Упруго-локомоторная функция нижних конечностей обеспечивается в основном сводчатым строением стопы. Сложность строения стопы привела к большим разногласиям при определении архитектуры свода как активного элемента, количества сводов и опорных поверхностей. Следует остановиться на определениях, получивших наибольшее признание.
В стопе различают два продольных свода и один поперечный. Продольные своды: наружный (грузовой) образуется четырьмя костями (пяточной, кубовидной, четвертой и Пятой плюсневыми) и внутренний (рессорный) образуется большим числом костей (таранной, ладьевидной, тремя клиновидными и первой, второй и третьей плюсневыми). В результате большого числа подвижно соединенных между собой костей проявляется рессорность внутреннего свода. Однако прочность его значительно уступает прочности малоподвижного наружного свода, который динамичен, главным образом благодаря упругости лежащих под ним мягких тканей, в том числе и значительной жировой прослойки.
Продольные своды стопы в норме покоятся на опорной плоскости точками пяточного бугра и головками плюсневых костей (I-V); задний отдел внутреннего свода (таранная кость) накладывается на наружный свод (пяточную кость).
Основание свода стопы как бы стянуто крепкой сухожильной пластиной, которая одним концом прикреплена к пяточному бугру, а другим - к основаниям пальцев (см. рис. 4). В работе сухожильной пластины принимают участие расположенные вблизи мышцы. Таким образом, по сложившимся представлениям, внутренний свод функционально зависит и от состояния мышц. Давление между передними и задними опорными точками распределяется неодинаково.
С этих позиций продольные своды рассматривать как самостоятельные можно только условно. В действительности латеральная и медиальная стороны стопы тесно связаны и функционируют как единый орган. Тем более, что общее строение суставного аппарата каково, что исключает возможность изолированных движений в отдельных суставах.
Поперечный свод в дистальном отделе образован головками всех плюсневых костей. Но в последнее время многие исследователи отрицают наличие этого свода, исходя из положения, что при функционировании стопы нагрузка приходится на все головки плюсневых костей. Другие исследователи наличие поперечного свода обосновывают характером отпечатков I и V головок плюсневых костей в ношеной обуви на внутреннем следе и снятием болей в стопах с опущенным поперечным сводом при поддержке только средних плюсневых костей . В литературе термин «поперечное плоскостопие» сохраняется.
Оригинальное определение свода как положенной на ребро спирально скрученной пластинки, эластически пружинящей при нагрузке массой тела человека, дал И. Л. Полиевктов , что вполне согласуется с анатомией стопы. Наиболее высокой точкой продольного свода считают нижнее основание второй клиновидной кости. В дистальном отделе свод более широк и низок, кзади стопы он сужается и повышается. Поэтому правильней говорить о сводчатости стопы, а не об отдельных ее сводах.
Мышцы играют существенную роль в поддержании сводчатости благодаря их сокращению, препятствующему распластыванию стопы. Будучи прикрепленными к подошвенному апоневрозу и связкам, они напрягают их и придают стопе упругость.
Подошвенные мышцы, расположенные от пяточного бугра до передних точек свода, являются противоупором, увеличивающим упругость свода.
На протяжении многих лет эволюции опорно-двигательный аппарат человека формировался таким образом, чтобы поддерживать его тело в вертикальном положении. При передвижении работает множество суставов, мышц и связок. А главная роль отводится стопам. Они выполняют основную опорную функцию, так как именно на них опирается человек, когда стоит или идет. А площадь их поверхности составляет всего 1% от площади всего тела. Поэтому стопы выдерживают огромные нагрузки.
Но особое строение позволяет им не только поддерживать тело, сохранять равновесие, но и защищать суставы и позвоночник от сотрясений. Эта амортизационная функция обеспечивается наличием двух сводов стопы: продольного и поперечного. Только при правильном их формировании во время передвижения не возникает никаких проблем. Но на современного человека воздействует множество негативных факторов. Они нарушают нормальное анатомические строение стопы, что вызывает развитие различных патологий.
Функции стопы
Большинство людей не уделяют особого внимания своим ступням. Они и не подозревают, что эта часть тела выполняет важнейшие функции, участвуя в любом передвижении человека. Прежде всего, стопа является опорой тела. На эту небольшую поверхность приходится весь его вес. Кроме того, ступни помогают сохранять равновесие, бегать, прыгать, поворачиваться. Ни одно движение не обходится без их участия. Очень важна также толчковая функция стопы. Благодаря наличию поперечного свода в основании пальцев, она может пружинить, сообщая телу ускорение при отталкивании.
Но самая главная функция стоп – это рессорная или амортизирующая. Она обеспечивает снижение нагрузки на коленные, тазобедренные суставы и позвоночник.
Здесь можно провести аналогию с автомобилем, у которого роль амортизатора выполняют рессоры, имеющие дугообразную форму. При резком увеличении нагрузки, например, при сотрясении от попадания на кочку, рессоры выпрямляются, смягчая удар. В стопе роль такого амортизатора выполняют своды. Они тоже смягчают любое сотрясение, удары при беге и прыжках, а также делают походку упругой и пружинящей.
Сложное строение стоп помогает им поддерживать равновесие, распределять нагрузку и выполнять функции амортизатора
Строение стопы
Особая анатомия ступней обеспечивает правильное выполнение ими своих функций. Эта часть скелета представляет собой сложное образование из множества мелких костей, соединенных между собой суставами, связками и мышцами. При нагрузках связки растягиваются, кости сдвигаются, смягчая толчки и удары. Сводчатое строение стопы свойственно только человеку. Это нужно, чтобы обеспечить правильное распределение возросшей нагрузки на небольшую площадь опоры.
В строении ступни выделяют два отдела: передний и задний. Передний представлен предплюсневыми, плюсневыми костями и фалангами пальцев. Здесь много суставов, мелких мышц и связок. В задний отдел входят более крупные кости: пяточная, ладьевидная, таранная, кубовидная и другие. Они соединены более жестко, так как принимают на себя первую нагрузку при каждом шаге.
Все кости стопы объединены в сложную структуру, имеющую сводчатую форму. Поэтому человек опирается не на всю поверхность подошвы, а на несколько точек. Благодаря этому стопа играет роль амортизатора при любом движении. Такое состояние обеспечивается наличием двух сводов: продольного и поперечного. Они образованы особым расположением костей. Но формируется такое строение не сразу, у маленьких детей сводов еще нет. Они появляются после того, как ребенок начинает активно ходить.
В процессе передвижения участвуют оба свода. Сначала нога ставится на пятку, потом происходит перекат по наружному краю стопы. В этот момент работает продольный свод, смягчая удары и распределяя нагрузку. Потом подключается поперечный свод – в последней фазе шага вся нагрузка падает на пальцы, ими человек отталкивается от поверхности. Получается, что для амортизации важны оба свода. Они дополняют друг друга, работая как единый механизм.
Для поддержания сводов в правильном положении нужен хорошо развитый мышечно-связочный аппарат. Связки называют пассивными затяжками стопы, так как их натяжение обеспечивает сводам упругость. Для поддержания продольного свода важна подошвенная связка, идущая через всю стопу. Поперечный свод удерживается межпальцевой связкой. Но важную роль в поддержании сводов выполняют также мышцы. Их называют активными затяжками стопы, так как при движении они постоянно сокращаются и расслабляются, обеспечивая выполнение функции амортизации.
Продольный свод стопы хорошо заметен внешне: по внутреннему краю присутствует дугообразная впадина
Продольный свод
Самым известным сводом стопы является продольный. Его легко заметить внешне или на ощупь, проведя рукой по подошве с внутреннего края. Так можно определить наличие впадины дугообразной формы. Именно в этом месте происходит амортизация – стопа пружинит при нагрузке. Если же происходит уплощение этого свода, вся инерция толчков передается по ноге на суставы и позвоночник.
Продольный свод начинается от пяточной кости и идет через всю ступню до пальцев. Причем, высота его с внутренней стороны больше, чем с наружной. Специалисты выделяют пять таких сводов по числу плюсневых костей. Они расходятся от пяточного бугра к суставам пальцев. Именно их дугообразная форма обеспечивает упругость походки и амортизацию всех толчков. Самой высокой является дуга второй плюсневой кости, а самой низкой – пятой. На этот участок – наружный край стопы человек опирается при ходьбе.
При нормальном развитии продольного свода его высота не должна быть меньше 35 мм по внутреннему краю. По рентгеновскому снимку также определяют угол свода. Его образуют линии, проведенные от пяточного бугра и сустава первого пальца к нижнему краю ладьевидно-клиновидного сустава. В норме этот угол должен составлять не более 130 градусов.
Поперечный свод располагается у основания пальцев и обеспечивает правильное распределение нагрузки на передний отдел стопы
Поперечный свод
Поперечный свод стопы почти незаметен внешне, но он тоже выполняет важные функции. Находится он в переднем отделе у основания пальцев. Расположен поперечный свод перпендикулярно продольному, и образуют его головки плюсневых костей. Он обеспечивает равномерное распределение нагрузки и способность стопы отталкиваться от поверхности при беге и прыжках. Человек опирается при этом только на две точки: головки 1 и 5 плюсневых костей. Все остальные образуют свод и выполняют функции рессоры.
Но иногда при повышенных нагрузках или ослаблении связок, удерживающих плюсневые кости в правильном положении, происходит уплощение поперечного свода. В этом случае при каждом шаге поверхности касаются не только 1 и 5 пальцы, но все остальные. Центр тяжести смещается вперед. Это нарушает амортизационные функции, передний отдел стопы уже не так хорошо пружинит.
Состояние сводов
Стопы каждого человека индивидуальны. Высота сводов может отличаться у представителей разных рас, но это не является признаком патологии. Например, у людей, относящихся к желтой расе, своды обычно довольно высокие, а чернокожих отличает низкий свод стопы. И для них это нормально, главное, чтобы ступня выполняла свои амортизационные функции.
Всего различают три разновидности сводов стопы у человека:
- Нормальная стопа имеет явно выраженные продольный и поперечный своды. При нагрузке нога опирается на три точки: пятку, головки 1 и 5 плюсневых костей. Остальные структуры ступни обеспечивают амортизацию.
- Плоский свод стопы наблюдается при плоскостопии. Во время нагрузки ступня опирается на поверхность почти всей поверхностью, она очень плохо пружинит. Иногда заметна сильная пронация, то есть заваливание стопы внутрь. А при поперечном плоскостопии происходит распластывание переднего отдела.
- Противоположная ситуация встречается, когда свод очень высокий. Это так называемая полая или сводчатая стопа. Эту патологию легко определить, так как внешне хорошо заметен бугор на середине тыльной поверхности ступни. А при ходьбе и беге нога сильно разворачивается наружу.
Кроме нормального состояния сводов, бывают две противоположные ситуации: полая и плоская стопа
Для определения особенностей сводов существует несколько тестов. С их помощью можно самостоятельно выявить у себя наличие патологии. Легче всего это сделать с помощью листа бумаги. Подошву нужно намазать маслом, йодом или краской, можно просто намочить, но тогда лучше взять темную бумагу. На лист нужно наступить двумя ногами. Потом следует изучить отпечатки ступней.
В норме должны быть видны следы пятки, подушечки переднего отдела, кончиков пальцев и полоса по наружному краю. Выемка на внутренней поверхности стопы должна занимать чуть больше половины ширины ступни. Если она меньше или ее нет совсем, значит, у человека плоскостопие. Если же отпечаток средней части стопы совсем узкий или его нет, можно говорить о высоком своде.
Наличие плоскостопия легко определить самостоятельно по отпечатку ступни
Плоскостопие
Чаще всего деформация стопы и нарушение ее функций наблюдается при плоскостопии. Внешне симптомы этой патологии сложно определить, так как уплощаются своды только при нагрузке. Нога начинает опираться на внутренний край ступни. Из-за этого нарушаются ее амортизационные функции.
Различают продольный, поперечный и комбинированный тип плоскостопия. У детей чаще всего встречается уплощение продольного свода, а взрослые в основном страдают от деформации переднего отдела или же от продольно-поперечного плоскостопия. Причиной появления патологии может быть неправильный выбор обуви, повышенные нагрузки на ноги, лишний вес, слабость мышечно-связочного аппарата ступней или травмы.
Заподозрить развитие патологии можно по таким симптомам:
- сильная утомляемость ног при ходьбе;
- обувь быстро изнашивается, стаптывается каблук с внутренней части, стирается стелька;
- после физической нагрузки появляются боли, жжение, судороги или онемение;
- приходится менять обувь, так как старая становится узкой из-за распластывания ступни.
Плоскостопие может развиться в любом возрасте. Но вылечить патологию можно только у детей, пока не произошло окончательного формирования сводов стопы. Для взрослых лечение заключается только в снятии симптомов и прекращении прогрессирования деформации.
Полая или сводчатая стопа – это такое состояние, при котором свод выше нормы
Сводчатая стопа
Слишком высокий свод стопы – это довольно редко встречающаяся патология. Чаще всего такая деформация возникает из-за неправильно сросшихся переломов или других травм ступни, например, сильных ожогов. Увеличение высоты сводов может происходить также при неврологических заболеваниях, вызывающих гипертонус мышц. Причиной патологии может быть полиомиелит, спинальная дизрафия, полинейропатия, сирингомиелия, ДЦП, менингит, опухоли спинного мозга.
Сводчатая стопа характеризуется увеличением продольного свода выше нормы. Из-за этого при нагрузках человек опирается в основном на пятку и первый палец. Средняя часть ступни не имеет точек соприкосновения с поверхностью. Поэтому процесс ходьбы нарушается, возникает быстрое утомление ног, возрастает нагрузка на голеностопные суставы. Человеку с такой патологией сложно подобрать обувь, так как высокий подъем не помещается ни в какие туфли. Возникают боли, частые судороги, на подошве образуются мозоли, меняется походка. Пальцы постепенно деформируются, приобретая когтеобразную форму.
Формирование сводов
У маленьких детей стопы всегда плоские. Кости еще мягкие, в основном ступня состоит из хрящей, соединенных связками. А функцию амортизации берет на себя жировая подушка на подошве. Такое строение сохраняется примерно до двухлетнего возраста. А когда ребенок начинает активно двигаться, постепенно формируются своды стопы. Из-за мягкости косточек и слабости связочного аппарата ножки ребенка очень сильно подвержены деформации. Поэтому родителям нужно следить за нормальным формированием ступней малыша.
Окончательное развитие правильной формы стопы заканчивается обычно к 10-12 годам. Но наличие плоскостопия можно выявить уже в 5-6 лет. Именно в этом возрасте его легче всего вылечить. Структуры стопы еще пластичны, и при правильном подходе к подростковому возрасту ноги приобретают правильное строение.
Профилактика патологий
Правильное формирование сводов стопы в раннем детском возрасте является залогом здоровья опорно-двигательного аппарата. Родителям необходимо следить за походкой малыша, развитием его ступней. Вовремя выявленную патологию легче вылечить. Поэтому лучше не допустить развития плоскостопия. Ведь в основном такая деформация является приобретенной в результате неправильного образа жизни и выбора обуви.
Чтобы сохранить здоровье стопы и обеспечить правильное формирование сводов, заботиться об этом нужно с первых шагов ребенка
- Важно следить за своим питанием. Необходимо, чтобы организм обеспечивался всеми необходимыми питательными веществами. Кроме того, нужно предотвратить набор веса.
- Необходимы умеренные физические нагрузки. Чтобы мышцы и связки правильно удерживали своды стопы, их нужно укрепить. Для этого регулярно надо делать гимнастику для ног, ходить босиком по неровным поверхностям. Детям необходимо активно двигаться, играть в подвижные игры.
- Очень важно правильно выбирать обувь. Детям ее нельзя покупать на вырост, она должна быть точно по размеру. Особенность обуви для малышей – жесткий задник, предотвращающий заваливание пятки, мягкий верх и подошва, обеспечивающие правильный перекат стопы, надежная фиксация на ноге с помощью застежек или липучек. Взрослым не рекомендуется долго ходить на высоких каблуках. Обувь не должна быть узкой, жесткой или неудобной.
О значении сводов стопы многие не подозревают, пока не ощущают дискомфорта. Только те, кто мучается от болей при ходьбе и не может подобрать себе удобную обувь, понимают, как важно сохранить здоровье ног.
Стопа настолько сложна по строению и при своем малом размере исполняет такие важные функции, что вполне могла бы считаться восьмым чудом света. Практически все, что с ней связано, удивительно: малый размер и способность удерживать человеческое тело в равновесии, сложные связи и рефлекторная работа ее отделов.
Стопа обеспечивает способность человека передвигаться, стоять, вставать из положения сидя. Она отвечает за сохранность главного элемента скелета – позвоночника. Ее нередко называют фундаментом организма, и от нее, как от основания любой конструкции, зависит очень многое.
Это один из центров сосредоточения биологически активных точек. Чем, кстати, объясняется практически гарантированная простуда, если вы промочите ноги: подушечки ее пальцев связаны с гайморовыми пазухами.
Разобраться, какова анатомия стопы, полезно каждому, кто интересуется своим здоровьем и здоровьем членов своей семьи. Предупреждая патологии этого отдела – одного из важнейших, – можно предотвратить множество серьезных болезней, нарушений, возрастные изменения скелета.
Общее описание стопы
Анатомически стопа представляет собой самый нижний отдел ноги и отвечает за прямохождение. Этот отдел в официальной медицине получил название «дистальный» – от латинского disto, «отстою» (поскольку максимально удален от центра тяжести тела).
Стопу формируют 30+ суставов, 26 костей, системы связок/сухожилий/нервов. Движение ступней обеспечивают девятнадцать мышц. Из них пять относятся непосредственно к ее структуре. Остальные, хотя и участвуют в функциональности нижнего отдела, относятся к мышцам голени.
Основные отделы стопы: тыл (верхняя часть), подошва (часть, на которую мы опираемся), пяточная зона (отдел с пяточным бугром, покрытый особо толстой кожей). Тыловая часть защищена соединительной тканью – фасцией. Подошва укреплена апоневрозом – широкой эластичной пластинкой из сухожилий.
Стопа при установке на поверхность опирается на три опорные точки:
- большой палец (головка первой плюсневой кости);
- головка 5-й плюсневой кости (мизинец);
- основание пяточного бугра.
Эти опоры соединены между собой системой арок, которые образуют поперечный свод стопы. Он и его нахождение относительно оси являются важными характеристиками при диагностике ее нормального строения.
Прямохождение
Способность ходить прямо, опираясь на ступни, человек получил благодаря эволюции. Существует, правда, несколько теорий относительно того, что послужило толчком для распрямления позвоночника. Одни ученые считают, что изначально эволюционные формы передвигались на четырех конечностях. Но тогда на костяшках руки должны сохраниться признаки повышенных нагрузок. Плюс ученым так и не удалось найти окаменевшие скелеты предшественника человека, прямо доказывающие данное предположение.
Согласно другой теории, люди освоили прямохождение благодаря привычке лазить по деревьям, цепляясь за ветки руками (тело они перемещали ногами). Согласно ей, уже тогда их действия во многом повторяли процесс современной локомоции – движения.
Сама механика ходьбы основана на повторяющихся циклах длиной 1,2 секунды (двойной шаг). За эти доли секунды человек успевает пройти четыре этапа (по два на каждую ногу).
- Фаза опоры. В ней чередуются опора на две ноги и на одну.
- Фаза переноса (маха).
Процесс шагания выглядит так:
- Стоя на двух ногах, человек поднимает одну из них для совершения шага.
- Тело смещается вперед, маховая (переносная, контралатеральная) нога идет вперед. Те ее части, что находятся ближе к тазу, двигаются быстрее: голень, отставая, сгибается в колене, а ступня (отставая еще больше) – в голеностопе.
- Маховая нога ставится на землю, происходит перекат с пятки на носок и изнутри кнаружи. В этом незаметном человеку процессе участвуют почти все мышцы стопы . Короткая малоберцовая подтягивает край ступни кнаружи, длинная малоберцовая и задняя большеберцовая контролируют свод во время переката на носок. Рессорами становятся все группы суставов.
- Вес переносится, корпус выпрямляется, переносная нога становится опорой.
Если рассмотреть механику ходьбы с позиции физики, каждый шаг можно было бы назвать контролируемым падением. Человек действительно упал бы, занося первую ногу для шага без бдительной нервной системы. Это она лежит в основе прямохождения и нашей способности стоять, бежать, идти, подниматься по ступенькам.
Анатомия человеческой стопы
Костное строение стопы формируют три группы костей:
- кости пальцев ног (разделены на три отдела – фаланги – на всех пальцах, кроме большого);
- кости плюсны – пять «трубок», соединенных между собой, закрепленных со стороны головки к последней фаланге каждого пальца, со стороны основания – к предплюсне;
- предплюсна – передние (проксимальные) и отстоящие (дистальные) кости. Они формируют подошву. Включают таранную и пяточную кости (проксимальные), кубовидную, ладьевидную, клиновидную дистальные кости.
Суставы
По количеству суставов стопа – одна из самых сложных частей. Самым важным элементом системы является голеностопный сустав. Он отвечает за связь с голенью. Второй по размеру и значимости – подтаранный сустав (образован в точке совмещения пяточной кости с таранной). Благодаря ему мы можем выдавать разную амплитуду движения стопы (поворачивать ее внутрь и наружу).
Компенсация функций подтаранного суставного цилиндра зависит от клино-ладьевидного сустава. Он может временно принять на себя работу поврежденного «коллеги». Еще один сустав, который отвечает за пронацию (движение внутрь/наружу), образован пяточной, ладьевидной и таранной костями (расположен в точке их соединения).
Устойчивую подошву образуют предплюсне-плюсневые суставы. Они имеют блоковидную форму, а их подвижность почти сведена к нулю. Межфаланговые суставы обеспечивают небольшую подвижность пальцев и связывают их фаланги как звенья цепочки. Последняя группа суставов отвечает за качество соединения плюсны с пальцами. Эти «шарниры» образованы головками плюсневых костей и основаниями последних фаланг.
Свод стопы
Важный элемент «конструкции» – свод стопы. Их у каждой ступни два: продольный и поперечный. Именно своды (дуги) обеспечивают столь важную амортизационную функцию при ходьбе, беге, прыжках.
Образованы своды костями пятки, плюсны и предплюсны.
- Продольный свод (их два)сформирован благодаря специфическому строению ладьевидной кости, он легко просматривается и поддерживается голенными мышцами.
- Поперечный свод не так заметен – он проходит в зоне 1–5 плюсневых костей и отвечает за рессорную/амортизационную функции при локомоции (медицинское название процесса хождения).
Мышцы, связки, сухожилия, кожа
Ступня двигается благодаря малоберцовой, большеберцовой мышцам ноги и сгибателям/разгибателям. Мягкая структура также включает разветвленную сеть сухожилий различных костей (эластичная связка с мышцами), связок (неэластичные волокна, которые крепят сустав к кости).
Кожа тыльной и подошвенной стороны сильно отличается.
- Тыльная сторона стопы покрыта тонкой кожей.
- Подошва «закрыта» плотной тканью. Она образуется благодаря связям апоневроза и наружного слоя эпидермиса – по всей площади к нему идут плотные тяжи, а между ними – ячейки с жировыми дольками. Поэтому кожа подошвы имеет такую характерную структуру и внешний вид.
Питание и нервы
Питают стопы две большие артерии. Обратный ток идет по венам, крупнейшая из которых – большая подкожная – начинается у большого пальца. Нервная сеть сформирована четырьмя основными нервами стопы человека (глубокий и поверхностный малоберцовый, икроножный, задний большеберцовый) и огромным количеством окончаний. Поэтому болезненность при защемлении нервов в этом отделе очень высокая.
Функциональное предназначение стопы
Базовые функции, которые выполняет стопа, – прямохождение, балансировка, защита и поддержка всего организма. Наиболее важные задачи:
- Рессорная. Исполняется благодаря наличию сводов и их способности играть роль амортизатора. Благодаря рессорной функции в норме стопы гасят до 80% энергии удара при касании с опорой. Это обеспечивает нашу возможность бегать, ходить, прыгать без ежесекундных травм.
- Рефлексогенная – работа нервной системы, которая постоянно отслеживает положение тела. Благодаря умному распределению нервных зон и окончаний в стопе последняя тесно связана со всеми органами тела. На маленькой площади подошвы умещаются десятки активных точек, через которые стопа связана с урогенитальной системой, мозгом, внутренними органами. Иглотерапия, закаливание, массаж, акупунктура стоп дает возможность влиять на состояние всего организма и точечно действовать на нужный орган.
- Балансировочная функция стопы. За нее отвечают суставы. Они обеспечивают возможность человека перемещаться, сохраняя заданную позу, или удерживать свое тело в нужных координатах трехмерной системы.
- Толчковая функция. Это чистая физика локомоции (прямохождения). Благодаря толчковой функции у человека есть энергия для поступательного движения вперед: стопа получает кибернетическую энергию в момент соприкосновения с опорой, удерживает ее в процессе переката с пятки на носок и отдает обратно телу, отрываясь для нового маха.
Стопа человека - незаметный, но очень важный винтик в системе движения. Ежедневно ей приходится справляться с невообразимыми нагрузками. Ученые подсчитали, что при быстром шаге скорость, с которой она приземляется, составляет 5 метров в секунду, то есть сила столкновения с опорой равняется 120-250% от веса тела. А ведь каждый из нас в среднем проходит от 2 до 6 тысяч таких шагов в сутки!
В результате эволюции мы имеем практически совершенное устройство, приспособленное к таким испытаниям. Хотя стопа современного человека конструктивно практически не отличается от стопы нашего предка 200-300-летней давности, изменился сам человек. Он стал выше, тяжелее, ходит в основном по ровным поверхностям асфальта и паркета. Он менее подвижен и живет гораздо дольше, чем века полтора назад.
Закованные в неудобную обувь, наши ноги вынуждены менять заложенную природой биомеханику. Что и приводит в конечном счете к различным деформациям и болезням. Для того чтобы проследить эту взаимосвязь, давайте сначала разберемся со строением стопы человека.
Анатомия стопы
Внешне стопы сильно отличаются: они бывают тонкие и широкие, длинные и короткие. Бывает что различается и длина пальцев. Так, выделяют три типа стопы по соотношению длин первых двух пальцев.
Типы стопы
Египетская стопа встречается у большинства населения планеты: большой палец у них длиннее указательного. На греческих стопах ходит совсем незначительная доля людей, ее отличительная особенность - второй палец превышает в длину первый. Ну и наконец обладатели римского типа стопы (около трети населения) имеют одинаковые большой и указательный пальцы на ноге.
Свод стопы
Свод стопы фактически представляет собой три свода - внутренний, внешний и передний. По сути это три рессоры, или арки - две продольных и одна поперечная. Внутренняя продольная арка (АС) соединяет бугор пяточной кости и головку первой плюсневой косточки. Внешний продольный свод (ВС) образован между бугром пятки и пятой косточкой плюсны. А поперечная арка (АВ) расположена перпендикулярно им. То, что мы называем высотой подъема, как раз и определяется высотой свода поперечной арки.
Анатомически выделяют три отдела стопы: передний, средний и задний. Передний отдел по-другому называется носок или мысок, он образован из пальцев и плюсны. Плюсна - это пять косточек, которые соединяют пальцы с остальными отделами стопы. Средний отдел стопы - это свод, образованный из нескольких костей: ладьевидной, кубовидной и трех клиновидных. Пятка, или задний отдел, образуется двумя большими костями - таранной и пяточной.
Кости
Невероятно, но факт: в нашей стопе сосредоточена четверть всех костей тела.
У среднестатистического человека их насчитывается 26, но очень редко люди рождаются с атавизмами в виде парочки добавочных косточек. Повреждение любой из них приводит к нарушению биомеханики движения всего тела.
Суставы
Подвижное соединение двух и более костей образует сустав. Места их стыковки покрыты соединительной тканью - хрящем. Именно благодаря им мы можем двигаться и ходить плавно.
Важнейшие суставы ноги: голеностопный, работающий по принципу дверной петли и соединяющий ступню с ногой; подтаранный, ответственный за двигательные вращения; клино-ладьевидный, компенсирующий дисфункцию подтаранного сустава. И наконец, пять плюснефаланговых суставов соединяют плюсну и фаланги пальцев.
Мышцы
Кости и суставы ноги приводятся в движение 19 разными мышцами. Биомеханика стопы человека зависит от состояния мышц. Их перенапряжение или чрезмерная слабость могут привести к неправильному положению суставов и костей. Но и состояние косточек влияет на здоровье мышц.
Связки и сухожилия
Сухожилие - это продолжение мышцы. Они связывают мышцы и кости. Несмотря на их эластичность, их можно растянуть, если максимально вытянуть мышцу. В отличие от сухожилий, связки не эластичны, но очень гибки. Их предназначение - соединять суставы.
Кровоснабжение
Кровь к стопам подходит по двум ножным артериям - тыльной и задней большеберцовой. Благодаря им поступают питательные вещества и кислород в более мелкие сосуды и далее по капиллярам во все ткани стопы. Обратно кровь с продуктами переработки откачивается по двум поверхностным и двум глубоким венам. Самая длинная - большая подкожная вена проходит от большого пальца по внутренней стороне ноги. Малая подкожная вена - с наружной стороны ноги. Спереди и сзади на нижних конечностях расположены большеберцовые вены.
Нервная система
С помощью нервов происходит передача сигналов между мозгом и нервными окончаниями. В стопах расположено четыре нерва - задний большеберцовый, поверхностный малоберцовый, глубокий малоберцовый и икроножный. Наиболее распространенные проблемы в этой области - сдавливание и защемление нерва, связанное с повышенными нагрузками.
Функции стопы
Как мы заметили в самом начале, стопа справляется с важными задачами. Зная ее устройство, мы уже можем представить себе, как именно она помогает человеку. Итак стопа обеспечивает:
- Равновесие . Благодаря особой подвижности суставов во всех плоскостях и маневренности подошва сцепляется с поверхностью, по которой мы ходим: твердой, мягкой, неровной, зыбкой, при этом мы можем стоять или двигаться вперед и назад, из стороны в сторону и не падать.
- Толчок . Стопа не просто сохраняет баланс тела, но и позволяет ему совершать поступательное движение в любую сторону. При соприкосновении пятки с поверхностью возникает реакция силе опоры, ступне передается кинетическая энергия, которая сохраняется на время полного контакта подошвы и опоры, а затем передается всему телу при отталкивании кончиков пальцев от земли. Так и происходит шаг.
- Рессорность . Способность сохранять сводчатую форму и мягко распластываться помогает стопе принимать на себя бОльшую часть ударных нагрузок. На колено и позвоночник приходится гораздо меньшее воздействие, а до головы доходит и вовсе 2% от начального. Таким образом, стопа снижает риск микротравмирования вышележащих голеностопного, коленного, тазобедренного суставов и позвоночника. Если данная функция нарушается, то в них развиваются воспалительные процессы, порой необратимые.
- Рефлексогенность . В стопе человека сосредоточено очень большое количество нервных окончаний. Их высокая концентрация на столь небольшой площади обеспечивает эффективное взаимодействие с рефлекторными зонами человека. Это может быть использовано для воздействия посредством массажа, иглоукалывания, физиотерапии на внутренние органы.
В нашей повседневной жизни стопа выполняет попеременно все эти функции. От состояния ее костей, суставов, мышц и других составляющих зависит качество ее работы. При малейшем нарушении начинается сбой дальше по цепочке наверх. Даже стопы с нормальным от рождения строением имеют свой предел прочности. С возрастом или в процессе «эксплуатации» под постоянным воздействием статико-динамических нагрузок развиваются те или иные виды патологий, среди которых плоскостопие - самое распространенная. Продлить срок жизни своей стопе можно грамотным распределением нагрузок, регулярными упражнениями для укрепления и процедурами для расслабления.
Стопа. Функции. Особенности.
Стопа является очень важной составляющей опорно-двигательного аппарата человека. Во всём живом мире только люди не используют руки для опоры и перемещения. Поэтому стопе человека пришлось претерпеть функциональные изменения, позволившие человеку удерживаться в вертикальном положении при движении и в положении стоя. На протяжении всей жизни стопа выдерживает несоизмеримо большие статические и динамические нагрузки, чем стопы животных.
Какие же анатомические изменения произошли со стопой для обеспечения прямохождения? Во-первых, суставы стали менее подвижными, чем суставы кистей, а мышцы и сухожилия прибавили в массе и силе. Костная ткань, особенно пяточной кости, уплотнилась. Это позволило выдерживать стопам весь вес тела человека, а также предупреждать падения из-за разболтанности суставов. С подошвенной стороны появились большие скопления подкожно-жировой ткани в виде подушечек, предохраняющих подвижные межфаланговые и пястно-фаланговые суставы и кости от травм. Образовались продольный и поперечный своды стопы, играющие ведущую роль в биомеханике ходьбы и гасящие толчковые колебания, возникающие при шаговых движениях. Несмотря на то, что кожа стала толще и грубее, в ней увеличилось количество нервных окончаний, воспринимающих информацию о неровностях опоры, о колебаниях положения тела в пространстве для более быстрого и чёткого реагирования мышечно-сухожильного аппарата стопы на малейшие изменения.
Основные функции стопы:
Рессорная. Заключается в способности сводов стопы на 80% гасить энергию удара, возникающего в момент касания стопы с опорой во время ходьбы, а также особенно во время прыжков и бега. Под действием нагрузки кости продольного и поперечного сводов стопы начинают распрямляться, в момент максимального давления они располагаются практически в одной плоскости параллельно плоскости опоры. Как только толчковая энергия начинает угасать и уменьшается нагрузка на стопу, начинает преобладать сила сокращения подошвенного апоневроза и других мощных сухожилий стопы. В результате кости свода мягко и быстро возвращаются в исходное положение. Рессорная функция стопы спасает суставы и кости всего тела человека, в том числе позвонки и кости черепа, от постоянной микротравматизации и связанного с ней воспаления. Если рессорная функция стопы нарушается, это неизбежно приводит к быстрому развитию необратимых заболеваний голеностопных, коленных, тазобедренных и межпозвоночных суставов.
Толчковая. 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. Это позволяет человеку совершать дальнейшее поступательное движение в любом направлении.
Балансировочная. Благодаря способности суставов стопы смещаться во всех плоскостях, человек может сохранять заданную позу тела во время движения или в положении стоя при любых неровностях опоры.
Рефлексогенная. Обильная иннервация и взаимосвязь нервных окончаний рефлексогенных зон стопы с различными внутренними органами всего тела позволяют с помощью массажа, иглорефлексотерапии, тепловых и закаливающих процедур на область стоп воздействовать на весь организм человека.
Особенности стопы:
Стопа человека, как важная часть его тела претерпела в течение филогенетического развития значительные изменения вследствие своего приспособления к его прямохождению. Благодаря относительному удлинению предплюсны и укорочению плюсны, и особенно пальцев, стопа превратилась в орган опоры. Этому способствовало развитие продольных и поперечных сводов, укрепленных мощными связками и удерживаемых тонусом подошвенных мышц и подошвенного апоневроза. Благодаря наличию сводов стопа обладает характерной пружинностью, которая значительно смягчает толчки стопы о землю во время ходьбы, бега и прыжков.
Поэтому важнейшей конструктивной особенностью стопы человека является ее сводчатое строение.
Костная система, будучи пассивным элементом в строении стопы, имеет своеобразную внешнюю и внутреннюю архитектуру, которая обеспечивает как удержание тяжести тела, так и способность приспосабливаться к изменениям рельефа почвы, нагрузки, движения и т.п. Внешнюю архитектуру составляет система продольных и поперечных дуг, называемая сводом, которые являются как бы рессорами, растягивающимися под воздействием давления (нагрузки) и возвращающимися в изначальное состояние благодаря своим специфическим особенностям. Продольный свод имеет две части – внутреннюю и наружную.
Внутренняя часть продольного свода образована пяточной, таранной, ладьевидной, тремя клиновидными и первыми тремя плюсневыми костями . Наружная часть продольного свода образована пяточной, кубовидной и двумя наружными плюсневыми костями.
Внутренний продольный свод именуется рессорным, а наружный свод – опорным. Высота рессорного свода равна в среднем 5-7 см, опорного – 2 см. Всего выделяют 5 продольных сводов. Продольные своды начинаются из одного пункта пяточной кости и расходятся вперед по выпуклым кверху радиусам соответственно пяти плюсневым костям. Поэтому в состав каждого продольного свода входит одна плюсневая кость и расположенные между ней и пяточным бугром части костей предплюсны. Вершина дуги припадает на ладьевидную кость, которая отдалена от плоскости приблизительно на 2,5 см. Наиболее латеральная дуга соединяет пяточный бугор с головкой пятой плюсневой кости, проходя через кубовидную кость, которая составляет ее вершину и отдалена от плоскости примерно на 0,5 см. Продольные своды стопы, соединенные в своей передней части в виде параболы, образуют поперечный свод стопы. Она идет главным образом через клиновидные и кубовидную кости, включая и основания плюсневых костей. При значительной нагрузке на стопу эта дуга подвергается сплющиванию, опираясь при этом всеми головками плюсневых костей. Так как продольные и поперечные своды стопы обращены выпуклостью кверху, то при вертикальной позе давление на подошву распределяется в основном на 3 точки (пяточный бугор, головки I и V плюсневых костей) и наружный край подошвы. Поэтому площадь эффективной опоры стопы оказывается меньше, чем площадь ее подошвы. Структуры, поддерживающие свод стопы, делятся на костные, связочные и мышечные. Подошвенный апоневроз является ведущим механизмом поддержания свода, она прогрессивно увеличивает модуль эластичности при увеличении нагрузки. Стоит обратить внимание на углубление свода стопы при пассивном разгибании первого пальца, это происходит в силу того, что часть пучков подошвенного апоневроза, перекидываясь через сесамовидные кости, фиксируется на основной фаланге первого пальца. В результате первый палец играет роль рычага, натягивающего подошвенный апоневроз. Данный феномен нашел клиническое применение в виде теста разгибания пальцев для диагностики плоскостопия. Сводчатость стопы поддерживается и укрепляется мышцами голени, поэтому ее демпфирующие свойства определяются не только анатомическими особенностями ее костей, но и активной работой мышц. Продольно расположенные мышцы укорачивают стопу, а косые и поперечные суживают. Такое двустороннее действие мышц сохраняет ее сводчатое строение. Поперечный свод укрепляют поперечные связки подошвы и косо расположенные сухожилия длинной малоберцовой мышцы, задней большеберцовой мышцы, и поперечная головка мышцы, приводящей большой палец стопы. Действие этих мышц состоит не только в исполнении соответствующих активных движений, но и фиксации стопы во время физических нагрузок и ходьбы. Функцией мышечных фиксаторов является как бы натягивание сводов. К таким мышцам в равной степени относятся как короткие, так и длинные мышцы стопы, имеющие прикрепления на костях голени. Основными фиксаторами продольного свода стопы являются: из длинных мышц- задняя большеберцовая, длинная малоберцовая, передняя большеберцовая; из коротких мышц - все мышцы подошвы стопы. Определенная высота продольного свода сохраняется благодаря длинной подошвенной и пяточно-ладьевидной связкам. Снижение эластичности этих связок приводит к оседанию головки таранной кости и снижению срединной дуги, что способствует развитию плоскостопия. При ослаблении описанных аппаратов, удерживающих своды стопы, последние могут опускаться, и стопа приобретает неправильное строение, называемое плоскостопием, часто сопровождающееся болевыми ощущениями. Однако необходимо помнить, что патология стопы не выступает результатом недостаточности отдельной изолированной мышцы, а свидетельствует о появления различных напряжений мышечных комплексов и групп, находящихся в соответствующей зависимости между собой, поэтому каждый случай требует индивидуального анализа и объяснения. Как известно, стопа маленького ребенка отличается от стопы взрослого человека. При этом стопа ребенка имеет обильный подкожно-жировой слой, мышцы стопы еще слабые, а это проявляется в том, что свод слабо выражен, из-за чего может сложиться впечатление, что стопа плоская. В возрасте 3-4 лет подобное состояние нельзя считать дефектом. Только с 4 лет начинают исчезать подкожные подушечки жира, открывая для обозрения дугообразную конструкцию. Наблюдение стопы во время ходьбы и стояния позволяет даже у маленького ребенка выявить наявность неправильного положения стопы и вальгусное отклонение пяточной кости. Выделяют три основные функции, присущие нормальной стопе: - рессорная - способность к упругому распластыванию под действием нагрузки; - балансировочная - участие в регуляции позной активности при стоянии и ходьбе; - толчковая - сообщении ускорения ОЦМ тела при локомоторном акте. Нагрузка на стопу распределяется следующим образом: через тело таранной кости на пяточный бугор, ладьевидную и клиновидные кости на головки I-III плюсневых костей, образуя внутреннюю продольную дугу, через пяточную и кубовидную кости на головки IV-V плюсневых костей, образуя наружную продольную дугу. Таким образом, можно представить две продольные оси стопы. Ось, проходящая через середину пятки и промежуток между I и II плюсневыми костями – это ось силы, т.е. ось, по которой передаются основные нагрузки при ходьбе. Ось, проходящая через середину пятки и промежуток между II и III плюсневыми костями – ось равновесия или баланса, в которой происходят движения стопы при стоянии. Положение этой оси определяется как равная длина рычагов от этой оси до головок I и V плюсневых костей.
