Ходьба́ челове́ка — способ передвижения человека, при котором тело не теряет связи с поверхностью и опирается одной из ног. Представляет собой автоматизированный двигательный акт, осуществляемый в результате сложной скоординированной деятельности скелетных мышц туловища и конечностейДубровский В. И., Федорова В. Н., Биомеханика. Учебник для вузов. — М.: Владос, 2003. — ISBN 5-305-00101-3. — С. 388. Является наиболее доступным видом физической нагрузкиОрешкин Ю. А., К здоровью через физкультуру. — М., 1990.
Другие определения
Существуют и другие определения, характеризующие передвижение человека: Череда рефлекторно контролируемых падений; ходьбу образно описывают как «управляемое падение». При каждом шаге человек наклоняется вперёд и начинает падение, которому препятствует выдвинутая вперёд нога. После того, как она коснётся земли, на неё переносят вес тела, колено подгибают, амортизируя падение, и выпрямляют, возвращая тело на исходную высоту. Ходьбу рассматривают с позиции модели прямого и обратного маятника, рассматривая сегменты конечностей и тело как систему физических маятников. По образному выражению Бернштейна, который объединил биомеханику и нейрофизиологию двигательного аппарата в единую науку физиологию движений, ходьба — это: «…синергии, охватывающие всю мускулатуру и весь двигательный аппарат сверху донизу»Бернштейн Н. А., Очерки по физиологии движений и физиологии активности. — М., 1966 «…циклический акт, то есть движение, в котором периодически повторяются вновь и вновь одни и те же фазы»Бернштейн Н. А., Исследования по биодинамике ходьбы, бега, прыжка. — М.: Физкультура и спорт, 1940 Ходьба — это двигательное действие, результат реализации двигательного стереотипа, комплекса безусловных и условных рефлексов Ходьба — это двигательный навык, который представляет собой цепь последовательно закреплённых условно-рефлекторных двигательных действий, которые выполняются автоматически без участия сознания Создатель аэробики Кеннет Купер называл ходьбу «разновидностью аэробной нагрузки», «формой оздоровительной тренировки»
Виды ходьбы
Как естественной локомоции: Как спортивной и оздоровительной локомоции: Как военно-прикладной локомоции Ходьба нормальная Патологическая ходьба: при нарушении подвижности в суставах при утрате или нарушении функции мышц при нарушении масс-инерционных характеристик нижней конечности (например, ходьба на протезе голени или бедра) Ходьба с дополнительной опорой на трость (на 2 трости) Ходьба спортивная Ходьба на лыжах Ходьба оздоровительная Терренкур Ходьба нордическая (Скандинавская ходьба) (с опорой на палки) Спортивная ходьба на протезах Маршировка (организованная ходьба, упражнение в мерном хождении правильными построенными рядами)
Не следует путать виды ходьбы с видами походки. Ходьба — двигательный акт, разновидность двигательной активности. Походка — особенность ходьбы человека, «манера ходить, поступать».
Задачи ходьбы
Задачи ходьбы как важной локомоторной функции: Безопасное линейное поступательное перемещение тела вперёд (главная задача) Удержание вертикального баланса, предотвращение падения при движении Сохранение энергии, использование минимального количества энергии за счёт её перераспределения в течение цикла шага Обеспечение плавности передвижения (резкие движения могут являться причиной повреждения) Адаптация походки для устранения болезненных движений и усилий Сохранение походки при внешних возмущающих воздействиях или при изменении плана движений (стабильность ходьбы) Устойчивость к возможным биомеханическим нарушениям Оптимизация передвижения, прежде всего, повышение эффективности безопасного перемещения центра тяжести с наименьшим расходом энергии
Параметры ходьбы
Наиболее общими параметрами, характеризующими ходьбу, являются линия перемещения центра масс тела, длина шага, длина двойного шага, угол разворота стопы, база опоры, скорость перемещения и ритмичность. База опоры — это расстояние между 2 параллельными линиями, проведёнными через центры опоры пяток перпендикулярно линии перемещения Короткий шаг — это расстояние между точкой опоры пятки одной ноги и центром опоры пятки контралатеральной ноги Разворот стопы — это угол, образованный линией перемещения и линией, проходящей через середину стопы, через центр опоры пятки и точку между первым и вторым пальцами Ритмичность ходьбы — отношение длительности переносной фазы одной ноги к длительности переносной фазы другой ноги Скорость ходьбы — число больших шагов в единицу времени, или в километрах в час. Для взрослого — 113 шагов в минуту
Биомеханика ходьбы Ходьбу при различных заболеваниях изучает раздел медицины — клиническая биомеханика; ходьбу как средство достижения спортивного результата или повышения уровня физической подготовленности изучает раздел физической культуры — спортивная биомеханика. Ходьбу изучают многие другие науки: компьютерная биомеханика, театральное и балетное искусство, военное дело.
Основой для изучения всех биомеханических наук является биомеханика ходьбы здорового человека в естественных условиях.
Ходьбу рассматривают с позиции единства биомеханических и нейрофизиологических процессов, которые определяют функционирование локомоторной системы человекаВитензон А. С., Закономерности нормальной и патологической ходьбы человека. — М.: ООО «Зеркало-М». — 271 с. — ISBN 5-89853-006-1.
Биомеханическая структура ходьбы включает следующие подструктуры: пространственную; временную; кинематическую; динамическую; иннервационную.
Пространственная структура ходьбы (длина шага, база шага, угол разворота стопы) определяют в результате проведения ихнометрии, которая позволяет регистрировать в пространстве точки соприкосновения стопы с опорой. На этом основании определяют пространственную структуру ходьбы.
Временная структура ходьбы, обычно основана на анализе результатов подографии, которая позволяет регистрировать моменты контакта различных отделов стопы с опорой. На этом основании определяют временные фазы шага.
Кинематику ходьбы изучают с использованием контактных и бесконтактных датчиков измерения углов в суставах (гониометрия), а также с применением гироскопов — приборов, позволяющих определить угол наклона сегмента тела относительно линии гравитации. Важным методом в исследовании кинематики ходьбы является методика циклографии — метод регистрации координат светящихся точек, расположенных на сегментах тела.
Динамические характеристики ходьбы изучают с применением динамографической (силовой) платформы или тензометрических стелек (динамометрия). При опоре силовую платформу регистрируют вертикальную реакцию опоры, а также горизонтальные её составляющие. Для регистрации давления отдельных участков стопы применяют датчики давления или тензодатчики, вмонтированные в подошву обуви.
Физиологические параметры ходьбы регистрируют при помощи методики электромиографии — регистрации биопотенциалов мышц. Электромиография, сопоставленная с данными методик оценки временной характеристики, кинематики и динамики ходьбы, является основой биомеханического и иннервационного анализа ходьбы.
Временна́я структура ходьбы
Основной метод исследования временно́й структуры — метод подографии. Например, исследование ходьбы с применением самой простой, двухконтактной электроподографии заключается в использовании контактов в подошве специальной обуви, которые замыкаются при опоре на биомеханическую дорожку. На рисунке изображена ходьба в специальной обуви с двумя контактами в области пятки и переднего отдела стопы. Период замыкания контакта регистрируется и анализируется прибором: замыкание заднего контакта — опора на пятку, замыкание заднего и переднего — опора на всю стопу, замыкание переднего контакта — опора на передний отдел стопы. На этом основании строят график длительности каждого контакта для каждой ноги.
График самой простой двухконтактной подограммы изображается в виде подограммы правой ноги и подограмма левой ноги. Красным цветом выделена подограмма правой ноги. То есть той ноги, которая в данном случае начинает и заканчивает цикл ходьбы — двойной шаг. Тонкой линией обозначают отсутствие контакта с опорой, затем мы видим время контакта на задний отдел стопы, на всю стопу и на передний отдел. Локомоторный цикл состоит из двух двуопорных и двух переносных фаз. По подограмме определяют интервал опоры на пятку, на всю стопу и на её передний отдел. Временные характеристики шага выражают в секундах и в процентах к продолжительности двойного шага, длительность которого принимают за 100 %.
Все остальные параметры ходьбы (кинематические, динамические и электрофизиологические) привязывают к подограмме — основному методу оценки временной характеристики ходьбы.
Кинематика ходьбы
Проводя кинематический анализ ходьбы, прежде всего, определяют перемещение общего центра масс тела и угловые перемещения в крупных суставах нижних конечностей и в суставах стопы.
Кинематический анализ проводят, исследуя эти движения в трёх основных анатомических плоскостях тела: в сагиттальной, горизонтальной и фронтальной плоскостях. Движения сегментов тела соотносят с фазами временной характеристики ходьбы.
Регистрация движений сегментов тела проводится как контактным, так и бесконтактным методом. Исследуют линейные и угловые перемещения, скорость и ускорение.
Основные методы исследования: циклография, гониометрия и оценка движения сегмента тела при помощи гироскопа.
Метод циклографии позволяет регистрировать изменение координат светящихся точек тела в системе координат.
Гониометрия — изменение угла ноги прямым методом с применением угловых датчиков и неконтактным по данным анализа циклограммы.
Кроме того, применяют специальные датчики гироскопы и акселерометры. Гироскоп позволяет регистрировать угол поворота сегмента тела, к которому он прикреплён, вокруг одной из осей вращения, условно названной осью отсчёта. Обычно гироскопы применяют для оценки движения тазового и плечевого пояса, при этом последовательно регистрируют направление движения в трёх анатомических плоскостях — фронтальной, сагиттальной и горизонтальной.
Оценка результатов позволяет определить в любой момент шага угол поворота таза и плечевого пояса в сторону, вперёд или назад, а также поворот вокруг продольной оси. В специальных исследованиях применяют акселерометры для измерения в данном случае тангенциального ускорения голени.
Для исследования ходьбы используют специальную биомеханическую дорожку, покрытую электропроводным слоем.
Важную информацию получают при проведении традиционного в биомеханике циклографического исследования, которое, как известно, основано на регистрации методом видео-, кино-, фотосъёмки координат светящихся маркеров, расположенных на теле испытуемого.
Динамика ходьбы
Динамика ходьбы не может быть изучена методом прямого измерения силы, которая продуцируется работающими мышцами. До настоящего времени отсутствуют доступные для широкого использования методики измерения момента силы живой мышцы, сухожилия или сустава. Хотя следует отметить, что прямой метод, метод имплантации датчиков силы и давления непосредственно в мышцу или сухожилие применяется в специальных лабораториях. Прямой метод исследования вращающего момента осуществляется также при использовании датчиков в протезах нижних конечностей и в эндопротезах суставов.
Представление о силах, воздействующих на человека при ходьбе, может быть получено или в определении усилия в центре масс всего тела или путём регистрации опорных реакций.
Практически силы мышечной тяги при циклическом движении можно оценить, только решая задачу обратной динамики. То есть, зная скорость и ускорение движущегося сегмента, а также его массу и центр масс, мы можем определить силу, которая вызывает это движение, следуя второму закону Ньютона (сила прямо пропорциональна массе тела и ускорению).