Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 18
1.1. Современные представления о телосложении человека и критериях
соматотипирования 18
1.2. Морфологические и функциональные характеристики стопы как органа
движения и особенности ее деформации при плоскостопии 41
1.3 Методы изучения структуры и функции стопы 56
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 71
Объект и объем исследований 71
Методы исследования анатомо-функционального состояния стопы 73
Методы математического анализа и моделирования 89
Глава 3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 91
3.1 Морфологическая и функциональная характеристика стоп детей
первого детства в зависимости от типа телосложения 91
Соматотипологические особенности детей первого детства 91
Морфофункциональная характеристика стоп детей 4-5 лет 93
3.1.3 Морфофункциональная характеристика стоп детей 6-7 лет с
различными типами телосложения 99
3.1.4. Сравнительная характеристика основных антропометрических
показателей стопы и ее анатомо-функциональное состояние детей с
различными типами телосложения в возрасте первой и второй половин
первого детства 107
3.2 Морфологическая и функциональная характеристика стоп детей
второго детства в зависимости от типа телосложения 113
3.2.1. Соматотипологические особенности детей второго детства 113
3.2.2. Анатомические и функциональные показатели стоп детей второго
детства без учета телосложения 114
3.2.3. Морфофункциональная характеристика стоп детей 8-12 лет с
различными типами телосложения 120
Показатели стоп девочек второго детства с различными типами телосложения 120
Показатели стоп мальчиков второго детства с различными типами телосложения 134
Сравнение основных анатомических показателей стоп девочек и мальчиков периода второго детства 146
3.3 Морфологическая и функциональная характеристика стоп детей
подросткового возраста в зависимости от типа телосложения 152
3.3.1. Соматотипологические особенности лиц подросткового возраста 152
Морфофункциональная характеристика стоп детей подросткового возраста в зависимости от пола 153
Морфофункциональные показатели левой и правой стопы девочек подросткового возраста без учета типа телосложения 159
Морфофункциональные показатели левой и правой стопы мальчиков подросткового возраста в сравнении с показателями девочек без учета типа телосложения 164
Морфофункциональная характеристика стоп девочек подросткового возраста с различными типами телосложения 170
3.3.6. Морфофункциональная характеристика стоп мальчиков
подросткового возраста с различными типами телосложения 179
3.3.7. Сравнение основных анатомических и функциональных показателей
стоп девочек и мальчиков подросткового возраста в типах
телосложения 187
3.4 Анатомо-физиологические особенности стопы в период юношеского
возраста 197
Соматотипологические особенности лиц юношеского возраста 197
Морфофункциональная характеристика стоп в юношеском возрасте в зависимости от пола 198
3.4.3. Анатомо-функциональные показатели левой и правой стопы
девушек юношеского возраста без учета типа телосложения 204
3.4.4. Морфофункциональная характеристика стоп девушек юношеского
возраста с различными типами телосложения 209
3.4.5. Морфофункциональные показатели левой и правой стопы лиц
мужского пола юношеского возраста без учета типа телосложения 221
3.4.6. Морфофункциональная характеристика стоп лиц мужского пола
юношеского возраста с различными типами телосложения 226
3.5 Возрастные изменения стопы в зависимости от пола и типа
телосложения 237
Возрастные анатомо-физиологические изменения стопы девочек в зависимости от типа телосложения 237
Возрастные анатомо-физиологические изменения стопы мальчиков в зависимости от типа телосложения 248
3.6 Морфофункциональная характеристика стопы в типах телосложения в
различные периоды онтогенеза у лиц женского пола и ее сравнение с
анатомо-функциональными показателями стопы лиц мужского
пола 259
Нормостенический тип 259
Гиперстенический тип 269
Астенический тип 280
3.7 Оценка линейных параметров динамических рядов стопы 295
3.8 Оценка комплексного морфофункционального состояния стопы
человека в разные периоды онтогенеза 301
Корреляционные связи соматометрических и анатомических параметров стопы 306
Множественная регрессия анатомических параметров стопы у лиц различных типов телосложения 309
3.11 Исследование анатомо-функциональных показателей стопы при
различных видах нагрузки в спортивной медицине 318
5 3.12 Экономическое обоснование применения компьютерной
плантографии в практическом здравоохранении 326
Глава 4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 332
ВЫВОДЫ 366
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 374
Условные обозначения
Введение к работе
В последние годы количество заболеваний костей и суставов у человека неуклонно растет (Поздникин Ю.И. с соавт., 2004; Орешков Б.И., 2004; Дрожжина Л.А., 2007; Миронов СП. с соавт., 2007; Троценко В.В. с соавт., 2007; Мандриков В.Б. с соавт., 2008; Андреева Т.М. с соавт., 2008; Dennison Е. et al., 2006). Среди них ведущее место занимают различные деформации стопы (Погосян И.А., Куранов В.Б., 2004; Каменев Ю.Ф., 2004; Конюхов М.П. с соавт., 2004; Николаева А.А. с соавт., 2005; Шапиро К.И., 2006; Лашковский В.В., 2008; Walczak М., Napiontek М., 2003; Leung А.К. et al., 2005; Abdel-Fattah М.М. et al., 2006; Pfeiffer M. et al., 2006; Wong R.A., 2007).
Несмотря на существование множества подходов к решению проблемы сохранения, укрепления физического здоровья и уменьшения патологии опорно-двигательного аппарата, не изученным остается вопрос об особенностях анатомо-функциональных свойств стопы человека в связи с его типом телосложения, возрастом, полом и уровнем физической активности (Дубровский В.И, 1999; Колпиков В.В., 2001; Сапин М.Р., 2007; Асфандияров Р.И. с соавт., 2007; Клаучек СВ. с соавт., 2007; Аверьянова-Языкова Н.Ф., 2007; Негашева М.А., 2008; Сердюков А.Г. с соавт., 2008; Unger Н., Rosenbaum D., 2004; Salivon I., Polina N., 2005; Alexeeva T.I., 2005; Li Y.L. et al., 2006; Zifchock R.A. et al., 2006).
Для получения достоверной информации, предусматривающей выбор
методов консервативного и оперативного лечения, проектирования и
изготовления корригирующих приспособлений и изделий, разработки
специальных технологий и материалов, крайне актуальным является
изучение изменения основных элементов стопы в процессе ее формирования
'' в постнатальном онтогенезе, а также в зависимости от статических и
", динамических нагрузок, геометрических и функциональных особенностей
8 (Ежов М.Ю., 2008; Скворцов Д.В., 2008; Dudkiewicz I. et al., 2002; El O. et al., 2006; O'Connor K. et al., 2006; Westberry D.E. et al., 2007).
При оценке общего состояния организма, крайне актуальным представляется характеристика анатомо-функциональных особенностей стопы (Панасюк Т.В., 2008; Федотова Т.К., 2008; Харламов Е.В., 2008; Мандриков В.Б. с соавт., 2008; Georgopoulos N.A. et al., 2004; Jurimae Т. et al., 2005; Monsma D.V., Malina R.M., 2005; Kaarma H. et al., 2005; Duncan M.J. et al., 2006; Kanatli U. et al., 2006; Stamm R. et al., 2006; Stamm R. et al., 2006; Gil S. et al., 2007; Lukacs L. et al., 2007). Раннее приобщение детей к физической культуре и спорту, определение у лиц разного возраста допустимой интенсивности нагрузки на стопу, а также спортивной специализации и будущей профессии требуют новых научных данных о возрастных особенностях структуры и функции стопы (Кашуба В.А., Сергиенко К.Н., 2008; Kulthanan Т. et al., 2004; Murphy D.F. et al., 2005; Butler RJ. et al., 2008). He изученным остаются анатомо-функциональные параметры стопы у спортсменов, испытывающих разные виды интенсивных нагрузок, нередко приводящих к ее травме (Michelson J.D. et al., 2002; Kinoshita M. et al., 2006).
Актуально решение проблемы контроля морфологического и функционального состояния стоп с целью выявления их нарушений. (Dowling A.M. et al., 2001; Dehne R., 2001; Mickle K.J. et al., 2006; Villarroya M.A. et al., 2007, 2008). Анатомо-функциональное состояние стопы в необходимой мере может быть оценено с помощью современных программно-аппаратных средств, обеспечивающих визуализацию соответствующих параметров (Калужский СИ., 2005; Самусев Р.П. с соавт., 2006; Давыдов В.Ю., 2008; Гавриков К.В. с соавт., 2008; Краюшкин А.И. с соавт., 2008; Black P.R. et al., 2000; Chen M.J. et al., 2003; Leung A.K. et al., 2004; Chen C.H. et al., 2006). Поэтому актуальным является создание программно-компьютерных комплексов, предназначенных для получения первичных данных о физическом состоянии стопы, как важнейшей опорной
9 части скелета (Лашковский В.В., Игнатовский М.И., 2008; Свиридёнок А.И., 2008, Сергиенко К.Н., 2008).
Вместе с тем, проблемы закономерностей в строении и функции стопы человека в связи с типом телосложения, полом и периодом постнатального онтогенеза в литературе отсутствуют. Не изучена вариантная анатомия стопы в пределах одной возрастной группы, отсутствуют необходимые данные о разграничении возрастных особенностей стопы и начальных стадий ее деформации, не определены параметры функциональной нормы этой части опорно-двигательного аппарата (Мицкевич В.А, Арсеньев А.О., 2006; Queen R.M. et al., 2007). Это позволило считать исследование анатомо-функционального состояния стопы человека на этапе ее формирования в постнатальном онтогенезе с учетом типа телосложения и пола с использованием оригинальной компьютерной технологии, обладающей высокой информативностью, доступностью, надежностью, быстротой выполнения, а также способностью к дистанционной передаче изображения, актуальной задачей, решение которой имеет как теоретическое, так и практическое значение.
Цель работы — изучить закономерности формы и строения стопы человека, ее функциональные особенности в зависимости от типа телосложения, пола, возраста в период постнатального формирования и установить изменения стопы под воздействием различных физических нагрузок.
Задачи планируемого исследования.
Получить антропометрические данные лиц первого и второго периодов детства, подросткового и юношеского возраста.
Определить возрастные и соматотипологические изменения анатомических параметров стопы человека в периоды первого и второго детства, подростковом и юношеском возрасте.
Выявить соматотипологические особенности формирования полового диморфизма и тендерные различия асимметрии стопы.
Установить корреляционную зависимость у лиц обоего пола и разных типов телосложения между анатомическими параметрами стопы на этапе ее формирования в постнатальном онтогенезе.
Установить корреляционную зависимость между анатомическими параметрами стопы и соматотипом у лиц от 4 лет до 21 года.
Создать математические модели стопы на основе уравнений множественной регрессии, позволяющие разработать нормативные анатомо-функциональные параметры по соматометрическим показателям.
Изучить анатомические и функциональные параметры стопы у лиц юношеского возраста, занимающихся различными видами спорта.
Выявить прогностические соматотипические и тендерные признаки, предрасполагающие к возникновению патологии стопы.
Научная новизна.
Впервые установлены закономерности различий морфологического и физиологического состояния стопы, определяемые динамичными формообразующими факторами (типом телосложения и полом) в зависимости от периода онтогенеза.
Впервые определены для каждого возраста и соматотипа линейные, угловые и плоскостные параметры стопы. Показано, что в период первого детства тендерные различия стоп не выявляются; соматотипические различия обнаруживаются. Установлено, что в период второго детства выявляются тендерные и усиливаются соматотипические значимые различия стоп по сравнению с периодом первого детства, увеличиваются линейные размеры стоп, возникают закономерные изменения угловых характеристик и площадей опоры. Не имеют аналогов данные о существовании закономерностей соматотипологических анатомических свойств стопы в подростковом периоде, характеризующиеся наиболее высокими темпами
возрастной динамики анатомических показателей по сравнению с другими периодами. Выявлено, что юношеский период характеризуется онтогенетическим завершением формирования стоп, наиболее выраженными соматотипическими и тендерными их различиями.
Впервые выявлено, что для всех изученных соматотипов характерны закономерные однонаправленные возрастные изменения продольного свода (рессорной функции) стопы. До периода второго детства включительно он увеличивается, а затем снижается до юношеского периода онтогенеза. Впервые показано, что наряду с анализом линейных и угловых характеристик морфо-функционального состояния стопы, высокой диагностической эффективностью обладают показатели абсолютной площади опорной поверхности и ее составляющие компоненты (площади опоры переднего, среднего и заднего отделов).
Впервые установлено, что в периоды от первого детства до юношеского линейные параметры динамических рядов (абсолютный прирост, темпы роста и прироста) выше у лиц разных типов телосложения мужского пола по отношению к аналогичным типам телосложения лиц противоположного пола.
Впервые выявлены типологические признаки формирования полового диморфизма стоп, статистически достоверно проявляющиеся, начиная с периода второго детства. Впервые установлено, что асимметрия стоп статистически значимо наблюдается, начиная с пубертатного периода, у лиц женского пола, и заключается в увеличении анатомо-функциональных параметров правой стопы (площади опоры, пяточного угла и коэффициента К).
Впервые, с использованием уравнений множественной линейной регрессии, создана математическая модель различных параметров стопы с учетом типа телосложения, возраста и пола, позволяющая разработать нормативные анатомо-функциональные параметры. Установлена корреляционная зависимость между анатомическими и функциональными
12 параметрами стопы в период ее формирования у лиц обоего пола различных типов телосложения. Выявлена корреляционная зависимость между анатомическими параметрами стопы и соматотипом у лиц первого, второго детства, подросткового и юношеского возраста.
На основе линейных и угловых показателей впервые создана математическая модель стопы, отличающаяся от известных ранее расширенным набором параметров, и позволяющая повысить точность и эффективность диагностики, уменьшить время исследования анатомо-функционального состояния стопы. Установлены прогностические соматотипические признаки-, предрасполагающие к возникновению патологии стопы.
Получены новые данные о влиянии воздействия многократно используемых различных видов физической нагрузки на структуру и функцию стопы. Установлено, что у юношей' наибольшие изменения со стороны структуры и функции стопы, находящиеся на границе нормы, отмечены у тяжелоатлетов, легкоатлетов и у лиц, занимающихся спортивными играми. Впервые показано, что наибольшие анатомо-функциональные изменения характерны для девушек, занимающихся легкой атлетикой, гимнастикой и аэробикой. Определено, что наименьшие изменения, как у девушек, так и у юношей отмечены у пловцов.
Научно-практическая значимость.
Полученные данные расширяют имеющиеся представления о закономерностях организации опорно-двигательного аппарата человека в норме с учетом телосложения, пола, возраста и физиологической нагрузки.
Созданная технология на основе планшетного сканирования и оригинальной компьютерной программы с графико-расчетным способом и автоматической выдачей заключения, может быть использована для получения новой морфометрической информации о строении стопы человека (патенты РФ №2253363 "Способ диагностики состояния отделов стопы" и №
13 2331360 "Способ оптимизации информационной поддержки врача ортопеда-травматолога в диагностике плоскостопия").
Данные о градации разных анатомических и функциональных параметров стопы, как в условиях нормы, так и при ее патологии могут быть использованы в работе лечебно-профилактических, спортивных и образовательных учреждений (патент РФ№ 2309663 "Способ определения анатомо-функционального состояния стоп").
Способ определения рессорной функции стопы под воздействием возрастающей нагрузки может быть использован в клинической практике (получено решение о выдаче патента по заявке №2007139135/14(042833) "Способ определения рессорной функции стопы с использованием возрастающей нагрузки").
Оценочные уравнения для индивидуального определения варианта различных анатомических параметров стопы по соматометрическим показателям (масса, рост и окружность- грудной клетки) могут быть использованы в диагностических и реабилитационных учреждениях.
Установленная взаимосвязь между формообразующими факторами (возрастом, полом и типом телосложения) и риском возникновения патологии стопы может применяться в лечебно-профилактических учреждениях.
Разработанные индивидуальные программы укрепления стопы и реабилитации нарушений ее функции, а также рекомендации по использованию новой технологии диагностики для массовых обследований с применением технологии планшетного сканирования* стопы целесообразно использовать в практике работы учебных образовательных, лечебно-профилактических и спортивных учреждений.
Метод исследования анатомо-функционального состояния стопы,
обладающий высокой медико-экономической эффективностью,
рекомендуется к использованию в практической медицине.
14 Результаты исследования будут полезны в учебном процессе на кафедрах анатомии человека, нормальной физиологии, травматологии и ортопедии.
Основные положения, выносимые на защиту.
Анатомическое и функциональное состояние стопы определяется в различные периоды онтогенеза типом телосложения.
Половой диморфизм стоп статистически значимо проявляется с периода второго детства и наиболее выражен в юношеском периоде.
Асимметрия стоп в большей степени характерна для лиц женского пола и статистически значимо проявляется, начиная с подросткового возраста.
Тип телосложения, определяет темпы изменения анатомо-функциональных параметров стопы в периоды ее формирования.
Для, каждого периода онтогенеза характерны определенные закономерности регрессионных и корреляционных взаимосвязей анатомо-функциональных параметров стопы, определяемых соматотипом.
Воздействие разных видов многократно повторяющейся спортивной физической нагрузки на стопу закономерно проявляется изменением ее морфологических характеристик и физиологических свойств.
Антропометрические параметры типов телосложения в разные возрастные периоды могут быть использованы для прогнозирования риска развития деформаций стопы.
Апробация работы и публикации.
Основные материалы диссертации были изложены и обсуждены на следующих национальных и международных конференциях и симпозиумах: Международная конференция «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2004); 3-ая, 4-ая и 5-ая Всероссийские научно-практические конференции "Медико-биологические и психолого-
15 педагогические аспекты адаптации и социализации человека" (Волгоград, 2004, 2005, 2008); Научно-практическая конференция «Информационно-вычислительные технологии и их применения» (Пенза, 2005); Научно-практическая конференция «Новые технологии в хирургии и клинической анатомии» (Пермь, 2005); VII, VI11 и IX Региональные конференции молодых исследователей Волгоградской области (2002-2004); Областная научно-практическая конференция «Вопросы диагностики, реабилитации патологии опорно-двигательного аппарата у детей» (Волгоград, 2005); Научно-практические конференции детских травматологов-ортопедов России (Волгоград, 2003; Воронеж, 2004; Саратов, 2005); Всероссийская конференция с международным участием "Управление движением" (Великие Луки, 2006); Научная конференция с международным участием Волжского гуманитарного института (Волжский, 2006); Международная научно-практическая конференциям ВГСХА (Волгоград, 2006); 111 Международная. научно-практическая конференция «Современное профессиональное образование в сфере физической культуры и спорта: актуальные проблемы и пути совершенствования» (Волгоград, 2006); III Международная научно-практическая конференция: «Физическая культура и спорт в 21 веке» (г. Волжский, 2006); Всероссийская конференция с международным участием "Новые информационные технологии в медицине", (Волгоград, 2006); Всероссийская научно-практическая конференция "Опыт работы центров социально-психологической адаптации студентов" (Волгоград, 2006); Научно-практическая конференция "Современная стратегия преодоления дефицита кальция и витамина Д у детей и подростков" (Волгоград, 2006); 1 Международная научно-практическая конференция "Биомеханика стопы человека" (Беларусь, г. Гродно, 2008); Международная научно-практическая конференция "Проблемы диагностики, укрепления и реабилитации опорно-двигательного аппарата у спортсменов", (Волгоград, 2008); 1-ая Всероссийская конференция "Физиология адаптации", (Волгоград, 2008).
Технология исследования анатомо-функционального состояния стопы была представлена: на выездной сессии Президиума РАМН (Волгоград, 15-16 июня 2005 г.); Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам в сфере приоритетных направлений науки и техники (Москва, 2004); круглом столе Волгоградского медицинского форума: «Инновационные проекты в области медицины» (Волгоград, 2005). Автоматизированный комплекс для диагностики плоскостопия демонстрировался на международной выставке в Москве в 2003 г.
Апробация диссертации проведена на расширенной межкафедральной конференции с участием сотрудников кафедр: анатомии, человека; патологической анатомии; судебной медицины; нормальной физиологии; лучевой диагностики и терапии, гистологии, цитологии и эмбриологии; физической культуры и здоровья Волгоградского государственного медицинского университета 22 декабря 2008 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 научных работ, в том числе 11 - в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в действующий "Перечень... ВАК" (медицинские науки, редакция апрель 2008); получены 3 патента на изобретения.
Реализация и внедрение результатов исследования.
Материалы диссертации внедрены в научно-педагогический процесс кафедр анатомии человека; нормальной физиологии; травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии; физической культуры и здоровья; физической реабилитации и спортивной медицины Волгоградского государственного медицинского университета. Результаты исследования используются в учебной и научной работе Волгоградского научного центра РАМН и администрации Волгоградской области, а также кафедры социальной работы и медицины Волгоградского государственного университета, и кафедры анатомии и биомеханики Волгоградской государственной академии физической культуры.
17 Разработанные и апробированные методы внедрены в диагностический процесс лечебно-профилактических учреждений г. Волгограда: детского ортопедического и травматологического отделений ГУЗ "Волгоградская областная клиническая больница №1", ортопедических отделений МУЗ "Городская клиническая больница №3", санаторной школы-интернат для детей со сколиозом "Созвездие", Волгоградского областного клинического центра восстановительной медицины и реабилитации №1.
