BIOMECHANIKA STAWU SKOKOWO- GOLENIOWEGO I STOPY

Rola kompleksu złoSonego ze stopy i stawu

skokowo-goleniowego:

• Stabilna podpora

• Amortyzacja sił reakcji podłoSa (shock aborbing)

• Adaptacja do zmiennego podłoSa

• Dźwignia wspomagająca lokomocję (ambulation)

Kompleks stopa/staw skokowo-goleniowy składa się z:

• Kości piszczelowej

• Kości strzałkowej

• 7 kości stępu

• 5 kości śródstopia

• 14 kości palców

• 2 trzeszczek

Stopę dzielimy na 3 przedziały:

• Tylny - kość skokowa i piętowa

• Śródstopie - kość sześcienna, łódkowata

i 3 klinowate (boczna, środkowa i przyśrodkowa)

• Przodostopie - kości śródstopia, kości palców,

trzeszczki

Kość piętowa ma jeden punkt kontaktu z podłoSem w pozycji podporowej

(weight bearing position)

Najbardziej naraSona na urazy (złamania)

Główne stawy:

• Skokowy górny (talocrural)

• Skokowy dolny (subtalar)

• Śródstopno-paliczkowe(metatarsophalangeal)

Chrząstka

• Kość skokowa - 1.1+/- 0.18mm

• Kość piszczelowa - 1.16+/-0.14mm

• Kość strzałkowa - 0.85+/-0.13mm

• Obszar z najgrubszą chrząstką występuje na kości skokowej - 2.38 mm

Ruchy zachodzą w 3 płaszczyznach:

• Strzałkowa - zgięcie grzbietowe i podeszwowe

• Czołowa - ewersja i inwersja

• Poprzeczna – przywiedzenie i odwiedzenie

Trójpłaszczyznowy ruch (triplanar motion)

• Pronacja – kombinacja zgięcia grzbietowego, ewersji, odwiedzenia,

• Supinacja – kombinacja zgięcia podeszwowego, inwersji, przywiedzenia,

Oś obrotu biegnąca przez kostkę przyśrodkową i boczną jest uproszczona

Zakres ruchu:

• Zgięcie grzbietowe - 20-43º

• Zgięcie podeszwowe - 34-54º

Zakres ruchu:

• Inwersja - 18-27º

• Ewersja - 4-27º

• Odwiedzenie i przywiedzenie - brak danych (najczęściej opisuje się razem z rotacją w stawie kolanowym)

Rzeczywiste osie ruchu w stawie podskokowym (subtalar joint)

Uwaga:

Występują znaczne międzyosobnicze (fizjologiczne) róSnice w połoSeniu osi ruchu

Łuki stopy;

• Boczny podłuSny

• Przyśrodkowy podłuSny

• Poprzeczny

Przyśrodkowe ustawienie kości skokowej w stosunku do piętowej powoduje ewersyjny moment obrotu w tylnej części stopy w wyniku wspólnego działania masy

ciała i sił reakcji podłoSa

Mechanika aktywności mięśniowej wokół kompleksu staw skokowo-goleniowy/ stopa

Zginacze grzbietowe stawu skokowo-goleniowego

•Piszczelowy przedni

•Prostownik palucha długi

•Prostownik palców długi

Podczas chodu funkcjonalna praca mięśni zginających stopę grzbietowo polega na

skurczu ekscentrycznym w celu przeciwdziałania siłom reakcji podłoSa powodującym zgięcie podeszwowe stopy

Akcja mięśnia piszczelowego przedniego:

• Silne zgięcie grzbietowe

• Mały udział w inwersji

Efekty osłabienia zginaczy grzbietowych:

• ObniSa zdolność do aktywnego zgięcia grzbietowego

• Opadanie stopy podczas chodu po kontakcie pięty z podłoSem

• Trudności w uniesieniu stopy podczas fazy przeniesienia (swing)

Efekty przykurczu zginaczy grzbietowych

• Ograniczenie i osłabienie siły zgięcia podeszwowego

• Ryzyko powstania stopy wydrąSonej (cavus foot)

• Ryzyko powstania stopy szponiastej (claw foot)

Zginacze podeszwowe:

• Brzuchaty – włókna typu I i II

• Płaszczkowaty – głównie włókna typu I, przekrój poprzeczny 2 razy większy od

brzuchatego

Ścięgno Achillesa ma duSy moment siły dla zgięcia podeszwowego i mały

moment siły dla inwersji

Efekty osłabienia zginaczy podeszwowych:

• Ograniczona moSliwość wspinania się na palcach

• Upośledza chód

• Zwiększa ryzyko powstania końskiej stopy

Efekty przykurczu zginaczy podeszwowych:

• Ograniczenie zgięcia grzbietowego

• Ryzyko powstania przykurczu zgięciowego w stawie kolanowym

• PrzeciąSenie stawu rzepkowo-udowego

Przykurcz mięśnia płaszczkowatego moSe prowadzić do przeprostu w stawie kolanowym (genu recurvatum):

- utrzymanie zgięcia podeszwowego

- zgięcie w stawach biodrowych

- pochylenie tułowia do przodu

Mięsnie głębokie tylnego przedziału

• Piszczelowy tylny

• Zginacz palców długi

• Zginacz palucha długi

Działanie

• Zginanie podeszwowe w stawie skokowogoleniowym

• Inwersja tylnej części stopy i śródstopia

Efekty osłabienia mięsni głębokich tylnego przedziału:

• Osłabia siłę inwersji

• Upośledza unoszenie na palcach

• Wywołuje dysbalans pomiędzy inwertorami i ewertorami

• Tendencja do ewersji i odwiedzenia stopy

• ObniSenie łuku podłuSnego przyśrodkowego stopy

• Rotacja wewnętrzna podudzia

Efekty przykurczu mięśni głębokich tylnego przedziału:

• Nadmierna inwersja

• Nadmierne zgięcie podeszwowe

• Przywiedzenie stopy

• Stopa varus

Mięśnie bocznego przedziału

• Mięsień strzałkowy długi

• Mięsień strzałkowy krótki

Działanie mięśni strzałkowych:

• Ewersja stopy

• Zgięcie podeszwowe stopy

Efekty osłabienia mięśni bocznego przedziału:

• Osłabienie ewersji

• Ryzyko powstania stopy varus

Mięsień strzałkowy długi poprzez przyczep do kości klinowatej przyśrodkowej

i kości I śródstopia powoduje zgięcie podeszwowe pierwszego członu stopy

(tzw. I promień)

Efekt przykurczu mięśnia strzałkowego długiego:

Siły reakcji podłoSa podczas stania (weightbearing position) wywołują moment siły

działającej supinacyjnie na tylny przedział stopy(hind foot)

Rola mięsni głębokich stopy (intrinsic muscles)

• Działają jako grupa (niemoSność izolowania)

• Aktywne są podczas chodu, w fazie podporu

• Są nieaktywne podczas stania (funkcje stabilizacyjne pełnią struktury pasywne)

• Osłabienie mięśni głębokich prowadzi do zaburzeń balansu mięśniowego (uniesienie łuku podłuSnego przyśrodkowego)

Fazy chodu

• Podczas chodu stosunek fazy podporu do fazy przeniesienia wynosi 60/40

Faza podporu:

• kontakt - 27%

• podpór - 40%

• propulsja - 33%

Fizjologiczny kąt i baza podczas chodu i biegu

• Kąt odwiedzenia podczas chodu - 10º

• Baza podczas chodu (c) - 2.5-3 cm

• Kąt i baza podczas biegu zmniejszają się

Zmiany w fazie podporu podczas chodu i biegu z róSnymi prędkościami

• Podczas chodu faza podporu jest dłuSsza od fazy przeniesienia

• Czas fazy podporu skraca się wraz ze wzrostem tempa ruchu

• Podczas sprintu faza podporu jest krótsza od fazy przeniesienia

Wzór prawidłowego wzoru nacisku stopy podczas chodu

Delikatne ścieranie obuwia, na pięcie od zewnątrz oraz na przodostopiu od środka

jest zgodne z wzorcem nacisku

Wpływ ustawienia przodostopia varus na ustawienie całej stopy

• Skręcone inwersyjnie przodostopie powoduje podczas podporu (weight bearing) pronację stopy w celu umoSliwienia kontaktu przyśrodkowej części stopy

Wpływ ustawienia przodostopia valgus na ustawienie całej stopy

• Skręcone ewersyjnie przodostopie powoduje podczas podporu (weight bearing) supinację stopy w celu umoSliwienia kontaktu bocznej części stopy

Wpływ ustawienia tyłostopia varus na ustawienie całej stopy

• Skręcone inwersyjnie tyłostopie powoduje podczas podporu (weight bearing) pronację stopy w celu umoSliwienia kontaktu przyśrodkowej części stopy

Wpływ ustawienia tyłostopia valgus na ustawienie całej stopy

• Skręcone ewersyjnie tyłostopie powoduje podczas podporu (weight bearing) supinację stopy w celu umoSliwienia kontaktu bocznej części stopy

Wpływ ograniczenia zgięcia grzbietowego (<10º) na ustawienie stopy

• Opadanie stawów stępu w celu umoSliwienia zgięcia grzbietowego

• Nadmierne obciąSenie przodostopia

• Ryzyko przeciąSenia rozcięgna podeszwowego (plantar fasciosis)

Prawidłowe napięcie struktur dynamicznych wokół stawu skokowego jest podstawą

prawidłowego funkcjonowania 1 mm bocznego przesunięcia kości skokowej w stawie skokowym górnym powoduje zmniejszenie powierzchni stawowej o 40%

Windlass mechanizm

(stabilizuje stopę podczas fazy propulsji, podwySsza łuk podłuSny przyśrodkowy, supinuje stopę)

Ograniczenie zgięcia grzbietowego, szczególnie w stawie śródstopno-paliczkowym I

powoduje zmniejszenie efektu windlass, co skutkuje ustawieniem pronacyjnym stopy, ograniczeniem rotacji zewnętrznej w stawie biodrowym i ograniczeniem rotacji miednicy po stronie przeciwnej