Размеры стопы и голени, способы их измерения. Основные биомеханические фазы ходьбы

Параметры стопы измеряют с различными целями. Для разработки типоразмеров обуви и проектирования колодок необходимы массовые обмеры здоровых или патологических измененных стоп. Стопу конкретного пациента измеряют при изготовлении ортопедической обуви и обуви по индивидуальному заказу.

На стопе измеряют три вида размеров: линейные (длина, ширина, высота), объемные и угловые. Длину и ширину стопы измеряют стопомером конструкции Ю. П. Зыбина – В. К. Макаричевой, а высотные размеры – высотомером. Объемные параметры стопы определяют с помощью гибкой нерастяжимой ленты с миллиметровыми делениями. Угловые параметры (угол отклонения 1 пальца, угол отклонения пятки и другие) измеряют для оценки степени деформации стопы при помощи угломера.

Рис. 9. Основные антропометрические точки стопы (а) и линии обмера стопы и голени (б, в)

Параметры всех выделенных анатомических точек замеряют в прямоугольной системе координат, т. е. в системе построения колодок.

Целесообразно измерять стопы обеих ног т. к. часто правая и левая стопы имеют различные размеры и строение. При измерении человек должен стоять так, чтобы нагрузка на обе ноги была равномерной.

Основными размерными признаками стопы, которые измеряются от наиболее выступающей точки 9 пятки, являются:

•  длина Д стопы – расстояние до наиболее удаленной точки 3 на первом или втором пальце;
•  Д в.п. – расстояние до центра 2 головки первой плюсневой кости (см. рис. 9, а);
•  Д н.п. – расстояние от центра 5 головки пятой плюсневой кости;
•  до конца пятого пальца 4;
•  до точки сгиба стопы 7;
•  до центра наружной лодыжки 8.Далее измеряют:
•  обхват в плюснефаланговом сочленении Ов.п (рис. 9, б) – периметр сечения через головку первой плюсневой кости;
•  обхват через наиболее широкое место стопы Он.п – периметр сечения, проходящего через головку пятой плюсневой кости;
•  обхват Ос через середину 6 длины стопы;
•  косой обхват Осг – периметр сечения, проходящего через точку сгиба стопы 7 и наиболее выпуклую точку пятки 9 (косой подъем);
•  обхват по лодыжкам Ол – периметр сечения, проходящего через центр внутренней лодыжки 1;
•  обхват над лодыжками O1 – периметр сечения, проходящего по наиболее узкому месту голени над лодыжками;
•  обхват голени в месте наибольшего развития икроножной мышцы О2;
•  обхват голени под коленкой О3;
•  ширину стопы Ш н.п и Ш в.п (рис. 9, в) по сечениям, проведенным перпендикулярно продольной оси через центры головок первой и пятой плюсневых костей;
•  ширину пятки Шп – по сечению, проведенному через центр пятки;
•  ширину опоры стопы (отпечатка) – на отпечатке по тем же сечениям, что и ширину стопы.В настоящее время для измерений разработано большое количество различных устройств и приборов – от простых механических до оптико-электронных. Стопа относится к сложному геометрическому телу, поэтому механические приборы не дают возможности точного измерения параметров стопы, а также полного совпадения повторных замеров. С этой точки зрения наиболее перспективны в использовании оптические и оптико-электронные методы, которые позволяют одномоментно получать точные измерения всех необходимых параметров. Однако наибольшее применение получили механические приборы, как наиболее доступные и простые в использовании.

Рис. 10. Плантограф (а) и контурограф (б): 1 – поливинилхлоридная пленка; 2 – рамка; 3 – основание; 4 – лист бумаги

Большое значение при обследовании стоп отводят визуальному изучению формы опорной поверхности стопы. Она может быть исследована подоскопией или плантографией.

Подоскопия. Для подоскопии используется специальное устройство – подоскоп. Он представляет собой прозрачную стеклянную пластину, расположенную горизонтально и дополненную зеркалом, установленным к ней под углом в 45°. Подоскопия дает возможность непосредственно наблюдать за зонами нагрузки подошвенной поверхности стопы при стоянии. При этом участки, на которые приходится большее давление, окажутся более светлыми.

Плантография. Плантография предполагает получение отпечатка стопы, его визуальную оценку и проведение графико-расчетного анализа. Методы плантографии по способу получения отпечатка могут быть разделены на прямые и непрямые. При непрямом методе используют специальный прибор – плантограф (рис. 10). Для снятия отпечатка и получения горизонтальной проекции стопы на подушечку плантографа наносят штемпельную краску, кладут чистый лист бумаги и опускают рамку 2, с натянутой поливинилхлоридной пленкой 1. На пленку ставят правую стопу, обводят ее контурографом и проецируют на плантограмму точку центра головки первой плюсневой кости 2, наиболее удаленной точки на первом или втором пальце 3, точку центра головки пятой плюсневой кости.

При проведении прямых методов плантографии происходит нанесение специальных веществ непосредственно на подошвенную поверхность стопы, которая затем устанавливается на бумагу. В качестве таких веществ могут быть использованы вазелин, синька, зеленка. Наиболее качественные прямые плантограммы могут быть получены при взаимодействии фотобумаги со стопой, смоченной раствором проявителя, а наиболее простые – при контакте мокрой стопы с полом или песком. Информативность плантографии значительно повышается при проведении одного из графико-расчетных методов анализа отпечатка.

Для оценки плантограмм детей может быть использована следующая методика, предложенная Н. А. Циркуновой (рис. 11,

Рис. 11. Метод оценки плантограмм детей: а – графический анализ плантограммы; б, в, г – типичные границы отпечатков для детей 3-4-х, 5-7-ми и 8-18-ти лет

а). К внутренней стороне полученного отпечатка проводится касательная АВ. Из середины расстояния АВ восстанавливается перпендикуляр СД, длина которого делится на три равные части. Типичная ширина отпечатка стопы здоровых детей трех-четырех лет будет ограничиваться серединой первой (от касательной) трети перпендикуляра СД (рис. 11, б). У детей пяти-семи лет граница отпечатка пройдет между первой и средней третью перпендикуляра (рис. 11, в), а начиная с восьми до восемнадцати лет – через середину СД (рис. 11, г).

Плантограммы обследуемых сравниваются с возрастными стандартами отпечатков. Ширина отпечатка, превышающая границы, указанные для данного возраста, может являться показателем уплощения стопы.

Плантографию следует рекомендовать к более широкому использованию как достаточно информативный метод косвенной оценки высоты продольных сводов и взаимного расположения отделов стопы.

При изготовлении закрытой обуви начинают обмер стоп со снятия наружного и подсводного контура. Для этого очерчивают контур стопы при расположении грифеля карандаша перпендикулярно поверхности бумаги, размером 320×250 мм. Обводят стопу кругом от наиболее выступающей точки пятки вначале с внутренней стороны, а затем с наружной. Таким образом получают наружный контур стопы.

Рис. 12. Типы стоп: а – узкая, б – средняя, в – широкая

Затем, не изменяя положения ноги, получают на этом же листе бумаги подсводный контур, располагая грифель карандаша под углом.

На бумаге должны оказаться два контура: внешний и внутренний.

Контуры можно также получить одним из способов получения плантограммы.

Снятие контуров позволит судить о состоянии сводов стопы, а также к какому типу относится стопа (рис. 12).

Измерение всех параметров выполняется гибкой, нерастягивающейся лентой. Снятые мерки используются для подбора и приправки колодок.

Индивидуальный обмер стопы по методу В. П. Апанасенко. Этот метод позволяет быстро, с высокой точностью и в строгом соответствии с антропологическими особенностями ноги человека обмерить стопу и подогнать колодку. Особенностью метода является применение измерительного листа-шаблона (ИШЛ).

Основные антропометрические точки и размерные признаки ноги. Учитывая цель обмера, выбирают и рассматривают то или иное количество признаков стопы. Предлагаются следующие основные точки и размерные признаки стопы и голени:

•  А – наиболее выступающая точка пятки на бугре пяточной кости;
•  Б – наиболее выступающая точка стопы на первом или втором пальце;
•  В – точка сгиба стопы;
•  Г – точка середины стопы;
•  П – точка пучковой части стопы;
•  АБ – длина стопы (Д);
•  АВ – расстояние по осевой линии до точки сгиба стопы В (АВ = 0,41 Д);
•  АП – расстояние по осевой линии до точки середины пучков П (АП = 0,72 Д);
•  Ш1 – ширина пятки;
•  Ш2 – ширина пучков;
•  h1 – высота до точки подъема стопы;
•  h2 – высота до точки сгиба стопы;
•  h3 – высота до нижней точки наружной лодыжки;
•  h4 – высота до наименьшего обхвата голени над лодыжками;
•  h5 – высота до нижнего края икроножной мышцы;
•  h6 – высота до места, наибольшего объема икроножной мышцы;
•  h7 – высота до подколенной впадины;
•  Опф – обхват в плюснефаланговом сочленении;
•  Осс – обхват через середину стопы;
•  Ок – косой обхват через сгиб и пятку;
•  Оум – обхват в наиболее узком месте голени;
•  Оик – обхват в нижнем крае икроножной мышцы;
•  Оим – обхват в месте наибольшего объема икроножной мышцы;
•  Опв – обхват в области подколенной впадины.Построение измерительного листа-шаблона. В центре листа бумаги размером 360×200 мм проводят горизонтальную прямую длиной 320 мм, от точки А откладывают отрезок АЕ=320 мм и получают основу шаблона (рис. 13), с помощью которого в дальнейшем можно будет обмерять стопы длиной от 210 до 310 мм.

Рис. 13. Измерительный лист шаблона с нанесенными контурами стопы и следа колодки.

Затем, не изменяя положения ноги, получают на этом же листе бумаги подсводный контур, располагая грифель карандаша под углом.

От точки А откладывают величины до точек середины стопы (АВ=0,5Д), середины пучков (АП=0,68 Д) и длины стопы (АБ = Д) (на рис. I. 4 точки В, П и Б рассчитаны для стопы длиной 210 мм). Из полученных точек восставляют перпендикуляры и получают линии середины стопы (шкала 1), середины пучков (шкала 2) и длины стопы (шкала 3) для всех размеров от 210 до 310 мм.

На основе шаблона откладывают величину сдвига стельки Аа. Согласно ГОСТ 3927-88* «Колодки обувные. Общие технические условия» эта величина равна Аа=0,02Д+0,05hk, где Д – длина стопы, hk – высота каблука.

В связи с незначительной длиной отрезка между смежными номерами на чертеже откладывают три расстояния, рассчитанных по среднему размеру для трех высот каблука (Аао – 4мм, Aa4 – 6 мм, Aa8 – 8 мм):

Аао – для высоты каблука от 0 до 20 мм;

Aa4 – для высоты каблука от 21 до 60 мм;

Aa8 – Для высоты каблука от 61 до 100 мм.

Построенный измерительный лист-шаблон размножают типографским способом и используют на приемных снятия мерки с ноги.

Для снятия мерки стопу ставят на ИШЛ так, чтобы выпуклая часть пятки касалась катета прямого угла треугольника, предварительно установленного прямым углом в точке А (рис. I. 74). В этом положении очерчивают контур стопы. По шкалам 1, 2 и 3 (см. рис. 13) определяют длину стопы и линии обмера в подъеме и пучках. На полученные линии накладывают измерительную ленту и определяют объемные параметры. Для примера, на рис. I. 6 показан ИШЛ с нанесенным контуром стопы и следом колодки для летней обуви размера 240 мм. Ориентирные линии размера 240 мм заштрихованы.

Стопу очерчивают карандашом в два приема. Сначала перпендикулярно к опорной поверхности очерчивают стопу, начиная с середины задней точки пятки, по внутреннему контуру до конца большого пальца. Затем обрисовывают наружную сторону, начиная с пятки и кончая большим пальцем. Обе линии должны совпадать у конца большого пальца.

Карандаш при очерчивании должен находиться под прямым углом к опорной поверхности. В зависимости от наклона карандаша полученный контур может быть больше или меньше фактического Рекомендуется расколоть карандаш в продольном направлении и очерчивать стопу графитом. При использовании обычного карандаша необходимо в дальнейшем учесть его толщину.

Рис. 14. Расположение стопы при обмере

Для правильного подбора следа колодки надо также иметь контур опорных мест стопы Для этого след стопы покрывают легкосмываемой краской, и ставят ногу на бумагу. С опорных мест стопы с помощью гибкой ленты с миллиметровыми делениями снимают объемные размеры.

При измерении объема стопы в пучках край ленты должен находиться с внутренней стороны стопы на наиболее выпуклом месте внутреннего пучка, а с наружной стороны – на наиболее выпуклом месте наружного пучка.

Объем в подъемной части стопы определяют лентой, которую накладывают на наиболее высокую точку гребня стопы в ее верхней части и на наиболее вогнутый участок в нижней подсводной части. Измерение высоты стопы в точках подъема и сгиба выполняют измерителем с иглами, вставленными тупыми концами наружу. Верхняя игла удлинена (рис. 15). Чтобы измерить объем через сгиб и пятку, ленту располагают на стопе у ее сгиба, а в задней части – через нижнюю точку округлости пятки.

Голень внизу измеряют в наиболее узком месте над лодыжкой. Лента должна находиться на одном уровне и не иметь перекосов. Это правило необходимо соблюдать и при обмере икр. При обмере голени и икры также определяют высоту от опорной поверхности до измеряемых мест.

При измерении объемных размеров стопы и голени лента должна вплотную прилегать к обмеряемому участку, не стягивая его. Полученные данные записывают на обратной стороне шаблона в порядке обмера.

Рис. 15. Измерение высотных параметров стопы: 1 – верхняя удлиненная игла; 2 – нижняя игла располагаемая параллельно плоскости опоры

При наличии дефектов стопы (например, мозоли, отклонение большого пальца и др.), которые могут повлиять на конструкцию обуви, на бумаге делают соответствующую отметку или зарисовку. Кроме того, отмечают особенности строения стопы (полная, сухая, отечная и т. п.).

На основе обмеров стоп разрабатывают рациональные конструкции колодок и обуви, ассортимент. При этом учитывают, что форма и размеры стопы изменяются при движении человека, увеличении или уменьшении величины нагрузки.

Исследования Ю. П. Зыбина показали, что при увеличении нагрузки длина стопы увеличивается в среднем на 2 – 3 мм, ширина – на 2,5 мм, размер обхвата в пучках – на 7 – 12, размер обхвата в подъеме – на 4 – 8 мм.

При изменении положения стопы в процессе ходьбы и бега ее длина увеличивается на 5 – 11 мм, размер обхвата внутреннего пучка и середины стопы – до 14 мм. В приподнятом свободном состоянии стопа на 6 – 7 мм короче, чем в нагруженном При опоре на пучки ширина стопы в пятке уменьшается на 4 – 6 мм. Размеры стопы также меняются при длительной ходьбе.

Исследования показали, что при длительной ходьбе с переносом тяжестей у мужчин длина стопы увеличивается на 1,5 – 5,0 мм, а ширина в пучках – на 3,0 – 3,4 мм. Кроме того, на изменение размеров стопы влияет высота подъема ее пяточной части По мере увеличения высоты каблука проекционные размеры стопы по длине сокращаются вследствие изгиба стопы в плюснефаланговом сочленении.

При изучении изменения размеров стопы в различных положениях было установлено, что при опоре стопы на внутренний пучок ее длина по следу увеличивается на 5 – 11 мм, размеры обхвата – на 5 – 6 мм.

В настоящее время стопу измеряют с помощью стопомеров различных конструкций и измерительных лент.

Основные биомеханические фазы ходьбы.

Анализ кинематики, опорных реакций и работы мышц различных частей тела убедительно показывает, что в течение цикла ходьбы происходит закономерная смена биомеханических событий. «Ходьба здоровых людей, несмотря на ряд индивидуальных особенностей, имеет типичную и устойчивую биомеханическую и иннервационную структуру, то есть определённую пространственно-временную характеристику движений и работы мышц»

Полный цикл ходьбы — период двойного шага — слагается для каждой ноги из фазы опоры и фазы переноса конечности.

При ходьбе человек последовательно опирается то на одну, то на другую ногу. Эта нога называется опорной. Контралатеральная нога в этот момент выносится вперед (Это — переносная нога). Период переноса ноги называется «фаза переноса». Полный цикл ходьбы — период двойного шага — слагается для каждой ноги из фазы опоры и фазы переноса конечности. В опорный период активное мышечное усилие конечностей создаёт динамические толчки, сообщающие центру тяжести тела ускорение, необходимое для поступательного движения. При ходьбе в среднем темпе фаза опоры длится примерно 60 % от цикла двойного шага, фаза переноса примерно 40 %.

Началом двойного шага принято считать момент контакта пятки с опорой. В норме приземление пятки осуществляется на её наружный отдел. С этого момента эта (правая) нога считается опорной. Иначе эту фазу ходьбы называют передний толчок — результат взаимодействия силы тяжести движущегося человека с опорой. На плоскости опоры при этом возникает опорная реакция, вертикальная составляющая которой превышает массу тела человека. Тазобедренный сустав находится в положении сгибания, нога выпрямлена в коленном суставе, стопа в положении лёгкого тыльного сгибания. Следующая фаза ходьбы — опора на всю стопу. Вес тела распределяется на передний и задний отдел опорной стопы. Другая, в данном случае — левая нога, сохраняет контакт с опорой. Тазобедренный сустав сохраняет положение сгибания, колено подгибается, смягчая силу инерции тела, стопа принимает среднее положение между тыльным и подошвенным сгибанием. Затем голень наклоняется вперёд, колено полностью разгибается, центр масс тела продвигается вперед. В этот период шага перемещение центра масс тела происходит без активного участия мышц, за счёт силы инерции. Опора на передний отдел стопы. Примерно через 65 % времени двойного шага, в конце интервала опоры, происходит отталкивание тела вперёд и вверх за счёт активного подошвенного сгибания стопы — реализуется задний толчок. Центр масс перемещается вперёд в результате активного сокращения мышц.

Следующая стадия — фаза переноса характеризуется отрывом ноги и перемещением центра масс под влиянием силы инерции. В середине этой фазы, все крупные суставы ноги находятся в положении максимального сгибания. Цикл ходьбы завершается моментом контакта пятки с опорой.