Изображение пальцевой пружины. Предоставлено: Фредди Сичтинг.
Исследователи говорят, что за пружины в обуви приходится платить.
Носок большинства туфель, особенно кроссовок, слегка изгибается вверх. Хотя эта кривая, называемая пружиной пальцев, может сделать шагание более комфортным и легким, она также может ослабить ступни и потенциально открыть их для некоторых распространенных (и болезненных) проблем, связанных со ступнями.
К такому выводу пришли гарвардский биолог-эволюционист Дэниел Э. Либерман, его бывший студент Оливер Б. Хансен 19-го года и два бывших исследователя, получивших докторскую степень, Фредди Сихтинг и Николас Б. Холовка, которые изучали пружины пальцев ног и их влияние на биомеханику. ходьбы. Их исследования подробно описаны в новом издании Научные отчеты.
Ученые обнаружили, что чем более изогнута пружина пальца ноги, тем меньше силы приходится прилагать ноге внутри обуви при отталкивании от земли во время ходьбы. Это означает, что мышцы стопы выполняют меньше работы, и это, как предполагают исследователи, может иметь последствия.
«Само собой разумеется, что если мышцы стопы должны выполнять меньше работы, у них, вероятно, будет меньше выносливости, учитывая, что многие тысячи раз в день вы отталкиваетесь пальцами ног», – сказал Либерман, Эдвин М. Лернер. II Профессор биологических наук и старший автор статьи.
Исследователи говорят, что эта потенциальная слабость может сделать людей более восприимчивыми к таким заболеваниям, как подошвенный фасциит – распространенное, трудно восстанавливаемое и болезненное воспаление толстой, похожей на паутину полосы ткани, которая соединяет заживающие кости с пальцами ног.
«Одна из самых больших проблем в современном мире стоп – это подошвенный фасциит», – сказал Либерман. «Мы думаем, что происходит то, что люди полагаются на подошвенную фасцию, чтобы делать то, что обычно делают мышцы. Когда у вас слабые мышцы и подошвенной фасции приходится выполнять больше работы, она на самом деле не приспособлена для этого, и поэтому воспаляется ».
Ученые говорят, что их следующий шаг – подтвердить свою гипотезу в будущих исследованиях.
«С эволюционной точки зрения ношение современной обуви с арочной опорой, амортизацией и другими поддерживающими элементами – явление совсем недавнее», – сказал Зихтинг, который сейчас является профессором движения человека в Технологическом университете Хемница в Германии и первым из авторов статьи автор. «Несколько линий доказательств предполагают, что слабые мышцы стопы могут быть частично следствием таких особенностей. В нашем исследовании нас интересовал практически повсеместный элемент современной обуви, который ранее не изучался: изгиб вверх передней части обуви ».
Он, конечно же, имеет в виду пружину для пальцев, которая постоянно сгибает носок над землей и стала почти повсеместной в современной обуви, особенно в спортивной обуви.
Проект начался после того, как Зихтинг и Либерман встретились на конференции в Бостоне и (конечно же) отправились на пробежку у реки Чарльз, где они говорили о биомеханике стопы и подошвенном фасциите. Это привело к тому, что в 2018 году Сихтинг пришел в Лабораторию скелетной биологии и биомеханики Либермана для работы над проектом с Холовкой, которая сейчас является доцентом антропологии в Университете Буффало, и Хансеном, бывшим гребцом Багрового цвета, получившим высшее образование в области эволюции человека. биология. Хансен работал над статьей в рамках своей почетной диссертации.
В эксперименте 13 участников ходили босиком и в четырех парах сандалий, изготовленных на заказ, по специально разработанной беговой дорожке. Беговая дорожка оборудована силовыми пластинами и системой инфракрасных камер для измерения мощности, затрачиваемой на каждый шаг. Каждая из сандалий имела разную степень угла наклона носка – от 10 до 40 градусов. Они были разработаны, чтобы имитировать жесткость и форму имеющихся в продаже обуви.
При анализе данных стало ясно, что движущая сила, создаваемая плюснефаланговыми суставами или суставами MTP (именно там пальцы ног соединяются с остальными костями стопы), уменьшается по мере увеличения изгиба пружины пальца на специально сделанных сандалиях. Суставы MTP – одна из ключевых особенностей, которые эволюционировали, чтобы люди могли ходить и бегать на двух ногах так эффективно и рационально.
«Уменьшая моменты в суставах MTP, пружины пальцев ног, вероятно, снимают с внутренних мышц стопы часть работы, необходимой для придания жесткости этим суставам», – пишут исследователи в своем исследовании. «Эти небольшие различия в мышечной работе, вероятно, со временем приведут к существенным различиям, если учесть, что средний человек в промышленно развитых странах делает от 4000 до 6000 шагов в день. Таким образом, привычное ношение обуви с пружинами пальцев стопы может подавить или вывести из строя способность внутренних мышц стопы генерировать силу ».
В статье исследователи поясняют, что необходимы дополнительные исследования по всем направлениям и что их исследование не связывает напрямую пружины пальцев стопы с подошвенным фасциитом или другими распространенными проблемами стопы. В исследование также вошли только обычные пользователи обуви, чьи ступни, возможно, уже были адаптированы к обуви с пружинами для пальцев.
«Это исследование выделило только один элемент нашей обуви», – сказал Хансен. «Необходимы дополнительные исследования, чтобы изучить, как рессоры пальцев ног взаимодействуют с другими элементами обуви, такими как жесткая подошва или амортизация. Это могло бы дать нам более полную картину того, как обувь влияет на нашу биомеханику ».
Тем не менее, они говорят, что нераспознанные биомеханические эффекты пружин пальцев на функцию стопы заслуживают дальнейшего рассмотрения.
«Прогулка в обуви с такими удобными элементами, как пружина для пальцев ног, имеет свои затраты», – сказал Сихтинг.
Однако не ожидайте, что пружины пальцев в ближайшее время куда-нибудь исчезнут.
«Мы любим комфорт», – сказал Либерман. «Вот почему мы сидим в креслах и пользуемся лифтами».
Ссылка: «Влияние восходящей кривизны рессор на биомеханику ходьбы у людей» 17 сентября 2020 г., Научные отчеты.
DOI: 10.1038 / s41598-020-71247-9
