Автореферат: Морфофунукциональное состояние стоп девушек 16-20 лет при дозированной нагрузке в зависимости от соматотипа

Морфологическое и функциональное состояние стоп определялось с использованием оригинальной технологии компьютерной плантографии (по методике К.В. Гаврикова с соавт, 2009).

Нами предложен для использования в клинической практике способ определения площади опоры стопы. Анализируя полученный на экране монитора отпечаток, становится хорошо заметным, что прилегающая к поверхности сканера поверхность стопы выглядит более светлой на снимке. Таким образом, в изображении стопы имеется достаточно информации, чтобы получить площадь прилегающей к сканеру поверхности стопы. Для определения площади в программе используется оригинальная методика определения контура стопы и подсчет точек, лежащих внутри контура. Каждый из отделов опорной поверхности стопы программой выделяется своим цветом.

Компьютерная обработка отсканированного рисунка стопы позволяла получать и сохранять основные ключевые ее параметры для последующего анализа. Алгоритм обработки следующий (рис. 1). 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).

Рис. 1 Схема расчета анатомо-функциональных параметров стопы

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:

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);

перпендикуляр с'Н к линии сс';

линия, соединяющая точки с' и К (по отпечатку вверх и вперед на 1см от с');

условная ось стопы -- линия, соединяющая точки F и Z (середина линии АВ);

линии АР и BQ из точек А и В через крайние передние точки отпечатков 1-го и 5-го пальцев;

линии AN и BR, параллельные условной оси стопы.

Анализ морфологических и функциональных характеристик стопы у девушек с различными типами телосложения производились в следующей последовательности:

Определение антропометрических характеристик обеих стоп при 20, 50 и 80 % нагрузке от массы тела: общей длины, высоты и ширины, а также длины переднего, среднего и заднего их отделов; общей площади опоры, а также площадей опоры переднего, среднего и заднего отделов; значение углов отклонения 1 и V пальцев стопы, пяточного угла, а также коэффициента К; индексов Вейсфлога и Штриттер;

Оценка рессорной функции стопы проводилась по косвенным показателям (высоте, индексам Штриттер и Вейсфлог, а также коэффициенту К).

Опорная функция определялась по площади опоры как всей стопы, таки ее отделов.

Изучение значимых корреляций различных параметров функциональных и морфологических состояний стоп в типах телосложения.

Статистическая обработка полученных данных проведена на IBM PC/AT “Pentium-IV” с помощью прикладных программ “Statistica-6” и Microsoft Excel в среде Windows XP.

Математический анализ полученных плантографических параметров состоял из последовательно проводимых статистических методов исследования (Плохинский Н.А., 1970; Георгиевский А.С., 1981; Автандилов Г.Г., 1990; Лакин Г.Ф., 1990):

1. Вариационно-статистического - для определения общих статистических параметров. Определялись следующие вариационно-статистические элементы: среднее значение, стандартная ошибка, медиана, мода, стандартное отклонение, среднеквадратичное отклонение, дисперсия, эксцесс, асимметричность, интервал, минимум, максимум, сумма, счет, уровень надежности.

2. Корреляционного - для изучения направления и силы статистической связи между антропометрическими параметрами тела и анатомо-функциональными показателями стопы, а также между отдельными параметрами самой стопы. Оценку корреляционных связей проводили по коэффициенту корреляции (r): r = -1 функциональная; -1< r < -0,7 обратная сильная; -0,7 ? r ? -0,5 обратная умеренная; -0,5 < r < 0 обратная слабая; r = 0 отсутствует; 0 < r < + 0,5 прямая слабая; +0,5 ? r ? +0,7 прямая умеренная; + 0,7< r < + 1 прямая сильная; r = +1 функциональная.

Оценка статистической значимости различий между средними величинами и линейного коэффициента корреляции проверялась на основе t-критерия Стьюдента: проверялась нулевая гипотеза об отсутствии связи между факторным и результативным признаками (H0: r = 0). Для проверки H0 по формуле рассчитывали t-статистику (tр) и сравнивали ее с табличным значением (tт), определяемым с использованием таблицы (Лукьянова Н.Ю., 1999, Урбах В.Ю., 1964).

Результаты собственных исследований и их обсуждение.

При анализе основных антропометрических параметров девушек было выявлено, что средний показатель IP в группе девушек-нормостеников составил 27,87±0,43, тогда как средний рост - 165,05±0,39 см, а средний вес - 54,68±0,38 кг и окружность грудной клетки - 82,51±0,25 см.

В группе девушек-астеников IP составил 44,10±0,68. Показатели роста в этой группе были выше (167,88±1,25 см), а веса меньше (47,98±0,92 кг), чем у нормостеников. Окружность грудной клетки составила 75,79±0,67 см.

У девушек-гиперстеников были определены следующие антропометрические параметры: IP - -4,28±2,99, рост - 164,34±1,13 см, вес 74,72±2,43 кг, окружность грудной клетки - 93,91±1,22 см.

Мы проводили последовательный анализ анатомических и функциональных параметров стопы: на первом этапе - у лиц одного типа телосложения при возрастающей нагрузке; на втором - сравнение анатомо-функциональных параметров стопы у девушек различных типов телосложения.

При анализе анатомических и функциональных параметров стопы при возрастающей нагрузке в каждом типе телосложения были выявлены следующие закономерности. У девушек-нормостеников среднее значение высоты свода при 20% нагрузке составило 50,52±0,99 мм, тогда как средняя ширина у них была 82,65±0,29 мм. Общая длина стопы у девушек этого соматотипа была 242,49±0,74 мм, тогда как длина переднего отдела -94,11±0,40 мм, а длина среднего - 75,47±0,25 мм и заднего - 75,47±0,25 мм.

При нагрузке, равной 50% массы тела, среднее значение высоты свода стопы девушек-нормостеников уменьшилось на 7,72% (р<0,001) по сравнению с 20% нагрузкой. Ширина стопы увеличилась на 1,58% (р<0,001) (рис. 2). Средние показатели общей длины уменьшились на 0,27% (р>0,05), длины переднего отдела - на 0,05% (р>0,05), тогда как показатель среднего отдела увеличился на 0,08% (р>0,05), а заднего отдела - на 0,08% (р>0,05). (рис. 3).

При нагрузке, равной 80% от массы тела, высота свода стопы уменьшилась в среднем на 12,95% (р<0,001). Ширина стопы увеличилась на 3,02% (р<0,001) по сравнению с первоначальной нагрузкой (рис. 2). При этом средние показатели общей длины увеличились на 0,43% (р>0,05), тогда как длины переднего отдела - на 0,62% (р>0,05), а среднего и заднего отделов - на 0,24% (р>0,05).

При анализе угловых показателей стоп у девушек с астеническим типом телосложения выявлено, что при нагрузке, равной 20 % от массы тела, угол 1 пальца составил 7,04±1,100, тогда как угол 5 пальца - 5,10±0,690, а пяточный угол - 8,21±1,020.

При увеличении нагрузки до 50% от массы тела, угол 1 пальца в среднем увеличился на 1,28% (р>0,05), тогда как угол 5 пальца - на 4,31% (р>0,05), одновременно пяточный угол уменьшился на 46,89% (р<0,001).

При дальнейшем увеличении статической нагрузки до 80% от массы тела, у девушек-астеников угол 1 пальца стопы увеличился по сравнению с первоначальной нагрузкой на 1,85% (р>0,05), тогда как угол 5 пальца - на 18,43% (р>0,05), а пяточный угол - на 5,36% (р>0,05) (рис. 3).

Рис. 2. Динамика ширины и высоты стопы у девушек нормостенического типа телосложения при разной величине нагрузки массой тела. Примечание: за ось абсцисс принята нагрузка, равная 20% от массы тела, **-(р<0,001); *-(р<0,01)

Рис. 3 Динамика изменения угловых показателей стоп у девушек -астеников по отношению. Примечание: за ось абсцисс принята 20% нагрузка от массы тела, *-(р<0,001).

При сравнении динамики анализируемых анатомических и функциональных показателей у девушек между различными группами телосложения выявлены следующие закономерности (рис. 4).

Наибольшее среднее значение высоты свода стопы при нагрузке 20% от массы тела отмечалось в группе девушек-нормостеников (50,52±0,99 мм, р<0,001). Наименьшее значение определено в группе девушек-астеников (48,05±0,75 мм, р<0,001). У девушек-гиперстеников этот параметр составил 49,86±1,49 мм, р<0,001.

При нагрузке, равной 50% от массы тела, наибольшее значение высоты свода выявлено у девушек-гиперстеников (47,30±1,36 мм, р<0,001), далее по уменьшению у девушек-нормостеников (46,62±0,48 мм, р<0,001) и астеников (45,58±0,77 мм, р<0,001).

При 80% нагрузке существенных различий в высоте свода стопы между типами телосложения не выявлено. У девушек-нормостеников она составила 43,98±0,49 мм, тогда как у астеников - 43,68±0,77 мм и у гиперстеников - 43,38±1,32 мм.

Выявленные в работе однонаправленные изменения в продольном своде стопы у девушек различных соматотипов согласуются с данными Г.В. Ефремовой (2007), которая также отмечала снижение высоты свода стопы при увеличении физической нагрузки

Абсолютная убыль среднего параметра высоты стопы при нагрузках от 20 до 50 и от 50 до 80% от массы тела, была наибольшей у нормостеников и составила - 3,9 и 6,54 мм соответственно, а наименьшей у астеников, и составила - 2,47 и 4,37 мм соответственно. У девушек-гиперстеников этот показатель был равен 2,56 и 6,48 мм соответственно. Во всех группах разница была статистически достоверна и составила р<0,001. По данным рентгенометрии смещение первого луча в сагиттальной плоскости возможно в пределах 6,5±2,5 мм (Faber F. et al., 1999).

Рис. 4 Изменение высоты стопы (Н) у девушек различных типов телосложения при дозированной нагрузке. Примечание: * - (р<0,001).

Впервые выявлено, что амплитуда высоты свода стопы при возрастающей нагрузке была наибольшая у девушек-нормостеников (табл. 1).

При исследовании показателя общей длины стопы у девушек различных соматотипов выявилась следующая закономерность (табл. 2). Общая длина стопы была наибольшей у девушек-нормостеников, а наименьшей - у лиц астенического типа телосложения. При нагрузке, равной 50% от массы тела, общая длина стопы во всех исследуемых группах уменьшилась. При увеличении нагрузки до 80%, она увеличилась.

Таблица 1

Амплитуда высоты стопы у девушек различных соматотипов

Таблица 2

Динамика длины стопы у девушек различных соматотипов при дозированной нагрузке.

Наибольшая величина ?Lt в диапазоне между 20 и 80% нагрузками от массы тела, отмечена у девушек-нормостеников (1,04 мм), а наименьшая - у девушек-астеников (0,81 мм), у девушек-гиперстеников значение ?Lt составило 1,03 мм. Эти изменения общей длины стопы также отражают рессорную функцию стопы, которая наиболее выражена у девушек-нормостеников.

Впервые полученные нами данные динамики длины стопы обусловлены тем, что стопа рассматривается как спиралеподобное образование: при нагрузке скручивающееся, при разгрузке раскручивающееся, амортизирующее толчки, удары и сотрясения, испытываемые человеком от соприкосновения с почвой (Кашуба В.А., 2003). При этом выявлено, что длина стопы, в частности плюсневых костей, не коррелирует с максимальной давлением и нагрузкой на них (Kaipel M. et al., 2011).

Ширина стопы, а также ее изменения под нагрузкой отражают статическую, статодинамическую функцию стопы, и косвенно характеризует ее поперечный свод (рис. 5). У девушек-астеников значения ширины стопы были наименьшие (77,23±1,39мм, р<0,001), но ее амплитуда при нагрузках 20-50-80% у них оказалась наибольшая (4,08), что отражает, по нашему мнению, большую эластичность мышечно-связочного аппарата стоп, большую подвижность в суставах у девушек данного соматотипа по сравнению с другими типами. При этом известно, что у девушек с ослабленным связочным аппаратом нагрузка на средний отдел стопы увеличена (Foss K.D., 2009).