Chương 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bàn tay con người
1.1.2. Cơ sinh học bàn tay
a.Vận động kết hợp của cổ tay và bàn tay [5]
- Tư thế cổ tay ảnh hưởng tư thế khớp bàn tay và tư thế khớp bàn tay ảnh hưởng tư thế khớp ngón tay.
- Các vận động cổ tay thường ngược với các vận động ngón tay bởi vì các gân cơ ngoại lai không đủ dài để cho phép đủ tầm vận động ở cổ tay và ngón tay.
- Do đó, gấp ngón hết mức thường chỉ có thể được nếu cổ tay duỗi nhẹ.
Các hoạt động cơ:
+ Hầu hết các cơ hoạt động ở cổ tay và bàn tay đều xuất phát từ bên ngoài bàn tay và đƣợc gọi là cơ ngoại lai. Những cơ này đến bàn tay tạo thành các gân khá dài. Các gân đƣợc giữ ở vùng mu và lòng cổ tay bởi các mạc giữ gân duỗi và gấp sao cho các gân gần với khớp.
+ Có 39 cơ nhƣng không có cơ nào hoạt động một mình, các cơ chủ vận hoạt động cùng các cơ đối vận dù là các vận động đơn giản nhất. Các cơ ngoại lai đem
Đỗ Thị Hoa Ngà 30 Khóa: 2017B lại cho các ngón sức mạnh và khéo léo mà không tăng kích thước bàn tay.
Bên cạnh các cơ ngoại lai, các cơ nội tại xuất phát từ bàn tay tạo nên vận động ở khớp MCP và IP. 4 cơ nội tại ngón cái tạo nên mô cái và 3 cơ nội tại ngón út tạo nên mô út.
Các cơ gập cổ tay:
Hoạt động gấp cổ tay trụ, gấp cổ tay quay, gan tay dài xuất phát từ lồi cầu trong xương cỏnh tay. Cỏc cơ này đi dọc cẳng tay khoảng ẵ rồi chuyển thành gõn.
Cơ gấp cổ tay quay và cơ gấp cổ tay trụ đóng vai trò chính trong gấp cổ tay.
Các cơ duỗi cổ tay:
Hoạt động duỗi cổ tay trụ, duỗi cổ tay quay dài và ngắn xuất phát từ gần lồi cầu ngoài. Các cơ này đi dọc cẳng tay khoảng 1/3 đường rồi chuyển thành gân.
Các cơ này cũng tạo vận động ở khớp khuỷu, do đó tƣ thế khuỷu cũng quan trọng với chức năng cơ duỗi cổ tay.
Cơ duỗi cổ tay quay (dài và ngắn) gấp khuỷu và do đó duỗi cổ tay tốt hơn khi duỗi khuỷu.
Cơ duỗi cổ tay trụ làm duỗi khuỷu và tăng khả năng duỗi cổ tay khi khuỷu gấp.
Duỗi cổ tay là một hoạt động quan trọng khi gấp các ngón, do đó các cơ duỗi cổ tay co trong các hoạt động này.
Các cơ gấp và duỗi cổ tay kết hợp tạo nên nghiêng trụ hoặc nghiêng quay:
- Nghiêng trụ: cơ gấp cổ tay trụ, cơ duỗi cổ tay trụ.
- Nghiêng quay: cơ gấp cổ tay quay, duỗi cổ tay quay.
Vận động nghiêng quay quan trọng vì nó tạo nên tƣ thế khóa khớp để giữ vững bàn tay.
Gấp ngón:
Cơ gấp các ngón nông và sâu. Các cơ này xuất phát gần lồi cầu trong.
Cơ gấp các ngón sâu không thể gấp từng ngón một. Do đó gấp các ngón
Đỗ Thị Hoa Ngà 31 Khóa: 2017B giữa, nhẫn và út thường xảy ra động thời bởi vì các gân gấp xuất phát từ một gân và cơ chung. Ngón trỏ có thể gấp độc lập vì có cơ riêng và sự tách gân chung.
Cơ gấp các ngón nông có thể gấp các ngón độc lập tại PIP. Gấp ngón ở khớp MCP do cơ giun và gian cốt. Các cơ này cũng trợ giúp duỗi khớp IP. Do đó để gấp cả ba khớp MCP, PIP, và DIP, các cơ gấp ngón dài phải thắng thành phần duỗi của cơ giun và gian cốt (tƣ thế tốt nhất là kết hợp duỗi cổ tay).
Duỗi ngón:
Chủ yếu là cơ duỗi các ngón.
Các cơ giun và gian cốt trợ giúp duỗi khớp PIP và IP.
Dạng ngón 2, 3, 4 là do cơ gian cốt mu tay.
Dạng ngón út: cơ dạng ngón út ngắn.
Ba cơ gian cốt gan tay: khép ngón tay.
Dạng và khép là vận động cần thiết để cầm nắm.
Khi các ngón gấp, dạng ngón bị hạn chế vì sự căng của các dây chằng bên và các cơ gian cốt bị căng (vì cũng là cơ gấp khớp MCP).
Ngón cái có 8 cơ điều khiển nhiều vận động:
Đối ngón là vận động quan trọng nhất vì cho phép ngón cái đối với các ngón khác trong động tác cầm, kẹp…
Mặc dù tất cả các cơ mô cái đều góp phần vào đối ngón, cơ chính là cơ đối ngón cái. Ngón út cũng hỗ trợ bằng cơ đối ngón út.
b. Phân tích hoạt động cơ chi trên.
Các cơ chi trên đóng vai trò quan trọng trong nhiều hoạt động hàng ngày, công việc và thể thao. Ví dụ: khi đẩy tay ngồi dậy từ ghế hoặc xe lăn, cơ chủ yếu là cơ tam đầu cánh tay, sau đó là cơ ngực lớn, cơ lƣng rộng.
Trong bơi tự do: cánh tay tạo lực đẩy trong nước với xoay trong, khép sử dụng cơ lưng rộng, tròn lớn, ngực lớn. Tay đưa lên trên mặt nước đưa tới với hoạt động cơ trên gai và dưới gai (dạng và xoay ngoài cánh tay), cơ delta giữa (dạng), cơ răng trước (xoay bả vai).
Đỗ Thị Hoa Ngà 32 Khóa: 2017B Hình 1.11. Phân tích sâu mặt mu bàn tay
1.1.2.2. Hoạt động của bàn tay khi vận động [24]
Hoạt động cầm nắm:
Cầm nắm: khi đó các ngón tay gập hay co lại để bao quanh một vật.
Cầm nắm đòi hỏi sức mạnh sử dụng các cơ ngoại lai và cầm nắm tinh tế hơn sử dụng các cơ nội tại bàn tay để điều chỉnh vận động.
Có nhiều kiểu cầm nắm:
- Cầm nắm sức mạnh: các ngón gấp nhiều hơn ở các khớp MP, PIP, và DIP, ngón cái khép. Ví dụ cầm nắm hình trụ, hình tròn, hình móc…
Đỗ Thị Hoa Ngà 33 Khóa: 2017B
Hình1.12. Hoạt động cầm nắm sức mạnh
- Cầm nắm chính xác tinh tế: có thể chỉ gấp nhẹ ở khớp PIP và DIP và có thể chỉ một hoặc hai ngón tay, ngón cái vuông góc với bàn tay, nhƣ trong động tác kẹp khóa (mép ngón), cầm kim (đầu ngón) và cầm viết (ba ngón).
Cơ từ mạnh nhất đến yếu nhất (ngoại lai): gấp ngón sâu - gấp cổ tay trụ - cơ duỗi ngón - Gấp cái dài - duỗi cổ tay trụ - duỗi cổ tay quay. Hai cơ yếu nhất là cơ gan tay dài và duỗi cái dài.
Hình1.13. Hoạt động cầm nắm chính xác 1.1.2.3. Sự thay đổi kích thước bàn tay [18]
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng kích thước của bàn tay (chiều dài, chiều rộng, kích thước vòng) đều có sự thay đổi khi bàn tay ở các tư thế khác nhau. Cụ thể ở tư thế nắm lại các kích thước của bàn tay lớn hơn khi bàn tay ở tư thế duỗi thẳng.
Đỗ Thị Hoa Ngà 34 Khóa: 2017B Tƣ thế tự nhiên của bàn tay ở trạng thái các ngón hơi nắm (co) lại. Ngoài ra, trong quá trình làm việc, bàn tay bẻ uốn ở vùng khớp ngón và các khớp giữa các ngón nên làm thay đổi kích thước của nó [26].
Các nghiên cứu cho thấy, khi co các ngón, chiều dài các ngón tăng hơn 5 mm, còn chiều dài và vòng bàn tay ở vùng xương bàn thứ năm thay đổi không lớn.
Sự thay đổi này được các nhà nhân trắc giải thích là sự xê dịch của các xương tương ứng với nhau trong các khớp.
Các kết quả nghiên cứu đo bàn tay có các ngón co lại thể hiện trong bảng 1.1 [26].
Bảng 1.1. Các kích thước cơ bản bàn tay phụ nữ Nga ở 3 tư thế
Kích thước
Tƣ thế bàn tay Các ngón duỗi
thẳng
Các ngón co lại
Các ngón nắm
M±m(M), mm δ, mm M±m (M), mm δ, mm M±m(M), mm δ, mm Chiều dài sau của bàn
tay DM
173±0,27 6,7 174,2±0,58 7,6 192,4±0,63 10
Chiều dài sau của các ngón:
Thứ nhất D1 62± 0,16 2,4 - - 74±0,30 4,4
Thứ hai D2 77,5±0,19 2,9 85,5±0,97 5,6 92±0,34 5,5 Thứ ba D3 85,5±0,31 3,1 95,9±0,68 6,2 97±0,33 4,9 Thứ tƣ D4 77±0,27 2,8 90,7±0,56 7,4 90±0,38 5,5 Thứ năm D5 65,7±0,21 3,5 71 ±0,65 5,8 72,3±0,32 6,6 Chiều rộng bàn tay R 78,4±0,15 3,4 83,7±0,56 4,4 85,7±0,38 2,9 Vòng bàn tay Ok 193,3±0,47 6,5 198,3±1,23 8,5 216±1,30 4,7
Các số liệu trong bảng trên cho thấy, các kích thước bàn tay có ngón co lại thay đổi tương đối lớn, đặc biệt là theo hướng dọc. Khi co ngón tay, chiều dài các
Đỗ Thị Hoa Ngà 35 Khóa: 2017B ngón tăng 12,5%, còn chiều dài bàn tay tăng 0,5 %. Ở hướng ngang, các kích thước bàn tay tăng ít hơn (vòng bàn tay Ok tăng lên 2,6%).
Bàn tay nắm lại làm thay đổi kích thước của nó nhiều hơn. Chiều dài sau bàn tay DM tăng lên 8%, còn các ngón tay tăng lên 9 – 19%. Thay đổi mạnh nhất là các kích thước ngang: bàn tay trở lên rộng hơn - lên 9%, còn vòng tăng 11,5%. Các kích thước ngang của các ngón tay hầu như không thay đổi.
Sự thay đổi kích thước bàn tay theo chiều dài là do sự dịch chuyển các xương trong khớp và chúng đạt lớn nhất khi bàn tay nắm lại.
Nếu nhƣ coi bàn tay là một cái lọ thẳng, còn sự bẻ uốn – là bẻ uốn thuần túy có bán kính xác định, thì từ các phương pháp sử dụng trong sức bền vật liệu, có thể xác định sự biến dạng lớp bên trên của lọ có độ dày xác định theo công thức:
ε = zdα/ρdα=z/ρ,
trong đó z - khoảng cách từ lớp trung gian đến lớp bị kéo giãn, z = 0,5.t3; t3 - độ dày ngón thứ ba ở vị trí kẽ ngón tay; ρ – bán kính bẻ uốn lớp trung gian, ρ = z + r; r - bán kính bẻ uốn lớp bên dưới; d - hàng số bằng 2π/360.
Xem xét sự biến dạng bề mặt trái của bàn tay ở vùng khớp ngón theo đường ab. Lớp trung gian ở đây tương ứng là điểm giữa độ dày t3 ở vùng kẽ ngón tay. Khi đó ab = Δl = cung AB – cung O1O2 = (ρ + z)dα – ρdα = zdα. Với z = 0,5 t3 độ giãn tương đối ở đoạn này xác định theo công thức: ε = 0.5t3/(r + 0,5t3) = (0,5 x 17,2/(104 + 0,5 x 17,2) = 7,7 %. Điều này phù hợp với số liệu đo bàn tay.
Ngoài ra còn các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự thay đổi kích thước bàn tay trong đó có sự tăng kích thước ngang của các cơ khi chúng co.
Trong trường hợp bàn tay nắm, khi cơ phân bố trên lòng bàn tay co lại sẽ làm tăng vòng bàn tay. Khi co ngón tay không lớn, vòng bàn tay thay đổi không đáng kể, còn khi đo trên dƣỡng không thấy có sự thay đổi, bởi vì bàn tay nằm tự do không có sự căng cơ. Nhƣ vậy, có thể kết luận: khi bẻ uốn bàn tay sẽ làm thay đổi đáng kể kích thước bàn tay, điều này cần tính đến khi thiết kế găng tay, đặc biệt là găng tay bảo hộ lao động.