Медицинский эксперт статьи
Новые публикации
Диагностика осанки человека
Последняя редакция: 23.04.2024
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
На современном уровне знаний термин "конституция" отражает единство морфологической и функциональной организации человека, отражающееся в индивидуальных особенностях его структуры и функций. Их изменения - это ответная реакция организма на постоянно меняющиеся факторы внешней среды. Они выражаются в особенностях развития компенсаторно-приспособительных механизмов, сформировавшихся в итоге индивидуальной реализации генетической программы под воздействием конкретных средовых факторов (в том числе социальных).
Для того чтобы объективизировать методику измерений геометрии тела человека с учетом относительности его пространственных координат была введена в практику исследования движений соматическая система координат тела человека Лапутина (1976).
Наиболее удобным местом размещения центра соматического координатного трехгранника является антропометрическая поясничная точка 1и, расположенная на вершине остистого отростка L, позвонка (а-5). В этом случае числовая координатная ось z соответствует направлению истинной вертикали, оси х и у располагаются под прямым углом в горизонтальной плоскости и определяют движение в сагиттальном (у) и фронтальном (х) направлениях.
В настоящее время за рубежом, в частности в Северной Америке, активно развивается новое направление - кинантропометрия. Это новая научная специализация, использующая измерения для оценки величины, формы, пропорции, структуры, развития и общей функции человека, изучающая проблемы, связанные с ростом, физической нагрузкой, работоспособностью и питанием.
Кинантропометрия ставит человека в центр изучения, позволяет определить его структурный статус и различные количественные характеристики геометрии масс тела.
Для объективной оценки многих биологических процессов в организме, связанных с его геометрией масс, необходимо знать удельный вес вещества, из которого состоит тело человека.
Денситометрия - это метод оценки общей плотности тела человека. Плотность часто используется в качестве средства оценки жировой и обезжиренной массы и является важным параметром. Плотность (D) определяют делением массы на объем тела:
D тела = масса тела / объем телаю
Для определения объема тела используются различные методы, чаще всего применяют метод гидростатического взвешивания либо манометр для измерения вытесняемой воды.
При вычислении объема посредством гидростатического взвешивания необходимо сделать поправку на плотность воды, поэтому уравнение будет иметь следующий вид:
Dтела = Р1/ { (Р1-P2)/ x1-(x2+G1г}}
где р, - масса тела в обычных условиях, р2 - масса тела в воде, х1 - плотность воды, х2- остаточный объем.
Количество воздуха, который находится в желудочно-кишечном тракте, трудно измерить, однако ввиду небольшого объема (около 100 мл) им можно пренебречь. Для совместимости с другими шкалами измерений эту величину можно приспособить для роста посредством умножения на (170,18 / Рост)3.
Метод денситометрии на протяжении многих лет остается лучшим для определения состава тела. Новые методы, как правило, сравнивают с ним для определения их точности. Слабым местом этого метода является зависимость показателя плотности тела от относительного количества жира в организме.
При использовании двухкомпонентной модели состава тела требуется высокая точность определения плотности жировой и чистой массы тела. Стандартное уравнение Сири чаще всего используют для превращения показателя плотности тела с целью определить количество жира в организме:
% жира в организме = (495/ Dтела) - 450.
Это уравнение предполагает относительно постоянную плотность жировой и чистой массы тела у всех людей. Действительно, плотность жира в различных участках тела практически идентична, общепринятый показатель равен 0,9007 г*см-3. Вместе с тем более проблематично определение плотности чистой массы тела (D), которая, согласно уравнению Сири, составляет 1,1. Для определения этой плотности допускается, что:
- плотность каждой ткани, включающей чистую массу тела, известна и остается неизменной;
- в каждом виде ткани пропорция чистой массы тела постоянна (например, допускается, что кость составляет 17 % чистой массы тела).
Существует также ряд полевых методов определения состава тела. Метод биоэлектрического импеданса - простая процедура, на которую уходит всего 5 мин. Четыре электрода устанавливаются на теле испытуемого - на лодыжке, стопе, запястье и тыльной стороне кисти. По детальным электродам (на кисти и стопе) через ткани проходит неощущаемый ток к проксимальным электродам (запястье и лодыжка). Электропроводимость ткани между электродами зависит от распределения воды и электролитов в ней. Чистая масса тела включает почти всю воду и электролиты. В результате этого проводимость чистой массы тела значительно превышает проводимость жировой массы. Жировая масса характеризуется большим импедансом. Таким образом, величина проходящего через ткани тока отражает относительное количество жира, содержащегося в данной ткани.
С помощью данного метода показатели импеданса преобразуют в показатели относительного содержания жира в организме.
Метод взаимодействия инфракрасного излучения представляет собой процедуру, основанную на принципах поглощения и отражения света с использованием инфракрасной спектроскопии. На коже над местом измерения устанавливается датчик, посылающий электромагнитное излучение через центральный пучок оптических волокон. Оптические волокна на периферии этого же датчика поглощают энергию, отражаемую тканями, которая затем измеряется с помощью спектрофотометра. Количество отраженной энергии показывает состав ткани, находящейся непосредственно под датчиком. Метод отличается достаточно высокой степенью точности при проведении измерений в нескольких участках.
Многие измерения пространственного расположения биозвеньев тела проводились исследователями на трупах. Для изучения параметров сегментов тела человека за последние 100 лет было рассечено около 50 трупов. В этих исследованиях трупы замораживались, рассекались по осям вращения в суставах, после чего сегменты взвешивались, определялись положения центров масс (ЦМ) звеньев и их моменты инерции преимущественно с использованием известного метода физического маятника. Кроме этого определялись объемы и средние плотности тканей сегментов. Исследования в таком направлении проводились также и на живых людях. В настоящее время для прижизненного определения геометрии масс тела человека используются ряд методов: водного погружения; фотограмметрии; внезапного освобождения; взвешивания тела человека в различных изменяющихся позах; механических колебаний; радиоизотопный; физического моделирования; метод математического моделирования.
Метод водного погружения позволяет определить объем сегментов и центр их объема. Путем умножения на среднюю плотность тканей сегментов специалисты вычисляют затем массу и локализацию центра масс тела. Такое вычисление производится с учетом допущения о том, что тело человека обладает одинаковой плотностью тканей во всех частях каждого сегмента. Аналогичные условия обычно применяются при использовании метода фотограмметрии.
В методах внезапного освобождения и механических колебаний тот или иной сегмент тела человека перемещается под действием внешних сил, а пассивные силы связок и мышц-антагонистов принимаются равными нулю.
Метод взвешивания тела человека в различных изменяющихся позах подвергался критике, так как ошибки, вносимые данными, взятыми из результатов исследований на трупах (относительное положение центра масс на продольной оси сегмента), из-за помех, возникающих в результате дыхательных движений, а также неточности воспроизведения поз при повторных измерениях и определения центров вращения в суставах, достигают больших величин. При повторных измерениях коэффициент вариации в таких измерениях обычно превышает 18 % .
В основе радиоизотопного метода (метода гамма-сканирования) лежит известная в физике закономерность ослабления интенсивности узкого моноэнергетического пучка гамма-излучения при прохождении его через определенный слой какого-либо материала.
В варианте радиоизотопного метода были положены две идеи:
- увеличение толщины кристалла детектора для повышения чувствительности прибора;
- отказ от узкого пучка гамма-излучения. У испытуемых в ходе эксперимента определялись массинерционные характеристики 10 сегментов.
По мере сканирования регистрировались координаты антропометрических точек, которые являются указателем границ сегментов, местами прохождения плоскостей, отделяющих один сегмент от другого.
Метод физического моделирования использовался путем изготовления слепков конечностей испытуемых. Затем на их гипсовых моделях определялись не только моменты инерции, но и локализация центров масс.
Математическое моделирование используется для приближенной оценки параметров сегментов или всего тела в целом. При этом подходе человеческое тело представляется как набор геометрических компонентов, таких, как сферы, цилиндры, конусы и т.п.
Harless (1860) был первым, кто предложил использовать геометрические фигуры как аналоги сегментов тела человека.
Hanavan (1964) предложил модель, которая разделяет тело человека на 15 простых геометрических фигур однородной плотности. Преимуществом этой модели является то, что она требует небольшого числа простых антропометрических измерений, необходимых для определения положения общего центра масс (ОЦМ) и моментов инерции при любых положениях звеньев. Однако три допущения, как правило, при моделировании сегментов тела ограничивают точность оценок: сегменты принимаются жесткими, границы между сегментами принимаются четкими, и считается, что сегменты имеют однородную плотность. Основываясь на том же подходе, Hatze (1976) разработал более детальную модель человеческого тела. Предложенная им 17-звенная модель для учета индивидуализации строения тела каждого человека требует 242 антропометрических измерения. Модель подразделяет сегменты на элементы небольшой массы с различной геометрической структурой, позволяя детально моделировать форму и вариации плотности сегментов. Более того, в модели не делается допущений относительно билатеральной симметрии, и учитываются особенности строения мужского и женского тела путем регулирования плотности некоторых частей сегментов (в соответствии с содержанием подкожной основы). Модель учитывает изменения в морфологии тела, например, вызванные ожирением или беременностью, а также позволяет имитировать особенности строения тела детей.
Для определения парциальных (частичных, от латинского слова парс - часть) размеров тела человека Губа (2000) рекомендует на его биозвеньях проводить опорные реперные (репер - ориентир) линии, разграничивающие функционально различные мышечные группы. Эти линии проводятся между костными точками, определеными автором при измерениях, проведенных при препаровке и диоптрографии трупного материала, а также проверены при наблюдениях выполнения типичных движений спортсменами.
На нижней конечности автор рекомендует проводить следующие реперные линии. На бедре - три реперные линии, отделяющие группы мышц, разгибающие и сгибающие коленный сустав, сгибающие и приводящие бедро в тазобедренном суставе.
Наружная вертикаль (НВ) соответствует проекции переднего края двуглавой мышцы бедра. Проводится вдоль заднего края большого вертела по наружной поверхности бедра до середины наружного надмы-щелка бедренной кости.
Передняя вертикаль (ПВ) соответствует переднему краю длинной приводящей мышцы в верхней и средней трети бедра и портняжной мышцы в нижней трети бедра. Проводится от лобкового бугорка к внутреннему надмыщелку бедренной кости по передневнутренней поверхности бедра.
Задняя вертикаль (3В) соответствует проекции переднего края полусухожильной мышцы. Проводится от середины седалищного бугра к внутреннему надмыщелку бедренной кости по задневнутренней поверхности бедра.
На голени проводятся три реперные линии.
Наружная вертикаль голени (НВГ) соответствует переднему краю длинной малоберцовой мышцы в ее нижней трети. Проводится от верхушки головки малоберцовой кости к переднему краю наружной лодыжки по наружной поверхности голени.
Передняя вертикаль голени (ПВГ) соответствует гребню большеберцовой кости.
Задняя вертикаль голени (ЗВГ) соответствует внутреннему краю большеберцовой кости.
На плече и предплечье проводятся по две реперные линии. Они отделяют сгибатели плеча (предплечья) от разгибателей.
Наружная вертикаль плеча (НВП) соответствует наружной борозде между двуглавой и трехглавой мышцами плеча. Проводится при опущенной руке от середины акромиального отростка к наружному надмыщелку плечевой кости.
Внутренняя вертикаль плеча (ВВП) соответствует медиальной плечевой борозде.
Наружная вертикаль предплечья (НВПП) проводится от наружного надмыщелка плечевой кости к шиловидному отростку лучевой кости по ее наружной поверхности.
Внутренняя вертикаль предплечья (ВВПП) проводится от внутреннего надмыщелка плечевой кости к шиловидному отростку локтевой кости по ее внутренней поверхности.
Расстояния, измеренные между реперными линиями, позволяют судить о выраженности отдельных мышечных групп. Так, расстояния между ПВ и НВ, измеренные в верхней трети бедра, позволяют судить о выраженности сгибателей бедра. Расстояния между этими же линиями в нижней трети позволяют судить о выраженности разгибателей коленного сустава. Расстояния между линиями на голени характеризуют выраженность сгибателей и разгибателей стопы. Используя эти дуговые размеры и длину биозвена, можно определить объемные характеристики мышечных масс.
Положение ОЦМ тела человека изучалось многими исследователями. Как известно, его локализация зависит от размещения масс отдельных частей тела. Любые изменения в теле, связанные с перемещением его масс и нарушением прежнего их соотношения, изменяют и положение центра масс.
Впервые положение общего центра масс определил Джованни Альфонсо Борелли (1680), который в своей книге "О локомоциях животных" отметил, что центр масс человеческого тела, находящегося в выпрямленном положении, располагается между ягодицами и лобком. Пользуясь методом уравновешивания (рычагом первого рода), он определял расположение ОЦМ на трупах, положив их на доску и уравновесив ее на остром клине.
Harless (1860) определил положение общего центра масс на отдельных частях трупа при помощи способа Борелли. Далее, зная положение центров масс отдельных частей тела, он геометрическим путем суммировал силы тяжести этих частей и определял по рисунку положение центра масс всего тела при данном его положении. Этим же методом для определения фронтальной плоскости ОЦМ тела пользовался Бернштейн (1926) , который для этой же цели применил профильное фотографирование. Для определения положения ОЦМ тела человека использовал рычаг второго рода.
Для изучения положения центра масс было много сделано Braune и Fischer (1889), которые проводили свои исследования на трупах. На основании этих исследований они определили, что центр масс тела человека расположен в области малого таза в среднем на 2,5 см ниже мыса крестца и на 4-5 см выше поперечной оси тазобедренного сустава. Если при стоянии туловище выдвинуто вперед, то вертикаль ОЦМ тела проходит впереди поперечных осей вращения тазобедренного, коленного и голеностопного сочленений.
Для определения положения ОЦМ тела при различных положениях тела была сконструирована специальная модель, основанная на принципе использования способа главных точек. Сущность этого способа заключается в том, что оси сопряженных звеньев принимаются за оси косоугольной системы координат, а соединяющие эти звенья сочленения принимаются своим центром за начало координат. Бернштейном (1973) был предложен метод вычислений ОЦМ тела с использованием относительного веса его отдельных частей и положения центров масс отдельных звеньев тела.
Иваницким (1956) были обобщены методы определения ОЦМ тела человека, предложенные Абалаковым (1956) и основанные на использовании специальной модели.
Стукалов (1956) предложил другой метод определения ОЦМ тела человека. Согласно этому методу модель человека изготовлялась без учета относительной массы частей человеческого тела, но с указанием положения центра тяжести отдельных звеньев модели.
Козыревым (1963) был разработан прибор для определения ОЦМ тела человека, в основу конструкции которого был положен принцип действия замкнутой системы рычагов первого рода.
Для вычисления относительного положения ОЦМ Зациорский (1981) предложил уравнение регрессии, в котором аргументами являются отношение массы туловища к массе тела (х,) и отношение среднегрудинного переднезаднего диаметра к тазо-гребневому <х2). Уравнение имеет вид:
у = 52,11+ 10,308х. + 0,949х2
Райциной (1976) для определения высоты положения ОЦМ у женщин-спортсменок было предложено уравнение множественной регрессии (R = 0,937; G = 1,5), включающее в качестве независимых переменных данные о длине ноги (х.см), длине тела в положение лежа (х2см) и ширине таза (х, см):
у = -4,667Xl + 0,289x2+ 0,301х3. (3.6)
Расчет относительных значений веса сегментов тела используется в биомеханике, начиная с XIX ст.
Как известно, момент инерции системы материальных точек относительно оси вращения равен сумме произведений масс этих точек на квадраты их расстояний до оси вращения:
К показателям, характеризующим геометрию масс тела, относят также центр объема тела и центр поверхности тела. Центр объема тела - точка приложения равнодействующей силы гидростатического давления.
Центр поверхности тела - точка приложения равнодействующей сил действия среды. Центр поверхности тела зависит от позы и направления воздействия среды.
Организм человека - сложная динамическая система, поэтому пропорции, соотношение размеров и масс его тела на протяжении всей жизни постоянно изменяется в соответствии с закономерностями проявления генетических механизмов его развития, а также под влиянием внешней среды, техно-биосоциальных условий жизни и т.д.
Неравномерность роста и развития детей отмечают многие авторы (Аршавский, 1975; Бальсевич, Запорожанов, 1987-2002; Гримм, 1967; Куц, 1993, Круцевич, 1999-2002), которые обычно связывают это с биологическими ритмами развития организма. Согласно их данным, в перио
наибольшего увеличения антропометрических показателей физического развития у детей наблюдается повышение утомляемости, относительное снижение работоспособности, двигательной активности и ослабление общей иммунологической реактивности организма. Очевидно, в процессе развития молодого организма в нем сохраняется закрепленная генетически последовательность структурно-функционального взаимодействия в определенные временные (возрастные) интервалы. Считается, что именно этим должна быть обусловлена необходимость усиленного внимания врачей, педагогов, родителей к детям в такие возрастные периоды.
Процесс биологического созревания человека охватывает длительный период - от рождения до 20-22 лет, когда завершается рост тела, происходит окончательное формирование скелета и внутренних органов. Биологическое созревание человека не является планомерным процессом, а протекает гетерохронно, что наиболее ярко проявляется уже при анализе формрования тела. Например, сравнение темпов роста головы и ног новорожденного и взрослого человека показывает, что длина головы увеличивается вдвое, а длина ног в пять раз.
Обобщение результатов исследований, проведенных различными авторами, позволяет представить некоторые более или менее конкретные данные о возрастных изменениях длины тела. Так, по данным специальной литературы, считается, что продольные размеры человеческого зародыша составляют к концу первого месяца внутриутробного периода приблизительно 10 мм, к концу третьего - 90 мм, а к концу девятого - 470 мм. В 8-9 месяцев плод заполняет полость матки и его рост замедляется. Средняя длина тела новорожденных мальчиков составляет 51,6 см (колебания в разных группах от 50,0 до 53,3 см), девочек - 50,9 см (49,7-52,2 см). Как правило, индивидуальные различия в длине тела новорожденных при нормальной по срокам беременности лежат в пределах 49-54 см.
Наибольший прирост длины тела детей наблюдается на первом году жизни. В разных группах он колеблется от 21 до 25 см (в среднем 23,5 см). К году жизни длина тела достигает в среднем 74-75 см.
В период от 1 года до 7 лет, как у мальчиков, так и у девочек, годичные прибавки длины тела постепенно уменьшаются от 10,5 до 5,5 см в год. От 7 до 10 лет длина тела увеличивается в среднем на 5 см в год. С 9-летнего возраста начинают проявляться половые различия в скорости роста. У девочек особенно заметное ускорение роста наблюдается в возрасте от 10 до Влет, затем продольный рост замедляется, а после 15 лет резко тормозится. У мальчиков наиболее интенсивный прирост тела происходит от 13 до 15 лет, а затем также наступает замедление процессов роста.
Максимальная скорость роста отмечается в пубертатный период у девочек между 11 и 12 годами, а у мальчиков - на 2 года позже. Вследствие разновременности наступления пубертатного ускорения роста у отдельных детей средняя величина максимальной скорости получается несколько заниженной (6-7 см в год). При индивидуальных наблюдениях видно, что максимальная скорость роста достигает у большинства мальчиков - 8-10 см, а у девочек - 7-9 см в год. Поскольку пубертатное ускорение роста девочек начинается раньше, происходит так называемый "первый перекрест" кривых роста - девочки становятся выше мальчиков. Позднее, когда мальчики вступают в фазу пубертатного ускорения роста, они вновь обгоняют девочек по длине тела ("второй перекрест"). В среднем, для детей, проживающих в городах, перекресты кривых роста приходятся на 10 лет 4 месяца и 13 лет 10 мес. Сопоставляя ростовые кривые, характеризующие длину тела мальчиков и девочек, Куц (1993) указывал, что они имеют двукратное перекрещивание. Первый перекрест наблюдается от 10 до 13 лет, второй - в 13-14. В целом, закономерности процесса роста едины в разных группах и дети достигают определенного уровня дефинитивной величины тела примерно в одни и те же сроки.
В отличие от длины масса тела является весьма лабильным показателем, сравнительно быстро реагирующим и изменяющимся под влиянием экзо- и эндогенных факторов.
Значительный прирост массы тела отмечается у мальчиков и девочек в период полового созревания. В этот период (от 10-11 до 14-15 лет) масса тела девочек больше, чем масса тела мальчиков, а приросты массы тела у мальчиков становятся значительными. Максимум прироста массы тела обоих полов совпадает с наибольшим увеличением длины тела. По данным Чтецова (1983), от 4 до 20 лет масса тела мальчиков увеличивается на 41,1 кг, тогда как масса тела девочек - на 37,6 кг. До 11 лет масса тела мальчиков больше, чем масса тела девочек, а от 11 до 15 - девочки тяжелее мальчиков. Кривые изменения массы тела мальчиков и девочек дважды перекрещиваются. Первый перекрест приходится на 10-11 лет и второй на 14-15.
У мальчиков наблюдается интенсивный прирост массы тела в период 12-15лет (10-15 %), у девочек - между 10 и И годами. У девочек интенсивность прироста массы тела происходит более энергично во всех возрастных группах.
Исследования, проведенные Губой (2000), позволили автору выявить ряд особенностей прироста биозвеньев тела человека в период от 3 до 18 лет:
- размеры тела, расположенные в разных плоскостях, увеличиваются синхронно. Особенно четко это прослеживается при анализе интенсивности ростовых процессов или по показателю прибавки длины за год, отнесенной к тотальной прибавке за ростовой период от 3 до 18 лет;
- в пределах одной конечности наблюдается чередование интенсивности прироста проксимальных и дистальных концов биозвеньев. По мере приближения к зрелому возрасту разность интенсивности прироста проксимальных и дистальных концов биозвеньев неуклонно снижается. Эта же закономерность была выявлена автором в ростовых процессах кисти человека;
- выявлены два ростовых скачка, свойственных проксимальным и дистальным концам биозвеньев, они совпадают по величине прироста, но не совпадают по времени. Сравнение роста проксимальных концов биозвеньев верхней и нижней конечности показало, что от 3 до 7 лет более интенсивно растет верхняя конечность, а от 11 до 15 лет - нижняя. Выявлена гетерохронность роста конечностей, то есть подтверждается в постнатальном онтогенезе наличие краниокаудального эффекта роста, который четко выявлялся в эмбриональный период.
[