Ćwiczenia w otwartych i zamkniętych łańcuchach kinematycznych

 

W ostatnich latach w procesie rehabilitacji coraz powszechniej wykorzystuje się ćwiczenia w zamkniętych łańcuchach kinematycznych. W czasie wykonywania tych ćwiczeń siły ścinające w stawach mają minimalną wartość, dzięki czemu nie dochodzi do przeciążeń i uszkodzeń samych stawów i tkanek okołostawowych.
By w pełni zrozumieć zasadę wykonywania ćwiczeń, należy najpierw zdać sobie sprawę czym jest łańcuch kinematyczny.

Zgodnie z definicją jest to część mechanizmu, składająca się z kilku połączonych ze sobą członów, tworzących jedną lub wiele par kinematycznych.
Inaczej mówiąc jest to zamknięty system ogniw połączonych ze sobą w taki sposób, że ruch jednego ogniwa, przy ustabilizowanym innym ogniwie powoduje ruch pozostałych w możliwy do przewidzenia sposób.
W organizmie ludzkim używa się raczej definicji łańcucha biokinematycznego, czyli kombinacji kilku rozmieszczonych kolejno stawów, stanowiących kompleksowy układ ruchowy.
Łańcuchy kinematyczne dzielą się na otwarte i zamknięte.
Poniżej zamieszczono kilka definicji, które ułatwią zrozumienie istoty ćwiczeń w łańcuchach biokinematycznych.

Para kinematyczna to połączenie ruchowe dwóch członów. Para kinematyczna odbiera część stopni swobody członom przez nią związanym. Inaczej mówiąc, poszczególne człony tworzące parę kinematyczną wzajemnie ograniczają swoje ruchy względne.

Człon to podstawowy element mechanizmu. W organizmach ludzkich i zwierzęcych człony stanowią kości.

Ruchliwość łańcucha kinematycznego określa ile stopni swobody posiada łańcuch, to znaczy ile różnych typów ruchu jest w stanie przenieść.

Stopień swobody to liczba niezależnych ruchów, jakie ciało jest w stanie zrealizować w przestrzeni. Przez niezależnych rozumie się, że żaden z tych ruchów nie może być uzyskany poprzez superpozycję pozostałych.
Stawy w organizmie człowieka mają maksymalnie trzy stopnie swobody ruchu.

Liczba stopni swobody jest to ilość zmiennych położenia, jaką należy podać w celu jednoznacznego określenia układu w przestrzeni. Swobodny człon sztywny, zawieszony w przestrzeni posiada 6 stopni swobody ruchu: trzy ruchy postępowe wzdłuż osi x, y, z i trzy obrotowe wokół tych samych osi.

Łańcuch kinematyczny otwarty to łańcuch, w którym tylko jeden z członów zewnętrznych jest połączony ruchowo z podstawą. W łańcuchu tym ogniwo końcowe jest swobodne. Ruchy ogniw są niezależne od siebie.
Większość łańcuchów wchodzących w skład organizmu ludzkiego to łańcuchy otwarte, których ostatnie, wolne ogniwo stanowią stopa lub ręka.
Ćwiczenia wykonywane w łańcuchach otwartych charakteryzują się znaczną prędkością i swobodą ruchu, zmniejszoną zaś stabilnością. Działają na pojedyncze grupy mięśniowe, odtwarzają pojedyncze wzorce ruchowe, w znacznie mniejszym natomiast stopniu wpływają na propriocepcję. W ćwiczeniach tych mamy do czynienia z przewagą sił ścierających nad kompresującymi.

Łańcuch kinematyczny zamknięty to łańcuch, w którym co najmniej dwa człony zewnętrzne są połączone ruchowo z podstawą. W łańcuchu tym każdy z członów połączony jest z co najmniej dwoma innymi członami, ruch jednego ogniwa powoduje ruch innych ogniw wchodzących w skład łańcucha. Zamknięte łańcuchy w organizmie ludzkim to: klatka piersiowa z żebrami, mostkiem i kręgosłupem, gdzie ruch żeber w procesie oddychania powoduje ruch pozostałych struktur oraz miednica.
W łańcuchach zamkniętych ruch wykonywany jest jednocześnie w wielu stawach, przy czym dystalny człon jest ustabilizowany lub napotyka opór, który uniemożliwia lub znacznie ogranicza ruch. Ćwiczenia w łańcuchach zamkniętych charakteryzują się mniejszą prędkością i swoboda ruchu, większą natomiast stabilnością. Ponieważ angażują duże zespoły kostno-stawowo-mieśniowe, są bardziej przydatne przy odtwarzaniu złożonych wzorców ruchowych. W czasie ich wykonywania mamy do czynienia z przewaga sił kompresujących nad ścinającymi. Dzięki zaangażowaniu dużych grup mięśniowych oraz oddziaływaniu na wiele stawów jednocześnie znacznie poprawiają propriocepcję.

Większość ruchów stanowi jednak kompilację łańcuchów zamkniętych i otwartych. Dla przykładu w czasie wolnego chodu 65% ruchu ma miejsce w łańcuchu zamkniętym, w miarę wzrostu tempa marszu udział ten stopniowo maleje, w czasie biegu tylko 10% ruchu odbywa się w łańcuchu zamkniętym.

Bardziej praktyczny wydaje się zatem następujący podział ćwiczeń:

• ćwiczenia w otwartych łańcuchach kinematycznych, gdzie człon dystalny jest swobodny,
• ćwiczenia w częściowo zamkniętych łańcuchach, gdzie segment dystalny napotyka na opór, nie jest on jednak na tyle silny by uniemożliwić ruch, (np. podczas biegu na nartach),
• ćwiczenia w zamkniętych łańcuchach kinematycznych, gdzie człon dystalny jest ustabilizowany lub napotyka opór uniemożliwiający ruch,
• ćwiczenia w szybko zmieniających się na przemian otwartych i zamkniętych łańcuchach kinematycznych, gdzie segment obwodowy jest cyklicznie i szybko zamykany, np. w czasie biegu.

W celu sklasyfikowania ćwiczeń kończyn górnych i obręczy barkowej przydatny jest system zaproponowany przez Dilmana:

• ustabilizowany segment dystalny z obciążeniem zewnętrznym,
• ruchomy segment dystalny z obciążeniem zewnętrznym,
• ruchomy segment dystalny bez obciążenia zewnętrznego.

Należy pamiętać, że do prawidłowego funkcjonowania kończyny górnej i całej obręczy barkowej konieczne jest zachowanie równowagi pomiędzy mobilnością a stabilnością poszczególnych struktur.

Ostatnimi czasy ćwiczenia w łańcuchach zamkniętych zostały słusznie docenione przez fizjoterapeutów jako bardziej przydatne w procesie usprawniania. Rezygnując jednak zupełnie z ćwiczeń w łańcuchach otwartych możemy nie zauważyć mniej sprawnych ogniw oraz ruchów kompensacyjnych, co z kolei może prowadzić do wtórnych urazów.
Dlatego w trakcie usprawniania wskazane jest ustalenie słabszych ogniw, które następnie należy ćwiczyć w łańcuchach otwartych, pozostałe ćwiczenia natomiast prowadzić w łańcuchach zamkniętych.
Aby proces rehabilitacji przebiegał jak najsprawniej wskazane jest zatem łączenie wszystkich rodzajów ćwiczeń z uwzględnieniem mechanizmu urazu, jakiemu uległ pacjent.

---