Кашуба В.А., Тышко Е.М.

Национальный университет физического воспитания и спорта Украины

Первый Киевский медицинский колледж

Геометрия масс тела человека - система его биомеханических характеристик, включающая данные о месте расположения его общего центра масс (ОЦМ), моментов инерции биозвеньев относительно их осей и плоскостей вращения, эллипсоидов инерции и ряда других показателей.

Попытки исследования закономерностей геометрии масс материального субстрата организма человека предпринимались уже давно. Стремление к изучению и выявлению закономерностей в размерах человеческого тела возникло в глубокой древности в Египте, усилилось в эпоху расцвета греческого классического искусства и достигло наибольших результатов, как известно, в эпоху Возрождения.

В разное время было предложено много систем расчета размеров и пропорций тела, так называемых канонов. При пользовании каноном за единицу меры обычно принималась длина какой-либо отдельной части тела (модуля). Рассмотрение наиболее древних канонов показывает, что в практике существовало два наиболее распространенных принципа их построения. В одном случае за единицу меры (за модуль) принимался какой-либо участок тела, не связанный с естественным его расчленением на отдельные части в суставах; в других случаях модуль основывался на измерении отделенных, друг от друга сегментах, относительно подвижных частей тела человека.

Первый из известных канонов был создан в V веке до н.э. Поликлетом. В качестве модуля он брал ширину ладони на уровне корня пальцев (рис. 1).

Рис. 1.

Рис. 2.

В эпоху Возрождения внес много нового в учение о пропорциях тела человека великий Леонардо да Винчи. За модуль Леонардо да Винчи брал высоту головы, которая 8 раз укладывалась в росте тела человека (рис. 2).

Многие измерения пространственного расположения биозвеньев тела проводились исследователями на трупах. Для изучения параметров сегментов тела человека, за последние сто лет было рассечено около 50 трупов. В этих исследованиях трупы замораживались, рассекались по осям вращения в суставах, после чего сегменты взвешивались, определялись положения центров масс (ЦМ) звеньев и их моменты инерции преимущественно с использованием известного метода физического маятника. Кроме этого определялись объемы и средние плотности тканей сегментов. Исследования в таком направлении проводились также и на живых людях. В настоящее время для прижизненного определения геометрии масс тела человека используются ряд методов: метод водного погружения; метод фотограмметрии; метод, так называемого, внезапного освобождения; метод взвешивания тела человека в различных изменяющихся позах; метод механических колебаний; радиоизотопный метод; метод физического моделирования; метод математического моделирования [4].

Исследования последних [1, 4, 5] лет указывают на то, что осанку, возможно, оценивать по геометрии масс тела человека, так как одной из причин ее нарушений является возникновение чрезмерно большого опрокидывающего момента относительно одной или двух плоскостей пространства, занимаемого телом человека. Это вызывает излишнее перенапряжение мышц-разгибателей и деформацию продольной оси позвоночного столба.

Нарушение осанки, в дошкольном и школьном возрасте приводит к ухудшению работы органов и систем растущего организма.

Нарушение осанки у детей встречается как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскостях.

В сагиттальной плоскости различают нарушение осанки с увеличением или уменьшением физиологических изгибов позвоночного столба.

Круглая спина (сутулость) - это наиболее часто встречающееся отклонение, при котором наблюдается сильно выраженный грудной кифоз (который захватывает часть поясничного отдела позвоночного столба) и значительное уменьшение поясничного лордоза. При круглой спине голова обычно наклонена вперед; грудная клетка уплощена; плечи опущены вперед; лопатки имеют крыловидную форму; спина округлая; живот выпячен или отвисает; ягодицы уплощены; колени полусогнуты. Мышцы туловища в таком положении ослаблены, поэтому принять правильную осанку можно лишь на короткое время.

При кругло-вогнутой спине значительно выражен грудной кифоз и поясничный лордоз; увеличен угол наклона таза; ягодицы резко выпячены назад, живот выпячен; талия укорочена; голова, шея и плечи наклонены вперед; грудная клетка уплощена. Наблюдается недоразвитие мышц брюшного пресса, что обусловливает опускание внутренних органов.

Плоская спина характеризуется сглаженностью физиологических изгибов позвоночного столба; лопатки имеют крыловидную форму (внутренние края и нижние углы лопаток расходятся в стороны). Грудная клетка недостаточно выпуклая, смещена вперед; нижняя часть живота выдается вперед.

Определив у ребенка данный тип нарушения осанки, необходимо обязательно осмотреть его спину в горизонтальной плоскости (проба с наклоном вперед), чтобы определить наличие или отсутствие признаков поворота позвоночного столба вокруг вертикальной оси (ротации), проявляющихся мышечным или реберно-мышечным валиком.

Плосковогнутая спина - этот тип осанки встречается редко. У детей с такой осанкой при сравнительно плоской спине ягодицы выступают резко назад; таз сильно наклонен вперед; линия ОЦМ туловища проходит впереди тазобедренных суставов; шейный лордоз и грудной кифоз уплощены, а поясничная область позвоночного столба втянута.

При возникновении нарушений осанки, в частности, круглой и кругло-вогнутой спины, у детей наблюдается снижение функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварения, ретардация физического развития, а при плоской и плосковогнутой спине - еще и нарушение рессорной функции позвоночного столба.

К нарушениям осанки во фронтальной плоскости относится сколиоз. Это тяжелое прогрессирующее заболевание позвоночного столба, характеризующееся его боковым искривлением и скручиванием позвонков вокруг вертикальной оси - торсией. В зависимости от дуги искривления позвоночного столба различают несколько типов сколиоза: шейно-грудной сколиоз, грудной сколиоз, комбинированный или S-образный сколиоз.

По времени происхождения различают врожденные и приобретенные сколиозы.

Нарушения осанки во фронтальной плоскости приводят к изменению геометрии масс тела человека. Исследования, проведенные В. Е. Беленьким [1], позволили определить локализацию центров тяжести (ЦТ) сегментов туловища относительно фронтальной плоскости наиболее типичных больных с различными искривлениями позвоночного столба. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что ЦТ горизонтальных сегментов туловища группируются на вогнутой стороне искривлений. В области вершин искривлений расстояние между ЦТ сегмента и центром позвонка во фронтальной плоскости наибольшее - 10 - 30 мм, а в соседних сегментах по мере удаления от вершин это расстояние уменьшается. Кроме того, ЦТ сегментов, сохранив свое положение в средней части туловища, в то же время оказываются в стороне от продольной оси тела, на которой они размещались раньше до болезни. Дальше всего размещаются ЦТ тел сегментов, где расположены вершины искривлений (расстояния между ЦТ сегмента и осью тела достигают 5 - 15 мм).

Изучение соотношений масс тела у больных сколиозом позволило автору констатировать тот факт, что ЦТ сегментов туловища, несмотря на существенное боковое смещение позвоночного столба, локализируются около продольной оси тела. Вследствие чего линия, вдоль которой действует вес тела, занимает центральное положение, она проходит в стороне от сколиотических искривлений позвоночного столба, пересекая его только в районе "нейтральных" позвонков. Это значит, что во фронтальной плоскости на уровне искривлений вес тела создает статические моменты, которые стремятся увеличить деформацию позвоночного столба.

Нарушение геометрии масс тела можно определить при визуального скрининга или используя различный инструментарий.

Значительное количество способов изучения геометрии масс тела человека было предложено В.А. Гамбурцевым [3] (рис.3,4).

Рис. 3.

Рис. 4.

Новосибирским НИИТО на основе оптических методов измерения поверхности спины для определения деформаций позвоночного столба разработан метод компьютерной оптической топографии. Преобразование информации о форме поверхности спины в изображение интерферограммы с фазовой кодировкой измерительной информации в топографе осуществляется методом проекции полос со скрещивающимися оптическими осями камеры и проектора, который представляет собой графическое описание рельефа поверхности спины пациента в виде изолиний (рис.5).

Нами для измерения осанки человека, и в частности показателей геометрии масс, были разработаны методики измерения и анализа пространственной организации тела, с использованием видеокомпьютерного комплекса [5].

Эффективность предложенной технологии успешно апробирована в специальных контрольных педагогических экспериментах, что подтверждается данными статистического анализа полученных результатов.

Поступила в редакцию 27.01.2003г.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!