סטטיקה ודינמיקה של גוף האדם: מרכז הכובד

המיקום האנכי של גוף האדם, תנועתו במרחב, סוגים שונים של תנועות (הליכה, ריצה, קפיצה) התפתחו בתהליך האבולוציה הארוכה יחד עם היווצרותו של האדם כמין. בתהליך האנתרופוגנזה, בקשר למעבר של אבותינו לתנאי קיום ארציים, ולאחר מכן לתנועה על שתי גפיים (תחתונות), השתנתה באופן משמעותי האנטומיה של האורגניזם כולו, חלקיו הבודדים, איבריו, כולל מערכת השרירים והשלד. דו-רגליות שחררה את הגפה העליונה מתפקוד השרירים והשלד. הגפה העליונה הפכה לאיבר עבודה - יד ויכלה להשתפר עוד יותר בזריזות התנועות. שינויים אלה כתוצאה מתפקוד חדש מבחינה איכותית באו לידי ביטוי במבנה כל מרכיבי החגורה ובחלק החופשי של הגפה העליונה. חגורת הכתפיים משמשת לא רק כתמיכה לגפה העליונה החופשית, אלא גם מגבירה משמעותית את ניידותה. בשל העובדה שעצם השכם מחוברת לשלד הגוף בעיקר בעזרת שרירים, היא רוכשת חופש תנועה גדול יותר. עצם השכם משתתפת בכל התנועות הנעשות על ידי עצם הבריח. בנוסף, עצם השכם יכולה לנוע בחופשיות ללא תלות בעצם הבריח. במפרק הכתף הכדורי-ושקע הרב-צירי, המוקף בשרירים כמעט מכל הצדדים, המאפיינים האנטומיים של המבנה מאפשרים תנועות לאורך קשתות גדולות בכל המישורים. ההתמחות של התפקודים בולטת במיוחד במבנה היד. הודות להתפתחות אצבעות ארוכות וניידות מאוד (בעיקר האגודל), היד הפכה לאיבר מורכב המבצע פעולות עדינות ומובחנות.

הגפה התחתונה, לאחר שנשאה את כל משקל הגוף, מותאמת באופן בלעדי לתפקוד השרירים והשלד. התנוחה האנכית של הגוף, היציבה הזקופה, משתקפת במבנה ובתפקודי החגורה (אגן) ובחלק החופשי של הגפה התחתונה. חגורת הגפיים התחתונות (חגורת האגן) כמבנה קמור חזק המותאם להעברת משקל הגו, הראש והגפיים העליונות לראשי עצם הירך. נטיית האגן ב-45-65° שנקבעה בתהליך האנתרופוגנזה תורמת להעברת משקל הגוף לגפיים התחתונות החופשיות בתנאים הביומכניים הטובים ביותר לתנוחת הגוף האנכית. כף הרגל קיבלה מבנה קמור, מה שהגביר את יכולתה לעמוד במשקל הגוף ולפעול כמנוף גמיש בעת הזזתו. שרירי הגפה התחתונה התפתחו חזק, אשר הסתגלו לביצוע עומסים סטטיים ודינמיים. בהשוואה לשרירי הגפה העליונה, לשרירי הגפה התחתונה יש מסה גדולה יותר.

בגפה התחתונה, לשרירים יש משטחי תמיכה נרחבים והפעלת כוח שרירים. שרירי הגפה התחתונה גדולים וחזקים יותר מאלה של הגפה העליונה. בגפה התחתונה, שרירי המיישרים מפותחים יותר מהכופפים. זאת בשל העובדה שהשרירים המיישרים ממלאים תפקיד מרכזי בשמירה על הגוף זקוף ובתנועה (הליכה, ריצה).

בזרוע, שרירי כופפי הכתף, האמה והיד מרוכזים בצד הקדמי, מכיוון שהעבודה המבוצעת על ידי הידיים נעשית מול הגוף. תנועות אחיזה מבוצעות על ידי היד, המושפעת ממספר גדול יותר של שרירי כופפים מאשר שרירי אקסטנסור. גם בגפה העליונה יש יותר שרירי סיבוב (פרונטורים, סופינטורים) מאשר בגפה התחתונה. הם מפותחים הרבה יותר טוב בגפה העליונה מאשר בגפה התחתונה. מסת שרירי הפרונטורים והסופינטורים של הזרוע מתייחסת לשאר שרירי הגפה העליונה כ-1:4.8. בגפה התחתונה, יחס המסה של שרירי הסיבוב לשאר הוא 1:29.3.

הפאשיה והאפונאורוזות של הגפה התחתונה מפותחות הרבה יותר מאלה של הגפה העליונה עקב ביטוי גדול יותר של כוח תחת עומסים סטטיים ודינמיים. לגפה התחתונה יש מנגנונים נוספים המסייעים להחזיק את הגוף במצב אנכי ולהבטיח את תנועתו במרחב. חגורת הגפה התחתונה מחוברת כמעט באופן מקובע לעצה והיא מהווה תמיכה טבעית לגו. הנטייה של האגן לנטות לאחור על ראשי עצם הירך נמנעת על ידי הרצועה האיליופמורלית המפותחת מאוד של מפרק הירך ושרירים חזקים. בנוסף, האנכי של כוח המשיכה של הגוף, העובר מול הציר הרוחבי של מפרק הברך, מסייע מכנית להחזיק את מפרק הברך במצב מורחב.

בגובה מפרק הקרסול, בעמידה, שטח המגע בין המשטחים המפרקיים של עצם השוקה והטאלוס גדל. דבר זה מתאפשר בשל העובדה שהמלאולים המדיאליים והצדדיים חובקים את החלק הקדמי, הרחב יותר, של בלוק הטאלוס. בנוסף, הצירים הקדמיים של מפרקי הקרסול הימני והשמאלי ממוקמים זה ביחס לחלק האחורי. האנכי של כוח המשיכה של הגוף עובר קדימה ביחס למפרקי הקרסול. זה מוביל למעין צביטה של החלק הקדמי, הרחב יותר, של בלוק הטאלוס בין המאלאולים המדיאליים והצדדיים. למפרקי הגפה העליונה (כתף, מרפק, שורש כף היד) אין מנגנוני בלימה כאלה.

עצמות ושרירי גוף המטען, ובמיוחד השלד הצירי - עמוד השדרה, התומך בראש, בגפיים העליונות ובאיברי בית החזה והבטן - עברו שינויים עמוקים בתהליך האנתרופוגנזה. בקשר ליציבה זקופה, נוצרו עיקולים בעמוד השדרה, והתפתחו שרירי גב חזקים. בנוסף, עמוד השדרה כמעט נייח במפרק סקרואיליאק חזק המזווג עם חגורת הגפיים התחתונות (עם חגורת האגן), אשר במונחים ביומכניים משמש כמחלק משקל גוף המטען לראשי עצם הירך (לגפיים התחתונות).

לצד גורמים אנטומיים - המאפיינים המבניים של הגפיים התחתונות ופלג הגוף העליון, שפותחו בתהליך האנתרופוגנזה כדי לשמור על הגוף במצב זקוף, תוך הבטחת איזון ודינמיקה יציבים, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת למיקום מרכז הכובד של הגוף.

מרכז הכובד הכללי (GC) של אדם הוא נקודת הפעלת תוצאת כל כוחות הכבידה של חלקי גופו. על פי MF Ivanitsky, מרכז הכובד ממוקם בגובה חוליית העצה הרביעית והוא מוקרן על המשטח הקדמי של הגוף מעל סימפיזיס הערווה. מיקום מרכז הכובד ביחס לציר האורך של הגוף ועמוד השדרה תלוי בגיל, מין, עצמות שלד, שרירים ומשקעי שומן. בנוסף, ישנן תנודות יומיות במיקום מרכז הכובד עקב קיצור או הארכה של עמוד השדרה, המתרחשות עקב פעילות גופנית לא אחידה במהלך היום ובלילה. אצל קשישים וזקנים, מיקום מרכז הכובד תלוי גם ביציבה. אצל גברים, מרכז הכובד ממוקם בגובה חוליית העצה המותנית השלישית - V, אצל נשים - 4-5 ס"מ נמוך יותר מאשר אצל גברים, ומתאים לרמה מהחוליה המותנית V לחוליה הקוקסיגלית הראשונה. זה תלוי, בפרט, בשקיעת שומן תת עורית גדולה יותר באזור האגן והירך מאשר אצל גברים. אצל יילודים, מרכז הכובד נמצא בגובה חוליות בית החזה V-VI, ולאחר מכן בהדרגה (עד גיל 16-18) הוא נע כלפי מטה ומעט אחורה.

מיקום ה-CG של גוף האדם תלוי גם בסוג הגוף. אצל אנשים עם סוג גוף דוליכומורפי (אסתנים), ה-CG ממוקם נמוך יחסית מאשר אצל אנשים עם סוג גוף ברכימורפי (היפרסתנים).

כתוצאה מהמחקר נקבע כי מרכז הכובד של גוף האדם ממוקם בדרך כלל בגובה החוליה השנייה של העצה. קו האנך של מרכז הכובד עובר 5 ס"מ מאחורי הציר הרוחבי של מפרקי הירך, כ-2.6 ס"מ מאחורי הקו המחבר את הטרוכנטרים הגדולים, ו-3 ס"מ לפני הציר הרוחבי של מפרקי הקרסול. מרכז הכובד של הראש ממוקם מעט לפני הציר הרוחבי של המפרקים האטלנטו-אוקסיפיטליים. מרכז הכובד המשותף של הראש והגוף נמצא בגובה אמצע הקצה הקדמי של החוליה העשירית של בית החזה.

כדי לשמור על שיווי משקל יציב של גוף האדם על מישור, יש צורך שהאנך שיורד ממרכז הכובד שלו ייפול על השטח שתופסות שתי כפות הרגליים. הגוף עומד בצורה יציבה יותר, ככל ששטח התמיכה רחב יותר ומרכז הכובד נמוך יותר. עבור תנוחה אנכית של גוף האדם, שמירה על שיווי משקל היא המשימה העיקרית. עם זאת, על ידי מאמץ השרירים המתאימים, אדם יכול להחזיק את הגוף בתנוחות שונות (בתוך גבולות מסוימים) גם כאשר השלכת מרכז הכובד נמצאת מחוץ לאזור התמיכה (נטייה חזקה קדימה של הגוף, לצדדים וכו'). יחד עם זאת, עמידה ותנועה של גוף האדם לא יכולות להיחשב יציבות. עם רגליים ארוכות יחסית, לאדם יש שטח תמיכה קטן יחסית. מכיוון שמרכז הכובד הכולל של גוף האדם ממוקם גבוה יחסית (ברמת חוליית העצה השנייה), ושטח התמיכה (שטח שתי הסוליות והמרווח ביניהן) אינו משמעותי, יציבות הגוף קטנה מאוד. במצב של שיווי משקל, הגוף מוחזק על ידי כוח התכווצויות השרירים, המונע ממנו ליפול. חלקי הגוף (ראש, פלג גוף, גפיים) תופסים מיקום המתאים לכל אחד מהם. עם זאת, אם היחס בין חלקי הגוף מופרע (לדוגמה, מתיחת הזרועות קדימה, כיפוף עמוד השדרה בעמידה וכו'), אז המיקום והאיזון של חלקי גוף אחרים משתנים בהתאם. רגעים סטטיים ודינמיים של פעולת שרירים קשורים ישירות למיקום מרכז הכובד של הגוף. מכיוון שמרכז הכובד של הגוף כולו ממוקם בגובה החוליה הסקרלית השנייה מאחורי הקו הרוחבי המחבר את מרכזי מפרקי הירך, הנטייה של פלג הגוף העליון (יחד עם האגן) לנטות לאחור מתנגדת על ידי שרירים ורצועות מפותחות מאוד המחזקות את מפרקי הירך. זה מבטיח את איזון כל פלג הגוף העליון, המוחזק זקוף על הרגליים.

הנטייה של הגוף ליפול קדימה בעמידה נובעת מקו המרכז האנכי העובר קדימה (ב-3-4 ס"מ) מהציר הרוחבי של מפרקי הקרסול. הנפילה מתנגדת על ידי פעולות שרירי גב הרגל. אם הקו האנכי של מרכז הכובד נע עוד יותר קדימה - אל אצבעות הרגליים, אז על ידי כיווץ שרירי הגב של הרגל העקב מורם, מורם ממישור התמיכה, הקו האנכי של מרכז הכובד נע קדימה והאצבעות משמשות כתמיכה.

בנוסף לתמיכה, הגפיים התחתונות מבצעות פונקציה של תנועה, ומניעות את הגוף במרחב. לדוגמה, בעת הליכה, גוף האדם מבצע תנועה קדימה, נשען לסירוגין על רגל אחת, ואז על השנייה. במקרה זה, הרגליים מבצעות לסירוגין תנועות דמויות מטוטלת. בעת הליכה, אחת הגפיים התחתונות ברגע מסוים היא תומכת (אחורית), השנייה חופשית (קדמית). עם כל צעד חדש, הרגל החופשית הופכת לתמיכה, ורגל התמיכה מובאת קדימה והופכת חופשית.

התכווצות שרירי הגפה התחתונה במהלך הליכה מגבירה משמעותית את עקמומיות כף הרגל, מגדילה את עקמומיות הקשתות הרוחביות והאורכיות שלה. במקביל, ברגע זה, פלג הגוף העליון נוטה מעט קדימה יחד עם האגן על ראשי עצם הירך. אם הצעד הראשון מתחיל ברגל ימין, אז העקב הימני, ואז אמצע הכף והבהונות עולים מעל מישור התמיכה, רגל ימין מתכופפת במפרקי הירך והברך ומובאת קדימה. במקביל, מפרק הירך של צד זה והפלג העליון עוקבים קדימה אחרי הרגל החופשית. רגל זו (ימנית), עם התכווצות אנרגטית של שריר הארבע ראשי של הירך, מתיישרת במפרק הברך, נוגעת במשטח התמיכה והופכת לתמיכה. ברגע זה, הרגל השמאלית השנייה (עד לרגע זה רגל התמיכה האחורית) יורדת ממישור התמיכה, מובאת קדימה, והופכת לרגל החופשית הקדמית. בשלב זה, רגל ימין נשארת מאחור כרגל תמיכה. יחד עם הגפה התחתונה, הגוף נע קדימה ומעט כלפי מעלה. לפיכך, שתי הגפיים מבצעות לסירוגין את אותן תנועות ברצף מוגדר בקפדנות, תוך תמיכה בגוף תחילה מצד אחד, אחר כך מצד שני, ודוחפות אותו קדימה. עם זאת, במהלך הליכה, אין רגע שבו שתי הרגליים נקרעות בו זמנית מהקרקע (מישור התמיכה). הגפה הקדמית (החופשית) תמיד מצליחה לגעת במישור התמיכה עם העקב שלה לפני שהרגל האחורית (התומכת) מופרדת ממנה לחלוטין. כך שונה הליכה מריצה וקפיצה. יחד עם זאת, בהליכה, יש רגע שבו שתי הרגליים נוגעות בו זמנית בקרקע, כאשר רגל התומכת נוגעת בכל הסוליה, והרגל החופשית נוגעת באצבעות הרגליים. ככל שההליכה מהירה יותר, כך קצר יותר רגע המגע הסימולטני של שתי הרגליים עם מישור התמיכה.

במעקב אחר השינויים במיקום מרכז הכובד במהלך ההליכה, ניתן להבחין בתנועת הגוף כולו קדימה, למעלה ולצד במישור האופקי, הקדמי והסגיטלי. התזוזה הגדולה ביותר מתרחשת קדימה במישור האופקי. התזוזה למעלה ולמטה היא 3-4 ס"מ, ולצדדים (תנודות רוחביות) - 1-2 ס"מ. אופיין והיקפן של תזוזות אלו נתונים לתנודות משמעותיות ותלויים בגיל, מין ומאפיינים אישיים. שילוב גורמים אלו קובע את הייחודיות של ההליכה, שיכולה להשתנות תחת השפעת האימון. בממוצע, אורך צעד רגוע רגיל הוא 66 ס"מ ואורכו 0.6 שניות.

כאשר ההליכה מאיצה, הצעד הופך לריצה. ריצה שונה מהליכה בכך שהיא כוללת תמיכה לסירוגין ונגיעה במשטח התמיכה עם רגל אחת ולאחר מכן עם השנייה.

[ 1 ], [ 2 ]