Анатомия йоги - как суставы сопротивляются сжатию без износа

Растяжка позвоночника собственным весом – стретчинг в гамаках

Как наши скелетные суставы сопротивляются сжатию (а также растяжению), не изнашиваясь.

Суставы — это подвижные структуры, которые соединяют наши кости друг с другом. Они позволяют нашим костям двигаться относительно друг друга. Сокращаясь, мышцы вызывают движение костей, которое возможно благодаря суставам. Кости изменяют своё положение относительно друг друга и возникает движение тела в пространстве. Суставы могут испытывать сжатие и растяжение.

Один вопрос, который мы можем задать о суставах, заключается в том, как они справляются со сжатием и напряжением. Не менее важно, как они справляются с целым рядом сжимающих и растягивающих усилий без износа?

Итак, основное внимание в этой статье уделяется тому, как наши скелетные суставы сопротивляются сжатию (а также растяжению) без износа.

Как наши суставы справляются с целым рядом сил сжатия и растяжения, позволяя нашим мышцам двигать наши кости или стабилизировать их?

Сопротивление  сжатию, борьба с напряжением

• Сжатие происходит, когда вы оказываете давление на что-то, как будто пытаетесь его расплющить.
• Напряжение возникает, когда вы тянете за что-то.
• Ключевым моментом в любом случае является идея сопротивления.

Чтобы что-то имело дело со сжатием, оно должно сопротивляться силам, сжимающим его.
Точно так же, чтобы что-то справилось с напряжением, оно должно сопротивляться силам, которые действуют, чтобы разорвать его на части.
При работе с диапазоном возможных сил сжатия и растяжения гибкий подход может привести к меньшим усилиям и меньшему износу.

Обзор суставов, костей и мышц

Суставы соединяют кости, а кости, которые они соединяют, контролируются мышцами.

Работая с суставами, мышцы контролируют отношения между костями и изменения в этих отношениях, либо заставляя кости двигаться относительно друг друга, либо сопротивляясь стремлению костей двигаться друг относительно друга.

Когда мышцы расслаблены, кости будут свободно двигаться в пределах ограничений своих суставов при любых силах, с которыми они сталкиваются.

Примеры диапазона сжимающих усилий, с которыми сталкиваются наши суставы

В целом наше тело и его суставы могут подвергаться воздействию самых разных сил.

Например, стоя на обеих ногах, наши колени могут разделять вес нашего тела. Но стоя на одной ноге, колено опорной ноги должно будет поддерживать вдвое (или больше) вес по сравнению с тем, когда обе ноги делят нагрузку.

• Во время ходьбы при каждом ударе пяткой колено подвергается определенной нагрузке. Это может варьироваться в зависимости от стиля ходьбы. Например, преднамеренный удар пяткой по полу ( удар ногой по полу) приведет к большей силе, чем просто шаг вперед.
• При беге сила удара пяткой будет даже больше, чем при ходьбе из-за большего ускорения (или, если угодно, замедления).
• При беге вниз по склону сила удара пяткой может быть еще больше.
• Затем идет поднятие тяжестей.

Возьмем, к примеру, приседания с отягощением. При разминке с более легким весом, скажем, 20-килограммовой штангой, на колени будет приходиться вес верхней части тела плюс вес штанги.

Добавьте больше веса, скажем, по 20 кг на каждую сторону, и теперь колени должны иметь дело с силой на 40 кг больше, чем сила тяжести. Добавьте еще больше веса, скажем, еще по 10 кг на каждую сторону, и коленям придется справляться с гораздо большей силой.

Внешние соединения также имеют дело с силами натяжения.

Теперь предположим, что вместо того, чтобы поддерживать сжимающий вес верхней части тела, каждое колено поддерживает вес голени. Скажем, вы висите на руках, чтобы подтянуться  или вы работаете на тренажере для отжиманий. Ваши колени теперь поддерживают, как уже упоминалось, вес ваших голеней.

• Вес голени свисает с коленного сустава.
• Это сила натяжения, которая имеет тенденцию раздвигать кости колена, а не сжимать их друг к другу.
• Добавьте утяжелители на лодыжки, и эта сила станет еще больше.
• Как вариант, повисните вниз головой на коленях. Задняя часть ваших голеней может фактически зацепить гриф. Теперь ваши колени поддерживают вес остального тела. И этот вес пытается развести ваши колени.

Наши суставы должны выдерживать целый ряд тянущих и толкающих усилий.
Смысл приведенных выше примеров в том, что наши колени и любые другие суставы тела должны выдерживать широкий диапазон сил, толкающих или тянущих в разных направлениях. И не только это, наши колени должны иметь возможность справляться с этими силами в различных положениях и при смене положений.

Какой механизм позволяет коленям и другим суставам тела делать это, не изнашиваясь?

Основные компоненты скелетного сустава

Наши суставы можно представить себе как наполненные жидкостью мочевые пузыри, хотя и очень тонкие.

Суставная капсула сустава представляет собой соединительнотканную оболочку, соединяющую две кости. В случае локтевого сустава и, возможно, плечевого сустава (от ключицы к лопатке и от лопатки к плечевой кости) капсула сустава может соединять три кости.

Части костей, которые фактически «встречаются» внутри суставной капсулы, покрыты хрящом. Эти части можно назвать «шарнирными поверхностями».

Внутри суставной капсулы находится синовиальная жидкость. Эта синовиальная жидкость может создавать разделение между сочленяющимися поверхностями.

При достаточно малых нагрузках поверхностного натяжения может быть достаточно, чтобы сохранить разделение между сочленяющимися поверхностями. Однако в тех случаях, когда поверхностное натяжение не удается, синовиальная жидкость может нуждаться в повышении давления, чтобы предотвратить трение или удары суставных поверхностей друг о друга.

Итак, «пузырь» нашего сустава состоит из суставной капсулы и содержащейся в ней синовиальной жидкости.

Говоря о суставе, обычно имеется в виду эта суставная капсула, заполненная жидкостью.

Контроль натяжения суставной капсулы

Сама суставная капсула соединяется с сухожилиями и связками. На них, в свою очередь, воздействуют (или напрямую воздействуют) мышцы.

Изменения в активации мышц вызывают изменения в натяжении сухожилий и связок. Эти изменения натяжения сухожилий и связок, в свою очередь, вызывают изменения натяжения суставной капсулы. А это, в свою очередь, может повлиять на давление синовиальной жидкости.

Дополнительные механизмы контроля натяжения суставной капсулы

Тесно связаны с суставами бурсы. Бурсы лежат под сухожилиями и/или связками или между ними. В некоторых случаях они сообщаются непосредственно с суставными капсулами.

Там, где сумки лежат между сухожилиями и/или связками, они могут передавать напряжение от одного к другому.

Там, где сумки сообщаются с суставными капсулами, напряжение в вышележащих сухожилиях или связках может привести к тому, что эти сумки будут вводить (или пытаться вводить) больше жидкости в суставную капсулу.

Прежде чем продолжить, стоит рассмотреть некоторые аналогии.

Как шины справляются с неровностями и разницей в весе
Первая аналогия – автомобильная или велосипедная шина (или шины вообще). Они, как правило, заполнены воздухом.

Преимущество шин в том, что когда вы едете или проезжаете по неровностям, они помогают поглощать удары.

В то время как амортизаторы в случае автомобиля помогают сделать движение кузова автомобиля более плавным при столкновении с неровностями и провалами, сами шины помогают предотвратить повреждение ободов. Они предотвращают столкновение дисков с краями неровностей или провалов.

На велосипеде, при условии, что у него нет амортизаторов, шины низкого давления помогают обеспечить более плавную езду. На том же байке с шинами более высокого давления ехать может быть намного сложнее. Чем больше давление в шине, тем больше ее сопротивление изменениям. В результате при столкновении с неровностями или провалами на дороге шина с более высоким давлением будет деформироваться меньше, чем шина с более низким давлением.

Обратите внимание, что шины велосипеда с легким гонщиком будут давить меньше, чем тот же велосипед (с шинами с одинаковым давлением) с более тяжелым гонщиком.

При движении по неровностям дороги колеса велосипеда с более легким гонщиком с меньшей вероятностью упираются в ободья, чем тот же велосипед с более тяжелым гонщиком.

И это ключ к тому, как наши суставы могут противостоять изменениям нагрузки и даже справляться с шоком от удара.

Следует отметить, что шины сами по себе гибкие, а воздух сжимаем. Но что-то, что шины должны делать, это обеспечивать сцепление.

Сжимаемость воздуха и гибкость резины самой шины позволяют шине обеспечивать такое сцепление. Это то, с чем скелетный сустав не должен иметь дело.

Следует отметить, что шины могут вести себя по-разному, учитывая разницу во внутреннем давлении и весе, с которым они имеют дело.

Гидравлика

Вторая аналогия — гидравлические насосы, используемые в кранах и другой тяжелой подъемной технике. В них для приложения силы используются телескопические гидравлические цилиндры.

Жидкость под давлением помогает выдвигать или втягивать цилиндр под контролем.

По мере закачки жидкости внутренний цилиндр будет выталкиваться. Когда жидкость откачивается, внутренний цилиндр втягивается. Идея здесь заключается в том, что жидкость можно закачивать в устройство или из него.

Поскольку жидкость несжимаема, ее можно закачивать, чтобы расширить цилиндр, и откачивать, чтобы втянуть его.

Для более быстрого и более контролируемого втягивания (не зависящего от вакуума) можно использовать второй цилиндр, который действует в противоположном направлении.

Два механизма контроля давления синовиальной жидкости

Что касается суставов в нашем теле, у нас есть два возможных механизма изменения давления жидкости.

Мы можем варьировать натяжение самой суставной капсулы, используя ее для увеличения или уменьшения давления жидкости по мере необходимости.
Мы также можем попробовать увеличить или уменьшить количество жидкости в суставе.
В любом случае идея состоит в том, чтобы помочь суставу сопротивляться сжатию в диапазоне силовых нагрузок.

Обратите внимание, что в случае с шиной, если при проезде через яму на дороге обод ударяется о край всей дороги, шина не выполняет свою работу. И причина этого в том, что он недостаточно герметичен. И поэтому решением в таком случае было бы добавить больше воздуха в эту шину.

Что касается суставов, то идея заключается в том, что суставные капсулы могут оказывать достаточное давление на синовиальную жидкость, чтобы концы костей не соприкасались друг с другом. Или же давление жидкости можно поддерживать или повышать, пытаясь увеличить объем жидкости в суставной капсуле.

Поднятие тяжестей, чем больше вес, тем больше сила, которой подвергается сустав, и, следовательно, тем больше напряжение суставной капсулы, необходимое для поддержания суставного зазора.

Важным моментом является то, что нашим суставам не нужен огромный зазор между ними.

Если щель в суставе между костями слишком велика, то сустав теряет некоторую устойчивость.

Что не менее важно, пока есть зазор, это означает, что сочленяющиеся поверхности не соприкасаются и не трутся друг о друга (или, по крайней мере, не трутся друг о друга с чрезмерным давлением).

Этот пробел не заполняется пустым пространством. Там не вакуум. Вместо этого он заполнен и поддерживается синовиальной жидкостью.

Активация мышц контролирует давление синовиальной жидкости

Одним из способов увеличения натяжения суставной капсулы и, следовательно, увеличения давления жидкости является увеличение натяжения самой суставной капсулы. Это может быть достигнуто мышцами, действующими через связки и сухожилия.

Другой способ увеличить давление жидкости, и это может быть более верно в случае с коленями, заключается в увеличении количества жидкости в суставной капсуле.

Коленный сустав имеет ряд соединительных путей, которые соединяются с сумками, и эти сумки, которые представляют собой заполненные жидкостью мешочки, могут быть поражены вышележащими сухожилиями или связками. Когда мышцы этих вышележащих сухожилий и связок активируются, они могут давить на бурсу, которая затем впрыскивает жидкость в коленный сустав или, по крайней мере, пытается это сделать. В результате повышается давление жидкости в колене.

Итак, очень простая идея состоит в том, что для того, чтобы суставы сопротивлялись сжатию, напряжение мышц используется либо для изменения натяжения суставной капсулы и, таким образом, вызывает изменения давления жидкости, либо напряжение мышц используется для впрыскивания большего количества жидкости в сустав, тем самым увеличивая давление жидкости.

В любом случае идея суставных капсул с переменным натяжением (некоторые с «инъекционными» суставными капсулами) состоит в том, чтобы помочь противостоять изменениям силы сжатия, тем самым предотвращая удары, соприкосновение или трение суставных поверхностей костей.

Изменения напряжения и давления жидкости контролируются изменениями активации мышц.

Элегантность всего этого заключается в том, что те же изменения в активации мышц, которые управляют движением или стабильностью, также могут быть использованы для управления изменениями натяжения суставной капсулы и давления жидкости в суставной капсуле.

Сопротивление декомпрессии

Обратите внимание, что с точки зрения сопротивления силам растяжения (силам, которые пытаются разорвать сустав), часть этого сопротивления может исходить из естественного вакуума, который возникает внутри сустава, когда силы пытаются разорвать сустав.

Но, кроме того, активация мышц в стретчинг упражнениях, также может быть использована для увеличения напряжения сухожилий и связок, чтобы помочь противостоять силам растяжения.