Анатомическое положение тела

    Вертикальная  составляющая направлена  вверх  и противодействует силе тяжести. Если эта составляющая больше силы тяжести, то  тело  испытывает толчок, направленный  вверх, если меньше,  тело, а, следовательно и о.ц.т.  тела , опускается. Уменьшение толчков, плавность  движений  при ходьбе достигается использованием амортизационных свойств нижней конечности (приземление на несколько согнутую ногу), мышц-антагонистов и силы инерции.

    Горизонтальная  составляющая силы реакции опоры в первой фазе опорной ноги направлена назад и несколько уменьшает скорость  движения   тела. В фазе заднего шага опорной ноги она направлена вперед и способствует увеличению скорости  движения , достигает максимума при толчке. Сила реакции опоры передается на о. ц. т  тела , который испытывает колебания в трех плоскостях:  вверх-вниз , в стороны и вперед. Наиболее высокое  положение  о.ц.т.  тела  занимает в момент вертикали опорной ноги, наиболее низкое — в период двойной опоры. Вертикальные колебания о.ц.т. тела при ходьбе могут достигать 4—б см, причем чем больше выпрямлена oпoрная нога, тем колебания о.ц.т. тела больше.

      Поскольку стопы при ходьбе вверх-вниз, несколько развернуты кнаружи сила реакции опоры направлена не строго в передне-заднем направлении и о. ц. т. тела с переносом тяжести тела на опорную ногу перемещается то вправо, то влево. При выносе ноги вперед (в 1-ю фазу опорной ноги) о. ц. т. тела несколько смещается вперед. Скорость  движения  о. ц. т. тела при ходьбе неодинакова: в фазе переднего шага опорной ноги она несколько уменьшается, а в фазе заднего шага увеличивается.

    Площадь опоры при ходьбе вверх-вниз изменяется. В период одиночной опоры она наименьшая и соответствует площади одной стопы, двухопорный период — наибольшая и представлена площадью опорных поверхностей стоп и площадью пространства между ним.

    Опорная поверхность при ходьбе вверх-вниз должна обладать определенной плотностью и шероховатостью. Так, ходьба по рыхлому снегу затруднена из-за невысокой плотности, а ходьба по льду — из-за незначительного трения(при ходьбе по лестницам на улице). Тело при ходьбе вверх-вниз находится в состоянии неустойчивого равновесия. Степень устойчивости в зависимости от величины площади опоры и высоты расположения о.ц.т. тела различна.

    В период одинарной опоры она невелика (площадь опоры меньше, и о.ц.т. тела расположен выше), в период двойной  опоры значительно больше (о. ц. т. тела ниже, и площадь опоры больше).

    Различия  в направлении, величине и взаимодействии внешних сил в отдельные фазы ходьбы обусловливают и неодинаковое функционирование опорно-двигательного аппарата. Следует заметить, что при ходьбе вверх-вниз, в работе участвуют почти все мышцы тела человека, но больше других — мышцы нижних конечностей. Для установления особенностей работы двигательного аппарата при ходьбе вверх-вниз, проводят анализ одного цикла. Вначале рассматривается работа органов движения: нижних конечностей, затем туловища и, наконец, верхних конечностей.

    Работа  мышц опорной ноги. Во всех фазах опорного периода нижняя конечность выполняет функции амортизатора, опоры всего тела и обеспечивает отталкивание. Соответственно последовательность включения мышц и их напряжение будут различными в отдельные фазы этого периода. В первую фазу, когда необходимо обеспечить амортизацию и фиксацию звеньев нижней конечности, наиболее напряженными оказываются мышцы передней поверхности голени (разгибатели стопы и пальцев), которые выполняют уступающую работу, способствуя плавному опусканию стопы, и малоберцовые мышцы, которые вместе с передней большеберцовой мышцей увеличивают поперечный свод стопы. Несколько согнутое положение ноги в коленном суставе удерживается сокращением мышц задней поверхности бедра, а в тазо-бедренном суставе — мышц передней поверхности бедра (четырехглавой мышцы бедра, портняжной и других мышц, осуществляющих сгибание бедра). Однако напряжение последних невелико. К концу первой фазы усиливается напряжение задней группы мышц голени, мышц передней поверхности бедра и мышц, окружающих тазобедренный сустав.

      В момент вертикали особенность  работы мышц состоит в том,  что кроме мышц, фиксирующих голеностопный,  коленный и тазобедренный суставы,  напрягаются мышцы, отводящие  бедро, которые, работая при  дистальной опоре, препятствуют  наклону таза в сторону свободной ноги (вокруг переднезадней оси). В фазе заднего шага опорной ноги в наибольшей мере напрягаются мышцы-сгибатели стопы (мышцы задней поверхности голени), разгибатели голени (в основном бедренные головки четырехглавой мышцы бедра) и разгибатели бедра (главным образом большая ягодичная мышца).

    Работа  мышц свободной ноги. После толчка свободная нога переносится вперед в согнутом положении для уменьшения момента инерции. Поэтому в четвертой  фазе — заднем шаге свободной ноги — сокращаются мышцы-сгибатели в коленном суставе (в основном мышцы задней поверхности бедра). В пятой фазе — момент вертикали свободной ноги — происходит сокращение мышц-разгибателей стопы, уменьшающих возможность соприкосновения ее с опорной поверхностью, и сгибателей бедра, способствующих переносу ноги вперед. В шестой фазе к указанным мышцам присоединяется четырехглавая мышца бедра. Ее специфическая так называемая «баллистическая» работа — быстрое сокращение мышцы, сменяющееся столь же быстрым их расслаблением, — обуславливает движение голени вперед по инерции.

    Работа  мышц туловища. Во время ходьбы, движения туловища происходят вокруг трех осей вращения — поперечной, переднезадней  и вертикальной. Этим объясняется  своеобразие в напряжении отдельных  групп мышц. В первой фазе опорной ноги (передний шаг), туловище под влиянием действующих сил несколько наклоняется вперед. Для удержания его напрягаются мышцы задней поверхности туловища (разгибатели). В фазе заднего шага опорной ноги для предотвращения падения тела назад напрягаются мышцы передней поверхности туловища (сгибатели), преимущественно мышцы живота. Они напряжены и в первой фазе свободной ноги. Сокращаясь при верхней опоре, они фиксируют таз и создают oпору, для выноса вперед маховой ноги.

      В момент вертикали опорной  ноги происходят наклоны туловища в сторону. При этом мышцы туловища, сокращаясь, закрепляют его к нижней конечности, а напряжение мышцы, выпрямляющей позвоночник, на противоположной стороне (на стороне свободной ноги) препятствует опусканию таза и уменьшает наклон туловища в сторону опорной ноги.

      В наибольшей мере выражены  повороты туловища — скручивание.  При выносе вперед свободной  ноги (передний шаг), туловище вместе  с тазом поворачивается вокруг  вертикальной оси в сторону  опорной ноги. При этом напрягаются  внутренняя косая мышца живота с той стороны, в которую поворачивается туловище, а также наружная косая мышца живота, поперечно-остистая (особенно подвздошно-реберная), подвздошно-поясничная и другие — с противоположной стороны.

      Голова при ходьбе вверх-вниз, держится прямо. Этому способствуют мышцы, расположенные в верхнем отделе задней поверхности туловища (трапециевидная, пластырная и др.).

    Работа  мышц верхних конечностей. Большое  значение при ходьбе имеет согласованное  движение верхних и нижних конечностей, так называемая «перекрестная координация», при которой вынос вперед правой ноги сочетается с выносом вперед левой руки, и наоборот. Перекрестная координация уменьшает вращательные движения туловища. Движения рук при обычной ходьбе не требуют больших усилий. Движение руки вперед происходит благодаря напряжению мышц, расположенных спереди плечевого сустава (большой грудной, передней части дельтовидной мышцы и клювовидно-плечевой), движение назад обусловлено мышцами, находящимися на задней поверхности плечевого сустава, — задней частью дельтовидной мышцы, широчайшей мышцей спины и длинной головкой трехглавой мышцы плеча. Для этих движений может быть достаточно поочередного сокращения передней и задней частей дельтовидной мышцы. Небольшие сгибания и разгибания в локтевом суставе происходят при сокращении двуглавой мышцы плеча и плечевой мышцы (движение вперед), а также трехглавой мышцы плеча (движение назад).

    Работа  мышц верхних и нижних конечностей  при ходьбе носит преимущественно  динамический характер, наибольшая нагрузка падает на мощные мышечные группы. Чередование фаз напряжения и расслабления мышц длительное время не вызывает утомления.

    Приблизительный расход энергии при подъеме с  частотой 60-70 ступенек в минуту составляет 0,14 ккал на 1 кг веса. Таким образом, женщина с массой тела 70 кг тратит при подъеме по лестнице около 10 ккал в минуту. Энергозатраты при спуске по лестнице несколько ниже. Кроме всего вышеперечисленного, хождение по лестнице значительно сокращает жировые отложения, тонизирует мышцы и нормализует кровяное давление. Подъемы по лестнице, кроме того, активируют выпрямители колена, мощные выпрямители бедра (бицепсы бедер и ягодичные мышцы), а так же икроножные мышцы. Более того, через три месяца таких «тренировок» увеличивается объем легких на 8,6% в среднем, объем талии уменьшается на 2%, а уровень холестерина падает на 3,9%. 

     3. Смещение сердца и диафрагмы при различных положениях тела 
 

    В литературе до сих пор трудно найти  ответы на вопросы о том, как отражаются упражнения статического или динамического характера на функциях желудка, кишечника, желчного пузыря, не вызывают ли они нарушения пищеварения, застоя желчи, не могут ли упражнения, связанные с изменением положения тела или с натуживанием, приводить к появлению блуждающей почки, не способствуют ли они опущению (т.е. птозу) внутренних органов, в том числе и органов малого таза у женщин? Очень важным является вопрос об ударных перегрузках, которые могут возникать при таких спортивных упражнениях, когда резко изменяется скорость движения тела спортсмена, например при прыжках, толчках, ударах и т.п. Способствуют ли возникающие инерционные силы внутренних органов выполняемому движению или тормозят его? В спортивной практике пока ещё нет методических рекомендаций, как лучше переносить ударные нагрузки.

    Изучению  смещаемости внутренних органов  у спортсменов при выполнении физических упражнений посвящены лишь единичные работы: Г. Хоске (1930), В. Кноля (1934), М.Ф. Иваницкого, П.З. Гудзя (1957), М.А. Джафарова (1954, 1968), П.К. Левчина (1957, 1970). Смещаемость внутренних органов у спортсменов исследуется с помощью контрастной рентгенографии. Для этого непосредственно в орган (желудок, мочевыводящие пути) вводятся специальные контрастные вещества, различимые при рентгенографии. Вначале производятся снимки в обычном вертикальном положении, а затем при выполнении упражнений. На полученных рентгенограммах измеряют смещаемость границ того или иного органа, используя при этом костные ориентиры скелета.

    Сердце. Изменение формы и размеров сердца сопровождается одновременным изменением гемоциркуляции в организме. Это наблюдается при выполнении таких упражнений, как вис прогнувшись, стойка на кистях, мост (т.е. когда изменяется направление силы тяжести крови по отношению к сердцу), а также при выполнении упражнений, вызывающих повышение внутригрудного давления, - упора руки в стороны на кольцах, упора лёжа спереди, угла в упоре и др. (рис. 19). При висе на кольцах очень часто уменьшается поперечный размер сердца, и оно принимает удлинённую в вертикальном направлении форму. Это, видимо, объясняется натяжением околосердечной сумки, которая оказывает на сердце давление с боков.

    Наблюдаемое при висе на кольцах смещение нижней границы сердца можно объяснить  натяжением подключичных сосудов при  фиксации верхних отделов грудной клетки. Во время выполнения стойки на кистях, виса прогнувшись, угла в упоре у некоторых спортсменов сердце принимает горизонтальное положение, а «талия» сердечной тени выделяется слабо. Наибольшее краниальное смещение сердца наблюдалось при выполнении стойки на кистях. При выполнении таких упражнений, как вис на подколенках или вис стремглав, смещаемость границ сердца несколько меньше, чем при стойке на кистях или стойке на голове.

    Во  всех положениях тела изменения границ сердца больше выражены на выдохе, нежели на вдохе. Они сопровождаются изменением площади передней поверхности сердца (видимой на рентгенограммах) и объёма сердца. При стойке на кистях площадь передней поверхности сердца по сравнению с исходным положением, как правило, уменьшается, а при стойке на голове и висе на подколенках увеличивается. У начинающих спортсменов изменения площади сердца по сравнению по сравнению с исходным положением проявляются в большей степени, чем у хорошо тренированных.

    Рентгенокимография  показала, что сердце при положениях тела вниз головой работает более интенсивно. Это говорит о необходимости строгого дозирования упражнений с такими положениями тела (П.К. Левчин, 1970).

    Диафрагма. Как известно, диафрагма не относится к внутренним органам, однако она рассматривается здесь в связи с тем, что, во-первых, её положение во многом зависит от смещаемости внутренних органов и, во-вторых, она сама может оказывать существенное влияние на расположение органов грудной и брюшной полостей. Сравнительный анализ показал, что более подвижным участком диафрагмы является её мышечная часть. Сухожильный центр диафрагмы обычно смещается в сторону головы и редко вниз (упор рук в стороны на кольцах, угол в упоре). Наиболее часто краниальное смещение диафрагмы встречается при выполнении гимнастических упражнений и объясняется повышением давления на неё со стороны органов брюшной полости. При соответствующей тренировке человек может произвольно регулировать напряжение диафрагмы и тем самым оказывать по мере надобности необходимое сопротивление силам, действующим на неё. Например, при выполнении стойки на кистях у новичков диафрагма по сравнению с сердцем смещается относительно больше, чем у гимнастов и борцов высокой квалификации. Очевидно, в процессе занятий гимнастикой и борьбой создаются благоприятные условия для развития этой мышцы, в результате чего своим напряжением она уменьшает смещаемость сердца. Кроме того, у квалифицированных гимнастов на правом куполе диафрагмы отмечаются сводчатые выпячивания, а между ними борозды, что объясняется неодинаковым сокращением отдельных мышечных пучков диафрагмы. Почти у всех испытуемых правый купол располагался выше левого. При выдохе смещаемость диафрагмы больше, чем при вдохе. Значительные смещения диафрагмы в положении тела вниз головой затрудняют движения диафрагмы при вдохе в связи с большим давлением на неё органов брюшной полости, что отражается как на механизме внешнего дыхания, так и на кровообращении.