Основными движениями, которые выполняет нижняя конечность как целостный орган во время занятий физической культурой и спортом, являются следующие:
1.Движения, связанные с опорой для всего тела.
2. Движения, с выполнением рессорной функции (в сочетании с опорной функцией) – при различных видах приземления (в прыжке, беге, ходьбе и пр.).
3. Локомоторные движения (в ходьбе, беге и прыжке).
4. Удары по какому-либо предмету (в футболе).
5. Отдаление туловища от места опоры (в гребле, тяжелой атлетике, при поднимании на носках, в велосипедном спорте и пр.).
6. Движения, связанные, с опорной функцией в специфических положениях тела (при висе на носках или на согнутых ногах).
7. Отталкивание от окружающей водной среды (в плавании).
Эти основные движения нижней конечности могут комбинироваться друг с другом и усложняться, особенно при асимметричных движениях или положениях тела.
Работа, выполняемая нижней конечностью в каждой из приведенных выше семи основных групп движений, имеет определенную анатомическую характеристику.
1. Опорная функция нижней конечности проявляется в большей мере в положении стоя с опорой на обе ноги или на одну ногу. При обычном стоянии нижняя конечность разогнута в коленном и тазобедренном суставах, а в голеностопном находится в среднем положении между сгибанием и разгибанием.
Суставы нижней конечности функционально связаны между собой, поэтому положение костей в одном суставе влияет на положение в смежных суставах. Так, при изменении положения в одном из трех суставов (тазобедренном, коленном и голеностопном) одновременно изменяется положение в других суставах. Поэтому укрепление одного сустава, косвенным путем влияет и на укрепление другого. Так, мышцы-пронаторы бедра своим тонусом косвенным путем влияют на укрепление коленного сустава.
Если провести поперечные оси через главные суставы нижней конечности, то они будут не вполне параллельны друг другу и не в одной плоскости. Продольные оси бедра и голени находятся под углом приблизительно 170° друг к другу, открытым латерально. Это имеет значение для опорной функции, так как затрудняет одновременное сгибание в ее суставах и облегчает работу мышц в положении стоя.
2. Рессорная функция нижней конечности уменьшает толчки и сотрясания тела при ходьбе, беге, прыжках. Она обусловлена наличием сводов стопы, мышц и внутрисуставных связок. При описании скелета уже говорилось, что стопа имеет сводчатое строение 5 в продольном и 1 в поперечном направлении, повышающее ее рессорные свойства. Своды стопы удерживаются пассивными и активными силами.
К пассивным силам относятся:
- соответствие форм костей
- натяжение связочного аппарата стопы, удерживающего в соприкосновении суставные поверхности костей, образующих своды стопы. Наиболее крупной связкой стопы является длинная подошвенная связка.
К активным силам, удерживающим своды стопы, относится напряжение мышц, которые можно разделить на две группы:
1) длинные мышцы, переходящие на стопу с голени:
- длинные сгибатели пальцев, сухожилия которых проходят в переднезаднем направлении по подошвенной стороне стопы;
- длинная малоберцовая мышца, которая, проходя наискось по нижней поверхности костей предплюсны, способствует удержанию поперечного свода. Вместе с передней большеберцовой мышцей она участвует в образовании костно-сухожильно-мышечной петли, поддерживающей свод стопы снизу.
2) короткие мышцы самой стопы (приводящая мышца большого пальца: ее поперечная головка удерживает поперечный свод стопы в области головок плюсневых костей).
Значение мышц в укреплении сводов стопы очень велико. У стоящего человека свод стопы выражен лучше, чем у сидящего, т.к. при опоре на стопу происходит реактивное сокращение мышц, удерживающих ее своды, и степень выраженности сводов увеличивается. При действии какой-либо тяжести своды стопы не могут противостоять давлению тела и дополнительного груза и начинают опускаться. Время и скорость уплощения стопы зависит от утомления и растяжения мышц, уплощение может возникнуть также при небольших, но длительных нагрузках. При опоре отмечается расширение подошвенной поверхности стопы, т.к. ее мягкие ткани выполняют роль подушки, которая при надавливании увеличивается в поперечном и переднезаднем направлении. При этом в состоянии нормы размеры скелета стопы при стоянии не увеличиваются, а уменьшаются.
Рессорные свойства нижней конечности зависят также и от особенностей строения всей конечности. В любом приземлении на стопу участвует вся нижняя конечность, как аппарат, амортизирующий сотрясения (например, приземление в прыжке). Амортизация при этом обеспечивается:
- все суставы в момент приземления оказываются в несколько согнутом состоянии;
- повышение тонуса мышц-разгибателей.
Рессорную функцию выполняют следующие мышцы: (рассмотрение снизу вверх)
- все мышцы на подошвенной поверхности;
- мышцы, проходящие сзади голеностопа (трехглавая мышца голени, задняя большеберцовая, длинный сгибатель большого пальца, длинный сгибатель пальцев, малоберцовые мышцы);
- в области коленного сустава—четырехглавая мышца бедра;
- в области тазобедренного сустава — мышцы его задней поверхности, главным образом большая ягодичная, большая приводящая, двуглавая мышца бедра и пр.
При приземлении на пятки (например, в прыжке в длину, т.к. оттягивание носка в данном случае невозможно из-за высокого тонуса мышц передней поверхности голени и острого угла приземления) амортизационные свойства стопы почти не могут быть использованы, поэтому на спортивных площадках применяются искусственные амортизаторы, например рыхлый песок в яме для приземления.
При беге на короткие дистанции оттягивание носка вполне возможно, и это оттягивание уменьшает действие отдачи и увеличивает длину шага. Использование всей стопы, начиная с носка, в качестве рессорного аппарата всегда требует большого напряжения мышц.
В ходьбе и в беге на длинные дистанции приземление обычно производится с пятки.
3. Локомоторная функция нижней конечности заключается в том, что она производит отталкивание от опоры и обеспечивает активное перемещение всего тела в пространстве (ходьбе, беге, прыжки): первоначально сближенные проксимальный и дистальный концы конечности отдаляются друг от друга благодаря движениям в суставах и тело получает толчок, перемещающий его в пространстве. У опорной ноги происходят:
- сгибание стопы,
- разгибание в коленном и тазобедренном суставах,
- движения таза в тазобедренном суставе.
В нижней конечности сначала происходит движение в тазобедренном, затем в коленном, в голеностопном суставах и, наконец, в суставах стопы.
Эти движения совершаются почти одновременно или последовательно друг за другом; причем в большинстве случаев движения бедра заканчиваются несколько раньше, чем движения голени, движения голени — раньше, чем движения стопы. Относительная скорость движения каждого звена обычно неодинакова.
4. При ударах, выполняемых нижней конечностью, ее дистальный конец движется свободно: при гимнастических упражнениях, беге и ходьбе (во время переноса ноги из положения заднего шага в положение переднего шага и пр.). В этих движениях играет важную роль активная и пассивная недостаточность двусуставных мышц, определяя подвижность отдельных звеньев ноги.
Так при согнутом положении бедра затруднено разгибание голени в коленном суставе из-за пассивной недостаточности «седалищно-голенных» мышц (двуглавой бедра, полусухожильной, полуперепончатой) и отчасти из-за активной недостаточности четырехглавой мышцы бедра. При разогнутом бедре сгибание голени может быть затруднено из-за пассивной недостаточности прямой мышцы бедра и активной недостаточности названных «седалищно-голенных» мышц.
5. При отдалении туловища от места опоры происходит разгибание в тазобедренном и коленном и сгибании в голеностопном суставе. Терминологически здесь более правильно говорить о разгибании бедра в коленном суставе по отношению к голени, так как в данном случае голень является менее подвижной частью тела, чем бедро.
При выполнении данных действий работают мышцы:
- Мышцы задней поверхности голени (трехглавая, задняя большеберцовая, сгибатели пальцев) и мышцы латеральной поверхности голени (малоберцовые) при опоре на всю подошву производят не сгибание стопы, а разгибание голени и таким образом участвуют в разгибании коленного сустава.
- четырехглавой мышцы бедра. (разгибание в коленном суставе).
- При поднятии тяжести подошвенная поверхность стопы фиксирована, а таз – нет, поэтому возможно его отклонение назад. Разгибанию и удержанию таза и всего туловища в тазобедренном суставе способствует напряжение мышц задней поверхности бедра.
- Малоберцовые, камбаловидная и лежащие под ней мышцы, производят разгибание голени в голеностопном суставе, вместе с тем способствуют разгибанию ее в коленном суставе.
При выполнении некоторых физических упражнений (например, в гребле, в велосипедном спорте), когда стопа и наклоненный вперед таз фиксированы, отмечаются некоторые особенности в работе мышц:
- Мышцы задней поверхности бедра (двуглавая, полусухожильная и полуперепончатая) могут работать как синергисты четырехглавой мышцы бедра, и способствовать не сгибанию в коленном суставе, а разгибанию в нем. Эти мышцы при незафиксированных голени и стопе производят сгибание голени в коленном суставе и разгибание бедра в тазобедренном. При фиксировании голени они сгибают бедро в коленном суставе по отношению к голени, а при фиксированных бедре и голени разгибают таз в тазобедренном суставе.
При движениях, связанных с надавливанием стопой на какой-либо предмет, к действию мышц-разгибателей ноги присоединяется действие силы тяжести, причем не только самой ноги, но и других звеньев тела. Например, при езде на велосипеде для увеличения силы давления стопы на педаль используется сокращение ряда групп мышц, в частности мышц туловища и верхней конечности (велосипедист держится за руль).
6. При выполнении движений, связанных с опорной функцией в специфических положениях тела, таких, как вис на носках или на согнутых ногах, тело имеет опору на тыльную поверхность носка стопы или на заднюю поверхность верхнего отдела голени.
При висе на носках в сильно напряженном состоянии оказываются мышцы:
- тыльной поверхности стопы,
- передней поверхности голени: короткий разгибатель большого пальца, короткий разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца, длинный разгибатель пальцев, передняя большеберцовая и третья малоберцовая мышцы
Т.К. эти мышцы значительно слабее мышц задней поверхности голени, данное упражнение выполнять довольно трудно и оно требует специфических тренировок.
Вис на согнутых ногах выполнить проще, так как работает мощная группа мышц-сгибателей голени в коленном суставе (портняжная, нежная, двуглавая, полусухожильная и полуперепончатая, а также подколенная и икроножная мышцы).
7. При отталкивании тела от окружающей водной среды (в плавании) работа нижней конечности зависит от способа плавания. При плавании брассом после разведения и сгибания ног в тазобедренном и коленном суставах производится их резкое приведение и разгибание. Это требует наибольшего мышечного напряжения и выполняется при участии всех приводящих мышц (большой, длинной, короткой приводящих, тонкой, гребенчатой), также мышц-разгибателей голени и сгибателей стопы. В результате приведения ног происходит как бы выдавливание массы воды, находящейся между ними, и отталкивание тела от этой массы.
При плавании способом кроль выполняются попеременные движения бедра в тазобедренном суставе вверх и вниз по отношению к горизонтальной плоскости. Для «верхней» ноги наибольшая сила сокращения мышц необходима при движении ее вниз до горизонтальной плоскости, а для «нижней» ноги — при движении ее вверх до этой же плоскости. Дальнейшее движение нижних конечностей совершается в значительной мере в результате «баллистического» действия сгибателей и разгибателей бедра.
Работа нижней конечности как целого органа усложняется при асимметричных положениях и движениях тела. Так, в стойке на одной ноге, особенно при согнутом или наклоненном вперед туловище, для фиксации таза в тазобедренном суставе участия одних только мышц, расположенных на его передней или задней поверхности, недостаточно; необходима также работа мышц, расположенных с латеральной или медиальной стороны этого сустава, в зависимости от того, как будет проходить вертикаль ОЦТ тела по отношению к сагиттальной оси сустава. Если она проходит медиально, то для фиксации таза необходимо участие средней и малой ягодичных, грушевидной, внутренней запирательной, близнецовых мышц. Т.к. эти мышцы недостаточно сильны, обычно в положении на одной ноге наблюдается некоторый наклон таза в сторону противоположной ноги. Если вертикаль ОЦТ тела проходит латерально от сагиттальной оси тазобедренного сустава, то для удержания таза требуется напряжение мышц, приводящих бедро.
Степень подвижности в тазобедренном суставе зависит не только от строения самого сустава, но также от положения большого вертела по отношению к верхнему краю вертлужной впадины и от устройства связочного и мышечного аппаратов. Для максимального отведения бедра требуется его супинированное положение, при котором большой вертел не может служить препятствием для движения. Поэтому при упражнении «большой батман в сторону» бедру придают супинированное положение. При таком упражнении, как «шпагат», когда одна нога сильно согнута в тазобедренном суставе, а другая, наоборот, разогнута, препятствием служит натяжение связок и мышц. Столь сильное растяжение связочного и мышечного аппаратов может быть достигнуто систематическим упражнением, а в некоторых случаях обусловлено в известной мере прирожденной способностью. Наклон таза в сторону в шпагате составляет 16—18°, а поворот таза вокруг продольной оси тела — 28—32°. Тренировка в этом упражнении способствует увеличению амплитуды движений при занятии такими видами спорта, как барьерный бег, футбол, и пр. Для выполнения поперечного шпагата препятствием являются большие вертелы, и обычно у лиц, выполняющих это упражнение, можно отметить некоторые индивидуальные особенности в строении большого вертела и тазобедренного сустава.
При приседании и поднимании на носки (как на двух ногах, так и на одной) сокращаются одни и те же мышцы, с той лишь разницей, что в первом движении они выполняют преодолевающую работу, а во втором уступающую. Местом опоры стопы при поднимании на носки и опускании являются не только головки плюсневых костей и подошвенные поверхности пальцев, но также сесамовидные кости. При этих движениях вся стопа может быть уподоблена рычагу второго рода, хотя возможны положения и движения стопы, когда она функционирует как рычаг первого и третьего рода.
ЛЕКЦИЯ 8