Верхние конечности или верхние конечности — это передние конечности прямоходящих четвероногих позвоночных животных , простирающиеся от лопаток и ключиц до пальцев включительно , включая все мышцы и связки , связанные с плечевыми , локтевыми , запястными и суставными суставами. [1] У человека каждая верхняя конечность разделена на руку , предплечье и кисть и в основном используется для лазания , подъема и манипулирования предметами.
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. [2] Однако в повседневном использовании эти термины часто используются как синонимы. Термин «плечо» является излишним в анатомии, но в неформальном использовании используется для различения этих двух терминов.
В организме человека мышцы верхней конечности можно классифицировать по происхождению, топографии, функции и иннервации. Если группировка по иннервации выявляет эмбриологическое и филогенетическое происхождение, то приведенная ниже функционально-топографическая классификация отражает сходство действий мышц (за исключением плечевого пояса, где мышцы со сходным действием могут значительно различаться по своему расположению и ориентации. [3]
Плечевой пояс [4] или грудной пояс [5] , состоящий из ключицы и лопатки , соединяет верхнюю конечность с осевым скелетом через грудино-ключичный сустав (единственный сустав верхней конечности, который непосредственно сочленяется с туловищем), Шаровидный сустав поддерживается подключичной мышцей , которая действует как динамическая связка . Хотя эта мышца предотвращает вывих сустава, вместо этого сильные силы имеют тенденцию ломать ключицу. Акромиально -ключичный сустав , место соединения акромиального отростка лопатки и ключицы, также укреплен сильными связками, особенно клювовидно-ключичной связкой , которая предотвращает чрезмерные латеральные и медиальные движения. Между собой эти два сустава обеспечивают широкий диапазон движений плечевого пояса, во многом из-за отсутствия межкостного контакта между лопаткой и осевым скелетом. Тазовый пояс , напротив, прочно фиксирован к осевому скелету, что повышает стабильность и несущую способность.[5]
Подвижность плечевого пояса поддерживается большим количеством мышц. Наиболее важными из них являются мышечные пластинки, а не веретенообразные или ремнеобразные мышцы, и поэтому они никогда не действуют изолированно, а действуют с помощью некоторых волокон, действующих координировано с волокнами других мышц. [5]
Плечевой сустав (в просторечии называемый плечевым суставом) представляет собой высокоподвижный шаровидный сустав между суставной впадиной лопатки и головкой плечевой кости. Не имея пассивной стабилизации, обеспечиваемой связками других суставов, плечевой сустав активно стабилизируется вращательной манжетой — группой коротких мышц, простирающихся от лопатки до плечевой кости. Суставу доступна незначительная поддержка, и вывих плеча происходит почти исключительно в этом направлении.[6]
Большие мышцы, действующие в этом суставе, выполняют множество действий, и, казалось бы, простые движения часто являются результатом сложных действий нескольких мышц-антагонистов и главных героев. Например, большая грудная мышца является наиболее важным сгибателем руки, а широчайшая мышца спины — наиболее важным разгибателем плечевого сустава, но, действуя вместе, эти две мышцы нейтрализуют действие друг друга, оставляя только их объединенный медиальный компонент ротации. С другой стороны, для достижения чистого сгибания в суставе дельтовидная и надостная мышцы должны компенсировать компонент приведения, а малая круглая и подостная мышцы - компонент медиальной ротации большой грудной мышцы. Аналогичным образом отведение (отведение руки от тела) выполняется разными мышцами на разных этапах. Первые 10° полностью выполняются надостной мышцей, но далее волокна гораздо более сильной дельтовидной мышцы могут взять на себя работу до 90°. Для достижения полного диапазона отведения на 180° руку необходимо повернуть медиально, а лопатку максимально повернуть вокруг себя, чтобы направить суставную впадину вверх.[6]
Кости, образующие верхнюю конечность человека,
Собственно рука ( плечо ), иногда называемая плечом, [4] область между плечом и локтем, состоит из плечевой кости с локтевым суставом на дистальном конце.
Локтевой сустав представляет собой комплекс трех суставов — плечелучевого , плечелоктевого и верхнего лучелоктевого суставов — первые два обеспечивают сгибание и разгибание, тогда как последний, вместе со своим нижним тезкой , обеспечивает супинацию и пронацию запястья. Трицепс является основным разгибателем, а плечевая мышца и бицепс — основными сгибателями. Однако бицепс является основным супинатором и при выполнении этого действия перестает быть эффективным сгибателем в локтевом суставе.[7]
Предплечье ( лат . antebrachium ), [4] состоит из лучевой и локтевой костей ; последний представляет собой основную дистальную часть локтевого сустава, а первый составляет основную проксимальную часть лучезапястного сустава.
Большая часть большого количества мышц предплечья разделена на разгибатели запястья, кисти и пальцев на дорсальной стороне (тыльной стороне кисти) и сгибатели в поверхностных слоях на вентральной стороне (сторона ладони). Эти мышцы прикрепляются 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 действуют в основном дистально на запястье и кисть. Исключением из этого простого разделения являются плечелучевая мышца (сильный сгибатель локтя) и длинная ладонная мышца (слабый сгибатель запястья, который в основном напрягает ладонный апоневроз ). Более глубокие мышцы-сгибатели являются внешними мышцами руки; сильные сгибатели в суставах пальцев используются для обеспечения важного силового захвата руки, в то время как принудительное разгибание менее полезно, и соответствующие разгибатели, таким образом, намного слабее.[8]
Бицепс — это главный супинатор (ввинчивайте винт правой рукой), а круглый пронатор и квадратный пронатор — главные пронаторы (выкручиваются) — последние два играют роль лучевой кости вокруг локтевой кости (отсюда и название первой кости), а первый меняет направление. этому действию способствует супинатор . Поскольку бицепс намного сильнее своих противников, супинация является более сильным действием, чем пронация (отсюда и направление винтов).[8]
Запястье ( лат . carpus ), [4] состоящее из костей запястья , сочленяется в лучезапястном суставе (или лучезапястном суставе ) проксимально и запястно -пястном суставе дистально. Запястье можно разделить на две части, разделенные 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 преимущественно происходит в лучезапястном суставе; последний сустав также обеспечивает большую часть приведения и отведения запястья.[9]
Как действуют мышцы запястья, описать сложно. Пять мышц, действующих непосредственно на запястье — лучевой сгибатель запястья , локтевой сгибатель запястья , лучевой разгибатель запястья , локтевой разгибатель запястья и длинная ладонная мышца — сопровождаются сухожилиями внешних мышц кисти (т. е. мышц, действующих на пальцы). Таким образом, каждое движение запястья — это работа группы мышц; поскольку четыре основные мышцы запястья (FCR, FCU, ECR и ECU) прикреплены к четырем углам запястья, они также производят вторичные движения (т. е. локтевое или радиальное отклонение). Поэтому, чтобы обеспечить чистое сгибание или разгибание запястья, эти мышцы должны действовать парами, нейтрализуя вторичное действие друг друга. С другой стороны, движения пальцев без соответствующих движений запястья требуют, чтобы мышцы запястья компенсировали вклад внешних мышц запястья.[9]
Кисть ( лат . manus ), [4] пястные кости (собственно кисти) и фаланги пальцев образуют пястно-фаланговые суставы (ПМС, включая костяшки пальцев ) и межфаланговые суставы (МП).
Из суставов между запястьем и пястью, запястно - пястных суставов , только седловидный сустав большого пальца обладает высокой степенью подвижности, тогда как для пястно-фаланговых суставов наблюдается обратное. Суставы пальцев – простые шарнирные суставы.[9]
Основная роль самой руки — захват и манипуляция; задачи, для которых рука приспособлена к двум основным хватам — силовому и точному хвату. При силовом хвате предмет удерживается ладонью, при точном хвате предмет удерживается пальцами, оба захвата осуществляются внутренними и внешними мышцами руки вместе. Самое главное, что относительно сильные мышцы тенара большого пальца и гибкий первый сустав большого пальца позволяют совершать особые противодействующие движения, которые приводят дистальную подушечку большого пальца в прямой контакт с дистальными подушечками остальных четырех пальцев. Оппозиция представляет собой сложную комбинацию сгибания и отведения большого пальца, которая также требует поворота большого пальца на 90° вокруг своей оси. Без этого сложного движения люди не смогли бы выполнять точный захват.[10]
Кроме того, центральная группа внутренних мышц рук вносит важный вклад в ловкость человека. Ладонное и дорсальное приведение и отведение межкостных суставов в суставах ПМК играют важную роль в защемлении. Червячные мышцы, прикрепленные к сухожилиям глубокого сгибателя пальцев (FDP) и общего разгибателя пальцев (FDC), сгибают ПЦП-суставы при разгибании IP-суставов и обеспечивают плавную передачу усилий между этими двумя мышцами при разгибании и сгибании пальцев.[10]
Двигательное и сенсорное снабжение верхней конечности обеспечивает плечевое сплетение, образованное вентральными ветвями спинномозговых нервов С5-Т1. В заднем треугольнике шеи эти ветви образуют три ствола, от которых волокна выходят в подмышечную область (подмышку) для иннервации мышц переднего и заднего отделов конечности. В подмышечной впадине тяжи делятся на ветви, включая пять конечных ветвей, перечисленных ниже.[11] Мышцы верхней конечности иннервируются сегментарно проксимальнее дистально, так что проксимальные мышцы иннервируются более высокими сегментами (C5–C6), а дистальные мышцы иннервируются нижними сегментами (C8–T1).[12]
Двигательная иннервация верхней конечности пятью концевыми нервами плечевого сплетения : [12]
Коллатеральные ветви плечевого сплетения: [12]
Артерии верхней конечности:
локтевая , питательная и мышечная ветви плечевой артерии .
Вены верхней конечности:
Что касается кровоснабжения верхних конечностей, то здесь существует множество анатомических вариаций. [13]
Скелеты всех млекопитающих основаны на общем пятипалом шаблоне, но оптимизированы для выполнения различных функций. Хотя многие млекопитающие могут выполнять другие задачи, используя передние конечности, у большинства наземных млекопитающих их основным способом передвижения является один из трех основных способов передвижения: копытный (копыта), пальцевый (ходки на пальцах ног) и стопоходящий (ходки на подошвах). Как правило, передние конечности оптимизированы по скорости и выносливости, но у некоторых млекопитающих часть оптимизации движений приносится в жертву другим функциям, таким как рытье и хватание.[14]
У приматов верхние конечности обеспечивают широкий диапазон движений, что увеличивает ловкость рук. Конечности шимпанзе , по сравнению с человеческими, демонстрируют иной образ жизни. Шимпанзе в основном использует два способа передвижения: ходьбу на костяшках пальцев , стиль четвероногого положения , при котором вес тела поддерживается на костяшках пальцев (или, точнее, на средних фалангах пальцев), и брахиацию (раскачивание с ветки на ветку), стиль прямохождения , при котором согнутые пальцы используются для захвата ветвей над головой. Чтобы соответствовать требованиям этих стилей передвижения, фаланги пальцев шимпанзе длиннее и имеют более прочные места прикрепления сухожилий сгибателей, в то время как пястные кости имеют поперечные гребни, ограничивающие тыльное сгибание (вытягивание пальцев к тыльной стороне кисти). Большой палец достаточно мал, чтобы облегчить брахиацию, сохраняя при этом некоторую ловкость, обеспечиваемую противопоставленным большим пальцем. Напротив, у людей практически вся функциональность передвижения утрачена, в то время как преобладающие брахиаторы, такие как гиббоны , имеют очень уменьшенные большие пальцы и негибкие запястья.[14]
У копытных передние конечности оптимизированы для максимизации скорости и выносливости до такой степени, что конечности практически не служат никакой другой цели. В отличие от скелета конечностей человека, проксимальные кости копытных короткие, а дистальные кости длинные, что обеспечивает длину шага; проксимально большие и короткие мышцы обеспечивают быстроту шага. Непарнокопытные , такие как лошади , используют один третий палец для опоры и имеют значительно уменьшенные пястные кости . Копытные с парными пальцами , такие как жираф , используют как третий, так и четвертый пальцы, но одну полностью сросшуюся фаланговую кость для опоры. Копытные, среда обитания которых не требует быстрого бега по пересеченной местности, например бегемот , сохранили четыре пальца.[14]
Среди 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 для выносливости. По сравнению с копытными, их конечности короче, более мускулистые в дистальных сегментах и имеют пять пястных костей и пальцевых костей; обеспечивая больший диапазон движений, более разнообразные функции и ловкость (например, лазание, удары и уход). У некоторых насекомоядных видов этого отряда лапы предназначены для выполнения определенных функций. Медведь -ленивец использует свои пальцы и большие когти, чтобы разрывать бревна, а не убивать добычу. У других насекомоядных видов, таких как гигантская и красная панды , на лапах развились крупные сесамовидные кости , 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.[14]
Древесный двупалый ленивец , южноамериканское млекопитающее отряда пилоза , имеет конечности, настолько хорошо приспособленные к висению на ветвях, что он не может ходить по земле, где ему приходится тащить собственное тело, используя большие изогнутые когти на передних пальцах. .[14]