БИОМЕХАНИКА СТОПЫ, или почему происходят деформации

В течение жизни каждые 8 из 10 человек сталкиваются с теми или иными проблемами стоп.

Многие из нас недовольны формой и размером своих ног. Они либо слишком большие, либо слишком маленькие, широкие или узкие, толстые или тонкие, или просто некрасивые. Вопрос, почему люди ненавидят свои или чужие ноги? Даже врачи иногда так говорят.

Хотя очевидно, что самое главное то, что ноги позволяют нам передвигать тело, – стопа обязана быть подвижной, поворачиваться. Также именно благодаря стопам мы удерживаем равновесие.

И тем не менее многие пациенты ненавидят свои некрасивые ноги, и врачи с ними соглашаются. Тем больше причин поставить стопе памятник и убедить людей отбросить эстетику, показав им, какие функции выполняют ноги и почему они имеют именно такую форму.

Что такое стопа?

Нога – это часть тела, которая обеспечивает вам передвижение. И именно по ногам можно проследить ваше общее физическое состояние. Представьте, что ваше тело – это автомобиль, тогда ноги и стопы – это колеса. Если колеса не в порядке, то машина в целом уже не работает так, как надо.

Человеческая ступня, красивая или нет, не всегда длиной 30 см. Размер ноги здорового взрослого человека колеблется от 11 до 8 см в ширину и от 61 до 23 см в длину. Чаще всего размер ноги соответствует форме и размеру всего вашего тела. Очень часто высокие женщины жалуются, что им трудно найти хорошую обувь на их размер ноги. Но между тем они выглядели бы очень глупо с ножкой 36 размера. Более того, они не смогли бы сохранять равновесие и, возможно, падали бы от сильного ветра. Так что советуем таким женщинам жаловаться на дизайнеров и производителей, а не на свои ноги.

Врачи давно разделили стопу на три части: передний, средний и задний отделы стопы. Передний отдел стопы (мысок) включает в себя пальцы и кости плюсны (5 костей, которые служат для связи пальцев с костями среднего и заднего отдела). Средний отдел (свод) стопы состоит из клиновидных, кубовидной и ладьевидной костей. Задний отдел (пятка) – из таранной и пяточной костей.

Многие люди говорят про высоту подъема стопы или про ее свод, даже не зная, где точно они расположены. Подошвенный свод стопы удерживается системой трех арок: внутренней, передней и наружной. Внутренняя арка перекинута между бугром пяточной кости и головкой первой плюсневой кости. Наружная арка соединяет бугор пяточной кости с головкой пятой плюсневой кости. Передняя арка располагается поперечно к длинной оси стопы. Высота подъема стопы определяется состоянием ее свода.

Интересно заметить, что 95 % всех операций проводится на переднем отделе стопы. Также проблемы встречаются в области заднего отдела и голеностопного сустава.

Удивительно, но в стопе находится четверть всех костей организма. Нормальная ступня состоит из 26 костей различных форм и размеров (см. рис. 1.1), плюс две кости: латеральная и медиальная сесамовидные, которые находятся под I-й плюсневой костью. Не редкость, если человек рождается с несколькими дополнительными косточками, которые называются добавочными костями стопы. Это атавизмы, и они редко причиняют неприятности. Человека же с меньшим количеством костей найти практически невозможно.

Кости и биомеханика тесно связаны, вы увидите это далее. Если вернуться к нашей аналогии, то если в колесе повреждена одна спица, то колесо и машина в целом будут функционировать неправильно. Это верно и для костей стопы. Если какая-то кость повреждена, то биомеханика движения пострадает.

Я не буду детально рассматривать анатомию стопы, так как уверена, что на курсе Общей подологии вы уже изучили кости, связки, сухожилия, мышцы и нервную систему стопы. Если это не так – настоятельно рекомендую это сделать, иначе вам будет сложно понимать причинно-следственные связи в биомеханике стопы, и, следственно, правильно делать свою работу.

Функции стопы

Итак, мы знаем, из чего состоит ступня, и прежде чем перейти к механике движения, коротко вспомним о функциях стопы. Очень важно знать, какую именно роль стопа играет в организме, чтобы понять, какие движения необходимы для поддержания равновесия во время ходьбы или бега.

Во-первых, подвижность ступни позволяет вам приспосабливаться к поверхности, по которой вы идете. Если вы не сможете адаптироваться к ходьбе по твердой, мягкой или влажной земле, то упадете. Точно так же работают колеса, обеспечивая устойчивое и безопасное движение по различному покрытию.

Во-вторых, стопа позволяет вам передвигать тело вперед, назад и вбок. Без нее у вас были бы проблемы с маневрированием.

В-третьих, ступни поглощают большую часть ударов и нагрузок, которые могут повредить ваше тело во время движения. Если бы не стопа, то другие части тела, такие как колено и позвоночник, подверглись бы излишнему давлению. А это приведет к серьезным заболеваниям и износу системы.

Удивительно, что стопы справляются с тремя такими важными задачами. Один из профессоров американского института ортопедии как-то сказал: «Я удивляюсь не тому, какие сложные проблемы возникают с ногами, а тому, как много выдерживает стопа за человеческую жизнь». Вот почему очень верно утверждение, что ваши ступни – совершенные творения природы.

Биомеханика ноги и стопы

Изучение биомеханики движений человека – это относительно новое направление в медицине, оно появилось лишь в конце 70-х годов, когда многие люди увлеклись бегом, но развивается очень быстро. Именно бегуны и их синдром «перенапряжения передней части стопы» заставили даже самых консервативных ученых признать, что многие заболевания позвоночника и суставов вызваны именно изменениями в стопах.

Для начала надо сказать, что проблемы с ногами появились в тот момент, когда наши предки стали ходить на двух ногах. Большинство животных имеет четыре ноги для передвижения, и это существенно уменьшает нагрузку на нижние конечности и позвоночник. По сравнению с четвероногими собратьями людям гораздо сложнее ходить по разным поверхностям, и человек должен иметь поразительно приспосабливающиеся ноги, и особенно ступни, чтобы удерживать равновесие и передвигаться эффективно. И когда люди имеют проблемы с ногами, это значит, что не все в порядке с биомеханикой движения.

Отклонения в механике движений

Большинство проблем с ногами, за исключением тех, что вызваны травмами, и ряд жалоб на боли в коленном и тазобедренном суставах, а также в позвоночнике происходят при нарушении биомеханики стопы. Многие такие заболевания можно вылечить, используя ортопедическую обувь. Как вы увидите ниже, сегодня компьютерные технологии сделали возможными отличную диагностику и лечение практически всех отклонений.

Давайте вспомним основные функции стопы, и тогда вы легко увидите, как именно отклонения повлияют на ваше здоровье.

Первая. Стопа для тела, как шина для автомобиля. Она обеспечивает безопасное передвижение по различным поверхностям. Если шина повреждена, то машина едет плохо, и в итоге не может быть использована, то же и с ногой. Также пятка амортизирует удар при соприкосновении с землей.
Вторая. Стопа перемещает тело вперед, назад и вбок, помогает менять направление движения. Нарушения этой функции лишат вас возможности контролировать движение, так как стопа – гораздо более подвижная часть ноги по сравнению с коленом и бедром.
Третья. При ходьбе стопы гасят излишние нагрузки и силы. Если этого не происходит, то нагрузку будут принимать другие части организма, такие как коленный и бедренный суставы, позвоночник и спина. А это приведет к тому, что они быстро износятся.

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 полета. Фаза полета происходит в то время, когда стопа не касается земли. Фаза опоры – во время контакта с грунтом. Именно эта часть цикла представляет для нас наибольший интерес. На фазу опоры приходится 65 % шагового цикла. Другими словами, каждая нога контактирует с грунтом 65 % времени цикла.

Фаза опоры делится на три периода:

контактный период (от момента касания пятки до момента полного соприкосновения всей стопы с поверхностью опоры),

опорный период (от момента полного контакта стопы с опорой до момента начала отрыва пятки от грунта)

пропульсивный период (от момента отрыва пятки до момента отрыва пальцев от опоры) (см. рис. 2.1).

Как вы могли догадаться, проблемы с ногами возникают тогда, когда что-то происходит неправильно в течение этой фазы, и в большей части во время опорного периода, когда вес тела распределяется на всю стопу. При нарушении биомеханики на какую-то часть стопы приходится избыточная нагрузка.

Большинство проблем (98 %) биомеханики возникает из-за нарушения пронации. Пронация – поднятие наружного края стопы с поворотом подошвы кнаружи. Остальные 2 % – из-за нарушения супинации. Супинацией стопы называют движение, при котором внутренний ее край поднимается, и подошва оказывается обращенной внутрь. Так как большинство отклонений в супинации вызываются болезнями нервно-мышечной системы и требуют наблюдения специалистов, в данной главе, да и всей книге, мы будем рассматривать нарушения пронации стопы.

Во время первого периода фазы опоры стопа естественным образом перемещается с пятки на наружный край стопы с поворотом подошвы кнаружи (пронация). Вот почему подметки на обуви всегда изнашиваются со стороны пятки. В опорный период стопа находится в нейтральном положении, а затем, в пропульсивный период, зона опоры начинает перемещаться к пальцам (супинация – внутренний край стопы поднимается, и подошва оказывается обращенной внутрь) до тех пор, пока нога не оторвется от земли.

В общем случае 25 % фазы опоры приходится на первый период, второй период занимает 50 % и третий – снова 25 %. Это объясняет, почему проблемы чаще возникают во время опорного периода. Избыточная пронация стопы (гиперпронация) возникает непосредственно в момент опоры, когда стопа максимально распластывается и «пронируется» под действием веса тела.

Давайте же проследим, что происходит во время шагового цикла. Во второй (опорный) период кости, образующие подтаранный сустав, образуют угол в 4°. Потом сустав переходит в нейтральное положение (0°). Во время движения кости сустава вновь образуют угол в 4°, но уже в другую сторону. В фазе полета сустав опять находится в нейтральном положении. Проблемы начинают возникать, когда кости сустава смещаются неправильно или слишком сильно. Ниже мы обсудим, почему это происходит.

Клиноладьевидный сустав стопы играет ведущую роль при ходьбе, особенно в опорный период, когда на него приходится основной вес тела. Если механика подтаранного сустава нарушена, то этот сустав пытается скорректировать ситуацию. Тем не менее если нарушения слишком велики, то они приводят к изменениям во всей стопе, и клиноладьевидный сустав не в состоянии их компенсировать.

Вообразите линию, которая начинается в пятке, проходит через стопу и заканчивается точно между большим и вторым пальцем. Данная прямая показывает, как распределяется вес в течение нормального цикла ходьбы. Любое заметное отклонение от нашей линии означает, что что-то пошло не так, как надо. Любое нарушение пронации вызывает перенапряжение какой-то части стопы, так как на эту часть приходится слишком большой вес. И эффекты от такого неправильного распределения можно почувствовать не только в стопе, но и других частях тела.

До появления компьютерных методов врачи не могли определить, где именно и в какой степени проявляется ненормальное распределение веса. Это знание необходимо для успешного лечения проблем, связанных с биомеханикой, так как статические измерения не дают нужных результатов. Как вы вскоре увидите, теперь мы многое понимаем, например как формируется деформация большого пальца, бурсит (узкая обувь только ухудшает проблему, но не вызывает ее), а раз мы знаем причины, то в состоянии предотвращать и лечить заболевания, не прибегая к хирургии.

Пронация и супинация

Давайте определим термины «пронация» и «супинация» более четко, эти определения будут встречаться нам в данной статье очень часто. Хотя мы будем обсуждать в основном отклонения от нормальной пронации и супинации, сначала надо понять, как протекают эти явления в здоровой стопе. В дальнейшем слово «пронация» будет означать патологические изменения пронации.

Стопа совершает пронацию в течение первого периода (контактного) второй фазы шагового цикла. Пронация включает в себя три различных движения (см. рис. 2.2). Эти три движения происходят одновременно и называются «эверсия», «абдукция» и «дорсифлексия». (Возможно, эти названия покажутся вам слишком сложными, но не переживайте. Даже врач, окончивший медицинский институт, может не знать, что это такое, так как эти термины используются узкими специалистами.)

Супинация – явление, противоположное пронации. Три соответствующих механических движения – это инверсия, аддукция (приведение) и подошвенная флексия (сгибание). Стопа совершает супинацию в последний (пропульсивный) период фазы опоры, до тех пор, пока нога не оторвется от земли.

Нарушение пронации – основная причина заболеваний стопы – возникает, если супинация заменяет пронацию или наблюдается чрезмерная пронация. Не забывайте, что пронация в принципе необходима, без нее вы не смогли бы передвигать тело, но отклонение от нейтрального положения не должно быть больше 4°. Запомните, что стопа обязательно должна принимать нейтральное положение. Если она все время изогнута, то биомеханика нарушается.

Клиноладьевидный и подтаранный суставы компенсируют временные проблемы пронации и супинации, вызванные внешними причинами, такими как неровная поверхность или нехарактерное движение, например, когда футболист бьет по мячу или балерина совершает пируэт. Но как только суставы перестают компенсировать друг друга, развивается патология.

Наибольшая нагрузка на клиноладьевидный сустав приходится в опорный период. Суставу гораздо сложнее справиться с возрастающей нагрузкой, если предыдущий период прошел с нарушениями: в этом случае суставу приходится принимать часть дополнительной нагрузки. Так что если вы спрыгнули с большой высоты, нагрузка распространяется от подтаранного сустава к клиноладьевидному, а далее к фаланговым суставам. Результат плачевный – от воспаления околосуставных сумок (бурсит) до повреждения головок плюсневых костей – все зависит от того, на какую область кости пришлось излишнее давление.

В следующей части мы рассмотрим нарушения пронации и супинации, варусные и вальгусные стопы, деформации плюснефалангового отдела стопы.

(При создании статьи использовались материалы: Г.Коупленд, С. Соломон «Все о здоровье ваших ног от младенчества до старости»)