Верхние конечности или верхние конечности — это передние конечности прямоходящего четвероногого позвоночного , простирающиеся от лопаток и ключиц вниз до пальцев , включая все мышцы и связки, связанные с плечевыми , локтевыми , запястными и суставами пальцев . [1] У людей каждая верхняя конечность делится на плечо , руку , локоть , предплечье , запястье и кисть , [2] и в основном используется для лазания , подъема и манипулирования предметами. В анатомии , так же как рука относится к верхней части руки , нога относится к нижней части ноги .
В формальном использовании термин «рука» относится только к структурам от плеча до локтя, явно исключая предплечье , и, таким образом, «верхняя конечность» и «рука» не являются синонимами. [3] Однако в повседневном использовании эти термины часто используются взаимозаменяемо. Термин «верхняя часть руки» является избыточным в анатомии, но в неформальном использовании используется для различения двух терминов.
В человеческом теле мышцы верхней конечности можно классифицировать по происхождению, топографии, функции или иннервации. В то время как группировка по иннервации выявляет эмбриологическое и филогенетическое происхождение, функционально-топографическая классификация ниже отражает сходство в действии между мышцами (за исключением плечевого пояса, где мышцы со схожим действием могут значительно различаться по своему расположению и ориентации. [4]
Плечевой пояс [5] или грудной пояс [6] , состоящий из ключицы и лопатки , соединяет верхнюю конечность с осевым скелетом через грудино-ключичный сустав (единственный сустав в верхней конечности, который напрямую сочленяется с туловищем), шаровидный сустав, поддерживаемый подключичной мышцей , которая действует как динамическая связка . В то время как эта мышца предотвращает вывих в суставе, сильные силы имеют тенденцию вместо этого ломать ключицу. Акромиально-ключичный сустав , сустав между акромиальным отростком на лопатке и ключицей, аналогичным образом укреплен прочными связками, особенно клювовидно-ключичной связкой , которая предотвращает чрезмерные боковые и медиальные движения. Между собой эти два сустава обеспечивают широкий диапазон движений для плечевого пояса, во многом из-за отсутствия контакта костей между лопаткой и осевым скелетом. Тазовый пояс , напротив, прочно прикреплен к осевому скелету, что увеличивает устойчивость и несущую способность. [6]
Подвижность плечевого пояса поддерживается большим количеством мышц. Наиболее важными из них являются мышечные листы, а не веретенообразные или ремневидные мышцы, и поэтому они никогда не действуют изолированно, а некоторые волокна действуют в координации с волокнами других мышц. [6]
Плечевой сустав (в просторечии называемый плечевым суставом) — это высокоподвижный шаровидный сустав между суставной впадиной лопатки и головкой плечевой кости. Не имея пассивной стабилизации, обеспечиваемой связками в других суставах, плечевой сустав активно стабилизируется вращательной манжетой , группой коротких мышц, тянущихся от лопатки до плечевой кости. Суставу доступна лишь незначительная нижняя поддержка, и вывих плеча почти исключительно происходит в этом направлении. [7]
Крупные мышцы, действующие в этом суставе, выполняют множественные действия, и кажущиеся простыми движения часто являются результатом сложных антагонистических и протагонистических действий нескольких мышц. Например, большая грудная мышца является важнейшим сгибателем руки, а широчайшая мышца спины — важнейшим разгибателем в плечевом суставе, но, действуя вместе, эти две мышцы отменяют действие друг друга, оставляя только их объединенный компонент медиального вращения. С другой стороны, для достижения чистого сгибания в суставе дельтовидная и надостная мышцы должны отменить компонент приведения, а малая круглая и подостная мышцы — компонент медиального вращения большой грудной мышцы. Аналогично, отведение (отведение руки от тела) выполняется разными мышцами на разных этапах. Первые 10° полностью выполняются надостной мышцей, но после этого волокна гораздо более сильной дельтовидной мышцы готовы взять на себя работу до 90°. Для достижения полного диапазона отведения в 180° рука должна быть повернута медиально, а лопатка должна быть повернута вокруг своей оси, чтобы направить суставную впадину вверх. [7]
Кости, образующие верхнюю конечность человека,
Собственно рука ( brachium ), иногда называемая плечом [5] , область между плечом и локтем, состоит из плечевой кости с локтевым суставом на ее дистальном конце.
Локтевой сустав представляет собой комплекс из трех суставов — плечелучевого , плечелоктевого и верхнего лучелоктевого суставов — первые два позволяют сгибание и разгибание, в то время как последний, вместе со своим нижним тезкой , позволяет супинацию и пронацию запястья. Трицепс является основным разгибателем, а плечевая и бицепс — основными сгибателями. Бицепс, однако, является основным супинатором и при выполнении этого действия перестает быть эффективным сгибателем в локте. [8]
Предплечье ( лат . antebrachium ) [5] состоит из лучевой и локтевой костей ; последняя является основной дистальной частью локтевого сустава, тогда как первая составляет основную проксимальную часть запястного сустава.
Большинство из большого количества мышц предплечья делятся на разгибатели запястья, кисти и пальцев на дорсальной стороне (тыльная сторона кисти) и сгибатели того же типа в поверхностных слоях на вентральной стороне (сторона ладони). Эти мышцы крепятся либо к латеральному, либо к медиальному надмыщелку плечевой кости. Таким образом, они действуют на локоть, но, поскольку их начало расположено близко к центру вращения локтя, они в основном действуют дистально на запястье и кисть. Исключениями из этого простого деления являются плечелучевая мышца — сильный сгибатель локтя — и длинная ладонная мышца — слабый сгибатель запястья, который в основном действует, напрягая ладонный апоневроз . Более глубокие сгибательные мышцы являются внешними мышцами руки; сильные сгибатели в суставах пальцев используются для создания важного силового захвата руки, в то время как принудительное разгибание менее полезно, и соответствующий разгибатель, таким образом, намного слабее. [9]
Бицепс — это основной супинатор (ввинчивает винт правой рукой), а круглый пронатор и квадратный пронатор — основные пронаторы (отвинчивание) — последние два вращают радиус вокруг локтевой кости (отсюда и название первой кости), а первый меняет это действие с помощью супинатора . Поскольку бицепс намного сильнее своих противников, супинация — более сильное действие, чем пронация (отсюда и направление винтов). [9]
Запястье ( лат . carpus ), [5] состоит из костей запястья , сочленяется в запястном суставе (или лучезапястном суставе ) проксимально и в запястно-пястном суставе дистально. Запястье можно разделить на два компонента, разделенных среднезапястными суставами . Небольшие движения восьми костей запястья во время сложных движений запястья сложно описать, но сгибание в основном происходит в среднезапястном суставе, тогда как разгибание в основном происходит в лучезапястном суставе; последний сустав также обеспечивает большую часть приведения и отведения в запястье. [10]
То, как мышцы действуют на запястье, сложно описать. Пять мышц, действующих на запястье напрямую — сгибатель запястья радиальный , сгибатель запястья локтевой , разгибатель запястья радиальный , разгибатель запястья локтевой и длинная ладонная — сопровождаются сухожилиями внешних мышц руки (т. е. мышц, действующих на пальцы). Таким образом, каждое движение запястья является работой группы мышц; поскольку четыре основные мышцы запястья (FCR, FCU, ECR и ECU) прикреплены к четырем углам запястья, они также производят вторичное движение (т. е. локтевое или лучевое отклонение). Чтобы произвести чистое сгибание или разгибание запястья, эти мышцы должны действовать парами, чтобы компенсировать вторичное действие друг друга. С другой стороны, движения пальцев без соответствующих движений запястья требуют, чтобы мышцы запястья компенсировали вклад внешних мышц руки в запястье. [10]
Кисть ( лат . manus ), [5] пястные кости ( в самой кисти) и фаланги пальцев образуют пястно-фаланговые суставы (ПФС, включая костяшки пальцев ) и межфаланговые суставы (МФС).
Из суставов между запястьем и пястью, запястно-пястных суставов , только седловидный сустав большого пальца обеспечивает высокую степень подвижности, в то время как противоположное справедливо для пястно-фаланговых суставов. Суставы пальцев являются простыми шарнирными суставами. [10]
Основная роль самой руки — хватание и манипуляция; задачи, для которых рука была адаптирована к двум основным захватам — силовому захвату и точному захвату. При силовом захвате объект удерживается на ладони, а при точном захвате объект удерживается пальцами, оба захвата выполняются внутренними и внешними мышцами руки вместе. Самое главное, что относительно сильные мышцы тенара большого пальца и гибкий первый сустав большого пальца позволяют выполнять специальное противодействующее движение, которое приводит дистальную подушечку большого пальца в прямой контакт с дистальными подушечками других четырех пальцев. Противодействие — это сложная комбинация сгибания и отведения большого пальца, которая также требует поворота большого пальца на 90° вокруг своей собственной оси. Без этого сложного движения люди не смогли бы выполнять точный захват. [11]
Кроме того, центральная группа внутренних мышц руки вносит важный вклад в ловкость человека. Ладонные и тыльные межкостные мышцы приводят и отводят в суставах ПФП и играют важную роль в сжатии. Червеобразные мышцы, прикрепленные к сухожилиям глубокого сгибателя пальцев (FDP) и общего разгибателя пальцев (FDC), сгибают суставы ПФП, разгибая суставы ИП, и обеспечивают плавную передачу сил между этими двумя мышцами при разгибании и сгибании пальцев. [11]
Двигательное и сенсорное снабжение верхней конечности обеспечивается плечевым сплетением, которое образовано вентральными ветвями спинномозговых нервов C5-T1. В заднем треугольнике шеи эти ветви образуют три ствола, из которых волокна входят в подмышечную область (подмышечную впадину) для иннервации мышц переднего и заднего отделов конечности. В подмышечной впадине формируются шнуры, разделяющиеся на ветви, включая пять конечных ветвей, перечисленных ниже. [12] Мышцы верхней конечности иннервируются сегментарно проксимально к дистальному, так что проксимальные мышцы иннервируются более высокими сегментами (C5–C6), а дистальные мышцы иннервируются более низкими сегментами (C8–T1). [13]
Двигательная иннервация верхней конечности осуществляется пятью конечными нервами плечевого сплетения : [13]
Коллатеральные ветви плечевого сплетения: [13]
Артерии верхней конечности:
локтевая , питательная и мышечная ветви плечевой артерии .
Вены верхней конечности:
Что касается кровоснабжения верхних конечностей, то здесь существует множество анатомических вариаций. [14]
Скелеты всех млекопитающих основаны на общем шаблоне пентадактиля («пятипалый»), но оптимизированы для различных функций. Хотя многие млекопитающие могут выполнять другие задачи, используя свои передние конечности, их основное использование у большинства наземных млекопитающих — один из трех основных способов передвижения: копытное (ходящее на копытах), пальцеходящее (ходящее на пальцах ног) и стопоходящее (ходящее на подошвах). Как правило, передние конечности оптимизированы для скорости и выносливости, но у некоторых млекопитающих часть оптимизации передвижения была принесена в жертву другим функциям, таким как рытье и хватание. [15]
У приматов верхние конечности обеспечивают широкий диапазон движений, что увеличивает ловкость рук. Конечности шимпанзе , по сравнению с людьми, показывают их другой образ жизни. Шимпанзе в основном использует два способа передвижения: ходьбу на костяшках пальцев , стиль четвероногости, при котором вес тела поддерживается костяшками пальцев (или, точнее, средними фалангами пальцев), и брахиацию (перепрыгивание с ветки на ветку), стиль двуногости , при котором согнутые пальцы используются для захвата ветвей над головой. Чтобы соответствовать требованиям этих стилей передвижения, фаланги пальцев шимпанзе длиннее и имеют более прочные области прикрепления для сухожилий сгибателей, в то время как пястные кости имеют поперечные гребни, ограничивающие дорсифлексию (вытягивание пальцев к тыльной стороне ладони). Большой палец достаточно мал, чтобы облегчить брахиацию, сохраняя при этом некоторую ловкость, предлагаемую противопоставленным большим пальцем. Напротив, у людей практически все двигательные функции утрачены, в то время как у преобладающих брахиаторов, таких как гиббоны , большие пальцы сильно редуцированы, а запястья негибкие. [15]
У копытных передние конечности оптимизированы для максимизации скорости и выносливости до такой степени, что конечности почти не служат никакой другой цели. В отличие от скелета человеческих конечностей, проксимальные кости копытных короткие, а дистальные кости длинные, чтобы обеспечить длину шага; проксимально большие и короткие мышцы обеспечивают быстроту шага. Непарнокопытные , такие как лошадь , используют один третий палец для переноса веса и имеют значительно редуцированные пястные кости. Парнокопытные , такие как жираф , используют как третий, так и четвертый пальцы, но одну полностью сросшуюся фалангу для переноса веса. Копытные, среда обитания которых не требует быстрого бега по твердой местности, например бегемот , сохранили четыре пальца. [15]
У видов отряда Carnivora , некоторые из которых являются насекомоядными, а не плотоядными , кошки являются одними из наиболее высокоразвитых хищников, предназначенных для скорости, силы и ускорения, а не выносливости. По сравнению с копытными, их конечности короче, более мускулистые в дистальных сегментах и сохраняют пять пястных и пальцевых костей, что обеспечивает больший диапазон движений, более разнообразную функцию и ловкость (например, лазание, удары и уход). У некоторых насекомоядных видов этого отряда лапы специализированы для определенных функций. Медведь- ленивец использует свои пальцы и большие когти, чтобы разрывать бревна, а не убивать добычу. Другие насекомоядные виды, такие как большая и красная панды , развили большие сесамовидные кости в своих лапах, которые служат дополнительным «большим пальцем», в то время как другие, такие как сурикат , используют свои конечности в основном для рытья и имеют рудиментарные первые пальцы. [15]
Древесный двупалый ленивец , южноамериканское млекопитающее из отряда Pilosa , имеет конечности, настолько хорошо приспособленные к висению на ветвях, что он не может ходить по земле , где ему приходится волочить свое тело, используя большие изогнутые когти на передних пальцах. [15]