Войти

Силы в реабилитации

13.10.2025
3 просмотра

Введение

Сила — это толчок или тяга, действующая на объект в результате его взаимодействия с другим объектом. Она играет важную роль в реабилитации, влияя на модели движения, адаптацию тканей и функциональные результаты. Понимание того, как силы применяются и управляются во время реабилитационных вмешательств, необходимо для оптимизации стратегий лечения и содействия восстановлению.

Комплексное понимание динамики сил является основополагающим в руководстве реабилитационных протоколов. Используя принципы биомеханики и эффективно применяя их, медицинские специалисты могут настраивать реабилитационные программы для решения конкретных проблем, связанных с силой, и способствовать оптимальным результатам для пациентов, восстанавливающихся после травм, операций или неврологических состояний.

Типы сил

Сокращение мышц
  1. Внутренняя сила: Этот тип силы возникает из действий, происходящих внутри самого объекта. Примеры включают сокращение и расслабление мышц, таких как мышцы, участвующие в ходьбе, и тяга мышц в местах их прикрепления к человеческому телу.[1]
  2. Внешняя сила: Внешняя сила прикладывается к объекту внешним агентом. Примеры включают удар по футбольному мячу, бросок копья или толкание ковра. Внешнюю силу можно далее классифицировать на две категории:
    • Контактные силы: Эти силы требуют прямого соприкосновения с объектом и нужны для изменения его положения. Примеры включают толкание, вытягивание, напряжение, сжатие, попадание по теннисному мячу или ловлю футбольного мяча.
    • Неконтактные силы: Неконтактные силы не требуют физического соприкосновения с объектом. Примеры включают магнитные силы, которые притягивают металлические материалы к магниту, и гравитационные силы, которые притягивают объекты к поверхности Земли или друг к другу. Эти силы, также известные как силовые поля или силы притяжения, влияют на движение человека.[1]

Важно отметить, что не все силы вызывают или изменяют движение. Для изменения положения прикладываемая сила должна превышать как вес объекта, так и любые силы трения, действующие на него.

типы сил

Типы сил, действующих на тело

Сила сжатия

  • Силы движутся в основном в направлении сближения
  • Сжатие стимулирует кости, хрящи, дискогенные ткани, и часто нервные ткани.[2]
  • Когда эти ткани перегружены, это приводит к переломам, в некоторых случаях к повреждению дисков или даже сжатию нерва[3].
  • Примеры: стрессовый перелом позвонков, грыжа диска, цервикальная радикулопатия и синдром компартмента. Недостаточная нагрузка может привести, например, к остеопорозу.[4]

Сила сдвига

  • Сила сдвига — это КОМБИНАЦИЯ напряжения и сжатия. Силы НЕ движутся исключительно в противоположных или сближающихся направлениях.
  • Когда сдвиг является основным видом движения, организм часто не имеет достаточных средств для уменьшения этого стресса, и это может привести к дегенеративным изменениям со временем или даже к острому разрыву тканей.
  • ПРИМЕРЫ: Это наблюдается при разрывах АКЛ и спондилолистезе.

Сила напряжения

  • Силы ориентированы в основном в противоположные направления[5]
  • Напряжение стимулирует мышцы, сухожилия, связки и в некоторых случаях нервные ткани.
  • Перегрузка при «напряжении» приводит к растяжениям, надрывам и в некоторых случаях к повреждению периферических нервов.
  • Примеры: разрыв подколенного сухожилия, пателлярный тендинопатия, бракхионная плексопатия, разрыв МСЛ. Недостаточная нагрузка приводит к атрофии мышц, слабым связкам и сухожилиям, например.

Гравитационная сила

  • Гравитационные силы, действующие на человеческое тело, влияют на биомеханические реакции во время различных видов деятельности, таких как стояние, ходьба и прыжки
  • Она играет значительную роль в контроле позы, так как тело постоянно корректирует свою ориентацию и центр массы для поддержания стабильности против притяжения Земли [6]
  • Она влияет на паттерны походки, воздействуя на распределение сил и моментов в суставах во время движения, что влияет на эффективность и устойчивость ходьбы [7]
  • Также она способствует нагрузке на опорно-двигательный аппарат во время видов деятельности с нагрузкой на вес, влияя на плотность костей, паттерны активации мышц и нагрузку на суставы [8]
  • Понимание гравитационных сил необходимо для разработки вмешательств для предотвращения падений у пожилых людей и людей с нарушениями равновесия, поскольку минимизация влияния гравитации на стабильность позы может снизить риск падений [9]

Сила изгиба

  • Силы изгиба играют решающую роль в ремоделировании костей, стимулируя остеобласты и остеокласты, что приводит к адаптации структуры и плотности костей[10].
  • Во время лечения перелома, контролируемое приложение сил изгиба через функциональные реабилитационные упражнения может стимулировать формирование и ремоделирование костной мозоли, способствуя восстановлению прочности и функции кости[11].
  • В ортопедических вмешательствах, таких как фиксация переломов или эндопротезирование суставов, учёт сил изгиба является важным для выбора соответствующих имплантатов и оптимизации хирургических техник, чтобы обеспечить стабильность и долговечность ремонта.
  • Реабилитационные протоколы для таких состояний, как остеопороз или осложнения переломов, могут включать упражнения, специально разработанные для применения контролируемых сил изгиба на кости, с целью усиления плотности и прочности костей.

Момент силы

  • Момент силы играет решающую роль в поддержании стабильности суставов, балансируя внешние силы, действующие на сустав, и внутренние силы, генерируемые мышцами и связками.[12].
  • Он тесно связан с паттернами активации мышц, при этом одни мускулы действуют как агонисты, создавая момент силы в определённом направлении, а другие как антагонисты, контролируя движение[13].
  • Он необходим для выполнения функциональных движений, таких как ходьба, хватание и подъём.
  • Изменения в производстве и распределении момента силы часто наблюдаются у людей с патологиями суставов, такими как остеоартрит или повреждения связок. [14]

Силы в анализе человеческого движения

Как силы анализируются и измеряются во время оценки движений человека в реабилитации, включая такие техники, как

Захват движения

Захват движения

  • Системы захвата движения используют несколько камер для отслеживания движения отражающих маркеров, установленных на теле, что позволяет проводить оценку кинематики в реальном времени во время реабилитационных упражнений[15]
  • Технология захвата движения позволяет точно измерять углы суставов и траектории, предоставляя ценную информацию о движениях и отклонениях у пациентов, проходящих реабилитацию[16]
  • Сочетая данные захвата движения с методами моделирования опорно-двигательной системы, исследователи могут проводить биомеханические анализы для оценки активаций мышц, сил в суставах и моментов во время выполнения функциональных задач[17]
  • Системы захвата движения могут предоставлять визуальную обратную связь пациентам и клиницистам в реальном времени, что способствует коррекции и оптимизации движений во время реабилитационных сеансов

Силовые платформы

  • Силовые платформы используются для количественной оценки сил, прикладываемых к земле во время различных действий, таких как ходьба, бег и прыжки, предоставляя важную информацию о динамике походки и паттернах нагрузки [18]
  • Силовые платформы могут оценивать постуральную стабильность, измеряя распределение сил и моментов, прикладываемых центром давления тела, что помогает в оценке нарушений равновесия и риска падений[19]
  • Данные силовых платформ могут быть интегрированы с информацией захвата движения для анализа функциональных задач, таких как движения из положения сидя в стоящее или подъем по лестнице, что позволяет проводить комплексную оценку биомеханической производительности во время реабилитации [20]
  • Силовые платформы могут быть включены в программы биообратной связи, чтобы предоставлять обратную связь в реальном времени о производстве силы и распределении веса, помогая пациентам улучшать качество движений и контроль над ними

Применение сил в терапевтических интервенциях

Силы используются в различных терапиях и интервенциях в реабилитации, таких как:

  • тренировки с отягощениями
  • мануальная терапия
  • лечебные упражнения

Влияние сил на заживление тканей и предотвращение травм

Заживление ран — это сложный биологический процесс, критически важный для восстановления и регенерации тканей. Однако чрезмерное рубцевание создает значительную клиническую проблему, ухудшая результаты лечения пациентов и увеличивая расходы на здравоохранение. Недавние успехи в понимании механических сил в раневой среде пролили свет на сложное взаимодействие между биомеханикой и заживлением тканей.

Направленное воздействие на механические силы для минимизации рубцевания:[21]

Терапевтические интервенции, сосредоточенные на модуляции механических сил, предлагают многообещающие подходы к снижению рубцевания. Путем уменьшения механических напряжений в раневой среде эти стратегии стремятся снизить активацию механотрансдукционных путей, связанных с формированием гипертрофических и келоидных рубцов. Новые механотерапевтические подходы, такие как механическое снятие нагрузки и механомодуляция, стали потенциальными интервенциями для уменьшения рубцевания и улучшения результатов заживления ран.

Заключение

Понимание действий сил в реабилитации важно для оптимизации стратегий лечения и содействия восстановлению пациентов. Внутренние и внешние силы влияют на паттерны движения, адаптацию тканей и функциональные результаты. Такие техники, как захват движения и силовые платформы, позволяют точно анализировать силы при оценках движений человека. В терапевтических интервенциях силы используются для усиления мышечной силы и гибкости. Появляющиеся стратегии сосредотачиваются на минимизации образования рубцов посредством механомодуляции и снижения механических нагрузок. Эффективно применяя биомеханические принципы, медицинские профессионалы могут оптимизировать результаты реабилитации и способствовать восстановлению пациентов.

Ресурсы

  1. ↑ 1.0 1.1 Федеральный Технологический Университет, Оверри, & Тропические Издатели Нигерии. Биомеханика человека: Основы и Применение. Федеральный Технологический Университет, Оверри и Тропические Издатели Нигерии; 2016.
  2. ↑ Owan I, Burr DB, Turner CH, Qiu J, Tu Y, Onyia JE, Duncan RL. Механо-трансдукция в кости: остеобласты более восприимчивы к жидкостным силам, чем к механическому напряжению. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 1997 Sep 1;273(3):C810-5. doi: 10.1152/ajpcell.1997.273.3.C810.
  3. ↑ Adams MA. Механические влияния на дегенерацию и пролапс дисков: медико-правовая значимость. Bone & Joint360. 2014;3(2):1-4.
  4. ↑ Claes L, Recknagel S, Ignatius A. Механобиология регенерации скелета. Архивы Хирургии Лангенбека. 2012.
  5. ↑ Matsumoto T, Nagayama K. Прочностные характеристики гладкомышечных клеток сосудов: Связь сосудистой и клеточной биомеханики. Journal of Biomechanics. 2012 Mar 15;45(5):745-55. doi: 10.1016/j.jbiomech.2011.11.014.
  6. ↑ Winter DA. Баланс человека и контроль позы во время стояния и ходьбы. Gait Posture. 1995;3(4):193-214.
  7. ↑ Mills PM, Barrett RS. Методологические факторы, влияющие на оценку моментов сил в клиническом анализе походки: систематический обзор. Biomed Eng Online. 2017;16(106).
  8. ↑ Judex S, Carlson KJ. Является ли ответ костной ткани на механические сигналы преимущественно обусловленным гравитационной нагрузкой? Med Sci Sports Exerc. 2009;41(11):2037-2043. https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e3181a8c931
  9. ↑ Rubenstein LZ. Падения у пожилых людей: эпидемиология, факторы риска и стратегии профилактики. Age Ageing. 2006;35(Suppl 2):ii37-ii41.
  10. ↑ Wang L, You X, Zhang L, Zhang C, Zou W. Механическая регуляция ремоделирования костной ткани. Bone Res. 2022;10:16.
  11. ↑ Oryan A, Monazzah S, Bigham-Sadegh A. Травма кости и биология заживления переломов. Biomed Environ Sci. 2015;28(1):57-71.
  12. ↑ Wan G, Wang P, Han Y, Liang J. Механизм модуляции крутящего момента коленного сустава при восстановлении равновесия. Computers in Biology and Medicine. 2024 Apr 16;108492.
  13. ↑ Hasan Z, Todt K. Изометрическое соотношение крутящего момента и угла и активность, связанная с движением, сгибателей локтя человека: последствия для гипотезы о равновесной точке. Experimental Brain Research. 1985 Feb;57(3):482-92.
  14. ↑ Lane A, Shakoor N, Hurwitz D, Sharma L, Hochberg M, Kivitz A, et al. Механизмы слабости мышц квадрицепса при остеоартрите коленного сустава: влияние продолжительной вибрации на крутящий момент и активацию мышц у пациентов с остеоартритом и здоровых контролируемых субъектов. Arthritis Research & Therapy. 2011 Sep 20;13(R151).
  15. ↑ Cutti AG, Ferrari A, Garofalo P, Raggi M, Cappello A, Ferrari A. ‘‘Outwalk’’: протокол клинического анализа походки, основанный на инерциальных и магнитных датчиках. Med Biol Eng Comput. 2010;48(1):17-25.
  16. ↑ Schache AG, Baker R, Vaughan CL. Различия в крутящих моментах суставов нижних конечностей в поперечной плоскости при походке, выраженные в двух разных системах отсчета. J Biomech. 2006;39(9):1531-1540.
  17. ↑ Piazza SJ, Erdemir A, Okita N, Cavanagh PR. Оценка функционального метода определения положения центра тазобедренного сустава при ограниченном диапазоне движения бедра. J Biomech. 2004;37(3):349-356.
  18. ↑ Winter DA. Биомеханика и моторное управление движением человека. John Wiley & Sons; 2009.
  19. ↑ Pagnotti GM, Haider A, Yang A, et al. Постуральная стабильность у ожиревших предоперационных пациентов с бариатрией с использованием статической и динамической оценки. Obes Facts. 2020;13(5):499–513. https://doi.org/10.1159/000509163
  20. ↑ Campos Padilla IY. Биомеханический анализ перехода из положения сидя в положении стоя. [Докторская диссертация]. Манчестерский университет, Соединенное Королевство; 2016. ProQuest Dissertations Publishing.
  21. ↑ Barnes LA, Marshall CD, Leavitt T, et al. Механические силы в заживлении кожных ран: новые методы терапии для минимизации образования рубцов. Adv Wound Care. 2018;7(2). https://doi.org/10.1089/wound.2016.0709