Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии) - Иваницкий М. Ф. 2008

Понятие об антропометрии

Антропометрия (от греч. anthropos — человек, metreo — измеряю; синоним — соматометрия) — методика и техника измерений человеческого тела. Антропометрия применяется для оценки физического развития человека и его телосложения. В спортивной морфологии она широко используется при разработке модельных характеристик в интересах спортивного отбора. В возрастной морфологии антропометрия служит способом контроля за ростом и развитием детей и подростков, характеризуя состояние их здоровья и гигиенического благополучия. Антропометрия в широком смысле этого слова включает измерение не только размеров тела (наружных), но и внутренних морфологических структур: костей (остеометрия), черепа (краниометрия), сердца (кардиометрия — по рентгено- и флюорографическим данным), других морфологических структур (морфометрия), объема движений в суставах (гониометрия), силы мышечных групп (динамометрия).

Антропометрическое обследование человека часто сопровождается антропоскопией (соматоскотей), т. е. описанием или оценкой в условных единицах (баллах) выраженности описательных признаков: вторичных половых, конституционально-диагностических и др.

Вначале антропометрия применялась при оценке годности к военной службе. Одна из первых инструкций по антропометрии живого человека была разработана в 1888 г. по инициативе известного антрополога А. П. Богданова. Совершенствование методов антропометрии связано с именами Р. Мартина, А. Грдлички, В. В. Бунака, Г. Ф. Дебеца, В. П. Алексеева. В разработке методов гониометрии и динамометрии активное участие в последние годы принимали В. А. Гамбурцев, А. А. Гладышева, В. П. Стрельников и др. Систематизации и совершенствованию методов, применяемых в спортивной антропологии, много внимания уделил Э.Г. Мартиросов.

Техника антропометрии и инструментарий. Антропометрические измерения должны производиться специально обученным персоналом — исследователем и его помощником — в утренние часы на обнаженном человеке. Помощник следит за соблюдением порядка, позой измеряемого и заносит под диктовку результаты измерений в специальный бланк, содержание которого зависит от целей исследования.

Рис. 191. Скелетные точки, используемые при антропометрии

Антропометрия включает определение линейных (продольных, поперечных, переднезадних) и обхватных размеров, а также массы тела. При этом используются хорошо прощупываемые под кожей скелетные точки (рис. 191) и характерные места расположения мягких тканей.

В спортивной и возрастной антропометрии обычно используются следующие антропометрические размеры: длина тела стоя и сидя, ширина плеч, масса тела и окружность грудной клетки. В специальных целях применяется расширенная программа измерений. Результаты измерений сопоставляются с нормативами, разработанными для населения данного возраста, пола и экстерриториальной принадлежности, спортивной специализации. С учетом акселерации развития (см. стр. 432) срок годности нормативов не должен превышать 10 лет.

Длина тела может измеряться как деревянным ростомером (рис. 192), так и металлическим антропометром Мартина (рис. 193). Антропометром Мартина измерение проводится в позе, сохраняющей естественные изгибы позвоночного столба, и, кроме того, он позволяет измерить целый ряд других продольных размеров. Деревянным ростомером определяется только длина тела стоя и сидя.

При измерении длины тела деревянным ростомером обследуемый должен касаться вертикальной планки прибора пятками, ягодицами и спиной. При измерении металлическим антропометром Мартина исследователь и его помощник должны следить за вертикальным положением инструмента.

Исследователь становится справа от измеряемого, располагая антропометр перед ним в срединной плоскости. Передвижная планка антропометра должна вначале находиться выше темени, затем она опускается до соприкосновения с верхушечной точкой. Измерения длины тела ростомером и антропометром дают неодинаковые результаты (в последнем случае они меньше), поэтому для сопоставления данных следует постоянно пользоваться лишь одним из этих инструментов.

Рис. 192. Деревянный ростомер

Рис. 193. Металлический антропометр Мартина в разобранном состоянии

Остальные продольные размеры измеряются в положении исследуемого стоя в их проекционном значении (т. е. как кратчайшие расстояния между антропометрическими точками): с помощью антропометра находится высота над полом скелетных точек, затем вычитанием из высоты вышележащей точки высоты нижележащей определяется расстояние между ними. Измерения должны производиться достаточно быстро, чтобы исследуемый сохранил неизменным положение тела. При измерении положение тела должно быть естественным, оси стоп направлены вперед и слегка в стороны, руки опущены вдоль туловища, пальцы разогнуты в суставах, ладони обращены к боковым поверхностям бедер большими пальцами вперед, голова в положении ушно-глазничной горизонтали (нижний край правой глазницы и верхний край козелка правой ушной раковины должны находиться в одной горизонтальной плоскости).

Продольные размеры тела рассчитываются следующим образом:

Длина верхнего отрезка = длина тела — высота верхнегрудинной точки.

Длина корпуса = длина тела — высота лобковой точки.

Длина туловища = высота верхнегрудинной точки - высота лобковой точки.

Длина руки — высота плечевой точки — высота пальцевой точки.

Длина плеча = высота плечевой точки — высота лучевой точки.

Длина предплечья = высота лучевой точки — высота шиловидной точки.

Длина кисти = высота шиловидной точки — высота пальцевой точки.

Рис. 194. Большой толстотный циркуль (А) и скользящий циркуль (Б)

Длина ноги = (высота подвздошно-остистой точки + высота лобковой точки):2.

Длина бедра = длина ноги - высота внутренней верхнеберцовой точки.

Длина голени = высота внутренней верхнеберцовой точки - высота внутренней нижнеберцовой точки.

У детей и больных продольные размеры тела рекомендуется определять в положении лежа. Результаты измерений при вертикальном и горизонтальном положениях тела неодинаковы. Это связано со статической разгруженностью в положении лежа межпозвоночных дисков и увеличением их вертикального размера. По этой же причине измерения длины тела утром дают более высокие результаты, чем днем или вечером.

Ширина плеч, таза и других поперечных размеров определяется при помощи большого толстотного циркуля (рис. 194) как расстояние между соответствующими скелетными точками. При измерении исследователь держит циркуль в 1-м межпальцевом промежутке кисти, сверху придерживая большими пальцами, а указательными нащупывает скелетные точки.

Обхватные размеры тела определяют металлической или полотняной лентой с сантиметровыми делениями. Для измерения окружности грудной клетки лента накладывается сзади под нижними углами лопаток, спереди: у мужчин - по нижней полуокружности соска, у женщин - по IV ребру над молочными железами. Измерения производят при максимальном вдохе, выдохе и в паузе. Разница между 1-м и 2-м размерами составляет экскурсию грудной клетки.

При обследовании детей нередко измеряют окружность головы, накладывая ленту по наибольшему периметру. У новорожденных наряду с окружностью головы и груди определяют окружность живота.

Обхватные размеры сегментов конечностей характеризуют в основном развитие мышечной системы. Они измеряются в месте максимального развития мышц горизонтально наложенной лентой.

Масса тела — суммарный показатель состояния и состава тела. Она определяется взвешиванием на медицинских весах.

Степень подкожного жироотложения оценивается в баллах по В. В. Бунаку или, что точнее, прямым измерением толщины кожно-жировых складок циркулем-калипером (рис. 195). Измерения производятся чаще всего на задней поверхности плеча (над трехглавой мышцей), под нижним углом лопатки (вертикальная и горизонтальная складки), над гребнем подвздошной кости и на животе. На расстоянии 2—5 см двумя пальцами левой руки захватывается кожа с подкожной клетчаткой и на боковые поверхности образовавшейся складки накладываются ножки калипера, находящегося в правой руке. Калипер обладает пружиной для учета степени сдавливания складки, которое должно быть постоянным; рекомендуемая сила — 10 г/мм².

Общее содержание жира оценивается удельным весом (плотностью) тела, или отношением веса тела к его объему. Накопление жира ведет к снижению удельного веса. Объем тела определяют, сравнивая вес человека в воздухе и в погруженном в воду состоянии или прямой регистрацией в специально приспособленном баке с водой — волюминометре. Существуют методы измерения объема тела путем гелиевого разведения или замещения воздуха. Первый основан на введении определенного количества гелия в замкнутое пространство, содержащее человека, и изменении концентрации газа в процессе его жизнедеятельности; второй — на снижении барометрического давления в экспериментальной камере. Точность обоих методов достаточно высока.

Наряду с эмпирическими существуют и теоретические способы оценки удельного веса тела по данным жирового (Ж), мышечного (М) и костного (К), компонентов тела. По П. Н. Башкирову, уравнение регрессии имеет следующий вид:

й =1,0755-0,00191Ж + 0,00055М-0,00189К.

Однако чаще проводится обратная операция: значения удельного веса тела кладутся в основу определения жирового компонента и без жировой массы тела. В практике анатомо-антропологического обеспечения спорта контроль за компонентным составом массы тела используется для оценки тренированности спортсмена. В практике физкультурно-оздоровительной работы фракционирование массы тела полезно при наблюдениях над людьми в состоянии ожирения или истощения. Этот метод помогает определить «нормальную» или «оптимальную» массу тела (см. стр. 397) и назначения, нормализующие существующую массу тела.

Рис. 195. Циркуль-калипер для измерения кожно-жировых складок

Площадь поверхности тела определяется эмпирически или теоретически по данным антропометрии. В первом случае применяется стереофотограмметрическая техника и составляются контурные карты поверхности тела для расчетов. Применение ЭВМ упрощает эти операции и повышает их точность. Этот способ может применяться только в лабораторных исследованиях. При обследовании населения в экспедиционных условиях площадь поверхности тела определяется по разным формулам, например:

где А — поверхность тела, м²,

w — масса тела, кг;

ДН — отклонение в см длины тела от условной средней (160 см).

где А — поверхность тела, см²;

Н — длина тела, см;

w — масса тела, кг.

Расчеты упрощаются с применением номограмм, где исходными данными для определения площади поверхности служат длина и масса тела.

Большие возможности для антропометрии открывает применение фотографического метода. Фотографирование производится с расстояния 10 м, на белом или размеченном в определенном масштабе фоне, аппаратом с широкоугольным объективом. На фотографиях определяются поперечные и переднезадние размеры тела. Использование системы зеркал позволяет выполнять съемку одновременно в нескольких проекциях.

Техника подометрии. К подометрии относятся как «прямые» измерения стоп — в ходе общего антропометрического исследования, так и «косвенные» — по рентгенограммам и отпечаткам стоп (плантограммам). Отпечатки стоп используются в контроле за состоянием сводов стопы при выявлении плоскостопия.

Для получения отпечатков стоп на листе бумаги подошва смазывается слоем типографской краски или на ее поверхность наносится лак для волос. Обработка плантограмм производится графико-расчетным методом; на отпечаток стопы наносятся линии, исходные для измерения линейных и угловых показателей продольного плоскостопия и поперечного распластывания. При оценке продольного плоскостопия учитывается ряд показателей:

Рис. 196. Схема расчета плантограммы:

А и В — края головок 1-й и 5-й плюсневых костей; С, С, Д — крайние точки латерального, медиального и заднего контуров пятки; P,Q — передние точки 1-го и 5-го пальцев, точки С, U, V, W—производные на расстоянии 0,16-0,30-0,46-0,60 длины отпечатка от точки Е; точка F — середина диаметра СС, точка Z — середина AB; q — точка на границе 3-го и 4-го пальцев, линии AN и BR параллельны условной оси стопы FZ (по Э.Г. Мартиросову)

1. Коэффициент К, характеризующий средний отдел продольного свода стопы.

К = X/Y — (обозначения см. нарис. 196).

Рубрикация коэффициента К:

— 0—0,5 — полая стопа,

— 0,51—1,10 — свод нормальный,

— 1,11—120 — свод понижен,

— 121—130 — продольное плоскостопие I степени,

— 131—130 продольное плоскостопие II степени,

— 1,51 и выше — продольное плоскостопие III степени.

2. Угол НС'К, характеризующий задний отдел продольного свода стопы.

Рубрикация угла НС'К:

— больше или равен 5° — свод нормальный,

— меньше 5° — продольное плоскостопие.

Для оценки поперечного распластывания переднего отдела стопы учитываются углы при I и V пальцах - NAP и QBR.

Рурикация углов:

ZNAP меньше 18° — нормальный поперечный свод, больше или равен 18° — поперечное плоскостопие, ZQBR меньше 12° нормальный поперечный свод, больше или равен 12° — поперечное плоскостопие.

Техника остеометрии. Измерения контуров костей на рентгенограммах, снятых в стандартных условиях, полезны при оценке плоскостопия (используется снимок стопы в боковой проекции) и динамическом контроле за состоянием костно-суставного аппарата. Как правило, при съемке в «мягких» рентгеновских лучах одновременно могут быть измерены и мягкие ткани — толщина подкожного жирового и мышечного слоев. Контуры костей измеряются штангенциркулем с нониусом при точности до 0,05 мм.

Техника картометрии. Измерения контуров сердца производятся штанген-циркулем по рентгенограммам или флюорограммам, выполненным в прямой (переднезадней) или боковой проекции. Измеряются продольные, поперечные и переднезадние размеры сердца и отходящих от него крупных сосудов — аорты и легочного ствола. Для минимального искажения истинных размеров сердца необходимо при рентгеносъемке увеличить фокусное расстояние (до 2 м). На основании измерений сердца в передней и боковой проекциях по формулам рассчитывается объем сердца. При измерениях флюорограмм введением коэффициента пересчета получаются результаты, сопоставимые с данными измерений на рентгенограммах. Размеры сердца зависят от возраста, занятий спортом (см. стр. 583), особенностей соматотипа человека (рис. 197).

Техника гониометрии. Развитие опорно-двигательного аппарата и моторики человека сопровождается изменением подвижности в суставах и гибкости позвоночного столба. Большое влияние на это оказывают профессиональная деятельность (при однообразных трудовых операциях, например, у работающих на конвейере) и занятия спортом (см. стр. 580).

Рис. 197. Различия в положении и размерах сердца у людей разных соматотипов:

А — нормостеник (угол наклона сердца 43—48°, поперечник сердца средний, отношение MRML=1:2); Б — астеник (угол наклона сердца 49—56°, поперечник сердца малый, отношение MR:ML=1:1,8); В — гиперстеник (угол наклона сердца — 35—42°, поперечник сердца большой, отношение MR:ML=1:2,3)

Для измерения величины подвижности в суставах конечностей используется гониометрическая платформа, обеспечивающая жесткую фиксацию тела, и маятниковый гониометр (рис. 198).

При измерении кривизин позвоночного столба применяются гониометры различной конструкции, в частности маятниковый. Форму бокового контура позвоночного столба можно выразить ломаной линией (рис. 199), измеряя углы в месте перехода одного ее отрезка в другой (рис. 200).

Осанка тела человека. Осанка зависит от формы позвоночного столба и грудной клетки, от взаиморасположения туловища и конечностей. Она определяется состоянием костно-суставного аппарата и тонусом мышц. Нарушения осанки связываются с изменениями изгибов позвоночного столба, (табл. 14)

Исправление (коррекция) осанки достигается укреплением мышц туловища с помощью специально назначаемых упражнений. Контроль за состоянием мускулатуры достигается методами динамометрии.

Измерение силы отдельных групп мышц. Это измерение выполняется специальным прибором — динамометром. Испытуемый фиксируется ремнями к стойке. Конечность, на которой проводятся измерения, находится в положении сгибания, образуя прямой угол (рис. 201). Испытуемому предлагается совершить максимальное усилие. Учитывается: лучший результат из нескольких попыток, характеризующий абсолютную силу мышц. Если выразить ее в процентах от массы тела, то получится значение относительной силы.

На практике чаще применяется кистевая динамометрия (измерение силы мышц, сгибающих пальцы) и определение становой силы (мышц, разгибающих туловище). Для заключений о тренированности спортсмена необходимы сведения о развитии различных групп мышц, получаемые при полидинамометрии (см. стр. 581).

Антропоскопическая техника. Признаки описательного характера обычно оценивают баллами, схематически характеризующими меру выраженности признака. Это относится к состоянию вторичных половых признаков.

Рис. 198. Маятниковый гониометр (по Э. Г. Мартиросову)

Табл. 15.

особенностям осанки, форме грудной клетки, живота, ног, развитию грудных желез, соматотипической принадлежности и другим особенностям человека. Правда, в последнее время все чаще используется измерительная техника там, где прежде преобладал описательный подход. Так, для измерения объема молочной железы применяется мамометр — колокол из мягкой синтетической пленки, соединенный с устройством для откачивания воздуха. Пленка плотно облегает железу, а измерительное устройство фиксирует ее объем.

Полученные в результате антропометрического и антропоскопического исследования данные подвергаются обработке методами вариационной статистики. Основа любых методов антропометрии и антропоскопии — их унифицированность, соблюдение стандартных условий, обеспечиваю воспроизводимость и достоверность результатов исследования. Существует особая наука об измерениях - метрология, задачи которой состоят в обеспечении точности измерений.

Вариационно-статистическая обработка результатов. Современная морфология и ее спортивный раздел оперируют средними результатами, полученными на основании многих наблюдений. Единичные наблюдения не позволяют вывести какую-либо закономерность.

Группы обследуемых называются выборками. При наборе материала исследователь формирует выборку, соблюдая несколько обязательных условий. Во-первых, выборка должна формироваться по принципу случайности, без предварительного отбора обследуемых. Лишь в этом случае она объективно отразит особенности той группы населения, которая характеризуется на основе этой выборки.

Во-вторых, выборка должна быть однородной, т. е. состоять из людей одного возраста, пола, этнической принадлежности, а при обследовании спортсменов — одной спортивной специализации. Если необходимо обследовать смешанную группу населения, то ее надо подразделить на однородные группы. Для большинства антропометрических признаков характерна нормальность распределения (см. стр. 384). Нарушение однородности выборки проявляется двувершинностью или асимметрией этого распределения.

В-третьих, все люди, образующие выборку, должны быть измерены одним и тем же исследователем. Как бы ни были стандартизованы условия измерений, возможны систематические и случайные погрешности. Случайные погрешности предусмотреть трудно, они, как правило, непредсказуемы. «Человеческий фактор» в систематических погрешностях определяется «индивидуальным почерком» измерений, который образуется у всякого опытного исследователя. Поэтому однородность материала должна быть обусловлена и постоянством исследователя.

В-четвертых, при обследовании выборки или выборок (если их результаты будут сопоставляться) необходимо использовать одни и те же инструменты. Тем самым уменьшится систематическая погрешность, связанная с измерительной техникой.

В-пятых, с учетом циклических изменений морфофункциональных признаков организма (месячная, сезонная и суточная ритмика) при многодневных обследованиях необходимо все измерения производить в одно и то же время суток.

Рис. 200. Техника измерения угла наклона нижнегрудного и поясничного отделов позвоночного столба к вертикали в сагиттальной плоскости (по Э. Г. Мартиросову)

Основными статистическими характеристиками любой выборки являются средняя арифметическая величина (М) с ее ошибкой (т_м), среднее квадратическое отклонение (d) с его ошибкой (md), коэффициент вариации (V). В каждой однородной группе обследуемые систематизируются по числовому значению признака от минимальной величины к максимальной, устанавливая тем самым границы вариационного ряда.

Пример для расчета. Было обследовано 460 мальчиков 10 лет г. Москвы.

Их длина тела колебалась от 115,8 см (минимальное значение) до 149 см (максимальное значение). Размах вариации признака дает возможность выбрать величину классового интервала (в данном примере он равен 2 см).

Число классовых интервалов должно быть не меньше 5 и не больше 18—20 (в данном примере их 17). Нами приведен один из самых простых методов расчета - метод моментов (табл. 15).

В графу 1 вписываются числовые значения классов длины тела от меньшего к большему с соблюдением классового интервала (в данном примере — 2 см).

В графе 2 проставляются величины «классовых средних» каждого класса длины тела.

В графу 3 по каждому классу длины тела записывается число случаев, или частот. Распределение частот в этой графе и представляет собой вариационный ряд. Вычисления параметров вариационного ряда приводятся ниже.

Сумма всех частот графы 3 должна равняться общему числу обследованных (в данном примере — 460). За условную среднюю арифметическую (А) принимают «классовую среднюю» того класса, на который приходится наибольшее число случаев. В данном примере — 132,5 см находится в классовом интервале от 131,5 до 133,4 с числом случаев 60.

В графу 4 вписывают отклонения от условной средней (А) в сторону убывающих величин со знаком минус (—), а в сторону возрастающих — со знаком плюс (+). Каждое отклонение в целях упрощения расчетов предварительно делится на величину классового интервала (в данном примере на 2) и вместо отклонений в 2, 4, 6, 8 и т. д. см обозначается в 1, 2, 3, 4 см и т. д. Против цифры 60 ставится «0», так как отклонение в этом классе равно нулю.

Рис. 201. Измерение силы мышц, разгибающих предплечье (по Э.Г. Мартиросову)

В графу 5 записывают произведения частоты (р) каждого класса на соответствующее отклонение (а), соблюдая при этом знаки при числах. Затем отдельно суммируются отрицательные (-462) и положительные (+670) произведения. Алгебраическая их сумма равна + 208 (∑ра = 208). Делением этой суммы на число случаев находят момент первой степени (V₁) по формуле:

далее вычисляется средняя арифметическая величина длины тела детей данной группы. Для этого к условной средней (А) прибавляется произведение момента первой степени (V₁) на классовый интервал (к) по формуле: М=Л + к∙V₁ - и подставляются цифровые значения: М= 132,5+ (+0,45 ∙ 2) =32,5 + 0,90 = 133,40. Следовательно, средняя длина тела 10-летних мальчиков составляет 133,4 см.

Мерой оценки индивидуального отклонения признака от средней арифметической величины (М) служит среднее квадратическое отклонение (d), которое вычисляется при помощи момента второй степени. Для этого по каждому классу длины тела находят произведение частоты (р) на квадрат отклонения (а²) и результат записывают в графе 6.

Сумма всех произведений в графе ∑ра²=4402.

Момент второй степени получается делением суммы произведений на число случаев по формуле:

Среднее квадратическое отклонение (δ) вычисляется по формуле:

где к — классовый интервал, v₂ — момент второй степени, v²₁, — момент первой степени в квадрате (v²=0,45²). Подставив цифровые значения, получаем:

Следовательно, среднее квадратическое отклонение длины тела мальчиков Шлет равно 6,12 см.

Ошибка средней арифметической (mМ) — критерий достоверности М — получается при делении сигмы (σ) на коpень квадратный из числа случаев и вычисляется по формуле:

Ошибка сигмы (m) находится при делении сигмы на корень квадратный из удвоенного числа случаев по формуле:

Табл. 16. Статистическая обработка вариационного ряда:

* А — условная средняя арифметическая величина, выбираемая произвольно, обычно в середине ряда (в данном примере — 132,5).

По величине сигмы и средней арифметической величины вычисляется коэффициент вариации (V), для чего сигму умножают на 100 и делят на М согласно формуле: