Budowa i znaczenie stopy w mechanizmie chodzenia

Znaczenie stopy w procesie chodzenia

Proces ewolucji ludzkiej stopy do obecnej formy trwał cztery miliony lat. Ale efekt jest imponujący: wszelkie niuanse jej budowy są "wymyślone" genialnie.

Jednak badanie i terapia stopy nie powinny ograniczać się jedynie do niej samej, ponieważ współdziałanie pomiędzy biodrem i stopą może mieć decydujące znaczenie dla optymalnego funkcjonowania omawianego obszaru ciała.

Ponad cztery miliony lat temu, wraz z zapoczątkowaniem zmiany pozycji ciała na wyprostowaną, rozpoczął się proces przekształcania ludzkiej stopy, tak aby przystosowała się ona do nowych obciążeń i sposobu poruszania się¹. W porównaniu do tego ewolucja mózgu jest stosunkowo krótka i trwa dopiero około 1,5 miliona lat!

Przebywanie dziennie pieszo 20–25 kilometrów powinno odpowiadać naturalnemu wydatkowaniu energetycznemu człowieka. Takie obliczenia prowadzą do wysnucia wniosku, że w czasach zbieractwa i łowiectwa ludzie znajdowali się w ruchu przez okres około 6 godzin dziennie.

W 2017 roku "Der Spiegel" poinformował o badaniu przeprowadzonym przez Uniwersytet Stanforda, opublikowanym w czasopiśmie "Nature", w którym zbadano zachowanie 700 000 osób.

Zgodnie z uzyskanymi wynikami obecnie człowiek wykonuje średnio 4900 kroków dziennie, czyli pokonuje dystans około 3 kilometrów. Nawet ten raczej spokojny chód na niewielkie odległości dwukrotnie w ciągu życia zabiera nas w podróż dookoła świata.

Podczas joggingu każda kończyna dolna jest obciążona około 60 tonami na kilometr, a podczas biegu maratońskiego obciążenie wynosi około 2500 ton na każdą stopę⁴! Jest to imponujące osiągnięcie, które wymaga niezwykłej precyzji we współpracy statyki i dynamiki, napięć mięśniowych i kontroli ruchu. Podstawą tych osiągnięć jest zoptymalizowane działanie układów anatomicznych.

Znaczenie anatomicznie poprawnego ruchu jest oczywiste: 40% uszkodzeń spowodowanych przeciążeniem u biegaczy wynika z "anomalii anatomicznych"⁵, odpowiednio częściej dochodzi również do występowania dolegliwości ortopedycznych i konieczności przeprowadzania zabiegów operacyjnych w obszarze stopy.

Jak zbudowana jest stopa?

Przejście od chodu czworonożnego do pozycji wyprostowanej u Homo erectus zwiększyło obciążenie stóp. Wysoko umiejscowiony, niestabilny środek ciężkości zamienia fazę podporu na jednej kończynie dolnej na balansowanie na niej, mała powierzchnia podporu jednej stopy poszukuje stabilności, a jednocześnie dynamika wymaga amortyzacji i wygenerowania siły odepchnięcia się od podłoża.

Architektonicznie układ kości stopy wyraźnie ma kształt spirali (ryc. 1 i 2). Pięta ustawiona jest pionowo, przodostopie – poziomo, tyłostopie i przodostopie są skręcane względem siebie pod kątem 90 stopni. Jednocześnie przednia i tylna część stopy mają zwrócone przeciwnie, wypukłe do góry łuki (łuk w kształcie litery C).

Ryc. 1 Zasada klina zapewnia stopie stabilne przenoszenie obciążenia przez całe życie.

Ryc. 2 Bioarchitektura stopy wykazuje doskonały, spiralny kształt.

Patrząc z góry, mamy wrażenie płaskiego wygięcia w kształcie litery S. Skręcanie, łuk w kształcie C i w kształcie S są cechami charakterystycznymi trójwymiarowej geometrii stopy (ryc. 3).

Kluczowymi kośćmi stopy są kości klinowate (ossa cuneiformia), które osadzone są na kształt klina (stąd nazwa) w centralnym miejscu szkieletu stopy.

Spiralne ruchy śrubowe wklinowują II i III kość klinowatą w sklepienie podłużne, dzięki czemu zapewniona zostaje znaczna stabilność kości. Funkcja kości klinowatych przypomina funkcję zwornika (kamienia szczytowego) w konstrukcji kopuły czy też łuku architektonicznego.

W przypadku pionowego ustawienia pięty interakcja stawu biodrowego i przodostopia ma wpływ na stabilność łuku stopy. Jeśli przodostopie rotuje się do wewnątrz, czyli wykonuje pronację, a kość udowa w stawie biodrowym rotuje się na zewnątrz, kończyna jest ustawiona osiowo, a kolano jest skierowane prawidłowo do przodu. Także w tym przypadku obowiązują te same zasady konstrukcyjne, które omówiliśmy powyżej.

Kierunki rotacji mają podstawowe znaczenie i są widoczne w układach wielu struktur anatomicznych. Kształt kości udowej, umiejscowienie i przebieg więzadeł krzyżowych czy też przebieg mięśnia biodrowo-lędźwiowego (m. iliopsoas), krawieckiego (m. sartorius) i piszczelowego przedniego (m. tibialis anterior) mają kształt helisy (ryc. 4).

Osiowe ustawienie kończyny dolnej zapewnia centralne obciążenie kości skokowej, kość piętowa znajduje się w pionie, co jest znakiem rozpoznawczym stabilnej pozycji stopy i kończyny dolnej.