Интересно отметить, что при попытке развить максимальную силу во время захвата кончиками пальцев наблюдается стремление межфалангового' сустава большого пальца и одного из тех же суставов противопоставляющегося пальца к чрезмерному разгибанию (Ст. Банков, 1977; A. Swanson, I. Matev и G. de Groot, 1970). Такая позиция оказалась более эффективной, и сила захвата при ней нарастает. Биомеханический анализ (I. Matev и сотр., 1973) показывает, что в данном случае пассивная стабилизация межфалангового сустава большого пальца в положении гиперэкстензии дает возможность большому сгибателю этого пальца усилить свой флекснонный компонент в пястно-фаланговом суставе. Наряду с этим нарастает и флек-сионный эффект коротких сгибателей большого пальца в пястно-фаланговом суставе. По такому же механизму действия путем стабилизации положения гиперэкстензии в одном из межфаланговых суставов противопоставляющегося пальца усиливается флексорный компонент глубокого, как и поверхностного сгибателей пальцев.
При измерении силы захвата кончиками большого пальца и остальных пальцев производит впечатление, что в свеем стремлении развить максимальную силу исследуемый пациент помогает пальцу, противопоставляемому большому (подпирает его), пальцами с ульнарной стороны. Когда это допускается, величины силы захвата оказываются значительно повышен-мыми. Проводимые нами систематические исследования (Ст. Банков, 1979) показали, что, если при захвате кончиками пальцев противопоставляющийся большому пальцу палец получает с ульнарной или радиальной стороны поддержку от остальных пальцев, сила захвата в большинстве ел учаев нарастает. При ульнарной стабилизации эго увеличение закономерно, оно обусловливается в большой степени биомеханическими моментами — созданием лучшей опорной реакции против ульнарного компонента силы мышц большого пальца, участвующих в захвате. При стабилизации захвата более чем одним пальцем с ульнарной стороны чувствительнее возрастает сила захвата — примерно на 40—45%.' В этом принимают участие и физиологические факторы повышения степени мышечного сокращения сгибателей пальцев {поверхностного и глубокого) вследствие проприоцептивного облегчения при одновременном приведении пальцев и одинаковой степени сгибания противопоставляющегося и остальных пальцев.
Установлено, что радиальная стабилизация захвата кончиками большого и III пальцев не отражается на силе захвата, что легко можно объяснить приведенными выше соображениями биомеханики. При захвате кончиком большого и IV, и особенно V, пальца радиальная стабилизация, которой в данном случае уже „помогает" большее число пальцев, значительно повышает свою силу — примерно на 25%. В таком случае это повышение, вероятно, вызвано как физиологическими механизмами проприоцептивного облегчения действия, так и прибавлением собственной флексорной силы стабилизирующих пальцев, которая передается противопоставляющемуся пальцу путем трения и прижатия пальцев друг к другу.
Положение кисти сравнительно мало отражается на силе захвата кончиками пальцев. Исследования L. Mannerfelt (1966) показывают, что в пределах между 30° волярной и 50° дорсальной флексии сила не изменяется. Лишь при конечной дорсальной флексии (70°) сила уменьшается.
Приводимые данные в литературе относительно результатов сравнения силы захвата кончиками пальцев доминантной и недоминантной руки различаются. Если одни авторы сообщают о более значительной силе доминат-ной руки, наблюдаемой при исследованиях большей части пациентов (R. Dickson и сотр., 1972), то другие считают такую разницу несущественной ( A. Swanson, I. Matev и G. de Groot, 1970). Мы также не обнаружили статистически значимых разниц в силе захвата кончиками пальцев доминантной и недоминантной руки (Ст. Банков, 1977).
При повреждении периферических нервов кисти сила захвата кончиками пальцев значительно понижается. Наши наблюдения показывают, что при изолированном повреждении одного из нервов — срединного, локтевого или лучевого, в самых общих линиях сила такого захвата понижается на 40—80%.
Относительно мало изучена сила боковых захватов (за исключением ключевого захвата) и нехватательных движений кисти и пальцев. L. Мап-nerfelt (1966) сообщает, что сила боковых захватов между II и III пальцами и IV и V пальцами увеличивается, когда пальцы в пястно-фаланговых суставах согнуты, а сила отведения V пальца в таких условиях уменьшается. Пальмарное отведение большого пальца уменьшает свою силу при крайней волярной и дорсальной флексии в 50°, а радиальная абдукция его наиболее слабая при положении кисти в волярной флексии.
Сила сгибания отдельных пальцев при выполнении нехватательных движений равна почти половине силы захвата кончиком соответствующего пальца.
Утомление, несомненно, представляет собой комплексный феномен, и вряд ли можно говорить отдельно о местном утомлении мышечного волокна или периферического двигательного нейрона. Однако на этих уровнях утомление имеет конкретные проявления, причем при более сильной интенсивности и продолжительности утомления могут наступить патологические изменения. Среди наиболее часто встречающихся при движениях руки изменений следует указать на те, которые наблюдаются не столько в самом мышечном волокне, сколько по ходу сухожилий, во влагалищах сухожилий и местах их прикрепления.
Для повышения выносливости при двигательной деятельности руки, для обеспечения более позднего наступления утомления и во избежание неблагоприятных последствий переутомления или перенапряжения можно предусмотреть мероприятия, проводимые в нескольких направлениях. Прежде всего целесообразно постараться найти возможность увеличить выносливость путем проведения систематических упражнений — общих и определенных мышечных групп, занятых именно в данной работе. Во-вторых, на основании кинезиологического анализа можно поискать способ изменить рабочую позу или постоянно повторяющиеся движения, чтобы избежать перегрузки только определенных мышц. В-третьих, можно найти более оптимальный ритм движений, периодически проводить отдых или смену движений, чтобы предотвратить перенапряжение.
В физиологии мышц хорошо известен факт, согласно которому, на отдельные параметры мышечной деятельности — силу и выносливость, можно действовать отдельно и независимо один от другого. Так, например, упражнения против максимального сопротивления улучшают силу, а многократное повторение движений против сравнительно более слабого сопротивления увеличивает главным образом выносливость. Однако надо сказать, что само увеличение мышечной силы путем систематических упражнений с использованием максимальных изометрических сокращений благоприятно отражается и на выносливости в известном смысле. Одна из более сильных мышца сможет поддерживать более значительное по абсолютному значению натяжение (составляющее опять таки 16% максимальных возможностей этой мышцы) неограниченно долгое время, чем более слабая мышца.
Степень выносливости является важным параметром двигательной активности руки. В ряде случаев этот параметр определяет годность к данной профессии, оказывается решающим для возникновения заболевания вследствие перенапряжения или для возможности выполнения данной программы по реабилитации.
Общие физиологические закономерности относительно выносливости и утомления полностью в силе и при работе мышц руки.
Исследования для установления продолжительности (времени), в течение которой можно поддерживать статическое мышечное сокращение, показали, что если мышцы сокращаются только на 15% их максимальной силы, то это может продолжаться практически неограниченно долго, и утомление не наступит. Такую величину называют Dauerleisungranze — границей продолжительной мощности. При такой степени сокращения (хотя и статического) не наступает никакого нарушения кровообращения в соответствующей мышце и она может долгое время функционировать в таких условиях. При динамическом концентрическом и эксцентрическом сокращении (например, в соотношении 1:1) условия для поддержки обмена веществ в мышце значительно более благоприятные. В таком случае граница продолжительной мощности более высокая, то есть мышцы могут практически неограниченно долго выполнять такую работу, расходуя на нее примерно 30% максимальной силы.
Для работы рук в повседневной практике характерна постоянная, но разнообразная двигательная деятельность. Выполняются в основном движения и в меньшей степени поддерживание определенных статических положений. Это значит, что двигательные мышцы выполняют динамические сокращения, а стабилизаторы ввиду разнообразия движений обычно часто меняются и не подвергаются продолжительному статическому напряжению. Наряду с этим, для большинства движений рук в ежедневном быту чаще всего требуются усилия, достигающие или немного превышающие границу продолжительной мощности.
При различных видах труда, однако, обстоятельства нередко бывают несколько иными. Для ряда производственных процессов необходимы скорость и стереотипность движений. Другие — связаны с более легкими движениями, но требуют продолжительных статических усилий отдельных групп мышц ввиду необходимости поддерживать постоянным определенное положение руки. При этом описанные выше физиологические нормы превышаются и наступает утомление и перенапряжение, вовлечение дополнительных мышц в усиленную работу и повреждение различных структур.
Ключевой захват характеризуется значительной силой. Этот захват сильнее любого захвата кончиками пальцев — между большим и каждым из остальных (Ст. Банков, 1977; A. Swanson, I. Matev и G. de Groot, 1970), при условии, что палец не имеет поддержки и ульнарной стабилизации; однако ключевой захват по силе уступает функциональному триполу (A. Swan-son, I. Matev и G. de Groot, 1970). Наши исследования показывают, что сила ключевого захвата равна силе захвата между большим пальцем и укат зательным с ульнарной поддержкой, осуществляемой всеми остальными пальцами (Ст. Банков, 1977). При обоих видах захвата нажиму большого пальца в ульнарном направлении противопоставляются все остальные четыре пальца. Это является еще одним доказательством определяющей роли боковой стабилизации в силе захвата кончиками пальцев.
Интересен вопрос об изменении силы захвата кончиками пальцев в зависимости от отстояния захвата, то есть различной толщины захватываемого предмета. Исследования, проводимые с тремя различными отстояниями захвата— I, 2,5, и 4,5 cm, показали, что существует закономерное увеличение силы параллельно увеличению отстояния захвата в пределах до 4,5 cm (Ст. Банков, 1977). Такую же закономерность наблюдают и при измерении силы захвата у больных с поражением периферических нервов кисти и пальцев. Такое увеличение можно отдать на счет большой силы, развиваемой мышцами-двигателями при более удлиненной исходной позиции. Этот факт может найти применение в практике при выборе оптимальных по толщине ручек для инструментов, приборов и др., манипуляция с которыми требует силового захвата. Это особенно необходимо и важно при слабости мышц руки.
Схватывающий захват является относительно грубой функцией, и главным образом сила тонкого захвата (кончиками пальцев) делает руку человека столь полезной, особенно в настоящее время, когда все шире в быт и трудовую деятельность входят ручные технические манипуляции.
Все еще сила захвата кончиками пальцев остается недостаточно изученной. Еще не установлен стандартный, универсальный динамометр для ее измерения. Обычно измеряют силу захвата между кончиком большого пальца и каждым из остальных пальцев руки отдельно, силу функционального трипода (захват кончиками большого пальца, II и III пальцев), столь часто используемого при различных манипуляциях на практике, как и силу ключевого захвата, относимого некоторыми авторами в эту группу.
На рис. 45 дана сила захвата между большим пальцем и отдельными пальцами, определяемая в группе женщин в возрасте от 19 до 28 лет* (Ст. Банков, 1977). Полученные величины почти полностью совпадают с данными, приводимыми в литературе другими авторами (A. Swanson, I. Matev и G. Groot, 1970, С. Wynn Parry, 1973).
Оказалось, что соотношение силы захвата между отдельными пальцами весьма постоянная величина. Первое место занимают захваты между кончиками большого пальца и указательного, большого пальца и III пальца. Не установлено статистически значимой разницы между тензометрическими величинами этих двух видов захвата — они оказались одинаково сильными (Ст. Банков, 1977). Следующее место занимают по силе захват между кончиками большого пальца и IV пальца и самым слабым был захват кончиками большого пальца и мизинца.
Чтобы получить „чистую" силу захвата между кончиками большого пальца и одним из остальных пальцев, другие пальцы надо держать активно отведенными в сторону (L. Mannerfelt, 1966, Ст. Банков, 1977). Оказание помощи противопоставляемому пальцу с латеральной стороны путем соприкасания с другими двумя соседними пальцами повышает силу захвата. Так, например, если при измерении силы захвата кончиками большого и указательного пальцев, последний опирается сбоку на III палец, величина силы повысится на 35% (Ст. Банков, 1977).
Мышцами, обусловливающими силу измеряемого захвата кончиками пальцев (субтерминальная оппозиция) противопоставляемого пальца, являются глубокий и поверхностный сгибатели пальцев, разгибатель пальцев (стабилизатор и модулятор) и радиальная межкостная мышца (стабилизатор), Для большого пальца такую роль играют участвующие в субтерминальном противопоставлении мышцы.
Разгибатели кисти и пальцев, выполняя функцию стабилизаторов, оказываются очень важными для силы захвата. Это очень ясно устанавливается в клинике. Когда при поражении лучевого нерва наступает паралич разгибателей запястья и пальцев, сила кисти составляет лишь 20—30% нормальной. Восстановление функции указанных выше мышц в таких случаях обусловливает пропорциональное повышение величин ручной динамометрии.
При повреждении и других периферических нервов кисти и пальцев сила захвата, соотв. сила ручной динамометрии, четко снижается. Такое снижение зависит от нескольких обстоятельств: а) от места поражения и отсюда — от поражения одной части или всех мышц, иннервируемых соответствующим нервом; б) от наличия вариантов в иннервации и отсюда несоответствующий поражению нерва моторный дефицит, а также и от анатомических вариантов в отношении мест прикрепления мышц, дополнительных инсер-ций и др.; в) от сопровождающих поражений сухожилий, встречающихся очень часто при травматических повреждениях, за счет чего дополнительно снижается сила захвата; г) от заместительных движений, которые обычно в незначительной степени могут компенсировать мышечную недостаточность.
По указанным выше причинам определенные нами величины ручной динамометрии при поражении периферических нервов кисти и пальцев значительно варьируют. Так, например, при повреждении локтевого нерва снижение динамометрических величин колеблется от 30 до 80% для здоровой руки, чаще всего около 50%, а при повреждении срединного нерва — снижение на 20—70%, чаще всего около 40%.
На сжимающую силу захвата влияет положение кисти или, точнее, степень ее тыльной стабилизации. Исследования С. Taylor и R. Schwartz (1955) показали, что сила достигает максимальных величин, когда угол дорсального сгибания варьирует между 30 и 40°. При таком положении, вероятно, сгибатели пальцев достигают наиболее благоприятной длины, способствующей их максимальному натяжению. При нейтральном положении лучезапяст-ного сустава, при волярной флексии или при тыльном сгибании кисти более чем на 40° силовые показатели быстро снижаются.
Этим еще раз подчеркивается значение так наз. физиологического фактора, обусловливающего силу движений человека, —• зависимости между развиваемой мышечной силой и длиной мышцы. Сила мышечного сокращения тем больше, чем более велика исходная длина мышцы, то есть чем более растянута мышца (конечно, в физиологических границах) перед ее сокращением. В целом, эта зависимость линейная и связана со степенью движения в суставах, при которой функционирующая мышца изменяет свою длину. Однако нельзя забывать, что значение этого фактора не абсолютное, так как сила движения обусловливается и углом, под которым происходит натяжение мышцы (биомеханический фактор). Наряду с этим, при конечных движениях в суставах наступает и подавление действия одних мышц под воздействием других (Th. Hettinger, 1972).
В конце необходимо указать, что и положение предплечья оказывает известное влияние на измеряемую максимальную силу при ручной динамометрии. Возможность каждого индивида самому выбрать естественное положение руки при определении максимальной силы захвата обычно приводит к получению более высоких результатов при измерении. Ограничения путем фиксации в данном положении предплечья, например упор локтя или предплечья (A. Swanson, I. Matev и G. de Groot, 1970), приводят к снижению реальной величины силы. Это можно объяснить наличием проприоцептив-ных облегчающих механизмов, которые подавляются при фиксированном положении предплечья.
Необходимым условием для проявления силы схватывающего захвата является участие большого пальца с его длинными и короткими мышцами. Он осуществляет противонажим остальным четырем пальцам. Способность большого пальца противоставляться остальным пальцам является определяющим фактором для проявления силы захвата. Эффективность этого действия обусловлена главным образом сгибанием и приведением. Также большое значение придают замыкающей кольцо захвата дистальнои фаланге большого пальца (длинному сгибателю большого пальца). Что же касается формы и объема захвата (определяемым и объемом охваченного предмета), то считают, что сила является максимальной, когда большой палец касается или приближается к указательному (I. Kapandji, 1970). Это позиция, когда большой палец усиливает свое прижимающее действие, когда он уже „замыкает" на тыльной поверхности пальцев кулачный захват.
Главная сила для стабилизации большого пальца и его противопоставления нажиму других пальцев поступает из мышц тенара. Это дало основание Ch. Bechtol (1954) утверждать, что ручная динамометрия является в значительной степени динамометрией мышц тенара. Здесь необходимо особо подчеркнуть роль приводящей мышцы большого пальца.
Нередко значение IV и V пальцев и гипотенара для силы схватывающего захвата недостаточно оценивают. Эта часть кисти руки определяет конечный завершающий момент силового захвата. Последние два пальца вносят большой вклад в силу захвата, причем мизинец, как расположенный на краю ладони, играет более важную роль, чем IV палец. Поэтому потерю мизинца, при которой четко снижается сила захвата, нельзя считать незначительной, и в функциональном отношении его следует ставить после указательного пальца и перед безымянным.
Сила движения является необходимым условием для хорошей функции кисти. Отсутствие достаточной мышечной силы для данного двигательного акта снижает его эффективность, а само движение изменяет свой характер.
Обычно сила кисти и пальцев соответствует общему развитию мускулатуры всего тела, и ряд авторов считает мануальную динамометрию показателем в этом направлении. Однако, нередко в связи с образом жизни, тренировкой, профессией или индивидуальными конституциональными особенностями наблюдают вариации как в отношении повышенной, так и пониженной силы. У хрупкого строения индивидов, которые заняты в профессиях, требующих манипуляционной работы руками, можно установить относительно высокие показатели силы кисти и пальцев.
Наиболее распространенным методом измерения силы кисти и пальцев является мануальная (ручная) динамометрия. С ее помощью измеряется максимальная сила схватывающего захвата (силового) при изометрическом сокращении мышц.
Сила при ручной динамометрии дает очень большие индивидуальные колебания и зависит от пола и возраста.
В целом она самая большая в молодом возрасте — для мужчин от 20 до 30 лет и у женщин от 15 до 30 лет. В возрасте старше 30 лет сила начинает прогрессирующе понижаться у лиц обоего пола и к 60-ти годам она снижается примерно на 20% максимальных величин. У женщин сила составляет 63,4% силы мужчин (Th. Hettinger, 1972). У мужчин выявляются величины между 25 и 90 kg, в среднем 45,5 kg, а у женщин — между 15 и 50 kg, в среднем 28 kg (Th. Hettinger, 1972). Нашими исследованиями установлены более высокие средние величины — 33,4 kg для доминантной и 30,2 kg для недоминантной руки у молодых женщин в возрасте между 19 и 28 годами (Ст. Банков, 1975).
Сила доминантной руки обычно выше, чем недоминантной, хотя это наблюдается не так часто, как полагают обычно. Наши исследования (А. Swanson, I. Matev a. G. de Groot, 1975) показали, например, что у 29% индивидов сила недоминантной руки больше или равна силе доминантной.
Поверхностный и глубокий сгибатель пальцев вместе с межкостными мышцами обеспечивают доставку основной силы, „фона" для захвата посредством сгибания в пястно-фаланговых и межфаланговых суставах. Интересно отметить, что отношение моментов действия (силы, умноженной на плечо силы) для сгибателей пальцев в пястно-фаланговых и проксимальных и дистальных межфаланговых суставах равно 7 : 5: 1 (A. Steindler, 1964), то есть действие этих мышц наиболее сильное в пястно-фаланговых и затем в межфаланговых проксимальных суставах. Дистальные межфаланговые суставы принимают меньшее участие в силе этого вида захвата. Это подтверждает основное участие поверхностного сгибателя пальцев и аутохтонных мышц (в частности межкостных) в силе этого захвата. Отсюда и роль хорошей подвижности, в основном в пястно-фаланговых суставах и затем в проксимальных межфаланговых, при этой функции кисти и пальцев. В. Rank и сотр. (1973) полагают, что сила при силовом захвате пропорциональна объему сгибания в малых суставах, и пониженный объем движения в этих суставах уменьшает величины ручной динамометрии. Это необходимо иметь в виду при измерении силы руки.
Силе захвата способствуют существенным образом межкостные мышцы путем их непосредственного сгибающего действия в пястно-фаланговых суставах. Проводимые в клинике наблюдения показали, что при параличе локтевого нерва, когда межкостные мышцы перестают функционировать, сила схватывающего захвата снижается в среднем на 40—50%.
Ключевой захват (субтерминально-латеральная оппозиция, по J. Kapandji, 1970. Тонкий предмет, например, ключ или монета захватываются между большим пальцем и боковой (радиальной) стороной указательного — типичный захват для поворота ключа в замке.
Ножничный захват. Этот вид захвата осуществляется между боковыми поверхностями двух соседних пальцев, чаще всего указательного и среднего. Таким образом, например, держат сигарету.
Из схватывающих захватов наибольшей силой характеризуется захват в кулак. Сравнительно быстрое утомление при этом виде захвата связывается с участием в нем межкостных и червеобразных мышц. При необходимости длительно поддерживать силовой схватывающий захват наиболее подходящим считают захват-крючок. Таким образом долго можно нести тяжелый предмет с ручкой (чемодан, портфель) или же поддерживать тяжесть всего тела при висе. Выносливость при захвате-крючке обусловливается длинными сгибателями пальцев и имеет филогенетические корни. Это локомоторный захват человекоподобных обезьян, при помощи которого они могли часами висеть на ветвях деревьев.
При захвате кончиками пальцев (терминальная оппозиция) принимают участие прежде всего длинный сгибатель и длинный разгибатель большого пальца. Первый обеспечивает сгибание и стабилизацию конечной фаланги этого пальца, а второй — способствует точности и тонкости захвата, моделируя движение. Аналогичную роль для противопоставляющегося пальца (чаще всего указательного) большому пальцу играют глубокий сгибатель пальцев и их разгибатель, а стабилизации пальца в радиальном направлении помогает соответствующая межкостная мышца (для указательного пальца — первая дорсальная межкостная мышца).
Для пальмарного захвата пальцами (субтерминальная оппозиция) важную роль играют мышцы тенара, которые сгибают пястно-фаланговый сустав большого пальца,— короткий сгибатель и отводящая мышца, приводящая мышца большого пальца и первая дорсальная межкостная мышца. Для противопоставляющегося пальца включается и поверхностный сгибатель пальцев, который стабилизирует согнутую конечную фалангу.
При ключевом захвате участвуют главные мышцы — короткий сгибатель и приводящая мышца большого пальца и первая дорсальная межкостная мышца, которая помогает, кроме того, стабилизации указательного пальца в радиальном направлении.
Проведенные исследования (С. Taylor и R. Schwartz, 1955) относительно частоты трех, обычно наиболее часто используемых захватов для взятия или задерживания предметов в повседневной жизни (кончиками пальцев, паль-марный захват кончиками пальцев и ключевой захват), показаны в табл. 2.
Приведенные в таблице данные указывают на то, что чаще всего в повседневной практике используется пальмарный захват кончиками пальцев. Больные, утратившие способность противопоставлять большой палец, но с сохранившейся способностью приведения, могут использовать ключевой захват для взятия и удерживания мелких предметов в руке. Этот вид захвата является и выборочным для больных с повреждением центральных двигательных нейронов, у которых контакте ладонной поверхностью пальцев может вызвать спастичность сгибателей пальцев (S. Brunnstrom, 1962).
У больных с повреждением периферических нервов поражение локтевого нерва сопровождается нарушением главным образом силового захвата, а поражение срединного нерва— тонкого захвата. Наряду с распределением зон чувствительной иннервации, это дало основание считать локтевой нерв нервом силы руки, тогда как срединный нерв ответственен преимущественно за тонкие движения и чувствительность.