Науку о законах движения человека и животных называют биомеханикой. Для правильного и обоснованной применения лечебной физкультуры в лечении больных необходимо понимать закономерности движений человека.

 Для регистрации состояния тела человека принято различать три основные, (воображаемые) плоскости тела:

сагиттальная, или переднезадняя, разделяет тело или любую его часть на левую и правую половины (отделы), причем сагиттальную плоскость, проходящую через середину тела, называют срединной плоскостью; горизонтальная плоскость пересекает тело поперечно, разделяя его на головной (краниальный) и хвостовой (каудальный) отделы. Горизонтальная плоскость, проведенная на любой конечности, делит ее на проксимальный (ближе к туловищу) и дистальный (далее от туловища) отделы; фронтальная плоскость (параллельная поверхности лба) делит тело и его части на передний (вентральный) и задний (дорзальный) отделы.

 Все три плоскости располагаются перпендикулярно друг другу.

 В суставах различают следующие движения: сгибание, разгибание, отведение (наружу), приведение (внутрь), вращение или ротация (поворот внутрь и наружу). Поворот внутрь называют еще пронацией, поворот наружу — супинацией. В некоторых суставах (например, в плечевом, тазобедренном, лучезапястном) возможны еще круговые движения.

 В.соединении двух костных звеньев посредством сустава (биокинетическая пара) возможности движения определяются строением сустава, воздействием мышц, ограничивающим действием капсулы и связок сустава.

 Подвижность сустава зависит от возраста, пола, индивидуальных особенностей, функционального состояния нервной системы. У женщин, молодых людей подвижность больше.

Н. А. Гукасова (1997) для специалистов ЛФК систематизировала данные одного из основных направлений биомеханики — динамической анатомии человека. Динамическая анатомия изучает функции мышц и влияние тяжести тела на его положение как в покое, так и при движениях (в статике и динамике).

 Для специалистов ЛФК важны правильный выбор исходных положений в процедурах лечебной гимнастики, подбор специальных и общеразвивающих упражнений, их дозировка. Для этого необходимы знания из биомеханики законов рычагов, «степеней свободы», состояния тонуса мышц — синергистов и антагонистов.

 Движения человека осуществляются по законам рычагов. Рычаги — это отдельные костные звенья человеческого тела, например кости плеча, предплечий, бедренные кости, кости голеней, стоп, головы, позвоночника. На каждое костное звено обычно действуют две силы: мышечная и сила тяжести данного костного звена. В зависимости от места приложения сил по отношению к точке опоры рычага или оси вращения различают «рычаги равновесия», «рычаги скорости» и «рычаги силы».

 Р ы ч а г I р о д а — «рычаг равновесия», у которого силы расположены по обе стороны от точки опоры (оси вращения) и направлены в одну сторону. Плечом рычага считают перпендикуляр, опущенный из точки опоры рычага (оси вращения) на направление мышечной силы или тяжести; плечо рычага соответствует расстоянию от точки опоры рычага до точки приложения сил (рис. 1).

Рычаги I рода: а — с равными плечами; б — с неравными плечами. О — ось вращения, или точка опоры; МА — мышечная сила; ТВ — сила тяжести данного костного звена; ОА — плечо рычага мышечной силы; ОБ — плечо рычага силы тяжести

 По закону рычага I рода происходят движения головы, позвоночника. При асимметричном изменении мышечной силы, силы тяжести костного звена возникает нарушение равновесия рычага, и это клинически проявляется нарушением осанки в сагиттальной или фрронтальной плоскости.

 Для правильного выбора физических упражнений необходимо знать причины, вызвавшие нарушение функции равновесия. Так, при односторонних радикулитах необходимо снизить мышечный тонус на стороне поражения мышц, осуществляющих движение головы, позвоночника, применяя упражнения на расслабление, корригирующие исходные положения, массаж. При нарушениях осанки у детей, ослабленных больных, наоборот, следует использовать упражнения и приемы массажа, способствующие укреплению ослабленных мышечных групп, повышению их тонуса. У больных после частичной или полной ампутации конечности происходит уменьшение тяжести костного звена, поэтому следует применять упражнения, способствующие наращению мышечной массы на стороне ампутации, и обучать больного расслаблять мышцы противоположной конечности и пользоваться протезом для восстановления равенства моментов вращения сил.

 Когда сгибают, наклоняют, поворачивают голову, туловище, происходит выведение рычага из состояния равновесия. Момент вращения одной силы становится больше или меньше-момента вращения другой силы. Тело возвращается в состояние исходного равновесия при восстановлении первоначального равенства моментов вращения сил.

 Движения конечностей происходят преимущественно по закону р ы ч а г о в II р о д а. Рычагом II рода называется такой рычаг, у которого силы, приложенные к нему, расположены по одну сторону от точки опоры или оси вращения и направлены в разные стороны. Этот рычаг имеет две разновидности в зависимости от того, какая сила (сила тяжести или мышечная) будет расположена ближе к точке опоры (оси вращения). Если сила тяжести находится ближе к точке Опоры и плечо ее рычага меньше плеча рычага мышечной силы, то такой рычаг II рода называется «рычагом силы» (рис. 2, а). Если мышечная сила расположена ближе к точке опоры и плечо ее рычага меньше, чем плечо рычага силы тяжести, то такой рычаг II рода называется «рычагом скорости» (рис. 2, б). Движение стопы во время подъема на носки — пример» движения по закону «рычага силы». В этом движении точкой опоры служат головки плюсневых костей, сила тяжести тела проходит через тазобедренные суставы, кости бедра, голени, таранные кости и давит вниз, а мышцы задней поверхности голени противодействуют силе тяжести и стремятся удержать тело в состоянии равновесия при его положении стоя на носках. При этом имеет место равенство моментов вращения силы тяжести и мышечной силы. Если мышцы, расположенные по задней поверхности голени, слабые, пациент не сможет удержаться в равновесии, стоя на носках, так как момент вращения мышечной силы будет меньше, чем момент вращения силы тяжести. В этом случае равновесие нарушится, и человек будет стремиться встать на полную ступню. Поэтому необходимы упражнения для укрепления мышц, расположенных на задней поверхности голени, т. е. мышц — сгибателей стопы (трехглавая мышца голени, подошвенная мышца, задняя большеберцовая мышца, длинный сгибатель пальцев, длинная и короткая малоберцовые мышцы). Кроме того, следует посоветовать пациенту уменьшить массу тела (похудеть), если вес его превышает нормальные показатели.

Рычаги II рода: а — рычаг силы;б — рычаг скорости. О — ось вращения, или точка опоры; МА — мышечная сила; ТВ — сила тяжести данного костного звена; ОA — плечо рычага мышечной силы; ОВ — плечо рычага силы тяжести

 Примером движения по закону «рычага скорости» служит сгибание руки в локтевом суставе.

 Знание законов рычагов I и II рода помогает правильно выбирать наиболее оптимальные исходные положения (ИП) для выполнения физических упражнений. Так, для укрепления прямых мышц живота необходимо постепенно увеличивать момент вращения силы тяжести туловища за счет изменения длины плеча рычага, или массы туловища, или того и другого вместе. Изменение плеча рычага может быть достигнуто за счет изменения положения туловища. Сгибание и разгибание туловища сначала выполняются в исходном положении сидя на стуле, на полу. Так обеспечивают щадящее воздействие на прямую мышцу живота. По мере адаптации постепенно следует переходить к более нагрузочным ИП: лежа на спине, лежа на спине поперек гимнастической скамейки, касаясь головой и ногами пола. Такое изменение ИП дает возможность постепенно увеличивать плечо рычага силы тяжести туловища. Усилить воздействие на прямую мышцу живота можно, увеличив массу тела за счет выполнения упражнений с отягощением (гантели, медицинболы), с сопротивлением (резиновые бинты). Удлинение плеча рычага силы тяжести с одновременным увеличением самой силы тяжести — еще один вариант для укрепления силы этой мышцы.

 Другой пример. У больного после перелома в верхней трети плечевой кости имеются последствия. Возникает необходимость укрепить отводящие мышцы плеча (средние пучки дельтовидной мышцы, надостную мышцу) для восстановления подвижности в плечевом суставе. В первой половине курса лечения для этих ослабленных мышц следует создать облегченные условия за счет уменьшения момента вращения силы тяжести руки и плеча рычага силы тяжести. Плечо рычага силы тяжести руки можно уменьшить за счет выполнения отведения в плечевом суставе рукой, согнутой в локтевом суставе. При этом плечо рычага силы тяжести руки уменьшится почти в 2 раза.

 Для уменьшения веса конечности следует отводить руку больного с помощью руки методиста или подвесив ее на Лямках, используя блоки, выполняя упражнения в воде. Во второй половине курса лечения.необходимо укреплять и наращивать силу отводящих мышц плеча. Для этого упражнения следует выполнять с полным рычагом (отведение прямой руки в сторону), с удлиненным рычагом силы тяжести конечности (упражнения с булавами, гимнастическими палками), с отягощением, т.е. увеличением силы тяжести конечности (гантели, медицинболы), с сопротивлением (резиновые бинты, эспандеры).