Journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

THE RESILIENT CHARACTERISTICS OF THE HUMAN FOOT

Research article
Perepelkin, A.I.
Krayushkin, A.I.
Atroschenko, E.S.
Issue: № 8 (39), 2015
Published:
2015/09/15
PDF

Перепелкин А.И.1, Краюшкин А.И.2, Атрощенко Е.С.3  

1Доктор медицинских наук, 2доктор медицинский наук, 3 врач-интерн, ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет», Работа выполнена при поддержке гранта ВолгГМУ

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТОПЫ ЧЕЛОВЕКА

Аннотация

В работе представлены упругие характеристики стоп 175 юношей и 315 девушек Волгоградского государственного медицинского университета в возрасте 17-21 года, не имеющих какой-либо патологии опорно-двигательного аппарата. Целью работы явилось получение данных об упругих характеристиках стопы в естественных условиях у лиц юношеского возраста. Исследование морфофункционального состояния стопы осуществлялось при помощи компьютерного плантографического комплекса и включало также системный анализ и графоаналитическую расшифровку цифрового изображения стопы. В зависимости от задаваемой нагрузки на стопу, равной пятидесяти и восьмидесяти процентам массы тела, проводилось сканирование подошвенной поверхности стопы и одновременно измерялась высота её продольного свода. Вычисляли коэффициенты деформации, упругости и Пуассона, а также модуль Юнга. В ходе проведенных вычислений было выявлено, что наибольший коэффициент деформации у лиц обоего пола отмечен вдоль вертикальной оси, наименьший – вдоль сагиттальной оси. Наибольший коэффициент Пуассона у лиц обоего пола был вдоль фронтальной оси, при этом его значение у девушек было больше по сравнению с юношами. Модуль Юнга был выше у юношей.

Ключевые слова: упругость стопы, коэффициент упругости, коэффициент деформации, модуль Юнга, коэффициент Пуассона.

Perepelkin A.I.1, Krayushkin A.I.2, Atroschenko E.S.3

1Doctor of Medical Science, 2Doctor of Medical Science, 3internship doctor, Volgograd State Medical University

THE RESILIENT CHARACTERISTICS OF THE HUMAN FOOT

Abstract

The resilient characteristics of the feet of 175 healthy (without any pathology of musculoskeletal system) young men and 315 young women of the Volgograd state medical university at the age from 17 to 21 years old were observed. The examination of the morphofunctional condition of the foot was carried out by means of the computerized plantography, involving the systemic analysis and graphical analytical interpretation of the digital image of the foot. Scanning of the plantar surface of the foot was carried out consistently under compressive loads on each foot which were equal to 50% and 80% of the person’s body weight. The height of the longitudinal arch of the foot was measured concurrently. Resilience coefficient, deformation coefficient, Young’s module and Poisson's coefficient were calculated in both groups. As a result of the fulfilled research it was revealed that the highest deformation coefficient in the persons of both sexes was found along the vertical axis of the foot. The lowest deformation coefficient was revealed along the sagittal axis of the foot. The persons of both sexes had the greatest Poisson’s coefficient along the frontal axis of the foot. Poisson’s coefficient of the women foot in this axis was higher in comparison with young men. Tensile modulus or Young’s modulus of the young men was greater than that of young women. The obtained data of the elasticity of the human foot allow to characterize its amortisation function in normal condition and the extent of its loss at various foot deformations. The proposed computerized diagnostic module and the computerized detection of morphofunctional parameters allow to carry out an assessment of the human foot elasticity. Thus, a sexual differentiation of specific resilient characteristics of the foot  in youth is identified.

Keywords: human foot, foot resilience, resilience coefficient, deformation coefficient, Young’s modulus, Poisson's coefficient.

В процессе жизни у всех людей в той или иной мере изменяются функциональные параметры стопы. В первую очередь они касаются ее рессорной и опорной функций. В связи с этим, морфофункциональная диагностика состояния стоп и его коррекция, является существенным элементом профилактики ряда нарушений опорно-двигательного аппарата. Определение индивидуально-типологической изменчивости морфологии и функции здоровой стопы приобретает особую актуальность, поскольку достаточно сложно провести четкую грань между вариантами нормы стопы и начальными стадиями ее деформации с учетом пола, возраста, типа телосложения и уровня функциональной нагрузки [1].

Получение количественных характеристик амортизационных свойств стопы позволяет, уточнив принципы профилактики заболеваний нижних конечностей, разработать комплекс специальных упражнений для повышения силы стопы.

Целью нашего исследования является получение данных об упругих характеристиках стопы в естественных условиях у лиц юношеского возраста различных типов телосложения. Для достижения цели исследования были сформулированы задачи: 1) определить типы телосложения и показатели упругости стопы юношей и девушек.

Материалы и методы. Объектом исследования послужили механические характеристики стоп 175 юношей и 315 девушек Волгоградского государственного медицинского университета в возрасте 17-21 года, не имеющих какой-либо патологии опорно-двигательного аппарата. Исследование морфофункционального состояния стопы осуществлялось при помощи компьютерного плантографического комплекса (ООО «Ортопед», Волгоград) и включало также системный анализ и графоаналитическую расшифровку цифрового изображения стопы [2].

Исследование осуществлялось в следующем порядке. Проводилось измерение массы тела обследуемого, затем исследуемый одной ногой становился на плантографическую подставку, помещенную на поверхность грузоприемной платформы электронных тензометрических весов для статического взвешивания, а другой ногой на опорную платформу, расположенную по бокам от подставки и весов. В зависимости от задаваемой нагрузки на стопу, равной 50 и 80% массы тела, проводилось сканирование ее подошвенной поверхности. Одновременно измерялась высота её продольного свода (от горизонтальной поверхности до наиболее высокой точки ладьевидной кости) с помощью специального устройства. В дальнейшем пациент менял местами расположение нижних конечностей и обследование противоположной стопы повторялось в том же порядке. Изменение нагрузки на стопу контролировалось самим обследуемым путем наблюдения за изменением цифровых показателей на дисплее весов. Абсолютные величины, равные 50 и 80% массы тела человека брались из предварительно составленной таблицы [3]. Вычисляли коэффициенты деформации, упругости и Пуассона, а также модуль Юнга.

Результаты и обсуждения. При исследовании упругости стопы было выявлено, что зависимость между показателями коэффициентов упругости, деформации, Пуассона и модулем Юнга у лиц с различными соматотипами имеет определенную закономерность. Так было установлено, что показатели коэффициента упругости по вертикальной оси у юношей (78523 H/м) превосходят показатели девушек (63357 H/м). В зависимости от соматотипа было установлено следующее. У юношей наиболее высокий коэффициент упругости по вертикальной оси был у лиц с гиперстеническим типом телосложения (91241 H/м), а наименьший - у нормостеников (69003 H/м). У девушек же данный показатель был максимален у девушек-астеников (75842 H/м), а минимален - у девушек-гиперстеников (57538,5 H/м). При этом коэффициент деформации юношей-гиперстеников является наибольшим (5,69%), а наименьшим у юношей-астеников (4,68%). У девушек-астеников данный коэффициент был равен 4,2% и имел наименьшее значение, тогда как наибольшее значение он имел у девушек-гиперстеников (8,2%).

Коэффициент деформации по сагиттальной оси, также как и по вертикальной, у юношей гиперстеников является наибольшим (0,7%), а наименьшим у юношей-астеников (0,4%). У девушек-астеников данный коэффициент, равный 0,83%, имел наибольшее значение, тогда как у девушек-гиперстеников он был наименьшим (0,41%). Коэффициент Пуассона по сагиттальной оси у юношей и девушек соответственно был равен 1,8 и 1,4. Также было установлено, что коэффициент деформации во фронтальной оси был максимален у юношей-нормостеников (1,78%) и минимален у юношей-гиперстеников (0,95%). Наибольшее значение коэффициента деформации было у девушек-гиперстеников (1,93%), тогда как у девушек-нормостеников он имел наименьшее значение. (1,44%)  Коэффициент Пуассона по сагиттальной оси у юношей был в 2 раза больше по сравнению с девушками.

Выводы. В ходе проведенных вычислений было выявлено, что наибольший коэффициент деформации у лиц обоего пола отмечен вдоль вертикальной оси, наименьший – вдоль сагиттальной оси. При этом в сагиттальной и вертикальной плоскостях данный показатель выше у юношей-гиперстеников, в то время как во фронтальной плоскости - у юношей-нормостеников. Коэффициент деформации у девушек-астеников по вертикальной и сагиттальной осям превосходят показатели девушек-гиперстеников. Наибольший коэффициент Пуассона был вдоль сагиттальной оси у лиц обоего пола, при этом его значение у юношей было больше по сравнению с девушками. Полученные данные об упругости стопы человека позволяют охарактеризовать ее амортизирующую функцию в норме и степень ее потери при различных деформациях.

Литература

  1. Перепелкин А.И. Компьютерная плантография в оценке анатомических параметров стопы / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности»: в 10 томах. Тамбов, 2015. - С. 107-109.
  2. Перепелкин А.И., Мандриков В.Б., Краюшкин А.И., Плешаков И.А., Атрощенко Е.С. Антропометрические параметры стопы юношей при динамической нагрузке / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования»: в 13 частях. 2015. - С. 115-116.
  3. Перепелкин А.И., Мандриков В.Б., Краюшкин А.И., Плешаков И.А., Атрощенко Е.С. Плантографические параметры у больных со сколиозом / Материалы V международной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе». 2015. - С. 21.
  4. Перепелкин А.И., Краюшкин А.И., Атрощенко Е.С. Динамика анатомических параметров стопы человека при возрастающей нагрузке / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «О некоторых вопросах и проблемах современной медицины». Челябинск, 2015. - С. 21-23.
  5. Перепелкин А.И., Мандриков В.Б., Краюшкин А.И., Плешаков И.А., Атрощенко Е.С. Анатомические параметры стопы девушек различных соматотипов при возрастающей нагрузке / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке и образовании»: в 5 частях. ООО "АР-Консалт". Москва, 2015. - С. 24-25.
  6. Перепелкин А.И., Краюшкин А.И., Атрощенко Е.С. Морфофункциональная характеристика стоп у детей 6-7 лет с различными типами телосложения / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и достижения в медицине». - Самара, 2015. - С. 31-34.
  7. Перепелкин А.И., Краюшкин А.И., Атрощенко Е.С. Исследование продольного свода стопы у детей методом компьютерной плантографии / Бюллетень медицинских интернет-конференций. - 2015. - № 7. Т. 5. - С. 1053-1057.
  8. Перепелкин А.И., Калужский С.И., Краюшкин А.И., Плешаков И.А., Атрощенко Е.С. Характеристики изображения стопы человека при выполнении оптической плантографии / Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. № 5-4 (36). - С. 72-74.
  9. Перепелкин А.И., Краюшкин А.И., Атрощенко Е.С. Плантографические параметры у студентов малайзийского происхождения / Стратегии и тренды развития науки в современных условиях. - 2015. № 1. - С. 16-18.
  10. Перепелкин А.И., Мандриков В.Б., Краюшкин А.И. Анатомия и функция стопы при изменяющейся нагрузке. - Германия, 2014.
  11. Мандриков В.Б., Николенко В.Н., Краюшкин А.И., Перепелкин А.И., Прачук А.С. Лица допризывного возраста (морфофункциональный профиль и физическое развитие). - Волгоград, 2014.
  12. Перепелкин А.И., Краюшкин А.И., Мандриков В.Б. Анатомические параметры стопы девушек, относящиеся к различным этническим группам / Морфология. 2014. - Т. 145. № 3. - С. 153.
  13. Панина Н.Г., Краюшкин А.И., Перепелкин А.И. Изучение особенностей индивидуального профиля функциональной асимметрии в возрастном аспекте / Естественные и технические науки. 2014. - № 11-12 (78). - С. 109-111.
  14. Мандриков В.Б., Николенко, В.Н., Перепелкин А.И., Краюшкин А.И. Соматотипология и показатели физического развития лиц призывного возраста (по материалам волгоградcкого региона). - Волгоград, 2013.
  15. Мандриков В.Б., Ретивых Ю.И., Николенко В.Н., Перепелкин А.И., Краюшкин А.И. Статико-динамические упражнения в коррекции нарушений опорно-двигательного аппарата. - Волгоград, 2013.
  16. Перепелкин А.И., Мандриков В.Б., Краюшкин А.И., Пикалов А.С. Функциональное состояние стоп при дозированной нагрузке / В сборнике: XXII съезд Физиологического общества имени И. П. Павлова Тезисы докладов. Волгоградский государственный медицинский университет. - 2013. - С. 408.
  17. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krayushkin A.I., Atroschenko E.S., Kalugskii S.I. Mechanical properties of the human foot / В сборнике: Фундаментальная наука и технологии - перспективные разработки Материалы IV международной научно-практической конференции. н.-и. ц. «Академический». 2014. - С. 52.

Reference

  1. Perepelkin A.I. Komp'juternaja plantografija v ocenke anatomicheskih parametrov stopy / Sbornik nauchnyh trudov po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Aktual'nye voprosy v nauchnoj rabote i obrazovatel'noj dejatel'nosti»: v 10 tomah. Tambov, 2015. - S. 107-109.
  2. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krajushkin A.I., Pleshakov I.A., Atroshhenko E.S. Antropometricheskie parametry stopy junoshej pri dinamicheskoj nagruzke / Sbornik nauchnyh trudov po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Perspektivy razvitija nauki i obrazovanija»: v 13 chastjah. 2015. - S. 115-116.
  3. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krajushkin A.I., Pleshakov I.A., Atroshhenko E.S. Plantograficheskie parametry u bol'nyh so skoliozom / Materialy V mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Nauka v sovremennom informacionnom obshhestve». 2015. - S. 21.
  4. Perepelkin A.I., Krajushkin A.I., Atroshhenko E.S. Dinamika anatomicheskih parametrov stopy cheloveka pri vozrastajushhej nagruzke / Sbornik nauchnyh trudov po itogam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «O nekotoryh voprosah i problemah sovremennoj mediciny». Cheljabinsk, 2015. - S. 21-23.
  5. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krajushkin A.I., Pleshakov I.A., Atroshhenko E.S. Anatomicheskie parametry stopy devushek razlichnyh somatotipov pri vozrastajushhej nagruzke / Sbornik nauchnyh trudov po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Sovremennye tendencii v nauke i obrazovanii»: v 5 chastjah. OOO "AR-Konsalt". Moskva, 2015. - S. 24-25.
  6. Perepelkin A.I., Krajushkin A.I., Atroshhenko E.S. Morfofunkcional'naja harakteristika stop u detej 6-7 let s razlichnymi tipami teloslozhenija / Sbornik nauchnyh trudov po itogam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Aktual'nye problemy i dostizhenija v medicine». - Samara, 2015. - S. 31-34.
  7. Perepelkin A.I., Krajushkin A.I., Atroshhenko E.S. Issledovanie prodol'nogo svoda stopy u detej metodom komp'juternoj plantografii / Bjulleten' medicinskih internet-konferencij. - 2015. - № 7. T. 5. - S. 1053-1057.
  8. Perepelkin A.I., Kaluzhskij S.I., Krajushkin A.I., Pleshakov I.A., Atroshhenko E.S. Harakteristiki izobrazhenija stopy cheloveka pri vypolnenii opticheskoj plantografii / Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. - 2015. № 5-4 (36). - S. 72-74.
  9. Perepelkin A.I., Krajushkin A.I., Atroshhenko E.S. Plantograficheskie parametry u studentov malajzijskogo proishozhdenija / Strategii i trendy razvitija nauki v sovremennyh uslovijah. - 2015. № 1. - S. 16-18.
  10. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krajushkin A.I. Anatomija i funkcija stopy pri izmenjajushhejsja nagruzke. - Germanija, 2014.
  11. Mandrikov V.B., Nikolenko V.N., Krajushkin A.I., Perepelkin A.I., Prachuk A.S. Lica doprizyvnogo vozrasta (morfofunkcional'nyj profil' i fizicheskoe razvitie). - Volgograd, 2014.
  12. Perepelkin A.I., Krajushkin A.I., Mandrikov V.B. Anatomicheskie parametry stopy devushek, otnosjashhiesja k razlichnym jetnicheskim gruppam / Morfologija. 2014. - T. 145. № 3. - S. 153.
  13. Panina N.G., Krajushkin A.I., Perepelkin A.I. Izuchenie osobennostej individual'nogo profilja funkcional'noj asimmetrii v vozrastnom aspekte / Estestvennye i tehnicheskie nauki. 2014. - № 11-12 (78). - S. 109-111.
  14. Mandrikov V.B., Nikolenko, V.N., Perepelkin A.I., Krajushkin A.I. Somatotipologija i pokazateli fizicheskogo razvitija lic prizyvnogo vozrasta (po materialam volgogradckogo regiona). - Volgograd, 2013.
  15. Mandrikov V.B., Retivyh Ju.I., Nikolenko V.N., Perepelkin A.I., Krajushkin A.I. Statiko-dinamicheskie uprazhnenija v korrekcii narushenij oporno-dvigatel'nogo apparata. - Volgograd, 2013.
  16. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krajushkin A.I., Pikalov A.S. Funkcional'noe sostojanie stop pri dozirovannoj nagruzke / V sbornike: XXII s#ezd Fiziologicheskogo obshhestva imeni I. P. Pavlova Tezisy dokladov. Volgogradskij gosudarstvennyj medicinskij universitet. - 2013. - S. 408.
  17. Perepelkin A.I., Mandrikov V.B., Krayushkin A.I., Atroschenko E.S., Kalugskii S.I. Mechanical properties of the human foot / V sbornike: Fundamental'naja nauka i tehnologii - perspektivnye razrabotki Materialy IV mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. n.-i. c. «Akademicheskij». 2014. - S. 52.