Исследование стоп осуществлялось в первой половине дня при помощи компьютерно-плантографического комплекса для диагностики анатомического и функционального состояния стопы при нагрузке по методике К.В. Гаврикова с соавт. (2009).
Измерение массы тела обследуемого проводилось при помощи электронных медицинских весов, входящих в состав комплекса. Высоты свода обеих стоп измерялась с использованием высотомера. Исследование проводилось в следующем порядке. Каждый юноша становился сначала правой, а затем левой ногой на сканер. При нагрузке на каждую стопу, равной 20%, 50% и 80% от массы тела, проводилось сканирование. При этом изменение нагрузки на стопу контролировалось самим обследуемым путем наблюдения за изменением цифровых показателей на дисплее весов. Нами определялись: следующие анатомо-функциональные параметры стопы: а) линейные (высота, ширина, общая длина стопы, длина ее переднего, среднего и заднего отделов, коэффициент К, индексы Штриттер и Вейсфлога), б) угловые (угол I пальца, угол V пальца и пяточный угол), в) плоскостные (суммарная опорная площадь стопы, площадь ее переднего, среднего и заднего отделов).
На рис. 1 показано окно программы для расчета морфофункционального состояния стоп.
Рис. 1. Окно программы расчета анатомо-функциональных параметров стопы.
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). 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.
Коэффициент К определялся как отношение X к Y, где х - ширина закрашенной части отпечатка по линии vv`, у - ширина как закрашенной, так и незакрашенной наружной части продольного свода стопы.
При оценке отпечатков стоп с помощью индекса Штриттер к наиболее выступающим точкам медиального края отпечатка стопы проводится касательная линия (АБ), из середины которой (точка В) восстанавливается перпендикуляр, пересекающий медиальный край отпечатка в точке Г, а латеральный -- в точке Д. По отношению ГД к ВД, умноженному на 100% и определяли искомый индекс. Индекс Вейсфлога определяли как отношение длины к ширине стопы. стопа нагрузка рессорный телосложение
Для определения опорной площади стопы использовали оригинальный авторский метод по подсчету точек, лежащих внутри ее контура (пройдена экспертиза по существу на изобретение по заявке №2009145254/14 (064528)). С использованием предложенных алгоритмов рассчитывалась опорная поверхность, как всей стопы, так и ее переднего, среднего и заднего отделов. С использованием математических формул авторская компьютерная программа проводила пересчет количества точек в реальное значение площади опоры в квадратных сантиметрах. При этом, каждый из отделов опорной поверхности стопы на мониторе выделялся отдельным цветом.
Рессорная функция стопы определялась при изменяющейся нагрузке по высоте, коэффициенту К, индексам Штриттер и Вейсфлога.
Статистическая обработка полученных данных проведена на IBM PC/AT “Pentium-IV” с помощью прикладных программ “STATISTICA-6,0” (Statsoft, USA) и Microsoft Excel в среде Windows XP. Математический анализ полученных плантографических параметров состоял из последовательно проводимых статистических методов исследования: вариационно-статистического и корреляционного (Плохинский Н.А., 1970; Георгиевский А.С., 1981; Автандилов Г.Г., 1990; Лакин Г.Ф., 1990; Макарова Н.В, 2002; Реброва О.Ю., 2002). Оценка статистической значимости различий между средними величинами и линейного коэффициента корреляции проверялась на основе t-критерия Стьюдента и соответствующего ему показателя достоверности p.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При изучении соматотипов, было выявлено, что большинство юношей относились к нормостеническому типу телосложения. Они составили 50,3%, тогда как юношей-гиперстеников было 20%, а юношей-астеников - 29,7%.
При анализе линейных параметров стопы у юношей различных соматотипологических групп было установлено, что наибольшая высота стопы при 20% нагрузке на нее отмечалась у юношей с нормостеническим типом телосложения (55,92±0,99 мм, р<0,001), тогда как наименьшая - у юношей-астеников (48,38±2,01 мм, р<0,001). У юношей-гиперстеников она составила 53,49±1,79 мм (р<0,01).
В ходе сравнительной динамики параметров стопы при увеличивающейся нагрузке у юношей с различными соматотипами было выявлено закономерное снижение высоты свода стопы (рис. 2).
Рис. 2. Изменение высоты стопы у юношей с различными типами телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: #-(р<0,001), **-(р<0,01).
Наибольшее снижение высоты стопы при увеличении нагрузки на нее, равной 80% от массы тела, в сравнении с 20%, отмечалось у юношей с нормостеническим типом телосложения (на 11,82%, р<0,001), а наименьшее - у юношей-астеников (на 7,73%, р<0,01). У гиперстеников ее снижение составило 9,59% (р<0,01). Наши данные согласуются с литературными, в которых указывается, что увеличение статической нагрузки на стопу у юношей приводит к уменьшению ее высоты вне зависимости от типа телосложения (Ефремова Г.В., 2007; Hudson DJ. et al., 2011).
Длина стопы стопы при 20% нагрузке у юношей с различным соматотипом была большей у юношей-гиперстеников. Она составила 268,73±2,59 мм. У юношей с астеническим типом телосложения данный показатель был наименьшим (266,18±2,15мм).
В проведенных нами исследованиях впервые было установлено, что у юношей гиперстенического типа телосложения в большей степени, по сравнению с другими сомматотипами, происходило изменение длины стопы, при дозированной нагрузке (на 0,84%). У юношей-нормостеников она изменялась на 0,46%, у юношей-астеников - на 0,53%. Полученные результаты срвпадают с имеющимися литературным данным (Гавриков К.В. и соавт., 2007; Salivon I., Polina N., 2005).
Ширина стопы при 20% нагрузке была наибольшей у юношей-гиперстеников (91,45±1,23 мм, р<0,001). У нормостеников она составила 89,66±1,07мм (р<0,05), а у астеников - 86,89±1,12мм (р<0,001) (рис. 3).
При увеличении нагрузки на стопу с 20 до 80% от массы тела у юношей всех типов телосложения происходило увеличение ее ширины. Причем, в наибольшей степени увеличение отмечалось у юношей с нормостеническим типом телосложения (на 2,66%, р<0,05). В меньшей степени она измененялась у юношей с гиперстеническим (на 1,02%, р<0,001) и астеническим (на 1,81%, р<0,001) типами телосложения.
Рис. 3. Изменение ширины стопы у юношей с различными типами телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: #-(р<0,001), **-(р<0,01), *-(р<0,05).
Реакция стопы на возрастающую нагрузку характеризуется большими изменениями ее ширины, и в меньшей степени ее длины (Jimenez-Ormeсo E. et al., 2011).
Как показал анализ, опорные показатели стопы у юношей 17-21 года существенным образом зависят не только от величины нагрузки на нее, но и от типа телосложения. Наибольшая общая площадь стопы при нагрузке на нее 20% от массы тела определялась в группе юношей-гиперстеников и составила 75,67±4,93 см2 (р<0,05), а наименьшая - у юношей-нормостеников (65,13±3,80 см2, р<0,05). У юношей-астеников St занимала промежуточное положение и она составила 69,57±4,90 см2 (р>0,05) (рис. 4).
При нагрузке на стопу 50% от массы тела по сравнению с 20% нагрузкой St во всех группах соматотипов уменьшилась (у нормостеников на 17,31%, у гиперстеников на 4,47%, а у астеников на 9,08%). При нагрузке, равной 80% от массы тела по сравнению с 50% нагрузкой, отмечалось увеличение данного параметра во всех типах телосложения. В большей степени оно коснулось юношей-гиперстеников (на 24,18%), а в меньшей - юношей-астеников (на 6,27%).
Благодаря сводчатому строению стопы, давление на подошву распределяется в основном на 3 точки (пяточный бугор, головки I и V плюсневых костей). Поэтому площадь эффективной опоры стопы оказывается меньше, чем площадь ее подошвы (Гавриков К.В., 2009). В проведенных нами исследованиях было выявлено, что распределение нагрузки на опорную поверхность стопы у юношей 17-21 года существенным образом зависит от соматопипа (в большей степени перераспределение опорной поверхности стопы при нагрузке происходит у юношей с гиперстеническим типом телосложения).
Изменения структурно-функциональных характеристик стопы, происходящие в результате воздействия на нее различных факторов, в том числе и нагрузки, носят комплексный характер и характеризуются уплощением как продольного, так и поперечного сводов стопы (Лосева В.С., 2004).
Рис. 4. Изменение суммарной опорной площади стопы у юношей с различным типом телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: #-(р<0,001), *-(р<0,05).
Коэффициент К при нагрузке на стопу 20 % от массы тела у юношей был наибольшим у гиперстеников (0,80±0,06 усл. ед., р<0,01), а наименьшим - у юношей-нормостеников (0,64±0,03 усл. ед., р<0,01). У юношей с астеническим типом телосложения он составил 0,78±0,05 усл. ед. (р<0,01).
При 50% нагрузке от массы тела по сравнению с 20% нагрузкой, нами впервые выявлено увеличение коэффициента К у юношей всех соматотипов. Наибольшее изменение данного показателя отмечалось в группе юношей с нормостеническим типом телосложения (на 9,37 %, р>0,05). У юношей-гиперстеников он увеличивался на 8,75% (р>0,05), а у астеников - на 1,28% (р>0,05).
Значительное увеличение коэффициента К при 80% нагрузке по сравнению с 20% и 50% происходило у юношей с нормостеническим (на 21,87%, р<0,001 и 11,42%, р<0,01 соответственно) и у юношей с гиперстеническим (на 22,50%, р<0,01 и 12,64%, р>0,05 соответственно) типами телосложения, тогда как в меньшей степени - у юношей-астеников (на 14,10%, р<0,05 и 12,65%, р<0,05 соответственно) (рис. 5).
Рис. 5. Изменение коэффициента К у юношей с различным типом телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: #-(р<0,001), **-(р<0,01), *-(р<0,05).
При анализе изменения угловых характеристик анатомических параметров стопы у юношей различного соматотипа выявлены следующие закономерности. Наибольший угол I пальца при 20% нагрузке на стопу был отмечен у юношей с гиперстеническим типом телосложения (8,32±0,920, р<0,01), а наименьший - у юношей-нормостеников (6,03±0,610, р<0,01). У юношей-астеников он составил 7,73±0,790, р<0,05 (рис. 6).
Рис. 6. Изменение угла I пальца у юношей с различным типом телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: **-(р<0,01); *-(р<0,05).
При нагрузке на стопу, равной 50% от массы тела, в сравнении с 20% нагрузкой, у юношей вне зависимости от типа телосложения происходит уменьшении угла I пальца. У нормостеников он изменился на 2,82%, у гиперстеническов - на 3,73%, у астеников - на 4,79%. При 80% нагрузке от массы тела, более всего угол I пальца уменьшался у юношей с астеническим типом телосложения (на 9,71%), а наименее всего - у юношей-нормостеников (на 1,33%). У гиперстеников его снижение составило 3,97%.
При сравнении пяточного угла стопы при 20% нагрузке на нее у юношей различных соматотипологических групп выявлено, что у нормостеников он был наибольшим и составил 8,66±0,700 (р<0,001). У гиперстеников он был равен 8,58±1,200 (р<0,001), а у астеников - 4,83±0,710 (р<0,001).
Нагрузка на стопу, равная 50% от массы тела, по сравнению с 20%, сопровождалась уменьшением пяточного угла во всех группах соматотипов. У нормостеников на 23,91% (р<0,01), у гиперстеников на 32.99% (р<0,05), а у астеников на 7,24%. При нагрузке, равной 80% от массы тела по сравнению с 50% нагрузкой, отмечалось увеличение данного показателя во всех типах телосложения. В большей степени оно коснулось юношей-нормостеников (на 34,90%, р<0,01), а в меньшей - юношей-астеников (на 13,39%). У гиперстеников - на 14,08% (рис. 7).
Рис. 7. Изменение пяточного угла у юношей с различным типом телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: #-(р<0,001).
Таким образом, мы видим, что увеличение нагрузки на стопу у юношей сопровождается вне зависимости от типа телосложения уменьшением угла I пальца и однонаправленными изменениями пяточного угла. В большей степени эти параметры стопы претерпевали изменения в группе юношей-гиперстеников, в меньшей - у астеников. Анализ полученных данных согласуется данными летературы (Сивик В.В., 2010).