Текст книги "Все о здоровье ваших ног. От младенчества до старости"

Автор книги: Гленн Коуплэнд

Соавторы: Стэнли Соломон
сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 19 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Глава 2
Биомеханика ноги и стопы

И зучение биомеханики движений человека – это относительно новое направление в медицине, оно появилось лишь в конце 70-х годов, когда многие люди увлеклись бегом, но развивается очень быстро. Именно бегуны и их синдром «перенапряжения передней части стопы» заставили даже самых консервативных ученых признать, что многие заболевания позвоночника и суставов вызваны именно изменениями в стопах. За годы врачебной практики при спортивной клинике в госпитале Маунт Синай мы с коллегами пришли к выводу, что, например, боль в коленном суставе определенно вызывается дисфункцией стопы.

Чтобы понять, как возникают проблемы с ногами, мы должны рассмотреть механику движения – как человек ходит, бегает или танцует. Некоторых из вас может напугать слово «механика», ведь для некоторых конструктор «Лего» так и остался загадкой. Не бойтесь, понимание биомеханики стопы не такое уж и сложное занятие.

Для начала надо сказать, что проблемы с ногами появились в тот момент, когда наши предки стали ходить на двух ногах. Большинство животных имеет четыре ноги для передвижения, и это существенно уменьшает нагрузку на нижние конечности и позвоночник. По сравнению с четвероногими собратьями людям гораздо сложнее ходить по разным поверхностям, и человек должен иметь поразительно приспосабливающиеся ноги, и особенно ступни, чтобы удерживать равновесие и передвигаться эффективно. И когда люди имеют проблемы с ногами, это значит, что не все в порядке с биомеханикой движения.

Я максимально упростил изложение, так как, чтобы понять механику движения до конца, вам потребуются глубокие знания физики, медицины и эргономики. Да и изложение заняло бы тогда не одну сотню страниц. Все, чего я хочу достигнуть – это дать вам общее представление о том, как двигаются ваши ноги и каким образом механика движения влияет на здоровье стоп и лодыжек. Прочтите эту главу, чтобы лучше понять то, что я расскажу в основной части книги.

Что такое биомеханика?

Биомеханика изучает движения тела человека, или, в нашем случае, движение стопы и ноги при ходьбе. Грациозные па балерины или широкие свободные шаги бегуна – хорошие примеры безупречного биомеханического движения. Наверное, самым лучшим примером идеальной биомеханики являются четкие, отточенные движения лошадей на скачках, но это все же книга про человека.

Ортопеды всерьез занялись изучением отклонений в биомеханике движений всего четыре десятилетия назад. К этому вынудила необходимость лечения заболеваний ног, которые все чаще встречались в их практике. Прогресс привел к тому, что появился метод изучения сил и нагрузок, которые существуют в стопе при движении. В результате сегодня мы успешно лечим многие заболевания, вызванные нарушением биомеханики, в том числе и заболевания спины и коленей. Есть поговорка, что кость ступни соединена с ногой, а нога с телом. Так вот, это очень верно, так как проблемы с ногами приносят проблемы с позвоночником, а проблемы с позвоночником ведут к заболеваниям всего организма.

Отклонения в механике движений

Большинство проблем с ногами, за исключением тех, что вызваны травмами, и ряд жалоб на боли в коленном и тазобедренном суставах, а также в позвоночнике происходят при нарушении биомеханики стопы. Многие такие заболевания можно вылечить, используя ортопедическую обувь. Как вы увидите ниже, сегодня компьютерные технологии сделали возможными отличную диагностику и лечение практически всех отклонений.

Давайте вспомним основные функции стопы, и тогда вы легко увидите, как именно отклонения повлияют на ваше здоровье.

• Первая. Стопа для тела, как шина для автомобиля. Она обеспечивает безопасное передвижение по различным поверхностям. Если шина повреждена, то машина едет плохо, и в итоге не может быть использована, то же и с ногой. Также пятка амортизирует удар при соприкосновении с землей.

• Вторая. Стопа перемещает тело вперед, назад и вбок, помогает менять направление движения. Нарушения этой функции лишат вас возможности контролировать движение, так как стопа – гораздо более подвижная часть ноги по сравнению с коленом и бедром.

• Третья. При ходьбе стопы гасят излишние нагрузки и силы. Если этого не происходит, то нагрузку будут принимать другие части организма, такие как коленный и бедренный суставы, позвоночник и спина. А это приведет к тому, что они быстро износятся.

Когда мы говорим о шаговом цикле, то имеем в виду весь спектр движений человека при перемещении вперед. Нормальный завершенный цикл имеет две независимые фазы: опоры и полета. Фаза полета происходит в то время, когда стопа не касается земли. Фаза опоры – во время контакта с грунтом. Именно эта часть цикла представляет для нас наибольший интерес. На фазу опоры приходится 65 % шагового цикла. Другими словами, каждая нога контактирует с грунтом 65 % времени цикла.

Фаза опоры делится на три периода: контактный период (от момента касания пятки до момента полного соприкосновения всей стопы с поверхностью опоры), опорный период (от момента полного контакта стопы с опорой до момента начала отрыва пятки от грунта) и пропульсивный период (от момента отрыва пятки до момента отрыва пальцев от опоры) (см. рис. 2.1). Как вы могли догадаться, проблемы с ногами возникают тогда, когда что-то происходит неправильно в течение этой фазы, и в большей части во время опорного периода, когда вес тела распределяется на всю стопу. При нарушении биомеханики на какую-то часть стопы приходится избыточная нагрузка. Ниже вы прочтете, как такие отклонения влияют на состояние ноги и других частей тела, и способы выявления причины заболевания.

Рис. 2.1. Шаговый цикл

Большинство проблем (98 %) биомеханики возникает из-за нарушения пронации. Пронация – поднятие наружного края стопы с поворотом подошвы кнаружи. Остальные 2 % – из-за нарушения супинации. Супинацией стопы называют движение, при котором внутренний ее край поднимается, и подошва оказывается обращенной внутрь. Так как большинство отклонений в супинации вызываются болезнями нервно-мышечной системы и требуют наблюдения специалистов, в данной главе, да и всей книге, мы будем рассматривать нарушения пронации стопы.

Во время первого периода фазы опоры стопа естественным образом перемещается с пятки на наружный край стопы с поворотом подошвы кнаружи (пронация). Вот почему подметки на обуви всегда изнашиваются со стороны пятки. В опорный период стопа находится в нейтральном положении, а затем, в пропульсивный период, зона опоры начинает перемещаться к пальцам (супинация – внутренний край стопы поднимается, и подошва оказывается обращенной внутрь) до тех пор, пока нога не оторвется от земли.

В общем случае 25 % фазы опоры приходится на первый период, второй период занимает 50 % и третий – снова 25 %. Это объясняет, почему проблемы чаще возникают во время опорного периода. Избыточная пронация стопы (гиперпронация) возникает непосредственно в момент опоры, когда стопа максимально распластывается и «пронируется» под действием веса тела.

Давайте же проследим, что происходит во время шагового цикла. Во второй (опорный) период кости, образующие подтаранный сустав, образуют угол в 4°. Потом сустав переходит в нейтральное положение (0°). Во время движения кости сустава вновь образуют угол в 4°, но уже в другую сторону. В фазе полета сустав опять находится в нейтральном положении. Проблемы начинают возникать, когда кости сустава смещаются неправильно или слишком сильно. Ниже мы обсудим, почему это происходит.

Клиноладьевидный сустав стопы играет ведущую роль при ходьбе, особенно в опорный период, когда на него приходится основной вес тела. Если механика подтаранного сустава нарушена, то этот сустав пытается скорректировать ситуацию. Тем не менее если нарушения слишком велики, то они приводят к изменениям во всей стопе, и клиноладьевидный сустав не в состоянии их компенсировать.

Вообразите линию, которая начинается в пятке, проходит через стопу и заканчивается точно между большим и вторым пальцем. Данная прямая показывает, как распределяется вес в течение нормального цикла ходьбы. Любое заметное отклонение от нашей линии означает, что что-то пошло не так, как надо. Любое нарушение пронации вызывает перенапряжение какой-то части стопы, так как на эту часть приходится слишком большой вес. И эффекты от такого неправильного распределения можно почувствовать не только в стопе, но и других частях тела.

До появления компьютерных методов врачи не могли определить, где именно и в какой степени проявляется ненормальное распределение веса. Это знание необходимо для успешного лечения проблем, связанных с биомеханикой, так как статические измерения не дают нужных результатов. Как вы вскоре увидите, теперь мы многое понимаем, например как формируется деформация большого пальца, бурсит (узкая обувь только ухудшает проблему, но не вызывает ее), а раз мы знаем причины, то в состоянии предотвращать и лечить заболевания, не прибегая к хирургии.

Пронация и супинация

Мы скоро вернемся к циклу ходьбы и биомеханическим отклонениям. Но сначала надо определить термины «пронация» и «супинация» более четко, эти определения будут встречаться нам в течение всей книги. Хотя мы будем обсуждать в основном отклонения от нормальной пронации и супинации, сначала надо понять, как протекают эти явления в здоровой стопе. В дальнейшем слово «пронация» будет означать патологические изменения пронации.

Стопа совершает пронацию в течение первого периода (контактного) второй фазы шагового цикла. Пронация включает в себя три различных движения (см. рис. 2.2). Эти три движения происходят одновременно и называются «эверсия», «абдукция» и «дорсифлексия». Возможно, эти названия покажутся вам слишком сложными, но не переживайте. Даже врач, окончивший медицинский институт, может не знать, что это такое, так как эти термины используются узкими специалистами.

Супинация – явление, противоположное пронации. Три соответствующих механических движения – это инверсия, аддукция (приведение) и подошвенная флексия (сгибание). Стопа совершает супинацию в последний (пропульсивный) период фазы опоры, до тех пор, пока нога не оторвется от земли.

Рис. 2.2. Пронация и супинация

Нарушение пронации – основная причина заболеваний стопы – возникает, если супинация заменяет пронацию или наблюдается чрезмерная пронация. Не забывайте, что пронация в принципе необходима, без нее вы не смогли бы передвигать тело, но отклонение от нейтрального положения не должно быть больше 4°. Запомните, что стопа обязательно должна принимать нейтральное положение. Если она все время изогнута, то биомеханика нарушается.

Клиноладьевидный и подтаранный суставы компенсируют временные проблемы пронации и супинации, вызванные внешними причинами, такими как неровная поверхность или нехарактерное движение, например, когда футболист бьет по мячу или балерина совершает пируэт. Но как только суставы перестают компенсировать друг друга, развивается патология.

Наибольшая нагрузка на клиноладьевидный сустав приходится в опорный период. Суставу гораздо сложнее справиться с возрастающей нагрузкой, если предыдущий период прошел с нарушениями: в этом случае суставу приходится принимать часть дополнительной нагрузки. Так что если вы спрыгнули с большой высоты, нагрузка распространяется от подтаранного сустава к клиноладьевидному, а далее к фаланговым суставам. Результат плачевный – от воспаления околосуставных сумок (бурсит) до повреждения головок плюсневых костей – все зависит от того, на какую область кости пришлось излишнее давление.

Нарушения пронации

Нарушения пронации являются причиной большинства заболеваний стопы. Несмотря на то что отклонения могут быть вызваны различными причинами, во время своей практической деятельности я чаще всего сталкиваюсь с пятью основными причинами. Напомню еще раз, что при нарушении биомеханики на какую-то часть стопы приходится излишняя нагрузка. И именно это вызывает заболевание, что является нормальной реакцией организма, направленной на защиту поврежденной области (например, формирование защитного слоя тканей или деформация кости). Замечу также, что большинство заболеваний стопы – наследственные, то есть человек уже рождается с отклонениями либо предрасположен к ним.

Вот пять наиболее распространенных причин нарушений пронации: варусная деформация переднего отдела стопы, вальгусная деформация большого пальца стопы и голеностопного сустава и ограничение подвижности в голеностопном суставе (см. рис. 2.3). Спешу вас утешить, что эти нарушения не угрожают жизни – именно поэтому ортопеды редко получают экстренные вызовы среди ночи – и не требуют длительного болезненного лечения. Это просто-напросто повреждения костной ткани.

Заболевания нижней части ноги также могут вызывать нарушения пронации, например варусное искривление большеберцовой кости («приведенная голень»), внутренняя торсия больше-берцовой или бедренной костей, укорочение ахиллова сухожилия или трехглавой мышцы, укорочение сухожилий, ограничивающих с боков подколенную ямку, или подвздошно-поясничной мышцы, а также различия в длине нижних конечностей. Часто эти заболевания не проявляются до тех пор, пока вы не решаете всерьез заняться спортом. Вы увидите из глав 11 и 12, как некоторые виды физической активности могут провоцировать заболевания стоп.

Как я уже говорил, основная причина, почему так важно не допускать аномальной пронации или супинации, состоит в том, что нарушение биомеханики приводит к неправильному перераспределению веса, что обязательно заканчивается патологией.

Рис. 2.3. Нарушения пронации

Нарушения супинации

Я коротко расскажу вам о нарушениях супинации, так как они являются причиной лишь некоторых редких заболеваний стопы, и я, как и остальные мои коллеги, нечасто сталкиваюсь с этой проблемой в моей лечебной практике. Нога с такими нарушениями малоподвижна и имеет слишком высокий подъем, такие заболевания связаны с дефектами нервно-мышечной системы.

И хотя я могу на глаз определить, страдает ли человек нарушениями биомеханики, я не компьютер или рентген. И поэтому не могу вычислить, насколько далеко зашли подобные нарушения. Но благодаря компьютерным технологиям сегодня врачи в состоянии исследовать весь шаговый цикл досконально, а это позволяет подобрать необходимое лечение быстро и эффективно. Скоро мы обсудим способы диагностики.

Исследование стопы

Как только врач становится достаточно опытным, он в состоянии определить на глаз многие из заболеваний стопы. Я могу понять, что происходит с вашими ногами, посмотрев, как вы ходите босиком по ровной поверхности. И хотя не существует двух одинаковых ног, видимые различия сразу скажут опытному глазу, что что-то не в порядке.

Два основных вида неправильной формы стопы – это высокий подъем («полая стопа») и низкий подъем («плоская стопа»). Ноги с высоким подъемом, как правило, менее гибкие, поэтому плохо «гасят» удары. Из-за такой формы стопы плюсневые кости подвергаются слишком большому давлению, что и приводит к развитию заболевания. Несмотря на это, многие люди с высоким подъемом чувствуют себя нормально до тех пор, пока не начинают носить неудобную обувь или заниматься определенными видами спорта.

Миф о плоскостопии

Я всегда стараюсь избегать старомодных шуток о плоскостопии и опустившемся своде стопы. Так называемое плоскостопие всегда использовалось как повод не идти в армию. Несмотря на попытки врачей – а иногда и с их помощью, – понятие «плоскостопие» прижилось в сознании людей, так же как и «смещение позвоночных дисков». На самом деле нога никогда не сможет стать абсолютно плоской, как не может полностью исчезнуть свод стопы. Наоборот, гораздо больше проблем причиняет слишком высокий подъем свода стопы.

Настоящее плоскостопие – врожденное заболевание и встречается очень редко. Нога с низким сводом стопы – это не заболевание, да и свод стопы все равно присутствует. Тем не менее данная форма ноги вызывает чрезмерную пронацию, и поэтому стопа кажется плоской в момент нахождения на поверхности (см. рис. 2.2).

Как нарушения биомеханики вызывают заболевания

Теперь вы знаете, что происходит со стопой во время шагового цикла. Движение начинается в ноге, затем через голеностопный сустав переходит к различным суставам стопы и заканчивается в большом пальце. Позвольте мне описать теперь, как возникает нарушение биомеханики, возможно из-за врожденного дефекта, и как все это влияет на состояние стопы и организма в целом.

В больной стопе – смотрите рис. 6.1 – вторая плюсневая кость (вторая по величине в переднем отделе стопы) ближе, чем остальные четыре, находится к земле. Это верно как для ног с высоким подъемом, так и с низким. Следовательно, на эту кость приходится гораздо большее давление в моменты соприкосновения с поверхностью. А так как на нее постоянно приходится повышенная нагрузка, то она начинает воспаляться. На подошве появляются мозоли, и кость болит больше и от давления сверху, и от неудобства снизу. Это вызывает изменения и в остальных частях стопы.

Боль в этой области стопы заставляет человека при ходьбе переносить вес на мизинец, что вызывает чрезмерную супинацию. Такая странная походка вызовет нарушение биомеханики движения всей стопы и ноги в целом и спровоцирует боли в коленном и бедренном суставах. В этом случае мышцы и сухожилия сокращаются неправильно, и суставы тоже начинают воспаляться.

Стоит только убрать основную проблему – неправильное положение второй плюсневой кости, – как биомеханика придет в норму. И если дело не зашло слишком далеко, все неприятные симптомы исчезнут.

Вот вам пример, как всего одно незначительное изменение формы стопы повлияло на здоровье всего организма. Может происходить и обратное. Повреждение мышцы задней части голени вызывает повышенную нагрузку на ахиллово сухожилие и смещает голеностопный сустав, что и вызывает нарушение пронации. Вот пример того, как биомеханика стопы была нарушена извне.

Артрит

Нарушения пронации и супинации, как правило, ведут к остеоартрозу. В научных кругах сейчас идут оживленные дискуссии по поводу этого заболевания. Почему, к примеру, у каких-то спортсменов от перегрузок развивается артрит, а у других – нет. Но я оставлю этот вопрос исследователям. Процесс изнашивания в суставе приводит к тому, что хрящи истончаются, кости трутся друг о друга, и возникает воспаление. Хрящевая же ткань разрушается от излишнего давления внутри суставов, а это – следствие нарушения биомеханики.

Если танцор или спортсмен постоянно дает избыточную нагрузку на суставы нижних конечностей, то они изнашиваются гораздо раньше, чем у людей, которые не ведут такой активный образ жизни. Это не заболевание, повреждающее или разрушающее сустав, но тем не менее нагрузки, превышающие норму. Вы же не ожидаете, что даже самые лучшие шины будут служить вечно, если ездите на гоночной машине. Даже на обычной машине вам придется менять покрышки каждые 100 000 км. Шины просто изнашиваются, а не портятся. То же происходит и с суставами. Более того, мы сами помогаем нашим суставам приходить в негодность, перенапрягая их до тех пор, пока они не воспалятся и не выйдут из строя. Если вы оставляете болезни суставов без должного лечения, то только ускоряете процесс изнашивания суставов ног, таза и спины.

Примерно 90 % всех проблем в стопе, в том числе и остеоартроз, вызваны нарушениями в биомеханике. Неправильная балансировка в машине приводит к износу шин, так и в организме – если ноги двигаются неправильно, суставы страдают. Как вы уже запомнили, проблемы со стопами могут разрушить здоровье всей нижней части тела. Но правильное лечение в состоянии замедлить или даже остановить такие процессы, а забота и уход помогут предотвратить возникновение проблем.

Существуют и другие формы артрита – ревматоидный, подагрический и псориатрический, – которые являются системными заболеваниями. Они вызываются внутренними нарушениями, которые хорошо изучены, классифицированы и поддаются лечению. Менее 1 % моих пациентов страдают от этих форм артрита. Более подробно об этом читайте в 10-й главе.

Ортопедическая обувь

Последнее, о чем мы поговорим в этой главе, – это специальная ортопедическая обувь или стельки. Они разработаны специально для того, чтобы скорректировать положение стопы и добиться правильного распределения веса. Сделанные на заказ кожаные вставки для обуви начали использовать уже в XV в. В те времена всю обувь делали вручную, сапожники просто создавали ботинок точно по вашей ноге. Археологи находят обувь, сделанную для ног с очень высоким подъемом, – следовательно, мастера того времени понимали, что коррекция необходима, хотя у них и не было знаний о механике стопы.

Ортопедическая обувь стала очень популярной в начале XX в., ее стали продавать в обычных обувных магазинах и продают до сих пор. Обувь бывает различных размеров, с дополнительными кожаными вставками, чтобы сделать ходьбу более удобной. В 20-х гг. ХХ в. изобрели специальные стельки. В основном все было сделано из кожи, но некоторые производители использовали металл для придания крепости конструкции. Художник зарисовывал форму ноги или делал слепок, а потом мастер создавал макет, и после нескольких примерок обувь была готова.

После Второй мировой войны лаборатории в США начали изучать и производить более совершенную ортопедическую обувь. Слово образовано от греческого «orthos» – «прямой», так как обувь корректировала искривления ноги. Врач выписывал пациенту такую обувь, делал слепок ноги и посылал заказ в лабораторию. Слепки делали из гипса, и мы называем это статическими измерениями. Этот метод используют и до сих пор, но я больше доверяю динамическим компьютерным измерениям. В дальнейшем вы поймете их превосходство над статическими методами.

Начиная с 70-х гг. ХХ в. производители стали использовать вместо кожи более твердые материалы, в основном разные пластмассы, так как они легкие и занимают меньше места. С течением времени были разработаны более мягкие и гибкие вставки, которые лучше приспосабливались к форме ноги и поглощали удары. Сейчас для производства ортопедической обуви используют более 200 различных материалов, и исследования не прекращаются. Вы можете найти кожаные ортопедические стельки в обувных магазинах, но для лечения серьезных заболеваний вам потребуется специально сделанная обувь.

Для лечения различных заболеваний требуется различная обувь. Люди редко имеют больше двух пар специальных стелек. Более толстые – для спортивной обуви, более тонкие – для модной. Я занимаюсь моделированием ортопедических стелек и обуви и часто выписываю их своим пациентам, чтобы избежать заболеваний. Все измерения проводятся с помощью компьютера. Форма и технология изготовления – это результат моих долгих исследований в этой области.

К 1990 г. мы с коллегами разработали весьма сложную компьютерную программу для анализа шагового цикла. В это же время я начал моделировать ортопедическую обувь, используя цифровые изображения. Для сравнения мои пациенты получали обувь, выполненную по гипсовому слепку и сделанную при помощи компьютерных технологий. Превосходство всегда оставалось за новыми технологиями. И 98 % больных предпочли «компьютерную» обувь, так как она была гораздо более удобной, да и срок изготовления уменьшился.

За исключением людей, которым тяжело ходить, и маленьких детей, я теперь обследую всех пациентов с помощью компьютера, а обувь делается на основе цифровых технологий. Как наука, так и опыт свидетельствуют, что именно такие технологии должны стать обычными в практике любого врача-ортопеда.