Діагностика постави людини

На сучасному рівні знань термін "конституція" відображає єдність морфологічної та функціональної організації людини, що відбивається в індивідуальних особливостях його структури і функцій. Їх зміни - це відповідна реакція організму на постійно мінливі фактори зовнішнього середовища. Вони знаходять своє вираження в особливостях розвитку компенсаторно-пристосувальних механізмів, що сформувалися в результаті індивідуальної реалізації генетичної програми під впливом конкретних факторів середовища (в тому числі соціальних).

Для того щоб об'єктивізувати методику вимірювань геометрії тіла людини з урахуванням відносності його просторових координат була введена в практику дослідження рухів соматическая система координат тіла людини Лапутіна (1976).

Найбільш зручним місцем розміщення центру соматичного координатного тригранника є антропометрична поперековий точка 1 та, розташована на вершині остистоговідростка L, хребця (а-5). В цьому випадку числова координатна вісь z відповідає напрямку істинної вертикалі, осі х і у розташовуються під прямим кутом в горизонтальній площині і визначають рух в сагиттальном (у) і фронтальному (х) напрямках.

В даний час за кордоном, зокрема в Північній Америці, активно розвивається новий напрямок - кінантропометрія. Це нова наукова спеціалізація, яка використовує вимірювання для оцінки величини, форми, пропорції, структури, розвитку і загальної функції людини, що вивчає проблеми, пов'язані з ростом, фізичним навантаженням, працездатністю та харчуванням.

Кінантропометрія ставить людину в центр вивчення, дозволяє визначити його структурний статус і різні кількісні характеристики геометрії мас тіла.

Для об'єктивної оцінки багатьох біологічних процесів в організмі, пов'язаних з його геометрією мас, необхідно знати питому вагу речовини, з якого складається тіло людини.

Денситометрія - це метод оцінки загальної щільності тіла людини. Щільність часто використовується як засіб оцінки жирової і знежиреної маси і є важливим параметром. Щільність (D) визначають діленням маси на об'єм тіла:

D тіла = маса тіла / об'єм тіла

Для визначення обсягу тіла використовуються різні методи, найчастіше застосовують метод гідростатичного зважування або манометр для вимірювання витісняється води.

При обчисленні обсягу за допомогою гідростатичного зважування необхідно зробити поправку на щільність води, тому рівняння матиме такий вигляд:

D _тела = Р1 / {(Р1-Р2) / х1- (х2 + Г1г)}

Де р, - маса тіла в звичайних умовах, р ₂ - маса тіла в воді, х1 - щільність води, Х2 залишковий обсяг.

Кількість повітря, який знаходиться в шлунково-кишковому тракті, важко виміряти, однак з огляду на невелику обсягу (близько 100 мл) їм можна знехтувати. Для сумісності з іншими шкалами вимірювань цю величину можна пристосувати для зростання за допомогою множення на (170,18 / Рост) 3.

Метод денситометрии протягом багатьох років залишається кращим для визначення складу тіла. Нові методи, як правило, порівнюють з ним для визначення їх точності. Слабким місцем цього методу є залежність показника щільності тіла від відносної кількості жиру в організмі.

При використанні двокомпонентної моделі складу тіла потрібна висока точність визначення щільності жирової і чистої маси тіла. Стандартне рівняння Сірі найчастіше використовують для перетворення показника щільності тіла з метою визначити кількість жиру в організмі:

% Жиру в організмі = (495 / Dтела) - 450.

Це рівняння передбачає відносно постійну щільність жирової і чистої маси тіла у всіх людей. Дійсно, щільність жиру в різних ділянках тіла практично ідентична, загальноприйнятий показник дорівнює 0,9007 г * см ^-3. Разом з тим більш проблематично визначення щільності чистої маси тіла (D), яка, згідно з рівнянням Сірі, становить 1,1. Для визначення цієї щільності допускається, що:

• щільність кожної тканини, що включає чисту масу тіла, відома і залишається незмінною;
• в кожному виді тканини пропорція чистої маси тіла постійна (наприклад, допускається, що кістка становить 17% чистого маси тіла).

Існує також ряд польових методів визначення складу тіла. Метод біоелектричного імпедансу - проста процедура, на яку йде всього 5 хв. Чотири електрода встановлюються на тілі випробуваного - на щиколотці, стопі, зап'ястя і тильній стороні кисті. За детальним електродів (на кисті і стопі) через тканини проходить неощущаемимі ток до проксимальним електродів (зап'ясті і кісточка). Електропровідність тканини між електродами залежить від розподілу води і електролітів в ній. Чистий маса тіла включає майже всю воду і електроліти. В результаті цього провідність чистої маси тіла значно перевищує провідність жирової маси. Жирова маса характеризується великим опором. Таким чином, величина проходить через тканини струму відображає відносна кількість жиру, що міститься в даній тканини.

За допомогою даного методу показники імпедансу перетворюють в показники відносного вмісту жиру в організмі.

Метод взаємодії інфрачервоного випромінювання являє собою процедуру, засновану на принципах поглинання і відбиття світла з використанням інфрачервоної спектроскопії. На шкірі над місцем вимірювання встановлюється датчик, який посилає електромагнітне випромінювання через центральний пучок оптичних волокон. Оптичні волокна на периферії цього ж датчика поглинають енергію, яка відображається тканинами, яка потім вимірюється за допомогою спектрофотометра. Кількість відображеної енергії показує склад тканини, що знаходиться безпосередньо під датчиком. Метод відрізняється досить високим ступенем точності при проведенні вимірювань в декількох ділянках.

Багато вимірювання просторового розташування біоланок тіла проводилися дослідниками на трупах. Для вивчення параметрів сегментів тіла людини за останні 100 років було розсічене близько 50 трупів. У цих дослідженнях трупи заморожувалися, розсікали по осях обертання в суглобах, після чого сегменти зважувалися, визначалися положення центрів мас (ЦМ) ланок і їх моменти інерції переважно з використанням відомого методу фізичного маятника. Крім цього визначалися обсяги і середні щільності тканин сегментів. Дослідження в такому напрямку проводилися також і на живих людях. В даний час для прижиттєвого визначення геометрії мас тіла людини використовуються ряд методів: водного занурення; фотограмметрії; раптового звільнення; зважування тіла людини в різних умовах, що змінюються позах; механічних коливань; радіоізотопний; фізичного моделювання; метод математичного моделювання.

Метод водного занурення дозволяє визначити обсяг сегментів і центр їх обсягу. Шляхом множення на середню щільність тканин сегментів фахівці обчислюють потім масу і локалізацію центру мас тіла. Таке обчислення проводиться з урахуванням припущення про те, що тіло людини має однакову щільністю тканин у всіх частинах кожного сегмента. Аналогічні умови зазвичай застосовуються при використанні методу фотограмметрії.

У методах раптового звільнення і механічних коливань той чи інший сегмент тіла людини переміщається під дією зовнішніх сил, а пасивні сили зв'язок і м'язів-антагоністів приймаються рівними нулю.

Метод зважування тіла людини в різних умовах, що змінюються позах піддавався критиці, так як помилки, що вносяться даними, взятими з результатів досліджень на трупах (відносне положення центру мас на поздовжньої осі сегмента), через перешкоди, що виникають в результаті дихальних рухів, а також неточності відтворення поз при повторних вимірах і визначення центрів обертання в суглобах, досягають великих величин. При повторних вимірах коефіцієнт варіації в таких вимірах зазвичай перевищує 18%.

В основі радіоізотопного методу (методу гамма-сканування) лежить відома у фізиці закономірність ослаблення інтенсивності вузького моноенергетичного пучка гамма-випромінювання при проходженні його через певний шар будь-якого матеріалу.

У варіанті радіоізотопного методу були покладені дві ідеї:

• збільшення товщини кристала детектора для підвищення чутливості приладу;
• відмова від вузького пучка гамма-випромінювання. У випробовуваних в ході експерименту визначалися массінерціонние характеристики 10 сегментів.

Під час сканування реєструвалися координати антропометричних точок, які є покажчиком кордонів сегментів, місцями проходження площин, що відокремлюють один сегмент від іншого.

Метод фізичного моделювання використовувався шляхом виготовлення зліпків кінцівок випробовуваних. Потім на їх гіпсових моделях визначалися не тільки моменти інерції, а й локалізація центрів мас.

Математичне моделювання використовується для наближеної оцінки параметрів сегментів або всього тіла в цілому. При цьому підході людське тіло представляється як набір геометричних компонентів, таких, як сфери, циліндри, конуси і т.п.

Harless (1860) був першим, хто запропонував використовувати геометричні фігури як аналоги сегментів тіла людини.

Hanavan (1964) запропонував модель, яка розділяє тіло людини на 15 простих геометричних фігур однорідної щільності. Перевагою цієї моделі є те, що вона вимагає невеликого числа простих антропометричних вимірів, необхідних для визначення положення загального центру мас (ЗЦМ) і моментів інерції при будь-яких положеннях ланок. Однак три допущення, як правило, при моделюванні сегментів тіла обмежують точність оцінок: сегменти приймаються жорсткими, кордони між сегментами приймаються чіткими, і вважається, що сегменти мають однорідну щільність. Грунтуючись на тому ж підході, Hatze (1976) розробив більш детальну модель людського тіла. Запропонована ним 17-звенная модель для обліку індивідуалізації будови тіла кожної людини вимагає 242 антропометричних вимірювання. Модель поділяє сегменти на елементи невеликої маси з різною геометричною структурою, дозволяючи детально моделювати форму і варіації щільності сегментів. Більш того, в моделі не робиться припущень щодо билатеральной симетрії, і враховуються особливості будови чоловічого і жіночого тіла шляхом регулювання щільності деяких частин сегментів (у відповідності до змісту підшкірної основи). Модель враховує зміни в морфології тіла, наприклад, викликані ожирінням або вагітністю, а також дозволяє імітувати особливості будови тіла дітей.

Для визначення парціальних (часткових, від латинського слова парс - частина) розмірів тіла людини Губа (2000) рекомендує на його біоланок проводити опорні реперні (репер - орієнтир) лінії, що розмежовують функціонально різні м'язові групи. Ці лінії проводяться між кістковими точками, визначення автором при вимірах, проведених при препаровке і діоптрографіі трупного матеріалу, а також перевірені при спостереженнях виконання типових рухів спортсменами.

На нижньої кінцівки автор рекомендує проводити такі реперні лінії. На стегні - три реперні лінії, що відокремлюють групи м'язів, що розгинають і згинають колінний суглоб, що згинають і приводять стегно в тазостегновому суглобі.

Зовнішня вертикаль (НВ) відповідає проекції переднього краю двоголового м'яза стегна. Проводиться уздовж заднього краю великого вертіла по зовнішній поверхні стегна до середини зовнішнього загордилося-щілинка стегнової кістки.

Передня вертикаль (ПВ) відповідає переднього краю довгою привідного м'яза у верхній і середній третині стегна і кравецького м'яза в нижній третині стегна. Проводиться від лобкового горбка до внутрішнього надмищелку стегнової кістки по передневнутренней поверхні стегна.

Задня вертикаль (3В) відповідає проекції переднього краю полусухожильной м'язи. Проводиться від середини сідничного бугра до внутрішнього надмищелку стегнової кістки по задневнутренней поверхні стегна.

На гомілки проводяться три реперні лінії.

Зовнішня вертикаль гомілки (НВГ) відповідає переднього краю довгої малогомілкової м'язи в її нижній третині. Проводиться від верхівки головки малогомілкової кістки до переднього краю зовнішньої щиколотки по зовнішній поверхні гомілки.

Передня вертикаль гомілки (ПВГ) відповідає гребеню великогомілкової кістки.

Задня вертикаль гомілки (ЗВГ) відповідає внутрішньому краю великогомілкової кістки.

На плечі і передпліччя проводяться по дві реперні лінії. Вони відокремлюють згиначі плеча (передпліччя) від розгиначів.

Зовнішня вертикаль плеча (НВП) відповідає зовнішньої борозні між двоголового і триголовий м'язами плеча. Проводиться при опущеній руці від середини акромиального відростка до зовнішнього надмищелку плечової кістки.

Внутрішня вертикаль плеча (ВВП) відповідає медіальної плечової борозні.

Зовнішня вертикаль передпліччя (НВПП) проводиться від зовнішнього надвиростка плечової кістки до шиловидному відростка променевої кістки по її зовнішньої поверхні.

Внутрішня вертикаль передпліччя (ВВПп) проводиться від внутрішнього надвиростка плечової кістки до шиловидному відростка ліктьової кістки по її внутрішньої поверхні.

Відстані, виміряні між реперними лініями, дозволяють судити про вираженість окремих м'язових груп. Так, відстані між ПВ і НВ, виміряні у верхній третині стегна, дозволяють судити про вираженість згиначів стегна. Відстані між цими ж лініями в нижній третині дозволяють судити про вираженість розгиначів колінного суглоба. Відстані між лініями на гомілки характеризують вираженість згиначів і розгиначів стопи. Використовуючи ці дугові розміри і довжину біозвена, можна визначити об'ємні характеристики м'язових мас.

Положення ЗЦМ тіла людини вивчався багатьма дослідниками. Як відомо, його локалізація залежить від розміщення мас окремих частин тіла. Будь-які зміни в тілі, пов'язані з переміщенням його мас і порушенням колишнього їх співвідношення, змінюють і положення центру мас.

Вперше положення загального центру мас визначив Джованні Альфонсо Бореллі (1680), який у своїй книзі "Про локомоціях тварин" зазначив, що центр мас людського тіла, що знаходиться в випрямленій положенні, розташовується між сідницями і лобком. Користуючись методом урівноваження (важелем першого роду), він визначав розташування ЗЦМ на трупах, поклавши їх на дошку і врівноважити її на гострому клині.

Harless (1860) визначив положення загального центру мас на окремих частинах трупа за допомогою способу Бореллі. Далі, знаючи положення центрів мас окремих частин тіла, він геометричним шляхом підсумовував сили тяжіння цих частин і визначав по малюнку положення центру мас всього тіла при даному його положенні. Цим же методом для визначення фронтальній площині ЗЦМ тіла користувався Бернштейн (1926), який для цієї ж мети застосував профільне фотографування. Для визначення положення ЗЦМ тіла людини використовував важіль другого роду.

Для вивчення стану центру мас було багато зроблено Braune і Fischer (1889), які проводили свої дослідження на трупах. На підставі цих досліджень вони визначили, що центр мас тіла людини розташований в області малого тазу в середньому на 2,5 см нижче мису крижів і на 4-5 см вище поперечної осі тазостегнового суглоба. Якщо при стоянні тулуб висунуто вперед, то вертикаль ЗЦМ тіла проходить попереду поперечних осей обертання тазостегнового, колінного і гомілковостопного зчленувань.

Для визначення положення ЗЦМ тіла при різних положеннях тіла була сконструйована спеціальна модель, заснована на принципі використання способу головних точок. Суть цього способу полягає в тому, що осі сполучених ланок приймаються за осі косокутній системи координат, а що з'єднують ці ланки зчленування приймаються своїм центром за початок координат. Бернштейном (1973) був запропонований метод обчислень ЗЦМ тіла з використанням відносного ваги його окремих частин і положення центрів мас окремих ланок тіла.

Іваницьким (1956) були узагальнені методи визначення ЗЦМ тіла людини, запропоновані Абалакова (1956) і засновані на використанні спеціальної моделі.

Стукалов (1956) запропонував інший метод визначення ЗЦМ тіла людини. Відповідно до цього методу модель людини виготовлялася без урахування відносної маси частин людського тіла, але із зазначенням положення центра ваги окремих ланок моделі.

Козирєвим (1963) був розроблений прилад для визначення ЗЦМ тіла людини, в основу конструкції якого був покладений принцип дії замкнутої системи важелів першого роду.

Для обчислення відносного положення ОЦМ Зациорский (1981) запропонував рівняння регресії, в якому аргументами є відношення маси тулуба до маси тіла (х,) і відношення среднегрудінного переднезаднего діаметра до тазо-Гребньова <х ₂ ). Рівняння має вигляд:

У = 52,11+ 10,308х. + 0,949х ₂

Райцин (1976) для визначення висоти положення ОЦМ у жінок-спортсменок було запропоновано рівняння множинної регресії (R = 0,937; G = 1,5), що включає в якості незалежних змінних дані про довжину ноги (х.см), довжині тіла в положення лежачи (х ₂ см) і ширині таза (х, см):

У = -4,667 _Xl + 0,289x ₂ + 0,301х ₃. (3.6)

Розрахунок відносних значень ваги сегментів тіла використовується в біомеханіки, починаючи з XIX ст.

Як відомо, момент інерції системи матеріальних точок відносно осі обертання дорівнює сумі творів мас цих точок на квадрати їх відстаней до осі обертання:

До показників, що характеризує геометрію мас тіла, відносять також центр об'єму тіла і центр поверхні тіла. Центр обсягу тіла - точка докладання рівнодіюча сили гідростатичного тиску.

Центр поверхні тіла - точка докладання рівнодіюча сил дії середовища. Центр поверхні тіла залежить від пози і напрямки впливу середовища.

Організм людини - складна динамічна система, тому пропорції, співвідношення розмірів і мас його тіла протягом усього життя постійно змінюється відповідно до закономірностями прояву генетичних механізмів його розвитку, а також під впливом зовнішнього середовища, техно-біосоціальних умов життя і т.д.

Нерівномірність зростання і розвитку дітей відзначають багато авторів (Аршавский, 1975; Бальсевіч, Запорожаном, 1987-2002; Грімм, 1967; Куц, 1993, Круцевич, 1999-2002), які зазвичай пов'язують це з біологічними ритмами розвитку організму. Згідно з їхніми даними, в перио

Найбільшого збільшення антропометричних показників фізичного розвитку у дітей спостерігається підвищення стомлюваності, відносне зниження працездатності, рухової активності і ослаблення загальної імунологічної реактивності організму. Очевидно, в процесі розвитку молодого організму в ньому зберігається закріплена генетично послідовність структурно-функціональної взаємодії в певні часові (вікові) інтервали. Вважається, що саме цим повинна бути обумовлена необхідність посиленої уваги лікарів, педагогів, батьків до дітей в такі вікові періоди.

Процес біологічного дозрівання людини охоплює тривалий період - від народження до 20-22 років, коли завершується ріст тіла, відбувається остаточне формування скелета і внутрішніх органів. Біологічне дозрівання людини не є планомірним процесом, а протікає гетерохронно, що найбільш яскраво проявляється вже при аналізі формрованія тіла. Наприклад, порівняння темпів зростання голови і ніг новонародженого і дорослої людини показує, що довжина голови збільшується вдвічі, а довжина ніг у п'ять разів.

Узагальнення результатів досліджень, проведених різними авторами, дозволяє представити деякі більш-менш конкретні дані про вікові зміни довжини тіла. Так, за даними спеціальної літератури, вважається, що поздовжні розміри людського зародка складають до кінця першого місяця внутрішньоутробного періоду приблизно 10 мм, до кінця третього - 90 мм, а до кінця дев'ятого - 470 мм. У 8-9 місяців плід заповнює порожнину матки і його зростання сповільнюється. Середня довжина тіла новонароджених хлопчиків складає 51,6 см (коливання в різних групах від 50,0 до 53,3 см), дівчаток - 50,9 см (49,7-52,2 см). Як правило, індивідуальні відмінності в довжині тіла новонароджених при нормальній по термінах вагітності лежать в межах 49-54 см.

Найбільший приріст довжини тіла дітей спостерігається на першому році життя. У різних групах він коливається від 21 до 25 см (в середньому 23,5 см). До році життя довжина тіла досягає в середньому 74-75 см.

У період від 1 року до 7 років, як у хлопчиків, так і у дівчаток, річні надбавки довжини тіла поступово зменшуються від 10,5 до 5,5 см в рік. Від 7 до 10 років довжина тіла збільшується в середньому на 5 см в рік. З 9-річного віку починають проявлятися статеві відмінності в швидкості росту. У дівчаток особливо помітне прискорення зростання спостерігається у віці від 10 до Вліт, потім поздовжній ріст сповільнюється, а після 15 років різко гальмується. У хлопчиків найбільш інтенсивний приріст тіла відбувається від 13 до 15 років, а потім також настає уповільнення процесів росту.

Максимальна швидкість росту відзначається в пубертатний період у дівчаток між 11 і 12 роками, а у хлопчиків - на 2 роки пізніше. Внаслідок різночасності настання пубертатного прискорення росту в окремих дітей середня величина максимальної швидкості виходить дещо заниженою (6-7 см в рік). При індивідуальних спостереженнях видно, що максимальна швидкість росту досягає у більшості хлопчиків - 8-10 см, а у дівчаток - 7-9 см в рік. Оскільки пубертатне прискорення зростання дівчаток починається раніше, відбувається так званий "перший перехрест" кривих зростання - дівчатка стають вище хлопчиків. Пізніше, коли хлопчики вступають в фазу пубертатного прискорення росту, вони знову обганяють дівчаток по довжині тіла ( "другий перехрест"). В середньому, для дітей, які проживають в містах, перехрещення кривих зростання припадають на 10 років 4 місяці і 13 років 10 міс. Зіставляючи ростові криві, що характеризують довжину тіла хлопчиків і дівчаток, Куц (1993) вказував, що вони мають дворазове перехрещення. Перший перехрещення спостерігається від 10 до 13 років, другий - в 13-14. В цілому, закономірності процесу зростання єдині в різних групах і діти досягають певного рівня дефінітивної величини тіла приблизно в одні і ті ж терміни.

На відміну від довжини маса тіла є вельми лабільним показником, порівняно швидко реагує і умов, що змінюються під впливом екзо- та ендогенних факторів.

Значний приріст маси тіла відзначається у хлопчиків і дівчаток в період статевого дозрівання. У цей період (від 10-11 до 14-15 років) маса тіла дівчаток більше, ніж маса тіла хлопчиків, а прирости маси тіла у хлопчиків стають значними. Максимум приросту маси тіла обох статей збігається з найбільшим збільшенням довжини тіла. За даними Чтецова (1983), від 4 до 20 років маса тіла хлопчиків збільшується на 41,1 кг, тоді як маса тіла дівчаток - на 37,6 кг. До 11 років маса тіла хлопчиків більше, ніж маса тіла дівчаток, а від 11 до 15 - дівчатка важче хлопчиків. Криві зміни маси тіла хлопчиків і дівчаток двічі перехрещуються. Перший перехрещення доводиться на 10-11 років і другий на 14-15.

У хлопчиків спостерігається інтенсивний приріст маси тіла в період 12-15лет (10-15%), у дівчаток - між 10 і І роками. У дівчаток інтенсивність приросту маси тіла відбувається більш енергійно у всіх вікових групах.

Дослідження, проведені Губою (2000), дозволили автору виявити ряд особливостей приросту біоланок тіла людини в період від 3 до 18 років:

• розміри тіла, розташовані в різних площинах, збільшуються синхронно. Особливо чітко це простежується при аналізі інтенсивності ростових процесів або за показником збільшення довжини за рік, віднесеної до тотальної набирання за ростовой період від 3 до 18 років;
• в межах однієї кінцівки спостерігається чергування інтенсивності приросту проксимальних і дистальних кінців біоланок. У міру наближення до зрілого віку різниця інтенсивності приросту проксимальних і дистальних кінців біоланок неухильно знижується. Ця ж закономірність була виявлена автором в ростових процесах кисті людини;
• виявлені два ростових стрибка, властивих проксимальним і дистальним кінців біоланок, вони збігаються за величиною приросту, але не збігаються за часом. Порівняння зростання проксимальних кінців біоланок верхньої і нижньої кінцівки показало, що від 3 до 7 років більш інтенсивно росте верхня кінцівка, а від 11 до 15 років - нижня. Виявлено гетерохронность зростання кінцівок, тобто підтверджується в постнатальному онтогенезі наявність краніокаудальном ефекту зростання, який чітко виявлявся в ембріональний період.

[1], [2], [3], [4], [5]