Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

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.

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

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

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

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

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.