Хода людини — індивідуальна манера та характерні особливості ходьби, яка є найприроднішою локомоцією людини. Хода людини є результатом складної динамічної взаємодії основних систем організму: нервової, м'язово-скелетної, серцево-судинної та дихальної. Зазвичай є найдоступнішим видом аеробного фізичного навантаження, необхідного для підтримання здоров'я.
Інші визначення
Існують і інші визначення, що характеризують цю локомоцію:
Послідовність рефлекторно контрольованих падінь. Ходу образно описують як «кероване падіння». При кожному кроці людина нахиляється вперед і починає падіння, якому перешкоджає висунута вперед нога. Після того як вона торкається землі, на неї переноситься вага тіла, коліно прогинається, амортизуючи падіння, і випрямляється, повертаючи тіло на вихідну висоту. Ходу розглядають з позиції моделі прямого й зворотнього маятника, розглядаючи сегменти кінцівок і тіло, як систему фізичних маятників. За образним висловом Бернштейна, який об'єднав біомеханіку й нейрофізіологію рухового апарату в єдину науку фізіологію рухів, хода — це: «…синергії, що охоплюють всю мускулатуру й весь руховий апарат з верху до низу»; «…циклічний акт — тобто рух, у якому періодично повторюються знову й знову одні й ті ж фази». Хода — це рухова дія, результат реалізації рухового стереотипу, комплексу безумовних та умовних рефлексів. Хода — це рухова навичка, яка являє собою ланцюг послідовно закріплених умовно рефлекторних рухових дій, які виконуються автоматично без участі свідомості. Творець аеробіки Кеннет Купер називав ходу різновидом аеробного навантаження, формою оздоровлювального тренування.
Види ходи Як звичайний локомоції: Як спортивний і оздоровчий локомоції: Як воєнно-прикладний локомоції Хода нормальна Патологічна хода: при порушені рухливості в суглобах при втраті чи порушенні функції м'язів при порушенні мас-інерційних характеристик нижньої кінцівки (наприклад, хода на протезі гомілки або стегна) Хода з додатковою опорою на тростину (на дві тростини) Хода спортивна Хода на лижах Хода оздоровча Терренкур Хода нордична (скандинавська хода) (з опорою на палиці) Марширування (організована хода, вправа в помірній ході та правильно побудованими рядами)
Завдання ходи
Завдання ходи як важливої локомоторної функції:
Безпечне лінійне поступове переміщення тіла вперед (головна задача). Утримання вертикального балансу, запобігання падінню під час руху. Збереження енергії, використання мінімальної кількості енергії за рахунок її перерозподілу протягом циклу кроку. Забезпечення плавності пересування (різкі рухи можуть бути причиною пошкодження). Адаптація ходи для усунення хворобливих рухів і зусиль. Збереження ходи при зовнішніх збурювальних впливах або при зміні плану рухів (стабільність ходи). Стійкість до можливих біомеханічних порушень. Оптимізація пересування, перш за все, підвищення ефективності безпечного переміщення центру ваги з найменшою витратою енергії.
Параметри ходи
Найбільш загальними параметрами, котрі характеризують ходу, є: лінія переміщення центру маси тіла, довжина кроку, довжина подвійного кроку, кут розвороту стопи,база опори, швидкість переміщення і ритмічність.
База опори — це відстань між двома паралельними лініями, проведеними через центри опори п'ят перпендикулярно лінії переміщення. Короткий крок — це відстань між точкою опори п'яти однієї ноги й центром опори п'яти контралатеральної ноги. Розворот стопи — це кут, утворений лінією переміщення і лінією, що проходить через середину стопи — центр опори п'яти й точку між першим і другим пальцем. Ритмічність ходи — відношення тривалості фази перенесення однієї ноги до тривалості фази перенесення іншої ноги. Швидкість ходи — число великих кроків у одиницю часу. Вимірюється в одиницях: кроків за хвилину або кілометрів на годину. Для дорослого — 113 кроків за хвилину.
Біомеханіка ходи
Ходу при різних захворюваннях вивчає розділ медицини — клінічна біомеханіка; ходу як засіб досягнення спортивного результату або підвищення рівня фізичної підготовленості вивчає розділ фізичної культури — спортивна біомеханіка. Ходу вивчають багато інших наук: комп'ютерна біомеханіка, театральне та балетне мистецтво, військова справа.
Основою для вивчення всіх біомеханічних наук є біомеханіка ходи здорової людини в природних умовах.
Ходу розглядають з позиції єдності біомеханічних і нейрофізіологічних процесів, які визначають функціонування локомоторної системи людини.
Біомеханічна структура ходи включає такі підструктури:
просторову; часову; кінематичну; динамічну; іннерваційну. Просторова структура ходи (довжина кроку, база кроку, кут розвороту стопи) визначається в результаті проведення іхнометрії. Іхнометрія дозволяє реєструвати точки дотику стопи з опорою в просторі. На цій підставі визначають просторову структуру ходи.
Часова структура ходи зазвичай заснована на аналізі результатів подографії. Подографія дозволяє реєструвати моменти контакту різних відділів стопи з опорою. На цій підставі визначають тимчасові фази кроку.
Кінематику ходи вивчають з використанням контактних і безконтактних датчиків вимірювання кутів в суглобах (гоніометрія), а також із застосуванням гіроскопів — приладів, що дозволяють визначити кут нахилу сегмента тіла щодо лінії гравітації. Важливим методом у дослідженні кінематики ходи є методика циклографії — метод реєстрації координат точок, що світяться, розташованих на сегментах тіла.
Динамічні характеристики ходи вивчають із застосуванням динамографічної (силової) платформи або тензометричних устілок (динамометрія). При опорі силову платформу реєструють вертикальну реакцію опори, а також горизонтальні її складові. Для реєстрації тиску окремих ділянок стопи застосовують датчики тиску або тензодатчики, вмонтовані в підошву взуття.
Фізіологічні параметри ходи реєструють за допомогою методики електроміографії — реєстрації біопотенціалів м'язів. Електроміографія, зіставлена з даними методик оцінки часової характеристики, кінематики та динаміки ходи, є основою біомеханічного аналізу ходи.
Часова структура ходи
Основний метод дослідження часової структури — метод подографіЇ. Наприклад, дослідження ходи із застосуванням найпростішої, двоконтактної електроподографії полягає в використанні контактів у підошві спеціального взуття, які замикаються при опорі на біомеханічну доріжку. Період замикання контакту реєструється й аналізується приладом: замикання заднього контакту — опора на п'яту, замикання заднього і переднього — опора на всю стопу, замикання переднього контакту — опора на передній відділ стопи. На цій підставі будують графік тривалості кожного контакту для кожної ноги.
Кінематика ходи
Проводячи кінематичний аналіз ходи, перш за все визначають переміщення загального центру мас тіла та кутові переміщення в великих суглобах нижніх кінцівок і в суглобах стопи.
Кінематичний аналіз проводять, досліджуючи ці рухи в трьох основних анатомічних площинах тіла: в сагітальній, у горизонтальній та у фронтальній площині. Рухи сегментів тіла співвідносять із фазами тимчасової характеристики ходи.
Реєстрація рухів сегментів тіла проводиться як контактним, так і безконтактним методом. Досліджують лінійні та кутові переміщення, швидкість і прискорення.
Основні методи дослідження: циклографія, гоніометрія та оцінка руху сегмента тіла за допомогою гіроскопа.
Метод циклографії дозволяє реєструвати зміну координат точок тіла, що світяться в системі координат.
Гоніометрія — зміна кута ноги прямим методом із застосуванням кутових датчиків і неконтактним за даними аналізу циклограми.
Крім того, застосовують спеціальні датчики гіроскопи й акселерометри. Гіроскоп дозволяє реєструвати кут повороту сегмента тіла, до якого він прикріплений, навколо однієї з осей обертання, умовно названої віссю відліку. Зазвичай гіроскопи застосовують для оцінки руху тазового та плечового пояса, при цьому послідовно реєструють напрям руху в трьох анатомічних площинах — фронтальній, сагітальній і горизонтальній.
Оцінка результатів дозволяє визначити в будь-який момент кроку кут повороту таза та плечового пояса в сторону, вперед або назад, а також поворот навколо поздовжньої осі. У спеціальних дослідженнях застосовують акселерометри для вимірювання в даному випадку тангенціального прискорення гомілки.
Для дослідження ходи використовують спеціальну біомеханічну доріжку, вкриту електропровідним шаром.
Важливу інформацію отримують при проведенні традиційного в біомеханіці циклографічного дослідження, яке, як відомо, засноване на реєстрації методом відео- кінофотознімання координат маркерів, що світяться, розташованих на тілі випробуваного.
Динаміка ходи
Динаміка ходи не може бути вивчена методом прямого виміру сили, яка продукується навантаженими м'язами. До теперішнього часу не доступно жодних певних для широкого використання методик вимірювання моменту сили живого м'яза, сухожилля або суглоба. Хоча слід зазначити, що прямий метод, метод імплантації датчиків сили й тиску безпосередньо в м'яз або сухожилля застосовується у спеціальних лабораторіях. Прямий метод дослідження обертального моменту здійснюється також при використанні датчиків у протезах нижніх кінцівок і в ендопротезах суглобів.
Уявлення про сили, які впливають на людину при ході, може бути отримано або у визначенні зусилля в центрі маси всього тіла, або шляхом реєстрації опорних реакцій.
Практично сили м'язової тяги при циклічному русі можна оцінити тільки вирішуючи завдання зворотної динаміки. Тобто знаючи швидкість і прискорення рухомого сегмента, а також його масу, і центр мас, ми можемо визначити силу, яка викликає цей рух, слідуючи за другим законом Ньютона (сила прямо пропорційна масі тіла на прискорення).
Реальні сили при ході, які можна виміряти, це сили реакції опори. Зіставлення сили реакції опори й кінематики кроку дозволяє оцінити величину крутного моменту суглоба. Розрахунок крутного моменту м'яза може бути проведений, виходячи з зіставлення кінематичних параметрів, точки прикладання реакції опори та біоелектричної активності м'яза.
Сила реакції опори
Сила реакції опори — сила, що діє на тіло з боку опори. Ця сила дорівнює й протилежна тій силі, яку надає тіло на опору. Якщо при стоянні сила реакції опори дорівнює вазі тіла, то при ході до цієї сили додаються сила інерції й сила, створювана м'язами при відштовхуванні від опори.
Для дослідження сили реакції опори зазвичай застосовують динамографічну (силову) платформу, яка вмонтована в біомеханічну доріжку. При опорі в процесі ходи на цю платформу реєструють сили — сили реакції опори. Силова платформа дозволяє реєструвати результуючий або сумарний вектор сили реакції опори.
Динамічна характеристика ходи оцінюється шляхом дослідження опорних реакцій, що відображають взаємодію сил, які беруть участь в побудові локомоакта: м'язових, гравітаційних та інерційних. Вектор опорної реакції в проєкції на основні площини розкладається на три складові: вертикальну, поздовжню і поперечну. Ці складові дозволяють судити про зусилля, пов'язані з вертикальним, поздовжнім і поперечним переміщенням загального центру мас.
Сила реакції опори включає в себе вертикальну складову, що діє в напрямку вгору-вниз, поздовжню складову, спрямовану вперед-назад по осі Y, і поперечну складову, спрямовану медіально-латерально по осі X. Це похідна від сили м'язів, сили гравітації та сили інерції тіла.
Вертикальна складова вектора опорної реакції
Графік вертикальної складової опорної реакції при ході в нормі має вигляд плавної симетричної двогорбої кривої. Перший максимум кривої відповідає інтервалу часу, коли в результаті перенесення ваги тіла на опорну ногу відбувається передній поштовх; другий максимум (задній поштовх) відображає активне відштовхування ноги від опорної поверхні та викликає просування тіла вгору, вперед і в сторону опорної кінцівки. Обидва максимуми розташовані вище рівня ваги тіла і становлять відповідно при повільному темпі приблизно 100 % від ваги тіла, при довільному темпі — 120 %, при швидкому — 150 % і 140 %.