розділ 2).
Хотілось би зазначити, що подолання гравітаційних сил та переміщення кінцівки в просторі можливе тільки в разі додавання моментів м'язових сил. В загальному випадку механічна рівновага моментів сил, прикладених до верхньої кінцівки, описується рівнянням:
де - моменти м'язових сил, прикладених до кінцівки; - момент сили тяжіння, що діє на верхню кінцівку (гравітаційний момент). Тобто сумарний відвідний момент залежить від відвідного моменту кожного м'яза, а сумарний м'язовий момент дорівнює гравітаційному моменту, взятому із протилежним знаком.
Зокрема, якщо рівновага кінцівки підтримується за рахунок лише однією м'язовою силою, останню можна визначити за формулою:
;
,
Де - м'язова сила, - сила тяжіння, , - плече м'язової сили та сили тяжіння.
Зазначимо, що верхня кінцівка не є вільним тілом. Голівка плечової кістки анатомічно зв'язана з суглобовими та параартикулярними тканинами. Тому ми розглядаємо елевацію як обертальний рух плечової кістки відносно центру кривини суглобової поверхні лопатки у триплощинній системі координат без поступальних рухів (для аналогії: рух кулі в кулі - поступальний рух неможливий, можливі тільки триплощинні обертання). Такий спосіб накладання кінематичних обмежень на відносний рух двох тіл отримав назву кінематичної пари.
Якби можна було вважати біокінематичну пару плечового суглоба ідеальною, це спростило б силовий аналіз процесу елевації, зводячи його до аналізу рівноваги моментів, як це було показано вище. Але особливістю плечового суглоба є підвищена рухливість голівки плечової кістки щодо cavitas glenoidalis лопатки. Тому дію м'язів слід оцінювати не лише за моментами, що вони створюють, а також за їх здатністю забезпечувати силове замикання біокінематичної пари, тобто втягувати голівку плечової кістки в суглобову западину і протистояти спробам її вивиху.
У даному розділі проводиться якісний силовий аналіз дії m. deltoideus та м'язів РМП на початковій стадії відведення плеча. Показано, що без залучення m. supraspinatus неможливо забезпечити оптимальний розподіл сил у плечовому суглобі.
Рухи, які ми розглядаємо, є сповільненими та безперервними. Перше означає те, що при їхньому аналізі не відіграють принципової ролі динамічні ефекти, наприклад, накопичення кінетичної енергії в окремих сегментах. Безперервність руху означає, що елевація іде без перескакувань, тобто малим змінам сил відповідають малі зрушення плечової кістки.
Біомеханічну розрахункову схему подано на рис. 3.1. У початковому положенні, коли плече повністю опущене та всі м'язи неактивні, механічна рівновага підтримується такими силами: силою тяжіння вільної частини верхньої кінцівки; силою пружної реакції капсули плечового суглоба; силою пружної реакції пасивних м'язів плеча. Рівняння рівноваги сил має такий вигляд:
(мається на увазі векторна сума). Рівняння рівноваги моментів запишемо стосовно точки - центра кривини голівки плечової кістки. Останню для спрощення вважаємо сферичною, тому лінія дії сили , що насправді є рівнодійною сил пружної реакції капсули плечового суглоба, проходить через точку, і сила моменту стосовно точки не створює.
Рівняння рівноваги моментів виглядає таким чином:
де через позначено плечі відповідних сил.
Тепер пацієнт намагається здійснити відведення плеча за допомогою m. deltoideus у той час, як m. supraspinatus залишається неактивною. Нехай відведення здійснюється достатньо повільно, настільки, що можна знехтувати динамічними ефектами, а сам рух розглядати як послідовність квазістатичних положень. До згаданих вище сил додається, як мінімум, ще одна - сила скорочення m. deltoideus. Відновлення механічної рівноваги можливе двома шляхами.
Рис. 3.1. Розподіл сил у плечовому суглобі на початковій стадії відведення
Перший, який слід вважати нормальним: під дією сили відбувається підняття голівки плечової кістки догори. За рахунок зменшення деформації капсули змінюється і сила до деякої величини , що відновлює рівновагу сил:
Момент сили , що збільшилась у порівнянні з , перевищує момент сили тяжіння у початковому положенні, тобто створюється додатний неврівноважений момент, внаслідок чого починається обертання в суглобі. Зростання кута відведення плечової кістки веде до збільшення плеча сили тяжіння, і додатковий момент останньої компенсує момент сили активного м'яза:
Але ж напрямок сили (дивись рис. 3.1) такий, що сам факт вправлення голівки humerus в cavitas glenoidalis не є очевидним. Цілком імовірна інша ситуація: нормального вправлення не відбувається. Для відновлення силової рівноваги з урахуванням збільшеної сили потрібна інша сила , направлена протилежно . Створити силу такого напрямку сферична поверхня cavitas glenoidalis не в змозі - можливі напрямки сили її реакції лежать у межах сектора . Тому сила створюватиметься нижньою поверхнею акроміона (в так званому підакроміальному додатковому суглобі). Точно визначити точку прикладення сили досить важко, але як можна бачити з самої геометрії поверхонь, що взаємодіють, точка прикладення розташується таким чином, що момент сили буде перешкоджати відведенню кінцівки. За досить щільного контакту між акроміоном та плечовою кісткою взагалі рух останньої може бути заблокований. Ця небажана ситуація буде зберігатись доти, доки суглоб не буде вправлено зовнішнім втручанням: розгойдуванням руки, нахилом тулуба, тощо. Зауважимо, що саме описана ситуація часто клінічно спостерігається у пацієнтів з ушкодженням РМП.
Ситуація змінюється у разі включення m. supraspinatus що створює силу . З погляду моментів, які створюються відносно осі відведення, m. supraspinatus працює як синергіст m. deltoideus і рівняння рівноваги моментів набуває такого вигляду:
Проте головне його значення на початковій стадії відведення полягає не в цьому. Розглянемо рівнодійну двох сил, що створюється в разі активації mm. deltoideus et supraspinatus. Для зручності перенесемо обидві