Биомеханика стопы. Часть 1
Из 30 костей ноги 26 приходится на стопу. Стопа гасит излишнюю нагрузку. Если она плохо справляется, то нагрузку будут воспринимают другие части ОДА, такие как коленный и тазобедренный суставы, позвоночник и череп.
Устройство сводов стопы
Стопа имеет сводчатое строение:
- А -подошвенный бугор пяточной кости
- В - головка пятой плюсневой кости
- С- головка первой плюсневой кости
Расположение сводов стопы
Эти три точки объединены системой арок, удерживающих подошвенный свод стопы, — передняя поперечная арка и две продольных боковых арки. Наивысшая точка свода называется подъемом стопы, она расположена между ладьевидной и таранной костями.
Сводчатое строение стопы
Продольные костные своды:
- А-С - внутренний (рессорный) образован пяточной, таранной, ладьевидной, тремя клиновидными, первой, второй и третьей плюсневыми костями, представляет собой дугу, которая проходит через всю стопу, начинается от пяточного бугра и заканчивается в точке опоры головки первой плюсневой кости и образует своеобразную арку - рессору, способную уплощаться и расправляться;
- А-В - наружный (грузовой) образован пяточной, кубовидной, четвертой и пятой плюсневыми костями, также имеет форму дуги, которая проходит через всю стопу, начинаясь от пяточного бугра и заканчиваясь в точке опоры головки пятой плюсневой кости.
- Поперечные своды расположены в плоскости перпендикулярно к дугам продольных сводов над плюсневыми костями Д-Е и плюснефаланговыми суставами С-В.
Подошвенный апоневроз
Связки стопы
Ведущую роль в поддержании сводчатой формы стопы играет подошвенный апоневроз (фасция). Он прикреплен с одной стороны к бугру пяточной кости, а с другой стороны - к дистальным (наружным) отделам плюсневых костей (в месте их соединения с фалангами пальцев). Вместе со связками и сухожилиям мышц он работает подобно пружине, возвращая распластанный под нагрузкой свод стопы в исходное положение.
Подошвенный апоневроз
Возможность подошвенного апоневроза абсорбировать нагрузку возрастает при натяжении его во время разгибания пальцев.
Работа подошвенного апоневроза под нагрузкой
Этот механизм описан как "Эффект лебедки". Подошвенный апоневроз находится в относительно расслабленной позиции, когда стопа находится в нейтральном положении. Увеличившееся натяжение подошвенного апоневроза вследствие разгибания большого пальца, способствует поднятию продольного свода.
Во время максимального разгибания пальцев, в процессе фазы отталкивания при ходьбе, апоневроз скользит вокруг плюснефаланговых суставов. Этот вращающий эффект увеличивает натяжение подошвенного апоневроза противостоять большим нагрузкам.
Стопа выполняет четыре биомеханические функции:
- рессорная
- балансировочная
- опорная
- толчковая
Рессорная функция стопы
Рессорная функция - смягчение толчков при ходьбе, беге, прыжках. Она возможна благодаря способности стопы упруго распластаться под действием нагрузки с последующим обретением первоначальной формы. Стопа, подрессоренная спереди, снаружи и изнутри, при изменении направления общей нагрузки и формы опорной поверхности способна изменять свою форму, перемещаясь в трех плоскостях, совершая движения подобно "лодке на морских волнах". Это важно для "улавливания" мелких неровностей почвы.
Схема строения физиологической "Рессоры стопы"
Балансировочная функция
Балансировочная функция - регуляция позы человека при движениях. Она выполняется благодаря возможности движения в суставах стопы в трех плоскостях и обилию рецепторов в связочном аппарате.
Балансировочная функция стопы
Здоровая стопа скульптурно охватывает неровности опоры и человек ощущает площадь, по которой проходит. При изменении положения костей и суставов связочный аппарат деформируется, в результате страдают координация движений и устойчивость. В результате чего толчки более резко передаются на суставы нижних конечностей, позвоночника внутренние органы, что способствует ухудшению условий для их функционирования, микротравматизации, смещениям.
Опорная функция стопы
В опорной функции проявляется в способность стопы формировать опору для тела человека, противодействуя вертикальной нагрузке массы тела.
Схематическое изображение точек опоры стопы
Это самая сложная функция стопы, так как в ней используются и рессорность и способность к балансировке. В процессе ходьбы последовательно реализуются все три функции стопы.
Толчковая функция стопы
Толчковая функция позволяет человеку совершать поступательное движение в любом направлении. Кинетическая энергия, образующаяся при ходьбе, прыжке или беге, передаётся стопе в момент соприкосновения пятки с опорой, сохраняется в ней во время переката на носок и снова передаётся телу в момент отрыва стопы от опоры.
Толчковая функция стопы
Фазы движения в толчковой функции
Голеностопный сустав
Вся биомеханическая составляющая стопы реализуется в голеностопном суставе. С биомеханической точки зрения голеностопный сустав относится к кинематически замкнутым парам. Особенностью голеностопного сустава является также и то, что в нем осуществляется силовое замыкание под действием массы тела.
Голеностопный сустав имеет одну степень свободы и допускает только одно вращательное движение вокруг фронтальной оси, возможны сгибание и разгибание. Сгибанием считается опускание подошвы, в функциональной анатомии это движение называется плантарной флексией
Разгибание, соответственно, — это подъём тыла стопы вверх, знакомая нам из функциональной анатомии дорсифлексия.
Наиболее типичные движения человека, связанные с нагрузкой стопы – ходьба.
Шаговый цикл
К биомеханическим критериям ходьбы можно отнести попеременную активность ног, чередование отталкивания и переноса каждой ноги. Эти движения отличаются строгой слаженностью и соответствием строению тела. В шаговых движениях каждая нога поочерёдно бывает опорной и переносной.
В опорном периоде имеются фазы амортизации и отталкивания, в переносном – период подъёма и торможения ноги.
Когда мы говорим о шаговом цикле, то имеем в виду весь спектр движений человека при перемещении вперед. Нормальный завершенный цикл имеет две независимые фазы: опоры и переноса.
Фаза переноса происходит в то время, когда стопа не касается опоры.
Фаза опоры – во время контакта с опорой. Именно эта часть цикла представляет для нас наибольший интерес. На фазу опоры приходится шестьдесят пять процентов шагового цикла. Другими словами, каждая нога контактирует с грунтом шестьдесят пять процентов времени цикла.
Анализ движений в шаге, характеризуется попеременной активностью ног, чередованием отталкивания и переноса каждой ноги. Эти движения отличаются строгой слаженностью и соответствием строению тела. В движениях шага каждая нога поочерёдно бывает опорной и переносной. В опорном периоде имеются фазы амортизации и отталкивания, в переносной – период подъёма и торможения ноги.
Фаза опоры
Фаза опоры делится на три периода:
- Приземление - от касания пятки до полного соприкосновения всей стопы с поверхностью опоры;
- Опорный период - от полного контакта стопы с опорой до начала отрыва пятки от опоры;
- Отталкивание - от отрыва пятки до отрыва пальцев от опоры.
Фаза опоры стопы
В начале ходьбы человек ставит ногу на опору, максимальная нагрузка приходится на наружно верхний отдел области пятки. Затем следует фаза переката по наружному отделу стопы, нагрузка распределяется на всю стопу, в работу дополнительно включается поперечный свод, амортизация происходит за счет всех сводов.
В следующий момент максимальная нагрузка приходится на плюснефаланговые суставы, человек готовится к отрыву ноги от опоры, разгрузка стопы осуществляется за счет поперечного свода.
Как развивается патология стопы с точки зрения биомеханики?
В акте ходьбы участвуют все своды стопы, работая как единое амортизирующее устройство. Значительно снижает амортизационные нагрузки во время ходьбы содружественная работа суставов и связок стопы и голеностопного сустава. А при патологии стопы и голеностопного сустава их содружественная работа нарушается. В результате чего возникают особенности походки и соответственно неравномерная нагрузка на подошвенную поверхность стопы.
Перегруженные места ступни принимают на себя нагрузку от давления обуви и сухого трения. Из-за этого в местах контакта ступни с обувью идет процесс усиленного образования и утолщения эпителиального слоя (гиперкератоз), образуются натоптыши. Причём для каждой деформации стопы, натоптыши имеют специфическую локализацию, что является, в том числе, диагностическими критериями.
С течением времени, если своевременно не выполнена коррекция стопы, натоптыши становятся постоянными. Они давят на нервные окончания, причиняя боль. И, к сожалению, только тогда обращаются к врачу, а не мастеру педикюра.
Всегда ориентируйте пациентов что, испытывая любой дискомфорт в ногах, никогда не терпите! Так как даже незначительные неприятные ощущения в ногах могут быть признаком патологии и привести к необратимым последствиям. Первое, что нужно сделать в случае возникновения болевых ощущений или подозрения на патологию – незамедлительно обратиться к врачу.
Фидель Субботин, Академик АМТН, Профессор РАЕ, Doctor of science, honoris causa, кандидат медицинских наук
https://fs-school.ru/blog/988624
Комментарии к статье