Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ЗАВИСИТ ЛИ СИЛА КИСТИ ОТ ЕЕ АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ЗОНЫ КИСТИ В ПРОЦЕССЕ ЗАХВАТА?

Щедрина М.А. 1 Новиков А.В. 1 Рукина Н.Н. 1 Донченко Е.В. 1
1 ФГБУ «Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Антропометрические параметры кисти, распределение нагрузки на ее зоны и сила цилиндрического захвата обеих кистей (всего 50) изучены у 25 практически здоровых лиц (7 мужчин, 18 женщин). Для выполнения захвата сначала подбирали «удобный» цилиндр диаметром 45 или 55 мм, а затем использовали «неудобный» цилиндр диаметром 70 мм. При выполнении цилиндрического захвата нагрузка на I палец составила 28 [25; 30] %, ладонь – 18 [15; 22] %, II–V пальцы – 48 [46; 52] %, тенар – 5 [3;6] % для всей совокупности обследованных. Выявлено, что у женщин с относительно небольшими размерами кисти сила захвата прямо пропорциональна нагрузке на область ладони и обратно пропорциональна нагрузке на область II–V пальцев. У женщин с большими размерами кисти сила захвата прямо пропорциональна нагрузке на область II–V пальцев. При увеличении диаметра сжимаемого цилиндра происходит значимое снижение силы кисти, а также перераспределение нагрузки на ее зоны в виде увеличения на область пальцев, уменьшения на область ладони и тенара.
цилиндрический захват
антропометрические размеры кисти
сила захвата
распределение нагрузки на отделы кисти
1. Гутник Б., Кобрин В., Йелдер П. Биомеханические особенности латерализации // Асимметрия. – 2008. – Т. 2, № 1. – С. 9–20.
2. Капанджи А.И. Верхняя конечность. Физиология суставов: пер. с англ. – М.: Эксмо, 2009. – 365 с.
3. Матев И., Банков С. Реабилитация при повреждениях руки: пер. с болг. – София: Медицина и физкультура, 1981. – 256 с.
4. Морозов И.Н., Новиков А.В. Паттерн распределения нагрузки на различные отделы кисти у пострадавших с травмой шейного отдела спинного мозга // Политравма. – 2011. – № 2. – С. 63–68.
5. Anakwe R.E., Huntley J.S., McEachan J.E. Grip strength and forearm circumference in a healthy population // J. Hand Surg. Eur. Vol. – 2007. – Vol. 32, № 2. – P. 203–209.
6. Armstrong C.A., Oldham J.A. A comparison of dominant and non-dominant hand strengths// J. Hand Surg. – 1999. – Vol. 24-B, № 4. – P. 421–425.
7. Barut C., Sevinc O., Sumbuloglu V. Evaluation of hand asymmetry in relation to hand preference // Coll. Antropol. – 2011. – Vol. 35, № 4. – P. 1119–1124.
8. Bohannon R.W. Grip strength: a summary of studies comparing dominant and nondominant limb measurements// Percept Mot. Skills. – 2003. – Vol. 96, № 3, pt 1. – P. 728–730.
9. Brand P.W. Biomechanics of balance in the hand // J. Hand Ther. – 1993. – Vol. 6, № 4. – P. 247–251.
10. Correlações entre força de preensão manual e variáveis antropométricas da mão de jovens adultos / L.F.R.Fernandes [et al.] // Fisioter. Pesqui. [online]. 2011. – Vol.18, № 2. – P. 151–156. – http://dx.doi.org/10.1590/S1809-29502011000200009.
11. Grip strength and hand dominance: challenging the 10 % rule/ P. Petersen [et al.] // Am. J. Occup. Ther. – 1989. – Vol.43, № 7. – P. 444–447.
12. Grip strength: effect of hand dominance/ N.A.Incel [et al.] // Singapore Med. J. – 2002. – Vol. 43, № 5. – P. 234–237.
13. Krishan K., Kanchan T., Asha N. Estimation of stature from index and ring finger length in a North Indian adolescent population // J. Forensic Leg Med. – 2012. – Vol. 19, № 5. – P. 285–290.
14. Krishan K., Kanchan T., Sharma A. Sex determination from hand and foot dimensions in a North Indian population // J. Forensic Sci. – 2011. – Vol. 56, № 2. – P. 453–459.
15. Young C.R. The F-SCAN system of foot pressure analysis // Clin. Pediatr. Med. Surg. – 1993. – Vol.10, № 3. – P. 455–461.

Наиболее важной функцией человеческой кисти является двигательная – способность к различным манипуляциям, в основе которых лежат тонкие и силовые захваты. При выполнении силового захвата предмет зажимается между пальцами, согнутыми в зависимости от размера предмета, и ладонью, а большой палец оказывает противодавление. Он вместе с тенаром (I луч) является опорой с волярно-радиальной стороны кисти, противопоставлен нажиму четырех других пальцев на предмет и способствует увеличению силы захвата. Захват оптимален, а его сила является максимальной, когда большой палец касается или приближается к указательному, образуя единственный упор, противостоящий нажиму четырех других пальцев [3].

Установлено, что в выполнении хватательных движений участвуют по крайней мере двенадцать мышц предплечья и кисти, причем связанные с ними кости вносят вклад, приводящий к развитию ряда вращательных моментов, которые могут и не быть совершенно синергичными для полного объема хватательных действий [1]. Основная роль при выполнении силового захвата принадлежит m.m. flexores digitorum superficialis et profondus, а также m.m. interossei. В осуществлении захвата принимают участие все мышцы тенара и особенно m. adductor pollicis brevis и m. flexor pollicis longus, способствуя блокировке захвата за счет сгибания дистальной фаланги I пальца. Необходимо отметить, что силовой захват в кулак утомителен, и его нельзя поддерживать долгое время [4].

Осуществление захватов кисти возможно лишь при наличии определенного синергизма мышц, который может нарушаться в результате травм или заболеваний [9]. Мышечный дисбаланс приводит в свою очередь к изменениям нагрузки на различные отделы кисти, что необходимо учитывать при построении адекватных программ реабилитации. Но вопрос о зависимости силы захвата от характера распределения нагрузки на различные отделы кисти и её антропометрических показателей до сих пор остается открытым.

Цель исследования ‒ выявить взаимосвязь антропометрических параметров кисти, распределения нагрузки в её различных зонах и силы кисти при выполнении цилиндрического захвата у практически здоровых лиц.

Материал и методы исследования

Нами были изучены антропометрические параметры и результаты биомеханического обследования обеих кистей (всего 50) у 25 практически здоровых лиц (7 мужчин, 18 женщин) в возрасте от 26 до 62 лет; средний возраст составил 44 [34; 50] года.

Регистрацию антропометрических данных проводили путем измерения (в см) длин лучей кисти и пальцев, длины и ширины ладони (рисунок).

Определение степени нагрузки на различные отделы кисти (в процентах) проводилось с использованием программно-аппаратного комплекса «F-Scan», версия 3.623 на основе технологии фирмы «Teksan» (США). Методика изначально внедрена для изучения нагрузки на стопу во время ходьбы [15], а у больных с патологией кисти используется в последние годы [2].

Для выполнения исследования сенсорный элемент, коммутированный с компьютером и содержащий порядка 980 микробародатчиков, был апплицирован в виде тонкой эластической пластины на цилиндр. Пациент по команде каждой кистью поочередно сжимал его с максимальной силой в течение двух секунд. В это время регистрировали сигналы от сенсоров, распределение давления кисти на опорную поверхность цилиндра и значения силы сжатия получали на экране монитора.

pic_28.tif pic_29.tif

Схема антропометрических измерений кисти: 1 – длина I луча – расстояние от кончика I пальца при его максимальном отведении до середины дистальной ладонной складки; 2,3,4,5 – длина I, II, III, IV, V лучей – расстояние от кончика пальца при его максимальном отведении и до точки проекции проксимального конца пястной кости на дистальную ладонную складку; L1, L2, L3, L4, L5 – длина пальцев (расстояние по средней линии от кончика пальца до его основания); А – ширина ладони (расстояние, фактически соответствующее поперечной ладонной складке); B – длина ладони (расстояние от середины основания III пальца до середины дистальной ладонной складки); 3 B –длина кисти, которой соответствовала длина III луча

В процессе исследования использовались цилиндры диаметром 45, 55 и 70 мм. Сначала для испытуемого подбирали «удобный» цилиндр таким образом, чтобы при выполнении захвата I палец образовывал «кольцо» и соприкасался с другими пальцами. Затем проводили замеры, используя цилиндр диаметром 70 мм, который был условно признан «неудобным» для тестируемых лиц.

При сравнении показателей использованы методы непараметрической статистики (критерии Вилкоксона и Манна‒Уитни); для выявления взаимосвязи различных факторов определяли коэффициент ранговой корреляции Спирмена; для описания полученных данных использовали медиану, 25 и 75 % квартили.

Результаты исследования и их обсуждение

При сравнении антропометрических характеристик, величин распределения нагрузки, силовых параметров доминантной и недоминантной кистей достоверных отличий получено не было (p > 0,05), что позволило объединить их в одну группу.

С одной стороны, отсутствие различий силы правой и левой кистей противоречит широко распространенному мнению, что доминантная рука во многих случаях сильнее, чем недоминантная, на 3,0–22,6 % [14; 6; 8], с другой стороны – подтверждает данные о том, что 10,93 % праворуких имели равные силовые показатели [11].

Показатели силы кисти у мужчин были выше, чем у женщин (p < 0,01) по критерию Манна‒Уитни (табл. 1). Это подтверждалось и данными зарубежной литературы [5; 10].

Таблица 1

Антропометрические показатели кисти у практически здоровых мужчин и женщин

Антропометрические характеристики кисти (см)

Мужчины (n = 14)

Женщины (n = 36)

Длина кисти, III луч

19,5 [18,8; 19,9]

17,5 [17; 18,5]

Длина I луча

13 [12,4; 14,1]

12 [11,8; 12,5]

Длина II луча

18,3 [18; 19]

16,7 [16; 17,4]

Длина IV луча

18 [17,4; 18,9]

16,2 [15,9; 17]

Длина V луча

15,2 [14,3; 16,4]

13,9 [13; 14,6]

Длина I пальца

6,5 [6,2; 6,8]

6 [6; 6,2]

Длина II пальца

8 [7,7; 8]

7,4 [7,2; 7,8]

Длина III пальца

9 [8,6; 9,2]

8 [7,9; 9]

Длина IV пальца

8,5 [8,1; 8,5]

7,5 [7,3; 8]

Длина V пальца

6,7 [6,5; 7]

6,1 [5,7; 6,4]

Длина ладони

10,3 [10,2; 10,9]

9,2 [9; 9,9]

Ширина ладони

9,5 [8,8; 9,9]

8 [7,7; 8]

Мужская кисть значимо отличалась от женской по длине всех ее лучей, I, III, IV, V пальцев; длине, ширине ладони и ее «площади» (p < 0,01). По длине II пальца отмечалась тенденция к отличию (p < 0,1). Полученные нами данные соответствуют результатам зарубежных авторов [7;10;12;13].

Затем были проанализированы антропометрические параметры кисти у лиц, которым поводилось тестирование с использованием цилиндров разного диаметра, выбранных для них в качестве «удобного», то есть позволяющего осуществить цилиндрический захват с максимальным приближением I пальца к другим пальцам. В зависимости от этого, а также с учетом гендерного признака были выделены три группы испытуемых. Первую группу составили 14 человек (13 женщин и один мужчина, впоследствии исключенный из выборки), для которых «удобным» оказался цилиндр диаметром 45 мм. Цилиндр диаметром 55 мм был оптимальным при тестировании пяти женщин (II группа) и шести мужчин (III группа).

Установлено, что все антропометрические показатели кисти в I группе были статистически значимо ниже, чем в двух других (p < 0,01) – табл. 2.

Таблица 2

Показатели антропометрии кисти при выполнении захвата цилиндра «удобного» диаметра

Антропометрические характеристики кисти

I группа

(n* = 26)

II группа

(n = 10)

III группа

(n = 12)

Длина кисти, III луч

17 [16,7; 17,5]

19 [19; 19]

19,5 [19,1; 20]

Длина I луча

12 [11,8; 12,1]

12,9 [12,7; 13,3]

13,2 [12,5; 14,3]

Длина II луча

16,5 [16; 16,8]

17,8 [17,7; 18,6]

18,6 [18; 19,1]

Длина IV луча

16 [15,5; 16,3]

17,4 [17,3; 17,5]

18,2 [18; 19]

Длина V луча

13,5 [13; 14]

14,9 [14,7; 15]

15,5 [14,4; 16,5]

Длина I пальца

6 [6; 6]

6,3 [6,2; 6,7]

6,5 [6,3; 6,9]

Длина II пальца

7,2 [7; 7,6]

8,7 [8,5; 8,8]

8 [8; 8,1]

Длина III пальца

8 [7,8; 8,1]

9,2 [9; 9,5]

9 [8,9; 9,2]

Длина IV пальца

7,5 [7,3; 7,8]

8,4 [8; 8,5]

8,5 [8,4; 8,5]

Длина V пальца

6 [5,6; 6,1]

6,5 [6,4; 6,9]

6,7 [6,6; 7]

Длина ладони

9 [8,6; 9,4]

10 [9,6; 10,1]

10,4 [10,2; 11,1]

Ширина ладони

8 [7,5; 8]

8,5 [8; 8,5]

9,5 [9; 10]

Примечание. *n – число обследованных кистей.

Длина I и V лучей, а также I, III, IV и V пальцев во II и III группах не разнились (p > 0,05), но в III группе длина II и IV лучей кисти, ширина ладони значимо превышали те же показатели во II группе (p < 0,01); по длине кисти (III луча), ладони и II пальца выявлены тенденции к отличию (0,01 < p < 0,05).

Распределение нагрузки на отделы кисти при выполнении захвата «удобного» цилиндра, рассчитанное на всю совокупность обследованных, выглядело следующим образом: I палец – 28 [25; 30] %, ладонь – 18 [15; 22] %, II–V пальцы – 48 [46; 52] %, тенар – 5 [3; 6] %. Характер распределения нагрузки при выполнении захвата цилиндра «оптимального» диаметра у мужчин и женщин не разнился (p > 0,05), кроме зоны I пальца, где по критерию Манна‒Уитни получена тенденция к отличию (0,01 < p < 0,05).

В I группе, где использован цилиндр диаметром 45 мм, нагрузка была значимо выше на II–V пальцы (p < 0,01) с тенденцией к уменьшению нагрузки на ладонь (0,01 < p < 0,05) по сравнению со II группой (табл. 3).

Таблица 3

Показатели распределения нагрузки на отделы кисти и силы захвата при использовании «удобных» цилиндров различных диаметров

Группы:

Распределение нагрузки на зоны кисти ( %)

Сила захвата (Н)

I палец

Ладонь

II–V пальцы

Тенар

I (n* = 26); d1 = 45 мм

29 [26; 30,8]

18 [16; 20,8]

49 [46,2; 52]

4 [2,2; 5,7]

2370 [1865; 2685]

II (n = 10); d2 = 55 мм)

29 [26; 30,8]

22 [19; 23]

45 [42,2; 47,2]

5 [4,2; 6]

3735 [3067,5; 4067,5]

III (n = 12); d2 = 55 мм)

26,5 [22; 29,2]

18 [15; 21]

48 [46,7; 55]

5 [3,4; 5,2]

4015 [2830; 4922,5]

Примечание. *n – число обследованных кистей.

Во II и III группах участников исследования, выполнявших захват цилиндра диаметром 55 мм, получена тенденция к отличию по зоне II–V пальцев (0,01 < p < 0,05). При сравнении I и III групп отличий в распределении нагрузки не получено (p > 0,05).

Сила захвата в I группе была значимо ниже, чем в двух других группах (p < 0,01). Между силовыми показателями II и III групп отличий силы кисти не получено (p > 0,05).

Исходя из полученных данных, мы условно назвали I группу «женщины с миниатюрной кистью». Антропометрические (кроме ширины ладони) и силовые характеристики кисти женщин II группы были близки к мужским, и эту группу мы обозначили как «женщины с длинной кистью».

При увеличении диаметра цилиндра во всех группах выявлено перераспределение нагрузки на отделы кисти: возрастала нагрузка на I, II–V пальцы (p < 0,01), снижалась на ладонь (p < 0,01) и область тенара (0,01 < p < 0,05) по критерию Вилкоксона (табл. 4).

Таблица 4

Показатели распределения нагрузки на отделы кисти и силы захвата при использовании «неудобного» цилиндра диаметром 70 мм

Группы:

Зоны кисти ( %)

Сила захвата (Н)

I палец

Ладонь

II–V пальцы

Тенар

I (n* = 26)

37 [31; 40]

5,5 [3,2; 7]

55 [50,2; 62

2 [1; 5]

1475 [1125; 1807,5]

II (n = 10)

26,5 [20,8; 35]

12 [9,5; 13,5]

52,5 [48,8; 55]

3,5 [1; 4,7]

2670 [1795; 3485]

III (n = 12)

31,5 [26; 33,5]

8,5 [6,5; 12,5]

54,5 [51; 57,5]

5 [4; 7]

3580 [1860; 4442,5]

Примечание. * n – число обследованных кистей.

Изменения у женщин I группы с «миниатюрной» кистью были более выраженными: выявлено достоверное уменьшение нагрузки на ладонь по сравнению со II группой (p < 0,01) и уменьшение нагрузки на ладонь и тенар по сравнению с III группой (p < 0,01).

Захват «неудобного» цилиндра приводил к значимому снижению силовых показателей кисти во всех группах (p < 0,01). По-прежнему сила кисти в I группе была ниже, чем во II и III группах (p < 0,01); между II и III группами различий силовых показателей не получено.

В дальнейшем, чтобы исключить влияние гендерных особенностей строения кисти на силовые параметры и характер распределения нагрузки, был проведен корреляционный анализ только в группах женщин, численность которых была больше, а представительство разных антропометрических типов в них было достаточным для проведения анализа.

По всей совокупности обследованных женщин при выполнении захвата цилиндра «удобного» диаметра получены статистически значимые прямая корреляционная зависимость между силой захвата и распределением нагрузки на ладонь (rs = 0,408) и обратная зависимость между показателями нагрузки на II–V пальцы и силой кисти (rs = –0,401).

Эта зависимость четко прослеживалась у женщин I группы с «миниатюрной» кистью, где при выполнении захвата цилиндра «удобного» диаметра определены статистически значимые прямая корреляционная зависимость между силой захвата и распределением нагрузки на ладонь (rs = 0,504) и обратная зависимость между показателями нагрузки на II–V пальцы и силой кисти (rs = –0,423). У женщин II группы с «длинной» кистью» картина была другой: выявлена прямая корреляция между силой кисти и распределением нагрузки на II–V пальцы (rs = 0,758).

Таким образом, у лиц с относительно небольшими размерами кисти основную роль в выполнении цилиндрического захвата с максимальным усилием играют собственные мышцы кисти, а у испытуемых с относительно большими размерами кисти – сгибатели пальцев.

Можно предположить, что при увеличении диаметра захватываемого цилиндра уменьшается амплитуда сгибания пальцев, и мышцам-сгибателям приходится развивать большее усилие для удержания предмета; роль m.m. interossei и m. flexor pollicis brevis при этом снижается. Это и приводит к перераспределению нагрузки в виде ее увеличения на пальцы и уменьшения на ладонь и область тенара.

Выводы

1. Диаметр цилиндра для выполнения захвата с максимальным усилием должен быть оптимально удобным для пациента и определяться антропометрическими характеристиками кисти.

2. Сила кисти зависит от её антропометрических характеристик: чем «длиннее» и «шире» кисть, тем выше её силовые показатели.

3. При выполнении силового цилиндрического захвата максимум нагрузки приходится на I, II–V пальцы, в меньшей степени – на ладонь и минимум – на область тенара. С увеличением диаметра сжимаемого цилиндра происходит перераспределение нагрузки на зоны кисти в виде ее увеличения на область I, II–V пальцев и уменьшения – на область ладони и тенара, сила захвата уменьшается.

4. У женщин с «миниатюрной» кистью силовые показатели намного ниже, чем у лиц с бóльшими антропометрическими характеристиками, а сила захвата прямо пропорциональна нагрузке на область ладони и обратно пропорциональна на зону II–V пальцев. При «длинной кисти» сила захвата прямо пропорциональна нагрузке на область II–V пальцев.

Мы отдаем себе отчет в том, что наши данные являются предварительными, и эта проблема требует дальнейшего изучения.

Рецензенты:

Малышев Е.С., д.м.н., заведующий курсом травматологии и ортопедии кафедры хирургии ФПКВ Нижегородской государственной медицинской академии Минздрава РФ, г. Нижний Новгород;

Измайлов С.Г., д.м.н., профессор, заместитель начальника Института ФСБ России, г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 01.08.2013.


Библиографическая ссылка

Щедрина М.А., Новиков А.В., Рукина Н.Н., Донченко Е.В. ЗАВИСИТ ЛИ СИЛА КИСТИ ОТ ЕЕ АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ЗОНЫ КИСТИ В ПРОЦЕССЕ ЗАХВАТА? // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-1. – С. 172-177;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32200 (дата обращения: 12.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074