Распределение масс частей тела

От распределения масс частей тела зависят многие сопро­тивления, которые встречают силы, действующие на тело. Эти сопротивления определяются силами тяжести и моментами инерции частей тела.

Наиболее общим показателем распределения масс в теле служит общий центр тяжести тела (ОЦТ). Как известно, центром тяжести называется точка тела, к которой как бы приложена равнодействующая всех сил тяжести тела. Во все стороны от этой точки, по любому направлению, моменты сил тяжести взаимно уравновешиваются. Равнодействующая параллельных сил, действующих на все частицы тела в любом направлении, приложена к ОЦТ; поэтому в этом случае ОЦТ называют еще центром массы, или центром инерции.

Расположение ОЦТ необходимо знать при изучении ста­тики для оценки условий равновесия тела. Путь движения -траектория ОЦТ - во многих случаях дает ценные сведения об особенностях движения тела, так как отражает действие внешних сил на тело. ОЦТ не может перемещаться иначе как под действием внешних сил. Одни внутренние силы никогда не могут изменить положение и путь ОЦТ в пространстве.

Общий центр тяжести тела располагается в зависимости от телосложения человека. У людей с более развитыми нога­ми ОЦТ относительно ниже, чем у людей с более мощной мускулатурой туловища и рук. У длинноногих людей ОЦТ анатомически расположен ниже, но он дальше от земли, чем у коротконогих.

В симметричных положениях человека, стоящего с опу­щенными руками, ОЦТ находится на уровне от первого до пятого крестцового позвонка (по Иваницкому), примерно на 4-5 см выше поперечной оси тазобедренных суставов. Пере-днезадняя плоскость, проходящая через ОЦТ, делит тело по­чти симметрично. Она несколько смещена вправо от средин­ной плоскости, так как правая половина тела человека тяжелее левой на 400-500 г, в связи с несимметричным располо­жением внутренних органов и неравномерным развитием двигательного аппарата. У правшей правая половина тела развита лучше и имеет большую массу. В переднезаднем на­правлении ОЦТ располагается между крестцом и лобком в зависимости от положения тела при стоянии.

Само собой разумеется, что с изменением формы тела, вслед­ствие иного расположения его частей, изменяет свое положе­ние и ОЦТ. При перемещении какой-либо части тела и ОЦТ смешается в том же направлении. Если переметающаяся часть тела имеет большую массу, то и смещение ОЦТ больше.

Массы частей тела определяли путем распила заморо­женных трупов, а также путем измерения объема частей тела и уравновешивания живых людей в различных позах. Сред­ние данные, полученные этими различными методами, оказа­лись близкими друг к другу. Так, если вес тела человека при­нять за 100%, то вес головы составит 7%; туловища - 43%; бедра - 12%; голени - 5%; стопы - 2%; плеча - 3%; пред­плечья - 2% и кисти 1%.

Если средние данные более или менее близки, то данные отдельных людей могут значительно отличаться от этих сред­них в зависимости от телосложения.

Массы отдельных частей тела не остаются постоянными. В связи с тренировкой здесь могут происходить немалые из­менения. У спортсменов меньше отложения жира на тулови­ще и лучше развиты мышцы конечностей. Поэтому у них соотношение масс может быть иное, чем у людей, не занимаю­щихся спортом.

Массы тела могут также изменяться и в течение корот­ких промежутков времени. Например, прием пищи и воды может увеличить массу туловища; после разминки или со­ревнований прилив крови в расширенные сосуды мышц мо­жет увеличить массу конечностей.

Таким образом, относительные массы частей тела человека в конкретных случаях могут намного отличаться от точно вы­численных средних данных. Поэтому нет необходимости в очень большой точности при расчетах, производимых с практической целью. Вполне достаточно эти величины в процентах округ­лить, так как индивидуальные отклонения от них могут быть намного больше, чем на сотые и десятые доли процента.

Для положения ОЦТ имеет значение не только масса ча­стей тела, но и ее распределение в каждой части тела. Показателями этого служат центры тяжести частей тела. Центры тяжести длинных частей тела лежат приблизительно на их продольной оси, ближе к проксимальному сочленению. Так, расстояние от проксимального сочленения до центра тяжес­ти (радиус центра тяжести) составляет для бедра 0,44 его дли­ны, для голени 0,42, для плеча 0,47 и для предплечья 0,42. Такое распределение масс обусловлено большой массой мышц, окружающих проксимальные сочленения, особенно для бедра, голени и предплечья. Предплечья и голени имеют мышцы с отчетливо выраженным брюшком и тонким сухожилием. А на бедре в области тазобедренного сустава есть большие мас­сы коротких мышц - ягодичные, приводящие, запирательные и др. Этими особенностями и определяется неравномерное распределение масс в этих частях тела.

Строго говоря, при изменении напряжения мышц и их кро­венаполнения распределение масс в конечностях также несколь­ко изменяется. Но значительно больше оно изменяется у туло­вища, способного очень сильно изменять свою форму.

Принято считать, что центр тяжести туловища распола­гается на линии, соединяющей середины поперечных осей, про­веденных через центры плечевых и тазобедренных суставов. Эту линию центр тяжести туловища делит на отрезки, отно­сящиеся друг к другу как 4: 5, считая от головного конца. По сути дела, туловище - не отдельное звено, а система звеньев, обладающая большой подвижностью. Кроме того, надо учи­тывать изменение распределения масс туловища при вдохе, когда внутренние органы брюшной полости оттесняются вниз, а грудная клетка, наполненная воздухом, имеет меньший удельный вес. При некоторых положениях отдельные органы брюшной полости могут смещаться на значительное расстоя­ние (до 20 см) (Джафаров).

Значит, при всех расчетах положения ОЦТ имеются очень большие погрешности, связанные с тем, что подвижно соеди­ненные части тела и части тела, в которых изменяется рас­пределение масс, принимаются за неизменяемые тела. Лишь у головы расположение центра тяжести сзади турецкого сед­ла клиновидной кости довольно постоянно, но и оно может измениться при движениях нижней челюсти.

Расположение ОЦТ обусловлено половыми и возрастны­ми особенностями. У детей, имеющих большую массу тулови­ща и головы, ОЦТ располагается выше, чем у взрослых. У женщин, в связи с присущей им пропорцией тела, в частности с более массивным тазовым поясом, ОЦТ располагается ниже, чем у мужчин.

Для определения действия сил окружающей среды при изучении движений человека в водной среде, а также в полете в воздухе с большой скоростью необходимо знать расположе­ние центра объема (ЦО) и центра поверхности (ЦП).

Центр объема тела расположен в точке пересечения плос­костей, делящих тело на две равные по объему половины. С погружением в воду на тело действуют силы давления воды. Точка приложения равнодействующей всех сил давления воды на поверхность тела и называется центром объема тела. ЦО можно рассматривать так же, как ОЦТ объема воды, вытес­ненной погружением тела человека в воду и имеющей форму погруженных частей тела.

В то же время на тело действуют силы тяжести, равно­действующая которых приложена к ОЦТ. Когда ЦО и ОЦТ расположены на одной вертикали, тогда, в зависимости от со­отношения величин сил тяжести и давления воды, тело либо всплывает, либо тонет, либо остается неподвижным в воде. Если ЦО и ОЦТ находятся не на одной вертикали, то еще возникает пара сил, вызывающих вращение тела.

У человека ЦО расположен несколько выше его ОЦТ. Это объясняется тем, что содержащийся в грудной клетке воз­дух делает верхнюю половину тела более легкой, поэтому ОЦТ смещен несколько в сторону ног. В связи с этим человек при покойном положении на воде во время вдоха начинает пово­рачиваться, опускаясь ногами вниз. Если руки сместить в сто­рону головы, то можно совместить ЦО и линию тяжести; тог­да тело уравновесится.

По данным Иваницкого, ЦО расположен выше ОЦТ на 2-6 см, в зависимости от особенностей телосложения. Есте­ственно, что с изменением позы тела изменяется и располо­жение ЦО.

Во время движения человека со значительной скоростью через воздушную среду силы сопротивления воздушной среды зависят от площади лобовой поверхности тела. Равнодейству­ющая всех сил сопротивления среды приложена к центру по­верхности. Граница поверхности сопротивления определяется по проекции границы тела на плоскость, перпендикулярную направлению движения тела относительно среды.

У тела человека, стоящего в выпрямленном положении, ЦП тела при движении в переднезаднем направлении распо­лагается выше ОЦТ.

В безопорном положении при движении в воздухе, на­пример при прыжках на лыжах с трамплина, изменение позы вызывает изменения и лобовой поверхности тела (вместе с лыжами), а следовательно, и ЦП. Когда ЦП ниже ОЦТ, лыж­ник вращается головой вперед. Если ЦП оказывается выше ОЦТ, то тело получает вращение головой назад. При располо­жении ОЦТ и ЦП на одной линии, параллельной направле­нию полета, вращения не возникает.

Контрольные вопросы

1. Для чего определяются характеристики движений че­ловека?

Влияние производственных и бытовых факторов на уровень заболеваемости медсестер остеохондрозом позвоночника Е.М.Галкина, О.М.Денисова Ивановский медицинский колледж, Ивановская государственная медицинская академия В последнее время в специальной отечественной литера­туре стали появляться статьи, поднимающие очень важную проблему безопасности медсестры на рабочем месте. Нема­лое внимание уделяется вопросам противоэпидемической защиты, что неизбежно в связи с появлением неизвестных ра­нее инфекционных болезней. Пожаро- и электробезопасность ввиду возможности чрезвычайных ситуаций в лечебно-профи­лактических учреждениях (ЛПУ) также должна быть на высо­ком уровне. Но не следует забывать и о том, что медсестрам приходится поднимать тяжести, а это становится причиной возникновения или обострения заболеваний позвоночника. Заболевания позвоночника очень распространены в сов­ременном мире. На боль в спине и головную боль,связанную с остеохондрозом, жалуется каждый 3-4-й человек старше 30 лет. Лишь острые респираторные заболевания и грипп опе­режают остеохондроз по количеству связанных с ними дней не­трудоспособности. Важно подчеркнуть, что эта болезнь пора­жает людей в социально активном возрасте, длится долго, про­текает подчас тяжело, склонна к рецидивам и поэтому причи­няет обществу значительный экономический ущерб. Среди медсестер остеохондроз чрезвычайно распространен. Сегодня, в век технического прогресса, представители именно этой профессии вынуждены выполнять тяжелую физиче­скую работу, в частности перемещение тяжестей вручную. Пе­ренос тяжестей особенно неблагоприятен для женского орга­низма, так как костный скелет у женщин развит слабее, чем у мужчин, он менее прочен на сжатие. Благодаря эластичности связок и дисков позвоночник у женщин более гибкий, что также снижает его прочность. Мышечные нагрузки легко вызывают у женщин перенапряжение мышц. Неблагоприятно для позвоноч­ника длительное сохранение положения сидя или стоя. Еще более неблагоприятна рабочая поза стоя с наклоном вперед, поскольку мышцы вынуждены дополнительно напрягаться для сохранения равновесия на малой площади опоры (стопе). Усилия позвоночника при осуществлении опорной функции возрастают при работе руками. Чем дальше вытянута рука, особенно при работе кисти, тем большее напряжение мышц требуется для фиксации суставов (2,6), Нагрузка на позвоночник резко возрастает при одновре­менном выполнении им опорной и двигательной функций, как это происходит при занятиях тяжелым физическим трудом, на­пример поднятие и перемещение тяжестей. При переноске тя­жестей позвоночник служит опорной площадкой, при поднятии тяжестей с пола - подъемным краном, при работе, связанной с сотрясениями, добавляется роль амортизатора. В развитых странах широкое распространение получил эр­гономический дизайн, обеспечивающий максимальное приспо­собление орудий труда и рабочего места к анатомо-физиологи­ческим особенностям человека. Мебель в производственном помещении сконструирована так, чтобы оптимизировать трудо­вой процесс, причем учитывается как характер производствен­ных операций, так и период отдыха для работающих мышц. У нас эргономический дизайн находится в зачаточном со­стоянии. В ЛПУ почти нет рационально оборудованных рабо­чих мест. Амортизационная функция позвоночника страдает тем больше, чем больше человеку приходится ходить во время ра­боты. Играет роль давление опоры на человека. Чем жестче опора, тем больше ответная ударная волна. Особенно резко возрастает ударная волна при беге или быстрой ходьбе по ка­фелю - характерному покрытию полов в наших больницах. Да и качество отечественной обуви оставляет желать луч­шего. Твердая, негнущаяся подошва не в состоянии смягчить ударную волну. Твердая опора и плохая обувь увеличивают на­грузку на мышцы и суставы ног, в первую очередь - стоп. Не Таблица 1 Распространенность неблагоприятных факторов в профессиональной деятельности и быту медсестер Неблагоприятные факторы Количество опрошенных, отметивших влияние фактора, абс. ед Количество опрошенных, отметивших влияние фактора, % 1. Обилие лестниц, недостаток или отсутствие лифтов, непродуманное расположение кабинетов     2. Кафельный пол   54,9 3. Нерациональная мебель     4. Чрезмерная физическая нагрузка, связанная с перемещением тяжестей   82,3 5. Длительное статическое положение во время работы     6. Неравномерное распределение физической нагрузки в течение рабочего дня   90,2 7. Отсутствие вспомогательных средств перемещения     8. Отсутствие полноценного отдыха в выходные дни   90,2 9. Отсутствие денежных средств для санаторно-курортного лечения     10. Отсутствие знаний по эргономике и биомеханике тела     Примечание: здесь и в табл. 2 цифры 1-10 и 1-7 соответствуют таковым на рис. 1, 2. Рис. 1. Распространенность неблагоприятных факторов в профессиональной деятельности и быту медсестер встречая достаточного сопротивления со стороны стопы, удар­ная волна распространяется выше. Но вот рабочий день окончен. Что ждет медсестру дома? Чтобы исчезло нервно-мышечное утомление, необходим пол­ноценный отдых. Между тем домашняя работа при зачастую неустроенном быте также сопровождается большими нагруз­ками на позвоночник. А у многих еще есть и садовый участок.. Наконец, нельзя не упомянуть о несбалансированном, часто плохом питании низкооплачиваемых работников. Такое питание нередко приводит к повышению массы тела, недос­таток же в рационе белков отрицательно сказывается на со­стоянии мышц, хрящевой ткани, поскольку белки являются ос­новным строительным материалом для них. Отрицательно влияет на состояние мышц и дефицит в пище витаминов груп­пы В и С, а также минеральных солей. Таким образом, плохое питание приводит к тому, что на ослабленный позвоночник с плохо функционирующими мышцами воздействуют увеличен­ные нагрузки (2). В целях обеспечения безопасных условий труда на пред­приятиях и в учреждениях любых форм собственности постано­влением Правительства Российской Федерации № 105 от 06.02.93 утверждены нормы предельно допустимых нагрузок для женщин при подъеме и перемещении тяжестей вручную. Предельно допустимая масса груза при подъеме и перемеще­нии тяжестей ограничивается для них 10 кг (3). Жизнь показыва­ет, что эти нормы выполняются далеко не всегда. Учитывая актуальность проблемы, мы поставили перед со­бой цель изучить уровень безопасности больничной среды и влияние условий труда и быта на заболеваемость медсестер остеохондрозом позвоночника. Способом случайного подбора составлена и проанкети­рована группа, в которую вошли 102 медсестры из 14 ЛПУ г.Ива­ново, 9 районных больниц и 1 санатория. В число опрошенных вошли палатные, процедурные, операционные и участковые медсестры со стажем работы от 1 до 40 лет. Анкета содержала вопросы, касающиеся: условий труда медсестер (адаптация ЛПУ к профилактике профессиональ­ных заболеваний опорно-двигательного аппарата; вид на­польного покрытия; мебель на рабочем месте); уровня физи­ческой нагрузки при перемещении тяжестей, статических на­грузок на позвоночник; знаний по вопросам эргономики и биомеханики тела и использования их в работе; симптомов за­болеваний позвоночника; условий и возможности полноцен­ного отдыха и рационального питания; профилактики и лече­ния заболеваний позвоночника. Для оценки выраженности симптомов остеохондроза использовалась специально раз­работанная нами 5-балльная шкала: 1 балл - симптомы выражены слабо, непостоянны; 2 балла - симптомы выражены слабо, постоянны; 3 балла - симптомы выражены значительно, но работе не мешают; 4 балла - симптомы выражены значительно, затрудняют работу, но не требуют пребывания на больничном листе; 5 баллов - симптомы выражены очень значительно, делают работу невозможной, требуют пребывания на больничном листе. Результаты исследований обработаны статистически, про­веден анализ корреляционных связей неблагоприятных факто­ров и симптомов выраженности остеохондроза. В результате исследования нами выявлены неблагоприят­ные факторы, влияющие на здоровье сестринского персонала (табл. 1, рис. 1), а также распространенность симптомов ос­теохондроза у медсестер (табл. 2, рис. 2). Проведен анализ Таблица 2 Распространенность симптомов остеохондроза у медсестер Неблагоприятные факторы Количество опрошенных, отметивших наличие симптомов, абс. ед Количество опрошенных, отметивших наличие симптомов, % 1. Боль в спине     2. Боль в конечностях   63,7 3. Головная боль     4. Головокружение   47,1 5. Расстройства чувствительности   32,3 6. Ограничение движений в позвоночнике   43,1 7. Ограничение движений в конечностях   18,6 Рис. 2. Распространенность симптомов остеохондроза у медсестер Таблица 3 Корреляционные связи между неблагоприятными факторами и выраженностью симптомов остеохондроза у медсестер Неблагоприятные факторы Коэффициент корреляции (г) Возраст 0,15* Стаж работы 0,23* Избыток массы тела 0,32** Величина динамической работы в течение смены 0,74*** Количество часов статической нагрузки за смену 0,82*** Примечание. 1 звездочка - корреляционная связь слабая; 2 звездочки - корреляционная связь умеренная; 3 звездочки - корреляционная связь сильная. корреляционных связей между неблагоприятными факторами и выраженностью симптомов остеохондроза (табл. 3). Согласно данным опроса, перемещение тяжестей - обыч­ная работа медсестер. 82,3% их занимаются этим ежедневно. Нормы охраны труда не соблюдаются, масса тяжестей неред­ко превышает предельно допустимую во много раз. Чтобы об­легчить труд медсестер, в последнее время разработаны инте­ресные и простые в обращении вспомогательные устройства, делающие перемещение пациента безопасным для здоровья персонала и комфортным для больного. В этих устройствах ис­пользован уникальный синтетический материал с очень низким коэффициентом трения. Устройства позволяют без особых уси­лий перемещать пациента с кровати на каталку, с каталки на кровать, на операционный, перевязочный столы, а также пере­двигать больного в кровати для ухода за ним (5). Существуют и различные подъемные устройства, но ни их, ни упомянутых вспомогательных приспособлений ни в одном из обследован­ных нами ЛПУ нет. Все опрошенные отмечали длительное статическое напря­жение позвоночника, преобладание напряженного ритма ра­боты над спокойным. Отсутствие эргономического дизайна во всех ЛПУ исключает возможность полноценного отдыха в тече­ние рабочего дня, а преимущественно кафельное покрытие по­ла неблагоприятно влияет на амортизационную функцию по­звоночника. 40% медсестер игнорируют требования в отноше­нии рациональной обуви или не имеют возможности ее приоб­рести, что еще более увеличивает нагрузку на позвоночник. 90,2% медсестер имеют садовые или приусадебные участ­ки и совмещают тяжелый производственный труд с трудом в вы­ходные дни, не имея возможности полноценно отдохнуть. Все опрошенные отметили низкий уровень заработной пла­ты, не позволяющий рационально питаться и тем более - позво­лить себе санаторно-курортное лечение. Следует отметить, что специалистами сестринского дела разработаны технические приемы подъема тяжестей, которые при правильном использовании могут сделать этот вид труда от­носительно безопасным для медсестры и удобным для пациен­та (1,4,5), но, к сожалению, отдельным курсом они никогда не преподавались в медицинских учебных заведениях, в качестве отдельной дисциплины не входят в Государственный образова­тельный стандарт. Только в 2003 г. учебным заведениям на уров­не электива предложена примерная программа «Основы эрго­номики и безопасного перемещения пациента» (1). Знания по эргономике и биомеханике тела отсутствуют у 100% опрошенных. Перемещая тяжести, выполняя длитель­ную статическую работу, медсестры, как правило, не соблю­дают правила биомеханики, причиняя себе дополнительный вред. В итоге все 100% медсестер отмечают те или иные сим­птомы заболеваний позвоночника, которые снижают качест­во их жизни. Корреляционный анализ выявил наличие достоверной сильной корреляционной связи между динамической и стати­ческой нагрузками, с одной стороны, и выраженностью сим­птомов остеохондроза - с другой. Кроме того, обнаружена умеренная корреляционная связь между избыточной массой тела и указанными симптома­ми, слабая корреляционная связь - между возрастом, стажем работы и симптомами заболеваний позвоночника. Все выявлен­ные связи положительные. Исследование позволило сделать вывод, что в современ­ных условиях больничная среда представляет опасность для сестринского персонала в связи с обилием профессиональ­ных вредностей. ЛПУ не адаптированы к профилактике про­фессиональных заболеваний опорно-двигательного аппара­та медсестер. Не соблюдаются нормы допустимых нагрузок для женщин при подъеме и перемещении тяжестей вручную. Заработная плата медсестер не обеспечивает возможность полноценно, рационально питаться, получать санаторно-ку­рортное лечение. Медсестрам не хватает знаний по вопро­сам эргономики и биомеханики тела, безопасного переме­щения пациента. Выявление недостатков без стремления устранить их - по­пусту потраченное время. В Ивановском медицинском коллед­же в качестве отдельной дисциплины в учебный план введены «Основы эргономики и безопасного перемещения пациента». Студенты сняли учебный видеофильм, обучающий правильной биомеханике тела и методам безопасного перемещения паци­ента. Фильм демонстрируется как студентам, так и слушателям курсов повышения квалификации медсестер. Силами регио­нального отделения Ассоциации медицинских сестер России, созданного на базе колледжа, с целью обсуждения состояния безопасности больничной среды и разработки мер оптимиза­ции работы медицинского персонала подготовлена и проведе­на клиническая конференция с участием представителей ЛПУ. Пока это - то малое, что можно сделать в отдельно взятом учеб­ном заведении. Хотелось бы, чтобы вопросы профилактики за­болеваний позвоночника у медсестер пусть не сразу, пусть по­степенно, но находили бы решение в масштабах всей нашей системы здравоохранения. ЛИТЕРАТУРА 1. Гуркина Л.А. Основы эргономики и безопасного перемещения пациента. Электив. - М.: ГОУ ВУНМЦ, 2003. - 22 с. 2. Девятова М.В. Лечебная гимнастика при поясничном остеохондрозе. - СПб.: Союз, 2001. - 189 с. 3. О новых нормах предельно допустимых нагрузок для женщин при подъеме и перемещении тяжестей вручную. Постановление Правительства РФ от 06.02.93г. №105. 4. Мухина С.А., Тарновская И.И. Теоретические основы сестринского дела. - М.: 1996. - 184 с. 5. Тарновская И.А. Безопасность сестры на рабочем месте // Сестринское дело. - 1998. - № 5-6. - С. 30-32. 6. Травматология и ортопедия / Под ред. Х.А.Мусалатова, Г.С.Юмашева. - М.: 1995. - 576 с. Журнал медицинская сестра,2006