Биомеханика грудной клетки

Хрящ и тело ребер производят внутреннюю ротацию вокруг их продольной оси.Грудь обычно сужается в латеральном размере в нижней части и в переднем-заднем размере в верхней части, уменьшая размер верхнего отверстия и ограничивая свободный отток венозной крови и лимфы от головы и шеи.Рис. 5. Направление смещения реберной дуги при флексии В фазе биомеханической флексии позвоночника (рис. 5) позвонковый сегментсдвигается вперед, с ним смещаются вперед головки ребер. Небольшая компрессия происходит на грудину, а затем ребра компенсационно сдвигаются назад, с натяжением связки. Таким образом, при флексии в грудной клетке образуются две зоны компрессии: сзади - головки ребер, спереди - грудина спереди. Ребро сжимается, одновременно происходит вращение наружу и смещение ребра латерально.Рис. 6. Направление смещения реберной дуги при экстензии В фазе биомеханической экстензии позвоночника (рис. 6) позвонковый сегмент сдвигается назад, с ним назад смещаются головки ребер смещаются назад. Возникает небольшая компрессия на поперечные отростки, и ребро немного выскальзывает. При отдалении его от поперечного отростка, возникает небольшая опора на грудину, и потом ребра компенсационно сдвигаются в обратную сторону. Таким образом при экстензии компрессионная зона расположена в области поперечных отростков позвонков. При вращении вовнутрь ребра растягиваются в передне-заднем направлении.Рис. 7. Дыхательные мышцы грудной клеткиДыхательная подвижность позвоночника определяется смещением позвонков грудного отдела во время акта дыхания, обусловленных подвижностью дыхательных мышц (рис. 7).Если вдох затруднен или делается форсированно, то в процесс дыхания задействуются дополнительные мышцы: передние, средние и задние лестничные мышцы и грудино-ключично-сосцевидная мышца. При их сокращении поднимаются вверх верхние ребра и верхняя апертура грудной клетки.При вдохе диафрагма, сокращаясь, объединяет поясничные и нижние грудные позвонки в единый функциональный блок. С его помощью происходит дорсзальное смещение, что соответствует экстензии грудного сегмента, а потом остальные позвонки грудного отдела смещаются вентрально. Т.е. каждый позвонок делает экстензию, их смещения противонаправлены, движения происходят в противоположные стороны относительно срединной линии грудной клетки. При этом «зоной конфликта» становятся нижние грудные позвонки, поэтому они играют большую роль в поддержании стабильности всего физиологического акта дыхания. Напряжение диафрагмы вызывает экстензию ThXI–ThXII и LI–II. И одновременно задействуются мышцы спины, которые вызывают флексию ThXI–ThXII и LI–II, одновременно – экстензию вышележащих грудных позвонков. Так создается точка опоры для работы диафрагмы и других мышц, обеспечивающих вдох. Когда диафрагма опускается, ей оказывают сопротивление висцеральные органы брюшной полости – это точка опоры для диафрагмы. При сокращении диафрагмы усилие направлено радиально и приводит к подъему 6-ти нижних ребер. Область прикрепления перикарда уплотняется создавая натяжение, которое распространяется на структуры черепа. Вдох продолжается включением лестничных мышц, которые обеспечивают флексию тех позвонков, к которым они прикреплены. Противодействие оказывают мышцы спины. Точка опоры для сокращающихся лестничных мышц создается стабилизацией нижних шейных позвонков.Таким образом, в биомеханике движений грудной клетки в процессе дыхания, можно отметить следующее: При вдохе нижние грудные позвонки и поясничные сначала делают небольшую экстензию. Они становятся единым функциональным блоком, после чего смещаются вперед. В результате большого продолженного движения позвонки вытягиваются, приближаясь к срединной линии. Параллельно этому осуществляется подъем вверх ребер и верхушек легких. Опора – на дужки шейных позвонков, где прикреплены связки и лестничные мышцы. Это флексия грудного сегмента (позвонок–ребра–грудина).Тем самым при вдохе сокращение диафрагмы, расширение грудной клетки вверх-вниз и латеро-латерально, подъем грудины и срединных структур сопровождаются экстензией и формированием единого функционального блока всего позвоночника, после чего он приближается к центральной линии тела.В фазу выдоха грудная клетка совершает обратные движения. Спокойный выдох осуществляется пассивно, за счет опускания ребер и выхода воздуха при эластическом сокращении легких. Диафрагма расслабляется, ее купола внедряются в грудную полость.Активный форсированный выдох осуществляется при сокращении внутренних межреберных мышц за исключением их межхрящевого участка. Они опускают ребра. Сокращающиеся мышцы передней брюшной стенки, прямые мышцы живота, наружные и внутренние косые и поперечные мышцы живота опускают нижние ребра, повышают внутрибрюшное давление, за счет чего расслабленная диафрагма еще больше внедряется в грудную полость . [3, с. 56]. Таким образом, в механизме подвижности позвоночника во время дыхания можно проследить некоторую закономерность. Биомеханика подвижности грудной клетки, ребер и крестца состоит из двухкомпонентного контр-направленного движения. В фазе вдоха из-за сокращения диафрагмы на уровне переходной пояснично-грудной зоны образуется один функциональный блок позвонков. Сокращение купола диафрагмы соответствует сопротивлению органов брюшной полости, что дает точку опоры для экстензии грудного и шейного позвонков и их смещения вверх.Одновременно происходит смещение органов грудной клетки, фасций и связок, сокращение диафрагмы приводит к образованию дополнительной точки опоры в области таза, к вертикализации крестца, и наружной ротации безымянных костей.Во время фазы выдоха расслабляются грудобрюшная и тазовые диафрагмы расслабляются, напряженность структур брюшной и тазовой полости снижается. Грудная клетка опускается, крестец приходит к более горизонтальному положению, а тазовые кости возвращаюстя.ЗаключениеТаким образом, рассмотрение биомеханики грудной клетки позволяет определить механизм дыхательных движений, обеспечивающих работу кардиореспираторной системы. Биомеханика подвижности грудной клетки, ребер и крестца состоит из двухкомпонентного контр-направленного движения. Во время вдоха наблюдается относительное выпрямление и удлинение всего позвоночника с уменьшением выраженности физиологических позвоночных дуг и натяжением его продольных связок. На фазе выдоха, напротив, возрастает выраженность физиологических позвоночных дуг, позвоночник несколько сокращается, связки расслабляются, что обеспечивает свободное функционирование сердечно-дыхательной системы при физическом напряжении.В различных видах спорта особенности дыхания определяются характером физической нагрузки. Могут быть преимущественно задействованы в дыхании различные отделы грудной клетки, происходит изменение подгрудинного угла. В целом объем и амплитуда дыхательных движений у спортсменов увеличены по сравнению с нетренированными людьми, поскольку при физической нагрузке предъявляются повышенные требования к работе кардиореспираторной системы. Литература