Как и что измеряет динамометр? Выясняем вместе.  Сила мышц В чем измеряется сила кисти руки

Мышечную силу определяют методом действия и противодействия, т. е. больного просят выполнять свойственное для сустава движение и, противодействуя рукой исследующего, определяют напряжение мышц. Силу мышц оценивают по 5-балльной системе: 5 баллов - мышцы здоровой конечности, 4 балла - незначительная атрофия мышц, но сила позволяет преодолеть вес сегмента конечности и препятствие, создаваемое рукой исследователя. Однако сопротивление слабее, чем на здоровой конечности. 3 балла - умеренная атрофия мышц с активным преодолением веса сегмента, но без сопротивления. 2 балла - выраженная атрофия, мышцы с трудом сокращаются, но без веса сегмента. 1 балл - выраженная атрофия мышц, сокращений нет.

Лабораторные: Клинические анализы

Под клиническими исследования понимают в первую очередь, общие анализы крови, мочи и кала. Это тот минимум лабораторных исследований, без которого пострадавшему невозможно провести полноценную терапию, а тем более выполнить хирургическое вмешательство без риска получить тяжелое осложнение или даже летальный исход.

Исследование крови проводят с подсчетом количества эритроцитов, лейкоцитов и лейкоформулы, определением уровня содержания гемоглобина, цветового показателя, гематокритного числа, СОЭ. Если предполагается оперативное вмешательство, есть подозрение на продолжающееся внутритканевое или внутриполостное кровотечение, исследование дополняют подсчетом тромбоцитов, ретикулоцитов, определением времени свертываемости и длительности кровотечения.

Приводим примерные нормальные показатели, перечисленных инградиентов исследований у взрослого человека. Почему примерные? Да потому, что они имеют колебания в зависимости от возраста, пола, иногда времени суток и места жительства исследуемого. Приводим средние цифры норм для центральной зоны России без учета экстремальных климатических районов Крайнего Севера, Северо-Востока, Юга.

Количество эритроцитов: Мужчины (4,0…5,5) х10 12/л; Женщины (3,6…5,0) х10 12/л.

Количество лейкоцитов: (4,0…4,8) х10 12/л

Гематокритное число – соотношение объемов эритроцитов и плазмы циркулирующей

крови: Мужчины - 0,380 – 0,480; Женщины – 0,330 – 0, 450;

Тромбоциты (180…320) х 10 9/л

Ретикулоциты (молодые формы эритроцитов) в норме в циркулирующей крови их от 0,2 до

1%, т. е. (30…70) х 10 9/л

Длительность кровотечения (по Дьюку) – 2-3 минуты

Время свертываемости крови (по Сухареву) – начало от 30 секунд до 2 минут.

Конец от 3 до 5 минут.

Лейкоформула –процентное содержание разных лейкоцитов в мазке крови. Исследование практически не специфическое, но очень важное, так как является показателем тяжести состояния больного.

Моча – определяют количество, цвет, прозрачность, плотность (норма 1,008-1,025, колеблется в течение суток). РН – 4.5 – 8. 0. Пробы на белок, глюкозу, билирубин – должны быть отрицательные.

При травмах – исследование на наличие крови. Положительная реакция указывать на повреждение мочеполовых органов и мочевыводящих путей. При тяжелых травмах – олигурия, анурия указывают на тяжесть состояния больного и являются прогностически плохим признаком.

Кал – наличие крови в кале после травмы подтверждает повреждение кишечника, другие отклонения от нормы могут указывать на сопутствующие заболевания: нарушение фукнции печени, поджелудочной железы, гельминты и. т. д.

Из общеклинических анализов важное значение имеют исследование жидкостей, полученных из серозных полостей: плевральной, перикарда, брюшной полости, сустава, люмбальной. Содержимое этих полостей при травмах может говорить о многом. Наличие крови в плевральной полости указывает на гематоракс или продолжающееся кровотечение. То же самое можно получит из брюшной полости, но в отличие от плевральной, содержимым ее может быть транссудат с примесью мочи, желчи, содержимого кишечника и даже остатков пищи, что указывает на катастрофу соответствующих органов.

В литературе имеются описания разнообразных положений испытуемых при измерении силы мышц (стоя, лежа, сидя). От исходного положения при измерении существенно зависит абсолютная сила мышц: например, сила разгибателей бедра, измеренная при положении стоя и лежа, имеет различие до 20%.

При измерении силы мышц необходимо соблюдать следующие правила:

1) лучшее время проведения измерений – первая половина дня, через 2,5-3 часа после еды;

2) необходима разминка в течение 10-15 минут без отягощений;

3) температура окружающей среды должна быть от + 18 до +22°:

4) положение испытуемого – вертикальное;

5) обязательная фиксация проксимальных суставов и сохранение постоянным положения дистальных суставов;

6) плечо приложения силы у всех испытуемых должно быть постоянным, так как во всех случаях измеряется не сила, а момент силы мышц;

7) угол между динамометром и звеном (бедром, голенью) обязательно должен быть прямым;

8) при изучении взаимосвязи силы мышц и технических параметров выполнения движений целесообразно проводить измерения с учетом индивидуальных рабочих углов;

9) манжета, к которой крепится динамометр, должна быть не менее 5 см шириной для устранения болевого компонента;

10) измерение силы после тренировок и на следующий день после соревнований не целесообразно, кроме специальных исследований;

11) при сопоставлении силы мышц-сгибателей и разгибателей, действующих на одно звено, необходимо производить измерения со строгим учетом исходного состояния мышц (их растянутости);

12) силу мышц целесообразно измерять на всей амплитуде движения через каждые 10° для крупных суставов и 5° – для мелких.

Измерение силы по методике А. В. Коробкова с соавт. производится на измерительном станке, который позволяет добиться изолированного действия определенной группы мышц. Станок состоит из металлической рамы, плотно укрепленной на шести ножках. Вдоль рамы перемещается вертикальная стойка с поперечной передвижной планкой, к которой во время проведения эксперимента укрепляется датчик. Внутри рамы укрепляется деревянная площадка с подголовником с одной стороны и планкой для упора ног – с другой. Рама снабжена ремнями, с помощью которых обеспечивается неподвижность измеряемого. Исходное положение испытуемого для всех измерений – лежа на спине или животе. Недостатком метода является то, что измерения проводятся без учета состояния мышц. их растянутости, а также возможность проводить измерение только при наличии прямого угла между проксимально и дистально расположенными звеньями. Отсутствует возможность измерять силу мышц при пронации и супинации.

Измерение силы мышц по методике Б. М. Рыбалко проводится с использованием специального приспособления, состоящего из опорного щита с ремнями, который укрепляется на гимнастической стенке и служит опорой и фиксацией испытуемого при измерении; подставки, которая создает возможность для фиксации стопы при измерении и укрепления динамометра, кронштейна, крепленного к гимнастической стойке и служащего верхней опорой для динамометра. Исходное положение измеряемого – вертикальное. Недостатки метода те же, что и для методики А. В. Коробкова; преимущества – портативность приспособления.

Методика, разработанная на кафедре анатомии Смоленского ГИФК (Р. Н. Дорохов, Ю. Д. Кузьменко, Я. С. Татаринов, М. И. Шутков), позволяет измерить силу мышц на всей амплитуде возможного движения в суставах. Стационарный вариант измерительного приспособления состоит из опорной в 2,5 м высотой рамы, одна сторона которой имеет вид полуокружности, вдоль которой располагаются блоки, создающие возможность измерять силу мышц при любом положении конечности с сохранением обязательного условия – положение между конечностью и динамометром – 90°. В центре рамы располагается опорная вертикаль для укрепления испытуемого.

Она имеет дополнительную опорную штангу для фиксации коленного сустава, площадку с укрепленным слаломным ботинком, которая позволяет полностью исключить движение в голеностопном суставе опорной ноги, площадку для опоры и фиксации туловища. Опорное приспособление свободно вращается вокруг вертикальной оси. Это позволяет измерить силу мышц при движении вокруг сагиттальной и фронтальной осей. При измерении силы мышц туловища в центре опорной рамы устанавливается вместо опорной вертикали фиксирующее устройство для таза и нижних конечностей с меняющейся высотой укрепляющей площадки. На опорной раме укреплено также два реверсионных электромотора, которые создают возможность с помощью тросов и динамометра измерять силу мышц при преодолевающем и уступающем видах работы. Преимущество этого метода в том, что имеется возможность измерить силу мышц в специфических рабочих углах с большой точностью при движениях во всех без исключения суставах при преодолевающей, удерживающей и уступающей работе мышц. Недостаток – громоздкость.

Переносной вариант опорного приспособления для измерения силы мышц (Р. Н. Дорохов, Ю. Д. Кузьменко) представляет соединенный из труб параллелепипед, три стороны которого имеют металлические перемычки, расположенные через равные промежутки, которые позволяют при необходимости задать с помощью цепей желаемое положение исследуемому звену тела, то есть измерить силу мышц при любом их состоянии (растянутости). Четвертая сторона снабжена подвижной рамой с ремнями и опорными скобами, с помощью которых испытуемый закрепляется в нужном положении, исключаются добавочные движения. Опорные скобы и рама могут быть подогнаны под любой рост испытуемого, что весьма существенно при измерениях в школах. С целью сохранения постоянной силы мышц плеча, изготовлены аппараты каркасного типа, которые надеваются на звено тела, сила которого изучается.

Достоинства – возможность разобрать приспособление и легко транспортировать его, возможность измерить силу в «рабочих углах».

Динамометрия – методика измерения силы отдельной мышцы или группы мышц при помощи специальных приборов – динамометров.

Кистевая динамометрия

Кистевая динамометрия – измерение силы мышц-сгибателей пальцев. Динамометрия кисти выглядит как одномоментное максимальное воздействие на прибор мышечных волокон. При разогнутом предплечье исследуемый сжимает ручной динамометр одной кистью. Исследование проводится для обеих конечностей, после чего производится сравнение полученных данных. При помощи реверсивного прибора проводят исследование также для разгибателей предплечья, сгибателей бедра и голени.

Становая динамометрия и динамография

Становая динамометрия – измерение силы мышечных групп, выпрямляющих туловище. Нижняя планка станового динамометра должна быть зафиксирована под ступнями испытуемого. Исследуемый обхватывает верхнюю планку кистями рук и тянет вверх. При этом он пытается выпрямиться при разогнутых в коленях нижних конечностях.

Помимо становых, реверсивных и ручных пружинных динамометров существуют ртутные приборы, в которых мышечная сила определяется как уровнем давления на датчик при помощи ртутного манометра.

Динамография – вид исследования, который позволяет регистрировать мышечные сокращения в виде серии кривых на графике. Этот метод показывает длительное мышечное усилие мышцы или группы мышц в динамике. Динамография используется в курортологии, неврологии.

Выражаются показатели динамометрии абсолютными величинами или относительными (по отношению к чему-либо, к массе, например). Данные измерения учитываются антропометрией, в физиологии, в гигиене спорта и спортивной медицине. Также полученные результаты используют для оценки степени физического развития человека.

Оценка результатов

Разработаны различные шкалы оценки показателей динамометрии. Существуют усредненные величины результатов динамометрии, которые принимаются за норму. Они различаются в зависимости от роста, пола и возрастной категории испытуемого. Однако следует учитывать и другие индивидуальные особенности пациента.

Одними из основных показателей физического развития у детей, начиная с возраста восьми лет и до восемнадцати, являются становая сила и сила правой кисти, выраженные в килограммах. В неврологии могут использоваться и измерения других групп мышц при необходимости таковых. Чаще всего исследования выполняются при неврологических заболеваниях, сопровождающихся мышечной слабостью (миастении, парезы после инсульта, оценка эффективности лечения рассеянного склероза со слабостью конечностей и т.д.).

Динамометрия у детей различного пола и возраста дает разные результаты, несмотря на одинаковую методику проведения. Измерение проводится два раза, через небольшую паузу для отдыха.

Возрастные показатели и норма динамометрии

Так, нормы показателей силы правой кисти у мальчиков:
- от 8 до 11 лет варьируются от 13,0 до 18, 5 кг;
- от 12 до 15 лет – от 21, 6 до 37,6 кг;
- от 16 до 19 лет – от 45,9 до 51,0 кг.

Для девочек эти нормы имеют гораздо меньшие значения:
- от 8 до 11 лет соответственно норма от 9,8 до 17,1 кг;
- от 12 до 15 лет норма равна от 19,9 до 28, 3;
- от 16 до 19 лет – от 31, 3 до 33,8 кг.

Удельная сила мышц, скелетных и гладких (в расчете на 1 см 2 площади поперечного сечения), почти одинакова и, в среднем, составляет 4-3 кг/см 2 или 40-30 Н/см 2 .

Сила есть способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счёт мышечного сокращения или напряжения.

В физиологии принято выделять следующие виды силы :

1. Максимальная сила (МС);

2. Максимальная произвольная сила (МПС);

3. Относительная сила (ОС) – это МС делённая на анатомический поперечник (перпендикулярно длиннику мышцы) мышцы (S) или массу тела (P): ОС = МС / S (P) кг/см 2 ;

4. Абсолютная сила (АС) – это МС делённая на физиологический поперечник (сумма поперечных сечений всех её волокон) мышцы S’’:

АС=МС/ S’’

Мышцы (по А.А. Ухтомскому) имеют следующие типы строения:

Мышцы с параллельным ходом волокон (портняжная мышца);

Мышцы с веретенообразным ходом волокон (бицепс);

Мышцы с перистым расположением волокон (жевательная, трапецивыдная, межреберные мышцы).

Так абсолютная сила портняжной мышцы 6,24 кг/см 2 , двуглавой мышцы плеча 8,1 кг/см 2 , жевательной 10 кг/см 2 .

Максимальную силу возможно определить лишь при следующих условиях:

1. одновременная активация всех двигательных единиц, входящих в данную мышцу,

2. режим полного тетануса всех ДЕ,

3. сокращение мышцы при длине покоя (изометрический режим),

4. наличие электростимуляции.

Максимальная произвольная сила – это суммарная величина изометрического напряжения группы мышц при максимальном произвольном усилии испытуемого.

Разница между показателями МС и МПС называется силовой дефицит (СД): СД=МС-МПС.

Силовой дефицит – это интегральный показатель степени координационных способностей нервно-мышечного аппарата.

Силовой дефицит зависит от:

1. эмоционального (психологического) состояния человека (его настрой);

2. числа активных ДЕ (особенно больших);

3. совершенствования управления двигательными единицами центральной нервной системой.

Величина максимального мышечного напряжения зависит от следующих факторов:

А – Периферические (структурные, внутримышечные) факторы:

Количество мышечных волокон в мышце,

Величина двигательных единиц, степень рекрутирования (вовлечения в сокращение) мышечных волокон.

3. длина мышечных волокон (Существует некоторая средняя длина Л 0 (это длина мышцы при покое в условиях целостного организма), при которой мышца развивает максимальное сокращение. Если длина будет меньше Л 0 , или, наоборот, больше Л 0 (перерастянута), то сила, развиваемая мышцей в момент ее возбуждения, будет значительно меньше. Оказалось, что максималь­ная сила развивается мышцей в том случае, когда длина саркомера составляет 2,2-2,5 мкм. Зависимость силы мышцы от ее длины очень важна - особенно для сердечной мышцы (закон Франка-Старлинга) в практическом и теоретическом отношениях (она доказывает гипотезу скольжения протофибрилл, объясняющую механизм сокращения);

4. тип строения мышцы (степень наклона мышечных волокон к оси движения – физиологический поперечник мышцы),

5. композиция мышцы (из каких волокон состоит – белых гликолитических или красных оксидативных),

6. функциональные (энергетические – содержание химических потенциалов АТФ, КрФ, гликоген, миоглобин и сократительных белков).

Б – Центральные факторы:

Факторы внутримышечной координации (частота и характер нервных импульсов в ДЕ.

В 1885 г. Н.Е. Введенский ввел понятие оптимума и пессимума частоты и силы раздражения, т.е. зависимости амплитуды ответной реакции мышцы от частоты и силы раздражения. Например, импульсы с частотой 30 Гц (30 имп/с) вызывают тетанус высотой 10 мм миографической записи, 50 Гц – 15 мм, 200 Гц – 3 мм. В этом примере 50 Гц - оптимальная частота (оптимум), 200 Гц – пессимальная частота (пессимум). Таким образом, меняя частоту посылки импульсов к мышечным волокнам, альфа-мотонейрон может регулировать величину сократительного ответа своего мышечного аппарата.

К факторам внутримышечной координации также относится регуляция числа активных, возбуждаемых в данный момент времени ДЕ (Хенеманн). Так, если мышца представлена 10 ДЕ, а в данный момент активна 1ДБ, то мышца способна развить силу, равную 1/10 от ее максимальной силы. Если 5 ДЕ активны, то соответственно, мышца развивает 50% от мак­симума и т. д., а 100% силы она разовьет в том случае, если все 10 ДЕ одновременно будут возбуждены.

2. Режим сократительной деятельности (от одиночного до полного тетануса).

Синхронизация работы ДЕ.

Так, если все 10 ДЕ начнут одновременно возбуждаться, то сила будет, например, 4 кгс/см 2 , а если они возбуждаются асинхронно, то максимальная сила составит 3 кгс/см 2 .

4. Факторы межмышечной координации (мобилизация агонистов, торможение антагонистов, адаптационно-трофические влияния симпатической нервной системы (феномен Орбели-Генецинского).

5. Гормональные влияния (гормоны с анаболическим эффектом: половые, гормон роста и др.)

Динамометрия - это измерение силы мышц. Напряжение, развиваемое той или иной группой мышц, является функциональной характеристикой двигательного анализатора и рассматривается как показатель общего фи­зического развития. При исследовании силы мышечного напряжения вы­деляют показатели силы рук, ног, пальцев и становой силы (т. е. силы мышц, разгибающих туловище в тазобедренных суставах) и т. д. В психофизиоло­гии чаще всего применяется измерение силы кисти и становой силы. Ис­следование выносливости при статических мышечных напряжениях пред­ставляет особый интерес в связи с тем, что присутствует во всякой мышечной деятельности и занимает в ней довольно большое место. Для оценки стати­ческой мышечной выносливости используется специальный вариант дина­мометрической методики. В процессе измерения силы мышечного напря­жения рассчитывают коэффициент асимметрии (КА). В общей форме его величину определяют по следующей формуле:

Где Vn - Показатель правой руки, кг; Vn - показатель левой руки, кг.

В практике метод определения мышечной силы кисти применяют как тест для установления уровня общего физического развития человека. С этой целью производят замеры мышечной силы обеих рук до и после работы. Сопоставление соотношения мышечной силы правой и левой рук до и после рабочей нагрузки свидетельствует об изменении вовлеченно­сти билатерального регулирования в организме человека под воздействи­ем нагрузки.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПСИХОМОТОРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Среднестатистические показатели силы (в килограммах) кистей рук и становой силы для студенческой возрастной группы приведены в табл. 2.16.

Таблица 2.16. Среднестатистические показатели силы кистей рук и становой силы для студенческой возрастной группы, кг

Для измерения мышечной силы рук и становой силы используется руч­ной пружинный динамометр Колена и становой динамометр. При замерах необходимо соблюдение ряда условий и прежде всего постоянство позы испытуемого. При измерении силы кисти испытуемый сидит на стуле; рука, для которой производят измерения, вытянута вперед, согнута в локтевом суставе; свободная рука на колене.

Инструкция. Сожмите рукой пружину динамометра как можно сильнее.

Замеры повторяют по 3 раза для правой и левой руки, как до, так и после нагрузки. После этого измеряют становую силу также до и после нагрузки.

Инструкция. Встаньте на нижние бранши динамометра. При помо­щи цепочки подгоните динамометр по себе, т. е. таким образом, чтобы из­меряющая часть прибора находилась на уровне ваших коленных чашечек. Взявшись обеими руками за верхние бранши, потяните их вверх как можно сильнее, разгибая при этом туловище.

Затем испытуемый выполняет 20 приседаний, после чего эксперимента­тор по 3 раза производит замеры силы каждой руки, становую силу измеря­ет однократно.

Обработка результатов состоит в следующем:

1) вычислить средние значения (М) силы правой и левой рук;

2) вычислить коэффициент асимметрии (КА) для силы рук по формуле:

Анализируя полученные данные, сравнить их со среднестатистически­ми значениями.

В табл. 2.17-2.19 представлены возрастные стандарты показателей мы­шечной силы, опубликованные разными авторами.

Таблица 2.17. Сила рук подростков 14-17 лет

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПСИХОМОТОРИКИ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ИССЛЕДОВАНИИ ЧЕЛОВЕКА

Примечание. Данные получены Н. А. Грищенко.

Таблица 2.18. Динамометрия правой руки (в килограммах), средние показатели

Примечание. Данные представлены Рудиком.

Таблица 2.19. Возрастные изменения ручной силы у мужчин и женщин

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПСИХОМОТОРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Окончание табл. 2.19

Примечание. Данные представлены Е. П. Ильиным.