Стопа — это часть нижней конечности, которая выполняет важные функции опоры, амортизации и передвижения. Гладкость, легкость движения и эффективность ходьбы зависят от анатомической структуры и состояния стопы.У человека присутствуют своды стопы, которых нет у других видов. Здоровая нормальная стопа обычно имеет один поперечный и два продольных свода. Наружная часть продольного свода обеспечивает опору, в то время как внутренняя выполняет функцию амортизации.[9]
Стопа человека представляет собой сложную систему, которая состоит из трех основных отделов: предплюсна, плюсна и фаланги пальцев. Весь этот механизм функционирует благодаря 28 костям, разделенным на соответствующие группы(рис.1).
1. Первая группа — это кости предплюсны, включающие в себя 7 костей, такие как таранная, пяточная, кубовидная, ладьевидная, а также первая, вторая и третья клиновидные кости.
2. Вторая группа — это кости плюсны, состоящие из 5 костей - I-V плюсневые кости.
3. Третья группа — это фаланги пальцев стопы, включающие 14 костей. I палец имеет две фаланги, а II-V пальцы имеют по три фаланги. [22]
Плюсневые и предплюсовые кости не расположены на одной плоскости, а образуют продольные своды, выпуклые вверх. Из-за этого стопа контактирует с землей только несколькими точками на нижней поверхности: пяткой сзади и головками плюсневых костей спереди. Соответственно, кости плюсны образуют пять продольных сводов стопы, каждый из которых простирается от пятки к головке соответствующей плюсневой кости. В связи с различиями в форме и выпуклости продольных сводов нормальная стопа соприкасается с опорной площадкой только латеральным краем, в то время как медиальный край имеет явно выраженную дуговую форму. В дополнение к продольным сводам, выделяют два поперечных свода, расположенные во фронтальной плоскости и выпуклые вверх.[30]
Голеностопный сустав — это сложная структура, образованная эпифизами костей голени и таранной кости. Она укреплена с разных сторон различными связками. С медиальной стороны голеностопный сустав удерживается дельтовидной связкой, состоящей из четырех связок, в то время как с латеральной стороны его поддерживают три связки. [21]
Клиновидно-кубовидно-ладьевидный сустав формируется за счёт соединения ладьевидной кости с первыми, вторыми и третьими клиновидными костями, а также между клиновидными и кубовидной, ладьевидной и третьей клиновидной костями. Этот сустав поддерживается семью связками. Плюснепредплюсневые суставы образуются между I плюсневой и первой клиновидной костью, между II и III плюсневыми костями с соответствующими клиновидными, а также между IV и V плюсневыми костями и кубовидной костью. Они укреплены клиновидно-плюсневыми связками. Плюснефаланговые суставы насчитывают пять штук, где головка плюсневой кости соединяется с основанием основной фаланги каждого пальца. Межфаланговые суставы, которых девять, образуются головками фаланг в сочетании с основаниями дистально-расположенных фаланг. [10]
Все эти структуры и связи стопы обеспечивают ее сложные функции и взаимодействия во время движения. Наиболее значимыми функциональными единицами стопы являются периталарное сочленение, включающее голеностопный, подтаранный и среднеплюсневый суставы, и первый луч.[11]
Голеностопный сустав обеспечивает сгибание и разгибание стопы. Его ось проходит через верхние точки наружной и внутренней лодыжек. Диапазон движений в голеностопном суставе составляет от 18 до 22 градусов сгибания и от 15 до 52 градусов разгибания. Таранно-пяточный, или подтаранный сустав характеризуется тем, что ось его сочленения проходит сзади наперед, снаружи внутрь, от подошвы стопы в направлении ее тыла. Движения в этом суставе имеют винтообразную форму и контролируются тремя таранно-пяточными связками: передней, межкостной и латеральной, которые обеспечивают его стабильность. В литературе приводятся различные данные об амплитуде движений в этом суставе, от 25 до 50, что связано с разнообразием методов исследований этих движений.[27]
Среднеплюсневый сустав состоит из двух суставов: таранно-ладьевидного и пяточно-кубовидного. У них есть две оси, позволяющие осуществлять эверсию и инверсию передней части стопы (рис.2). Эти движения считаются относительно простыми. [14]
Эверсия — это поворот внутреннего края стопы в направлении подошвы, в то время как инверсия — это подъем внутреннего края стопы в тыльном направлении. Амплитуда этих движений обычно колеблется от 5 до 10. При эверсии оси таранно-ладьевидного и пяточно-кубовидного суставов становятся параллельными, что позволяет выполнять согласованные движения в обоих суставах. Эти движения придают стопе гибкость и эластичность, необходимые для поглощения ударной нагрузки. В случае инверсии оси суставов перестают быть параллельными, образуя угол, направленный в сторону боковой части и тыла стопы. Инверсия препятствует согласованным движениям в таранно-ладьевидном и пяточно-кубовидном суставах, делая стопу жестче. В этом состоянии стопа используется в качестве рычага для отталкивания от поверхности опоры. В среднеплюсневом суставе происходят движения передней части стопы относительно задней. Это позволяет передней части стопы тесно прилегать к поверхности опоры во время ходьбы, в то время как задняя часть стопы выполняет пронацию или супинацию. В периталарном сочленении основными движениями являются сгибание, разгибание, эверсия, инверсия и трансляция. Иногда эверсия и инверсия объединяются под общим термином "ротация". [23]
К более сложным движениям, чем эверсия и инверсия, относятся супинация (внутреннее вращение) и пронация (наружное вращение) стопы(рис. 3). Супинация включает в себя инверсию, аддукцию и подошвенное сгибание стопы, а пронация включает в себя эверсию, абдукцию и тыльное разгибание стопы. [21]
Дистальнее от среднеплюсневого сочленения находятся лучи или сегменты стопы (рис.4). В стопе содержится пять лучей в соответствии с количеством плюсневых костей. Первый, второй и третий медиальные сегменты включают в себя первую, вторую, третью клиновидные и I, II, III плюсневые кости. А IV и V плюсневые кости входят в состав четвертого и пятого сегментов. Лучи стопы способны двигаться как в подошвенном, так и в тыльном направлении. Эти движения в сагиттальной плоскости обеспечивают плотный контакт передней части стопы с поверхностью опоры. Боковые лучи (1-й и 5-й) имеют больший диапазон движений по сравнению с центральными (2-м, 3-м и 4-м), включая инверсию и эверсию. Центральные лучи (2-й и 3-й) обладают большей стабильностью в тыльном разгибании по сравнению с боковыми (1-м и 5-м). Каждый сегмент стопы может двигаться независимо от других. [22]
Первый луч стопы имеет особое значение для переката стопы и рассматривается как отдельная функциональная единица, содержащая I плюсневую и первую клиновидную кости. Подвижность первого луча зависит от состояния первого плюсне-клиновидного сустава, который стабилизируется тыльными и подошвенными связками между первой клиновидной и I плюсневой костями, а также длинной малоберцовой мышцей и ее сухожилием.[14]
Походка у детей формируется в процессе роста скелета и является прямой зависимостью от правильной и полноценной работы стопы. У человека функции нормальной стопы включают опорную, балансирующую и амортизирующую. Эти функции выполняются за счет слаженной работы крупной группы мышц, которые обеспечивают шаговый цикл. Шаговый цикл включает в себя фазу опоры и фазу переноса. Фаза опоры состоит из четырех периодов: начальный, средний и конечный периоды опоры, а также период подготовки к переносу ноги. Фаза переноса, в свою очередь, включает в себя период начала переноса ноги, средний период переноса ноги и конечный период переноса ноги.[6]
При движении стопы возникают значительные внутренние силы, которые зависят от множества факторов, включая положение задней части стопы, оказывающей влияние на все суставы стопы. Связь между движениями задней и передней частей стопы оценивается путем визуального анализа при пассивных движениях и во время стояния. Измерить соотношение костей в суставах стопы во время ходьбы практически невозможно, поэтому используется математическое моделирование для изучения пронации и супинации в подтаранном суставе, а также нейтрального положения стопы. Относительно нейтрального положения пронация вызывает увеличение нагрузки на продольный свод на 22% и момента движения в подтаранном суставе на 47%. Супинация, сравнительно с нейтральным положением, приводит к увеличению нагрузки на латеральный край стопы на 47% и момента движения в пяточно-кубовидном суставе на 55%. Предполагается, что в реальных условиях во время ходьбы происходят изменения сил в подобной степени, как это было рассчитано на моделировании.[16]
Масштаб движений в суставах стопы зависит от уровня ее нагрузки. В несжатом состоянии диапазон движений в суставах составляет следующее: в таранно-ладьевидном - 17,7, ладьевидно-клиновидном - 7,3, плюсне-клиновидном - 1,5. При сжатом состоянии амплитуда движений уменьшается: в таранно-ладьевидном суставе - 7, в ладьевидно-клиновидном - 5, в плюсне-клиновидном - 3,5.[18]
Во время нагрузки на стопу происходит изменение взаимного расположения костей стопы. При ходьбе, при увеличении нагрузки, плюсневая кость выполняет сложные движения относительно других костей. Относительно ладьевидной кости она выполняет инверсию, а относительно таранной кости - эверсию. Движения в суставах задней части стопы имеют вид винтовых с небольшим перемещением таранной кости относительно пяточной. Во время супинации пяточная кость смещается вперед по оси подтаранного сустава, а при пронации возвращается обратно по той же оси. По мере увеличения нагрузки на стопу происходит сгибание пяточной кости по оси большеберцовой кости, ее разгибание к тылу относительно таранной кости, а также увеличение амплитуды вращения суставов. Ротация в таранно-ладьевидном суставе составляет 9,4, в плюсне-ладьевидном - 7,2, а в голеностопном - 5,2.[21]
Из-за своего расположения стопа несет на себе весь вес тела, поэтому ее строение функционально обусловлено для выполнения функций амортизации, балансировки и стабилизации. Для эффективного выполнения этих функций необходима стабильность биокинематической цепи, которая достигается за счет активных и пассивных стабилизаторов.[3]