Структурно-функциональное состояние стопы у людей с различным телосложением

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

Структурно-функциональное состояние стопы у людей с различным телосложением

03.00.13 - физиология

14.00.02 - анатомия человека

Ефремова Галина

Волгоград - 2007

Работа выполнена в Волгоградском научном центре РАМН и администрации Волгоградской области (директор - академик РАМН В.И.Петров) анатомический стопа нагрузка

Научные руководители:

доктор медицинских наук,

профессор КЛАУЧЕК Сергей Всеволодович

доктор медицинских наук,

профессор ВОРОБЬЕВ Александр Александрович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, КРАЮШКИН Сергей Иванович

профессор

доктор медицинских наук,

профессор ОСТРОВСКИЙ Николай Владимирович

Ведущая организация:

НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Одной из приоритетных задач современного общества РФ является реализация президентской национальной программы охраны здоровья населения, в том числе профилактики заболеваний и нарушений опорно-двигательного аппарата (Погосян И.А., 1999; Коновалова Н.Г.2000;. Латышевская Н.И., 2004; Моргунова О.Н., 2005). В этом аспекте проблема диагностической, морфологической и функциональной оценки состояния здоровья стоп и реабилитации плоскостопия приобретает особо важное значение (Баталов О.А., 1998; Донсков В.И., 2000; Шишкина А.А., 2000; Храброва В.Г и др.2002; Гисак С.Н., 2004).

Необычайная сложность анатомического строения стопы человека (Самусев Р.П., 2004) в сочетании с разнообразием ее функциональных назначений (опора, рессора, толчок, балансировка) (Кашуба В.А., 2002) делает этот орган уникальным и вместе с тем трудно доступным для познания закономерностей его работы в реальных условиях жизни человека. Локальные изменения морфологических соотношений костно-суставных элементов неизбежно приводят к перестройке внешнего контура стопы. Вместе с тем, по характерным признакам внешнего контура стопы, его числовым характеристикам, возможно проведение сравнительных оценок состояний здоровья стоп (Мартиросов Э.Г., 1982). Этот подход открывает возможность сопоставлений генетически закрепленных морфологических особенностей строения стопы с типом телосложение человека (Дубровский В.И., 1999), с учетом его пола, возраста, уровня физической активности и ее специфичности проявлений (Колпаков В.В. и др., 2001; Горст Н.А., 2004). Современные методы компьютерной плантографии раскрыли новые пути познания этой проблемы. Они позволяют не только повысить качество съема информации о состоянии стопы, но и создать новые критерии оценки ее здоровья. До настоящего времени не определены должные значения числовых характеристик стоп у молодых людей с различными типами телосложения (соматотипами). Отсутствие этих данных снижает качество врачебной диагностики плоскостопия. Назрела необходимость создания новой системы информационной поддержки врача - ортопеда при постановке им диагноза о здоровье стопы с учетом соматотипа и ряда других факторов значимо определяющих его решение. Все это послужило обоснованием необходимости проведения настоящей работы.

Целью исследования является получение новых данных о физиолого-анатомическом состоянии стопы, определение закономерностей реакции стопы и корреляционных взаимоотношений показателей ее здоровья на изменение физических нагрузок у лиц с различным типом телосложения; создания прогностической модели вычисления площадей опоры стопы по ряду ее структурных признаков.

Задачи исследования:

1. Разработать методику обследования состояния стопы у молодых людей посредством компьютерной планшетной плантографии.

2. Проанализировать индивидуальные и групповые физиологические и морфологические особенности строения стопы в зависимости от пола.

3. Установить закономерности индивидуальных и групповых физиолого-анатомических характеристик стопы в зависимости от типа телосложение человека (соматотипа).

4. Определить функциональные и анатомические параметры стопы при длительно повторяющихся физических нагрузках.

5. Произвести проверку возможности расширения и углубления диагностической ценности набора показателей состояния здоровья стопы посредством использования методов математического моделирования.

6. Разработать рекомендации по использованию полученных данных в практике работы лечебно-оздоровительных учреждений.

Научная новизна исследований

1. Впервые установлены закономерности различий физиологического и морфологического состояний стопы, определяемые типом телосложения человека.

2. Впервые для повышения точности и эффективности анализа в исследованиях применен оригинальный способ планшетного сканирования стопы с последующей оценкой состояния их здоровья.

3. Впервые установлены закономерности реакции стопы на изменение статических физических нагрузок.

4. Впервые определены закономерности изменения площадей опоры стопы, а также корреляционных взаимоотношений ее показателей здоровья, у лиц с различным соматотипом и полом.

5. Получены новые сведения о влиянии режимов двигательной активности на состояние здоровья стопы.

6. Впервые, с применением множественной линейной регрессии, создана математическая модель расчета площади опоры стопы с учетом пола и типа телосложения человека и произведена проверка достоверности ее работы (она находится в переделах р=0,8-0,9).

7. Впервые произведен анализ эффективности применения технологии планшетного сканирования стопы в практике работы учебных образовательных учреждений.

Практическая значимость результатов исследования

На основе предложенной модели описания плантограммы, а также разработанных алгоритмов определения ее параметров и формирований заключений, создана экспертная система диагностики состояния здоровья стопы; выработаны рекомендации по использованию новой технологии диагностики стопы для массовых обследований в высших учебных заведений, школах, поликлиниках, военкоматах, в спортивной медицине, ортопедии и т.д.

На основе полученных результатов исследований разработаны индивидуальные программы укрепления и реабилитации здоровья стоп и нарушений функций опорно-двигательного аппарата.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Физиологические и морфологические состояния стопы определяются типом телосложения, полом и уровнем физической активности человека.

2. Изменение величины нагрузки на стопу закономерно проявляется в перестройке ее физиологических свойств и морфологических характеристик.

3. Новый подход к изучению состояния здоровья стоп позволяет проводить эффективный анализ их здоровья, организовывать мониторинг и своевременную коррекцию функциональных и физических показателей.

Апробация работы

Основные положения и выводы диссертационного исследования были доложены на: Всероссийской, с международным участием, конференции по управлению движением "Управление движением", (Великие Луки, 2006); Международной научно-практической конференции (Волгоград, 2006); Научной конференции с международным участием Волжского гуманитарного института (Волжский, 2006), в трудах международной научно-практической конференции: «Современное профессиональное образование в сфере физической культуры и спорта: актуальные проблемы и пути совершенствования ВГАФК (Волгоград, 2006);в материалах Всероссийской научно-практической конференции: «Опыт работы центров социально-психологической адаптации студентов» (Волгоград, 2006); в материалах X Всероссийской научно-практической конференции: «Актуальные проблемы физической культуры и спорта» (Томск, 2007).

Созданы и внедрены рекомендации: «Методика планшетной плантографии с целью определения здоровья стопы и выработки рекомендаций по реабилитации ее физиолого-анатомических нарушений» под редакцией К.В. Гаврикова, В.Б. Мандрикова, С.В. Клаучека, А.А. Воробьева, А.И. Перепелкина, Г.В. Ефремовой, 2007г.

Апробация диссертации проведена на расширенной межкафедральной конференции с участием сотрудников кафедр нормальной физиологии, патологической физиологии, общей гигиены, нормальной анатомии, оперативной хирургии и топографической анатомии, гигиены, физической культуры и здоровья Волгоградского государственного медицинского университета от 24 мая 2007 года.

По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ; утверждены два рационализаторских предложения, подана заявка в Федеральный орган по интеллектуальной собственности для регистрации Патента: «Способ оптимизации информационной поддержки врача ортопеда-травматолога в диагностике плоскостопия» №2007104385 от 06.02.2007; подана заявка Федеральную службу по надзору в сфере здравоохранения и социального развития на получение разрешения применения медицинской технологии: «Технология оптимизации информационной поддержки врача ортопеда-травматолога в диагностики плоскостопия» РХ № 4863 от 05.02.07. (соавт. Гавриков К.В., Перепелкин А.И. и Шкляр А.Л.)

Объем и структура диссертации:

Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, описания организации и методов исследования, трех глав собственных исследований, заключения, выводов и библиографии. Включает 65 рисунков и 69 таблиц. Список литературы содержит 308 источников, из которых 85 принадлежат иностранным авторам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Методы и организация исследований

Работа выполнялась в лаборатории моделирования патологии Волгоградского центра РАМН и администрации Волгоградской области, на кафедре нормальной физиологии Волгоградского государственного медицинского университета (ВолГМУ) и кафедре анатомии и биомеханики Волгоградской государственной академии физической культуры (ВГАФК) в период с 2004 по 2007 год.

Перед началом работы анализировались данные ежегодных медицинских обследований студентов, проводимых по унифицированной комплексной методике, утвержденной МЗ СССР, с использованием учетной формы № 227, предполагающей разделение студентов на медицинские группы: основную, подготовительную, специальную. Для проведения дальнейших исследований были выбраны юноши и девушки основной и подготовительной медицинских групп.

В исследованиях был использован комплекс методических приемов, который позволил провести всестороннюю индивидуальную оценку функционального состояния стопы каждого студента в динамике физических нагрузок.

Обследования проводилась в первой половине дня. Каждый человек перед проведением исследования получал подробный инструктаж и разъяснения о задачах работы с целью уменьшения влияния на результаты опыта психоэмоционального напряжения, вызванного процедурой исследования.

Под наблюдением находилось 600 студентов ВолГМУ и 250 студентов ВГАФК (из них 156 юношей и 94 девушек) 1- 2 курсов в возрасте 17 - 20 года. Из всех обследованных студентов ВолГМУ были выделены на основе данных карт медицинского обследования 450 человек отнесенные к основной группе, в том числе 130 юношей и 320 девушек. Это позволило исключить из референтной группы студентов с различными соматическими заболеваниями. Перед началом работы у всех обследованных были проведены углубленные антропометрические исследования, которые, в частности, содержали показатели необходимые для определения индивидуальных особенностей типа телосложения по методам Пенье (цит. по Полеткина И.И., 2001) и Дорохова Р.Н.(1989). Применение двух различных подходов к оценке типа телосложения позволило произвести сравнение достоверности получаемых результатов и выявить частоту их совпадения.

Таким образом, была подтверждена правомерность применения каждого из указанных подходов к определению типов телосложения взрослых людей. В настоящем исследовании эти под-

ходы использовались одновременно для повышения достоверности подразделений обследованных лиц по соматотипам.

Анализ данных литературы по методам диагностики состояния стопы человека привел к заключению о наличии многообразия подходов к их проведению и, в большинстве случаев, недостаточной информативности. Так, например, широко используемый на практике метод «чернильных отпечатков» - имеет ограниченную информативность; метод антропометрических измерений - низкую точность, отсутствует функциональный компонент; плоскостной рентгенографии - сопряжен с воздействием ионизирующего излучения (Вейстман Ю.А.,1985; Казак Л.А., 1985; Carrera G.F, 1980; Cyriax J.,1984); биомеханических исследований - не дает исчерпывающей информации об анатомическом компоненте.

Таким образом, из приведенного краткого анализа существующих методов плантографии каждый из них в недостаточно полной степени позволяет проводить диагностику плоскостопия и имеет существенные недостатки (Козлов А.И., 1983; Аржанникова Е.Е.,1986; Мительман Н.Ю., 1988).

На пути устранения выше отмеченных недостатков в последнее время был разработан ряд программно-аппаратных комплексов плантографических обследований. Германская фирма PINDURE разработала платформу, позволяющую получать отпечаток стопы по давлению, оказываемому ею на опорную поверхность стопы. Аналогичная система создана в России под названием "ДиаСлед".

Однако следует отметить, что применение датчиков давления для диагностики плоскостопия в значительной степени является не адекватной поскольку не представляется возможным определить важнейшие линейные и угловые его характеристики.

Интенсивное развитие в последнее время достаточно интенсивное развитие получили методы видиорегистрации плоскостопия (Cарнадский В. Н., 1996) . Однако, существенным недостатком их является высокая стоимость и невозможность применения их в полевых условиях.

Как видно из проведенного обзора методических подходов исследования плоскостопия, в мире компьютерная плантография представлена достаточно широко, однако имеющиеся в арсенале врачей методы имеют ряд недостатков, что препятствует их повсеместному использованию.

В настоящей работе оценка состояния здоровья стопы проводилась с применением волгоградской технологии планшетного сканирования стопы, которая позволила устранить многие недостатки выше описанных методов плантографии.

Алгоритм проводимых исследований имел следующую структуру:

1) создание новой учетной записи; 2) собственно оцифровка стопы; 3) вычисление индексов стопы; 4) формирование файла отчета.

Учетная запись предусматривала возможность регистрации совокупности общих сведений об обследованном, в том числе - ФИО, пол, возраст, рост, масса тела, окружность грудной клетки на спокойном выдохе, группа здоровья и другие дополнительные сведения.

Оцифровка стопы позволяла получать и сохранять в цифровом виде основные ключевые ее параметры для последующего анализа. Обработка полученных данных и выдача заключения о морфофункциональном состоянии стопы обследованного производилась в автоматизированном режиме.

Примененный в настоящей работе аппаратно-программный комплекс компьютерной плантографии состоял из планшетного плантографа, специализированной программы автоматизированной обработки снимков стопы и автоматизированного блока выдачи диагностической информации о результатах проведенных исследований.

Планшетное сканирование обеспечило высокое качество получаемых снимков стопы, а, следовательно, высокую достоверность и диагностическую точность результатов. Этот метод обследования безопасен для здоровья испытуемых.

Компьютерная обработка отсканированного рисунка стопы проводилась по следующему алгоритму:

Определялись точки А и В, соответствующие головкам 1-й и 5-й плюсневых костей. Они соединялись прямой линией. На наружной стороне отпечатка стопы через точки В (головка 5 плюсневой кости) и С (наиболее выступающая кнаружи точка пятки) проводилась прямая линия, от которой восстанавливался перпендикуляр из точки D (крайняя задняя точка отпечатка пятки).

Длину стопы (отпечатка) определяли от точки D до более длинного пальца (1-го или 2-го).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1. Схема расчета стопы

От точки Е по прямой BE откладывались отрезки, равные 0,16, 0,30, 0,46 и 0,60 длины отпечатка. Из вновь найденных точек восстанавливались перпендикуляры к прямой BE (cc', uu', vv', ww').

Кроме того, проводились:

1. линия, отсекающая наружную часть продольного свода. Она соединяла середину линии сс' (точка F) с точкой G (точка между основаниями 3-го и 4-го пальцев);

2. перпендикуляр с'Н к линии сс';

3. линия, соединяющая точки с' и К (по отпечатку вверх и вперед на 1см от с');

4. условная ось стопы -- линия, соединяющая точки F и Z (середина линии АВ);

5. линии АР и BQ из точек А и В через крайние передние точки отпечатков 1-го и 5-го пальцев;

6. линии AN и BR, параллельные условной оси стопы.

Определение типа телосложения человека производилось по двум направлениям: соматоскопическому по методике Бунака и соматометрическому с расчетом индекса Пинье. (Бунак В.В. ,1927, Горст Н.А., 2003, Клаучек СВ. с соавт., 2004).

При соматоскопии учитывали и оценивали по трехбальной системе следующие основные признаки:

развитие и степень жироотложения - "малое жироотложение" (1 балл), "среднее" (2 балла) и "большое" (3 балла);

кожный покров (толщина кожи) - "тонкая" (1 балл), "средняя" (2 балла) и "толстая" (3 балла);

степень развития и выраженности мускулатуры - "слабо выраженная мускулатура" (1 балл), "средне выраженная" (2 балла) и "сильно выраженная, развитая мускулатура" (3 балла);

форма грудной клетки - "плоский тип" (1 балл), "цилиндрический" (2 балла) и "конический" (3 балла);

форма спины (вертикальный контур в области позвоночника) - "сутулая спина" (1 балл), "обычная" (2 балла) и "прямая" (3 балла);

форма брюшной области - "впалый живот" (1 балл), "прямой" (2 балла) и "выдающийся" (3 балла).

Тип телосложения определяется на основании сопоставления вышеуказанных признаков и определения средней оценки каждого обследованного в баллах.

Лица, имевшие оценку от 1,0 до 1,6 балла, относились к группе долихоморфного (грудного) типа; от 1,7 до 2,3 - мезоморфного (мускульного) типа; от 2,4 до 3,0 - брахиморфного (брюшного) типа.

На основании соматометрии после определения массы тела и роста рассчитывался индекс Пинье по формуле:

Индекс Пинье =рост - (окружность грудной клетки + масса тела).

Если индекс Пинье оказывался равным 30 и более, то обследуемых относили к «астеническому типу» (долихоморфному), если был в пределах от 10 до 30 - к «нормостеническому» (мезоморфному) и если ниже 10 - к «гиперстеническому» (брахиморфному).

Математическая обработка проводилась непосредственно из общей матрицы данных EXEL 7.0 (Microsoft, USA), ACCESS (Microsoft), Interbase (Borland) и включала определение, во-первых, показателей средней, ее средне-квадратического отклонения и ошибки репрезентативности с учетом цензурирования выборки. Затем, руководствуясь закономерностями, принятыми для медико-биологических исследований (объем выборок, характер распределения, непараметрические критерии, достоверность различий 95% и др.) оценивали достоверность различий выборок по критерию Стьюдента t, и соответствующему ему показателю достоверности Р (Лакин Г.Ф., 1990; Золин П.П., 2000; Платонов А.Е., 2000).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Применение технологии планшетного сканирования стоп с последующим углубленным компьютерным анализом длинотных, широтных и угловых характеристик и площадей опоры (передних, средних и задних отделов стопы) позволило получить ряд новых данных, представляющих определенную ценность как в научном, так и в практическом отношениях. Особый интерес в этом плане представили выполненные в настоящей работе исследования сравнительных характеристик физиологических и морфологических показателей у лиц женского и мужского пола с различными типами телосложения в условиях обычной (50% от массы тела), пониженной (примерно 10% от массы тела) и повышенной (примерно на 20 кг.) нагрузок. В обобщенном виде эти данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные плантографические показатели физиологического и морфологического состояния стопы у юношей при различных физических нагрузках (массой ноги - 5-7 кг; 50% массой тела и дополнительной нагрузкой в 20 кг).

ЮА	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	4,99	263,18	128,87	81,87	81,87	8,23	11,95	63,99	26,47	17,68	19,49
тела	4,47	266,50	115,78	82,69	82,69	6,82	13,03	73,83	34,00	18,93	20,70
+ 20 кг	4,23	266,48	112,41	83,18	83,18	6,57	13,19	77,74	36,23	19,67	21,57
ЮН	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	5,24	263,47	114,60	82,07	82,07	8,45	12,16	64,86	26,79	18,47	19,59
тела	4,72	266,80	110,11	82,87	82,87	7,38	12,84	81,48	28,26	22,59	30,63
+ 20 кг	4,48	267,40	110,02	83,41	83,41	7,54	13,37	86,37	40,74	21,99	24,39
Ю Г	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	5,23	260,32	103,25	81,93	81,93	8,12	12,89	62,40	23,16	19,79	19,45
тела	4,47	266,50	115,78	82,69	82,69	6,82	13,03	73,83	34,00	18,93	20,70
+ 20 кг	4,37	264,43	107,02	83,59	83,59	6,93	14,47	88,75	40,78	21,58	26,39

Условные обозначения: ЮА - юноши астенического типа, ЮН - нормостенического типа,

ЮГ - гиперстенического типа, М.Ч. - медиальный угол, Л.Ч. - латеральный угол, П.У. - пяточный угол, К - коэффициент продольного плоскостопия.

Из приведенных данных видно, что изменение статической физической нагрузки на стопу приводит к закономерно возникающим перестройкам ее физиологического и морфологического статуса.

Так, например, увеличении физической нагрузки (на 20 кг) сопровождается вне зависимости от типа телосложения человека существенным (р<0,05) снижением свода стопы, уменьшение медиального угла переднего отдела стопы и пяточного угла при одновременном увеличении латерального угла переднего отдела стопы и суммарной площади опоры стопы. Вместе с тем, реакция стопы на повышенную физическую нагрузку проявляется увеличением латерального угла переднего отдела и числовых значений показателя продольного плоскостопия - коэффициента «К». Противоположные по направленности изменения физиологического и морфологического состояния стопы наблюдаются при уменьшении статических физических нагрузок.

Последующий анализ полученных данных выявил наличие специфических особенностей реакции стопы юношей на физические нагрузки, определяемые соматотипом человека. (Рис.2).

1 2 3

Рис. 2 Результаты сравнения показателей состояния стоп у юношей с астеническим (1), нормостеническим, принятым за контроль 100% (2) и гиперстеническим (3) телосложением в условиях уменьшенной и повышенной нагрузок.

Примечание: непрерывной линией обозначены условия сниженной нагрузки стопы; прерывистой линией - повышенной нагрузки.

У юношей корреляционные зависимости опорной и рессорной функции стопы также имели ряд существенных соматотипических различий. Эти данные приведены в таблице 2.

Следует отметить, что суммарный коэффициент корреляционных связей у юношей, в отличие от девушек, имел наименьшие числовые значения, в особенности у юношей нормостенического типа. Это еще раз свидетельствует о наличие существенных различий физиологического и анатомического строения стопы, определяемых полом.

У юношей нормостенического типа корреляция высотных и плоскостных характеристик выражена слабо. Она представлена двумя отрицательными связями. По-видимому это свидетельствует об отсутствии жестких функциональных отношений между рессорной и опорной функциями стопы. Суммарный алгебраический коэффициент корреляции составил всего лишь 0,82. Отмеченные особенности реакции стопы у юношей нормостенического типа телосложения свидетельствуют о значительных функциональных резервах в использовании двух механизмов амортизации физических нагрузок в их независимых друг от друга ситуациях.

У лиц с астеническим телосложением между высотой свода стопы и ее плоскостными показателями всего было отмечено четыре положительных корреляционных связей малой и средней силы. Суммарный коэффициент корреляции, вычисленный без учета знака, составлял 1,88.

Стопы лиц с гиперстеническим типом телосложения, также как и нормостеники, характеризуются отрицательными корреляционными отношениями. Однако общее число с корреляционных связей и суммарный коэффициент имеют большие числовые значения (0,98).

Таблица 2

Результаты корреляционного анализа соотношений показателей рессорной и опорной функций стопы у юношей.

Соматотип	Астени- ческий	Нормостенический	Гиперстенический
Длина стопы суммарная
Отделы стопы	Передний
	Средний		-0,39
	Задний
Углы	Медиальный
	Латеральный	0,33
	Пяточный
Коэффициент «К»		-0,43	-0,31
Площадь опоры суммарная	0,53		-0,37
Отделы площадей опоры	Передний
	Средний	0,56		-0,3
	Задний	0,46
Суммарный коэффициент связи	1,88	0,82	0,98

Примечание: в таблице представлены числовые значение коэффициентов малых (0,3-0,5), средних (0,5 - 0,7) и сильных (>0,7) корреляционных связей.

Таким образом, у юношей физиологические и морфологические параметры плоскостных и высотных характеристик стоп по многим показателям имели существенные различия в зависимости от типа телосложения.

Анализ данных полученных в наблюдениях у девушек выявил наличие физиологических и морфологических характеристик стоп, которые определялись уровнем статических физических нагрузок и не зависели от пола по закономерностям проявления. Также как и у юношей при увеличении физической нагрузки снижается высота сода стопы, медиальный угол переднего отдела, пяточный угол при одновременном увеличении длины стопы (за счет переднего отдела), латерального угла и суммарной площади опоры (переднего и заднего отделов). Противоположные по направленности реакции стопы наблюдались в условиях пониженной физической нагрузки. (Тбл. 3)

Таблица 3

Основные плантографические показатели физиологического и морфологического состояния стопы у девушек при различных физических нагрузках (массой ноги - 5-7 кг; 50% массой тела и дополнительной нагрузкой в 20 кг).

ДА	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	4,81	240,01	96,19	74,43	74,43	10,39	9,52	55,20	22,81	17,22	15,23
тела	4,29	242,90	98,05	75,38	75,38	9,42	11,04	65,09	29,70	17,83	17,55
+ 20 кг	4,08	243,17	98,83	75,74	75,74	9,18	11,61	68,27	32,02	17,85	18,40
ДН	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	4,92	239,11	94,13	74,15	74,15	9,99	9,97	55,18	22,67	16,71	15,81
тела	4,44	242,03	95,64	75,00	75,00	9,14	11,14	69,66	32,75	17,33	19,58
+ 20 кг	4,20	242,50	96,65	75,30	75,30	8,80	11,62	74,17	35,43	18,04	20,70
Д Г	Высо та свода	Длина (мм)	М. Ч.	Л. Ч.	Площади опоры (см2)
Массы		мм	перед.	сред.	зад.	угол	угол	Общ.	перед.	сред.	зад.
ноги	5,41	240,35	95,35	74,48	74,48	10,61	9,82	56,01	23,24	16,40	16,36
тела	4,40	243,25	97,44	75,38	75,38	9,36	11,32	63,92	30,40	15,76	17,76
+ 20 кг	4,18	243,98	97,55	75,42	75,42	9,28	11,73	72,25	33,98	17,98	20,29

Условные обозначения: ДА - девушки астенического типа, ДН - нормостенического типа,

ДГ - гиперстенического типа, М.Ч. - медиальный угол, Л.Ч. - латеральный угол, П.У. - пяточный угол, К - коэффициент продольного плоскостопия.

Из приведенных данных видно, что плантографические показатели стопы существенным образом зависят от величины ее физической нагрузки и соматотипа человека.

Вместе с тем, указанные перестройки функционального и морфологического состояния стопы девушек в каждом соматотипе имели свои специфические особенности проявлений (Рис.3).

1 2 3

Рис. 3. Результаты сравнения показателей состояния стоп у девушек с астеническим (1), нормостеническим, , принятым за контроль 100% (2) и гиперстеническим (3) телосложением в условиях уменьшенной и повышенной нагрузок.

Примечание: непрерывной линией обозначены условия сниженной нагрузки стопы; прерывистой линией - повышенной нагрузки.

Наиболее гармоничной были морфо-функциональные изменения у лиц нормостеническим типом телосложения. Таким образом, изменение уровней физической нагрузки на стопу существенным образом реорганизует ее функциональные и анатомические характеристики. Причем отмеченные изменения во многом определяются типом телосложения женского организма.

Сравнительный анализ корреляционных связей рессорной функции стопы (во многом определяемых высотой ее свода) с параметрами плоскостных характеристик (от которых зависит опорная функция стопы) подтвердил выше приведенные заключения. У девушек отмечены достаточно выраженные различия корреляционных зависимостей, определяемых типом телосложения. Эти данные приведены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты корреляционного анализа соотношений показателей рессорной и опорной функций стопы у девушек.

Соматотип	Астени- ческий	Нормостенический	Гиперстенический
Длина стопы суммарная		0,67
Отделы стопы	Передний
	Средний	0,66	0,85
	Задний	0,66	0,85
Углы	Медиальный			-0,45
	Латеральный
	Пяточный
Коэффициент «К»	-0,38
Площадь опоры суммарная		0,31	-0,53
Отделы площадей опоры	Передний			-0,58
	Средний
	Задний
Суммарный коэффициент связи	1,7	2,68	1,56

Примечание: в таблице представлены числовые значение коэффициентов малых (0,3-0,5), средних (0,5 - 0,7) и сильных (>0,7) корреляционных связей.

Как видно из приведенных данных, у девушек нормостенического типа телосложения (контроль для сравнения) отмечено наибольшее количество значимых корреляционных связей между сводом стопы и плоскостными показателями ее опоры с преобладанием средних и сильных связей. Суммарный коэффициент связи (определенный без учета знаков) составил 2,68. По-видимому, это свидетельствует о наиболее оптимальных соотношениях вертикальных и горизонтальных показателей функции и строения стопы, определенных особенностями женской обуви (хождением в обуви на каблуках).

При сравнении величин суммарных коэффициентов корреляции у девушек и юношей нормостенического телосложения видно, что характер постоянно носимой обуви значимо влияет на физиологические свойства и морфологию стопы. По сравнению с другими типами телосложения стопы девушек имеют наибольший суммарный коэффициент связи между рессорной и опорными функциями. Это обусловлено необходимостью постоянного удержания стопы вне физиологическом для нее состоянии (хождение на каблуках), тогда как у юношей это условие отсутствует. Поэтому суммарный коэффициент корреляции у них имеет наименьшие величины.

У девушек с астеническим и гиперстеническим типами телосложения абсолютные значения парных коэффициентов корреляции оказались меньшими и в ряде случаев отрицательными.

В проведенных исследованиях было установлена физиолого-морфологическая ассимметрия между правой и левой стопой. Причем тип телосложения и пол человека во многом определяют эти различия.

Так, например, у юношей с нормостеническим типом телосложения (контроль для сравнения) при сравнении размеров правой и левой стопы получены следующие данные:

1. Длина стопы в среднем (р<0,05) имеет наименьшие размеры в сравнении с другими типами.

2. Различия линейных размеров правой и левой стопы проявляются в виде тенденций в показателях широтных характеристик и плоскостопия.

3. По сравнению с левой стопой, у лиц с нормостеническим типом конституции медиальный и латеральный углы переднего отдела правой стопы, а также и пяточный угол имеют большие величины (соответственно на 0,5, 0,8 и 1,0 градусы).

4. Медиальный угол переднего отдела стопы имеет наименьшее значение.

Подобных данных в доступной нам литературе мы не встречали.

У юношей с гиперстеническим типом телосложения отмечено:

1. В сравнении с нормостеническим типом средние длинотные размеры стопы больше на 2,2 см.;

2. Обнаружены существенные различия площадей опоры правой и левой стоп. Правая стопа имеет общую большую площадь опоры (на 1,4 см²) за счет увеличения опорной функции среднего отдела стопы (на 1,5 см²). Подобных данных в доступной нам литературе мы не встречали.

3. Имеется своеобразие угловых значений морфо-функциональных показателей. Так, например, для правой стопы в сравнении с левой, латеральный угол переднего отдела, а также, пяточный угол, оказались большими (соответственно на 1,7, 1,9 градусов). Это, по-видимому, указывает на некоторые особенности установки стопы на площадь опоры. Подобных данных в доступной литературе мы не обнаружили.

У юношей с астеническим типом телосложения отмечено:

1. Лица с астеническим типом имеют достоверно большие длинотные размеры стопы.

2. Все показатели площади опоры стопы оказались меньшими. Указанные различия имеют достоверный характер (р<0,05).

3. Обнаружена ассимметрия площадей опоры. Правая стопа имеет достоверно (р<0,05) большую суммарную площадь опоры за счет переднего и заднего ее отделов.

4. Медиальный угол переднего отдела стопы имел наибольшие значения.

Таким образом, получены достоверные данные о роли соматотипа человека в формировании у юношей ряда особенностей физиологических и морфологических свойств стопы. До последнего времени они не обратили на себя должного внимания физиологов, анатомов и антропологов.

В настоящей работе получен ряд новых данных о роли соматотипов в формировании стопы у девушек.

Так, например, у девушек с нормостеническим типом телосложения по сравнению с данными общей выборки отмечено:

1. Уменьшение суммарных длинотных размеров (на 2,13%) за счет, главным образом, переднего отдела стопы (р<0,05);

2. Увеличение суммарной площади опоры стоп за счет заднего и, особенно, среднего ее отдела.

3. Площадь опоры переднего отдела стопы у девушек с нормостеническим типом телосложения оказалась существенно большей (р< 0,05), а заднего отдела - существенно меньшей в сравнениях с контрольными величинами, полученными в общей выборке.

4. Обнаружена выше средней выраженности положительная корреляция между латеральным и медиальным углами переднего отдела стоп.

Подобных сведений в литературе мы не встречали.

Результаты исследований стоп у девушек с нормостеническим типом строения тела были приняты в качестве контрольных величин для последующих сравнений.

Стопы девушек с гиперстеническим типом характеризовались следующими особенностями:

1. Все показатели длинотных размеров, в особенности средних и задних отделов стоп, у девушек оказались достоверно (р< 0,05) меньшими.

2. Широтные размеры правой и левой стоп существенным образом не различались.

3. Суммарная площадь опоры левой стопы у девушек оказалась достоверно меньше (на 4,9 мм² ; р < 0,05) в сравнении с правой стопой (тогда как в нормостеническом типе конституции тела она была достоверно больше). Это обусловлено главным образом различиями размеров переднего отдела стопы (на 3,8 мм² ; р < 0,05). Вместе с тем разброс индивидуальных показателей суммарной площади опоры и его максимальные значения на левой стопе были большими (соответственно на 21,49 мм² и 2,73 мм² ).

4. Угловые характеристики стоп в сравнении с контрольными значениями имеют меньшие величины медиальной части стопы и достоверно большие в латеральном отделе. Отмечена также тенденция к уменьшению пяточного угла.

Стопы девушек с астеническим типом телосложения также характеризуются рядом специфических особенностей:

1. По сравнению с контролем все показатели длинотных размеров стоп оказались достоверно (р< 0,05) большими.

2. Обнаружены существенные различия широтных размеров левой стопы по сравнению справой (р > 0,05).

3. Площади опоры левой стопы оказались меньшими (р < 0,05) в сравнении с правой за счет, главным образом, переднего отдела стоп и в меньшей степени их среднего отдела.

4. По сравнению с левой стопой коэффициенты парной корреляции правой стопы оказались большими примерно на 0,1 в сравнениях связей общей площади опоры - среднего отдела; переднего и среднего отделов; среднего и заднего отделов.

5. Увеличены показатели пяточного угла (на 0,49⁰) и угла латеральной части стопы (на 0,29⁰),что свидетельствует о наличии некоторой деформации правой стопы, обусловленной ее большей физической нагрузкой.

6. Обнаружена своеобразная зависимость числовых значений углов переднего отдела стоп: медиальные углы оказались меньшими, тогда как латеральные значимо превышали контрольное значение.

Полученные факты свидетельствуют, что по антропометрическим показателям стопы более выраженную симметрию имеет анатомическое строение женского тела. Подобных данных в литературе мы не встречали.

Существенную роль в формировании уровня здоровья стопы имеет двигательный режим молодых людей. Доказательством этого явилась сравнительная оценка состояния здоровья стоп у студентов гуманитарного вуза - ВолГМУ (обучение их производится в режиме гиподинамии) и специального - у студентов ВГАФК (с гипердинамическим режимом обучения). Режим двигательной активности, сопряженной с нагрузкой на стопы, существенным образом (р<0,05) сказывается на состояние здоровья стоп. В ряде случаев занятия спортом приводят к укреплению стопы и улучшению их здоровья. Однако в большинстве случаев у студентов - спортсменов отмечено значительное возрастание частоты нарушений здоровья стоп. Они в значительной степени имеют специфические особенности проявлений и определяются спортивной специализацией. В наиболее выраженной форме стопы нарушаются у спортсменов специализаций тяжелой атлетики, игровых видов спорта, спортивной гимнастики. Вместе с тем, у пловцов признаки нарушения состояния здоровья стоп отмечаются значительно реже. Нарушение стоп чаще обнаруживаются у юношей в сравнении с девушками. Первичные данные этих сравнений представлены на рис. 4.

Рис. 4. Соотношение встречаемости групп здоровья стоп у юношей не занимающихся спортом (А) и спортсменов (Б).

Как видно из приведенных сравнений режим двигательной активности сопряженной с нагрузкой на стопы существенным образом (р<0,05) сказывается на состояние здоровья стоп. С целью получения более общей характеристики этой закономерности все обследованные были подразделены на две группы: группу благополучия состояния здоровья стоп (в нее вошли группы «A» и «B») и группу неблагополучия («C» и «D»). Эти данные представлены на рис. 5.



Рис.5 Процентное соотношение состояния здоровья стоп в группах благополучия (А+В) и не благополучия (С+D) у юношей не занимающихся спортом (ВолГМУ) и спортсменов (ВГАФК).

Как показал анализ, здоровье стоп у юношей-спортсменов существенным образом зависит от спортивной специализации. Причем у спортсменов различных специализаций показатели плоскостопия имеют специфические особенности проявлений (рис. 6, 7, 8 , 9).



Таким образом, спортивная специализация формирует существенные особенности взаимоотношений показателей физиолого-морфологических характеристик стопы, которые обычно используются при проведении плантографических обследований. Это заключение еще раз подчеркивает необходимость их применения для мониторинга и прогноза возможных проявлений нарушения стопы, обусловленных как избыточными, так и недостаточными по уровню физическими нагрузками.

Полученные в наблюдениях на девушках-спортсменках результаты также свидетельствуют о наличии специфических физиолого-анатомических особенностей состояния здоровья стоп, определяемых спортивной специализацией.

Среди многих вопросов изучения функций стопы человека до настоящего времени оставались проблемой определения абсолютной площади ее опоры. В связи с этим, в настоящей работе были проведены исследования возможностей применения метода множественной линейной регрессии для создания математической модели стопы, ее плоскостных характеристик. Формула расчета этих параметров приведена ниже:

Р =(K₁*S+K₂*L+K₃*М.У.+К₄*Л.У.+К₅*П.У.+К₆ * «К»)/К₀ ,

где Р - площадь опоры стопы, К₀ - К₆ - коэффициенты регрессии, S - длины стоп, L - ширина, М.У - медиальный угол, Л.У. - латеральный угол, Р.У. - пяточный угол, «К» - коэффициент К - показатель продольного плоскостопия.

Ниже приводится таблица коэффициентов регрессии:

Таблица 5

Коэффициенты регрессоров	Тип телосложения (юноши)
	Астенический	Нормостенический	Гиперстенический
К0	-0,01	-0,03	-0,10
K1	0,01	0,13	-0,20
K2	0,63	0,29	-0,49
K3	0,02	0,34	0,14
К4	-0,24	2,34	3,20
К5	-0,16	0,07	-1.30
К6	-0,03	0,01	0,03
Свободный член	31,20	2,64	34,09

Аналогичная работа по определению площадей опоры стоп с учетом типа телосложения выполнено и для девушек.

Результаты применения математической модели подтвердили высокую достоверность ее работы. Вероятность совпадения расчетных и фактических данных находится в пределах Р=0,8 - 0,9.

ВЫВОДЫ

1. Тип телосложения вне зависимости от пола и уровня физической активности человека во многом определяет физиологические особенности реакции стопы на физические нагрузки, а также морфологическое ее строение, опорную и рессорную функции.

2. Изменение величины нагрузки на стопу закономерно проявляется в перестройке ее физиологических свойств и морфологических характеристик:

А) Снижение физической нагрузки на стопу сопровождается увеличением высоты свода и медиального угла. Одновременно уменьшается длина стопы, латеральный угол, площадь опоры и коэффициента «К» (показателя продольного плоскостопия).

В) Повышение физической нагрузки на стопу приводит к снижению высоты свода стопы и уменьшению медиального угла при одновременном увеличении латерального угла, площади опоры, коэффициента «К» и в ряде случаев длины стопы. Отмеченные особенности реакции стопы на нагрузку определяются также типом телосложения человека и его полом.

3. У юношей с нормостеническим типом строением тела в сравнении с другими типами, корреляция высотных и плоскостных характеристик выражена слабо, что свидетельствует о значительных функциональных резервах в использовании двух механизмов амортизации физических нагрузок в их независимых друг от друга ситуациях. Длина стопы в среднем имеет наименьшие размеры (р<0,05); увеличены медиальный и латеральный углы переднего отдела, а также пяточные углы в сравнении с данными в общей выборки (соответственно на 0,5, 0,8 и 1,0 градусы); медиальный угол переднего отдела стопы приобретает наименьшие значения.

4. У юношей с гиперстеническим типом строением тела корреляционные отношения рессорной и опорной функциями проявляются отрицательными корреляционными связями. В сравнении с нормостеническим длинотные размеры стопы больше на 2,2 см. (р<0,05); увеличена площадь опоры (на 1,4 см²) за счет опорной функции среднего отдела стопы (на 1,5 см²); определяются различия угловых значений между правой и левой стопами: на правой стопе латеральный угол переднего отдела, а также, пяточный угол оказались большими (соответственно на 1,7, 1,9 градусов), что указывает на некоторые особенности установки стопы на площадь опоры.

5. У юношей астенического типа строения тела по сравнению с контролем (нормостенический тип) корреляционные отношения рессорной и опорной функции выражены в наибольшей степени. Это свидетельствует о закрепощении функции стопы. Отмечено достоверное увеличение длинотных размеров стопы (р<0,05); уменьшение (р<0,05) и асимметрия площадей опоры стоп. Правая стопа имеет достоверно (р<0,05) большую суммарную площадь опоры за счет переднего и заднего ее отделов и наибольшие значения медиального угла.

6. У девушек с нормостеническим типом строения тела по сравнению с данными общей выборки отмечены оптимальные корреляционные отношения вертикальных и горизонтальных показателей функции и строения стопы. Это сопровождается уменьшением суммарных длинотных размеров стопы (на 2,13%) за счет переднего отдела стопы (р<0,05); увеличение суммарной площади опоры за счет заднего и, особенного, среднего ее отдела; обнаружена выше средней выраженности положительная корреляция между латеральным и медиальным углами переднего отдела стопы.

7. Стопы девушек с гиперстеническим типом тела характеризовались следующими особенностями: все показатели длинотных размеров средних и задних отделов стоп оказались достоверно (р< 0,05) меньшими; суммарная площадь опоры левой стопы достоверно меньше (на 4,9 мм² ; р < 0,05) в сравнении с правой стопой, что обусловлено различиями размеров переднего отдела стопы (на 3,8 мм² ; р < 0,05); угловые характеристики стопы имеют меньшие величины медиальной части стопы и достоверно большие в латеральном отделе; отмечена тенденция к уменьшению пяточного угла.

8. Стопы девушек с астеническим типом строения тела характеризуются достоверно (р< 0,05) большими длинотными размерами; меньшей (р < 0,05) площадью опоры левой стопы в сравнении с правой за счет переднего отдела; увеличением угла латеральной части стопы (на 0,29⁰), пяточного угла (на 0,49⁰) и уменьшением медиального угла переднего отдела стопы.

9. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о наличии существенных различий физиологических свойств и морфологического строения стопы, которые определяются соматотипом, полом и уровнем длительного двигательного режима жизни человека, а также спортивной специализацией.

10. Применение технологии планшетного сканирования стопы показало что, наряду с анализом длинотных, широтных и угловых характеристик морфо-функционального их состояния, высокой диагностической эффективностью обладает показатели абсолютной площади опоры и ее составляющих компонентов (площадей опоры переднего, среднего и заднего отделов).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработанные критерии оценки физиологических свойств и морфологических характеристик стопы у людей с различными соматотипами целесообразно использовать в практике работы спортивно-оздоровительных учреждений, врачебно-диагностической ортопедической службы.

2. Полученные результаты необходимо учитывать при разработке профилактических мероприятий, направленных на оптимизацию сохранения и укрепления здоровья опорно-двигательного аппарата учащейся молодежи гуманитарных и спортивных учебных заведений.

3. Технология планшетного компьютерного сканирования стопы открывает широкие возможности для проведения многолетних мониторинговых обследований с целью раннего обнаружения и предупреждения нарушений здоровья стопы, а также создания систем информационной поддержки врачей травматологов - ортопедов в оптимизации определений нарушений стопы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ефремова Г.В. Эффективность метода компьютерной плантографии для оценки состояния свода стопы при циклических физических нагрузках [Текст] / Г.В.Ефремова, Гавриков К.В., Лагутин М.П., Перепелкин А.И. // Материалы 1 Всероссийской, с международным участием, конференции по управлению движением . - Великие Луки, 2006.- С. 16-17.

2. Ефремова Г.В. Па...