Биомеханика ног и таза в асанах йоги
При мышечных дисфункциях фазические мышцы проявляют тенденцию к утомлению и перерастяжению, а тонические – к укорочению и гипертоничности.
Типы мышечных волокон
Режимы мышечного сокращения
Мышцы могут работать в разных режимах: в режиме изометрического сокращения, концентрического сокращения и эксцентрического удлинения. Когда мы совершаем какое-то движение, мышцы, отвечающие за это движение, сокращаются концентрически, т.е. сокращение мышцы сопровождается ее укорочением. Мышца сокращается, укорачивается, места ее прикрепления сближаются, происходит движение. Например, когда мы сгибаем руку в локтевом суставе, бицепс плеча, ответственный за это движение, сокращается концентрически.
Но мышца может напрягаться и без изменения своей длины. Такой режим работы называется изометрическим напряжением. Например, когда мы соединяем ладони и давим ими друг на друга, или когда мы «толкаем» стену. Мышцы напрягаются, но их длина не изменяется и движения не происходит. Это изометрическое напряжение.
Эксцентрическое удлинение мы наблюдаем, когда мышца сопротивляется силе тяжести. Например, в бхадрасане (баддха конасане): если наши колени не опускаются на пол, а остаются на весу, приводящие мышцы бедра находятся в состоянии эксцентрического удлинения, т.к. они сопротивляются силе тяжести. В этом режиме мышца напрягается, но не укорачивается, а наоборот, растягивается. Эксцентрическое удлинение мышц называют также работой в уступающем режиме.
Если направление движения противоположно силе тяжести, активная мышца сокращается концентрически, в противном случае мышца сокращается эксцентрически.
При "устранении" силы тяжести при движениях, выполняемых на опоре (на полу), каждая мышечная группа сокращается концентрически, производя нужное движение.
С точки зрения развития мышечной силы, самым эффективным режимом является режим эксцентрического удлинения. Затем следует изометрическая работа, и на последнем месте концентрическое сокращение.
Наиболее эффективно мышца сокращается, когда она находится в состоянии некоторого натяжения и напряжения одновременно. Такое состояние дает мышце возможность действовать мощнее и развивать большую силу за короткое время и скорее и точнее отвечать на управляющие импульсы нервной системы. Пассивно растянутая и расслабленная мышца функционирует плохо. Мышца также теряет свою силу и большую часть сократительного потенциала, когда места ее прикрепления сближены и она находится в положении относительного удлинения.
Координация движений
Все мышцы в нашем теле работают согласованно, напряжение одних вызывает сопутствующее изменение тонуса других: их напряжение или, наоборот, расслабление. Согласованная деятельность мышц всего тела в процессе двигательной активности называется координацией движений.
Агонисты
Когда мы совершаем какие-то движения, в работу вовлекается не одна, а сразу несколько мышц, способных выполнять данную функцию. Например, когда мы сгибаем бедро (приподнимает ногу), в этом движении принимают участие прямая мышца бедра, подвздошно-поясничная мышца, портняжная, а также им помогают мышца, напрягающая широкую фасцию бедра и приводящие мышцы бедра. Мышца, в первую очередь ответственная за данное движение, называется агонистом. В движении она сокращается концентрически, укорачиваясь и сближая места прикрепления. Именно агонист определяет направление движения. В нашем примере со сгибанием бедра пояснично-подвздошная мышца является агонистом.
Синергисты
Мышцы, работающие совместно, имеющие одинаковую направленность с агонистом и помогающие агонисту, называются синергистами. Синергисты включаются в движение позднее агонистов также концентрическим сокращением. Чаще всего синергистами выступают двусуставные мышцы, т.е. те, которые пересекают два сустава и могут вызвать движения в каждом из них. Наличие мест прикрепления синергиста около 2-х суставов позволяет ему участвовать в движении каждого сустава. После исчерпания движения в одном суставе, около которого прикрепляется синергист, этот сустав становится местом фиксации для начала движения в другом суставе. Изменяя положение сначала одного места своего прикрепления, а затем – второго, синергист обеспечивает плавность перехода движения из одного сустава в другой. Например, экстензоры (разгибатели) бедра – седалищно-бедренные мышцы – обеспечивают плавность и последовательность перехода экстензии тазобедренного сустава во флексию (сгибание) коленного сустава.
Антагонисты
Мышцы с функцией, противоположной агонисту, называются антагонистами. Антагонисты включаются в движение позднее агонистов. Они могут не вовлекаться в движение, если нет сопротивления силе тяжести, например, когда движущиеся части тела расположены на полу. Если же сопротивление силе тяжести присутствует, антагонисты напрягаются эксцентрически, удаляя места своего прикрепления и обеспечивая плавность движения. Например, подвздошно-поясничная мышца выступает в роли антагониста при разгибании бедра (отведении ноги назад).
Фиксаторы
Поскольку движения в одном и том же суставе могут осуществляться в разных направлениях, работа мышц должна как-то отличаться. Например, сгибание тазобедренного сустава может поднять бедро, а может наклонить корпус вперед. Эту разницу обеспечивают мышцы фиксаторы, фиксирующие одно из мест прикрепления агониста. Фиксаторы активизируются раньше агонистов изометрическим типом сокращения, сохраняя места своего прикрепления неподвижными. Они также обеспечивают отсутствие добавочных движений в соседних регионах. Предварительное изометрическое напряжение фиксаторов играет большую роль в формировании преднастройки организма, его готовности к совершению движения.
Нейтрализаторы
И наконец, у нас есть мышцы нейтрализаторы, которые нейтрализуют ненужные в данном движении функции синергистов. Нейтрализаторы сокращаются изометрически или эксцентрически, сохраняя места своего прикрепления неподвижными или вызывая их взаимоудаление. Они обеспечивают однонаправленность движения и наиболее короткую траекторию. Например, при разгибании бедра агонистом выступает большая ягодичная мышца. Но она не только разгибает бедро, но и отводит его в сторону и поворачивает наружу. Поэтому, чтобы получить «чистое» отведение ноги назад, в движение включаются также аддукторы (приводящие мышцы) бедра, предупреждающие его отведение, и пронаторы, нейтрализующие его наружную ротацию.
Кинематические цепи
Две кости, соединенные суставом, образуют кинематическую пару. Несколько кинематических пар, соединенных последовательно, образуют кинематическую цепь. Например, нога содержит множество кинематических пар, образованных суставами, и представляет собой кинематическую цепь.
Кинематическая цепь может быть открытой или закрытой (замкнутой). В открытых кинематических цепях последнее (концевое) звено цепи свободно, оно соединено только с одним соседним звеном. В каждом суставе открытой цепи возможны движения, независимые от других суставов. Например, удерживая ногу на весу, мы можем сгибать и разгибать ее только в тазобедренном суставе или только в коленном или голеностопном, или во всех суставах одновременно.
В закрытой или замкнутой кинематической цепи нет свободного последнего звена. Типичным примером замкнутой цепи является грудная клетка, в которой ребра соединяются с позвонками и грудиной. В грудной клетке нет свободного звена. Открытая кинематическая цепь превращается в замкнутую, если последнее звено контактирует с опорой. Например, наши руки в обычном положении представляют собой две отдельные кинематические цепи. Но когда они становятся опорой, они превращаются в цепи замкнутые. Например, в васиштхасане (боковой планке) опорная рука становится закрытой кинематической цепью. А в обычной планке обе руки замыкаются в единую кинематическую цепь, т.к. они объединены общей опорой.
В замкнутых кинематических цепях суставы – кинематические пары – не могут двигаться изолированно, и движения одних звеньев вызывают движения других. Например, если в планке мы согнем локти или только один из них, это вызовет изменение положения плечевого и лучезапястного суставов, положения лопатки и т.д. То же самое произойдет, например, если мы согнем колено при переходе из паршваттанасаны в ашвасанчаласану: вслед за сгибанием колена все суставы изменят свои положения.
В естественных условиях мышцы проявляют свою силу не в изолированных суставах, а в кинематических цепях, в результате чего возникают движения, которые, на первый взгляд, никак не связаны с действием той или иной мышцы. Например, простое сгибание руки в локтевом суставе приводит к разгибанию плеча – из-за смещения общего центра тяжести руки плечо (верхняя часть руки) смещается назад. Еще более наглядный пример: когда мы наклоняемся вперед, сгибаясь в тазобедренных суставах, таз смещается назад. Это смещение происходит за счет разгибания голеностопных суставов. Получается, что мышцы – сгибатели тазобедренного сустава вызвали разгибание голеностопа, к которому они прямого отношения не имеют.
Общая анатомия ног и таза
В медицине ноги принято называть «нижними конечностями», а руки – «верхними конечностями». Это настолько привычно, что эти выражения просто сами буквально «прыгают» на язык. Но ум сопротивляется: не хочется называть руки и ноги конечностями. Поэтому постараемся обойтись без этих некрасивых, хотя и научных, выражений.
Итак. Наш скелет условно подразделяют на две части: основной скелет и добавочный. Основной – это позвоночник, грудная клетка и кости черепа, а добавочный – это кости плечевого пояса, рук, ног и таза. Таким образом, таз и кости ног относятся к добавочному скелету и крепятся к позвоночнику. Собственно, непосредственно к позвоночнику крепится только таз, а уже к нему крепятся кости ног.
Строение таза
Таз – массивное костное образование, соединяющее ноги с позвоночником и формирующее полость для внутренних органов. В полости таза располагаются мочевой пузырь, прямая кишка и внутренние репродуктивные органы. Таз сформирован крестцом и двумя тазовыми костями. Вспомним, что крестец – это отдел (часть) позвоночного столба, в котором все пять крестцовых позвонков срослись в единую костную структуру. Верхняя часть крестца называется основанием. Основание соединяется с V – последним – поясничным позвонком. Кроме того, таз соединяется с позвоночником мощными пояснично-подвздошными связками, натягивающимися между поперечными отростками двух нижних поясничных позвонков и тазовыми костями.
Таз сформирован крестцом и двумя тазовыми костями.
На боковых поверхностях крестца есть суставные поверхности, которыми он соединяется с тазовыми костями, образуя крестцово-подвздошные суставы – правый и левый. Это малоподвижные суставы, окруженные очень плотной суставной капсулой, которая срастается с надкостницей крестца и тазовых костей. Крестцово-подвздошные суставы укреплены прочными связками, поперечно расположенными на передней и задней поверхностях таза. По форме крестцово-подвздошные суставы относятся к плоским суставам.
Крестец – это отдел позвоночного столба, в котором все пять крестцовых позвонков срослись в единую костную структуру. Верхняя часть крестца называется основанием. На боковых поверхностях крестца есть суставные поверхности, которыми он соединяется с тазовыми костями, образуя крестцово-подвздошные суставы.
Каждая тазовая кость, в свою очередь, формируются из трех срастающихся костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Это сращение завершается вместе с половым созреванием. У взрослого человека места сращения этих костей неразличимы, мы не можем точно обозначить, где именно заканчивается одна кость и начинается другая, но все же в тазовых костях различают соответствующие части и употребляются выражения: седалищная кость, лобковая кость, подвздошная.
Верхний край тазовой кости называется подвздошным гребнем. Спереди подвздошный гребень оканчивается костным выступом, который называется верхней передней подвздошной остью. А сзади он оканчивается нижней задней подвздошной остью. И есть также нижняя передняя и верхняя задняя подвздошные ости. Аналогичный выступ есть и на седалищной кости. Он называется седалищной остью. Это важные анатомические ориентиры, места прикрепления связок и мышц.
Костные ориентиры тазовых костей:1 – подвздошная кость, 2 – гребень подвздошной кости, 3 – верхняя передняя подвздошная ость, 4 – нижняя передняя подвздошная ость, 5 – вертлужная впадина, 6 – верхняя ветвь лобковой кости, 7 – бугор лобковой кости, 8 – нижняя ветвь лобковой кости, 9 – суставная поверхность лобкового симфиза, 10 – седалищно-лобковая ветвь, 11 – задняя верхняя подвздошная ость, 12 – задняя нижняя подвздошная ость, 13 – седалищная кость, 14 – седалищная ость, 15 – запирательное отверстие, 16 – седалищный бугор, 17 – ветвь седалищной кости, 18 – задняя верхняя подвздошная ость, 19 – задняя нижняя подвздошная ость.
Спереди тазовые (лобковые) кости соединяются лобковым симфизом – малоподвижным соединением, полусуставом, который представляет собой хрящевую пластинку с щелевидной полостью внутри. У женщин лобковый симфиз шире, чем у мужчин. Лобковый симфиз – это неподвижное соединение, небольшие движения в нем возможны только во время родов.
Внизу таза расположены седалищные кости с седалищными буграми, которые мы хорошо чувствуем, когда сидим на твердой поверхности.
Соединение крестца и тазовых костей укреплено также дополнительными внесуставными связками. Крестцово-бугорная связка тянется от седалищного бугра к крестцу и копчику. Вверху она продолжается крестцово-подвздошной связкой, соединяющей крестец и подвздошные кости. С седалищными костями крестец соединяется поперечно-расположенными крестцово-седалищными связками, которые начинаются на выступе – ости – седалищной кости. Еще одна мощная связка тянется от верхней передней подвздошной ости к лобковой кости и называется паховой связкой.
Соединение крестца и тазовых костей укреплено мощными внесуставными связками
Мужской и женский таз отличаются. Женский таз шире и короче, лобковые кости, соединяясь симфизом, образуют более широкий угол – 90⁰. Мужской таз уже, угол схождения лобковых костей более острый – 70 – 75⁰.
Таз делится на два отдела: верхний – большой таз и нижний – малый таз. Граница между ними проходит по мысу крестца, дугообразным линия подвздошных костей и гребням лобковых костей. Полость большого таза является нижней частью брюшной полости (живота). Большой таз ограничен сзади V поясничным позвонком, с боков – крыльями подвздошных костей. Спереди большой таз костных стенок не имеет.
Малый таз начинается от обозначенной границы вверху, формируется передней поверхностью крестца и копчиком, крестцово-бугорными связками, седалищными буграми, ветвями седалищных и нижними ветвями лобковых костей. В области седалищных костей мы видим запирательные отверстия, заполненные запирательной мембраной. В этой мембране существуют отверстия, через которые проходят нервы и сосуды.
На наружной поверхности тазовой кости находится суставная впадина тазобедренного сустава, которая называется вертлужной. В этом суставе бедренная кость соединяется с тазом. Нужно сказать, что вертлужная впадина не у всех людей расположена одинаково. Она может располагаться чуть больше кпереди или чуть больше сбоку. Расположение вертлужной впадины является одним из факторов, влияющих на подвижность тазобедренного сустава.
Бедренная кость
Бедренная кость является самой большой и длинной в человеческом теле. На верхнем ее конце располагается головка бедренной кости, которой бедро соединяется с тазом в тазобедренном суставе. Головка соединена с телом кости шейкой, которая располагается под углом около 125⁰ относительно тела (диафиза) кости. Но это средняя величина. На самом деле этот угол может быть больше или меньше. Также неодинакова у разных людей и длина шейки бедренной кости. Шейка может быть длинной или короткой. Чем длиннее шейка бедра и больше угол ее соединения с телом бедренной кости, тем больший объем движений возможен в тазобедренном суставе (ТБС). Кроме того, шейка бедра наклонена вперед относительно фронтальной плоскости. Этот угол может быть очень разным у разных людей: от 10⁰ до 30⁰.
Бедренная кость является самой большой и длинной в человеческом теле.
На границе шейки и тела (диафиза) бедренной кости расположены два мощных костных бугра, называемых вертелами: верхний латеральный – большой и нижний медиальный – малый. Бедренная кость в естественном положении наклонена так, что ее нижний конец находится ближе к срединной линии тела, чем верхний. Сзади на нижнем конце бедренной кости расположены два округлых мыщелка. Спереди эти мыщелки плавно соединяются и образуют гладкую поверхность. Нижний конец бедренной кости – это суставная поверхность коленного сустава, в котором бедренная кость соединяется с большой берцовой костью голени (большеберцовой).
Кости голени
Голень состоит из двух костей: медиально расположенной большеберцовой и латерально – малоберцовой. Большеберцовая кость является второй по длине в нашем теле. Верхняя часть большеберцовой кости сильно утолщена и расширена и образует суставную поверхность, входящую в коленный сустав. Нижний конец тоже расширен и образует суставную поверхность для соединения с таранной костью стопы. Сбоку от него вниз отходит отросток – медиальная лодыжка, которую мы видим и можем легко пощупать. На внутренней стороне этой лодыжки есть суставная поверхность, которая также соединяется с таранной костью стопы.
Кости голени.
Малоберцовая кость значительно тоньше. Вверху у нее есть головка, на которой находится суставная поверхность для соединения с большеберцовой костью в межберцовом суставе. Это плоский и малоподвижный сустав. Нижний конец утолщен и образует латеральную лодыжку, которая тоже хорошо видна. Внизу кости голени соединяются не суставом, а синдесмозом – непрерывным соединением, движение в котором практически отсутствует. Поскольку концы большой бедренной кости сильно расширены, кости голени на большем своем протяжении находятся на расстоянии друг от друга, образуя межберцовое пространство. В этом пространстве находится межкостная перегородка.
Кости стопы
Человеческая стопа – чрезвычайно сложная структура, включающая 28 костей: 7 костей предплюсны, 5 плюсневых костей, 14 фаланг пальцев (на большом пальце 2 фаланги, на остальных по 3) плюс 2 сесамовидных косточки (которые есть не у всех). Это столько же, сколько в позвоночнике! (В позвоночнике человека 7 шейных позвонков, 12 грудных, 5 поясничных, крестец и 3 – 5 копчиковых позвонков).
Кости стопы подразделяются на три группы: кости предплюсны, плюсны и пальцев. Кости предплюсны – это семь костей, пять из которых мелкие, а две крупные. Это пяточная и таранная кости.
Человеческая стопа – чрезвычайно сложная структура, включающая 28 костей.
Когда мы смотрим на ноги человека, кажется, что кости голени соединяются непосредственно с пяткой. На самом деле нет. Большая берцовая кость соединяется с таранной костью стопы, а уж та в свою очередь соединяется с пяточной костью.
Таранная кость стопы уникальна и интересна тем, что при своих небольших размерах образует целых 3 сустава, которыми соединяется с 4-мя соседними костями: большой и малой берцовыми, пяточной и ладьевидной. Верхняя поверхность таранной кости является блоковидной и называется блоком таранной кости. Блок таранной кости является суставной поверхностью для соединения с большеберцовой костью. С обеих сторон от него есть еще две суставные поверхности для соединения с лодыжками – медиальной (большеберцовой) и латеральной (малоберцовой).
На нижней поверхности таранной кости есть еще 3 суставные поверхности для соединения с пяточной костью (передняя, средняя и задняя). А спереди расположена ладьевидная суставная поверхность для соединения с ладьевидной костью стопы.
Таранная кость.
Пяточная кость самая крупная кость стопы и располагается под таранной. Сзади на пяточной кости находится костный бугор, называемый пяточным бугром, а в просторечье – пятка. На верхней стороне пяточной кости расположены три суставные поверхности для соединения с таранной костью, а спереди – суставная поверхность для соединения с кубовидной костью.
Кости предплюсны.
Помимо таранной и пяточной костей, к костям предплюсны относятся ладьевидная, кубовидная и три клиновидные кости. Далее расположены пять костей плюсны и кости пальцев. Первая, вторая и третья плюсневые кости соединяются с клиновидными костями предплюсны, а четвертая и пятая – с кубовидной костью. Каждый палец включает три отдельные косточки – фаланги, кроме первого (большого), у которого только две фаланги. Кроме того, под головкой первой плюсневой кости находятся еще две маленькие круглые косточки, которые называются сесамовидными. Сесамовидные кости не соединяются с другими костями скелета никакими соединениями, а свободно располагаются в мягких тканях.
Суставы ног
Тазобедренный сустав
В ТБС бедренная кость соединяется с тазовой костью. Суставная поверхность бедренной кости находится на головке, а суставная поверхность таза – в вертлужной впадине. По краю вертлужной впадины расположена так называемая вертлужная губа – полоска суставного хряща, дополнительно углубляющая суставную впадину. Эта губа находится внутри полости сустава, образованной суставной капсулой. На тазовой кости суставная капсула прикрепляется по окружности вертлужной впадины. А на бедренной кости – примерно в месте соединения шейки бедренной кости с телом кости. Т.е. шейка бедра находится внутри суставной полости.
ТБС укреплен мощными связками, расположенными на поверхности суставной капсулы.
По своей структуре ТБС является комплексным суставом, т.к. в нем есть маленькая внутрисуставная связка, соединяющая головку бедра и вертлужную впадину. В период формирования вертлужной впадины эта связка удерживает головку бедренной кости на своем месте, а потом, у взрослых людей, препятствует чрезмерному приведению и наружной ротации бедра.
По форме тазобедренный сустав является шаровидным чашеобразным суставом и допускает движения во всех трех плоскостях.
ТБС укреплен мощными связками, расположенными на поверхности суставной капсулы. Эти связки связывают бедренную кость со всеми тремя частями тазовой кости. Это подвздошно-бедренная связка, лобково-бедренная и седалищно-бедренная. Самая мощная из них – подвздошно-бедренная, толщина которой достигает 1 см. Эта связка играет важную роль в поддержании вертикального положения тела, по сути, именно она не дает нам падать назад, когда мы находимся в вертикальном положении.
Коленный сустав
Коленный сустав – самый крупный и самый сложноустроенный сустав в теле человека. Он формируется тремя костями: бедренной, большеберцовой и надколенником.
Если посмотреть на суставные поверхности бедренной и большеберцовой костей, хорошо видно, что они не совсем соответствуют друг другу. Поэтому между ними внутри коленного сустава находятся дополнительные внутрисуставные хрящи полулунной формы, которые называются менисками. Менисков 2: медиальный, расположенный ближе к середине тела у внутреннего края сустава, и латеральный – расположенный у внешнего края. Наружные края менисков более толстые и сращены с суставной капсулой, внутренние, находящиеся в полости сустава, тонкие. При движении в суставе мениски меняют свою форму и положение. При сгибании – разгибании колена по верхней поверхности менисков скользят мыщелки бедренной кости, а при вращении голени мениски вместе с бедренной костью скользят по поверхности большеберцовой кости.