Влияние высоты каблука на плантарное распределение давления под стопами

По данным ВОЗ около 75 % населения имеют проблемы, связанные с патологией стопы, которые могут негативно влиять на социальную сторону жизни индивидуума [1] .

Известно, что немаловажным фактором для лиц женского пола является их привлекательность, поэтому большая часть из них носит обувь на высоком каблуке [2-5] . Однако длительное использование такой обуви несет ряд негативных последствий. Первое, что отмечается, — это появление мозолей, боли в ногах, мышцах и пояснице.

Врачи и ортопеды подтверждают высокую корреляцию развития различных патологий ног, связанных с использованием обуви на высоком каблуке, таких как скелетно-мышечные нарушения, фасциит большеберцовой кости, вальгусная деформация первого пальца и растяжения лодыжки. Помимо этого, данная конструкция обуви на высоком каблуке снижает баланс, нередко приводящий к нарушению равновесия и, как следствие, к падению.

По данным массового обследования взрослого населения, число зарегистрированных случаев вальгусной деформации достигает почти 72 % [6] . Однако лишь 35-40 % пациентов серьезно относятся к приобретенной патологии и своевременно обращаются за медицинской помощью.

Появление данной деформации сопровождается нарушением опорной функции первой плюсневой кости и увеличением нагрузки 2-4-й плюсневых костей, а также приводит к рефлекторному сгибанию пальцев с формированием молоткообразной деформации. Это становится причиной появления болевого синдрома, нарушения походки, трудности подбора обуви, снижения активности пациента [7, 8] .

Длительное использование конструкции узкой обуви с высоким каблуком также повышает риск развития сосудистых заболеваний ног у женщин до 20% [9] , сопровождающихся нарушением кровотока в сосудах и риском возникновения варикозной болезни вен. Кроме того, из-за сосудистых патологий ношение подобной обуви абсолютно противопоказано больным с так называемой диабетической стопой (т.е. больным, страдающим сахарным диабетом второго типа). Им показана специальная ортопедическая обувь, предохраняющая стопу от сдавливания и потертостей.

Стоит отметить, что конструкция обуви также может влиять на протекание болезней стоп у людей, страдающих диабетом [10]. К сожалению, тенденция развития заболевания сахарного диабета в мире растет. По официальным данным в России на 2012 год было зарегистрировано 3 546 203 больных (сахарным диабетом 1-го типа — 314 159 человек, 2-го типа — 3 235 049 больных), а всего в мире зарегистрировано около 400 000 000 человек. Вместе с тем ожидается, что к 2030 году диабетом второго типа будет страдать половина европейского населения. Данное заболевание может прогрессировать в значительной степени и приводить в итоге к вынужденной ампутации нижних конечностей. Так, согласно научным данным, только в России ежегодно выполняется около 20 000 ампутаций нижних конечностей [11].

Таким образом, как отмечалось выше, конструктивные особенности обуви, отличающиеся высотой каблука, могут в значительной мере повлиять на развитие различных заболеваний как стоп, так и опорнодвигательного аппарата в целом, поэтому необходимо изучить влияние высоты каблука на биомеханику распределения давления под стопами при ходьбе.

• 2.    Методология

• 3.    Результаты

Исследование проводилось в биомеханической лаборатории Санкт -Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина) на аппаратно-программном комплексе ДиаСлед-М.

В эксперименте принимали участие 8 молодых женщин в возрасте 22.2 ± 2.3 год, массой тела 58.1 ± 5.3 кг, ростом 1.68 ± 0.03 с размером стопы 38. Лица с патологиями опорно-двигательного аппарата из тестирования исключались. При проведении эксперимента производился контроль скорости ходьбы человека 4км/ч ± 5%.

При обработке результатов стопа была условно поделена на три отдела (передний, средний и задний) для медиальной и латеральной сторон. Результаты давления представлены в процентах, за эталон был выбран каблук с высотой 0.5 см.

Статистический анализ производился в программе SPSS statistics V.23 методом однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Уровень статистической значимости был установлен p<0.05.

Таблица 1 демонстрирует результаты динамики распределения максимального давления для правой и левой ноги в процентах для каждого отдела стопы, а также статистическую значимость в индексе (* – p<0.05) между тестируемыми конструкциями в обуви.

Таблица 1

Максимальные значения нагрузки и среднеквадратического отклонения на каждый отдел стопы для медиальной (мед.) и латеральной (лат.) сторон

Левая нога
Высота каблука		Задний отдел	Средний отдел	Передний отдел
0,5 см	Мед.	100	100	100
	Лат.	100	100	100
1,5 см	Мед.	89,8 (6,8)*	115 (15,1)*	115,3 (10,8)*
	Лат.	99,9 (21,3)	167,2 (36,1)*	157,7 (14,6)*
6,5 см	Мед.	82,8 (20,1)*	138,5 (17,5)*	123,9 (6,8)*
	Лат.	117,8 (13,3)*	136,2 (23,7)*	118,3 (16,1)*
9,5 см	Мед.	67,1 (17,5)*	119,7 (13,5)*	198,9 (29,1)*
	Лат.	88,7 (11,2)*	106,2 (18,3)	116,4 (19,4)*
Правая нога
Высота каблука		Задний отдел	Средний отдел	Передний отдел

0,5 см	Мед.	100	100	100
	Лат.	100	100	100
1,5 см	Мед.	99,5 (12,5)	119,6 (12,1)*	115 (17,93)*
	Лат.	110,7 (13,7)	163,3 (31,4)*	152,6 (11,4)*
6,5 см	Мед.	91,1 (13,8)	140,5 (18,6)*	130,7 (13)*
	Лат.	112,8 (14,2)*	131,5 (21,2)*	118,3 (16,1)*
9,5 см	Мед.	72,1 (8,2)*	133,4 (21,8)*	203,4 (6,6)*
	Лат.	97,1 (4,5)	106,5 (22,1)	110,5 (17,7)

Экспериментальные результаты исследований показали, что обувь на высоком каблуке (6.5 и 9.5см) приводит к значительному уменьшению суммарного максимального давления на задний отдел стопы.

Для среднего отдела стопы обувь с высотой каблука в 1.5, 6.5 и 9.5 см в значительной степени увеличила максимальное давление латеральной и медальной стороны. Однако стоит заметить, что для высоты каблука 1.5 см центр масс сместился в латеральную часть, что способствовало увеличению давления в ней на 40% по сравнению с медиальной. Для высоты каблука 6.5 см максимальное давление среднего отдела было увеличено на 30% для латеральной и медиальной сторон. С увеличением высоты каблука до 9.5 см центр масс сместился в медиальную часть стопы, что повлияло на прирост давления на 33% по сравнению с медиальной.

Следует подчеркнуть значительные изменения центра масс и максимального давления переднего отдела стопы при ходьбе в обуви с различной конструкцией каблуков по высоте. Так, например, максимальное давление для высоты каблука 1.5 см в значительной степени смещено в латеральную часть стопы (на 57% больше, чем для каблука 0.5 см). Однако с увлечением высоты идет перемещение центра масс в медиальную часть и для высоты каблука 9.5 см этот показатель увеличивается почти на 100% относительно каблука 0.5 см.

На рисунке 1 наглядно  представлены  результаты диаграмм распределения максимальных значений давления для всех отделов стопы.

Рис. 1 – Графики распределения максимального давления для переднего, среднего и заднего отделов латеральной и медиальной части стопы

Тестируемые конструкции обуви показали значительные изменения траектории центра масс и нарушения баланса. На рисунке 2 представлены результаты траекторий центра масс в форме бабочки. Можно отметить, что с увеличением высоты каблука симметричность графиков резко уменьшается, а также наблюдается смещение центра масс вперед, что демонстрируют графики, полученные при тестировании обуви с высотой каблуков: 0.5 см (рис.2 а) и 1.5 см (рис.2 б).

Рис. 2 – Динамика оценки центра масс и баланса (а – высота каблука 0,5 см; б – высота каблука – 1,5 см; в - высота каблука – 6,5 см; г - высота каблука – 9,5 см)

• 4.    Дискуссия

• 5.    Заключение

Результаты исследования показали значительное увеличение плантарного давления на передний и средний отдел стопы при использовании обуви с высоким каблуком. Подобные изменения могут привести к снижению функциональности стопы, а также к перераспределению увеличенного давления в других отделах, тем самым повышая риск травм и падений [12]. Увеличение максимального давления ведет не только к развитию патологий и появлений травм, но и к различным заболеваниям кожи, как подтверждается рядом исследований, проведенных в прошлом [13, 14].

Анализ графиков, представленных на рисунке 1, демонстрирует резкое снижение симметричности траекторий центра масс с увеличением высоты каблука. Раннее проведенное исследование австралийским университетом Виктория выявило четкую корреляцию между асимметрией распределения траектории центр масс и развитием деформаций стоп, при этом был предложен метод идентификации типов асимметрии, каждый из которых может быть связан с развитием определенной патологии [15] .

Можно отметить, что с увеличением высоты каблука происходит перенос центра масс давления в медиальную сторону переднего отдела стопы. В этом случае, направление силы реакции опоры смещается в медиальную часть от центра сустава, что влечет увеличение медиального (абдакционного) момента. Вследствие этого, может увеличиться вальгус голеностопного сустава и варус колена. Такого рода изменения могут повысить риск развития остеоартроза коленного сустава, а также повлиять на различные осложнения опорно-двигательного аппарата в будущем [16] . Значительные изменения плантарного давления при использовании обуви с высоким каблуком еще могут быть связаны с изменениями кинематики и кинетики движений нижних конечностей, что повреждается исследованием, проведенным в университете Лова (США) [17] .

Исследование показало, что конструктивные особенности обуви ведут к значительным изменениям динамики переката стопы и тела человека. Измеренные при этом кинетические данные плантарного давления несут важную информацию о биомеханике опорно-двигательного аппарата, которые могут быть использованы для лечения и реабилитации заболеваний.

Рекомендуется правильно подбирать обувь с целью уменьшения вероятности развития различных патологий, так как использование в течении долгих лет высокого каблука несомненно может повлечь за собой анатомические изменения стопы и повлиять на биомеханику ходьбы.