Kineziologie / Kineziologická propedeutika / Analýza pohybu

Analýza pohybu

V kineziologii vyšetřujeme pohyb - jeho rozsah, stabilitu, sílu atd.

Pohyb je změna polohy vyvolaná silou. 

Síla je vždy vázána na hmotu. Silou na sebe působí dvě tělesa, která jsou buď ve vzájemném kontaktu nebo na sebe působí silovým polem (elektrickým, magnetickým, gravitačním).

Lidské tělo je trojrozměrné těleso. Těleso s bohatě a proměnlivě členěným povrchem a se vzájemně pohyblivými články. 

Vyšetřit -  analyzovat pohyb těla  znamená analyzovat působení sil  na  tělo  jako  celek  i  působení sil  na jeho jednotlivé články.

Na tělo působí tři síly: gravitace, síla svalů a tzv. "třetí" síla.

Při rozboru jejich působení se neobejdeme bez základních pojmů mechaniky: těžiště, těžnice, síly a práce

Nejvšeobecnější silou, která na tělo působí, je zemská tíže, gravitace

Gravitace působí na celé tělo i na každou jeho část - na každý segment těla. Veškeré naše pohyby (neuvažujeme-li pohyb v kosmickém prostoru) se dějí buď ve směru gravitačního působení (tzv. gravitační pohyby) nebo proti působení gravitačních sil (tzv. antigravitační pohyby). Tzv. pohyby "s vyloučením gravitace" prováděné v horizontální rovině, jsou hovorovým a nesprávným označením pro pohyby, které jsou samozřejmě prováděny také pod vlivem gravitačních sil. Protože silovému působení gravitace je vystaven každý hmotný prvek tělesa (každý článek těla), sčítají se tyto síly a výsledná síla působí z určitého bodu (směrem do středu Země), kterému říkáme těžiště.

Každé těleso se chová tak, jakoby gravitace působila vždy pouze v jeho těžišti. Těžiště  je  působiště gravitační síly tělesa. Těžnice je přímka procházející  těžištěm.    

Lidské tělo je článkované, segmentované těleso. To znamená, že při každé změně polohy - končetiny, hlavy, trupu, se mění nejen poloha těžiště příslušného segmentu, ale i poloha těžiště celého těla. Poloha těžiště rozhoduje o stabilitě těla. To je ve fyziologii pohybu i v léčebné praxi velmi významný prvek. 

¿ Jakákoliv nestabilní poloha vyžaduje silovou korekci, tj. aktivní svalové úsilí a tím také příslušnou spotřebu energie. Při poruchách svalové funkce (při svalových paresách) musíme cvičením obnovit např. stabilní stoj pacienta, aktivovat příslušné, třeba i náhradní stabilizační svalové skupiny apod. Také nácvik chůze s opěrnými pomůckami a rehabilitace pohybu končetinových segmentů je vlastně práce s těžištěm a gravitačními silami, které při cvičení buď potencujeme nebo působíme proti nim.

Těžiště těla nemá stálé místo, jeho poloha se mění podle pohybu jeho částí. Je-li tělo v základní anatomické poloze, leží těžiště ve střední čáře ve výši S2 - S3, asi 4 - 6 cm před přední plochou obratlových těl.  U žen je těžiště těla níže (větší hmotnost dolní poloviny těla) než u muže,viz obr.

Stabilita těla se zvyšuje zvětšením hmotnosti těla (vzpěrači), snížením těžiště (dřep) nebo zvětšením podpěrné plochy (rozkročení). Proto je stoj na jedné končetině nebo na špičkách nohou vratký, nestabilní.

  

Jednotlivé části těla (segmenty) mají svá těžiště. - přesněji viz kapitola Biomechanika, geometrie hmot lidského těla

·        Těžiště natažené horní končetiny leží (velmi přibližně) ve středu loketního kloubu. Předloktí s rukou má těžiště na hranici distální a střední třetiny délky předloktí; těžiště ruky leží v hlavici druhého metakarpu.

·        Těžiště natažené dolní končetiny je 6 - 10 cm nad štěrbinou kolenního kloubu. Těžiště bérce a nohy je ve střední třetině délky bérce a noha má těžiště na vnitřním okraji, mezi os naviculare a os cuneiforme II.

·        Těžiště trupu a hlavy se promítá na přední plochu těla jedenáctého hrudního obratle. Samotná hlava má těžiště na předním okraji tureckého sedla a trup na předním obvodu těla L1.

Kromě gravitace působí na jednotlivé segmenty těla i síla svalů a tzv. "třetí" síla (náraz, deformační síly atd.) V dalším textu se budeme zabývat působením svalové síly na jednotlivé segmenty těla - pákovým mechanismem pohybu kostí, kloubů a svalů. 

Všechny lokálně spojené kosti v těle představují (při značném zjednodušení!) systém pák s opěrným bodem v kloubu a rameny, na které působí síla upínajících se svalů. (Také trup - chápaný jako celek, je vlastně jednoduchá páka, stejně jako končetiny chápané jako nepohyblivé celky.                

 

Páka je jednoduchý stroj.

Podle polohy opěrného bodu páky (fulkra) vzhledem k místu působení síly a břemena, rozeznáváme v těle páky 1. - 3. stupně. Za rameno síly považujeme vzdálenost úponu svalu od osy kloubu (fulkra); na   rameno břemena působí gravitační síla (tíže).

·        Páka  prvního stupně má opěrný bod (fulkrum) mezi působištěm síly a břemena; obě ramena páky nebývají stejně dlouhá, někdy je delší rameno síly, jindy rameno břemena. 

Příklad: Pákou prvního stupně je např. hlava připojená k trupu v atlantookcipitálním skloubení. Opěrným bodem (fulkrem) jsou kondyly týlní kosti a kloubní plošky na horní ploše atlasu; ramenem síly je vzdálenost fulkra  k  úponu šíjových svalů; ramenem břemena je  vzdálenost mezi  fulkrem  a  těžištěm  hlavy.

¿ Tah (síla) šíjových svalů působí proti tíži hlavy, která je gravitací tažena do předklonu. Protože délka páky síly je delší než poměrně krátké rameno mezi fulkrem (atlantookcipitálním kloubem) a těžištěm hlavy, je síla (tah šíjových svalů) vynaložená na udržení rovnovážné polohy hlavy poměrně malá. (Práce vsedě, s předklonem hlavy!)

Páky prvního stupně jsou páky rovnováhy !

Pákou prvního stupně je i loketní kloub s úponem trojhlavého svalu provádějícího extensi. (Pozor: pouze při extenzi !)

Příklad s připojením hlavy, je z hlediska pákového mechanismu poněkud mimořádný. Ramenem síly je vzdálenost úponu akčního svalu od kloubní osy kolem které dochází k pohybu. Většina pák v těle má kratší rameno síly než rameno břemena. (V uvedeném příkladu je tomu naopak!) Důsledkem této úpravy je dosažení větší rychlosti pohybu, při poměrně malém zkrácení svalu, ale s vynaložením větší síly. (Viz páky třetího stupně.) U většiny kloubů není situace tak jednoduchá - pohyb je výsledkem působení pákových mechanismů o různé délce ramen a různém stupni pák - viz dále.

Z příkladu pák prvního stupně můžeme odvodit jeden, prakticky významný poznatek. Vzdálenost svalových úponů od kloubních os je rozdílný, a z mechanického hlediska reprezentuje různě dlouhá ramena sil působící v kloubu. Pohyb v kloubu je pak ze silového hlediska výslednicí působení řady pák, a nelze jej zjednodušeně analyzovat podle působení jediného nebo malé skupiny svalů.

 

·        Páka druhého stupně má břemeno mezi opěrným bodem a působící silou. Rameno síly je delší než  rameno  břemena.  

Příklad: Nepodepřená noha při stoji na špičce. Opěrný bod leží v ose metatarzofalangových kloubů, břemenem je hmotnost těla, která působí ve směru těžnice procházející hlezenním kloubem a rameno síly táhne vzhůru m. triceps surae. Síla trojhlavého svalu působí na delším ramenu páky, tzn., že sval se bude muset více zkrátit (má delší kontrakční dráhu), ale bude postačovat menší síla kontrakce.

Páka druhého stupně je pákou úspory !

·        Páka třetího stupně má rameno síly kratší než rameno břemena. Síla na této páce působí mezi opěrným bodem a břemenem. 

Příklad: Většina pákových systémů těla patří k pákám třetího stupně, kterým se také říká páky síly. Řada svalů se totiž upíná v těsné blízkosti kloubu, což znamená, že při malém zkrácení svalu je dosaženo značné rychlosti pohybu. To je pohybově (energeticky) velmi výhodné pro většinu segmentů končetin. Např. při flexi předloktí je opěrný bod pákového systému v ramenním kloubu, břemeno representuje hmotnost předloktí a ruky, a ramenem síly je vzdálenost úponů m. biceps (brachii) od ramenního kloubu.

Páky třetího stupně jsou pákami síly a rychlosti !

Jak vyplývá z rozboru působení jednotlivých druhů pák a z uvedených příkladů, nemůže se v pohybovém systému člověka uplatňovat jeden typ pákového mechanismu, neměnný poměr délek ramen a stálý směr působení sil. Pohyb je natolik plastický a komplikovaný projev, že musí být zajišťován dynamickým pákovým mechanismem, ve kterém je klasická páková mechanika jen výchozím schématem pro další analýzu.

 

¿ Svaly jsou kolem kloubů rozloženy ve skupinách, a na soustavy pák působí v různých směrech.

Agonisté  jsou  svaly působící  a  iniciující pohyb  v  jednom  směru. 

Antagonisté  působí protichůdný pohyb.                           

Synergisté  jsou  svaly zúčastněné  na  provedení určitého typu pohybu.                      

Souhra agonistů a antagonistů je pro pohyb nesmírně významná. Vyvážené působení těchto protichůdných svalových skupin totiž stabilizuje určitou polohu těla i jeho segmentů.

Například řada agonistů a antagonistů (svalů trupu a dolních končetin) tvoří posturální neboli antigravitační svaly stabilizující vzpřímenou polohu těla.

V průběhu pohybu je obvykle uvolněn jen pohybující se segment těla. Zbývající části jsou naopak znehybněny, stabilizovány a fixovány. Svalům, které tuto fixaci provádějí, říkáme svaly fixační. Tyto svaly optimalizují prováděný pohyb. Např. extenzi v kolenním kloubu sice provádí m. quadriceps femoris, ale při bližší analýze pohybu zjistíme, že vlastně extenzi zajišťuje především m. rectus femoris, a zbývající ploché hlavy svalu, dosaženou extenzi bérce fixují.

Z funkčního hlediska mají tedy svaly dvě základní funkce: fixační a kinetickou. Z uvedeného příkladu je také zřejmé, že sval chápaný jako jedna anatomická jednotka, může mít různé funkce. Přitom nemusí jít o tak složitý svalový komplex, jakým je m. quadriceps femoris. I jednodušší sval, např. m. biceps (brachii) flektuje předloktí, ale zároveň provádí i jeho supinaci. U svalů proto rozlišujeme funkci hlavní a funkci vedlejší.

Určitým druhem svalové fixace je tzv. neutralizace.

¿ Neutralizační  svaly svojí kontrakcí ruší nevhodný směr pohybu vyvolaný hlavními i vedlejšími svaly. Můžeme zůstat u příkladu s m. biceps (brachii). Chceme-li provést čistou flexi předloktí, musíme potlačit - neutralizovat supinační účinek šikmého úponu šlachy dvojhlavého svalu. Neutralizačními svaly se u tohoto příkladu stávají pronátory předloktí - svaly, které jsou antagonisty supinátorů.

 

Také kinetické funkce svalů mají určitá omezení. Podle vztahu ke kloubu (kloubům) rozlišujeme jednokloubové  a  vícekloubové svaly.

·        Jednokloubové svaly mají vztah jen ke kloubu nad kterým procházejí.   Při kontrakci působí jednokloubový sval na obě kosti, ke kterým se upíná. Je-li jedna z kostí fixována, přitahuje sval druhou kost. Vyvolává pohyb vždy pouze v jednom kloubu.

·        Vícekloubové svaly mají ke kloubům, nad kterými procházejí různý a v  průběhu pohybu se měnící vztah. 

Nejvýrazněji se vícekloubové svaly pohybově uplatňují v kloubu, který je nejblíže ke svalovému úponu. V kloubech, které svaly míjejí, mají převážně pomocné a stabilizační funkce. Vícekloubové svaly nemohou ve všech kloubech, nad kterými probíhají, provést současně plný rozsah pohybu jednoho směru - např. flexi. Museli by se totiž smrštit o více než 50 % své délky, což svaly běžně nedokážou. Tomuto jevu říkáme aktivní svalová insuficience.

Příklad: při úplné extenzi v kyčelním kloubu (zanožení), nemůžeme plně ohnout koleno. (Svaly na zadní straně stehna provádějí extenzi kyčle  a  flexi kolena !)

Vícekloubové svaly také nedovolují vykonat maximální pohyb v opačném směru. Tomuto jevu říkáme pasivní svalová insuficience. Příklad: při plné extenzi kolena nelze zcela ohnout dolní končetinu v kyčli.

¿ Aktivní a pasivní svalová insuficience je velmi významná funkční vlastnost vícekloubových svalů. Je nutné ji respektovat při vyšetřování pasivní pohyblivosti kloubů, testování svalové síly i při provádění léčebné tělesné výchovy. Ve speciální části kineziologie se k těmto, snad příliš "teoretickým" problémům, vrátíme ve zcela konkrétních situacích.

Pohyb bychom mohli dále analyzovat podle nejrozmanitějších kriterií a hledisek. Analýza je ale jen prvním stupněm poznání. Pohyb - úmyslný i automatický je komplexní syntetický jev, ve kterém je hlavním integrujícím prvkem inervace svalů - řízení pohybu nervovým systémem.



Kin. propedeutika Nahoru Řízení pohybu