CC BY
6
different percentage of preferred walking speed for healthy adults aged 20-60 years // Gait & Posture, 2010. 31(1): 7. 131-135.
16. Liengme B.V. A Guide to Microsoft Excel 2007 for Scientists and Engineers. 2009, Academic Press: Boston. p. ix-x.
Аксенов А.Ю.
PhD (Doctor of Philosophy) University of Salford
ассистент
кафедра биотехнических систем Никитина Ю.А. бакалавр
кафедра биотехнических систем Клишковская Т.А.
бакалавр
кафедра биотехнических систем
Матвеева В.Н. бакалавр
кафедра биотехнических систем Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) ВЛИЯНИЕ ВЫСОТЫ КАБЛУКА НА ПЛАНТАРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПОД СТОПАМИ
Введение: Около 60% женщин носят обувь на высоком каблуке, однако характер влияния различной высоты каблука на биомеханику стопы еще недостаточно изучен.
Методология: в исследовании приняли участие 8 молодых женщин без патологий стопы и опорно-двигательного аппарата. В ходе эксперимента тестировались четыре пары обуви с разной высотой каблука (0.5,1.5, 6.5, 9.5 см). Измерение плантарного давления проводилось на системе ДиаСлед-М.
Результаты: экспериментальные результаты исследований показали, что обувь на высоком каблуке (6.5 и 9.5см) приводит к значительному увеличению как интегральной нагрузки, так и максимального давления в переднем отделе медиальной части стопы. В обуви с высотой каблука в 1.5 см центр масс и максимальное давление в значительной степени сместились в латеральную часть переднего отдела стопы.
Заключение: длительное использование обуви с неадекватно подобранной высотой каблука может способствовать развитию различных патологий стопы.
Ключевые слова: стопа, плантарное давление, высота каблука, интегральная нагрузка, баланс, система ДиаСлед-М.
1.Введение
По данным ВОЗ около 75 % населения имеют проблемы, связанные с патологией стопы, которые могут негативно влиять на социальную сторону
жизни индивидуума [1].
Известно, что немаловажным фактором для лиц женского пола является их привлекательность, поэтому большая часть из них носит обувь на высоком каблуке [2-5]. Однако длительное использование такой обуви несет ряд негативных последствий. Первое, что отмечается, — это появление мозолей, боли в ногах, мышцах и пояснице.
Врачи и ортопеды подтверждают высокую корреляцию развития различных патологий ног, связанных с использованием обуви на высоком каблуке, таких как скелетно-мышечные нарушения, фасциит большеберцовой кости, вальгусная деформация первого пальца и растяжения лодыжки. Помимо этого, данная конструкция обуви на высоком каблуке снижает баланс, нередко приводящий к нарушению равновесия и, как следствие, к падению.
По данным массового обследования взрослого населения, число зарегистрированных случаев вальгусной деформации достигает почти 72 % [6]. Однако лишь 35-40 % пациентов серьезно относятся к приобретенной патологии и своевременно обращаются за медицинской помощью.
Появление данной деформации сопровождается нарушением опорной функции первой плюсневой кости и увеличением нагрузки 2-4-й плюсневых костей, а также приводит к рефлекторному сгибанию пальцев с формированием молоткообразной деформации. Это становится причиной появления болевого синдрома, нарушения походки, трудности подбора обуви, снижения активности пациента [7, 8].
Длительное использование конструкции узкой обуви с высоким каблуком также повышает риск развития сосудистых заболеваний ног у женщин до 20% [9], сопровождающихся нарушением кровотока в сосудах и риском возникновения варикозной болезни вен. Кроме того, из-за сосудистых патологий ношение подобной обуви абсолютно противопоказано больным с так называемой диабетической стопой (т.е. больным, страдающим сахарным диабетом второго типа). Им показана специальная ортопедическая обувь, предохраняющая стопу от сдавливания и потертостей.
Стоит отметить, что конструкция обуви также может влиять на протекание болезней стоп у людей, страдающих диабетом [10]. К сожалению, тенденция развития заболевания сахарного диабета в мире растет. По официальным данным в России на 2012 год было зарегистрировано 3 546 203 больных (сахарным диабетом 1-го типа — 314 159 человек, 2-го типа — 3 235 049 больных), а всего в мире зарегистрировано около 400 000 000 человек. Вместе с тем ожидается, что к 2030 году диабетом второго типа будет страдать половина европейского населения. Данное заболевание может прогрессировать в значительной степени и приводить в итоге к вынужденной ампутации нижних конечностей. Так, согласно научным данным, только в России ежегодно выполняется около 20 000 ампутаций нижних конечностей [11].
Таким образом, как отмечалось выше, конструктивные особенности
обуви, отличающиеся высотой каблука, могут в значительной мере повлиять на развитие различных заболеваний как стоп, так и опорно-двигательного аппарата в целом, поэтому необходимо изучить влияние высоты каблука на биомеханику распределения давления под стопами при ходьбе.
2. Методология
Исследование проводилось в биомеханической лаборатории Санкт -Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина) на аппаратно-программном комплексе ДиаСлед-М.
В эксперименте принимали участие 8 молодых женщин в возрасте 22.2 ± 2.3 год, массой тела 58.1 ± 5.3 кг, ростом 1.68 ± 0.03 с размером стопы 38. Лица с патологиями опорно-двигательного аппарата из тестирования исключались. При проведении эксперимента производился контроль скорости ходьбы человека 4км/ч ± 5%.
При обработке результатов стопа была условно поделена на три отдела (передний, средний и задний) для медиальной и латеральной сторон. Результаты давления представлены в процентах, за эталон был выбран каблук с высотой 0.5 см.
Статистический анализ производился в программе SPSS statistics V.23 методом однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Уровень статистической значимости был установлен p<0.05.
3. Результаты
Таблица 1 демонстрирует результаты динамики распределения максимального давления для правой и левой ноги в процентах для каждого отдела стопы, а также статистическую значимость в индексе (* - p<0.05) между тестируемыми конструкциями в обуви.
Таблица 1
Максимальные значения нагрузки и среднеквадратического отклонения на каждый отдел стопы для медиальной (мед.) и латеральной
(лат.) сторон
Левая нога
Высота каблука Задний отдел Средний отдел Передний отдел
0,5 см Мед. 100 100 100
Лат. 100 100 100
1,5 см Мед. 89,8 (6,8)* 115 (15,1)* 115,3 (10,8)*
Лат. 99,9 (21,3) 167,2 (36,1)* 157,7 (14,6)*
6,5 см Мед. 82,8 (20,1)* 138,5 (17,5)* 123,9 (6,8)*
Лат. 117,8 (13,3)* 136,2 (23,7)* 118,3 (16,1)*
9,5 см Мед. 67,1 (17,5)* 119,7 (13,5)* 198,9 (29,1)*
Лат. 88,7 (11,2)* 106,2 (18,3) 116,4 (19,4)*
Правая нога
Высота каблука Задний отдел Средний отдел Передний отдел
0,5 см Мед. 100 100 100
Лат. 100 100 100
1,5 см Мед. 99,5 (12,5) 119,6 (12,1)* 115 (17,93)*
Лат. 110,7 (13,7) 163,3 (31,4)* 152,6 (11,4)*
6,5 см Мед. 91,1 (13,8) 140,5 (18,6)* 130,7 (13)*
Лат. 112,8 (14,2)* 131,5 (21,2)* 118,3 (16,1)*
9,5 см Мед. 72,1 (8,2)* 133,4 (21,8)* 203,4 (6,6)*
Лат. 97,1 (4,5) 106,5 (22,1) 110,5 (17,7)
Экспериментальные результаты исследований показали, что обувь на высоком каблуке (6.5 и 9.5см) приводит к значительному уменьшению суммарного максимального давления на задний отдел стопы.
Для среднего отдела стопы обувь с высотой каблука в 1.5, 6.5 и 9.5 см в значительной степени увеличила максимальное давление латеральной и медальной стороны. Однако стоит заметить, что для высоты каблука 1.5 см центр масс сместился в латеральную часть, что способствовало увеличению давления в ней на 40% по сравнению с медиальной. Для высоты каблука 6.5 см максимальное давление среднего отдела было увеличено на 30% для латеральной и медиальной сторон. С увеличением высоты каблука до 9.5 см центр масс сместился в медиальную часть стопы, что повлияло на прирост давления на 33% по сравнению с медиальной.
Следует подчеркнуть значительные изменения центра масс и максимального давления переднего отдела стопы при ходьбе в обуви с различной конструкцией каблуков по высоте. Так, например, максимальное давление для высоты каблука 1.5 см в значительной степени смещено в латеральную часть стопы (на 57% больше, чем для каблука 0.5 см). Однако с увлечением высоты идет перемещение центра масс в медиальную часть и для высоты каблука 9.5 см этот показатель увеличивается почти на 100% относительно каблука 0.5 см.
На рисунке 1 наглядно представлены результаты диаграмм распределения максимальных значений давления для всех отделов стопы.
Максимальное давление
150
с >00
50
II
Мед. Лат. Мед. Лат. Мед. Лат.
Задний отдел Средний отдел Передний отдел
0.5 см 11,5 см • 6.5 см 19.5 см
Рис. 1 - Графики распределения максимального давления для переднего, среднего и заднего отделов латеральной и медиальной части
стопы
Тестируемые конструкции обуви показали значительные изменения траектории центра масс и нарушения баланса. На рисунке 2 представлены результаты траекторий центра масс в форме бабочки. Можно отметить, что с увеличением высоты каблука симметричность графиков резко уменьшается, а также наблюдается смещение центра масс вперед, что демонстрируют графики, полученные при тестировании обуви с высотой каблуков: 0.5 см (рис.2 а) и 1.5 см (рис.2 б).
а
Ш /V" 1
г* # / у
1 ¥Ы ''"Г _[ж_сдш 1 ■ 3 / /И \
Рис. 2 - Динамика оценки центра масс и баланса (а - высота каблука 0,5 см; б - высота каблука - 1,5 см; в - высота каблука - 6,5 см; г - высота каблука - 9,5 см)
4. Дискуссия
Результаты исследования показали значительное увеличение плантарного давления на передний и средний отдел стопы при использовании обуви с высоким каблуком. Подобные изменения могут привести к снижению функциональности стопы, а также к перераспределению увеличенного давления в других отделах, тем самым повышая риск травм и падений [12]. Увеличение максимального давления ведет не только к развитию патологий и появлений травм, но и к различным заболеваниям кожи, как подтверждается рядом исследований, проведенных в прошлом [13, 14].
Анализ графиков, представленных на рисунке 1, демонстрирует резкое снижение симметричности траекторий центра масс с увеличением высоты каблука. Раннее проведенное исследование австралийским университетом Виктория выявило четкую корреляцию между асимметрией распределения траектории центр масс и развитием деформаций стоп, при этом был предложен метод идентификации типов асимметрии, каждый из которых может быть связан с развитием определенной патологии [15].
Можно отметить, что с увеличением высоты каблука происходит перенос центра масс давления в медиальную сторону переднего отдела стопы. В этом случае, направление силы реакции опоры смещается в медиальную часть от центра сустава, что влечет увеличение медиального (абдакционного) момента. Вследствие этого, может увеличиться вальгус голеностопного сустава и варус колена. Такого рода изменения могут повысить риск развития остеоартроза коленного сустава, а также повлиять на различные осложнения опорно-двигательного аппарата в будущем [16]. Значительные изменения плантарного давления при использовании обуви с высоким каблуком еще могут быть связаны с изменениями кинематики и кинетики движений нижних конечностей, что повреждается исследованием, проведенным в университете Лова (США) [17].
5. Заключение
Исследование показало, что конструктивные особенности обуви ведут к значительным изменениям динамики переката стопы и тела человека. Измеренные при этом кинетические данные плантарного давления несут важную информацию о биомеханике опорно-двигательного аппарата, которые могут быть использованы для лечения и реабилитации заболеваний.
Рекомендуется правильно подбирать обувь с целью уменьшения вероятности развития различных патологий, так как использование в течении долгих лет высокого каблука несомненно может повлечь за собой анатомические изменения стопы и повлиять на биомеханику ходьбы.
Использованные источники:
1. ТЕРТЫШНИК С. and АТМАНСКИЙ И. Ошибки и осложнения при лечении деформаций переднего отдела стопы // Гений ортопедии, 2010(1): 7. 5.
2. Langlois J.H. K.L., Rubenstein A.J., Larson A., Hallam M.,Smoot M. Maxims or Myths of beauty? A Meta-Analytic and Theoretical Review // Psychological Bulletin, 2000. 126(№. 3): 7. 390-423.
3. J.H. L. From the eye of the beholder to behavioral reality: The development of social behaviors and social relations as a function of physical attractiveness. // C.P. Herman, M.P. Zanna, E.T. Higgins (Eds.). Physical appearance, stigma, and social behavior: The Ontario Symposium. Hillsdale., 1986. 3: 7. 23-51.
4. Weeden J. S.J. Physical attractiveness and health in western societies: a review // Psychological bulletin, 2005. 131(№ 5): 7. 635 - 653.
5. Zebrowitz L.A. M.J.M. Social psychological face perception: Why appearance matters // Social and Personality Psychology Compass, 2008: 7. 1497 - 1517.
6. БЕЙДИК О., ЛЕВЧЕНКО К., and АНТОНОВА Т. Оптимизация тактики лечения больных с вальгусным отклонением первого пальца стопы // Гений ортопедии, 2007(3): 7. 4.
7. ЗЕДГЕНИДЗЕ И., МАШКИНА Н., and ТКАЧЕНКО А. Способ оперативного лечения вальгусной деформации первого пальца стопы // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, 2013(1 (89)): 7. 4.
8. Горбачик В.Е. Л.А.И., Смелкова С.В. , Ковалев А.Л., МилюшковаЮ.В. Исследование состояния стоп и голеней женщин республики Беларусь // УО «Витебский государственный технологический университет» г. Витебск, Республика Беларусь.
9. Д.И. А. Новые возможности реваскуляризации конечностей при хронической ишемии - неоангиогенез, индуцированный воздействием высокоинтенсивного лазерного излучения // Ангиология и сосудистая хирургия, 2003. 9(4): 7. 25-30.
10. Алетеа В.М. Ф., Майкл Е. Эдмондс Атлас заболеваний стопы // М.: ГЭОТАР - Медиа, 2013.
11. КЛЮШКИН И. and КОРЕЙБА К. Ортезы в лечении и профилактике синдрома диабетической стопы // Казанский медицинский журнал, 2013.
94(4): 7. 6.
12. Mickle K.J., Munro B.J., Lord S.R., Menz H.B., and Steele J.R. Foot pain, plantar pressures, and falls in older people: a prospective study // J Am Geriatr Soc, 2010. 58(10): 7. 1936-40.
13. Cavanagh P.R. and Bus S.A. Off-loading the diabetic foot for ulcer prevention and healing // J Vasc Surg, 2010. 52(3 Suppl): 7. 37s-43s.
14. Gravante G., Pomara F., Russo G., Amato G., Cappello F., and Ridola C. Plantar pressure distribution analysis in normal weight young women and men with normal and claw feet: a cross-sectional study // Clin Anat, 2005. 18(4): 7. 245-50.
15. Wafai L., Zayegh A., Woulfe J., Aziz S.M., and Begg R. Identification of Foot Pathologies Based on Plantar Pressure Asymmetry // Sensors (Basel), 2015. 15(8): 7. 20392-408.
16. Levinger P., Menz H.B., Morrow A.D., Bartlett J.R., Feller J.A., and Bergman N.R. Relationship between foot function and medial knee joint loading in people with medial compartment knee osteoarthritis // Journal of Foot and Ankle Research, 2013. 6: 7. 33-33.
17. Barkema D.D., Derrick T.R., and Martin P.E. Heel height affects lower extremity frontal plane joint moments during walking // Gait Posture, 2012. 35(3): 7. 483-8.
Аксенов А.Ю.
Aksenov Andrey Jur'evich - PhD (Doctor of Philosophy)
University of Salford ассистент кафедра биотехнических систем
Матвеева В.Н. Matveeva Viktoriya Nikolaevna
бакалавр
кафедра биотехнических систем Клишковская Т.А. Klishkovskaya Tatiana Alexeevna
бакалавр
кафедра биотехнических систем Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
Россия, г. Санкт-Петербург СРАВНЕНИЕ ДВУХ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ КИНЕМАТИКИ И КИНЕТИКИ ГОЛЕНОСТОПНОГО СУСТАВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВИДЕОАНАЛИЗА COMPARISON OF TWO METHODS OF MARKER PLACEMENT TECHNIQUES FOR ANKLE KINEMATIC AND KINETIC DATA
DURING WALKING IN DIFFERENT ROCKER SOLES Аннотация: Статья посвящена системе видеоанализа и его методам. Данное исследование показало, что два метода регистрации кинематики и
