Соматотипологические и плантографические аспекты дистальных сегментов конечностей современных подростков
Соматотипологические и плантографические аспекты дистальных сегментов конечностей современных подростков
Аннотация
Стопа — орган опоры при стоянии и движении тела. Она выполняет также рессорную функцию, амортизируя толчки и сотрясения при движении.
Цель исследования. Рассмотреть базовые антропометрические параметры кистей и стоп в свете их соматотипологических особенностей, а также изучить паттерны распределения осевой нагрузки на стопу в зависимости от соматотипа.
Методы исследования. Антропологическое обследование было проведено юношам (255 человек) и девушкам (241 человек) в возрасте от 17 до 21 года, отобранным среди студентов вузов Луганска в период с 2020 до 2025 гг.
Основные результаты. Продольные размеры стопы проявляют определенные соматотипологические универсалии независимо от пола — у юношей и девушек-мезоморфов антропометрические длины стоп были минимальными (11,89 см и 25,77 см); у юношей и девушек-брахиморфов оказались минимальными общие длины стопы (21,59 см и 25,18 см). Кроме этого, как у девушек, так и у юношей брахиморфного соматотипа длина стопы антропометрическая оказывалась максимальной (12,32 см и 26,51 см); обхватные размеры кистей и стоп также имеют однонаправленный характер распределения величин в зависимости от соматотипа, но проявляют половую специфику: наибольшие обхваты кисти и стопы (14,74 см и 22,16 см) имели девушки мезоморфоного соматотипа, а юноши — долихомофрного (17,04 см и 23,77 см). Брахиморфы более склонны к уплощению стопы — индекс стопы в среднем достигал 2,0. Площадь опорных точек подошвы имеет соматотипологические особенности с переносом акцента опоры на головку I плюсневой кости по мере отдаления соматотипа от долихоморфии — значения достигали максимума (10,4 см2) у брахиморфов в женской группе.
Выводы. Продольные размеры стопы проявляют определенные соматотипологические универсалии независимо от пола; обхватные размеры также имеют однонаправленный характер распределения величин в зависимости от соматотипа, но проявляют половую специфику. Брахиморфы более склонны к уплощению стопы, а площадь опорных точек подошвы имеет соматотипологические особенности с переносом акцента опоры на головку I плюсневой кости по мере отдаления соматотипа от долихоморфии.
1. Введение
Дистальные отделы свободной верхней и нижней конечностей человека имеют уникальное строение, обуславливающее исключительную функциональную приспособленность к высокоспециализированным, эволюционно «отточенным» функциям — хват, письмо и прямохождение. Кисть, как орган высокой функциональной организации, не развивается в отрыве от остальных габаритных параметров тела. Выявлены тесные корреляционные связи между размерами кисти и длиной тела , а ее обхватные параметры являются предикторами манипуляторных и силовых показателей. Неоценима важность выяснения среднепопуляционных размеров кисти для эргономики — изготовление рукояток, манипул, письменных предметов, инструментария и мануальных гаджетов немыслимо без выяснения антропометрических данных. Стопа является органом опоры при стоянии и движении тела. Кроме того, она выполняет рессорную функцию, амортизируя толчки и сотрясения при ходьбе, беге и прыжках. Стопа образует в продольном направлении своды: наружный (опорный) и внутренний (рессорный). Своды стопы выдерживают большие динамические нагрузки. Созревание свода стопы приходится на 7–10 лет, когда заканчивается формирование устойчивой самостоятельной ходьбы . Определяя форму стопы, обращают внимание на ширину перешейка, соединяющего область пятки с передней частью, и на расположение вертикальной оси ахиллова сухожилия и пятки .
Стопа может быть нормальной, уплощенной и плоской, и при ее уплощении нарушаются тонкие биомеханические взаимодействия в привычном двигательном навыке, что приводит к искажению этого навыка. В опорно-двигательном аппарате возникают локальные (местные) перегрузки, следствием которых являются острые и хронические травматические повреждения . Надежной антропометрической характеристикой кисти и стопы являются их продольные размеры (длина) и обхваты. Кроме того, визуализировать опорную функцию стопы легко позволяет банальная плантограмма. Плантографическое исследование позволяет объективно оценить плантарные нагрузочные характеристики стопы. Более того, на сегодняшний день нет установленных зависимостей между плантографическими характеристиками индивида и соматотипом. Выяснение такого рода взаимозависимостей расширит возможности использования антропометрии и антропометрических индексов на современном этапе развития науки и медицины с учетом персонифицированного подхода к прогнозированию показателей жизни и здоровья различных групп населения , . Кроме этого, выяснение частных, соматотип-обусловленных размеров — типичный современный тренд: 3D-печать и технологии массовой кастомизации позволяют сейчас создавать продукты персонального пользования, идеально адаптированные под индивидуальные особенности заказчика , , .
Цель исследования: рассмотреть базовые антропометрические параметры кистей и стоп в свете их соматотипологических особенностей, а также изучить паттерны распределения осевой нагрузки на стопу в зависимости от соматотипа.
2. Материалы и методы
Антропологическое обследование было проведено среди юношей (255 человек) и девушек (241 человек) в возрасте от 17 до 21 года, отобранных случайно среди студентов вузов Луганска в период с 2020 до 2025 гг. включительно; критерием отбора была принадлежность к славянской этно-расовой группе, отсутствие поражений опорно-двигательного аппарата и хронических обструктивных бронхолегочных заболеваний, которые, по данным литературы , могут привести к объективным деформациям опорно-двигательного аппарата, а также личное согласие на включение в исследование. Поскольку темпы индивидуального развития организма человека с определенной степенью достоверности могут быть оценены при анализе длиннотно-широтных соотношений тела, для диагностики соматотипа обследованного контингента была выбрана простая и легко реализуемая на практике схема соматотипирования по индексу ширины плеч у юношей, и таза — у девушек. Выделяли три основных соматотипа: долихоморфы: (индекс ширины плеч не выше 21,5, таза — до 16); мезоморфы: (индекс ширины плеч достигает 23, таза — 16,5); брахиморфы: (индекс ширины плеч от 24,5 и выше, таза ≥ 17,5).
Далее в пределах каждого соматотипа производили рутинное антропометрическое измерение обхватных размеров кистей и стоп, а также измеряли длину стопы (антропометрическую и общую). Методика антропометрических исследований производилась в строгом соответствии с методологией В.В. Бунака . Важно подчеркнуть, что методика В.В. Бунака предполагает стандартизированный подход к антропометрическим измерениям, что обеспечивает сопоставимость данных в научных исследованиях. Измерения проводили с использованием стандартизированного и метрологически поверенного инструментария: сантиметровая лента пр-ва Китай, артикул 1920, погрешность ±0,1 см; и тазомер акушерский ТА-М-МИЗ пр-ва Россия, код изделия 186180, погрешность 0,05 см. Обхваты кисти производились на доминирующей руке, в исследования включали как правшей, так и левшей. Все измерения проведены с точностью до 0,5 см, а для диаметров и обхватов — до 0,3 см.
– Ниже приведены краткие описания методов измерения ключевых параметров: длины общей и антропометрической стопы, обхвата и длины кисти, ширины плеч и таза.
– Общая длина стопы. Измеряется как расстояние между пяточной точкой (наиболее выдающаяся кзади точка пятки) и конечной точкой (наиболее выступающая кпереди точка дистальной фаланги первого или второго пальца стопы). Для точности используют антропометр или сантиметровую ленту.
– Длина стопы антропометрическая. Измеряется тазомером от голеностопного сгиба на тыле стопы до конечной точки наиболее выступающей фаланги стопы. Обхват кисти измеряют сантиметровой лентой в месте наибольшего развития мышц при свободно опущенной руке.
– Длина кисти определяется как расстояние от шиловидной точки (на запястье) до пальцевой точки (на кончике среднего пальца). Измерения проводят с точностью до 0,5 см.
– Ширина плеч. Измеряется тазомером между правой и левой акромиальными точками (выступами плечевых суставов).
– Ширина таза. Определяется тазомером как расстояние между наиболее выступающими кнаружи точками на гребне подвздошной кости (подвздошно-гребневые точки).
Дальнейшим этапом работы было изучение опорных паттернов стопы, для чего у испытуемых выясняли опорную (доминирующую) ногу (первый шаг при спонтанной потере равновесия), на ней измеряли длину стопы, а затем её подошву равномерно густо прокрашивали акварелью.
Далее испытуемый делал спокойный шаг опорной ногой на лист бумаги в стандартную «клетку», после чего отпечатки высушивались и служили базой для плантометрии. Обработка плантограмм производилась по методике И.М. Чижина и заключалась в следующих этапах: проводилась касательная АВ к наиболее выступающим точкам стопы с внутреннего края; линия СД проводилась через середину пятки к основанию 2-го пальца. Далее находили середину отрезка СД, через которую восстанавливали перпендикуляр ЕF до пересечения с касательной АВ в точке «в» и с наружным краем отпечатка в точке «а» и внутренним краем отпечатка в точке «б». Далее измеряли отрезки аб и бв (рис. 1).
Рисунок 1 - Схема расчета индекса стопы по методике И.М. Чижина
Далее на плантограммах исследовали площади «пятен контакта»: площадь отпечатка, оставленного дистальной фалангой большого пальца стопы, головкой I плюсневой кости и пяткой принималась за окружность, в пределах которой высчитывалось количество полных квадратов, попавших в контур; к полученному числу прибавлялась половина количества квадратов, в которые изображение попадало только частично, и, учитывая, что площадь квадрата =1/4 см2, вычисляли суммы «пятен контакта» указанных опорных точек (рис. 2).
Рисунок 2 - Схема вычисления «пятен контакта» на принтах стопы
3. Основные результаты
Согласно данным антропометрии, размеры дистальных сегментов конечностей в пределах соматотипов распределялись следующим образом (табл. 1): у юношей и девушек-мезоморфов антропометрические длины стоп были минимальными (11,89±1,48 и 25,77±1,66 см); у юношей и девушек-брахиморфов оказались минимальными общие длины стопы (21,59±2,11 и 25,18±3,65 см). Кроме этого, как у девушек, так и у юношей брахиморфного соматотипа длина стопы антропометрическая оказывалась максимальной (12,32±1,85 и 26,51±1,83 см).
В отношении обхватных параметров кистей и стоп соматотипологическая предопределенность также прослеживалась, но носила гендерные особенности: наибольшие обхваты кисти и стопы (14,74±1,07 и 22,16±1,55 см) имели девушки мезоморфного соматотипа, а юноши — долихомофрного (17,04±2,03 и 23,77±1,77 см).
Таблица 1 - Габаритные антропометрические параметры кистей и стоп обследованного контингента
Соматотип | Девушки | Юноши | ||
Длина стопы антропо-метрическая* | Общая длина стопы | Длина стопы антропо-метрическая* | Общая длина стопы | |
Долихоморфы | 12,07±1,59 | 21,98±2,39 | 26,39±3,32 | 25,84±2,31 |
Мезоморфы | 11,89±1,48 | 21,87±2,18 | 25,77±1,66 | 26,77±2,01 |
Брахиморфы | 12,32±1,85 | 21,59±2,11 | 26,51±1,83 | 25,18±3,65 |
| Обхват кисти | Обхват стопы | Обхват кисти | Обхват стопы |
Долихоморфы | 14,47±0,13 | 21,98±1,17 | 17,04±2,03 | 23,77±1,77 |
Мезоморфы | 14,72±1,07 | 22,16±1,55 | 16,04±1.66 | 23,19±2,01 |
Брахиморфы | 14,71±1,10 | 21,67±1,53 | 15,55±1,34 | 23,30±1,95 |
Примечание: средняя арифметическая, М± стандартное отклонение, α;
очевидные низкие значения величин длины стопы антропометрической обусловлены особенностью антропометрического подхода к измерению данного параметра, в который не входит тарзально-кальканеусный сегмент стопы
Результаты измерений плантограмм показывали следующие особенности (табл. 2): как у юношей, так и у девушек долихоморфного соматотипа индекс стопы характеризовал стопу как не уплощенную (индекс стопы не превышал 0,61); брахиморфы независимо от пола имели стопу с тенденцией к плоскостопию (индекс в среднем достигал 2,0), а мезоморфы демонстрировали средние величины индекса стопы, не имеющие склонности к уплощению (1,55 в среднем).
Таблица 2 - Индекс (I) стопы, рассчитанный по методу И.М. Чижина
Соматотип | Индекс стопы | |
Девушки | Юноши | |
Долихоморфы | 0,5±0,1 | 0,6±0,1 |
Мезоморфы | 1,5±0,2 | 1,5±0,7 |
Брахиморфы | 2,0±0,3 | 1,9±0,4 |
Анализ площади контакта подошвы с опорной поверхностью показал следующие результаты: «пятно контакта», сформированного от отпечатка большого пальца стопы, у девушек был меньшим, чем у юношей, в среднем на 1 см; площадь контакта головки I плюсневой кости имел гендерные различия в 2 см, и наибольшую разницу в показателях обнаружили в площади пятна контакта пяткой: площадь опоры у девушек в среднем на 4 см меньше, чем у юношей. Указанные гендерные различия прослеживались лонгитюдинально для всех соматотипов (табл. 3).
Таблица 3 - Распределение размеров площадей опоры различных участков стопы у обследованного контингента
Соматотип | Площадь опоры, см2 | |||||
Большой палец, см2 | Головка I плюсневой кости, см2 | Пятка, см2 | Большой палец, см2 | Головка I плюсневой кости, см2 | Пятка, см2 | |
Девушки | Юноши | |||||
Долихоморфы | 10,0±0,1 | 20,3±0,3 | 44,5±0,1 | 11,7±0,9 | 21,9±0,7 | 48,5±1,1 |
Мезоморфы | 10,2±0,9 | 21,0±0,4 | 44,5±0,4 | 11,9±1,0 | 22,3±1,0 | 48,6±0,7 |
Брахиморфы | 10,4±0,2 | 21,4±0,7 | 44,2±0,4 | 11,4±1,1 | 22,1±0,8 | 48,3±0,9 |
Площадь поверхности опорных точек стопы в разных ее отделах проявила гендерные и соматотипологические особенности: площадь поверхности опорных точек проксимальных отделов стопы возрастали по мере перехода от долихо- к мезоморфии и достигали максимума (10,4±0,2 см2) у брахиморфов в женской группе обследованных, однако площадь опорной точки пятки в большей мере коррелировали с величинами обхвата стопы: у юношей и девушек с наибольшими обхватами стоп наблюдались наибольшие площади опоры на пятку (44,5±0,4 и 48,6±0,7 см2). Кроме того, у лиц брахиморфного соматотипа площадь опоры на пятку оказалась наименьшей по сравнению с представителями других соматотипов. В целом, создавалась картина смещения акцента опоры на головку I плюсневой кости по мере отдаления соматотипа от долихоморфии: площадь пятна контакта головки I плюсневой кости у юношей-брахиморфов и девушек-мезоморфов составили наибольшие среди обследованных значения (22,3±1,0 и 21,4±0,7 см2).
4. Заключение
1. Соматотипологические совпадения независимо от пола выявляются у такого антропометрического параметра дистальных отделов конечностей, как длина стопы: мезоморфы обладают наименьшей антропометрической длиной, а брахиморфы — наименьшей общей длиной стопы.
2. Наибольшие обхваты кисти и стопы демонстрируют различия в зависимости от пола: у девушек максимальные значения характерны для мезоморфов, а у юношей — для долихоморфов.
3. Брахиморфная конституция согласно плантограмме предрасполагает к уплощению стопы, а долихоморфная и мезоморфная — нет. Данный признак сохраняется независимо от пола.
4. У представителей различных соматотипов наблюдаются различные распределения площадей опорных точек стопы: смещение опоры на головку I плюсневой кости по мере отдаления соматотипа от долихоморфии и наибольшие площади контакта пятки — у мезоморфов.
5. У субъектов с повышенной площадью опоры на головку I плюсневой кости
Можно ожидать раннее развитие таких патологий, как Hallux valgus, артроз I плюснефалангового сустава, формирование натоптышей и мозолей в зоне повышенной нагрузки, что требует своевременной ортопедической коррекции.
6. Интересным для дальнейших исследований представляется лонгитюдинальное отслеживание состояния стоп у лиц брахиморфной конституции, у которых наметились предпосылки к перегрузке переднего отдела стопы, что требует своевременной профилактики (ранний скрининг стопы (плантография, подометрия) у лиц с брахиморфным типом телосложения); назначение ортопедической обуви и стелек для коррекции распределения нагрузки и т.п.