СРО) — это сила, с которой опора воздействует на стопу. СРО передается через стопу на ногу и далее — на все тело

СРО, вероятно, является самой важной силой при любых локомоциях, таких, как ходьба, различные прыжки и скачки и бег. СРО может воздействовать на многие точки стопы, но считается, что есть точка, через которую она действует. Эта точка называется центром давления (ТТД). Точно таким же образом ЦТ тела считается точкой, через которую проходит воздействие силы тяжести.

ЦД во время ходьбы движется по определенной траектории и создает определенный паттерн. У здоровых людей при ходьбе босиком этот паттерн отличается от наблюдаемого при ходьбе в обуви. При ходьбе босиком ЦД начинается на заднелатеральном крае пятки в начале опорной фазы и двигается почти линейно посередине стопы, оставаясь чуть снаружи средней линии, затем он смещается медиально через переднюю часть стопы с большой концентрацией по плюсневому разрыву. Затем, во время конечной стадии опоры, СД смещается ко второму и первому пальцам (рис. 10.2).

Рис. 10.2.Траектория перемещения центра давления (ЦД) показана положениями черной точки при постановке пятки (a); положении на полной стопе (b); в конце середины опоры (c) и при отрыве пальцев от опоры (d). Траектория ЦД имеет индивидуальные отличия и может изменяться в зависимости от типа обуви

Внутренние силы создаются прежде всего мышцами. Мышечная сила является мерой интенсивности выполняемой работы и равняется моменту силы сустава, умноженному на его угловую скорость. Для определения мощности используется формула P = F∙v, где F — это сила (прилагаемая в определенном направлении), а v — скорость движения в том же направлении. P измеряется либо в ваттах, либо в ньютонах на метр за секунду (Н м/с). Связки, сухожилия, капсулы суставов и костные компоненты помогают мышцам, оказывая сопротивление, передавая или поглощая силу. Мышечная активность определяется при помощи электромиографии (ЭМГ), т. е. методики, при которой регистрируется электрическая активность работающих мышц. Эта методика широко использовалась для исследования особенностей мышечной деятельности во время ходьбы. ЭМГ часто применяют вместе с тензометрическими платформами, киносъемкой и электрогониометрией, чтобы определить временные точки конкретной мышечной активности в цикле ходьбы. Однако регистрация ЭМГ дает информацию только о том, есть ли активность в определенной мышце, и если да, то когда эта мышца работает. ЭМГ не может ответить на вопрос, почему мышцы работают и какую силу они развивают. ЭМГ исследования ходьбы используются для проверки и подтверждения теоретических моделей, при помощи которых пытаются объяснить, почему мышцам надо противодействовать силам, действующим при ходьбе. При этом все теоретические модели разрабатываются для того, чтобы объяснить мышечную активность, обнаруженную при помощи ЭМГ.

10.2. Анализ в сагиттальной плоскости