Модуль Биомеханические основы двигательного аппарата и двигательных действий
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
МОДУЛЬ 1. «Биомеханические основы двигательного аппарата и двигательных действий». Одним из важнейших свойств живого организма является передвижение его в пространстве. Среди многочисленных функций организма двигательная функция является единственной, которая обеспечивает активное взаимодействие человека с факторами окружающей среды и его приспособительные реакции. Являясь непосредственным исполнителем произвольных движений, эту функцию выполняет двигательный аппарат живых существ, состоящий из двух частей: пассивной и активной. К пассивной части опорно-двигательного аппарата относятся кости, соединяющиеся между собой различным образом, а к активной - мышцы, обладающие способностью сокращаться и изменять положение костей. Двигательный аппарат человека, это сложная, тонко реагирующая, самодвижущая система, состоящая более чем 600 мышц, 208 костей и нескольких сотен сухожилий. Эти цифры относительные, поскольку многие крупные мышцы имеют несколько головок (например, двуглавая мышца плеча, четырехглавая мышца бедра) или делятся на множество пучков (прямая мышца живота, дельтовидна и др.). С функциональной точки зрения к двигательному аппарату относятся также мотонейроны и их аксоны, проводящие нервные импульсы к мышечным волокнам. Движения, которые выполняет человек, многообразны и каждое из них обусловлено специфическим комплексом разрядов мотонейронов. Лишь наиболее простые движения (например, почесывание, отдергивание конечностей) осуществляются спинным мозгом. Существует всего два вида нервных клеток, это нейроны и нейроглия. Специфические свойства нейронов состоят в восприятии раздражения, генерации нервных импульсов и проведении их к другим клеткам. Морфологически нейроны представляют собой разнообразную группу клеток, их общая функция осуществляется в 3 этапа: а) прием информации; б) анализ поступившей информации с целью определения необходимости передачи сигнала-ответа; в) передача сигнала-ответа. Обычно нейрон состоит из сомы или тела, аксона, дендритов и пресинаптического окончания (рис.1).  Рис.1 Морфологические свойства нейрона. (Ulfhake, Ktllerth,1984) а – реконструкция двигательного нейрона спинного мозга кошки в виде большого дендритного дерева, окружающего небольшую сому и аксон; б – идеализированный нейрон с четырьмя морфологическими участками: дендритами, сомой, аксоном и пресинаптическим окончанием. Важную роль в поддержании нормальных условий функционирования нервных клеток играет нейроглия. Окружая со всех сторон нейроны клетки нейроглии (астроцитарная и олигодендроглия) их отростки выполняют, с одной стороны механическую и опорную функции, с другой стороны, обеспечивают электрическую изоляцию нервных клеток друг от друга. Предполагают, что нейроглия выполняет компенсаторную функцию при дегенерации нейронов, оказывает регулирующее влияние на их обмен веществ, играет роль "цементирующего каркаса", фундамента для нейронов. При фагоцитозе микроглия превращается в большие макрофаги, которые поглощают остатки травмированных или дегенеративных нейронов. В последние годы исследователями было установлено, что нейроглиальные клетки не только принимает и выполняет "команды" от нейронов, но и сами посылают импульсы к ним. В единой системе сустава, состоящей из пяти элементов (жесткое звено, синовиальный сустав, мышца, нейрон и чувствительное окончание) важную роль играют три функциональных класса нейронов – афферентные, промежуточные и эфферентные нейроны (рис. 2).  Рис. 2. Три функциональных класса нейронов Афферентные нейроны переносят сенсорную информацию из окружающей среды в высшие отделы ЦНС. Эфферентные нейроны выходной сигнал передают из ЦНС в орган – эффектор. В единой системе сустава таким органом является мышца. Эфферентные нейроны, иннервирующие мышцу, называют двигательными нейронами. Двигательные нейроны имеют миелинизированные аксоны большого диаметра, которые идут из спинного мозга непосредственно к скелетной мышце. Тела двигательных нейронов находятся в вентральном отростке спинного мозга. Аксоны двигательных нейронов, выходящие из спинного мозга через вентральный корешок, образуют периферические нервы, которые также имеют аксоны афферентных нейронов и автономную нервную систему. Дойдя до мышц, нерв вначале разделяется на первичные, нервные ответвления, а затем более мелкие ответвления до тех пор, пока отдельные аксоны не вступят в контакт с отдельными мышечными волоками (рис.3).  Рис. 3. Разделение мышечного нерва до уровня отдельных аксонов, иннервируемых отдельные мышечные волокна. Первичные, нервные ответвления могут прервать активацию различных частей мышцы (Peters,1989). Соединение аксона и мышечного волокна называется нервно-мышечным соединением. В этом соединении пресинаптическая мембрана (аксон) отделяется от постсинаптической мембраны (мышцы) щелью 1-2 мкм. Потенциал действия, образуемый двигательным нейроном, передается через эту щель вследствие электрохимического процесса. При электрохимическом процессе электрическая энергия, заключенная в нервном потенциале действия, превращается в химическую энергию, в форме нейромедиатора. В нервно-мышечном соединении нейромедиатором является ацетилхолин. Нейромедиатор, в свою очередь, изменяет проницаемость мембраны и электрический статус постсинаптической мембраны, в результате этого сигнал превращается в мышечный потенциал действия. Двигательный нейрон, следовательно, позволяет контролировать величину усилия, производимого мышцей. С точки зрения механики, человек представляет собой систему подвижно соединенных звеньев, обладающих определенными размерами, массой, моментами инерции и т. д. Звеном является часть тела, заключенная между двумя суставами или суставом и дистальным концом. Например, звеньями тела являются плечо, предплечье, бедро, голень и т.д. Анатомическими структурами, образующими эти звенья и соединения являются кости, сухожилия, мышцы и фасции, фиброзные и синовиальные соединения костей и другие составляющие тела человека. Особенности строения тела человека, в частности, двигательного анализатора, позволяет рассматривать тело в целом и его части как биомеханические системы. Биомеханическая система - это упрощенная модель тела человека, на которой можно изучать закономерности движений. Биомеханическая система - это объединение живых объектов (например, органов, тканей), обладающими особенностями в проявлении законов механического движения и способов управления ими. Такая система служит источником энергии, механизмом для передачи усилий, объектом движения и является системой управления. Самой характерной чертой строения биомеханической системы считается ее переменный характер, поскольку число движущихся звеньев, степеней свободы движений, состав мышечных групп и их взаимодействие перемены. Чрезвычайная сложность строения тела человека и многообразие его свойств обуславливает сложность самих движений и управления ими. Количество соединений звеньев и число степеней свободы живого организма, которые обуславливают общее число возможных, независимых перемещений частей тела в пространстве очень значительны. Специфические особенности физического развития человека обусловлены его вертикальной статикой и видами трудовой деятельности. Сила тяжести тела человека направлена вертикально вниз, что сказалось на форме и строении скелета, его соединениях и мышечной системе. Образуя систему рычагов, двигательный аппарат выполняет функции опоры и движения в пространстве, перемены положения частей тела как относительно друг друга, так и в пространстве. Кости двигательного аппарата выполняют помимо двигательной и опорную еще и защитную функции. Так, кости черепа, грудной клети и таза защищают внутренние органы (мозг, легкие, сердце и т.д.) от механического повреждения. Наряду с этим кости выполняют ряд функций, которые необходимы для осуществления движения: обеспечивают механическую поддержку, являясь центральной структурой каждого сегмента тела; образует эритроциты; служат активным резервуаром ионов кальция и фосфора. Кость - живая ткань, состоящая из белкового матрикса (в основном коллагена), на котором откладываются соли кальция (особенно фосфат). Эти минералы обеспечивают прочность кости. Вода составляет около 20% массы кости, белковый матрикс, представляющий собой в основном остеоколагенные волокна, - около 35%, соли –45%. Остеоколлагенные волокна определяют силу и упругость кости. Основная, структурная единица кости - остеон, состоящий из ряда концентрических слоев минерализированного матрикса, окружающего центральный канал, в котором находятся кровеносные сосуды и нервы. Обычный диаметр остеона – около 200мкм. Хотя кость часто разделяют на губчатое вещество и кортикальный слой, их биомеханические свойства одинаковые и отличаются друг от друга только степенью пористости и плотности. Костный скелет представляет собой комплекс плотных образований (костей), образующих в теле твердый остов. Скелет человека, в своем развитии, как в филогенезе, так и в онтогенезе претерпевал изменения. У взрослого человека, несмотря на прекращение роста, в скелете продолжаются приспособительные перестройки, связанные с изменением условий существования и с характером трудовой деятельности. В состав скелета входит более 208 костей (из них 33-34 непарные кости), которые составляют осевой и добавочный скилеты. К осевому скелету относятся: позвоночный столб, череп и грудная клетка; к добавочному – кости поясов и конечностей. Кости отличаются друг от друга по форме и строению. Выделяют кости трубчатые, плоские, смешанные и воздухоносные. Среди трубчатых костей различают длинные (плечевая, бедренная, кости предплечья, голени) и короткие (кости пястья, плюсны, фаланги пальцев). Отдельные элементы опорно-двигательного аппарата человека в процессе длительной эволюции приспособились к характеру возникающих деформаций и достигли с механической точки зрения высокой степени совершенства. В соответствии с этим длинные кости конечностей, испытывающие в основном деформацию изгиба, имеют трубчатое строение, чем обеспечивается наибольшая прочность и экономичность в использовании костного вещества. Трубчатое строение костей обеспечивает противодействие значительным нагрузкам и вместе с тем в 2-2,5 раза снижает их массу и значительно уменьшает моменты инерции. Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей и выполняют функции защиты (кости крышки черепа, грудины). Смешанные кости имеют сложную форму и состоят из нескольких частей, имеющих разное происхождение. К смешанным костям относятся позвонки, кости основания черепа. Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник включает 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4-5 копчиковых позвонков. Крестцовые позвонки срастаются в крестец. Позвоночник образует изгибы, два из которых обращены выпуклостями вперед, а два – назад. Наличие изгибов отличает человека от других позвоночных и связано с вертикальным положением тела и прямохождением. Каждый позвонок имеет тело и ряд отростков. Отростки, соединяясь, образуют спинномозговой канал, в котором расположены упругие межпозвонковые диски. Позвоночник обладает большой подвижностью, его движения осуществляются вокруг трех осей. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку. У человека обычно имеется 12 пар ребер. Сзади они подвижно сочленяются с грудными позвонками, а спереди (кроме двух нижних) соединяются с грудиной. Функции скелета многообразны, их подразделяют на механические и биологические функции. К механическим функциям относятся опорная, рессорная, защитная, двигательная и антигравитационная функции. Биологические функции скелета связаны участием костей в минеральном обмене и кроветворении. Пояс верхних конечностей состоит из пары лопаток и пары ключиц. Лопатки это плоские кости треугольной формы, лежащие на задней поверхности грудной клетки. Вместе с плечевой костью лопатка образует плечевой сустав. Ключица одним концом соединена с верхним концом грудины, другим - с лопатками. Скелет верхних конечностей включает плечевую кость, кости предплечья (локтевую и лучевую), а также кости кисти. Пояс нижних конечностей. Тазовый пояс образован двумя массивными тазовыми костями, каждая из которых, в свою очередь, состоит их трех сросшихся костей – подвздошной, седалищной, лобковой. Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз, защищающий внутренние органы. На боковых поверхностях тазовых костей находится впадина, в которую входит головка бедренной кости, образуя тазобедренный сустав. Нижняя конечность состоит из бедренной кости, кости голени (большая и малая берцовая) и стопы, состоящей из 26 мелких костей. В связи с прямо хождением стопа человека приобрела сводчатую форму. Свойства костей и суставов. Изучая биомеханику кости, ее рассматривают как материал, структуру и систему. Механические свойства кости обычно характеризуются взаимосвязью нагрузка-деформация. В этом случае на ткань воздействуют нагрузкой и измеряют имеющую место, деформацию. Используя различную нагрузку можно определить такие свойства как силу, жесткость и способность сохранять энергию. При изучении биомеханики кости следует рассматривать ее также как и структуру. В этой связи форма и структура кости обусловлена выполняемыми функциями и условиями окружающей среды, которые на них воздействуют. Например, во время бега трусцой со скоростью 22 м/с большеберцовая кость человека больше деформируется при сжатии (847 мкм – деформация), чем при растяжении (578 мкм-деформация). Абсолютная прочность кости колеблется в зависимости от величины нагрузки и деформации. Установлено, что прочность кости в 2-5 раз превышает силы, воздействующие на них в повседневной деятельности. При рассмотрении кости как структуры подчеркивается, что сама ее функция оказывает влияние на механические свойства кости. Закон Вольфа характеризует эту взаимосвязь следующим образом: "Каждое изменение функции кости вызывает определенные изменения внутренней архитектуры и внешних параметров в соответствии с математическими законами". Процессы, которым подвергается кость, включают развитие, укрепление и резорбцию. Они имеют собирательное название – ремоделирование, или реконструкция. Полный цикл ремоделирования (замены всех структур) костей конечностей взрослого человека составляет 10-20 лет. Ремоделирование представляет собой равновесие между абсорбцией кости (остеокластами) и ее образованием (остеобластами). Оно постоянно изменяется и зависит от физической активности, возраста и различных заболеваний. При увеличении или уменьшении физических нагрузок у спортсменов наблюдается реконструкция кости. Например, у спортсменов наблюдают более значительные отложения макроэлементов и повышенную плотность большеберцовой кости, чем у людей, не занимающихся спортом. Различают четыре вида механического воздействия на кость: растяжение, изгиб, сжатие и кручение. При сжатии прочность кости очень высокая. Предельная сила сжатия большеберцовой кости, как установлено исследователями, составляет 16000 – 18000 Н. Прочность кости на растяжение превышает прочность дуба и приравнивается к прочности чугуна. При растягивающей продольной силе кость выдерживает напряжение более 150 Н/мм2. Кость деформируется на изгиб, и, примеры такой деформации встречаются в повседневной жизни и, особенно, в спорте. При ходьбе и беге кости человека скручиваются, при этом моменты скручивающих сил достигают больших величин, более 15 Нм. Существенное влияние на кость оказывают регулярные занятия спортом. При занятиях тяжелой атлетикой у штангистов происходит гипертрофия костей ног и позвоночника, при занятиях теннисом – кости предплечья, кисти и т. д. У тяжелоатлетов, занимающихся регулярно спортом, в течение 6 лет, наблюдается повышенное содержание макроэлементов в основных опорных участках (поясничный отдел позвоночного столба, вертел, шейка бедренной кости) по сравнению с остальными участками тела (средняя часть лучевой кости). Как показывают исследования, содержание макроэлементов в костях увеличивается уже после 6 недель физических тренировок и процесс ремоделирования костей более эффективно происходит при периодическом, а не постоянном воздействии физических нагрузок. Кроме того, величины суставных сил в большей степени влияют на костную массу, чем количество циклов нагрузки. Масса и прочность костей с возрастом снижается. Этот процесс называется остеопорозом, который характеризуется увеличением пористости костей, приводящей к снижению их плотности и прочности а, следовательно, к повышению вероятности переломов. Сухожилия и связки являются соединительными элементами, их функции заключаются в укреплении сустава и передаче костным рычагам усилий мышечной тяги. Сухожилия соединяют мышцы и кости, а связки обеспечивают соединение между костями. Главное различие между ними состоит в организации коллагенновых фибрилл, которая обусловлена их функциями. Коллагенновая фибрилла, это основная несущая нагрузку единица, как сухожилия, так и связки. Функция сухожилия заключается в сообщении мышечной силы кости или хрящу. Структура сухожилия обеспечивает его наименьшую подверженность деформации вследствие растягивающих усилий, осуществляемых мышцей. Вместе с тем, очень незначительное продольно сжимающее и смещающее усилие может деформировать сухожилие. На связки действуют, в основном, растягивающие силы, а поскольку их основная функция, это укрепление сустава, то они адаптированы к действию растягивающих, сжимающих и смещающих усилий. При изучении механических свойств сухожилий и связок определяют: растяжимость (предельная прочность и удлинение), жесткость (модуль Юнга), релаксацию, ползучесть и некоторые другие показатели. Для спортивной биомеханики изучение механических свойств сухожилий и связок необходимо для понимания причин и способов профилактики травматизма, а также для оценки величин потенциальной энергии упругой деформации. Потенциальная энергия упругой деформации может накапливаться при растягивании сухожилий в условиях естественных движений. Биомеханические свойства сухожилий и связки часто характеризуются взаимосвязью нагрузка – деформация в ответ на растягивающую нагрузку. Клинические наблюдения свидетельствуют, что соединительная ткань чаще разрывается, чем отрывается от кости. Свойства суставов, которых в теле человека насчитывается около 200, позволяют удерживать кости друг возле друга и обеспечивать им подвижность разной степени. Существуют три группы соединения костей: а) относительно неподвижные - швы черепа, межкостная мембрана между лучевой и локтевой костью или между большеберцовой и малоберцовой; б) малоподвижные - грудино-реберные, межпозвонковые диски, лобковый симфиз; в) подвижные соединения костей (синовиальные суставы) - локтевой, бедренный и т.д. Подвижный (синовиальный) сустав выполняет две функции: обеспечивает подвижность скелета в результате вращения одного сегмента тела относительно другого и передает усилия от одного сегмента к другому. Эти взаимодействия, включающие соприкосновение соседних костей, контролируются рядом структурных единиц, к которым относятся суставной хрящ, суставная капсула, синовиальная мембрана и геометрия костей. Пять элементов (жесткое звено, синовиальный сустав, мышца, нейрон и чувствительное нервное окончание) составляет основной аппарат движения, образуя биологическую модель, которая называется единой системой сустава. Структурный каркас единой системы сустава образует соединительная ткань. Она включают клетки и внутриклеточные вещества, находящиеся в тканевой жидкости. А клетки, например фибробласты, макрофаги, жировые клетки, тучные клетки, выполняют функции необходимые для жизнедеятельности ткани. Внутриклеточный материал, образующий матрикс, в котором находятся клетки, включает белковый коллаген, эластин и ретикулум. Компонентами, образующими жесткое звено единой системы сустава, являются кость, сухожилия и связки (рис. 4). На рис.4 представлена модель, включающая всего один нейрон. В действительности сотни нейронов иннервируют каждую мышцу, обеспечивая как двигательные команды (двигательные нейроны), так и сенсорную информацию (чувствительные нервные окончания). Аналогичным образом вокруг каждого сустава находятся, как правило, группы мышц, каждая из которых осуществляет контроль движения в ограниченном количестве направлений.  Рис. 4. Пять компонентов единой системы сустава. (Энока, 2000) Поверхность костей покрыта суставным хрящом, который представляет собой плотную соединительную ткань без кровеносных сосудов, лимфатических протоков и нервов. Основным компонентом суставного хряща является вода, большая часть которой находится вблизи поверхности. Коллагенновые фибриллы, протегликоны и вода определяют биомеханические свойства суставного хряща. Суставной хрящ защищен двумя видами смазки: граничной или тонкопленочной и гидродинамической смазкой. Суставной хрящ обеспечивает относительное движение поверхностей противоположных суставов и оптимальный контакт с соседней костью. Поскольку суставной хрящ представляет собой вязкопластичный материал, то при действии постоянных нагрузок и с течением времени его свойства могут изменяться. Например, у людей длительно занимающихся спортом или ведущих активный, двигательный образ жизни, увеличивается толщина суставного хряща Непрерывными называются соединения костей с помощью различных видов соединительной ткани. Таковыми являются швы – соединения краев костной крыши черепа между собой тонкими прослойками соединительной ткани. Кости могут соединяться и с помощью хряща, например рукоятка грудины с ее телом. Полусуставы также представляют собой хрящевые соединения, но в толще хряща имеется полость, к ним относятся соединения позвонков. Суставы – это соединения костей, обязательно включающие следующие элементы: суставные поверхности костей, покрытые хрящом; суставную капсулу; суставную полость; синовиальную жидкость. Суставная капсула – свободная структура, окружающая весь сустав, но в некоторых местах она соединена с околосуставными связками. Эти связки, как считают исследователи, обеспечивают более близкое расположение сочлененных поверхностей. Суставная капсула и связки также как и суставной хрящ, изменяются в зависимости от вида деятельности человека. Суставные поверхности костей по форме можно сравнить с отрезками различных геометрических тел вращения. Форма суставной поверхности определяет объем и направление движений, которые совершаются вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. Суставы различают по числу и форме суставных поверхностей костей и по возможному объему движений, т.е. по числу осей, вокруг которых может совершаться движение. По числу поверхностей суставы подразделяются на простые (две суставные поверхности) и сложные (более двух). По форме – на плоские (межзапястные, запястно-пястные и др.), шаровидные (плечевой, тазобедренный), эллипсовидные (между затылочной костью и первым шейным позвонком), блоковидные, седловидные и цилиндрические. Суставы, соединяя части тела человека в одно целое, и в то же время обладая, подвижностью позволяют осуществлять движения этих частей в большом объеме. Для того, чтобы учесть эффект сил, возникающих при взаимодействии кости одного сустава с костью соседних звеньев тела используют понятие силы реакции сустава. Сила реакции сустава представляет суммарный эффект передачи через сустав с одного звена на другое звено усилий, вызванных силой тяги мышц, связками и контактными силами костей. Силы реакций в суставе могут достигать больших величин при некоторых видах деятельности и, знание этих величин необходимо при создании протезов. Учитывая, что тело человека представляет собой достаточно жесткую конструкцию, в которой звенья соединены определенным образом друг с другом, то сила реакции, например, ноги, передается на все остальные звенья тела и, влияет на силу реакции сустава. На величину силы реакции сустава влияет мышечная сила, ее тангенциальная составляющая передается на сустав как сжимающая сила. Следует отметить, что любая сила, действующая на биомеханическую систему, может влиять и на силу реакции сустава. Экспериментально определить силу реакции сустава достаточно сложно. Силу реакции сустава можно определить путем оценивания на диаграмме свободного тела всех остальных сил, допуская, что остаточный эффект обусловлен именно силой реакции сустава. Это можно выполнить, например, если система находится в равновесии. Harrison с соавторами (1989) обнаружили, что при беге со скоростью 4,5 м/с максимальные значения силы реакции сустава имели место в середине опорной фазы (рис.5). На рисунке 5 представлена сила реакции в коленном суставе и голеностопном суставе во время опорной фазы бега. Даже простая задача перейти из стоячего положения в положение, сидя на корточках и, затем вернуться в исходное положение, связана с большими силами реакций в суставах. Результаты показывают, что сила реакции в суставах существенно изменяется в зависимости от вида движений и может быть достигать значительных величин, особенно по сравнению с нагрузками, испытуемыми в повседневной жизни.  Рис.5. Сила реакции в коленном и голеностопном суставах во время опорной фазы бега (Harrison et al.,1986). и достигали максимальной силы сжатия, равной 33 значениям веса тела в коленном суставе, 9 значениям веса тела в голеностопном суставе и пиковой силы сдвига, равной 4 значениям веса в том же суставе. Следовательно, сила реакции сустава существенно изменяется в зависимости от вида, выполняемых движений и может достигать высоких величин. У млекопитающих все, достаточно подвижные сочленения представляют собой истинные суставы: сочленовные поверхности костей покрыты слоем хряща и заключены в полость, наполненную синовиальной жидкостью. Синовиальной жидкости, заполняющей узкую щель между суставными поверхностями очень мало, а с возрастом ее количество еще больше уменьшается. Уменьшение количества синовиальной жидкости обуславливает развитие заболеваний опорно-двигательного аппарата Механизм «смазки» сустава синовиальной жидкостью следующий: при увеличении нагрузки на сустав из синовиальной сумки выделяется жидкость, которая распределяется по его поверхности и тем самым уменьшает коэффициент трения более чем в 20 раз. После уменьшения воздействующей нагрузки на сустав или полного прекращения ее, остатки синовиальной жидкости поглощаются губчатым образованием сустава, которая затем поступает в кость и обогащает ее питательными веществами. По своему составу жидкость сходна с плазмой крови, но в ней меньше белка. Кроме того, она содержит гиалуроновую кислоту – полисахарид, имеющий длинные молекулы и, по-видимому, связанный с белком. Синовиальная жидкость обладает значительно большей вязкостью, чем кровь. Различные исследователи установили, что вязкость синовиальной жидкости уменьшается с увеличением градиента скорости. Кроме того, было установлено, что синовиальная жидкость обладает еще и упругими свойствами. Упругость синовиальной жидкости можно определить простым способом – придать ей в каком-либо сосуде круговое движение, а затем внезапно остановить. Вследствие упругого восстановления в ней возникнет кратковременное обратное вращение. Полагают, что свойства синовиальной жидкости препятствуют полному выдавливанию ее, из промежутка между сочленовными хрящами в суставах. Следует отметить, что в настоящее время разработано несколько теорий смазки суставов синовиальной жидкостью: теория "плачущей смазки" – хрящ рассматривается как пористая губка, из которой при сдавливании выделяется синовиальная жидкость; теория "раздавливания жидкости"; теория "смазки под давлением" – на поверхности хряща образуется гель в результате увеличения в хряще концентрации воды, выдавленной из синовиальной жидкости; теория "гидродинамической смазки" – при вращении в суставе синовиальная жидкость движется параллельными слоями, причем, самый поверхностный слой, имеет равную с ней скорость; теория "граничной смазки" - зависимость от слоя смазки между суставами; теория "эластогидродинамической смазки" - учитывает деформацию хряща и синовиальной жидкости Граничная смазка, по-видимому, играет важную роль, когда контактирующие поверхности подвергаются значительным нагрузкам продолжительное время. Жидкостная гидродинамическая смазка играет важную роль при небольших нагрузках, когда соприкасающиеся поверхности с высокой скоростью двигаются относительно друг друга. Необходимо учитывать, что прочность суставов, как и прочность костей, имеет свои пределы. Например, давление в суставном хряще не должно превышать 350 Н/см2. При более высоких нагрузках может прекратиться выделение синовиальной жидкости из капсулы и появится опасность механического стирания суставного хряща. |