BIOMECHANIKA
NOHA
FUNKCE NOHY Pro zcela specifickou lokomoční funkci lidské dolní končetiny je nezbytné, aby noha, která je terminálním článkem končetiny, plnila funkce:
STATICKÉ − nosné (absorbovat energii dopadu)
DYNAMICKÉ − lokomoční (provedení odrazu)
K tomu musí být dostatečně flexibilní, ale zároveň i dostatečně rigidní. „Každý krok začíná noha jako pružná, flexibilní a přizpůsobivá struktura, a končí jej jako rigidní páka.“
KOSTRA NOHY Noha je složená z 26 kostí (7 tarzálních kostí, 5 metatarzů a 14 falang), dále pak ze 107 vazů a 19 svalů.
STRUKTURA NOHY Tři funkční segmenty (Vařeka, 2003)
Zánoží
Středonoží
os talus os calcaneus
os cuboideum ossa metatar. I.-V. os naviculare phalanges dig. pedis ossa cuneiformia
Chopartův kloub
Přednoží
Lisfrankův kloub
KLOUBY NOHY
TYPOLOGIE NOHY Základní typy (Klementa, 1987)
Egyptský (obyčejný) Řecký (klasický) Polynéský (kvadratický)
1>2>3>4>5
1<2>3>4>5
1=2>3>4>5 1=2=3=4>5
− typický pro evropskou
− vhodný pro přenos − v Evropě asi 9 %
populaci
zátěže na předonoží
− sklon k hallux valgus
− zvýšená zátěž na II. metatarz
− „obdélníkový“ tvar
POHYBY NOHY
dorzální flexe 20-30° rovina sagitální
plantární flexe 30-50° ?Na flexi se podílí dlouhé extenzory prstů, na extenzi dlouhé flexory prstů.? ?Pohyb nohy dopředu a nahoru je označován jako dorzální?
POHYBY NOHY
abdukce, addukce (rozsah asi 35-45° při extenzi kolene, při flexi kolene a rotaci až 90°)
rovina frontální
abdukce a addukce patní kosti − v transverzální rovině abdukce a addukce prstů nohy − v transverzální rovině, dlouhá osa prochází II. metatarzem valgozita x varozita abdukční x addukční postavení distálního segmentu vzhledem k proximálnímu
HLAVNÍ OSY POHYBU Osa hlezenního kloubu FL, EX
PR, SU AB, AD
Dílčí pohyby nemohou probíhat samostatně
⇒ flexe, extenze
POHYBY NOHY Supinace (50°), pronace (20-30°) – jednoduchý pohyb ve frontální rovině kolem dlouhé osy nohy supinace – ploska se stáčí dovnitř pronace – ploska se stáčí zevně
Inverze, everze – sdružené pohyby AD + SU + PL FL →
inverze
AB + PR + DO FL →
everze
(Čihák, Kapandji)
Supinace, pronace – komplexní pohyby Inverze, everze – pouze kolem dlouhé osy nohy (Valmassy, Williams & Warnick, Reynolds)
POHYBY NOHY
O jaký řetězec se jedná? Popisujeme popis celé nohy nebo jejich částí vůči sobě? Vzhledem k čemu popisujeme pohyb?
POHYBY NOHY
pohyby v kloubech nohy probíhají často v uzavřeném řetězci → není možné provést pohyby pouze v jednom kloubu inverze, everze – pohyby nezatížené nohy jako celku (otevřený řetězec) + pohyby zánoží v subtalárním kloubu supinace, pronace – pohyby zatížené nohy jako celku (uzavřený řetězec) + pohyby přednoží vzhledem k zánoží (Vařeka)
HLAVNÍ OSY POHYBU Henkeova osa − společná osa pohybu v subtalárním a Chopartově kloubu
výchozí poloha
konečná poloha
Univerzální heterokinetický kloub − kombinace dvou nekolmých os → pohyb ve dvou kolmých rovinách Kapandji (1987)
SUBTALÁRNÍ KLOUB
osa probíhá dorzomediálním okrajem loďkovité a lateroplantárním okrajem talu
kosti
Poměr inverze : everze
2:1
Na 1° v sagitální rovině připadnou 3° v rovině transverzální nebo frontální.
SUBTALÁRNÍ KLOUB
uzavřený řetězec – model pantu, který se nachází mezi talem a kalkaneem a spojuje dvě ramena ležící ve dvou na sebe kolmých rovinách Valmassy (1995) Vařeka (2003)
SUBTALÁRNÍ KLOUB
rotace jednoho ramene kolem dlouhé osy má za následek rotaci druhého ramene kolem jeho vlastní dlouhé osy
pohyb v subtalárním kloubu má za následek především rotaci nohy ve frontální rovině
při vnitřní rotaci tibie → zevní rotace talu kolem jeho dlouhé osy v rovině frontální → pronace nohy při zevní rotaci tibie → vnitřní rotace talu kolem jeho dlouhé osy v rovině frontální → supinace nohy
CHOPARTŮV KOUB (příčný zánártní)
z kineziologického hlediska funkční jednotka → kalkaneuokuboidní + talonavikulární kloub kombinace pohybů kolem 2 os v rovině frontální (dominantní) – supinace, pronace (udržení kontaktu s podložkou) v rovině sagitální – dorzální flexe se současnou abdukcí, plantární flexe s addukcí
CHOPARTŮV KOUB (příčný zánártní) Magee (1992) Vařeka (2004)
rozsah pohybu výrazně ovlivněn postavením v kloubu subtalárním při everzi/pronaci – maximální rozsah pohybu, malá stabilita při inverzi/supinaci – větší stabilita, noha rigidní (malý rozsah pohybu, může sloužit jako páka)
CHOPARTŮV KOUB (příčný zánártní) Henkeova osa
Kapandji (1987)
vnitřní rotace tibie → pronace zánoží → relativní supinace přednoží SNÍŽENÍ zevní rotace tibie → supinace zánoží → relativní pronace přednoží ZVÝŠENÍ Model pantu je doplněn o rozdělení distálního segmentu pomocí pivotu
KLENBA NOŽNÍ Vyvinula se postupem vývoje, přechodem člověka na chůzi „po zadních“ pro odpružení celého těla proti otřesům, kterým by jinak byly při každém kroku vystaveny vnitřní orgány, hlava a zejména mozek.
U dítěte se vyvíjí postupně a vytvořená je až kolem třetího roku věku.
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Systém tří oblouků Kontakt nohy s podložkou ve třech bodech Pružná složka tlumící otřesy Os naviculare → funkce klenáku
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ „Tradiční“ pohled x „střecha“ nebo „štafle“ udržování krokví v požadovaném postavení pomocí kleštin
Odolávání dynamickým změnám
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Podélná x příčná mediální, laterální
x
transverzální oblouk
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Podélná klenba
Mediální − calcaneus, talus, os naviculare, os cuneiforme mediale, I. metatarz. Tři paprsky s vrcholem v kosti loďkovité. Největší, nejdelší, nejpružnější − vrchol leží 15-18 mm nad podložkou.
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Podélná klenba Laterální − calcaneus, os cuboideum, V. metatarz; závěrný klenák – processus anterior calcanei. Oblouk je nízký (3-5 mm nad podložkou), měkké tkáně se dotýkají podložky. Více rigidní − závisí na napětí lig. plantare longum. Působení sil se přenáší přes talus na kalkaneus.
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Příčná klenba − relativně plochý oblouk, někdy i opačně klenutý Hlavička I. až V. metatarzu; závěrný klenák – hlavička II. metatarzu, nejvýše nad podložkou asi 9 mm. Oblouk relativně oploštělý, měkké tkáně se dotýkají podložky. Transverzální klenutí po celé délce nohy
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Příčná klenba První metatarzální paprsek je uložen nejvýše a svírá s podložkou úhel 18-25° (15° pro druhý, 10° pro třetí, 8° pro čtvrtý a 5° pro 5. metatarz).
ARCHITEKTONIKA KLENBY NOŽNÍ Udržení podélné a příčné klenby nožní je závislé na 3 činitelích: - kostní architektonice - ligamentózním systému - svalech nohy a bérce
FUNKCE SVALŮ Noha tvoří pevný, ale přizpůsobivý kontakt s terénem, po kterém se pohybuje a který „uchopuje“.
Vnitřní svaly nohy se aktivují při adaptaci na terén a nastavují profil nohy při udržování vzpřímeného držení.
Vnější svaly nohy slouží k udržování stabilní polohy ve vzpřímeném stoji, které je trvale provázeno nepatrným kolísáním mezi supinací, pronací, flexí a extenzí. Dále mají vliv na udržení nožní klenby a slouží k odvíjení chodidla při chůzi.
Funkční adaptabilita nohy je tak veliká, že v případě nouze může nahradit i úchopovou funkci ruky.
FUNKCE SVALŮ − TVAR KLENBY NOŽNÍ
Působení výsledné tahové síly svalů bérce
FUNKCE SVALŮ − TVAR KLENBY NOŽNÍ
?
EMG studie naznačují, že při „normálním“ zatížení (chůze, stoj) nejsou svaly aktivovány. K výrazné aktivaci dochází po nárůstu zatížení. Aktivní svaly = dynamická rezerva
FUNKCE SVALŮ − TVAR KLENBY NOŽNÍ M. tibialis posterior Snížení přední části mediálního oblouku
M. flexor hallucis longus Stabilizace os talus a oc calcaneus
M. peroneus longus Akcentuje všechny tři oblouky
M. abductor hallucis longus Přiblížení obou konců oblouku
M. exten. hallucis longus M. tibialis anterior Oploštění klenby
TVAR KLENBY NOŽNÍ − PLOCHÁ NOHA
STATICKÉ ZATÍŽENÍ NOHY − OPĚRNÁ BÁZE Má tvar lichoběžníku s kratší zadní stranou tvořící spojnici pat. Osy nohou se odchylují od střední čáry 15°–20° (6°–16°) laterálně. Při paralelním postavení je odvíjení chodidla zhoršeno ⇒ paty jsou od sebe vzdáleny asi o stopu, chodidla a špičky svírají úhel asi 30°. Symetrie zátěže opěrné báze při vyrovnaném stoji − stranový rozdíl zátěže nemá převyšovat 10 % celkové hmotnosti.
ZATÍŽENÍ NOHY Rozložení zatížení nohy: - hlavička I. metatarzu 2/6 - hlavička V. metatarzu 1/6 - kalkaneus
3/6
- předonoží
2/5
- pata
3/5
(Kapandji, 1987)
(Eis, 1976)
STATICKÉ ZATÍŽENÍ NOHY Při statické zátěži se při zatížení chodidlo rozšíří a oploští. Pokles vnitřního paprsku
snížení kalkaneu
posun talu směrem dolů a dozadu
člunková kost klouže po talu nahoru a sama při tom klesá
FUNKCE NOHY PŘI CHŮZI Tělesná hmotnost je „z holeně“ přenášena přes horní hlezenní kloub na talus. Zde se rozděluje do třech směrů a vznikají tři opěrné body. Pata musí být stabilní, zatížená celá. Opora se přenáší dále do palcového (I.) a malíkového (V.) metatarzu. Při vadném zatížení přebírá hlavní tíhu pata (asi polovinu hmotnosti těla).
ZMĚNY FYZIOLOGICKÉ FUNKCE NOHY
Porucha funkce → přetěžování vazů → zmenšení stability → větší aktivita svalů → přetížení svalů při neekonomické činnosti → omezení funkce svalů (rigidita) → změny ve vyšších etážích hybného systému → změna stereotypu Vařeka (2004)
OPOROVÁ FÁZE PŘI BĚHU Při běhu střední rychlostí působí na nohu při každém došlapu dvoj- až trojnásobek vlastní tělesné hmotnosti. Správná technika došlapu − první kontakt nohy se zemí na vnější straně paty → zhoupnutí chodidla mírně směrem dovnitř a vpřed → aktivní zapojení kotníku a odraz přes palcovou část předonoží → rozložení reakční síly podložky na větší plochu.
OPOROVÁ FÁZE PŘI BĚHU Došlapování na vnitřní stranu chodidla (pronace). Lidé s dolními končetinami do „X“, s podélně plochýma nohama. Nadměrná pronace v průběhu odvíjení chodidla (pronační propad) → přetížení nožní klenby, kolen a Achillovy šlachy. Došlap na vnější stranu chodidla (supinace). Běžci s dolními končetinami do „O“ nebo se zvýšenou klenbou nohy. Mírná supinace na začátku došlapu je zcela přirozená a žádoucí.
