Анатомия ноги человека: Анатомия. Ноги — CG Magazine

Содержание

Анатомия. Ноги - CG Magazine

Вопреки тому, что я призываю художников рисовать больше деталей, я считаю, что они слишком часто усложняют бедра.

Вопреки тому, что я призываю художников рисовать больше деталей, я считаю, что они слишком часто усложняют бедра. Помните, в бедрах находится больше жира, чем в голени, таким образом, сложные анатомические детали будут меньше выделяться. Попытка показать сильное мускулистое бедро обречено на провал, разве что если художник имеет полное понимание его строения. При этом, я сначала показываю основные формы и перехожу к более сложным:

Формально, бедро начинается от бугра на верхнем конце бедренной кости (вертел). Это верхний наружный мыщелок бедренной кости, равноудаленный от ямки шеи и нижней части колена.

1. Бедро постепенно сужается к колену.

2. Четырехглавая мышца бедра. Располагается под углом. Медиальная широкая мышца бедра находится ниже всех.

Если вы собираетесь детализировать бедра (пожалуйста, учитывайте, что персонаж носит штаны), подумайте над большими и маленькими объемами и как их включить.

Каждая косточка и мышца занимают определенное пространство, соединены и отбрасывают тень.

Они одинаковы со всех углов: начинаем с базовых фигур, затем переходим к деталям. Старайтесь сдерживаться, все же кожа покрывает мышцы. Мы ведь не видим каждое волокно мышцы.

Например: слева — структурный рисунок. Справа — общий рисунок мышц (как это выглядит вместе с кожей).

Мужские бедра прямые. Женские, напротив, находятся больше под углом, более приспособленные к деторождению.

Движение

Благодаря суставам бедренных костей, они приспособлены для радиального движения, мышцы в основном сосредотачиваются на движении колена.

Несмотря на это, мы все же говорим о людях, а не о машинах. Поэтому жир и кожа так же играют свою роль.

Голень

Голень кажется довольно простой частью тела, но все же она сложнее, при рассмотрении деталей. Например, масса голени непосредственно ниже бедренной кости, но она смещена наружу. Это распространенная ошибка. Другие важные анатомические детали указаны ниже. Это занимает много времени, чтобы вспомнить их все, но оно того стоит.

Пожалуйста, воздержитесь от тенденции и нарисуйте нижнюю часть ноги, как простой перевернутый конус:

1. Голень — в первую очередь цилиндрической формы, но обратите внимание, как она выровнена на передней стороне. Это обусловлено выступающими плоскими, твердой гранью на берцовой кости. Это ощущается прямо под кожей! Никаких мышц там.

2. Икроножная мышца состоит из двух узловых точек, исходящих из бедренной кости. С другой стороны – лодыжка.

3. Большеберцовую можно посмотреть спереди. Незащищенные кости, являются причиной сильной боли, когда меня бьют по ноге. 🙁

1. Икроножная мышца располагается сзади, с противоположной стороны от большеберцовой кости и разгибателя пальцев стопы (спереди).

2. Профиль: обратите внимание на более плоскую переднюю часть голени и изогнутую заднюю часть. Это противоположность бедренной части, тем самым создавая баланс.

3. Икра сильнее, чем большеберцовая, потому что больше используется; Вы вытяните ногу вниз больше, чем если поднимете ее вверх.

Обратите внимание, что голень не на одной прямой с бедром. Она слегка отклоняется в сторону. За счет того, что внизу ноги шире, улучшается баланс. 

 

Лодыжка

Ситуация такая же, как и с кистями рук. Поэтому рассмотрим общий вариант.

Ступни – как дополнение. У них нет толком никаких органов. В основном вся их структура создается за счет костей. Ниже приведены упрощенные формы.

По сравнению с кистями рук, у лодыжек довольно маленький диапазон движения.

 

Ну и мини-урок по покрасу, в качестве примера

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 ног человека: строение. Анатомия человека: мышцы ног

Нижние конечности выполняют опорную и двигательную функции. Когда низкая опора перемещается на высокую, то есть на спину, верхние конечности или ягодицы, работа мышц изменяется вместе с изменением направления тяги. Характер становится другим и при движении одной или другой конечностью.

В статье рассматривается анатомия ноги в целом и строение мышц ноги человека в частности.

Кости и суставы

Прочную костную основу нижним конечностям обеспечивают бедренная, большая и малая берцовые кости. Главная нагрузка приходится именно на них. При этом самой большой как в этой части, так и во всем теле является бедренная кость. Малая и берцовая вместе составляют голень, а снизу расположена стопа, где кости имеют сложное строение с большим количеством маленьких костей. Между ними находятся суставы, благодаря которым стопа становится настолько подвижной. Она позволяет человеку занимать устойчивое положение.

Самыми крупными суставами в ногах являются тазобедренный, голеностопный и коленный, каждый из которых отвечает за какие-либо движения. Если они начинают неправильно функционировать, то движение затрудняется, и даже может стать невозможным вовсе.

Кровеносные сосуды и нервные окончания

Нижним конечностям необходимо много кислорода и питания. Поэтому здесь развита обширная сосудистая система, обеспечивающая эту часть кровью. Главный сосуд здесь — бедренная артерия. Вся кровь в нижние конечности обеспечивается именно через нее. Далее она разветвляется на множество веточек, образующих в конечном итоге капиллярную сеть. Вены повторяют ход артерии.

Без нервных импульсов движения были бы невозможны. Нервы подходят к мышцам, активизируя их при необходимости. Строение ноги в целом и строение мышц ноги человека (фото см. ниже) в частности основывается на тех же законах, что и весь организм. Поэтому при повреждении нервов движения будут нарушены, вплоть до возникновения паралича.

Такова в этой части анатомия человека. Мышцы ног, их строение и расположение рассмотрим теперь более подробно.

Мышцы

Мышцы нижних конечностей являются более мощными по сравнению с мышцами рук. Но, с другой стороны, они не такие точные, как на верхних конечностях. На мышцы ног человека приходится самая большая физическая нагрузка. К примеру, сила от опоры при прыжках с разбега у профессиональных спортсменов составляет более шестисот килограмм. Еще больше нагрузки они испытывают при прыжках в высоту, после чего следует отталкивание.

Во всех этих и других движениях участвуют не только мышцы ног человека, но и мышцы других групп: рук, плечевого пояса, туловища. Такую нагрузку называют глобальной, потому что она требует много энергии.

Анатомия человека: мышцы ног

Мышцы этой части тела разделяют на четыре группы:

  1. Передняя группа бедра.

  2. Задняя группа бедра.

  3. Ягодицы.

  4. Мышцы голени.

Рассмотрим детально каждую из групп по отдельности.

Передняя группа бедра

Мышцы ноги человека название в этой части имеют «четырехглавые», так как у них четыре головки:

  • прямой мышцы;
  • внутренней широкой мышцы;
  • наружной прямой мышцы;
  • средней широкой мышцы.

Четырехглавая — это самая мощная из всех мышц на теле человека. Она проходит по всей передней поверхности, где пересекается косой портняжной мышцей.

Все головки четырехглавой мышцы сходятся в нижней части бедра в общем сухожилии.

Прямая мышца является двуперистой и самой длинной. Книзу она расширяется и достигает середины бедра, после чего сужается и превращается в сухожилие, которое срастается с надколенной чашкой. Располагаясь на передней поверхности, она доходит и заканчивается у бугра большеберцовой кости.

Внутренняя широкая мышца является толстой. Она находится на передне-медиальной поверхности и с переднего края прикрывает прямую мышцу. Внутри соприкасается с медиальной группой. Местами ее покрывает портняжная мышца. Пучки мышц, которые окружают передне-медиальную поверхность, идут вперед и вниз в косом направлении. В нижней бедренной части она переходит в сухожилие, соединяясь с сухожилием прямой мышцы ног человека.

Наружная широкая мышца является плоской, находясь на передней наружной поверхности. Местами ее покрывает мышца, которая напрягает широкую фасцию. Край спереди покрыт прямой мышцей. Пучки мышц идут вперед и вниз в косом направлении, покрывая бедренную кость спереди, а внизу превращаются в сухожилие, вплетаясь в него (сухожилие прямой мышцы).

Средняя широкая мышца является слабейшей из представленных четырех. Она плоская и наиболее тонкая из них и находится на передней поверхности. Средняя широкая мышцы покрыта прямой, начинаясь от межвертальной линии в пределах ее ¾ сверху. Пучки идут строго вниз в вертикальном направлении, превращаясь в плоское сухожилие. Внизу бедра сухожилие прикрепляется к другому сухожилию, относящемуся к прямой мышце.

Главная функция, которую выполняет четырехглавая мышца, — разгибание ноги в колене. Двусоставная мышца участвует в сгибании бедра и наклоне вперед таза.

Мышцы ног, фото которых представлены в статье, — сложная система нашего организма.

Задняя группа бедра

В этой части, ближе к бокам, расположена двуглавая мышца бедра. Как понятно из названия, она состоит из двух головок:

  • длинной, берущей начало с седалищного бугра;
  • короткой, исходящей от трети латеральной губы посередине.

Главная ее функция заключается в сгибании в колене голени и разгибании бедра. Кроме того, вместе с большой ягодичной мышцей она разгибает туловище при укрепленной голени.

Ягодицы

В эту часть входят следующие мышцы ног человека:

  • большая ягодичная;
  • средняя ягодичная;
  • малая ягодичная.

Первая занимает всю поверхность ягодицы. Поэтому форма ягодиц в большей степени зависит именно от нее. Мышца берет начало у подвздошной кости, копчике и дорсальной крестцовой поверхности. Главная задача заключается в обеспечении передвижения тазобедренного сустава: распрямлении туловища, а также отведении назад ног.

Мышцы голени

Рассматривая далее строение мышц ноги человека, следуе сказать, что они заканчиваются в области голени. Здесь расположена трехглавая мышца, состоящая из двух, которые имеют общее сухожилие.

Икроножная мышца берет начало в бедренной кости над мыщелками пары головок, переходящих в сухожилие. Затем она продолжается в массивном ахилловом сухожилии, которое соединяется с задней поверхностью пяточной кости.

Другая мышца называется камбаловидной. Она мясистая и толстая, расположена по икроножной мышце и протягивается на большой части костей голени. Она берет начало на головке и верхней трети малоберцовой кости, опускается по большеберцовой, не касаясь средней трети голени с нижней. В конце переходит в ахиллово сухожилие.

Задняя мышца представлена подошвенной, которая начинается над мыщелком бедра и коленного сустава (капсулы). Она сливается с тонким и длинным сухожилием, закрепляясь у бугра пятки. Впрочем, такой мышцы может и не быть совсем.

Немало специалистов называют голеностопные мышцы упрямыми, так как развивать в этой части тела силу становится делом очень хлопотным. Длительные и динамичные нагрузки сделали описанные группы очень выносливыми. Поэтому развить их еще сильнее настолько трудно. Но при необходимости тренеры составляют специальные комплексы упражнений и для этих мышц.

Мышцы ног человека: анатомия, строение и названия

Анатомию изучает в школе каждый ребенок. Однако, с возрастом эти знания, как правило, забываются. Поэтому, если человек решил накачать мышцы, то ему приходится заново изучать их строение. Это нужно, чтобы иметь четкое представление, какие мускулы нуждаются в прокачке для создания красивого рельефа.

Помимо этого, анатомия помогает человеку понять, какие мышцы нужно напрягать в процессе тренировки и чувствовать их. В данной статье речь пойдет о строении мышц ног.

Анатомия мышц ног

Мышцы ног условно делят на следующие отделы:

  • мышцы ягодиц;
  • мышцы передней части бедер, название которым квадрицепсы;
  • мышцы задней поверхности бедра;
  • мышцы голени.

Каждый мышечный отдел, в свою очередь, состоит из других мышц, а каких именно, ниже будет рассмотрено более подробно.

Ягодицы

Далеко не все догадываются, что мышцы ног начинаются именно с ягодичных мышц. Тем не менее, это так. Ягодицы человека имеют следующие мышечное строение:

  • Большая ягодичная мышца. Именно она «отвечает» за движение бедра, а также распрямление тела и удерживание его в одном положении. Кроме того, эта мышца создает красивый рельеф попы. Она имеет самые крупные размеры из всех мышц организма человека.
  • Средняя ягодичная мышца. Это наружная мышца таза. Она «отвечает» за движение ноги человека вперед и назад. Также к ее функциям относится фиксирование тела при его разгибании. Данная мышца формирует рельеф ягодиц, поэтому нуждается в прокачке. Добиться хорошего результата в этом случае помогут приседания. Лучше выполнять их с отягощением. Тогда мышца будет прокачиваться быстрее.
  • Малая ягодичная мышца. Именно благодаря ей мы можем двигать ногами в стороны. Следовательно, махи ногой в стороны помогают прокачать эту мышцу.

Если вы хотите прокачать ягодичные мышцы, то вам следует обратить внимание на такие упражнения, как приседания с утяжелением, прямые выпады, выпады в сторону с утяжелением и без, подъем таза в положении лежа, махи и отводы ног и т. д.

Мышцы передней части бедер

Квадрицепс – это четырехглавая мышца передней части бедра человека. Ее основная функция – разгибание ноги в колене. Свое название она получила из-за того, что данная мышца состоит еще из четырех. Анатомия в данном случае будет такова:

  • Прямая мышца. Это самая длинная мышца в этом строении. Она располагается перед остальными тремя головками квадрицепса и практически полностью закрывает их.
  • Латеральная широкая мышца. Это крупная мышца, которая находится на внутренней стороне бедра человека.
  • Промежуточная широкая мышца. Она находится между латеральной и медиальной мышцами и является самой слаборазвитой в данном строении мышц.
  • Медиальная широкая мышца. Она располагается на нижней внутренней стороне бедра.

Все мышцы квадрицепса человека в анатомии рассматриваются как самостоятельные мышцы. Однако, прокачиваются они, как правило, все вместе.

Помимо этого, к передней части бедра человека относятся приводящие мышцы, которые, в свою очередь, состоят из других мышц. Анатомия их будет такова:

  • тонкая;
  • гребенчатая;
  • портняжная;
  • приводящая (она состоит из короткой, длинной и большой мышцы).

Данная группа мышц «отвечает» за приведение бедра. Отсюда она и получила свое название.

Мышцы передней части бедер можно прокачать с помощью таких упражнений, как приседания с утяжелением, жим ногами с утяжелением, упражнения в гакк-тренажере, разгибание ног в положении сидя и т. д.

Мышцы задней поверхности бедра

Это область является одной из самых проблемных зон тела как у мужчин, так и у женщин. В первом случае могут наблюдаться различные несовершенства, во втором случае целлюлит. Поэтому данным мышцам следует уделять больше внимания. Анатомия в этом случае будет такова:

  • Двуглавая мышца бедра. Она имеет название бицепс. Большинство людей сразу представляют себе руку и бугорок, расположенный сверху. Однако, в данном случае речь идет о бицепсе бедра. Ее расположение – задняя сторона бедра. Основная функция этой мышцы – сгибание голени в колене.
  • Полусухожильная мышца. Также расположена на задней стороне бедра. Функция – сгибание ноги в колене.
  • Полупоперечная мышца. Находится на задней стороне бедра, берет свое начало от седалищного бугра. Такая мышца «отвечает» за разворот голени вовнутрь, а также с ее помощью осуществляется движение бедра.

Чтобы прокачать мышцы задней поверхности бедра, следует выполнять такие упражнения, как приседания с утяжелением, поднимание и опускание туловища с зафиксированными ногами, сгибание и разгибание ног в положении лежа и т.д.

Мышцы голени

Анатомия мышц голени следующая:

  • Икроножная мышца. Она относится к двусуставным мышцам. Ее образуют медиальная и латеральная головки. Их соединение происходит в голени. Икроножная мышца занимает большую часть данной области тела.
  • Камбаловидная мышца. Она располагается под икроножной мышцей и в значительной степени уступает ей в размере. Однако, также способствует формированию красивого рельефа ноги.
  • Передняя большеберцовая мышца. Свое название получила неслучайно. Дело в том, что она начинается у большеберцовой кости. Благодаря ей человек может разгибать стопу, следовательно, ходить, бегать и т. д.
  • Подошвенная мышца. Представляет собой мышцу небольшого размера с длинным сухожилием. Это единственная мышца, которая есть не у каждого человека. Тем не менее, ее отсутствие не является аномальным явлением в анатомии ноги.

Прокачать мышцы голени вам помогут подъемы на носки в разных положениях, прыжки через скакалку, бег, ходьба и т. д.

Чтобы сформировать красивый рельеф ног, нужно прокачать все мышцы. Помогут это сделать упражнения, которые упоминались в данной статье. Зная правила их выполнения, можно добиться хороших результатов в короткие сроки.

 

Строение человеческой стопы

Из чего состоит стопа человека?

Состоит же данный орган из компонентов:

- мышцы

- кости

- нервы

- суставы

- сухожилия

- кровеносные сосуды

- суставы

 

Обратите внимание на то, что все кости, которые есть в человеческой стопе (их двадцать шесть), образуют три отдела:

1. Предплюсна. Включает в себя семь костей, которые в свою очередь соединяются с костями отдела плюсны. В ее состав входит: кубовидная, таранная (первой принимает на себя всю нагрузку), ладьевидная, латеральная клиновидная, пяточная (самая сильная кость), медиальная и промежуточная клиновидная.

2. Плюсна. Сюда входят только пять трубчатых костей. Находятся они между фалангами пальцев и предплюсного отдела.

3. Фаланги. Здесь находятся четырнадцать маленьких трубчатых костей. Именно они и создают сегмент пальцев стопы. Запомните, все пальцы состоят из тех фаланг и только один большой палец из двух.

 

Как видите, человеческая стопа состоит из тридцати трех сочленений и двадцати шести костей, которые соединяются между собой благодаря связкам, а их насчитывается больше ста.Обратите внимание и на тот факт, что все кости образуют между собой две дуги: поперечный свод и продольный свод стопы. Благодаря им стопа выдерживает нагрузку человеческого тела и помогает возникновению подъемной силы, которая образовывается при ходьбе.А вот мышцы стопы, в отличие от костей, имеют более сложную структуру. Их задача состоит в том, чтобы поддерживать стопу и помогать ей выполнять функцию движения. Здесь есть три зоны:

а) первая поперечная. Находится на области фалангов пальцев, она их покрывает.

б) вторая поперечная. Покрывает плюсную область.

в) третья поперечная. Располагается посередине пяточной.

 

Все мышцы можно условно поделить на несколько видов:

- отводящая мизинец – сгибает и отводит мизинец

- сгибатель пальцев (короткий) – сгибает пальцы ног.

- отводящий большой палец – функция работы заключается в том, что он способен согнуть и отвести данный палец, с его помощью укрепляется медиальная часть стопы.

- червеобразные – он сгибает фаланги пальцев ног и тянет их к большому пальцу.

- короткий сгибатель мизинца – он прекрасно укрепляет продольный свод и сгибает мизинец.

 

Ученые утверждают, что стопа получает кровь благодаря двум артериям : задней и передней. Передняя размещена спереди этого органа и создает дугу. А вот задняя артерия проходит через всю подошву и делится на два вида. Венозный отток осуществляется благодаря двум венам, которые находятся сверху (малая подкожная и большая) и двум, которые находятся глубоко, возле одноименных артерий. Стопа требует тчательного ухода, ведь этот хрупкая часть тела очень важна. Постоянно разминайте свои стопы и ноги. В этом Вам помогут массажеры для ног.

Также, каждый человек имеет свой неповторимый (папиллярный) узор на стопе, который в последнее время очень заинтересовал криминалистов. Считается, что папиллярный узор стопы, точно так же, как и папиллярный узор рук и пальцев не может повториться. Он у каждого человека свой.Данному органу посвящено очень много научных работ. А область медицины, которая занимается здоровьем человеческих стоп, называют подиатрией. Врачи утверждают, что здесь находиться около 360 акупункторных точек. Некоторые хироманты считают, что по узору стопы можно, как и по руках, легко прочесть будущее человека. При этом, по форме пальцев можно даже определить сколько будет детей в семье и кто будет главный: жена или муж. Огромную роль стопе отводится в единоборствах, танцах, криминалистике и пластической анатомии.

Ноги сблизили австралопитеков с людьми: Наука и техника: Lenta.ru

Стопы австралопитеков были устроены так же, как стопы современных людей. Такой вывод сделали ученые по итогам анализа костей Australopithecus afarensis, найденных в Африке. Сходное устройство стопы означает, что австралопитеки, как и люди, могли долгое время ходить по земле, но плохо лазали по деревьям. Работа исследователей опубликована в журнале Science, а коротко о ней пишет портал ScienceNOW.

Австралопитеки - высшие приматы, которые считаются прямыми предками человека. Они обитали на Земле в период от 4 до 2 миллионов лет назад. Самым известным представителем этой группы гоминид считается Люси - самка австралопитека, жившая 3,2 миллиона лет назад. Ее скелет сохранился достаточно хорошо, однако в нем отсутствуют стопы - анатомия которых является важным диагностическим признаком, позволяющим установить место особи на эволюционном древе.

Авторы новой работы анализировали кости 35 австралопитеков, которые были найдены в Эфиопии в течение последних 15 лет. Среди останков были обнаружены кости плюсны, в частности, длинная кость, которая соединяет большой палец с остальной стопой. Ее анатомия очень сильно отличается у обезьян, проводящих основную часть времени на деревьях, и у людей, ноги которых приспособлены для длительных перемещений по плоской поверхности.

У обезьян кость, связывающая большой палец со стопой, расположена плоско по отношению к поверхности земли. При этом средняя часть стопы у лазающих по деревьям животных очень подвижна, поэтому они могут прочно обхватывать ветви деревьев. У человека эта кость повернута вдоль длинной оси и находится под углом к земле. Она входит в систему костей, которые формируют подъем стопы, который играет роль амортизатора при длительной ходьбе, но при этом люди не могут так эффективно лазать по деревьям.

Новые результаты, возможно, позволят объяснить происхождение загадочных следов, найденных в Танзании возле города Лаэтоли. Возраст отпечатков составляет около 3,6 миллиона лет, но при этом они очень напоминают отпечатки, которые бы оставил человек, пройдя по мокрому песку. Многие специалисты сомневались, что такие "современные" следы мог оставить австралопитек.

Недавно другой коллектив ученых пришел к сходным выводам, используя другие методы исследования. Авторы сравнивали отпечатки, оставленные людьми и шимпанзе на мокром песке, со следами из Танзании и заключили, что "хозяин" древних отпечатков имел ту же анатомию, что и современные люди.

Прямохождение человека. Различия человека и человекообразных обезьян

Научный редактор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ, к.б.н., доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ им. Ломоносова Достающее звено

Специально для портала "Антропогенез.РУ". 
Авторский проект С.Дробышевского.  Электронная книга даст читателям базовую информацию о том, что известно современной науке о древней родословной человека.

Его комплекс определяется следующими основными признаками.

Расположение большого затылочного отверстия: слева направо - горилла, сахелянтроп, австралопитек африканский, Homo ergaster, современный человек.
Источник: Павел Волков. "Укрощение чёрной обезьяны".
http://warrax.net/85/m1.html

Слево направо - таз: человек, австралопитек афарский, ардипитек рамидус, шимпанзе.
Источник: Ardipithecus ramidus (Science, от 2.10.2009) http://www.sciencemag.org/ardipithecus/

Положение большого затылочного отверстия – у прямоходящих находится в центре длины основания черепа, открывается вниз; у четвероногих – в задней части основания черепа, повернуто назад. Соответственно, основание черепа укорочено у двуногих и удлинено у четвероногих. Вариант промежуточного типа известен уже у Sahelanthropus tchadensis около 6-7 млн. лет назад, а типичный для прямохождения – у Ardipithecus ramidus ramidus 3,9-4,4 млн. лет назад.

Строение таза – у прямоходящих таз широкий и низкий; у четвероногих таз узкий, высокий и длинный. Промежуточный вариант обнаруживается у Ardipithecus ramidus 4,4 млн. лет назад. Бипедальный вариант известен, начиная с Australopithecus afarensis 3,2 млн. лет назад.

Строение длинных костей ног – у прямоходящих ноги длинные, тазобедренные суставы сильно разведены друг от друга вследствие большой ширины таза, а колени сведены вместе, так что бедренные кости при взгляде спереди наклонены, а кости голени вертикальны, стопы сближены, при взгляде сбоку колени выпрямлены; у четвероногих приматов руки длиннее ног, колени разведены в стороны "колесом" и всегда полусогнуты, стопы разнесены друг от друга, так что при двуногом хождении обезьяна двигается очень неуклюже, враскачку, компенсируя неустойчивость сильными боковыми колебаниями туловища. Обоим вариантам соответствуют определённые характерные формы коленных и голеностопных суставов. Бипедальное строение бедренных костей известно, начиная с Orrorin tugenensis 6,2 млн. лет назад.

Стопа Homo habilis.
Палеонтологический музей, Москва.
Фото: А. Соколов

Строение стопы – у прямоходящих выражены продольный и поперечный своды (подъёмы) стопы, пальцы прямые, короткие, большой палец не отведён в сторону и малоподвижен; у четвероногих стопа плоская, пальцы длинные, изогнутые, подвижные, большой палец имеет хватательную функцию, может сильно отводиться в сторону, что имеет отражение в большей длине его мышц и характерной форме суставов. У Ardipithecus ramidus 4,4 млн. лет назад присутствуют своды стопы, но пальцы длинные и изогнутые, а большой палец способен отводиться далеко в сторону. В стопе Australopithecus anamensis 4,1 млн. лет назад, судя по строению большой берцовой кости, большой палец был малоподвижен. У Australopithecus afarensis 2,5-3,9 млн. лет назад cводы стопы хорошо выражены, большой палец мог слегка противопоставляться другим, но намного слабее, чем у современных обезьян, отпечаток ноги был почти как у современного человека. В стопе Australopithecus africanus и Paranthropus robustus большой палец был сильно отведён от других, пальцы были очень подвижные, строение промежуточное между обезьянами и человеком. У всех австралопитеков пальцы стопы были достаточно длинные и изогнутые. У Homo habilis стопа уплощённая, без выраженного свода, но пальцы прямые, короткие, а большой палец полностью приведён к остальным.

Строение рук – у полностью прямоходящих гоминид руки не приспособлены к хождению по земле или лазанию по деревьям, руки короткие, фаланги пальцев прямые; у разных приматов имеются многочисленные морфологические адаптации к цеплянию за ветви (включая варианты с редукцией большого или других пальцев, или со срастанием пальцев в единый "крючок"), а у высших человекообразных – к хождению по земле с опорой на фаланги согнутых пальцев (включая особую скошенность суставной поверхности лучевой кости). Черты приспособления к хождению по земле или лазанию по деревьям есть у австралопитеков Orrorin tugenensis, Ardipithecus kadabba, Ardipithecus ramidus, Australopithecus anamensis, Australopithecus afarensis, Australopithecus africanus, Paranthropus robustus и даже Homo habilis. В частности, не исключено, что Australopithecus anamensis часто передвигались на четвереньках с опорой на фаланги согнутых пальцев.

Строение позвоночника – у прямоходящих позвоночник ориентирован вертикально и имеет характерные изгибы – лордозы вперёд и кифозы назад, размеры позвонков закономерно увеличиваются сверху-вниз, крестец широкий и короткий; у четвероногих нет шейного и поясничного лордозов, а размеры позвонков различаются не столь закономерно, крестец узкий и длинный. У австралопитеков Australopithecus afarensis и Australopithecus africanus изгибы, вероятно, были как у современного человека, но некоторые детали строения позвонков (например, вытянутость тела позвонков спереди-назад) сближают их с обезьянами. Строение крестца у известных австралопитеков – начиная с Ardipithecus ramidus и Australopithecus afarensis – типично гоминидное.

Анатомо-физиологический обзор стопы человека

Если у вас есть привилегия узнать кое-что, чего вы не знаете о своей стопе, воспользуетесь ли вы этой возможностью?

Если ваш ответ отрицательный, я предлагаю вам закрыть вкладку прямо сейчас, и если да, то давайте перейдем к обзору структуры и функции стопы.


Человеческая стопа

Стопа человека содержит около 26 костей, 33 сустава и более 100 связок, сухожилий и мышц.

Разве это не кажется излишним для этой плоской конструкции, прекрасно зная, что она выдерживает вес всего тела? Это должно сказать вам, из чего состоит ступня и какую работу она выполняет.

Основная причина, по которой вы все еще можете стоять сегодня, заключается в том, что ваши ноги находятся в хорошем состоянии. Стопа отвечает за поддержку и баланс веса тела.

Поэтому необходимо, чтобы стопа оставалась здоровой и в отличном состоянии, чтобы у вас была правильная осанка, когда вы стоите в разных положениях и под разными углами.

А теперь поговорим немного о строении стопы!


Обзор костей стопы

• Фаланги пальцев ног

• Плюсневые кости, проходящие через плоскую часть стопы

• Клиновидные кости, ладьевидная кость и кубовидная кость - все они служат для создания твердой, но в некоторой степени гибкой основы.

• Пяточная кость - кость пятки

• Таранная кость, являющаяся костью лодыжки

• Таранная кость соединяется с большеберцовой костью, которая является основной костью голени

Человеческая ступня делится на три категории: передняя, ​​средняя и задняя.


Передняя часть стопы + средняя часть стопы

Передняя часть стопы состоит из пяти плюсневых костей и фаланг, известных как пальцы ног. Самая короткая из них - первая плюсневая кость, которая также является самой толстой и играет важную роль при движении вперед.

Ближе к головке первой плюсневой кости находятся две сесамовидные кости, которые соединены сухожилиями и связками.

Вторая, третья, четвертая и пятая плюсневые кости переднего отдела стопы более стабильны, потому что они защищены и не подвергаются чрезмерным тяговым усилиям.

Середина стопы представляет собой пирамидальную совокупность костей, которые составляют свод стопы. Он включает пять из семи костей предплюсны, известных как ладьевидная, кубовидная и три клинопись.

Передняя и средняя части стопы соединяются в пяти предплюсневых суставах.


Задняя часть стопы

Задняя часть стопы образует лодыжку и пятку и состоит из двух больших костей стопы, известных как таранная и пяточная кости.

Самая крупная кость предплюсны - пяточная кость, она образует пятку, а таранная кость - стержень лодыжки.


Своды стопы

Две основные функции стопы - это способность выдерживать вес тела и движение. Для выполнения обоих сервисов он должен быть гибким и поддерживать высокую степень стабильности.

Человеческая ступня состоит из трех арок, например:

Медиальная продольная дуга: она состоит из пяточной кости, ладьевидной кости, таранной кости, клинописи и трех плюсневых костей и очень важна, чем остальные две.

Боковая продольная дуга: состоит из пяточной кости, кубовидной кости, четвертой и пятой плюсневых костей.

Поперечная дуга: состоит из клинописи, кубовидной формы, а также пяти плюсневых оснований стопы, известных как пальцы.


Связки стопы

Связка - это гибкая ткань, соединяющая две кости вместе. Они прочные, и их довольно сложно поранить. Единственное повреждение связок - это растяжение связок, то есть разрыв или износ связок.

Но травмы также могут быть более опасными, и когда они случаются, это становится проблемой, потому что связки не получают кровоток, как кости и мышцы, и поэтому они очень медленно восстанавливаются.


Мышцы стопы

Стопа состоит не только из связок, но и имеет подчиненные, и важнейшей из них являются мышцы.

Конечно, в стопе много мышц, и их можно разделить на четыре категории, такие как внутренние мышцы подошвы, мышцы тыла (верхней части стопы), боковые мышцы подошвы и медиальные мышцы стопы. подошва.


Сухожилие стопы

Подобно тому, как связки соединяют два сустава вместе, существует толстая полоса, которая соединяет мышцы с костями, и она называется сухожилиями.Он отвечает за движение, возникающее всякий раз, когда мышцы тянут кости.


Условия для ног

Подошвенный фасциит: возникает в результате воспаления связки подошвенной фасции вокруг подошвы стопы. Сопровождается болью в пятке и своде.

Стопа спортсмена: вызывается инфекцией стопы, приводящей к сухой, шелушащейся, красной и раздраженной коже.

Повреждение ахиллова сухожилия: это связано с болью в задней части пятки и может указывать на проблему с ахилловым сухожилием.

Пяточная шпора: аномальный рост кости в пятке, который может вызывать сильную боль при ходьбе или стоянии. Пяточная шпора более высока у людей с подошвенным фасциитом, плоскостопием или высоким сводом стопы.

Упавший свод стопы (плоскостопие): можно исправить ортопедической обувью.

Метатарсагал: это вызвано перегрузкой стопы и ношением неподходящей обуви, что сопровождается болью и воспалением в подушечке стопы.

Перелом: кость, которая может повредить кость, является плюсневой костью в результате травмы или многократного использования.Сопровождается припухлостью, болью, покраснением и синяками.

Остеоартроз стопы: это вызвано износом компонентов стопы, а также возрастом. Сопровождается болью и отеками в стопах.


Средства для ухода за ногами

Ортопедические устройства: это помогает исправить и лечить некоторые деформации стоп, поскольку они сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать оптимальную поддержку стопам. Примерами являются туфли и сандалии с поддержкой свода и пятки.

Физиотерапия: включает в себя множество физических нагрузок, требующих силы и поддержки ступней и лодыжек.

Хирургия стопы: в некоторых случаях правильным выбором является хирургическая операция.

В чем уникальность стопы человека?

Наши ноги поддерживают нас. Кости, из которых состоят ступни, составляют четверть человеческого скелета, и тем не менее, несмотря на то, что они составляют такой большой процент тела, до недавнего времени они в значительной степени ускользнули от нас в летописи окаменелостей.Это расстраивает, потому что ясно, что эта история - эволюция человеческой стопы - очаровывала нас на протяжении сотен лет. В конце концов, это связано с поворотным моментом в развитии двуногости в нашей истории. Понимание различий между нашими ногами и ногами других обезьян (как древних, так и современных) может дать нам ключ к разгадке изменений, которые были необходимы для двуногости - и, возможно, самого двуногого. То, что возникло, - это история разнообразия движений, которая поддерживает аргументы в пользу мозаичной эволюции, что делает историю стопы в целом (не только нашей) замечательной.

В недавней обзорной статье исследователей Эллисона МакНатта и его коллег прослеживается литература об эволюции стопы человека. Поиски познания себя начинаются в 1699 году с анатомической оценки современных шимпанзе Эдвардом Тайсоном, который назвал их четырехчеловеческими, что означает, что все их придатки были приспособлены для работы в качестве рук. В 1863 году Томас Х. Хаксли проводил сравнения с ногами гориллы и отмечал, что, хотя они также были перевернутыми и обладали склонностью к хватанию, они также имели сходство мускулов с ногами человека.В 1935 году профессор анатомии Дадли Мортон предположил, что современная человеческая стопа является результатом двух различных переходов. В первом случае ступня должна была бы обладать более «обезьяноподобными» качествами с большей способностью к хватанию и гибкостью, и особенно с удлиненной областью средней части стопы. На более поздних стадиях ступня отошла бы от этих черт, хотя, возможно, сохранила способность «хватать» большим пальцем ноги.

Идеи были хороши, но нам были нужны окаменелости. Открытие OH 8 в 1960 году командой Лики в Олдувайском ущелье продвинуло нас вперед.ОН 8 относится к Олдувайскому гоминиду номер 8 и датируется примерно 1,8 миллионами лет. Он принадлежал представителю семейства Homo habilis и включает левую предплюсневую и плюсневую кости - предплюсны - это серия костей, которые составляют плоскость ступни, ведущую к пальцам, но не настоящие пальцы. Вместе с открытием Люси, а также следами Лаэтоли, OH 8 послужил историей о том, что человеческая ступня была адаптирована из ступни древесного шимпанзе. Однако в 1995 году ученые предположили, что анатомия голеностопного сустава и пятки (задней части стопы) существовала до анатомии передней части стопы человека, поскольку это относится к двуногому движению.Это было основано на открытии «Маленькой ноги», почти полного ископаемого скелета Australopithecus , извлеченного из Стеркфонтейна, Южная Африка, датируемого 3,3 миллиона лет назад, который демонстрировал аналогичные черты задней лапы. Ученые полагали, что ступня австралопитека была приспособлена для двуногого движения, но она также позволяла этому раннему предку человека при необходимости укрываться на деревьях. Объединив эти открытия по кусочкам, стало ясно, что эволюционная история человеческой стопы не может быть объяснена линейно.Человеческая нога развивалась независимо от других процессов эволюции человека и с разной скоростью у разных видов.

Одно из фактов, которые мы можем сказать с уверенностью, заключается в том, что современная человеческая ступня не произошла от ступни шимпанзе. Как бы разумно ни казалось проводить сравнения между ними, явное расхождение между родами от последнего общего предка (LCA) означает, что гоминины и панины развили ноги в соответствии со своими потребностями. Основное различие между ними заключается в гибкости.Стопа первого приспособлена для жесткого отталкивания, необходимого для двуногого передвижения. Стопы последнего обладают большей гибкостью в целом и способностью к хватанию, что позволяет лазать по деревьям, а также двигаться на четвероногих ногах по земле. Тщательный анатомический анализ показывает, что многие из различий между ними связаны с жесткостью одного по сравнению с гибкостью другого с сильными и изящными чертами, которые поддерживают разную мускулатуру и движения. Например, у людей большой палец ноги толще, чем у шимпанзе, и он совмещен с остальными пальцами ноги, что позволяет ноге отталкиваться от земли.Этот «большой палец ноги» не только более изящен у шимпанзе, но и изгибается по направлению к другим пальцам, обеспечивая более сильное сгибание. Эти характеристики относятся и к пальцам в целом. У людей эти кости более прочные и могут помочь поглощать часть давления отталкивания, в то время как у шимпанзе эти кости вытянуты и изогнуты с большей степенью гибкости.

Нога шимпанзе, скорее всего, содержит производные элементы, которые были адаптированы для поддержания их древесного образа жизни.Если мы хотим открыть «стопу предков», современная человеческая ступня может содержать подсказки. Мы еще не определили последнего общего предка, которого мы разделили с шимпанзе, но у нас есть очень старые окаменелости гоминидов, такие как Pierolapithecus catalaunicus (11,9 миллиона лет) и ископаемые останки гомининов, такие как Ardipithecus ramidus (4,4 миллиона лет). Последняя - самая старая из имеющихся у нас окаменелостей гомининов с относительно полной стопой. Между этими подставками для книг и другими обезьянами миоцена мы можем сделать то же самое, что и Мортон, и создать предложение для LCA.Мы можем предсказать, что он мог обладать грациозными чертами, облегчающими хватание и гибкостью. Он был бы перевернут, но он также мог пройти через более жесткую и прочную среднюю часть стопы, чтобы обеспечить возможность земной активности.

После перехода от Australopithecus к Homo пальцы ног уменьшились в длине и кривизне, лодыжка и соответствующая мускулатура уменьшились в размерах, и появились полные своды стопы. Большой палец ноги сместился, чтобы выровняться с другими пальцами, а не загибаться внутрь, что позволило более эффективно отталкиваться для двуногости.Есть некоторые исключения из этих разработок. У Homo naledi , например, пальцы ног более изогнуты, чем у всего рода Homo. А Homo floriensis имеет удлиненную переднюю часть стопы, которая больше всего напоминает таковую у бонобо. В таких вариациях нет ничего необычного; пяточные кости современных человекообразных обезьян различаются в зависимости от вида. Эти случаи иллюстрируют разнообразие эволюции стопы и передвижения, которые со временем могут дать более контекстуальные подсказки о жизни этих групп.

История человеческой стопы все еще разворачивается. Он уникален тем, что лучше всего соответствует нашему стилю двуногого передвижения. Изменения, которые ученые обнаружили в костях стопы австралопитов, предполагают, что существовала разница в том, как они ходили даже между собой, что верно для людей сегодня: у нас разная длина шага и разные способы опускаться на ноги. У некоторых более сильный шаг, чем у других, не говоря уже о том, как ноги танцоров меняются с годами тренировок.В нашей истории есть дополнительная сложность, связанная с воздействием привычного ношения обуви. Это изменило то, как мы ходим, и, несомненно, изменило морфологию наших ног. При этом необходимо будет учитывать возможности протезирования и доступности. История, хотя и неполная, остается не менее увлекательной, чем это было сотни лет назад, когда все, что у нас было, было сравнительной оценкой.

Комментарии здесь отключены. Но вы можете присоединиться к сообществу на Facebook.

Ссылка:

McNutt EJ, Zipfel B, DeSilva JM.Эволюция человеческой стопы. Evol Anthropol. 2018; 1-21. https://doi.org/10.1002/evan.21713

Возможно вам понравится:

У древней девочки были денисовцы и неандертальцы.
Наши отношения с хлебом, которым уже 14 400 лет.
Почему люди хотят пить воду из саркофага?
Мы изменили наше поведение, чтобы мы могли писать и ходить.
Обертывания показывают, что мумификация в Египте началась раньше, чем мы думали.
Что зубы могут рассказать нам о наших доисторических предках?
Разгадывая правду в записях о продуктах питания

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;

Иваненко Ю.П.

2 IRCCS Fondazione Santa Lucia, Рим, Италия; и

В. С. Гурфинкель

3 Орегонский университет здоровья и науки, Портленд, Орегон

1 Темпл университет, Филадельфия, Пенсильвания;

2 IRCCS Fondazione Santa Lucia, Рим, Италия; и

3 Орегонский университет здоровья и науки, Портленд, Орегон

Автор, ответственный за переписку.Адрес для запросов на перепечатку и другой корреспонденции: WG Wright, PT Dept., College of Health Professions, ME Dept., College of Engineering, 3307 N. 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 между 1 и 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 данные 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

Человеческая стопа 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 по длине 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 подошвенной подошве (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 сдавлением кожи подошвенной поверхности. 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 ступни 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 конечности 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 соответствующие амплитуде колебаний постурального давления стопы (протокол 1, ), 2 ) количественно измерили деформации стопы во время QS. ( протокол 2 ) и 3 ) применили очень небольшие нарушения свода стопы, приподняв плюсневые кости (MT) или пальцы ног во время QS ( протокол 3 ).Результаты обсуждаются в контексте вклада деформаций стопы в фактические 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, средний рост 171,6 ± 7,9 см, средний вес 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 () испытуемые ( n = 7) сидели на устойчивом стуле без подлокотников.Его высота была отрегулирована таким образом, чтобы бедро оставалось приблизительно горизонтальным, при этом колени и лодыжка были слегка согнуты более чем на 90 °, так что вертикальная ориентация голени была примерно такой же, как и при нормальном вертикальном положении. 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 с 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 линейного смещения измерял изменения высоты тыла стопы во время 10-килограммовой нагрузки и разгрузки колена в сидячем положении (протокол , ). 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 ( верхний график ), тогда как система оптоэлектронной камеры анализа движения показывает отклонение до 0,2 мм при измерении наземного маркера (2-й график). Система камеры (3-й график) и угловая камера ( нижний график ) надежно измеряли наклон голени A / P, но первая менее надежно из-за пониженной чувствительности, а также возможных артефактов движения кожи маркеров в голеностопных и коленных суставах. .град, Градусы. D , верх : вид сверху размещения стопы на подвижных и неподвижных поверхностях (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 субъекты 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 ( верхняя линия ). Силовая пластина, измеряющая нагрузку 10 кг веса на колено сидящего пациента ( нижний график ), показывает высокую корреляцию с деформацией свода стопы. B : среднее изменение роста (± SD) 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 связь между раскачиванием передней части тела и деформацией свода стопы во время QS, испытуемые ( n = 7) стояли с закрытыми глазами в течение 60 с на неподвижной горизонтальной силовой пластине AMTI (, B и C. ), на котором измеряли COP.Начало записи начиналось через 5–10 секунд после того, как испытуемый закрыл глаза, готовясь к испытанию. Датчик линейного смещения помещали на тыльную поверхность левой стопы примерно над клиновидными костями, но избегая 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, при этом 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 предвозмущения был переменной длиной, 10 с до возмущения использовались в качестве базовой линии для сравнения с периодом поствозмущения. 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 линия ), сильно коррелирует с наклоном голени A / P, измеренным с помощью углового 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 ( левая 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 костно-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

Меры по деформации свода стопы

В протоколах 1 и 2 измерения, полученные с помощью 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 будет сжимать 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 всех 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 (, нижняя кривые).

Реакция осанки на поверхностные возмущения стопы

В протоколе 3 нарушение 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 в большей степени 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 условиях MT ( 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 95% достоверности 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. Ответы на условия МТ больше, чем ответы на условия ОО. Все постуральные реакции показывают задержку. B : средние значения групп 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 передними компенсаторными ответами, 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 испытания, показавшие отсутствие реакции на наклон голени, проводились во время поверхностных возмущений малой амплитуды (т. Е. 1,5 и 3 мм) в состоянии TOE.

Еще одним показателем реакции позы, который показал явные изменения, был среднеквадратичный (RMS) наклон 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) за 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 возмущение 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.

Ответ ЭМГ на поверхностные возмущения стопы

Измерения ЭМГ TA и GAST выявили измеримые изменения мышечной активности, соответствующие началу пертурбации, которые значительно коррелировали с направлением колебаний A / P (). В среднем абсолютное изменение ЭМГ-активности составляло 43,1% относительно 10-секундного исходного показателя ЭМГ-активности 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 (от 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 изменения 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 (, уравнение 2 ) в испытаниях с отсутствием 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 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 ТОЭ ( 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 от 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 длительность 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 жировую подушку пяточной кости, уменьшая 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 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 длины 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 таковые имеются (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 ступня 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 опорных тканей, изменяет осанку и стабильность походки. Ряд кожных рефлексов и рефлексов, связанных с нагрузкой, 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 со 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, в частности, 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 опорной базой, находится в активном, гибком состоянии и чувствительна к незначительным 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 по 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). ).

РАСКРЫТИЕ 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, вызванные 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 вертикального положения 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 при движении 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]
  • Hicks JH. 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 участвуют в регулировании 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]
  • Morton 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]
  • Nardone A, Tarantola J, Miscio G, Pisano F, Schenone A, Schieppati M. 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 под влиянием стабильности и динамики опорной поверхности. Hum Mov Sci 30: 238–248, 2011 г. [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]

Кости стопы - предплюсны - плюсны - фаланги

Кости стопы обеспечивают механическую поддержку мягких тканей; помогая ноге выдерживать вес тела как в положении стоя, так и в движении.

Их можно разделить на три группы:

  • Tarsals - набор из семи костей неправильной формы.Они расположены проксимально в стопе в области щиколотки.
  • Плюсневые кости - соединяют фаланги с предплюсневыми костями. Их пять - по одной на каждую цифру.
  • Фаланги - кости пальцев ног. На каждом пальце ноги есть три фаланги - проксимальная, промежуточная и дистальная (кроме большого пальца стопы, у которого всего две фаланги).

Стопу также можно разделить на три области : (i) задняя часть стопы - таранная и пяточная кость; (ii) средняя часть стопы - ладьевидная, кубовидная и клинопись; и (iii) передняя часть стопы - плюсневые кости и фаланги.

В этой статье мы рассмотрим анатомию костей стопы - их костные ориентиры, суставы и клинические корреляции.

Рис. 1.0 - Обзор костей человеческой стопы. [/ caption]

Тарсалс

Плюсневые кости стопы организованы в три ряда: проксимальный, промежуточный и дистальный.

Проксимальная группа (задняя часть стопы)

Проксимальные кости предплюсны - таранная кость и пяточная кость.Они составляют заднюю часть стопы, образуя костный каркас вокруг проксимальных отделов лодыжки и пятки.

Талус

Таранная кость - самая верхняя из костей предплюсны. Он передает на стопу вес всего тела. Имеет три сочленения:

  • Вверху - голеностопный сустав - между таранной костью и костями голени (большеберцовая и малоберцовая).
  • Внизу - подтаранный сустав - между таранной костью и пяточной костью.
  • Спереди - таранно-ладьевидный сустав - между таранной костью и ладьевидной костью.

Основная функция таранной кости - передавать силы от большеберцовой кости к пяточной кости (известной как пяточная кость). Он шире спереди по сравнению с сзади, что обеспечивает дополнительную стабильность голеностопного сустава.

Хотя к таранной кости прикрепляются многочисленные связки, мышцы не берут начало и не прикрепляются к ней. Это означает, что существует высокий риск аваскулярного некроза , так как кровоснабжение зависит от фасциальных структур.

Calcaneus

пяточная кость является самой большой костью предплюсны, а лежит под таранной костью, где она составляет пятку. Имеет два сочленения:

  • Вверху - подтаранный (таранно-пяточный) сустав - между пяточной костью и таранной костью.
  • Спереди - пяточно-кубовидный сустав - между пяточной костью и кубовидной.

Он выступает назад и принимает на себя вес тела, когда пятка ударяется о землю при ходьбе.Задний аспект пяточной кости отмечен бугристостью пяточной кости , к которой прикрепляется ахиллово сухожилие.

Рис. 2. Кости предплюсны стопы. [/ caption]

Промежуточная группа (Середина стопы)

Промежуточный ряд костей предплюсны содержит одну кость, ладьевидную кость (названную так потому, что она имеет форму лодки) .

Расположенный медиально, он сочленяется с таранной костью сзади, со всеми тремя клиновидными костями спереди и кубовидной костью сбоку.На подошвенной поверхности ладьевидной кости имеется бугорок для прикрепления части сухожилия задней большеберцовой мышцы .

Дистальная группа (средняя часть стопы)

В дистальном ряду четыре предплюсневые кости - кубовидная и три клинописи. Эти кости сочленяются с плюсневыми костей стопы

.

Кубовид является самым дальним латеральным, лежит впереди пяточной кости и позади четвертой и пятой плюсневых костей. Как следует из названия, он имеет форму куба.На нижней (подошвенной) поверхности кубовидной кости имеется бороздка для сухожилия длинной малоберцовой мышцы.

Три клинописи (латеральная, промежуточная (или средняя) и медиальная) являются клиновидными костями. Они сочленяются ладьевидной костью кзади и плюсневыми костей кпереди. Форма костей помогает сформировать поперечный свод стопы. Они также являются точкой крепления нескольких мышц:

  • Медиальная клиновидная форма - передняя большеберцовая мышца, (часть) задняя большеберцовая мышца и длинная малоберцовая мышца
  • Боковая клиновидная форма - короткий сгибатель большого пальца стопы

[начало клинической практики]

Клиническая значимость: переломы таранной и пяточной кости

Таранная кость и пяточная кость расположены в проксимальной части стопы и голеностопного сустава и участвуют в передаче сил от тела к земле.Это наиболее часто встречающиеся переломы костей предплюсны.

Талус

Переломы таранной кости чаще всего возникают в шейке таранной кости (50%), но могут возникать в теле таранной кости или латеральном отростке, причем переломы в головке таранной кости встречаются реже.

  • Переломы шеи - обычно высокоэнергетические травмы, вызванные чрезмерным тыльным сгибанием стопы. Шейка таранной кости прижимается к большеберцовой кости. При этом типе перелома может нарушиться кровоснабжение таранной кости, что приводит к бессосудистому некрозу кости.
  • Переломы тела - обычно возникают при прыжках с высоты.

Calcaneus

Пяточная кость часто ломается в результате осевой нагрузки , обычно в результате падения с высоты. Эти пациенты должны быть обследованы на предмет сопутствующих травм, таких как переломы поясничного отдела позвоночника или нижней конечности.

Кость может сломаться на несколько частей - оскольчатый перелом . На рентгеновском снимке пяточная кость будет казаться короче и шире.

Даже после лечения перелом пяточной кости может вызвать дополнительные проблемы. Подколенный сустав обычно разрушается, в результате чего сустав становится артритом . Пациент будет испытывать боль при перевороте и вывороте, что может сделать ходьбу по неровной поверхности особенно болезненной. Также может быть поражен пяточно-кубовидный сустав.

Рис. 3. Рентгеновский снимок перелома пяточной кости. [/ caption]

[окончание клинической]

плюсны

Плюсневые кости расположены в передней части стопы , между предплюсневыми костями и фалангами.Они пронумерованы I-V (от медиального к латеральному).

Каждая плюсневая кость имеет похожее строение. Они выпуклые на дорсальной стороне и состоят из головы, шеи, стержня и основания (от дистального к проксимальному).

У них три или четыре сочленения:

  • Проксимально - предплюсневые суставы - между основаниями плюсневых и предплюсневых костей.
  • Латерально - межплюсневой сустав (суставы) - между плюсневой и прилегающей к ней плюсневой костью.
  • Дистально - плюснефаланговый сустав - между головкой плюсневой кости и проксимальной фалангой.

[старт-клиника]

Клиническая значимость: переломы плюсневых костей

Переломы плюсны могут возникать по трем основным причинам.

Самый распространенный метод перелома - это прямой удар по стопе - обычно от тяжелого предмета, падающего на стопу.

Другой тип травмы плюсневой кости - это стрессовый перелом , неполный перелом, вызванный повторяющейся нагрузкой на кость. Это часто встречается у спортсменов и чаще всего возникает на шее второй и третьей плюсневой кости и проксимальной части пятой плюсневой кости.

Плюсневые кости также могут быть переломаны чрезмерным выворачиванием стопы. Если стопа сильно перевернута, короткая малоберцовая мышца может оторвать («оторвать») основание пятой плюсневой кости.

[окончание клинической]

Фаланги

фаланги - это кости пальцев ног. Со второго по пятый пальцы ног имеют проксимальную, среднюю и дистальную фаланги. У большого пальца всего 2 пальца; проксимальная и дистальная фаланги.

По строению они похожи на плюсневые кости, каждая фаланга состоит из основания, стержня и головы.

футов: анатомия и физиология | Encyclopedia.com

Человеческая ступня - это одновременно самая функциональная, самая сложная и наиболее опасная часть анатомии. Сложную скелетную структуру стопы сравнивают с сочетанием механизмов и долговечностью прекрасных швейцарских часов, инструмента, способного толкать тело в любом направлении с высокой скоростью, выдерживая при этом силы, во много раз превышающие вес тела человека. Как структура, поддерживающая тело во всех аспектах вертикального движения, стопа подвергается постоянным физическим нагрузкам, некоторые из которых усугубляются такими условиями, как обувь и погода.Как и многие другие компоненты анатомии человека, которые функционируют постоянно, стопа замечается только тогда, когда она перестает нормально функционировать.

Стопа превратилась в течение сотен тысяч лет физиологического развития человека в механизм, который одновременно является сложной машиной и основой тела. Включая кости лодыжки, ступня состоит из 26 отдельных костей, многие из которых относительно небольшие и имеют изящную форму. Более 100 мышц, сухожилий и связок в сочетании со скелетными костями образуют 33 отдельных сустава в этой гибкой и динамичной структуре.Сложная серия кровеносных сосудов и нервных путей проходит в отдельных сетях, окруженных тканями стопы, чтобы поддерживать сердечно-сосудистые и неврологические потребности в движении. Сложность скелетной структуры стопы подчеркивается тем фактом, что кости двух человеческих стоп составляют почти 25% всех костей человеческого тела.

Неравномерность или дисбаланс в структуре стопы часто приводит к поражению других анатомических структур.Например, если человек имеет тенденцию с силой ударяться о землю передней частью подошвы стопы, а не пяткой, большая степень силы имеет тенденцию распространяться на коленный сустав или бедро.

Костная структура стопы разделена на три части: переднюю часть стопы, среднюю часть стопы и заднюю часть стопы. Передняя часть стопы состоит из костей пяти пальцев стопы, которые вместе известны как фаланги. Фаланги соединены с другими костями стопы более длинной соединительной костью, называемой плюсневой костью, в суставах, образованных на подушечке стопы с каждым пальцем.Передняя часть стопы способна выдерживать половину веса человека.

Середина стопы - это часть стопы, которая предназначена для поглощения ударов, создаваемых движением человека. Середина стопы состоит из пяти костей предплюсны и поддерживается подошвенной фасцией, связкой, которая важна для функции свода стопы. Подошвенная фасция проходит по всей длине стопы и прикрепляется к пяточной кости (пяточная кость, самая большая кость стопы) к передней части стопы.Задний отдел стопы, включая структуру голеностопного сустава, соединяется с костями голени таранной костью, голеностопной костью. Соединение, созданное на пятке и голеностопном суставе, является подтаранным суставом, который позволяет голеностопному суставу полностью вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки.

Двадцать мышц, которые генерируют движение в стопе, имеют такую ​​же тонкую и сложную структуру, как и скелетная кость стопы-компаньона. Эти мышцы, как и ахиллово сухожилие, отвечают за создание стопой всех типов движений.Например, передняя большеберцовая мышца позволяет ступне двигаться вверх, что необходимо для отрыва передней части стопы от земли. Задняя большеберцовая мышца - это мышца, поддерживающая арку. Малоберцовая большеберцовая мышца контролирует движение на внешней стороне лодыжки, например поворот стопы на ее внешний край. Разгибатели используются, чтобы помочь лодыжке поднять пальцы ног, когда тело готовится к шагу вперед. Мышцы-сгибатели стабилизируют пальцы ног на земле, особенно когда тело неподвижно и вертикально.Ахиллово сухожилие, которое соединяет пятку с икроножной и камбаловидной мышцами, или икроножными мышцами, является самым большим и сильным сухожилием в организме. Ахиллес необходим для обеспечения устойчивости всей анатомической структуры голени при беге или прыжке.

Связки стопы образуют суставы, способные значительно сгибать пищу и выдерживать большой вес. Подошвенная фасция - самая длинная из связок стопы, она действует как амортизирующее устройство для всей конструкции во время движения.Каждый палец ноги имеет небольшие суставы, образованные связками, чтобы обеспечить гибкость каждого из этих придатков, независимо от остальной структуры.

Каждое движение стопы представляет собой серию синхронизированных мышечно-скелетных движений, выполняемых в координации с голеностопным и голеностопным суставами. Каждое движение тела, связанное с его движением вперед, назад или вверх, осуществляется этими компонентами комплексно. В спорте, когда стопа находится в неподвижном положении, она остается функциональной.Примером этого состояния является гребля, где основной упор спортсмена делается на выполнение гребка весла в воде, а ступня постоянно сгибается и способствует общему равновесию и устойчивости тела в плавсредстве. В таких занятиях, как стрельба и парусный спорт, неподвижные ступни спортсмена способствуют эффективному выполнению спортсменом других физических задач.

см. Также Разрыв ахиллова сухожилия; Анатомия и физиология голеностопного сустава; Анатомия голени.

Анатомия стопы и голеностопного сустава человека: Science Prints: Amazon.com: Industrial & Scientific


Марка Анатомические модели Lake Forest для обучения
Материал Алюминий, Металл
Материал рамы Алюминий

  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Совершенно новый
  • Анатомически точный
  • Ламинированный Deluxe Professional Grade
  • Размер: 26 дюймов x 20 дюймов
]]>
Характеристики
Фирменное наименование Анатомические модели Lake Forest для обучения
Вес изделия 0.00 фунтов
Материал Металл, Алюминий
Номер модели 9781587791376
Количество позиций 1
Номер детали 99795
Код UNSPSC 60100000

Анатомия стопы 101: Краткий урок от ортопеда из Нью-Гэмпшира

ДокторБрайан Надь | 30 января 2018 г.

Опубликовано в: Общий уход за ногами

Ваши ноги не просто переносят вас с места на место; они поддерживают вес и суставы всего вашего тела. Сохранение здоровья ног также помогает сохранить ваше тело сильным и здоровым. Так как же ваши ноги могут выдерживать такое давление? Ответ кроется в структуре самой стопы.

В стопе человека 26 костей

Три области костей стопы

Первое, что нужно знать о стопе, - это понимать три основных участка костей. Передняя часть стопы состоит из пальцев стопы (фаланги) и пяти более длинных костей (плюсневых костей), соединенных с ними. Срединная часть стопы включает в себя все кости, составляющие ваши дуги (ладьевидную, кубовидную и клинопись). Задняя часть стопы - это пяточная (пяточная) и голеностопная (таранная) кости.Если вам сделали рентгеновский снимок, который выявил проблемы с клинописью или средней частью стопы, это означает, что у вас проблема с сводом стопы. Пока все просто, правда?

Анатомия стопы: дуги и связки

26 костей в каждой ступне человека организованы таким образом, чтобы образовать дуг , которые похожи на небольшие мосты. На каждой ступне по три арки; два, идущие по их длине, и один, идущий поперек ваших ног. Своды помогают ноге сгибаться, когда вы идете по неровной поверхности, поэтому ваше тело остается опорой.Но арки не поддерживают себя; они получают «подъем» от ваших связок.

Связки - это полосы ткани, которые поддерживают ваши кости и связывают их вместе. Ваша стопа состоит из различных связок, но основные из них лежат под костями стопы. Сильные связки создают прочную, но гибкую основу, которая поддерживает вес всего тела и помогает двигаться. Врач-ортопед в Нью-Гэмпшире может посоветовать вам выполнять упражнения, укрепляющие связки, если у вас слабые ступни или лодыжки.Кроме того, некоторые виды растяжки могут облегчить тянущую боль в ногах.

Мышцы и движения стопы

Кости стопы, своды и связки не двигаются сами по себе; вот для чего нужны мышц . Движение стопы в значительной степени вызвано мышцами голени. Эти мышцы прикрепляются к ногам с помощью сухожилий и делают мышцы стопы более мощными. Мышцы на верхней части стопы (разгибатели) позволяют двигать и растягивать пальцы ног. У вас также есть четыре слоя мышц на ступнях или подошвах.

Первый слой находится ближе всего к поверхности подошвы стопы и помогает сгибать или сгибать пальцы ног. Они чем-то похожи на мышцы ваших рук, которые помогают вашим пальцам двигаться, но не обеспечивают такое же движение, как ваши пальцы; большинство людей не едят, не пишут и не стирают ногами! Остальные три слоя включают в себя сухожилия, и хотя каждый слой имеет собственное предназначение, они в основном работают вместе с остальными мышцами стопы, чтобы поддерживать стабильность сводов стопы.Они также помогают поддерживать общую стабильность и гибкость ваших ног.

Квалифицированный заботливый ортопед в Нью-Гэмпшире

Если у вас есть вопросы или опасения по поводу анатомии стопы, свяжитесь с доктором Надь, вашим квалифицированным, опытным и отзывчивым ортопедом в Нью-Гэмпшире. В Nagy Footcare мы уверены, что вы заслуживаете того, чтобы вас выслушали. Мы считаем, что вы заслуживаете того, чтобы ваши вопросы и проблемы были рассмотрены. Если вы страдаете от боли в стопе или лодыжке, мы считаем, что вы заслуживаете того, чтобы избавиться от боли.Мы считаем, что вы должны полностью понимать, что вызывает у вас боль, и какие варианты лечения лучше всего подходят для вас. Мы считаем, что у вас должен быть доступ к новейшим технологиям и доступным методам лечения, и хотим вам помочь. Позвоните Nagy Footcare, вашему ортопеду из Нью-Гэмпшира, сегодня.

В Nagy Footcare лучший день для нас - это когда вы просыпаетесь без боли в ногах.

.