Как работает нога. Особенности строения нижней конечности человека. Как работает робот-протез

Ходьба - это автоматизированный двигательный акт, осуществляемый в результате крайне сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища, нижних конечностей. Ходьба человека складывается из отдельных шагов, представляющих собой простой локомоторный цикл, где выделяются две фазы:

1. Переноса.
2. Опоры.

В фазе переноса происходит непосредственно перенос стопы в воздухе на более отдаленную позицию. В фазе опоры стопа контактирует с поверхностью, по которой перемещается человек. В начале переноса нижней конечности вперед (так называемое начало фазы переноса) происходят следующие движения (рис. 1А):

1. Сгибание тазобедренного сустава, которое осуществляется при помощи пояснично-подвздошной мышцы.
2. Сгибание коленного сустава при согласованном действии двуглавой мышцы бедра и седалищно-бедренных мышц (полуперепончатая, полусухожильная мышцы, и длинная и короткая головки двуглавой мышцы бедра).
3. Сгибание голеностопного сустава с задействованием мышц-сгибателей голеностопного и передней большеберцовой и третичной малоберцовой мышц.
4. Разгибание пальцев стопы мышцами-разгибателями пальцев стопы (длинный разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца стопы, короткий разгибатель пальцев, короткий разгибатель большого пальца стопы).

При начальном контакте стопы с поверхностью наблюдаются такие процессы, как (рис. 1В):

1. Окончание процесса сгибания тазобедренного сустава пояснично-подвздошной мышцей.
2. Разгибание коленного сустава четырехглавой мышцей бедра.
3. Окончание сгибания голеностопного сустава мышцами разгибателями пальцев стопы и сгибателями голеностопного сустава.

В тот момент, когда переносимая нога полностью опирается на поверхность , то наблюдается настойчивое действие четырехглавой мышцы бедра и начало работы большой ягодичной мышцы (рис. 1С).

Рис. 1. Фазы ходьбы человека

Следующая фаза ходьбы заключается в переносе тела вперед . Тут мы наблюдаем такие действия (рис. 2А):

1. Разгибание тазобедренного сустава посредством воздействия большой ягодичной мышцы и седалищно-бедренных мышц.
2. Антагонизм-синергизм с четырехглавой мышцей бедра.
3. Сгибание голеностопного сустава мышцами-сгибателями в синергизме с большой годичной мышцей.

В процессе первого двигательного толчка перед опорой на две ноги наблюдаются такие процессы, как (рис. 2В):

1. Продолжающееся разгибание тазобедренного сустава большой ягодичной мышцей и седалищно-бедренными мышцами.
2. Продолжающееся разгибание коленного сустава четырехглавой мышцей бедра.
3. Разгибание голеностопного сустава двуглавой мышцей бедра и сгибателями пальцев стопы (длинный сгибатель пальцев, длинный и короткий сгибатели большого пальца стопы, короткий сгибатель пальцев.).

В фазе второго двигательного толчка , действующего на несущую ногу человека при полном разгибании, тогда как колеблющаяся конечность собирается наступить на пол наблюдается усиление действия четырехглавой мышцы бедра, большой ягодичной мышцы, седалищно-бедренных мышц, двуглавой мышцы бедра и мышц-сгибателей пальцев стопы (рис. 2С).

В начале перехода с одной несущей конечностью на другую наблюдается процесс укорочения переносимой конечности за счет сокращения седалищно-бедренных мышц и мышц-сгибателей голеностопного сустава, а также сгибание тазобедренного сустава пояснично-подвздошной мышцей (рис. 2D).

В процессе движения конечности спереди усиливается действие пояснично-подвздошной и четырехглавой мышцы бедра с расслаблением седалищно-бедренных мышц. В мести с этим происходит разгибание коленного сустава путем сокращения четырехглавой мышцы беда и поднятие пальцев стопы действием мышц-разгибателей пальцев стопы (рис. 2Е). Далее следует начало нового цикла .

Рис. 2. Фазы ходьбы

Мышцы ног - это не единственные группы мышц, которые участвуют в ходьбе.

Для удержания туловища человека в наклонном положении при переносе ноги сокращаются мышцы задней поверхности туловища такие, как:

1. Трапециевидная мышца.

2. Широчайшая мышца спины.

3. Ромбовидная мышца спины, которая состоит из большой ромбовидной мышцы и малой ромбовидной мышцы.

4. Мышца, выпрямляющая позвоночник.

5. Длиннейшая мышца спины.

С целью предотвращения падения тела назад при заднем шаге происходит напряжение мышц передней поверхности туловища, в большей степени это касается мышц живота:

1. Прямая мышца живота.
2. Наружная косая мышца живота.
3. Внутренняя косая мышца живота.
4. Поперечная мышца живота.
5. Квадратная мышца поясницы.

Данные мышцы также работаю в случае, если нужно зафиксировать таз и обеспечить тем самым опору для выноса ноги вперед.

Обратите внимание, что в процессе выноса вперед ноги туловище вместе с тазом совершает поворот вокруг вертикальной оси в направлении опорной ноги. Для этого со стороны опорной ноги напрягаются внутренняя косая мышца живота, а с противоположной стороны - наружная, поперечно-остистая и подвздошно-поясничная мышцы.

Мышцы, которые выпрямляют позвоночник, способствуют уменьшению отклонения всего туловища в одну из сторон (мышца, выпрямляющая позвоночник) и длиннейшая мышца спины.

В определенных случаях можно наблюдать сокращение задних мышц шеи. Помимо уже указанных мышц туловища требуется отметить следующие мышцы:

1. Задняя лестничная мышца.

2. Мышца, поднимающая лопатку.

3. Верхняя задняя зубчатая мышца.

4. Ременная мышца головы и ременная мышца шеи.

5. Полуостистая мышца головы.

6. Полуостистая мышца шеи.

Работа мышц верхней конечности при обычной ходьбе незначительна. Во время движения руки вперед сокращаются мышцы-сгибатели в плечевом и отчасти в локте-вом суставах, а во время движения назад - мышцы-разгибатели в этих суставах.

К мышцам сгибателям плеча относятся :

1. Передняя часть дельтовидной мышцы.
2. Большая грудная мышца.
3. Клювовидно-плечевая мышца.
4. Двуглавая мышца плеча.

К мышцам-разгибателям плеча относятся :

1. Задняя часть дельтовидной мышцы.
2. Широчайшая мышца спины.
3. Подкостная мышца.
4. Малая круглая.
5. Большая круглая.
6. Длинная головка трехглавой мышцы плеча.

Мышцы-сгибатели плечевого сустава :

1. Плечевая мышца.
2. Плечелучевая мышца.
3. Двуглавая мышца плеча.
4. Длинный разгибатель лучезапястного сустава.
5. Локтевая мышца.
6. Круглый пронатор.

Мышцы-разгибатели локтевого сустава - это трехглавая мышца плеча.

Работа мышц регулирует маятникообразного движения свободной верхней конечности, что возможно в результате одного попеременного сокращения передней и задней частей дельтовидной мышцы.

Когда все перечисленные мышцы не имеют проблем с растяжением и сокращением, то человек ходит и бегает правильно и легко. Таких людей в мире очень мало . В основном, мышцы имеют те или иные дефекты, связанные с каких-то участков мышц. Отек участка мышцы не дает ей растянутся полностью.

Внутри мышечного волокна, который полностью не растягивается, происходит смещение ядер мышечных клеток в одно место и уменьшение количества митохондрий, которые вырабатывают энергию для полного растяжения мышцы. В зависимости от того, какие мышцы отекшие, а какие остались нормальные, проявляются те или иные дефекты: неправильная походка, неровные ноги, походка на носочках, искривление позвоночника.

Например , мышцы спины, рук и ног не двигаются при тетрапарезе (одна из форм ).

Настало время для серьезного и грамотного подхода к тренировке ваших ног. Узнайте, как работает нижняя часть тела, чтобы улучшить свои результаты в тренажерном зале!

Если вы серьезно настроены на построение привлекательного телосложения, то вам нужно работать над мышцами ног. Это не только поможет им выглядеть великолепно, но и даст вам сильную и устойчивую базу для повышения производительности и уровня физической силы. На мой взгляд, ноги являются самой важной частью тела, которую нужно тренировать.

Давайте посмотрим правде в глаза – вы не сможете нарастить силу и массу, не задействовав ноги. Они в буквальном смысле занимают половину нашего тела.

Я расскажу вам о мышечной и скелетной анатомии ног. Я также научу вас выбирать упражнения, которые помогут вам построить сильные и рельефные мышцы нижней части тела. Мы объединим науку и тренировки, чтобы помочь вам накачать ноги, которые вы всегда хотели!

Ноги состоят из большого количества мышечных групп, суставов и костей. Чтобы лучше проработать определенные мышцы и увеличить общую силу и производительность нижней части тела, вы должны знать анатомию, а также то, как вместе работают каждая кость, сустав и мышца. Давайте начнем с мышц.

Четырехглавая мышца бедра (квадрицепс)

Квадрицепсы состоят из 4-х основных мышечных групп (отсюда и приставка «квад», то есть «четыре»). Это латеральная широкая мышца, медиальная широкая мышца, промежуточная широкая мышца и прямая мышца. Они работают вместе для разгибания колена.

Латеральная широкая мышца

Многие бодибилдеры и фитнес-атлеты стараются добиться рельефности мышц передней части бедра. Это достигается путем развития латеральной мышцы. Мышца берет начало в верхней части бедренной кости и переходит в сухожилие коленного сустава.

Медиальная широкая мышца

Вы хотите иметь каплевидную форму внутренней части бедра? Тогда вы должны работать над большой медиальной мышцей. Она берет начало в верхней части бедра и прикрепляется к сухожилию коленной чашечки. Пресловутая «капля» находится чуть выше колена на внутренней стороне ноги.

Промежуточная широкая мышца

Промежуточная мышца находится глубоко в центральной части бедра. Ее невидно, поскольку она покрыта прямой мышцей бедра, но она также начинается на бедренной кости и присоединяется сухожилию коленной чашечки.

Прямая мышца

Прямая мышца уникальна тем, что она единственная из всех мышц квадрицепса, которое проходит через все бедро. Она начинается в области таза и также крепится к сухожилию колена.

Если вы хотите накачать большие квадрицепсы, то вам обязательно нужно работать над мышцами задней части бедра. Эта область состоит из 3-х основным мышечных групп: двуглавой мышцы бедра, полуперепончатой и полусухожильной мышцы. Эти мышцы участвуют в сгибании колена.

Двуглавая мышца

Длинная головка тянется от седалищного бугра до малоберцовой кости. Короткая головка берет начало в задней части бедренной кости и также крепится к малоберцовой кости.

Полуперепончатая мышца

Эта широкая, плоская и глубокая мышца начинается у седалищного бугра и крепится к большеберцовой кости.

Полусухожильная мышца

Полусухожильная мышца проходит от седалищного бугра и прикрепляется к большеберцовой кости. Она отличается наличием длинной сухожильной части, которая частично удаляется при замене разорванной передней крестообразной связки.

Ягодичные мышцы

Нам всем нравятся красивые и накачанные мышцы ягодиц, однако стоит отметить, что они также играют важную роль в поддержании туловища в вертикальном положении. То есть вы должны развивать эти мышцы не только из эстетических соображений. Ягодичные мышцы состоят из большой, малой и средней мышц.

Большие ягодичные мышцы

Это наиболее крупные из всех ягодичных мышц, на развитие которых атлеты тратят больше всего времени. Большая ягодичная мышца начинается на крестце (треугольная кость у основания позвоночника) и поясничной фасции (соединительной ткани в области поясницы) и крепится к подвздошно-большеберцовому тракту и наружной части бедра.

Средние ягодичные мышцы

Люди обычно не слишком озабочены развитием средних ягодичных мышц, поскольку они находятся под большими ягодичными мышцами, и их невидно, однако работать над ними все-таки необходимо. Средние мышцы играют роль стабилизаторов тазобедренного сустава и бедер. Они начинаются от верхней части тазовой кости (подвздошный гребень) и крепятся к внешним частям бедер.

Малые ягодичные мышцы

Еще глубже, чем средние мышцы, находятся малые ягодичные мышцы. Эти маленькие мышцы начинаются на наружной поверхности крыла подвздошной кости и прикрепляются к переднему краю большого вертела бедренной кости.

Приводящие мышцы

Приводящие мышцы играют очень важную роль в организме. Здесь мы поговорим о 5 мышечных группах, которые берут начало в районе лобковой кости и крепятся к внутренней стороне бедра. Эти мышцы по форме похожи на веер.

Приводящие мышцы имеют большое значение для стабилизации тела. Она не принимают активного участия в наиболее часто выполняемых нами движениях, поэтому очень важно работать над ними индивидуально. Сильные приводящие мышцы помогут стабилизировать положение тела при выполнении односторонних упражнений. Их работа также играет важную роль в выполнении приседаний.

Гребенчатая мышца

Начинается на лобковой кости и прикрепляется к верхней части бедра

Короткая приводящая мышца

Находится рядом с гребенчатой и прикрепляется к нижней части бедренной кости.

Длинная приводящая мышцы

Начинается у лобковой кости и крепится ниже короткой приводящей мышцы.

Большая приводящая мышца

Это, пожалуй, самая крупная из приводящих мышц. Он берет начало у лобковой кости и крепится почти на всём протяжении бедренной кости.

Тонкая мышца

Эта приводящая мышца имеет большую длину. Он берет началу у лобковой кости и крепится в большеберцовой кости (голень).

Вы не сможете накачать красивые ноги, если не будете работать над мышцами задней части голени. Двумя главными мышцами этой области являются икроножная и камбаловидная мышцы. Они работают, когда вы встаете на носки или тяните их на себя.

Икроножная мышца

Берет начало от подколенной поверхности. Икроножная мышца имеет 2 головки (латеральную и медиальную), которые сходятся и крепятся к ахилловому сухожилию на лодыжке.

Камбаловидная мышца

Находится глубже икроножной мышцы. Начинается от большеберцовой и малоберцовой костей и крепится к ахилловому сухожилию.

Анатомия костей

Когда дело касается такой важной части тела как ноги, знаний только о мышцах недостаточно. Давайте узнаем больше о костях и суставах, которые участвуют в ходьбе, беге и приседаниях.

Таз

Таз по форме похож на чашу. Он связывает нижнюю часть тела вместе, и отвечает за 2 основных движения – наклон туловища вперед и назад.

Тазобедренный сустав

Тазобедренный сустав является тем местом, где бедренная кость соединяется с тазом, образуя нечто вроде шарнира. Такое соединение дает нам большую свободу действий – мы можем сгибать, разгибать, сводить и разводить ноги, а также выполнять ими вращательные движения.

Коленный сустав

Коленный сустав также позволяет нам не только сгибать и разгибать ноги, но и вращать ими. Он играет решающую роль практически в каждом упражнении для ног.

Голеностопный сустав

Контролирует 2 основных движения: разгибание стопы (когда вы встаете на носки) и сгибание стопы (когда тяните носки на себя).

Функции мышц

Я хочу, чтобы вы хорошо себе представляли то, как ваши кости, суставы и мышцы работают вместе, осуществляя плавные и слаженные движения. Давайте рассмотрим те функции, которые мышцы проделывают в тренажерном зале.

Квадрицепсы

Квадрицепсы отвечают за разгибание ног. Они прорабатываются в таких упражнениях, как приседания и разгибание ног в тренажере. Я хочу, чтобы вы обратили особое внимание на прямые мышцы бедра, поскольку они проходят через 2 сустава – тазобедренный и коленный. Прямые мышцы помогают вам сгибать бедра. Вы можете развивать их, бегая или выполняя подъемы на степ-платформу.

Мышцы задней поверхности бедра

Эти мышцы участвуют в разгибании бедер. Они прорабатываются во время выполнения любых разновидностей становой тяги, сгибаний ног в тренажере, гиперэкстензии и приседаний. Мышцы задней поверхности бедра участвуют также в сгибании коленей.

Ягодичные мышцы

Ягодичные мышцы включаются в работу при нагрузке на бедра. Становая тяга с большим весом поможет эффективно проработать большие ягодичные мышцы, а такое одностороннее упражнение, как сплит-приседания задействует малые ягодичные мышцы в качестве стабилизирующих.

Приводящие мышцы

Приводящие мышцы служат для обеспечения стабильности и контроля в движениях. Их укрепляют такие упражнения, как выпады.

Мышцы задней поверхности голени

Чтобы лучше проработать икроножные мышцы, выполняйте подъем на носки стоя. Камбаловидные мышцы активнее всего задействуются при согнутом колене, поэтому для их развития выполняйте подъем на носки сидя.

Базовые упражнения на мышцы ног

Мы можем еще долго говорить о мышцах, но чтобы изменить их, мы должны потрудиться в тренажерном зале. Вот несколько отличных упражнений, которые помогут вам накачать мышцы ног для создания прочной базы и построить сбалансированное телосложение.

Упражнение 1 Фронтальные приседания

Главное достоинство этого упражнения в том, что оно прорабатывает почти все мышцы ног. Когда вы приседаете, то растягиваете квадрицепсы, а также напрягаете мышцы задней поверхности бедра и ягодиц. Если вы думаете, с какого упражнения можно начать работу над мышцами ног, я советую вам именно его.

Установите штангу высоко на груди, почти у основания горла. Это неудобная позиция, но она является лучшей для расположения грифа. Расставьте ноги на ширине плеч, носки слегка разведите в стороны. Держите вес тела по центру стоп, выпрямите спину. Присядьте до параллели с полом или чуть ниже, а затем поднимитесь в исходное положение.

Упражнение 2 Румынская становая тяга

Это прекрасное упражнение изолирует мышцы ягодиц и бицепсы бедра. При его выполнении сосредоточьтесь на отведении таза назад. Держите колени слегка согнутыми, а спину прямой. Когда вы отводите таз назад, мышцы ягодиц и задней поверхности бедра растягиваются. Закончите повторение, вернув таз обратно в исходное положение. Полная амплитуда движений обеспечит рост и развитие мышц.

Упражнение 3 Выпады

Упражнения, выполняемые на одной ноге, иным способом дают нагрузку на мышцы, а также заставляют удерживать равновесие. Встаньте прямо, сделайте шаг вперед одной ногой и опуститесь в позицию выпада. Оттолкнитесь передней ногой от пола и вернитесь в исходное положение.

Мы выбрали выпады, потому что они прорабатывают все мышцы ног. Квадрицепсы будут работать, когда вы будете разгибать ногу при возвращении в исходное положение. Бицепсы бедра и ягодицы помогут опускать тело при выпаде, а также возвращаться в исходное положении. Вы задействуете не только крупные мышцы, но и малые, такие как малые ягодичные и приводящие, чтобы стабилизировать положение колена и контролировать движения.

Упражнение 4 Подъем на носки стоя

Вы можете использовать вес собственного тела, гантели или штангу. Главное достоинство этого упражнения состоит в том, что его трудно выполнять неправильно. Удерживайте ноги в прямом положении, чтобы растянуть икроножные мышцы и ахилловы сухожилия. В нижней фазе упражнения держите растяжку в течение 1-2 секунд, прежде чем перейти в верхнюю напряженную фазу.

Лучший результат в тренировке ног при научном подходе

Вы изучили много информации, но я надеюсь, что успели понять, насколько важна тренировка ног. Если есть необходимость, вернитесь в начало статьи и посмотрите видео. Я хочу, чтобы вы извлекли максимум пользы из этой статьи. Проанализируйте полученные знания, и вы поймете, почему мы тратим столько времени на работу над мышцами ног. Чтобы построить привлекательное телосложение, мы должны тренировать их.

Прежде чем идти в зал и начать тренироваться, посмотрите обучающие видео. Помните, что вы должны объединить работу мышц с работой ума, чтобы построить красивое тело.

Искусственные конечности, управляемые искусственным интеллектом, способны самостоятельно оценивать окружающую обстановку и предугадывать намерения своего хозяина. Легко представить себе день, когда построенные на их основе механизмы смогут пригодиться и абсолютно здоровым людям.

Потерявший ногу Дэвид Джонсон работает инженером в компании?ssur. Он испытывает протез Power Knee, и у него есть все возможности для самостоятельной настройки протезной электроники и испытания ее алгоритмов в реальных условиях. Сегодня мы стоим на пороге реализации давних фантазий о «механическом силаче», то есть о настоящих бионических усилителях человеческих мышц. Достаточно добавить к технологиям «умных протезов» и экзоскелетов подходящий нейро-машинный интерфейс, который не будет связан с вторжением в мозг.

Эрик Софдж

По земле пока ходит не так уж много субъектов, которых можно было бы назвать настоящими биомеханическими гибридами, так что встреча с фермером Дэвидом для любого станет сюрпризом. Рыжий, пышущий здоровьем и неугасимым весельем здоровяк встречает нас на посыпанном гравием проезде, ведущем к его мастерской. 30-летний механик без колебаний спрыгивает со своего огромного трактора, пробирается среди вездеходов и раскиданных повсюду тракторных запчастей. Он хватается то за одно, то за другое дело, даже не задумываясь, что в некоторой степени он уже не человек, а машина.

Потерявший ногу Дэвид Джонсон работает инженером в компании Ossur. Он испытывает протез Power Knee и у него есть все возможности для самостоятельной настройки протезной электроники и для испытания ее алгоритмов в реальных условиях.

Ломай — не стесняйся

Дэвид носит хитроумный протез левой ноги, которую потерял в автомобильной аварии. Сегодня протез должны заменить. Вот почему на ферму, где живет и работает Дэвид Ингвасон, приехали инженеры из компании Еssur. Штаб-квартира этого крупного производителя протезов расположена в Рейкьявике (Исландия), в часе езды от фермы Дэвида. Обычный исландский крестьянин, он оказался в избранном кругу инвалидов, которых обеспечили протезом марки Symbionic Leg. Это интегральная бионическая конструкция, включающая в себя искусственные колено, лодыжку и стопу.

Свою искусственную ногу Ингвасон регулярно ломает, хозяйничая на ферме, разъезжая по окружающим пустошам, поросшим высокой травой, лазая по затянутым мхом вулканическим плоскогорьям. Приводы забиваются глиной, механика стонет под непрерывными нагрузками, пока технический шедевр стоимостью больше иного седана не превращается в мертвую железяку, набитую электроникой. Как объясняет Магнус Оддсон, отвечающий за разработку новой техники в компании Еssur, при любых осложнениях от Ингвасона требуется всего лишь позвонить, и сотрудники компании тут же привезут ему новую ногу, причем совершенно бесплатно. Ведь для фирмы все повреждения, которые испытатель наносит протезу в результате крайне небрежного обращения, — источник весьма ценной информации.

Сегодня мы мы стоим на пороге реализации давних фантазий о «механическом силаче», то есть о настоящих бионических усилителях человеческих мышц. Достаточно добавить к технологиям «умных протезов» и экзоскелетов подходящий нейро-машинный интерфейс, который не будет связан с вторжением в мозг.

Когда ноге не нужен мозг

Прошлой осенью компания Еssur выпустила в продажу модель Symbionic — первую в мире искусственную ногу с электронным управлением, доработанную до уровня массового производства. Это выдающаяся веха в истории разработки протезов. Нога Ингвасона выступает, по сути, в роли самостоятельного робота, напичканного датчиками, которые исследуют окружающую среду и угадывают намерения хозяина. Специальные процессоры вычисляют, на какой угол должна выдвинуться при шаге искусственная нога. Та же идеология закладывается в конструкции искусственных рук, когда сложнейшие алгоритмы помогают определить, с каким усилием нужно схватить пластиковую бутылку с водой или как спружинить, упершись в пол при падении. Протезы, чье действие основано на самостоятельном видении и слухе, полностью обходятся без поврежденных органов чувств. Все эти бионические системы способны активно подстраиваться под характер своих владельцев. Служа человеческому телу, они восстанавливают его функции.

Система Modular Prosthetic Limb выглядит просто как хороший бионический протез. На самом же деле это целый рой из автономных роботов. Каждый съемный сегмент с собственным электроприводом содержит вдобавок и свой процессор, который согласует свою работу с остальными элементами.

Возьмем один из характерных случаев, когда человека может подвести протез традиционной конструкции. Обычно механическое колено фиксируется намертво, когда пятка касается земли. Таким образом, протез поддерживает вес человеческого тела. Когда вес переходит на носок, колено разблокируется. Но если носок касается земли слишком рано, искусственная нога может самопроизвольно сложиться под весом хозяина. Протез типа Symbionic Leg обмануть не просто. Датчики усилия и акселерометры постоянно отслеживают положение ноги по отношению к ее владельцу и к окружающим предметам. Встроенные процессоры анализируют все входные данные с частотой 1000 замеров в секунду и оперативно принимают оптимальные решения — когда приложить усилие, а когда его снять. Для того чтобы фиксировать или отпускать коленный сустав, здесь нужно нечто большее, чем просто чувствительное касание земли носком ступни.

Но, допустим, умный протез как-то ошибется, просчитывая ситуацию, — тогда первый же импульс, указывающий на то, что его владелец готов упасть, запускает в действие программу по восстановлению равновесия. Приводы сразу же вдвое замедлят свое движение, а магнитная жидкость, заполняющая колено, станет более вязкой, повышая сопротивление. Если верить Ингвасону, вся система работает так, что он почти никогда не падает — по крайней мере реже, чем это бывало, когда он ходил на своих ногах.

Как работает робот-протез

Использование протезов влечет за собой, как правило, новые проблемы со здоровьем. В чисто механических ножных протезах используется сложная система рычагов и защелок. Именно она позволяет инвалидам ходить, но свободной эта походка никогда не будет, так как владелец протеза вынужден при каждом шаге поддергивать бедро вверх чтобы не цепляться носком протеза за дорогу. Ручные протезы с электроприводом при ходьбе приходится как-то фиксировать, и этот балласт нарушает осанку и равновесие при ходьбе. Примерно у 70% инвалидов, пользующихся протезами, развиваются осложнения в позвоночнике и суставах.
Специалисты считают, что подобные побочные следствия приводят к тому, что тучные или страдающие хроническими болями пациенты становятся еще менее подвижными, что подрывает их здоровье и укорачивает жизнь. Решение этой проблемы нашли в специальных алгоритмах. При использовании протеза Symbionic Leg компании Ossur пациент уже не должен поддергивать бедром. Все необходимые движения выполняет за него роботизированный протез. При каждом шаге носок приподнимается вверх, выполняя движение, которое принято называть «тыльное сгибание».
Другие алгоритмы оказываются посложнее — с их помощью робот анализирует поток поступающих извне данных, а они постоянно меняются в зависимости от характера местности, по которой приходится шагать. Если нога при движении вниз упирается в приподнятую поверхность, когда колено еще до конца не разогнулось, робот делает вывод, что перед ним ступенька лестницы, и соответственным образом подстраивает свои движения. Если при контакте с землей носок задирается, а пятка несколько проваливается, искусственный интеллект делает вывод, что под ногами склон и он меняет углы и усилия так, чтобы оптимальным образом преодолеть это препятствие.

Новый протез Ингвасона — это следующая модель Symbionic Leg, заряженная модернизированными программами. С их помощью колено и лодыжка смогут осмысленно взаимодействовать между собой. В ближайшие годы компания Еssur собирается создать своего рода «сетевой разум». Но вот новый протез уже на ноге. Поначалу Ингвасон довольно неуклюже заковылял через свой грязный двор, заваленный ржавыми останками тракторов и легковушек. Но всего через несколько минут робот подстроился под своего хозяина.

Для того чтобы заново воссоздать человеческий орган, например мочевой пузырь, в Институте регенеративной медицины Уэйк-Форест болванку из биоразлагаемого материала заселяют клетками, взятыми у пациента. Этой лабораторией руководит Энтони Атала, лауреат приза PM Breakthrough Award от 2006 года. Сейчас здесь заняты выращиванием более сложных органов — таких как печень и сердце.

Сначала строить, потом — выращивать

Каким в компании Еssur видят будущее? «Хорошо было бы, говорит Оддсон, — собрать все знания, которые накоплены в компании Еssur, и разработать нечто, вообще игнорирующее нервную систему человека. Это будет не экзоскелет. Правильнее было бы назвать такую концепцию «Умные штаны». На первых порах она может быть подспорьем для парализованных. Такое устройство стало бы стимулировать мускулы, генерируя те команды, которые уже не способны выдавать мозг или поврежденные нервы. Можно было бы использовать уже имеющиеся приводы, то есть человеческие мускулы, но приладить к ним новый центральный контроллер».

В компании Еssur инженер диагностирует моторизированный сустав Rheo Knee. Этот элемент является частью протеза Symbionic Leg и содержит датчики угла и усилия. С них данные поступают на бортовой компьютер.

А в самой дальней перспективе, считает Оддсон, протезирование как отдельная отрасль науки и техники должно исчезнуть вообще, уступив место будущим технологиям восстановления утраченных органов. К 2050 году, предсказывает он, конечности можно будет создавать с нуля. Кто знает, будут ли их выращивать или строить на основе печатной технологии? Все сокровенные биомеханические тайны, раскрытые такими компаниями, как, к примеру, Еssur, будут сведены в единую упряжку для восстановления человеческой плоти по новым технологиям.

Забавно слушать такие оптимистические прогнозы, в которых специалист предсказывает, что его отрасль уйдет со сцены благодаря ее же собственному эффективному развитию и уступит свое место другим областям знания. Правда, вся наработанная изощреннейшая техника не пропадет втуне — она будет реализована в новых устройствах, которые изменят жизнь миллионов людей, как больных, так и вполне здоровых.

Сегодня мы поговорим с Вами об анатомии мышц ног, о том, как они работают, какие мышцы и при каких движениях напрягаются, а также рассмотрим упражнения, которые будут помогать Вам качать ноги. Также вам будет полено ознакомиться с предыдущей статьей об .

Анатомия и строение ног человека

Как ни странно, про ноги в тренажерном зале забывают практически все. Там качают руки, грудь, мышцы спины и пресса, но до ног дело доходит изредка.

Возможно, потому что они реже всего бывают на виду у сильной половины человечества. У женщин дела с этим обстоят немного лучше, все таки ноги - один из их главных козырей во внешности. Но, тем не менее, и тем, и другим стоит узнать анатомию своих ног.

Итак, рассмотрим, из каких групп состоят наши конечности:

• Мышцы голени.
• Передняя поверхность бедра.
• Задняя поверхность бедра.
• Мышцы ягодиц.

В каждой из этих групп разделяют уже отдельные мышцы. Сейчас поговорим о них.

Подробней о строении ног и особенности их тренировки

К мышцам ягодиц относят большую, среднюю и малую ягодичную мышцы. Большая ягодичная мышца ответственна за форму Вашей попы, средняя и малая мышцы находятся под большой, влияя на подтянутость этой части тела.

Самыми хорошими и наиболее результативными упражнениями для этих мышц по праву считаются , подъемы таза лежа на спине. Все эти упражнения можно (и даже нужно) делать с утяжелением, в некоторых случаях постепенно увеличивая вес.

К мышцам задней поверхности бедра можно отнести бицепс бедра, полуперепончатую и полусухожильную мышцы.

Тренировку для этих мышц лучше проводить в начале, чтобы проработать их получше, т. к. они всегда остаются без должного внимания. В работе над ними Вам помогут такие упражнения, как становая тяга, подъемы корпуса с зафиксированными ногами, сгибания ног лежа с утяжелением.

Отступление от темы: ищите лучшее упражнение для тренировки внутренней части бедра - !

Группа мышц передней поверхности бедра представлена в первую очередь квадрицепсом. Он занимает практически большую часть спереди бедра и включает в себя: латеральную, медиальную, промежуточную и прямую мышцы.

Кроме него в этой группе есть гребенчатая, длинная приводящая, портняжная и тонкая мышцы.

Популярными упражнениями для этой группы мышц являются приседания со штангой на груди, жим ногами от себя и сгибания ног сидя с утяжелителем.

Мышцы голени включают икроножную, камбаловидную, подошвенную и переднюю большеберцовую мышцы. Икроножная и камбаловидная мышцы находятся друг под другом и являются основными мышцами, формирующими рельеф голени.

Стиль брасс вам необходимо освоить в первую очередь, так как его- военно-при­кладное значение исключительно важно. Ва­ши ноги и руки при брассе работают под во­дой, значит движение происходит бесшумно. Видимость при брассе хорошая. Этот стиль наиболее удобен и при плавании с грузами. Наконец, стиль брасс экономен по расходо­ванию физических сил пловца. При кроле на гребок приходится 3-4 толчка ногами. При брассе гребку соответствует толчок ногами.

Есть у брасса, однако, и недостатки. Пер­вый и главнейший заключается в том, что освоить его труднее, чем кроль. Пройдет значительно больше времени, прежде чем вы уверенно им овладеете. Причина про­должительности обучения та, что в кроле основная нагрузка приходится на руки, в брассе же ноги играют куда более важную роль: они движут тело вперед.

Посмотрев на плывущего брассиста, вы найдете немало сходства в его движениях с движением лягушки. Лицо опущено в во­ду. Для каждого вдоха голова припод­нимается и рот оказывается на поверхности. Обе руки одновременно делают гребок в стороны, а по окончании гребка ноги подтягиваются и дают толчок.

КАК РАБОТАЮТ НОГИ

Закончив подтягивание, ступни подойдут почти вплотную к тазу, вы выпрямите и од­новременно сомкнете ноги.

Вот наиболее часто допускаемые ошибки:

Носки перед толчком не раз­водятся.

КАК РАБОТАЮТ РУКИ

Стремитесь при гребке захватить воду руками. Для этого делайте гребок энергично. Выдвигайте руки вперед мягко, как бы прокалывая пальцами воду. Развертывайте кисти рук, но не делайте это слишком сильно.

Гребок делайте обязательно в сторону. Перед выносом не соединяйте руки под подбородком.

О ДЫХАНИИ

СОГЛАСОВАННОСТЬ ДВИЖЕНИЙ-ВОТ ГЛАВНОЕ