Локомоторные эффекты обуви
Локомоторные эффекты обуви – это способ, которым физические характеристики или компоненты обуви передвижения влияют на нейромеханику человека. В зависимости от характеристик обуви эффекты могут быть различными: от изменения баланса и осанки, мышечной активности различных мышц, измеряемой электромиографией ( ЭМГ ), до силы удара. Существует множество различных типов обуви, например, обувь для бега, ходьбы, лоферы, высокие каблуки, сандалии, тапочки, рабочие ботинки, модельные туфли и многое другое. Однако типичная обувь состоит из стельки, межподошвы, подошвы и каблука, если таковой имеется. В разутом состоянии, когда человек находится без обуви, двигательные эффекты в первую очередь наблюдаются в характере ударов пятки и возникающих в результате ударных силах, возникающих на земле.
Стельки и вставки
[ редактировать ]Стопа передает сенсорную информацию в центральную нервную систему посредством кожной афферентной обратной связи, которая исходит от специальных механорецепторов на подошвенной поверхности стопы. Эта афферентная обратная связь оказывает сильное влияние на постуральную стабильность. [ 1 ] и коррекция баланса [ 2 ] во время стояния и ходьбы. Поскольку на сенсорную обратную связь от стопы может влиять взаимодействие стопы с поверхностью стельки, использовались различные типы стелек и вставок для обуви, чтобы попытаться повысить стабильность позы.
Текстурированные вставки
[ редактировать ]Текстурированные вставки — это обычные вставки для обуви, имеющие рельефную текстурированную поверхность сбоку, которая обеспечивает улучшенный механический контакт и давление на подошвенную поверхность стопы. Обеспечение фактурной поверхности вставки обуви приводит к значительным изменениям во время ходьбы кинематики голеностопного сустава и амплитуды ЭМГ мышц-сгибателей и разгибателей голеностопного сустава. [ 3 ] Текстурированные вставки в основном влияют на движение голеностопного сустава в сагиттальной плоскости, где увеличивается подошвенное сгибание стопы. Что касается мышечной активности, текстурированные вставки уменьшают активацию камбаловидной и передней большеберцовой мышц во время стояния и ходьбы. [ 4 ] [ 5 ]
Стельки с ребрами
[ редактировать ]Одним из наиболее распространенных последствий старения является потеря кожной чувствительности и ощущения давления, что коррелирует с нарушением контроля баланса и повышенным риском падения . [ 6 ] Это связано с тем, что для вертикального положения центр масс (СОМ) тела должен располагаться над основанием опоры (ОС), установленным стопами. Кожная обратная связь со стоп необходима для обеспечения центральной нервной системы (ЦНС) информацией о близости СОМ к границе СОС, что является важным параметром для поддержания равновесия и стабильной походки. [ 7 ]
Поскольку ощущение подошвенного давления помогает сбалансировать реакции при шагательных движениях, стельки с выступами по краям могут усилить стимуляцию кожных механорецепторов, которые помогают определить СБС. В большинстве случаев гребни устроены так, что стимуляция происходит только тогда, когда COM приближается к пределу BOS. [ 8 ] Стельки с выступами, по-видимому, снижают вероятность того, что движение COM превысит предел BOS в латеральном направлении, тем самым оказывая стабилизирующее воздействие на походку. Более того, величина этого эффекта не уменьшалась со временем, что позволяет предположить, что ЦНС не привыкла к повышенной кожной стимуляции. Таким образом, стельки с выступами могут помочь снизить частоту падений среди пожилых людей. [ 7 ]
При рассмотрении проблем старения и нарушения баланса крайне важно учитывать потенциальные опасности в среде обитания. Убедитесь, что на дорогах нет препятствий, включая отсутствие фургонов или других потенциальных опасностей, о которых можно споткнуться, чтобы создать более безопасное жизненное пространство для пожилых людей.
Подошва
[ редактировать ]Межподошва находится между внешней подошвой (самой нижней) и стелькой ( самой верхней) частями подошвы обуви. Она может быть изготовлена из различных материалов, чтобы придать обуви различные механические характеристики амортизации, поддержки и гибкости. Полиуретановые межподошвы более плотные и обеспечивают большую поддержку, а этиленвинилацетат используется для изготовления более легких и гибких межподошв. [ 9 ]
Плотность/жесткость
[ редактировать ]Изменяя твердость материала межподошвы, можно будет изменять активность ЭМГ в различных мышцах нижних конечностей, таких как прямая мышца бедра , двуглавая мышца бедра , медиальная икроножная мышца и передняя большеберцовая мышца . Особенно при беге с более жесткой межподошвой амплитуда ЭМГ для передней большеберцовой мышцы оказывается значительно выше перед ударом пятки и ниже после удара пяткой, чем по сравнению с нейтральной межподошвой. Кроме того, ходьба в обуви с более жесткой межподошвой, по-видимому, значительно снижает энергию, рассеиваемую в плюснефаланговых суставах, и помогает улучшить прыжковые характеристики и экономичность бега . Однако механизмы, лежащие в основе этого улучшения, до сих пор до конца не изучены. [ 10 ] [ 11 ]
Расклинивание межподошвы
[ редактировать ]В связи с ростом числа травм, связанных с чрезмерной пронацией стопы , было проведено много исследований различных типов межподошв, которые могли бы помочь предотвратить такие травмы. Обувь с варусным клином, имеющая медиальный наклон, по-видимому, уменьшает пронацию во время опоры, уменьшает чистую инверсию суставного момента и снижает активность инверторных мышц, таких как задняя большеберцовая мышца , икроножная мышца и камбаловидная мышца . Обувь на вальгусной танкетке, имеющая боковой наклон, предназначена для усиления пронации и оказывает противоположный эффект, чем обувь на варусной танкетке. Также при ходьбе в вальгусно-клиновой обуви возможно увеличение выворота пяточной кости и до 58% поглощения энергии во фронтальной плоскости тела. [ 12 ]
Очень кривизна
[ редактировать ]Туфли с рокерной подошвой имеют более толстую, чем обычно, подошву с закругленными каблуками, и большинство разновидностей обуви сконструированы таким образом, чтобы переносить вес тела пользователя на лодыжку, поэтому поиск баланса требует больше усилий. [ 13 ]
Высота каблука
[ редактировать ]Высота каблука обуви может оказывать значительное биомеханическое воздействие на владельца обуви, которое может быть как вредным, так и полезным.
Высокие каблуки
[ редактировать ]Высокие каблуки — это обувь, в которой задняя часть стопы (пятка) расположена выше передней части стопы (пальцы ног). Высокие каблуки разной высоты носят мужчины и женщины ежедневно. Основная причина, по которой многие люди носят обувь на высоком каблуке, заключается в эстетических целях: считается, что высокие каблуки улучшают внешний вид владельца. Однако та же самая обувь на высоком каблуке может иметь нежелательные биомеханические эффекты.
Показано, что во время ходьбы обувь на высоком каблуке воздействует на голеностопный сустав, вызывая значительное усиление подошвенного сгибания . [ 14 ] Это, в свою очередь, увеличивает метаболические затраты на ходьбу и приводит к более быстрому утомлению мышц. Ускоренная мышечная утомляемость может увеличить вероятность растяжения связок голеностопного сустава или падений из-за нарушения стабильности стопы и голеностопного сустава. [ 15 ] Ношение высоких каблуков также может привести к уменьшению длины шага, увеличению времени стояния, нестабильности осанки и походки, а также уменьшению углов сгибания поясницы. [ 16 ] [ 17 ]
Изменения мышечной активности также наблюдаются при ношении обуви на высоком каблуке, в основном затрагивая переднюю большеберцовую мышцу и мышцы, выпрямляющие позвоночник . Увеличение подошвенного сгибания стопы приводит к увеличению амплитуды ЭМГ передней большеберцовой мышцы. Высокие каблуки также приводят к увеличению угла сгибания поясницы за счет компенсаторного механизма, предотвращающего падение вперед.
Кроме того, увеличенная высота каблука может привести к многочисленным проблемам со стопами, в том числе:
- мозоли
- боль в ноге
- волдыри
- молоткообразные пальцы
- бурсит (hallux valgus)
- Неврома Мортона
- метатарзалгия
- растяжение связок лодыжки
- укороченное ахиллово сухожилие
- шнуры на высоком каблуке
- остеоартроз коленного сустава.
Напротив, умеренное поднятие пятки также использовалось в качестве консервативного лечения подошвенного фасциита для уменьшения напряжения подошвенной фасции . [ 18 ]
Отрицательные каблуки
[ редактировать ]Туфли с отрицательным каблуком, также известные как земные туфли , представляют собой обувь, имитирующую ходьбу в гору, чтобы увеличить эффект тренировки с отягощениями на мышцы ног во время обычной ходьбы. Передняя часть стопы (пальцы) обуви на 1,5 см выше пятки обуви, что создает угол тыльного сгибания лодыжки примерно в 10 градусов во время стоянки на ровной поверхности.
Ходьба в обуви с отрицательным каблуком приводит к увеличению частоты шагов и уменьшению длины шага, что приводит к значительно более короткому циклу шага, чем при ходьбе с естественным шагом. Диапазон движений голеностопного сустава также значительно больше в обуви с отрицательным каблуком, дольше оставаясь в тыльном сгибании на протяжении фаз ходьбы и поворота. Увеличение продолжительности тыльного сгибания приводит к удлинению сухожильных блоков икроножной и камбаловидной мышцы и длины моментного плеча ахиллова сухожилия. [ 19 ] [ 20 ] Подобный послеоперационный эффект упражнений, включающий усиление тыльного сгибания, часто желателен после операций на икроножных и камбаловидных мышцах или ахилловом сухожилии . Цель упражнения – увеличение объема движений в голеностопном суставе, укрепление икроножных, камбаловидных мышц и ахилловых сухожилий . Таким образом, ношение обуви с отрицательным каблуком может стать альтернативным методом послеоперационной реабилитации в таких ситуациях. Хотя тыльное сгибание голеностопного сустава может быть полезным, оно также приводит к смещению центра тяжести назад, что может вызвать нестабильность и трудности при движении вперед во время ходьбы. [ 21 ]
При ходьбе в обуви с отрицательным каблуком мышечная активность икроножных и передних большеберцовых мышц аналогична таковой при ходьбе в гору. Продолжительность активности ЭМГ больше, а амплитуда ЭМГ выше для икроножных мышц и двуглавой мышцы бедра, чем в обычной обуви. Кроме того, показания ЭМГ для прямой мышцы бедра и двуглавой мышцы бедра указывают на усиленное совместное сокращение двух мышц, и поэтому обувь с отрицательным каблуком может быть полезна при тренировке этих групп мышц.
Босиком (необутый)
[ редактировать ]Необутым считается состояние, когда человек находится без обуви или босиком . Большая часть исследований передвижения без обуви проводилась при беге босиком . Однако некоторые из изученных принципов можно применить как к бегу, так и к ходьбе.
Схема ударов ногами
[ редактировать ]Бегуны босиком бегают совсем не так, как обычные бегуны в обуви. Бегуны в обуви склонны к ударам пяткой из-за конструкции современной обуви, которая имеет толстый каблук для уменьшения силы удара о землю. Однако при беге босиком некоторые бегуны склонны переходить к ударной схеме передней части стопы, чтобы избежать такого удара, который эквивалентен 2–3-кратному весу тела. [ 22 ] При ударе передней части стопы сначала приземляется передняя часть стопы, а затем опускаются пятки. Для удара средней части стопы характерно одновременное приземление пятки и подушечки стопы, а для удара пяткой сначала приземляется пятка, а затем передняя часть стопы.
Ударные силы
[ редактировать ]При передвижении босиком сила удара (переходный процесс) о землю уменьшается по сравнению с бегом в обуви. Было высказано предположение, что бегуны без обуви лучше используют преимущества накопления упругой энергии в ахилловом сухожилии и своде стопы и могут избежать потенциальных травм из-за повторяющихся ударов пяточной кости ( пяточной кости ) из-за удара пяткой. [ 22 ] Однако долгосрочная и фактическая польза бега без обуви для здоровья до сих пор не совсем понятна и остается областью активных исследований.
Те, кто хочет приблизиться к бегу босиком, но предпочитает некоторую защиту, могут прибегнуть к обуви, имитирующей передвижение босиком. Такая обувь, как водные носки, сандалии для бега , мокасины , хуарачи из дешевого магазина , плимсоллы , обувь Vibram FiveFingers и другие кроссовки с минималистичным дизайном, имеют относительно тонкую подошву, но обеспечивают некоторую защиту. Однако минимальная обувь не дает бегунам такой же обратной связи от подошвенных механорецепторов . Из-за большей защиты, которую они обеспечивают по сравнению с бегом босиком, минимальная обувь также может мешать развитию мягкого удара стопы, упрочнению подошв ног и осознанию дорожных опасностей. [ 23 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Магнуссон, Монс; Энбом, Хокан; Йоханссон, Рольф; Пюиккё, Илмари (1 января 1990 г.). «Значение прессорного воздействия со стороны ног человека в передне-заднем постуральном контроле: влияние гипотермии на вызванное вибрацией покачивание тела». Acta Oto-Laryngologica . 110 (3–4): 182–188. дои : 10.3109/00016489009122535 . ISSN 0001-6489 . ПМИД 2239205 .
- ^ Хаяши, Р.; Мияке, А.; Ватанабэ, С. (1 февраля 1988 г.). «Функциональная роль сенсорных сигналов стопы: стабилизация стоячей позы человека во время произвольного и вибрационного покачивания тела». Неврологические исследования . 5 (3): 203–213. дои : 10.1016/0168-0102(88)90049-1 . ISSN 0168-0102 . ПМИД 3357585 .
- ^ Медсестра, Мэтью А.; Халлигер, Мануэль; Уэйклинг, Джеймс М.; Нигг, Бенно М.; Стефанишин, Даррен Дж. (1 октября 2005 г.). «Изменение текстуры обуви может изменить характер походки». Журнал электромиографии и кинезиологии . 15 (5): 496–506. doi : 10.1016/j.jelekin.2004.12.003 . ISSN 1050-6411 . ПМИД 15935961 .
- ^ Анис, AM; Гандевия, Южная Каролина; Берк, Д. (1 мая 1992 г.). «Рефлекторные реакции в активных мышцах, вызванные стимуляцией низкопороговых афферентов стопы человека». Журнал нейрофизиологии . 67 (5): 1375–1384. дои : 10.1152/jn.1992.67.5.1375 . ISSN 0022-3077 . ПМИД 1597720 .
- ^ Ян, Дж. Ф.; Штейн, РБ (1 мая 1990 г.). «Фазозависимая реверсия рефлексов в мышцах ног человека при ходьбе». Журнал нейрофизиологии . 63 (5): 1109–1117. дои : 10.1152/jn.1990.63.5.1109 . ISSN 0022-3077 . ПМИД 2358865 .
- ^ Макинтайр, Сара; Наги, Саад С.; МакГлоун, Фрэнсис; Олауссон, Хокан (01 июня 2021 г.). «Влияние старения на тактильную функцию человека» . Нейронаука . 464 : 53–58. doi : 10.1016/j.neuroscience.2021.02.015 . ISSN 0306-4522 . ПМИД 33607227 .
- ^ Jump up to: а б Менант, Жасмин К.; Перри, Стивен Д.; Стил, Джули Р.; Менц, Хилтон Б.; Манро, Бриджит Дж.; Лорд, Стивен Р. (01 октября 2008 г.). «Влияние характеристик обуви на динамическую устойчивость при ходьбе по ровным и неровным поверхностям у молодых и пожилых людей». Архив физической медицины и реабилитации . 89 (10): 1970–1976. дои : 10.1016/j.apmr.2008.02.031 . ISSN 0003-9993 . ПМИД 18760402 .
- ^ Делай, MC; Бассель, Б.; Бреньер, Ю. (1 января 1990 г.). «Влияние подошвенных кожных афферентов на ранние компенсаторные реакции на падение вперед». Экспериментальное исследование мозга . 79 (2): 319–324. дои : 10.1007/BF00608241 . ISSN 1432-1106 . ПМИД 2323379 .
- ^ Ван, Линь; Хун, Юлиан; Ли, Цзин Сянь (01 декабря 2012 г.). «Долговечность кроссовок с подошвой из этиленвинилацетата или полиуретана». Журнал спортивных наук . 30 (16): 1787–1792. дои : 10.1080/02640414.2012.723819 . ISSN 0264-0414 . ПМИД 22967232 .
- ^ Рой, Жан-Пьер Р.; Стефанишин, Даррен Дж. (01 марта 2006 г.). «Жесткость межподошвы обуви при продольном изгибе и экономичность бега, совместная энергия и ЭМГ». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 38 (3): 562–569. дои : 10.1249/01.mss.0000193562.22001.e8 . ISSN 0195-9131 . ПМИД 16540846 .
- ^ Уэйклинг, Джеймс М.; Паскуаль, Сильвия А.; Нигг, Бенно М. (1 сентября 2002 г.). «Изменение мышечной активности нижних конечностей при беге в разной обуви». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 34 (9): 1529–1532. дои : 10.1097/00005768-200209000-00021 . ISSN 0195-9131 . ПМИД 12218750 .
- ^ О'Коннор, Кристиан М; Хэмилл, Джозеф (1 января 2004 г.). «Роль отдельных внешних мышц стопы во время бега». Клиническая биомеханика . 19 (1): 71–77. doi : 10.1016/j.clinbiomech.2003.09.001 . ISSN 0268-0033 . ПМИД 14659933 .
- ^ Виейра, Эдгар Рамос; Герреро, Херардо; Холт, Дэниел; Арреаса, Моника; Вероэс, Валентина; Брант, Денис (01 июня 2014 г.). «Пределы устойчивости и адаптация к ношению обуви с низкой подошвой». Международная выставка стопы и лодыжки . 35 (6): 607–611. дои : 10.1177/1071100714531227 . ISSN 1071-1007 . ПМИД 24709743 .
- ^ Сноу, Ребекка Э.; Уильямс, Кейт Р.; Холмс, Джордж Б. (1 февраля 1992 г.). «Влияние ношения обуви на высоких каблуках на давление на педали у женщин». Стопа и лодыжка . 13 (2): 85–92. дои : 10.1177/107110079201300206 . ISSN 0198-0211 . ПМИД 1572591 .
- ^ Эббелинг, Кристин Дж.; Хэмилл, Джозеф; Круссемейер, Джилл А. (1 апреля 1994 г.). «Механика нижних конечностей и энергозатраты при ходьбе на высоких каблуках». Журнал ортопедической и спортивной физиотерапии . 19 (4): 190–196. дои : 10.2519/jospt.1994.19.4.190 . ISSN 0190-6011 . ПМИД 8173565 .
- ^ Эсеньель, Мельтем; Уолш, Кэтлен; Уолден, Джудит Гейл; Гиттер, Эндрю (1 января 2003 г.). «Кинетика походки на высоких каблуках». Журнал Американской ортопедической медицинской ассоциации . 93 (1): 27–32. дои : 10.7547/87507315-93-1-27 . ISSN 1930-8264 . ПМИД 12533553 .
- ^ Ли, Чан-Мин; Чон, Ын Хи; Фрейвальдс, Андрис (1 декабря 2001 г.). «Биомеханические эффекты ношения обуви на высоком каблуке». Международный журнал промышленной эргономики . 28 (6): 321–326. дои : 10.1016/S0169-8141(01)00038-5 . ISSN 0169-8141 .
- ^ Хуан, Хай; Корнберг, Томас Б. (3 сентября 2016 г.). Натанс, Джереми (ред.). «Клетки должны экспрессировать компоненты системы планарной клеточной полярности и внеклеточного матрикса для поддержки цитонем» . электронная жизнь . 5 : е18979. doi : 10.7554/eLife.18979 . ISSN 2050-084X . ПМК 5030081 . ПМИД 27591355 .
- ^ Леру, Ален; Фунг, Джойс; Барбо, Хьюг (01 февраля 2002 г.). «Постуральная адаптация к ходьбе по наклонным поверхностям: I. Нормальные стратегии». Походка и осанка . 15 (1): 64–74. дои : 10.1016/S0966-6362(01)00181-3 . ISSN 0966-6362 . ПМИД 11809582 .
- ^ Леру, Ален; Фунг, Джойс; Барбо, Х. (1 мая 1999 г.). «Адаптация модели ходьбы к ходьбе в гору у нормальных людей и людей с травмами спинного мозга». Экспериментальное исследование мозга . 126 (3): 359–368. дои : 10.1007/s002210050743 . ISSN 1432-1106 . ПМИД 10382621 .
- ^ Ли, Цзин Сянь; Хун, Юлиан (1 ноября 2007 г.). «Кинематический и электромиографический анализ туловища и нижних конечностей при ходьбе в обуви с отрицательным каблуком». Журнал Американской ортопедической медицинской ассоциации . 97 (6): 447–456. дои : 10.7547/0970447 . ISSN 1930-8264 . ПМИД 18024839 .
- ^ Jump up to: а б Либерман, Дэниел Э.; Венкадесан, Мадхусудхан; Вербель, Уильям А.; Дауд, Адам И.; Д'Андреа, Сьюзен; Дэвис, Ирен С.; Я не боюсь, Роберт Оджиамбо; Питсиладис, Яннис (1 января 2010 г.). «Схемы ударов ног и силы столкновения у бегунов, обычно босых, по сравнению с бегунами в обуви». Природа 463 (7280): 531–535. Бибкод : 2010Nature.463..531L . дои : 10.1038/nature08723 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 20111000 .
- ^ Фрэнсис, Питер; Шофилд, Грант (01 апреля 2020 г.). «От босоногих охотничьих сборов до обутого стука по тротуару. Куда дальше? Повествовательный обзор» . Открытый чемпионат BMJ по спортивной и лечебной физкультуре . 6 (1): e000577. doi : 10.1136/bmjsem-2019-000577 . ISSN 2055-7647 . ПМК 7202747 . ПМИД 32405429 .