Studium biomechaniky chůze
Chůze je nejpřirozenějším lokomočním pohybem člověka. Její pohybový vzorec se do jisté míry shoduje u všech zdravých lidí. Svého individuálního charakteru chůze nabývá už od období mladšího školního věku (Straus, 2007) díky jedinečnosti každého člověka, některé odchylky od normálního vzorce chůze však mohou být způsobeny různými patologickými jevy. Možností, jak vzorec chůze u dané osoby najít a objektivně posoudit, je více. Pro posuzování je však důležité znát stavbu nohy, vědět, jak má noha správně pracovat, a jak funkci nohy ovlivňují případné vrozené či získané deformity nohy.
Stavba a funkce nohy, typy chůze
Obr. 1 kosti nohy (skolajecna.cz, 2013)
Výztuhu nohy tvoří kosti (viz obr. 1), které řadíme do tří hlavních oddílů. Nejblíže tělu je zánártí, které je málo pohyblivou částí nohy a má za úkol přenášet váhu těla. Skládá se ze sedmi zánártních kostí: kost hlezenní (talus), kost patní (calcaneus), kost loďkovitá (os naviculare), kost krychlová
(os cuboideum), vnitřní klínová kost (os cuneiforme mediale), střední klínová kost (os cuneiforme intermedium) a vnější klínová kost (os cuneiforme laterale). Druhý oddíl - nárt - je tvořen pěti kostmi nártními (ossa metatarsi), je pružný a slouží k tlumení nárazů. Kosti zánártní a nártní tvoří podélnou a příčnou klenbu nohy. Posledním oddílem jsou články prstů. Dohromady je jich čtrnáct – palec má dva články, ostatní prsty po třech. Hlavní funkcí prstů je udržování stability, přičemž palec má důležitou funkci při odvíjení chodidla od podložky.
Obr. 2 Mediální a laterální podélná klenba a příčná klenba (ftk.upol.cz, 2013)
Za charakteristickým tvarem lidské nohy nestojí žádná vyztužující kloubní pouzdra, vazy či speciální kosti, ale aktivní krátké svaly plosky nohy a přední sval holenní. Správný anatomický tvar nožních kleneb tedy svou činností udržují především měkké tkáně. Přítomnost měkkých i tuhých tkání zaručuje potřebnou pružnost i pevnost nožních kleneb, při oslabení svalů a vazů dochází k propadání kleneb. (Řihovský, 1975)
Svaly, které ovlivňují nožní klenbu, se dají rozdělit na svaly akcentující oblouk nožní klenby a svaly redukující zakřivení oblouku klenby pro mediální i laterální oblouk podélné nožní klenby (obr. 3). Mezi svaly akcentující mediální oblouk podélné klenby patří m. tibialis posterior, m. fibularis longus, m. flexor hallucis longus, m. abductor hallucis. Zakřivení mediálního oblouku podélné nožní klenby redukuje m. tibialis anterior a m. triceps surae. Laterální oblouk akcentují m fibularis brevis, m. fibularis longus, m abductor digiti minimi. Laterální oblouk redukují m. fibularis tertius, m. extensor digitorum longus, m. triceps surae. (Vařeka, Vařeková, 2009)
Obr. 3 Mechanismy udržující klenbu nohy (Čihák,1987): Modře - síla (tíha) působící na klenbu nohy, Červeně - Výslednice tahu bércových svalů, Zeleně - Ligamenta udržující klenby, Černě - směry tahu svalů udržující klenbu, 1 m.tibialis anterior, 2 m.tibialis posterior, 3 flexor hallucis longus, 4 m. fibularis longus, 5 m. fibularis brevis.
Noha má statickou a kinetickou funkci. Statická funkce zprostředkovává přenos váhy těla na podložku. Ve stoji při normální poloze těžiště a klenutí nohy se většina váhy přenáší v ose protínající druhou kost nártní a kost patní (obr. 4). Zadní část nohy nese tři pětiny celkového zatížení, k čemuž je přizpůsobena přítomností masivních kostí hlezenní a patní, na kterou se prostřednictvím nejsilnější šlachy v těle – Achillovy- upíná trojhlavý sval lýtkový. Kosti i svaly přední části nohy jsou slabší, zato je přední část pružnější a uplatňuje se více při pohybu než ve stoji. Za normálních podmínek se při stoji opírá noha o podložku jen třemi body (viz obr. 4): hrbolem kosti patní a hlavicemi nártní kosti palce a malíku.
Kinetická funkce nohy zprostředkovává pohyb po podložce. Při normální chůzi se noha správně nejdříve dotkne podložky patní částí, po ní se k podložce přiklání zevní hrana nohy. Po dotyku hlavice páté (malíkové) kosti nártní se noha překlápí na vnitřní hranu a do kontaktu s podložkou se dostává třetí statický opěrný bod – hlavice první kosti nártní (palcová). V tom okamžiku se začne zvedat pata a po kostech nártních se začnou odvíjet i prsty. Ty opouštějí podložku v pořadí od malíku k palci, který pak odráží váhu těla na patní část druhé nohy do následujícího kroku.
Obr. 4 Rozložení tíhy a tři opěrné body (Bielický a kol., 1959)
Můžeme rozlišit šest typů chůze: chůzi se špičkami přímo dopředu, která je nejvýhodnější pro správné odvíjení nohy, je ekonomická a málo únavná; chůzi se špičkami odkloněnými od osy do třiceti stupňů, která je považována za estetickou a z anatomického hlediska za normální, na rozdíl od chůze se špičkami odkloněnými více než o třicet stupňů, kde při odvíjení nohy dochází ke kroutivému pohybu v palcovém kloubu a následkem jeho rychlého opotřebování se palec postupně vbočuje; chůze se špičkami dovnitř je typická pro děti, které nemají dostatečně vyvinuté svalstvo a chůzí po vnější straně nohy chrání podélnou klenbu proti přetěžování; chůze indiánská se vyznačuje kroky v jedné přímce, je opět ekonomická, protože se práce rozděluje na větší množství svalových skupin a to i skupin trupu. (Řihovský, 1975)
Deformity nohy a prstů vrozené a získané
Vrozené deformity mohou vzniknout buď na genetickém podkladu, chybou v prenatálním vývoji například v důsledku nemoci matky nebo perinatálně, tedy při komplikovaném průběhu porodu. Mezi vrozené vady nohou patří noha kososvislá, tedy ve svislém a vybočeném postavení, opírá se o přední část malíkové hrany, častěji se objevuje u chlapců. Noha patní vbočená, je hřbetem nohy přitažená k bérci, patní kost je vbočená. Patní postavení nohy se dá cvičením napravit, vbočení se však postupně zhoršuje v podélně plochou nohu. Vrozeně vybočená první kost nártní vyžaduje nošení ortopedické obuvi. Vrozeně kolébkovitá noha je těžkou deformitou vyznačující se opačným vyklenutím podélné klenby a znemožněním anatomické chůze kvůli nesprávnému odvíjení nohy od podložky. I po operativní léčbě noha zůstává plochá.
Spektrum získaných vad je široké kvůli velkému množství negativních vlivů působících na nohy. Příčinou získaných vad nohou bývá nejčastěji přetížení nohou v důsledku volby nevhodné, rozměrově či konstrukčně nevyhovující obuvi. Dále potom nadváha, těhotenství, nošení nadměrných břemen, špatné pohybové návyky – styl chůze, různá zranění a onemocnění. Závažnou a častou vadou je podélně plochá noha (obr. 5). Vzniká poklesem podélných kleneb. Podle závažnosti se ploché nohy rozdělují do čtyř stupňů. Projevují se zvýšenou únavností nohou, pálením, někdy i bolestí na přední straně bérce. U těžších případů se vyskytuje zvýšené pocení nohou, otoky, nedokrvení dolních končetin, křečové žíly. V nejtěžším stádiu může dojít i k deformačním změnám na kostech a značné bolestivosti ztěžující pohyb. Pokles podélných kleneb nelze vyléčit, ale lze jej anatomicky i funkčně upravit a zamezit tak obtížím.
Obr. 5 Plantogram plochého, zdravého a vypouklého chodidla (ortopedica.cz, 2013)
Klenby nožní může také postihnout příčně plochá noha. Bývá způsobena nošením obuvi s příliš vysokým podpatkem, při čemž se přetěžuje přední část nohy. Ta na zátěž není anatomicky přizpůsobena a reaguje poklesem hlaviček nártních kostí, což způsobuje únavnost ze zhoršené pružnosti chůze a bolesti pod pokleslými hlavičkami kostí. Další vadou je noha svislá, která se vyskytuje v kombinaci s vadou předešlou, neboť vzniká dlouhodobým nošením obuvi s vysokými podpatky. Dochází ke zkrácení lýtkového svalu, který zabraňuje došlápnutí nohy na patu.
Noha vyklenutá se často vyskytuje u dětí. Podélná klenba je nadměrně vyklenutá, zatímco příčná bývá snížená. Problémem bývá najít vhodnou obuv, protože se noha se zvýšeným nártem obvykle nevejde do sériově vyráběné obuvi.
Dalšími vadami nohou jsou například noha vbočená, vybočená nebo noha hákovitá. Ke zhoršené funkčnosti nohou kromě jejich vad přispívají také vrozené a získané vady prstů. Vrozené jsou nejčastěji srůsty, nadpočet prstů, nebo částečné či úplně nevyvinutí prstů. Dále jev označovaný jako metatarzální formule nohy, kdy je palec kratší než ostatní prsty, nebo naopak výrazně delší. Taková noha je potom náchylnější k získání vad prstů.
Získanou deformitou prstů nohou s nejčastějším výskytem je vbočený palec, vznikající při nošení krátké a špičaté obuvi, kdy se palec přizpůsobuje módnímu tvaru boty. Přitom dochází k porušení funkce palce při odvíjení nohy. Často se také vbočený palec vyskytuje u lidí s plochýma nohama, kteří používají styl chůze se špičkami vytočenými víc než třicet stupňů a přetěžují tak kloub palce.
Kladívkovité a drápovité prsty jsou také následkem nevhodné obuvi, především příliš krátké a na vysokém podpatku. Kladívkovitý prst se vyznačuje trvalým ohnutím mezi prvním a druhým článkem (prst je skrčený), drápovitý prst má poslední článek ohnutý dolů k podložce. U těchto vad často dochází ke tvorbě kuřích ok. Operativně se dají tyto vady dobře napravit.
Další deformitou je podobně jako vbočený palec i vybočený malík, napravuje se spíše konzervativně. Komplikací vbočeného palce může být p řeložený prst, pod který se palec podsouvá a u prstu vzniká kladívkovitá deformace. Když u vbočeného palce dochází k přetěžování kloubu palce, může dojít ke komplikaci, kterou nazýváme ztuhlý palec. Je to stav, kdy palec přichází o svou pohyblivost a kloub je velmi bolestivý. Tyto vady se napravují operativně. V místech, kde obuv trvale tlačí na kosti kryté jen kůží, dochází ke dráždění okostice, která se v rámci obrany obaluje dalšími kostěnými buňkami a vzniká kostěný výrůstek. Tyto výrůstky jsou bolestivé, vznikají u vbočených prstů na nártních kostech, na hřbetě nohou u lidí s vysokým nártem, na patě – dvojitá pata při nošení obuvi, která na noze drží zvýšeným tlakem ve špičkové a patní části, patní ostruha na spodním hrbolu patní kosti při podélně ploché noze. (R. Řihovský, 1975)
Užívané metody studia biomechaniky chůze
Velmi častou užívanou je v poslední době například metoda 3D kinematické analýzy, při které se v průběhu pohybu prostřednictvím kamer (viz obr. 6) a dalších přístrojů, jako jsou goniometry či akcelerometry, zachycují časoprostorové údaje o jednotlivých částech těla. Výsledkem tohoto snímání je po počítačovém zpracování trojrozměrný model provedeného pohybu i s informacemi o poloze, rychlosti, zrychlení a silách působících v daném čase na dané části těla. Tato metoda je technicky a materiálně poměrně náročná, proto se mnohdy vyplatí volit jinou variantu. (M. Janura, F. Zahálka, 2004)
Obr. 6 Rozmístění kamer při kinematické analýze (M. Janura, F. Zahálka, 2004)
Tou může být právě analýza plantárního tlaku v průběhu kroku – tedy došlapování a odvíjení chodidla od podložky. Tuto metodu lze provádět více způsoby - záleží na použití měřicích přístrojů, což mohou být tlak měřící desky (emed), vložky do bot opatřené snímači (pedar), jednotlivé senzory a další.
Měření plantárního tlaku
K měření plantárního tlaku může být použito více druhů přístrojů, které rozlišujeme na základě rozmístění čidel a velikosti měřicí plochy, na základě principu senzorů a jejich hustoty rozložení, dále podle snímkovací frekvence a dalších technických parametrů.
Systémy pro měření
Tyto systémy dělíme do tří hlavních skupin: plantografické desky (viz obr. 7), vložky měřící tlak přímo v botách a podrážkové systémy. Desky mohou být užity pro statická či dynamická měření, například při stoji a chůzi, u normálních i patologických subjektů. Měření deskou se uskutečňuje v laboratorních podmínkách, kde se deska zabuduje do speciálního chodníku.
Proband se dostává do kontaktu s deskou po několika krocích, které začíná na vyměřené startovní čáře. Přestože se desky mohou používat pro měření obutých osob, obvykle se údaje měří z bosých nohou, protože struktura boty může zakrýt klíčové informace o anatomické struktuře nohy. Proto se tyto systémy užívají k hodnocení funkčních charakteristik nohy, ale ne pro vyšetřování okamžitého působení obuvi či ortopedických vložek na chodidlo. ložky do bot měřící tlak (viz obr. 8) detekují tlak mezi chodidlem a botou. Proto mohou být používány k hodnocení interakcí mezi povrchem nohy a povrchem boty u různých konstrukcí a modifikací obuvi. Největší výhodou tohoto systému je, že při jednom měření může být naměřeno více kroků. Pokud se vložka se senzory během chůze nepohybuje, můžou být tyto údaje potom snadno zprůměrovány a přesněji analyzovány. Při dalším speciálním vybavení umožňuje tento systém i terénní testy.
Existují ještě podrážkové systémy, které na rozdíl od desek nebo vložek, jež mají velké množství senzorů na plochu (až 100 senzorů na celou vložku nebo až 4 senzory na centimetr čtvereční), obsahují pouze jednotlivé senzory (například 6 senzorů na celou podrážku), umístěné v nejvýznamnějších místech pro měření plantárního tlaku. Nespornou výhodou těchto systémů je menší množství dat pro zpracování a ukládání, tím pádem je umožněna vyšší snímkovací frekvence. Opět záleží na tom, co je pro náš výzkum nejdůležitější – jestli přesnější přehled o některých tlacích, nebo méně přesný o celkové distribuci tlaku na všech místech chodidla. Nevýhodou systémů s jednotlivými senzory je možné zatajení důležitých dat, pokud díky neobvyklé, okem neviditelné deformitě nohy zůstane místo s neobvykle zvýšeným či sníženým plantárním tlakem mimo dosah senzorů. Těmto chybám se dá předcházet tak, že se palpací určí nejvhodnější místa pro umístění senzorů. Navíc lze umístění senzorů přizpůsobovat individuálním tvarům nohy. (D. Rosenbaum, 2006)
Principy senzorů
V měřicích přístrojích se používají různé typy senzorů. Zde jsou rozlišeny na základě principů, na kterých pracují:
Napětí měřící senzory mění svůj odpor následkem mechanické deformace vodiče, který je připevněný k trámku vystavenému ohybu. Změny délky vodiče a plochy příčného řezu jsou přímo spojeny s jeho odporem. Tyto nízkonákladové senzory vykazují dobrou linearitu, ale vyžadují určitou deformaci svého nosiče (trámku), proto musí být používány opatrně.
Vodivostně-odporové senzory se skládají ze dvou plochých kroužků oddělených vodivou vrstvou uhlíku nebo inkoustu. Pod zátěží vodivá vrstva spojí dva kroužky a se zvyšováním tlaku postupně klesá odpor. Hlavní výhodou těchto senzorů je, že jsou tenké. Ukázalo se ale, že senzory mění svou citlivost po několikanásobném užití, tedy neposkytují příliš spolehlivé hodnoty. Nicméně pro řešení některých výzkumných problémů mohou postačit.
Kapacitní senzory jsou složeny ze dvou elektricky vodivých vrstev oddělených stlačitelným dielektrickým materiálem, obvykle elastomerovou vrstvou. Pod vnější zátěží se elastomerová vrstva stlačí a změna ve vzdálenosti vodivých vrstev stejně jako změna permitivity dielektrika způsobuje změny kapacity senzoru (viz obr. 9) a ta může být převedena na změnu napětí. Podmínkou je dobrá pružnost dielektrického materiálu, aby byly omezeny hysterezní jevy, které se projevují dočasným setrváváním materiálu v deformovaném stavu (pomalá reakce na změnu tlaku). Tím může být omezena snímkovací frekvence. U těchto systémů nebývá vyšší než 100 Hz, proto nejsou použitelné pro rychlé pohyby jako sprinty, skoky a podobně. Pro měření chůze je tato frekvence již uspokojivá.
Obr. 9 Plantografické měřicí stélky (novel.de, 2013)
Piezoelektrické senzory
jsou vyrobeny z keramických materiálů. Piezoelektrický efekt popisuje jev, kdy se uvnitř materiálu při působení vnější síly elektrické dipóly na úrovni
molekul natáčí tak, že na povrchu senzoru vytváří elektrický náboj. Pro měření se pak použije nábojový zesilovač, který převede náboje na napětí. Tyto
materiály vykazují velmi nízké deformace a hysterezní jevy, proto jsou dobře použitelné pro vysokofrekvenční snímkování. Nevýhodou je vysoká citlivost
piezoelektrických materiálů na teplotu, pro kterou musí být přechovávány v určitých stálých podmínkách. (D. Rosenbaum, 2006)
Změny v organismu ženy v těhotenství
Obr. 9 Tělesné změny v těhotenství (porodnice.cz, 2013)
Těhotenství je obvykle 38 až 42 týdnů dlouhé období, ve kterém se žena – nastávající matka – připravuje na porod a mateřství. Toto období je charakteristické velkým množstvím tělesných (viz. obr. 10), ale i duševních změn (Behinová, Kaiserová, 2012). V této kapitole krátce popíšeme nejdůležitější tělesné změny spojené s těhotenstvím, které přímo či nepřímo ovlivňují parametry chůze. Do těchto změn řadíme změny tělesné hmotnosti, změnu polohy těžiště a muskuloskeletální změny.
Tělesná hmotnost
Ačkoliv je těhotenství obecně spojováno s hmotnostním přírůstkem, na počátku těhotenství může paradoxně u některých žen docházet ke snížení hmotnosti. Příčinou bývá těhotenská nevolnost vyvolaná pravděpodobně vysokou koncentrací hormonu hCG. Růst dělohy, placenty, plodu, zvětšování objemu prsů, krve a extravaskulární extracelulární tekutiny se však dříve či později projeví zřetelným přírůstkem tělesné hmotnosti (Chmel, 2004). V menší míře se na zvýšení tělesné hmotnosti podílí i zvýšený objem intracelulární vody, tuků a bílkovin (lekari.porodnice.cz, 2013).
Ve velikosti ideálního hmotnostního přírůstku v těhotenství nejsou odborníci jednotní. Zpravidla se rozlišuje pro různá BMI na počátku těhotenství a pohybuje se v různých zdrojích v intervalu od 5 kg pro vysoké hodnoty BMI do 18 kg pro nízké hodnoty BMI. U žen, čekajících dvojčata, je ideální hmotnostní přírůstek 16 – 20,5 kg. (Brázdová, 1999)
Pro ilustraci uvádíme složení očekávaného přírůstku hmotnosti ženy, která porodí dítě vážící 3300 g:
-
hmotnost plodového lůžka přibližně 500 g
-
hmotnost dělohy se zvýší přibližně o 1000 g
-
hmotnost plodové vody 1000 g
-
hmotnost plodu 3300 g
-
hmotnost zvětšeného objemu krve těhotné ženy 500 g
-
hmotnost rozmnožené tekutiny v tělesných tkáních 2000 g
-
hmotnost prsů se zvýší přibližně o 500 g
Celkový přírůstek hmotnosti tedy činí přibližně 8800 g (Pařízek, 2009)
Jiné zdroje (např. viz obr. 11) k tomuto výčtu přidávají ještě 2 – 4 kg přirozeného nárůstu tukové tkáně.
Porodem tedy žena ztratí asi 6 kg. V prvních šesti měsících po porodu obvykle dochází k hmotnostnímu úbytku 0,5 – 1 kg za měsíc u matek s normální hmotností a 1 – 2 kg za měsíc u matek s nadváhou. Aby matka nezdravě neomezovala sebe ani své dítě, neměl by hmotnostní úbytek přesáhnout 0,5 kg za týden. Po prvním těhotenství většinou ženy dosáhnou původní hmotnosti do půl roku po porodu. Po dalších těhotenstvích bývá hmotnostní úbytek pomalejší.
Obr. 10 graf rozložení přírůstku hmotnosti v těhotenství (abctehotenstvi.cz, 2013)
Těžiště
Zvětšující se děloha s vyvíjejícím se plodem je u těhotné ženy příčinou změny polohy centra tělesné rovnováhy (obr. 12). Se změnou umístění těžiště jsou spojeny výrazné změny v postoji, rovnováze i v chůzi.
Obr. 11 Změna polohy těžiště těla (lidovky.cz, 2013)
Co se týče postoje, je pro těhotné ženy typické a fyziologické postupné vytváření bederní hyperlordózy. Tělo tak reaguje na ventrální růst dělohy prohnutím bederní oblasti páteře směrem dopředu. Takto se posune centrum tělesné rovnováhy směrem dopředu a k dolním končetinám. K udržení tělesné rovnováhy je pak nutná kompenzační hrudní kyfóza. Z toho vyplývá velká zátěž pro svaly a vazy střední a dolní části páteře. Následkem těchto změn bývají často bolesti zad především ve třetím trimestru těhotenství. Bolest se také může objevit v horních končetinách, a to kvůli předsazení oblasti krční páteře a s ní spojenou flexí hrudního pletence, což vyvíjí tlak na nervus ulnaris a medianus (Roztočil, 2008).
Muskuloskeletální systém
Vlivem hormonálních a tělesných změn a také často vlivem úbytku pohybové aktivity dochází k některým změnám vlastností skeletálního systému a obvykle k ochabování některých svalů. Jedná se především o prsní svaly, břišní svaly, pánev a nohy.
Prsní svaly
V průběhu těhotenství dochází v prsních žlázách nastávající matky k mnoha fyziologickým změnám. Hlavní změnou je jejich příprava na sekreci mléka. Zvětšuje se objem a hmotnost prsou (obr. 13), což může vést k ochabnutí prsních svalů (Dumoulin, 2006).
Obr. 12 Zvětšení prsou v těhotenství (idealsetech.com, 2013)
Břišní svaly
Při zvětšování objemu břišní dutiny (obr. 14) dochází k uvolňování a oslabování břišních svalů. Častým úkazem bývá u těhotných žen rozestup (diastáze) přímého břišního svalu v místě bílé linie, kdy tento uvolněný vaz nezvládne pod tlakem zvětšující se břišní dutiny dostatečně fixovat oba pruhy přímého břišního svalu ve správné poloze (obr. 15). Oslabené břišní svaly nedokážou udržet správné postavení těla a jejich funkci částečně přebírá čtyřhranný sval bederní, který se následkem přetěžování zkracuje. Způsobuje tak zvětšení bederní lordózy a tím pak bolestivost této a křížové oblasti páteře (Bejdáková, 2006).
Obr. 14 Rozestup přímého svalu břišního (healthymomsnc.com, 2013)
Pánev
Těhotenství a porod představují velikou zátěž pro všechna skloubení pánevního pletence. Hormonální změny (vysoká hladina steroidních pohlavních hormonů a relaxinu) způsobují prosáknutí a rozvolnění vazivových struktur díky zvýšené elasticitě pojivové tkáně. To je spolu se zmiňovaným nárůstem tělesné hmotnosti a změnou držení těla spojenou s růstem plodu příčinou zvýšené mechanické námahy pánevních spojů.
Klinické projevy nedostatečnosti pánevního pletence se mohou objevovat v průběhu těhotenství i po porodu. Větší pohyblivost spojů pánve může vyvolat roztahování pánevních kostí od sebe, posuny nebo i blokády pánve. Takovéto stavy jsou obvykle při pohybu, tedy i při chůzi, doprovázeny bolestmi ve stydké oblasti, bolestmi třísel a bolestmi v hýždích (Dumoulin, 2006).
Velmi častá je u žen ve třetím trimestru jednostranná či oboustranná bolest v oblasti sakroiliakálního skloubení (obr. 16). Ta bývá důsledkem posunů v tomto kloubu, způsobených těhotenskými změnami a zvýšenou zátěží (Zwinger, 2004).
Normální vzdálenost pubických kostí (obr. 16) je 3 mm a ta se na konci těhotenství přibližně zdvojnásobuje. Pokud dojde k výraznému rozvolnění pánevních kostí (pelveolysis), má žena potíže při chůzi a výrazné bolesti v pánevních kloubech. Příznakem uvolnění stydké spony (symfyseolysis) je rozestup ramen stydké kosti 10 mm a výše. Obtíže při těchto stavech bývají výraznější při obezitě ženy a při vícečetném těhotenství (Roztočil, 2008).
Obr. 15 Problémové SI skloubení (č.3) a symfýza (č.8) (wikiskripta.eu, 2013)
Klenba nožní
Pro pružnou chůzi, stoj i další pohybové stereotypy je velmi důležité si udržet funkční příčnou a podélnou klenbu. Obě klenby jsou udržovány pasivně - kostmi, klouby a vazy - a aktivně - pomocí svalstva nohy a bérce. Příčnou klenbu udržují také všechny příčně probíhající struktury (především šlašitý třmen) zatímco podélnou klenbu spíše struktury orientované souběžně s dlouhou osou nohy (biomech.ftvs.cuni.cz, 2013). Uvolnění vazů a rostoucí tělesná hmotnost způsobují velké zatížení nožních kleneb. Příčná i podélná klenba často klesají a následkem jsou bolesti při chůzi a stání (Volejníková, 2002).
Vědecké výzkumy na téma plantárního tlaku v těhotenství
Na téma změn plantárního tlaku v těhotenství již několik výzkumů provedeno bylo. Jejich výsledky jsou někdy celkem odlišné. Obzvlášť závěry statických měření, kdy jedna studie prokázala zvýšení tlaku pod přední částí chodidla, druhá snížení a třetí neprokázala žádné změny. Z dynamických výzkumů vyplývá zejména zvyšování zatížení střední části nohy – tlaku, síly, plochy i doby kontaktu. Závěry ohledně přední části nohy nejsou už tolik jednoznačné, ale i v této oblasti u těhotných převládá spíše zvyšování zátěže. Pouze jediný nalezený výzkum se zabývá i stavem nohy po porodu, kdy v těhotenství zvýšené hodnoty po porodu klesly pod hodnoty naměřené u běžné populace. Zajímavým článkem je popis vzniku amerického patentu na těhotenskou ortopedickou vložku, která může být užitečnou praktickou aplikací prováděných výzkumů.
Plantární tlak u těhotných žen
Nyska m. a kol., 1997
Vědecký tým svým výzkumem reaguje na to, že fyziologické změny, které se objevují v průběhu těhotenství, mohou být zodpovědné za vadné postavení nohou, které vede k bolesti zad a dolních končetin. Hodnotili proto změny plantárních tlaků v průběhu těhotenství u 28 zdravých těhotných žen o průměrném věku 28 let. Kromě statického a dynamického měření na plantografické desce Emed ženy podstoupily i klinické vyšetření nohou. Výsledky těhotných žen porovnávali s výsledky netěhotných žen ze stejně velké kontrolní skupiny.
Ze statického měření vyplynulo, že těhotné ženy mají v porovnání se ženami netěhotnými významně nižší maximální tlaky pod přední částí nohy a vyšší tlak pod zadní částí nohy. Plocha kontaktu chodidla s podložkou byla u skupiny těhotných větší než u kontrolní skupiny. Při dynamickém měření byla maximální síla vyvinutá pod sledovanými místy chodidla ve všech případech vyšší pro skupinu těhotných. Na mediální straně přední části nohy bylo zaznamenáno mírné zkrácení doby kontaktu s podložkou při maximální síle, na tomtéž místě byl také u skupiny těhotných zaznamenán nižší maximální tlak. Naopak vyšší maximální tlak byl pozorován na laterální straně střední části nohy. Závěrem tohoto výzkumu bylo tvrzení, že těhotné ženy mají jiný vzorec chůze, při kterém je zvýšená zátěž na laterální stranu nohy a zadní část nohy. Tyto změny mohou být zodpovědné za problémy s bolestí dolních končetin u těhotných žen.
Plantární tlak pod střední částí nohy se významně zvyšuje v závěrečné fázi těhotenství
Gaymer C. et al, 2009
Autoři článku reagují na nedostatek literatury ohledně plantárního tlaku těhotných žen. Proto se rozhodli prozkoumat a kvantifikovat změny plantárního tlaku v pozdních stádiích těhotenství. Výzkumu se zúčastnilo 22 těhotných žen a dvacet netěhotných žen. Měření plantárních tlaků byla uskutečněna za použití měřicích stélek do bot. Porovnávala se data kontrolní skupiny a skupiny žen, které byly v 38. týdnu těhotenství. Vybrané ženy ze skupiny těhotných se navíc zúčastnily měření 4 měsíce po porodu, takže pak byla srovnána i měření před a po porodu.
U skupiny těhotných byl ve srovnání s kontrolní skupinou zaznamenán významně vyšší průměrný tlak pod střední části nohy (115,5 kPA u těhotných a 95,4 kPa u kontrolní skupiny). Ze srovnání dat před porodem a po porodu byla zřetelná výrazná redukce jak u průměrného, tak u maximálního tlaku pod střední částí nohy (průměrný 119, 9 kPa před porodem, 66,2 kPa po porodu; maximální 184,0 kPa před porodem, 108,3 kPa po porodu). Z výsledků výzkumu tedy vyplývá, že na konci těhotenství bývá zvýšený tlak pod střední částí nohy, který se po porodu opět sníží.
Překvapivě se ale autoři článku nezabývají poměrně propastným rozdílem mezi průměrným tlakem pod střední částí nohy u skupiny těhotných naměřený po porodu a průměrným plantárním tlakem pod střední částí nohy u kontrolní skupiny.
Plantární tlak a bolest nohou v posledním trimestru těhotenství
Kardag – Saygi E., 2010
Rozvoj symptomů bolesti zad a nohou je nejpatrnější ve třetím trimestru těhotenství, kdy se kvůli hmotnostnímu přírůstku mění poloha těžiště. Cílem této studie bylo vyhodnotit změny plantárního tlaku v závislosti na změnách posturální rovnováhy. Do studie bylo zařazeno 35 žen v posledním trimestru těhotenství, které si stěžovaly na bolesti nohou. Kontrolní skupinu tvořilo 35 netěhotných žen, které věkově i dle BMI odpovídaly ženám ze skupiny těhotných, což znamená, že všechny ženy z kontrolní skupiny měly nadváhu. Míra bolestivosti nohou byla u těhotných určována pomocí vizuální analogové stupnice. Prostřednictvím statické pedobarografie bylo určeno procentuální rozložení tlaku na přední a zadní části nohy. Pomocí dynamické pedobarografie byly změřeny maximální tlaky v přední, střední a zadní části nohy. Měření rovnováhy bylo uskutečněno na balanční plošině, kde byly zaznamenány příčné a podélné amplitudy výkyvů těžiště při stoji.
Z výsledků vyplývá, že ve srovnání s ženami s nadváhou měly těhotné ženy vyšší plantární tlak pod přední částí pravé nohy a to jak ve statickém, tak při dynamickém měření. U těhotných byla také delší doba kontaktu s podložkou jak přední části nohy, tak chodidla jako celku. Bolestivost nohou korelovala s délkou doby kontaktu přední části nohy s podložkou při chůzi. Ačkoliv byla u těhotných velikost výchylek centra tlaku (COP) vyšší než u kontrolní skupiny, nebyla nalezena korelace mezi touto výchylkou a hmotnostním přírůstkem.
Z výzkumu vyplývá, že v posledním trimestru těhotenství jsou zvýšené plantární tlaky pod přední částí nohy, a to při stoji i při chůzi. U těhotných žen byla také prokázána horší předozadní rovnováha.
Změny v rozložení plantárního tlaku při chůzi v průběhu těhotenství
Ribeiro A. P. et al., 2011
Záměrem tohoto výzkumu byla longitudinální deskriptivní a komparativní studie plantárního tlaku v průběhu těhotenství. Plantární tlak byl měřen v základním stoji i při chůzi. Studie se zúčastnilo 6 žen, jejichž průměrný věk byl 32 let a průměrný hmotnostní přírůstek 10 kg. K měření byly využity pedobarometrické kapacitní měřicí stélky. Plantární tlaky byly měřeny vždy v posledním měsíci každého trimestru. Z parametrů byly sledovány maximální tlak, doba kontaktu s podložkou, plocha kontaktu s podložkou a maximální síla v pěti oblastech chodidla. Porovnání oblastí chodidla ve třech trimestrech bylo provedeno metodou analýzy rozptylu (ANOVA).
Při statickém měření základního stoje nebyly mezi trimestry zjištěny žádné rozdíly v době či ploše kontaktu, maximální síle ani v maximálních tlacích. Při dynamickém měření chůze bylo mezi prvním a třetím a druhým a třetím trimestrem pozorováno snížení maximálního tlaku a maximální síly pod mediální stranou zadní části nohy. Mezi prvním a třetím trimestrem došlo pod střední částí nohy ke zvýšení maximální síly a zvětšení plochy kontaktu střední části nohy s podložkou. I délka doby kontaktu s podložkou pro tuto část nohy vzrostla. Pod mediální stranou přední části nohy z prvního na druhý trimestr stoupla maximální síla, z prvního na třetí trimestr vzrostla doba kontaktu s podložkou u celé přední části nohy. Plocha kontaktu laterální části zadní strany chodidla s podložkou se mezi druhým a třetím trimestrem zvětšila.
Z tohoto výzkumu tedy vyplývá, že statický plantární tlak ve stoji se v průběhu těhotenství nemění. Naproti tomu při chůzi se zatížení na chodidle v průběhu těhotenství posouvá ze zadní části planty, kde bylo pozorováno snížení zátěže, do střední a přední části nohy, kde bylo pozorováno zvýšení zátěže. Tyto změny napomáhají udržovat dynamickou stabilitu těhotných žen během lokomoce.
Změny ve statické rovnováze v průběhu těhotenství: Deskriptivní studie s využitím stabilometrie
Oliviera L. F., 2009
V tomto výzkumu zaměřeném na změny ve statické rovnováze podstoupily těhotné ženy v každém trimestru stabilometrické testy v různých kombinacích dalších podmínek jako vizuální kontrola (otevřené/zavřené oči) či velikost oporové základny (stoj spojmo/mírný rozkročný). Výzkumu se zúčastnilo 20 zdravých těhotných žen. Změny ve statické rovnováze byly posuzovány podle eliptické plochy ve stabilogramech a vizuální analýzou výchylek centra tlaku (COP) v předozadním a pravolevém směru.
Velikost plochy elipsy ohraničující pohyb COP se v průběhu těhotenství významně zvýšila pro měření ve stoji rozkročném a pro měření se zavřenýma očima. Vizuální analýza objevila signifikantní nárůst kmitů COP v předozadním směru pro měření s otevřenýma očima pro obě pozice nohou. Významné snížení pravolevých oscilací COP bylo pozorováno při měření ve stoji spojném s otevřenýma očima.
Výsledky výzkumu se dají shrnout tak, že těhotenství vyvolává významné změny v ovládání tělesné rovnováhy při menší ploše opory a bez vizuální kontroly.
Těhotenství vede k trvalým změnám ve struktuře nohy
Segal, N. A., et al, 2013
Kombinace zvýšené tíhy působící na klouby se zvýšenou elasticitou vaziva v průběhu těhotenství může vést k permanentním strukturálním změnám v noze. Ačkoliv se klenby v průběhu těhotenství uvolňují, není známo, jestli tyto změny přetrvávají. Cílem studie tedy bylo určit, jestli snížení nožní klenby přetrvává i po porodu.
Tohoto longitudinálního výzkumu se zúčastnilo 49 žen. V prvním trimestru těhotenství a následně 19 týdnů po porodu byla měřena statická i dynamická výška klenby.
Bylo zjištěno, že indexy výšky a tuhosti klenby po porodu klesly, zároveň se zvětšila délka nohy a klesla nožní klenba. U poprvé těhotných žen byly změny výraznější.
Ze závěrů výzkumu vyplývá, že těhotenství je spojeno s trvalým snížením klenby. Toto snížení je nejvíce signifikantní při prvním těhotenství. Tyto změny na noze mohou přispívat ke zvýšenému riziku svalových dysbalancí u žen. Další výzkum by měl být věnován účinnosti rehabilitačních intervencí na prevenci snižování nožní klenby spojeného s těhotenstvím.
Těhotenské/mateřské ortopedické vložky (U.S.Patent No. 6,286,232)
Snyder, D.B., et al., 2001
Více než 80 procent těhotných žen trpí bolestmi dolní části zad, stejně jako bolestmi kyčlí, dolních končetin, nožních kleneb či paty, jejichž intenzita a frekvence se výrazně zvyšuje mezi druhým a třetím trimestrem. Tvůrci těhotenských vložek se opírali o studii 45 těhotných žen a 15 žen netěhotných z kontrolní skupiny. Během šesti měření byl zjišťován profil páteře, informace o horizontální a vertikální poloze těžiště a informace o rozložení plantárních tlaků. Za nejdůležitější parametr byla považována plantografická data, která ukázala statisticky významnou korelaci mezi intenzitou a frekvencí bolestí zad a vzrůstajícím tlakem pod oblastí podélné nožní klenby. Tento tlak měl za následek zvýšenou pronaci, což souvisí s nadměrným zplošťováním podélné klenby. Dále byl zjištěn nárůst tlaku a doby kontaktu s podložkou v oblasti přední části chodidla. Tento nález nekoreloval s bolestí zad.
Tvůrci nové těhotenské vložky chtěli překonat starší, ne příliš úspěšné patenty, kdy první vložka tohoto typu (U.S.Pat.No. 4,408,402; Looney, 1983) měla kompenzovat změny tělesné hmotnosti a těžiště u těhotných žen zvýšenou podporou specifických míst na chodidle. Na základě faktu, že se těžiště těhotné ženy posouvá dopředu, usoudili, že je v rámci kompenzace tohoto jevu třeba přesunout více zátěže na zadní část chodidla. Nicméně výzkumy následně prokázaly, že vložka vyvyšující přední část chodidla vede u těhotných ke zhoršení bolestí zad, kyčlí a dolních končetin, tedy měla opačný efekt, než byl očekáván.
Další patent (U.S.Pat.No. 5,174,052; Schoenhaus et al, 1992) se vztahoval na vložku, která přední část nohy nijak nepodpírala, ale ani neudržovala nohu v efektivním sklonu, měla pouze lehké polstrování na patě, které zajišťovalo její mírné (5°) varózní postavení. Při testování této vložky na těhotných ženách nebyl prokázán efektivní účinek jakkoliv zmírňující bolesti zad a dolních končetin.
Nová vložka tedy měla splňovat požadavek na úlevu těhotným od bolestí zad, kyčlí a dolních končetin, měla odstraňovat nadměrnou pronaci nohy, měla nohu udržet v takové pozici, aby korigovala polohu ve všech fázích odvíjení chodidla při chůzi. Nová vložka se skládala ze spodního povrchu, předního dílu, podporujícího i metatarsy (především první), patního dílu, který se svažoval od mediální strany směrem k ploché centrální části a zajišťoval tak varózní postavení paty mezi 2°- 9°, středního dílu, který spojoval přední a patní díl a zvýšením podporoval podélnou nožní klenbu, a svrchní vrstvy, která měla snižující se tendenci od patní části směrem k přední části 0°- 5° (patní díl měl větší tloušťku než přední díl).
Zápis patentu obsahuje graf závislosti intenzity bolesti zad (obr. 17) na době používání navržených ortopedických vložek. Intenzita a frekvence bolesti se po čtyřech týdnech zredukovala přibližně na pětinu původní hodnoty. Graf tedy naznačuje, že vložky jsou funkční, bohužel se nám nepodařilo dohledat výzkum a reálná data, na kterých je tento graf založen.
Obr. 16 Graf vývoje intenzity bolesti zad při nošení speciálních ortopedických vložek pro těhotné (Snyder, 2001)
