Діагностика постави людини

На сучасному рівні знань термін «конституція» відображає єдність морфологічної та функціональної організації людини, що відображається в індивідуальних особливостях її будови та функцій. Їх зміни є реакцією організму на постійно змінювані фактори навколишнього середовища. Вони виражаються в особливостях розвитку компенсаторно-адаптаційних механізмів, що формуються в результаті реалізації індивідом генетичної програми під впливом конкретних факторів навколишнього середовища (включаючи й соціальні).

З метою об'єктивізації методології вимірювання геометрії людського тіла з урахуванням відносності його просторових координат у практику вивчення рухів було введено соматичну систему координат людського тіла Лапутіна (1976).

Найзручніше розташування центру соматичного координатного тригранника – це антропометрична поперекова точка 1i, розташована на вершині остистого відростка L хребця (a-5). У цьому випадку числова координатна вісь z відповідає напрямку істинної вертикалі, осі x та y розташовані під прямим кутом у горизонтальній площині та визначають рух у сагітальному (y) та фронтальному (x) напрямках.

Наразі за кордоном, зокрема в Північній Америці, активно розвивається новий напрямок – кінантропометрія. Це нова наукова спеціалізація, яка використовує вимірювання для оцінки розмірів, форми, пропорцій, структури, розвитку та загальної функції людини, вивчаючи проблеми, пов'язані з ростом, фізичною активністю, працездатністю та харчуванням.

Кінантропометрія ставить людину в центр дослідження, дозволяючи нам визначити її структурний статус та різні кількісні характеристики геометрії маси тіла.

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

Денситометрія – це метод оцінки загальної щільності людського тіла. Щільність часто використовується як засіб оцінки жирової та безжирової маси і є важливим параметром. Щільність (D) визначається діленням маси на об'єм тіла:

D тіла = маса тіла / об'єм тіла

Для визначення об'єму тіла використовуються різні методи, найчастіше використовують гідростатичне зважування або манометр для вимірювання витісненої води.

Під час обчислення об'єму за допомогою гідростатичного зважування необхідно внести поправку на густину води, тому рівняння буде таким:

D _тіло = P1/ { (P1-P2)/ x1-(x2+G1g}}

Де p1 – маса тіла за нормальних умов, p2 _– маса тіла у воді, x1 – густина води, x2 – залишковий об’єм.

Кількість повітря в шлунково-кишковому тракті важко виміряти, але через його малий об'єм (приблизно 100 мл) ним можна знехтувати. Для сумісності з іншими шкалами вимірювання це значення можна скоригувати за зростом, помноживши на (170,18 / Зріст)3.

Денситометрія вже багато років є найкращим методом визначення складу тіла. Нові методи зазвичай порівнюють з нею для визначення їхньої точності. Слабким місцем цього методу є залежність показника щільності тіла від відносної кількості жиру в організмі.

Під час використання двокомпонентної моделі складу тіла потрібна висока точність для визначення щільності жиру в тілі та м'язової маси тіла. Стандартне рівняння Сірі найчастіше використовується для перетворення щільності тіла для визначення жиру в тілі:

% жиру в організмі = (495/Dbody) - 450.

Це рівняння припускає відносно постійну щільність жирової та м'язової маси тіла у всіх людей. Дійсно, щільність жиру в різних ділянках тіла практично однакова, із загальноприйнятим значенням 0,9007 г см ^-3. Однак визначення щільності м'язової маси тіла (D), яка згідно з рівнянням Сірі дорівнює 1,1, є більш проблематичним. Для визначення цієї щільності передбачається, що:

• щільність кожної тканини, включаючи чисту масу тіла, відома та залишається постійною;
• у кожному типі тканини частка чистої маси тіла є постійною (наприклад, вважається, що кістки становлять 17% чистої маси тіла).

Існує також ряд польових методів визначення складу тіла. Метод біоелектричного імпедансу – це проста процедура, яка займає лише 5 хвилин. Чотири електроди розміщуються на тілі обстежуваного – на щиколотці, стопі, зап'ясті та тильній стороні кисті. Невідчутний струм проходить через тканини через детальні електроди (на кисті та стопі) до проксимальних електродів (зап'ястя та щиколотки). Електропровідність тканини між електродами залежить від розподілу в ній води та електролітів. М'язова маса тіла містить майже всю воду та електроліти. В результаті провідність м'язової маси тіла значно вища, ніж у жирової маси. Жирова маса характеризується високим імпедансом. Таким чином, величина струму, що проходить через тканини, відображає відносну кількість жиру, що міститься в даній тканині.

Цей метод перетворює показники імпедансу на показники відносного вмісту жиру в організмі.

Метод інфрачервоної взаємодії – це процедура, заснована на принципах поглинання та відбиття світла за допомогою інфрачервоної спектроскопії. Датчик розміщується на шкірі над місцем вимірювання, посилаючи електромагнітне випромінювання через центральний пучок оптичних волокон. Оптичні волокна на периферії того ж датчика поглинають енергію, відбиту тканиною, яка потім вимірюється за допомогою спектрофотометра. Кількість відбитої енергії вказує на склад тканини безпосередньо під датчиком. Метод характеризується досить високим ступенем точності при вимірюванні в кількох областях.

Багато вимірювань просторового розташування біозв'язків тіла було проведено дослідниками на трупах. За останні 100 років для вивчення параметрів сегментів тіла людини було препаровано близько 50 трупів. У цих дослідженнях трупи заморожували, препарували вздовж осей обертання в суглобах, після чого сегменти зважували, визначали положення центрів мас (ЦМ) ланок та їх моменти інерції переважно за допомогою відомого методу фізичного маятника. Крім того, визначали обсяги та середню щільність тканин сегментів. Дослідження в цьому напрямку проводилися також на живих людях. Наразі для визначення геометрії маси тіла людини за життя використовується ряд методів: занурення у воду; фотограмметрія; раптове звільнення; зважування тіла людини в різних змінних позах; механічні коливання; радіоізотопне моделювання; фізичне моделювання; метод математичного моделювання.

Метод занурення у воду дозволяє визначити об'єм сегментів та їх центр об'єму. Помноживши на середню щільність тканини сегментів, фахівці потім обчислюють масу та розташування центру мас тіла. Цей розрахунок проводиться з урахуванням припущення, що людське тіло має однакову щільність тканини у всіх частинах кожного сегмента. Подібні умови зазвичай застосовуються при використанні методу фотограмметрії.

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

Метод зважування тіла людини в різних змінних позах піддався критиці, оскільки похибки, що вносяться даними, взятими з результатів досліджень на трупах (відносне положення центру мас відносно поздовжньої осі сегмента), зумовлені перешкодами від дихальних рухів, а також неточністю відтворення поз при повторних вимірюваннях та визначенні центрів обертання в суглобах, досягають великих значень. При повторних вимірюваннях коефіцієнт варіації таких вимірювань зазвичай перевищує 18%.

Радіоізотопний метод (метод гамма-сканування) базується на відомому фізичному принципі ослаблення інтенсивності вузького моноенергетичного пучка гамма-випромінювання при його проходженні через певний шар деякого матеріалу.

Варіант радіоізотопного методу базувався на двох ідеях:

• збільшення товщини кристала детектора для покращення чутливості пристрою;
• відмова від вузького пучка гамма-випромінювання. Під час експерименту у випробуваних визначалися масово-інерційні характеристики 10 сегментів.

У міру продовження сканування фіксувалися координати антропометричних точок, які слугують індикаторами меж сегментів та розташування площин, що розділяють один сегмент від іншого.

Було використано метод фізичного моделювання шляхом виготовлення зліпків кінцівок випробуваних. Потім на їхніх гіпсових моделях визначалися не лише моменти інерції, але й локалізація центрів мас.

Математичне моделювання використовується для наближеного визначення параметрів сегментів або всього тіла. У цьому підході тіло людини представлене як набір геометричних компонентів, таких як сфери, циліндри, конуси тощо.

Гарлесс (1860) першим запропонував використовувати геометричні фігури як аналоги сегментів людського тіла.

Ханаван (1964) запропонував модель, яка поділяє тіло людини на 15 простих геометричних фігур рівномірної щільності. Перевагою цієї моделі є те, що вона вимагає невеликої кількості простих антропометричних вимірювань для визначення положення спільного центру мас (ССМ) та моментів інерції в будь-якому положенні ланок. Однак три припущення, які зазвичай робляться під час моделювання сегментів тіла, обмежують точність оцінок: сегменти вважаються жорсткими, межі між сегментами вважаються чіткими, а сегменти вважаються такими, що мають рівномірну щільність. На основі того ж підходу Хатце (1976) розробив більш детальну модель людського тіла. Його 17-ланкова модель вимагає 242 антропометричних вимірювань, щоб врахувати індивідуалізацію структури тіла кожної людини. Модель поділяє сегменти на невеликі масові елементи з різними геометричними структурами, що дозволяє детально моделювати варіації форми та щільності сегментів. Крім того, модель не робить припущень про двосторонню симетрію та враховує особливості чоловічої та жіночої структури тіла, коригуючи щільність деяких частин сегментів (відповідно до вмісту підшкірної основи). Модель враховує зміни морфології тіла, наприклад, спричинені ожирінням або вагітністю, а також дозволяє моделювати особливості будови тіла дітей.

Для визначення парціальних (парціальних, від латинського слова pars - частина) розмірів тіла людини Губа (2000) рекомендує проводити на його біоланках опорні лінії (refer - орієнтир), що розмежовують функціонально різні групи м'язів. Ці лінії проводяться між точками кісток, визначеними автором під час вимірювань, проведених під час препарування та діоптрографії трупного матеріалу, а також перевіряються під час спостережень за типовими рухами, що виконуються спортсменами.

Автор рекомендує намалювати такі опорні лінії на нижній кінцівці. На стегні - три опорні лінії, що розділяють групи м'язів, які розгинають та згинають колінний суглоб, а також згинають та приводять стегно в кульшовому суглобі.

Зовнішня вертикаль (ЗВ) відповідає проекції переднього краю двоголового м'яза стегна. Вона проводиться вздовж заднього краю великого вертела вздовж зовнішньої поверхні стегна до середини латерального надвиростка стегнової кістки.

Передня вертикаль (АВ) відповідає передньому краю довгого привідного м'яза у верхній та середній третині стегна та кравецькому м'язу в нижній третині стегна. Вона проходить від лобкового горбка до внутрішнього надвиростка стегнової кістки вздовж передньо-внутрішньої поверхні стегна.

Задня вертикаль (3B) відповідає проекції переднього краю півсухожильного м'яза. Вона проводиться від середини сідничного горба до внутрішнього надвиростка стегнової кістки вздовж задньо-внутрішньої поверхні стегна.

На гомілці намальовано три опорні лінії.

Зовнішня вертикаль гомілки (ЗВГ) відповідає передньому краю довгого малогомілкового м'яза в його нижній третині. Вона проводиться від верхівки головки малогомілкової кістки до переднього краю латеральної кісточки вздовж зовнішньої поверхні гомілки.

Передня вертикаль великогомілкової кістки (ПВГ) відповідає гребеню великогомілкової кістки.

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

На плечі та передпліччі проведено дві опорні лінії. Вони відокремлюють м'язи-згиначі плеча (передпліччя) від м'язів-розгиначів.

Зовнішня вертикаль плеча (ЗВП) відповідає зовнішній борозні між двоголовим і триголовим м'язами плеча. Виконується з рукою, опущеною від середини акроміального відростка до зовнішнього надвиростка плечової кістки.

Внутрішнє вертикальне плече (IVA) відповідає медіальній плечовій борозні.

Зовнішній вертикальний м'яз передпліччя (ЗВП) проводиться від зовнішнього надмищелка плечової кістки до шилоподібного відростка променевої кістки вздовж його зовнішньої поверхні.

Внутрішній вертикальний кінець передпліччя (ВВП) проводиться від внутрішнього надвиростка плечової кістки до шилоподібного відростка ліктьової кістки вздовж його внутрішньої поверхні.

Відстані, виміряні між опорними лініями, дозволяють судити про вираженість окремих груп м'язів. Так, відстані між PV та HV, виміряні у верхній третині стегна, дозволяють судити про вираженість згиначів стегна. Відстані між тими ж лініями в нижній третині дозволяють судити про вираженість розгиначів колінного суглоба. Відстані між лініями на гомілці характеризують вираженість згиначів та розгиначів стопи. Використовуючи ці розміри дуги та довжину біоланки, можна визначити об'ємні характеристики м'язових мас.

Положення центру мас тіла людини вивчалося багатьма дослідниками. Як відомо, його локалізація залежить від розміщення мас окремих частин тіла. Будь-які зміни в тілі, пов'язані з рухом його мас та порушенням їх попереднього співвідношення, також змінюють положення центру мас.

Положення спільного центру мас вперше визначив Джованні Альфонсо Бореллі (1680), який у своїй книзі «Про пересування тварин» зазначив, що центр мас людського тіла у вертикальному положенні розташований між сідницями та лобком. Використовуючи метод балансування (важіль першого класу), він визначив розташування СЦМ на трупах, поклавши їх на дошку та збалансувавши її на гострому клині.

Харлесс (1860) визначив положення спільного центру мас на окремих частинах трупа за допомогою методу Бореллі. Потім, знаючи положення центрів мас окремих частин тіла, він геометрично підсумував сили тяжіння цих частин і визначив положення центру мас усього тіла в його заданому положенні за кресленням. Бернштейн (1926) використав той самий метод для визначення фронтальної площини спільного центру мас тіла, а також з тією ж метою застосував профільну фотографію. Він використав важіль другого класу для визначення положення спільного центру мас тіла людини.

Багато чого було зроблено для вивчення положення центру мас Брауне та Фішером (1889), які проводили свої дослідження на трупах. На основі цих досліджень вони визначили, що центр мас людського тіла розташований в області тазу, в середньому на 2,5 см нижче крижового мису та на 4-5 см вище поперечної осі кульшового суглоба. Якщо тулуб висунутий вперед під час стояння, то вертикаль ЗЦМ тіла проходить попереду поперечних осей обертання кульшового, колінного та гомілковостопного суглобів.

Для визначення положення ЦМ тіла для різних положень тіла була побудована спеціальна модель, заснована на принципі використання методу головних точок. Суть цього методу полягає в тому, що осі спряжених ланок приймаються за осі похилої системи координат, а шарніри, що з'єднують ці ланки, приймаються з їхнім центром за початок координат. Бернштейн (1973) запропонував метод розрахунку ЦМ тіла з використанням відносної ваги його окремих частин та положення центрів мас окремих ланок тіла.

Іваницький (1956) узагальнив методи визначення індексу маси тіла людини, запропоновані Абалаковим (1956) та засновані на використанні спеціальної моделі.

Стукалов (1956) запропонував інший метод визначення загальної маси тіла людини. Згідно з цим методом, модель людини виготовлялася без урахування відносної маси частин тіла людини, але із зазначенням положення центру ваги окремих ланок моделі.

Козирєв (1963) розробив прилад для визначення ЦМ тіла людини, конструкція якого базувалася на принципі дії замкнутої системи важелів першого класу.

Для розрахунку відносного положення головного мозку Заціорський (1981) запропонував рівняння регресії, в якому аргументами є відношення маси тулуба до маси тіла (x1) та відношення середньогрудиного передньо-заднього діаметра до тазово-гребеневого діаметра (x2 ₎. Рівняння має вигляд:

Y = 52,11 + 10,308x + _0,949x²

Райцина (1976) запропонувала рівняння множинної регресії (R = 0,937; G = 1,5) для визначення висоти положення м'язової маси у спортсменок, включаючи як незалежні змінні дані про довжину ніг (x, см), довжину тіла в положенні лежачи на спині (x, ₂ см) та ширину таза (x, см):

Y = -4,667 _{× 1} + 0,289 × ₂ + 0,301 × _3. (3,6)

Розрахунок відносних значень ваги сегментів тіла використовується в біомеханіці з 19 століття.

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

До показників, що характеризують геометрію мас тіл, також належать центр об'єму тіла та центр поверхні тіла. Центр об'єму тіла є точкою прикладання результуючої сили гідростатичного тиску.

Центр поверхні тіла є точкою прикладання результуючих сил середовища. Центр поверхні тіла залежить від пози та напрямку середовища.

Організм людини є складною динамічною системою, тому пропорції, співвідношення розмірів і мас його тіла протягом життя постійно змінюються відповідно до законів прояву генетичних механізмів його розвитку, а також під впливом зовнішнього середовища, технобіосоціальних умов життя тощо.

Нерівномірний ріст і розвиток дітей відзначають багато авторів (Аршавський, 1975; Бальсевич, Запорожан, 1987-2002; Грімм, 1967; Куц, 1993, Круцевич, 1999-2002), які зазвичай пов'язують це з біологічними ритмами розвитку організму. За їхніми даними, протягом періоду

Найбільше збільшення антропометричних показників фізичного розвитку у дітей супроводжується підвищенням стомлюваності, відносним зниженням працездатності, рухової активності та ослабленням загальної імунологічної реактивності організму. Очевидно, що в процесі розвитку молодого організму зберігається генетично закріплена послідовність структурно-функціональної взаємодії в певні часові (вікові) інтервали. Вважається, що саме це має визначати необхідність підвищеної уваги з боку лікарів, педагогів, батьків до дітей у такі вікові періоди.

Процес біологічного дозрівання людини охоплює тривалий період – від народження до 20-22 років, коли завершується ріст тіла, відбувається остаточне формування скелета та внутрішніх органів. Біологічне дозрівання людини не є плановим процесом, а відбувається гетерохронно, що найчіткіше проявляється вже при аналізі формування тіла. Наприклад, порівняння темпів росту голови та ніг новонародженого та дорослого показує, що довжина голови подвоюється, а довжина ніг – уп'ятеро.

Підсумовуючи результати досліджень, проведених різними авторами, можна навести деякі більш-менш конкретні дані щодо вікових змін довжини тіла. Так, згідно зі спеціалізованою літературою, вважається, що поздовжні розміри ембріона людини становлять приблизно 10 мм до кінця першого місяця внутрішньоутробного періоду, 90 мм до кінця третього та 470 мм до кінця дев'ятого. У 8-9 місяців плід заповнює порожнину матки, і його ріст сповільнюється. Середня довжина тіла новонароджених хлопчиків становить 51,6 см (варіює 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 під час нормальної вагітності знаходяться в межах 49-54 см.

Найбільше збільшення довжини тіла у дітей спостерігається на першому році життя. У різних групах воно коливається між 21 і 25 см (в середньому 23,5 см). До однорічного віку довжина тіла досягає в середньому 74-75 см.

У період від 1 року до 7 років, як у хлопчиків, так і у дівчаток, щорічні прирости довжини тіла поступово зменшуються з 10,5 до 5,5 см на рік. З 7 до 10 років довжина тіла збільшується в середньому на 5 см на рік. З 9 років починають проявлятися статеві відмінності в темпах росту. У дівчаток особливо помітне прискорення росту спостерігається у віці від 10 до 15 років, потім поздовжній ріст сповільнюється, а після 15 років різко сповільнюється. У хлопчиків найінтенсивніший ріст тіла відбувається з 13 до 15 років, а потім також відбувається уповільнення процесів росту.

Максимальна швидкість росту спостерігається в період статевого дозрівання у дівчаток у віці від 11 до 12 років, а у хлопчиків – на 2 роки пізніше. Через різний час початку пубертатного прискорення росту у окремих дітей середнє значення максимальної швидкості дещо занижене (6-7 см на рік). Окремі спостереження показують, що максимальна швидкість росту у більшості хлопчиків становить 8-10 см, а у дівчаток – 7-9 см на рік. Оскільки пубертатне прискорення росту у дівчаток починається раніше, відбувається так зване «перше перетин» кривих росту – дівчатка стають вищими за хлопчиків. Пізніше, коли хлопчики вступають у фазу пубертатного прискорення росту, вони знову обганяють дівчаток за довжиною тіла («друге перетин»). У середньому для дітей, які проживають у містах, перетини кривих росту відбуваються у 10 років 4 місяці та 13 років 10 місяців. Порівнюючи криві росту, що характеризують довжину тіла хлопчиків і дівчаток, Куц (1993) вказав, що у них відбувається подвійне перетин. Перше перетин спостерігається з 10 до 13 років, друге – у 13-14. Загалом, закономірності процесу росту однакові в різних групах, і діти досягають певного рівня остаточного розміру тіла приблизно в один і той самий час.

На відміну від довжини, маса тіла є дуже лабільним показником, що реагує відносно швидко та змінюється під впливом екзогенних та ендогенних факторів.

Значне збільшення маси тіла спостерігається у хлопчиків і дівчаток у період статевого дозрівання. У цей період (з 10-11 до 14-15 років) дівчатка мають більшу масу тіла, ніж хлопчики, і прирости маси тіла у хлопчиків стають значними. Максимальне збільшення маси тіла для обох статей збігається з найбільшим збільшенням довжини тіла. За даними Чтецова (1983), з 4 до 20 років маса тіла хлопчиків збільшується на 41,1 кг, тоді як маса тіла дівчаток збільшується на 37,6 кг. До 11 років хлопчики мають більшу масу тіла, ніж дівчатка, а з 11 до 15 років дівчатка важчі за хлопчиків. Криві зміни маси тіла у хлопчиків і дівчаток перетинаються двічі. Перше перетин відбувається у 10-11 років, а друге – у 14-15.

У хлопчиків спостерігається інтенсивне збільшення маси тіла в період 12-15 років (10-15%), у дівчаток - між 10 та 11 роками. У дівчаток інтенсивність збільшення маси тіла відбувається енергійніше в усіх вікових групах.

Дослідження, проведене Губою (2000), дозволило автору виявити ряд особливостей росту біоланків людського організму в період від 3 до 18 років:

• розміри тіла, розташовані в різних площинах, збільшуються синхронно. Це особливо чітко видно при аналізі інтенсивності процесів росту або за показником приросту довжини за рік, пов'язаного із загальним приростом за період росту від 3 до 18 років;
• в межах однієї кінцівки спостерігається чергування швидкості росту проксимальних і дистальних кінців біоланок. З наближенням до дорослого віку різниця в швидкості росту проксимальних і дистальних кінців біоланок неухильно зменшується. Таку ж закономірність автор виявив у процесах росту людської руки;
• Виявлено два стрибки росту, характерні для проксимальних та дистальних кінців біоланок, вони збігаються за величиною збільшення, але не збігаються в часі. Порівняння росту проксимальних кінців біоланок верхніх та нижніх кінцівок показало, що з 3 до 7 років інтенсивніше росте верхня кінцівка, а з 11 до 15 років - нижня кінцівка. Виявлено гетерохронію росту кінцівок, тобто наявність краніокаудального ефекту росту, який чітко виявлявся в ембріональному періоді, підтверджується в постнатальному онтогенезі.

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