Анатомия человека - М.М. Курепина, А.П. Ожигова, А.А. Никитина 2010

Опорно-двигательный аппарат
Особенности опорно-двигательного аппарата и биомеханики тела человека
Специфические черты опорно-двигательного аппарата человека

Специфические особенности физического типа человека развивались в связи с вертикальным положением его тела, прямохождением и трудовой деятельностью.

Сила тяжести человеческого тела действует в вертикальном направлении, что напрямую сказалось на форме и строении скелета, соединениях костей и мышечной системе. Этот же фактор создал предрасположенность к таким специфическим для человека болезням, как искривление позвоночника, плоскостопие, опущение брюшных внутренностей и т. п. Приспособления к вертикальной статике прослеживаются в строении всех отделов скелета: в позвоночнике, черепе и конечностях.

Верхняя и нижняя поверхности тел позвонков параллельны, однако под влиянием повышенных нагрузок (например, при тяжелом физическом труде, у штангистов) тела позвонков сжимаются в вентральной части и принимают клиновидную форму. Размеры тел позвонков увеличиваются от шейного отдела к крестцу, что вызвано возрастающей нагрузкой на них. Из пяти крестцовых позвонков на тазовые кости опираются три (и даже нередко часть четвертого): у животных при горизонтальном положении их тела в крестце опорным является лишь один позвонок (у обезьян — два). Сила тяжести при прямохождении в значительной мере определяет специфические для человека изгибы позвоночника (рис. 1.59).

Большое затылочное отверстие и атланто-затылочный сустав черепа переместились ближе к середине его основания (рис. 1.39), это позволяет удерживать голову при меньших усилиях мышц и легко вращать ее.

Нижние конечности человека, выдерживающие большую статическую нагрузку и выполняющие локомоторную функцию, имеют более массивный скелет (по сравнению с верхними конечностями), они выпрямлены в коленных суставах, мощно развиты их суставы и связки, расширенный таз (рис. 1.60), поддерживает брюшные внутренности, широко расставленные тазобедренные суставы способствуют устойчивости туловища, мышцы-супинаторы сильнее развиты по сравнению с пронаторами. Ноги человека длиннее рук, тогда как у человекообразных обезьян, наоборот, короче их (рис. 1.61, 1.62), однако этот признак у человека развивается только после рождения.

Рис. 1.59. Формы позвоночника и посадка головы у шимпанзе (А) и человека (Б)

Рис. 1.60. Скелеты таза и стопы: человекообразной обезьяны (1, 2) и человека (3, 4)

Рис. 1.61. Пропорции тела:

1 — скелет человека; 2 — скелет гориллы

Рис. 1.62. Скелеты при одинаковом положении тела: 1 — шимпанзе; 2 — человека

Рис. 1.63. Мускулатура при одинаковом положении тела: 1 — шимпанзе; 2 — человека

Мускулатура ног обладает большей силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений. Сильные ягодичные мышцы, четырехглавая мышца бедра и трехглавая мышца голени фиксируют ногу при стоянии. Эти мышцы у антропоидов развиты сравнительно слабо (рис. 1.63).

Стопа имеет продольный пружинящий свод, который распределяет тяжесть, падающую на стопу сверху, уменьшает сотрясения и толчки при ходьбе, приспосабливает стопу к неровностям почвы, сообщает плавность походке и упругость стоянию. У новорожденного ребенка сводчатость стопы не выражена, она формируется позже, по мере того как ребенок начинает ходить.

Стопа лишена хватательной функции, хотя данные эмбриологии и анатомии (наличие слабых мышц, отводящих и приводящих большой палец) указывают на то, что I палец обезьяньих предков человека в какой-то степени обладал способностью противопоставляться остальным пальцам. I плюсневая кость и фаланги I пальца наиболее массивны, в то время как латеральная сторона свода стопы ослаблена, главным образом за счет скелета пальцев, особенно V. Последний явно редуцирован и в 40% случаев состоит только из двух фаланг (за счет утраты средней, сливающейся с ногтевой). Частичная редукция скелета V пальца стопы при вполне развитом скелете ее других пальцев — признак человека, который у животных не встречается. Фаланги укорочены, остальные же кости стопы массивны и крупнее гомологичных костей кисти. Предплюсна составляет около половины длины всей стопы (рис. 1.60).

Существенную роль в поддержании сводов стопы играют мышцы. Прикрепляясь к подошвенному апоневрозу и связкам, мышцы натягивают их и придают им устойчивость. Поэтому при стоянии, когда напряжены многие мышцы ноги, своды стопы не уплощены, а часто выражены еще лучше. В частности, поперечный свод стопы поддерживает длинная малоберцовая мышца. Она прикрепляется не только к I плюсневой кости, как у обезьян, но и к I клиновидной, что усиливает поперечный свод.

Профессиональная нагрузка на стопу вызывает в ее скелете хорошо заметные морфологические изменения, возникающие как приспособление к условиям труда. Примером может служить стопа балерин с большим стажем работы. В классическом танце, при стоянии и передвижении на пуантах, вся тяжесть тела падает на первые три пальца. Это ведет к специфической перестройке скелета стопы, особенно в области этих пальцев.

Чрезмерная нагрузка на стопу у людей, профессия которых связана с длительным стоянием или хождением (текстильщицы, почтальоны и др.), может привести к патологическим ее изменениям, например уплощению сводов стопы, плоскостопию. Это вызывает упорные боли в области свода стопы, приводит к быстрой утомляемости и потере трудоспособности. Плоскостопие может развиваться у детей школьного возраста при частой физической перегрузке (ношение тяжелых портфелей, привычка брать на руки младших братьев и сестер и т. п.).

Решающим условием превращения передней конечности обезьяноподобного предка человека в руку послужило освобождение ее в процессе антропогенеза от функции передвижения и опоры. Рука стала органом труда, выполняя совершенно новую функцию по сравнению с передней конечностью животных.

Приспособления руки к вертикальной статике выразились в облегчении конструкции ее скелета, в изменении относительной длины ее частей, в тонкой дифференциации мускулатуры. Рука человека приобрела особую подвижность, которая обеспечивается формой грудной клетки, длинными ключицами, положением лопаток (на дорсальной стороне грудной клетки), характером связи плечевого пояса с туловищем, особенностям строения плечевого сустава. Благодаря ключице плечевой сустав отставлен от туловища и через ее сочленение с грудиной скелет руки опирается на скелет туловища.

Грудная клетка утолщена в сагиттальном направлении и не мешает движению рук. У большинства животных она узкая, сжата с боков, и передние конечности поэтому двигаются главным образом лишь в сагиттальной плоскости.

Плечевой пояс связан с туловищем в основном мышцами, которыми он и фиксируется при одновременном их напряжении.

Объем движений в локтевом и в плечевом суставах, у человека больше, чем у обезьян. Предплечье короче плеча (у антропоидов наоборот) (рис. 1.61; 1.62; 1.63), что позволяет руке делать быстрые и точные движения (например, удары) и требует меньших усилий при поднятии тяжестей. В работе руки большое значение имеют вращательные движения лучевой кости — пронация и супинация, совершаемые совместно с кистью в проксимальном и дистальном лучелоктевых суставах. Эти движения появляются уже у примитивных наземных позвоночных, совершенствуются у обезьян, но наиболее хорошо развиты у человека (особенно супинация), что связано с сильным развитием мышц — пронаторов и супинаторов.

В связи с приспособлением руки к труду в ее мускулатуре сгибатели по количеству и дифференцированности преобладают над разгибателями, пронаторы — над супинаторами и приводящие мышцы — над отводящими.

Существенное значение в работе руки имеет мощное развитие плече-лучевой мышцы. Последняя, располагаясь параллельно лучевой кости, устанавливает кисть в среднее положение между состояниями пронации и супинации. При этом ладонь оказывается обращенной к туловищу.

Кисть человека — высокоспециализированная структура. Она состоит из многочисленных сочленяющихся между собой костей, соединенными прочным связочным аппаратом в сводчатое образование (рис. 1.26, Б). Кисть одновременно и очень прочна, и эластична. Многочисленные мышцы обеспечивают не только большую подвижность, но и разнообразие, быстроту и точность движений. Запястье у человека развито сильнее, чем у антропоидов, хотя кисть за счет фаланг в целом короче (рис. 1.62; 1.63; 1.64). Ограниченные и незначительные движения между костями запястья в сумме придают ему большую пластичность, необходимую для трудовых движений кисти как рабочего органа.

Большая подвижность I пальца и способность противопоставляться остальным пальцам, в том числе и мизинцу, обеспечиваются седловидной формой I запястно-пястного сустава. Функция I пальца настолько важна, что при утрате его кисть почти перестает быть органом труда. У древних предков человека — неандертальцев — этот сустав был уплощенным и противопоставление большого пальца не достигало такого совершенства, как у современных людей. Рука неандертальца, хотя и была сильная, нотонких движений еще не совершала, о чем можно судить по грубой обработке примитивных каменных орудий. У антропоидов I палец тоже противопоставляется остальным, но при этом короток, развит очень слабо и не может обеспечить тех тонких и сильных движений, которые необходимы для трудовой деятельности.

У новорожденных противопоставление большого пальца остальным несовершенно, хотя цепкость пальцев поразительна. Фаланги у младенцев относительно длиннее, а запястье — короче, чем у взрослого. Таким образом, в строении кисти новорожденного проявляются некоторые черты характерные для обезьян, но впоследствии исчезающие.

Под влиянием постоянных профессиональных нагрузок может наступить рабочая гипертрофия отдельных частей скелета кисти, что несколько изменяет их форму и пропорции. Например, у шоферов увеличивается ширина пястных костей и фаланг без особого утолщения их компактного слоя, удлиняются III—V пальцы и соответствующие им пястные кости. У грузчиков увеличивается толщина компактного слоя пястных костей и удлиняется I палец с его пястной костью. У подростков — учащихся ремесленных и музыкальных училищ систематическое воздействие физического труда и постоянная тренировка в игре на музыкальных инструментах замедляет синостозирование эпифизов пястных костей и фаланг, что приводит к их удлинению. Примером поразительного удлинения большого пальца кисти, несомненно наступившего под влиянием длительной, с детских лет напряженной профессиональной нагрузки, может служить рука гениального итальянского скрипача Никколо Паганини (1782—1840) (рис. 1.65).

Рис. 1.64. Кисть руки:

1 — шимпанзе; 2 — орангутана; 3 — человека

Рис. 1.65. Слепок с руки Паганини: Большой палец доходит до середины второй фаланги указательного пальца (обычно доходит до последней трети первой фаланги)