Введение
Биомеханика — это область науки, использующая принципы физики для измерения и изучения того, как силы взаимодействуют и влияют на живое тело[1]. Эти силы могут быть Внутренними, то есть внутри тела, или Внешними, то есть внешними по отношению к телу.
Чтобы понять биомеханику грудной клетки, нам необходимо изучить базовую анатомию, суставные артикуляции, мышцы, связанные с грудной клеткой, а также кинематику реберного каркаса.
Грудная клетка образована грудными позвонками, ребрами и грудиной.
Она выполняет две основные функции,
- Обеспечение якоря для прикрепления мышц
- Основная роль в вентиляции
Строение Торакса
Указанные выше три основных структуры работают в скоординированном движении в грудной клетке для обеспечения дыхания.
Анатомия
- Костная клетка - это система различных костей и мышц. В нее входят грудина, 12 пары ребер, 12 грудных позвонков.
Она как бы уплотнена различными структурами с каждой стороны.
- Обратитесь к диаграмме переднего, заднего и бокового вида торака, чтобы лучше понять кости, входящие в состав грудной клетки.
- Они могут быть описаны как[1],
Торакс - Боковой вид
| Сторона отсека | Содержимое |
|---|---|
| Задне-латерально | - Грудные позвонки - Ребра - Межреберные мышцы и мембрана |
| Спереди | - Реберные хрящи - Грудина Межреберные мышцы и мембрана |
| Сверху | - Верхние ребра и ключица - Шейная фасция, окружающая пищевод и трахею |
| Снизу | -Диафрагмальная мышца |
- Грудина состоит из манубриума, тела и мечевидного отростка. Подробности можно найти на странице: грудина.
- Ребра располагаются в области от T1 до T12
- Для получения более подробной информации о грудной анатомии и суставах, которые они образуют, обратитесь к грудным позвонкам.
Соединения[2]
| Сустав | Кости, участвующие в соединении | Особые черты | |
|---|---|---|---|
| 1. | Манубриостернальный | Манубриум и верхняя часть тела грудины | - Синхондрозный тип сустава - Также называется Уголом Людовика |
| 2. | Ксифостернальный | Мечевидный отросток и нижняя часть тела грудины | - Синхондрозный тип сустава - Оссифицируется к 40-50 годам. |
| 3. | Типичный Костовертебральный (CV) | Головки ребер 2 до 9, два соседних тела позвонков и поставленный межпозвонковый диск | - Синовиальный тип сустава |
| 4. | Атипичный Костовертебральный | Головки ребер 1, 10 до 12 и соответствующие телам позвонков | - Более подвижный, чем типичный CV сустав |
| 5. | Костотрансверсный | Костный бугорок ребер 1 до 10 и костная фасетка на поперечном отростке соответствующих позвонков | - Синовиальный тип сустава |
| 6. | Костохондральный | 1 до 10-е ребро с костным хрящом | - Синхондрозный тип сустава - Не имеет связочной поддержки |
| 7. | Костостернальный (См. диаграмму ниже) | Костный хрящ ребер 1 до 7 с грудиной | - Суставы с 1, 6 и 7 ребрами являются синхондрозами. - Суставы с 2 до 5 ребрами синовиального типа. |
| 8. | Интерхондральный | 7 до 10 костный хрящ с хрящом над ним | - Синовиальный тип сустава |
Функция грудной клетки
Кинематика
Движение рёбер в сочетании с грудиной и грудными позвонками способствует движению дыхания. Эти движения включают вдох и выдох. Кинематика грудной клетки заключается в понимании изменений внутригрудного объёма во время вентиляции. Эти изменения происходят благодаря сложной, синхронизированной активности рёбер вместе с грудиной и основными мышцами дыхания. Это определяется[2]
- Тип и углы сочленений
- движение манубриума грудины
- эластичность рёберных хрящей
Кинематика, связанная с грудной клеткой, может быть дополнительно классифицирована [1],
- Изменения в вертикальном диаметре
- Изменения в передне-заднем диаметре (Движение насоса)
- Изменения в поперечном диаметре (Движение ведра)
Изменения в вертикальном диаметре[1]
- Это в основном связано с экскурсией мышцы диафрагмы.
- Во время вдоха: диафрагма сокращается -> опускание купола диафрагмы -> увеличение вертикального диаметра грудной клетки.
- Во время выдоха: диафрагма расслабляется -> купол возвращается вверх в исходное положение -> уменьшение вертикального диаметра грудной клетки.
Изменения в передне-заднем и поперечном диаметре[2]
- Существует одна ось движения для рёбер 1-10 через центр их костопозвоночных (CV) и костотрансверсальных (CT) суставов. Это влияет на движение этих рёбер во время дыхания
- Два основных движения, происходящие в грудной клетке во время вентиляции, можно объяснить следующим образом,
| Изменения в передне-заднем диаметре | Изменения в поперечном диаметре | |
|---|---|---|
| В основном движение | Верхние ребра | Нижние ребра |
| Ось движения ориентирована | почти во фронтальной плоскости | почти в сагиттальной плоскости |
| Движение грудной клетки происходит | в сагиттальной плоскости | во фронтальной плоскости |
| Во время вдоха |
|
|
Мышцы, участвующие в дыхании
- Для осуществления изменений внутригрудного объёма во время дыхания мышцы дыхания играют решающую роль. Мышцы можно разделить на основные и вспомогательные в зависимости от типа дыхания, т.е. спокойного или форсированного, в котором они используются.
- Детально ознакомиться с функцией каждой мышцы можно, нажав на название мышцы, указанное ниже. Каждая из них была связана с независимыми страницами physiopedia, посвященными их объяснению.
Основные мышцы
- Диафрагма
- Межреберные мышцы
- Скаленус
Вспомогательные мышцы
- Грудино-ключично-сосцевидная мышца
- Трапециевидная мышца
- Большая грудная мышца
- Малая грудная мышца
- Подключичная мышца
- Подниматели рёбер
- Задняя верхняя зубчатая мышца
- Задняя нижняя зубчатая мышца
- Мышцы живота
- Поперечная мышца груди
Ссылки
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Neumann DA. Кинезиология опорно-двигательного аппарата - электронная книга: основы для реабилитации. Elsevier Health Sciences; 3 ноября 2016 г.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Памела К. Леванджи, Синтия С. Норкин, 2005, Структура и функции суставов: всесторонний анализ, 4-е изд., Филадельфия, издательства Ф.А. Дэвис.
- ↑ MedicoPhysio Actors. Движения "Ручка насоса" и "Ручка ведра". Доступно на: https://www.youtube.com/watch?v=pxbtyuZAA_Q [последний доступ 16/05/2022]
- ↑ 4.0 4.1 Лоринг Ш. Действие дыхательных мышц человека на основе анализа методом конечных элементов грудной клетки. Журнал прикладной физиологии. 1 апреля 1992 г.; 72(4):1461-5.