Строение и функция стопы и голеностопного сустава

Структура

Голеностопный сустав или тибиоталярный сустав представляет собой соединение нижней части ноги и стопы. Костные компоненты голеностопного сустава включают дистальный большеберцовая кость, дистальный малоберцовая кость и таранная кость.

Анатомические структуры под голеностопным суставом образуют стопу, которая состоит из:

1. Задняя часть стопы: Задняя часть стопы, самая задняя часть стопы, состоит из таранной кости и пяточная кость, двух из семи предплюсневых костей. Артикуляция таранной кости и пяточной кости называется подтаранный сустав, который имеет три фасетки на каждой из таранной и пяточной костей.
2. Средняя часть стопы: Средняя часть стопы состоит из пяти из семи предплюсневых костей: ладьевидная, кубовидная, и медиальная, средняя и латеральная клиновидные кости.  Соединение между задней и средней частью стопы называется суставом Шопара, который включает таранно-ладьевидной кости и пяточно-кубовидный суставы.
3. Передняя часть стопы: Передняя часть стопы — это самая передняя часть стопы. Она включает в себя плюсневые кости, фаланги (пальцы) и сесамовидные кости. У каждого пальца есть одна плюсневая кость и три фаланги, за исключением большого пальца, у которого только две фаланги. Артикуляция средней и передней части стопы образует сустав Лисфранка.^[4]

Талокруральный (TC) сустав

Талокруральный сустав образуется между дистальной частью большеберцовой и малоберцовой костей и таранной костью и обычно называется голеностопным суставом. Дистальный и нижний аспекты большеберцовой кости – известной как пландон – соединяются с малоберцовой костью через голеностопные связки, образуя прочное углубление, которое артикулируется с таранным куполом дистально. Это шарнирный сустав, и он позволяет выполнять движения дорсифлексии и плантарной флексии в сагиттальной плоскости.

Подтаранный (СТ) сустав

Подтаранный сустав

Он также известен как тало-кальканеальный сустав и образуется между таранной и пяточной костями.

• На каждой из таранной и пяточной костей есть три фасетки.
• Задний подтаранный сустав образует крупнейший компонент подтаранного сустава.
• Подтаранный сустав позволяет делать инверсию и эверсии голеностопного и задней части стопы.^[4]

Среднеплюсневый (MT) сустав

Также известен как поперечный сустав предплюсны или сустав Шопара. Это S-образный сустав при виде сверху. Он состоит из двух суставов – таранно-ладьевидного сустава и пяточно-кубовидного сустава.

1. Таранно-ладьевидный (TN) сустав - Образуется между передней головкой таранной кости и вогнутостью на ладьевидной кости. У него нет своей собственной капсулы, но он делится ею с двумя передними тало-кальканеальными артикуляциями.
2. Пяточно-кубовидный (CC) сустав - Образуется между передней фасеткой пяточной кости и задней частью кубовидной кости. Обе артикулирующие поверхности представляют собой выпуклую и вогнутую поверхность, при этом сустав вертикально выпуклый и поперечно вогнутый. Очень мало движений происходит в этом суставе.

Тарсометатарзальный (TMT) суставной комплекс

Также известен как сустав Лисфранка. Этот комплекс делит среднюю часть стопы от передней.

К дистальным рядам предплюсневых костей, включая три клиновидные кости и кубовидную кость, артикулирует с основанием каждой плюсневой кости, чтобы сформировать TMT-комплекс. Это S-образный сустав и делится на 3 отдельных колонны^[1]:

• Медиальная – состоит из 1-й плюсневой кости и медиальной клиновидной кости.
• Средняя – состоит из 2-й и 3-й плюсневых костей, промежуточной и латеральной клиновидной костей соответственно.
• Латеральная – состоит из 4-й и 5-й плюсневых костей и кубовидной кости.

Плюснефаланговые (MTP) суставы и межфаланговые (IP) суставы

MTP суставы образуются между головками плюсневых костей и соответствующими основаниями проксимальной фаланги. Межфаланговые суставы пальцев ног образуются между фалангами пальцев ног. Каждый палец имеет проксимальные и дистальные IP суставы, за исключением большого пальца, который имеет только один IP сустав.

^[1]

Кинематика

^[5]

Талокруральный сустав

Кончик медиальной лодыжки находится впереди и выше латеральной лодыжки, что делает его ось наклонной к сагиттальной и фронтальной плоскостям. Ось вращения составляет примерно 13°-18° латерально от фронтальной плоскости и под углом 8°-10° от поперечной плоскости.^[1][6] Для достижения полного движения плантарной и дорсальной флексии требуется движение в других плоскостях (например, горизонтальной и фронтальной).^[7] Обычный доступный диапазон для дорсальной флексии, по данным литературы, варьируется от 0° до 16,5°^[8] и от 0° до 25°,^[9] и это меняется с весовой нагрузкой. Нормальный диапазон плантарной флексии считается около 0°-50°.

Субталарный сустав

Ось субталарного сустава составляет около 42° кверху к сагиттальной плоскости и около 16°-23° медиально к поперечной плоскости.^[10][11] Литература показывает большие диапазоны движения в субталарном суставе, варьирующиеся от 5° до 65°^.[11] Средний ROM для пронации составляет 5°, а для супинации 20°. Диапазон движения для инверсии и эверсии составляет 30° и 18° соответственно.^[12] Общее движение инверсии-эверсии составляет около 2:1 и соотношение инверсии к эверсии - 3:2.^[7]

Среднетарзальный сустав

Среднетарзальный сустав вращается вокруг двух осей благодаря своей анатомии, что делает его движение сложным. Продольная ось (изображение 'A' ниже) находится примерно на 15° выше горизонтальной плоскости и на 10° медиальнее продольной плоскости. Наклонная ось (изображение 'B' ниже) находится примерно на 52° выше горизонтальной плоскости и на 57° от средней линии. Продольная ось близка к оси субталарного сустава, а наклонная ось схожа с осью талокрурального сустава.

Блокировка среднетарзального сустава

Важной функцией стопы является движение веса вперед во время фазы стояния^[13]. Эта функция становится возможной благодаря блокировке и разблокировке среднетарзального сустава. Во время постановки пятки стопа должна быть гибкой, чтобы приспособиться к поверхности, и среднетарзальный сустав разблокируется для обеспечения этой гибкости. Позже в цикле походки стопе нужно действовать как жесткий рычаг, чтобы продвигать вес тела вперед, что становится возможным благодаря блокировке среднетарзального сустава. Во время пронации/эверсии стопы оси TN и CC суставов параллельны друг другу, что облегчает их независимое движение и разблокировку среднетарзального сустава. Оси пересекаются друг с другом во время супинации/инверсии и блокируют среднетарзальный сустав, усложняя его движение. Блэкууд и соавт^[14] пришли к выводу о том, что увеличивается движение передней части стопы, когда пяточная кость перевернута. Это согласуется с механизмом блокировки среднетарзального сустава.

^[15]

Комплекс суставов Лисфранка

Степень сагиттального движения для каждого TMT сочленения представлена ниже^[7]

MTP и IP суставы

Суставы MTP являются двухосевыми и движутся в сагиттальной и поперечной плоскостях. Суставы MTP имеют большее движение в сагиттальной плоскости и очень малое движение в поперечной. В суставах MTP гиперэкстензия составляет около 90°, а флексия - около 30°-50°. Суставы IP являются шарнирными суставами, которые ограничивают движение в одном направлении.

Артрокинематика

Артрокинематика относится к движению суставных поверхностей.

1. Талокруральный сустав – В таранной кости происходит качение внутри вилки во время тыльного сгибания и подошвенного сгибания. Во время тыльного сгибания таранная кость катается вперед и скользит назад. При подошвенном сгибании таранная кость катается назад и скользит вперед.
2. Подтаранный сустав – Из-за анатомии подтаранного сустава, сочетанное движение тыльного сгибания, абдукции и эверсии вызывает пронацию, тогда как сочетанное движение подошвенного сгибания, аддукции и инверсии вызывает супинацию. Он имеет две точки артикуляции - переднюю таранно-пяточную артикуляцию и заднюю таранно-пяточную артикуляцию.^[16] Во время инверсии в открытой кинетической цепи, пяточная кость катается в инверсии и скользит/скользит латерально. И во время эверсии, пяточная кость катается в эверсии и скользит/скользит медиально.
3. Среднетарзальный сустав – Для таранно-ладьевидного сустава, вогнутая ладьевидная кость перемещается по выпуклой таранной кости, и, следовательно, качение и скольжение происходят в том же направлении, что и движение. Таранно-кубовидный сустав является седловым суставом, поэтому направление меняется в зависимости от движения. Во время сгибания и разгибания кубовидная кость является вогнутой, а пяточная кость – выпуклой; следовательно, качение и скольжение происходят в том же направлении, что и в таранно-ладьевидном суставе. Однако во время абдукции-аддукции кубовидная кость является выпуклой, а пяточная кость – вогнутой, и поэтому качение и скольжение происходит в противоположном направлении.
4. Сустав Лисфранка – Благодаря костной и связочной анатомии комплекса, основная роль заключается в стабилизации среднего отдела стопы, так как он имеет очень небольшое движение. Он имеет три отчетливые арки, а основная стабилизирующая структура TMT-сустава – это Y-образная связка, известная как связка Лисфранка.
5. МТП и ИП суставы – Качение и скольжение происходит в том же направлении, что и движение для МТП суставов, так как вогнутая база фаланги движется по выпуклой головке плюсневой кости. То же самое верно и для ИП суставов, где качение и скольжение происходит в том же направлении, так как вогнутая дистальная фаланга движется по выпуклой проксимальной фаланге.
   

Ходьба и стопа

Ходьба состоит из повторяющихся циклов фазы опоры, когда стопа на земле (удар ступни, середина опоры и конечная опора), и фазы маха, когда стопа в воздухе. При беге есть дополнительная фаза: фаза полета, когда обе ноги находятся вне земли.

• Во время ходьбы, в момент удара стопы, стопа супинирована, и сустав Шопара заблокирован, делая стопу жесткой, когда пятка впервые приземляется.
• Стопа пронируется и уплощается во время средней опоры, когда она полностью контактирует с поверхностью.
• Конечная опора затем характеризуется движением вперед через отрыв пятки и носка.
• Сустав Лисфранка позволяет легкое тыльное сгибание и подошвенное сгибание.
• Сила затем передается на среднюю колонну передней части стопы во время фазы отрыва пальцев, и передняя часть стопы супинируется.
• Боковая колонна действует во время финальной фазы отталкивания при шаге, обеспечивая в первую очередь сенсорный ввод.
• Основание пятой плюсневой кости одно поглощает значительную силу и вес.

Комбинация фиксированного среднего отдела стопы, слегка гибкого сустава Лисфранка и гибких плюснефаланговых суставов создают рычаг для движения вперед во время ходьбы^[4].

Влияние на кинетическую цепь/Ходьбу

Как обсуждалось выше с блокировкой МТ-сочленения, переход стопы от пронации к супинации является важной функцией, которая помогает адаптироваться к неровной местности и действует как жесткий рычаг при отталкивании.

• В период пронации, МТ-сочленение разблокируется, обеспечивая гибкость стопы и помогая поддерживать равновесие.
• В период супинации, МТ-сочленение блокируется, обеспечивая жесткость стопы и максимизируя стабильность.

Если стопа остается в пронации, это приведет к гипермобильности среднего отдела стопы и вызовет большую нагрузку на нервно-мышечные структуры, которые стабилизируют стопу и поддерживают вертикальное положение. Тогда как, если стопа остается в супинации, средний отдел стопы будет гипомобильным, что ухудшит способность стопы адаптироваться к местности и увеличит нагрузку на окружающие структуры для поддержания постуральной стабильности и равновесия. Кот и др.^[17] заключили, что постуральная стабильность зависит от положения стопы как в статических, так и в динамических условиях. Цепные реакции возникают вторично из-за положения стопы.

В закрытых цепных движениях следующая цепная реакция кинетическая происходит в чрезмерно пронированной стопе:

• Эверсия пяточной кости
• Аддукция и подошвенное сгибание таранной кости
• Медиальная ротация таранной кости
• Медиальная ротация большеберцовой и малоберцовой костей
• Вальгус в колене
• Медиальная ротация бедра
• Передний наклон таза

В закрытых цепных движениях следующая кинетическая цепная реакция происходит в чрезмерно супинированной стопе:

• Инверсия пяточной кости
• Абдукция и тыльное сгибание таранной кости
• Латеральная ротация таранной кости
• Латеральная ротация большеберцовой и малоберцовой костей
• Варус в колене
• Латеральная ротация бедра
• Задний наклон таза

Своды стопы

Своды стопы обеспечивают функции поглощения силы, основу опоры и действуют как жесткий рычаг во время движения.

Медиальный продольный свод, латеральный продольный свод и поперечный свод — это 3 свода, которые составляют своды стопы.

Медиальный продольный свод (МПС)

Он является самым длинным и самым высоким из всех сводов. Костные компоненты МПС включают пяточную кость, таранную кость, ладьевидную кость, три клиновидные кости и первые три плюсневые кости. Свод состоит из двух столбов: переднего и заднего. Передний столб состоит из головок первых трех плюсневых костей, а задний столб — из бугристости пяточной кости. Подошвенный апоневроз образует поддерживающую балку, соединяющую два столба^[1]. Вершиной МПС является верхняя суставная поверхность таранной кости. Помимо подошвенного апоневроза, МПС также поддерживается подпружинной связкой и дельтовидной связкой. Мышцы передней большеберцовой и задней большеберцовой играют важную роль в подъеме медиального края свода, в то время как длинный сгибатель большого пальца действует как тетива.  

Латеральный продольный свод (ЛПС)

Он является самым низким сводом и состоит из пяточной кости, кубовидной кости, четвертой и пятой плюсневых костей в качестве костного компонента. Как и в медиальном продольном своде (МПС), задний столб состоит из бугристости пяточной кости. Передний столб образуют головки 4-й и 5-й плюсневых костей. Подошвенный апоневроз, длинные и короткие подошвенные связки обеспечивают поддержку ЛПС. Сухожилие длинной малоберцовой мышцы играет важную роль в поддержании латерального края свода.

Поперечный свод

Он является вогнутым при отсутствии нагрузки и проходит от медиальной к латеральной в области средних и передних частей стопы. Костный компонент свода состоит из головок плюсневых костей, кубовидной кости и 3 клиновидных костей. Медиальный и латеральный столбы свода образованы соответственно медиальным и латеральным продольными сводами. Свод поддерживается сухожилиями задней большеберцовой мышцы и длинной малоберцовой мышцы, которые пересекают подошву с медиальной на латеральную и наоборот.

Механизм ворота стопы

Подошвенный апоневроз действует аналогично механизму ворот. Ворот обычно представляет собой горизонтальный цилиндр, который вращается с помощью ручки или ремня на цепи или веревке для вытягивания тяжелых предметов. Общим использованием ворот является поднятие якоря корабля, известного как якорный ворот. Этот механизм наблюдается в стопе. Когда суставы плюснефаланговых суставов перегибаются, подошвенный апоневроз натягивается, так как он обвивается вокруг этих суставов. Это действие сближает плюсневые и предплюсневые кости, превращая их в жесткую структуру и в конечном итоге поднимая продольные своды. Эта функция важна для обеспечения жесткого рычага для продвижения при толчке при ходьбе.

Функция стопы

Стопа требует достаточной подвижности и стабильности для выполнения всех своих функций. Подвижность необходима для поглощения реакции опоры от земли.^[13] Пронация в подтаранном суставе оказывает эффект амортизации при первом контакте пятки.^{[13][1][18][17]} Пронация также необходима для обеспечения вращения ноги и поглощения удара этого вращения. Пронация в подтаранном суставе играет роль в амортизации благодаря эксцентрическому контролю супинаторов.^[13] С другой стороны, сустав Шопара разблокируется, чтобы передняя часть стопы могла оставаться расслабленной и гибкой.^[1] В состоянии средней опоры стопе нужна подвижность для адаптации к различным поверхностям.^{[13][1][18][17]}

Стабильность стопы необходима для обеспечения устойчивой основы для тела. Стопа должна иметь способность выдерживать вес тела и действовать как устойчивый рычаг для продвижения тела вперед.^{[13][1][18][17]} Эта функция требует контроля пронации подтаранного сустава.^[1][18][17]

Нормальная функция стопы обеспечивает способность стопы к своевременному переходу от мобильного адаптера к жесткому рычагу. Стопе нужна достаточная подвижность для того, чтобы перемещаться во все позиции цикла ходьбы, поддерживая при этом подвижность и стабильность.^[10][13] Физиологическая подвижность является существенной; если бы подвижность была слишком велика, стопа не имела бы возможности быть устойчивой. Когда это условие выполняется, сустав может поддерживать стояние в устойчивом положении максимально плотной упаковки.^[13][1] Когда нормальный переход двух функций не является нормальным, можно наблюдать многие травмы от перегрузки в стопе, ноге, а также в нижней части спины.^[1][18][17] Поэтому три фазы контакта с землей должны попадать в нормальный временной интервал, иначе будут использоваться некоторые компенсационные механизмы (например, перерастяжение коленей при уменьшенной дорсальной флексии), что приводит к синдромам перерасхода.^[1][19] (Пример: хондромаляция, воспаление кости большеберцовой)

В переходе от средней опоры к фазе толчка механизмы часто выходят из строя. Переход от эверсии к инверсии облегчает задняя большеберцовая мышца.^[13] Мышца растягивается как пружина и потенциальная энергия накапливается.^[13] В конце средней опоры мышца переходит из эксцентрической работы в концентрическую, и энергия высвобождается. Задняя большеберцовая мышца затем вызывает абдукцию и дорсальную флексию капута тали, в результате чего задняя часть становится в эверсии.^[13] В то же время длинная малоберцовая мышца в конце средней опоры потянет переднюю часть стопы с подошвенным сгибанием первого пальца.^[13] Это делает переднюю часть стопы стабильной.^[13]

Когда передняя часть стопы движется в фазе толчка, начинается явление куружава. Когда начинается дорсальная флексия метатарзофаланговых суставов, подошвенная фасция испытывает напряжение. Пяточная кость становится вертикальной и уходит в инверсию. Таким образом, задняя часть находится в инверсии при развороте передней части стопы.^[13]

Когда есть какие-то отклонения в нормальном цикле ходьбы и функциях тела, можно использовать некоторые функциональные ортезы.^[1][18][17] Эти ортезы имеют способность корректировать биомеханические функции стопы.^[1][18][17] В отличие от этого, стельки лишь поддерживают свод стопы. Снижение или ограничение подвижности в нижних конечностях может быть вызвано ограничением сустава.^[1][18][17] В этих случаях могут применяться некоторые классические мобилизации или мобилизации согласно мануальной терапии.^[1][18][17] Когда причиной является укорочение мышцы, могут быть предписаны растяжки. Также нужны хорошие (беговые) обувь.^[20]

Ссылки