Конечности, принципы организации и факторы формирования

Параметры опорной функции являются моделирующими для костей. Особенно это проявляется на костях нижней конечности, которые всегда массивнее костей верхних конечностей. Бедренная кость формируется под действием тяжести тела и его перемещений. Благодаря действию мышц, главным образом ягодичной области, стремящихся удержать тело в вертикальном положении, создается равнодействующая сила тяжести, направленная не строго вертикально вниз, а кнаружи. Это нашло выражение в форме и строении проксимального конца бедренной кости и, в частности, ее шейки.

Формирование костей идет не только в связи с опорной функцией, но также под влиянием сокращения мышц, стремящихся удержать тело в определенном положении в различных фазах движения. Все это приводит к возникновению сложного комплекса сил напряжения и распределению их в разных фазах движения или статического положения. Большое место в костеобразовании занимают механические воздействия (того или иного знака).

Колебания (пространственные смещения) центра тяжести тела в целом и его частей в трех плоскостях являются решающими в развитии сил напряжения (или давления), в соответствии с которыми строится костная форма опорных конструкций.

Изучая твердый скелет свободного отдела верхней и нижней конечностей, исследователь заметит, что для них характерно правило: увеличение количества костных сегментов в дистальном направлении в каждом из последующих кинематических узлов. Например: плечевой кинематический узел – плечевая кость (1); локтевой кинематический узел – локтевая и лучевая кости (2); лучезапястный кинематический узел – три кости проксимального ряда запястья (ладьевидная, полулунная, трехгранная) (3); межзапястный кинематический узел – четыре кости дистального ряда запястья (трапеция, трапециевидная, головчатая, крючковидная) (4); запястно-пястный кинематический узел – пять костей запястья (5). Увеличение количества костных сегментов в дистальном направлении происходит всякий раз на один и только до пястно-фаланговых кинематических узлов. Почему дистальнее пястно-фалангового соединения не происходит увеличение количества костных сегментов, как это имело место проксимальнее? Объяснение можно сформулировать, используя схему.

На схеме показаны векторы напряжений, возникающие в конструкциях при опоре и движении, которые закономерно формируются в условиях гравитации. Видно, что при переходе (в дистальном направлении) от одного кинематического сегмента к другому, неизменно формируется на одну опорную точку больше, чем в предшествующем сегменте (математически это описано правилом составляющих равнодействующую).

Количество кинематических сегментов в конечности определяется типом передвижения и характером опоры, а также их соотношением в жизненно важных процессах (способ добывания пищи, избегания опасности и т.д.). Важно при этом подчеркнуть, что часть векторов напряжений при переходе к следующему кинематическому звену объединяется по новым направлениям напряжений.

Кроме того, ведущими в развитии конечностей, а следовательно, и опорных конструкций, является не только опора и локомоция, но еще и фактор захватывания (хватательная функция). Нужно иметь в виду, что хватательная функция филогенетически является самой древней. Выраженные изменения соотношений величины опорной и локомоторной функций с хватательной функцией в сторону увеличения конечностями функции захватывания формируются, начиная с пястно-фалангового кинематического узла.

В связи с этим в отделах конечности дистальнее пястно-фалангового сочленения меняются биомеханические условия, которые не определяют появление новых точек опоры, почему и количество костных опорных сегментов остается на уровне пяти. Об универсальности такого объяснения и распространении его на верхние и нижние конечности говорит гомологический характер закладки верхней и нижней конечностей. Различия между ними свидетельствуют об изменении соотношений между формообразующими факторами опоры, локомоции и захватывания и отборе адаптационных преобразований в конечностях к конкретным биомеханическим условиям.

Конструкция опорных структур поясов верхних и нижних конечностей построена по одному плану и определяется: 1 – трубчатой формой туловища, 2 – взаимодействием со свободным отделом конечностей. Поэтому костные структуры поясов ориентированы и формируются по следующим векторам напряжений, создаваемых тягой мышц: вдоль оси туловища, вдоль вентральной полуокружности туловища, вдоль дорсальной полуокружности туловища.

Особенности в строении опорных структур поясов верхних и нижних конечностей формируются под влиянием многих факторов, которые для пояса нижних конечностей могут быть ранжированы следующим образом. Факторы первого порядка – вертикальное (ортоградное) положение человека и его двуногость в процессе опоры и передвижения. Эти два фактора являются главными. Фактор второго порядка – это влияние мышц: а – стабилизаторов вертикального положения, б – двигателей при локомоции. К факторам третьего порядка нужно отнести влияние внутренних органов, пола и возраста.