Закономірності антропометричної будови людини

З позиції біомеханіки не існує ідеально однакових людей, так само, як одна і та ж людина не робить двох однакових кроків. Однак є обов'язкові тенденції і закономірності, які відрізняють норму опорно-рухового апарату від патології.

Антропометрична нормавизначає зв'язки між лінійними розмірами будь-якого сегмента тіла людини і його ростом. З цією метою вводиться величина "парс" (П),яка дорівнює 1/56 росту людини. В парсах вимірюються довжини і поперечини всіх сегментів тіла (рис.7.2). Цими даними користуються для визначення довжин ампутованих кінцівок при протезуванні і ортезувані. Дані про величини мас сегментів тіла і центри їх розміщення зведені в табл.7.1.

Вони використовуються для моделювання опорно-рухової системи людини, моделювання механічних впливів на людський організм, а також розрахунку схем побудови і розподілу мас у протезах і ортезах.

На рис.7.3 і в табл.7.2 показані центри мас сегментів і їх координати, а також координати розміщення центрів суглобів людини. Знання антропометричних норм людини дуже важлива для побудови системи людина-оператор-машина.

Таблиця 7.1 Координати центрів мас (ріст людини 100%)

Рис.7.3.Розміщення центрів суглобів і центрів мас у сегментах тіла людини.

I

І

Таблиця 7.2
_____ Координати центрів суглобів людини (ріст людини 100 %)

7.3. Біомеханічні особливості рухового апарату верхніх кінцівок

Верхня кінцівка складається з трьох сегментів: плеча, передпліччя і кисті. Верхня кінцівка відносно плечового пояса має суму ступенів вільності, яка дорівнює 27; з них 7 ступенів припадає на суглоби кисті. З точки зору біомеханіки верхня кінцівка є незамкненим біокінематичним ланцюгом з кінематичними парами, які мають 1, 2 і 3 ступені вільності (табл.7.3).

Таблиця 7.3.
^_________________ Суглоби верхніх кінцівок ________________

... ~ ._ Кількість ступенів

№ Суглоб . . ^J -

вільності суглоба

1 Плечовий

2 Ліктьовий З

3 Променеліктьовий 1

4 Променезап'ястковий 1

5 Зап'ястково-п'ястковий 1-ї п'ясткової кістки 2

6 П'ястково-фаланговий суглоб 1-го пальця 2

7 Між фаланговий суглоб 1-го пальця 1

8 П'ястково-фалангові суглоби II-V пальців 1

9 Проксимальні фалангові суглоби II-V пальців 2

10 Дистальні між фалангові суглоби II-V пальців 1

Межі рухомості в суглобах верхніх кінцівок вказані у табл.7.4.

Таблиця 7.4
____________ Межі рухомості в суглобах верхніх кінцівок___________

Назва суглоба Вид руху Анатомічно допустимий

__________________________________________ розмах руху, градуси

Плечовий Згин-розгин 120... 150

Відведення 90... 100

Ліктьовий Ротація 70...80

Згин-розгин 140.. .150

Променеліктьовий Пронація* - супинація** 140...170

Згин-розгин 150... 160

Променезап'ястковий ВІдведення-приведення________ 70...90_______

*Пронація(лат. - нахилений вперед) - обертання вперед і всередину, положення передпліччя, при якому відведений великий палець спрямований всередину до нейтральної осі тіла.

**Супинація(лат. - лежання на спині) - положення, рух, спрямований проти пронації.

Анатомічні межі рухливості значно перевищують розмахи рухів, які виконують здорові люди, тому вводять поняття біомеханічно виправданих амплітуд, які в 1,5-2 рази менші від анатомічних амплітуд рухливості і вимагають значно менших енергетичних затрат. Це значно полегшує побудову

штучних рухомих з'єднань, наприклад, у протезах, які призначені для виконання побутових рухів і нескладних робочих рухів. Можна обмежитись такими амплітудами рухомості: згин-розгин у ліктьовому шарнірі (120...125°), пронація-супинація передпліччя (90... 100°), згин-розгин кисті (50...60°).

7.4. Біомеханічні особливості рухового апарату нижніх кінцівок

Нижня кінцівка складається з трьох сегментів: стегна, гомілки і стопи. Між ногою і тазом, а також між кожною парою сегментів ноги при ходьбі утворюються так звані міжланкові кути. На рис.7.4 зображені графіки міжланкових кутів у тазостегновому суглобі (ТСС), колінному (КС), гомілковостопному (ГСС) і плюснофаланговому (ПФС) суглобах. R_z і R_Y -вертикальна і повздовжня складові реакцій, відповідно. Для графіків (рис.7.4) характерна строга періодичність. Існують діапазони зміни міжланкових кутів (які відповідають різним фазам ходьби), що властиві для норми.

При ходінні нижні кінцівки людини почергово наступають на поверхню і при цьому виникають сили реакцій поверхні.

Рис.7.4. Графіки міжланкових кутів (д>) і опорних реакцій (R) при ходінні у

нормі.

Для вертикальної складової опорної реакції характерною є присутність двох вершин, які відповідають передньому (опора на п'яту) і задньому {відштовхування передньою частиною стопи) поштовхам. їх амплітуда досягає (1,10...1,25) Р (Р - вага тіла), що пов'язане з Інерційною силою. Повздовжня сила має теж дві вершини різних знаків. Перша - відповідає передньому поштовху і спрямована вперед, а друга - відповідає задньому поштовху і спрямована назад. Максимальне значення повздовжньої реакції становить 0.25Р.

Ще одна складова опорної реакції - це поперечна сила, що виникає при переступанні з однієї ноги на іншу, завжди спрямована латерально * і досягає (8...10%)відР.

*Латеральний- (лат.) бік, сторона.

Поиск по сайту: