Стопа состоит из 28 костей и 34 суставов, из них 18 выпукло-вогнутые и 16 плоские. Все кости объединены в предплюсну, плюсну и пальцы. Кости предплюсны следующие: таранная, пяточная, кубовидная, ладьевидная, 1, 2, 3 клиновидные; кости плюсны: 1, 2, 3, 4 и 5. Все пять пальцев содержат 14 костей: у большого пальца имеется 2 фаланги, а у 2, 3, 4 и 5 пальцев — по 3 фаланги. Положение стопы в кинематической цепи нижней конечности связано с положением голени. Во время роста скелета вальгус стопы и низкий свод способствуют вторичному повороту бедра и коленного сустава во внутрь. После окончания роста высота свода и угол между большеберцовой и пяточной костями влияют на положение оси коленного сустава во фронтальной плоскости. Чем ниже свод стопы, тем больше ее вальгус, тем сильнее вальгус коленного сустава и тем сильнее наклонена голень во внутрь. Вальгус способствует пронации стопы, растяжению связок по внутренней поверхности коленного и голеностопного суставов, а также подошвенного апоневроза, что влияет на функцию всей нижней конечности.
|
Рис. 1. Стопа, вид снаружи. Вилка голеностопного сустава удерживает таранную кость, под которой расположена пяточная кость, соединенная спереди с кубовидной костью |
|
Рис. 2. Стопа, вид изнутри. На подошвенной поверхности видна прыжковая связка и апоневроз |
Кости стопы формируют продольную и поперечную арки или своды. Продольная арка находится в сагиттальной плоскости и имеет протяженность от пяточного бугра до плюсне-фаланговых суставов. Продольный свод стопы состоит из внутренней и наружной арок. Внутренняя арка включает в себя 5 костей: пяточная, таранная, ладьевидная, 1 клиновидная и 1 пястная. Наружная арка состоит их трех костей: пяточная, кубовиидная, 5 плюсневая. Свод имеет форму арки, которая образована жесткими костными полудугами и основанием в виде подошвенного апоневроза.
|
Рис. 3. Продольный (красный) и поперечный (синий) своды стопы |
|
Рис. 4. Продольный свод стопы: пяточная, ладьевидная, клиновидная, плюсневая, основная и ногтевая фаланги |
Свод удерживается прыжковой связкой и подошвенной фасцией или подошвенным апоневрозом, который проходит через весь пролет арки. Подошвенный апоневроз расположен на подошвенной поверхности. Он является пассивным антагонистом трехглавой мышцы и проявляет свою функцию в зависимости от фазы ходьбы, которая связана с работой трехглавой мышцы голени. Апоневроз испытывает значительное растяжение, вызванное аксиальной нагрузкой и движением в плюсне-фаланговых суставах. Фасция представляет собой стабилизатор, функцией которого является затяжка арки и ее удержание. На подошвенной поверхности стопы расположены прыжковая связка. По сравнению с апоневрозом, прыжковая связка находится ближе к костям. Связка обладает низкими эластичными свойствами и препятствует смещению таранной кости.
В сагиттальной плоскости соотношение костей заднего, переднего отделов стопы и подошвенного апоневроза представлено в виде треугольника, две стороны которого идут от места, где ось голени пересекает поверхность голеностопного сустава и третья сторона идет по подошвенному апоневрозу.
|
Рис. 5. Подошвенный апоневроз соединяет пяточную кость и фаланги пальцев стопы |
|
Рис. 6. Апоневроз стопы наподобие пружины стягивает передний и задний отделы стопы |
Во фронтальной плоскости имеется поперечная арка стопы. Поперечный свод стопы состоит из 10 костей. Проксимальную часть арки составляет суставная поверхность пяточной и таранной кости, с которыми соединены кубовидная и ладьевидная кости, образующие пяточно-кубовидный и таранно-ладьевидный суставы. Кости расположены под углом друг к другу, что образует вогнутость по подошвенной поверхности стопы. Медиальней кубовидной кости расположены три клиновидные кости. Они обладают формой, широкой к тылу и узкой к подошве, благодаря чему образуется наиболее выпуклая часть арки. Кубовидная и клиновидные кости соединяются со всеми пятью плюсневыми костями в предплюсне-плюсневом суставе или суставе Шопара. Кости повторяют форму арки, формируют ее дистальную часть и придают ей глубину и высоту. Ближе к пальцам происходит уплощение поперечной арки. В области плюсне-фаланговых суставов свод сохраняется в молодом возрасте, а затем, в зрелом состоянии, распластывается под влиянием веса тела.
Рис. 7. Поперечный свод стопы. Кости плюсны: 1, 2, 3 клиновидные и кубовидная кости. Предплюсне-плюсневый сустав: 1, 2, 3, 4 и 5 плюсневые кости.
На распределение нагрузки между отделами стопы влияет длина отдельных костей. Задний и передний отделы стопы подвержены действию сил, которые составляют часть реакции опоры. На подошвенный апоневроз, который представляет собой основание треугольника, приходится 42% силы, приложенной к стопе. В переднем отделе стопы 2 плюсневая кость является наименее подвижной и больше других выступающей в дистальном направлении. Она воспринимает основную нагрузку. Остальные плюсневые кости способны к ротации с амплитудой от 3 до 58°. Под действием вертикальной нагрузки возникает сила компрессии на тыльной стороне свода и сила растяжения на подошвенной поверхности, где расположен апоневроз. Деформация арки во фронтальной плоскости выражена в меньшей степени, чем деформация в сагиттальной плоскости. При ходьбе свод стопы выполняет функцию амортизатора в фазу опоры на всю стопу и становится жестким рычагом в фазу заднего толчка. Когда нагрузка приложена к тылу стопы медиальная и латеральная арки действуют, как единый продольный свод. Под нагрузкой арка подвергаются сжатию, а подошвенная фасция испытывает растяжение. Разные участки стопы испытывают нагрузку в зависимости от движения стопы.
Стопы различаются по длине и высоте свода. Длиной свода считается расстояние от пяточного бугра до суставной поверхности головки самой длинной плюсневой кости.
Williams предложил считать высоким сводом тот, который у здоровых людей превышает половину стандартного отклонения величины свода (SD). Высоту свода определяют от поверхности опоры либо до щели голеностопного сустава, либо до выступа ладьевидной кости. Высота от поверхности опоры до щели голеностопа составляет 59 мм, длина свода от бугра пяточной кости до оси голени составляет 32 мм, длина от бугра пяточной кости до головок плюсневых костей составляет 140 мм (Fransoisa). По результатам исследования высоты свода с помощью трехплоскостного сканнера (3D) от поверхности опоры до нижнего края мягких тканей стопы у мужчин составляет 18-20 мм, у детей 7-8 мм. Высоту свода от поверхности опоры до тыльной поверхности ладьевидной кости замеряют в положении сидя и стоя. Частное от деления высоты свода на его длину представляет собой индекс свода стопы. Индекс одинаков у мужчин и женщин (Zifchock). Высота свода не связана с подвижностью свода под нагрузкой.
Рис. 8. Соотношение высоты (А) и длины (В) продольного свода
Жесткость свода стопы считается по тому, как он изменяется под нагрузкой. При переходе от сидения к стоянию нагрузка на стопу увеличивается на 40%. Жесткость свода представляет собой частное от деления 40% веса тела на разницу между индексом стопы сидя и индексом стопы стоя. Жесткость зависит от строения и пола. Свод стопы у женщин менее жесткий, чем у мужчин. У лиц с высоким сводом имеется повышенная жесткость стопы. У одного и того же человека жесткость стоп слева и справа одинакова.
Высота свода является одним из факторов, влияющего на величину реакции опоры, которая передается на нижние конечности. В ходьбе при низком своде имеется запаздывание пика реакции опоры и снижение вертикальной составляющей реакции опоры. При высоком своде имеется увеличение скорости вертикальной составляющей реакции опоры, уменьшение угла сгибания коленного сустава в фазу опоры на всю стопу и раннее начало сокращения латеральной порции четырехглавой мышцы.
Движение стопы осуществляется несколькими мышцами:
|
Рис. 9. Мышцы и сухожилия на тыльной поверхности голени и стопы |
|
Рис. 10. Мышцы стопы на подошвенной поверхности |
• Передняя большеберцовая мышца выполняет ряд функций. 1. Стабилизация стопы во фронтальной плоскости. 2. Разгибание стопы, в результате чего таранная кость входит в вилку голеностопного сустава своей широкой частью. 3. Подъем медиального края стопы, уменьшение нагрузки на медиальные связки. 4. Препятствование подворачиванию стопы в ходьбе.
• Длинная малоберцовая мышц. 1. Разгибание стопы, благодаря чему таранная кость занимает в вилке более устойчивое положение. 2. Пронация стопы, подъем ее наружного края, что центрирует таран в вилке голеностопного сустава и способствует установке стопы на опору. 3. Стабилизация суставов предплюсны и 1 плюсневой кости, удержание пяточно-кубовидного сустава.
• Трехглавая мышца делает отталкивание стопы от опоры во время ходьбы. Сокращение мышцы вызывает компрессию пяточной и таранной костей, что стабилизирует подтаранный сустав и обеспечивает устойчивое положение заднего отдела стопы при контакте с опорой.
• Квадратная мышца подошвы идет от нижней части пяточной кости и прикрепляется к сухожилию длинного сгибателя пальцев. Мышца регулирует натяжение длинного сгибателя пальцев и выпрямляет его сухожилие.
• Короткий сгибатель пальцев идет от пяточной кости и от подошвенного апоневроза. Он дает 4 сухожилия, каждое из которых прикрепляется к проксимальной фаланге 2-3-4-5 пальцев стопы, сгибает пальцы и укрепляет свод стопы.
• Мышцы тыльной поверхности стопы. Короткие разгибатели пальцев и короткий разгибатель 1 пальца вместе начинаются от пяточной кости и затем разделяются на 5 мышц, которые идут вместе с сухожилиями длинных разгибателей к 1-2-3-4-5 пальцам. Мышцы разгибают пальцы стопы, стабилизируют пястно-фаланговые суставы. Их роль в поддержании вертикального положения тела меньше, чем роль больших мышц.
Подвижность суставов стопы в разных плоскостях связана с их расположением. В сагиттальной плоскости происходит возрастание суммарной подвижности сегментов в направлении к периферии. Подвижность в голеностопном суставе меньше, чем суммарная подвижность в ладьевидно-1 клиновидном, 1клиновидном-1 плюсневом и 1 плюснефаланговом суставах. Подвижность в таранно-пяточном суставе меньше, чем в таранно-ладьевидном. Подвижность в клиновидно-ладьевидном суставе меньше, чем в 1 плюсне-клиновидном суставе. Во фронтальной плоскости подвижность суставов зависит от того, насколько сустав отдален от продольной оси стопы. Самая большая подвижность имеется в центральной части плюсны. В медиальной части плюсны подвижность больше, чем в центре, в латеральной части плюсны подвижность больше, чем в медиальной части. Подвижность в заднем и переднем отделах стопы являются взаимосвязанными процессами. Подвижность, которая задается в задних отделах стопы, передается в передний отдел стопы через суставы Шопара и Лисфранка. Амплитуда подвижности в суставах стопы увеличивается в дистальном направлении, таким образом, что, незначительные по амплитуде движения в заднем отделе стопы приводят к заметным изменениям движения в переднем отделе стопы. Эверсия и инверсия заднего отдела стопы вызывают аналогичные движения в переднем отделе стопы благодаря тому, что между ними расположены кости и суставы среднего отдела стопы. Эверсия заднего отдела лежит в основе пронации всей стопы, инверсия заднего отдела составляет основу супинации всей стопы. В переднем отделе инверсия стопы способствует увеличению разгибания 1 луча, эверсия способствует его сгибанию. Эверсия заднего отдела придает всем движениям гибкость и эластичность и позволяет осуществить ротацию в переднем отделе. При инверсии в заднем отделе вся стопа приобретает жесткость, необходимую в фазу заднего толчка для отталкивания от опоры. При ходьбе сгибание и разгибание в голеностопном суставе связаны с внутренней и наружной ротацией голени вокруг продольной оси и с пронацией - супинацией всей стопы. Перед контактом с опорой стопа в голеностопном суставе находится в состоянии разгибания. Во время контакта пятки с опорой стопа пронирована, голень ротирована во внутрь. Стопа совершает кратковременное сгибание в голеностопном суставе и прилегает к опоре своей подошвенной поверхностью. Когда стопа прислаивается к опоре, начинается разгибание в голеностопном суставе за счет того, что голень совершает движение сзади наперед по фиксированной стопе. Во время разгибания в голеностопе внутренний разворот голени сменяется на наружный и пронация стопы сменяется на супинацию. Во время отталкивания от опоры стопа согнута и супинировна, голень повернута наружу.
Стабильность всей стопы является многокомпонентным понятием, которое определяется рядом модальностей.
• Гравитационная стабильность стопы возникает за счет веса тела.
• Костная стабилизация осуществляется в 34 суставах. В плоских суставах предплюсны стабилизация осуществляется за счет плотного зацепления суставных поверхностей, что сопровождается высоким трением.
• Связочная стабилизация обусловлена прочностью связок и их расположением на нескольких уровнях.
• Мышечная стабилизация осуществляется мускулатурой, которая расположена вокруг берцовых костей. Спереди это большеберцовая мышца, снаружи - малоберцовые мышцы, сзади - трехглавая, изнутри - задняя большеберцовая мышца. Мышцы, которые расположены по разные стороны от оси движения голеностопного сустава, создают разные моменты, которые находятся в состоянии равновесия между собой. Сгибатели стопы обладают в 3 раза большей силой, чем разгибатели. Самой сильной мышцей является задняя группа мышц голени, которая дает половину силы отталкивания при ходьбе. Сила мышц инверторов и эверторов приблизительно одинакова.
Стопа выполняет функцию контакта с опорой. Контакт зависит от площади стопы и подвижности её суставов. Площадь переднего отдела стопы больше, чем заднего. При ходьбе во время переднего толчка стопа контактирует с опорой задним отделом, поэтому контактная стабилизация небольшая, а во время заднего толчка стопа контактирует широким передним отделом, в результате чего контактная стабильность становится больше. Использование латерального края стопы увеличивает площадь опоры. Использование пальцев, которые обладают большей подвижностью, чем задний отдел, способствует росту контакта стопы с опорой. Для увеличения стабильности пальцев, происходит их сближение друг с другом, что увеличивает межпальцевой контакт и дает рост устойчивости переднего отдела стопы.
Рис. 11. Отпечаток стопы при низком, среднем, и высоком продольном своде стопы
Форма стопы и высота свода оказывают влияние на отпечаток подошвенной поверхности стопы. Отпечаток используют для того, чтобы делать заключение о состоянии свода стопы и диагностировать плоскостопие. На основании этих данных принимают решение о примениии корригирующих ортопедических стелек или обуви.
Рис. 12. Варианты строения стопы и их отпечатки
| Форма стопы и ее отпечаток | Состояние свода. Рекомендации по обуви и стелькам |
|
Плоская стопа. Низкий свод стопы в положении сидя и стоя. Показания к ортопедической обуви для удержания всей стопы в ровном положении с берцами для стабилизации заднего отдела стопы |
|
Плоская стопа в положении стоя, свод определяется в положении сидя. Показаны индивидуальные ортопедические стельки, сделанные по отпечатку с мететарзальным валиком для р згрузки головок плюсневых костей. Подбор материалов для ортеза делают на основе их эластичности |
|
Свод стопы определяется сидя, но при стоянии почти не контурируется. Имеются показания к назначению индивидуальных ортопедических стелек |
|
Свод стопы высокий, хорошо виден в положении сидя и стоя. Назначают ортопедические стельки с выкладкой продольного свода |
|
Стопа не касается или почти не касается опоры своим наружным краем. Уменьшена площадь опоры стопы, под стопой развивается большое давление, что приводит к омозолелости. Рекомендуют стельки с выкладкой свода. При натоптышах под головками плюсневых костей показан метатарзальный валик. Делают подбор стелечного материала по эластичности |
Для диагностики состояния стопы применяют рентгенологические методы, КТ и МРТ. Рентгенограмму делают в нескольких проекциях. На рентгене видны кости стопы и голеностопного сустава, плотность костей, а также состояние свода стопы. С помощью рентгенологических методов определяют переломы костей, деформации пальцев, дегенеративно-дистрофические заболевания суставов.
|
Рис. 13. Рентгенограмма стопы в состоянии свободного виса. При сгибании в голеностопном суставе продольный свод стопы увеличен | |
|
Рис. 14. Рентгенограмма стопы и голеностопа взрослого человека в разных проекциях. Видны кости, образующие свод стопы |
Рис. 15. Индивидуальные вкладные ортопедические ортезы компании Персей, сделанные по технологии 3D.
Мицквич В.А., травматолог-ортопед, докт. мед наук
