Мышцы плеча человека: Мышцы плечевого пояса: строение и функции

Мышцы плечевого пояса: строение и функции

Функции мышц плечевого пояса связаны с функциями мышц груди и отчасти спины. Поэтому разграничение между туловищем и плечевым поясом весьма условно. С изменением очертаний мышц меняются и очертания спины, шеи и груди.

В состав мышц плечевого пояса входят:

Плечевой сустав является шаровидным. Он образуется головкой плечевой кости и суставной впадиной лопатки. Этот сустав позволяет выполнять сгибание (подъем руки вперед) и разгибание (отведение руки назад) руки в плечевом суставе, сведение (движение рук в горизонтальной плоскости на уровне плеча вперед) и разведение (движение рук в горизонтальной плоскости на уровне плеча назад) рук, вращение руки внутрь и наружу, отведение (в сторону) и приведение (к боковой поверхности туловища) руки.

Дельтовидная мышца

Дельтовидная мышца имеет форму треугольника с обращенной вниз вершиной. Мышца состоит из трех пучков, каждый из которых отвечает за движение руки в различных направлениях. Соответственно различают три части дельтовидной мышцы: ключичную, акромиальную и лопаточную. Начинаясь широким сухожилием, расположенным над плечевым суставом, три пучка дельтовидной мышцы сходятся в одно сухожилие, которое крепится к плечевой кости. Хорошее развитие дельтовидной мышцы сказывается на ширине плеч, несмотря на то, что их костная основа может быть довольно хрупкой. Все три части дельтовидной мышцы могут сокращаться независимо друг от друга

Передний пучок дельтовидной мышцы крепится к ключице и поднимает руку вперед (сгибание руки в плечевом суставе), боковой пучок (латеральный) крепится к акромиону лопатки и поднимает руку в сторону (отведение руки). Задний пучок дельтовидной мышцы крепится к лопатке и отводит руку назад (разгибание руки в плечевом суставе).

Вращающая манжета плеча

Вращающей манжетой плеча называют группу из четырех мышц, которые создают как бы защитный рукав вокруг плечевого сустава. Хотя этих мышц практически не видно, они чрезвычайно важны для обеспечения стабильности и силы плеча. Все четыре мышцы начинаются от лопатки и, проходят вокруг плечевого сустава, крепятся к плечевой кости.

Надосткая мышца в большей ее части покрыта трапециевидной мышцей, но поскольку последняя в этой части довольно тонкая, она не может полностью скрыть очертаний надостной мышцы. Надостная мышца находится в надостной ямке лопатки и прикрепляется к большому бугорку плечевой кости и отвечает за отведение в сторону верхней конечности и вращении её кнаружи.

Подостная мышца начинается от задней поверхности лопатки и прикрепляется к плечевой кости. Малая круглая мышца является синергистом подлопаточной мышцы и лопаточной части дельтовидной мышцы. Подостная и малая круглая мышца размещаются сзади сустава. Они поднимают руку в сторону и отводят её назад, вращая плечо кнаружи (супинация).

Подлопаточная мышца обширная, толстая, треугольной формы. Занимает почти всю реберную поверхность лопатки. Размещается спереди сустава и поворачивает руку внутрь (пронация), одновременно приводя плечо к туловищу.

таблица строения, анатомия и упражнения

В спорте мышцы плечевого пояса принято объединять в одну категорию. Это связано со строением, общими функциями и тем, что большая часть упражнений для этой группы полностью или частично нагружает весь массив. Анатомически мышцы плечевого пояса играют важнейшую роль как в спорте, так и повседневной жизни.

Содержание

Какие мышцы входят в плечевой пояс: анатомия и строение

Особенность группы заключается в том, что входящие в нее мышцы плеча окружают сустав и обеспечивают его движение. К плечевому поясу в анатомии относят:

1. Дельтовидную.
2. Малую грудную.
3. Подлопаточную.
4. Большую и малую круглые.
5. Надостную.
6. Подостную.

Функции мышц плечевого пояса

Таблица с описанием основных функций:

Название	Начало	Крепление	Функция
Дельтовидная	Акромиальный конец ключицы, акромион и лопаточная ось	Дельтовидная бугристость	Передняя головка – сгибание руки. Задняя – разгибание руки. Средняя – отведение руки до уровня горизонта
Малая грудная	Начинается от 3-5 ребра	Клювовидный отросток лопатки	Оттягивание лопатки внутрь и вниз, расширение груди.
Подлопаточная	Реберная поверхность лопатки	Бугорок плечевой кости (малый)	Вращение плеча внутрь
Большая и малая круглые	Латеральная и нижняя часть лопатки	Большой бугорок плечевой кости, малый бугорок (гребень)	Вращение плеча вовнутрь и наружу
Надостная	Надостная лопаточная яма	Большой бугорок плечевой кости (верхняя часть)	Синегрист дельты
Подостная	Подостная лопаточная яма	Большой бугорок плечевой кости	Вращение плеча наружу

Комплекс упражнений для плечевого пояса в домашних условиях

Для того, чтобы выполнять упражнения для мышц плечевого пояса понадобится пара гантель. Этого будет достаточно для нагрузки каждого участка.

Если в доме или на ближайшей площадке есть турник, он станет лучшим упражнением для плечевого пояса, так как в движении принимают участие все мышцы.

15 упражнений на турнике →

Упражнения для плечевого пояса в зале

Основными движениями для развития плечевого пояса в условиях тренажерного зала считаются жим лежа и подтягивания на турнике. Также верхний плечевой пояс участвует в большинстве жимовых движений и тягах. Тем не менее, для полной проработки области применяются:

В целом, большая часть упражнений, в которых задействуются руки (почти все тяги и жимы), в той или иной мере нагружает и плечевой пояс.

Рекомендации

В фитнесе мышцы верхних конечностей более развиты у мужчин. Это связано с тем, что женщины часто избегают их тренировку, отдавая приоритет нижней части тела. Такое распределение считается ошибочным и приведет не только к дисбалансу мышечного развития, но и ухудшению эстетичности фигуры. Потому прорабатывать плечевой пояс необходимо как мужчинам, так и женщинам.

Основные рекомендации:

• Женщинам стоит отдавать предпочтение многоповторным методикам. Они позволяют качественно прорабатывать всю группу без выраженного увеличения мышечной массы (не портят фигуру).
• Мужчинам оптимально чередовать силовой (6-8 повторений) и многоповторный (12-16 повторов) режимы для развития силовых качеств и силовой выносливости.
• Для каждого упражнения достаточно выполнять по 3 рабочих подхода. Желательно, чтобы последний сет был отказным или предшествовал мышечному отказу.
• В конце тренировки или спустя 6-8 часов рекомендуется выполнить растяжку всей области. Это повысит скорость и качество восстановления. Подробнее о растяжке после тренировки →
• Перед каждой тренировкой должна выполняться тщательная разминка. Область плечевого пояса считается одной из наиболее уязвимых к получению травм.
• Нагрузка распределяется равномерно (например, равное количество подходов в упражнениях на каждый пучок дельт).
• Приоритет отдельным участкам стоит отдавать только при их выраженном отставании. Чаще всего это касается заднего пучка дельт.

Мышцы плечевого пояса в видео формате

А также читайте, упражнения для мышц кора →
Тренировка для девушек в зале →
Упражнения для мужчин в зале →

Мышцы плеча: анатомия и функции

Когда говорится о плече, то под этим понятием у специалистов принято подразумевать верхнюю часть руки, которая начинается от сустава локтя, а ограничивается плече-лопаточным сочленением. Мышцы плеча играют важнейшую роль в осуществлении полного спектра движений верхней конечности.

Содержание статьи:
Анатомическое строение
Какие кости окружают
Связки
Плечевые мышцы

Анатомия

Известно, что мышечный корсет человека держится на крепком соединении мускулов с костными структурами. Следовательно, для понимания правильного анатомического строения мышц плеча, необходимо знать строение костного скелета верхних конечностей, связочных образований.

Кости

Плечевой пояс образован лопаточной костью, ключицей. Лопатка имеет такое название потому, что похожа внешне на этот инструмент, то есть она плоская, неправильной, треугольной формы. Лопатка расположена сзади, реберная ее поверхность слегка вогнута. На поверхности лопаточной кости есть множество анатомических образований, которые необходимы для прикрепления мышечных головок, связок. Эти образования называются бугорками, мыщелками. Самый крайний, латеральный  край лопатки постепенно переходит в отросток, который называется акромион. Именно он служит для определения крайних точек плечевого пояса измерении антропометрических данных. Клювовидный отросток, расположенный также на краю лопатки, необходимое образование для прикрепления мышц плеча, лигаментарных образований – связок, суставов.

Ключичная кость или просто ключица – длинная, узкая кость, напоминает формой латинскую букву S. Имеет в своем строении два конца – латеральный, проксимальный, то есть расположенные на стороне и на внутреннем краю кости. Проксимальный конец соединяется с грудинной костью, это соединение статично, неподвижно. Крайний конец прикрепляется сложным образованием из связок, мышц плеча к акромиальному отростку лопаточной кости, таким образом, образуется ключично–лопаточное сочленение.

С помощью связочных образований ключица крепится к лопатке, грудине, тем самым создавая как бы каркас для того, чтобы мышцы плеча могли осуществлять движения верхнего пояса конечностей. Ключичная кость также имеет для этих целей множество необходимых шероховатостей и бугорков, которые служат для прикрепления мускулов, связок.

Непосредственно плечо образовано в основе только одной костью – плечевой. Она относится по строению к трубчатым костям, является достаточно крупной костью. Костная форма на сечении поперек вверху, в плечевой части имеет очертания, напоминающие круг, нижняя часть уже будет приближена к трехгранной форме.

Верхняя часть плечевой кости круглая, называется головка плечевой кости. Она напоминает по строению шар, ее выпуклая часть обращена к акромиальному отростку лопатки, является суставной поверхностью плечевого сустава. Головка плечевой кости покрыта гиалиновым хрящом, который обеспечивает плавное , легкое скольжение суставных образований плеча относительно друг друга при движениях плечевого пояса.

Далее вниз брахиальная кость устроена таким образом, что на ней имеются все необходимые анатомические структуры для прикрепления, прохождения,расположения мышц плеча, сухожилий, нервов верхней конечности:

• бугорки для прикрепления мышц;
• борозда для пролегания сухожилия;
• борозда для лучевого нерва;
• бугристость для прикрепления дельтовидной и других мышц плеча.

Нижняя часть этой кости, которая служит важнейшим звеном для образования локтевого сустава, имеет треугольную форму, если сделать поперечный разрез в этом месте. Место, которое соединяется с локтевой костной основой, называется блоком плечевой кости, а выступающие части по бокам – мыщелки для прикрепления мышечных образований, лигаментарных образований.

Связки (лигаментум)

Движения, их объем обеспечивают не только мышцы плеча, но связочными соединениями. Связки плеча, мускулярные волокна образуют свод, округлость плеча. Несколько эластичных структур –связок  соединяют лопатку с ключицей таким образом, что обеспечивать подвижность этого соединения становится возможным. Также связочные пучки образуют прочное, в то же время, эластичное соединение лопатки с ос брахиалис. Именно это дает возможность человеку совершать вращательные движения, сгибания и разгибания, отведения и приведения верхней конечности именно в плечевом поясе. Одновременно, именно связки осуществляют функцию ограничения амплитуды движений для того, чтобы не нарушить целостность анатомических структур при резких движениях, травмах, ударах или падениях. Особенно это важно знать спортсменам, которые занимаются тяжелым гиревым спортом.

Мышцы

Мышцы плеча включают в себя мускульные образования с двумя противоположными функциями: разгибания и сгибания. Соответственно, все они подразделяются  на сгибатели и разгибатели.

Первые расположены на фронтальной поверхности плечевой кости, представлены следующими мышечными образованиями:

•                   клювовидно–плечевая или акромиально–брахиальная;
•                   плечевая;
•                   двуглавая, более известная в народе как просто бицепс.

Каждая из этих мышц отвечает за свой вид движения, а все вместе они являются сгибательными мускулами, то есть выполняют функцию приближения руки к туловищу, сгибания. Акромиально–брахиальный мускул соединяется с малой головкой бицепса, мышцей груди, крепится к кости плеча вверху, осуществляет сгибательное движение плеча и круговое движение плечевого пояса и руки вовнутрь. Понятно, что нарушение ее  целостности или заболевание делают эти движения затруднительными, невозможными, очень болезненными.

Собственно мышцы плеча или плечевая мускула имеет дуальное строение, состоит из двух равнозначных головок. Она соединяет две кости руки. Основная функция мускулатуры плеч – это сгибательное движение предплечья.

Сверху плечевую мышцу покрывает двуглавая мышца или бицепс. Она состоит их двух головок, которые крепятся к надсуставному бугорку лопатки и к акромиону вверху и к лучевой кости и фасции предплечья  — внизу. Она является мышцей, которая работает на два сочленения: плечевой и локтевой. Для  верхнего пояса конечностей она выполняет сгибательное движение плеча, для локтевого сустава становится мускулом, который может согнуть и поднять предплечье. Бицепс расположен практически под кожей, хорошо прощупывается и просматривается у людей, которые уделяют большое внимание спорту и укреплению этих мышц или у тех, кто занимается физическим трудом, связанным с работой верхних конечностей.

Вторая группа мускулов плеча находится сзади и представлена такими мышцами:

• трехглавая мышца или просто трицепс;
• локтевой мускул.

Эти мышцы выполняют функцию разгибания верхней конечности. Трицепс также как и бицепс является работающей в двух суставах: плечевом, локтевом. В первом из них она приводит плечо к туловищу и разгибает его, во  втором – разгибает предплечье. Трицепс  находится непосредственно под кожным покровом, хорошо просматривается при ее рельефной форме.

Однако, привести трицепс в хорошее физическое состояние не так просто, для этого требуются специальные упражнения, которые требуют высоких нагрузок. Именно состоянием трицепса определяется тургор – упругость задней поверхности плеча. С возрастом этот мускул провисает, теряет четкую форму так как простыми физическим нагрузками его трудно привести в подтянутое состояние. Поэтому у пожилых людей, особенно женщин старшего возраста, эта область верхней конечности находится в слабом состоянии.

Локтевой мускул как бы завершает соединение плеча и предшествующей части руки сзади. Она берет начало на латеральном надмыщелке плечевой кости, завершается на локтевой кости. Главной ее двигательной функцией является разгибание предплечья.

Все движения, которые должны осуществляться с помощью мускулов плеча, достаточно просты, если их рассматривать отдельно друг от друга. При этом совокупность их составляет сложный комплекс движений, который необходим для реализации полного объема жизнедеятельности. Заболевания или недоразвитие, воспаление или травма мускулов верхнего  пояса ставят человека в затруднительное положение, которое можно охарактеризовать емким выражением «как без рук». Ведь для того, чтобы согнуть или разогнуть руки, привести их к туловищу или, наоборот, отвести назад, необходимы здоровые мышцы и связки плеча. Кроме того, подтянутые мышечные ткани плеча – это красиво и придает уверенности в себе.

Строение плеча | Анатомия плечевого сустава

Плечевое сочленение обеспечивает многообразные перемещения верхней конечности в любой плоскости. Его контуры можно увидеть невооруженным взглядом у худого человека и прощупать спереди. Описательная анатомия плеча, которую все мы учили по учебникам анатомии, за последние 20 лет постепенно изменилась в функциональную анатомию плеча. Это «новое» видение анатомии плеча – результат более точных знаний о структуре связок, мышц и сухожилий плеча, приобретенных благодаря клиническому прогрессу, визуализации, получению изображений, рентгену суставов, артроскопии и хирургии. Речь идет о практической анатомии, которая позволяет лучше понять не только то, из чего состоят эти разные структуры, но и как они принимают участие в различных функциях движения и стабильности, и наконец, как они будут изменяться, когда речь идет об их функциональном износе, амортизации и старении, патологии или травматическом повреждении.

Плечевой сустав по строению простой, по форме – шаровидный, его оси движения – вертикальная, сагиттальная, поперечная, то есть он – многоосевой. Разнообразный спектр движения сочетается с сильной мускульной тканью и крепким связочным аппаратом. При его повреждении и потери функций хоть частично повседневная жизнь становится проблематичной.

Коротко об анатомии плеча

Когда мы говорим о плече, мы не ограничиваемся характеристикой лишь плечелопаточного сустава. В действительности, говоря о настоящем плечевом костносуставном комплексе, мы подразумеваем верхнюю часть humerus, суставную поверхность лопатки, клювовидный отросток, расположенные спереди, ось лопатки – сзади, над и подостные мышцы, плечевой отросток лопатки- акромион, но также и ключицу — настоящую подпорную арку, которая находится между грудной костью и плечевым отростком лопатки.

Суставный комплекс плеча состоит из трех сочленений:

• плечелопаточный;
• акромиоплечеключичный;
• грудноключичный.

Повреждение хрящевой поверхности одного из этих трех суставов имеет определенные клинические признаки, своеобразную рентгенкартину и визуальный ряд при артроскопии. Любая патология в любой части этого комплекса может повлиять на функционирование самого плеча.

Суставная капсула

Плече-лопаточное сочленение окутано специальной оболочкой, которая представляет внутри замкнутое и герметичное пространство с отрицательным давлением, облегчающее прилаживание между двумя сочленениями. Изнутри капсула покрыта синовиальной оболочкой, клетки которой продуцируют специфическую влагу, богатую веществом необходимым для жизнедеятельности клеток хрящей.

Пассивное или активное движение плечелопаточного сустава провоцирует выработку синовиальной жидкости, которая облегчает скольжение двух соприкасающихся частей. Неподвижность плечелопаточного сустава вредна: не стимулируется выделение необходимой жидкости, хрящ больше не получает питания. Когда плечелопаточный сустав «блокирован», функциональные последствия проявляются в виде боли, по причине деминерализации (обессоливания) субхрондральной, лежащей под суставным хрящом, кости, и из-за прогрессирующей тугоподвижности сустава.

Плечевой связочный аппарат

Если задняя капсула сочленения тонкая и с константной плотностью, то передняя, напротив, толще, в частности на уровне тех зон, что составляют плечевые связки сустава.

1. Верхняя суставно-плечевая связка (ВСПС).

ВСПС находится в передней области межбугровой выемки, там, где сухожилие длинной головки бицепса (ДГБ) сгибается в межбугровую бороздку плечевой кости, чтобы из вертикального положения перейти в горизонтальное -внутрисуставное, для его вставки в верхнюю часть суставной впадины. Артроскопия этой области позволяет хорошо выявить верхнюю связку, которая является реальным восстанавливающим блоком и лежит в основе длинной головки бицепса, позволяя ему сделать поворот на выходе из межбугровой борозды. Маленького размера, менее 1 см, но с очень прочной структурой, ВСПС хорошо изучена. Верхняя суставно-плечевая связка составляет вместе с сухожилием длинной головки бицепса (ДГБ) покрыта клювовидно-плечевой связкой (КПС). Визуально данный участок – это настоящий перекрест верхне-передних волокон, непрерывные соединения –синдесмозы впечатляют, настолько сложен и досконально продуман связочный аппарат.

Дегенеративное или, чаще, травматическое повреждение ВСПС, влечет за собой смещение длинной головки бицепса в межбугровой бороздке плечевой кости. Поражение ВСПС часто сочетается с разрывом третьего верхнего сухожилия субскапулариса.

2. Средняя суставно-плечевая связка (ССПС).

ССПС– тонкая, крепкая, она не имеет никакой механической роли. Связка хорошо дифференцируется артроскопией.

3. Нижняя суставно-плечевая связка (НСПС).

НСПС имеет настоящую форму нижне-переднего капсульного кармана, который располагается между анатомической шейкой кости плеча и передней частью суставной впадины. Нижнюю суставно-плечевую связку можно отлично разглядеть благодаря артроскопии.

НСПС – самый важный элемент в пассивной стабилизации передней головки плечевой кости. Отрыв сухожилия в переднем крае суставной впадины — самое частое повреждение, последствие которого — передняя травматическая нестабильность плеча. Разрыв сухожилия НСПС может происходить и с плечевой стороны.

НСПС обеспечивает переднюю пассивную устойчивость головки плечевой кости и может быть разорвана после смещения или переднего травматического подвывиха головки плечевой кости

Суставный бугорок

В неразрывности с суставной капсулой, суставный бугорок является волокнистым хрящом, который совпадает с суставной плоской поверхностью и сферической (шарообразной) головкой плечевой кости. Отрыв сухожилия суставного бугорка встречается намного чаще в передней части. Разрыв большого бугорка, чья волокнистая ткань продолжается до длинной головки бицепса, определяет то, что С. Дж. Снидер называл SLAP повреждение (повреждение верхней части суставной губы лопатки). Этот вид повреждения встречается, в большинстве случаев, у спортсменов, которые занимаются спортивным метанием.

Мышца манжеты плеча

Манжета плеча состоит из четырех отдельных сухожилий, исходящих из 4-х отдельных мышц, которые идут к верхнему краю плечевой кости. Манжета обеспечивает широкий диапазон движений и фиксирует головку плечевой кости.

1. Подлопаточная мышца (субскапуларис).

Субскапуларис — внутренняя ротаторная мышца, она находится в ямке лопатки, начинается от своей фасции и крепится к плечевой капсуле спереди. На сегодняшний день повреждения подлопаточной мышцы изучены лучше, они, чаще всего, имеют травматическое происхождение. Диагностика должна быть ранней, чтобы предотвратить реакцию сухожилия и мышечно-жировую дистрофию как можно быстрее.

2. Надостная мышца (супраспинатус).

Супраспинатус, её ещё называют «стартером плеча», занимает супраспинатусную лопаточную ямку, начинается от поверхности фасции супрастинатуса, проходит над acromion; крепится к верхнему участку капсулы humerum iuncturam.

Супраспинатус должен быть всегда в движении, ибо задействован во всех сферах человеческой деятельности: спорте, работе. Мышца служит для отведения плеча. Если возникают боли при поднятии руки, по медицинской терминологии такой признак называется «impingement syndrome de humero», термин, данный хирургом Ниром.

3. Подостная мышца (инфраспинатус).

Инфраспинатус — внутренний вращатель плеча. Мышца объемная, занимает всю подостную ямку лопатки.

Расширение разрыва от супраспинатуса до инфраспинатуса – критерий плохого функционального исхода.

4. Малая круглая мышца.

Внешняя продолговатая поворотная мышца, которая расположена в латеральном краю лопатки, плотно прилегает к подостной мышце и заканчивается сухожилием, расположенным у задней части бугорка плечевой кости. Дегенеративные разрывы сухожилий малой круглой мышцы встречаются намного реже, чем разрывы надостной и подостной мышц.

Четыре мышцы вращательной манжеты плеча являются подвешивающими связками головки плечевой кости. Это объясняет, например, отдающие боли по всей длине руки, ощущаемые бегуном, которые свидетельствуют о воспалении манжеты. Боль будет постоянная, как игрушка «йо-йо», которая поднимается

Сухожилие длинной головки бицепса

Бицепс состоит из слияния, с передней стороны плеча – длинной головки бицепса (ДГБ) и короткой головки, которые сливаются в общее брюшко.

Сухожилие длиной головки бицепса можно сравнить с веревкой, которая постоянно скользит и с каждым движением поднимает плечо.

Субакромиальное пространство

Это ограниченное пространство, извне – глубокой поверхностью дельтовидной мышцы, изнутри – акромиально-ключичным суставом, выше и впереди – нижней частью акромиона, и клюковидно-акромиальной связкой; нижнее — наружной поверхностью сухожилия супраспинатуса. Действительно, субакромиальное пространство занято по всей своей полноте синовиальными тканями, скольжение происходит между нижней костной поверхностью акромиона и надостным сухожилием. Именно в субакромиальной сумке (бурсе) откладываются соли кальция в сухожилие и в мышцы плечевого пояса. Субакромиальная сумка создает пространство скольжения вместе с субкоракоидальной сумкой, расположенной около основания клюво-плечевой связки

Длительная неподвижность плеча, локтя или туловища, после травм или хирургического вмешательства имеет пагубное влияние: субакромиальная сумка скольжения не будет играть своей роли в движении и перемещении.

На уровне переднего субакромиального пространства существует потенциальный механический конфликт между верхним сухожилием вращающей мышцы плеча и клювовидно-акромиального свода. Этот конфликт возникает при поднятии руки вбок, между 90˚ и 120˚.

Лопаточногрудной сустав

Лопаточногрудной сустав является ложным, в нем нет хрящевой ткани. Он представлен двумя скользящими плоскостями. Выполняемые движения возможны в полном объеме и в любых плоскостях.

Трапециевидные и дельтовидные мышцы

Элементы мышечно-сухожильные вращающей мышцы плеча и субакромиального пространства, покрыты поверхностным слоем мышц, состоящих из трех волокон, переднего, среднего и заднего, дельтовидной мышцы, которые вставлены, соответственно, на уровне ключицы, акромиона и осью лопатки, чтобы закончиться общим сухожилием, которое представляет собой V-образную дельтовидную бугристость со внешней стороны руки.

Трапециевидная мышца образовывает вместе с дельтовидной настоящую апоневрозную стяжку включения на верхне-переднем уровне акромиально-ключичного сустава, который может быть разорван в плечеключичных местах.

Вывод

Все вышеперечисленные составляющие плечевого сустава отвечают за определенные функции. Патология любой структуры тянет за собой цепочку болезненных реакций.

Знание анатомического функционирования плеча очень важно и необходимо людям, особенно тем, которые активно занимаются спортом. Проинформированные, они могут понять механизм возникновения травм, диагностировать ранние повреждения, чтобы вовремя обратиться к врачу.

Мышцы плечевого пояса

Дельтовидная мышца (m. deltoideus) (рис. 90, 101, 104, 106, 111, 112, 113, 114) отводит плечо кнаружи до горизонтальной плоскости, при этом передние пучки мышцы тянут руку вперед, а задние — назад. Это толстая мышца треугольной формы, покрывающая плечевой сустав и частично мышцы плеча. Ее крупные пучки веерообразно сходятся к вершине треугольника, направленной вниз. Мышца начинается от оси лопатки, акромиона и латеральной части ключицы, а прикрепляется к дельтовидной бугристости плечевой кости. Под нижней поверхностью мышцы располагается поддельтовидная сумка (bursa subdeltoidea).

Надостная мышца (m. supraspinatus) (рис. 102, 114) имеет трехгранную форму и залегает в надостной ямке лопатки, располагаясь непосредственно под трапециевидной мышцей. Надостная мышца поднимает плечо и оттягивает капсулу плечевого сустава, не допуская ее защемления. Точка начала мышцы находится на поверхности надостной ямки, а место крепления — на верхней площадке большого бугорка плечевой кости и на задней поверхности капсулы плечевого сустава.

Подостная мышца (m. infraspinatus) (рис. 101, 102, 104, 114) поворачивает плечо кнаружи, поднятую руку отводит назад и оттягивает капсулу плечевого сустава. Это плоская мышца треугольной формы, заполняющая всю подостную ямку. Верхняя ее часть прикрывается трапециевидной и дельтовидной мышцами, а нижняя — широчайшей мышцей спины и большой круглой мышцей. Подостная мышца начинается от стенки подостной ямки и задней поверхности лопатки, а прикрепляется к средней площадке большого бугорка плечевой кости и капсуле плечевого сустава. В месте ее крепления к плечевой кости располагается подсухожильная сумка подостной мышцы (bursa subtendinea mm. infraspinati).

---

Рис. 111. Мышцы плеча и плечевого пояса вид спереди 1 — мышца, поднимающая лопатку; 2 — дельтовидная мышца; 3 — малая ромбовидная мышца; 4 — малая грудная мышца; 5 — подлопаточная мышца; 6 — большая ромбовидная мышца; 7 — большая грудная мышца; 8 — передняя зубчатая мышца; 9 — широчайшая мышца спины; 10 — клювовидно-плечевая мышца; 11 — трехглавая мышца плеча: а) длинная головка, б) медиальная головка; 12 — двуглавая мышца плеча; 13 — плечевая мышца; 14 — круглый пронатор; 15 — апоневроз двуглавой мышцы плеча; 16 — плечелучевая мышца; 17 — фасция предплечья
Рис. 112. Мышцы плеча и плечевого пояса вид спереди 1 — двуглавая мышца плеча: а) короткая головка, б) длинная головка; 2 — дельтовидная мышца; 3 — подлопаточная мышца; 4 — клювовидно-плечевая мышца; 5 — большая круглая мышца; 6 — трехглавая мышца плеча: а) длинная головка, б) медиальная головка; 7 — плечевая мышца; 8 — сухожилие двуглавой мышцы плеча
Рис. 113. Мышцы плеча и плечевого пояса вид сбоку 1 — надостная фасция; 2 — подостная фасция; 3 — большая круглая мышца; 4 — дельтовидная мышца; 5 — трехглавая мышца плеча: а) длинная головка, б) боковая головка, в) медиальная головка; 6 — двуглавая мышца плеча; 7 — плечевая мышца; 8 — сухожилие трехглавой мышцы плеча; 9 — плечелучевая мышца; 10 — длинный лучевой разгибатель запястья; 11 — локтевая мышца; 12 — фасция предплечья
Рис. 114. Мышцы плеча и плечевого пояса вид сзади 1 — надостная фасция; 2 — надостная мышца; 3 — подостная фасция; 4 — подостная мышца; 5 — малая круглая мышца; 6 — большая круглая мышца; 7 — дельтовидная мышца; 8 — трехглавая мышца плеча: а) длинная головка, б) боковая головка, в) медиальная головка; 9 — сухожилие трехглавой мышцы плеча; 10 — плечелучевая мышца; 11 — длинный лучевой разгибатель запястья; 12 — локтевая мышца; 13 — фасция предплечья

Малая круглая мышца (m. teres minor) (рис. 101, 102, 104, 114) поворачивает плечо кнаружи, одновременно слегка отводя его назад, и оттягивает капсулу плечевого сустава. Продолговатая, округлой формы мышца, верхняя часть которой прилегает к подостной мышце, передняя часть прикрывается дельтовидной мышцей, а задняя часть — большой круглой мышцей. Точка начала располагается на задней поверхности лопатки ниже подостной мышцы, а место крепления — на нижней площадке большого бугра плечевой кости и задней поверхности капсулы плечевого сустава.

Большая круглая мышца (m. teres major) (рис. 101, 104, 105, 112, 113, 114) поворачивает плечо внутрь и тянет его назад, приводя руку к туловищу. Продолговатая плоская мышца, примыкающая к широчайшей мышце спины и частично прикрываемая ею в заднем отделе. В наружном отделе большая круглая мышца прикрывается дельтовидной мышцей. Точка начала — задняя поверхность лопатки у ее нижнего угла, место крепления — гребень малого бугорка плечевой кости. Около места крепления располагается подсухожильная сумка большой круглой мышцы (bursa subtendinea mm. teretis majoris).

Подлопаточная мышца (m. subscapularis) (рис. 105, 111, 112) вращает плечо внутрь и принимает участие в его приведении к туловищу. Плоская широкая мышца треугольной формы, заполняющая всю подлопаточную ямку. Она начинается на поверхности подлопаточной ямки, а заканчивается на малом бугорке плечевой кости и на передней поверхности капсулы плечевого сустава.

В месте крепления находится небольшая подсухожильная сумка подлопаточной мышцы (bursa subtendinea mm. subscapularis).

Ошибка | Sustavs.com

Одно из самых подвижных сочленений в опорно-двигательном аппарате человека – это плечевой сустав, или articulatio humeri. При помощи этого сочленения человек может совершать разнообразные активные движения верхней конечности, которые обеспечивают мышцы плеча. Большая амплитуда возможна, благодаря особому сложному строению плеча.

Особенности строения

Анатомия плечевого сустава достаточно сложная. Все элементы сочленения выполняют свои важные функции и обеспечивают подвижность сочленению. Таблица оценки объема движений в суставах показывает, что норма для плечевого сустава такова: сгибание – 180 градусов, разгибание – 40, отведение – 180. Верхняя конечность человека, благодаря этому, может совершать полный круг. При любом повреждении человек сразу же ощущает болезненность в плече и невозможность двигать конечностью.

Плечевой сустав относится к разряду шаровидных сочленений. Не стоит путать его с плечом, которое начинается от свободной верхней конечности до локтя. Он образован плечевой костью и лопаткой – она относится к элементам верхнего плечевого пояса. Суставные поверхности представлены лопаточной впадиной и головкой плечевой кости. Сама по себе головка в несколько раз крупнее суставной лопаточной впадины, но это несоответствие нивелируется суставной губой – специальной пластинкой, которая точь-в-точь копирует изгибы лопаточной впадины.

Суставная капсула крепится по своей окружности на краю хрящевой губы. Внутри она довольно свободная, содержит много места, а ее стенки имеют различную толщину. Внутри капсулы имеется синовиальная жидкость. Поскольку спереди капсула имеет самые тонкие стенки, то в случае травмы или повреждения нарушение целостности капсулы происходит именно здесь.

При движениях руки в работу активно включаются сухожилия. Они прикреплены к поверхности капсулы и во время движения оттягивают ее в сторону, чтобы она не защемилась между суставными поверхностями костей. Частично связки вплетены в капсулу, они здесь присутствуют для ее укрепления и предотвращают слишком сильное разгибание руки при совершении резких движений.

Чтобы уменьшить трение между суставными плоскостями, в плечевом суставе расположены синовиальные сумки, или бурсы. Основная роль синовиальных сумок – смягчать движения между суставными элементами, довольно плотно расположенными в плече. Синовиальные сумки плеча – это поддельтовидная, межбугорковая, подклювовидная и подлопаточная бурсы.

СПРАВКА. Плечевой сустав наделен мощной мышечной системой – корсетом. Главная роль мышц плеча – обеспечивать защиту сустава, но в то же время и сохранять в нем максимально активные движения.

Мышцы плечевого сустава позволяют:

• приводить верхнюю конечность к туловищу и отводить от него;
• совершать рукой вращательные движения, движения по кругу;
• поворачивать руку внутрь или выворачивать наружу;
• поднимать руку вверх и отводить ее назад;
• заводить руку за спину.

Читайте также:

Все эти движения совершаются, благодаря тому, что сустав относится к шаровидному типу, при этом его слаженная работа поддерживается прочной системой связок и мышечным корсетом. Мышечный корсет делится на переднюю и заднюю группу мышц. Передняя группа мышц плеча состоит из двуглавой мышцы, клювоплечевой и плечевой.

Одна из крупных мышц – плечевая мышца – закрыта спереди двуглавой, защищающей ее от повреждения. Основная роль плечевой мышцы – сгибание верхней конечности в предплечье. Задняя группа представлена трехглавой, локтевой, которые предназначены для разгибания. Мышцы верхнего плечевого пояса – мышцы рук, груди, шеи и спины. Сюда, например. Входит большая круглая мышца, отвечающая за приведение и разгибание плеча.

К крупной мышце плеча относится ротаторная манжета. Это не одна мышца, а целый комплекс мышечных пучков и связок, которые обеспечивают стабильное положение головки плечевой кости. При помощи ротаторной манжеты возможны такие движения, как поворот плеча, подъем руки и сгибание конечности. В состав ротаторной манжеты входят такие мышцы плеча:

• надостная;
• подлопаточная;
• подостная;
• круглая малая мышца.

При подъеме руки вверх ротаторная манжета проскальзывает между головкой плеча и суставным отростком лопатки, который носит название акромиона. Чтобы трение было максимально комфортным, в этом помогает бурса. Обычно такие движения согласованы и не вызывают проблем, но в некоторых случаях при подъеме руки вверх манжета может защемляться и развивается импиджмент-синдром. Он проявляется резкой болью, но особенно она возрастает при попытке завести руку назад, за спину.

Кровоснабжение плечевого сочленения и предплечья преимущественно происходит из подмышечной артерии. Эта артерия является продолжением подключичной артерии, а сама дает начало плечевой. Начинается на уровне первого ребра. С трех сторон сосуд окружен нервами плечевого сплетения, а снизу, в месте перехода в плечевой сосуд, артерия вместе с нервными сплетениями плотно прикрыта фасциями и подкожно-жировой клетчаткой.

При проблемах с кровоснабжением хряща плечевого сустава возможно развитие артроза

В непосредственной близости к плечевому сочленению разделяется на более мелкие сосуды. Они образовывают два круга: акромиально-дельтовидный и лопаточный. Эти два круга добавочные, и при необходимости они могут перераспределять нагрузку. Если случается закупорка крупной сосудистой магистрали, то плечевой сустав и периартикулярные мышцы обеспечиваются питанием именно из этих кругов. Иннервация осуществляется плечевым нервным сплетением.

Артерии плечевого сустава состоят из следующих сосудов:

• подмышечного;
• дельтовидного;
• акромиального;
• грудо-акромиального;
• грудного;
• заднего огибающего;
• латерального грудного;
• подлопаточного;
• гроспинного;
• переднего;
• сосуда, огибающего лопатку;
• верхнего локтевого;
• глубокого;
• плечевого.

Сосудистая система очень разветвленная и сложная. Она выполняет все необходимые функции по питанию мышц и костей плечевого сустава.

Микроанатомия

Поверхность лопаточной впадины и головка плеча снабжены гиалиновым хрящом. Это гладкое образование, которое обеспечивает комфортное скольжение суставных элементов и защиту поверхности кости от стирания. Хрящ состоит из набора коллагеновых волокон, которые переплетены между собой, но внешне напоминают арки. Такая анатомическая структура способствует правильному распределению давления и массы, которое ощущают элементы сустава в процессе движения.

Строение суставной капсулы делает ее внешне напоминающей мешочек – она плотно охватывает обе кости. Снаружи капсула имеет фиброзный слой, который укреплен дополнительно волокнами из сухожилий. Поверхностный слой суставной капсулы также содержит нервные волокна и мелкие сосуды.

СПРАВКА. Внутренний слой капсулы – это синовиальная оболочка, состоящая из специфических клеток – синовиоцитов. Фагоцитарные синовиоциты служат для очищения внутрисуставной жидкости от продуктов распада, которые она содержит, а вот секреторные синовиоциты отвечают за образование синовиальной жидкости.

Синовиальная жидкость по своей консистенции больше напоминает яичный белок – она прозрачная и немного липкая. Ключевым компонентом синовиальной жидкости является гиалуроновая кислота. Функция синовиальной жидкости – быть смазкой для поверхностей плечевого сустава, а также обеспечивать питание хрящевой ткани. Ведь именно отсюда хрящ получает все необходимые питательные вещества. При избытке синовии она всасывается сосудистой сетью оболочки.

Если у человека по каким-либо причинам не хватает синовиальной жидкости, то это считается патологией. В такой ситуации суставы плечевого пояса быстрее изнашиваются, а на поверхности суставов развивается артроз, поскольку хрящевая ткань не получает питания и медленно стирается, пропадает с поверхности кости.

Патологии

Чаще всего среди всех патологий плечевой сустав повреждается в процессе вывиха или подвывиха. Это тяжелые повреждения, которые сопровождаются и другими дефектами. Такой вид травмы сустава может быть и врожденным – такой дефект у ребенка появляется в результате неполного развития головки плечевой кости и лопаточных отростков. Они просто не корреспондируются друг с другом.

Также смещение элементов плечевого сустава может быть вызвано мышечной слабостью, когда мускулатура не обеспечивает необходимого положения всем суставным элементам, и при прохождении ребенка через родовые пути плечики травмируются, возникает вывих или подвывих. При вывихе неправильное положение головки кости четко фиксируется. В то же время при подвывихе она может становиться в нужную позицию, после чего смещается вновь.

Менее распространенной патологией, но все же встречающейся, является мышечная гипоплазия. В этом случае определенные мышцы плечевого пояса недоразвиты, из-за чего человек не может совершать движения в полном объеме. Обычно мышечная гипоплазия диагностируется с детства – ребенок не может поднять руки высоко, не может завести конечность за спину.

Если же недоразвитие диагностировано в связках и сухожилиях, то ситуация обратная. У пациента возникает гипермобильность сустава, которая носит название разболтанность. При такой патологи довольно трудно контролировать суставные элементы, поэтому у человека часто случаются вывихи и подвывихи.

Вывих плеча – это частая спортивная и бытовая травма

Поражает плечевые суставы и артроз с артритом. Это классические заболевания опорно-двигательного аппарата, которые не могут не проявиться в таком подвижном суставе, как плечевой. Если у человека диагностирован артроз, то это означает, что поверхность его суставов теряет хрящевую ткань. Есть четыре степени развития артроза, но, к сожалению, болевые ощущения появляются только на третьей стадии, когда наблюдается значительное стирание хряща.

При такой патологии костная поверхность провоцирует защитную реакцию на давление со второй стороны, и кость покрывается остеофитами. Внешне они напоминают шипы или наросты, которыми покрывается головка кости. Все эти процессы приносят пациенту мучительные боли, онемение руки, дискомфорт при повороте, во время сна и бодрствования. При этом сужается суставная щель и движения становятся ограниченными.

Артрит является воспалительной патологией, при которой воспаляются суставные элементы. Спровоцировать артрит могут как инфекции извне, занесенные гематогенным путем, так и аутоиммунные реакции, когда организм в результате сбоев в работе иммунитета начинает атаковать собственные клетки сустава, принимая их за чужеродные, и развивается воспалительный процесс. Артрит также провоцирует сильные боли, плечо краснеет, может повыситься температура тела, движения приносят сильную болезненность, и пациенты стараются щадить сустав.

При появлении боли в плече могут быть повреждены и мышечно-связочные элементы. Интересно то, что уже по характеру и локализации боли врачи могут практически безошибочно определить, какая же именно структура повреждена. Например, при боли в процессе отведения руки скорее всего повреждение произошло в сухожилии надкостной мышцы или в субакромиальной сумке.

СОВЕТ. Если у человека появились проблемы с подъемом руки вверх, то в данном случае нужно обратить внимание на ключично-акромиальный сустав, возможно, поражена клювовидно-плечевая связка, хотя боль будет отражаться именно в плечо.

Если человек пытается согнуть руку в плече внутрь и у него возникает боль, то это говорит о повреждении сухожилия малой круглой или подостной мышц. При болезненности во время заведения руки за спину проблема может крыться в поражении подлопаточной мышцы. При боли во время сгибания сустава в локте дискомфорт также может отдавать в плечо.

Особенности у детей

Плечевой сустав у детей имеет свои особенности. Во-первых, его форма у маленьких пациентов отличается от формы у взрослых. Малый и большой бугорки в плечевой кости еще не окостеневают, это происходит гораздо позже – они сливаются воедино и формируют монолитную кость. Также, благодаря возрастным процессам, в сухожильно-связочном аппарате укорачивается расстояние между элементами плеча.

Именно поэтому плечевой сустав у детей более уязвимый, чем у взрослых. У малышей часто бывают вывихи плеча, особенно при ударах в плечо во время игр, а также если взрослый слишком резко потянет ребенка за руку, поднятую вверх. Иногда при резком движении руки в плече можно услышать хлопок, который издают газы, растворенные в синовиальной жидкости. У детей хрустящие звуки могут наблюдаться в процессе роста костей. Это нормально.

Плечевой сустав является анатомически сложной структурой, которая выполняет важнейшие функции для человека – приводит в движение верхние конечности, а значит, делает человека работоспособным. За здоровьем плеча необходимо следить, иначе могут развиться заболевания вплоть до инвалидности.

Ошибка | Sustavs.com

Плечевой пояс – это часть скелета, которая состоит из пары лопаток, ключиц и плечевой кости. Ключицы на передней поверхности грудной клетки и лопатки сзади соединяются с руками и поддерживают их. Мышцы и связки обеспечивают стабильность и подвижность скелета верхних конечностей. К наиболее частым патологиям плечевого пояса относят вывихи, переломы, воспалительные заболевания.

Строение лопатки

Крупную плоскую кость в форме треугольника, которая расположена на верхней части спины, называют лопаткой. Это парная кость, основа которой устремляется вверх, а острый конец – вниз по обеим сторонам позвоночника. На вид это широкая плоская структура, которая немного выгнута назад.

Справка. Пара лопаток сзади и пара ключиц спереди нужны для того, чтобы образовать костный плечевой пояс.

Скелет тыльной поверхности лопатки:

• Ость – это костный гребень, который пересекает верхний край лопатки.
• Акромион – это плечевой отросток, которым заканчивается ость. Соединение акромиона и ключицы составляет акромиально-ключичное соединение.
• Клювовидный отросток – это крючкообразный выступ в форме клюва птицы, который размещен на верхней части костной структуры рядом с суставной впадиной. К нему прикрепляются мышцы, связки.
• Шейка – суженное место, которое прилегает к суставной впадине кости. Этот участок служит для соединения суставных поверхностей лопатки и плеча, он образует плече-лопаточный сустав.
• Тело лопатки.
• Боковой край.
• Внешний угол.

Передняя поверхность лопатки человека состоит из таких элементов:

• Тело.
• Суставное углубление вместе с головкой плечевой кости формирует плечевой сустав.
• Клювовидный отросток.

Передняя поверхность костной структуры вогнутая, а задняя – выпуклая. К передней части крепится лопаточная мышца.

Верхний край кости содержит углубление, в котором проходят нервные волокна и кровеносные сосуды. Позвоночный край расположен рядом с позвоночным столбом. А латеральный край – это самый крупный участок, который образуется бугорками на плечевой мышце.

Существует 3 угла лопатки:

• Верхний – имеет округлую форму, находится сверху.
• Нижний – имеет более толстое строение.
• Боковой – сильно утолщенный, включает суставную впадину, которая соединяется с головкой плечевой кости. Он находится напротив верхнего медиального угла.

Боковой угол отделен от тела лопатки шейкой.

Анатомия лопатки

Схема строения лопатки представлена выше.

Анатомия ключицы

Кость в форме буквы S, изогнутую по длинной оси, называют ключицей. Она размещена по горизонтали на передней и верхней части грудной клетки. Эта кость граничит с шеей. Ключицу относят к трубчатым костям, а состоит она преимущественно из губчатого вещества.

Ключица состоит из тела, внешнего и внутреннего конца

Топография ключицы человека:

• Тело кости.
• Внешний конец.
• Внутренний конец.

Внутренний конец примыкает к рукоятке грудины, он имеет выпуклость, которая изгибается вперед, а другая часть изогнута назад. Средняя часть костной структуры слегка сдавлена сверху вниз. В нижней части ключицы локализуется питательное отверстие. Во внутреннем конце размещено углубление реберно-ключичной связки.

Левый внешний конец кости соединен с акромионом лопатки. На этой части кости есть конусовидный бугорок, а также линия в форме трапеции. На нижней поверхности тела ключицы, ближе к акромиону, расположено углубление для прикрепления одноименной мышцы.

Сверху кость гладкая, а снизу шероховатая, с бугорками и линиями. Ее внутренний конец более толстый. С внутренней его стороны размещена суставная поверхность. Внешний конец более широкий, но не такой толстый. Эта часто соединяет ключицу с акромионом лопатки.

Топография плечевой кости

Трубчатую кость, которая располагается в верхней части руки, называют плечевой костью. Она имеет длинное тело, расширяется на концах. Верхний отдел округлой формы, а нижний – трехгранный.

Кость плеча состоит из тела, верхнего, нижнего конца

Топографическая анатомия плечевой кости:

• Верхний конец (прокисмальный эпифиз) состоит из округлой головки, которая входит в суставную впадину лопатки и формирует с ней плечевой сустав. Под суставной поверхностью находится анатомическая шейка. Под шейкой размещен большой и малый бугорок, к которым прикрепляются мышцы. От обоих бугорков по телу кости вниз опускаются гребни. Между бугорками и гребнями есть углубление для сухожилия двуглавой мышцы. Под бугорками локализуется хирургическая шейка.
• Тело кости начинается от хирургической шейки. Примерно на ее середине (наружная поверхность) размещена дельтовидная бугристость, к которой примыкает одноименная мышца. На задней поверхности находится лучевая канавка, которая спирально опускается сверху вниз, а потом кнаружи. В этом углублении проходит лучевой нерв, а также большая плечевая артерия, которая обеспечивает кровоснабжение задней группы мышц, плечевой кости.
• На нижнем конце (дистальном эпифизе) располагаются внутренний и наружный мыщелки, а также сочленовная поверхность, которая соединяет плечевую кость с костями предплечья. Блок плечевой кости – это внутренняя часть суставной поверхности, которая примыкает к локтевой кости. Головка мыщелка – это внешняя часть, которая соединяется с лучевой костью. Над блоком спереди и сзади во время движения верхней конечности входят венечный (спереди), а также локтевой (сзади) отростки. Под дистальным концом плечевой кости размещены надмыщелки (внутренний и внешний). На задней стороне внутреннего надмыщелка размещена канавка локтевого нерва.

К надмыщелкам прикрепляются мышцы, а также связки.

Связочный аппарат

Соединение между акромионом и ключицей называют акромиально-ключичным сочленением. Оно образовано плоскими сочленяющимися поверхностями. Сочленение стабилизирует клювовидно-ключичная связка, которая отходит от клювовидного отростка и достигает нижней поверхности ключицы.

Связки плечевого сочленения

Лопатка имеет собственные связки – клювовидно-акромиальную, верхнюю поперечную. Первая выглядит как пластинка в форме треугольника, которая идет от акромиона до клювовидного отростка лопатки. Клювовидно-акромиальная связка образовывает свод сочленения плеча.

Строение плечевого соединения простое: шаровидная головка и суставное углубление лопатки.

Справка. Сочленяющее углубление лопатки равно 1/3 поверхности головки. Суставная губа – это хрящевое образование в форме кольца, которое прикрепляется по краю суставной ямки, увеличивая ее глубину.

Суставная капсула примыкает к анатомической шейке плеча. Она довольно тонкая и большая. Межу бугорками костной структуры плеча находится синовиальное влагалище (внутренний слой капсулы), которое окружает сухожилие и способствует его скольжению.

Вспомогательные элементы капсулы плечевого сустава: клювовидно-плечевая связка, надостная, подостная, подлопаточная и малая круглая мышца. Связка стабилизирует суставную капсулу, а мышцы не только укрепляют ее, но и защищают от защемления.

Справка. Плечелоктевое соединение формируют плечевая и локтевая кость. Плечелучевой сустав образован плечевой и лучевой костями.

Мышцы

В состав пояса верхних конечностей входят такие мышцы:

• Дельтовидная. Волокна этой мышцы отходят от ости, акромиона, акромиального конца ключицы, примыкают к дельтовидной бугристости кости плеча. Задняя часть (лопаточная) разгибает плечо, а передняя (ключичная) сгибает.
• Надостная. Эта анатомическая структура начинается от надостной ямки лопатки и крепится к верхней части большого бугорка плечевой кости. Надостная мышца отводит плечо.
• Подостная. Она локализуется в подостном углублении лопатки, а крепится к большому бугорку плеча. Подостная мышца помогает приводить, вращать и разгибать плечо.
• Малая круглая. Отходит от лопатки и примыкает к большому бугорку. Она позволяет вращать плечом наружу.
• Большая круглая. Начинается от нижнего угла лопатки, крепится к гребню малого бугорка. Функции: приведение, вращение внутрь, разгибание плеча.
• Подлопаточная. Начинается от наружного края лопатки, заполняет подлопаточное углубление, крепится к малому бугру плеча. Она помогает двигать рукой внутрь и приводить ее к туловищу.

Мышцы пояса верхней конечности

Классификация мускул плеча:

• К передней группе (сгибатели) относят клювовидно-плечевую, плечевую, двуглавую мышцу.
• Задняя группа (разгибатели): трехглавая и локтевая мышца.

Строение мышц плечевой кости:

• Клювовидно-плечевая. Отходит от клювовидного отростка, крепится под гребнем малого бугорка к плечевой кости. Отвечает за сгибание руки.
• Плечевая. Выходит от нижних двух третей плечевой кости, примыкает к бугристости локтя. Участвует в сгибании предплечья.
• Двуглавая. Длинная головка мышцы выходит от надсуставного бугорка лопатки, а короткая – от клювовидного отростка, соединяется с бугристостью лучевой кости и фасцией предплечья (соединительнотканная оболочка, которая покрывает органы, сосуды и нервы). Двуглавая мышца сгибает плечо, предплечье, позволяет вращать рукой от локтя до запястья.
• Трехглавая. Длинная головка отходит от бугорка лопатки под суставом, а внутренняя и внешняя – от задней поверхности плечевой кости. Примыкают они к сухожилию, которое крепится к локтевому отростку. Помогает совершать разгибательные, приводящие движения плечом, предплечьем и разгибать локоть.
• Локтевая. Начинается от внешнего надмыщелка плеча, связки Генле, а также фасции, соединяется с локтевой костью в верхнем ее отделе на задней поверхности. Помогает разгибать предплечье.

Все мышцы на участке плечевого сочленения размещены сверху. Снизу от костного соединения находится подмышечное углубление, по которому проходят нервы, а также кровеносные сосуды руки.

Читайте также:

Функции костей плечевого пояса

Роль лопатки в составе пояса верхних конечностей важная, в первую очередь она обеспечивает подвижность руки, соединяя плечевую кость и ключицу.

Кости плечевого пояса вместе со связками и мышцами позволяют совершать различные движения руками

Другие функции лопатки:

• защитная;
• связывающая;
• стабилизирующая;
• двигательная.

Эта костная структура защищает от повреждения важные органы, кровеносные сосуды.

Вместе с мышцами лопатка обеспечивает подвижность верхней конечности:

• вращение;
• отведение в сторону, назад, вперед;
• поднятие вверх.

Справка. Чтобы определить функциональное состояние плечевого пояса в области суставов, измеряют объем активных (движения, которые выполняет человек) и пассивных (движения, которые выполняет врач) движений. Измерения записывают в градусах. Например, физиологические движения в плечевом суставе: сгибание – около 90°, разгибание – до 45°, отведение – не более 90°, отвод с участием лопатки может достигать 180°.

Функции ключицы:

• Опорная. К ключичной кости прикреплена лопатка и рука. Кроме того, эта кость соединяет верхнюю конечность с остальным скелетом.
• Передает от верхней конечности к осевому скелету физический импульс.
• Обеспечивает защиту нервам, кровеносным, лимфатическим сосудам, которые размещены на участке между шеей и рукой.

Плечевая кость – это своеобразный рычаг, благодаря которому увеличивается амплитуда движений рукой. К тому же, она помогает поддерживать равновесие, когда смещается центр тяжести во время движения.

Травмы и заболевания

Вероятность повреждения лопатки повышается при падении на спину, плечо, руку, после прямого удара. При закрытых травмах раны отсутствуют, при открытых – нарушается целостность кожи.

Травмы костей плечевого пояса – это распространенное явление

Справка. Чаще всего лопатка травмируется на участке суставного углубления и акромиона. Самой серьезной травмой считается перелом шейки, который грозит опасными осложнениями.

Травмы лопатки:

• Перелом сопровождается треугольной припухлостью, болью, которая усиливается, когда пострадавший пытается подвигать рукой. При переломе со смещением слышится характерный хруст. При травме в области костного соединения плечо и рука поднимаются, при переломе в области шейки – рука свисает. Если поврежден акромиальный отросток, то плечо выпячивается вперед, а если клювовидный – углубляется.
• Вывих лопатки – это редкое явление. Травма возникает после резкого движения верхней конечностью в сторону. Она проявляется выпячиванием лопатки, интенсивной болью.
• Бурсит (воспаление суставной сумки) может спровоцировать инфекция, травма, аутоиммунные заболевания. Патология сопровождается болью на пораженном участке, отечностью, покраснением кожи, онемением, ограничением движений в суставе.
• Крыловидные лопатки, как правило, имеют врожденное происхождение. Приобретенная патология возникает вследствие длительного искривления позвоночника (сколиоз, кифоз и т. д.).

Распространенные травмы ключичной кости:

• Ушиб. После механического воздействия повреждаются мелкие сосуды, появляется гематома. При тяжелом ушибе рука немеет, ограничивается подвижность.
• Вывихи. Повреждение наружного края диагностируется чаще, чем внутреннего. Травма возникает, когда человек падает на отведенную назад руку или плечо. Сопровождается вывих болью, один из ее концов выпирает из-под кожи, подвижность ограничивается.
• Перелом – это самое опасное повреждение. При травме пострадавший не может поднять руку с поврежденной стороны, ощущает резкую боль, появляется отечность.

К немеханическим патологиям относят невриному, остеохондрому, хондрому. При всех вышеуказанных заболеваниях на кости появляется доброкачественный нарост, который провоцирует болезненность, снижение подвижности.

Справка. Хондрома может перерасти в злокачественное образование. Поэтому важно вовремя выявить ее, а потом провести лечение.

Остеомиелит ключичной кости – это инфекционное заболевание, которое проявляется болью, покраснением, воспалением лимфоузлов. Возникает вследствие травмы, болезни почек, сахарного диабета и т. д.

Саркома Юинга – это злокачественная опухоль. Патология сопровождается болевыми синдромом, отеком, расстройствами сна, одышкой, снижением аппетита и т. д.

К наиболее распространенным травмам плечевой кости относят вывихи. Это связано с высокой подвижностью руки. Суставные поверхности могут смещаться кпереди, кзади, книзу. При повреждении появляется болезненность, на пораженном участке наблюдается отечность, ограничивается подвижность. Если ущемлен нерв, то рука немеет.

Частые причины перелома кости: удар, падение назад на локти или приземление на руки с высоты.

Справка. Чаще всего возникает перелом плечевой кости в области анатомической или хирургической шейки, мыщелков, головки, середины кости. Пострадавший ощущает резкую боль, не может двигать поврежденной конечностью, через некоторое время появляется припухлость, кровоподтеки. Кроме того, кость на поврежденном участке деформирована.

К распространенным не механическим патологиям плечевой кости относят остеомиелит. Инфекция проникает в костный мозг через кровь. Патология часто встречается, так как плечевую кость относят к трубчатым, и она имеет обильное кровоснабжение. При отсутствии лечения костная ткань разрушается, тогда возникают переломы даже в результате незначительного внешнего воздействия.

Кроме того, часто встречается артрит (дегенеративно-дистрофические изменения) костного соединения плеча.

Выявить травмы или заболевания костей пояса верхней конечности поможет рентгенография, МРТ, КТ. Чтобы оценить общее состояние пациента, проводят лабораторные исследования крови и мочи.

Вывихи вправляет квалифицированный медработник. Лечение переломов должно быть комплексным: гипсовые повязки, медикаменты, ЛФК, массаж. В тяжелых случаях (переломы со смещением) нужна операция по сопоставлению костных отломков.

Инфекционные и воспалительные заболевания лечат консервативным или хирургическим методом. Все зависит от степени тяжести патологии, возраста пациента, общего состояния его здоровья.

Самое важное

Теперь вы знаете, что такое пояс верхних конечностей и сколько костей входит в его состав. Лопатки, ключицы, плечевые кости в комплексе со связками и мышцами обеспечивают подвижность рук. При подозрении на травмы или не механические патологии следует обратиться за медицинской помощью.

Гипертрофия, специфическая для мышц: грудь, трицепс и плечи

• СТАТЬИ
  • Самые популярные
  • Обучение
  • Тренировки
  • Диета и потеря жира
  • Дополнения
  • Мощные слова
  • Мнение
  • Жилая
  • Что нам нравится
• ФОРУМЫ
  • Последние сообщения
  • Журналы обучения
  • Добавки и питание
  • Тренинг Кристиана Тибодо
  • Джим Вендлер 5/3/1 Коучинг
  • Эллингтон Дарден Коучинг
  • Больше, сильнее, стройнее
  • Бодибилдинг
  • Пауэрлифтинг
  • Фигурка спортсменов
  • Мощные женщины
  • Лифтер старше 35 лет
  • Начинающие
  • Combat
  • Кондиционирование
  • Олимпийская атлетика
  • Силач
  • Травмы и реабилитация
  • Не по теме / Получить жизнь
  • Политика и мировые проблемы
  • Оцените фото моего телосложения
  • T Замена
  • Фарма
• Блоги
  • Крис Шугарт
  • Кристиан Тибодо
  • Дани Шугарт
• Видео
• МАГАЗИН БИОТЕСТ

МЕНЮ

• Дом
• Статьи

.

Мышцы плечевого пояса — TeachPE.com

Мышцы плечевого пояса: трапециевидная, передняя зубчатая мышца, большая грудная мышца, ромбовидная мышца и леватор лопатки. Плечевой пояс состоит из ключицы (ключицы) и лопатки (лопатки), которые обычно движутся вместе как единое целое.

Только ключица соединяется непосредственно с остальной частью скелета у грудной кости. На самом деле только лопатка движется под действием мышц.

Serratus anterior

Передняя зубчатая мышца используется для движения вперед лопатки.Он активно используется в отжиманиях и жимах лежа. Крылатая лопатка — показатель слабости передней зубчатой ​​мышцы.

---

Малая грудная мышца

Малая грудная мышца — самая маленькая из двух грудных мышц. Он работает вместе с Serratus anterior, который удлиняет и поворачивает лопатку вверх. Когда они работают вместе, создается чистое вытягивание (без вращения).

---

Леватор лопатки

Пожимание плечами (поднятие лопатки) требует использования поднимающих лопаток и трапеции.Фиксация лопатки другими мышцами позволяет мышцам, поднимающим лопатку, работать вместе, помогая разгибать шейку матки, или независимо сгибать шею в сторону (боковой изгиб) в сторону работающей мышцы.

---

Ромбовидные

Есть две ромбовидные мышцы — большая ромбовидная и малая ромбовидная. Большой ромбовидный элемент больше и расположен ниже малого ромбовидного элемента. Подтягивания и отжимания — отличные упражнения для развития этих мышц.

---

Трапеция

Трапециевидная мышца (Trapz) — большая мышца, состоящая из четырех частей, покрывающих верхнюю часть спины, плечи и шею.Он используется при пожимании плечами и при движениях над головой.

• Часть 1 : Верхние волокна шейных позвонков. Это самая слабая часть мышцы, обеспечивающая лишь незначительный подъем ключицы.
• Часть 2 : Область, известная как верхняя ловушка. Это мощный элеватор, ротатор и ретрактор лопатки.
• Часть 3 : Средняя часть трапциуса. Эти волокна в основном отвечают за втягивание лопатки.
• Часть 4 : Нижние волокна трапеции. Эта часть мышцы способствует сокращению и вращению.

.

Frontiers | Вклад мышц в движение и работу верхних конечностей на основе скелетно-мышечной модели плеча человека

Введение

Аномальное движение лопатки указывает на дисфункцию плеча, такую ​​как субакромиальный удар, разрывы вращающей манжеты и другие травмы (Struyf et al., 2011). Симптомом дисфункции плеча является дискинезия лопатки (Kibler et al., 2013), в том числе крыло лопатки (Martin and Fish, 2008), при котором медиальная граница лопатки отрывается от поверхности грудной клетки.Прежде чем исследователи смогут исследовать дисфункцию плеча, нам потребуются биомеханические модели со степенями свободы и мускулатурой, прикрепленными к лопатке, что в настоящее время недоступно.

Модели, предназначенные для понимания травмы плечевого сустава и реабилитации (Garner and Pandy, 2001; Holzbaur et al., 2005; Dickerson et al., 2007; Chadwick et al., 2009; Bolsterlee et al., 2013; Saul et al., 2015) ) игнорируют мышечные действия крупнейших грудно-лопаточных мышц: трапециевидных, ромбовидных и передних зубчатых мышц (Rockwood, 2009).Эти мышцы, вероятно, играют важную роль в движениях верхних конечностей человека, учитывая их размер и способность генерировать силу. В то время как Odle et al. (2019) включили в свою модель ромбовидные и зубчато-передние мышцы, они сохранили лопаточно-плечевое сцепление из модели, описанной Saul et al. (2015), которому для движения не нужны грудно-лопаточные мышцы. Мы можем только предположить, что связь кинематики лопатки с вращением плечевой кости дает ошеломляющие результаты: мышцы вращающей манжеты создают наибольшие силы во время фазы восстановления движения кресла-коляски, в то время как более крупные трапециевидные, ромбовидные, передние дельтовидные и большие грудные мышцы практически не создавал силы во время движения (Odle et al., 2019).

Модель ван дер Хельма (1994a) была первой, которая включала грудно-лопаточные мышцы и обеспечивала реалистичную кинематику лопатки, включая контакт лопатки с грудной поверхностью. В то время как многочисленные модели (van der Helm, 1994b; Garner and Pandy, 2001; Dickerson et al., 2007; Dubowsky et al., 2008; Odle et al., 2019) вычисляли силы грудно-лопаточных мышц для различных задач, связанных с верхними конечностями. о работе, выполняемой этими мышцами во время выполнения этих заданий, не сообщалось.

Мы разработали скелетно-мышечную модель плеча, которая включает в себя большие грудно-лопаточные мышцы и кинематически несвязанное движение лопатки, чтобы мы могли ответить на два фундаментальных вопроса о функции мышц верхних конечностей.Во-первых, сколько работы выполняют грудно-лопаточные и плечевые мышцы во время пожатия плечами и подъема рук? Во-вторых, какие движения лопатки контролируются большими грудно-лопаточными мышцами, такими как передняя трапеция и зубчатая мышца, во время выполнения этих задач на плече?

Методы

Модель плеча человека

Мы разработали модель плеча человека в OpenSim (Delp et al., 2007; Seth et al., 2018) (рис.1), которая объединяет быструю и точную скелетную модель кинематики лопатко-грудного отдела (Seth et al., 2016) с мышечными путями и архитектурой на основе (Klein Breteler et al., 1999). Чтобы уменьшить сложность и улучшить вычислительную производительность модели, мышечные пучки из van der Helm (1994a) были агрегированы, а их параметры объединены (таблица 1). Мышечные траектории, включая обертывающие поверхности, и их геометрия были скорректированы для получения моментных рычагов, ограниченных измерениями в экспериментах с трупами (Ackland et al., 2008). Непрерывность мышечного момента рук была проверена по всему диапазону движения модели.

Рисунок 1 . Скелетно-мышечная модель с (A), степенями свободы лопатки и (B) плечевых мышц, которые контролируют лопатку.

Масштабирование модели и обратная кинематика были выполнены в OpenSim для вычисления углов соединения модели на основе экспериментальных данных маркеров (см. Ниже). Кости и соответствующие местоположения суставов и места прикрепления мышц были линейно масштабированы на основе маркерных расстояний между субъектом и базовой (общей) моделью.Оптимальные длины мышечных волокон и провисания сухожилий были масштабированы, чтобы сохранить их соотношение по длине пути мышцы в масштабированной модели. Поверхность эллипсоида грудной клетки в лопаточно-грудном суставе была масштабирована за счет оптимизации наклона эллипсоида и радиусов, которые минимизировали ошибки отслеживания маркеров. Объект, оборачивающий мышцы грудной клетки, первоначально был масштабирован в соответствии с масштабными факторами грудной клетки, однако это привело к тому, что передние зубчатые вставки на передней лопатке попали на поверхность обертывания, в результате чего путь обертывания стал неопределенным.Поверхность оборачивающего эллипсоида затем регулировалась вручную путем наклона вершины эллипсоида к грудины до тех пор, пока траектория передней зубчатой ​​мышцы не была четко определена для всего диапазона движений лопатки при выполнении всех задач. Большая свобода лопатки также привела к тому, что некоторые мышцы превышали 150% оптимальной длины волокна и / или были слишком короткими (<50%), что приводило к их неспособности создавать активную силу во время диапазона движения ожидаемых задач. . В этих ситуациях оптимальная длина мышечного волокна постепенно увеличивалась (на 2%), а длина провисания сухожилия уменьшалась на ту же длину до тех пор, пока одних мышечных сил не было достаточно для отслеживания кинематики желаемой задачи.См. Таблицу 1 для полного набора параметров мышц, реализованных в модели плеча.

Компьютерный контроль мышц (CMC) (Thelen et al., 2003) использовался для создания управляемых мышцами симуляций, которые отслеживали углы суставов с помощью обратной кинематики. Все симуляции проводились с использованием OpenSim 4.0 (Seth et al., 2018) на настольном компьютере с процессором Intel i7 3930K 3,2 ГГц и 32 ГБ оперативной памяти. Все вычисления проводились на одном ядре ЦП.

Методы сбора и сравнения экспериментальных данных

Для тестирования модели плеча мы собрали кинематику верхних конечностей с помощью Ascension 3D trakSTAR (Ascension Technology Corp, США) и программного обеспечения Motion Monitor (Innovative Sports Training, Чикаго, Иллинойс) для одновременного и непрерывного отслеживания четырех миниатюрных датчиков (модель 800) на частота дискретизации 120 Гц.Три датчика были прикреплены к грудной клетке, лопатке и плечевой кости соответственно. Перед непрерывным сбором четвертый датчик был жестко прикреплен к стилусу и использовался для оцифровки местоположений костных ориентиров по отношению к соответствующим датчикам, когда субъект находился в нейтральной позе. Датчик грудной клетки был помещен на остистый отросток T1; датчик лопатки был помещен на плоскую поверхность на верхнем акромионе. Оба датчика удерживались на месте двусторонней липкой лентой, обернутой лентой EnduraSports (Endura-Tape).Датчик на руке был закреплен на ремне, который плотно прилегал к боковой поверхности самой дистальной части плечевой кости. Протокол плеча ISB (Wu et al., 2005), реализованный в программном обеспечении MotionMonitor, использовался для сбора данных на основе записанного датчика и оцифрованных местоположений ориентиров (Ludewig et al., 2009) и идентифицирован как маркеры в OpenSim.

Электроды для поверхностной электромиографии (ЭМГ) помещали на кожу после препарирования (Basmajian and de Luca, 1985) согласно Cram (2010) с межэлектродным расстоянием 20 мм по: верхней, средней и нижней трапеции; передняя зубчатая мышца; передние, средние и задние дельты; инфраоспинатус; teres major; большая грудная (ключичная) и широчайшая мышцы спины.Контрольный электрод помещали на контралатеральный акромион. Мы собрали три испытания пожимания плечами, сгибания вперед и отведения без и с ручным грузом весом 2 кг, в общей сложности 18 испытаний с доминирующим плечом (справа) 26-летней здоровой женщины (рост: 162). см, вес: 52 кг). Протокол эксперимента был одобрен этическим комитетом Политехнического института Сетубала.

Мы обработали необработанную ЭМГ фильтрацией верхних частот с частотой 100 Гц, двухполупериодным выпрямлением результирующего сигнала и затем фильтрацией нижних частот с частотой 4 Гц, чтобы получить огибающие ЭМГ в соответствии с ISEK (Merletti, 1999).Обработанные конверты ЭМГ были нормализованы по максимальным произвольным сокращениям, полученным согласно (Kendall et al., 2005).

Мы сравнили активации мышц с обработанными формами волн ЭМГ, вычислив среднюю абсолютную ошибку (MAE) по интервалу выполнения задачи на плечо (de Zee et al., 2007; Dubowsky et al., 2008; Odle et al., 2019) для каждого мышцы для решения всех задач. Для передней зубчатой ​​мышцы при сравнении использовалась средняя активация трех мышечных пучков в модели.

Чтобы понять вклад отдельных мышц в движение плеча у нашего испытуемого, мы рассчитали работу, выполняемую мышцами, путем интеграции положительной силы мышц во время подъема лопатки и плечевой кости.Сила мышц рассчитывалась как произведение силы единицы мышцы-сухожилия (из CMC) и скорости сокращения, где концентрические сокращения дают положительную силу. Общая положительная работа мышц во время фазы подъема задач сравнивалась с внешней работой, рассчитанной как изменение потенциальной энергии модели из-за подъема руки (и добавленной массы) против силы тяжести. Мы ожидали, что положительная мышечная работа будет больше, чем внешняя работа из-за отрицательной работы удлиненных мышц и ускорения сегментов конечностей относительно центра масс.

Результаты

Мы создали моделирование, управляемое мышцами, для всех (18) экспериментальных испытаний. Точность обратной кинематики для каждого испытания была в пределах 1 см RMSE относительно экспериментальных местоположений маркеров и рассчитывалась в пределах 1,3 × реального времени. Среднее отношение вычислений к реальному времени для всех симуляций CMC, управляемых мышцами, было ниже 400 вычислений / реальное время. В таблице 2 представлено соотношение вычислений и реального времени для моделирования нашей модели для каждой задачи. Для сравнения, мы получили ускорение в 4–17 раз при выполнении CMC с нашей моделью vs.модель (Saul et al., 2015) для задач на сгибание и отведение.

Таблица 2 . Соотношение вычислений модели и реального времени (вычисленное / реальное) по задачам.

Мышечных активаций из управляемой мышцами модели плеча сравнивали с ЭМГ для тех же задач, что дало среднее значение MAE 0,06, с подавляющим большинством измеренных мышц ниже 0,1 (Таблица 3). Большая грудная мышца показала худшее согласие во время упражнения на пожимание плечами (без переносного веса), где ЭМГ была относительно тихой в фазе депрессии, в то время как модель оценивала низкую, но постоянную активацию во время движения (рис. 2В).

Таблица 3 . Средняя абсолютная ошибка между субъектной ЭМГ и модельной активацией мышц в разных задачах.

Рисунок 2 . Мышечная симуляция пожимания плечами. (A), , кинематика лопаточно-грудного сустава и (B), моделировали активацию мышц (красный, жирный, средний, ± 1 SD заштрихован) по сравнению с ЭМГ (± 1 SD заштрихован).

Смоделированное пожатие плеча демонстрирует, что модель может поднимать и вращать лопатку независимо от вращения плечевой кости (рис. 2A).Имитация мышечной активности во время пожатия плечами указывает на то, что levator scapulae поднимает лопатку, в то время как верхняя трапеция может как поднимать, так и поднимать вверх лопатку во время пожатия плечами (Рисунок 2B).

Значения MAE для активации верхней трапециевидной, дельтовидной и передней зубчатой ​​мышцы по сравнению с ЭМГ во время выполнения задач на сгибание и отведение плеча (Рисунок 3), где 0,1 или ниже (Таблица 2) указывает на высокую количественную корреляцию (Morrow et al., 2010; Odle et al., 2019) между моделируемой и испытуемой мышечной активностью.

Рисунок 3 . Мышечная активация модели плеча для основных мышц, используемых для подъема плечевой кости во время задач сгибания (A) и отведения (B) с грузом в руке 2 кг. Смоделированные мышечные активации (красный цвет, заштриховано ± 1 SD) по сравнению с ЭМГ (заштриховано серым).

Верхняя трапециевидная, передняя зубчатая мышца и дельтовидные мышцы продемонстрировали наибольшую мышечную активность и наиболее положительно работали во время фазы подъема каждой задачи (рис. 4).Как и ожидалось, общая положительная мышечная работа всегда была больше, чем внешняя. Например, общая положительная мышечная работа 61,6 Дж превысила общую внешнюю работу (49,5 Дж ), необходимую для поднятия руки во время отведения с ручным весом 2 кг.

Рисунок 4 . Положительная работа ( J ), выполняемая основными задействованными мышцами плеча во время фазы подъема каждой задачи. Заштрихованные столбцы — это работа, усредненная по трем испытаниям, а тонкие столбцы ошибок — ± SD.Семь основных участников сгруппированы в грудно-лопаточные (черные) и плечевые (красные) мышцы. Исключенные мышцы выполняли <3% от общей мышечной работы.

Обсуждение

Мы разработали костно-мышечную модель плеча, которая воспроизводит наблюдаемую скелетную кинематику и мышечную активность во время плеча пожимая и вооружить подъем задачи. Модель позволила нам рассчитать работу, выполняемую мышцами верхних конечностей, которые приводят в движение лопатку и плечевой сустав. До этого исследования лопаточно-грудное взаимодействие моделировалось либо силами деформации с использованием конечных элементов (van der Helm, 1994a), либо ограничениями точки контакта (Garner and Pandy, 1999), что затрудняло использование этих моделей.Присущая модели жесткость из-за больших (мышечный и лопатко-грудной контакт) сил и малой массы тела лопатки потребовала нестандартной динамики системы и контактных формулировок, а также использования неявной интеграции (Chadwick et al., 2014), которая не является широко доступной для клинической практики. и реабилитационные сообщества. Доступные модели, которые сочетают подъем плечевой кости с вращением лопатки (Saul et al., 2015; Odle et al., 2019), не могут точно учесть работу мышц, необходимую для перемещения лопатки и последующих верхних конечностей.Мы показываем, что модель может отражать кинематику лопатки и учитывать мышцы, которые управляют лопаткой, без ущерба для производительности вычислений. Фактически, модель без этих возможностей вычисляет в 4-17 раз быстрее, чем сопоставимая модель (Saul et al., 2015), позволяя исследователям изучать функцию грудно-лопаточных мышц.

Мы смоделировали упражнения на пожимание плечами, сгибание и отведение с / без груза весом 2 кг, используя нашу модель плеча. Мы обнаружили соответствие между смоделированной моделью и измерениями субъекта с отслеживанием маркера в пределах 1 см RMSE и активацией модели по сравнению с EMG субъекта со средней MAE ниже 0.1 для наиболее активных мышц во время рассмотренных нами задач. Хотя мы не измеряли напрямую мышечные силы или скорости, соответствие кинематики модели и мышечной активности дает нам уверенность в том, что мышечная работа, вычисленная моделью, является репрезентативной для относительной работы, выполняемой мышцами плеча испытуемого. Одним из основных преимуществ дополнения экспериментальных показателей вычислительной моделью является то, что мы можем оценивать величины, которые трудно измерить, такие как мышечная сила и работа.

Наша первая цель состояла в том, чтобы оценить, какой объем работы выполняется грудно-лопаточными и плечево-плечевыми мышцами во время пожимания плечами и поднятия рук? Чтобы решить эту задачу, мы вычислили работу, выполняемую отдельными мышцами плеча во время имитации пожимания плечами, сгибания и отведения (рисунок 4) с использованием модели плеча. Мы обнаружили (верхнюю) трапециевидную, переднюю зубчатую мышцу и ромбовидные мышцы (т.э., плечевые мышцы). В то время как дельтовидные мышцы вносили наибольший вклад в подъем плечевой кости во время выполнения задач на сгибание, трапециевидная и передняя зубчатая мышца в совокупности выполняли больше работы, чем дельтовидные мышцы, для каждой задачи, включая сгибание.

Наша вторая цель состояла в том, чтобы ответить, какие движения лопатки контролируются большими грудно-лопаточными мышцами, такими как передняя трапеция и зубчатая мышца, во время выполнения этих задач на плече? Мы рассмотрели этот вопрос, проанализировав, какие грудно-лопаточные мышцы выполняют работу над лопаткой при выполнении упражнений на плечо.Наши результаты показывают, что levator scapulae поднимает лопатку, в то время как передняя трапециевидная и зубчатая мышца вращают лопатку во время пожатия плечами. Поскольку требования к работе увеличиваются из-за переносного веса, мы обнаружили, что верхняя трапеция и передняя зубчатая мышца работают вместе, образуя мощную силовую пару для вращения лопатки вверх во время подъема руки. Эти результаты подтверждают функцию передних трапециевидных и зубчатых мышц, описанную в учебниках анатомии (Stranding, 2016).

Значение этих результатов для реабилитации человека и нейрореабилитационной робототехники имеет большое значение.Изучение функциональных ролей основных мышц верхних конечностей является ключом к пониманию того, каким мышцам нужно оказывать помощь, а когда -.

Модель плеча предоставляет уникальные возможности для разработки и тестирования реабилитационных стратегий непосредственно физически и физиологически последовательным образом. Точно так же, как это моделирование использовалось для тестирования идеальной помощи при беге человека (Uchida et al., 2016), его можно применить для исследования стратегий помощи верхним конечностям, которые позволяют ослабленной модели достигать целевых местоположений, что минимизирует вес и мощность устройства. использовать.Мы можем использовать эту модель, чтобы обнаружить принципы оказания помощи верхним конечностям, которые позволяют пациентам действовать независимо и эффективно.

У пациентов с патологиями плеча, например, параличом плечевого нерва, модель позволяет нам проверять гипотезы о причинах и способах лечения дискинезии лопатки. Появляется все больше свидетельств того, что изменение кинематики лопатки указывает на патологии плеча (Ludewig and Reynolds, 2009; Kibler et al., 2013), а лечение, ориентированное на лопатку, улучшает результаты у пациентов с заболеваниями плеча (Struyf et al., 2013; Хотта и др., 2018). Однако биомеханика, лежащая в основе этих улучшений, плохо изучена. Поэтому клиницистам требуются как надежные измерения, так и точные модели, чтобы изучить, как мышцы вызывают здоровые и патологические движения. Мы показали, что грудно-лопаточные мышцы играют важную роль в здоровых движениях верхних конечностей.

Хотя эти результаты обнадеживают, модель плеча имеет свои ограничения. Сначала мы представили сравнения задач, выполняемых одним здоровым испытуемым.Врожденная изменчивость среди людей, особенно пациентов с различными патологиями, требует более тщательного тестирования. Во-вторых, масштабирование модели и, в частности, путей грудных мышц было сложной и трудоемкой задачей. В некоторых мышцах, таких как ромбовидные, диапазон движений лопатки приводил к тому, что волокна были либо слишком короткими, либо слишком длинными для создания достаточной активной силы. В этих случаях нам приходилось увеличивать оптимальную длину волокон и уменьшать длину провисания сухожилий, чтобы мышцы генерировали силу во всем диапазоне движений.Предстоит проделать значительную работу по автоматизации масштабирования лопатно-грудного сустава и связанных с ним мышечных путей и параметров. В-третьих, плечевой сустав был смоделирован как шаровидный сустав, что обеспечило стабильность сустава и снизило потребность в мышцах вращающей манжеты и манжете. Тем не менее, не ожидается, что силы вращающих мышц манжеты, необходимые для стабильности сустава (Cain et al., 1987; Lippitt and Matsen, 1993), не будут вносить значительный вклад в общую работу мышц, о которой сообщается в этом исследовании, потому что: , но реакции не выполняют работы, и ii) их руки-моменты подъема / отведения небольшие (Yanagawa et al., 2008). Мы понимаем, что стабильность плечевого сустава по-прежнему необходима для точной оценки сил вращательной манжеты и сил плечевой реакции (Ameln et al., 2019).

Выводы

Диагностика, лечение и повышение работоспособности человека требует глубокого понимания функции мышечных и скелетных структур, которые вызывают здоровые и патологические движения. Активность и работа отдельных мышц дает представление о действиях мышц. Со времени появления новаторской модели и анализа механизма плеча (van der Helm, 1994b) было мало сообщений о силах плечевых мышц и их работе по перемещению лопатки и руки.Мы разработали модель, которая включает в себя как мускулатуру, так и степени свободы человеческого плеча, которую мы объединили с экспериментальными данными для расчета работы, выполняемой большими грудно-лопаточными мышцами. Мы показали, что из этих мышц трапециевидные и передние зубчатые мышцы вместе выполняют большую часть работы по вращению лопатки вверх и поднятию руки.

Модель плеча и среда моделирования (OpenSim) бесплатно предоставляются с SimTK.org (https://simtk.org/projects/thoracoscapular).Модель изначально работает в OpenSim без сторонних зависимостей. Клиницисты, исследователи и студенты могут исследовать модель сил реакции мышц и суставов на основе анализа данных захвата движений субъекта и пациента, как мы продемонстрировали. Возможность запуска модели в чисто прямом динамическом моделировании также делает модель пригодной для ответа на вопрос «а что, если?» вопросы. Например, если передняя зубчатая мышца ослаблена, может ли наружное крепление предотвратить крыло? Если да, то почему результаты фиксации могут сильно различаться (например,г., Vastamäki et al., 2015)? Или может ли модель поднять руку, если передняя зубчатая мышца выведена из строя? Если нет, то какая стратегия реабилитации или вспомогательное устройство могут поддерживать роль передней зубчатой ​​мышцы, позволяя поднимать руку? Эти и другие вопросы теперь можно изучить с помощью нашей модели.

Заявление о доступности данных

Среда моделирования и моделирования (OpenSim) является свободно доступной, развертываемой и изменяемой для любого исследования или коммерческого использования без ограничений со стороны SimTK.org по адресу https://simtk.org/projects/thoracoscapular и https://simtk.org/projects/opensim соответственно. Модель плеча не требует дополнительных сторонних сред или программного обеспечения. Сценарии для пакетной обработки анализов в этом исследовании предоставляются в виде файлов MATLAB.

Заявление об этике

Это исследование было проведено в соответствии с рекомендациями Этического комитета Политехнического института Сетубала с письменного информированного согласия всех субъектов. Все субъекты дали письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией.Протокол был одобрен этическим комитетом Политехнического института Сетубала.

Авторские взносы

AS и RM разработали модель плеча и цели исследования. А.С. контролировал и выполнял анализ данных и написал первый черновик рукописи. Доктор медицины тщательно уточнил мышечные траектории, провел анализ и получил отчетные результаты. RM инициировал добавление торако-лопаточных мышц и возглавил сбор данных. SD поддержала исследование, способствовала достижению целей исследования и отредактировала рукопись.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (https://www.nih.gov/) через гранты P2C HD065690, U54 EB020405.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим Дэвида Делпа и Томаса Учиду за предоставленную фигуру лопаточно-грудного сустава и Апурву Раджагопала за внесение дополнительных изменений в рисунок.

Список литературы

Экленд, Д. К., Пак, П., Ричардсон, М., и Пенди, М. Г. (2008). Момент мышц рук, пересекающих анатомическое плечо. J. Anat. 213, 383–390. DOI: 10.1111 / j.1469-7580.2008.00965.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Амельн, Д. Дж. Д., Чедвик, Э. К., Блана, Д., и Мурджа, А. (2019). Стабилизирующая функция поверхностных мышц плеча меняется между подъемом в одной плоскости и выполнением задач. IEEE Trans. Биомед. Eng . 66, 564–572. DOI: 10.1109 / TBME.2018.2850522

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Basmajian, J. V., and de Luca, C. J. (1985). Живые мышцы: их функции, обнаруженные с помощью электромиографии . Балтимор Мэриленд: Уильямс и Уилкинс.

Google Scholar

Болстерли Б., Вигер Д. Х. и Чедвик Э. К. (2013). Клиническое применение опорно-двигательного аппарата моделирования для плеча и верхней конечности. Med. Биол. Англ. Comput. 51, 953–963. DOI: 10.1007 / s11517-013-1099-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каин П. Р., Мучлер Т. А., Фу Ф. Х. и Ли С. К. (1987). Передняя стабильность плечевого сустава: динамическая модель. Am. J. Sports Med. 15, 144–148. DOI: 10.1177 / 036354658701500209

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чедвик, Э. К., Блана, Д., Кирш, Р. Ф., и ван ден Богерт, А.J. (2014). Моделирование в реальном времени трехмерной динамики плечевого пояса и руки. IEEE Trans. Биомед. Англ. 61, 1947–1956. DOI: 10.1109 / TBME.2014.2309727

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чедвик, Э. К., Блана, Д., ван ден Богерт, А. Дж., И Кирш, Р. Ф. (2009). В режиме реального времени, 3-D модели опорно-двигательного аппарата для динамического моделирования движений рук. IEEE Trans. Биомед. Англ. 56, 941–948. DOI: 10.1109 / TBME.2008.2005946

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крам, Дж.Р. (2010). Введение в поверхностную электромиографию . Элеонора: Издательство «Джонс и Бартлетт».

Google Scholar

де Зи, М., Далстра, М., Каттанео, П. М., Расмуссен, Дж., Свенссон, П., и Мелсен, Б. (2007). Валидация скелетно-мышечной модели нижней челюсти и ее применение для остеогенеза дистракции нижней челюсти. J. Biomech. 40, 1192–1201. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2006.06.024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Делп, С.Л., Андерсон, Ф. К., Арнольд, А. С., Лоан, П., Хабиб, А., Джон, К. Т. и др. (2007). OpenSim: программное обеспечение с открытым исходным кодом для создания и анализа динамических симуляций движения. IEEE Trans. Биомед. Англ. 54, 1940–1950. DOI: 10.1109 / TBME.2007.

4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дикерсон, К. Р., Чаффин, Д. Б., и Хьюз, Р. Э. (2007). Математическая модель костно-мышечной плеча для активного эргономического анализа. Comput. Методы Биомех.Биомед. Англ. 10, 389–400. DOI: 10.1080 / 10255840701592727

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дубовски, С. Р., Расмуссен, Дж., Систо, С. А., и Ланграна, Н. А. (2008). Проверка на опорно-двигательный аппарате модели движения инвалидного кресла и его применение к минимуму силы плечевого сустава. J. Biomech. 41, 2981–2988. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2008.07.032

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарнер, Б.А., и Панди, М. Г. (1999). Кинематическая модель верхней конечности на основе набора данных изображения Visible Human Project (Vhp). Comput. Методы Биомех. Биомед. Англ. 2, 107–124. DOI: 10.1080 / 10255849908907981

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарнер, Б. А., и Пенди, М. Г. (2001). Скелетно-мышечная модель верхней конечности на основе видимого набора данных мужского пола. Comput. Методы Биомех. Биомед. Англ. 4, 93–126. DOI: 10.1080 / 10255840008908000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хольцбаур, К.Р., Мюррей В. М. и Делп С. Л. (2005). Модель верхней конечности для моделирования скелетно-мышечной хирургии и анализа нервно-мышечного контроля. Ann. Биомед. Англ. 33, 829–840. DOI: 10.1007 / s10439-005-3320-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хотта, Г. Х., Сантос, А. Л., Маккуэйд, К. Дж., И де Оливейра, А. С. (2018). Протокол лечебной физкультуры с упором на лопатку при симптомах соударения плеча: трехмерный анализ кинематики лопатки. Clin. Биомех. 51, 76–81. DOI: 10.1016 / j.clinbiomech.2017.12.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кендалл, Ф. П., МакКрири, Э. К., Прованс, П. Г., Роджерс, М. М., и Романи, В. А. (2005). Мышцы: тестирование и функции, осанка и боль (Кендалл, мышцы) . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.

Google Scholar

Киблер, В. Б., Людвиг, П. М., МакКлюр, П. В., Миченер, Л. А., Бак, К., и Sciascia, А. Д. (2013). Клинические последствия дискинезии лопатки при травме плеча: консенсусное заявление 2013 г. на «Scapular Summit». руб. J. Sports Med. 47, 877–885. DOI: 10.1136 / bjsports-2013-092425

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кляйн Бретелер, М. Д., Спур, К. У., и Ван дер Хельм, Ф. К. (1999). Измерение параметров геометрии мышц и суставов плеча для моделирования. J. Biomech. 32, 1191–97.DOI: 10.1016 / S0021-9290 (99) 00122-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lippitt, S., and Matsen, F. (1993). Механизмы устойчивости плечевого сустава. Clin. Ортопед. Relat. Res . 291, 20–28. DOI: 10.1097 / 00003086-199306000-00004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Людвиг, П. М., Фадке, В., Браман, Дж. П., Хассет, Д. Р., Цемински, К. Дж., И ЛаПрейд, Р. Ф. (2009). Движение плечевого комплекса при мультиплоскостном поднятии плечевой кости. J. Bone Joint Surg. Am. 91, 378–389. DOI: 10.2106 / JBJS.G.01483

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Людвиг, П. М., и Рейнольдс, Дж. Ф. (2009). Связь кинематики лопатки и патологий плечевого сустава. J. Orthopaed. Спорт Физ. Ther. 39, 90–104. DOI: 10.2519 / jospt.2009.2808

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мерлетти Р. (1999). Стандарты представления данных ЭМГ. J. Electromyogr. Кинезиол. 9, 3–4.

Google Scholar

Морроу М. М., Кауфман К. Р. и Ан К. Н. (2010). Валидация модели плеча и совместные контактные силы во время работы на инвалидной коляске. J. Biomech. 43, 2487–2492. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2010.05.026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Одле Б., Рейнболт Дж., Форрест Г. и Дайсон-Хадсон Т. (2019). Построение и оценка модели движения инвалидной коляски у человека с тетраплегией. Med. Биол. Англ. Comput. 57, 519–532. DOI: 10.1007 / s11517-018-1895-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роквуд, К. А. (2009). Плечо. Vol. 1. Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Health Sciences.

Google Scholar

Саул, К. Р., Ху, Х., Гёлер, К. М., Видт, М. Е., Дейли, М., Велисар, А. и др. (2015). Сравнительный анализ прогнозов динамического моделирования на двух программных платформах с использованием скелетно-мышечной модели верхней конечности. Comput. Методы Биомех. Биомед. Англ. 18, 1445–1458. DOI: 10.1080 / 10255842.2014.916698

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сет, А., Хикс, Дж. Л., Учида, Т. К., Хабиб, А., Дембия, К. Л., Данн, Дж. Дж. И др. (2018). OpenSim: имитируя костно-мышечную динамику и нервно-мышечный контроль для исследования человека и движения животных. PLoS Comput. Биол. 14: e1006223. DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1006223

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сет, А., Матиас, Р., Велосо, А. П., и Делп, С. Л. (2016). Биомеханическая модель лопаточно-грудного сустава для точного отображения кинематики лопатки во время движений плеча. PLOS ONE . 11: e0141028. DOI: 10.1371 / journal.pone.0141028

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stranding, S. (2016). GREY’S Anatomy, 41-е изд. . под ред. С. Стрэндинг. Лондон: Elsevier Health Sciences (2015).

Google Scholar

Струйф, Ф., Nijs, J., Baeyens, J.P., Mottram, S., and Meeusen, R. (2011). Положение лопатки и движение при здоровых плечах, синдроме соударения плеча и нестабильности плечевого сустава. Scand. J. Med. Sci. Спорт 21, 352–358. DOI: 10.1111 / j.1600-0838.2010.01274.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Struyf, F., Nijs, J., Mollekens, S., Jeurissen, I., Truijen, S., Mottram, S., et al. (2013). Лечебно-ориентированное лечение пациентов с синдромом сдавливания плеча: рандомизированное клиническое испытание. Clin. Ревматол. 32, 73–85. DOI: 10.1007 / s10067-012-2093-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Телен Д. Г., Андерсон Ф. К. и Делп С. Л. (2003). Создание динамических симуляций движения с использованием компьютерного мышечного контроля. J. Biomech. 36, 321–28. DOI: 10.1016 / S0021-9290 (02) 00432-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Учида, Т.К., Сет, А., Пуйя, С., Дембиа, К.Л., Хикс, Дж.Л., Дельп С. Л. (2016). Моделирование идеальных вспомогательных устройств для снижения метаболических затрат при беге. PLoS ONE 11: e0163417. DOI: 10.1371 / journal.pone.0163417

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван дер Хельм, Ф. К. (1994b). Анализ кинематического и динамического поведения плечевого механизма. J. Biomech. 27, 527–50. DOI: 10.1016 / 0021-9290 (94) -7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вастамяки, М., Пиккарайнен, В., Вастамаки, Х., и Ристолайнен, Л. (2015). Лопаточная фиксация эффективна у некоторых пациентов, но симптомы сохраняются у многих, несмотря на фиксацию. Clin. Orthop. Relat. Res. 473, 2650–57. DOI: 10.1007 / s11999-015-4310-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, G., van der Helm, F. C., Veeger, H. E., Makhsous, M., Van Roy, P., Anglin, C., et al. (2005). Рекомендация ISB по определениям систем координат различных суставов для сообщения о движении суставов человека — Часть II: плечо, локоть, запястье и кисть. J. Biomech. 38, 981–992. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2004.05.042

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янагава, Т., Гудвин, К. Дж., Шелберн, К. Б., Гипхарт, Дж. Э., Торри, М. Р., и Пэнди, М. Г. (2008). Вклад отдельных мышц плеча в стабильность плечевого сустава при отведении. J. Biomech. Англ. 130, 021024. DOI: 10.1115 / 1.2

2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

.