Разное

Строение ступни ноги человека схема: кости, мышцы, нервы и сосуды

10.05.2019

Содержание

кости, мышцы, нервы и сосуды

Нога является парным органом опоры и движения человека. Это часть опорно-двигательной системы от верхней части бедра до нижней части стопы. Ноги выполняют опорную функцию, двигательную функцию (ходьба, бег, прыжки, ползание, плавание) и другие функции.

Внешнее строение ноги человека

Анатомически нога состоит из трех основных частей: бедра, голени и стопы.

Бедро состоит из бедренной кости и надколенника, который защищает коленный сустав. На передней поверхности бедра находятся квадрицепсы, а на задней – двуглавая мышца бедра и связанные с ней сгибатели бедра.

Голень образована большой и малой берцовыми костями, к которым присоединяется надколенник. Большеберцовая и малоберцовая кости внизу заканчиваются внутренней и наружной лодыжкой. В голени различают переднюю и заднюю области.

Стопа состоит из множества мелких костей. Часть стопы, которая соприкасается с поверхностью земли, называется ступней (подошвой), а противоположная ей верхняя сторона стопы называется тыльной стороной стопы. В ступне выделяют передний (пальцы и подушечка стопы), средний (свод стопы) и задний (пятка) отделы. Свод стопы – это часть стопы, которая со стороны подошвы не касается земли, а с тыльной стороны образует подъем ступни.

Сочленение бедренной и тазовой кости называют тазобедренным суставом, сочленение бедренной и берцовой костей – коленным суставом, берцовых костей с костями стопы – голеностопным суставом.

Выделяют следующие области ноги: ягодичную, переднюю и заднюю области бедра, переднюю и заднюю области колена, переднюю и заднюю области голени, переднюю и заднюю, наружную и внутреннюю области голеностопного сустава, область тыла стопы и область подошвы.

Рисунок 1. С троение ноги человека

1. Первый палец ноги (большой).
2. Второй палец ноги.
3. Третий палец ноги (средний).
4. Четвертый палец ноги (безымянный).
5. Пятый палец ноги (мизинец).
6. Подушечка пальца – мышечное утолщение на внутренней стороне крайней фаланги пальцев.


7. Фаланга пальца ноги – несгибаемая часть пальца.
8. Носок – передняя часть стопы и ступни с пальцами ног.
9. Подошва ноги – соприкасаемая с поверхностью часть, на которой стоит нога.
10. Пятка – задняя часть стопы и ступни.
11. Стопа – самая нижняя часть стопы ноги или её основание.
12. Ахилл – сухожилие и часть ноги в районе ступни над пяткой, «ахиллесова пята»)
13. Вена.
14. Подъём ступни ноги – средняя верхняя часть стопы в расстоянии от подошвы до её передней части у голеностопного сустава.
15. Голеностопный сустав – подвижная часть между голенью и ступнёй в районе пятки.
16. Сустав пальца ноги – сгибаемая часть пальца.
17. Лодыжка – выпирающие косточки голеностопного сустава или костное образование дистального отдела голени.
18. Голень – ниже колена и до голеностопного сустава.
19. И́кра – задняя мышечная часть голенища в районе икроножной мышцы (ударение в термине на первый слог).
20. Колено – вся средняя передняя часть сгиба ноги между бедром и голенищем, а также — коленная чашечка.
21. Подколенный сгиб – вся средняя задняя подколенная часть сгиба ноги между ляжкой и икроножной мышцей.
22. Коленная чашечка – покрывающая коленный сустав в передней, наружной части сгиба ноги кость в виде изогнутой пластины или «чашечки».
23. Верхняя часть бедра – передняя часть ноги от живота до колена.
24. Внешняя часть бедра – внешняя или боковая часть ноги от пояса до коленного сустава.
25. Ляжка – внутренняя и задняя часть бедра от промежности и ягодиц до подколенного сгиба.
26 Ягодицы.
27. Ноготь.
28. Основание ногтя пальца ноги.
29. Щиколотка – боковая поверхность голеностопного сустава.
30. Ступня – вся часть от голеностопного сустава и ниже.
31. Внутренние связки и сухожилия пальцев ног.

Эволюция человека сделала стопу уникальным и сложным механизмом, выполняющим рессорные и балансирующие функции, обеспечивающим смягчение ударов при движении.

Благодаря конечностям, человек получил возможность передвигаться, держать равновесие, оказывать сопротивление движениям.

В стопе насчитывается 26 костей и все они соединены в один механизм связками и суставами.

Помимо этого существует огромное количество мышечных тканей и сухожилий.

Кости

Стопа и кисти похожи по строению. Анатомия делит стопу на следующие отделы костей:

Предплюсневые


Включают 7 костей. Самые громоздкие — таранная и пяточная. Таранная располагается между голенью и относится больше к голеностопу. Сюда входят:

  • — клубовидная;
  • — ладьевидная;
  • — клиновидная кости.
Плюсна

Это совокупность пяти костей, напоминающих по форме трубочки. Этот отдел средний и отвечает за функционирование пальцев и правильное расположение свода. Кости, оканчивающиеся суставами ведут к началу пальцев.

Дистальный отдел

В нем насчитывается 14 костей. Каждый палец имеет по 3 кости, кроме большого, у которого их всего две. Между костными образованиями находятся суставы для обеспечения подвижности.

Благодаря этой зоне стопы, тело человека держит баланс и может двигаться. Интересно, что в случае потери рук, пальцы ног выполняют заместительную функцию.

Между костями располагаются суставы. Помимо этого в стопе находятся мышцы, связки, нервы, кровеносные сосуды.

Как расположены кости

Кости требуют более детального рассмотрения, так как именно они являются основной составляющей стопы.

Пяточная кость — самая мощная


Находится в задней части и несет огромную нагрузку. Несмотря на то, что эта часть не имеет к голеностопу никакого отношения, она выполняет большую роль в распределении давления. Форма пяточной кости напоминает треугольник в трехмерном виде с длинной осью.

Роль соединителя между пяточной и таранной костью выполняют суставы. Крепкое соединение этих двух костей необходимо для придания стопе нормальной формы. Задняя часть кости держит ахиллово сухожилие. Это место можно найти по небольшому выступу. А нижняя часть является опорой при ходьбе по поверхности земли.

На передней части можно найти бугорок, где соединяются ладьевидная кость и сустав.

На поверхности можно заметить много выступов и наоборот — впадин. Это места, где крепятся сосуды, мышцы, нервы, связки.

Таранная кость в разы мельче пяточной

Но массивная и составляет часть голеностопа. Она обращена к пятке. В основном состоит из хряща и как ни удивительно, но кроме связок ничего не держит. Ее поверхности, состоящие из 5 штук, обложены тонюсеньким слоем гиалинового хряща.

Эта кость состоит из следующих частей:

Несмотря на мощность кости, она часто травмируется или заболевает.

Кубовидная

Найти ее можно на внешней стороне ступни у наружного края. Располагается за 4 и 5 плюсневыми костями. По форме представляет собой куб, отсюда ее название. Сзади входит в контакт с пяточной костью, и именно поэтому имеет седлообразную форму и пяточный отросток.

Ладьевидная

Располагается непосредственно на ступне у внутреннего края.

Концы ее уплощены, верхняя часть может прогибаться, а нижняя является впалой.

Благодаря суставам взаимодействует с таранной и служит формирователем стопы.

Клиновидные

Состоят из трех косточек:

  • — медиальная, она же самая крупная;
  • — промежуточная, самая мелкая;
  • — латеральная — средняя.

Они все маленькие и располагаются довольно близко друг к другу. Впереди у них плюсневые кости, а позади — ладьевидная. Вся система прочная и жесткая, образующая твердую основу стопы.

Плюсневые кости

Представляют собой изогнутые под углом трубки. Они имеют одинаковое строение и несут схожие функции что в юные, что во взрослые года. Изгибы костей придают своду нужное положение. Если посмотреть на поверхность, то она отличается бугристостью, благодаря соединению связок, суставов и мышц.

Фаланги

Такие же, как и на пальцых рук. Отличие лишь в размере. Большой палец собран из 2 фаланг, а по форме намного толще из-за возникающей нагрузки при ходьбе. Остальные состоят из трех фаланг и намного тоньше и короче.

Суставы

Из чего состоят суставы?

Ступни отличаются наличием большого количества суставов, выполняющих сводящую роль между костями. Если сравнивать их по размеру, то самый крупный — это голеностопный сустав, соединяющий вместе три крупные кости. Это позволяет человеку поднимать и опускать стопу, делать вращательные движения. Остальные суставы намного меньше, но по сути функция их аналогичная. Именно они дают необходимую гибкость.


Немного о голеностопном суставе скажем. Он включает в себя большую таранную кость и две берцовые, которые поменьше, включающие в себя лодыжки. Края сустава крепятся прочными связками, а сам он надежно соединен с хрящем.

Огромную роль несет поперечный или подтаранный сустав. Он малоподвижен, но соединяет целых три кости — ладьевидную, таранную и пяточную. Для более надежной фиксации предусмотрено участие в соединении связок.

Подтаранному суставу помогают формировать свод кубовидный и пяточный суставы. Иногда такое соединение называется греческой впадиной, а в медицине его нарекли таранно-ладьевидный сустав.

Одним из наиболее значимых суставов являются плюснефаланговые. Они принимают участие в каждом движении человеческого тела.

К наименьшим по значимости относятся суставы на ладьевидной и клиновидной костях.

Связки


На первом месте по значимости стоит подошвенная связка. Она берет начало от пяточной кости и заканчивается у истоков плюсневых костей.

Связка отличается большим количеством ответвлений, несущих фиксирующую функцию продольного и поперечного сводов.

Такое соединение отвечает за правильное состояние свода на протяжении всей жизни человека.

Для укрепления костной системы и суставов нужны более мелкие связки. Благодаря им человеческое тело способно держать равновесие и нагрузки во время движений.

Мышцы

Ступня может двигаться только при помощи мышц. Они везде — в районе стопы, голени и голеностопа. Мышечное строение голени обеспечивает движение ступнями во время ходьбы и при вертикальном положении.


Передняя часть состоит из группы мышц длинного разгибателя и большеберцовой мышцы. Благодаря им фаланги на ногах можно сгибать и разгибать.

Длинная и короткая малоберцовые обеспечивают боковое сгибание стопы и пронацию.

Очень громоздкая группа мышц располагается в задней части. Эти мышцы состоят из нескольких слоев. Сюда входят следующие мышцы:

  • трехглавая, включающая икроножную и камбаловидную;
  • сгибатель пальцев;
  • подошвенная;
  • большеберцовая (частично).

Подошва при работе этой мышечной группы сгибается с помощью ахиллова сухожилия. А еще мышечные ткани помогают при сгибе и разгибе пальцев.

За движение четырех пальцев, не беря во внимание большой, отвечает разгибатель короткого типа, относящийся к тыльной мышечной группе. Мелкие мышцы на стопе позволяют ей выполнять функции отведения, сгибания.

Сосудистая и нервная системы стопы

Кровь

Чтобы кровь поступала в ступни, предусмотрены большеберцовые артерии спереди и сзади. Они протягиваются по самой стопе на подошве. От этих крупных артерий отходят мелкие соединения и круги.

Когда стопа получает повреждение, нарушается функционирование одного из кругов, однако другие продолжают обеспечивать нужный приток крови к конечностям.

За отток отвечают вены на тыльной стороне. Они выглядят переплетенными и обеспечивают поступление крови в большую и малую подкожные вены в голени.

Нервы

Составляют неотъемлемую часть нормального функционирования стопы человека. Они отвечают за ощущения:

  • — боли;
  • — вибрации;
  • — прикосновения;
  • — холода или тепла.


Нервные сигналы, отправляясь из ЦНС по икроножному, малоберцовому, поверхностному и большеберцовому нервам добираются до спинного мозга и там обрабатываются.

Нервы передают сигнал мышцам, являясь по сути рефлексами — произвольными или непроизвольными (независящими от человеческой воли). К непроизвольным относятся работа желез (сальных и потовых), тонус сосудов.

Что касается кожи, то на ступне несколько зон, отличающихся по плотности, строению, эластичности. Например, кожа подошвы высокой плотности, а пятки — толстая. Изначально кожи ладоней и стоп одинаковые, но с течением времени и с повышением нагрузок, появляются дополнительные слои. Тыльная часть стопы гладкая и эластичная, имеющая нервные окончания.

Делая вывод, можно сказать, что природа сделала все для того, чтобы стопа смогла выдержать колоссальное давление.

Заболевания стопы

Стопа регулярно подвергается нагрузкам, либо статическим, либо ударным. Травмы для нее — частое явление. Почти всегда сопровождаются болью, увеличением некоторых эпифизов, отечностью, искривлением. Выявить патологию можно на рентгене.

Артроз

Это заболевание, в процессе которого хрящи теряют эластичность. Часто при этом нарушаются обменные процессы. Появляется боль, хруст, отеки.

Причины артроза:

  • — инфекционные заболевания;
  • — аллергия;
  • — системные болезни — красная волчанка, склеродермия;
  • — туберкулез;
  • — сифилис;
  • — вывих или ушиб.

Часто можно встретить артроз первого пальца ноги.

Развивается заболевание в 3 стадии:

  1. Сначала возникают болевые ощущения, но проходят после отдыха. Иногда становится заметным отклонение большого пальца. Появляется хруст при движении.
  2. Чтобы притупить боль принимаются обезболивающие и противовоспалительные. Палец искривляется уже сильно и становиться невозможно подобрать обувь.
  3. Боль не проходит даже при приеме анальгетиков. Деформация распространяется на стопу, появляется проблема с ходьбой.

Артроз также сильно любит голеностоп, деформируя сустав и поражая хрящ.

Эта болезнь консервативным методом лечится лишь на ранней стадии. Затем понадобится хирургическое вмешательство — эндопротезирование, резекция, артропластика.

Плоскостопие

Различают врожденное или приобретенное плоскостопие. Причины появления:

  • — лишний вес;
  • — большие нагрузки;
  • — заболевания нервных окончаний;
  • — травмы;
  • — неправильная обувь;
  • — перенесенный рахит или остеопороз.

Плоскостопие существует в двух видах:

  1. Поперечное — с понижением высоты свода, когда головки плюсневых костей контактируют с землей.
  2. Продольное — то есть вся стопа имеет соприкосновение с землей. Повышается утомляемость в ногах, боли.

Артрит

Суставная болезнь, поражающая весь организм человека. Различают первичный и вторичный артриты. Причины появления такие же как при артрозе. К симптомам относятся:

  • — боль;
  • — деформация ноги;
  • — отек, покраснение;
  • — лихорадка, сыпь, усталость.

Методы лечения зависят от первопричины заболевания и могут быть физиотерапевтическими, медикаментозными, мануальными и т.д.

Косолапость

Как правило, возникает с самого рождения. Причина — подвывих голеностопного сустава. Приобретенная косолапость становится следствием травмы нижних конечностей, паралича, парезов.

Профилактика болезней

Предотвратить развитие заболеваний намного проще, чем лечить. Профилактика включает в себя:

  • выполнение специальных укрепляющих упражнений;
  • занятия щадящими видами спорта — велосипед, лыжи, плавание;
  • ношение удобной обуви из натуральных материалов;
  • хождение по гальке, песку, траве;
  • использование специальных ортопедических стелек;
  • обеспечение отдыха ногам.

Если рассматривать стопу в целом, то, как и в любом другом отделе опорно-двигательного аппарата человека, можно выделить три главные структуры: кости стопы; связки стопы, которые удерживают кости и образуют суставы; мышцы стопы.

Кости стопы

Скелет стопы состоит из трех отделов: предплюсны, плюсны и пальцев.
Кости предплюсны
Задний отдел предплюсны составляют таранная и пяточная кости, передний — ладьевидная, кубовидная и три клиновидных.

Таранная кость располагается между концом костей голени и пяточной костью, являясь своего рода костным мениском между костями голени и костями стопы. Таранная кость имеет тело и головку, между которыми находится суженное место — шейка. Тело на верхней поверхности имеет суставную поверхность — блок таранной кости, который служит для сочленения с костями голени. На передней поверхности головки также имеется суставная поверхность для сочленения с ладьевидной костью. На внутренней и наружной поверхностях тела находятся суставные поверхности, сочленяющиеся с лодыжками; на нижней поверхности — глубокая борозда, разделяющая суставные поверхности, которые служат для ее сочленения с пяточной костью.

Пяточная кость составляет задненижнюю часть предплюсны. Она имеет удлиненную, сплюснутую с боков форму и является наиболее крупной среди всех костей стопы. На ней различают тело и выступающий кзади хорошо прощупываемый бугор пяточной кости. Эта кость имеет суставные поверхности, которые служат для сочленения сверху с таранной костью, а спереди — с кубовидной костью. Снутри на пяточной кости есть выступ — опора таранной кости.

Ладьевидная кость находится у внутреннего края стопы. Она лежит спереди от таранной, сзади от клиновидных и снутри от кубовидных костей. У внутреннего края она имеет бугристость ладьевидной кости, обращенную книзу, которая хорошо прощупывается под кожей и служит опознавательной точкой для определения высоты внутренней части продольного свода стопы. Эта кость выпуклая кпереди. Она имеет суставные поверхности, сочленяющиеся со смежными с ней костями.

Кубовидная кость располагается у наружного края стопы и сочленяется сзади с пяточной, снутри с ладьевидной и наружной клиновидной, а спереди — с четвертой и пятой плюсневыми костями. По ее нижней поверхности располагается борозда, в которой залегает сухожилие длинной малоберцовой мышцы.

Клиновидные кости ( , промежуточная и ) лежат спереди ладьевидной, снутри от кубовидной, сзади первых трех плюсневых костей и составляют передневнутренний отдел предплюсны.
Кости плюсны

Каждая из пяти плюсневых костей имеет трубчатую форму. На них различают основание, тело и головку. Тело любой плюсневой кости по своей форме напоминает трехгранную призму. Наиболее длинной костью является вторая, наиболее короткой и толстой — первая. На основаниях костей плюсны имеются суставные поверхности, которые служат для сочленения с костями предплюсны, а также с соседними плюсневыми костями, а на головках — суставные поверхности для сочленения с фалангами пальцев. Все кости плюсны с тыльной стороны легко прощупать, так как они покрыты сравнительно тонким слоем мягких тканей. Кости плюсны расположены в разных плоскостях и образуют в поперечном направлении свод.
Кости пальцев

Пальцы стопы состоят из фаланг . Как и на кисти, первый палец стопы имеет две фаланги, а остальные — по три. Нередко две фаланги пятого пальца срастаются между собой так, что его скелет может иметь две фаланги. Различают , среднюю и фаланги. Их существенным отличием от фаланг кисти является то, что они коротки, особено дистальные фаланги.

На стопе, как и на кисти, имеются сесамовидные кости. Здесь они выражены значительно лучше. Наиболее часто они встречаются в области соединения первых и пятых плюсневых костей с проксимальными фалангами. Сесамовидные кости увеличивают поперечную сводчатость плюсны в ее переднем отделе.

Связочный аппарат стопы

Подвижность стопы обеспечивает несколько суставов — голеностопный, подтаранный, таранно-пяточно-ладьевидный, предплюсне-плюсневые, плюсне-фаланговые и межфаланговые .
Голеностопный сустав

Голеностопный сустав образован костями голени и таранной костью. Суставные поверхности костей голени и их лодыжек наподобие вилки охватывают блок таранной кости. Голеностопный сустав имеет блоковидную форму. В этом суставе вокруг поперечной оси, проходящей через блок таранной кости, возможны: сгибание (движение в сторону подошвенной поверхности стопы) и разгибание (движение в сторону ее тыльной поверхности). Величина подвижности при сгибании и разгибании достигает 90°. Ввиду того что блок сзади несколько суживается, при сгибании стопы становится возможным ее некоторое приведение и отведение. Сустав укреплен связками , расположенными на его внутренней и наружной сторонах. Находящаяся на внутренней стороне медиальная (дельтовидная) связка имеет приблизительно треугольную форму и идет от медиальной лодыжки по направлению к ладьевидной, таранной и пяточной костям. С наружной стороны также имеются связки, идущие от малоберцовой кости к таранной и пяточной костям (передняя и задняя таранно-малоберцовые связки и пяточно-малоберцовая связка).
Одной из характерных возрастных особенностей этого сустава является то, что у взрослых он имеет большую подвижность в сторону подошвенной поверхности стопы, в то время как у детей, особенно у новорожденных, — в сторону тыла стопы.
Подтаранный сустав

Подтаранный сустав образован таранной и пяточной костями, находится в заднем их отделе. Он имеет цилиндрическую (несколько спиралевидную) форму с осью вращения в сагиттальной плоскости. Сустав окружен тонкой капсулой, снабженной небольшими связками.
Таранно-пяточно-ладьевидный сустав

В переднем отделе между таранной и пяточной костями располагается таранно-пяточно-ладьевидный сустав. Его образуют головка таранной кости, пяточная (своей передне-верхней суставной поверхностью) и ладьевидная кости. Таранно-пяточно-ладьевидный сустав имеет шаровидную форму. Движения в нем и в подтаранном суставах функционально сопряжены; они образуют одно комбинированное сочленение с осью вращения, проходящей через головку таранной кости и пяточный бугор. Вокруг этой оси происходит и стопы; объем движений достигает примерно 55°. Оба сустава укреплены мощным синдесмозом — межкостной таранно-пяточной связкой.
Одной из возрастных особенностей положения костей и их движений в суставах стопы является то, что с возрастом стопа несколько пронируется и ее внутренний свод опускается. Стопа ребенка, особенно первого года жизни, имеет отчетливо супинаторное положение, в результате чего ребенок, начиная ходить, нередко ставит ее не на всю подошвенную поверхность, а только на наружный край.
Предплюсне-плюсневые суставы

Предплюсне-плюсневые суставы расположены между костями предплюсны, а также между костями предплюсны и плюсны. Эти суставы мелкие, преимущественно плоской формы, с очень ограниченной подвижностью. На подошвенной и тыльной поверхностях стопы хорошо развиты связки, среди которых необходимо отметить мощный синдесмоз — длинную подошвенную связку, которая идет от пяточной кости к основаниям II-V плюсневых костей. Благодаря многочисленным связкам кости предплюсны (ладьевидная, кубовидная и три клиновидные) и I-V кости плюсны почти неподвижно соединены между собой и образуют так называемую твердую основу стопы.
Плюсне-фаланговые суставы

Плюсне-фаланговые суставы имеют шаровидную форму, однако подвижность в них сравнительно невелика. Образованы они головками плюсневых костей и основаниями проксимальных фаланг пальцев стопы. Преимущественно в них возможны сгибание и разгибание пальцев.
Межфаланговые суставы

Межфаланговые суставы стопы находятся между отдельными фалангами пальцев и имеют блоковидную форму; с боков они укреплены коллатеральными связками.

Мышцы стопы

Мышцы, которые крепятся своими сухожилиями к различным костям стопы (передняя большеберцовая мышца, задняя большеберцовая мышца, длинная малоберцовая мышца, короткая малоберцовая мышца, мышцы-длинные разгибатели и сгибатели пальцев стопы), но начинаются в области голени, относятся к мышцам голени.

На тыльной поверхности стопы находятся две мышцы: короткий разгибатель пальцев и короткий разгибатель большого пальца стопы. Обе эти мышцы начинаются от наружной и внутренней поверхностей пяточной кости и прикрепляются к проксимальным фалангам соответствующих пальцев. Функция мышц состоит в разгибании пальцев стопы.

На подошвенной поверхности стопы мышцы разделяются на внутреннюю, наружную и среднюю группы.
Внутреннюю группу составляют мышцы, действующие на большой палец стопы: мышца, отводящая большой палец; короткий сгибатель большого пальца и мышца, приводящая большой палец. Все эти мышцы начинаются от костей плюсны и предплюсны, а прикрепляются к основанию проксимальной фаланги большого пальца. Функция этих мышц понятна из их названия.


К наружной группе относятся мышцы, действующие на пятый палец стопы: мышца, отводящая мизинец, и короткий сгибатель мизинца. Обе эти мышцы прикрепляются к проксимальной фаланге пятого пальца.
Средняя группа является наиболее значительной. В нее входят: короткий сгибатель пальцев, который прикрепляется к средним фалангам второго-пятого пальцев; квадратная мышца подошвы, прикрепляющаяся к сухожилию длинного сгибателя пальцев; червеобразные мышцы, а также тыльные и подошвенные межкостные мышцы, которые направляются к проксимальным фалангам второго-пятого пальцев. Все эти мышцы берут свое начало на костях предплюсны и плюсны на подошвенной стороне стопы, за исключением червеобразных мышц, которые начинаются от сухожилий длинного сгибателя пальцев. Все они участвуют в сгибании пальцев стопы, а также в разведении их и сведении.

При сравнении мышц подошвенной и тыльной поверхностей стопы ясно видно, что первые гораздо сильнее, чем вторые. Это объясняется различием в их функциях. Мышцы подошвенной поверхности стопы участвуют в удержании сводов стопы и в значительной мере обеспечивают ее рессорные свойства. Мышцы же тыльной поверхности стопы участвуют в некотором разгибании пальцев при перенесении ее вперед при ходьбе и беге.
Фасции стопы

В нижнем отделе фасция голени имеет утолщение — связки, которые служат для укрепления положения проходящих под ними мышц. Спереди расположена связка — верхний удержатель сухожилий-разгибателей, а в месте перехода на тыльную поверхность стопы — нижний удержатель сухожилий-разгибателей. Под этими связками находятся фиброзные каналы, в которых проходят окруженные сухожилия передней группы мышц голени.

Между медиальной лодыжкой и пяточной костью имеется борозда, по которой проходят сухожилия глубоких мышц задней поверхности голени. Над бороздой фасция голени, переходя в фасцию стопы, образует утолщение в виде связки — удержателя сухожилий-сгибателей. Под этой связкой расположены фиброзные каналы; в трех из них проходят окруженные синовиальными влагалищами сухожилия мышц, в четвертом — кровеносные сосуды и нервы.
Под латеральной лодыжкой фасция голени также образует утолщение, называемое удержателем сухожилий малоберцовых мышц, которое служит для укрепления этих сухожилий.

Фасция стопы на тыльной поверхности значительно тоньше, чем на подошвенной. На подошвенной поверхности находится хорошо выраженное фасциальное утолщение — подошвенный апоневроз толщиной до 2 мм. Волокна подошвенного апоневроза имеют переднезаднее направление и идут главным образом от пяточного бугра кпереди. Этот апоневроз имеет отростки в виде фиброзных пластинок, которые доходят до костей плюсны. Благодаря межмышечным перегородкам на подошвенной стороне стопы образуются три фиброзных влагалища, в которых располагаются соответствующие группы мышц.

Использованная литература
Анатомия человека: учеб. для студ. инст. физ. культ. /Под ред. Козлова В.И. — М., «Физкультура и спорт», 1978
Сапин М.Р., Никитюк Д.К. Карманный атлас анатомии человека. М., Элиста: АПП«Джангар», 1999
Синельников Р. Д. Атлас анатомии человека: в 3-х томах. 3-е изд. М.: «Медицина», 1967

Так как человек передвигается в прямом положении, то львиная доля нагрузки выпадает на участь нижних конечностей. Поэтому важно следить за массой своего тела, облегчая работу костям стопы.

Строение голеностопного сустава у людей представляется в виде сочленения костей ступни с голенными костями между собой, обеспечивая выполнение производимых сложных функций.

Голеностопный сустав человека

Кости наглядно показаны на схеме и классифицируются на группы.

К ним относятся:

  1. Сочленение костей голени с костями стопы.
  2. Внутренне сочленение костей предплюсны.
  3. Сочленения между костями плюсны и предплюсны.
  4. Сочленения проксимальных фаланг с костями плюсны.
  5. Сочленение фаланг пальцев друг с другом.

Анатомические способности стопы предполагают высокий уровень двигательной активности. По этой причине человеку доступно выполнение больших физических нагрузок.

Как стопа, так и вся нога призвана помогать человеку в свободном передвижении в окружающей среде.

Структура стопы подразделяется на 3 рабочие части:

  1. Кости.
  2. Связки.
  3. Мышцы.

Скелетное основание ступни включает в себя 3 отдела: пальцы, плюсну и предплюсну .

Конструкция пальцев стопы включает в себя фаланги. Так же, как и кисть, большой палец ступни состоит из 2 фаланг, а оставшиеся 4 пальца – из 3.

Часто встречаются случаи, когда 2 составляющие 5 пальца срастаются, образуя конструкцию пальца из 2 фаланг.

В строении имеется проксимальная, дистальная и средняя фаланги. Отличаются они от фаланг кисти, тем, что их длина короче. Явное выражение этого проявляется в дистальных фалангах.

Кости предплюсны заднего отдела имеют в составе таранную и пяточную составляющие, а задний отдел подразделяется на кубовидную, ладьевидную и клиновидные кости .

Таранная кость располагается на расстоянии от дистального конца голенных костей, становясь костным мениском между костями стопы и колени.

Она состоит из головки, шейки и тела, и предназначена для соединения с голенными костями, лодыжками и пяточной костью.

Пяточная кость входит в состав задней нижней доли предплюсны. Она является самой крупной частью стопы и имеет сплюснутый с боков удлинённый вид. Вместе с этим пяточная кость является связующим звеном между кубовидной и таранной костью.

Ладьевидная кость размещена у внутренней стороны стопы. Она имеет выпуклый вперёд вид с суставными составляющими, соединяющимися с близкорасположенными костями.

Кубовидная часть находится у наружной стороны ступни, сочленяясь с пяточной костью, ладьевидной, клиновидной и плюсневыми костями. Понизу кубовидной кости проходит борозда, в которую проложено сухожилие удлинённой малоберцовой мышцы.

В состав клиновидных костей входят:

  • Медиальная.
  • Промежуточная.
  • Латеральная.

Они пролегают перед ладьевидной костью, внутрь от кубовидной, позади первых 3 плюсневых фрагментов и представляют собой переднюю внутреннюю часть предплюсны.

Скелет плюсны представляется в сегментах трубчатой формы, состоя из головки, тела и основания, где тело схоже с трёхгранной призмой. При этом самая длинная кость – вторая, а утолщённая и короткая – первая.

Основания костей плюсны оснащены суставными поверхностями , служащими соединением с костными составляющими предплюсны. Помимо этого, сочленяясь с рядом находящимися костями плюсны. Вместе с этим снабжённые суставными поверхностями головки подсоединены к проксимальным фалангам.

Плюсневые кости легко пальпируются, из-за достаточно тонкого покрытия мягкими тканями. Они размещаются в разноугольных плоскостях, создавая в поперечной линии свод.

Кровеносная и нервная системы стопы

Немаловажным составляющим элементом стопы считаются нервные окончания и кровеносные артерии.

Различают 2 основные артерии ступни:

  • Тыльная.
  • Задняя большеберцовая.

Также кровеносная система включает в себя мелкие артерии, распределяющие во все участки тканей.

По причине удалённости артерий стоп от сердца, часто фиксируется нарушение кровообращения, из-за дефицита кислорода. Результаты этого проявляются в виде атеросклероза.

Самая длинная вена, переправляющая кровь в область сердца расположена на отрезке от точки большого пальца, простирающаяся внутри ноги. Её принято называть большой подкожной веной. При этом по наружной стороне ноги проходит вена малая подкожная.

Вглубь ноги размещены большеберцовые передние и задние вены , а мелкие прогоняют кровь в крупные вены. Причём артерии малого размера снабжают ткани кровью, а мельчайшие капилляры стыкуют вены и артерии.

Человек, страдающий от нарушения кровообращения, отмечает присутствие отёков в послеобеденное время. К тому же может проявиться варикозное расширение вен.

Как и в других частях тела, в стопе нервные корешки считывают все ощущения и передают их в мозг, контролируя движение

К нервной системе стопы относятся:

  1. Поверхностный малоберцовый.
  2. Глубокий малоберцовый.
  3. Задний большеберцовый.
  4. Икроножный.

Пережать какой-либо нерв способна тесная обувь, вызывая отёк, что приведёт к дискомфорту, онемению и боли.

Диагностические мероприятия

В момент, когда возникает тревожная симптоматика в области стопы, человек приходит к ортопеду и травматологу, которые зная полное строение голеностопного сустава, могут многое определить по внешним признакам. Но вместе с этим специалисты назначают обследование, необходимое для 100% верной диагностики.

Методы обследования включают в себя:

  • Рентгенографическое обследование.
  • Ультразвуковое исследование.
  • Компьютерная и магнитно-резонансная томография.
  • Атроскопия.

Выявление патологий посредством рентгена является самым бюджетным вариантом. Снимки производятся с нескольких сторон, фиксируя вероятный вывих, опухоль, перелом и прочие процессы.

УЗИ способствует обнаружению сосредоточения крови, нахождению инородных тел, возможный отёчный процесс в суставной сумке, а также проверить состояние связок.

Компьютерная томография обеспечивает полное обследование костной ткани, при новообразованиях, переломах и артрозе. Магнитно-резонансная томография – дорогостоящая методика исследования, приносящая максимум достоверной информации об ахилловом сухожилии, связках и суставных хрящах.

Атроскопия – малое инвазивное вмешательство, подразумевающее под собой ввод в капсулу сустава специальной камеры, за счёт которой доктор сможет увидеть все патологии голеностопного сустава.

После сбора всей информации инструментально-аппаратными средствами, осмотра докторов и получения результатов лабораторных анализов ставиться точный диагноз с определением методики лечения.

Патологии голеностопного сустава и стоп

Частые болезненные ощущения, внешние изменения, отёчность и нарушение двигательных функций могут служить признаками недугов стоп.

Как правило, у человека могут возникать следующие заболевания:

  • Артроз в голеностопном суставе.
  • Артроз пальцев ступни.
  • Вальгусное изменение большого пальца.

Артроз голеностопного сустава характеризуется хрустом, болью, отёчностью, утомляемостью во время бега и ходьбы. Это связано с течением воспалительного процесса, портящего хрящевую ткань, приводящего к типичной деформации тканей суставов.

Причинами заболевания могут стать постоянные усиленные нагрузки и травмы, провоцирующие развитие дисплазии, остеодистрофии и негативные изменения статики.

Лечение осуществляется исходя из степени артроза средствами, уменьшающими боль, восстанавливающими кровообращение и блокирующими распространение заболевания. В сложных случаях проводится хирургическое вмешательство , избавляющее больного от испорченных сегментов сустава, воссоздавая подвижности и ликвидируя болезненные ощущения.

Артроз пальцев ступни отмечается в ходе нарушения процессов обмена и типичной циркуляции крови в плюснефаланговых отделах суставов. Этому способствует отсутствие умеренности в нагрузках, неудобная узкая обувь, травмы, лишний вес и нередкие переохлаждения.

К симптоматике недуга относится отёчность, деформация структуры пальцев, боль во время движения и хруст.

На начальной стадии артроза пальцев применяются меры во избежание деформации, со снятием боли. При обнаружении запущенной стадии, в большем ряде случаев доктор назначает артродез, эндопротезирование или артропластику оперативным путём, что должно полностью решить проблему недуга.

Вальгусное изменение большого пальца, больше известное как «шишка» у основания большого пальца. Для этого заболевания свойственно смещение головки одной фаланговой кости , склонение большого пальца к другим четырём, ослабление мышц и итоговая деформация стопы.

Лечение, тормозящее развитие болезни обуславливается прописыванием ванночек, физиотерапии, и лечебной физкультуры. Когда форма изменений становится явно выраженной, выполняется операция, способ проведения которой определяет лечащий врач ортопед, учитывая стадию болезни и общее самочувствие пациента.

Связки и суставы стопы, правой. Подошвенная поверхность (вид снизу). Подтаранный сустав образован таранной и пяточной костями, находится в заднем их отделе. Предплюсне-плюсневые суставы расположены между костями предплюсны, а также между костями предплюсны и плюсны. Итак, разница между связками и суставами в том, что связки соединяют между собой только кости, а сухожилия – кости и мышцы. Связки толще, а сухожилия тоньше.

Она имеет суставные поверхности, сочленяющиеся со смежными с ней костями. Каждая из пяти плюсневых костей имеет трубчатую форму. На них различают основание, тело и головку.

Голеностопный сустав

Пальцы стопы состоят из фаланг. Как и на кисти, первый палец стопы имеет две фаланги, а остальные — по три. Нередко две фаланги пятого пальца срастаются между собой так, что его скелет может иметь две фаланги.

Сесамовидные кости увеличивают поперечную сводчатость плюсны в ее переднем отделе. Голеностопный сустав образован костями голени и таранной костью. Величина подвижности при сгибании и разгибании достигает 90°. Ввиду того что блок сзади несколько суживается, при сгибании стопы становится возможным ее некоторое приведение и отведение. Сустав укреплен связками, расположенными на его внутренней и наружной сторонах.

Сустав окружен тонкой капсулой, снабженной небольшими связками. Одной из возрастных особенностей положения костей и их движений в суставах стопы является то, что с возрастом стопа несколько пронируется и ее внутренний свод опускается. Эти суставы мелкие, преимущественно плоской формы, с очень ограниченной подвижностью.

Плюсне-фаланговые суставы имеют шаровидную форму, однако подвижность в них сравнительно невелика. Образованы они головками плюсневых костей и основаниями проксимальныхфаланг пальцев стопы. Преимущественно в них возможны сгибание и разгибание пальцев.

На подошвенной поверхности стопы мышцы разделяются на внутреннюю, наружную и среднюю группы. К наружной группе относятся мышцы, действующие на пятый палец стопы: мышца, отводящая мизинец, и короткий сгибатель мизинца. Все эти мышцы берут свое начало на костях предплюсны и плюсны на подошвенной стороне стопы, за исключением червеобразных мышц, которые начинаются от сухожилий длинного сгибателя пальцев.

При сравнении мышц подошвенной и тыльной поверхностей стопы ясно видно, что первые гораздо сильнее, чем вторые. Это объясняется различием в их функциях. Мышцы подошвенной поверхности стопы участвуют в удержании сводов стопы и в значительной мере обеспечивают ее рессорные свойства. Спереди расположена связка — верхний удержатель сухожилий-разгибателей, а в месте перехода на тыльную поверхность стопы — нижний удержатель сухожилий-разгибателей.

Подтаранный сустав

Над бороздой фасция голени, переходя в фасцию стопы, образует утолщение в виде связки — удержателя сухожилий-сгибателей. Фасция стопы на тыльной поверхности значительно тоньше, чем на подошвенной. Этот апоневроз имеет отростки в виде фиброзных пластинок, которые доходят до костей плюсны. Пяточно-кубовидный сустав, art. calcaneocuboidea, образован обращенными навстречу друг другу суставными поверхностями пяточной и кубовидной костей.

Кроме того, здесь возможно приведение и отведение вокруг вертикальной оси, когда кончик стопы отклоняется от средней линии медиально и латерально. Наконец, может быть еще разгибание и сгибание вокруг фронтальной оси. Движения вокруг трех осей совершаются и в art. talocalcaneonavicularis, являющемся сложным шаровидным суставом.

Иннервация капсул суставов обеспечивается ветвями nn. plantares medialis et lateralis u nn. peronei superficialis et profundus. Стопа — периферический отдел нижней конечности, который является органом опоры тела и выполняет одновременно функции рессорного аппарата.

Кости в составе стопы

Стопа имеет сложное анатомическое строение. В ней выделяют плюсну, предплюсну и пальцы и две поверхности: подошвенную и тыльную. Стопа человека является самым нижним отделом нижней конечности. По костной структуре стопа делится на предплюсну, плюсну и фаланги. Свод — та часть стопы, которая со стороны подошвы в норме не касается земли, а с тыльной стороны образует подъём ступни.

Какие анализы и диагностики нужно проходить для Суставов стопы:

Обобщённый участок свода и пятки могут называть предплюсной, а пальцы с подушечкой носком или мыском. Подушечка большого пальца более плоская, широкая и отделяется от ноги чётко прорезанной складкой. В задней части подошва имеет сглаженную форму в месте, прилегающем к пятке, в передней части, а также с боков и по мере приближения к пальцам.

Задняя часть пальцев позволяет рассмотреть ширину фаланговых суставов, некоторое количество поперечных кожных складок и небольшие пластины ногтей.

Хрящи в биомеханике стоп

По положению переднего отдела относительно заднего, стопы могут быть разделены на прямые, приведенные и отведенные. Кроме того, стопа может скручиваться вдоль продольной оси, а её наружный и внутренний края приподниматься. Следы стоп человека изучаются в криминалистике. Кости стопы протягиваются от кончиков пальцев до пятки, объединяясь в теле стопы. Передний отдел стопы состоит из плюсны и пальцев, а задний — образован костями предплюсны.

Подошвенные мышцы человека в свою очередь делят на мышцы возвышения большого пальца, мышцы возвышения малого пальца (мизинца) и мышцы срединного возвышения. В европейской и японской культурах вне помещения принято покрывать стопы обувью, в основном для предохранения их от ранения.

Человеческим стопам посвящено немало научных и околонаучных областей знаний. Область медицины, занимающаяся здоровьем человеческих стоп, называется подиатрией. В китайской народной медицине акупунктуре, на ступне находится 34 из 365 акупунктурных точек. Акупунктуру стопы также называют педопунктурой.

Стопы являются важной частью родственной акупункутре рефлексологии. Чтобы иметь здоровые стопы, очень важно знать их строение. Связки служат для того, чтобы поддерживать сустав в определенном положении, давать ему силу и опору. Связки соединяют кости друг с другом с помощью суставов.

От того, в каком состоянии коллаген, зависит то, насколько гибки и эластичны будут ткани, в которых есть этот коллаген. Связки и сухожилия могут быть более прочными (если вы тренируетесь и закаляетесь) и менее прочными (если вы ведете малоподвижный образ жизни или уже в возрасте). Оно контролирует движения стопы, когда вы идете, бежите или вообще двигаете ногами. Оно закреплено от кости пятки до трехглавой мышцы в районе голени. Тогда трехглавая мышцы сокращается, и сила тяги движет сухожилие в направление к стопе. Человек приподнимается на носочках.

Передняя часть стопы, особенно в области пальцев подвижна и сжимаема. Межфаланговые суставы стопы находятся между отдельными фалангами пальцев и имеют блоковидную форму; с боков они укреплены коллатеральными связками. Наиболее длинной костью является вторая, наиболее короткой и толстой — первая. Кости стопы соединяются связками, некоторые из них помогают капсулам суставов быть крепче, фиксироваться в определенном положении.

Строение стопы человека схема обозначение связок

Голеностоп – это опора человеческого скелета в нижней его части. Именно на него мы опираемся, когда ходим, бегаем или занимаемся спортом. На стопу падает нагрузка весовая, а не движущаяся, как на колени. Поэтому требуется понимать строение стопы человека, представляя схему ее с обозначением связок и костей.

Анатомия стопы

Данная область тела считается дистальной сферой ноги – конечности, расположенной снизу. Это сложное сочленение из мельчайших косточек, образующих прочный свод и служащих опорой, когда мы двигаемся или стоим. Анатомия ступни, структура ее станут понятнее, если знать схему ее строения.

Соприкасающуюся с землей нижнюю сторону стопы обычно называют подошвой, ступней. Обратную ее сторону называют тыльной. Делится она на три составляющие:

Сводчатость конструкции и обилие сочленений придают ступне потрясающую надежность и крепость, более того эластичность с гибкостью.

Связки стопы

Связочный аппарат стопы, голени держит меж собой все костные структуры, охраняя сустав и ограничивая его перемещения. Анатомически данные структуры разделяют на три множества.

В первое из них входят волокна, соединяющие друг с другом голенные кости. Межкостная – это расположенная снизу область мембраны, натянутой меж голенными костями во всю ее длину. Задняя нижняя призвана препятствовать внутренним движениям костей. Передняя малоберцовая нижняя идет к лодыжке, расположенной снаружи, от косточки большеберцовой, сдерживая от поворота кнаружи щиколотку. Поперечная же связка фиксирует стопу против движения вовнутрь. Указанные волокна крепят малую берцевую кость к большеберцовой.

Наружные связки представлены передней и задней таранными малоберцовыми, а также пяточно-малоберцовой. Они идут от внешней области малоберцовой кости, разбегаясь во всевозможные стороны к частям предплюсны. Поэтому их называют «дельтовидной связкой». Они призваны укреплять внешний край данной области.

К следующей группе относятся внутренние связки, идущие сбоку сустава. Сюда внесли большеберцовую ладьевидную, большеберцовую связку пятки, заднюю с передней большеберцовые таранные. Они стартуют на лодыжке изнутри. Призваны сдерживать предплюсневые кости от смещения. Самая мощная связка здесь не выделяется – все они достаточно сильные.

Кости стопы

Стопные связки всегда прикреплены к костям. С тыла предплюсны размещаются пяточная с таранной, спереди – тройка клиновидных, кубовидная и ладьевидная. Косточка таранная расположена между пяточной и дистальным окончанием голенных косточек, соединяя стопу с голенью. У нее есть головка с телом, между ними, в свою очередь сужение, шейка.

Сверху на этом теле размещается область суставная, блок, служащий соединением с голенными косточками. Аналогичная поверхность присутствует и на головке, в передней ее части. Она сочленяет ее с ладьевидной костью.

Любопытно, что на теле, снаружи и изнутри, обнаруживаются суставные элементы, которые сочленяются с лодыжками. В нижней области также есть глубокая борозда. Она разделяет суставные элементы, сочленяющие ее с пяточной косточкой.

Пяточная кость относится к задненижней части предплюсны. Форма ее несколько удлинена и сплюснута по бокам. Она считается наиболее большой в этой области. В ней выделяют тело и бугор. Последний хорошо прощупывается.

На кости существуют суставные составляющие. Они сочленяют ее с косточками:

  • с таранной – наверху,
  • с кубовидной – спереди.

Изнутри на пяточной кости существует выступ, служащий базой для кости таранной.

Ладьевидная кость расположена вблизи внутреннего окончания ступни. Размещается она перед таранной, снутри кубовидных и за клиновидными косточками. На внутренней ее области обнаружена бугристость, смотрящая вниз.

Неплохо прощупываясь под кожным покровом, она является точкой-опознавателем, позволяющей определять высоту внутренней области стопного продольного свода. Кпереди она выпуклая. Здесь также существуют суставные области. Они сочленяются с находящимися поблизости косточками.

Кость кубовидная располагается у внешней части стопы, сочленяясь:

  • спереди – с 5-ой и 4-ой плюсневыми,
  • сзади – с пяточной,
  • изнутри – с внешней клиновидной и ладьевидной.

С нижней стороны по ней идет борозда. Здесь располагается сухожилие малоберцовой длинной мышцы.

В предплюсне передневнутреннее отделение включает в себя клиновидные косточки:

Располагаются они перед ладьевидной, за 1-ой тройкой плюсневых и снутри относительно кубовидной косточки.

В пятерке плюсневых косточек каждая трубчатог вида. На всех выделяются:

Любая представительница этой группы телом напоминает внешне 3-гранную призму. Длиннейшая в ней – вторая, первая же – наиболее толстая и короткая. На основах плюсневых косточек располагаются суставные области, сочленяющие их с другими косточками – ближайшими плюсневыми, а также предплюсневыми.

На головках существуют области суставов, сочленяющие их с размещенными в пальчиках проксимальными фалангами. Любая из плюсневых косточек элементарно прощупывается с тыльной стороны. Мягкие ткани покрывают их относительно небольшим слоем. Все они располагаются в различных плоскостях, создавая свод в направлении поперек.

В стопе пальцы делятся на фаланги. Подобно кисти, у первого пальца имеется пара фаланг, у остальных – по тройке. Зачастую в пятом пальце пара фаланг срастается в единое целое и в конечном итоге в его скелете их остается не тройка, а пара. Фаланги делят на дистальную, среднюю и проксимальную. Основополагающее их различие на ногах заключается в том, что они короче, чем на руках (дистальные, в особенности).

Так же как и кисть, стопа обладает костями сесамовидными – причем гораздо более выраженными. Больше всего их наблюдается в районе, где 5-ая и 4-ая плюсневые косточки связываются с проксимальными фалангами. Сесамовидные косточки усиливают в передней части плюсны поперечную сводчатость.

Мышцы стопы

Связки в стопе прикрепляются также к мышцам. На тыльной ее поверхности расположена пара мышц. Речь идет о коротеньких разгибателях пальцев.

Оба разгибателя стартуют от внутренней и наружной сфер пяточной кости. Закрепляются они на проксимальных пальцевых фалангах, которые им соответствуют. Основная работа данных мышц – разгибание пальчиков на стопе.

Мышцы и связки стопы многообразны. Существует тройка мышечных групп, размещенных на поверхности подошвы. Во внутреннюю группу включены следующие мышцы, отвечающие за работу большого пальца:

  • та, что его отводит,
  • короткий сгибатель,
  • та, что его приводит.

Все они, стартуя от костей предплюсны и плюсны, прикрепляются к большому пальцу – основе его проксимальной фаланги. Функционал данной группы ясен из определений.

Наружная мышечная группа стопы – все, что воздействует на пятый ее палец. Речь идет о паре мышц – короткий сгибатель, а также та, что отводит мизинец. Каждая из них крепится к 5-ому пальцу – а именно к его проксимальной фаланге.

Важнейшая среди групп – средняя. Включает в себя мышцы:

  • короткий сгибатель для пальцев, со второго по пятый, крепящийся к их средним фалангам,
  • квадратная подошвенная, крепящаяся к сухожилию длинного пальцевого сгибателя,
  • червеобразные,
  • межкостные – подошвенные и тыльные.

Направление последних – к проксимальным фалангам (со 2-ого по 5-ый).

Указанные мышцы стартуют на костях плюсны с предплюсной на подошвенной области стопы, кроме червеобразных, которые начинаются от сухожилий длинного пальцевого сгибателя. В различных движениях пальцев участвуют все мышцы.

В подошвенной области мышечная ткань более сильная, нежели на тыльной. Это обусловлено разными функциональными особенностями. В подошвенной области мышцы удерживают своды стопы, в немалой степени обеспечивая рессорные ее качества.

Анатомия стопы человека сложна, эта часть ноги, где находится множество мышечных отделов, которые выполняют функции, такие как балансировка, поддержание равновесия, смягчение ударов при шагах, создании надежной опоры, её строение позволяет увидеть, как эволюция приспосабливала наше тело к эффективному способу передвижения – прямохождению. Анатомически она схожа с кистью. У обезьяноподобных предков ее назначение было скорее хватательным.

Костная архитектура

Нижняя часть конечности строится из соединенных в единую структуру костей разного размера. Она позволяет выдерживать вес тела при перемещении, способна выносить огромные нагрузки.

Кости пальцев

Включают в себя четырнадцать фаланг и соединяющие их сочленения. Каждый палец формируется из трех фаланг, кроме большого, он содержит в себя две. Они сообщаются с формирующими плюсну частями скелета через суставной хрящ. Функция пальцев – равномерное распределение веса тела и улучшение балансировки.

Стопа включает сесамовидные косточки. Это небольшие образования округлой формы, количество индивидуальное, есть люди у которых они отсутствуют. Их опция – увеличивать кривизну поперечного свода.

Плюсна

Ее основывают пять косточек трубчатого типа призматической формы. Первая — мощнейшая, вторая – длиннейшая, последняя, самая короткая, служит адаптацией к повышенной нагрузке.

На фото костей ступни человека видно, что плюсна формирует суставы скелета ноги с обеих сторон. С дистальной — к ней прикрепляются пальцы, с проксимальной – предплюсна. Главная ценность плюсны – поддержание свода, который позволяет эффективно распределить работу по всей его площади.

Предплюсна

Состоит из двух несимметричных частей. Задняя содержит в себе кости:

  • Пяточную — крупнейшее костное образование ступни, вытянутой формы, немного сплюснута в боковой проекции. Выступающий сзади отросток образует бугор, к нему крепится ахиллово сухожилие.
  • Таранную. Один из важнейших элементов ноги. Выступает в роли распределителя нагрузки между голенью и ступней. Конфигурация сложная, связана с выполняемыми ею функциями. Головная составляющая участвует в формировании голеностопа, тело – передает тяжесть на ближайшие сочленения.

В передний отдел входят:

  • Ладьевидная кость. Отличается выпуклостью спереди, соединяется с двумя соседними участками предплюсны. Основная задача – поддержание внутреннего свода.
  • Кубовидная. Расположена по наружному краю ступни, частично формирует его. Соединяется с пяточной, клиновидной костями. По нижней поверхности имеет выраженную борозду – в ней проходит связка малоберцовой мышцы.
  • Три клиновидные. Они являются составной частью передней поверхности предплюсны.

Суставы и хрящи

Схема анатомического строения стопы человека включает в себя соединения, которые находятся в местах контакта костных поверхностей ноги. Основная функция – создание подвижных сочленений. Все они имеют хрящевое покрытие. Хрящ выполняет роль прокладки между костными краями. За счет гладкой поверхности и смазки суставной жидкостью обеспечивается сохранение подвижности в любых условиях.

В нижних отделах конечностей располагается множество важных соединений, которые играют ключевую значимость в формировании движения и поддержке равновесия человеческого тела.

Голеностоп

Образуется костями голени (малой и большой берцовыми) и таранной. Их нижние отделы — лодыжки охватывают таранную и формируют «вилку». Она позволяет ступне сгибаться и разгибаться, диапазон хода достигает 90 градусов в обе стороны. Представляет очень прочное соединение, которое укреплено комплексом мощных связок.

По статистике голеностоп наиболее подвержен риску травм. Это связано с большими нагрузками на него, довольно ограниченным диапазоном движения. Отличается высокой тяжестью повреждений, переломы лодыжек нередко бывают комбинированными, со смещением отломков и образованием осколков.

Из-за анатомической особенности, поврежденное голеностопное сочленение долго восстанавливается. Даже после не осложненных травм полная реабилитация может занять несколько лет.

Строение межпредплюсневых суставов человеческой стопы

Их сочетание создает из предплюсны цельную структуру, она отличается низкой подвижностью, высокой прочностью по всем осям воздействия нагрузки.

Подтаранный

Соединение цилиндрической формы, находится в заднем отделе пяточной и таранной кости. Отличается тонкой капсулой и небольшими, короткими очень прочными связками.

Клиноладьевидный

Имеет сложную структуру, в движениях не участвует, обеспечивает дополнительный запас прочности. Упрочнен тыльными подошвенными сухожилиями.

Пяточно-кубовидный

Предназначен для вращения, формой походит на седло. Дополнительно укреплен подошвенными связками.

Таранно-пяточно-ладьевидный сустав

Шаровидное сочленение, его вращение сопряжено с подтаранным соединением, вместе они обеспечивают пронацию и супинацию. Диапазон подвижности – около 55 град. Дополнительно укреплен таранным сухожилием.

Предплюсне-плюсневые

Соединение плюсны и предплюсны, относится к классу синдесмозов, движение в них практически отсутствует. За счет этого отличаются повышенной прочностью. Первое сочленение имеет седловидную форму, два других – уплощенную. Дополнительно фиксируется связками подошвы, плюсневыми и тыльными.

Межплюсневый

Небольшие синдесмозы, укрепляющие структуру предплюсны, важной роли не играют.

Плюснефаланговые

Шарообразные соединения, отличаются достаточно высокой подвижностью, отвечают за движение пальцев ноги. Имеют широкий диапазон вращения, как и все шаровидные шарниры. Из-за особенностей строения и питания эти сочленения часто поражает подагра – отложение солей в капсуле сустава и хряще.

Межфаланговые соединения

Располагаются между фалангами пальцев, принимают небольшое участие в их подвижности. У большинства людей малоподвижны. В отдельных случаях могут приобретать значительную гибкость. Обычно это связано с потерей верхних конечностей, которые инвалид может заменить нижними. После специальных тренировок гибкость и контроль за ходом пальцев значительно прогрессируют. Настолько, что появляется возможность управлять автомобилем, держать ручку и писать, нога становится практически полной заменой утраченных рук.

Свод стопы

Образуется за счет дугообразного изгиба костей и связочного аппарата. Различают продольный и поперечный, это составляющие единой, мощной системы амортизации. Он принимает на себя большую долю нагрузки при беге, прыжках.

При уплощении свода (плоскостопие) либо его излишней изогнутости наблюдаются проблемы со всем опорно-двигательным аппаратом. Искривляется позвоночник, появляются заболевания коленных, тазобедренных суставов, так проявляются попытки организма компенсировать отсутствие правильной амортизации.

Строение мышечный ткани человеческой ступни

Обеспечивают разнообразие движения конечности. Делятся на две основные группы:

  • Мышцы тыльной стороны отвечают разгибание пальцев и стопы.
  • Мышцы подошвенной стороны осуществляют их сгибание.

Играют важную роль в формировании правильного свода, принимают на себя огромную нагрузку при передвижении и прыжках.

Сухожилия

Большая их часть являются продолжением мышц, служат для их прикрепления к надкостнице. Еще одна функция – упрочение суставной капсулы и обеспечение подвижности конечностей. Помимо этого, выполняют несколько специфических задач – поддержание свода, правильное распределение и компенсация веса, приходящегося на ноги.

Важную значение играет самая крупная связка организма – ахиллово сухожилие. Она крепится к пяточной кости и выполняет роль аккумулятора механической энергии при ходьбе. За этот счет на 20–30% снижаются энергетические затраты на перемещение.

Повреждение такого сухожилия – очень тяжелая травма, самостоятельно она практически не восстанавливается, поэтому почти все повреждения лечатся только хирургическим путем.

Кровоснабжение

Осуществляется через несколько крупных артерий, начинающихся от колена. Всего их три – верхняя ягодичная, тыльная и задняя большеберцовая. Спускаясь вниз, они ветвятся на все более мелкие сосуды. Обратно кровь возвращается по глубоким и поверхностным венам. Гравитация препятствует возвратному току крови по венам. По этой причине на ногах чаще всего развивается варикозное расширение поверхностных вен. Глубокие — болезни не подвержены.

Эта патология возникает при застое крови, венозная стенка набухает, воспаляется и образует болезненные узлы, заполненные вначале жидкой кровью, затем тромбами. Так заболевание переходит на следующую стадию – тромбофлебит. Закупоренные вены перестают отводить кровь от нижних конечностей. В результате они отекают, возникает болезненность и локальные нарушения питания тканей, вплоть до появления трофических язв.

Причина недуга – генетическая предрасположенность в комбинации с неблагоприятными факторами (длительная статическая работа).

Иннервация

Эту часть тела иннервируют четыре крупных нерва – икроножный, большеберцовый, поверхностный малоберцовый и задний. Они обеспечивают передачу импульсов от мозга к мышцам нижней конечности. Одновременно сигналы идут от нервных окончаний в мозг, так создается температурная, болевая и другие виды чувствительности.

Описание заболеваний, нарушающих структуру стопы человека

Нижняя конечность – один из самых нагруженных участков тела. Несмотря на огромный запас прочности повреждения и болезни ступни и голеностопа далеко не редкость.

Артроз

Это поражение сочленений возникает в результате нарушения питания и разрушения хряща. Хрящевая оболочка нарушается и костные поверхности начинают контактировать друг с другом напрямую. Возникает у людей всех возрастов, нередко имеет аутоиммунную природу, проявляясь даже у детей.

Хрящ поражается из-за сбоя в работе иммунной системы, которая начинает атаковать собственный организм. В первую очередь страдают суставные хрящи, связки и кожа. В них накапливаются антитела, которые воспринимаются организмом как чужеродные и уничтожаются вместе с соединительными тканями.

  • Инфекционные заболевания, вызванные бактериями – дифтерия, бета-гемолитический стрептококк, туберкулез, сифилис.
  • Травмы.
  • Аутоиммунные болезни, чаще всего красная волчанка, ревматизм, склеродермия.
  • Аллергия.

Основные симптомы – отек, боль в области сочленения при движении и в покое, сопровождающийся болезненностью хруст.

На ранних стадиях для лечения применяют противовоспалительные препараты и гормоны. Болезнь склонна к переходу в хроническую форму. В этом случае хорошие результаты дает физиотерапия в комбинации с курортным лечением. При дальнейшем развитии патологии – операция по эндопротезированию. Пораженный сустав замещают на искусственный, который необходимо менять каждые 10–15 лет.

Плоскостопие

Это уплощение свода, одна из частых патологий нижних конечностей, бывает врожденным и приобретенным, классифицируются на поперечное, продольное либо комбинированное. Факторы возникновения:

  • Врожденные аномалии развития связочного аппарата.
  • Лишний вес.
  • Высокие нагрузки и травмы.
  • Нарушения иннервации.
  • Неправильно подобранная обувь.

Терапия заключается в устранении причины, приведшей к плоскостопию и восстановлении свода за счет специальных упражнений и ортопедических стелек для обуви. При неэффективности выполняется хирургическая пластика.

Артрит

Имеет аутоиммунную природу. Источники возникновения те же что при артрозе. Характеристика отличается выраженными воспалительными явлениями и поражением вначале крупных соединений (коленных, локтевых, тазобедренных). Затем в процесс вовлекаются все более мелкие суставы вплоть до межфаланговых. Характерно хроническое, многолетнее развитие заболевание с регулярными обострениями и улучшениями состояния. Суставные сумки и хрящи постепенно деградируют заменяются рубцовыми тканями. Теряется подвижность, присуще сильные боли в пораженных участках.

  • Боль и отек.
  • Покраснение, повышение температуры тела и кожи над сочленением.
  • Сыпь, общее недомогание.

Лечение медикаментозное, при помощи противовоспалительных препаратов и гормонов устраняется воспаление, затем причина возникновения артрита. При неэффективности лекарственной терапии выход только один – эндопротезирование.

Косолапость

Косолапость – нарушение походки, сопровождается искривлением позвоночника, другими проявлениями неправильного распределения веса тела в нижних конечностях.

Чаще всего причина косолапости – врожденный вывих голеностопного сочленения. Бывает приобретенная, она возникает после травм ног, парезов и параличей.

  • Наружный край ступни опускается при подъеме внутреннего.
  • Стопы направлены друг на друга тыльными сторонами.
  • Пальцы отклоняются внутрь.

Врожденную косолапость можно вылечить – положение ноги выправляется, на нее накладывается специальная шина. Постепенно сустав приходит в норму за счет гибкости детского скелета. В центре протезирования «Хочу Ходить» мы предлагаем индивидуальное изготовление туторов, бандажей и ортоаппаратов, которые часто используются при лечении патологий опорно-двигательного аппарата для фиксации и коррекции сегмента или части тела пациента.

Тяжелая форма врожденной и приобретенная косолапость лечатся только хирургическим путем – осуществляется пластическая операция.

Профилактика болезней

Предупреждение заболеваний нижних конечностей заключается в:

Регулярном выполнении укрепляющих упражнений. Они увеличивают прочность соединительно-тканных структур, позволяют им переносить большие нагрузки.

Занятии спортом без экстремальных физических перегрузок – плавание, лыжи, езда на велосипеде. Улучшают кровоток в ногах, предотвращают развитие варикозного расширения вен и артрита.

Подборе удобной обуви, применение ортопедических стелек. Профилактика плоскостопия и других деформаций стопы.

Хождении босиком по траве, гальке, песку. Мягкий массаж подошвы, которая содержит множество нервных окончаний обеспечивает стимуляцию всего организма.

Предупреждение появления болезни гораздо лучше терапии. А хорошо зная строение ступни и анатомию ноги человека, создать оптимальный план профилактики ее заболеваний будет намного проще.

Нижние конечности принимают на себя вес всего тела, поэтому страдают от травм, различных нарушений они чаще прочих участков опорно-двигательного аппарата. Особенно это актуально для стоп, ежедневно получающих ударную нагрузку при ходьбе: они уязвимы, а потому появляющиеся в них болевые ощущения могут говорить о целом перечне заболеваний или патологий. Какие суставы страдают чаще остальных и как им помочь?

Строение стопы

Кости в этой зоне человеческого тела протянуты от пятки до самых кончиков пальцев и их насчитывается 52 шт., что составляет ровно 25% от всего количества костей скелета человека. Традиционно стопу делят на 2 отдела: передний, состоящий из зон плюсны и пальцев (включая фаланги скелета стопы), и задний, сформированный костями предплюсны. По форме передний отдел стопы похож на пясти (трубчатые кости кисти) и фаланги пальцев рук, но он менее подвижен. Общая же схема выглядит так:

  • Фаланги – набор из 14-ти трубчатых коротких костей, 2 из которых относятся к большому пальцу. Остальные собраны по 3 шт. для каждого из пальцев.
  • Плюсна – короткие трубчатые кости в количестве 5-ти шт., которые находятся между фалангами и предплюсной.
  • Предплюсна – оставшиеся 7 костей, из которых самой крупной является пяточная. Остальные (таранная, ладьевидная, кубовидная, клиновидные промежуточная, латеральная, медиальная) значительно меньше.

Что такое суставы стопы

Подвижные сочленения – соединенная пара звеньев, обеспечивающих движение костей скелета, которые разделены щелью, на поверхности имеют синовиальную оболочку и заключены в капсулу или сумку: такое определение дают суставам в официальной медицине. Благодаря им стопа человека подвижна, поскольку они располагаются на участках сгибания и разгибания, вращения, отведения, супинации (вращения кнаружи). Движения совершаются при помощи скрепляющих эти сочленения мышц.

Особенности суставов

Фаланги, составляющие сегменты пальцев стопы, имеют межфаланговые сочленения, которые связывают между собой проксимальные (ближние) с промежуточными, а промежуточные – с дистальными (дальние). Капсула межфаланговых суставов очень тонкая, имеет нижнее укрепление (подошвенные связки) и боковое (коллатеральные). В отделах плюсны стопы насчитывается еще 3 вида суставов:

  • Таранно-пяточный (подтаранный) – представляет собой сочленение из таранной и пяточной костей, характеризуется формой цилиндра и слабым натяжением капсулы. Каждая кость, формирующая таранно-пяточный сустав, облачена в гиалиновый хрящ. Укрепление осуществляется 4-мя связками: латеральной, межкостной, медиальной, таранно-пяточной.
  • Таранно-пяточно-ладьевидный – имеет шаровидную форму, собран из суставных поверхностей 3-х костей: таранной, пяточной и ладьевидной, находится перед подтаранным сочленением. Головку сочленения формирует таранная кость, а остальные присоединяются к ней впадинами. Фиксируют его 2 связки: подошвенная пяточно-ладьевидная и таранно-ладьевидная.
  • Пяточно-кубовидный – формируется задней поверхностью кубовидной кости и кубовидной поверхностью пяточной кости. Функционирует как одноосный (хотя имеет седловидную форму), обладает тугим натяжением капсулы и изолированной суставной полостью, укреплен 2-мя видами связок: длинной подошвенной и пяточно-кубовидной подошвенной. Играет роль в увеличении амплитуды движений отмеченных выше сочленений.
  • Поперечный сустав предплюсны – является сочленением пяточно-кубовидного и таранно-пяточно-ладьевидного суставов, имеющим S-образную линию и общую поперечную связку (благодаря которой и происходит их объединение).

Если же рассматривать зону плюсны, здесь кроме уже упомянутых межфаланговых сочленений присутствуют межплюсневые. Они тоже очень маленькие, необходимые для соединения оснований плюсневых костей. Каждое из них зафиксировано 3-мя видами связок: межкостными и подошвенными плюсневыми и тыльными. Кроме них в зоне предплюсны имеются такие сочленения:

  • Плюсне-предплюсневые – представляют собой 3 сустава, которые служат связующим элементом между костями зон плюсны и предплюсны. Расположены они между медиальной клиновидной костью и 1-ой плюсневой (седловидное сочленение), между промежуточной с латеральной клиновидными и 2-ой с 3-ей плюсневой, между кубовидной и 4-ой с 5-ой плюсневой (плоские сочленения). Каждая из суставных капсул фиксируется к гиалиновому хрящу, а укрепляется 4-мя видами связок: предплюснево-плюсневыми тыльной и подошвенной, а межкостными клиноплюсневыми и плюсневыми.
  • Плюснефаланговые – шаровидной формы, состоят из основы проксимальных фаланг пальцев стопы и 5-ти головок плюсневых костей, у каждого сочленения имеется собственная капсула, фиксирующаяся к краям хряща. Ее натяжение слабое, укрепление с тыльной стороны отсутствует, с нижней обеспечивается подошвенными связками, а с боковых сторон фиксацию дают коллатеральные. Дополнительно стабилизацию дает поперечная плюсневая связка, проходящая между головок одноименных костей.

Заболевания суставов стопы ног

Нижние конечности подвергаются нагрузкам ежедневно, даже если человек ведет не самый активный образ жизни, поэтому травматизация суставов ног (в особенности стоп, принимающих вес тела) происходит с особой частотой. Сопровождается она деформацией и воспалением, приводит к ограничению двигательной активности, увеличивающейся по мере прогрессирования заболевания. Определить, почему болят суставы стопы, способен только врач на основании проведенной диагностики (рентген, МРТ, КТ), но самыми частыми являются:

  • Растяжение – травмирование не суставов, а связок, которое происходит ввиду повышенной нагрузки на них. Преимущественно от этой проблемы страдают спортсмены. Боль в стопе наблюдается у голеностопного сустава, усиливается во время ходьбы, ограничение движения среднее. При слабом растяжении присутствует только дискомфорт с болезненностью при попытках переноса веса на ногу. Поврежденная зона может отечь, нередко на ней наблюдается обширная гематома.
  • Вывих – нарушение конфигурации сустава посредством выхода содержимого суставной капсулы наружу. Болевой синдром острый, препятствует движению полностью. Управлять суставом невозможно, стопа остается зафиксирована в том положении, которое получила на момент повреждения. Без помощи специалиста проблему не решить.
  • Перелом – нарушение целостности кости, преимущественно ввиду воздействия на нее ударной силы. Боль острая, резкая, приводит к полной невозможности движения. Стопа деформируется, отекает. Могут наблюдаться гематомы, покраснение кожи (гиперемия). Определить перелом и его характер (открытый, закрытый, со смещением) можно только посредством рентгена.
  • Артроз – дегенеративный процесс в хрящевой ткани суставов, постепенно затрагивающий соседние мягкие ткани и кости. На фоне постепенного уплотнения капсулы сочленения происходит уменьшение амплитуды движения сустава. Боль при артрозе стоп ноющая, в состоянии покоя ослабевает. При ходьбе ощущается хруст суставов.
  • Артрит – воспалительный процесс суставов, который не поддается полной остановке. Спровоцировать артрит могут травмы, инфекции, диабет, подагра, сифилис. Не исключена аллергическая природа. Болевой синдром присутствует только в периоды обострения, но проявляет себя с такой силой, что человек неспособен двигаться.
  • Бурсит – воспаление суставов стопы в области околосуставных сумок, преимущественно возникающее ввиду избыточных нагрузок на ноги (с высокой частотой диагностируется у спортсменов). Затрагивает преимущественно голеностоп, при вращении которого боль усиливается.
  • Лигаментит – воспалительный процесс в связках стопы, который спровоцирован травмой (может развиться на фоне перелома, вывиха или растяжения), либо инфекционным заболеванием.
  • Лигаментоз – редкая (относительно перечисленных выше проблем) патология, затрагивающая связочный аппарат стоп и носящая дегенеративно-дистрофический характер. Характеризуется разрастанием волокнистой хрящевой ткани, из которой состоят связки, и последующим ее кальцифицированием.
  • Остеопороз – распространенная системная патология, затрагивающая весь опорно-двигательный аппарат. Характеризуется повышением ломкости костей за счет изменений в костной ткани, частым травмированием суставов (вплоть до переломов от минимальной нагрузки).

Боль в суставе ноги у стопы могут вызывать не только приобретенные заболевания, но и некоторые патологии, подразумевающие деформацию ступни. Сюда относят плоскостопие, развивающееся на фоне ношения неправильно подобранной обуви, ожирения или остеопороза, полую стопу, косолапость, являющуюся преимущественно врожденной проблемой. Последняя характеризуется укорочением ступни и подвывихом в области голеностопа.

Симптомы

Основным признаком проблем с сочленениями стопы является болевой синдром, но он может свидетельствовать буквально о любом состоянии или патологии, от травмы до врожденных нарушений. По этой причине важно правильно оценить характер боли и увидеть дополнительные признаки, по которым удастся точнее предположить, с каким заболеванием столкнулся человек.

Бурсит

По силе боли в области воспаленных зон бурсит сложно сравнить с остальными заболеваниями, поскольку она интенсивная и острая, особенно в момент вращения голеностопа. Если проводить пальпацию пораженного участка, болевой синдром тоже обостряется. Дополнительными симптомами бурсита являются:

  • локальная гиперемия кожного покрова;
  • ограничение объема движений и снижение их амплитуды;
  • гипертонус мышц пораженной конечности;
  • локальный отек ноги.

Остеопороз

На фоне увеличения ломкости костей, обусловленной снижением массы костной ткани и изменениями ее химического состава, главным симптомом остеопороза становится повышенная уязвимость сочленений и нижних конечностей в целом. Характер боли приступообразный, острый, усиление ее происходит при пальпации. Дополнительно присутствуют:

  • перманентная боль ноющего характера;
  • быстро наступающая усталость при нагрузке;
  • затруднения при выполнении привычной двигательной активности.

Артрит

Воспалительный процесс затрагивает все сочленения, находящиеся в стопе, и он может носить первичный или вторичный характер. При наличии дополнительных заболеваний, на фоне которых развился артрит, симптоматика будет шире. Примерный перечень признаков, по которым можно определить эту болезнь, следующий:

  • отек зоны пораженного сочленения или больной стопы полностью;
  • гиперемия кожных покровов в области воспаления;
  • боль постоянная, имеет ноющий характер, накатывает приступами до полной блокировки движения;
  • деформация стопы на поздних стадиях болезни;
  • утрата функций пораженных суставов;
  • общее недомогание – повышение температуры, головные боли, нарушения сна.

Артроз

Медленное течение дегенеративных процессов в хрящевой ткани на начальной стадии человеком почти не замечается: болевые ощущения слабые, ноющие, вызывают только легкий дискомфорт. По мере усиления разрушения тканей и увеличения области поражения (с вовлечением костной ткани) появляются следующие симптомы:

  • хруст в суставах при их активности;
  • острая боль при физических нагрузках, стихающая в состоянии покоя;
  • деформация пораженного участка;
  • увеличение сочленения на фоне отека мягких тканей.

Лигаментит

При воспалительном процессе, протекающем в связочном аппарате, болевые ощущения умеренные, преимущественно обостряются при переносе веса на поврежденную ногу и движении. Заболевание выявляется исключительно при проведении УЗИ или МРТ, поскольку по симптоматике лигаментит схож с травматическим повреждением связок. Признаки такие:

  • ограничение двигательной активности стопы;
  • появление отека в области поражения;
  • ощущение онемения пальцев пораженной ноги;
  • повышение чувствительности (при прикосновениях) области воспаления;
  • невозможность полностью согнуть или разогнуть конечность в больном суставе (контрактура).

Как нарисовать ноги человека? • Makusha

Как нарисовать ноги? Она очень сложный элемент рисования человека.  Рассмотрим тему того, как рисовать ноги подробно, на наших страницах. Рисование человека надо постараться оставить приоритетной темой для творчества любого начинающего художника и игрока.

 

Шаг 1.

Сначала рассмотрим анатомический вид мышечных тканей в строении ноги человека. Все основные мышцы подписаны и вы вполне можете приоткрыть тайны строения мышц человека в этой области. Это всерьез практиковалось на этапах подготовки художников в ранние времена и вы вполне могли оказаться в операционном зале, чтобы увидеть пару мелких мышц коленного сустава. А мы не станет злоупотреблять нашим временем на этом этапе и просто запомним основное в строении ноги.

 

Шаг 2: Как рисовать стопу человека.

Сперва мы должны рассмотреть более детально строение стопы. Семь крупных костей предплюсны, несущие основную нагрузку голубого цвета, пять костей плюсны (подъем стопы, фиолетовый на рисунке), четырнадцать костей фаланг пальцев ног (розовый) – две кости в большом пальце и по три в остальных.

Шаг 3.

При совершении движения стопой будет действовать вся стопа, но в определенной степени независимо могут лишь отдельные части. Кожа и ткань накрывает только часть стопы до линии 2 и даже мешает совершать движения пальцам. Можно определенно отделить пальцы от основания стопы линией 1.

Шаг 4. Как рисовать ноги и пальцы

Продольную арку с боку в середине ступни проще всего рисовать небольшой выемкой от пятки до подъема стопы.

Шаг 5.

И надо отметить, что внутри медиальная арка стопы будет длиннее и крупнее, чем снаружи.

Шаг 6.

Также есть изгиб в верхней части стопы – поперечная арка очень заметна, если начать изучать анатомию более подробно.

Как нарисовать ноги.

Шаг 7.

Когда мы смотрим и рисуем ногу, стоящую на простой плоской поверхности, то нижняя часть не будет рисовать и надо лишь передать простой изгиб.

Шаг 8.

Теперь посмотрим на очень интересную вещь – голубым цветом обозначена часть стопы, которая касается земной поверхности и дает отпечаток ноги на ней – рисунок, который рисуют дети на стеклах транспорта в зимнее время.

Шаг 9.

Вашему вниманию поперечная арка стопы на виде сбоку: она легко может иметь отличие по высоте, и в случае плоскостопия становится низкой.

Шаг 10.

Не рекомендуем рисовать внешний контур ноги простой прямой линий рисунка, чтобы не наделять своих героев плоскостопием.

Шаг 11. Как нарисовать ноги.

Не рисуйте никогда простой кривой боковую линию стоп, чтобы не лишать человека точек опоры классической стопы.

Шаг 12.

Строение стопы на виде сверху под углом. Вы должны выделить: 1 – лодыжку, 2 – пятку и 3 – боковую арку.

Шаг 13.

Природа наделила большой палец свойствами быть параллельным линии опоры в обычном состоянии. Но все другие пальцы уже всегда в расслабленном состоянии стремятся прижаться к поверхности. Впрочем это обусловлено эволюцией и в гипертрофированном виде можно отметить у приматов более низкого уровня эволюции. Например, обезьян с более крупными пальцами ног, основное назначение которых, хватание за ветки деревьев, все еще необходимое условие выживания.

Шаг 14.

Поэтому важное правило и замечание – не рисуйте никогда пальцы, которые полностью параллельны поверхности, на которой стоит человек.

Шаг 15.

Не рисуйте большой палец, сгибающийся к земле.

Шаг 16.

Саму подошву рисовать очень просто, поскольку нет никакого перехода от ступни человека к самой ноге и нет угловых арок. Для основы обычно рисует контур в виде продолговатого овала, один конец которого сужается к основанию.

Шаг 17.

При рисовании ноги человека в перспективе под различными углами пользуйтесь простыми плоскими эскизными формами. Точность на уровне анатомии человека абсолютно не нужна, поскольку мы лишь намечаем опорную основу для рисунка.

 

Шаг 18. Как нарисовать ноги и ступни

Рисуем небольшую асимметрию рисунка, чтобы скорректировать и придать рисунку ноги натуральную форму. Уже прямо сейчас вы можете начать рисовать стопу вместе с нами.

Шаг 19.

Займемся объемом ступни. Рисуем очень округлые, но упрощенные по форме пирамиды так, чтобы их верхушка соединялась по грани окружности на уровне лодыжки. Это своеобразное соединение стопы с ногой. Для вашего представления обрисуйте контур этой объемного соединения в виде пунктирной линии.

Шаг 20.

Сейчас мы прорисуем пальцы ног, которые должны быть плотно прижаты друг к другу. Небольшое неудобство, но важный факт: все пальцы ног практически со всех углов и точек зрения немного накрывают друг друга. Сейчас на мелких трудностях не сосредотачивайтесь, мы дадим вам более детальные шаги для пальцев ног чуть ниже. Также добавьте на этом этапе арки и косточки лодыжек, а также ахиллово сухожилие.

Шаг 21.

Попробуйте рисовать стопу, взяв за основу угловатую форму клина, которая даст определенности размеру и объему, Спустя время вы начинаете лениться набрасывать эти формы на свои новые рисунки, но очень советуем преодолевать это неудобство и восстанавливать свои навыки рисования стоп по правилам, чтобы не допускать глупых ошибок, рисуя на автомате.

Шаг 22: Детали рисования ног.

При виде сверху на стопу вы легко заметите, что пальцы выглядят и кажутся подлиннее, чем снизу.

Шаг 23.

Давайте разберем несколько важных моментов в строении ноги, которые должны учитываться при рисовании

  1. Ногти начинаются на середине верхнего сустава ноги (1)
  2. Большой палец ноги может быть различным по длине и варианты мы рассмотрим чуть позже, но толщина, как правило, составляет два пальца. который следует за ним.
  3. Соединение большого пальца с ногой (пункт 2 на рисунке) расположено на передней части стопы и мешает ему двигаться.

Шаг 24.

Посмотрим вместе с вами, чем же отличается внутренняя и внешняя сторона стоп человека.

  1. На рисунке заметно, что верх стопы имеет заметный подъем.
  2. Изгиб меняется.
  3. Лодыжка приподнимается, поскольку кость находится под углом и меняет очертание.
  4. Меняется вид, поскольку внутри стопы находится область арки.
  5. Появляется заметная выгнутая линия основания стопы.
  6. В зависимости от угла следует рисовать несколько малых пальцев ноги, выглядывающих из-за большого пальца.

Шаг 25.

Давайте рассмотрим, чем отличаются поднятая ноги внутри и снаружи стопы.

  • 1. Линия растет по мере подъема стопы и изменения угла обзора.
  • 2. Небольшая плавная кривая.
  • 3. При подъеме становится заметна выемка стопы и появляется изогнутая линия при рисовании эскизной зарисовки.
  • 4. С ростом угла боковой выступ становится заметнее.

Шаг 26. Как нарисовать ноги.

Естественно, если стопа по уровню совпадает с положением малых пальцев ноги, то они становятся незаметны и прячутся целиком за большой палец. Но ситуация достаточно легко вычисляется и не должна быть стандартной при рисовании.

Шаг 27.

При напряжении пальцев ног становятся заметны сухожилия, которые рисуются простыми четкими линиями. Такие же сухожилия становятся заметны на сухих анорексичных ногах, худощавых ногах мужчин и у пожилых людей. Вы сами должны определить тип телосложения и возраст вашего персонажа для рисунка.

Как нарисовать ноги.

Шаг 28.

Для формы ступни маленького ребенка характерны черты большей мягкости и раздутости суставов. Глубоких линий не должно быть.

Шаг 29.

  1. Если вид на ногу со стороны передней ее части под углом, то становится определенно заметны для рисования круги форм пальцев.
  2. Под углом мы также должны постараться передать изгиб стопы в виде простой линии.

Шаг 30.

Грубейшая ошибка начинающих художников – чрезмерная округлость линии на стопе. Она не должна никуда заворачиваться.

Шаг 31.

Если стопы рисуется фронтально, то все пальцы ног располагаются на едином уровне и по форме напоминают капли воды. Рисуются правильные пропорциональные формы кругов, а после они соединяются простыми линиями к самой стопе. При этой не забудьте добавить мнимый “шестой” палец (на рисунке – 1). Форма большого пальца заметно понижается и изменяет угол обзора по сравнению с остальными (2).

Шаг 32. Как нарисовать ноги.

Еще несколько моментов при рисовании:

  1. На виде сверху линия до мизинца должна получатся плавной
  2. Между большим пальцем ноги и остальными, как правило, существует заметный промежуток с небольшой перепонкой.

Шаг 33.

Когда мы стараемся рисовать напряженные приподнятые пальцы ноги, не забудьте добавлять заметную нижнюю часть, чтоб дать ноге объем.

Шаг 34.

Стопа на носке рисуется с помощью простой формы, показанной на нашем рисунке ниже. Старайтесь использовать вспомогательные фигуры чаще, чтобы не упускать важные моменты строения.

Шаг 35.

Когда нога приподнята и даже расслаблена, пальцы ног по прежнему остаются немного согнутыми благодаря строению мышц, направленных прилагать усилия в обратную сторону. 

Шаг 36.

В ситуации, когда вес направлен на сами пальцы ног, вы можете посмотреть как выглядит их строение на схеме ниже. При этом:

  1. Изгиб на пальцах сделать без поверхности и опоры очень сложно и редко дается обычному человеку.
  2. На сгибах пальцев, конечно же, появятся заметные складки.
  3. Большой палец не изменяется и остается несгибаемым. У основания может образоваться небольшая складка, но это не обязательно.

Шаг 37. Как рисовать ноги.

Когда нога сжимается в своеобразные “кулак”, конечные суставы пальцев ног мог быть скрыты внутри.

Шаг 38.

На внутренней стороне стоп также могут спрятаться первые суставы. но при этом помните про исключение в виде большого пальца. Он способен лишь на угол 90 градусов и никак не сожмется в большую сторону.

Шаг 39.

Растопыренные пальцы ног направлены в разные стороны и заставляют становится заметными сухожилия.

Шаг 40.

Также легко становится заметным пустое пространство между пальцами.

Шаг 41.

Пальцы ног отчасти рудиментарный орган и, как у низких приматов, не могут выглядеть в форме направленных вверх.

Шаг 42.

Поднимемся выше стопы и рассмотрим переход от нее к непосредственно ноге.

  1. Передняя часть просто падает на стопу
  2. Задняя часть за счет угла передней будет иметь угол из-за присутствия икроножных мышц и подчеркивая форму пятки.
  3. Дальше простой линией соединяем и сглаживаем переход от ноги к стопе.

Шаг 43.

Переход от стопы к ноге (вид сзади): в данной части ноги существенных отличий не имеется.

Шаг 44.

Но на виде сзади появляется множество мелких деталей строения:

  • 1. С обеих сторон заметны лодыжки и при этом кость внутри заметно выше и чуть меньше.
  • 2. Внешняя кость лодыжки заметно выступает.
  • 3. Линия скрывает часть ноги спереди.

Шаг 45. Как нарисовать ноги.

На виде спереди:

  1. Лодыжки рисуются с обеих сторон. Внутренняя, по прежнему, заметно выше.
  2. Линия стопы от наружной стороны частично закрывает лодыжку.

Шаг 46.

Строение ноги в передней и задней частях соединяется мышцами. Поэтому надо отталкиваться от строения тела человека, чтобы передать его сухощавость или тучность. Вплоть до эффекта “набитой жирком колбаски”.

Шаг 47.

На рисунке ноги при виде сбоку должна быть видна самая тонкая часть ноги чуть выше лодыжки.

Шаг 48.

На рисунке отлично видно, что ахиллесово сухожилие проходит, сужается и постепенно растворяется по направлению от пятки к задней части голеностопа.

Шаг 49.

В расслабленном состоянии, если человек не изображает балерину, становится заметным образующийся угол от ступни к основной части ноги.

Как нарисовать ноги.

Шаг 50. 

Когда нога напрягается и вытягивается стопа, образуется прямая линия до кончиков пальцев. Это легко может пригодиться не только при рисовании танцовщиц, но и балерин в частности.

Шаг 51.

Пару важных моментов и деталей:

  1. Ступню можно отклонить в напряжении немного дальше прямой
  2. При этом становятся заметны образовавшиеся складки кожи на сухожилии.

Шаг 52.

Разница между мужской и женской ступней передается размером и чуть измененной формой.

Шаг 53: Рисуем типы арок ног человека.

Нормальная стопа здорового человека в классическом стиле. Арка хороша заметна и правильной формы.

Шаг 54. Как нарисовать ноги.

Крайне низкая урка, которой практически нет. Это уже плоскостопие и все основание стопы касается земной поверхности.

Шаг 55.

Высокая арка у стопы. Также встречается, при этом лишь небольшая узкая полоска будет соединять пятку, подъем и основание стопы

Шаг 56: Формы стопы ног человека.

Наконец, рассматриваем варианты и формы стопы. На рисунке часто встречающаяся широкая форма стопы, у которой чуть меньше место между самой широкой частью стопы и верхушкой. При этом форма зовется египетской, если большой палец самый длинный и выделяющийся.

Шаг 57.

Греческая форма, при этом превалирует второй палец – он становится самым длинным.

Шаг 58. Как нарисовать ноги.

И форма площадки. Пальцы по длине оказываются на одной уровне.

Шаг 59.

Для сравнения греческой и египетской стопы картинка ниже:

Шаг 60.

Варианты рисунков стопы и ноги, чтобы вы могли рассмотреть большую детализацию мышц и складок.

Шаг 61.

Рисунок классического изображения ног человека эпохи Возрождения.

Шаг 62: Рисуем мышцы ноги.

Пример и описание рисунка мышц ноги человека

 

Как нарисовать стопу — CG Magazine

Поэтапное рисование стопы человека.

Стопа — это достаточно сложный для рисования предмет. Она сильная, гибкая и, возможно, самая изящная часть человеческого тела. Существует некоторое анатомическое сходство между стопой и ладонью, это поможет нам при рисовании.

Ступня человека изначально была хватательной конечностью, напоминающей руку, но в итоге ставшая «платформой», которая поддерживает вес нашего тела. Первые гоминиды использовали свои ноги, чтобы лазать по деревьям, хватать ветки и удерживать инструменты и пищу. Большой палец ноги изначально был похож на современный большой палец руки, т. е. являлся полупротивостоящим.

Когда люди начали ходить прямо, первый палец стопы сдвинулся, вытянувшись вдоль остальных для создания более устойчивой опоры. Он стал обеспечивать дополнительную поддержку и выталкивать нас во время ходьбы. Ступня состоит из пяточной кости, длинной сводчатой плюсны и гибких пальцев. Поначалу вас может испугать тот факт, что все эти элементы нужно согласовывать при рисовании стопы, однако, все не так сложно.

Рассмотрим стопу в двухмерном пространстве и разобьем ее на формы. Изучим ее строение, расположение основных частей и общую перспективу.

Начнем с простых форм, которые помогут нам распознавать различные части стопы. Затем мы уточним наш набросок, заложив основу для объемного рисунка. После этого добавим необходимые детали, такие как морщинки, сгибы и мышечный тонус.

Особое внимание мы уделим созданию ощущения веса. В качестве референсов я использовал отражение собственных стоп в зеркале и фотографии.

Я работал в диджитале, но такие же принципы используются и в традиционном рисовании. Если вы используете традиционные графические материалы, помните, что вам придется долго и упорно выстраивать освещение и объем на протяжении всей работы.

1. Что внутри?

Знание анатомии стопы поможет выстроить общую форму

Стопа состоит из костей, сухожилий, жира и множества связанных тканей. Ступни очень сильные и, возможно не такие же гибкие как руки, зато способны на широкий круг движений. Не лишним будет взглянуть на анатомические схемы стопы и даже сделать несколько быстрых зарисовок.

При рисовании нужно понимать как располагается плюсна в стопе и насколько на самом деле крупный пяточный бугор. Мы легко можем найти такие структуры как пятка, плюсна и суставы пальцев, поскольку они расположены близко к поверхности кожи.

2. Найдите подходящую позу

Быстрые скетчи помогут найти интересную позу

Раз мы в достаточной мере изучили строение стопы, то можем начинать делать наброски в движении. На этом этапе не нужно беспокоиться о точности или анатомии. Напротив, нужно сосредоточиться именно на изображении динамики и интересном расположении. Я использую пятку и большой палец как ориентиры.

На этой стадии сосредоточьтесь на контуре и не уточняйте детали. Используйте собственную стопу как образец с целью найти идеальное положение. В работе вам помогут собственные ощущения: вы сможете понять как располагаются кости и мускулы, как они сгибаются и двигаются.

3. Очертания создают форму
Теперь у нас есть набросок позы стопы и мы можем начинать придавать ей форму и объем. Контур будет направлять наш рисунок. Он поможет понять, как изменяется форма стопы.

Помните, в рисунке важно использовать формы. Это поможет сохранить перспективу объекта и создать чувство глубины. Я пометил, с какой стороны располагается большой палец. Теперь переходим к следующему шагу.

4. Построение малых форм

Различные формы добавляют объем

От нашего грубого контура мы переходим к построению стопы как объемного объекта. Это означает, что нам нужно понять, где поверхность стопы переходит в трехмерное пространство. Я использую объемные формы: сферы, блоки и цилиндры, которые помогут при построении стопы. Продолжаем рисовать через эти формы, сохраняя структуру. Таким образом, выстраивается объем.

5. Используйте контуры для детализации и объемаРасположение стопы изменится в процессе рисования

Т. к. я работаю в диджитале, то увеличиваю прозрачность наброска. Если вы работаете традиционными материалами, то просто начните сильнее нажимать на карандаш.

Смягчаем контур, создаем объем при помощи легкого рендеринга. Вы видите, что на этом этапе я привел в порядок контур стопы. Помните, что вы не привязаны к изначальной позе, она может измениться в процессе.

6. Черты стопы
Детали и тени создадут объем

Теперь сделаем нашу стопу более реалистичной. Я понял, что оставляя линии построения, сделанные карандашом или в диджитале, сделал свой рисунок более живым. Рисуем ногти и морщинки на поверхности пальцев.

Линии построения наброска помогают найти те места, которые создадут объем в рисунке. Важно сохранять плавность линий. Пока я рисую, стараюсь, чтобы вместо запястья двигалась вся рука. Это помогает сохранить органичность и свободу линий.

7. Корректировка и детализация
Тени у основания добавляют объем

Теперь мы можем убирать первые слои и начинать проработку деталей. Рисуем морщинки, добавляем уголки у пальцев и создаем объем при помощи штриховки.

Также используем следующий прием: нижнюю часть стопы обводим толстыми линиями, чтобы появилась тень и ощущение веса, а верхнюю часть — тонкими линиями, т. к. эта часть стопы освещена. Помните, что человеческое тело не идеально, поэтому несовершенство в такой работе — ваш друг.

фото с описанием и названиями, где находятся лодыжки, как называются кости, скелет нижних конечностей

Нижняя конечность, с точки зрения анатомии, редко интересует людей, имеющих небольшие знания в этой области. Обычный человек чаще всего представляет ногу единым массивом мягких тканей, который окружает какие-то крупные кости. Единственным доступным для понимания участком остаётся колено – но и его изучение обычно ограничивается внешними ориентирами. Большинством людей из всех структур этого сочленения называется только коленная чашечка.

Поэтому необходимо подробнее остановиться на вопросе анатомии нижней конечности – точнее, её участка, включающего в себя бедро и голень. Важно не только определить их точные границы, но и также разобраться во внутреннем строении. Этот участок ноги только внешне непримечателен – внутри него содержатся самые крупные в организме анатомические образования.

И все они находятся на бедре, которое является важнейшей опорной структурой организма. В этот список входят, как элементы скелета, так и мягкие ткани – бедренная кость, седалищный нерв, большая подкожная вена. Но эти образования не являются изолированными – на бедре и голени они представляют собой единое целое, различаясь только размерами. Поэтому крупные отделы нижней конечности нужно рассматривать как цельную структуру, лишь функционально разделённую коленным суставом.

Костные структуры

При изучении строения ноги человека по фото с описанием видно, что ее основой является скелетная часть. Выделяют ряд крупных костей (бедренная, большеберцовая, малоберцовая) и небольшие костные образования — надколенник, таранная, бедренная, ладьевидная, кубовидная кость и фаланги пальцев.

Бедренная кость — основная костная структура бедра, соединенная с одной стороны с тазом, а с другой с костями голени. На своих концах она имеет головку и блоковидные образования, соответственно. Голень образована двумя костями: большеберцовой и малоберцовой. Они идут параллельно друг другу и образуют в нижней части ноги голеностопный сустав.

Костные образования стопы разнообразны. Их принято разделять на 2 группы: плюсну и предплюсну. Предплюсна включает в себя: таранную, пяточную, ладьевидную, кубовидную и три клиновидных костей. Плюсна представлена 5 трубчатыми костными структурами. Помимо плюсны и предплюсны имеются фаланги пальцев.

Люди часто спрашивают, как называется кость на ноге над ступней? Эти вопросы связаны с тем, что при повреждении голеностопа боль локализуется именно в ее области. Кость называется таранной и имеет форму усеченной пирамиды.

Все костные структуры ноги образуют единое целое, обеспечивающее возможность движений и перемещения человека. При их переломах нарушается двигательный стереотип человека, что требует длительной реабилитации после выздоровления.

Как формируется скелет ноги

В процессе развития каждого человека с костями нижних конечностей происходит ряд метаморфоз. В период внутриутробного развития образуются только диафизы. Вначале формируется хрящевой макет каждого диафиза, который к моменту рождения окостеневает. Уже после рождения формируются хрящевые эпифизы костей. Они становятся костными в течение… первого десятилетия жизни! Весь период роста человека между диафизом и эпифизами сохраняются хрящевые прослойки. Они позволяют костям расти в длину. И только годам к 25 эпифизы окончательно срастаются с диафизами.

Нетрудно заметить, как схожа анатомия верхней и нижней конечности человека. Плечо с одиночной плечевой костью, локтевая и лучевая кости предплечья, множественные губчатые косточки запястья, пять пястных косточек, фаланги пальцев – у каждого по три, кроме большого. Как видите, «все сходится».

Лучевая и локтевая косточки окончательно окостеневают также к 20–25 годам. Разница между костями верхней и нижней конечности состоит в размерах и пропорции. Лучевая косточка меньше и тоньше малоберцовой. Фаланги пальцев кисти длиннее, чем у стопы. Это и понятно: ноге человека ни к чему длинные гибкие пальцы. Лучевая косточка соединяется с локтевой мембраной – точно такой же, как между костями голени… этот список можно продолжить. Сходство в строении руки и ноги очевидно.

Суставные сочленения и связочный аппарат

При взгляде на схему из чего состоит нога человека, видны три крупных сустава: тазобедренный, коленный и голеностопный. Тазобедренный сустав соединяет нижнюю конечность и туловище. Он образован бедренной костью и тазом. Имеет большую амплитуду движения, что позволяет людям свободно перемещаться, бегать и совершать другие движения.

Прочность суставному сочленению придает связочный аппарат, включающий в себя 5 связок: подвздошно-бедренную, лобково-бедренную, седалищно-бедренную, круглую и круговую зоны.

Бедренная, малоберцовая и большеберцовая кости формируют коленный сустав. Колено — блоковидное сочленение, обеспечивающее сгибание и разгибание голени. Перед тремя костями располагается надколенник, фиксирующий прямую мышцу бедра.

Суставные поверхности колена покрыты гиалиновым хрящом, который обеспечивает легкость движений и препятствует повреждению костных структур. В связи с высокой двигательной нагрузкой, сустав укреплен связками: передней и задней крестообразными, внутренней и наружной боковой. Они ограничивают амплитуду движения и предупреждают смещение суставных поверхностей относительно друг друга.

Структуры скелета нижних конечностей, образующих голеностопный сустав, включают в себя медиальную и латеральную лодыжки, а также верхнюю и боковую поверхность таранной кости. Сустав также имеет блоковидную форму, обеспечивая сгибание и разгибание стопы.

Внимание! Голеностоп обеспечивает широкий диапазон движений стопы. Помимо сгибания и разгибания, возможно ее отведение, приведение, а также вращение. Это повышает риск травматизации голеностопного сустава, особенно при занятиях спортом.

Все кости стопы соединены друг с другом небольшими суставными сочленениями. В них наблюдается небольшая подвижность, необходимая для ходьбы и других движений.

Нарушения в эластичности связок и тонусе мышц приводит к плоскостопию. Это распространенное заболевание, встречающееся в детском и взрослом возрасте. Его лечение всегда включает в себя укрепление анатомических структур стопы.

Коленный сустав

Это довольно крупное и сложное сочленение нельзя обойти стороной – оно одновременно является границей и связующим элементом между голенью и бедром. Поэтому следует рассмотреть все структуры, входящие в его состав:

  • Основных костных элементов в коленном суставе имеется только два – это мыщелки бедра и суставная поверхность большеберцовой кости. Они несут на себе основную нагрузку в покое и при движениях.
  • Но существует и дополнительная кость – надколенник (из-за внешних очертаний называется коленная чашечка), который играет важную динамическую роль в суставе.
  • Внутри полости соединения имеются мениски – две полулунные хрящевые пластинки, обеспечивающие плотное соприкосновение суставных поверхностей костей. Также они обеспечивают хороший амортизационный эффект.
  • Завершают всю конструкцию связки – они окружают колено со всех сторон, и даже присутствуют внутри полости сустава. Их разнообразное положение и направление обеспечивают соединению одновременно хорошую прочность и подвижность.

Точки прикрепления мускулов голени и бедра находятся на участках выше или ниже коленного сочленения. Несмотря на то что они нередко перекрывают действие друг друга, негативного эффекта от этого не происходит. Наоборот, таким строением обеспечивается стабилизация работы всех мышц на ноге между собой.

Мышечные группы

Изучение анатомии и мышечного строения тела человека показывает, что на мышцы ноги приходится до 40-45% массы всех мышечных групп. Одна из основных — ягодичная. К ней относится 3 мышцы:

  • малая ягодичная, обеспечивающая отведение нижней конечности в сторону;
  • средняя ягодичная, позволяющая сгибать и разгибать ногу. Кроме того, она позволяет человеку стоять при наклоне телом вперед;
  • большая ягодичная — распрямляет ногу и обеспечивает стабильное положение туловища.

Вторая по величине мышечная группа располагается на бедре. На передней поверхности имеется квадрицепс, состоящий из 4 отдельных мышечных структур. Его основная роль — разгибание коленного сустава.

Помимо него, по передней поверхности располагаются тонкая, портняжная, гребенчатая и приводящая мышцы. Они обеспечивают приведение ноги к срединной линии туловища.

В задней верхней части ноги и в зоне низа в области бедра расположено несколько мышц: двуглавая, полусухожильная и полуперепончатая. Указанные образования обеспечивают сгибание колена, а также стабилизируют положение нижней конечности во время ходьбы.

Осторожно! При беге и других резких движениях наиболее часто повреждаются мышцы задней поверхности бедра. Возможно их растяжение или разрыв. Эти состояния требуют длительного лечения и реабилитации.

Основные мышечные группы на голени располагаются сзади. Камбаловидная и икроножная мышца обеспечивает сгибание коленного сустава. Они имеют раздельные точки прикрепления в задней части бедра, но в области голеностопа формируют одно общее ахиллово сухожилие.

По передней части голени расположена передняя большеберцовая мышца. Ее роль — разгибание стопы, необходимое для ходьбы.

Мышечные группы на стопе располагаются по подошвенной и тыльной стороне. Они необходимы для сгибания и разгибания голеностопа, а также суставов пальцев. Мышцы имеют небольшие размеры, но обладают большой силой при сокращении. Большой палец на ступне, в отличии от кисти, не имеет отдельных мышечных образований.

Диагностика заболеваний

Голеностопный сустав может быть поврежден или иметь дефект. Чтобы выявить проблему, назначают диагностическую процедуру. Она может состоять из:

  • УЗИ. Данный способ диагностики применяется редко, из-за небольшого размера голеностопного сустава. Но, позволяет обнаружить инородное тело, отек, вследствие скопления крови в суставной сумке и просмотреть связки.

  • Артроскопия

    . Малоинвазивный способ, проводящий диагностику при помощи введения в капсулу видеокамеры.
  • Рентген. Самый экономичный способ. Допускается выполнение снимков в разных проекциях. Способен определить опухоль, перелом, вывих и другие процессы.
  • МРТ. Лучший вид диагностики для состояния ахиллова сухожилия, связок, хрящей. Дорого, но очень эффективно.
  • Компьютерная томография. Поможет оценить состояние сустава. Считается наиболее верным исследованием при артрозе, новообразованиях и переломах.

Нервные и сосудистые образования

Изучение анатомического состава и устройства отделов нижней конечности включает в себя получение знания о кровоснабжении. Кровоток в ноге не отличается от других частей тела. Также имеются артериальные, венозные и лимфатические сосуды, каждые из которых выполняют свою функцию.

Артериальное русло представлено ветвями бедренной артерии, которая отходит от наружного подвздошного сосуда. По направлению к наружной лодыжке и стопе, она делится на ветви небольшого диаметра. На нижней конечности выделяют бедренную, подколенную, переднюю и заднюю большеберцовую артерию, а также артериальные дуги на стопе. Последние располагаются на тыльной и подошвенной стороне.

Венозные сосуды собирают кровь от периферических тканей и переносят ее вверх по ноге в нижнюю полую вену. Сосудистое русло с венозной кровью представлено двумя сетями — наружной и поверхностной. Именно в венах ног наиболее часто наблюдаются варикозные изменения, приводящие к одноименному заболеванию.

Лимфатические сосуды необходимы для удаления избытка межтканевой жидкости. Она образуется в результате обмена питательных веществ между артериями, клетками и венами. При нарушениях работы лимфатической системы формируются отеки, сдавливающие сосуды и мягкие ткани.

Иннервация ноги обеспечивается вегетативными, двигательными и чувствительными волокнами. Моторные нервы необходимы для совершения произвольных, т.е. управляемых сознанием движений, а также для рефлекторной деятельности.

Чувствительные волокна обеспечивают кожную чувствительность, а также чувство проприоцепции. Это ощущения расположения отдельных частей тела без зрительного контроля над ними. Вегетативная нервная система обеспечивает нормальный тонус сосудистых образований и питание мягких тканей. Нарушения ее работы приводят к трофическим расстройствам, вплоть до формирования язв.

Состав кости

Скелет любого человека состоит более чем из 200 костей. Их образуют костные ткани, которые представлены большим количеством минеральных и органических соединений. Минеральные вещества придают костям твердость и прочность, а органические отвечают за гибкость и эластичность. На долю неорганических соединений в составе костей скелета приходится около 70 %. С возрастом эта цифра возрастает, что приводит к увеличению хрупкости костей и снижению их прочности. По этой причине в более зрелом возрасте на срастание костей понадобится больше времени.

Функции

Нога — сложная структура, развившаяся у человека в результате длительной эволюции. Нижняя конечность необходима для поддержания вертикального положения тела, а также его перемещения в пространстве. Все ее структуры обеспечивают возможность ходьбы, бега и прыжков.

Бедренная, малоберцовая кость и другие костные образования формируют «жесткую» основу для движений, а мышцы делают их возможными. Мышечные волокна способны сокращаться, что обеспечивает перемещение костей относительно друг друга.

Любые движения всегда связаны с механической нагрузкой на опорно-двигательный аппарат. Связочный сустав и суставы позволяют снизить ее.

Строение кости

Любая кость организма человека состоит из костных пластинок, перекладин и балок. Различие лишь в том, насколько компактно эти элементы расположены. На разрезе трубчатой кости видно, что снаружи костное вещество плотное, а внутри более рыхлое. В губчатом веществе перекладины расположены так, что образуют между собой ячейки. Если костные элементы плотно расположены друг к другу в виде концентрических кругов, то внутри образуются полости, в которых расположены сосуды и нервы. Компактное вещество локализуется снаружи и делает кость прочной, в то время как губчатое, благодаря своей структуре, уменьшает массу кости. Соотношение их может быть различным и зависит от выполняемой функции, формы и расположения в организме.

Мышцы

Слабо развитая мускулатура верхней стороны стопы осуществляет только разгибание пальцев, подошвенная – амортизационные функции.

Состояние мышц отражается на функциях конечности: избыточное напряжение или слабая развитость неизбежно повлияют на суставы. Справедливо и обратное утверждение: заболевания скелета скажутся на мускулатуре. Чрезмерная расслабленность мышц стопы и голени грозит плоскостопием.

Ягодицы


Ягодичные мышцы

Сухожилия

Большая их часть являются продолжением мышц, служат для их прикрепления к надкостнице. Еще одна функция – упрочение суставной капсулы и обеспечение подвижности конечностей. Помимо этого, выполняют несколько специфических задач – поддержание свода, правильное распределение и компенсация веса, приходящегося на ноги.

Важную значение играет самая крупная связка организма – ахиллово сухожилие. Она крепится к пяточной кости и выполняет роль аккумулятора механической энергии при ходьбе. За этот счет на 20–30% снижаются энергетические затраты на перемещение.

Повреждение такого сухожилия – очень тяжелая травма, самостоятельно она практически не восстанавливается, поэтому почти все повреждения лечатся только хирургическим путем.

Свод стопы

Осуществляет несколько функций: амортизацию при прыжках и беге; опорную – удерживают вес тела при нахождении человека в вертикальном положении.

Анатомия строения свода стопы состоит из поперечной и продольной части и имеет дугообразное устройство, благодаря этому человек при ходьбе опирается на плюсну и пятку. При проблемах со связками и мышцами стопа принимает более уплощенную форму, вследствие чего может страдать позвоночник и близрасположенные суставы, которые берут на себя часть функций по выдерживанию нагрузки и прямохождению.

Иннервация

Нервы осуществляют контроль за мышцами голени и посылают импульсы к ним. Анатомия нервной системы нижних конечностей устроена задним и поверхностным малоберцовым, а также большеберцовым и икроножным нервами. При чрезмерном сдавливании иннервируемого участка происходит его онемение и ощущение покалывания с нарушением выполняемых функций.

Анатомия костей стопы имеет сложную структуру и богата мелкими капиллярами, что необходимо для осуществления движений ступней. Благодаря ее анатомическим особенностям человек может передвигаться в стороны, бегать, прыгать и приспосабливаться к разным поверхностям во время ходьбы. Ступня выдерживает колоссальную нагрузку, вследствие этого ее необходимо беречь. При риске получить травму ноги обязательно укреплять крупные мышцы средствами защиты

Лечение

Единой терапевтической схемы для всех причин болевого синдрома в стопах не существует: некоторые ситуации требуют немедленной госпитализации или обращения в травмопункт, а с рядом проблем можно справиться амбулаторно (на дому). Главной врачебной рекомендацией является обеспечение покоя пострадавшему участку, максимальное снижение нагрузки на него и уменьшение двигательной активности. Остальные моменты решаются согласно конкретной проблеме:

  • В случае остеопороза важно укрепить костную ткань, для чего в рацион питания вводятся источники фосфора и кальция (не исключен дополнительный прием минеральных комплексов), витамина Д. Дополнительно могут назначаться кальцитонин (замедляет резорбцию – разрушение костей), соматотропин (активатор костеобразования).
  • При травмировании (перелом, вывих, растяжение) обязательна иммобилизация сочленения эластичным бинтом – преимущественно ее выполняют на голеностоп. При переломе после по необходимости хирург возвращает кости на место, а после применяется наложение гипсовой ленты.
  • При наличии гематом, отеков (растяжения, ушибы) местно используют нестероидные противовоспалительные препараты (Диклофенак, Найз, Кетонал), прикладывают охлаждающие компрессы.
  • Вывихнутый сустав на место вправляет травматолог или хирург (под анестезией), после пациентам преклонного возраста назначают функциональное лечение: ЛФК, массаж.
  • При сильном воспалении с денегеративно-дистрофическими процессами (свойственно артриту, артрозу, остеопорозу) врач назначает анальгетики местно инъекционно, нестероидные противовоспалительные препараты наружно и внутрь, миорелаксанты.
  • При артрозе на последней стадии, когда движение становится заблокировано, единственным выходом является установка эндопротеза, поскольку денегеративные нарушения необратимы.

Отдельной разновидностью терапевтического воздействия являются физиопроцедуры: ударно-волновая терапия, электрофорез, УФО-терапия, аппликации парафином. Данные методики назначаются на ранних стадиях артроза, при лигаментозе, лигаментите, бурсите, могут применяться по отношению к травматическим поражениям, но, в любой ситуации, это только дополнение к основной схеме лечения.

Связки стопы

Самой важной из всех считается подошвенная связка продольная (или длинная). Связка отходит от пяточной кости и доходит до начала плюсневых костей. Она имеет множество ответвлений, которые выполняют функцию укрепления и фиксации продольного и поперечного сводов, а также поддерживает их в нормальном состоянии в течение всей жизни. А ведь, как известно, нарушение сводов ступней могут свидетельствовать о плоскостопии, лечение которого порой занимает не один год, особенно если это касается взрослого человека.

Остальные, более мелкие связки также фиксируют и укрепляют кости и суставы стопы, что помогает человеку держать равновесие тела и выдерживать динамические и статические нагрузки во время длительной ходьбы или бега.

Нервы нижних конечностей

Система нервов позволяет мозгу принимать информацию с разных частей тела и приводить в движение мышцы, выполнять их сокращение или наоборот расширение. Это осуществляет все функции в организме и если повреждается нервная система, страдает весь организм полностью, даже если травма имеет локальную симптоматику.

В иннервации нижних конечностей существует два нервных сплетения:

Бедренный нерв — один из крупнейших в области нижних конечностей, что делает его наиболее важным. Благодаря этой системе осуществляется управление ногами, непосредственное движение и другие опорно-двигательные акты.

Если происходит паралич бедренного нерва, то вся система, находящаяся ниже, остаётся без соединения с ЦНС (центром нервной системы), то есть наступает момент, когда управлять ногами становится невозможно.

Отсюда возникает важность сохранять нервные сплетения в целости и сохранности, не допускать их повреждения и сохранять постоянную температуру, избегая перепадов, в данной области нижних конечностей.

Мышцы стопы человека схема — Bitbucket

———————————————————
>>> СКАЧАТЬ ФАЙЛ <<<
———————————————————
Проверено, вирусов нет!
———————————————————

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

человека, можно выделить три главные структуры: кости стопы; связки стопы, которые удерживают кости и образуют суставы; мышцы стопы. Мышцы стопы человека на портале EUROLAB – все об анатомии Мышц стопы, строение и функции, симптомы и болезни Мышц стопы, диагностика и. Если рассматривать только кости, то строение стопы это предплюсна, плюсна и. Но не стоит забывать о суставах, сухожилиях и мышцах, которых в. The foot (plural feet) is an anatomical structure found in many vertebrates. It is the terminal portion of a limb which bears weight and allows. Строение мышц стопы человека, описание их строения с иллюстрациями. Свод та часть стопы, которая со стороны. Крайние пальцы ног человека. остальные имеют сводчатое строение. Таким образом, скелет, мышцы и другие. Анатомия и строение мышцы ног человека. Сегодня мы поговорим с Вами об анатомии мышц ног, о том, как они работают, какие мышцы и при каких. Рассмотрим строение поперечного свода стопы (рисунок 3). костного роста), в 35 — 48 лет (возрастное снижение эластичности связок и мышц), в 48. Стопа периферический отдел нижней конечности, который является органом опоры тела. Таблица содержит информацию по мышцам стопы человека — тыльные и подошвенные, их наименование, начало и прикрепление, функции. Скелет человека. Анатомический атлас. Мышцы и фасции бедра, правого. Вид спереди. Глубокие мышцы подошвенной стороны стопы, правой. К передней группе относятся портняжная и четырёхглавая мышцы бедра. Латеральная и медиальная широкие мышцы имеют одноперистое строение. [1989 Липченко В Я Самусев Р П — Атлас нормальной анатомии человека]. Мышца разгибает стопу в голеностопном суставе и супинирует её. Костные элементы сустава; Мышцы голеностопного сустава; Связки. голени и стопы, благодаря нему, человек совершает движения ступнями ног и. Если у человека есть ожирение, кости и суставы ног получают нагрузку. Эти мышцы помогают разгибать и сгибать пальцы ног, отрывать стопу от. голени, голеностопного сустава и стопы): остеология, миология. longi · Влагалище сухожилия задней большеберцовой мышцы — Vagina. Анатомия человека : Кости верхней конечности — Соединения нижней конечности / Тазовая кость, Бедренная кость. Нижняя конечность (схемы). Ищите идеи на тему «Стопы рефлексология» и сохраняйте их в Pinterest. идей на темы Подошвы схема органов, Рефлексология и Стопы акупунктурные точки. На ногах человека находятся тысячи нервных окончаний. Метод Бубновского: комплекс упражнений для позвоночника, мышц спины. 6 Мышцы вокруг суставов пальцев стопы; 7 Иннервация мышц нижней. мышца бедра, m. guadriceps femoris, самая мощная мышца в теле человека. Давайте разберем детально вопросы анатомии мышц ног, и уже, наконец. Строение мышц Метки: анатомия мышц, мышцы человека. Анатомия мышц, весьма важный пункт в деле построения. мы уже говорили про анатомию мышц, их строение, выполняемые функции, и разговор у. Выше Вам представлен макет мышц человека (вид спереди и сзади). Сгибание в коленном суставе;; Сгибание стопы;; Поднятие пятки. Для этого приведена схема строения мышц человека ниже. Икроножные мышцы — работа стопы и стабилизация тела при ходьбе, беге, прыжках.

анатомия стопы, кровеносная и нервная системы, диагностика и патологии

Так как человек передвигается в прямом положении, то львиная доля нагрузки выпадает на участь нижних конечностей. Поэтому важно следить за массой своего тела, облегчая работу костям стопы.

Строение голеностопного сустава у людей представляется в виде сочленения костей ступни с голенными костями между собой, обеспечивая выполнение производимых сложных функций.

Голеностопный сустав человека

Кости наглядно показаны на схеме и классифицируются на группы.

К ним относятся:

  1. Сочленение костей голени с костями стопы.
  2. Внутренне сочленение костей предплюсны.
  3. Сочленения между костями плюсны и предплюсны.
  4. Сочленения проксимальных фаланг с костями плюсны.
  5. Сочленение фаланг пальцев друг с другом.

Анатомические способности стопы предполагают высокий уровень двигательной активности. По этой причине человеку доступно выполнение больших физических нагрузок.

Как стопа, так и вся нога призвана помогать человеку в свободном передвижении в окружающей среде.

Анатомический склад стопы

Структура стопы подразделяется на 3 рабочие части:

  1. Кости.
  2. Связки.
  3. Мышцы.

Скелетное основание ступни включает в себя 3 отдела: пальцы, плюсну и предплюсну.

Конструкция пальцев стопы включает в себя фаланги. Так же, как и кисть, большой палец ступни состоит из 2 фаланг, а оставшиеся 4 пальца – из 3.

Часто встречаются случаи, когда 2 составляющие 5 пальца срастаются, образуя конструкцию пальца из 2 фаланг.

В строении имеется проксимальная, дистальная и средняя фаланги. Отличаются они от фаланг кисти, тем, что их длина короче. Явное выражение этого проявляется в дистальных фалангах.

Кости предплюсны заднего отдела имеют в составе таранную и пяточную составляющие, а задний отдел подразделяется на кубовидную, ладьевидную и клиновидные кости.

Таранная кость располагается на расстоянии от дистального конца голенных костей, становясь костным мениском между костями стопы и колени.

Она состоит из головки, шейки и тела, и предназначена для соединения с голенными костями, лодыжками и пяточной костью.

Пяточная кость входит в состав задней нижней доли предплюсны. Она является самой крупной частью стопы и имеет сплюснутый с боков удлинённый вид. Вместе с этим пяточная кость является связующим звеном между кубовидной и таранной костью.

Ладьевидная кость размещена у внутренней стороны стопы. Она имеет выпуклый вперёд вид с суставными составляющими, соединяющимися с близкорасположенными костями.

Кубовидная часть находится у наружной стороны ступни, сочленяясь с пяточной костью, ладьевидной, клиновидной и плюсневыми костями. Понизу кубовидной кости проходит борозда, в которую проложено сухожилие удлинённой малоберцовой мышцы.

В состав клиновидных костей входят:

  • Медиальная.
  • Промежуточная.
  • Латеральная.

Они пролегают перед ладьевидной костью, внутрь от кубовидной, позади первых 3 плюсневых фрагментов и представляют собой переднюю внутреннюю часть предплюсны.

Скелет плюсны представляется в сегментах трубчатой формы, состоя из головки, тела и основания, где тело схоже с трёхгранной призмой. При этом самая длинная кость – вторая, а утолщённая и короткая – первая.

Основания костей плюсны оснащены суставными поверхностями, служащими соединением с костными составляющими предплюсны. Помимо этого, сочленяясь с рядом находящимися костями плюсны. Вместе с этим снабжённые суставными поверхностями головки подсоединены к проксимальным фалангам.

Плюсневые кости легко пальпируются, из-за достаточно тонкого покрытия мягкими тканями. Они размещаются в разноугольных плоскостях, создавая в поперечной линии свод.

Кровеносная и нервная системы стопы

Немаловажным составляющим элементом стопы считаются нервные окончания и кровеносные артерии.

Различают 2 основные артерии ступни:

  • Тыльная.
  • Задняя большеберцовая.

Также кровеносная система включает в себя мелкие артерии, распределяющие во все участки тканей.

По причине удалённости артерий стоп от сердца, часто фиксируется нарушение кровообращения, из-за дефицита кислорода. Результаты этого проявляются в виде атеросклероза.

Самая длинная вена, переправляющая кровь в область сердца расположена на отрезке от точки большого пальца, простирающаяся внутри ноги. Её принято называть большой подкожной веной. При этом по наружной стороне ноги проходит вена малая подкожная.

Вглубь ноги размещены большеберцовые передние и задние вены, а мелкие прогоняют кровь в крупные вены. Причём артерии малого размера снабжают ткани кровью, а мельчайшие капилляры стыкуют вены и артерии.

Человек, страдающий от нарушения кровообращения, отмечает присутствие отёков в послеобеденное время. К тому же может проявиться варикозное расширение вен.

Как и в других частях тела, в стопе нервные корешки считывают все ощущения и передают их в мозг, контролируя движение

К нервной системе стопы относятся:

  1. Поверхностный малоберцовый.
  2. Глубокий малоберцовый.
  3. Задний большеберцовый.
  4. Икроножный.

Пережать какой-либо нерв способна тесная обувь, вызывая отёк, что приведёт к дискомфорту, онемению и боли.

Диагностические мероприятия

В момент, когда возникает тревожная симптоматика в области стопы, человек приходит к ортопеду и травматологу, которые зная полное строение голеностопного сустава, могут многое определить по внешним признакам. Но вместе с этим специалисты назначают обследование, необходимое для 100% верной диагностики.

Методы обследования включают в себя:

  • Рентгенографическое обследование.
  • Ультразвуковое исследование.
  • Компьютерная и магнитно-резонансная томография.
  • Атроскопия.

Выявление патологий посредством рентгена является самым бюджетным вариантом. Снимки производятся с нескольких сторон, фиксируя вероятный вывих, опухоль, перелом и прочие процессы.

УЗИ способствует обнаружению сосредоточения крови, нахождению инородных тел, возможный отёчный процесс в суставной сумке, а также проверить состояние связок.

Компьютерная томография обеспечивает полное обследование костной ткани, при новообразованиях, переломах и артрозе. Магнитно-резонансная томография – дорогостоящая методика исследования, приносящая максимум достоверной информации об ахилловом сухожилии, связках и суставных хрящах.

Атроскопия – малое инвазивное вмешательство, подразумевающее под собой ввод в капсулу сустава специальной камеры, за счёт которой доктор сможет увидеть все патологии голеностопного сустава.

После сбора всей информации инструментально-аппаратными средствами, осмотра докторов и получения результатов лабораторных анализов ставиться точный диагноз с определением методики лечения.

Патологии голеностопного сустава и стоп

Частые болезненные ощущения, внешние изменения, отёчность и нарушение двигательных функций могут служить признаками недугов стоп.

Как правило, у человека могут возникать следующие заболевания:

  • Артроз в голеностопном суставе.
  • Артроз пальцев ступни.
  • Вальгусное изменение большого пальца.

Артроз голеностопного сустава характеризуется хрустом, болью, отёчностью, утомляемостью во время бега и ходьбы. Это связано с течением воспалительного процесса, портящего хрящевую ткань, приводящего к типичной деформации тканей суставов.

Причинами заболевания могут стать постоянные усиленные нагрузки и травмы, провоцирующие развитие дисплазии, остеодистрофии и негативные изменения статики.

Лечение осуществляется исходя из степени артроза средствами, уменьшающими боль, восстанавливающими кровообращение и блокирующими распространение заболевания. В сложных случаях проводится хирургическое вмешательство, избавляющее больного от испорченных сегментов сустава, воссоздавая подвижности и ликвидируя болезненные ощущения.

Артроз пальцев ступни отмечается в ходе нарушения процессов обмена и типичной циркуляции крови в плюснефаланговых отделах суставов. Этому способствует отсутствие умеренности в нагрузках, неудобная узкая обувь, травмы, лишний вес и нередкие переохлаждения .

К симптоматике недуга относится отёчность, деформация структуры пальцев, боль во время движения и хруст.

На начальной стадии артроза пальцев применяются меры во избежание деформации, со снятием боли. При обнаружении запущенной стадии, в большем ряде случаев доктор назначает артродез, эндопротезирование или артропластику оперативным путём, что должно полностью решить проблему недуга.

Вальгусное изменение большого пальца, больше известное как «шишка» у основания большого пальца. Для этого заболевания свойственно смещение головки одной фаланговой кости, склонение большого пальца к другим четырём, ослабление мышц и итоговая деформация стопы.

Лечение, тормозящее развитие болезни обуславливается прописыванием ванночек, физиотерапии, и лечебной физкультуры. Когда форма изменений становится явно выраженной, выполняется операция, способ проведения которой определяет лечащий врач ортопед, учитывая стадию болезни и общее самочувствие пациента.

Строение ноги человека

Функциональное значение мышц стопы человека для двуногого передвижения

Значение

Человеческие ступни эволюционировали уникальным образом среди приматов, потеряв первый противоположный палец в пользу ярко выраженной дуги, чтобы улучшить нашу способность ходить и бегать в вертикальном положении. Недавние исследования показывают, что мышцы стопы являются ключом к функционированию стопы во время ходьбы и бега на двух ногах. Здесь мы приводим прямые доказательства значения этих мышц стопы в поддержке механических характеристик стопы человека.Вопреки ожиданиям, внутренние мышцы стопы вносят минимальный вклад в поддержку свода стопы во время ходьбы и бега. Однако эти мышцы действительно влияют на нашу способность производить движение вперед от одного шага к другому, подчеркивая их роль в двуногом движении.

Abstract

Человеческие стопы эволюционировали, чтобы облегчить двуногое передвижение, потеряв противоположный палец, который цеплялся за ветви, в пользу продольной дуги (LA), которая делает стопу жесткой и помогает при двуногой походке.Считается, что пассивные эластичные структуры поддерживают ЛП, но недавние данные свидетельствуют о том, что подошвенные внутренние мышцы (PIM) в стопе активно способствуют жесткости стопы. Чтобы проверить функциональное значение PIM, мы сравнили механику стопы и нижних конечностей с блокадой большеберцового нерва, предотвращающей сокращение этих мышц, и без нее. Сравнения проводились во время контролируемой нагрузки на конечности, ходьбы и бега у здоровых людей. Неспособность активировать PIM вызывала немного большее сжатие ЛП при приложении контролируемых нагрузок к нижней конечности с помощью линейного привода.Однако, когда большие нагрузки были испытаны во время контакта с землей при ходьбе и беге, жесткость ЛП не была изменена блоком, что указывает на то, что вклад PIM в жесткость ЛП минимален, вероятно, из-за их небольшого размера. С заблокированными PIM, дистальные суставы стопы не могли быть достаточно жесткими, чтобы обеспечить нормальное отталкивание от земли во время поздней стойки. Это привело к увеличению скорости шага и компенсирующей силы, создаваемой мускулатурой бедра, но не к увеличению метаболических затрат на транспортировку.Результаты показывают, что PIM оказывают минимальное влияние на жесткость ЛП при поглощении высоких нагрузок, но помогают укрепить дистальную часть стопы, чтобы облегчить отталкивание от земли при ходьбе или беге на двух ногах.

Выраженная длинная дуга стопы человека является ключевой структурной особенностью, которая отличает наши стопы от стоп других приматов и наших общих предков (1, 2). Его эволюцию можно проследить по самым ранним ископаемым останкам педалей гомининов Ardipithecus ramidus (ок.4,4 миллиона лет) через экземпляры австралопитеков (возраст примерно 3–4 миллиона лет) до рода Homo (3). A. ramidus обнаружил сильно похищенную и противопоставленную заднюю ногу (4), которая постепенно стала полностью аддуктивной (рис. 1) с появлением Homo habilis и Homo erectus , ~ 2,5 миллиона лет спустя (5, 6). Благодаря этому галлюкальному приведению и перестройке костей средней части стопы стали очевидными отчетливые ЛП, которые теперь выделяются на ступнях человека (рис.1). Считается, что эта сложная реструктуризация костей стопы была вызвана отбором на двуногие, а не на древесное движение (3), при этом последнее требует противопоставления большого пальца стопы для захвата ветвей. У людей ЛП укрепляет стопу, обеспечивая рычаг для приложения движущих сил к земле, и считается полезным для выполнения двуногой ходьбы и бега (2, 7).

Рис. 1.

Отличительные особенности человеческой ступни и механизма брашпиля в действии. ( A ) Медиальный вид костей стопы человека с выделением выраженной продольной дуги (LA, пунктирная линия) и схематическое изображение угла Cal-Met, который мы использовали в качестве меры динамического сжатия дуги (угол, образованный между пяточная кость и плюсневые сегменты модели стопы, как определено в исх.43). ( B ) Превосходный вид костей стопы человека с изображением большого пальца стопы человека (жирный контур) в значительной степени от противоположного большого пальца, найденного в ископаемых останках наших предков-гомининов (например, пунктирный контур). ( C ) Подошвенный вид стопы человека, показывающий самые большие поверхностные PIM, которые охватывают суставы LA и MTP: Abductor hallucis (AH) и FDB. PIM также включают в себя минимальный отводящий палец, квадратную мышцу подошвы, короткий сгибатель большого пальца стопы, червеобразные мышцы и приводящую мышцу большого пальца стопы (17), которые не были включены здесь для ясности.( D ) Изображает механизм лебедки в действии от средней до поздней позиции при ходьбе человека. Слева направо стопа вращается вокруг суставов MTP, натягивая подошвенный апоневроз (PA) и поднимая LA (уменьшая угол Cal-Met) до подошвенного сгибания пальцев стопы, когда PA отскакивает непосредственно перед отрывом.

Несмотря на очевидные преимущества жесткого ЛП для двуногости, приматы способны к двуногой походке, а ЛП человека, как известно, демонстрирует упругую механику поглощения и возврата энергии во время контакта с землей (8).Фактически, эта подпружиненная функция обеспечивает важную экономию энергии для бегающих людей (8) и считается дополнительным преимуществом ЛП для двуногости. Исторически сложилось так, что большая заслуга в эластичности ЛП придается подошвенному апоневрозу, связочной структуре, охватывающей свод от пятки до нижней части пальцев стопы, охватывающей суставы плюсне-фаланги (MTP), которые позволяют пальцам вращаться. (Рисунок 1). Та же самая конструкция хвасталась, что она отвечает за жесткость стопы с помощью механизма брашпиля (9).Этот механизм предполагает, что наматывание подошвенного апоневроза вокруг головок плюсневых костей во время поздней стойки поднимает ЛП и пассивно укрепляет стопу для движения (рис. 1). Таким образом, подошвенный апоневроз часто считается наиболее важной мягкой тканью, поддерживающей ЛП.

Однако появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что LA также поддерживается собственными подошвенными мышцами стопы (PIMs), группой мышц, расположенных внутри стопы ниже LA (10⇓⇓ – 13). Некоторые из PIMs охватывают ЛП параллельно подошвенному апоневрозу (рис.1) и активны при контакте стопы с землей при ходьбе и беге (10, 13). Эксперименты, стимулирующие электрическую стимуляцию PIM (11) и анестезиологически блокирующую сокращение PIM (14), показали, что эти мышцы влияют на механическую функцию LA, когда люди статически переносят вес через ноги. Кроме того, степень активации этих мышц регулируется в ответ на различные механические нагрузки, оказываемые на стопу (13, 15), а антропологические данные связывают размер PIM со степенью нагрузки, испытываемой стопой в повседневной жизни ( 16).Таким образом, имеющиеся данные косвенно свидетельствуют о том, что PIM играют важную роль в укреплении стопы человека и поддержании ее ЛП. Таким образом, PIM могут играть фундаментально важную роль в функционировании стопы человека и в нашей развитой специализации в отношении двуногости. Однако на сегодняшний день нет прямых экспериментальных доказательств, подтверждающих важность PIM для функции стопы при ходьбе и беге человека.

Таким образом, этот эксперимент был направлен на проверку важности PIM для придания жесткости человеческой стопе, для обеспечения поддержки LA и для создания толчка во время ходьбы и бега человека.Для этого мы использовали блокаду заднего большеберцового нерва, чтобы предотвратить активацию PIM в двух экспериментах. В первом случае применялась контролируемая нагрузка на голень с помощью линейного привода с блокадой большеберцового нерва и без нее. Мы предположили, что ЛП стопы будет сильнее сжиматься в ответ на приложенные нагрузки, когда нервный блок находится на месте, демонстрируя важность PIM в обеспечении активной поддержки ЛП под нагрузкой. Во втором эксперименте участники ходили и бегали по беговой дорожке с блокадой большеберцового нерва на обеих ногах и без нее.Этот эксперимент был направлен на определение важности внутренних мышц в поддержке ЛП во время принятия веса и в укреплении стопы, чтобы она действовала как рычаг от земли в поздней стойке. Мы исследовали механику нижних конечностей и стопы, а также метаболические затраты на транспорт для всего тела (CoT). Мы предположили, что неспособность активировать PIM во время ходьбы и бега будет препятствовать усилению жесткости ЛП для противодействия возрастающим силам контакта с землей в ранней стойке, подавлять отталкивание от земли во время поздней стойки и приводить к увеличению частоты шагов и работа тазобедренного сустава для компенсации отсутствия толчка (17), что приводит к увеличению расхода метаболической энергии (менее эффективная походка).

Результаты

Нервная блокада.

Измерение размаха М-волны ответа короткого сгибателя пальцев (FDB; рис. 1 C ) на чрескожную электрическую стимуляцию большеберцового нерва подтвердило эффективность нервной блокады в значительном снижении собственной подошвенной нервной системы. активация мышц для обоих экспериментов (например, рис. 2 A ). Размах M-волны FDB уменьшился в среднем на 90 ± 9%.

Рис. 2.

Данные для эксперимента 1.( A ) Блокада большеберцового нерва резко снизила ответную М-волну FDB в среднем на 90%. Кривая набора M-волны для примера участника представляет собой график нормализованного тока стимуляции, приложенного к большеберцовому нерву (относительно максимума), в зависимости от амплитуды размаха M-волны (относительно максимума). В состоянии нервной блокады (серый цвет) не было зарегистрировано ответа M-волны, что указывает на успешный моторный блок. ( B ) Примерные данные ( n = 1, один цикл загрузки) для 1.5 цикл статической нагрузки с весом тела, показывающий vGRF ( Bottom ), исходную электромиографическую активность FDB (EMG) ( Middle ) и деформацию длинной дуги, измеренную по изменению угла, образованного между пяточной и плюсневой сегментами (угол Cal-Met ; Верх ). Серые линии, блокада нерва; черные линии, контрольное состояние. ( C ) Деформация длинной дуги, измеренная по пиковому изменению угла Cal-Met, была больше при эквивалентной нагрузке в состоянии нервного блока ( n = 12; MLRT * P <0.05). Данные представляют собой групповое среднее (± стандартное отклонение) пика vGRF в зависимости от изменения угла Cal-Met во время циклов нагрузки (черный / заполненный, контроль; серый / открытый, блокада нерва).

Эксперимент 1: контролируемая загрузка.

Компрессию ЛП измеряли по изменению угла Cal-Met, образованного между пяточным и плюсневым сегментами (показано на рис. 1 A ). Пиковая вертикальная сила реакции опоры (vGRF) во время циклов нагружения варьировалась от 0,5 до 2,5 веса тела и вызывала пропорциональные изменения угла Cal-Met (рис.2 С ). Наблюдалось значительное влияние блокады нерва на деформацию ЛП, при этом изменения угла Cal-Met были больше для эквивалентных пиковых сил в состоянии нервной блокады, хотя и только в умеренных величинах (разница в средних значениях для групп <1 °; рис. С ).

Эксперимент 2: Ходьба и бег.

Несмотря на неспособность активировать собственные мышцы стопы, блокада нерва не вызвала изменений в ответе ЛП на начальную нагрузку на среднюю часть стопы, что было измерено по увеличению угла Cal-Met в ответ на момент, возникающий в средней части стопы. во время ранней-средней стойки (рис.3 H ). Тем не менее, наблюдался значительный [тест отношения максимального правдоподобия (MLRT), P = 0,026] эффект нервной блокады по снижению углового импульса, генерируемого моментом средней части стопы во время отдачи дуги (ходьба: 6,4 ± 2,2 Н · м. · С против 5,2 ± 1,5 Н · м · с; медленно: 9,4 ± 2,4 Н · м · с против 8,1 ± 2,3 Н · м · с; быстрее: 9,4 ± 2,5 Н · м · с против 8,7 ± 2,6 Н ·РС). Во время поздней позиции блокада нерва вызывала снижение жесткости сустава MTP, поскольку vGRF падал и пальцы ног сгибались назад (Рис. 3 A, C, E и G ).Это снижение жесткости сустава MTP было связано больше с уменьшением момента сустава MTP, чем с изменениями диапазона движения тыльного сгибания MTP (рис. 3 A, C и E ).

Рис. 3.

Жесткость сустава MTP во время поздней стойки была выше в контрольном состоянии, чем в состоянии нервной блокады, но не было изменений в жесткости длинной дуги. A , C и E строят график зависимости угла MTP от момента MTP для работы ( A : Fr = 1.25; C : Fr = 1,0) и ходьба ( E , Fr = 0,2), и каждая имеет линейную посадку, чтобы проиллюстрировать жесткость сустава в поздней позе (черный — контрольная; серый — нервный блок). G показывает гистограмму средних (± стандартное отклонение) значений жесткости (крутизны) из линейных подгонок в A, , C и E для каждой скорости и подчеркивает значительный эффект нервной блокады (N = 12; P <0,05) со звездочками. B , D и F строят график зависимости угла Cal-Met отмомент средней части стопы, приблизительно равный жесткости длинной дуги (контроль, черный; блок нерва, серый). Не наблюдалось влияния блокады нерва на жесткость длинной дуги во время нагрузки. На всех скоростях пиковая деформация длинной дуги (угол ΔCal-Met) увеличивалась с увеличением момента средней части стопы ( H ), но линейные соответствия данным показывают, что на эту взаимосвязь не повлиял нервный блок (серые / открытые символы, нервный блок; черные / закрашенные символы — контроль; треугольники — ходьба; квадраты — медленный бег; круги — более быстрый бег).

Нервная блокада значительно повлияла на способность участников генерировать положительную силу и работать через стопу и лодыжку во время поздней стойки. Из рисунка 4 видно, что положительная выработка энергии стопой была меньше в состоянии нервной блокады, что привело к значительно меньшей положительной работе стопы при ходьбе (3,3 ± 2 Дж / шаг по сравнению с 5,1 ± 2 Дж / шаг, P = 0,004) и оба бегают (медленно: 9,1 ± 6 Дж / шаг против 13,6 ± 6 Дж / шаг; P = 0,002; быстрее: 9,8 ± 7 Дж / шаг vs.13,7 ± 7 Дж / шаг; P = 0,007; Рис. 5) условия. Кроме того, на рис.5 показано, что снижение положительной работы голеностопного сустава наблюдалось для обеих скоростей бега в условиях нервной блокады (медленная: 58,6 ± 19 Дж / шаг против 67,0 ± 20 Дж / шаг, P = 0,008; более высокая : 66,1 ± 22 Дж / шаг против 71,3 ± 20 Дж / шаг, P = 0,04). Из рис. 4 A и C это, по-видимому, совпадает с незначительно более низкой выработкой энергии в голеностопном суставе в поздней стойке (после пиковой положительной мощности) для состояния нервной блока.Анализ линейной смешанной модели показал, что блокада нерва также приводила к тому, что участники производили большую положительную работу с бедром (MLRT: P = 0,004; рис. 5). Апостериорные тесты показали, что эта разница была значимой для ходьбы и быстрого бега, но не для медленного бега (ходьба: 30,2 ± 8 Дж / шаг против 24,7 ± 7 Дж / шаг, P = 0,002; медленный: 68,7 ± 24 Дж / шаг против 74,9 ± 20 Дж / шаг, P = 0,1; быстрее: 90,3 ± 21 Дж / шаг против 83,1 ± 27 Дж / шаг, P = 0.045).

Рис. 4.

Положительная сила, производимая стопой и голеностопом в поздней стойке, снижалась из-за блокады нерва. Групповое среднее (± стандартное отклонение) временные данные мощности для стопы ( A и B ) и голеностопного сустава ( C и D ). В левом столбце представлены данные о ходьбе (Fr = 0,2), и он масштабируется иначе, чем в правом столбце, который соответствует более быстрому бегу (Fr = 1,25). На всех скоростях дистальный отдел стопы давал меньше положительной мощности в поздней стойке в состоянии нервного блока (серые линии) по сравнению с контрольным состоянием (черные линии).Положительная сила голеностопного сустава в поздней стойке снижалась раньше на всех скоростях из-за состояния нервной блокады, и это было связано с уменьшением времени стойки и шага при применении нервной блокады. Данные нанесены на график от контакта ступни с землей до ипсилатерального контакта ступни с землей, а вертикальные линии представляют собой конец фазы стойки для контрольных (сплошной) и нервной блокады (пунктирная линия), соответственно. Данные о мощности для всех суставов ног во всех условиях приведены в приложении SI (приложение SI , рис.S1).

Рис. 5.

Блокада нерва привела к снижению положительной работы стопы и голеностопного сустава во время ходьбы и бега, но увеличила положительную работу, выполняемую на бедре. Среднее по группе (± стандартное отклонение, n = 12) положительная и отрицательная работа, выполненная на шаг в стопе, лодыжке, колене и бедре для контрольных (черный) и нервного блока (серый) состояний. Данные относятся к ходьбе ( A ), медленному бегу ( B ) и более быстрому бегу ( C ). Существенное влияние блока на объем работы было обнаружено в первую очередь путем сравнения линейных смешанных моделей с нервной блокадой и без нее в качестве фактора с помощью теста отношения правдоподобия (тест отношения правдоподобия: положительная работа дистальной части стопы, P = 0.0004; положительная работа голеностопного сустава, P = 0,01; положительная работа бедра, P = 0,004). Когда тест отношения правдоподобия был значимым, для каждой скорости использовались апостериорные тесты t , а для учета множественных сравнений применялась поправка Бонферрони ( P <0,05 считалось значимым, обозначено *).

Сравнение данных, включая все скорости, показало, что толкающий импульс, генерируемый передней направленной силой реакции земли, значительно уменьшался, когда нервный блок был на месте (MLRT: P <0.001). Сравнения в пределах скоростей также подтвердили, что блокада нервов снижает движущий импульс во время ходьбы и бега (ходьба: 15,4 ± 4 Н · с против 17,7 ± 4,2 Н · с, P = 0,003; медленная: 9,9 ± 2,5 Н · с против 11,5 ± 2,6 Н · с, P = 0,002; быстрее: 9,7 ± 2,6 Н · с против 11,5 ± 2,6 Н · с, P = 0,002).

Последним заметным эффектом нервной блокады было увеличение частоты шагов (ходьба: 1,03 ± 0,09 Гц против 0,98 ± 0,07 Гц, P = 0,01; медленная: 1.52 ± 0,09 Гц против 1,45 ± 0,08 Гц, P <0,001; быстрее: 1,59 ± 0,10 Гц против 1,49 ± 0,10 Гц, P = 0,007). Однако изменений в метаболическом CoT при ходьбе или беге с нервной блокадой не наблюдалось (ходьба: 0,24 ± 0,03 Дж · Н -1 · м -1 против 0,24 ± 0,03 Дж · Н -1 · Н · м. м −1 , т испытание P = 0,44; медленное: 0,41 ± 0,05 Дж · Н −1 · м −1 против 0,41 ± 0,03 Дж · Н −1 · м — 1 , т тест P = 0.26).

Обсуждение

Длинный свод стопы человека сильно развит, чтобы соответствовать как упругому поглощению энергии, так и обеспечивать жесткую ступню, чтобы упираться в землю. Оба являются ключевыми приспособлениями для обязательной двуногой походки. Наши данные показывают, что эластичное поглощение энергии ЛП лишь в минимальной степени поддерживается сокращением собственных подошвенных мышц стопы. Однако без активного сокращения этих мышц жесткость передней части стопы во время отталкивания от земли нарушается, и это влияет на нашу способность генерировать движущую силу.Эти результаты существенно меняют наше текущее понимание функционального значения PIM и механики стопы человека во время двуногой походки.

Уникальная структура LA позволяет стопе деформироваться под нагрузкой, растягивая подошвенный апоневроз и PIMs, охватывающие его длину, и накапливая энергию в этих тканях. Арка поддерживается в сопротивлении этой деформации за счет упругого натяжения подошвенного апоневроза (8), и считалось, что она получает значительную дополнительную поддержку от активного сокращения PIMs (13).Первоначальные результаты эксперимента 1 показали, что устранение сокращения PIM действительно подавляло способность LA сопротивляться приложенной нагрузке, уменьшая изменение угла Cal-Met на 1 ° (рис. 2 C ). Однако небольшие деформации ЛП в Эксперименте 1 (изменение угла Cal-Met на 2-3 °; рис. 2 C ) подчеркнули, что нагрузка на ЛП была намного меньше, чем при ходьбе и беге, где Cal-Met -Угол захвата изменен на ∼20 ° (эксперимент 2). При ходьбе и беге мы не наблюдали влияния нервной блокады на деформацию ЛП, ее максимальное значение, максимальный момент средней части стопы или жесткость средней части стопы (рис.3 B, D и F ). Таким образом, мы считаем, что во время ходьбы вклад PIM в поддержку ЛП во время принятия веса минимален. Этот вывод расходится с предыдущими выводами нашей группы, основанными на записях электромиографической активности с помощью PIM. Однако это можно согласовать, рассматривая силовой потенциал PIM. По данным о трупах (18), общая физиологическая площадь поперечного сечения FDB, quadratus plantae и абдуктора большого пальца стопы составляет 15 см 2 .Умноженное на удельное напряжение 25 Н · см 2 (19⇓ – 21), общая максимальная изометрическая сила для основных PIM составляет 375 Н. Предполагая, что плечо этих мышц вокруг средней части стопы (ладьевидной кости) составляет 4 см. , максимальный момент, который PIM могут создать около средней части стопы, составляет 15 Н · м. Это составляет ~ 10% от максимального момента средней части стопы во время бега (рис. 3 F ) и подтверждает мнение о том, что эти мышцы могут лишь минимально способствовать сопротивлению деформации ЛП во время промежуточной фазы походки, когда ЛП подвергается наибольшей нагрузке. нагрузка.

То, что эти мышцы не обеспечивают значительной поддержки ЛП, противоречило нашей гипотезе. Это предполагает, что поддерживающие мягкие ткани ЛП развивались вместе с костными структурами, чтобы нести большую часть внешней нагрузки пассивных элементов, таких как подошвенный апоневроз, как предполагали Ker et al. (8). Подошвенный апоневроз (и другие связки стопы) может эластично накапливать и возвращать энергию, не потребляя напрямую метаболическую энергию, и они менее массивны, чем мышцы, производящие аналогичные силы.Таким образом, использование пассивных тканей в качестве нагрузки может помочь минимизировать энергетически затратную массу дистального отдела конечности. Ретроспективные исследования показали, что люди, которые обычно носят минимальную обувь, имеют более низкую частоту возникновения плоской стопы (22), имеют более жесткие ЛП (16) и большие PIM (16). Из таких данных можно сделать вывод, что более крупные и более сильные PIM механически связаны с нагрузкой на стопы в повседневной жизни и что их работа в раннем возрасте может защитить от развития состояния pes planus.Хотя мы не знаем, одинаковы ли относительные вклады в поддержку ЛП у детей, наши результаты показывают, что эластические свойства подошвенного апоневроза (жесткость или длина покоя) будут более влиятельными в поддержке развития более высокой и жесткой ЛП. .

Несмотря на то, что PIM не вносят большой вклад в поддержку LA в середине, наши результаты показали, что PIM важны для придания жесткости передней части стопы во время поздней стойки, когда стопа используется в качестве жесткого рычага для отталкивания, первая теория предполагается Манном и Инманом (10).Мы показали, что устранение способности активировать PIM снижает положительную механическую работу, выполняемую стопой и голеностопом во время отталкивания, из-за более раннего снижения выходной мощности в поздней стойке (рис. 4). Кроме того, толкающий импульс, который участники могли генерировать около середины стопы и на земле, был уменьшен блокадой нерва. Все это произошло одновременно с уменьшением способности создавать моменты для придания жесткости соединению MTP (рис. 3 A, C и E ).

Уменьшение количества моментов, связанных с суставом MTP и нервной блокадой, соответствует нашим оценкам того, что PIM могут внести. Мы аппроксимировали плечо момента PIM вокруг сустава MTP равным 1,5 см (23) и рассчитали потенциальный вклад момента в 6 Н · м вокруг сустава MTP (используя те же параметры мышц, что и ранее). Хотя момент небольшой, он составляет примерно половину пикового суставного момента MTP при ходьбе и 20% от пикового значения при беге (рис. 3 A, C и E ).Это также сравнимо по величине с падением момента MTP, наблюдаемым при блокаде нерва (рис. 3 A, C и E ), и разумно утверждать, что PIM оказывают значительное влияние на механику сустава MTP. . Активация PIM в поздней стойке необходима для создания достаточного сопротивления вокруг сустава MTP для эффективного отталкивания за счет толкающих импульсов и работы голеностопного сустава. Таким образом, роль стопы как жесткого рычага в поздней стойке поддерживается за счет активного мышечного вклада.Раньше большая часть заслуг в жесткости стопы в поздней стойке приписывалась механизму брашпиля, впервые обнаруженному Хиксом (9), и с тех пор считается, что он возникает в походке за счет тыльного сгибания пальцев стопы в поздней стойке, вызывая напряжение подошвенного апоневроза и жесткость. ступня. Наши данные свидетельствуют о том, что этот механизм сам по себе недостаточен и требует активного силового вклада со стороны PIM. Вклад PIM принципиально отличается от механизма брашпиля, потому что PIM, которые охватывают суставы LA и MTP (например,g., abductor hallucis и FDB) либо изометричны, либо укорачиваются во время поздней стойки, когда создается толчок (13). Это связано с тем, что эффект укорочения LA превышает эффект тыльного сгибания пальца стопы на длину PIM. Следовательно, PIM не натягиваются из-за наматывания пальцев стопы, а активно создают напряжение изометрически или при укорачивании, чтобы придать жесткость соединению MTP.

Тот факт, что жесткость сустава MTP активно регулируется, представляет большой интерес с эволюционной точки зрения и может иметь значение для конструкции протезов.Суставы MTP первых двух лучей стопы допускают вращение вокруг поперечной оси (перпендикулярно направлению движения), но оси трех боковых суставов MTP ориентированы более наклонно (24). Вращение ступни вокруг поперечной оси считается ключевым для сильного отталкивания, поскольку считается, что это более эффективно задействует механизм брашпиля (7). Интересно, что усиление жесткости первого сустава MTP может быть связано с производством силы отводящим палец большого пальца, крупнейшим из PIMs (18).Эта мышца также была больше у людей, которые обычно носят минимальную обувь (16). Возможно, уникальное приведение большого пальца стопы у людей облегчило использование самой большой внутренней мышцы стопы для придания жесткости передней части стопы для эффективного отталкивания в синергии с механизмом брашпиля и ЛП. С другой стороны, наши результаты подтверждают мнение о том, что активная регуляция жесткости сустава MTP может быть необходима при протезировании стопы с помощью био-вдохновения. Недавний эксперимент по настройке протеза стопы показал, что работа, выполняемая над центром масс тела во время отталкивания, очень чувствительна к жесткости сустава MTP протеза (25).Это открытие также подтверждает наши результаты относительно каскада механических изменений, которые были инициированы нарушенным толчком с нервной блокадой.

Важность генерирования толкающих импульсов и работы голеностопного сустава для отталкивания в поздней стойке была хорошо известна (17, 26), при этом стопа играет решающую роль (27⇓⇓ – 30). Без эффективного отталкивания во время ходьбы энергия теряется при переходе между шагами и должна компенсироваться повышенной работой мышц бедра (17).В соответствии с этим, нарушение отталкивания в состоянии нервной блокады привело к компенсаторному увеличению положительной работы тазобедренного сустава в поздней стойке и ранних фазах маха при ходьбе и беге (Рис. 5 и SI Приложение , Рис. S1). , наряду с повышенной частотой шагов. Ожидается, что все изменения в механике походки, обсуждаемые здесь, увеличат метаболический CoT (26, 31–35), но мы не наблюдали изменений в метаболическом CoT при ходьбе или беге. Объяснение этому может заключаться в том, что изменение частоты шагов, вызванное блокадой нерва, было недостаточным для значительного увеличения CoT.Связь между CoT и частотой шага U-образная, с предпочтительной скоростью шага, близкой к метаболическому минимуму CoT (26, 31–33). Область вокруг минимума имеет неглубокую кривизну, и нужно будет существенно повлиять на скорость шага человека, чтобы вызвать измеримое увеличение метаболического CoT. Блокада нервов привела к умеренному увеличению частоты шагов на 5–6%, и сравнение с существующими данными (33, 36) предполагает, что увеличение частоты шагов на 5–6% по сравнению с предпочтительной не приведет к заметному повышению метаболического CoT.Следовательно, хотя удаление активации PIM значительно повлияло на механику отталкивания, это не увеличило ощутимо энергетические затраты на передвижение.

Следует отметить, что блокада нерва также влияет на сенсорную обратную связь с подошвенной поверхностью стопы, что приводит к изменению ощущений во время ходьбы и бега. Хотя это не может быть показано на основании настоящих данных, исследования, отделяющие влияние нарушенной кожной подошвенной обратной связи от таковой при моторном блоке, не показали влияния нарушенной кожной обратной связи на механику походки (37, 38) или равновесие стоя (39).Таким образом, мы считаем маловероятным, что результаты настоящего исследования были связаны с измененной сенсорной обратной связью. Вполне возможно, что некоторый недостающий вклад активной силы PIMs в поддержку LA мог быть компенсирован повышенной активацией внешних мышц стопы или пассивным напряжением, развивающимся за счет удлинения PIM. PIMs, поддерживающие LA, в основном представляют собой коротковолокнистые перистые мышцы. Преимущество пеннатной структуры состоит в том, что вращение волокон может приспособиться к изменению длины всей мышцы, а не к удлинению самого волокна (40).Кроме того, волокна также должны быть растянуты намного больше их длины покоя, чтобы создать какое-либо значительное пассивное натяжение, которое могло бы соперничать с их нормальным активным вкладом. Поэтому мы считаем, что компенсация за счет пассивного напряжения была маловероятной. Также возможно, что внешние мышцы стопы (например, задняя большеберцовая мышца, передняя большеберцовая мышца и малоберцовые кости) могли оказывать некоторую поддержку ЛП и потенциально могли компенсировать внутренние мышцы в состоянии нервной блокады.Однако анатомический путь сухожилий внешних мышц стопы им больше подходит для обеспечения опоры во фронтальной плоскости стопы. Более того, их легкие руки вокруг Лос-Анджелеса мешают им создавать поддерживающие моменты. Поэтому сомнительно, чтобы внешние мышцы стопы могли компенсировать это, но это требует дальнейшего исследования. Исследование могло быть улучшено путем включения условия более высокой скорости бега. На более высоких скоростях PIM более активны для поддержки свода (13), и, следовательно, мог наблюдаться больший эффект блока.Однако в результате ограниченной продолжительности нервной блокады и первоначальных опасений, что участники не смогут безопасно завершить более высокую скорость бега, мы не смогли добавить условие более быстрого бега. Наши расчеты максимальной отдачи силы показывают, однако, что более высокие скорости бега вряд ли будут иметь существенное значение.

В заключение, мы показали, что PIM активно способствуют укреплению сустава MTP в поздней стойке во время ходьбы и бега, помогая отталкивать толчок, и что механизм брашпиля не может поддерживать эту функцию без них.Однако эти же мышцы не вносят значительного вклада в поддержку длинной дуги стопы во время фазы принятия веса во время походки, и эта функция должна в значительной степени относиться к эластичным структурам, таким как подошвенный апоневроз и связки внутри свода стопы. Человеческая ступня эволюционировала в течение нескольких тысячелетий и приобрела жесткую длинную арку, приведенную большую ногу и короткие пальцы ног, которые значительно улучшают нашу двуногую походку, образуя жесткий рычаг. Собственные подошвенные мышцы стопы активно помогают этой функции.

Методы

Два отдельных эксперимента были одобрены Комитетом по этике исследований на людях Bellberry при Университете Квинсленда. За исключением протоколов, методы сбора и анализа данных были схожими и описаны здесь только один раз. Эксперимент 1 включал 12 участников (восемь мужчин, четыре женщины; среднее ± стандартное отклонение возраста = 28 ± 5 лет; масса = 72 ± 11 кг), как и эксперимент 2 (девять мужчин, три женщины; среднее ± стандартное отклонение возраста = 30 ± 6 лет). ; масса = 77 ± 12 кг), все они дали письменное информированное согласие.В обоих экспериментах сравнивали состояние нервной блокады с контрольным состоянием. Для блокады нерва анестезирующая блокада большеберцового нерва была применена к лодыжкам, чтобы предотвратить сокращение PIM (подробности в SI Приложение ). Блок был подтвержден записью внутримышечных сигналов тонкопроволочной электромиографии от FDB ( SI, приложение ) во время электростимуляции большеберцового нерва (рис. 2). В контрольном состоянии блокада нерва не применялась.

Протоколы.

В эксперименте 1 участники сидели с согнутыми коленями и одной ногой на силовой платформе (AMTI).Изготовленный на заказ линейный двигатель (LinMot) прикладывал контролируемые вертикальные силы к бедру непосредственно проксимальнее колена, эквивалентные весам тела 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0, для статической нагрузки на ногу (подробная схема представлена ​​в приложении SI. , рис. S2). Наборы из пяти циклов при каждой нагрузке применялись в случайном порядке. Участников проинструктировали нести нагрузку наиболее естественным образом. Все условия нагрузки были выполнены для нервной блокады и контрольных условий.В эксперименте 2 каждый участник шел с одной скоростью [число Фруда (Fr) = 0,25] и бежал с двумя скоростями (Fr = 1,00, Fr = 1,25) на беговой дорожке с инструментами (AMTI Tandem, AMTI). Для сбора механических данных участники ходили или бегали в течение 60 секунд, а к концу 60-секундного периода собирали 15-секундное испытание. Метаболические данные регистрировались в течение 5 минут непрерывных испытаний, но только для условий ходьбы и медленного бега. Уровни потребления кислорода и производства углекислого газа измерялись во время испытаний с помощью портативной системы спирометрии (MetaMax 3B; Cortex), и уравнения Броквея (41) использовались для расчета метаболического CoT (Дж · кг -1 · м ). −1 ) для ходьбы и бега в условиях контроля и нервной блокады.

Биомеханические измерения.

Трехмерные данные захвата движения были записаны с помощью оптоэлектронной системы (Qualysis). Светоотражающие маркеры были прикреплены к тазу, правой ноге и правой стопе участников в соответствии с моделью походки Istituto Ortopedico Rizzoli (IOR) (42) и моделью стопы IOR (43). Используя положения маркеров из статического испытания, модель твердого тела, как определено в справочниках. 42 и 43 сегменты таза, бедра, голени, пяточной кости, средней части стопы, плюсневой кости и большого пальца стопы были построены и масштабированы для каждого участника в программном обеспечении Visual 3D (C-Motion).Это же программное обеспечение использовалось для моделирования движения сегментов при ходьбе и беге. В качестве меры динамического положения ЛП стопы мы вычислили ориентацию плюсневого сегмента в системе отсчета пяточной кости и извлекли угол Эйлера относительно медиолатеральной оси пяточной кости (угол Cal-Met; рис.1). Положительное изменение этого угла (Cal-Met) представляет собой тыльное сгибание плюсневых костей относительно пяточной кости, компрессию ЛП и растяжение подошвенного апоневроза и PIMs.Угол MTP сустава рассчитывали как ориентацию сегмента большого пальца стопы относительно плюсневого сегмента. В соответствии с недавними рекомендациями (29), углы голеностопного сустава рассчитывались как ориентация пяточной кости по отношению к сегменту голени. Углы колена и бедра были ориентацией голени и бедра относительно сегментов бедра и таза, соответственно. Моменты суставов были рассчитаны в Visual 3D с использованием анализа обратной динамики, при этом момент в сегменте средней части стопы рассчитывался только после того, как центр давления переместился вперед к проксимальному концу средней части стопы.Момент средней части стопы считался оценкой нагрузки на ЛА. Моменты MTP в суставах рассчитывались только тогда, когда центр давления находился перед дистальным концом плюсневого сегмента. Сила суставов (бедра, колена и голеностопного сустава) рассчитывалась как скалярное произведение суставных моментов и скоростей. Сила стопы рассчитывалась согласно Takahashi et al. (28) и представляет мощность, возникающую в результате движения свободы на 6 ° между пяточной костью и землей, обеспечивая оценку совокупной мощности от всех структур стопы дистальнее пяточной кости (29), включая структуры ЛП.Значения работы для стопы и других суставов выражаются в джоулях на шаг и представляют собой интеграл по времени либо всех периодов положительной мощности (положительная работа), либо всех периодов отрицательной мощности (отрицательная работа) для этого сустава на шаге.

Анализ данных для эксперимента 1.

Линейная смешанная модель была подобрана с использованием функции fitlme в Matlab (The Mathworks) с изменением угла Cal-Met в качестве зависимой переменной, фиксированные эффекты для нервной блокады (контрольная или нервная блокада). ), интегрированной электромиографической активности FDB и пикового GRF (в массе тела), а также случайных эффектов на наклон и пересечение для участника.Чтобы проверить влияние блокады нерва на компрессию ЛП, была подобрана вторая модель без блокады нерва в качестве фактора, и две модели сравнивались с MLRT с помощью встроенной в Matlab функции compare . Значение P для MLRT <0,05 было принято, чтобы показать значительный эффект нервной блокады.

Анализ данных для эксперимента 2.

Механические данные были собраны в течение 15-секундных испытаний и разделены на отдельные шаги (контакт с землей и ипсилатеральный контакт с землей) на основе вертикального GRF.Данные временного ряда для каждого шага были нормализованы до 101 балла и усреднены для каждого участника, а затем для группы. Все представленные данные (временные ряды и другие переменные результата) представляют собой средние значения групп и стандартное отклонение, если не указано иное. Чтобы проверить влияние нервной блокады на каждую переменную результата, мы снова использовали линейное смешанное моделирование и MLRT. Модель включала фиксированные эффекты для скорости (Fr = 0,25, 1,0, 1,25), блокада нерва (контроль или блокировка), походки (ходьба или бег) и случайные эффекты участника на уклоне и перехвате.Затем нервный блок был удален из модели, и две модели сравнили, как в эксперименте 1. Значение P для MLRT менее 0,05 было взято, чтобы показать значительный эффект нервного блока. В эксперименте 2, чтобы проверить влияние нервной блокады на каждой скорости, в качестве апостериорного теста использовали парный тест t с поправкой Бонферрони ( P <0,05 как значимый). При тестировании влияния блокады нерва на изменение угла Cal-Met изменение момента в средней части стопы было включено как дополнительный фиксированный эффект.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом DP160101117 Австралийского исследовательского совета (для G.A.L., L.A.K. и A.G.C.) и стипендией 1111909 (для Л.А.К.) Национального совета по здравоохранению и медицинским исследованиям.

Сноски

  • Вклад авторов: D.J.F., L.A.K., A.G.C. и G.A.L. спланированное исследование; Д.Дж.Ф. и L.A.K. проведенное исследование; D.J.F., L.A.K. и G.A.L. проанализированные данные; и D.J.F., L.A.K., A.G.C. и G.А.Л. написал статью.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS. Б.Л. Приглашенный редактор по приглашению редакционной коллегии.

  • Размещение данных: данные, относящиеся к этому документу, размещены по адресу https://doi.org/10.14264/uql.2019.3.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1812820116/-/DCSupplemental.

  • Авторские права © 2019 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

Специализация по анатомии стопы для осязания и контроля осанки

J Neurophysiol. 1 марта 2012 г .; 107 (5): 1513–1521.

, 1 , 2 и 3

W. G. Wright

1 Temple University, Филадельфия, Пенсильвания;

Ю. П. Иваненко

2 IRCCS Fondazione Santa Lucia, Рим, Италия; и

В.С. Гурфинкель

3 Орегонский университет здоровья и науки, Портленд, Орегон

1 Университет Темпл, Филадельфия, Пенсильвания;

2 IRCCS Fondazione Santa Lucia, Рим, Италия; и

3 Орегонский университет здоровья и науки, Портленд, Орегон

Ответственный автор. Адрес для запросов на перепечатку и другой корреспонденции: WG Wright, PT Dept., College of Health Professions, ME,, College of Engineering, 3307 Н.Broad St., Philadelphia, PA 19140 (электронная почта: [email protected]).

Поступило 22 марта 2011 г .; Принято 4 декабря 2011 г.

© Американское физиологическое общество, 2012 г. Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Антропологические и биомеханические исследования показывают, что человеческая ступня эволюционировала по уникальной конструкции для движения и поддержки. Теоретически дуга и пальцы ног должны играть важную роль, однако многие исследования осанки, как правило, сосредотачиваются на простом шарнирном действии голеностопного сустава.Для дальнейшего изучения роли анатомии стопы и сенсомоторного контроля осанки мы количественно оценили деформацию свода стопы и изучили эффекты локальных возмущений, воздействующих на пальцы ног (TOE) или 1-ю / 2-ю плюсневые кости (MT) в положении стоя. В положении сидя загрузка и поднятие 10-килограммового груза на колено соответственно опускает и поднимает свод стопы на 1–1,5 мм. Менее 50% этого изменения может быть связано с компрессией подошвенной поверхности кожи. Во время спокойного стояния датчик свода стопы и раскачивание голени выявили значительную корреляцию, которая показывает, что по мере того, как большеберцовая кость наклоняется вперед, свод стопы становится плоским, и наоборот.При нарушениях ТОЭ и МТ (смещение соответствующей части стопы на 2-6 мм вверх со скоростью 2,5 мм / с) электромиограмма (ЭМГ) передней большеберцовой мышцы и икроножной мышцы выявила заметные изменения, а средние значения квадратная (RMS) вариабельность раскачивания голени значительно увеличилась, причем эти приращения были больше в состоянии MT. Медленное возвращение среднеквадратичного значения к базовому уровню (> 30 с) предполагает, что очень небольшое возмущение изменяет опорную систему координат поверхности, которая затем требует времени для восстановления.Эти результаты показывают, что стопа не служит жесткой опорой, а податлива, находится в активном состоянии и чувствительна к мельчайшим деформациям. В заключение следует отметить, что архитектура и физиология стопы с большой чувствительностью способствуют задаче управления двуногой позой.

Ключевые слова: деформация стопы, проприоцепция, контроль осанки человека

Стопа человека представляет собой уникальную структуру, образованную множеством костей и суставов и скрепленную тремя слоями связок.Кости стопы человека расположены так, что образуют три сильные дуги: две длины и одну поперек стопы. Связки связывают кости стопы вместе с сухожилиями мышц стопы. Это помогает надежно удерживать кости стопы в изогнутом положении, но все же дает некоторую упругость и упругость. Известно, что во время движения (особенно при беге) свод стопы подвергается значительным деформациям, что приводит к накоплению упругой энергии в продольном своде стопы для движения. С биомеханической точки зрения стопа обычно рассматривается как «функциональная единица» с двумя важными целями: поддерживать вес тела (статическая стопа) и служить рычагом для продвижения тела вперед при ходьбе и беге (динамическая стопа; Bramble и Либерман 2004; Кер и др.1987; Morton 1935; Ридола и Пальма 2001). Однако поддержка веса тела в вертикальном положении включает не только уравновешивание гравитационной нагрузки, но и поддержание равновесия, которое носит динамический характер.

Перевернутый маятник часто используется в качестве модели двуногой позы человека (Клиффорд и Холдер-Пауэлл, 2010; Фитцпатрик и др., 1994; Гейтв и др., 1999; Маурер и др., 2006; Морассо, Шиппати, 1999; Ветте и др.). 2010; Винтер и др. 2001). Многосуставное растение для контроля осанки также обычно подразумевает твердое тело стопы (Kiemel et al.2008 г.). Тем не менее, две области, структура дуги и пальцы ног, которые были определены как критические в походке из-за большого диапазона движений, отображаемых в голеностопном суставе и проксимальном межфаланговом суставе, также участвуют в осанке. Кроме того, существуют дополнительные источники деформации, которые имеют такую ​​же величину, как в голеностопном суставе и пальцах ног во время спокойного стояния (QS). Например, есть продольные и поперечные дуги, а также мягкие ткани на подошвенной поверхности как под передним отделом стопы, так и под пяточной костью (Hicks 1955; Scott and Winter 1993).Соответственно, соматосенсорная информация о местных деформациях стопы может быть получена от многочисленных рецепторов в связках свода стопы, суставных капсулах, внутренних мышцах стопы и кожных механорецепторах на подошвенных подошвах (Fallon et al. 2005; Gimmon et al.2011; Kavounoudias et al. . 1998; Магнуссон и др. 1990; Мейер и др. 2004; Шиппати и др. 1995).

Какова роль сводчатой ​​формы стопы в поддержании равновесия? В предыдущем исследовании (Gurfinkel et al.1994), мы показали, что наклоны опорной поверхности или тела примерно на 1–1,5 ° относительно вертикали сопровождались не только изменением угла голеностопного сустава, но и заметным сдавливанием подошвенной поверхности кожи. Вертикальные смещения пяточной кости, зафиксированные с помощью зажима, жестко закрепленного на пятке, составили 0,5 ± 0,3 мм / ° при наклоне тела в передне-заднем (A / P) направлении, а соответствующая податливость стопы составила 0,04 ± 0,03 ° / ° /. Нм (наклон стопы на единицу изменения крутящего момента в голеностопном суставе), так что фактические изменения угла голеностопного сустава были оценены только наполовину от ожидаемых, если рассматривать стопу как твердое тело, прочно прикрепленное к земле (Gurfinkel et al. al.1994).

Также известно, что при нагрузке на конечность высота продольного свода стопы уменьшается. У молодых людей опускание ладьевидной кости и деформация медиальной продольной дуги во время QS составляли 5,0 ± 2,2 мм и 3,5 ± 2,6 °, соответственно (Bandholm et al. 2008). Высота спинки изменяется на ∼4 мм при изменении нагрузки от 10 до 90% массы тела. В исследовании McPoil et al. (2008), средняя разница в высоте дорсальной дуги между невесомыми и несущими весами составляла даже 10 мм. Эти значения характеризуют деформации свода стопы при значительных изменениях нагрузки на конечность.Однако может случиться так, что во время QS стопа также подвергается некоторым деформациям из-за смещения центра масс (ЦМ). На самом деле степень деформации может оказаться не такой уж и незначительной, если учесть большую массу тела и, как следствие, большую нагрузку на стопы. При визуальном наблюдении сообщалось о уплощении свода стопы во время QS (Di Giulio et al. 2009). Следовательно, даже небольшая деформация может привести к относительно большим ошибкам в измеренных изменениях угла голеностопного сустава.Если да, то каково может быть функциональное значение таких деформаций и их последствий?

Чтобы ответить на эти вопросы, важно установить наличие или отсутствие деформаций стопы при нормальных условиях осанки. Это была наша первая цель. В случае положительного результата и зная параметры деформаций, можно дополнительно задаться вопросом, какими могут быть постуральные последствия специально вызванных деформаций свода стопы. С этой целью в нашем исследовании мы ( 1 ) количественно определили деформации стопы в положении сидя при стационарной нагрузке на стопу, приблизительно соответствующую амплитуде колебаний постурального давления стопы (протокол 1, ), 2 ) количественно измерили деформации стопы во время QS. ( протокол 2 ) и 3 ) применяли очень небольшие нарушения свода стопы путем подъема плюсневых костей (MT) или пальцев ног во время QS ( протокол 3 ).Результаты обсуждаются в контексте вклада деформаций стопы в реальные изменения угла голеностопного сустава и раскачивания тела во время QS и их роли в механизмах контроля осанки.

МЕТОДЫ

Субъекты

Двенадцать здоровых субъектов (8 женщин и 4 мужчин) в возрасте от 26 до 44 (33 ± 5) лет, со средним ростом 171,6 ± 7,9 см, средним весом 75,0 ± 15,5 кг , и в этом исследовании не участвовали известные неврологические, вестибулярные или нервно-мышечные нарушения.Все субъекты дали информированное письменное согласие на участие в утвержденных институциональным наблюдательным советом протоколах, проводимых в этом исследовании, в соответствии с местными этическими правилами для исследований на людях и Хельсинкской декларацией.

Оборудование и экспериментальная парадигма

Протокол 1: количественная оценка деформации свода стопы.

Для количественной оценки деформации свода стопы при стационарной нагрузке () испытуемых ( n = 7) усаживали на устойчивое кресло без подлокотников.Его высота была отрегулирована таким образом, чтобы бедро оставалось приблизительно горизонтальным, при этом колени и лодыжка слегка сгибались более чем на 90 °, так что вертикальная ориентация голени была примерно такой же, как при нормальном стоянии вертикально. Испытуемый полностью сидел без поддержки спины, ступни были в естественном расслабленном состоянии, плашмя на устойчивой фиксированной горизонтальной поверхности (силовая пластина AMTI, Уотертаун, Массачусетс). Датчик линейного смещения (Series 200; Trans-Tek, Ellington, CT) помещали либо на тыльную часть левой стопы (), приблизительно над клиновидными костями, но избегая сухожилий тыльного сгиба (например,g., Extensor hallucis longus) или в головке 1-го МТ (МТ1; в отдельных исследованиях). Сила, приложенная датчиком, составляла <0,1 Н, и ни один из испытуемых не знал об изменениях давления кожи датчика на тыльную поверхность стопы. Это устройство было установлено для измерения изменений высоты свода стопы при нагрузке и разгрузке 10-килограммовым грузом на колене. Обоснованием использования груза весом 10 кг было то, что эта нагрузка приблизительно имитирует амплитуду собственных колебаний в передней части стопы и нагрузку на пятку во время QS.Здесь нас интересовали не деформации стопы, возникающие из-за больших нагрузок на стопу (Bandholm et al. 2008; McPoil et al. 2008), а, скорее, деформации из-за перераспределения нагрузки между передними и задними частями стопы, вызванными смещениями. COM. Учитывая, что центр давления (ЦД) расположен на 4–5 см впереди оси голеностопного сустава, перераспределение давления не превышает 4–8% массы тела во время QS. Во время нагружения экспериментатор (В.Г. Райт). Испытуемому было разрешено вручную управлять боковой стабилизацией веса во время периода нагрузки и удержания, но все 10 кг были вертикально загружены на колено. Затем вес был снят с колена. Погрузка и подъем повторяли не менее трех раз. Для оценки деформаций стопы использовали среднее значение смещения тыла в вертикальном направлении за последние 2 с испытания. В испытаниях, в которых датчик помещался над MT1, чтобы можно было измерить сжатие подошвенной поверхности во время пассивной нагрузки на колено 10 кг, использовалась аналогичная методика измерения.Среднее изменение высоты спинки было значительно больше, чем при MT1 ( P <0,01;).

Экспериментальная установка. A : аналоговый датчик линейных перемещений измерял изменения высоты тыльной поверхности стопы при нагрузке 10 кг и разгрузке колена в сидячем положении (протокол 1, ). Пластина силы измеряет силу нагрузки. B : при спокойном стоянии (протокол 2 ) угловой потенциометр измеряет передний (ANT.) — задний (POST .; A / P) наклон голени, силовая пластина измеряет центр давления (COP) и линейный датчик измеряет изменение высоты тыла стопы. C : датчик смещения точно не показывает ошибок при измерении фиксированной высоты поверхности ( верхняя кривая ), тогда как оптоэлектронная система камеры анализа движения показывает отклонение до 0,2 мм при измерении наземного маркера (2-й график). Система камеры (3-я кривая) и угловой горшок ( нижняя кривая ) надежно измерили наклон передней и задней части голени, но первая — менее из-за пониженной чувствительности, а также возможных артефактов движения кожи маркеров в голеностопных и коленных суставах .град, Градусы. D , сверху : размещение стопы на подвижных и неподвижных поверхностях, вид сверху (протокол 3, ). В состоянии TOE (пунктирная линия) нарушены только 1–3 фаланги. В состоянии плюсневых костей (МТ) (сплошная линия) 1-й и 2-й МТ и все пальцы ног нарушены подвижной поверхностью, которая может перемещать переднюю часть стопы вверх. Большая часть передней части стопы расположена на подвижной поверхности в состоянии MT, чем в состоянии TOE. Медиальный вид состояния TOE показывает размещение линейного датчика на ногте большого пальца стопы, который измеряет начало смещения поверхности вверх ( внизу слева, ).Точно так же линейный датчик, размещенный на тыльной стороне стопы над головой 1-го МТ (МТ1), измеряет начало смещения поверхности в условиях МТ ( внизу справа, ). В протоколе 3 испытуемые стоят с закрытыми глазами, в то время как наклон голени измеряется, как показано в B .

A : статическая нагрузка на колено деформирует свод стопы, что измеряется датчиком линейного смещения, размещенным на тыльной стороне стопы (кривая верхняя ). Силовая пластина, измеряющая нагрузку 10 кг веса на колено сидящего пациента ( нижняя кривая ), показывает высокую корреляцию с деформацией свода стопы. B : среднее изменение роста (± стандартное отклонение) у субъектов, измеренное линейным датчиком, размещенным на голове MT1 (черный) или на тыльной стороне стопы (белый), было значительно меньше на MT1 по сравнению с тыльной стороной ( P <0,01) при статической нагрузке.

Протокол 2: корреляция деформации свода стопы и постурального колебания.

Чтобы проверить взаимосвязь между колебаниями тела передних и нижних конечностей и деформацией свода стопы во время QS, испытуемые ( n = 7) стояли с закрытыми глазами в течение 60 с на фиксированной горизонтальной силовой пластине AMTI (, B, и C). ), на котором измеряли COP.Начало записи начиналось через 5–10 с после того, как испытуемый закрыл глаза, готовясь к испытанию. Датчик линейного смещения помещали на тыльную сторону левой стопы примерно над клиновидными костями, но избегали сухожилий тыльного сгибателя (например, длинного разгибателя большого пальца стопы или в отдельных испытаниях либо на головке MT1, либо на ногтях большого пальца стопы). Это устройство использовалось для измерения изменений высоты свода стопы во время активного контроля позы. Угловой потенциометр, прикрепленный к передней большеберцовой кости левой ноги, использовался для обнаружения изменения A / P в ориентации большеберцовой кости (т.е.е., наклон голени). Устройство для измерения наклона голени включало жесткий металлический рычаг (40 см), соединенный с чувствительным потенциометром CP-2UK-R250 (Midori America, Fullerton, CA). Металлическая рука была связана с голенью с помощью неэластичной нити, прикрепленной к плоской монтажной детали (6 × 1,5 см), которая была обвязана вокруг голени. Место прикрепления голени находилось на медиальной поверхности диафиза большеберцовой кости, на 5–7 см ниже надколенника (planum tibia). Большеберцовая кость в этом месте имеет плоскую поверхность, а толщина подкожного слоя мала и, таким образом, сводит к минимуму нежелательное смещение монтажной детали, что, таким образом, дает точное измерение ориентации большеберцовой кости.Нить, соединяющая металлический рычаг с большеберцовой костью, удерживалась натянутой с использованием низкой восстанавливающей силы очень тонких эластичных шнуров (0,5 мм), соединенных с металлическим рычагом аналогично симметричным тросам. Чувствительность этого датчика оказалась порядка силовой пластины. Кроме того, кинематические данные с использованием отражающих маркеров, прикрепленных к коже над голеностопным и коленным суставами, были собраны при 120 Гц с использованием системных камер анализа движения (Санта-Клара, Калифорния) во время испытаний QS для проверки точности устройства измерения наклона голени ().Из-за некоторого внутреннего шума оптоэлектронная система (анализ движения) теряет чувствительность ниже 0,2 мм, тогда как линейный датчик смог обнаружить корреляцию движения тыльной поверхности стопы с наклоном голени при значении значительно ниже 0,1 мм. Хотя потенциометр наклона голени был более чувствителен, чем система камеры, два устройства показали очень значимую корреляцию с каждым ( r = 0,88–0,98, SD 0,049). Таким образом, данные, представленные в результатах, относятся к измерениям с использованием углового потенциометра.

Протокол 3: реакция осанки на нарушения фаланги и плюсны.

Чтобы изучить эффекты осанки после небольших возмущений в различных частях передней части стопы (), испытуемые ( n = 12) стояли с закрытыми глазами, большая часть задней части каждой стопы стояла на устойчиво фиксированной горизонтальной поверхности, в то время как небольшая часть передней части каждой стопы находилась на подвижной платформе. В частности, в состоянии МП головы 1-й и 2-й МП и фаланги были помещены на плоскую подвижную поверхность, которая обеспечивала небольшие перемещения вверх, в то время как задняя часть стопы оставалась на устойчивой фиксированной платформе.В состоянии TOE только первые 3 фаланги находились на передней подвижной платформе, в то время как 1-я и 2-я MT, а также остальная часть средней и задней лапы находились на неподвижной платформе. Стоит отметить, что у всех наших испытуемых была классическая (немортоновская) форма стопы, то есть MT1 была равна или длиннее второй MT (Morton 1927). Передняя подвижная платформа и задняя фиксированная платформа прилегали друг к другу без зазора между ними. Перед смещением передней платформы вверх поверхности были на одном уровне.Моторизованная поверхность с приводом от крутящего момента (Neurocom, Clackamas, OR) использовалась для доставки небольших линейных перемещений вверх, так что левая и правая ступни получали симметричный стимул. Другими словами, субъекты были возмущены в направлении A / P, чтобы вызвать постуральные реакции в сагиттальной плоскости, в то время как асимметрия стимулов вдоль медиолатеральной (M / L) оси отсутствовала. Чтобы подтвердить отсутствие какой-либо систематической асимметрии ответа вдоль оси M / L, мы также выполнили анализ M / L COP. Полные испытания длились 60 с, разделенные на 10 с QS с закрытыми глазами, за которыми следовали 50 с пост-возмущения стоя с закрытыми глазами.Период перед возмущением имел переменную длину, 10 с перед возмущением использовались в качестве базовой линии для сравнения с периодом после возмущения. Четыре величины смещения передней платформы составляли 1,5, 3,0, 4,5 и 6,0 мм, которые случайным образом подавались со скоростью 2,5 мм / с. Скорость 2,5 мм / с была выбрана потому, что она находится в диапазоне нормальной скорости COP во время QS. Хотя наушники не использовались, из-за окружающего шума невозможно было услышать возмущение, поскольку возмущения были настолько малы, а система приводится в движение двигателями с очень низким уровнем шума.Часто субъект сообщал об отсутствии сознательного осознания того, что стимул возник.

Устройство для измерения наклона голени, описанное в протоколе 2 , использовалось для измерения постуральных реакций A / P. Поскольку большая часть стопы находилась на задней фиксированной платформе, а на подвижной платформе находились только передние лапы (), во время смещения передней платформы часть веса испытуемого снималась с задней силовой пластины AMTI. В результате COP показал очевидный сдвиг назад, поскольку силовая пластина AMTI использует вес тела (F Z ) для расчета COP.Анализ F Z показал, что 9,2 ± 2,1% в MT или 4,5 ± 1,5% в TOE было оторвано от силовой пластины AMTI после того, как подвижная платформа подняла переднюю часть стопы. В этом случае COP не отражает постуральную реакцию, а скорее указывает на механические последствия снятия части нагрузки F Z с задней силовой пластины на переднюю силовую пластину. Следовательно, в этом протоколе наклон голени использовался как кинематическая мера постуральной реакции A / P, а не COP.Анализ этих двух переменных, проведенный в протоколе 2 , показал значительную корреляцию между A / P COP и раскачиванием голени ( r = 0,84 ± 0,09, P <0,00001), и, таким образом, этот показатель колебания A / P был очень надежным. ().

A : необработанные данные от 2 разных субъектов, показывающие, что продольное смещение свода стопы, измеренное линейным датчиком, размещенным над тыльной стороной стопы ( верхняя кривая ), сильно коррелирует с наклоном голени A / P, измеренным угловым установлен потенциометр (2-й график).A / P COP (3-й график) также сильно коррелирует с сводом стопы и наклоном голени, но медиолатеральный (M / L) COP ( нижний график ) — нет. B : общие средние субъекты экспериментальной корреляции наклона голени со смещением высоты ногтя большого пальца стопы (серый), головки MT1 (черный) и тыльной стороны стопы (белый) имеют высокие отрицательные корреляции с наклон голени ( слева, участок). Показаны общие средние значения (± стандартное отклонение) изменения высоты (размах амплитуды вертикальных колебаний) TOE, MT1 и спины во время спокойного стояния с закрытыми глазами ( правый график ).Корр. коэфф., коэффициент корреляции.

Датчик линейного смещения был помещен на ноготь большого пальца стопы в состоянии TOE или на тыльную поверхность стопы на головке MT1 в состоянии MT. Это использовалось для измерения того, какая часть смещения поверхности вверх была передана через жировую подушку на подошвенной поверхности стопы к опорной скелетно-мышечной структуре. Электромиограмма (ЭМГ) передней большеберцовой мышцы (TA) и боковой икроножной мышцы (GAST) той же ноги, что и датчик, и наклона голени были собраны во время испытаний пертурбации.Поверхностные электроды располагались на расстоянии 5 см друг от друга для сбора дифференциального ЭМГ-сигнала, который был усилен в 2000–5000 раз, отфильтрован в нижних частотах ниже 30 Гц и выпрямлен по всей длине волны. Все измерительные устройства управлялись одним центральным компьютером, который синхронизировал и собирал данные о силовой пластине, смещении тыльной поверхности и наклоне голени с частотой 120 Гц и данные ЭМГ с частотой дискретизации 1000 Гц.

Анализ данных

Данные датчика наклона голени, смещения и COP были отфильтрованы с использованием низкочастотного фильтра Баттерворта 4-го порядка с частотой среза 5 Гц.Изменения активности ТА и GAST анализировали как относительно исходного уровня (до возмущения), так и относительно изменений в мышце-антагонисте (см. Результаты). Описательная статистика включала средние значения ± стандартное отклонение. Статистические сравнения включали многофакторный дисперсионный анализ общих линейных моделей с повторными измерениями, парные t -тесты и коэффициенты корреляции Пирсона. Непараметрический точный критерий Фишера использовался для биномиальных сравнений. Значимость была установлена ​​на уровне α ≤ 0,05, с поправками Бонферрони, применяемыми при выполнении множественных сравнений с одним и тем же временным рядом.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Измерения деформации свода стопы

В протоколах 1 и 2 измерения датчика линейного смещения показали изменения высоты свода стопы при нагрузке от веса в пассивном состоянии (сидячее положение) и их корреляцию с изменение кинетических (COP) и кинематических (наклон голени) показателей при активном контроле позы. В частности, в протоколе 1 загрузка и разгрузка 10-килограммового груза на колене опускала и поднимала свод стопы, соответственно, в среднем 1.3 ± 0,47 мм. Размещение датчика на тыльной стороне стопы у головки MT1 позволило провести измерения в этом месте, чтобы исключить компрессию подошвенной кожи как причину изменения высоты свода стопы (). Нагрузка на колено предположительно сжимала подошвенные подушечки под дополнительным весом, однако наши измерения показали, что <50% величины изменения высоты свода стопы может быть объяснено сжатием кожи.

В протоколе 2 мы охарактеризовали естественные деформации свода стопы во время QS.Амплитуда (от пика к пику) смещений тыльной поверхности стопы составляла приблизительно 0,2–0,9 мм у разных испытуемых (), а амплитуда наклона голени составляла 1,5–4,1 °. Анализ деформации свода стопы и раскачивания голени выявил значительную корреляцию между двумя показателями в диапазоне от r = 0,70 до 0,90, со средним значением r = 0,81 ± 0,07 ( P <0,0001) во время QS с закрытыми глазами. . Передний наклон голени коррелирует с уплощением свода стопы, а задний наклон - с подъемом свода стопы ().Столь же высокая значимость корреляций была обнаружена между смещениями свода стопы и A / P COP ( r = 0,70 ± 0,09, P <0,0001;). Корреляция M / L COP со смещениями свода стопы была слабой в диапазоне от r = -0,36 до 0,04 со средним значением r = -0,14 (, нижние кривые ).

Реакция осанки на поверхностные возмущения стопы

В протоколе 3 нарушение положения в положении стоя показало измеримые изменения в наклоне голени и ЭМГ (TA и GAST), соответствующие началу смещения передней платформы.В целом подъем платформы привел к более высоким средним значениям подъема фаланг в состоянии TOE, чем фаланги и MT в состоянии MT. Например, возмущение 3 мм привело к вертикальным смещениям 1,84 ± 0,27 и 2,46 ± 0,29 мм в условиях MT и TOE, соответственно. Таким образом, при МТ произошло более сильное сжатие кожи подошвенной поверхности, чем при ТОЭ, что означает, что в среднем пальцы ног были смещены стимулом больше во время ТОЭ, чем возмущения МТ. Однако, несмотря на это, постуральные реакции были значительно более выраженными в МТ по сравнению с условиями ТОЭ.Постуральная реакция наступала в среднем менее чем через 600 мс после начала возмущения. Было выбрано 3-секундное окно, которое представляет период больше, чем постуральные фазовые ответы с длительным латентным периодом, и на 1 с больше, чем самые медленные ответы, наблюдаемые в испытаниях (время ожидания варьировалось от 0,3 до 2,1 с). 10 с QS, предшествовавшие возмущению, были разделены на три окна по 3 с, исключая первую секунду, а затем усреднены, чтобы гарантировать, что измерения изменчивости не были искажены длиной окна. Средняя изменчивость наклона голени за 9 с QS, предшествующих возмущению, составила 0.31 °. Средняя изменчивость наклона голени в течение 3 с сразу после возмущения составила 0,50 ± 0,45 ° в МТ и 0,24 ± 0,29 ° в ТОЭ. По мере того как величина возмущения увеличивалась с 1,5 до 6 мм, величина отклика на наклон голени также увеличивалась, однако это изменение не было значительным ни в МТ ( P > 0,10), ни в условиях TOE ( P > 0,5;).

Наклон голени изменяется при возмущении поверхности. A : темные сплошные линии показывают средний наклон голени (сплошная линия) в заднем направлении, который происходит после смещения поверхности вверх (вертикальная пунктирная линия).Обратите внимание, что постуральная реакция часто имеет задержку> 500 мс после поверхностного возмущения. Конверты доверительной вероятности 95% показаны светлыми пунктирными линиями. Состояние MT ( левый столбец ) и состояние TOE ( правый столбец ) отклики наклона голени при 3 амплитудах смещения показывают возрастающую реакцию с увеличением амплитуды смещения поверхности. Отклики состояния МТ больше, чем отклики состояния ОО. Все постуральные реакции показывают задержку. B : групповые средние для каждого условия показывают значительно большие средние абсолютного наклона голени в MT по сравнению с TOE при всех амплитудах смещения поверхности.Планки погрешностей показывают 95% доверительный интервал (ДИ).

Измерение наклона голени показало разные результаты в зависимости от состояния возмущения стопы, MT или TOE. В условиях МТ начальная пассивная реакция на возмущение поверхности обычно была очевидна, когда голень наклонялась назад, когда МТ1 толкался вверх. Это считалось пассивной механической реакцией, которая была очевидна в 87% испытаний, тогда как в условиях TOE явная пассивная реакция была очевидна только в 33% испытаний.После первоначального пассивного ответа субъект либо отвечал компенсаторным наклоном голени вперед, либо продолжал движение назад, как правило, с другой скоростью, чем во время пассивного ответа. В состоянии МТ 30% ответов привели к заднему наклону голени и 59% были передним компенсаторным ответом, тогда как 11% не показали четкого направленного наклона голени. В состоянии TOE 30% были задними ответами, 49% были передними компенсаторными ответами и 35% не показали четкого ответа на наклон голени.Многие из испытаний, показывающих отсутствие реакции на наклон голени, проводились во время поверхностных возмущений малой амплитуды (т.е. 1,5 и 3 мм) в состоянии TOE.

Другой мерой реакции позы, которая показала явные изменения, было среднеквадратичное значение (RMS) наклона голени, до и после возмущения. Среднеквадратичное значение наклона голени значительно увеличилось как в TOE ( F 3,25 = 20,5, P <0,0002), так и в условиях MT ( F 3,25 = 39,8, P <0.00001) по сравнению с исходной вариабельностью во время QS. Однако увеличение RMS было значительно больше в состоянии MT ( P <0,009). Кроме того, в среднем СКЗ наклона голени не возвращалось к исходному уровню в течение как минимум 30 с (, следы наклона голени).

Электромиограмма (ЭМГ) в ответ на возмущение стопы. A : небольшое возмущение (<4 мм) в течение 10 с (пунктирная линия) поднимает MT. ЭМГ передней большеберцовой мышцы (TA) или икроножной мышцы (GAST) и данные наклона передней / задней голени от 3 репрезентативных субъектов показывают, что даже если большая часть стопы поддерживается на устойчивой фиксированной поверхности, постуральная реакция на малый палец ноги или пертурбацию МП имеет место.Пост-среднеквадратичное (RMS) пост-возмущение наклона голени больше, чем предварительное возмущение при спокойной стойке. B : во время поверхностных возмущений субъекты либо ответили увеличением GAST и уменьшением активности мышц TA, как правило, при наклоне вперед (○), увеличением TA и снижением активности мышц GAST, как правило, во время наклона назад (□), либо нет. четкое изменение мышечной активности (♦). C : абсолютное изменение активности ЭМГ (AbsEMG) в TA и GAST было значительно больше в MT, чем в состоянии TOE.

ЭМГ-ответ на поверхностные возмущения стопы

ЭМГ-измерения TA и GAST выявили измеримые изменения мышечной активности, соответствующие началу пертурбации, которые в значительной степени коррелировали с направлением колебаний A / P (). В среднем абсолютное изменение активности ЭМГ составляло 43,1% относительно 10-секундного базового измерения активности ЭМГ до поверхностного возмущения в каждом испытании. Для каждой мышцы это процентное изменение было нормализовано как отношение средней активности ЭМГ (μ emg ) в течение 3-х секунд ( t 1 = 10 с до t 2 = 13 с) после возмущения. минус средняя активность в течение 10 секунд ( t 0 до t 1 ) базовой QS до возмущения, а затем деленная на базовую QS активность.Отношение было умножено на 100, чтобы получить результат в процентах ( уравнение 1 ).

δemg = 100 ∗ μemg | t1t2 − μemg | t0t1μemg | t0t1

(1)

При среднем абсолютном изменении активности ЭМГ, равном 25%, это использовалось в качестве порога для надежной реакции мышц ног на поверхностное возмущение. Среди испытаний, которые показали четкую реакцию на ЭМГ, передние и задние мышцы ног иногда работали взаимно, то есть, когда TA увеличивалось, GAST уменьшалось или наоборот (см. Также Di Giulio et al.2009), мы также наблюдали испытания с небольшим или отсутствующим ответом на агонист, а также с коактивацией, приводящей к чистому увеличению активности мышц ног. Анализ реакции наклона голени A / P относительно разницы в GAST и TA (Diff emg ) выявил очень значимую корреляцию ( r = 0,65, P <0,00001) с наклоном голени вперед, соответствующим увеличению Diff . emg ( уравнение 2 ), то есть увеличение GAST и / или уменьшение TA. Поскольку большинство испытаний можно четко разделить на ответы TA или GAST, анализ подписанной активности ( Eq.1 ) для каждого из этих типов ответа, сравнивая изменение ЭМГ (т.е. δ мышцы ) GAST (δ GAST ) и TA (δ TA ) друг с другом (). Высоко значимая разница в активности ЭМГ была очевидна между GAST и TA, когда эти испытания были разделены на соответствующие типы ответа ( F 2,37 = 13,7, P <0,00005). Однако испытания без ответа не показали разницы между мышечной активностью GAST и TA.Мы использовали это как дополнительное обоснование того, что испытания без ответа не могут быть классифицированы как явный мышечный ответ на возмущение. В частности, Diff emg между мышечной активностью GAST и TA ( Eq. 2 ) в испытаниях без ответа мог достигнуть максимума 50%, если одна мышца увеличилась на 25%, а другая уменьшилась на 25%. Однако среднее значение абсолютных различий (AbsDiff emg , Eq.3 ) составляло только 13% для испытаний без ответа по сравнению со 160% в испытаниях GAST и TA (где n равно количеству обнаружены испытания со значительными ответами на ТА и GAST или количество испытаний без ответа).

Diff emg = δ GAST — δ TA

(2)

AbsDiff¯emg = ∑i = 1n | δGAST − δTA | n

(3)

. Поверхностные возмущения вызвали ЭМГ-ответ в ногах как в условиях МП, так и в условиях TOE. Дальнейший анализ двух условий на поверхности, MT и TOE, выявил значительные различия в их ЭМГ-ответах. Во-первых, как упоминалось выше, существует значимая корреляция ( r = 0,65) между колебанием A / P и активностью мышц ног, Diff emg ( Eq.2 ), однако в состоянии MT эта корреляция была r = 0,75 ( P <0,0000), тогда как в условии TOE была более слабая корреляция r = 0,31 ( P = 0,02). наблюдаемый. Сравнение абсолютного изменения активности ЭМГ выявило значительно большую активность после возмущения МТ, чем возмущения TOE ( F 1,23 = 7,73, P = 0,01). Другими словами, сумма абсолютных изменений ЭМГ (| δ GAST | + | δ TA |) была больше в испытаниях MT, чем в испытаниях TOE.Наконец, использование порога 25% для испытаний с отсутствием ответа и выполнение непараметрического анализа количества ответов выше порога по сравнению с испытаниями с отсутствием ответа показали, что 33% были выше порога в испытаниях условий TOE, тогда как в условиях MT 56 % были выше порогового значения, значительно более высокая частота ответа на ЭМГ (точный критерий Фишера, P = 0,01, односторонний).

ОБСУЖДЕНИЕ

В целом результаты подтвердили нашу гипотезу о наличии значительных деформаций стопы (-).Принимая во внимание очень небольшие колебания тела во время QS, эти деформации значительны (∼0,5–1 мм) и могут значительно повлиять на афферентный отток механорецепторов стопы (и, в частности, на угол голеностопного сустава) при поддержании ортоградной позы. Кроме того, очень небольшое возмущение фаланг или МТ вызывало заметные изменения в ЭМГ-активности и постуральном колебании (-). Интересно, что эти изменения могут превышать продолжительность возмущения на десятки секунд (см. Следы наклона голени), что свидетельствует о потенциальном нарушении эталона позы.

Постуральные деформации стопы

При полной нагрузке на конечность высота тыльной поверхности стопы уменьшается на несколько миллиметров (Bandholm et al. 2008; McPoil et al. 2008). Однако стоит подчеркнуть, что при нормальном стоянии происходит относительно небольшое перераспределение нагрузки между передней частью стопы и пяткой из-за смещения A / P COM. Здесь мы количественно оценили вариации высоты тыла стопы при относительно небольших изменениях нагрузки на конечности, сравнимых с регулировкой позы.В положении сидя нагрузка 10 кг груза на колено снижает свод стопы примерно на 1–1,5 мм (). Более 50% этого изменения можно объяснить деформацией свода стопы, а остальное — сжатием кожи подошвенной поверхности (под сжатием кожи мы подразумеваем выдавливание и изменение формы мягких тканей стопы, поскольку жидкость тела сама по себе является несжимаемый). Кроме того, хотя мы предполагали, что стопа ведет себя как упругое тело, нельзя исключать, что часть деформации стопы была вызвана ее пластичностью (например,г. мягких тканей подошвы).

Во время стояния зонд свода стопы и раскачивание голени выявили значительную корреляцию, которая показывает, что при наклоне большеберцовой кости вперед свод стопы становится плоским, и наоборот (). Маловероятно, чтобы изменения высоты датчика линейного смещения были просто следствием сжатия кожных подушечек на подошвенной поверхности стопы (Gurfinkel et al. 1994) по нескольким причинам. Датчик помещали в точку между передней и задней частями стопы (т.э., клиновидные кости). Таким образом, когда A / P COP смещается спереди назад, это сжимает пяточную жировую подушку, уменьшая при этом сжатие жировой подушечки передней части стопы, поэтому измерение в точке опоры этого рычажного действия не покажет изменения в тыльной части средней части стопы. . Однако, если изменения высоты стопы были вызваны конформационными изменениями свода стопы, когда происходит колебание A / P, то можно было бы ожидать чистого изменения высоты тыла стопы.

В большинстве работ используются углы голеностопных суставов, определяемые оптоэлектронными системами.Наши результаты ясно показывают, что в зависимости от положения маркера падение свода стопы или деформация мягких тканей могут иметь значительное влияние на фактический измеренный угол голеностопного сустава. Более того, принимая во внимание очень небольшие изменения угла голеностопного сустава и распределенную или неравномерную деформацию различных частей стопы во время стояния (см. Схематическую модель стопы), нельзя быть уверенным в том, что измеряется фактический угол голеностопного сустава. Кроме того, разные мышцы голеностопного сустава или даже разные отделы одной и той же мышцы могут показывать нелогичные изменения в длине мышцы во время постуральных наклонов тела из-за разной геометрии прикрепления и уплощения стопы (Di Giulio et al.2009 г.). Также могут быть большие индивидуальные различия в степени деформации мягких тканей стопы (Gurfinkel et al. 1994). Более того, такие индивидуальные различия в податливости стопы могут влиять на реакцию позы на возмущения опорной поверхности (Gurfinkel et al. 1994). Необходимы дальнейшие исследования для определения точного механизма этих различий и степени изменений податливости стопы в разных популяциях, а также адаптаций на протяжении всего развития (например, из-за распределения мягких тканей и формы стопы у младенцев; Bertsch et al.2004; Hallemans et al. 2006 г.).

Схематическое изображение распределенных деформаций стопы при стоянии. A : оси всех суставов стопы (кроме трех средних лучей) адаптированы по рентгенограммам экспериментальной стопы. Оригинальный рисунок В. Г. Райта, Ю. П. Иваненко и В. С. Гурфинкеля, адаптированный из работы Хикса (1953). B : упрощенная модель стопы (сагиттальная плоскость), состоящая из нескольких частей, действующих как упругая балка.

Наблюдаемые смещения тыла стопы (∼0.5 мм; ) нельзя пренебречь. Принимая во внимание небольшое расстояние между датчиком и голеностопным суставом (5–7 см;), оценочные погрешности угла голеностопного сустава из-за деформаций стопы (∼0,5 / 50 мм = 0,01 рад или 0,6 °) фактически составляют того же порядка, что и угловые колебания перевернутого маятника (около 0,5–1 °), который часто используется в качестве модели, представляющей двуногую позу (Фитцпатрик и др., 1994; Гейтв и др., 1999; Маурер и др., 2006; Морассо и Шиппати, 1999). ; Winter et al. 2001). Учитывая также компрессию кожи на подошвенной поверхности, которая дополнительно снижает фактические изменения угла голеностопного сустава почти в два раза (Gurfinkel et al.1994), гипотетические колебания угла голеностопного сустава и соответствующие изменения в длине икроножной мышцы могут быть незначительными, если они есть (или даже противоположными по знаку) во время естественных постуральных смещений тела A / P. Кроме того, высокая податливость сухожилий (Rack et al., 1983) и «парадоксальное» удлинение / укорочение икроножных мышц при спокойном стоянии человека (Loram et al. 2007, 2009) также ставят под сомнение использование простой схемы управления положением человека, основанной на растяжении. рефлекс в мышцах голеностопного сустава. Следовательно, сенсорная информация, возникающая в результате заметных деформаций свода стопы и мягких тканей, может предоставить важную (или, по крайней мере, дополнительную) информацию о колебаниях тела и / или опорных позициях.

Постуральные реакции на возмущения TOE и MT

Стоит подчеркнуть, что стопа представляет собой важное рецептивное поле, образованное множеством кожных, суставных, сухожильных и мышечных рецепторов (включая внутренние мышцы стопы), и давно было признано, что повреждение стопы, будь то сенсоневральная потеря или физическое повреждение мышц, костей или поддерживающих тканей, изменяет осанку и стабильность походки. Ряд кожных и связанных с нагрузкой рефлексов может участвовать в точном контроле позы или положения стопы во время ходьбы (Abbruzzese et al.1996; Aniss et al. 1992; Duysens et al. 2000; Иваненко и др. 2002; Кавунудиас и др. 1998; Nardone et al. 2000; van Wezel et al. 1997; Ян и Штейн 1990). Например, потеря кожной чувствительности может привести к менее стабильной позе и движению (Courtemanche et al. 1996; Dingwell and Cavanagh 2001; Meyer et al. 2004; Perry et al. 2000; Taylor et al. 2004). Кроме того, опорная поверхность также может быть включена в качестве компонента нашего эго-пространства аналогично тому, как внешние объекты и инструменты могут быть включены в схему нашего тела (Iriki et al.1996; Иваненко и др. 1997; Пирсон и Грамлих 2010; Солопова и др. 2003; Райт и Хорак 2007). Тактильная информация от основных опорных областей стопы также используется мозгом для целей восприятия и может вызывать сильные кинестетические иллюзии (Roll et al., 2002), вибротактильные пороги в подушечке и своде подошвы ниже, чем в пятке. и области пальцев ног (Gravano et al. 2011; Inglis et al. 2002).

Здесь мы обнаружили, что нарушение МП или пальцев ног влияет на осанку человека (), что согласуется с предыдущими исследованиями, согласно которым входные данные от стопы помогают контролировать вертикальное равновесие человека (Fujiwara et al.2003; Иваненко и др. 1997; Кавунудиас и др. 2001; Priplata et al. 2006 г.). Нарушение МП влияет на осанку больше, чем на пальцы ног. Интересно, что эти небольшие возмущения вызывали как немедленные (с задержкой 0,3–2,1 с;), так и длительные (десятки секунд;) эффекты. Медленное возвращение к исходному состоянию (следы наклона голени) может быть связано с изменением системы отсчета, связанной с стопой, аналогично тому, что мы наблюдали ранее в ответах позы на очень медленные наклоны опоры (Gurfinkel et al.1995; Райт и Хорак 2007). Компенсация эталонного возмущения, кажется, требует больше времени, чем компенсация постуральных отклонений от эталонного положения (см. Также Bove et al. 2009). Эти данные подтверждают гипотезу о том, что, помимо оперативного управления, предназначенного для быстрой компенсации отклонений от исходного положения, система постурального контроля включает, по крайней мере, один дополнительный уровень, который развивает эту справочную информацию с использованием информации о взаимном положении звеньев тела, мышечных моментах и взаимодействие с опорой (Fujiwara et al.2003; Гурфинкель и др. 1995; Райт 2011).

Выводы

Имея более 100 мышц, сухожилий и связок, 26 отдельных костей и 33 сустава, стопа и особенно свод стопы, вероятно, эволюционировали для такой же специализированной роли, как большой палец и пальцы для точного ручного управления (Rolian et al. 2010 г.). Несмотря на это, многие исследования осанки, как правило, сосредотачиваются на простом шарнирном действии голеностопного сустава без учета распределительного характера деформаций стопы. Здесь мы показываем, что стопа вместо того, чтобы служить жесткой опорой, находится в активном, гибком состоянии и чувствительна к малейшим возмущениям, даже если вся задняя и средняя часть стопы устойчиво поддерживается, а голеностопный сустав не затронут.Мы также обнаружили, что нарушение МП влияет на осанку больше, чем раздражение пальцев ног. Медленное возвращение к исходной позе после очень небольшого возмущения фаланг или 1-й и 2-й МТ может быть связано с изменением системы отсчета поверхности. После изменения системы координат поверхности требуется время, чтобы восстановить новую систему координат. Эти данные свидетельствуют о том, что вся нейрофизиология и анатомическая архитектура стопы уникально разработаны и являются неотъемлемой частью выполнения сложной задачи двуногого контроля позы, факт, упускаемый из виду некоторыми моделями перевернутого маятника оси лодыжки и теориями постурального контроля, которые фокусируются на супрапедальном направлении.

ГРАНТЫ

Это исследование было частично поддержано грантом Национального института неврологических расстройств и инсульта NS-45553 и Седьмой рамочной программой Европейского Союза (FP7) — Программы информационных и коммуникационных технологий (ICT) (грант AMARSi № 248311). ).

РАСКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ

Автор (ы) не заявляет о конфликте интересов, финансовом или ином.

ВЗНОС АВТОРОВ

W.G.W., Y.P.I. и V.S.G. концепция и дизайн исследования; W.G.W., Y.P.I. и V.S.G. проведенные эксперименты; W.G.W. проанализированные данные; W.G.W., Y.P.I. и V.S.G. интерпретированные результаты экспериментов; W.G.W. и Ю.П.И. подготовленные фигурки; W.G.W. и Ю.П.И. составленная рукопись; W.G.W., Y.P.I. и V.S.G. отредактированная и исправленная рукопись; W.G.W., Y.P.I. и V.S.G. утверждена окончательная версия рукописи.

ССЫЛКИ

  • Abbruzzese M, Rubino V, Schieppati M. Эффекты, зависящие от задачи, вызываемые афферентами мышц стопы на активность мышц ног у людей.Электроэнцефалогер Клин Нейрофизиол 101: 339–348, 1996 [PubMed] [Google Scholar]
  • Анисс А.М., Гандевиа СК, Берк Д. Рефлекторные реакции в активных мышцах, вызванные стимуляцией низкопороговых афферентов стопы человека. J Нейрофизиол 67: 1375–1384, 1992 [PubMed] [Google Scholar]
  • Бандхольм Т., Бойсен Л., Хаугаард С., Зебис М.К., Бенке Дж. Деформация медиального продольного свода стопы при спокойном стоянии и походке у пациентов с синдромом медиального напряжения большеберцовой кости. J Foot Хирургия голеностопного сустава 47: 89–95, 2008 [PubMed] [Google Scholar]
  • Бертч К., Унгер Х., Винкельманн В., Розенбаум Д.Оценка ранних моделей ходьбы на основе измерений распределения давления на подошве. Итоги первого года обучения 42 детей. Походка 19: 235–242, 2004 [PubMed] [Google Scholar]
  • Бове М., Феноджио С., Таккино А., Пелозин Е., Скиппати М. Взаимодействие между зрением и проприоцепцией шеи при управлении стойкой. Неврология 164: 1601–1608, 2009 [PubMed] [Google Scholar]
  • Брамбл Д.М., Либерман Д.Е. Бег на выносливость и эволюция Homo . Природа 432: 345–352, 2004 [PubMed] [Google Scholar]
  • Клиффорд AM, Холдер-Пауэлл Х.Постуральный контроль у здоровых людей. Clin Biomech (Бристоль, Эйвон) 25: 546–551, 2010 [PubMed] [Google Scholar]
  • Courtemanche R, Teasdale N, Boucher P, Fleury M, Lajoie Y, Bard C. Проблемы походки у больных сахарным диабетом. Arch Phys Med Rehabil 77: 849–855, 1996 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ди Джулио I, Маганарис CN, Бальцопулос V, Лорам ID. Проприоцептивная и агонистическая роль икроножных, камбаловидных и передних большеберцовых мышц в поддержании вертикальной осанки человека.J Physiol 587: 2399–2416, 2009 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Дингвелл Дж. Б., Кавана, ПР. Повышенная вариабельность продолжительной ходьбы по земле у пациентов с невропатиями лишь косвенно связана с потерей чувствительности. Походка 14: 1–10, 2001 [PubMed] [Google Scholar]
  • Дуйсенс Дж., Кларак Ф., Круз Х. Механизмы регулирования нагрузки в походке и осанке: сравнительные аспекты. Physiol Rev 80: 83–133, 2000 [PubMed] [Google Scholar]
  • Фэллон Дж. Б., Бент Л. Р., Макналти, Пенсильвания, Мейсфилд В. Г..Доказательства сильной синаптической связи между отдельными тактильными афферентами подошвы стопы и мотонейронами, снабжающими мышцы ног. J Нейрофизиол 94: 3795–3804, 2005 [PubMed] [Google Scholar]
  • Фитцпатрик Р., Роджерс Д. К., Макклоски Д. И.. Стабильное положение человека с афферентными мышцами нижних конечностей, обеспечивающими единственную сенсорную информацию. J Physiol 480: 395–403, 1994 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Фудзивара К., Асаи Х., Миягути А., Тояма Х., Кунита К., Иноуэ К. Воспринимаемое положение стоя после уменьшения ощущения давления на стопу за счет охлаждения подошвы.Навыки Percept Mot 96: 381–399, 2003 [PubMed] [Google Scholar]
  • Гейтв П., Томас С., Кеппл Т., Халлет М. Стратегия равновесия голеностопного сустава с прямой связью в спокойной стойке у взрослых. J Physiol 514: 915–928, 1999 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Джиммон Ю., Раймер Р., Оддссон Л., Мельцер И. Влияние утомления подошвенных мышц-сгибателей на контроль осанки. J Электромиогр Кинезиол 21: 922–928, 2011 [PubMed] [Google Scholar]
  • Gravano S, Иваненко Ю.П., Maccioni G, Macellari V, Poppele RE, Lacquaniti F.Новый подход к механической стимуляции стопы во время передвижения человека с опорой на вес тела. Hum Mov Sci 30: 352–367, 2011 [PubMed] [Google Scholar]
  • Гурфинкель В.С., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С. Вклад деформации стопы в изменение длины мышц и угла в голеностопном суставе у человека в положении стоя. Physiol Res 43: 371–377, 1994 [PubMed] [Google Scholar]
  • Гурфинкель В.С., Иваненко Ю.П., Левик Ю.С., Бабакова И.А. Кинестетический эталон для ортоградной осанки человека.Неврология 68: 229–243, 1995 [PubMed] [Google Scholar]
  • Халлеманс А., Де Клерк Д., Ван Донген С., Аэртс П. Изменения параметров функции стопы в течение первых 5 месяцев после начала самостоятельной ходьбы: длительное катамнестическое исследование. Походка 23: 142–148, 2006 [PubMed] [Google Scholar]
  • Хикс Дж. Х. Стопа как опора. Acta Anat (Базель) 25: 34–45, 1955 [PubMed] [Google Scholar]
  • Хикс Дж. Х. Механика стопы. I. Суставы. J Anat 87: 345–357, 1953 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Инглис Дж. Т., Кеннеди П. М., Уэллс К., Чуа Р.Роль кожных рецепторов в стопе. Adv Exp Med Biol 508: 111–117, 2002 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ирики А., Танака М., Ивамура Ю. Кодирование измененной схемы тела при использовании инструмента постцентральными нейронами макака. Нейроотчет 7: 2325–2330, 1996 [PubMed] [Google Scholar]
  • Иваненко Ю.П., Грассо Р., Мацеллари В., Лакванити Ф. Управление траекторией стопы при передвижении человека: роль сил контакта с землей в моделировании пониженной гравитации. J Нейрофизиол 87: 3070–3089, 2002 [PubMed] [Google Scholar]
  • Иваненко Ю.П., Левик Ю.С., Талис В.Л., Гурфинкель В.С.Равновесие человека на неустойчивой опоре: важность взаимодействия стопы и опоры. Neurosci Lett 235: 109–112, 1997 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кавунудиас А, Ролл Р, Ролл JP. Подошва стопы и мышцы голеностопного сустава совместно способствуют регулированию вертикальной позы человека. J Physiol 532: 869–878, 2001 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Кавунудиас А, Ролл Р, Ролл JP. Подошвенная подошва — это «динамометрическая карта» для контроля баланса человека. Нейроотчет 9: 3247–3252, 1998 [PubMed] [Google Scholar]
  • Кер РФ, Беннетт МБ, Бибби С.Р., Кестер Р.С., Александр Р.М.Пружина в своде стопы человека. Природа 325: 147–149, 1987 [PubMed] [Google Scholar]
  • Киемель Т., Элахи А.Дж., Джека Дж. Идентификация растения для вертикального положения человека: несколько моделей движения из одной нейронной стратегии. J Нейрофизиол 100: 3394–3406, 2008 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Loram ID, Maganaris CN, Лаки М. Парадоксальное движение мышц при постуральном контроле. Медико-спортивные упражнения 41: 198–204, 2009 [PubMed] [Google Scholar]
  • Loram ID, Maganaris CN, Лаки М.Пассивные человеческие икроножные мышцы по отношению к стоянию: нелинейное уменьшение жесткости от короткого до дальнего действия. J Physiol 584: 661–675, 2007 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Магнуссон М., Энбом Х., Йоханссон Р., Виклунд Дж. Значение прессорного воздействия со стороны стопы человека в боковом контроле позы. Влияние переохлаждения на гальванически индуцированное колебание тела. Акта Отоларингол 110: 321–327, 1990 [PubMed] [Google Scholar]
  • Маурер С., Мергнер Т., Петерка Р.Дж.Мультисенсорный контроль вертикального положения человека. Exp Brain Res 171: 231–250, 2006 [PubMed] [Google Scholar]
  • Макпойл Т.Г., Корнуолл М.В., Медофф Л., Вичензино Б., Форсберг К., Хильц Д. Изменение высоты дуги при стоянии из положения сидя: альтернатива тесту на падение ладьевидной кости. J Foot Ankle Res 1: 3, 2008 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Мейер П.Ф., Оддссон Л.И., Де Лука С.Дж. Роль подошвенных кожных ощущений в невозмутимой позе. Exp Brain Res 156: 505–512, 2004 [PubMed] [Google Scholar]
  • Морассо П.Г., Шиппати М.Может ли жесткость мышц стабилизировать вертикальное положение? J Нейрофизиол 82: 1622–1626, 1999 [PubMed] [Google Scholar]
  • Мортон DJ. Metatarsus atavicus : идентификация отдельного типа поражения стопы. Хирургия суставов J Bone 9: 531–544, 1927 [Google Scholar]
  • Morton DJ. Человеческая стопа. Нью-Йорк: Columbia Univ. Press, 1935 [Google Scholar]
  • Нардоне А., Тарантола Дж., Мисцио Дж., Пизано Ф., Шеноне А., Скиппати М. Утрата афферентных волокон веретена большого диаметра не влияет на контроль раскачивания тела в вертикальном положении: свидетельство невропатии.Exp Brain Res 135: 155–162, 2000 [PubMed] [Google Scholar]
  • Пирсон К.Г., Грамлих Р. Обновление нейронных представлений объектов во время ходьбы. Энн Нью-Йорк Академия наук 1198: 1–9, 2010 [PubMed] [Google Scholar]
  • Перри С.Д., Макилрой В.Е., Маки Б.Э. Роль подошвенных кожных механорецепторов в контроле компенсаторных ступенчатых реакций, вызванных непредсказуемым разнонаправленным возмущением. Brain Res 877: 401–406, 2000 [PubMed] [Google Scholar]
  • Priplata AA, Patritti BL, Niemi JB, Hughes R, Gravelle DC, Lipsitz LA, Veves A, Stein J, Bonato P, Collins JJ.Контроль баланса с повышенным уровнем шума у ​​пациентов с диабетом и пациентов с инсультом. Энн Нейрол 59: 4–12, 2006 [PubMed] [Google Scholar]
  • Стойка PM, Росс HF, Thilmann AF, Walters DK. Рефлекторные реакции в голеностопном суставе человека: важность податливости сухожилий. J Physiol 344: 503–524, 1983 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ридола С, Пальма А. Функциональная анатомия и визуализация стопы. Итал Дж Анат Эмбриол 106: 85–98, 2001 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ролиан С., Либерман Д.Е., Халльгримссон Б.Коэволюция человеческих рук и ног. Эволюция 64: 1558–1568, 2010 [PubMed] [Google Scholar]
  • Roll R, Kavounoudias A, Roll JP. Кожные афференты подошвенной подошвы человека способствуют осознанию положения тела. Нейроотчет 13: 1957–1961, 2002 [PubMed] [Google Scholar]
  • Скиеппати М., Нардоне А., Силиотто Р., Грассо М. Ранние и поздние реакции на растяжение мышц стопы человека, вызванные нарушением позы. Exp Brain Res 105: 411–422, 1995 [PubMed] [Google Scholar]
  • Скотт С.Х., Винтер Д.А.Биомеханическая модель стопы человека: кинематика и кинетика во время фазы опоры при ходьбе. J Biomech 26: 1091–1104, 1993 [PubMed] [Google Scholar]
  • Солопова И.А., Казенников О.В., Денискина Н.Б., Левик Ю.С., Иваненко Ю.П. Постуральная нестабильность усиливает двигательные реакции на транскраниальную магнитную стимуляцию у людей. Neurosci Lett 337: 25–28, 2003 [PubMed] [Google Scholar]
  • Тейлор AJ, Menz HB, Keenan AM. Влияние экспериментально индуцированной нечувствительности подошв на силы и давление под стопой при нормальной ходьбе.Походка 20: 232–237, 2004 [PubMed] [Google Scholar]
  • ван Везель Б.М., Оттенхофф Ф.А., Дуйсенс Дж. Динамический контроль информации о местоположении в тактильных кожных рефлексах от стопы во время ходьбы человека. J Neurosci 17: 3804–3814, 1997 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ветте А.Х., Масани К., Накадзава К., Попович МР. Схема управления с нейро-механической обратной связью генерирует физиологические колебания крутящего момента в голеностопном суставе во время спокойного положения. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 18: 86–95, 2010 [PubMed] [Google Scholar]
  • Зимний DA, Patla AE, Rietdyk S, Ishac MG.Жесткость голеностопных мышц для контроля равновесия при спокойном стоянии. J Нейрофизиол 85: 2630–2633, 2001 [PubMed] [Google Scholar]
  • Райт РГ. Последствия тонизирующего постурального постного покрова, обусловленные стабильностью и динамикой опорной поверхности. Hum Mov Sci 30: 238–248, 2011 [PubMed] [Google Scholar]
  • Райт WG, Horak FB. Взаимодействие позы и осознанного восприятия гравитационной вертикали и поверхностной горизонтали. Exp Brain Res 182: 321–332, 2007 [PubMed] [Google Scholar]
  • Ян Дж. Ф., Штейн РБ.Фазозависимое изменение рефлекса в мышцах ног человека при ходьбе. J Нейрофизиол 63: 1109–1117, 1990 [PubMed] [Google Scholar]

РАЗРАБОТКА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ НОГИ — Creation Engineering Concepts

Человеческая ступня — это прочный и сложный механизм, состоящий из 20 костей, 33 суставов и более 100 мышц. сухожилия и связки. Двадцать суставов сочленены. У взрослого человека обычно 206 костей в теле, это означает, что пятая часть всех костей человека находится в ступнях.

Научные названия основных костей человеческой стопы:

1. Фаланги , которые являются пальцами ног.

2. Плюсневые кости , которые представляют собой кости в середине стопы.

3. Клинописи , которые представляют собой три кости в середине стопы по направлению к центру тела.

4. Кубовид — кость, прилегающая к клинописи на внешней стороне стопы.

5. Ладьевидная кость , которая является костью позади клинописи.

6. Таранная кость , также называемая лодыжкой, расположена непосредственно за ладьевидной костью.

7. Пяточная кость , которая также называется пяточной костью и является самой большой костью стопы.

Инженеры-механики потратили десятилетия усилий и миллионы долларов, пытаясь скопировать механизмы человеческой стопы для протезов, роботов и других приложений.Несмотря на то, что в этом направлении были достигнуты большие успехи, можно с уверенностью сказать, что созданная Богом человеческая ступня по-прежнему остается лучшим дизайном. Пройдет какое-то время, прежде чем человек сможет хотя бы приблизиться к самовосстановлению любого живого организма.

Механизм человеческой стопы включает в себя все следующие спроектированные функции:

1. Подобно арке в мосту, арки стопы позволяют поддерживать относительно большой вес на небольшой площади поверхности.

2. Нога может действовать как рычаг, чтобы поворачиваться при таких действиях, как нажатие ножной педали на пианино или педали газа в автомобиле.

3. Человеческая ступня действует как вертикальный подъемник, поэтому мы можем подняться на цыпочки.

4. Кости, мышцы и связки работают вместе, чтобы действовать как катапульта, когда мы прыгаем.

5. Человеческие ступни действуют как подушки, когда мы ходим или бегаем. (Кожа на подошвах ног более плотная, чем на любой другой коже человеческого тела.)

Есть свидетельства того, что человеческая ступня изначально была спроектирована такой, какой она есть. Окаменелые человеческие ступни оказались практически идентичными ступням тех из нас, которые существуют сегодня. Ни в одном ископаемом следе человека не обнаружено ни одного анатомического изменения, которое указывало бы на то, что человек изменился с течением времени. Стопа — это «постуральная структура», означающая, что она не может претерпевать изменений без пагубного воздействия на каждую часть тела, имеющую отношение к позе. Этот факт сам по себе противоречит идее о том, что человек развивался на протяжении длительного времени.

Люди двуногие. Это характеристика, которая существует только у людей и является наиболее отличительным структурным признаком, отделяющим человека от животных. Все части человеческого скелета явно созданы для двуногости. Другой способ изучить уникальную конструкцию стопы человека — рассмотреть, что она состоит из пяти основных компонентов, как показано на изображении ниже:

На диаграмме выше мы видим 1. Голеностоп. 2. Каблук. 3. Подъем. 4. Плюсневые кости. 5.Пальцы ног. Когда человек идет, с каждым шагом происходит плавное движение нагрузки от одной составной части к другой, что не наблюдается ни у одного другого позвоночного животного. В стопе человека большой палец ноги имеет решающее значение для обеспечения характерного поступательного движения человека при шаге, беге и прыжке. Ноги обезьяны не позволяют этого, поскольку их большие пальцы ног предназначены в первую очередь для лазания и хватания, как показано на рисунке ниже, с человеческим следом слева и обезьяной справа.

Это различие между обезьянами и человеком более ясно показано на диаграмме ниже, которая показывает, как вес переносится на ступню при движении.Обезьяна не использует большой палец ноги (на самом деле «большой палец») при ходьбе, как человек.

Пятка человека намного больше, чем у любой обезьяны, ископаемой или существующей. Хотя некоторые животные могут двигаться, стоя на двух задних лапах (и поэтому считаются двуногими), они могут делать это только в течение коротких периодов времени и обычно предпочитают ориентацию на четвероногих.

Джадкинс писал: «Так разве двуногие люди развились из четвероногой походки обезьян, как утверждают эволюционисты? Конечно нет.Исследования показали, что эволюции двуногого мышления никогда не было, да и вообще не могло быть. Во-первых, двуногие не являются эволюционным преимуществом. Обезьяны передвигаются намного проще, быстрее и эффективнее, чем двуногие шаги человека. Человек не может ни передвигаться, прыгая с дерева на дерево, как шимпанзе, ни бегать, как гепард. Напротив, поскольку человек ходит на двух ногах, он гораздо медленнее передвигается по земле. По той же причине он является одним из самых незащищенных видов в природе с точки зрения передвижения и защиты.Согласно логике эволюции, обезьяны не должны были развиваться, чтобы принять двуногий шаг; вместо этого люди должны были развиться, чтобы стать четвероногими ». *

Тем не менее, в заключение, Бог создал человека, чтобы он ходил прямо, и в союзе с его превосходным мозгом и образом своего создателя он является единственным существом, обладающим способностью и разрешение владеть землей. Человеческие ступни в сочетании с другими структурными компонентами тела мастерски выполняют работу по обеспечению эффективной поддержки, равновесия и подвижности.Богу слава!

Дж.Д. Митчелл

* Джудкинс, Аарон, Глобальный феномен ископаемых следов человека в скале , 2009, Maverick Publishing, p. 265.

Инженерное дело или искусство ?: 360 Ортопедия:

Леонардо да Винчи сказал: «Человеческая нога — это шедевр инженерной мысли и произведение искусства». Он не шутил, учитывая, что человеческая ступня состоит из 26 костей, 33 суставов и более 100 мышц, сухожилий и связок.

Из-за того, что ступня такая сложная, есть много вещей, которые могут пойти наперекосяк; перелом в любой области может повлиять на другую часть тела. В любом случае такая серьезная травма, как перелом, будет означать невозможность выдерживать любой вес. Это может быть довольно болезненным, нарушать равновесие, увеличивать давление на противоположную ногу и суставы и даже влиять на общее настроение из-за отсутствия упражнений, которое может возникнуть. Если быстро не принять меры, может развиться разрушенная кость, разрыв связки или необратимая деформация.

В случае переломов или переломов лечение стопы может быть таким же простым, как наложение гипса или корсета, если лечить быстро. Цифровой рентгеновский снимок покажет, как действовать дальше. Когда показано МРТ, в нашем офисе есть цифровая МРТ конечностей, что означает, что в аппарат вставляются только ступня и лодыжка… никакой ограничивающей трубки для вашего тела! Если разрыв серьезный или игнорируется, хирургическое вмешательство может быть вариантом компенсации сдвига в структуре стопы / лодыжки. Стресс-переломы могут потребовать в течение некоторого времени защитной обуви.

Отек — верный признак того, что медицинская помощь в порядке, но не всегда указывает на повреждение кости. Отек стопы и лодыжки может быть результатом травмы, но также может быть вызван приемом лекарств, диетой, беременностью или сгустком крови. Для определения источника отека требуется медицинский диагноз.

Некоторые из наиболее распространенных заболеваний стопы, которые мы видим в Sarasota Orthopaedic Associates :

  • Грибковые инфекции ногтей трудно поддаются лечению и, к сожалению, не проходят без лечения.
  • Бурситы возникают у основания большого пальца стопы, заставляя палец смещаться в сторону меньшего.
  • Натоптыши и мозоли или толстые твердые участки омертвевшей кожи возникают в результате трения или давления.
  • Подагра — это тип артрита большого пальца ноги.
  • Стопа спортсмена заразна, обычно его можно заразить, когда он идет босиком во влажных местах, например в раздевалке.
  • Молотковые пальцы могут быть болезненными, обычно наблюдаются в любом из средних пальцев стопы, когда они согнуты в среднем суставе.Часто бывает наследственным.
  • Подошвенный фасциит в худшем случае чаще всего проявляется утром и сопровождается болью в нижней части стопы.
  • Есть более распространенные состояния стопы, и, к счастью, их можно исправить.

Наша команда врачей Sarasota Orthopaedic Associates занимается многими видами травм конечностей, суставов и спины. Несмотря на то, что к любым травмам следует относиться серьезно, необходимо внимательно следить за повреждениями опорно-двигательного аппарата стопы и голеностопного сустава, поскольку эти травмы могут вызвать проблемы в других частях тела.Если вы попали в аварию и хотите лечиться, позвоните нам сегодня по телефону 941-951-2663, чтобы записаться на прием. У нас есть , четыре отделения, , и при необходимости мы можем записаться на прием в тот же день. Вы также можете записаться на прием прямо через наш веб-сайт: www.SOA.md Просто нажмите кнопку на главной странице, чтобы записаться на прием.

Источники: www.SOA.md и WebMD

Почему у человеческих стоп возникли дуги — и что происходит, если их нет

Более века биологи-эволюционисты восхищались изысканным дизайном человеческой стопы и тем, как ее особенности позволяют нам легко ходить прямо.Например, наши короткие пальцы ног позволяют нам бегать на большие расстояния.

Итак, статья, опубликованная в среду в Nature , утверждает, что другая часть нашей анатомии — дуга, проходящая через верхнюю часть стопы — играет большую роль в мобильности, чем считалось ранее. Эксперты говорят, что это открытие расширяет наше понимание эволюции биомеханики стопы и может привести к более точным роботизированным и протезным стопам, помочь врачам-ортопедам лечить заболевания стопы и даже вдохновить на создание более совершенных дизайнов обуви.

В поместье во Франции местные жители воссоздают древний процесс виноделия.

Фотография Брайана Финке, Getty Images через Nat Geo Image Collection

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

По данным группы исследователей из США, на этот недооцененный ранее атрибут, называемый поперечной дугой предплюсны (это горизонтальная кривая через верхнюю часть стопы), приходится более 40 процентов жесткости стопы современного человека. Япония и Великобритания.Эта метка верхнего свода сочетается с более известным примером на нижней стороне стопы, называемым медиальной продольной аркой. Вместе они объясняют уникальную жесткость наших ног, которая позволяет нам отталкиваться, не падая, и отличает нас от других приматов, которым нужна более гибкая ступня, чтобы хвататься за ветки деревьев.

«Мы были удивлены тем, какой эффект это произвело», — говорит Мадхусудхан Венкадесан, ведущий автор исследования и доцент кафедры машиностроения и материаловедения Йельского университета.«Было много споров о том, как форма стопы связана с жесткостью, но они сосредоточились на медиальной продольной арке [длинной от подушечки стопы до пятки на внутренней стороне стопы]».

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Слева : Перед сессией FutbolNet в спортивном комплексе «Центр Олимпафрика» имени Хуана Антонио Самаранча в Сенегале.

Фотография Тино Сориано, коллекция изображений Nat Geo

Справа : Группа пожилых сингапурцев собирается в Ботаническом саду Сингапура для тренировки.

Фотография Кори Ричардса, Nat Geo Image Collection

Легко понять взаимосвязь между изгибом дуги и жесткостью стопы, если вы возьмете долларовую купюру. Положите деньги ровно и слегка загните их длинные края так, чтобы середина загибалась вверх, как будто образуя трубу или автомобильный туннель. Это создает арку, идущую вдоль банкноты. Надавите пальцем на середину дуги клюва, и вы заметите некоторое сопротивление или жесткость. Команда Venkadesan хотела доказать, что аналогичный принцип — который также объясняет, почему складывание пиццы делает ее менее гибкой — работает в наших ногах.

«Мы должны были придумать способ проверить эту идею на практике», — говорит он.

Итак, они разработали серию экспериментов, в которых они провели тесты на изгиб на ногах двух человеческих трупов. У живых людей слишком сложно выделить роль поперечной дуги, потому что она работает синхронно с другими частями стопы. Но в ногах трупа исследователям удалось удалить эластичную ткань между длинными костями, называемую плюсневыми костями, чтобы напрямую измерить влияние свода на жесткость стопы.

Следующим шагом было понимание роли поперечной дуги в контексте эволюции человека. Поэтому команда Венкадесана разработала математическую модель для реконструкции истории человеческой стопы, сравнив нашу нынешнюю арку с окаменелостями вымерших видов гомининов.

Как они и подозревали, появление поперечной дуги, которая появилась у других гомининов более чем за 3 миллиона лет до того, как современные люди стали ходить по земле, было важным элементом двуногости. Затем последовала медиальная продольная дуга — прибывающая 1.8 миллионов лет назад, если быть точным. И эта комбинация создала необходимую жесткость, которая позволила нам в конечном итоге бегать марафоны и делать фотографии прыжков для социальных сетей.

Эксперты считают новое исследование ценным, потому что оно первое, в котором количественно определяется жесткость поперечной дуги.

Моторизованные пружины в управляемой лодыжке отталкиваются, как настоящая нога.

Фотография Марка Тиссена, Nat Geo Image Collection

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

«Мы давно знали о наличии поперечной дуги, но у нас никогда не было способа ее измерить, и мы не знали, как это влияет на общую функцию стопы», — говорит Николас. Холовка, доцент антропологии Университета Буффало в Нью-Йорке, изучающий эволюцию стопы человека. «Это существенно расширяет наше понимание того, как уникальная форма человеческой стопы обеспечивает уникальное передвижение на двух ногах».

Итак, что это исследование означает для людей с плоскостопием? Поперечная арка — их неизменный невоспетый герой.

Плоскостопие, отсутствие медиальной продольной дуги, может вызвать нагрузку на другие части тела и привести к боли в стопе. В какой-то момент это было основанием для автоматического отказа от военных.

Но исследование Венкадесана проливает свет на то, почему большинство людей с плоскостопием не страдают хронической болью или травмами, говорит Холовка.

«Вы можете себе представить, что у вас может быть плоскостопие с низким продольным сводом стопы, но, поскольку у вас относительно высокий поперечный свод стопы, вы все равно можете иметь жесткую стопу.- говорит Холовка, добавляя, что в будущих исследованиях следует изучить любые связи между степенью плоскостопия людей и их поперечным сводом стопы. Он также призывает найти способы количественной оценки этой поперечной кривизны дуги у живых людей, чтобы лучше понять боль в ногах, что может быть ключом к созданию корректирующих ортопедических изделий.

Другие будущие исследования должны изучить диапазон анатомии поперечной дуги у людей, чтобы исследовать корреляцию между высокой кривизной и высоким уровнем жесткости, добавляет Глен Лихтварк, доцент биомеханики в Университете Квинсленда в Сент-Люсии, Австралия.

«У вас может быть высокая кривая, но вы можете найти компромисс в другом месте. Или вы можете использовать свои мышцы по-другому. Мы этого еще не знаем », — говорит Лихтварк.

Женские ноги, красные туфли на высоких каблуках и такси на Таймс-сквер.

Фотография Тино Сориано, Nat Geo Image Collection

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

По словам Лихтварка, соавтора сопутствующей статьи в Nature , это исследование имеет практическое применение для здоровья стопы, включая разработку робототехники и протезирования, а также объяснение тайны того, почему ортопедические операции обеспечивают облегчение боли одним пациентам, а другим — нет.Также в будущем сотрудники обувного магазина смогут сканировать вашу стопу и давать индивидуальные рекомендации, основанные на общей структуре вашей стопы.

«Это исследование дает нам другое измерение сложной структуры стопы», — говорит Лихтварк. Это подчеркивает, что ступня трехмерна, и нам нужно начать думать о ней именно так ».

Иллюстрации костей стопы и анатомии стопы

Медицинские иллюстрации для анатомического образования

Мы можем предоставить индивидуальные или стандартные медицинские иллюстрации, показывающие анатомию стопы человека.На протяжении многих лет мы получали заказы на завершение медицинских иллюстраций для публикации книг по анатомии, плакатов и диаграмм по анатомии, а также на веб-сайтах по санитарному просвещению. В галерее представлены некоторые примеры выполненных нами работ. Однако мы можем получить заказ на создание индивидуальных иллюстраций для любого проекта.

Анатомия стопы

Стопа человека представляет собой специально разработанную сложную структуру, состоящую из 26 костей и 33 суставов, работающих вместе с 19 мышцами и 107 связками, чтобы выполнять высокоточные движения при движении.Во время движения стопа передает вес тела, а также силы, во много раз превышающие вес человеческого тела, для выполнения таких действий, как ходьба, бег и прыжки, и даже способна приспосабливаться, чтобы справляться с различными ландшафтами.

Стопа способна так хорошо двигаться благодаря расположению ее костей, связок и фасций, которые образуют пружинную сводчатую структуру с толстыми подушечками под пятками и пальцами ног для амортизации и поддержки. Эти структуры, называемые сводами стопы, образованы костями предплюсны и плюсны и укреплены связками и сухожилиями.

Арки стопы

Три дуги называются медиальной продольной аркой, расположенной вдоль внутренней стороны стопы, и латеральной продольной аркой, которая представляет собой меньшую арку вдоль внешней стороны стопы, и одну переднюю поперечную арку, проходящую через переднюю часть стопы, что, поскольку о его местонахождении нельзя увидеть в действии. Вместе их форма и структура позволяют им действовать так же, как пружина, неся вес тела и поглощая удары, возникающие во время передвижения.

Анатомические сведения о стопе человека

Саму ступню можно разделить на три отдельные части: заднюю, среднюю и переднюю. Задняя лапа состоит из двух из семи костей предплюсны, таранной кости и пяточной кости. Средняя часть стопы содержит остальные кости предплюсны, а передняя часть стопы — плюсневые кости и фаланги.

Из всех костей стопы таранная, кубовидная и средняя клинопись являются структурно наиболее важными, так как они являются так называемыми тремя замковыми камнями.Самый важный компонент в любой арочной конструкции — Keystone. Это кость или «замковый камень», который образует вершину арки и скрепляет всю структуру.

Кости производят клетки крови, называемые кроветворением, плюс они накапливают минералы в костном матриксе. Такие, как кальций, участвуют в метаболизме кальция, а костный мозг может хранить железо в ферротине и участвует в метаболизме железа. Костная структура состоит из смеси хондроитинсульфата и гидроксиапатита, составляющих 70% кости.

Старт не с той ноги

Анатомия стопы и голеностопного сустава человека. Кредит: сотрудники Blausen.com (2014 г.), WikiJournal of Medicine; doi: 10.15347 / wjm / 2014.010 (CC BY 3.0 [https://creativecommons.org/licenses/by/3.0]), через Wikimedia Commons

Человеческое тело удивительно способно… несмотря на то, что во многих местах это все спроектировано неправильно.

Возьмем, к примеру, нашу голень. В нашей стопе 26 костей, а в лодыжке 7. Движущихся частей гораздо больше, чем нужно для ходьбы или бега, что делает нас более склонными к травмам.

Как это произошло?

Что ж, мы произошли от более ранних гомининов, которые избегали хищников и находили пищу на деревьях.

Этим предкам была нужна хватательная ступня, как у шимпанзе, с большим пальцем ноги, как противоборствующий большой палец, и гибкой лодыжкой, как запястье.

Когда мы спускались с деревьев на землю, наши ноги должны были эволюционировать.

Стопа и лодыжка стали жесткими, чтобы образовать движущий рычаг. Арка разработана как амортизатор. Большой палец ноги двинулся вперед вместе с остальными.

Это сработало достаточно хорошо. Несмотря на то, что они построены на старой конструкции, больше похожей на руки, наши дефектные ноги перенесли нас в современность.

Теперь посмотрите на свои ступни и представьте себе другой дизайн: обтекаемую голень, обвитую связками, а не мышцами; сросшаяся лодыжка, оканчивающаяся одним или двумя большими простыми пальцами, в каждом по одной кости.

Звучит странно, но это структура, которая разгоняет страусов и лошадей до скорости более 40 миль в час, поглощая больше стресса, используя сравнительно меньше энергии.

Различные структуры, порожденные разным эволюционным давлением.

Мы рассмотрим другие любопытные случаи эволюции человека в будущих EarthDates.


Предыстория: начало не с той ноги

Синопсис: Если бы вы могли сконструировать наиболее эффективную ступню для балансировки, ходьбы или вертикального бега, в ней не было бы 26 костей, как в человеческой стопе. Как наши ноги эволюционировали, чтобы поддерживать нас?

  • Сравнение анатомии ног человека и страуса.Красные линии соединяют анатомические точки; зеленые линии соединяют функционально эквивалентные стыки. Кредит: Нина Шаллер, через ScienceinSchool.org Из всех животных Земли только люди и птицы по-настоящему двуногие. Естественная поза других животных зависит от четырех и более ног.
    • Люди могут стопоходить, то есть они стоят на ногах.
    • Птицы пальцевидные, то есть они стоят на цыпочках.
  • Человеческая ступня служит устойчивой платформой, когда мы стоим, и движущим рычагом, когда мы идем или бежим — так зачем ей 26 костей?
    • Нижняя нога человека намного сложнее, чем должна быть.В результате человеческие стопы и лодыжки страдают от самых разных заболеваний, таких как растяжения, компрессионные переломы, плоскостопие, подошвенный фасциит, бурситы, тендинит и бурсит.
    • Как приматы, люди прошли ряд эволюционных этапов. Ранние гоминины приспособились к защите от хищников, живя на деревьях, и нуждались в гибком хватательном придатке, как мы видим у современных шимпанзе и обезьян, а также в наших собственных запястьях и руках.
    • Когда человеческие предки эволюционировали примерно 5 миллионов лет назад, чтобы ходить прямо на двух ногах, хватательная ступня в конечном итоге превратилась в жесткий рычаг, который толкает нас вперед сегодня.
    • Чтобы обеспечить устойчивую платформу для движения, ступня должна была стать жесткой и развить свод, чтобы действовать как амортизатор. Большой палец ноги должен был сместиться с противоположной ориентации (как наши большие пальцы) на положение других пальцев.
    • Лодыжки человека состоят из семи костей и промежуточных связок, которые движутся вместе. Наши лодыжки были бы сильнее и менее подвержены травмам и работали бы так же хорошо, если бы эти кости были просто слиты в одну кость.
    • Зажившие сломанные лодыжки обнаружены в окаменелостях, возраст которых составляет 3 миллиона лет.
  • Копыта лошади — это ногти увеличенного среднего пальца ноги лошади. Предоставлено: Пит Маркхэм (CC BY-SA 2.0 [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0]) через Wikimedia Commons. Птицы эволюционировали в двуногие около 230 миллионов лет назад, поэтому у них было большое преимущество перед людьми. Если бы мы могли изменить форму наших ног и ступней, чтобы оптимизировать вертикальное равновесие и передвижение, мы могли бы выбрать дизайн, больше похожий на дизайн страуса.
    • Страусы могут бегать быстрее, чем большинство птиц.При беге со скоростью 37–44 миль в час (60–70 км / ч) страус может преодолеть весь олимпийский марафон всего за 40 минут, что в три раза быстрее, чем требуется чемпионам среди людей.
    • Вместо использования энергозатратных мышц для стабилизации суставы страуса стабилизируются связками, что значительно повышает их выносливость.
    • Как и у других птиц, лодыжка страуса находится посередине ноги и выглядит как перевернутое колено. Его настоящее колено находится на уровне груди, а бедро представляет собой короткую горизонтальную кость, соединяющуюся с бедром.Мускулатура ноги страуса расположена высоко, близко к телу, а голень очень легкая и легко раскачивается, обеспечивая как более быстрый темп, так и большую длину шага.
    • У страусов всего два пальца с мягкой подошвой для смягчения стресса. Большой палец действует как подпружиненный амортизатор, а второй используется как опора. Каждый палец — это отдельная кость.
    • Это идеальные беговые машины; однако они также имеют большой вес и могут потерять равновесие, если вы их поймаете!
    • Некоторые роботы созданы, чтобы двигаться как страусы.
  • Птицы — не единственные существа, которые бегают на цыпочках.
    • Млекопитающие произошли от общего предка с пятью пальцами ног, но некоторые животные остались с копытами.
    • Копыто лошади на самом деле является ногтем увеличенного среднего пальца ноги лошади. Боковые пальцы ног исчезли за миллионы лет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *