Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

Задачи

После изучения этой главы, читатель должен быть способен:

Определять

1. Позицию, колебание, и стадии двойной опоры при ходьбе.

2. Подразделения стойки и стадий колебаний при ходьбе.

3. Временные и пространственные параметры при ходьбе.

Описывать

1. Объединенное движение в бедре, колене и лодыжке для одной конечности в цикле ходьбы, бега.

2. Местоположение вектора силы реакции опоры относительно суставов бедра, колена и лодыжки при стойке и ходьбе.

3. Моменты силы, действующей в суставах бедра, колена и лодыжки при стойке и ходьбе.

Объяснять

1. Мышечную деятельность в бедре, колене и лодыжке по всему циклу ходьбы, в том числе, почему и когда определенные мышцы активны, и требуемый тип сокращения.

2. Роль каждого из детерминантов походки.

3. Мышечную деятельность в верхних конечностях и туловище при ходьбе.

Сравнивать

1. Движение нижних конечностей и туловища с движением таза и нижних конечностей во время ходьбы.

2. Традиционную терминологию в отношении ходьбы с новой терминологией.

3. Нормальную походку с походкой при слабости разгибателей бедра и отводящих мышц бедра.

4. Нормальную походку с походкой при разной длине ног.

5. Нормальную походку и ходьбу по лестнице — в отношении амплитуды движений и мышечной деятельности.

6. Обычную ходьбу и бег.

Введение

Предшествующие главы этой книги дали читателю представление об основных элементах строения и функций человека. Из главы 13 читатель узнает, каким образом совместно действуют отдельные суставы и мышцы для поддержки тела в стоячем положении. Знание структуры и функции тела в статическом положении формирует основу для изучения человеческой структуры в динамической ситуации. При изучении движений человека (вставание, ходьба) читателю дается возможность изучить, как отдельные суставы и мышцы функционируют в интегральном режиме, одновременно поддерживая прямое положение тела и сообщая движение всему телу. Знание кинематики и кинетики нормальной ходьбы дает читателю основу для анализа, идентификации и коррекции аномалий походки.

Одним из наиболее отчетливых признаков человеческой походки является ее индивидуальность. Паттерн походки каждого человека очень характерен. Романисты и драматурги часто используют особенности походки для описания характеров своих персонажей. Особенности походки могут отражать профессию человека, строение его тела, состояние здоровья и особенности личности, а также еще множество физических и психологических свойств. Например, покачивающаяся походка, описанная у многих моряков, является отражением широкой опорной базы (ОБ), необходимой для поддержания равновесия в море, при качке. Ходьба «вразвалку», используемая при описании толстяков, отражает их характерное строение тела. Нетвердая походка обычно связана либо с состоянием опьянения, либо слабости, а походка пружинистая ассоциируется с состоянием здоровья и силой. «Чванливая» походка говорит об агрессивности, а семенящая может иметь в своей основе робость. Исследования походки говорят о том, что потенциальные жертвы разбойных нападений имеют особый паттерн ходьбы. Этот паттерн, предположительно, свидетельствует об уязвимости и в результате провоцирует нападение.

В динамике абсолютно твердого тела действие силы рассматривается как причина изменения движения. Однако если силы уравновешены, то изменения движения не произойдет. В деформируемом теле возникает при этом деформация и связанное с нею изменение напряжения внутри тела (статическое действие).

Сила, действующая статически, уравновешена другой силой и вызывает не ускорение, а только деформацию тела. Силу, действующую статически, измеряют уравновешивающей ее силой. Соединенные два соседних звена тела образуют пару, а пары, в свою очередь, соединены в цепи.

Биокинематическая пара — это подвижное (кинематическое) соединение двух костных звеньев, в котором возможности движений определяются его строением и управляющим воздействием мышц.

В технических механизмах соединения двух звеньев — кинематические пары — устроены обычно так, что возможны лишь вполне определенные, заранее заданные движения. Одни возможности не ограничены (их характеризуют степени свободы движения), другие полностью ограничены (их характеризуют степени связи).

Различают связи: а) геометрические (постоянные препятствия перемещению в каком-либо направлении, например костное ограничение в суставе) и б) кинематические (ограничение скорости, например, мышцей-антагонистом).

В биокинематических парах имеются постоянные степени связи, которые определяют собой, сколько как максимум и каких остается степеней свободы движения. Почти все биокинематические пары в основном вращательные (шарнирные); немногие допускают чисто поступательное скольжение звеньев относительно друг друга и лишь одна пара (голеностопный сустав) — винтовое движение.

При преодолевающих движениях сила сокращающихся мышц (их равнодействующая тяга) — движущая сила, при уступающих движениях сила растягиваемых мышц (их равнодействующая тяга) — тормозящая. Силы сопротивления направлены противоположно действию мышц.

По сути дела, звенья тела действуют в биокинематической цепи чаще всего как составные рычаги, в которых очень сложные условия передачи движения и работы. В простом рычаге работа силы, приложенной в одной его точке, передается на другие точки полностью. Если плечи сил неравны, то прилагаемая сила передается либо с потерей в силе (но с выигрышем в пути, а следовательно и в скорости), либо, наоборот, с выигрышем в силе, но с потерей в скорости. В одноплечих рычагах направление передаваемой силы изменяется, а в двуплечих — не изменяется. Сила тяги мышц обычно приложена на более коротком плече рычага, и поэтому плечо ее силы относительно невелико. Это связано с тем, что в большей части случаев мышцы прикрепляются вблизи суставов. Когда мышца расположена вдоль звена и прикрепляется вдалеке от сустава, угол тяги ее очень мал и поэтому плечо силы также очень мало. В связи с этим силы тяги мышц, действующие на костные рычаги, почти всегда дают выигрыш в скорости (естественно, с проигрышем в силе).

В зависимости от направления скоростей движения звеньев тела человека могут быть возвратно-вращательными, возвратно-поступательными и круговыми.

Строение сочленений не позволяет совершать движения в суставах по «принципу колеса», т. е. делать неограниченный поворот вокруг оси сустава в одну сторону. Поэтому почти все движения имеют возвратный характер. Возвратно-вращательные движения напоминают движения маятника вокруг оси, расположенной поперек биокинематической цепи (сгибание-разгибание) или продольно (супинация-пронация).

Определенное согласование вращательных движений в различных суставах биокинематической цепи позволяет конечным звеньям двигаться поступательно (кисть боксера при вращательных движениях в плечевом и локтевом суставах; туловище бегуна при отталкивании ногой). Пример возвратно-поступательного движения — работа пилой, напильником. В этих случаях угловые скорости противоположно направленных движений одинаковы (пара скоростей).

Наконец, в шаровидных суставах возможно сложное круговое движение, когда продольная ось звена описывает коническую поверхность. При этом согласуются два движения: самой продольной оси и звена вокруг этой оси. Только такое конусообразное движение и может выполняться без обязательных возвратных движений.

В возвратных движениях имеется критическая точка, в которой происходит смена направления движения (амортизации на отталкивание — в беге, заноса весла на гребковое движение — в гребле, замаха ракеткой на ударное движение — в теннисе). В каждом суставе направления и размах движений ограничены. Значит, звено в суставе может занимать не любое, а лишь анатомически возможное положение. Однако из бесчисленного множества возможных движений только малая часть вызвана потребностями человека и отвечает энергетическим требованиям. Эти движения отобраны и закрепились в человеческой практике как наиболее рациональные, стали привычными и общеупотребительными.

В биокинематических цепях тела человека движение может передаваться от звена к звену. Скорость, например, кисти при броске мяча может быть результатом движений ног и туловища, а также движений в суставах руки. Движение кисти в этом случае как бы составляется из движений других звеньев тела. Движение, обусловленное движениями ряда звеньев, в биомеханике называют составным.

Глава 7 ОБЩИЕ ПРИЗНАКИ И НАЧАЛО ХОДЬБЫ

Общие признаки. Описательные термины, используемые для ненаучной характеристики походки, хорошо дают понятие образа индивидуальных ее особенностей, но не дают всей информации, необходимой для оценки человеческой функции. В наших исследованиях походки участвовали ученые из различных областей, которые дали нам подробные методы для ее анализа. Локомоции человека, или ходьбу, можно описать как поступательное движение всего тела, вызванное координированными, ротационными движениями сегментов тела. Нормальная ходьба ритмична и характеризуется попеременными пропульсивными и ретропульсивными движениями нижних конечностей. Попеременные движения нижних конечностей служат как опорой, так и средством передвижения головы, рук и туловища (ГРТ). ГРТ составляет около 75 % от общего веса тела. Голова и руки — около 25 %, соответственно 50 % приходится на туловище.

Когда человек стоит, опорой ГРТ являются обе нижних конечности. При ходьбе ГРТ должны не только балансировать на одной ноге, происходит еще и перенос веса с одной ноги на другую. Вес ГРТ (75 % от всего веса тела) плюс вес переносимой нижней конечности (примерно еще 10 % от веса тела) во время одноопорной фазы должны удерживаться на одной ноге. Хотя одноопорная фаза чередуется с периодами, когда контакт с опорой осуществляют обе конечности, ходьба предъявляет к нижним конечностям значительно более высокие требования, чем статическое положение стоя. Чтобы человек пошел, он должен уметь удерживать ГРТ в равновесии в положении стоя, переносить вес ГРТ с одной ноги на другую, отрывать одну ногу от опоры и поочередно ставить ее впереди другой. Эти действия требуют координации, равновесия, нормальных кинестетических и проприорецепторных ощущений и целостности суставов и мышц.

Чтобы упростить понимание ходьбы, некоторые авторы определяли ее в терминах определенных задач, которые надо решить. По мнению профессионалов из Rancho Los Amigos Medical Center (Калифорния), ходьба состоит из трех основных задач: 1) приема веса; 2) одноопорного положения; 3) продвижения вперед безопорной ноги. Иначе говоря, человек должен быть способен принимать и поддерживать вес тела нижней конечностью и выносить одну ногу вперед, чтобы продвинуться. Winter также предложил три основных задачи ходьбы, которые включают в себя: 1) сохранение поддержки ГРТ в условиях действия силы тяжести; 2) сохранение вертикального положения и равновесия; 3) контроль траектории стопы, чтобы пронести ее с безопасным зазором (клиренс) над опорой и поставить мягко, с пятки. В принципе задачи различаются только в том, что Winter ввел мягкий контакт пятки и клиренс стопы в качестве необходимых задач. Кроме изучения происходящего собственно во время ходьбы и соответствующих навыков, исследователи очень заинтересованы в оценке стартовой, начальной фазы ходьбы.

Начало ходьбы. Начало ходьбы можно рассматривать как серию или последовательность действий, которые происходят с момента инициирования движения и до начала цикла. Начало ходьбы считается стереотипным действием как у молодых, так и у пожилых здоровых людей. Начало движения описано подробно, гораздо хуже с описанием конечных стадий этого действия. Ходьба начинается из обычного прямого положения стоя, при этом активируются передняя большеберцовая и широкая боковая мышцы в сочетании с торможением икроножной. Двусторонние концентрические сокращения передних большеберцовых мышц (тяга голени) создают крутящий момент в сагиттальной плоскости, который заставляет тело наклониться вперед в лодыжках. Центр давления (ЦД) отклоняется вначале либо назад и вбок, по направлению к переносимой (маховой) ноге (эта нога готовится сделать первый шаг), либо назад и медиально, по направлению к опорной ноге. Отведение бедра маховой ноги происходит почти одновременно с сокращением передних большеберцовых мышц и широкой боковой мышцы; этим создается крутящий момент в венечной плоскости, который поворачивает тело в направлении опорной ноги. Как отмечают Elbe и соавт., бедро и колено опорной ноги сгибаются на несколько градусов (3-10°), и ЦД смещается кпереди и медиально, в направлении опорной ноги. Переднемедиальное смещение ЦД освобождает маховую ногу, которая теперь может оторваться от опоры. Начальная фаза заканчивается, когда шагающая или маховая нога отрывается от опоры, или когда происходит постановка пятки на опору. Общая продолжительность начальной фазы составляет примерно 0,64 с. Здоровый человек может начинать ходьбу с правой или с левой ноги, и при этом в общем паттерне никаких изменений заметно не будет. Однако у пациентов с гемиплегией (односторонним параличом) наблюдаются существенные различия в начальной фазе при начале ходьбы с поврежденной и неповрежденной ноги. Когда шаг начинается с поврежденной ноги, последовательность событий примерно такая же, как у здорового человека, но если первый шаг делают неповрежденной ногой, паттерн становится неустойчивым, и равновесие оказывается под серьезной угрозой.

Глава 8 КИНЕМАТИКА ХОДЬБЫ

Ходьба является видом деятельности, весьма сложным для анализа. Соответственно, ее разделяют на определенное число сегментов, что делает возможным идентификацию циклов. Следует заметить также, что анализ ходьбы — весьма особый вид анализа движений в целом. Знание терминологии, применяемой для описания циклов, необходимо для понимания и анализа походки. В целом ходьбу описывают по действиям одной нижней конечности (ее называют эталонной конечностью) от начала и до конца одного цикла ходьбы.

Цикл ходьбы включает в себя действия, которые выполняются с момента начального контакта с опорой одной нижней конечности и до момента, в который эта же конечность вновь касается опоры (рис. 8.1). За время одного цикла каждая конечность проходит две фазы: 1) опорную (позиции); 2) переноса (безопорную).

Рис. 8.1. Цикл ходьбы состоит из действий, которые выполняются между начальным контактом эталонной ноги с опорой и повторным контактом той же ноги

1. Фаза опоры начинается в тот момент, когда одна конечность соприкасается с опорой (касание пяткой) и продолжается до тех пор, пока любая часть стопы касается опоры (момент отрыва пальцев, рис. 8.2).

Рис. 8.2. Опорная фаза определяется как период, во время которого любая часть стопы эталонной конечности находится в контакте с опорной поверхностью. Период длится от момента начального контакта стопы эталонной ноги (на диаграмме — правой) до момента, когда контакт с опорой осуществляется только пальцами той же (правой) ноги

Во время опорной фазы какая-либо часть стопы постоянно находится в контакте с опорной поверхностью. При обычной ходьбе опорная фаза составляет приблизительно 60 % общего времени цикла.

2. Фаза переноса начинается, как только пальцы одной конечности отрываются от опоры, и заканчивается непосредственно перед постановкой пятки этой же конечности на опору (рис. 8.3). Когда эталонная конечность находится в фазе переноса, контакта с опорой не происходит. Время фазы переноса — до 40 % от общей продолжительности цикла.

Рис. 8.3. Фаза переноса определяется как период, во время которого стопа эталонной конечности не находится в контакте с поверхностью опоры. Фаза переноса начинается с момента отрыва пальцев ног (большого пальца) эталонной ноги (в данном случае, правой) и до последующего ее контакта с опорой

Двухопорный период при ходьбе возникает тогда, когда одна нога начинает постановку на опору, а вторая нога, с противоположной стороны туловища, заканчивает опорную фазу. Таким образом, в одном цикле есть два двухопорных периода (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Двойная опора определяется как период, во время которого любые части стоп обеих конечностей одновременно находятся в контакте с поверхностью опоры. Во время одного цикла ходьбы наблюдается два двухопорных периода. Первый из них наблюдается в начале опорной фазы эталонной ноги, второй — в ее конце

Во время двухопорной фазы обе ноги одновременно находятся в контакте с опорой. При нормальной скорости ходьбы время двойной опоры (наложение фаз) составляет около 22 % времени цикла (рис. 8.5).

Рис. 8.5. На опорные фазы двух ног при обычной скорости ходьбы накладывается примерно по 11 % (от общего времени цикла) перекрытия их двумя периодами двойной опоры. Опорная фаза при обычной ходьбе составляет примерно 60 % продолжительности цикла, фаза переноса — 40 %. Увеличение или уменьшение скорости изменяет и процентное соотношение продолжительности фаз

Подразделы фазы опоры и переноса. Традиционно фазы опоры и переноса делились на следующие подразделы: 1) опора, которая состоит из касания пяткой, опоры на полную стопу, середины опоры, отрыва пятки и отрыва пальцев; 2) переноса, который состоит из ускорения, середины переноса и замедления. Лаборатория изучения ходьбы в Медицинском центре Rancho Los Amigos (RLA) — «Дом друзей» (ДД) предложила для описания фаз ходьбы другой набор терминов. Терминология ДД может постепенно заменить старые термины.

Читателю следует ознакомиться как с традиционной, так и с новой терминологией, поскольку в литературе могут встречаться оба метода описания ходьбы. Далее будут даны описания сначала в традиционных терминах, затем в терминологии ДД. Следует, однако, отметить, что эти терминологии не полностью эквивалентны и расположены в таком порядке, чтобы сравнение было провести легче. Традиционная терминология отталкивается от точек (моментов) во времени, тогда как терминология ДД использует временные отрезки.

8.1.1. Опорная фаза

1. Касание пяткой: относится к моменту, когда пятка выносимой вперед ноги касается опоры (рис. 8.6). ДД: начальный контакт относится к моменту, когда стопа выносимой вперед ноги касается опоры. При нормальной ходьбе точкой контакта является пятка. При нарушениях походки начальный контакт с опорой может производиться либо всей стопой, либо начинаться с пальцев ног.

Рис. 8.6. Касание пяткой: относится к моменту, когда пятка выносимой вперед ноги касается опоры. Касание правой пяткой на диаграмме представляет собой начало опорной фазы для правой ноги. Касание пяткой — синоним начального контакта

2. Опора на всю стопу, начинается сразу же после касания пятки; это точка, когда стопа полностью контактирует с опорой (рис. 8.7). ДД: нагрузочная реакция происходит немедленно после начального контакта и продолжается до отрыва контралатеральной ноги от опоры и конца двухопорной фазы.

Рис. 8.7. Постановка на всю стопу происходит сразу после касания пяткой и определяется как точка, при которой стопа полностью находится на опоре. Период нагрузочной реакции (ДД) продолжается от начального контакта до отрыва противоположной ноги от опоры в конце двухопорного периода

3. Середина опоры — это точка, в которой вес тела находится точно над опорной ногой (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Середина опоры — это точка, в которой вес тела проходит точно над опорной ногой. Пунктирной линией на диаграмме выделен момент середины опоры правой ноги. Середина опоры охватывает период от полной постановки стопы до начала отрыва пятки

ДД: середина опоры начинается, когда контралатеральная конечность отрывается от опоры и продолжается до положения, при котором тело проходит над опорной конечностью (рис. 8.9)[2].

Рис. 8.9. Середина опоры (ДД) начинается, когда контралатеральная конечность отрывается от опоры и продолжает движение до позиции, в которой тело начинает двигаться вперед над опорной конечностью

4. Отрыв пятки — это точка, в которой пятка эталонной конечности отрывается от опоры (рис. 8.10).

Рис. 8.10. Отрыв пятки — точка, в которой пятка эталонной ноги (на диафрагме — правой) отрывается от поверхности опоры

ДД: граница опоры — это период от окончания середины опоры до точки непосредственно перед начальным контактом контралатеральной конечности, или следующий за отрывом пятки эталонной конечности (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Период границы опоры (ДД) включает в себя интервал опорной фазы от конца середины опоры (ДД) до момента, наступающего сразу после отрыва пятки эталонной конечности (на диаграмме — правой) от опоры. Соответственно, отрыв пятки входит в период границы опоры

5. Отрыв пальцев — это точка, в которой только большой палец ипсилатеральной конечности находится в контакте с опорой (рис. 8.12).

Рис. 8.12. Отрыв пальцев определяется как точка, в которой только большой палец эталонной ноги (правой) касается опоры. Период от отрыва пятки до отрыва пальцев часто называют периодом отталкивания опорной фазы

ДД: предперенос обозначает период между отрывом пятки и отрывом пальцев (рис. 8.13).

Рис. 8.13. Предперенос (ДД) включает в себя интервал опорной фазы от конца границы опоры (сразу после того, как правая пятка отрывается от опоры, и левая пятка касается опоры) до момента отрыва пальцев от опоры. Предперенос не сопоставим в точности с отталкиванием, поскольку он не включает в себя отрыв пятки. По терминологии ДД, отрыв пятки происходит во время границы опоры

8.1.2. Фаза переноса

1. Ускорение начинается сразу после того, как большой палец эталонной (ипсилатеральной) ноги отрывается от опоры и продолжается до точки середины переноса, в которой переносимая или маховая нога находится точно под телом (рис. 8.14). ДД: перенос начинается в той же точке, где начинается ускорение и продолжается до момента максимального сгибания в колене эталонной (ипсилатеральной) конечности.

Рис. 8.14. Ускорение начинается с момента, когда большой палец эталонной (на диаграмме — правой) ноги отрывается от поверхности опоры. Начальный перенос (ДД) начинается примерно в той же точке, что и ускорение и продолжается до момента максимального сгибания колена эталонной ноги

2. Середина переноса происходит, когда ипсилатеральная конечность проходит непосредственно под телом (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Середина переноса наблюдается, когда эталонная конечность проходит непосредственно под телом. На диаграмме правая нога только что прошла под туловищем. Период середины переноса считается от конца ускорения до начала замедления

ДД: середина переноса охватывает период, следующий непосредственно за максимальным сгибанием колена и продолжается до тех пор, пока большая берцовая кость находится в вертикальном положении (рис. 8.16).

Рис. 8.16. Середина переноса (ДД) — это период от максимального сгибания колена до момента, когда большая берцовая кость занимает вертикальное положение

3. Замедление наблюдается после середины переноса, когда большая берцовая кость выходит за перпендикуляр, а колено начинает разгибаться в преддверии постановки пятки. ДД: конечная стадия переноса включает в себя период от точки, в которой большая берцовая кость находится в вертикальной позиции до точки непосредственно перед начальным контактом (рис. 8.17).

Рис. 8.17. Замедление — это момент, когда колено разгибается при подготовке к постановке пятки. Конечная стадия переноса (ДД) включает в себя период, когда большая берцовая кость идет от вертикального положения к точке полного разгибания колена перед начальным контактом

Сравнение традиционной терминологии и обозначений ДД обнаруживает некоторые различия между ними. Однако представляется, что в основе этих различий лежит тот факт, что терминология ДД дает лучшие определения конкретных интервалов, чем традиционная. Иногда традиционная терминология не вполне адекватно определяет начальные и конечные точки интервала, например: где заканчивается опора на всю стопу и начинается середина опоры. В терминологии ДД каждый сегмент имеет четко обозначенное начало и хорошо различимую конечную точку, при этом раскладка дается не по точкам, а по интервалам. Далее мы приведем краткое сравнение традиционной терминологии с ДД (табл. 8.1). Подробное описание действий мышц и суставов каждой фазы будет дано в этой главе несколько позже.

Таблица 8.1 СРАВНЕНИЕ ТЕРМИНОЛОГИИ В ОТНОШЕНИИ ХОДЬБЫ

Время и расстояние являются двумя основными параметрами движения, и измерение этих переменных дает основное описание походки.

Временные переменные включают в себя: время опорной фазы, время одноопорной и двухопорной фаз, время переноса, время шага, время полушага, темп и скорость. Переменные расстояния — это длина горизонтального и вертикального шага, ширина опорной базы и угол отрыва пальцев от опоры. Эти переменные дают необходимую количественную информацию о походке человека и должны включаться в любое ее описание. На каждую из переменных могут влиять такие факторы, как возраст, пол, рост, размер и форма костных компонентов, распределение массы по сегментам тела, подвижность суставов, сила мышц, одежда и обувь, привычки и психологическое состояние. Однако обсуждение всех факторов, влияющих на походку, не является задачей данной работы.

Время опоры — это количество времени, затрачиваемое при ходьбе на опорную фазу одной ноги.

Время одноопорной фазы — это количество времени, затрачиваемое на нахождение на опорной поверхности только одной ноги.

Время двухопорной фазы — это количество времени, которое человек проводит во время цикла ходьбы, касаясь опоры обеими ногами. Время двухопорной фазы обычно увеличивается с возрастом и в случаях нарушений равновесия. Время двухопорной фазы уменьшается при увеличении скорости ходьбы.

Длина шага — это линейное расстояние между двумя последовательными событиями, совершаемыми при ходьбе одной и той же ногой. В общем, длина шага определяется при помощи измерения линейного расстояния от точки касания пяткой одной ноги до следующей постановки пятки этой же ноги (рис. 8.18).

Рис. 8.18. Длина шага определяется при помощи измерения расстояния от точки касания пяткой эталонной конечности до следующего касания пяткой той же ноги. На рисунке показаны два последовательных касания пяткой правой ноги и полушаг левой ногой

Длина шага включает в себя, по сути, все моменты одного цикла ходьбы. Шаг включает в себя два полушага: полушаг правой и полушаг левой ногой. Однако длина шага не всегда является удвоенной длиной полушага, потому что длина шагов правой и левой ноги может быть различной. Длина шага имеет сильные индивидуальные отличия, потому что на нее влияют длина ног, рост, возраст, пол и другие переменные. Длину шага можно привести к нормальному значению, разделив ее на длину ноги или на рост. Обычно длина шага уменьшается у пожилых людей и увеличивается при возрастании скорости ходьбы. В длину шага укладываются все события, происходящие во время цикла ходьбы.

Продолжительность шага относится к количеству времени, требуемому для выполнения одного шага. Продолжительность шага и время одного цикла ходьбы — синонимы. Шаг длится приблизительно одну секунду. Сложные флуктуации времени шага во время нормальной, медленной и быстрой ходьбы рассматриваются как имеющие статистическую корреляцию с вариациями продолжительности шага в большой выборке. Представляется, что такие флуктуации являются характерными для нормальной ходьбы.

Длина полушага — это линейное расстояние между двумя последовательными точками контакта противоположных конечностей. Обычно ее измеряют от точки касания опоры пяткой одной ноги до точки касания пяткой другой ноги (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Длина полушага — это линейное расстояние между двумя последующими точками контакта противоположных ног. На рисунке показаны две последовательных точки контакта правой и левой конечностей

Сравнение полушагов правой и левой ноги показывает степень симметричности походки. Чем ближе длина полушагов, тем симметричнее походка. Вариабельность длины полушага минимальна, когда отношение длины полушага к его частоте равняется примерно 0,006 м/полушаг, или имеет то же значение при предпочтительной скорости ходьбы человека.

Время полушага относится к количеству времени, затрачиваемого на один полушаг. Измеряют его обычно в с/полушаг. Если имеется слабость или боль в конечности, время полушага может уменьшаться с пораженной стороны и увеличиваться со стороны неповрежденной (более сильной или менее болезненной).

Темп — это число полушагов, сделанных человеком в единицу времени. Темп измеряется числом полушагов в секунду или в минуту.

Темп = N полушаги/время.

При постоянной скорости укорочение полушага приведет к увеличению темпа. Lam-oreaux обнаружил, что если человек идет в темпе 80-120 полушагов в минуту, то между темпом и длиной шага имеется линейная зависимость. При ходьбе с увеличением темпа уменьшается время двойной опоры. Когда темп ходьбы приближается к 180 полушагам в минуту, двухопорная фаза исчезает, и человек переходит на бег. Частота полушагов или темп порядка 110 в минуту может рассматриваться как типичная для взрослых мужчин. Обычный женский темп — около 116 полушагов в минуту.

Скорость ходьбы — это линейная скорость движения тела вперед, которую можно измерять в сантиметрах в секунду, метрах в минуту или в километрах (милях) в час.

Скорость ходьбы = пройденная дистанция/время.

При одной и той же скорости ходьбы женщины обычно идут более короткими и быстрыми шагами.

Увеличение скорости до 120 шагов в минуту вызывается возрастанием, как темпа, так и длины шага, но при частоте свыше 120 полушагов в минуту увеличивается только темп.

Ускорение — это изменение скорости во времени.

Скорость измеряется в сантиметрах в минуту. По скорости ходьба обычно бывает медленной, свободной и быстрой. Свободная скорость ходьбы считается нормальной скоростью человека. Медленная и быстрая ходьба относятся к скоростям, когда человек идет быстрее или медленнее, чем ему привычно и удобно. Большая скорость обычно сопровождается увеличением темпа и длины шага, а также уменьшением угла отрыва пальцев от опоры. Однако есть определенная изменчивость способов, которые человек может избрать для повышения скорости хода. Некоторые люди предпочитают увеличивать длину шага, уменьшая при этом темп. Другие, наоборот, уменьшают длину шага и увеличивают темп. Скорость хода определяется при помощи умножения длины полушага на частоту.

Ширина ОБ определяется измерением линейного расстояния между средней точкой пятки одной стопы и такой же точкой на другой стопе (рис. 8.20).

Рис. 8.20. Ширина опорной базы. Для ее измерения точкой отсчета считается центр пятки

Ширина опорной базы увеличивается, если возникают повышенные требования в отношении боковой устойчивости. Это наблюдается у пожилых людей и маленьких детей, только начинающих ходить. У малышей центр тяжести (ЦТ) выше, чем у взрослых, и более широкая ОБ необходима для сохранения устойчивости. В норме у взрослых людей ОБ равна примерно 8,89 см, причем вариабельность ее может быть в пределах от 2,5 до 12,70 см.

Угол разворота пальцев представляет собой угол постановки стопы. Он определяется как угол между линией направления движения и линией, проходящей через второй палец ноги и середину пятки. У мужчин при свободной ходьбе этот угол обычно равен 7° (рис. 8.21). При возрастании скорости ходьбы у здоровых людей этот угол обычно уменьшается.

Рис. 8.21. Угол разворота пальцев. Угол, образованный линией направления движения стоп и линией, проходящей через центр пятки и второй палец стопы, представляет собой угол постановки стопы. Нормальный угол для мужчин при свободной ходьбе составляет 7°

Еще один способ характеризовать походку — измерение траекторий нижних конечностей и суставных углов. Для получения данных о суставных углах и траекториях конечностей при нормальной и аномальной ходьбе использовалось сложное оборудование, такое как фотоаппараты со стробоскопическими вспышками, кинокамеры, электрогониометры и компьютеры. Для анализа и демонстрации данных, полученных при фотографировании, можно использовать диаграммы, на которых делается сопоставление суставных углов и углов нижних конечностей друг с другом, так называемые сравнительные угловые диаграммы. Сравнительные угловые диаграммы могут давать нам объективную оценку динамики лечения пациента, поскольку разная походка всегда будет давать диаграммы очень характерного вида.

При анализе наблюдений используются более простые и менее объективные методы, дающие, однако, наблюдателю возможность сделать заключение о том, насколько угол или движение конкретного сустава соответствуют, или не соответствуют норме. Например, наблюдатель может установить, что у идущего человека сгибание колена в конце середины опоры на 5° больше, чем считающееся нормальным. Вслед за этим наблюдатель должен определить, почему у пациента колено сгибается больше, чем нужно.

Одним из недостатков метода наблюдения является то, что он требует очень серьезной подготовки и практического опыта: очень непросто зрительно распознать отдельный сегмент походки, в котором определенный суставной угол имеет отклонение от нормы, да еще сделать это, когда пациент находится в движении. Еще один недостаток анализа наблюдений ходьбы в том, что он имеет низкую достоверность. Наблюдение с последующим анализом используется в клинике из-за следующих преимуществ: он не является обременительным для ходячих пациентов и менее дорогостоящ, чем другие сложные методы анализа. Кроме того, хорошо подготовленные специалисты могут из простого наблюдения извлечь значительное количество информации.

Лаборатория ходьбы в медицинском центре ДД разработала регистрационные формы для анализа наблюдений за ходьбой, которые помогают систематически концентрировать внимание на разных частях тела при ходьбе. Исходя из нашего опыта, эти формы оказались весьма полезны в учебных целях. Амплитуды движений (АД) суставов, представленные в табл. 8.2, были адаптированы по формам анализа ходьбы ДД. Характеристики движений, представленные в таблице, это значения, получаемые для конца каждой из фаз. Однако ДД не определяла ни критерии отбора групп, ни скорость ходьбы при оценке амплитуд движения суставов. Таким образом, читатель может столкнуться с тем, что степени углового отклонения будут сильно отличаться у разных авторов, поскольку может меняться скорость ходьбы, а группы, используемые для создания нормальных критериев, могут различаться по возрасту и полу. Приблизительно общую АД, требуемую для нормальной ходьбы, можно определить из значений суставных углов каждого сустава в цикле ходьбы. Например, в табл. 7.2 мы видели, что коленный сустав находится в разгибании (0°) при начальном контакте опорной фазы и согнут на 60° в фазе переноса. Соответственно, человек может прийти к выводу, что человеку при ходьбе обязательно полностью разгибать колено и сгибать его обязательно на 60°. Если сгибание колена у человека ограничено 10–15°, то следует считать, что паттерн ходьбы у него (нее) указывает на существенные отклонения от нормы.

Кинематические данные о нормальных значениях в каждом сегменте цикла ходьбы также помогают описывать изменения в движениях суставов, происходящие в каждой из фаз. Например, изучение табл. 8.2 показывает, что колено разогнуто в момент начального контакта и согнуто на 15° в конце нагрузочной реакции. Соответственно, колено во время периода нагрузочной реакции должно сгибаться. В периоде середины опоры колено разгибается, поскольку оно переходит от угла сгибания в 15° в конце нагрузочной реакции к 5° в конце фазы середины опоры. Опять же, обратившись к табл. 8.2, мы можем определить, что колено продолжает разгибаться в конечной стадии опоры и снова сгибается во время предпереноса. Бедро начинает опорную фазу в согнутом состоянии и разгибается в течение всей фазы, пока не достигает 10° разгибания (гиперразгибание) в конце конечной стадии опоры. Сгибание бедра начинается и продолжается в течение всего предпереноса. Аналогичные описания движения сустава, изучив средние величины, данные для суставных углов в каждом из сегментов цикла для каждого периода, можно получить из табл. 8.2 для лодыжки в опорной фазе и для бедра, колена и лодыжки в фазе переноса.

Хотя читатель и был ознакомлен ранее со многими переменными, используемыми для описания и определения ходьбы, мы пока не упоминали еще об одной группе компонентов. Эти компоненты называются детерминантами ходьбы. Впервые они были описаны Saunders и сотрудниками в 1953 г., и более подробно разработаны Inman с коллегами в 1981 г. Полагают, что они представляют подстройки, производимые тазом, бедрами, коленями и лодыжками, которые помогают свести движения ЦТ тела к минимуму. Обязанности детерминант ходьбы сводятся к тому, чтобы уменьшить вертикальные и латеральные движения тела, ЦТ и тем самым снизить расход энергии и сделать ходьбу эффективнее (рис. 8.22).

Рис. 8.22. Вертикальное смещение центра тяжести тела при нормальной ходьбе создает плавную синусоидальную кривую. Самая нижняя точка на кривой наблюдается в период двойной опоры. Наивысшая точка кривой совпадает с серединой опоры, когда туловище находится непосредственно над опорной ногой. На рисунке показаны самая нижняя и самая высшая точки кривой

Имеется шесть следующих детерминант: 1) латеральный наклон таза (опускание таза во фронтальной плоскости); 2) сгибание колена в опорной фазе; 3) взаимодействия коленей; 4) взаимодействия лодыжек; 5) ротация таза в поперечной плоскости; 6) физиологический вальгусный разворот колена наружу. Порядок рассмотрения детерминант будет соответствовать их функции, и не обязательно связан с их очередностью в цикле ходьбы. Первые четыре детерминанты помогают минимизировать вертикальный подъем ЦТ. Пятая детерминанта предотвращает снижение ЦТ тела, а шестая — снижает движение ЦТ из стороны в сторону.

1. Латеральный наклон таза (опускание таза во фронтальной плоскости). При одноопорном положении (односторонняя поддержка веса) комбинированный вес ГРТ и маховой ноги должен быть уравновешен на одной нижней конечности. Во время этого периода ЦТ приходит на синусоидальной кривой наивысшую точку латеральный наклон таза (снижение) со стороны безопорной конечности (маховой ноги), делает подъем таза меньше, чем в случае, если бы таз не производил такого движения, поскольку этот «спад» вызывает относительное приведение опорного бедра в опорной фазе и относительное отведение опорной конечности (рис. 8.23).

Рис. 8.23. Латеральный наклон таза во фронтальной плоскости удерживает пик синусоидальной кривой ниже, чем если бы он оказывался без такого опускания таза, потому что оно вызывает приведение опорного бедра. Латеральный наклон таза (опускание таза) контролируется отводящими мышцами левого бедра

Наклон таза контролируется отводящими мышцами маховой ноги. Например, опускание таза со стороны правой маховой ноги контролируется изометрическими и эксцентрическими сокращениями отводящих мышц левого бедра.

2. Сгибание колена в опорной фазе. Сгибание колена в положении середины опоры, когда ЦТ находится в самой высшей точке, представляет собой еще одну подстройку, которая помогает сдержать подъем ЦТ и не позволить ему пройти над телом на такой высоте, как это было бы при полностью выпрямленном колене.

3–4. Взаимодействия колена, лодыжки и стопы. Движения в коленном суставе происходят в сочетании с движениями в лодыжке и стопе. Они выполняют функцию выравнивания траектории ЦТ тела так, что она образует синусоидальную кривую. Сопряженные движения колена, лодыжки и стопы предотвращают резкие изменения вертикальных перемещений ЦТ тела сверху вниз и наоборот. Изменение смещения ЦТ от направления вниз при постановке пятки к движению вверх в положении на полной стопе (нагрузочная реакция) завершается сгибанием колена, подошвенным сгибанием лодыжки и пронацией стопы. Эти сочетанные движения выполняют относительное укорочение конечности и тем самым не позволяют выполнить резкий подъем ЦТ после постановки пятки. Если эти движения не выполняются в сочетании друг с другом, ЦТ поднимется резко, после того как большая берцовая кость проходит над таранной костью.

Другой случай, при котором взаимодействие колена, лодыжки и стопы играет важную роль — резкое снижение ЦТ тела после середины опоры. Комбинация подошвенного сгибания лодыжки, супинации стопы и разгибания колена при отрыве пятки замедляет снижение ЦТ тела за счет относительного удлинения опорной конечности.

5. Ротация таза в поперечной плоскости. Передняя и задняя ротация таза в поперечной плоскости сопровождается при ходьбе движениями ног вперед и назад (рис. 8.24).

Рис. 8.24. Ротация таза в поперечной плоскости.

_{На рисунке показана ротация таза слева вперед со стороны маховой конечности. Правый тазобедренный сустав служит осью движения. Брусок, представляющий собой таз, показывает явную ротацию назад, которая одновременно происходит на правой стороне таза. Ротация таза вызывает относительное удлинение конечностей и тем самым минимизирует падение ЦТ тела, наблюдающееся в двухопорной фазе}

Ротация вперед происходит со стороны маховой конечности, при этом осью вращения таза служит тазобедренный сустав нагруженной ноги. Таз начинает движение вперед на предпереносе и продолжает его, пока маховая нога движется вперед в стадии начального переноса. В точке максимального подъема ЦТ тела в середине опоры, вращение таза вперед приводит таз в нейтральное положение относительно ротации. Ротация таза вперед продолжается дальше нейтрального положения со стороны переноса, проходя стадию конца переноса и вплоть до начального контакта.

Общее количество ротации таза невелико: примерно 4° как со стороны маховой, так и опорной ноги, т. е. всего 8°. Результатом ротации таза является явное удлинение нижних конечностей. Маховая нога удлиняется в окончании переноса за счет ротации таза вперед, а опорная нога удлиняется в стадии предпереноса за счет заднего положения таза. Таким образом, когда ЦТ в стадии двойной опоры максимально опускается, удлиняется как опорная, так и маховая нога. Такое относительное удлинение препятствует избыточному снижению ЦТ и поддерживает его на более высоком уровне, чем тот, который наблюдался бы при отсутствии ротации. Функции ротации таза состоит в минимизации снижения ЦТ, тогда как функцией первых двух детерминант является минимизация подъема ЦТ.

6. Физиологический вальгусный разворот колена наружу. Физиологический вальгусный разворот сустава уменьшает ширину ОБ по сравнению с той, которая наблюдалась бы, если бы диафизы бедренной и большой берцовой кости образовывали вертикальную линию от большого бугра бедренной кости (рис. 8.25). Таким образом, поскольку ОБ является относительно узкой, для смещения ЦТ с одной ноги на другую, требуется небольшое латеральное движение таза.

Рис. 8.25. Физиологический разворот колена.

Нормальный физиологический вальгусный разворот колена уменьшает ширину опорной базы по сравнению с тем, какой она была бы при вертикальном положении ноги. Затемненная левая нога на рисунке представляет гипотетическое вертикальное положение большой берцовой и бедренной кости. На рисунке четко видно, что в этом случае опорная база существенно шире при вертикальном положении ноги, чем при ее нормальной позиции

Хотя шесть детерминант и их роль в уменьшении вертикальных и латеральных колебаний ЦТ в общем принимались как аксиома в течение многих лет, в последнее время многие исследователи начали подвергать сомнениям обоснованность важности их роли при ходьбе. Card и Childress изучали действие сгибания колена в опорной фазе на вертикальные перемещения туловища при нормальной ходьбе. Авторы сравнивали вертикальное смещение туловища при сгибании колена с вертикальным смещением, но без сгибания. Хотя сгибание колена уменьшало максимальные значения вертикального смещения туловища на несколько миллиметров, точно так же уменьшались и минимальные значения, так что собственно амплитуда оставалась неизменной. Более того, эти же авторы обнаружили, что сгибание колена происходит до достижения туловищем максимальной высоты подъема, что указывает на то, что коленное сгибание не играет доминирующей роли в уменьшении максимального подъема ЦТ тела. Авторы предполагают, что коленное сгибание в опорной фазе связано не столько с уменьшением вертикальных колебаний тела, сколько выполняет амортизирующую функцию при переносе веса тела на опорную ногу во время отрыва пальцев контралатеральной ноги от опоры.

Проведя критическое исследование такой детерминанты, как латеральный наклон таза, Card и Childress пришли к заключению, что он оказывает существенно меньшее влияние на вертикальное перемещение ЦТ тела, чем было принято считать. Авторы обосновывали свои выводы на данных, которые свидетельствовали о том, что наклон таза вообще не оказывает никакого влияния на вертикальные колебания туловища при скорости ходьбы 1–2 м/с. Card и Childress, проводя аналогичные исследования, обнаружили, что максимум наклона таза достигается в начале фазы переноса и после завершения 25 % цикла. Таз практически не влияет на вертикальные колебания туловища. Кроме того, движения таза не изменяли амплитуду колебания ЦТ тела. Pandy and Berme также пришли к выводу, что наклон таза не является столь доминантным фактором, как считалось ранее. Авторы также предположили, что основной задачей отводящих мышц бедра является стабилизация таза. Несомненно, прежде чем новые роли коленного сгибания и наклона таза будут приняты, потребуется проведение новых исследований. Однако результаты, полученные учеными, указывают на то, что необходимо постоянно вести проверку теорий, на основании которых мы работаем и тех предположений, которыми мы пользуемся при объяснении сложного человеческого поведения.

Глава 9 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Кинематические аспекты ходьбы были представлены ранее. Далее читатель ознакомится с некоторыми силами, участвующими в процессе ходьбы. Силу надо использовать для того, чтобы придать телу и его сегментам ускорение или замедлить его движение. Мышцы используют метаболическую энергию для выполнения механической работы, превращая эту энергию в механическую. Общую метаболическую стоимость локомоций можно измерить при помощи анализа потребления кислорода за единицу пройденного расстояния.

Duff-Raffaele с сотрудниками исследовали, какая доля потребляемой энергии расходуется на вертикальный подъем ЦТ тела во время ходьбы. Поскольку кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, затраты метаболической энергии на подъем ЦТ тела при малых скоростях ходьбы относительно невелики. Ученые обнаружили, что при комфортных скоростях ходьбы в 1,3 м/с и 1,8 м/с более половины (53,2 и 62,8 % соответственно) всей потребляемой энергии уходит на работу по подъему ЦТ. На медленных скоростях в 0,5 м/с и 0,9 м/с на работу по подниманию ЦТ приходилось всего 21,6 и 37,7 % от общего потребления энергии. Davies показал, что общая калорическая стоимость на единицу массы при ходьбе на 1609 м сильно различается у молодых и пожилых людей. Для пожилых мужчин и женщин в возрасте 65–78 лет характерен повышенный расход энергии при более медленных, чем у молодых людей, скоростях хода. Относительно низкая скорость ходьбы, характерная для людей пожилого возраста, представляется одной из причин повышения затрат метаболической энергии на единицу расстояния, причем это явление наблюдается как у пожилых людей, так и людей любой другой возрастной группы, если они стараются идти медленно. Данные оказались довольно неожиданными, потому что при медленной ходьбе энергетическая стоимость поднимания ЦТ тела значительно ниже, чем при нормальной и средней скорости ходьбы. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, а метаболическая стоимость преобразования ее при невысоких скоростях ходьбы относительно невелика. Duff-Raffaele и сотрудники предположили, что такое увеличение затрат энергии при низкой скорости ходьбы, по сравнению с нормальной скоростью, связано прежде всего с внутренней работой мышц.

Основной задачей локомоции является перемещение тела в пространстве с минимальными затратами энергии. Если преодолевается длинная дистанция, но потребление кислорода при этом невелико, то метаболическая стоимость такой ходьбы невысока. Потребление кислорода у человека, идущего со скоростью 4–5 км/ч, в среднем равняется 100 мл/кг веса тела в минуту. Максимальная эффективность достигается тогда, когда для преодоления определенного расстояния требуется минимальное количество энергии. Если скорость ходьбы возрастает и превышает привычную для данного человека, увеличивается и расход энергии на единицу преодолеваемого расстояния. Также, как уже говорилось выше, увеличение энергозатрат наблюдается и при снижении скорости ходьбы ниже привычной.

Подсчет расхода механической энергии при ходьбе подразумевает анализ обмена механической энергией между разными сегментами тела. Существует два вида механической энергии — кинетическая и потенциальная. Кинетическая энергия имеет поступательный и ротационный компоненты. Поступательная энергия связана с энергией линейного движения (и скорости) сегмента в пространстве. Ротационная энергия связана с круговой скоростью сегмента. Потенциальная энергия есть количество поднятой на некоторую высоту массы, умноженное на высоту подъема. Иначе говоря, если масса находится на какой-либо высоте, на нее действует сила тяжести, принуждая ее к падению, и, таким образом, мы говорим, что данная масса обладает потенциальной энергией. Количество потенциальной энергии, которой обладает поднятая на высоту масса, равно количеству кинетической энергии, требуемой для подъема той же массы с преодолением силы тяжести. Когда движение массы кверху останавливается в верхней точке, кинетическая энергия превращается в энергию потенциальную. Когда масса падает вниз, потенциальная энергия при ускорении вновь преобразуется в кинетическую. При ходьбе кинетическая энергия расходуется на подъем массы тела, сконцентрированной в ЦТ. Чем выше поднимается ЦТ, тем больше кинетической энергии расходуется. Когда в стадии середины опоры ЦТ достигает наивысшей точки, тело обладает максимумом потенциальной энергии. Опускание тела вниз происходит за счет той же потенциальной энергии, но для контроля этого движения требуется и кинетическая энергия. Она возникает при преобразовании потенциальной энергии в кинетическую во время движения вниз.

Трансформация потенциальной энергии в кинетическую и обратно происходит на протяжении всего цикла ходьбы. Если ходьба механически эффективна, энергия сохраняется, и ее требуется чуть больше, чем энергии, необходимой для того, чтобы начать движение. Если изменения положения ЦТ тела оказываются выраженными и резкими, тратится больше энергии. Таким образом, затраты энергии при ходьбе часто приравниваются к движениям ЦТ тела. Однако, поскольку между сегментами тела при ходьбе тоже происходит энергообмен, более точная оценка обмена энергии при измерении механической эффективности ходьбы подразумевает посегментный расчет.

Кинетическая энергия поставляется телу мышцами. Когда мышцы выполняют положительную работу, такую, как концентрическое сокращение, они повышают общую энергию тела и передают ее к костным компонентам. При темпе от 105 до 113 полушагов в минуту наблюдается короткий всплеск положительной работы (генерация энергии), когда происходит концентрическое сокращение разгибателей бедра между постановкой пятки и постановкой ноги на полную стопу. В это же время разгибатели колена выполняют отрицательную работу (поглощение энергии) за счет своего эксцентрического действия по контролю коленного сгибания. Негативная работа также производится подошвенными сгибателями, когда нога совершает ротацию над стопой в опорной фазе. Это наблюдается в период от постановки на полную стопу и в течение всего периода середины опоры. Однако в это же время производится положительная работа разгибателями колена (разгибание колена после постановки на полную стопу). С одной стороны, положительная работа подошвенных сгибателей и сгибателей бедра в конечной стадии опорного периода и начале переноса повышает уровень энергии тела. В середине переноса (с противоположной стороны это будет середина опоры) потенциальная энергия тела достигает максимума. С другой стороны, в конце переноса отрицательная работа выполняется разгибателями бедра. Они совершают в этот период эксцентрическую работу по замедлению ноги и подготовке ее к начальному контакту с опорой. В этой точке происходит снижение энергетического уровня тела.

Положительная энергия, генерируемая мышцами бедра во время концентрического сокращения при нормальной ходьбе мужчины с темпом 180 полушагов в минуту, почти удваивает количество энергии, поглощенной мышцами бедра во время эксцентрического сокращения. В голеностопном суставе положительная энергия, которая генерируется концентрическим мышечным действием, почти в 3 раза превышает количество энергии, поглощенной во время эксцентрического действия. В соответствии с моделью, разработанной Kepple, эксцентрическая активность подошвенных сгибателей создает ускорение вперед ГРТ и ЦТ, поскольку момент, действующий через сустав, создает в нем силу реакции, которая передается по кинематической цепочке и придает ускорение всем ее звеньям. Ускорения, создаваемые суставом, не зависят от скорости и, таким образом, от типа сокращения. Колено, в отличие от бедра и лодыжки, поглощает в цикле ходьбы при эксцентрическом мышечном действии больше энергии, чем вырабатывает. При медленной и нормальной скорости ходьбы у здоровых людей сгибатели и разгибатели бедра дают примерно 25 % всей концентрической работы. Подошвенные сгибатели лодыжки дают около 66 % и около 8 % — разгибатели колена. Сумма всех приростов энергий за данный период выражается в абсолютной величине положительной работы. Аналогичным образом сумма всех поглощенных энергий за этот же период дает количество проделанной отрицательной работы. Работа, необходимая для перемещения тела при ходьбе, есть абсолютная сумма положительных и отрицательных энергетических изменений в теле. Кривая общей энергии тела дает нам показатель затрат механической энергии при прохождении конкретной дистанции.

Eng и Winter обнаружили, что хотя 74 % всей работы бедра выполняется в сагиттальной плоскости, 23 % его работы в форме эксцентрического сокращения отводящих мышц бедра, направленного на контроль ухода таза вниз во фронтальной плоскости. Kepple показал, что моменты отводящих мышц не оказывают существенного влияния на вертикальное ускорение ГРТ во время одноопорной фазы, поскольку момент отведения бедра, удерживающий уровень ЦТ, также вызывает ускорение сгибателя колена, а это уже ведет к потере устойчивости ноги. Разгибателям колена проходится сокращаться, чтобы предотвратить такое нарушение равновесия.

Глава 10 КИНЕТИКА ХОДЬБЫ

Для того чтобы лучше понимать, что такое энергетические требования и какова роль детерминант при ходьбе, необходимо знать, какие силы принимают здесь участие. Внешние силы, действующие на тело при ходьбе, это: сила инерции, сила тяжести и сила реакции опоры (СРО). Величина и направление внешних сил, таких, как СРО, можно определить при помощи таких приборов, как тензометрическая платформа. Сила инерции порождается инерционными свойствами сегментов тела. Она пропорциональна ускорению сегмента. Сила инерции действует в направлении, противоположном направлению ускорения. Сила тяжести действует по вертикали вниз через центр массы каждого сегмента. Сила реакции опоры — это сила, с которой опора воздействует на стопу. Она равна по величине и противоположна по направлению той силе, которую тело передает на опору через стопу (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Сила реакции опоры (СРО) — это сила, с которой опора воздействует на стопу. СРО передается через стопу на ногу и далее — на все тело

СРО, вероятно, является самой важной силой при любых локомоциях, таких, как ходьба, различные прыжки и скачки и бег. СРО может воздействовать на многие точки стопы, но считается, что есть точка, через которую она действует. Эта точка называется центром давления (ТТД). Точно таким же образом ЦТ тела считается точкой, через которую проходит воздействие силы тяжести.

ЦД во время ходьбы движется по определенной траектории и создает определенный паттерн. У здоровых людей при ходьбе босиком этот паттерн отличается от наблюдаемого при ходьбе в обуви. При ходьбе босиком ЦД начинается на заднелатеральном крае пятки в начале опорной фазы и двигается почти линейно посередине стопы, оставаясь чуть снаружи средней линии, затем он смещается медиально через переднюю часть стопы с большой концентрацией по плюсневому разрыву. Затем, во время конечной стадии опоры, СД смещается ко второму и первому пальцам (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Траектория перемещения центра давления (ЦД) показана положениями черной точки при постановке пятки (a); положении на полной стопе (b); в конце середины опоры (c) и при отрыве пальцев от опоры (d). Траектория ЦД имеет индивидуальные отличия и может изменяться в зависимости от типа обуви

Внутренние силы создаются прежде всего мышцами. Мышечная сила является мерой интенсивности выполняемой работы и равняется моменту силы сустава, умноженному на его угловую скорость. Для определения мощности используется формула P = F∙v, где F — это сила (прилагаемая в определенном направлении), а v — скорость движения в том же направлении. P измеряется либо в ваттах, либо в ньютонах на метр за секунду (Н м/с). Связки, сухожилия, капсулы суставов и костные компоненты помогают мышцам, оказывая сопротивление, передавая или поглощая силу. Мышечная активность определяется при помощи электромиографии (ЭМГ), т. е. методики, при которой регистрируется электрическая активность работающих мышц. Эта методика широко использовалась для исследования особенностей мышечной деятельности во время ходьбы. ЭМГ часто применяют вместе с тензометрическими платформами, киносъемкой и электрогониометрией, чтобы определить временные точки конкретной мышечной активности в цикле ходьбы. Однако регистрация ЭМГ дает информацию только о том, есть ли активность в определенной мышце, и если да, то когда эта мышца работает. ЭМГ не может ответить на вопрос, почему мышцы работают и какую силу они развивают. ЭМГ исследования ходьбы используются для проверки и подтверждения теоретических моделей, при помощи которых пытаются объяснить, почему мышцам надо противодействовать силам, действующим при ходьбе. При этом все теоретические модели разрабатываются для того, чтобы объяснить мышечную активность, обнаруженную при помощи ЭМГ.

Виды анализа, представленные в данной части, включают в себя определение СРО относительно суставов нижних конечностей и кинематические данные. Связь вектора СРО (ВСРО, переднезадний и медиально-латеральный) с осями голеностопного, коленного и тазобедренного суставов используется для того, чтобы показать, какой тип момента (сгибание/разгибание, отведение/приведение) действует в суставе. Величина момента, которая определяется при помощи измерения длиной его плеча (ПМ, длина перпендикуляра ВСРО, считающаяся от оси сустава), не представлена на рисунках нигде, т. е. не делалось попыток сделать расстояние ВСРО от оси сустава эквивалентным реальной длине ПМ. Расположение ВСРО, положение суставов и мышечная деятельность, которые были использованы при создании иллюстраций, были взяты из опубликованных исследований нормальной ходьбы человека. В части II (гл. 5) давался обзор моментов сгибания и разгибания. В вертикальном положении, когда линия силы тяжести (ЛСТ) находится на расстоянии от оси сустава, вокруг сустава создается гравитационный момент, который грозит нарушить равновесие сил, действующих на сустав. Для того чтобы предотвратить движение сустава, в действие вводится определенная мышца или группа мышц, противодействующая моменту и, таким образом, сохраняющая равновесие. В динамической ситуации, такой как ходьба, движение сустава необходимо и желательно.

* * *

Рис. 10.3. Действие момента сгибания, созданного СРО, на колено:

_{a — при этом сгибание колена является желательным движением, соответственно для контроля количества коленного сгибания необходимо эксцентрическое сокращение четырехглавой мышцы бедра;}

_{b — на колено действует момент сгибания, созданный СРО; при этом желательным движением является разгибание колена. Соответственно четырехглавая мышца должна выполнить концентрическое сокращение для противодействия моменту сгибания и разгибания коленного сустава}

* * *

Опорная фаза. Необходимый при ходьбе тип мышечной активности (эксцентрический, концентрический или изометрический) зависит от характера моментов, действующих в области сустава опорной конечности и желательного направления движения. Если момент ВСРО вызывает движение костных компонентов в нужном направлении, то мышечная функция обычно бывает контрольной или ограничительной (эксцентрическое сокращение).

* * *

Рис. 10.4. В стадии от постановки пятки до опоры на полную стопу существует момент подошвенного сгибания в области голеностопного сустава. Подошвенное сгибание является желательным движением, необходимым для расположения стопы на поверхности опоры. Тыльные сгибатели действуют по эксцентрическому типу, контролируя подошвенное сгибание и не давая стопе бесконтрольно шлепнуться на опору

* * *

Несколько иная ситуация существует в коленном суставе во время середины опоры. Во время этой стадии колено разгибается от 15° сгибания в конце нагрузочной реакции до 5° в конце середины опоры. В колене существует момент сгибания, соответственно, сгибание является нежелательным движением. Необходимо выполнить концентрическое сокращение разгибателей колена для противодействия моменту сгибания и последующего разгибания сустава.

Аналогичным образом при помощи определения положения результирующего ВСРО относительно оси сустава можно исследовать каждый сегмент опорной фазы и оценивать моменты, действующие в области сустава в сагиттальной, фронтальной и поперечной плоскостях. Знание того, какое именно движение в суставе является желательным, полученное при кинематическом анализе, используется вместе с определением результирующего ВСРО для того, чтобы определить тип мышечной деятельности, нужной для выполнения или контроля желательного движения. Иногда положение результирующего ВСРО меняется как в пределах стадии, так и между стадиями. Соответственно, мышечная деятельность изменяется от эксцентрической до концентрической, и наоборот. Эти изменения типа мышечной активности объясняют и энергетические изменения, которые наблюдаются во время ходьбы.

* * *

* * *

Таким образом, при начальном контакте и во время нагрузочной реакции (от постановки пятки и до опоры на полной стопе) существует момент подошвенного сгибания, и голеностопный сустав движется в направлении этого сгибания. Эксцентрическое сокращение подошвенных сгибателей контролирует движение, и при этом выполняется отрицательная работа. Момент, действующий в области голеностопного сустава в конце нагрузочной реакции, меняется от подошвенного сгибания к тыльному сгибанию. Момент тыльного сгибания работает в течение всей стадии середины опоры. Для контроля тыльного сгибания и предотвращения слишком быстрого продвижения большой берцовой кости требуется эксцентрическое сокращение подошвенных сгибателей. Момент тыльного сгибания продолжается до конца опорной фазы. Mueller показал, что максимальное значение крутящего момента подошвенных сгибателей и АД тыльного сгибания взаимосвязаны, и вместе вносят существенный вклад в моменты силы подошвенных сгибателей и мощность. В конце опорной фазы, во время предпереноса, желательным движением является подошвенное сгибание. Таким образом, активность подошвенных сгибателей меняется от эксцентрической до концентрической. Энергетические изменения во время этой фазы в нижней части ноги являются суммой положительных и отрицательных энергетических изменений, которые наблюдались в результате эксцентрической и концентрической мышечной деятельности.

Фаза переноса. Во время фазы переноса СРО отсутствует, поскольку отсутствует контакт стопы с опорой. Маховая нога движется по открытой кинематической цепочке. Мышечная деятельность здесь нужна для ускорения и замедления движения маховой ноги, а также для ее подъема и удерживания с преодолением силы тяжести в таком положении, чтобы стопа не касалась почвы и находилась в оптимальном положении для постановки пятки. Ускорение создается ранней концентрической активностью сгибателей бедра и разгибателей колена. Во время начала переноса сгибатели бедра действуют концентрически для запуска маха ноги вперед. Во время середины переноса и в стадии окончания переноса они пассивны. Замедление маховой ноги в стадии окончания переноса производится преимущественно эксцентрическим сокращением разгибателей бедра и сгибателей колена. На уровне голеностопного сустава, передняя большеберцовая мышца, длинная мышца-разгибатель пальцев и длинный разгибатель большого пальца стопы выполняют изометрическое сокращение, удерживая голеностопный сустав в нейтральном положении и не давая стопе и пальцам зацепиться за опору.

В ранней стадии опорной фазы ГРТ быстро продвигаются вперед и отклоняются вбок на опорную ногу. Быстрое латеральное отклонение ГРТ на опорную конечность создает потребность в латеральной устойчивости тазобедренного, коленного и голеностопного суставов (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Быстрый латеральный перенос веса, возникающий в начале опорной фазы, требует устойчивости бедра, колена и лодыжки

Когда вес тела переходит на опорную ногу, необходима мышечная поддержка, в частности, потому, что бедро, колено и лодыжка находятся в свободно упакованных положениях. Стабилизация таза в тазобедренном суставе обеспечивается активностью средней ягодичной мышцы, малой ягодичной мышцы и широкой фасцией. Средняя ягодичная мышца со стороны опоры контролирует латеральное снижение таза со стороны маховой ноги. Быстрый перенос веса и требование сохранять равновесие на одной ноге создают вальгусное отклонение в коленном и голеностопном суставах, когда вес тела приходится на ногу. С медиальной стороны коленный сустав получает поддержку от медиальной широкой мышцы бедра, полусухожильной мышцы и тонкой мышцы. Эти мышцы противодействуют вальгусному отклонению в колене и тем самым препятствуют увеличению нормального физиологического вальгуса.

В лодыжке и стопе вес тела передается от пятки (при начальном контакте) по внешнему краю стопы (во время нагрузочной реакции). В конце нагрузочной реакции все пять плюсневых (метадорзальных) костей оказываются под нагрузкой. Далее, вес переносится по головкам метадорзальных костей в стадии окончания опоры к большому пальцу стопы в предпереносе. Вес приходится на заднюю часть стопы примерно на протяжении 43 % опорной фазы. Пронация стопы в подтаранном суставе начинается во время постановки пятки преимущественно потому, что нагрузка на пятку идет латеральнее оси движения. Пронация в подтаранном суставе длится примерно в течение 25 % времени опорной фазы и является реакцией на прием веса. Пронация в подтаранном суставе сохраняет подвижность поперечного сустава и тем самым позволяет стопе адаптироваться к поверхности опоры. Передняя большеберцовая мышца является единственным обратным преобразователем, активным во время постановки пятки, который может ограничить выворот. Во время нагрузочной реакции вальгусное отклонение в голеностопном суставе увеличивает пронацию стопы, и активность задней большеберцовой мышцы требуется для того, чтобы контролировать вальгусную осевую нагрузку в направлении пронации. Примерно на 25 % опорной фазы (середина опоры) стопа снова начинает делать супинацию и возвращается в нейтральное положение к концу середины опоры.

Пронация стопы в нагруженном положении (замкнутая кинематическая цепь) оказывает медиальное ротационное усилие на большую берцовую кость, а супинация создает латеральное ротационное усилие, действующее на большую берцовую кость. Точно так же, как положение стопы может вызывать ротацию большой берцовой кости, ротация большой берцовой кости может изменять положение стопы. Медиальная ротация большой берцовой кости в замкнутой кинематической цепи, при нагруженной стопе, вызывает пронацию, а латеральная ротация влечет за собой супинацию. Задняя большеберцовая, камбаловидная и икроножная мышцы сокращаются эксцентрически, контролируя пронацию стопы, которая происходит после постановки пятки, а также внутреннюю ротацию большой берцовой кости. В конце нагрузочной реакции и далее, вплоть до окончания опорной фазы (середина опоры, конечная стадия опоры, предперенос), стопа выполняет супинацию. При отрыве пятки от опоры стопа образует жесткий рычаг и играет роль блока для внешних мышц. В стадии предпереноса вес приходится на пальцы. В середине опорной фазы требования к поперечной устойчивости несколько ослабляются, поскольку уменьшается вальгусное отклонение. Мышца, напрягающая широкую фасцию, активность которой возникает в стадии нагрузочной реакции, продолжает стабилизировать таз в стадии середины опоры и окончания опоры. Активность средней ягодичной мышцы в середине опоры уменьшается, а в предпереносе (с момента касания опоры противоположной ногой) ее активность не прослеживается вообще. Приводящие мышцы бедра начинают эксцентрически действовать в стадии окончания опоры, и во время предпереноса они ограничивают латеральное смещение веса на противоположную ногу. В коленном суставе активность динамических стабилизаторов (полусухожильная, тонкая и широкая мышца бедра) прекращается в середине опоры, когда уменьшается вальгусное отклонение. Во время последней части опорной фазы вес смещается обратно на противоположную ногу, и приводящие мышцы бедра и подошвенные сгибатели помогают контролировать этот перенос веса. Сводная информация поперечных ротаций таза, бедренной кости и большой берцовой кости во фронтальной плоскости представлена в табл. 10.1.

_{* Бедренная и большая берцовая кость поворачиваются в течение 10–20 % опорного периода и начинают латеральную ротацию в конце предпереноса. В начале переноса бедренная кость и большая берцовая кость снова начинают медиальную ротацию. Степень поперечной ротации во время ходьбы, равно как и точка, где она начинается, меняется в зависимости от скорости ходьбы. Кроме этого, характерны и индивидуальные отклонения.}

Деятельность мышц и суставов нижней конечности

Опорная фаза

Таблицы 10.2-10.5 и рис. 10.6-10.9 представляют собой обзор деятельности мышц и суставов одной ноги во время опорной фазы ходьбы. Таблицы включают в себя: положение сустава в градусах, результирующий ВСРО, тип момента мышечного действия и мышечную активность (определенную по ЭМГ). Читателю следует понимать, что хотя положения суставов и действия мышц представляют средние значения по нормальной популяции, эти величины находятся под значительным влиянием скорости ходьбы и могут быть различными у разных исследователей. Dujardin показал, что имеются значительные индивидуальные отличия в сгибании/разгибании бедра, которые могут варьировать от 20 до 42°.

_{* Эталонной конечностью является правая нога.}

Рис. 10.6. Стадии ходьбы от постановки пятки (начальный контакт) до опоры на полную стопу (конец нагрузочной реакции). Вектора силы реакции опоры (ВСРО) показаны прямыми стрелками. Дуговые стрелки, направленные по часовой стрелке, показывают моменты сгибания, а направленные против часовой стрелки — моменты разгибания. Отметим, что ВСРО меняется от положения спереди от оси колена (при постановке пятки) до положения позади этой оси, при опоре на всю стопу

_{* В описанный период бедро разгибается приблизительно от 30° сгибания до 5°. ВСРО смещается спереди назад, и момент, действующий в области тазобедренного сустава, изменяется от момента сгибания к моменту разгибания. Разгибатели бедра прекращают деятельность в середине опоры, поскольку момент действует в желаемом направлении, и количество движения достаточно, чтобы перемещать тело вперед. В середине опоры в бедре активны преимущественно отводящие мышцы, стабилизирующие таз. Когда бедро выходит в положение над голенью, прекращается активность четырехглавой мышцы.}

Рис. 10.7. Стадии ходьбы от постановки на полную стопу (конец нагрузочной реакции) до середины опоры (конца середины опоры)

_{* В тазобедренном и коленном суставах существует небольшой момент разгибания, мышечной активности для сохранения разгибания коленного сустава не требуется. Количество движения ГРТ помогает держать его разогнутым. Момент тыльного сгибания в голеностопном суставе достигает максимума к концу периода, подошвенные сгибатели активны, контролируют большую берцовую кость и поднимают пятку. Разгибание пальцев происходит в результате реакции замкнутой цепи на подъем пятки.}

Рис. 10.8. Период цикла ходьбы от середины опоры (конца середины опоры) до отрыва пятки от опоры (перед стадией окончания опоры)

_{* Активность камбаловидной и икроножной мышц после того, как пятка уходит с опоры, прекращается. Другие подошвенные сгибатели прекращают активность в том порядке, в котором они перечислены в таблице.}

Рис. 10.9. Стадии ходьбы от отрыва пятки от опоры (окончание опорного периода) до отрыва пальцев (конец предпереноса)

Oberg обнаружил, что АД тазобедренного сустава у женщин при медленной ходьбе варьирует от 41 до 52,5° при быстрой ходьбе. У мужчин вариации этого же показателя составили 44 и 53,6° соответственно. Borghese с коллегами определили, что паттерн изменений (по времени) углов сгибания и разгибания тазобедренного, коленного и голеностопного суставов является переменной, характерной для каждого человека, и что переменные эти изменяются при разной скорости ходьбы.

Исследование моментов, действующих на уровне нижней конечности, во время опорной фазы, показывает, что в большей части фазы алгебраическая сумма всех моментов разгибания (положительных) и сгибания (отрицательных), действующих на тазобедренный, коленный и голеностопный суставы, оказывается положительной, т. е. суммарный момент оказывается моментом разгибания. Winter называет эту количественную оценку общей синергии конечности — моментом опоры, и он считает, что разгибающий момент опоры сохраняется при любой скорости ходьбы как у здоровых людей, так и у людей с нарушениями. Моменты тазобедренного и коленного суставов могут иметь существенные индивидуальные различия, но в итоге суммарный момент все равно будет моментом разгибания. Момент разгибания удерживает ногу от коллапса во время опорной фазы. Если происходит избыточное сгибание тазобедренного, коленного или голеностопного сустава, в другом будет генерироваться больший момент разгибания, поэтому суммарным моментом останется момент разгибания, а конечность будет защищена от коллапса. В конце опорной фазы момент опоры меняется от разгибающего к сгибающему (55–60 % от цикла ходьбы), и этот момент сгибания продолжается до начала переноса. Момент сгибания дает подъем ноги, перенос веса и пронос пальцев над опорой. В конце переноса вновь возникает суммарный момент разгибания, который, предположительно, способствует выравниванию ноги перед постановкой пятки.

Фаза переноса

В табл. 10.6, 10.7 и на рис. 10.10, 10.11 представлены данные о деятельности мышц и суставов во время фазы переноса. В фазе переноса основными функциями маховой ноги являются: поддержание определенного положения суставов, ускорение и замедление маховой ноги, сохранение расстояния между подошвой/пальцами и опорой (клиренс) и подготовка к постановке пятки на опору.

_{* Концентрические сокращения сгибателей бедра выполняются для того, чтобы гарантировать адекватное сгибание бедра, выносящее ногу вперед и соблюдающее пронос стопы (клиренс) над опорой. Бедренная и большая берцовая кость достигают максимума латеральной ротации при старте начального переноса, а затем начинают медиальную ротацию.}

Рис. 10.10. Стадии цикла от ускорения (начальный перенос) до середины переноса (середина переноса)

_{* Тазобедренный сустав остается в положении сгибания на 30°, таз в этот момент совершает ротацию вперед, что увеличивает длину шага. Количество движения ограничивается эксцентрическим сокращением мышц задней поверхности бедра, одновременно короткое концентрическое сокращение четырехглавой мышцы обеспечивает полное разгибание колена. Голеностопный сустав удерживается в нейтральном положении, что обеспечивает адекватный клиренс и готовность к начальному контакту. Медиальная ротация бедра и голени продолжаются в течение всей конечной стадии переноса и сохраняются в первой части опорной фазы.}

Рис. 10.11. Стадии цикла ходьбы от середины переноса (середина переноса) до окончания замедления (окончание переноса)

В голеностопном суставе передняя большеберцовая мышца, длинный разгибатель пальцев стопы и длинный разгибатель большого пальца стопы сокращаются концентрически, чтобы перевести стопу из положения подошвенного сгибания при отрыве пальцев в нейтральное положение в момент середины переноса. Затем эти мышцы сокращаются изометрически, поддерживая голеностопный сустав в нейтральной позиции в течение всей фазы переноса.

После отрыва пальцев колено продолжает сгибаться и достигает максимального угла сгибания в 60° в конце начальной стадии переноса. В стадии середины переноса колено согнуто примерно на 30°, а в конце переноса полностью выпрямлено.

Активность четырехглавой мышцы бедра, которая начинается как эксцентрическое сокращение в стадии предпереноса, контролирующее сгибание коленного сустава, изменяется по достижении максимального сгибания на короткое концентрическое сокращение, которое запускает ускорение голени вперед. Затем количество движения тянет голень вперед. В стадии окончания переноса, мышцы задней поверхности бедра сокращаются эксцентрически и контролируют движение ноги вперед. В самом конце фазы (окончание переноса) разгибатели колена сокращаются и удерживают колено в состоянии разгибания, подготавливая ногу к постановке пятки.

Тазобедренный сустав идет от нейтрального положения при отрыве пальцев до 20° сгибания в начале переноса. К концу середины переноса сгибание достигает 30°, и это состояние сохраняется до конца фазы. Сгибатели бедра, активно контролировавшие разгибание бедра при отрыве пальцев, сокращаются концентрически, инициируя перенос. Сгибатели во время середины переноса и окончания переноса неактивны. Однако могут работать широкая и длинная приводящие мышцы, удерживая бедро в состоянии сгибания. Эта активность является дополнительной по отношению к их основной функции, удержанию ноги близко к срединной линии. Во время окончания переноса, мышцы задней поверхности бедра сокращаются эксцентрически и контролируют продвижение ноги вперед.

Стратегия движений, используемая здоровыми людьми в противодействии моментам, показывает значительные индивидуальные различия, причем различия эти могут наблюдаться даже у одного и того же человека в нескольких фазах ходьбы. Эта вариабельность наблюдается, даже, несмотря на то, что кинематика ходьбы и общая синергия конечностей (моменты опоры) кажутся аналогичными. Разнообразие используемых двигательных паттернов говорит о том, что периферическая обратная связь от рецепторов суставов находится под сильным влиянием входящей информации от зрительной системы, которая сообщает о препятствиях на пути и, соответственно, воздействует на мышечную активность. Тот факт, что активность сгибателей бедра и тыльных сгибателей голеностопного сустава имеет при соответствующем движении опережающий характер, может указывать на существование системы опережающего контроля, основанной на потоке входных сигналов от зрительной системы.

Глава 11 КИНЕМАТИКА И КИНЕТИКА ТУЛОВИЩА И ВЕРХНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Туловище. При ходьбе с обычной скоростью по ровной поверхности туловище всегда остается в выпрямленном положении. Однако Krebs с сотрудниками показали, что пик сгибания с низкой амплитудой встречается практически при каждой постановке пятки, а низкоамплитудный пик разгибания почти всегда наблюдается во время опоры на одну ногу. Количество поперечной ротации туловища при ходьбе невелико, и происходит она преимущественно в направлении противоположном направлению ротации таза (рис. 11.1).

Рис. 11.1. Ротация туловища при обычной ходьбе невелика, а направление ее противоположно направлению ротации таза. Правая сторона таза поворачивается в заднем направлении, а правая сторона туловища идет вперед

Когда таз поворачивается вперед вместе с движением маховой ноги, ротация грудной клетки вперед наблюдается на противоположной стороне. На самом деле паттерн ротации грудной клетки является двухфазным, и реверс следует непосредственно после подъема опорной ноги. В двухопорной стадии грудная клетка поворачивается назад, а затем, в одноопорной стадии, медленно поворачивается вперед. Такое движение туловища помогает предотвратить излишние движения тела и уравновесить ротацию таза. Krebs с сотрудниками показали, что при свободной ходьбе поперечная ротация достигала максимум 9° в 10 % цикла, после каждой постановки пятки. В исследовании на тредмилле Stokes обнаружил, что движения и взаимодействия туловища и таза были предельно сложными. Он рассматривал поступательные и ротационные движения туловища вместе с передними и задними наклонами таза, латеральными наклонами таза и ротацией. Медиальные/ латеральные поступательные движения туловища выглядят, как покачивания из стороны в сторону относительно таза. Иначе говоря, туловище начинает качаться вправо от постановки правой пятки и до отрыва пальцев левой ноги, после чего начинается покачивание в обратном направлении, продолжающееся до отрыва пальцев правой ноги. Средняя амплитуда такого покачивания составляет примерно 5,4 см. Hirasaki с сотрудниками использовали тредмилл и нализ видеоряда для изучения движений туловища и головы при разных скоростях ходьбы. Они показали, что связь между скоростью ходьбы и движениями головы и туловища оказывается наиболее линейной при скоростях от 1,2 до 1,8 м/с. При более высоких, как и при более низких скоростях координация движений гораздо хуже.

Хотя ЭМГ исследований мышц туловища при ходьбе было проведено довольно немного, было, тем не менее, показано, что мышцы, выпрямляющие позвоночник, имеют два периода активности. Первый всплеск активности происходит при постановке пятки, второй — при отрыве пальцев от опоры. Предположительно, мышцы, выпрямляющие позвоночник, удерживают туловище от падения вперед, связанного с моментом сгибания бедра, который совпадал с каждым всплеском их активности. Другие мышцы, в которых обнаруживали активность — квадратная мышца поясницы и прямые мышцы живота, хотя мнения многих исследователей по поводу деятельности этих мышц при ходьбе носят прямо противоположный характер.

Верхние конечности. В то время как нижние конечности попеременно движутся вперед и назад, руки ритмично производят полукруговые махи. Движения ног, таза и рук имеют противоположное направление (например, правая нога идет вперед, правая рука — назад), но при этом движение руки совпадает с направлением движения туловища (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Размахивание руками при ходьбе противоположно движениям ног. Правая рука движется вперед одновременно с движением правой ноги назад. Одновременно вперед идут правая рука и левая нога

Итак, правая рука движется вперед одновременно с движением вперед левой ноги, левая рука при этом делает мах назад. Такой характер махов руками помогает создать баланс при выносе ноги вперед и замедлить ротацию тела, которая инициируется поворачивающимся тазом. Общая АД в плече не слишком велика. При нормальных скоростях АД не превышает 30° (24° разгибания и 6° сгибания).

Обычное движение плеча — это результат комбинированного действия силы тяжести и мышечной деятельности. Во время передней части маха рукой активны следующие медиальные ротаторы: подлопаточная мышца, большая круглая мышца и широчайшая мышца спины. При махе назад активны: средняя и задняя части дельтовидной мышцы — во время всей стадии маха, широчайшая мышца спины и большая круглая мышца — только в начальной стадии маха назад. Надостная, трапециевидная, а также задняя и средняя части дельтовидной мышцы активны как при махе назад, так и вперед. Интересно отметить, что практически во всех работах отмечалась очень низкая активность сгибателей плеча, или даже полное ее отсутствие. Во время маха вперед медиальные ротаторы сокращаются эксцентрически и контролируют внешнюю ротацию руки в плечевом суставе; задняя часть дельтовидной мышцы также сокращается эксцентрически и ограничивает амплитуду маха вперед. Широчайшая мышца спины и большая круглая мышца, как и задняя часть дельтовидной мышцы, могут затем действовать концентрически, осуществляя мах назад. Роль средней части дельтовидной мышцы пока неясна, хотя выдвигались предположения, что ее функцией является такое отведение руки, при котором во время маха рука не задевает туловище. Активность всех мышц возрастает при увеличении скорости ходьбы.

Глава 12 ХОДЬБА ПО ЛЕСТНИЦЕ И БЕГ

Ходьба по лестнице. Подъем и спуск по лестнице являются обычными видами локомоций, которые человеку приходится постоянно производить в повседневной жизни: при посещении магазинов, входе и выходе из общественного транспорта, или просто, если человек живет или работает в многоэтажном здании. Хотя в передвижениях по ровной почве и лестнице имеется масса схожих черт, у пациентов могут наблюдаться существенные различия в типах движений. Тот факт, что пациент обладает адекватной мышечной силой и АД суставов для ходьбы по ровной поверхности, вовсе не означает, что он сможет подниматься или спускаться по лестнице. Krebs с сотрудниками установили, что АД туловища при ходьбе по ровной поверхности была аналогична АД, наблюдаемой при спуске с лестницы, но отличалась во всех плоскостях от АД при подъеме по лестнице. Максимальная АД сгибания туловища при подъеме по лестнице как минимум вдвое превышала эти показатели, наблюдавшиеся при ходьбе по ровной поверхности или при спуске по лестнице.

Движения при ходьбе по ровной поверхности и по лестнице схожи в том, что во всех случаях есть фаза опоры и фаза переноса и есть продвижение тела вперед за счет попеременных движений нижних конечностей. Как при ходьбе по лестнице, так и по ровной почве нижние конечности должны уравновешивать и перемещать ГРТ. McFayden и Winter использовали лестницу с высотой ступеньки в 22 см и шириной в 28 см для анализа ходьбы по лестнице в сагиттальной плоскости. Они получали кинетические и кинематические характеристики ходьбы одного исследуемого, выполнявшего 8 попыток. Цикл ходьбы при подъеме по лестнице, представленный на рис. 12.1, как раз основан на данных работы McFayden и Winter.

Рис. 12.1. Подъем по лестнице

Исследователи разделили опорную фазу цикла ходьбы по лестнице на три подфазы, а фазу переноса — на две подфазы.

Подразделы опорной фазы: прием веса (ПВ), тяга вверх (ТВ) и продолжение вперед (ПРВ).

Подразделы фазы переноса: пронос стопы (ПРС) и постановка стопы (ПСС). Как видно из рис. 12.1, ПВ составляет примерно первые 14 % цикла, что в какой-то степени сопоставимо с постановкой пятки и нагрузочной фазой при обычной ходьбе. Однако, в отличие от обычной ходьбы, точка начального контакта стопы при ходьбе по лестнице располагается на передней части стопы и затем, по мере смещения веса на опорную ногу, сдвигается кзади, к середине стопы. Стадия ТВ, которая продолжается приблизительно от 14 до 32 % цикла, является одноопорным периодом. Начальная часть ТВ — это период неустойчивости, поскольку весь вес тела переносится на опорную ногу, согнутую в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах. Задачей во время этого периода является перенос веса тела на уровень следующей ступеньки. За генерацию большей части энергии, требуемой для выполнения тяги, отвечают разгибатели колена. Период ПРВ длится приблизительно от 32 до 64 % цикла и, грубо говоря, соответствует периоду от середины опоры до отрыва пальцев в обычной ходьбе. За генерацию основного количества энергии в этот период отвечают подошвенные сгибатели.

Некоторые данные по АД сустава и мышечной деятельности при подъеме по лестнице, полученные McFayden и Winter, представлены в табл. 12.1, 12.2. Обзор таблиц показывает различия как в АД суставов, так и в мышечной деятельности при ходьбе по ровной поверхности и по лестнице.

* * *

При подъеме по лестнице выполняется большое количество положительной работы, которая производится преимущественно концентрическим сокращением прямой мышцы бедра, широкой латеральной мышцы, камбаловидной мышцы и средней части икроножной мышцы. Моменты опоры при подъеме по лестнице, спуске с лестницы и ходьбе по ровной поверхности имеют аналогичные паттерны, однако величина моментов больше при ходьбе по лестнице, и, соответственно, требуется большая мышечная сила. Kirkwood показал, что максимальный пик момента внутренней приводящей мышцы возникает при спуске по лестнице и достигает 0,96 Nm/kg, по сравнению с 0,91 Nm/kg при ходьбе по ровной поверхности. Пик момента медиальной ротации бедра при спуске по лестнице также был больше, чем при обычной ходьбе. Однако эти же исследователи обнаружили, что моменты внутренних разгибателей, латеральной ротации и отведения бедра были такими же, как при «гладкой» ходьбе.

Бег. Бег — это локомоторная деятельность, схожая с ходьбой, однако при этом необходимо отметить определенные различия. Как и в случае с ходьбой по лестнице, пациент, который может ходить по ровной поверхности, может оказаться совершенно неспособен бежать. Бег требует большего равновесия, мышечной силы и АД, чем обычная ходьба. Лучшее равновесие требуется, поскольку бег характерен не только значительным уменьшением ОБ, но и отсутствием периода двойной опоры, имеющегося в обычной ходьбе, а также наличием безопорного периода, при котором контакт стоп с опорной поверхностью отсутствует[3] (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Цикл бегового шага

Цикл ходьбы, представленный на (рис. 12.3), также можно использовать для сравнения ходьбы и бега. Процент времени цикла, затрачиваемого на безопорные стадии, будет увеличиваться с возрастанием скорости бега. Мышцы должны вырабатывать больше энергии как для более высокого, чем при ходьбе, подъема ГРТ, так и для поддержания равновесия и опоры ГРТ в течение цикла.

Рис. 12.3. Цикл обычной ходьбы

Мышцы и суставы также должны быть способны к поглощению большего количества энергии и контролю веса ГРТ.

Например, при обычной ходьбе величины СРО в ЦД при постановке пятки составляют примерно 70–80 % от веса тела и редко превышают в течение цикла 120 % от веса тела. При этом, во время бега СРО в ЦД достигает 200 % от веса тела, а в течение цикла может увеличиваться до 250 %. Более того, когда стопа ставится на почву, колено сгибается до 20°. Такая степень сгибания помогает смягчить ударные силы и увеличивает силу, действующую в надколенно-бедренном суставе. ОП при беге значительно меньше, чем при ходьбе. При ходьбе ОБ составляет 5,08–10,16 см, тогда как при беге стопы обычно ставятся на одну линию, так что ЦТ тела должен проецироваться только на опорную стопу. Для компенсации уменьшения ОБ увеличивается функциональный варусный угол конечности. Функциональный варусный угол конечности — это угол между половиной длины ноги и опорой. По мнению Mcpoil и сотрудников, функциональный варусный угол конечности увеличивается во время бега на 5° по сравнению с ходьбой, и вызывает при беге большую степень пронации, чем при ходьбе.

Движение суставов и мышечная деятельность

Движение суставов. Амплитуда движения (АД) варьирует соответственно скорости бега, кроме того, отличаются данные, предоставленные разными исследователями. В начале опорной фазы, при постановке пятки бедро находится в сгибании примерно на 45°, в течение всего остального времени опорной фазы бедро разгибается, и сразу после отрыва пальцев его гиперразгибание составляет около 20°. Затем бедро сгибается и достигает в поздней фазе переноса сгибания в 55–60°, непосредственно перед окончанием переноса бедро слегка разгибается до 45–50° для подготовки к постановке пятки. Колено при постановке пятки сгибается примерно до 20–40° и продолжает во время нагрузочной реакции сгибаться до 60°. Затем колено продолжает разгибаться, достигая 40° сгибания перед отрывом пятки. Во время фазы переноса и начала стадии полета колено сгибается, достигая максимума в 125–130° в середине фазы переноса. В конце переноса колено разгибается до 40° и готовится к постановке пятки.

Голеностопный сустав при постановке пятки находится в положении около 10° тыльного сгибания и далее быстро выполняет тыльное сгибание, достигая 25–30°. За быстрым тыльным сгибанием сразу же следует подошвенное сгибание, которое продолжается до конца опорной фазы и сохраняется в начале фазы переноса. Подошвенное сгибание достигает максимума в 25° за первые несколько секунд фазы переноса[4]. В течение остатка фазы переноса голеностопный сустав выполняет тыльное сгибание, достигая 10° в конце фазы и готовясь к постановке пятки.

Эталонная конечность начинает медиальную ротацию во время фазы переноса. При постановке пятки нога продолжает ротацию, стопа выполняет пронацию. Латеральная ротация опорной ноги и супинация стопы начинаются, когда маховая нога проходит мимо опорной ноги в середине опоры. Амплитуда движения нижних конечностей, необходимая для бега, по сравнению с АД, требуемой для обычной ходьбы, представлены в табл.12.3. Наибольшие различия АД наблюдаются для коленного и тазобедренного суставов. Для бега в коленном суставе требуется дополнительно 90° сгибания. Тазобедренный сустав требует амплитуды практически вдвое большей, чем при обычной ходьбе.

Мышечная деятельность. Большая и средняя ягодичные мышцы активны как в начале опорной фазы, так и в конце фазы переноса. Мышца, натягивающая широкую фасцию, также активна в начале опоры и в конце переноса, но он сохраняет активность между ранней стадией переноса и его серединой. Большая приводящая мышца активна примерно в течение 25 % цикла, от окончания опоры до раннего периода фазы переноса. Активность подвздошно-поясничной мышцы наблюдается примерно в том же интервале цикла, что и длинной приводящей мышцы, но активность подвздошно-поясничной мышцы наблюдается также в фазе переноса от 35 до 60 % цикла.

Четырехглавая мышца бедра действует эксцентрически во время первых 10 % опорной фазы, контролируя сгибание колена при его быстром сгибании. Она прекращает активность после первой части опорной фазы, активности также не наблюдается в последние 20 % фазы переноса, после чего начинается концентрическая активность на разгибание колена (до 40^о сгибания) при подготовке к постановке пятки. Средняя часть мышц задней поверхности бедра активна в начале опоры и в течение большей части переноса. Например, средняя часть мышц задней поверхности бедра активна от 18 до 28 % фазы опоры, от 40 до 58 % начала переноса и в последние 20 % переноса. Когда колено сгибается, тазобедренный сустав разгибается, и мышцы задней поверхности в колене действуют, по всей видимости, концентрически, чтобы создать сгибание колена, достигающее максимума в середине переноса. В конце переноса мышцы задней поверхности могут сокращаться эксцентрически, контролируя разгибание колена и повторно разгибая бедро.

Сравнение мышечной активности в голеностопном суставе при ходьбе и беге показывает, что при ходьбе активность икроножной мышцы начинается сразу после нагрузочной реакции примерно на 15 % цикла и продолжается примерно до 50 % цикла (сразу перед отрывом пальцев). Во время бега активность икроножной мышцы начинается при постановке пятки и продолжается в течение первых 15 % цикла, заканчиваясь там, где при ходьбе только начинается. Икроножная мышца вновь становится активной в последние 15 % переноса.

Активность передней большеберцовой мышцы наблюдается как в фазе опоры, так и переноса и при ходьбе, и при беге. Однако общий период активности этой мышцы при ходьбе (54 % времени цикла) меньше, чем при беге (около 73 %). Такое различие связано, частично, с разной длиной фазы переноса при ходьбе и беге. При ходьбе фаза переноса занимает примерно 40 % от общего времени цикла, а при беге — порядка 62 %. Активность передней большеберцовой мышцы, как при ходьбе, так и при беге, носит преимущественно концентрический или изометрический характер, который необходим для создания адекватного клиренса стопы в фазе переноса. Различная активность передней большеберцовой мышцы при ходьбе и беге объясняется, по крайней мере, частично, более длинной фазой переноса во время бега. Ее активность в первой половине опорной фазы объясняет остальные различия в активности мышцы.

В результате усилий, приложенных многими учеными, наше современное знание человеческих локомоций довольно обширно. Однако ходьба — это очень сложный предмет, и необходимы дальнейшие исследования для стандартизации методов измерения и определения кинематических и кинетических переменных, разработки недорогих и надежных методов анализа ходьбы в клинических условиях и обогащения довольно небольшой пока базы знаний о кинематических и кинетических характеристиках ходьбы детей и пожилых людей.

Стандартизация оборудования и методов, используемых для количественной оценки переменных ходьбы, равно, как и стандартизация терминов, используемых для их описания, могла бы помочь снять некоторые имеющиеся в настоящее время в литературе противоречия и дать возможность сравнивать результаты разных исследователей с достаточной степенью точности. В настоящее время недорогие и надежные методы количественной оценки ограничены переменными времени и расстояния, такими, как длина полушага, длительность полушага, длина полного шага, темп и скорость. Эти измерения дают простые средства объективной оценки состояния пациента. Увеличение длины полушага и уменьшение его длительности можно использовать для документирования продвижения пациента к более нормальному паттерну ходьбы; вместе с тем нормальный паттерн ходьбы может быть неприемлемым для многих пациентов. Наоборот, целью лечения может быть подбор такого паттерна, который будет наиболее удобен при конкретном заболевании пациента. Успехи в технологии анализа ходьбы существенно улучшили наше знание ходьбы. Программы автоматического анализа ходьбы могут дать клиницисту информацию обо всех кинематических и кинетических параметрах, относящихся к конкретному испытуемому или пациенту. Однако исследователь или клиницист должен не только обладать достаточным знанием кинематики и кинетики нормальной ходьбы, но и уметь интерпретировать и использовать данные систем компьютерного анализа ходьбы для блага пациента.

Глава 13 АНАЛИЗ ХОДЬБЫ: ОТКЛОНЕНИЯ ОТ НОРМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИН

Анализ ходьбы — это особый вид анализа движений в общем, целью которого является распознавание отклонений от нормы и нахождение их причин. Наиболее частыми причинами, влияющие на ходьбу, стали следующие: возраст, пол, вспомогательные устройства, заболевания, мышечная слабость и паралич, асимметрия нижних конечностей, травмы и нарушения параллельности.

Ходьба взрослых людей была предметом многочисленных исследований, однако ходьбе детей такого внимания не уделялось. Довольно малое количество проведенных исследований детской ходьбы показало, что возраст, когда ребенок начинает ходить без посторонней помощи, имеет очень сильные индивидуальные различия, и что такая вариабельность сохраняется во всех стадиях развития. Cioni и сотрудники показали, что у 25 доношенных детей возраст начала самостоятельной ходьбы (способность сделать 10 последовательных шагов без поддержки) варьировал от 12,6 до 16,6 месяцев. В первой стадии самостоятельной ходьбы ни один из 25 детей не осуществлял четкой постановки пятки, реципропных махов руками или ротации туловища. Однако через 4 месяца после начала самостоятельной ходьбы 11 из 25 детей выполняли постановку пятки и 16 из 25 производили реципропные махи руками и ротацию туловища.

Центр тяжести ребенка, начавшего ходить, выше, чем у взрослого. Он, если сравнивать его ходьбу с походкой взрослого, ходит с более широкой ОБ, у него меньше время одноопорной фазы, короче длина полушага, меньше скорость и более высокий темп. Исследование детей в возрасте 3–5 лет показало, что некоторые связи между этими переменными были аналогичны связям, наблюдаемым у взрослых. Например, в группе дети 3–5 лет показывали значительные увеличения длины шага, отрегулированного по длине ноги, длине полушага и темпа, от медленного до свободного, и от свободного до быстрого. При этом 5-летние дети отличались от 3-летних тем, что у них была меньшая вариабельность длины шага, подстроенной под рост, при медленных и свободных скоростях. В исследовании детей от 6 до 13 лет Foley и сотрудники показали, что АД сгибания и разгибания суставов нижних конечностей были почти идентичны значениям, наблюдаемым у взрослых. Однако линейные перемещения, скорости и ускорения у детей были значительно больше. Темп, длина шага, время шага и иные пространственно-временные переменные показывали существенную вариабельность до достижения возраста 7–8 лет. Паттерн ходьбы, близкий к взрослому, начинают демонстрировать дети в возрасте 8-10 лет.

Sutherland, проведший исследование 186 детей в возрасте от 1 года до 7 лет, предположил, что в качестве индикаторов зрелости ходьбы можно использовать следующие пять параметров: 1) продолжительность одноопорной фазы; 2) скорость ходьбы; 3) темп; 4) длина полушага; 5) отношение хода таза к отклонению голеностопного сустава (показатель ОБ). Увеличение всех параметров, за исключением темпа, является показателем зрелости ходьбы. В исследовании Sutherland продолжительность одноопорной фазы увеличивалась от 32 % у детей в возрасте 1 года до 38 % у детей 7 лет (среднее значение у взрослых равно 39 %). Также устойчиво увеличивалась скорость ходьбы, а темп с возрастом уменьшался. Beck обнаружил, что пространственно-временные характеристики и показатели СРО зависят от скорости ходьбы и возраста ребенка. Увеличение роста и взросление были основными факторами изменений пространственно-временных характеристик с возрастом. Средняя длина полного шага равнялась 76 % от роста ребенка при скорости 1,04 м/с, причем этот показатель не зависел от возраста ребенка. По данным Beck, взрослый паттерн СРО возникает по достижении 5-летнего возраста.

Исследования на маленьких детях проводить достаточно затруднительно. Они часто осложняются тем, что детская скелетно-мышечная и нервная системы находятся на разных стадиях развития. Однако Sutherland постарался дать специалистам рекомендации по оценке детской ходьбы, разработав группу должных величин по кинематическим кривым движения при нормальной ходьбе. Тестирование должных величин показало, что при их помощи можно распознавать с высокой достоверностью аномальную походку и, соответственно, что ими можно пользоваться при начальном скрининге для распознавания функциональной недостаточности нижних конечностей у детей.

Если в исследованиях походки маленьких детей наблюдается очевидный дефицит, то работы, посвященные эффектам старения, были и остаются темой многих исследований. В определенной степени такой интерес к особенностям ходьбы пожилых людей продиктован значительным количеством переломов бедра и падений, наблюдаемых у людей преклонного возраста. Половина стариков, которые до перелома бедра могли самостоятельно передвигаться, после этой травмы не только не могла ходить, но и в принципе оказывалась практически недееспособной. Более того, установлено, что пожилые люди падают при ходьбе, по меньшей мере, два раза в год. Таким образом, многие исследования направлены на определение структуры нормальной ходьбы пожилых людей, а также на выяснение следующего вопроса: являются ли причиной падений функциональная двигательная недостаточность, либо это проблемы контроля, или же в основе лежат другие виды недостаточности, сопровождающие нормальное старение.

Lee и Kerrigan обнаружили значительные различия кинетических параметров, между группой регулярно падающих пожилых людей и контрольной группой того же возраста. Параметры крутящего момента, включающие в себя сгибание и риведение бедра, разгибание колена, тыльное сгибание в голеностопном суставе и инверсию, были выше в группе падающих, однако значительных отличий в выработке энергии обнаружено не было. Отсутствие различий в выработке энергии привело исследователей к заключению, что падающие люди могли использовать совместное сокращение мышц в попытке повысить устойчивость. Авторы предположили, что стратегии вмешательства и профилактики должны быть сосредоточены на двигательной активности, которая улучшала бы контроль движений и равновесия, такой, к примеру, как модифицированная гимнастика тай-цзи-цюань. Kaya и сотрудники показали, что здоровые пожилые люди в возрасте от 67 до 90 лет стараются ограничить генерацию инерции за счет снижения скорости ходьбы. Авторы считают, что пожилым людям может не хватать силы или контроля равновесия, чтобы надежно гасить ту инерцию, которая возникает при увеличении скорости ходьбы. Пожилые люди с нарушениями равновесия обладают избыточной боковой, линейной и угловой инерцией и ходят медленнее, чем их здоровые сверстники.

Использование исследователями разных возрастных групп и уровня активности (групп людей, ведущих сидячую и активную жизнь) сделало затруднительным окончательное заключение в отношении эффектов нормального старения. Некоторые ученые обнаружили, что при сравнении с людьми молодого возраста, у пожилых людей наблюдается уменьшение естественной скорости ходьбы, укорочение шага и полушага, более длительный период двойной опоры и меньшее соотношение фаз переноса и опоры. Hinmann с сотрудниками показали, что в период от 19 до 62 лет каждые 10 лет наблюдается снижение скорости ходьбы на 2,5 % у мужчин и на 4,5 % у женщин. После 62 лет замедление скорости ходьбы имеет еще более выраженную прогрессию — 16 % для мужчин и 12 % для женщин. Winter и сотрудники сравнивали здоровых, физически подготовленных пожилых людей с молодыми взрослыми, испытуемыми и обнаружили, что различий в темпе естественной ходьбы между группами не было, но длина шага у пожилых оказалась достоверно короче, а период двойной опоры — длиннее. Blanke и Hageman сравнивали 12 мужчин в возрасте от 20 до 32 лет с 12 мужчинами в возрасте 60–74 лет и не обнаружили возрастных эффектов в отношении длины полушага, длины шага, скорости, вертикальных и горизонтальных колебаний ЦТ тела. Однако использовать их результаты в качестве аргумента довольно сложно по причине использования авторами очень малых групп.

Kerrigan с соавторами показали, что скорость комфортабельной ходьбы и длина шага у пожилых были значительно ниже, чем у молодых людей. Эти же авторы обнаружили, что у пожилых людей снижена выработка энергии подошвенного сгибания, АД подошвенного сгибания, АД максимального разгибания бедра, и увеличен передний наклон таза. Авторы предположили, что легкие контрактуры тазобедренного сустава и слабость концентрического подошвенного сгибания могут быть причинами изменений суставов в пожилом возрасте. Judge и соавт. также обнаружили, что сила подошвенного сгибания и АД в поздней стадии опорной фазы были у пожилых людей (средний возраст 79 лет) ниже, чем у молодых (средний возраст 26 лет). Компенсация слабости подошвенного сгибания у пожилых людей происходила за счет усиления сгибания бедра. Сила голеностопного сустава ассоциировалась с генерацией усилия подошвенного сгибания в конце опорной фазы, и сила в голеностопном суставе оказалась самым сильным прогнозирующим параметром длины полушага, поскольку объясняла 52 % вариаций этого параметра. Mueller и соавт. обнаружили взаимосвязь между пиковым крутящим моментом подошвенного сгибания и тыльным сгибанием в голеностопном суставе. Авторы выдвинули предположение, что скорость ходьбы и длину полушага можно улучшить, увеличив пиковый крутящий момент подошвенного сгибания и АД тыльного сгибания. Bohannon с коллегами обнаружили, что сила сгибателей бедра была одной из переменных, по которой можно прогнозировать скорость ходьбы. Силу подошвенных сгибателей авторы не исследовали. Lord с сотр. давали программу упражнений женщинам в возрасте 60 лет и старше. По ее завершении авторы обнаружили существенное увеличение ритма и длины шага, равно как и уменьшение времени опорной фазы, времени переноса и продолжительности опоры. Connolly и Vander-woort измеряли воздействие растренированности (включавший в себя ослабление четырехглавой мышцы бедра) на ходьбу у группы пожилых людей (средний возраст 82,8 года). Показатели силы, измеренные через год после тренировочной программы, уменьшились на 68,3 %, а скорость ходьбы с произвольно выбранным темпом — на 19,5 %.

Ходьба считается критерием независимости, и чем быстрее человек ходит, тем, как считают, большей степенью самостоятельности он обладает. Скорость ходьбы выше обычной часто требуется при переходе улицы. Ходьба в сочетании с упражнениями важна для предотвращения деструкции шейки бедра. Несмотря на то, что существуют разные мнения относительно скорости ходьбы пожилых людей, все соглашаются с тем, что в целом выбираемая пожилыми людьми скорость свободного хода медленнее, чем у молодых людей. Однако как уже говорилось раньше, медленная ходьба требует большего расхода энергии.

Некоторые исследователи описывали изменения длины шага и скорости ходьбы в пожилом возрасте. Эти изменения могут представлять собой попытки сделать походку более устойчивой. Падения в пожилом возрасте — дело распространенное, и многие старики ведут относительно малоподвижную жизнь. Сидячий образ жизни может приводить к некоторой атрофии мышц, в связи с их недогрузкой, и такие люди чувствуют себя при ходьбе еще менее уверенно. Кроме того, существует вероятность, что некоторые изменения походки, которые приписывают процессу старения, могут, на самом деле, быть связаны скорее всего с состоянием здоровья и физическим состоянием, чем с возрастом человека.

Исследования, относящиеся к половым различиям в ходьбе, обременены теми же проблемами, что и исследования возрастных различий. Различия в методологиях, технологиях и подборе испытуемых затрудняют возможность прийти ко многим выводам в отношении половых различий при ходьбе. Когда отличия в росте, весе и длине ног между группами разных полов учитываются, половые различия оказываются не слишком выраженными. Oberg с сотрудниками обнаружили достоверные различия у мужчин и женщин в сгибании/разгибании колена при медленной, нормальной и быстрой ходьбе во время середины опоры и переноса. Они обнаружили, что при увеличении скорости ходьбы существенно увеличиваются суставные углы. Например, угол колена в середине опоры увеличивался с 15 до 24° у мужчин и от 12 до 20° у женщин. Однако авторы проводили наблюдения только за коленным и тазобедренным суставами. В другом исследовании те же авторы оценивали скорость, длину шага и частоту полушагов. Скорость ходьбы у женщин оказалась ниже, чем у мужчин (118–134 см/с у мужчин и 110-29 см/с у женщин), к тому же у женщин была короче длина полушага. Kerrigan с коллегами, обнаружили, что во время начала ходьбы сгибание бедра и разгибание колена у женщин достоверно больше. Женщины также показывали значительно больший момент сгибания колена и большее поглощение механической энергии в коленном суставе в стадии предпереноса. Кинетические данные были выровнены по росту и весу. Эти авторы показали также, что длина шага по отношению к росту у женщин больше, и что темп ходьбы у них выше, чем у мужчин.

Ходьба без использования вспомогательных устройств (костыли, трость, ходунок) является идеальной ситуацией. Однако такие устройства часто оказываются необходимы либо после перелома нижней конечности, когда выздоравливающая кость неспособна выдерживать полный вес тела, либо когда такие устройства оказываются постоянным дополнением для поддержания равновесия при заболеваниях или параличе мышц. Трости обычно используются со стороны, противоположной поврежденной конечности и предназначены для уменьшения сил, воздействующих на поврежденное бедро. Однако существует очень мало прямых доказательств снижения давления, чтобы можно было подтвердить правильность этого утверждения. Krebs и соавт. смогли проверить влияние использования трости на уменьшение давления, использовав оснащенный измерительной аппаратурой протез головки бедра, дававший количественную информацию о контактных давлениях на вертлужный хрящ. В головке протеза находились 13 датчиков давления, срабатывающих при изменении давления на 0,00028 мм/МПа. Величина контактного давления при использовании трости снижалась, по данным с одного передатчика, на 29 и 40 %, по данным другого передатчика. Снижение давления в тазобедренном суставе совпадало с уменьшением амплитуды ЭМГ. Все эксперименты сравнивались с попытками ходьбы без трости. Авторы пришли к заключению, что использование трости с противоположной стороны явно помогает увеличить ОБ и уменьшить мышечные усилия и СРО, действующие на поврежденный тазобедренный сустав. Уменьшалась сила отводящей мышцы, и активность большой ягодичной мышцы снижалась примерно на 45 %. При ходьбе с использованием трости максимальная СРО наблюдалась между постановкой пятки и серединой опоры.

Crosbie сравнивал два типа ходьбы с использованием ходунка. При первом варианте ходьбы исследуемый поднимал ходунок перед выносом поврежденной ноги вперед. При такой ходьбе бедро с поврежденной стороны оставалось в сгибании в течение всего цикла, предрасполагая, таким образом, тазобедренный сустав к дегенеративным изменениям и повышая шансы возникновения контрактуры. При втором варианте ходьбы человек поднимал ходунок и выносил его вперед одновременно с поврежденной ногой. При втором типе ходьбы, наблюдалось меньшее сгибание тазобедренного сустава, и тем самым уменьшалась вероятность неблагоприятных воздействий на сустав.

Несмотря на то что количественные методы оценки с использованием параметров времени и расстояния старательно поддерживаются исследователями функций человека, качественные методы являются не менее полезными, и их следует использовать совместно с количественной оценкой. Индивидуальный паттерн ходьбы может отражать не только психическое или психологическое состояние, но и любые дефекты суставов или мышц нижних конечностей. Определенные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, совершенно определенным образом отражаются на походке и легко распознаются подготовленным исследователем. Походка при паркинсонизме характеризуется увеличением ритма, укорочением шага, отсутствием постановки пятки и отрыва пальцев и уменьшением амплитуды махов руками. Мышечная ригидность, характерная для этого заболевания, мешает осуществлению нормальных реципропных паттернов движений.

Другой вид походки, возникающий в результате неврологических нарушений, это атаксическая походка. Здесь в результате аномального функционирования мозжечка происходит нарушение нормальных механизмов контроля равновесия, и поэтому человек ходит с ненормально широкой ОБ. Более широкая ОБ создает большие отклонения ЦТ из стороны в сторону и соответствующие изменения других параметров ходьбы.

Иногда изолированная слабость или паралич отдельной мышцы оказывается причиной характерной походки. Например, результатом одностороннего паралича средней ягодичной мышцы оказывается типичный паттерн ходьбы, который так и называется — «походка средней ягодичной мышцы». Характеристики такой походки можно проследить, рассмотрев функции средней ягодичной мышцы при нормальной ходьбе. В норме средняя ягодичная мышца стабилизирует бедро и таз, контролируя опускание таза во время одноопорной стадии, особенно в первой части опорной фазы. Если активность средней ягодичной мышцы со стороны опорной ноги отсутствует, происходит избыточное опускание таза и туловища со стороны маховой ноги, результатом чего является потеря равновесия. Чтобы предотвратить навал таза и туловища на безопорную ногу и удержать ГРТ на опорной ноге, человек компенсирует это боковым наклоном туловища со стороны опорной ноги. Движение туловищем позволяет человеку сохранить равновесие, удерживая ЦТ над ОБ и поднять маховую ногу достаточно высоко, чтобы не задевать опору. Движение туловища снижает действие силы тяжести, уменьшая тем самым потребность в сокращении мышц, отводящих бедро и сопутствующую компрессию, создаваемую отводящими мышцами бедра. Латеральное отклонение туловища как раз и характерно для «походки средней ягодичной мышцы». Использование вспомогательных устройств, таких как трость, со стороны, противоположной парализованной мышце, снижает потребность в латеральном наклоне туловища. Использование трости снижает потребности в энергии для «походки средней ягодичной мышцы», но увеличивает их при попытке реабилитации и переходе к нормальной ходьбе.

Большая ягодичная мышца при нормальной ходьбе обеспечивает стабильность в сагиттальной плоскости и ограничивает продвижения вперед. Эта мышца помогает противодействовать моменту сгибания в тазобедренном суставе в ранней стадии опорной фазы и ограничивает движение вперед бедренной кости в конце переноса. При параличе большой ягодичной мышцы тело при постановке пятки приходится откидывать назад, чтобы оно не провалилось вперед из-за действия момента сгибания в тазобедренном суставе. Отклонение туловища назад характерно для «походки большой ягодичной мышцы» (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Отклонение туловища назад используется для компенсации паралича большой ягодичной мышцы

Четырехглавая мышца при ходьбе требуется при начальном контакте и нагрузочной реакции, когда на колено действует момент сгибания. Паралич четырехглавой мышцы легко компенсируется, если у человека в норме разгибатели бедра и подошвенные сгибатели. Большая ягодичная мышца и камбаловидная мышца тянут, соответственно, бедренную и большеберцовую кости назад, результатом чего является разгибание колена. Дополнительная компенсация осуществляется обычно наклоном туловища вперед и быстрым подошвенным сгибанием после начального контакта. Смещение веса вперед создает момент разгибания в колене (при начальном контакте и в периоде нагрузочной реакции). Оно также приводит колено в гиперразгибание и снимает потребность в активности четырехглавой мышцы. При одновременном параличе четырехглавой и большой ягодичной мышцы компенсация может происходить за счет подталкивания бедра кзади рукой во время начального контакта. Рука поддерживает туловище, предотвращает сгибание бедра и создает разгибание колена.

Паралич подошвенных сгибателей (икроножная мышца, камбаловидная мышца, длинный сгибатель пальцев стопы, задняя большеберцовая мышца, подошвенная мышца и длинный сгибатель большого пальца стопы) вызывает так называемую «пяточную» походку. Этот паттерн характерен большим, чем в норме, тыльным сгибанием голеностопного сустава и разгибанием колена в опорной фазе, а также меньшей длиной полушага с пораженной стороны. Аномальное сгибание колена и тот факт, что камбаловидная мышца не тянет колено в разгибание, требует слишком большой активности четырехглавой мышцы для стабилизации колена в опорной фазе. Одноопорный период укорачивается по причине трудностей в стабилизации большеберцовой кости и колена. Длина полушага меньше нормы, поскольку отсутствует нормальный сегмент отталкивания. Нормальный отрыв пятки и переход к отрыву пальцев заменяются довольно резким подъемом всей стопы. Асимметричность такого вида походки становится очевидной при наблюдении и сравнении длин полушага правой и левой ногой.

Асимметрии нижних конечностей могут быть вызваны параличом мышц, контрактурами мягких тканей вокруг суставов, анкилозом костей, аномалиями развития и многими другими причинами. Любая из этих причин, как поодиночке, так и в комбинации, могут вызывать относительное или реальное укорочение одной конечности по сравнению с другой. Например, контрактура коленного сгибания вызывает укорочение пораженной конечности. Когда эта конечность находится под нагрузкой, здоровая конечность оказывается слишком длинной для нормального переноса. Соответственно, необходимым становится выравнивание длины ног, чтобы маховую ногу можно было переносить над опорой, не задевая ее. Явное укорочение слишком длинной здоровой конечности может производиться многими способами. Одним из них является более сильное, чем требуется обычно, сгибание в тазобедренном суставе, колене и голеностопном суставе. Другими способами относительного укорочения маховой ноги являются: подъем бедра (рис. 13.2) или перенос ноги по дуге (рис. 13.3). Каждая из таких компенсаций дает возможность ходить, но существенно увеличивает энергетические требования.

Рис. 13.2. Подброс правого бедра в фазе переноса правой ноги существенно укорачивает конечность

Рис. 13.3. Перенос правой ноги по дуге служит средством укорочения правой маховой ноги, особенно, если невозможно согнуть колено

Кроме укорочения нормальной конечности для выравнивания длины ног, человек может компенсировать разницу, используя другие части тела для удлинения короткой конечности. Подошвенное сгибание стопы в опорной фазе удлиняет опорную ногу, так как увеличивает количество ротации таза или его наклон при переносе. Последствия потери мышц или нарушения АД можно определить, используя модель, представленную в ч. II («Постурология: поза, осанка»).

* * *

* * *

Тело человека замечательно своей способностью компенсировать утрату или нарушение функции. Большинство компенсаций делается бессознательно, и если нарушение незначительно, как это бывает, например, при избыточной пронации, человек может даже не подозревать, что у него несколько необычная походка. Однако любая компенсация обычно влечет за собой увеличение расхода энергии, и в результате может возникать перегрузка других структур тела.

Kaufman с сотр. провели исследование для оценки того, какая степень асимметрии ног вызывает аномалии походки. В общей выборки часто встречаются мелкие неравномерности конечностей, однако большинство из них не требует какого-нибудь особенного лечения или вмешательства, поскольку особого влияния на нормальную походку они не оказывают. Авторы пришли к заключению, что разница в длине конечностей в 2,0 см (3,7 %) служит причиной асимметричной походки и потенциально может вызвать изменения суставного хряща. Song с коллегами обследовал неврологически здоровых детей с различиями в длине конечностей от 0,8 до 15,8 % (0,6-11 см). Отмечены следующие стратегии компенсации: выравнивание положения голеностопного сустава и стопы укороченной ноги (ходьба на пальцах), подпрыгивание на длинной ноге, увеличенное сгибание длинной ноги и перенос длинной ноги по дуге. Дети, использовавшие стратегию ходьбы на пальцах, при ходьбе показывали большее, по сравнению с контрольной группой, вертикальное смещение ЦТ тела.

Во время бега нагрузки больше, чем при ходьбе, соответственно, увеличивается и вероятность травмы. При обзоре записей о 1650 бегунах в промежутке между 1978 и 1980 гг. было выявлено 1819 травм. Наиболее часто повреждаемой зоной оказалось колено, а наиболее частой жалобой — боль в надколенно-бедренном суставе. Сопутствующими причинами при надколенно-бедренном синдроме были увеличение угла Q, скручивание большеберцовой кости и пронация стопы. Другой травмой у бегунов является туннельный синдром подвздошно-большеберцового нерва и воспаление подколенного сухожилия. Воспаление подошвенной фасции, вызванное повторными растяжениями между местом ее начала в подошвенным кольце пяточной кости и местом прикрепления к головкам плюсневых костей, является распространенным синдромом перегрузки, наблюдаемым у молодых спортсменов. Паттерны нормальной походки могут изменяться вследствие структурных изменений в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах. В тазобедренном суставе на походку влияют разворот тазобедренного сустава наружу, внутрь, ретроверзия или антеверзия. В коленном суставе аномальные нагрузки при ходьбе, которые еще больше усиливаются при беге, связаны с разворотом сустава наружу, внутрь, рекурвацией и надколенником.

Разворот тазобедренного сустава (coxa valga) может вызывать изменения в колене, такие как genu varum и проблемы с голеностопным суставом, такие как избыточная инверсия. При coxa valga аномальная вестовая нагрузка приходится на верхнюю медиальную часть головки бедренной кости. Аномальная компрессионная перегрузка возникает в медиальной части коленного сустава при genu varum. При избыточной инверсии аномальная весовая нагрузка наблюдается по латеральной границе стопы. По кинематической цепочке эти изменения вызывают аномалии в походке.

Coxa vara может приводить к изменениям в коленном и голеностопном суставах, т. е. к genu valgum и избыточному вывороту стопы. В этом случае аномальная весовая нагрузка приходится на верхнюю латеральную часть головки бедра и в головке, и шейке бедренной кости могут возникать избыточные силы срезания. Кроме того, при genu valgum аномальные нагрузки натяжения могут возникать в медиальных структурах колена, а при вывороте стопы — в ее медиальных частях. При genu valgum ширина ОБ значительно больше, чем при нормальной ходьбе.

В случае антеверзии тазобедренный сустав может приводить к повороту пальцев вовнутрь при ходьбе, поскольку в этом случае возникает аномальная медиальная ротация бедренной кости. И наоборот, при ретроверзии может возникать разворот пальцев наружу, поскольку аномальная ротация бедра происходит в латеральном направлении.

В голеностопном суставе результатом чрезмерных нагрузок на стопу является хирургический артродез, при котором происходит сращение блока таранной кости с выемкой. Когда подошвенные сгибатели, являющиеся основными генераторами механической энергии при ходьбе, поражены, то мышцам в других суставах приходится вырабатывать больше энергии, чем при нормальной ходьбе. Например, Winter обнаружил, что люди с ампутированными ниже колена ногами используют большие ягодичные мышцы, полусухожильные мышцы и разгибатели колена в качестве генераторов энергии, чтобы компенсировать потерю подошвенных сгибателей. Olney с коллегами показали, что у детей с односторонним параличом подошвенных сгибателей работающие подошвенные сгибатели дают только 33 % генерации энергии, по сравнению с 66 %, наблюдаемыми при нормальной ходьбе. Компенсация потерянных подошвенных сгибателей происходила у этих детей за счет повышенной активности сгибателей бедра.

В стопе плоской и полой вызывают изменение веса и могут быть причинами аномальных нагрузок на бедро или колено. При pes cavus вес приходится преимущественно на задний отдел стопы, а метадорзальный регион и середина стопы обеспечивают минимальную опору. При беге на метадорзальные кости приходится непропорционально малая доля веса. При pes planus вес приходится, в основном на среднюю часть стопы, а не распределяется между задней частью стопы, латеральной частью середины стопы, метадорзальными костями и пальцами, как в нормальной стопе. Соответственно, возникают серьезные нарушения в движущей фазе ходьбы.

Нарушения нормального паттерна ходьбы вызывают увеличение энергозатрат, так как нормальные способы трансформации потенциальной энергии в кинетическую нарушены. Усиление мышечной активности при компенсации нарушений ведет к увеличению потребления кислорода. При сравнении пациентов с коксартрозом и с контрактурой лодыжки, потребление кислорода у пациентов с коксартрозом было на 32 % больше, чем у здоровых людей и пациентов с контрактурой лодыжки. Боль также может быть фактором, ведущим к увеличению потребления кислорода. При усилении боли увеличивается и потребление кислорода. Пациенты с двусторонним параличом нижних конечностей обычно используют при ходьбе длинные подпорки или костыли. При такой ходьбе всю работу по перемещению тела выполняют верхние конечности и туловище, и затраты энергии на ходьбу существенно превышают норму. В настоящее время для активации парализованных нижних конечностей используется вид электрической стимуляции, называемый функциональной нервно-мышечной стимуляцией (ФНМС), при которой мышцы смогли бы вырабатывать достаточно энергии для ходьбы. Однако энергетические затраты при ходьбе с ФНМС все равно выше, чем при нормальной ходьбе.

Цель анализа ходьбы — распознать отклонения от нормы и определить их причины. Если причина установлена, можно предпринимать коррекционные действия, направленные на снятие или минимизацию аномальных нагрузок и снижение расходов энергии. Иногда такие коррекционные меры могут быть очень простыми, например, использование дополнительной стельки в обуви для выравнивания длины ног, или разработка программы упражнений для повышения гибкости тазобедренного, коленного и голеностопного суставов. В других случаях коррекция может требовать использования вспомогательных устройств, таких как ходунки, трости или костыли.

Однако понимание сложности аномальной походки, умение распознать аномальные паттерны и определить причины отклонений, должно быть основано на знании нормальной структуры и функции. Изучение походки человека, как и его позы и осанки, показывает взаимную зависимость структуры и функции, а также большую изменчивость вариантов ходьбы и позы, характерную для человека.

_{1. Какова доля опорной фазы в цикле нормальной ходьбы? Как увеличение скорости ходьбы влияет на процентное соотношение времени, приходящегося на опорную фазу?}

_{2. Какая доля в цикле ходьбы приходится на стадию двойной опоры? Какое влияние на стадию двойной опоры оказывает увеличение или уменьшение скорости ходьбы?}

_{3. Во время какой стадии цикла ходьбы наблюдается максимальное сгибание колена?}

_{4. Какова общая АД, необходимая для нормальной ходьбы, в коленном, тазобедренном и голеностопном суставах?}

_{5. Как отличается общая АД в коленном, тазобедренном и голеностопном суставах, требуемая для нормальной ходьбы, при сравнении ее с АД, необходимой для бега и ходьбы по лестнице?}

_{6. Какие детерминанты ходьбы помогают минимизировать вертикальный подъем ЦТ тела?}

_{7. Какая детерминанта помогает минимизировать снижение ЦТ тела?}

_{8. Какая детерминанта помогает минимизировать боковые отклонения ЦТ тела?}

_{9. В чем роль задней большеберцовой мышцы при ходьбе?}

_{10. Как маховые движения верхних конечностей при ходьбе связаны с движениями туловища, таза и нижних конечностей?}

_{11. Как используется традиционная терминология описания ходьбы по сравнению с терминологией ДД? Расскажите о сходствах и различиях терминов.}

_{12. Опишите подразделы опорной фазы и фазы переноса в цикле ходьбы, используя традиционную терминологию.}

_{13. Опишите подразделы опорной фазы и фазы переноса в цикле ходьбы, используя терминологию ДД.}

_{14. Какова функция подошвенных сгибателей при ходьбе?}

_{15. Расскажите о поперечных ротациях во фронтальной плоскости в тазе, бедренной кости и большой берцовой кости при ходьбе.}

_{16. Когда стопа начинает супинацию при нормальной ходьбе?}

_{17. Каковы функции тыльных сгибателей при нормальной ходьбе?}

_{18. Сравните мышечную активность при ходьбе и беге.}

_{19. Куда проецируется ВСРО при начальном контакте относительно голеностопного сустава, колена и тазобедренного сустава? Какие типы моментов действуют при начальном контакте в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах? Ответьте на этот же вопрос, используя разные подразделы, т. е. нагрузочную реакцию, середину опоры, конечную стадию опоры и предперенос.}

_{20. Объясните, что такое вальгусное отклонение. Укажите, где оно происходит в цикле ходьбы, покажите мышцы, помогающие его контролировать.}

_{21. Расскажите, что происходит при ходьбе в случае паралича подошвенных сгибателей. Каких компенсаций можно ожидать в этом случае?}