Походка и осанка человека зависят от трех факторов.

В первую очередь от состояния опорно-двигательной системы .

Во вторую – от функционирования центральной нервной системы и регуляции позы и движения.

И в третью очередь – от взаимосвязи и взаимодействия этих систем (ОПС и ЦНС).

Опорно-двигательный аппарат представляет собой ряд кинематических цепей: костно-мышечные рычаги, соединенные шарнирами - суставами.

Стопы (1-й уровень) находятся внизу под длинной цепью, состоящей из нижних конечностей, позвоночного столба и головы. Все изменения, происходящие в стопах неизбежно по цепям (2-й уровень – костно-мышечные рычаги), передаются вверх до последнего звена, вызывая разнообразные эффекты во взаиморасположении сегментов, включении и выключении групп мышц, нарушения цикла ходьбы и т. д.

Такие изменения индуцируют импульсы в головной мозг, где включается 3-й-директивный уровень – центральная нервная система.

ЦНС оценивает новую ситуацию и отдает приказы о коррекции позы, походки, баланса, выработке компенсаторных механизмов и т. д.

Таким образом, любые нарушения стопы, а также вмешательства в стопу вызывают целый спектр эффектов. И чем более радикальные изменения или вмешательства, тем ярче эти эффекты.

БИОМЕХАНИКА ШАГА

Конструкция стопы человека идеальна для ходьбы, что дает нам возможность с наименьшими потерями для опорно-двигательной системы передвигаться на двух ногах. Но, к сожалению, природа никак не рассчитывала на появление обуви как таковой, особенно, узкой и жесткой, а также на высокие шпильки, асфальтовую и бетонную поверхность дорог, по которым мы ходим.

Во время ходьбы на стопу давит полный вес тела, во время бега – и того больше. Стоя человек нагружает стопу ровно половиной веса своего тела. Уже в силу этого необходимо внимательно следить за своими стопами.

Собственно, ходьба – процесс циклический, состоящий из шагов. А цикл шага разделяется на:

1- период опоры (перекат) и

2- период переноса .

Период опоры в свою очередь делится на 3-и фазы:

· опору пяткой (передний толчок);

· опору всей стопой;

· опору на носок (задний толчок).

Задуманная природой форма стопы способствует равномерному распределению этой нагрузки, а изогнутость свода обеспечивает рессорную функцию. У здоровой стопы должны быть три точки опоры: пяточный бугор, головка первой и наружная поверхность пятой плюсневой костей.

Амортизатор" href="/text/category/amortizator/" rel="bookmark">амортизатором при ударных нагрузках, смягчая напряжение от них на скелет, внутренние органы и даже головной мозг.

Перекат стопы начинается с фазы опоры на пятку .

Контакт пятки с опорой происходит несколько латеральнее середины заднего отдела стопы, это приводит к появлению вальгизирующего усилия в подтаранном суставе в начале реакции опоры. Вся пяточная кость смещается в латеральном направлении, а ее передний отдел наклоняется в подошвенном направлении. Пяточная кость выворачивается наружу из-под головки таранной кости, которая ротируется внутрь и, увлекая за собой малоберцовую кость, оказывает давление на большеберцовую. Это движение в подтаранном суставе называется эверсией. В это время происходит передний толчок.

После фазы опоры на пятку наступает фаза стояния на всей стопе .

Стопа под действием веса тела оказывается прижатой к земле, а площадь контакта достигает максимума. Плотная фиксация стопы к поверхности позволяет осуществить смещение голени по блоку таранной кости в направлении сзади вперед. На протяжении периода опоры всей стопой в контакт с опорой постепенно вступают пальцы. По мере отрыва пятки от опоры пальцы начинают разгибаться в плюсне-фаланговых суставах.

В фазе стояния на одной ноге свод стопы снижается до своей минимальной высоты, а площадь опоры достигает максимума. Снижение свода представляет собой результат амортизации нагрузки, приложенной к стопе, и воспроизведение упругого состояния для того, чтобы оттолкнуться от опоры. При отталкивании формируется задний толчок.

Во время отталкивания, с момента отрыва пятки, начинается натяжение подошвенного апоневроза. Этот процесс носит название «эффект лебедки». Натягиваемой частью является сам апоневроз, а головки плюсневых костей выступают в качестве барабана лебедки. Натяжение апоневроза происходит одновременно с напряжением трехглавой мышцы голени. Благодаря тяге апоневроза пяточная кость притягивается кпереди, а натяжение трехглавой мышцы голени подтягивает пятку кзади. Пяточная кость оказывается растянутой в двух направлениях, что приводит к стабилизации стопы. Стабилизация придает стопе необходимую жесткость, чтобы выполнить функцию рычага при отталкивании от опоры.

Во время фазы заднего толчка происходит движение, называемое инверсией стопы.

Это процесс, обратный эверсии. Инверсия осуществляется благодаря действию 2-х сил: натяжению подощвенного апоневроза и тяги 3-х главой мышцы голени.

В результате инверсии в подтаранном суставе возникает варизирующее усилие. При этом вся пяточная кость совершает движение внутрь, в медиальном направлении, а таранная кость ротируется наружу. Эти движения начинаются при отрыве пятки от опоры и оканчиваются в момент полного отрыва пальцев от опоры. К этому моменту оканчивается сгибание в I-м плюсне-фаланговом суставе. Полная амплитуда движений в этом суставе обеспечивает телу плавное ускорение по горизонтали, что снижает энергозатраты при ходьбе.

Идеальная стопа характеризуется нейтральным положением таранного сустава в середине опорной фазы. Это нейтральное положение требует незначительной мышечной активности для создания равновесия и обеспечивает эффективное поглощение ударной силы и продвижение вперед.

Проблемы биомеханического характера возникают в результате чрезмерной или ограниченной пронации во время опорной фазы.

В заключение

Нарушения строения стопы, силы и согласованности действия мышц, прочности и эластичности связок приводит к нарушению функций стопы и изменению походки, а также нарушениям осанки, болям и проблемам в вышележащих сегментах.

Врач-подиатр профессионально определит биомеханические нарушения походки, назначит коррекционные процедуры и даст указания по их устранению.

ПРОНАЦИЯ И СУПИНАЦИЯ

Именно стопа принимает на себя первый «удар» при ходьбе. Во время опоры на всю стопу происходит пронация , необходимая для амортизации и адаптации стопы к поверхности. Во время опоры на передний отдел стопа становится жесткой, происходит супинация , или, проще говоря, задний толчок.

Процесс пронации состоит из снижения высоты продольного свода (эверсии), отведения стопы и сгибания стопы на себя. Стопа в этот момент должна быть достаточно мягкой, чтобы сработать как пружинка. Процесс супинация состоит из подъема продольного свода (инверсии), приведения стопы и подошвенного сгибания стопы (или же опоры на носок). Супинация способствует толчковой функции, выталкивает тело вперед – для этого стопа, в отличие от пронации, должна быть достаточно твердой.

В норме, в фазе пронации стопа становится мягкой, а в фазе супинации – твердой. В случае же деформированных стоп, картина существенно меняется.

Условно можно выделить две основные деформации стопы:

- гиперпронированная стопа – (чрезмерная пронация стопы);

- полая стопа – (жесткая, постоянно «супинированная» стопа).

Пронированная стопа

Пронация здоровой стопы обеспечивает правильный шаг за счет большого количества задействованных суставов, мышц и сухожилий, вплоть до колена и бедра. Их слаженная работа обеспечивает адекватную опору и амортизацию.

В норме пронация стопы составляет порядка 5 градусов. Самое небольшое изменение степени пронации стопы моментально повлечет за собой возникновение компенсаторных процессов в голеностопе, колене, тазобедренных суставах и пояснично-крестцовых отделах спины.

Гиперпронация сопровождается снижением внутреннего продольного свода стопы. И чем более выражена степень гиперпронации стопы, тем более сильной будет нагрузка на опорно-двигательную систему.

https://pandia.ru/text/80/285/images/image006_39.jpg" width="421" height="275 src=">

Гиперсупинированная, жесткая, полая стопа многими ошибочно воспринимается как стопа с высоким подъемом. И неудивительно – крайне высокая арка свода стопы для обывателя действительно выглядит как высокий подъем.

У полой стопы понижена приспособляемость переднего отдела к поверхности, в результате чего ударная сила шага без смягчения переходит выше: в коленный сустав и, как по цепочке, вплоть до шейного отдела позвоночника, что может вызывать головные боли. В случае подобной деформации в фазе полной опоры на всю стопу не происходит амортизации, а, соответственно, и адаптации стопы под поверность.

У полой стопы пятка уходит внутрь, арка свода становится выше, опора происходит на наружный край стоп. Передний отдел такой стопы плохо или вообще не приспосабливается к опоре, отсутствует амортизация.

Вследствие соответствующей постановки стопы мозоли возникают под головками пятой плюсневой косточки. А так как отталкивание от поверхности происходит первым пальцем, то и на нем происходит омозоление – ближе к середине пальца.

Так же, как и при пронированной, у супинированной стопы происходит искривление первого пальца и его отклонение в сторону остальных с увеличением боковой косточки. Но при данной стопе чаще возникает дополнительный сомнительный «бонус» - молоткообразная деформация второго, третьего и четвертого пальцев. Чаще всего при полой стопе боли возникают по наружной поверхности голени, также чаще возникают боли в наружной поверхности бедра.

В заключение

В чистом виде пронированные или супинированные стопы встречаются довольно редко. Чаще можно обнаруживать сочетания этих состояний.

Врач-подиатр определяет вид деформации исходя из эластичности стопы: мягкая, жесткая и полужесткая.

Жесткая стопа требует для стелек более мягких материалов, мягкая стопа - более жестких. Это позволяет улучшить функции стопы.

Сочетание материалов различной жесткости (мягкости); материалов, восстанавливающих форму; различных покрытий, а так же различных корригирующих элементов позволяет изготовить и смоделировать стельки, максимально отвечающие требованиям конкретного человека.

ПЛОСКОСТОПИЕ

Такой популярный диагноз как плоскостопие в силу распространенности уже давно не привлекает к себе должного внимания. Однако не все так безобидно, как кажется.

Для того, чтобы осознать весь масштаб катастрофы, необходимо понимать, что стопа – это основной опорный отдел нижней конечности, на который приходится огромная нагрузка.

Свод стопы ориентирован в продольном и поперечном положениях, отчего их еще называют продольным и поперечным сводами . Высота свода и в продольном, и в поперечном направлениях удерживаются за счет разнообразных мышц и связок стопы, сгибателей пальцев, и подошвенного апоневроза.

Виды плоскостопия и его степени

Плоскостопие может быть врожденным или приобретенным . В первом случае причины кроются в патологиях внутриутробного развития стоп плода.

Причин же приобретенного плоскостопия довольно много, их можно разделить на две группы.

1. Неподходящая обувь, избыточный вес, травмы (переломы костей переднего отдела стопы, неправильно сросшиеся переломы лодыжек) могут привести к деформации стопы в виде плоскостопия.

2. Слабость мышц и связок и/или резкое изменение образа жизни с малоподвижного на активный.

Приобретенное плоскостопие может быть травматическим, паралитическим и рахитическим. Эти виды встречаются относительно редко. В отличие от «популярного» статического плоскостопия.

Степень плоскостопия определяется по размеру угла свода стопы. Формирующаяся деформация стопы проходит три фазы.

В начальной, первой, фазе плоскостопие называют слабовыраженным . Оно может сопровождаться незначительным изменением внешнего вида стопы, а также тупой болью в стопе и передней поверхности голени. После отдыха неприятные ощущения проходят.

Развиваясь, деформация превращается в перемежающееся, умеренно выраженное плоскостопие , сопровождающееся более существенным изменением вида стопы. К концу дня своды стопы понижаются, но после отдыха принимают нормальное положение. Также после отдыха проходит боль, возникающая в подошве стопы, предплюсне и мышцах голени. На эту фазу указывает появившиеся косолапость и грузность походки.

При дальнейшей прогрессии нарушается взаимное расположение костей, ведущее к перенапряжению связок. Деформация переходит в фазу выраженного плоскостопия . В этой фазе, когда стопа уже полностью деформирована, происходит нарушение работы всей опорно-двигательной системы.

Деформации свода стопы также делятся на продольное плоскостопие и поперечное.

При поперечном плоскостопии передний отдел стопы становится шире, первый палец отклоняется в сторону остальных четырех, которые, в свою очередь, приобретают молоткообразную форму. Появляются «натоптыши», косточка у первого пальца становится более выраженной.

Первая степень такой деформации напоминает о себе периодическим возникновением болей в передней части стоп. Как правило, возникает в результате повышенных физических нагрузок или длительного времени на ногах и проходит после отдыха.

Во второй степени боль локализуется довольно четко – головками средних плюсневых костей, становится более сильной и продолжительной.

При плоскостопии третьей степени болезненные ощущения усиливаются еще больше и становятся постоянными, локализуясь на поверхности стопы под головками всех плюсневых костей.

Поперечное плоскостопие часто сочетается с продольным.

При продольной деформации голеностопы заваливаются внутрь, а пятка наружу, первый палец также значительно смещается в сторону других, появляется выпирающая «косточка», внутренняя часть стопы частично или полностью опускается.

Сопровождается такое плоскостопие болью в средней части стопы, усталостью и неприятными ощущениями в мышцах голени во время ходьбы и в конце дня, частыми судорогами икроножных мышц, ограничением подвижности в суставах стоп, затруднениями при ходьбе. Все эти симптомы, конечно, возникают не в один день.

Продольное плоскостопие при первой степени не очень беспокоит человека: несильные болевые ощущения при физических нагрузках и повышенная усталость в ногах в конце дня обычно не воспринимаются серьезно. Однако стоит прислушаться к этим ощущениям.

На этом деформация не остановится и перейдет во вторую степень . Боли усилятся, внешний вид стопы заметно поменяется, вызывая уже трудности при подборе обуви и усиление боли, которые, правда, будут проходить после длительного отдыха.

Дальнейшее развитие продольного плоскостопия выльется в третью степень , при которой боли усилятся еще больше и станут постоянными. При этом болевые ощущения распространятся не только на стопу, но и на голень и поясницу.

Симптомы, свидетельствующие об изменении формы стопы, являются: смещение пальцев, появление «косточки» возле большого пальца, изменение формы пальцев; снижение свода; повышенная утомляемость при ходьбе; боли при длительной ходьбе, как в суставах, так и в икроножных мышцах; омозолелости; пяточные шпоры; головные боли.

В заключение

Сделать подобное невыгодное приобретение довольно просто в любом возрасте. Даже если с точки зрения здоровья и наследственности ничто не предвещало беды. Кроме того, шансы получить деформацию стоп одинаково равны и у тех, кто весь рабочий день проводит на ногах, и у тех, кто сидит за офисным столом.

Если вы обнаружили все или хотя бы несколько из перечисленных симптомов, то лучше не надеяться на традиционное «авось». Способность к амортизации деформированной стопы сводится практически к нулю, и ударная нагрузка начинает напрямую передаваться на суставы ног и позвоночник, а это чревато серьезными последствиями для здоровья организма в целом.

Необходимо также учитывать, что лечению плоскостопие не поддается, но вот предотвратить его дальнейшее развитие можно. И чем раньше вы обратите внимание на состояние своих стоп, тем больше у вас будет пространства для маневра. А именно для принятия профилактических мер: массажи, гимнастика для стоп и, конечно, правильный подбор обуви и анатомически правильных стелек. Комплексный подход к проблеме позволит избежать тяжелых последствий такого, казалось бы, пустякового диагноза.

Источник: http://www.medicinform.net/revmo/ther_pop34.htm , автор, если я правильно понимаю — Угнивенко. Почему он боится подписаться — не знаю.

Стопа — это орган опорно-двигательной системы, состоящий из 26 костей, 33 суставов, сети из более 100 связок, сухожилий и мышц, покрытый кожей, которая со стороны подошвы имеет уникальное строение, которое позволяет ей переносить сжимающие нагрузки большой величины (до 200 кг на см2).

Стопа является сложным биомеханическим комплексом, выполняющим 3 важные задачи при обеспечении функции опоры и движения человека:
1) обеспечение опоры и равновесия при стоянии,
2) поглощение энергии удара в момент "приземления" и придание телу вертикального импульса в момент отталкивания от опоры, что необходимо для реализации естественных локомоций (ходьба, бег, прыжки),
3) защита опорно-двигательной системы от возможных травм и перегрузок.

(Я обожаю милую привычку русских людей пиздить картинки и материалы без указания источника. Откуда она взята, я не знаю, встречаю её раз в 3 или 4 в разных местах, конкретно эту взял здесь, кто автор статьи и художник — неизвестно http://www.ploscostopie.ru/specialists/chil_ortoped/stopa_i_osanka1/ — H.B.)

Стопа — это важная составная часть опорно-двигательной системы. Её функция и структура с одной стороны зависит от вышележащих элементов опорно-двигательного аппарата, а с другой стороны оказывает на них положительное или негативное влияние. Функция и структура стопы зависит от особенностей системы управления стоянием и локомоциями (от двигательного стереотипа) и от условий эксплуатации (особенности обуви, особенность и интенсивность повседневной двигательной активности).

Основное движение в стопе пронация — супинация...

Динамика стопы — это взаимодействие сил, действующих на стопу, и тех нагрузок и напряжений, которые возникают при воздействии этих сил. Стопа — это составная часть биомеханической системы опорно-двигательного аппарата и её динамика не может быть рассмотрена вне связи с этой системой. Динамика стопы это производная от движений опорно-двигательной системы (кинематики). Наиболее типовые движения человека, связанные с нагрузкой стопы — ходьба.

Стопа преодолевает очень большие по величине и по продолжительности повторяющиеся нагрузки. Скорость, на которой стопа "приземляется" на опору, составляет при быстрой ходьбе составляет 5 метров в секунду (18 км в час), а при беге до 20 м. в сек (70 км в час), что определяет силу столкновения с опорой равную 120-250% от веса тела. В течение дня обычный человек совершает от 2 до 6 тысяч шагов (за год — 860 000 — 2 085 600 шагов). Даже современные приборы - протезы стопы не служат при такой эксплуатации более 3 лет. Долговечность стопы человека определяется во первых совершенством механической конструкции и во вторых — уникальность материала, из которого "сделана" стопа.

Наиболее общие параметры, характеризующие ходьбу . Такими параметрами являются линия перемещения центра масс тела, длина шага, длинна двойного шага, угол разворота стопы, база опоры, а так же скорость перемещения и ритмичность ходьбы.

База опоры — это расстояние между двумя параллельными линиями, проведенными через центры опоры пяток параллельно линии перемещения. База опоры определяет устойчивость тела человека.

Разворот стопы — это угол, образованный линией перемещения и линией, проходящей через середину стопы: через центр опоры пятки и точку между 1 и 2 пальцем. Чем больше разворот стопы, тем больше база опоры, но меньше эффективность ходьбы (и наоборот).

Короткий шаг — это расстояние между точкой опоры пятки одной ноги и центром опоры пятки противоположной ноги.

Ритмичность — число шагов в минуту. Для взрослого – 113 шагов в минуту.

Ритмичность — отношение длительности переносной фазы одной ноги к длительности переносной фазы другой ноги.

Скорость ходьбы — число больших шагов в единицу времени, измеряется в единицах: шаг в минуту или километр в час.

Рисунок. Методика подографии.

Методики исследования ходьбы

Кинематику ходьбы изучают с использованием контактных и бесконтактных датчиков измерения углов в суставах (гониометрия), а так же с применением гироскопов — приборов, позволяющих определить угол наклона сегмента тела относительно линии гравитации. Важным методом в исследовании кинематики ходьбы является методика циклографии — метод регистрации координат светящихся точек, расположенных на сегментах тела.

Динамические характеристики ходьбы изучают с применением динамографической (силовой) платформы. При опоре на силовую платформу регистрируют вертикальную реакцию опоры, а также горизонтальные её составляющие.

Для регистрации давления отдельных участков стопы применяют датчики давления или тензодатчики, вмонтированные в подошву обуви.

Физиологические параметры ходьбы регистрируют при помощи методики электромиографии – методики регистрации биопотенциалов мышц. Электромиография, сопоставленная с данными методик оценки временной характеристики, кинематики и динамики ходьбы, является основой биомеханического и иннервационного анализа ходьбы.

Подография позволяет регистрировать моменты контакта различных отделов стопы с опорой для оценки временной структуры ходьбы. На этом основании определяют временные фазы шага.

Рассмотрим пример исследования ходьбы, основанного на применении самой простой, двухконтактной электроподографии. Этот метод заключается в использовании контактов в подошве специальной обуви, которые замыкаются при опоре на биомеханическую дорожку. На рисунке изображена ходьба в специальной обуви с двумя контактами в области пятки и переднего отдела стопы. Период замыкания контакта регистрируется и анализируется прибором: замыкание заднего контакта — опора на пятку, замыкание заднего и переднего — опора на всю стопу, замыкание переднего контакта — опора на передний отдел стопы. На этом основании строят график длительности каждого контакта для каждой ноги.

Рисунок. Временная структура ходьбы.

Существуют различные схемы временной структуры шага, предложенные различными биомеханическими школами. (Класс! Прямо "в военное время косинус 45 может достигать единицы". Только ссылки давать надо — H.B.)

График самой простой двухконтактной подограммы изображается в виде двух схем: подограмма правой ноги и подограмма левой ноги. Красным цветом выделена подограмма правой ноги. То есть той ноги, которая в данном случае начинает и заканчивает цикл ходьбы — двойной шаг. Тонкой линией обозначают отсутствие контакта с опорой, затем мы видим время контакта на задний отдел стопы, на всю стопу и на передний отдел.

Локомоторный цикл состоит из двух двуопорных и двух переносных фаз. По подограмме определяют интервал опоры на пятку, на всю стопу и на её передний отдел. Временные характеристики шага выражают в секундах и в процентах к продолжительности двойного шага, длительность которого принимают за 100%. Все остальные параметры ходьбы (кинематические, динамические и электрофизиологические) привязывают к подограмме — основному методу оценки временной характеристики ходьбы.

При ходьбе человек последовательно опирается то на одну, то на другую ногу. Эта нога называется опорной.

Контралатеральная (противоположная) нога в этот момент выносится вперёд (Это - переносная нога).

Период переноса ноги называется «фаза переноса ".

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

В опорный период активное мышечное усилие конечностей создаёт динамические толчки, сообщающие центру тяжести тела ускорение, необходимое для поступательного движения. При ходьбе в среднем темпе фаза опоры длится примерно 60% от цикла двойного шага, фаза опоры примерно 40%.

Рассмотрим наиболее общие перемещения тела в сагиттальной плоскости в процессе двойного шага. Началом двойного шага принято считать момент контакта пятки с опорой. В норме приземление пятки осуществляется на её наружный отдел (Ссылка где? Откуда взята норма? — H.B.) . С этого момента эта (правая) нога считается опорной. Иначе эту фазу ходьбы называют передний толчок — результат взаимодействия силы тяжести движущегося человека с опорой. На плоскости опоры при этом возникает опорная реакция, вертикальная составляющая корой превышает массу тела человека.

Рисунок. Сила реакции опоры.

Реакция опоры

Реальные силы при ходьбе, которые можно измерить — это силы реакции опоры. Сопоставление силы реакции опоры и кинематики шага позволяютувеличить оценить величину вращающего момента сустава.

Сила реакции опоры — это сила, действующая на тело со стороны опоры. Эта сила равна и противоположна той силе, которую оказывает тело на опору. Если при стоянии сила реакции опоры равна весу тела, то при ходьбе к этой силе прибавляются сила инерции и сила, создаваемая мышцами при отталкивании от опоры.

Для исследования силы реакции опоры обычно применяют динамографическую (силовую) платформу, которая вмонтирована в биомеханическую дорожку. При опоре в процессе ходьбы на эту платформу регистрируют возникающие силы — силы реакции опоры. Силовая платформа позволяет регистрировать результирующий вектор силы реакции опоры.

Динамическая характеристика ходьбы оценивается путём исследования опорных реакций , которые отражают взаимодействие сил , принимающих участие в построении локомоторного акта:
— мышечных,
— гравитационных и
— инерционных.

Вектор опорной реакции в проекции на основные плоскости разлагается на три составляющие:
— вертикальную,
— продольную и
— поперечную.

Эти составляющие позволяют судить об усилиях, связанных с вертикальным, продольным и поперечным перемещением общего центра масс.

Сила реакции опоры включает в себя
— вертикальную составляющую, действующую в направлении вверх-вниз,
— продольную составляющую, направленную вперед-назад по оси Y, и
— поперечную составляющую, направленную медиально-латерально по оси X.

Это производная от силы мышц, силы гравитации и силы инерции тела.

Рисунок. Вертикальная составляющая опорной реакции.

Вертикальная составляющая вектора опорной реакции.

График вертикальной составляющей опорной реакции при ходьбе в норме имеет вид плавной симметричной двугорбой кривой. Первый максимум кривой соответствует интервалу времени, когда в результате переноса тяжести тела на опорную ногу происходит передний толчок, второй максимум (задний толчок) отражает активное отталкивание ноги от опорной поверхности и вызывает продвижение тела вверх, вперёд и в сторону опорной конечности.

Оба максимума расположены выше уровня веса тела и составляют соответственно при медленном темпе примерно 100% от веса тела, при произвольном темпе 120%, при быстром — 150% и 140%. (Ссылки! Откуда эти данные опять? С потолка? — H.B.)

Минимум опорной реакции расположен симметрично между ними ниже линии веса тела. Возникновение минимума обусловлено задним толчком другой ноги и последующим её переносом; при этом появляется сила, направленная вверх, которая вычитается из веса тела. Минимум опорной реакции при разных темпах составляет от веса тела соответственно: при медленном темпе — примерно 100%, при произвольном темпе 70%, при быстром — 40%.

Рисунок. Точка приложения вектора реакции опоры.

Точка приложения вектора реакции опоры на стопу иначе называется центром давления. Это важно, для того чтобы знать, где находится точка приложения сил, действующих на тело со стороны опоры. При исследовании на силовой платформе эта точка называется точкой приложения силы реакции опоры .

Траектория силы реакции опоры в процессе ходьбы изображается в виде графика: «зависимость величины силы реакции опоры от времени опорного периода». График представляет собой перемещение вектора реакции опоры под стопой. Нормальный паттерн, траектория перемещения реакции опоры при нормальной ходьбе представляет собой перемещение от наружного отдела пяти вдоль наружного края стопы в медиальном направлении к точке между 1 и 2 пальцем стопы.

Траектория перемещения вариабельна и зависит от темпа и типа ходьбы, от рельефа поверхности опоры, от типа обуви, а именно от высоты каблука и от жёсткости подошвы. Паттерн реакции опоры во многом определяется функциональным состоянием мышц нижней конечности и иннервационной структурой ходьбы.

Важную информацию о распределении давления на различные участки стопы получают при помощи тензометрических измерений. Тензодатчики — датчики давления — располагают в специальной стельке для обуви. Этот метод исследования позволяет изучить не результирующую силу реакции опоры, как при динамометрическом методе, а распределение давления под разными отделами стопы.

Особенности биомеханики стопы при ходьбе

Рисунок. Фазы опорной реакции.

При ходьбе стопа выполняет четыре основные функции:
— адаптация к неровностям поверхности,
— поглощение энергии удара при приземлении,
— функцию жёсткого рычага для передачи вращательного момента вышележащим сегментам,
— перераспределение и смягчение ротационных усилий вышележащих сегментов.

Биомеханика стопы и функции стопы в различные фазы шага — различны. Если в фазу амортизации основная задача стопы — смягчение удара при контакте с поверхностью, то в период опоры на всю стопу задача стопы — перераспределение энергии для эффективного выполнения следующей фазы — отталкивания от опоры . Эта фаза ставит перед стопой задачу передачи лежащим выше сегментам силы реакции опоры.

Смягчение инерционной нагрузки при ходьбе и беге осуществляется сложным комплексом суставно-связочного аппарата, соединяющего 26 основных костей стопы, в котором выделяют 3 продольных и поперечный свод .

Рассмотрим строение только одного из них — среднего продольного свода . Пяточная, таранная и кости плюсны и предплюсны образуют своеобразную арку — рессору, способную уплощаться и расправляться. Нагрузка — вес тела — распределяется равномерно на передний и задний отдел стопы. Передний и задний отделы стопы соединены в единую кинематическую цепь мощным эластичным сухожилием — подошвенным апоневрозом, который подобно пружине возвращает распластанный под нагрузкой свод стопы (см. статью "стопа в статике").

Рисунок. Супинация и пронация стопы.

Рассмотрим точки приложения реакции опоры к стопе в процессе фазы опоры. Стопа приземляется на наружный отдел пятки. Затем на протяжении фазы приземления центр силы реакции опоры смещается к центру стопы в фазе опоры на всю стопу и на её передний внутренний отдел в фазу отталкивания.

Биомеханический смысл такой траектории перемещения точки приложения силы реакции опоры заключается в том, что при этом в различные фазы опоры создаются вращающие моменты , которые вызывают следующие движения в суставах стопы:

— супинация стопы — варус пятки и переднего отделов (рисунок 1); (Полая стопа, косолапие — H.B.)
— пронация стопы — вальгус переднего отдела и пятки , распластывание стопы (рисунок 2); (Плоскостопие — H.B.)
— вновь пронация стопы, при которой суставы стопы замыкаются и стопа приобретает жёсткость, необходимую для передачи энергии верхним сегментам (рисунок 3).

При опоре на всю стопу суставы размыкаются, стопа легко адаптируется к поверхности опоры. В этот период сухожилие стопы запасает энергию в виде энергии упругих связей, которую затем возвращает в период отталкивания.

Пронация стопы — результат внутренней ротации бедра в первую половину опоры ноги. При опоре на пятку колено подгибается, бедро ротируется внутрь, это ускоряет перекат через пятку и перенос веса тела на всю стопу. Затем стопа неизбежно распластывается, и энергия движения переходит в энергию упругих связей стопы.

Таким образом, во время ходьбы мы можем наблюдать два паттерна движений в суставах стопы: супинация и пронация.

При супинации стопа вращается внутрь за счёт подтаранного сустава, пятка находится в положении варуса, свод высокий . Суставы стопы находятся в положении замыкания, что обеспечивает необходимую жёсткость стопы при приземлении и отталкивании.

При пронации стопы мы видим обратный паттерн: продольный свод опускается, пятка в подтаранном суставе принимает положение вальгуса, суставы размыкаются, стопа легко адаптируется к опоре.

Отметим, что продольный свод стопы активно удерживает передняя большеберцовая мышца, дополнительно смягчает инерцию приземления и возвращает жёсткость стопы при отталкивании. В момент пронации стопа создает вращательный момент голени — момент наружной ротации.

Рисунок 20. Движение в подтаранном суставе.

Движение — пронация стопы — это вращение в подтаранном суставе

Ось этого сустава расположена косо, таким образом, что пронация стопы приводит к ротации голени. Это важно для рассмотрения вопроса "особенности биомеханики коленного сустава при ходьбе". Ось подтаранного сустава расположена косо в направлении спереди назад, изнутри кнаружи. Она явно не совпадает с направлением оси голеностопного и коленного суставов. Однако, именно такое её положение (явно несоосное с другими суставами) определяет эффективность ходьбы.

Рисунок. Распределение нагрузки в период опоры на стопу при ходьбе.

На рисунке мы видим, что первый пик нагрузки получается из контакта наружного отдела пятки с опорой, этот пик находится в первой фазе, в фазе переднего толчка. По мере переката через пятку нагрузка перемещается более на медиальный отдел пятки. Затем, нагрузка перемещается последовательно на 5, 4, 3 и затем вторую плюсневую кость. Это характерно для фазы опоры на всю стопу.

И в фазе отталкивания, в фазе опоры на передний отдел, нагрузка перемещается на первую плюсневую кость и большой палец ноги. Подгибание первого пальца и отталкивание от опоры завершает опорную фазу шага. Стопа отрывается от опоры.

Как мы уже говорили, результирующая, полученная при сложении всех сил, которые формируются при приземлении, опоре и отталкивании, выглядит в виде двугорбой кривой. Здесь следует отметить, что силы, определяющие реакцию опоры, имеют различное направление. Если при приземлении, силы гравитации и инерции направлены вниз, то при отталкивании сила активного сокращения мышц и инерции тела — вверх. При приземлении ноги мышцы работают в уступающем режиме и гасят энергию удара. Для реализации этого механизма необходима трансформация поступательного движения во вращательное . Один из таких механизмов мы рассмотрели выше: опора на пятку приводит к вращению относительно подтаранного сустава, пронация стопы приводит к наружной ротации голени и таким образом энергия приземления передается к вышележащим сегментам. Однако, этого недостаточно для полноценного поглощения переднего толчка.

Рисунок. Модель обратного маятника.

Рассмотрим ещё один важный биомеханический механизм — вращение относительно голеностопного сустава. Для этого представим себе идущего человека в виде обратного маятника с центром вращения в голеностопном суставе. Мы видим, как при опоре на пятку возникает вращающий момент, голень под влиянием силы инерции наклоняется вперёд, возникает целый каскад вращения в вышележащих суставах ноги, и общий центр масс тела совершает поступательное движение вперед. Схема, представленная на рисунке, не совсем точна, на ней (для упрощения) не изображён очень важный момент, очень важный механизм — подгибание в коленном суставе в момент опоры на пятку. Этот и многие другие механизмы трансформации движений при ходьбе, мы возможно рассмотрим в других статьях, посвященных биомеханике ходьбы.

Рисунок. Уступающая и преодолевающая работа мышц при ходьбе.

Для того, чтобы получить общее представление о работе мышц при ходьбе, которые являются не только источником энергии поступательного движения, но и выполняют важную функцию поглощения и перераспределения энергии в первую фазу опоры посмотрите на рисунок. Мышцы нижней конечности работают то в уступающем, то в преодолевающем режиме, то есть то притормаживают, то ускоряют движения в суставах, обеспечивая плавное поступательное движение общего центра массы.

Стопа является первым самым нагружаемым звеном этой сложной трансмиссии. Она осуществляет контакт с опорой, она перераспределяет силу реакции опоры на вышележащие сегменты опорно-двигательного аппарата и выполняет важную рессорную функцию, она обеспечивает устойчивость ноги и сцепление с опорной поверхностью.

Способность стопы противостоять нагрузкам обусловлена не только биомеханическим совершенством, но и свойством составляющих её тканей. Короткие и прочные кости стопы имеют форму, точно соответствующую направлению и величине нагрузки.

Известный закон биологии гласит «Функция определяет форму», из этого вытекают прошедшие проверку временем и практикой постулаты: "механические напряжения полностью определяют все детали структуры" и "кость разрастается преимущественно по направлению тяги и перпендикулярно плоскости давления". Структура нагрузки повседневных движений влияет и на рост детского скелета (например, быстрее растёт более нагружаемая толчковая, обычно правая, нога), и на структуру скелета у взрослых. Внешняя форма костей может изменяться под влиянием различных видов спорта или профессиональных движений. Они становятся массивнее и толще за счёт увеличения костной массы в наиболее нагружаемых участках. Таким образом, кости стопы адаптируют свою прочность в соответствии с весом человека и с повседневной двигательной активностью.

Рисунок. Подошвенный апоневроз и пяточная шпора.

Аналогичный закон действует и в отношении соединительнотканных структур стопы (связок, сухожилий и фасций). Волокна самой мощной фасции стопы — подошвенного апоневроза ориентированы вдоль самого нагружаемого продольного свода стопы (рис.).

Если повторяющиеся нагрузки по своей величине или продолжительности превышают возможности тканей стопы, то в них развиваются патологические реакции перегрузки и патологические процессы, такие как воспаление сухожилия, усталостные переломы, разрывы сухожилий... Например, отложение солей кальция в области прикрепления подошвенного апоневроза к бугру пяточной кости, которое именуется пяточной шпорой.

Плоскостопие, гиподинамия, избыточные спортивные нагрузки — обычная причина этих заболеваний. Но об этом в другой статье. (Ссылочки не забудьте — H.B.)

http://www.ploscostopie.ru/specialists/chil_ortoped/stopa_i_osanka1/ Автор статьи неизвестен, источник картинок — тоже. Но картинку с ротацией я вижу раз в 3 или 4.

Стопа и осанка

Какая связь между этими, казалось бы, отдалёнными частями тела: стопой и позвоночником? Прямая!

Наше тело от стоп до макушки — это отточенная эволюцией конструкция, где все звенья взаимосвязаны.

Стопы — «фундамент» тела, изъяны фундамента неизбежно вызывают перекос всей конструкции, нарушают осанку и походку человека, приводя к болям в позвоночнике и преждевременному «износу» суставов. По данным литературы, не менее чем у 80 % населения возникают проблемы опорно-двигательного аппарата, напрямую или опосредованно связанные с деформациями стопы.

Начальные элементы деформаций и функциональные недостатки стоп и осанки закладываются в детстве и следуют за человеком в его взрослую жизнь.

Считается, что с первых шагов ребёнка и до старости человек пешком огибает землю 4 раза. Стопа — это комплексная структура, состоящая из 26 костей, соединённых связками, суставами, мышцами и сухожилиями.

При рождении стопы детей ещё не сформированы, а будущие костные структуры представлены хрящом. Своды стоп, как и изгибы позвоночного столба, начинают активно формироваться с началом прямохождения. Первый этап формирования сводов стопы и осанки завершается к 8-9 годам, когда очертания стопы и спины ребёнка начинают быть похожими на формы взрослого человека. В период гормонального созревания происходит дальнейшая перестройка, направленная на функциональное совершенствование структур стопы и осанки.

Рисунок. Компенсаторный сколиоз в результате вальгусного отклонения стопы

Рисунок. Восходящая цепь перегрузок и повреждения при плоско-вальгусных стопах

– это один из самых важных элементов опорно —двигательной системы человеческого организма . Она является самым нижним отделом нижней конечности , но при этом влияет не только на часть ноги , но и на позвоночник . В опорной структуре тела каждый сустав зависит от ближайшего к нему , поэтому изменения в одном из них неизменно приводят к нарушению остальных .

Стопа имеет сводчатую эластичную структуру и состоит из 26 костей скелета и семи групп суставов . Все они находятся в тесном взаимодействии , подстраиваясь под изменения друг друга . А изменяется и развивается стопа постоянно , ведь она – один и самых нагружаемых органов . Именно поэтому правильная постановка стопы и ноги при ходьбе важна в любом возрасте .

Наибольшее влияние на стопу человека оказывается в следующие периоды жизни :

• первые шаги . В этот период возможна коррекция врожденных дефектов с наименьшими последствиями , поэтому важно отслеживать , правильно ли ребенок ставит ногу ;
• возраст 6 —8 лет . Ребенок идет в школу , а на организм сильно увеличивается . Неправильная походка быстро скажется на здоровье всего организма ;подростковый возраст , когда человек быстро растет . Тело не всегда успевает приспосабливаться к изменениям , поэтому стопа может деформироваться ;
• 30 —35 лет . Особенно в этот период страдает женская стопа . Каблуки , дающие повышенную нагрузку , а также беременности , негативно сказываются на состоянии ног . Мужчины начинают «сдавать » после 35 лет : из —за возрастного снижения эластичности мышечного корсета , стопа деформируется ;
• после 50 лет . Снижается прочность костей и изменяется гормональный фон , что влияет на кости .

Наиболее популярное заболевание стопы – плоскостопие . Оно может быть как врожденным , так и приобретенным , а также имеет несколько стадий . Но даже незначительное уплощение может сильно сказаться на здоровье наших ног . В первую очередь изменяется положение голени , потом бедра , колени приобретают выраженную Х —образную форму . Компенсаторные изменения могут достичь даже позвоночника , негативно влияя на осанку .

Краткая анатомия

Внешне ступня делится на несколько отделов . К переднему относятся пальцы и подушечка стопы , ко среднему – причисляют свод стопы , а задний отдел часто называется пяткой . Сводом называется часть стопы , образующая подъем ступни . При развитии ноги , соответствующем норме , свод не соприкасается с поверхностью , на которой стоит человек .
Стопы объединяют в себе 25 % всех скелетных костей . К аждая из их включает 26 костей , каждая из которых связана с суставами , классифицируемыми по местоположению (например , таранно —пяточный или поперечный ). Подвижность всей системе придаются мышцы тыла и подошвы .

Все кости защищены мышцами , которые образуют гладкую поверхность подошвы . Она имеет три точки опоры костей : две в переднем и одну в заднем отделах . В этих местах кости дополнительно защищены небольшими подушечками жировой ткани . При обычной ходьбе усилия должны прилагаться следующим образом : в первую очередь с землей соприкасается пятка , затем боковой край , но не свод , после – подушечка стопы и в самом конце большой палец .

Задачи стоп во время движения

Положение стопы при ходьбе и беге может значительно сказаться на том , насколько успешно описываемый орган будет выполнять свои задачи . Всего их четыре :
адаптация к поверхности . Стопа позволяет человеку перемещаться не только по идеально ровной земле , но и по неровностям ;поглощение энергии удара во время шага или бега . Если бы ступня не скрадывала лишнюю энергию , при ходьбе страдала бы вся нога . Удары скрадываются за счет специфических вращательных движений ;передачу вращательного момента другим составляющим опорно —двигательной системы и , соответственно , упрощение передвижения ;перераспределение энергии при отталкивании от плоскости . Стопа как бы аккумулирует полученные от ноги усилия и позволяет сделать шаг .

Очень многое зависит от того , насколько правильно стопа выполняет свои функции . Неверное распределение нагрузки быстро станет причиной преждевременного изнашивания суставов , ослаблению или перегрузке мышц и , как следствие , к проблемам со всем опорно —двигательным аппаратом .

Динамика ходьбы

Под динамикой ходьбы понимают состояние движения и изменение поведения мышц во время медленного шагания . Различают динамику двух видов движения : ходьбы и бега . Хотя движения похожи , на самом деле они проходят по разным схемам : при беге увеличивается период , когда обе ноги не касаются опоры .
В течение дня человек выполняет до 6 тысяч шагов . Это очень , которая не может не сказаться на стопе . Чтобы минимизировать неприятные последствия и определить наиболее корректный вариант постановки ноги при ходьбе , ученые исследуют этот процесс различными способами . В ход идут датчики , силовые платформы и другие технические средства .

Ученым удалось определить , что ходить нам позволяют внутренние силы , создаваемые мышцами , которые закрепляются на подвижных звеньях тела . Но изучить динамику ходьбы напрямую на данном этапе развития науки невозможно , так как нет механизмов , позволяющих измерить момент силы живых тканей организма . Но есть возможность определить показатели реакции опоры , куда человек может ставить ногу при передвижении . Именно на нее обращают внимание ученые , исследующие динамику ходьбы .

Сила реакции опоры

Реакцией опоры именуют силу , передаваемую поверхностью организму человека , когда он встает на нее или делает шаг . Согласно теории действия и противодействия , она должна равняться той силе , что оказывается на плоскость . При перемещении данный показатель не равен весу человека , ведь в игру вступают инерция и сила толчка . Но все же этот показатель позволяет оценить другие характеристики шага .

Сила реакции может изучаться с разных точек . Она делится на составляющие : вертикально —направленную , продольную , направленную вперед —назад или медиально —латерально , поперечную . Анализ всех показателей , особенно траектории , и составление графиков движения позволяют узнавать , насколько ходьба конкретного человека соответствует норме и не требуется ли корректировка .

Перегрузка стопы – причина заболеваний

Структура нагрузки на стопу и ее несоответствие норме могут негативно повлиять на весь скелет . Сначала проблемы возникают собственно в стопе . Перегрузка заставляет кости утолщаться на некоторых участках , мышцы тоже изменяют тонус , так как им приходится удерживать ногу не так , как это предполагается природой . Подобные изменения могут возникать как при обычных перегрузках (например , у спортсменов , совершающих специфические движения

Следующим этапом изменения ноги становится компенсация микротравм . Неверное положение стопы неизменно приводит к трению костей , истощению суставов , нагрузке на места , которые не защищены жировыми прослойками . Это заставляет организм защищать кости с помощью жировиков , утолщений , а они в свою очередь еще больше меняют стопу . Все это приводит к уменьшению свода , перераспределению усилий и изменению точек опоры . Если приходится не на внешнюю сторону стопы , результаты таких изменений плачевны : плоскостопие развивается очень быстро .

Немалую роль в изменении стопы играют высокие каблуки , из —за них длительное время при неудобной постановке в обуви нога находится в неверном положении . Масса тела перераспределяется на передний отдел стопы , заставляя его принимать всю нагрузку на себя . Это увеличивает напряжение поперечного свода и может стать одной из причин деформации большого пальца .

Ходьба

ПОСТУПАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ТЕЛА

Тема: АНАТОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Лекция №3.

Различают два основных вида движений тела или его отдельных звеньев: поступательные и вращательные. При пер­вом виде движений все точки тела описывают параллельные прямые линии, а при втором - дуги около той или иной оси вращения. Почти каждое движение тела человека можно рассматривать как поступа­тельное движение какой-либо одной или нескольких его точек и од­новременное вращение вокруг осей, проходящих через эти точки. Лишь в очень редких случаях происходят движения чисто поступа­тельного характера.

Кроме этих двух основных видов движений тела различают дви­жения смешанного характера (поступательно-вращательные), при ко­торых тело, перемещаясь в ту или иную сторону, одновременно вра­щается вокруг одной из осей.

Поступательные движения тела являются примером локомоций (локомоторных движений) -перемещений тела в пространстве за счет работы мышц (активной части опорно-двигательного аппарата), а также костей и их соединений (его пассивной части).

По Д. А. Семенову, локомоторные движения классифицируются следующим образом. Важную роль в жизни человека играют локомоцйи, осуществляемые посредством отталкивания от плотной среды, к которым относятся ходьба, бег и прыжки.

Ходьба - это сложное циклическое движение, связанное с оттал­киванием тела от опорной поверхности и перемещением его в про­странстве. Характерным для ходьбы является постоянное сохранение опоры На одну или обе конечности. В осуществлении этого локомо­торного акта участвуют многие звенья опорно-двигательного аппарата, а также системы регуляции (нервная, органы чувств, эндокринные железы) и обеспечения (сердечно-сосудистая и др.) мышечной дея­тельности.

Основой ходьбы служат шагательные движения, свя­занные с сокращением мышц и попеременным отталкиванием от по­верхности опоры. При этом тело испытывает толчки, направленные вверх и вперед, из-за сопротивления опорной поверхности и сил тре­ния (рис. 176). Однако движения тела имеют плавный характер благодаря сглаживанию толчков под влиянием инерции тела и дей­ствия мышц-антагонистов.

Если из положения стоя вынести одну ногу вперед и поставить ее на опорную поверхность, это будет прос­той шаг. Если другая нога при этом не будет приставлена к опорной ноге, а будет выставлена вперед, то человек выполнит одиночный шаг. Таким образом, каждый одиночный шаг может быть подразделен на два простых - задний шаг и передний шаг. Под зад­ним шагом подразумевается та по­ловина одиночного шага, при которой нога движется сзади фронтальной пло­скости, проходящей через ОЦТ тела. Под передним шагом подразуме­вается та его половина, при которой нога выносится вперед по отношению к этой плоскости. Очень короткий интервал между ними называется моментом вертикали.

Чтобы при ходьбе был проделан полный цикл движений, необхо­димо после одиночного шага одной ногой сделать такой же шаг дру­гой ногой. Эти два шага составляют двойной шаг. После каж­дого двойного шага отдельные звенья тела приходят в исходное по отношению друг к другу положение.

Ввиду того что при каждом двойном шаге происходит как бы накладывание одного простого шага одной ноги на один простой шаг другой, то каждый двойной шаг по пройденному пространству соот­ветствует длине трех простых шагов, тогда как по выполненным дви­жениям он состоит из четырех простых шагов: двух - проделанных одной ногой и двух - другой.

При ходьбе тело повторяет одни и те же движения, причем дви­жения одной половины тела представляют собой как бы зеркальное изображение движений другой половины. В связи с этим ходьба относится к разновременнос имметричным движе­ниям и при анатомическом анализе ее можно ограничиться рас­смотрением движений только одной половины тела.

При ходьбе возникают периоды то двойной, то одинарной опоры. При дчухопорном положении одна нога (находящаяся впереди) опирается пяткой, а другая (находящаяся сзади) - носком. Одновременной опоры всей подошвенной поверхностью обеих стоп при обычной ходьбе не бывает. При одинарной опоре тело соприкасается с опорной поверхностью одной ногой, в то время как другая перемещается по направлению вперед вне связи с опорой.

Нога, соприкасающаяся с поверхностью опоры, называется опорной; в противоположность ей другая свободна и называется переносной или маховой. Обычно ногу в положении зад­него шага называют задней, а ногу в положении переднего ша­га „передней. Аналогичные же обозначения можно принять и для движений верхних конечностей. Полное качание каждой верхней конечности назад и вперед состоит из заднего и переднего махов, между которыми имеется момент вертикали. Верхнюю конечность в период заднего маха называют задней рукой, ав период пе­реднего маха - передней рукой.

В каждом одиночном шаге последовательно выделяют 4 фазы: двойной опоры, задний шаг, момент вертикали и передний шаг. Согласно Д. Д. Донскому, в движении ноги можно выделить без­опорные периоды: подъем, разгон (движение вперед), торможение этого движения, опускание, а также опорные периоды - амортиза­цию (при соприкосновении с поверхностью опоры) и отталкивание, которым начинается новый цикл движения. Амортизация происходит при сгибании бедра в коленном суставе, отталкивание - при разгиба­нии. При амортизации происходит передний толчок, при отталкива­нии - задний толчок.

В каждом двойном шаге выделяют 6 отдельных фаз. Первая фаза (передний шаг опорной ноги) заключается в том, что стопа «передней» ноги приземляется с пятки и, опи­раясь на нее, производит движение вперед и вниз. При передаче тяжести тела на опорную ногу давление на опорную поверх­ность производится в направлении вниз и вперед, тогда как тело, согласно третьему закону Ньютона, от действия силы реакции опоры испытывает толчок, направленный вверх и назад. Этот толчок оказывает затормаживающее действие на поступательную скорость движе­ния, которое мгновенно преодолевается инерцией тела и более силь­ным задним толчком другой ноги. Для. смягчения этого влияния реакции опоры нога несколько сгибается в коленном суставе, что кроме амортизации служит подготовкой к последующему отталкиванию.

Если идущий человек не успеет вовремя вынести вперед свобод­ную ногу и создать новую площадь опоры (споткнется), он упадет вместе с приземлением на «переднюю» ногу тело получает двойную опору. По мере приземления происходит сокращение мышц опорной ноги, которое носит преимущественно статический характер и спо­собствует удержанию ее в выпрямленном состоянии.

При наступании на пятку сокращается передняя группа мышц голени, что способствует фиксации голеностопного сустава. По мере перекатывания стопы эти мышцы постепенно расслабляются, выпол­няя уступающую работу, для плавного опускания стопы на опору. Разогнутое положение коленного сустава удерживается сокращением главным образом бедренных головок четырехглавой мышцы бедра. Задняя группа мышц бедра, а также мышцы задней поверхности тазобедренного сустава по мере наступания на пятку также сокра­щаются. Вместе с перекатыванием стопы сокращение этих мышц воз­растает, причем в коленном суставе может наблюдаться небольшое сгибание.

Вторая фаза движения - момент вертикали опорной ноги - заключается в том, что стопа соприкасается всей подошвенной поверхностью с опорой. Момент вертикали назван фазой условно - для анализа специфической работы мышц, выра­женной в этот момент наиболее отчетливо. Вторая фаза - очень кратковременный период, являющийся границей между передним шагом и задним шагом опорной ноги.

Во второй фазе нога выполняет опорную функцию, неся на себе всю тяжесть тела. Находясь в вертикальном положении, она способ­ствует приподниманию туловища, которое в этот момент занимает наивысшее положение. Мышцы своим напряжением предохраняют ее от сгибания под действием силы тяжести. Голеностопный, коленный и тазобедренный суставы укрепляют мышцы, которые окружают их. Следует отметить специфическую работу мышц, отводящих бедро, которые препятствуют опусканию таза в противоположную сторону, т. е. в сторону свободной ноги. К этим мышцам относятся главным образом средняя и малая ягодичные, верхняя часть большой ягодич­ной мышцы и, кроме того, мышца-напрягатель широкой фасции, грушевидная, запирательные и близнецовые (рис. 179).

Третья фаза - задний шаг опорной ноги. В эту фазу после момента вертикали стопа, начиная с пятки, отделяется от опорной поверхности, тяжесть тела передается на передний отдел стопы. Третья фаза заканчивается толчком, когда сгибается стопа, разгибаются голень и бедро. В этих движениях участвуют мышцы подошвенной поверхности стопы, задняя и латеральная группы мышц голени, передняя группа мышц бедра, а также мышцы задней поверхности тазобедренного сустава, которые выполняют преодолевающую работу. Причем в большей мере работают односуставные мышцы: камбаловидная, бедренные головки четырехглавой мышцы бедра и большая ягодичная. К концу третьей фазы к ним присоединяются мышцы-антагонисты, что способствует закреплению всех звеньев нижней конечности, обеспечивая передачу толчка на ОЦТ тела.

Характерной особенностью функции мышц опорной ноги является то, что они, работая при нижней опоре, действуют на большую площадь прикрепления их к костям, в связи с чем и способны про­являть значительную силу.

Сокращение мышц на латеральной стороне тазобедренного сустава (средней ягодичной и др.) в конце третьей фазы, с нача­лом периода двойной опоры, ослабевает. Эта фаза характеризуется наибольшим сокращением мышц всей ноги. Непосредственно перед концом фазы тело получает сильный толчок, направленный вперед и вверх, именуемый задним толчком, который в основном и способствует продвижению тела вперед.

Три рассмотренные фазы движения относятся к опорной ноге, которая после отталкивания от опоры становится свободной, или переносной.

Четвертая фаза - задний шаг свободной но­ги. В этой фазе свободная нога сгибается в коленном и голено­стопном суставах. Мышцы работают при проксимальной опоре. В области тазобедренного сустава сокращается передняя группа мышц бедра, в частности прямая мышца бедра, портняжная, напрягатель широкой фасции и подвздошно-поясничная. Задняя группа мышц бедра и голени остаются сокращенными. Они удерживают голень в несколько согнутом положении. На голени к концу этой фазы мышцы латеральной и задней групп несколько расслабляются, но сокращаются мышцы передней группы (передняя большеберцовая, длинный разгибатель большого пальца, длинный разгибатель пальцев), которые разгибают стопу и приподнимают носок, чтобы он не касался опорной поверхности.

Пятая фаза - граница между задним шагом и передним шагом свободной ноги, момент вертикали свободной ноги, когда она, несколько согнутая в коленном и разогнутая в голеностопном суставе, движется мимо опорной ноги. При этом вертикальные оси свободной ноги и туловища лежат в одной плос­кости (совпадают). Сокращаются в основном те же мышцы, что и в четвертой фазе. Для продвижения ноги вперед имеют значение (по­мимо работы мышц) ее маятникообразные движения в тазобедрен­ном, а затем в коленном суставе. Сгибание в этих суставах и раз­гибание в голеностопном суставе в момент вертикали необходимы для того, чтобы не задеть опорную поверхность носком стопы.

Кроме того, эти движения в суставах уменьшают длину ноги и ее момент инерции, благодаря чему ускоряется и облегчается ее передвижение вперед.

Шестая фаза - передний шаг свободной но­ги. В течение этой фазы движение бедра замедляется, в то время как голень продолжает двигаться вперед благодаря разгибанию в коленном суставе за счет энергичной (так называемой баллисти­ческой) работы четырехглавой мышцы бедра. Эта мышца, вначале замедленно, а затем быстро напрягаясь, производит короткий рывок голени и внезапно расслабляется, так что последующее движение голени происходит по инерции. Во всех фазах свободной ноги мыш­цы нижней конечности работают при проксимальной опоре, дей­ствуют на ограниченную площадь фиксации к костям, что не спо­собствует проявлению большой силы, но увеличивает разнообразие движений.

В конце шестой фазы голень полностью разгибается во время приземления с пятки, после чего движение переходит в первую фазу. Этим заканчивается полный цикл движения ноги, и в дальнейшем происходят только его повторения.

Соответствие фаз движения выражается в следую­щем: первая фаза одной ноги соответствует четвертой фазе другой, вторая - пятой, третья - шестой.

Отталкиваясь при ходьбе от опорной поверхности, тело встре­чает ее равное и противоположно направленное сопротивление, без которого ходьба была бы невозможна. Если силу этого сопро­тивления разложить на составляющие, то одна из них, зависящая от жесткости материала опорной поверхности (почвы, деревянного покрытия и др.), будет направлена вертикально, а другая, завися­щая от трения между этой поверхностью и стопой, - горизонталь­но. Если жесткость опорной поверхности или трение незначитель­ны, то ходьба крайне затруднена (например, передвижение по глубо­кому рыхлому снегу - из-за его ничтожной жесткости, а по льду - из-за незначительного трения).

Сила тяжести тела оказывает при ходьбе как тормозящее, так и движущее действие. При переходе из положения стоя к ходьбе первый момент движения сопровождается выведением вертикали центра тяжести за переднюю границу площади опоры и нарушением равновесия. В следующий момент, когда нога вынесена вперед, создается новая площадь опоры, и равновесие восстанавливается. При дальнейшем движении такое выведение тела из равновесия происходит (за исключением «ходьбы ощупью») при каждом выне­сении вперед той или другой ноги.

Общий центр тяжести тела при ходьбе движется не по прямой, а испытывает колебания, что заметно, если смотреть на тело в профиль, спереди или сверху. Во время двойной опоры поло­жение ОЦТ тела наиболее низкое, в период одинарной опоры - наи­более высокое, особенно в момент вертикали опорной ноги. Ампли­туда вертикальных колебаний туловища достигает 4-6 см. Она зави­сит от положения опорной ноги в момент вертикали. Если она несколько сгибается в коленном суставе в момент, когда туловище находится непосредственно над ней, то колебания незначительны и движения носят плавный характер. Если опорная нога в момент вертикали остается выпрямленной, то движения туловища вверх-вниз будут гораздо больше. Другой причиной, способствующей увели­чению вертикальных колебаний, является работа стопы, которая мо­жет производить более резкий или более плавный толчок, направленный вверх. В первом случае походка носит подпрыгивающий характер.

Поперечные колебания туловища сводятся к тому, что в период одиночного шага все тело сдвигается в сторону опорной ноги, бла­годаря чему траектория ОЦТ тела проходит непосредственно над площадью опоры. Чем ходьба быстрее, тем эти колебания меньше, что объясняется выравнивающим влиянием инерции тела.

Движения туловища вперед и назад вокруг поперечной оси та­зобедренного сустава при обычном шаге мало заметны. Они заклю­чаются в том, что во время каждого заднего шага туловище не­сколько наклоняется назад, а во время переднего шага - вперед. В период вертикали и в период двойной опоры продольная ось туло­вища проходит через фронтальную плоскость, т. е. оно располагается вполне вертикально. Скручивание туловища заключается в том, что его верхний и нижний отделы, о положении которых можно судить по плечевому и тазовому диаметрам, располагающиеся в момент вертикали параллельно, в течение переднего и заднего шагов нахо­дятся под углом друг к другу, т. е. движутся в противоположных направлениях. Таким образом, движения скручивания туловища тесно связаны с движениями пояса верхней конечности и таза.

Работа мышц туловища во время ходьбы весьма свое­образна. В фазе переднего шага опорной ноги туловище под влия­нием действующих сил несколько наклоняется вперед. Для его удер­жания напрягаются мышцы задней поверхности туловища. В фазе заднего шага опорной ноги для предотвращения падения тела назад напрягаются мышцы передней поверхности туловища, преимуще­ственно мышцы живота. Они напряжены и в первой фазе свободной ноги, фиксируя таз и создавая опору для выноса ее вперед.

В момент вертикали опорной ноги мышцы туловища фиксируют его к опорной ноге, а напряжение мышцы, выпрямляющей позвоноч­ник, на противоположной стороне препятствует опусканию таза в сторону свободной ноги. При выносе вперед свободной ноги туло­вище вместе с тазом поворачивается вокруг вертикальной оси в сторону опорной ноги. При этом напрягаются внутренняя косая мышца живота на стороне опорной ноги и наружная косая мышца живота, поперечно-остистая и подвздошно-поясничная - на противо­положной стороне. Наиболее отчетливо видно сокращение мышцы, выпрямляющей позвоночник на стороне свободной ноги, которое происходит вместе с приземлением опорной ноги и передачей на нее тяжести тела. Благодаря такому сокращению уменьшаются отклонения позвоночного столба, а вместе с ним и всего туловища в сторону. Сокращение других мышц туловища при ходьбе заметить трудно. В некоторых случаях можно наблюдать сокращение задних мышц шеи.

Движения таза при ходьбе происходят вокруг трех взаимно перпендикулярных осей: переднезадней, вертикальной и поперечной на фоне его поступательного движения вперед. Движения таза во­круг переднезадней оси заключаются в том, что он опускается на стороне свободной ноги. Тазовый и плечевой диаметры по отношению друг к другу лежат в параллельных горизонтальных плоскостях только в период двойной опоры, при одинарной же опоре они располагаются под углом: расходятся на стороне свободной ноги и сближаются на стороне опорной.

Движения таза вокруг вертикальной оси происходят в фазу перед­него шага свободной ноги.

Вокруг поперечной оси происходят вращательные движения таза вперед в фазе заднего шага опорной ноги и назад в фазе переднего шага опорной ноги. Благодаря этим движениям таза длина шага увеличивается.

Движения верхних конечностей при ходьбе про­исходят в противоположных по сравнению с нижними конечностями направлениях (рис. 158). Благодаря этому уменьшается поворот туловища вокруг вертикальной оси, происходящий из-за толчка «задней» ноги.

Работа мышц пояса верхней конечности и свободной верхней конечности при обычной ходьбе незначительна. Во время движения руки вперед сокращаются мышцы-сгибатели в плечевом и отчасти в локтевом суставах, а во время движения назад - мышцы-разгиба­тели в этих суставах. Работа мышц регулирует маятникообразные движения свободной верхней конечности, что возможно в результате одного попеременного сокращения передней и задней частей дельто­видной мышцы.

При быстрой ходьбе работа мышц верхних конечностей значи­тельно увеличивается. Когда движение плеча вперед заканчивается, то движения предплечья и кисти в этом направлении еще продол­жаются, так что рука оказывается несколько согнутой. Наоборот, при заднем махе происходит полное разгибание предплечья в локте­вом суставе, по мере того как локтевой отросток локтевой кости начинает упираться в дно локтевой ямки плечевой кости. Разница в движениях руки при переднем и заднем махе заключается в том, что при первом движение предплечья в локтевом суставе продол­жается после того, как движение плеча уже закончено, а при втором движение в плечевом суставе еще продолжается после того, как движение в локтевом суставе уже закончено.

Пояс верхней конечности движется вместе со свободной верх­ней конечностью. Его движения становятся более заметными, если ограничить движения рук, заложив их за спину. Если же фиксиро­вать и пояс верхних конечностей и свободные верхние конечности, то увеличатся вращательные движения туловища вокруг вертикаль­ной оси. Движения каждой верхней конечности уменьшают вращения туловища и придают ему более симметричное положение. Мышцы верхней конечности во время ходьбы работают при проксимальной опоре, сохраняя возможность производить разнообразные движения.

Число шагов в минуту при обычной ходьбе равно приблизительно 100 - 120, т. е. один шаг длится примерно "/г с - При быстрой ходьбе возможно увеличение числа шагов до 170 в минуту. При темпе 190-200 шагов в минуту обычная ходьба переходит в бег.

Длина шага у взрослых составляет 76 - 79 см (у мужчин больше, чем у женщин). У детей до 9 лет длина шага в 2,5 раза больше длины стопы, от 9 до 14 лет - в 2,75, а в более позднем возрасте - в три с лишним раза. Увеличение длины шага при ходьбе увеличи­вает поперечное вращение таза, сгибание бедра «передней» ноги во время опоры на пятку и разгибание в коленном суставе «задней» ноги.

Скорость обычной ходьбы у мужчин составляет в среднем 1,5 м/с, а у женщин - 1,47 м/с. От скорости ходьбы зависит продолжитель­ность отдельных фаз движения. В частности, чем ходьба медленнее, тем длительнее период двойной опоры.

Положение тела и его частей при ходьбе, продолжительность отдельных ее фаз, особенности моторики у каждого человека инди­видуальны и этим определяют характер его походки. Особенности походки формируются в детском возрасте, в основном к 4-му году жизни (правда, отдельные элементы движений в это время еще слабо выражены). Характер походки изменяется в процессе старения организма.

Имеется несколько разновидностей ходьбы, при которых движе­ния, выполняемые отдельными частями тела, и работа мышц раз­личны.

К числу этих разновидностей можно отнести такие, как ходьба пригибным шагом, спортивная ходьба, ходьба назад, ходьба с пре­одолением сопротивления (например, встречного ветра), ходьба по наклонной плоскости или по лестнице вверх и вниз, ходьба на нос­ках и др.

Ходьба пригибным шагом. Этот вид ходьбы отличается тем, что туловище сильно наклонено вперед, ноги находятся в полусогнутом положении почти во всех фазах, кроме заднего шага опорной ноги, когда в момент толчка нога выпрямляется. При сильном наклоне тела вперед сила тяжести в наибольшей мере используется для поступательного движения, а для предотвращения падения тела при­ходится делать более длинные шаги. При ходьбе пригибным шагом высота верхушечной точки над опорой уменьшается примерно на 10-15 см; более низко расположен ОЦТ тела; более параллельно (без разворота носков) и ближе к средней линии ставятся стопы, причем сразу на всю подошвенную поверхность; больше длина шага, выше темп и меньше колебания ОЦТ тела.

Более низкое расположение ОЦТ тела, связанное с изменением расположения массы тела, увеличивает степень его устойчивости, облегчая работу мышц для сохранения равновесия. Наклон туловища, низкое расположение таза позволяют дальше вынести ногу вперед, удлиняя шаг. Разгибание стопы, сгибание в коленном и тазобед­ренном суставах вызывают растягивание ведущих групп мышц, воз­никновение в них ретракционных сил, способствующих усилению отталкивания. Оно происходит под более острым углом, что также увеличивает длину шага и эффективность толчка для движения тела вперед, так как вертикальная составляющая силы реакции опоры становится относительно меньше, а горизонтальная увеличивается. Приземление на всю подошвенную поверхность стопы, а не только на пятку способствует амортизации переднего толчка и уменьшает противоотдачу, не вызывая сильного замедления движения ОЦТ тела. Параллельная постановка стоп позволяет в большей мере использовать для отталкивания мышцы подошвенной поверхности, а более близкое расположение стоп к средней линии уменьшает колебания ОЦТ тела в стороны, делает его движения более прямолинейными. Поэтому считают, что ходьба пригибным шагом экономичнее обычной ходьбы более чем в два раза.

Вместе с тем ходьба пригибным шагом имеет и недостатки. Мышцы при этом виде ходьбы нагружены гораздо больше, чем при обычной ходьбе. Особенно большую работу выполняет четырех­главая мышца бедра. Она оказывается сокращенной в течение всего периода опоры (в первой, второй и третьей фазах), выполняя работу удерживающего и преодолевающего характера, предупреждая сгиба­ние ноги в коленном суставе, которое легко может произойти под влиянием силы тяжести. Когда свободная нога выносится вперед (в четвертой, пятой и шестой фазах), в движении участвует не вся четырехглавая мышца, а только прямая мышца бедра, в то время как бедренные головки (широкие мышцы бедра) растягиваются в результате одновременного сгибания ноги в коленном суставе. Сокращение прямой мышцы бедра, а также подвздошно-поясничной, портняжной, напрягателя широкой фасции способствует значительно более энергичному выносу бедра вперед, чем при обычной ходьбе. В шестой фазе ходьбы пригибным шагом четырехглавая мышца не выполняет баллистической работы, так как разгибание голени в этой фазе заторможено и в момент приземления ноги происходит не полностью.

Большая ягодичная мышца при ходьбе пригибным шагом выполняет более интенсивную работу, так как со своими синерги-стами удерживает таз и вместе с ним и все туловище, находящееся в положении наклона вперед, от дальнейшего сгибания и падения. Задняя группа мышц» бедра производит при выносе ноги вперед боль­шее, чем при обычной ходьбе, сгибание в коленном суставе. Мышцы туловища, верхней конечности и шеи также работают более интен­сивно.

Длительная ходьба пригибным шагом приводит к утомлению основных групп мышц, выполняющих это движение. Особенно боль­шая нагрузка падает на мышцы-разгибатели туловища и четырех­главую мышцу бедра, а также на заднюю группу мышц голени, которая в связи с приземлением на всю подошвенную поверхность стопы не испытывает предварительного растяжения перед отталки­ванием.

На основании изучения костей ископаемого человека можно пред­полагать, что наши предки ходили пригибным шагом. Известно так­же, что при больших пеших переходах, особенно с грузом, вид ходьбы приближается к пригибному шагу. Этот вид имеет преиму­щества в скорости движения. Хорошо тренированный человек может идти со скоростью 10 км/ч. По некоторым наблюдениям, через три месяца систематического обучения ходьбе пригибным шагом можно проходить 20 км в течение, всего лишь 1 ч 50 мин. При такой большой скорости движения пригибнол шаг переходит в бег. Ходьба пригибным шагом выгодна при ношении груза, при передвижении по рыхлому снегу, по неровной местности. Ее используют в тренировке бегунов и лыжников.

Спортивная ходьба. Особенность этого вида ходьбы заключается в том, что нижние конечности почти все время разогнуты в колен­ных суставах, хотя некоторое сгибание для свободной ноги неизбеж­но. Приземление происходит с пятки на выпрямленную ногу. По­этому в качестве рессорного аппарата нога используется в меньшей мере, чем при других видах ходьбы. Туловище выпрямлено без наклона вперед, голова несколько откинута назад, пояс верхней конечности приподнят, плечи отведены. Период двойной опоры мини­мальный.

Длина шага в этом виде ходьбы может быть больше, метра, достигая иногда 130 см. Частота шагов зависит от их длины, от силы мышц и особенностей техники выполнения. У лучших скоро­ходов темп ходьбы может достигать 200-210 шагов в минуту. При ходьбе на большие расстояния можно передвигаться со ско­ростью приблизительно 15 км/ч. Скорость движения растет за счет увеличения длины и частоты шагов.

При спортивной ходьбе в момент вертикали таз несколько опуска­ется на стороне свободной ноги, что увеличивает нагрузку на мышцы, отводящие бедро. Напряжение их при нижней опоре препятствует этому наклону. У большинства скороходов отмечается небольшое переразгибание опорной ноги в коленном суставе, что, по мнению Н. Г. Озолина, может создать некоторое подобие заднего толчка за счет выпрямления этой ноги.

Меньшие вертикальные колебания ОЦТ тела при спортивной ходьбе отличают ее от обычной ходьбы и способствуют большей скорости передвижения. В момент вынесения вперед свободной ноги происходит поворот таза и выдвижение вперед области тазобед­ренного сустава, что способствует удлинению шага. Однако чрез­мерное увеличение его длины нежелательно, так как сопряжено с возрастанием тормозящего действия силы реакции опоры в фазе переднего шага опорной ноги (рис. 180).

Руки при спортивной ходьбе согнуты в локтевых суставах, ампли­туда их движений больше, чем при других видах ходьбы. В момент вертикали руки менее согнуты, чем при переднем и заднем шаге.

Работа мышц при спортивной ходьбе отличается большей, чем при обычной ходьбе, интенсивностью. Для вынесения вперед выпрям­ленной ноги требуется большая эластичность задней группы мышц бедра. Если она недостаточна, могут возникать, особенно у мало­тренированных людей, боли в этих мышцах.

Ходьба назад. Этот вид ходьбы имеет некоторые особенности в работе двигательного аппарата. Туловище во время ходьбы сильно наклонено вперед, и качания тела в переднезаднем направлении происходят в значительно большей мере, чем при обычной ходьбе. Приземление на стопу происходит не с пятки, а с носка, обычно с большого пальца. Подъем стопы начинается также не с пятки, а с носка, т. е. «перекатывание» стопы совершается с носка на пятку. Период двойной опоры удлинен, скорость ходьбы уменьшена. В пе­риод движения свободной ноги назад сокращается задняя группа мышц бедра. В момент вертикали происходит полное разгибание в коленном суставе. В отличие от обычной ходьбы в ходьбе назад в фазе переднего шага отсутствует баллистическая работа четырех­главой мышцы бедра, что уменьшает время ее отдыха.

Другие определения

Существуют и другие определения, характеризующие эту локомоцию:

Виды ходьбы

как естественной локомоции :	как спортивной и оздоровительной локомоции:	как военно-прикладной локомоции
Ходьба нормальная Патологическая ходьба: при нарушении подвижности в суставах при утрате или нарушении функции мышц при нарушении масс-инерционных характеристик нижней конечности (Например, ходьба на протезе голени, бедра) Ходьба с дополнительной опорой на трость (на две трости)	Ходьба на лыжах Ходьба оздоровительная Ходьба нордическая (Скандинавская ходьба) (eng.) (с опорой на палки)	Маршировка (eng.) (организованная ходьба, упражнение в мерном хождении правильными построенными рядами)

Не следует путать виды ходьбы с видами походки . Ходьба - двигательный акт, разновидность двигательной активности. Походка - особенность ходьбы человека, «манера ходить».

Задачи ходьбы

Задачи ходьбы как важной локомоторной функции:

• Безопасное линейное поступательное перемещение тела вперёд (главная задача).
• Удержание вертикального баланса, предотвращение падения при движении.
• Сохранение энергии, использование минимального количества энергии за счёт её перераспределения в течение цикла шага.
• Обеспечение плавности передвижения (резкие движения могут являться причиной повреждения).
• Адаптация походки для устранения болезненных движений и усилий.
• Сохранение походки при внешних возмущающих воздействиях или при изменении плана движений (Стабильность ходьбы).
• Устойчивость к возможным иннервационым и биомеханическим нарушениям.
• Оптимизация передвижения, прежде всего, повышение эффективности безопасного перемещения центра тяжести с наименьшим расходом энергии.

Параметры ходьбы

Общие параметры ходьбы

Наиболее общими параметрами, характеризующими ходьбу, являются линия перемещения центра масс тела, длина шага, длина двойного шага, угол разворота стопы, база опоры, скорость перемещения и ритмичность.

• База опоры - это расстояние между двумя параллельными линиями, проведёнными через центры опоры пяток параллельно линии перемещения .
• Короткий шаг - это расстояние между точкой опоры пятки одной ноги и центром опоры пятки контралатеральной ноги.
• Разворот стопы - это угол, образованный линией перемещения и линией, проходящей через середину стопы: через центр опоры пятки и точку между 1 и 2 пальцем.
• Ритмичность ходьбы - отношение длительности переносной фазы одной ноги к длительности переносной фазы другой ноги.
• Скорость ходьбы - число больших шагов в единицу времени. Измеряется в единицах: шаг в минуту или км. в час. Для взрослого - 113 шагов в минуту.

Биомеханика ходьбы

Ходьбу при различных заболеваниях изучает раздел медицины - клиническая биомеханика ; ходьбу как средство достижения спортивного результата или повышения уровня физической подготовленности изучает раздел физической культуры - спортивная биомеханика . Ходьбу изучают многие другие науки: компьютерная биомеханика , театральное и балетное искусство, военное дело . Основой для изучения всех биомеханических наук является биомеханика ходьбы здорового человека в естественных условиях. Ходьбу рассматривают с позиции единства биомеханических и нейрофизиологических процессов, которые определяют функционирование локомоторной системы человека .

Биомеханическая структура ходьбы = + + +

Временная структура ходьбы, обычно основана на анализе результатов подографии. Подография позволяет регистрировать моменты контакта различных отделов стопы с опорой. На этом основании определяют временные фазы шага.

Кинематику ходьбы изучают с использованием контактных и бесконтактных датчиков измерения углов в суставах (гониометрия), а также с применением гироскопов - приборов, позволяющих определить угол наклона сегмента тела относительно линии гравитации. Важным методом в исследовании кинематики ходьбы является методика циклографии - метод регистрации координат светящихся точек, расположенных на сегментах тела.

Динамические характеристики ходьбы изучают с применением динамографической (силовой) платформы. При опоре силовую платформу регистрируют вертикальную реакцию опоры, а также горизонтальные её составляющие. Для регистрации давления отдельных участков стопы применяют датчики давления или тензодатчики , вмонтированные в подошву обуви.

Физиологические параметры ходьбы регистрируют при помощи методики электромиографии - регистрации биопотенциалов мышц. Электромиография, сопоставленная с данными методик оценки временной характеристики, кинематики и динамики ходьбы, является основой биомеханического и иннервационного анализа ходьбы.

Временна́я структура ходьбы

Простая двухконтактная подограмма

Основной метод исследования временно́й структуры - метод подографии. Например исследование ходьбы с применением самой простой, двухконтактной электроподографии заключается в использовании контактов в подошве специальной обуви, которые замыкаются при опоре на биомеханическую дорожку. На рисунке изображена ходьба в специальной обуви с двумя контактами в области пятки и переднего отдела стопы . Период замыкания контакта регистрируется и анализируется прибором: замыкание заднего контакта - опора на пятку, замыкание заднего и переднего - опора на всю стопу, замыкание переднего контакта - опора на передний отдел стопы. На этом основании строят график длительности каждого контакта для каждой ноги.

Временная структура шага

Основные методы исследования: циклография, гониометрия и оценка движения сегмента тела при помощи гироскопа .

Метод циклографии позволяет регистрировать изменение координат светящихся точек тела в системе координат.

Гониометрия - изменение угла ноги прямым методом с применением угловых датчиков и неконтактным по данным анализа циклограммы.

Кроме того, применяют специальные датчики гироскопы и акселерометры . Гироскоп позволяет регистрировать угол поворота сегмента тела, к которому он прикреплен, вокруг одной из осей вращения, условно названной осью отсчета. Обычно гироскопы применяют для оценки движения тазового и плечевого пояса, при этом последовательно регистрируют направление движения в трех анатомических плоскостях - фронтальной, сагиттальной и горизонтальной.

Оценка результатов позволяет определить в любой момент шага угол поворота таза и плечевого пояса в сторону, вперед или назад, а также поворот вокруг продольной оси. В специальных исследованиях применяют акселерометры для измерения в данном случае тангенциального ускорения голени.

Для исследования ходьбы используют специальную биомеханическую дорожку, покрытую электропроводным слоем.

Важную информацию получают при проведении традиционного в биомеханике циклографического исследования, которое, как известно, основано на регистрации методом видео- кинофотосъёмки координат светящихся маркеров, расположенных на теле испытуемого.

Динамика ходьбы

Динамика ходьбы не может быть изучена методом прямого измерения силы , которая продуцируется работающими мышцами. До настоящего времени отсутствуют доступные для широкого использования методики измерения момента силы живой мышцы, сухожилия или сустава. Хотя следует отметить, что прямой метод, метод имплантации датчиков силы и давления непосредственно в мышцу или сухожилие применяется в специальных лабораториях. Прямой метод исследования вращающего момента осуществляется также при использовании датчиков в протезах нижних конечностей и в эндопротезах суставов.

Представление о силах, воздействующих на человека при ходьбе, может быть получено или в определении усилия в центре масс всего тела, или путём регистрации опорных реакций.

Практически, силы мышечной тяги при циклическом движении можно оценить, только, решая задачу обратной динамики. То есть зная скорость и ускорение движущегося сегмента, а также его массу и центр масс , мы можем определить силу , которая вызывает это движение, следуя второму закону Ньютона (сила прямо пропорциональна массе тела и ускорению).

Реальные силы при ходьбе, которые можно измерить - это силы реакции опоры. Сопоставление силы реакции опоры и кинематики шага позволяют оценить величину вращающего момента сустава. Расчет вращающего момента мышцы может быть произведён исходя из сопоставления кинематических параметров, точки приложения реакции опоры и биоэлектрической активности мышцы.

Сила реакции опоры

Сила реакции опоры - сила, действующая на тело со стороны опоры. Эта сила равна и противоположна той силе, которую оказывает тело на опору.

Вертикальная составляющая силы реакции опоры

Вертикальная составляющая вектора опорной реакции.

График вертикальной составляющей опорной реакции при ходьбе в норме имеет вид плавной симметричной двугорбой кривой. Первый максимум кривой соответствует интервалу времени, когда в результате переноса тяжести тела на опорную ногу происходит передний толчок, второй максимум (задний толчок) отражает активное отталкивание ноги от опорной поверхности и вызывает продвижение тела вверх, вперёд и в сторону опорной конечности. Оба максимума расположены выше уровня веса тела и составляют соответственно при медленном темпе примерно 100 % от веса тела , при произвольном темпе 120 %, при быстром - 150 % и 140 %.

Минимум опорной реакции расположен симметрично между ними ниже линии веса тела. Возникновение минимума обусловлено задним толчком другой ноги и последующим ее переносом; при этом появляется сила, направленная вверх, которая вычитается из веса тела. Минимум опорной реакции при разных темпах составляет от веса тела соответственно: при медленном темпе - примерно 100 %, при произвольном темпе 70 %, при быстром - 40 %.

Таким образом, общая тенденция при увеличении темпа ходьбы состоит в росте значений переднего и заднего толчков и снижении минимума вертикальной составляющей опорной реакции.

Продольная составляющая силы реакции опоры

Продольная составляющая вектора опорной реакции это, по сути, срезывающая сила равная силе трения, которая удерживает стопу от переднезаднего скольжения. На рисунке изображён график зависимости продольной опорной реакции в зависимости от длительности цикла шага при быстром темпе ходьбы (оранжевая кривая), при среднем темпе (пурпурная) и медленном темпе (синяя).

Точка приложения силы реакции опоры

Реакция опоры - эти силы приложенные к стопе. Вступая в контакт с поверхностью опоры, стопа испытывает давление со стороны опоры, равное и противоположное тому, которое стопа оказывает на опору. Это и есть реакция опоры стопы. Эти силы неравномерно распределяются по контактной поверхности. Как и все сила такого рода их можно изобразить в виде результирующего вектора, который имеет величину и точку приложения.

Точка приложения вектора реакции опоры на стопу иначе называется центром давления. Это важно, для того чтобы знать, где находится точка приложения сил, действующих на тело со стороны опоры. При исследовании на силовой платформе эта точка называется точкой приложения силы реакции опоры.

Траектория приложения силы реакции опоры

Работа мышц-разгибателей является основным силовым источником для перемещения общего центра масс. Активность мышц разгибателей обусловлена также необходимостью притормаживания движения сегментов в фазу переноса. Сокращение мышц сгибателей направлено на коррекцию положения или движения конечности в переносную фазу. При обычных условиях ходьбы корригирующая функция мышц минимальна. Прямая мышца в составе четырёхглавой бедра обеспечивает амортизацию переднего толчка и последующее разгибание в коленном суставе в фазу опоры. Большая ягодичная мышца обеспечивает разгибание бедра в фазу опоры. Икроножная мышца - отталкивание от опорной поверхности и вертикальное перемещение общего центра масс. Подколенные сгибатели - регуляция скорости движения в коленном суставе. Передняя большеберцовая - коррекцию положения стопы.

Чередование различных режимов деятельности мышц заключает в себе определённый биомеханический смысл: во время уступающей работы увеличивается напряжение мышцы и её рефлекторная активация, кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию упругой деформации мышц. При этом эффективность уступающей (отрицательной) работы мышц превышает в 2-9 раз эффективность их преодолевающей (положительной) работы.

Во время преодолевающего режима мышца производит механическую работу , при этом потенциальная энергия упругой деформации мышц превращается в кинетическую энергию всего тела или его отдельных частей. На первый взгляд, преодолевающий режим работы мышц обусловливает возникновение и ускорение движений, а уступающий режим - их замедление или прекращение. На самом деле уступающий режим деятельности мышц имеет более глубокое содержание. «Когда тело человека при ходьбе уже приобрело известную скорость , торможение движений отдельного звена приводит к перераспределению кинетического момента и, следовательно, к ускорению движений смежного звена. Благодаря многозвенной структуре двигательного аппарата такой опосредованный способ управления движениями нередко оказывается энергетически более выгодным, чем прямой, ибо позволяет лучше утилизировать ранее накопленную кинетическую энергию » .

Основные биомеханические фазы

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

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

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

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

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

В циклической последовательности ходьбы выделяют моменты, когда с опорой соприкасаются только одна нога («одноопорный период») и обе ноги, когда вынесенная вперед конечность уже коснулась опоры, а расположенная сзади ещё не оторвалась («двуопорная фаза»). С увеличением темпа ходьбы «двуопорные периоды» укорачиваются и совсем исчезают при переходе в бег . Таким образом, по кинематическим параметрам, ходьба от бега отличается наличием двуопорной фазы.

Эффективность ходьбы

Основной механизм, определяющий эффективность ходьбы - это перемещение общего центра масс.

Перемещение ОЦМ, Трансформация кинетической (T k) и потенциальной (E p) энергии

Перемещение общего центра масс (ОЦМ) представляет собой типичный синусоидальный процесс с частотой соответствующей двойному шагу в медиолатеральном направлении, и с удвоенной частотой в передне-заднем и вертикальном направлении. Перемещение центра масс определяют традиционным циклографическим методом, обозначив общий центр масс на теле испытуемого светящимися точками.

Однако можно поступить проще, математическим способом, зная вертикальную составляющую силы реакции опоры. Из законов динамики ускорение вертикального перемещения равно отношению силы реакции опоры к массе тела, скорость вертикального перемещения равна отношению произведению ускорения на интервал времени, а само перемещение произведению скорости на время. Зная эти параметры, можно легко рассчитать кинетическую и потенциальную энергию каждой фазы шага. Кривые потенциальной и кинетической энергии представляют собой как бы зеркальное отражение друг друга и имеют фазовый сдвиг примерно в 180°.

Известно, что маятник имеет максимум потенциальной энергии в высшей точке и превращает её в кинетическую, отклоняясь вниз. При этом некоторая часть энергии расходуется на трение . Во время ходьбы, уже в самом начале периода опоры, как только ОЦМ начинает подниматься, кинетическая энергия нашего движения превращается в потенциальную, и наоборот, переходит в кинетическую, когда ОЦМ опускается. Таким образом, сохраняется около 65 % энергии. Мышцы должны постоянно компенсировать потерю энергии, которая составляет около тридцати пяти процентов . Мышцы включаются для перемещения центра масс из нижнего положения в верхнее, восполняя утраченную энергию.

Эффективность ходьбы связана с минимизацией вертикального перемещения общего центра масс. Однако увеличение энергетики ходьбы неразрывно связано с увеличением амплитуды вертикальных перемещений, то есть при увеличении скорости ходьбы и длины шага неизбежно увеличивается вертикальная составляющая перемещения центра масс.

На протяжении опорной фазы шага наблюдается постоянные компенсирующие движения, которые минимизируют вертикальные перемещения и обеспечивают плавность ходьбы.

К таким движениям относят:

• поворот таза относительно опорной ноги,
• наклон таза в сторону неопорной конечности,
• подгибание колена опорной ноги при подъеме ОЦМ,
• разгибание при опускании ОЦМ.

Параметры:	Медленный темп	Замедленный темп	Произвольный темп	Ускоренный темп	Быстрый темп
Средняя скорость (м/с) / (км/ч)	0,61 / 2,196	0,91 / 3,276	1,43 / 5,148	1,90 / 6,840	2,28 / 8,208
Темп (шаг/мин)	67,8	84,5	109,1	125,0	137,9
Длина шага (метр)	0,51	0,6	0,74	0,84	0,88

См. также

• Походка - особенности поз и движений при ходьбе, характерный для конкретного человека.
• Осанка - привычное положение тела человека в покое и движении, в том числе при ходьбе.
• Ходьба оздоровительная
• Ходьба на лыжах
• Стояние

Примечания

Ссылки

Мышцы нижних конечностей
Мышцы таза	Внутренняя группа Большая поясничная мышца · Малая поясничная мышца · Подвздошная мышца · Подвздошно-поясничная мышца · Внутренняя запирательная мышца · Грушевидная мышца Наружная группа Ягодичные мышцы (Большая ягодичная мышца · Средняя ягодичная мышца · Малая ягодичная мышца) · Квадратная мышца бедра · Верхняя близнецовая мышца · Нижняя близнецовая мышца · Наружная запирательная мышца · Напрягатель широкой фасции бедра
Мышцы бедра	Передняя группа Портняжная мышца · Четырёхглавая мышца бедра (прямая мышца бедра, медиальная широкая мышца бедра, латеральная широкая мышца бедра, промежуточная широкая мышца бедра) · Суставная мышца колена Медиальная группа