Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury RIGORÓZNÍ PRÁCE Tereza Rezková

Transkript

1 Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury RIGORÓZNÍ PRÁCE 2010 Tereza Rezková

2 Univerzita Palackého v Olomouci Fakulta tělesné kultury VLIV POHYBOVÉ AKTIVITY NA ZATÍŽENÍ NOHY PŘI CHŮZI Rigorózní práce Autor: Mgr. Tereza Rezková Pracoviště: FTK UP Olomouc 2010

3 Jméno a příjmení autora: Mgr. Tereza Rezková Název rigorózní práce: Vliv pohybové aktivity na zatížení nohy při chůzi Pracoviště: FTK UP Rok rigorózní zkoušky: 2010 Abstrakt: V této práci bylo opakovaně sledováno zatížení plosky nohy při chůzi u žen středního věku pod vlivem aerobní pohybové aktivity. Měření bylo prováděno pomocí systému FootScan. V devíti specifických oblastech chodidla bylo sledováno spektrum parametrů s ohledem na intraindividuální variabilitu. Dále byly vyhodnocovány parametry charakterizující typ nohy a postavení paty. V těchto parametrech nedošlo k výrazným změnám. Ve sledovaných parametrech v oblasti planty byla prokázána změna po aplikaci pravidelné pohybové aktivity. Vzhledem k omezené možnosti sledovat změny u těchto žen v dalším časovém horizontu nemůžeme potvrdit stabilizaci těchto parametrů v oblasti plosky nohy. Praktický přínos projektu spočívá ve zvyšování a rozšiřování vědomostí o podpůrně pohybovém systému pod vlivem působení cílené pohybové aktivity. Klíčová slova: kineziologie nohy, cílená pohybová aktivita, chůze, aerobní cvičení, FootScan systém Rigorózní práce byla zpracována v rámci výzkumného záměru: Pohybová aktivita a inaktivita obyvatel České republiky v kontextu behaviorálních změn (IK: ). Souhlasím s půjčováním rigorózní práce v rámci knihovních služeb.

4 Autor s first name and surname: Mgr. Tereza Rezková Title of the master thesis: The influence of physical activity on the load of the foot when walking Department: FTK UP The year of presentation: 2010 Abstract: The thesis provides the results obtained repeatedly by the FootScan system, which was used to examine the aerobic exercise effect on the load of foot sole in middle aged women when walking. The spectrum of parameters, with intra-individual variability in view, was observed in nine specific regions of the foot sole. Furthermore, characteristic parameters of the foot type, the heel position, in which no changes were observed, were examined. The functional plantar parameters have been proved to change after regular physical activity participation. Considering the limited possibilities of further changes observed in the women, it is not possible to conclude whether there is a chance of stabilization. The valuable contribution of the project lies in raising the awareness about the skeletal muscular system under the influence of physical activity. Key words: kinesiology of foot, goal-oriented physical activity, walking, aerobic exercise, FootScan system I agree the thesis paper to be lent within the library service.

5 Děkuji pracovníkům FTK UP za získání dat z projektu a za cenné rady, které mi poskytli při zpracování rigorózní práce. Dále za to, že rigorózní práce mohla být řešena v rámci výzkumného záměru: Pohybová aktivita a inaktivita obyvatel České republiky v kontextu behaviorálních změn ( IK: ).

6 Prohlašuji, že jsem rigorózní práci zpracovala samostatně, uvedla všechny použité literární a odborné zdroje a dodržovala zásady vědecké etiky. V Olomouci dne

7 OBSAH 1 ÚVOD 8 2 TEORETICKÁ ČÁST Vývoj lidské nohy v průběhu fylogeneze Změny v oblasti podpůrně pohybového systému Vývoj dolních končetin v ontogenezi Ontogeneze chůze Funkční anatomie nohy Terminologie pohybů a postavení nohy Klouby nohy Klenba nohy Svaly nohy Centrální mechanismy řízení lokomoce Cévní zásobení nohy Typy nohy Patologie nohy Chůze Základní terminologie Biomechanika chůze Kinematika Zatížení nohy při chůzi Typy a deformity chůze Psychologie chůze Pohybová aktivita Aerobní aktivita Fyziologické vlivy aerobního cvičení Cvičební jednotky aerobiku Přehled metod hodnocení morfologie a funkce nohy Využití systému FootScan 70 3 CÍLE A HYPOTÉZY 74 4 METODIKA Soubor Přístrojové vybavení 76

8 4.3 Průběh provedení testu Statistické zpracování 80 5 VÝSLEDKY Srovnání vybraných parametrů z pohledu hodnocení plosky nohy Srovnání vybraných parametrů v jednotlivých částech chodidla Hodnocení reliability u vybraných parametrů Výskyt typu nohy a postavení paty DISKUSE ZÁVĚR SOUHRN SUMMARY REFERENČNÍ SEZNAM PŘÍLOHA 141

9 1 ÚVOD Fylogenetické předky člověka nutilo k pohybu násilí přírody, tedy nutnost přežít. Díky tomu se do genetické výbavy člověka dostala potřeba pohybu, napětí a boje. S vědomím respektování genetického programu, i když ho k tomu okolnosti nenutí, by měl dnešní člověk projevit určitou míru sebepřinucení k zamezení biodegradace. Vztah pohybu, těla i ducha je znám od samých počátků lidské kultury. Celá ontogeneze je spojena s pohybem, který se na ni aktivně podílí, utváří a usměrňuje vývoj tvaru a optimální funkce organismu. To platí pro dětství, adolescenci, dospělost i stáří. Adekvátní pohyb je předpokladem harmonického procesu růstu i vývoje, ale i důsledkem optimálních působení funkcí organismu obecně. Samotná fyzická stimulace se promítne i do dalších generací jak ve formě jejich výchovy, tak i ve zděděných předpokladech či potřebách. Realizovaná pohybová aktivita na adekvátní úrovni ve smyslu spektra, intenzity a objemu významně ovlivňuje v raných fázích ontogeneze optimální rozvoj a vývoj jednotlivých tělních soustav. V období adolescence, případně stárnutí organismu, má velmi příznivý vliv na udržování síly, koordinace a stability v oblasti podpůrně pohybového systému, což následně umožňuje pozdější nástup regresivních změn v oblasti všech tělních systémů a ve stáří dlouhodobou soběstačnost a optimální zdravotní status jedince. Správně fungující podpůrně pohybový systém znamená také správně fungující oblast nohy a její optimální pohyblivost v závislosti na utvářených anatomických strukturách. Pokud dochází ke změnám funkcí ve vyšších partiích, následně je ovlivněna také funkce a stav nohy. FootScan system je jedním z přístrojů, na kterém lze změny kineziologických parametrů v oblasti nohy zaznamenat. Chodidlo představuje bázi, o kterou se člověk opírá ve stoji a mění její zatížení při pohybu. Je i orgánem pohybu (chůze, běhu), ale i orgánem, který podává mozku svými kožními, šlachovými, svalovými i kloubními nervovými receptory informace o prostředí, na kterém stojí, o jeho měkkosti, kluzkosti, teplotě či sklonu. Tím se podílí na koordinaci se zrakem a statickým ústrojím na orientaci v prostoru, udržení rovnováhy a realizuje pokyny ke změně těžiště. Patří mezi jeden z přímo limitujících faktorů výkonnosti (Přidalová, Janura, & Elfmark, 2002; Smetana, 2000). Díky vlivu zevních a vnitřních faktorů, jako je oslabení svalstva a vaziva klenby 8

10 nožní, nevhodná obuv, nepřiměřená fyzická zátěž nebo nadváha, se noha v průběhu života mění. To způsobuje vytváření deformit, které mohou způsobovat větší či menší zdravotní potíže. Nepřiměřené zatížení či přetížení nohy se projevuje v přetěžování kloubů a svalů na dolních končetinách a svalových skupin v dolní části trupu. Vzhledem ke kinetické (statické a dynamické) funkci nohy můžeme sledovat reakce a adaptace organizmu na jakoukoliv fyzickou zátěž (Přidalová et al., 2002). Sledování zatížení plosky nohy u žen bylo součástí studie zaměřené na působení aerobního cvičení na podpůrně pohybový systém, který byl řešený v rámci výzkumného záměru Pohybová aktivita a inaktivita obyvatel České republiky v kontextu behaviorálních změn (IK: ) realizovaného na Fakultě tělesné kultury UP v Olomouci. Východiskem pro řešení dílčích úkolů výzkumného projektu byl adekvátní intervenční program, jehož záměrem bylo zvýšení podílu pohybové aktivity v individuálním životním stylu u žen středního věku. Zejména působení cvičení aerobního charakteru mělo prokázat komplexní vliv na vybrané psychosomatické vlastnosti klientek. Adekvátní intervenční program pohybové aktivity má vliv na zesílení adherence ke každodennímu pohybu. V rámci projektu bylo řešeno u tohoto souboru několik dílčích cílů z oblasti biomechaniky, fyziologie a psychologie. Jednalo se o komplexní somatometrické vyšetření, kineziologická analýza, zátěžový test, variabilita srdeční frekvence, monitoring pohybové aktivity prostřednictvím sportesterů, psychologické vyšetření (Harvanová, Štěrbová, & Hrubá, 2007; Hrubá, Otipková, Štěrbová, & Harvanová, 2006; Hrubá, Harvanová, & Štěrbová, 2008; Štěrbová, Hrubá, Harvanová, Elfmark, & Otýpková, 2008; Přidalová et al., 2007; Přidalová, Kováčová, Riegerová, & Švec, 2006; Jakubec et al., 2008; Jakubec et al., 2006; Kováčová, Stejskal, Neuls, Jakubec, & Elfmark, 2007; Stejskal et al., 2007). Díky možnosti odborné práce se systémem FootScan, jež zprostředkovává analýzu plantárního tlaku v oblasti kontaktu nohy s podložkou, bylo u žen sledováno opakovaně zatížení v oblasti planty při chůzi. Vstupním kritériem byl sedavý životní styl, zájem těchto žen o cvičení a zdravotní stav umožňující absolvovat pohybový program v co nejširším rozsahu a také ochota podrobit se opakovanému měření po následných šesti měsících. Zaměřila jsem se na sledování vybraných parametrů charakterizující zatížení plosky nohy v devíti oblastech chodidla při chůzi se zaměřením na opakovatelnost. Pro komplexnost hodnocení plosky nohy jsem využila hodnoty zatížení během kontaktu nohy s podložkou v prvním a druhém měření a ověřila jejich reliabilitu. Dále jsem 9

11 sledovala změny v hodnocení chůze vzhledem k výskytu typu nohy a postavení paty, které nastaly vlivem aerobní aktivity. 10

12 2 TEORETICKÁ ČÁST 2.1 Vývoj lidské nohy v průběhu fylogeneze Druh člověka sapiens náleží k rodu Homo, čeleď Hominidae, nadčeleď Hominoidea, podřád Anthropoidea, řád Primát, třída Savci, kmen Obratlovci. Nalezené pozůstatky nejstarších hominidů jsou staré téměř 5 miliónů let. Ovšem detaily původu hominidů zůstávají neznámé a jsou předmětem trvalých debat. Nedostatkem fosilních nálezů je vývoj adaptací rekonstruován na základě studia současných primátů (britannica.com). První primáti se pravděpodobně vyvinuli z primitivních hmyzožravců asi před 70 milióny lety koncem křídového období mezocénu. Někdy před 15 milióny lety ve středním miocénu došlo k oddělení linií vedoucích ke vzniku dnešních lidoopů a člověka. Za prokázaného přímého předchůdce rodu Homo je považován Australopithecus. Jeho fosilie nalezené v různých částech Afriky jsou datovány do pliocénu, 5,3 1,6 miliónů let. Australopithecus vymizel zřejmě v mladším pleistocénu, 1,6 0,9 miliónů let. Některé jeho slepé linie v určitém období koexistovaly s rodem Homo. Rod Homo je zastoupen druhy Homo habilis, Homo erectus, Homo sapiens a Homo sapiens sapiens. Homo habilis je datován do období před 2 1,5 milióny lety. Homo erectus je datován do období před 1,6 0,25 miliónů let a zhruba před miliónem let se od něj oddělila linie vedoucí ke vzniku Homo sapiens (Klementa & Malá, 1980). Při hodnocení kvality pohybu člověka vycházíme z názoru, že jsme výsledkem dlouhého vývoje živočišných druhů. Naši dávní evoluční předkové po sobě zanechali stopy ve stavbě našeho těla a dostali jsme rovněž určitou organizaci a formu našeho pohybu v okolním, původně přírodním prostředí. Pozůstatky po našich dávných předcích jsou ověřitelné při pohledu na vývoj zárodků jednotlivých obratlovců a na raná stadia vývoje člověka v matčině břiše. V jednotlivých stádiích vývoje zárodku člověka projdeme jakoby v časové zkratce mnoha milióny let trvajícím vývojem obratlovců. Vývoj obratlovců byl závislý na způsobu pohybu, kterým se přemísťovali. Při přechodu na souš našli obratlovci pevnou oporu a přeměnili pohyb vpřed pravolevým vlněním ocasu s pomocí párových ploutví ve zkřížený pohybový vzor na čtyřech končetinách. K zefektivnění pohybu na pevné zemi dochází, když se končetiny umístěné po straně 11

13 těla přemístí pod trup. Vývoj lidského jedince po narození částečně kopíruje vývoj živočišných druhů, po narození vývoj pohybu v životním prostoru. Kolem prvního roku života dítěte dochází ke vzpřimování. Z dávné organizace pohybu po čtyřech nám zůstal doprovodný pohyb horních končetin vyvolávající kroutící momenty a otáčivé pohyby pánve (Kračmar, 2007). Člověk zůstal z biologického hlediska nedílnou součástí živočišné říše. Důkazem jsou shody v tělesných strukturách, které klesají ve směru vývojové řady člověk lidoopi opice poloopice. Jiným přesvědčivým důkazem jsou téměř shodné fyziologické a biochemické funkce, zvláště pak genetická konstituce, jejíž princip je jednotný pro celou biosféru. Genetický kód je platný nejen pro viry, ale i rostliny a pro živočichy, tedy i pro primáty a člověka. Jmenujeme-li důkazy o sepětí člověka s živočišnou říší, nemůžeme pominout ani ony četné nálezy kosterních pozůstatků, roztroušených po celém Starém světě. Přes jistou zlomkovitost a místy i časovou nenávaznost tvoří poměrně plynulou řadu od forem nižších a jednodušších (předlidských) k formám vyšším a složitějším (přechodným), na jejimž vrcholu stojí člověk ve své dnešní jedinečné podobě (Beneš, 1979). Lidská noha je složitým systémem, který se podílí na přenosu hmotnosti těla na podložku. Noha prodělala během evolučního vývoje řadu změn a neustále se díky civilizačním vlivům vyvíjí. Palec byl původně oddálen od prstů, postupně ztratil úchopovou schopnost a přiblížil se k ostatním prstům, pata se rozšířila a zmohutněla. Z původně ploché nohy vznikla chůzí po nerovném terénu noha s podélnou a příčnou klenbou. Lidská chůze se na první pohled liší od pohybu ostatních živočichů. Ve skutečnosti pro ni platí podobné zásady pro pohyb po pevné zemi. Bosá noha dokáže ohmatat a částečně uchopit terén. Poté se k tomuto pevnému bodu prostřednictvím svalových souher v celém těle přitahuje, zajišťuje přenos hmotnosti těla, chodidlo se odvíjí po podložce a pak se od uchopeného pevného bodu odráží a nakračuje pro další krok. Tento děj je řízen automaticky nervovou soustavou. Civilizační působení tvrdých podložek v podobě chodníků a tvrdých podrážek bot tlumí uchopovací schopnost nohy. Hypotéza o vzniku lidské nohy z primitivní opičí nohy předpokládá adaptaci laterálního paprsku a posléze paprsku mediálního. Nicméně dosud nebyly nalezeny pozůstatky jednoznačně patřící předchůdci dnešního člověka, ze kterých by se dal odvodit pobyt na stromech. Ovšem v současnosti převažuje názor, že časní předchůdci 12

14 dnešního člověka měli díky stromovému životu chápavý palec nohy. Toto tvrzení je však založeno pouze na pozorování chování současných vyšších primátů. Noha se přizpůsobila během evoluce vzpřímenému držení těla a chůzi člověka (Vojtaššák, 1998). Nejstarší, dnes již vyhynulí primáti, se vyvinuli z primitivních hmyzožravých savců asi před 70 milióny lety. Již v časných čtvrtohorách, před 40 milióny lety, jsou některé rysy nohy primátů, kteří byli plně přizpůsobeni životu na stromech. Někteří odborníci považují za rané předchůdce člověka např. druhy Cathopithecus browni (Egypt před 40 milióny let), Aegyptopithecus (Egypt před 30 milióny let), zde však neexistuje ustálený názor. Na druhou stranu Proconsul (východní Afrika před 20 milióny let) je všeobecně považován za předchůdce hominoidů, pouze někteří autoři ho považují za předchůdce šimpanze. Odhaduje se, že vzpřímené držení trupu a bipedální stoj a chůze byly pro naše předky typické již před 13 milióny lety. Jedinými primáty, pro které je a bylo tohle typické, jsou hominidé. Avšak první důkazy bipedální lokomoce byly datovány do období před 3,6 milióny lety a jsou přisuzovány druhům Australopithecus. Potvrzují to zkamenělé otisky nohou ve vulkanickém prachu v Laetoli, nynější severní Tanzánie. Detailní studium prokázalo výrazné zatížení vnitřní strany nohy při odrazu. A to je právě jeden ze znaků odlišující stopu dnešního člověka. Dalším znakem chůze je u hominidů během oporné fáze krokového cyklu kontakt celé plosky s podložkou, kdy jsou nohy zároveň kladeny za sebe. Australopithecus žijící před 3 4 milióny let měl strukturu nohy téměř jako Homo sapiens. Jeho noha byla krátká a plochá s dlouhými zakřivenými prsty a zároveň abdukovaným palcem. To vede k domněnce nestabilní chůze s krátkými kroky při zvýšené rotaci trupu. Tím byla chůze zajišťována od pánve k nohám. Vědci nalezli v tanzánské rokli Olduvai kosterní pozůstatky staré 1, 7 miliónů let, mezi nimi byla nalezena noha s kombinací archaických a moderních znaků, v mnoha případech typických pro Australopithéka a skelet palce a prvního metatarzu připomínají moderního člověka. Jde o nejstarší pozůstatky člověka, který byl pojmenován Homo habilis (Obrázek 1). Během evolučního vývoje se úplně změnila stavba nohy od opičího tvaru u živočišných předchůdců člověka k současné konstrukci, podmíněné vzpřímeným stojem a habituálně bipední chůzí (Dungl, 1989). Významným znakem lidské nohy je 13

15 příčné a podélné klenutí podmíněné kostěným uspořádáním a pevnou vazivovou podporou se ztrátou mobility palce na úkor dokonalého přenosu tělesné hmotnosti naproti flexibilnější a svalnatější noze primátů. Obrázek 1. Kosterní pozůstatky nohy pračlověka, tzv. Olduvaiská noha (upraveno dle Dungl, 1989) Podle Frejky (1970) je naznačení příčného klenutí dobře viditelné již u nižších opic a u lidoopů. Při sledování vývoje od nižších opic k člověku pak dochází k postupnému snižování příčného klenutí, které se zastavuje na určitém stupni. Příčinou je jednak mechanická překážka, kterou je mohutný palec, a dále uplatnění síly m. peroneus longus. Při zatížení se tento sval napne a působí proti dalšímu zploštění příčného klenutí. M. peroneus longus má vliv i na utváření podélného klenutí. Svým napětím zvedá zevní okraj nohy od podložky. Tak vzniká naznačení zevního oblouku u nižších opic. Vnitřní oblouk podélného klenutí je u nižších opic dobře znatelný, ale chybí mu část předního pilíře (hlavička prvního metatarzu je zdvižena nad podložku). Teprve u šimpanze a gorily nastává doplnění pilíře tím, že se hlavička prvního metatarzu opře o podložku. Ale využití při stoji a lokomoci chybí. Noha je ještě upravena k chápání. Frejka (1970) klade velký vliv na aktivní svalovou sílu při utváření lidské nohy. Především m. peroneus longus táhne první metatarzus do addukce a plantární flexe, a tím dává přednímu pilíři vnitřního oblouku oporu na podložce. Podélným tahem, kterého se účastní i m. tibialis anterior, zdvihá pak celý vnitřní oblouk do výše. Fosilní otisky nalezené v Africe dokazují, že bipedální lokomoce existuje již miliony let. Otázkou je, co bylo pro naše předky tak silnými stimuly, že způsobily změnu stylu lokomoce. Vědci se zabývají několika důvody: 14

16 1. Schopnost používat horní končetiny pro přenášení předmětů nebo potomků a pro zacházení s nářadím. 2. Zlepšení vizuální orientace vertikalizací. 3. Přechodem za stromů do stepního prostředí kvůli adaptaci na změnu obstarávání potravy. 4. Zvětšení mozkových center a prevence jejich přehřívání. Antropologové se domnívají, že změna ve způsobu přemísťování nastala v době velkých klimatických změn asi před sedmi miliony lety. Muselo docházet k velkým evolučním podnětům, které způsobily rychlý, ekonomický a stabilní bipedální lokomoční způsob přemísťování. Předchůdci člověka nebyli nijak specializováni. Pohybovali se jak na stromech, tak na otevřené ploše a travinách. Většina raných primátů byla pojídači hmyzu nebo vegetariány. Ve vysokých travinách zaujímali na krátkou dobu vzpřímenou pozici, což dodnes dělají paviáni. Dále mohli používat ruce ke sběru potravy nebo vrhat kameny na svou obranu. To vše vedlo ke stimulaci rozvoje mozku (Beneš, 1990; Kračmar, 2007; Kirtley, 1999). 15

17 2.2 Změny v oblasti podpůrně pohybového systému v důsledku vertikalizace Lidoopi a lidé se na první pohled odlišují ve způsobu, jakým se pohybují v prostoru. S typem lokomoce souvisí morfologické a funkční (biomechanické) úpravy pohybového aparátu. Lidoopi mají specializovaný kvadrupední způsob lokomoce, který jim umožňuje rychlý pohyb po zemi a zároveň i efektivní pohyb ve stromech. U člověka je typickou lokomoční adaptací bipedie. Ta se projevuje ve specifických úpravách báze lební a postkraniálního skeletu: páteře, hrudníku i skeletu horních a dolních končetin (Vančata 2003). Velké vývojové změny prodělala noha. U člověka se noha adaptovala na bipedii a její uchopovací a manipulační schopnosti se výrazně omezily. K charakteristickým anatomickým úpravám nohy, které souvisejí se vzpřímeným stojem a chůzí u člověka, patří ztráta oponujícího palce, redukce článků prstů, zesílení zánártních kostí a omezení pohyblivosti v kloubech mezi články prstů. Noha člověka je k bérci připojena v pravém úhlu a vytváří opěrný podstavec k celému tělu. Dominantní funkcí dolní končetiny u člověka je opora a lokomoce vzpřímeného těla. Pro adaptaci k vzpřímenému postoji a bipední chůzi je typické její napřímení a výrazné prodloužení. Ve srovnání s horní končetinou má robustnější kostru, mohutnější svalové skupiny a omezenou pohyblivost jednotlivých kloubů (Beneš, 1994; Dylevský, Druga & Mrázková, 2000). Stehenní kosti člověka jsou dlouhé a silné a svými distálními konci směřují šikmo k sobě. Hlavice stehenní kosti má kulovitý tvar a větší kloubní povrch než u lidoopu. Orientace kyčelního kloubu je posunut mírně dopředu. Krček směřuje šikmo vzhůru pod úhlem 125, zatímco u lidoopu činí tento úhel pouhých 90. Větší úhel usnadňuje přenesení hmotnosti z pánevního oblouku na dolní končetiny a spolu s delším krčkem, a tím i vzdálením chocholíků (trochanter) kosti stehenní od pánve, umožňuje snazší rotaci a otáčení stehna při chůzi. V důsledku toho se naše špičky při chůzi vytáčejí ven za střední roviny (Beneš, 1990; Krogman, 1967). Charakteristické lidské koleno, nazývané valgózní je přenesené dovnitř, pod střed tělesného těžiště (Tardieu & Dampsin, 1997). Vnitřní kloubní hrbol (condylus medialis) kosti stehenní člověka se zvětšil. Holenní kost člověka je mnohem robustnější než holenní kost kteréhokoli současného primáta, včetně recentních lidoopů, a zaujímá 16

18 nejméně 1/5 celkové výšky postavy (Beneš, 1990). Kostěná pánev je složena z kostí pletence dolní končetiny a kosti křížové. Slouží jako opora pro dolní končetiny a dochází tu k přenosu tlaků vertikalizovaného trupu na pohybující se dolní končetiny. Rozhodující pohyby pánve se odehrávají především v kyčelních kloubech, odkud jsou přenášeny na bederní páteř. Stejně tak pohyb páteře má odezvu v kyčelních kloubech. Anatomické zvláštnosti lidské pánve (pelvis) jsou četné a unikátní (Dylevský et al., 2000; Tosevski, 2006). V průběhu antropogeneze došlo k proměnám délky a tloušťky kyčelní kosti (os ilium), tvaru a velikosti kloubní jamky kyčelního kloubu a změně funkcí hýžďových svalů, které umožnily efektivní bipedii. Pánev je umístěna přímo pod trupem, takže pomáhá nést hmotnost horní části těla. Pánevní kosti člověka jsou výrazně širší, ploché a vytočené do stran, čímž vytvářejí jakousi přirozenou pánev na břišní orgány. Kyčelní kost je krátká a široká, její hřebeny při pohledu shora vytvářejí konvexní oblouk, jáma kosti kyčelní (fossa iliaca) je orientována mediálně a je výrazně hlubší. Z vnitřní i vnější strany se ke kyčelní lopatě upínají mohutné svaly vedoucí ke stehenní kosti, kterou stabilizují a umožňují její pohyb. Hýžďové svaly jsou u člověka díky krátkým a širokým kyčelním kostem umístěné vodorovně, u šimpanzů s dlouhými a tenkými kyčelními kostmi naopak svisle. U lidoopů působí všechny tři hýžďové svaly jako extenzory, narovnávající končetinu v kyčelním kloubu. Anatomické úpravy pánve u člověka zapříčinily reorganizaci těchto svalů. Změny v tvaru a orientaci kyčelní kosti vyústily v přemístění musculus gluteus medius a musculus gluteus minimus, které nyní působí jako abduktory. U člověka se podílejí na otáčení stehna a ustavení rovnováhy těla při chůzi (Beneš, 1994; Engeln, 2005; Krogman, 1967; Soukup, 2004). Sedací kost (os ischii) je zkrácená, zdůrazněn je sedací hrbol (tuber ischiadicum), na nějž se upínají kostrční svaly. Trny kosti sedací (spinae ischiadicae) jsou vyčnívající a umístěné více vpředu, což vedlo k zúžení pánevního dna. Ramena kosti stydké (rami ossispubis) jsou prodloužená. Kost křížová je široká. Významnější jsou změny její polohy, které souvisejí se změnami ve tvaru a orientaci kosti kyčelní. Nejdůležitější změny proběhly v oblasti křížokyčelního kloubu (articulatio sacroiliaca), kam je soustředěn největší tlak způsobený vzpřímenou pozicí trupu. Aby mohla být hmotnost trupu přenášena na dolní končetiny, zvětšily se kontaktní plochy mezi kostí kyčelní a křížovou a došlo tak k posílení kloubního spojení. Kost křížová byla stlačena dopředu a dolů, takže její spodní konec se ocitl pod úrovní kyčelního kloubu a její promontorium 17

19 se přiblížilo ke stydké sponě (symphysis pubica). Tím však zároveň došlo ke zmenšení předozadního průměru pánve a naopak zvětšení transverzálního průměru (Grim & Druga, 2001; Tosevski, 2006). Pro vzpřímenou polohu těla je důležité postavení pánve, tzv. pánevní sklon. U člověka je pánev ve stoji mírně nakloněna vpřed, rovina pánevního vchodu svírá s vodorovnou rovinou úhel asi 60 (Grim & Druga, 2001). Pánevní sklon reaguje velmi citlivě na délku dolní končetiny a ovlivňuje také zakřivení páteře, především bederní lordózu a hrudní kyfózu. Osový skelet, jehož základní složkou je páteř, tvoří u vzpřímeného těla hlavní pohybovou základnu, od které se každý pohyb odvíjí. Vzpřimování postavy a vznik dvounohé chůze u člověka vyvolaly změny v postavení páteře, zejména její vertikalizaci a vznik zakřivení (Dylevský et al., 2000). Páteř čtyrnožců má jen jedno lukovitě prohnuté zakřivení vyklenuté dorzálním směrem. Lidská páteř je zakřivena jednak v rovině sagitální, jednak v rovině frontální. Pro bipedii má význam především zakřivení v sagitálním směru, v kterém je páteř člověka charakteristicky dvojesovitě prohnuta. Rozlišujeme na ní krční a bederní lordózu (obloukovité zakřivení vyklenuté dopředu) a hrudní a křížovou kyfózu (obloukovité zakřivení směrem dozadu). Obě zakřivení v sebe plynule přecházejí a navzájem se kompenzují. Významný je především vznik bederní lordózy, která podepírá část hmotnosti horní poloviny těla. Dvoj esovité prohnutí také zvyšuje pružnost páteře a umožňuje pérovací pohyby při doskoku a chůzi a zvyšuje pevnost páteře (Grim & Druga, 2001; Dylevský et al., 2000; Soukup, 2004). Zakřivení lidské páteře vzniká v průběhu ontogenetického vývoje jedince. Tvar dvojitého S nenacházíme u kojenců, kteří ještě neumějí chodit, ani u postižených, kteří nikdy nechodili. U plodu je páteř ohnuta kyfoticky do oblouku, obdobně je tomu i u novorozence, kde však při poloze na zádech zaujímá páteř tvar podložky. Lordózy se vytvářejí později. Zdvihání hlavičky a vliv šíjových svalů vedou ke vzniku lordózy krční, vzpřimováním trupu a zapojováním hlubokých zádových svalů se vytváří lordóza bederní (Dylevský et al., 2000; Engeln, 2005). S výjimkou útlého dětství ztratila horní končetina u člověka většinu lokomočních funkcí (Dylevský et al., 2000). Došlo především k jejímu zkrácení, na kterém se podílelo hlavně předloktí. Jde zřejmě o funkční přizpůsobení. U lidoopů se horní končetina podílí na lokomoci, zatímco lidé ji využívají k manipulaci. Z této činnosti vyplývá i množství svalové hmoty na kostře horních končetin, lidoopi jí mají 18

20 v porovnání s lidmi nesrovnatelně více (Beneš, 1990). Změny související se vzpřímením postavy se projevily také na lidském trupu. Trup lidského těla je postaven vertikálně, je krátký oproti dolním končetinám a na rozdíl od šimpanzů více předozadně oploštělý. Oploštění hrudníku vzniká až po narození, a to postupně s napřimováním těla dítěte a s chůzí. U novorozence má hrudník tvar kužele a je na průřezu téměř kruhový (Dylevský et al., 2000; Grim & Druga, 2001; Vančata, 2003). S přestavbou trupu do podoby, jakou známe u dnešního člověka, musela být nutně spojena i zásadní přestavba vnitřních orgánů, cévního zásobení a regulačních mechanizmů a také reprodukce (Vančata 2003). Lidská hlava je kloubně spojena kolmo s páteří pomocí týlních kondylů v místě týlního otvoru. Týlní oblast lebky je spojena s krčními obratli pomocí šíjových svalů, které tak umožňují aktivní pohyb hlavy. Rozvinutost šíjových svalů závisí zejména na poloze hlavy vzhledem k páteři, ale také na její hmotnosti (Beneš, 1994; Manfreda et al., 2006). U člověka se týlní otvor posouvá do centra báze lebky dokonce do té míry, že otvor směřuje šikmo dopředu. To je zřejmě z toho důvodu, aby atlas mohl sledovat krční lordózu a dobře nasednout svými kloubními ploškami na kloubní plošky týlních kondylů, které jsou u člověka posunuty spolu s týlním otvorem. Šíjové svaly nejsou u člověka vyvinuty do té míry jako u lidoopů a nejsou upnuty na tak rozsáhlé ploše týlní části lebky. Na udržování lidské hlavy ve vodorovné poloze se podílí také dobře vyvinutý párový musculus sternocleidomastoideus (Beneš 1990). 19

21 2.3 Vývoj dolních končetin v ontogenezi Koncem 4. týdne jsou zřetelné končetinové pupeny. Distální konec pupenu se koncem 6. týdnu vyvíjí v digitální ploténku. Celá dolní končetina je supinována. Postupně začíná pronovat a extenzory kolene, hlezna a prstů se dostávají ventrálně. Zároveň se digitální ploténka štěpí, dostává vějířovitý tvar a noha vzhledem k bérci postupně přechází v dorziflexi. Inverzní a addukční postavení nohy je zřetelnější. Na konci osmého týdne jsou plantární plochy nohou proti sobě, v pozici equinus-varusadductus. Postavení nohou se dále vyvíjí. Na konci 11. týdne dosahuje neutrálního postavení, a to až do 6. měsíce, kdy má plod v děloze dostatek prostoru. Vějířovité postavení II. V. metatarzu mizí kolem 9. týdne. I. metatarzus zůstává v abdukci k ose nohy do 120. týdne, kdy noha dostává konečný tvar (Kapeller & Pospíšilová, 2001; Kawashima, 1990). Vývoj skeletu probíhá v proximodistálním směru. Kondenzace mezenchymu tibie a fibuly začíná v 6. týdnu s následnou chondrifikací. Na konci 8. týdne jsou chondrifikovány všechny kosti nohy s vyjímkou sezamských kostí. Jako první osifikuje v noze kalkaneus. Obvykle v 7. měsíci osifikuje talus a další kosti tarzu. Osifikace neprobíhá stejnou rychlostí ve všech kostních elementech. Primární osifikační centra se u částí kostí nohy objevují až postnatálně. Výskyt osifikačních jader může mít nepatrné interindividuální a intersexuální rozdíly. První stadium vývoje kloubů se objevuje kolem 7. týdne. Během 4. měsíce jsou klouby založeny a díky svalové činnosti se primitivní klouby přemění na definitivní. Dále se v osmém týdnu diferencují šlachy. Na konci embryonálního vývoje jsou přítomny všechny velké svalové, nervové, cévní struktury končetiny (Dungl, 1989; Kawashima, 1990). V prvním roce života je zadní část nohy v lehké varozitě spolu se supinovaným předonožím. Po prvním roce života se v souvislosti se vzpřimeným stojem a chůzí objevuje pronace předonoží a valgozita paty. Při narození je založen kostní základ podélné klenby, který je v kojeneckém věku vyplněn tukem. Mediální oblouk podélné klenby je zřetelný během druhého roku života (Dungl, 1989). Během ontogeneze se na formování nohy uplatňují faktory genetické, zevní a vnitřní síly. Postupné dozrávání a vývoj tkání dané genetickým programem, tíhová síla a další statické a dynamické síly během stoje a chůze či jiné formy lokomoce. Dále svalová aktivita řízená CNS, která výrazně závisí na dozrávání CNS a vývoji jeho funkcí. 20

22 2.4 Ontogeneze chůze Chůze vyžaduje zapojení všech kloubů dolní končetiny v komplexním vzorci pohybu. Pro zapojení pohybových segmentů celého těla je nezbytné řízení pohybu vysokou úrovní. Proto můžeme o chůzi mluvit až ve chvíli, kdy si dítě vytvoří kontrolu nad jednotlivými částmi svého těla a je tak schopno udržet určitý stupeň dynamické rovnováhy (Trew & Everett, 1997). Vývoj bipedální chůze je poměrně dlouhý proces vytváření kombinací osvojování a učení. Každý z nás vlastní specifickou chůzi, která je součástí globálního lokomočního programu. Jedinec se postupně učí integrovat množství různých pohybů v celistvou lokomoční funkci, která je nám přirozená a jejíž podoba se odvíjí od zvláštností neuromuskulárního systému jedince (Inman, 1994). Vzhledem ke složitosti vývoje chůze je nutné odkázat na přehledné práce Shutherland, Olshen, Biden a Wyatt (1988) a Gage (1991). Pro batole je jednodušší chodit než stát. Začátek chůze je přirovnám spíše k běhu za padajícím těžištěm. Batole není schopno se zastavit bez pomoci jiné osoby nebo zachycení okolních předmětů. O skutečné chůzi hovoříme až při schopnosti zahájit ji z volného stoje, zastavit ve volném stoji a provést otočku. Poté není možné přirovnávat chůzi k permanentnímu pádu. Od narození bojujeme s gravitací. Dítě se postupně naučí opírat o ruce, dosahovat na předměty, otáčet se, plazit, lézt po čtyřech, až se nakonec postaví a naučí se chodit. Zpočátku s prsty na nohou pokrčenými a ploskou nepřiléhající správně na podložku. Nohy bývají daleko od sebe, to je pro udržení rovnováhy snadnější. Jedním z předpokladů chůze je vzpřímený stoj. Významným mezníkem je chvíle, kdy dítě přechází od malých krůčků s přidržování předmětů k chůzi bez opory. Studie Woollacotta, Assiante a Amblard (1996) se zabývala polohou plodu a jeho orientací v děloze matky ve týdnu těhotenství. Autoři studie zaznamenali neustálenou posturální polohu plodu a zaujímání množství aktivních poloh. Závěrem studie konstatuje variabilní posturální nastavení segmentů těla plodu, které není přímo závislé na směru působení gravitační síly. Nejranější pohybová činnost podobná lokomoci byla zaznamenána u deseti týdenního plodu pomocí ultrasonografie. Dále poukázali na střídavé flekční a extenční pohyby dolních končetin. V prvních měsících života postrádá dítě dokonalé antigravitační motorické funkce a do tří měsíců převažuje aktivita flexorových svalových skupin. Woollacott et al. 21

23 (1996) pomocí EMG záznamu z šíjových svalů kojenců do deseti měsíců zjistili pasivní reakci na změnu polohy hlavy ve vertikálním směru. Po desátém měsíci zaznamenali spontánní reakce na změny u polohy hlavy v prostoru. Kolem 33. týdne se u kojence objevuje schopnost posturální kontroly hlavy v závislosti na zrakové orientaci. Krokový mechanismus je u novorozence možné vyvolat tak, že dítě držíme vertikálně a nohy jsou v kontaktu s podložkou. Nakloněním dítěte vpřed vyvoláme střídavé pohyby dolních končetin podobné krokům u dospělého člověka. Rozdílem je skutečnost, že krokový mechanismus novorozence není součástí posturálního řízení polohy těla a ve způsobu kontaktu s opěrnou plochou. Novorozenec se dotýká podložky laterální hranou nohy. Dalším rozdílem je způsob aktivace antagonistických svalových skupin. U dítěte dochází k tzv. ko-aktivaci antagonistů a u dospělých dochází během pohybu k tzv. reciproční aktivaci antagonistů. Woollacott el al. (1996) se zmiňují o krokovém mechanismu, někdy nazývaném reflexem, je manifestací tzv. generátorů pohybových lokomočních programů jako je kopání, rytmické pohyby při lezení a chůzi. Centrální generátory pohybových vzorců nacházejí ve spinální míše oblastí podílející se jak na krokovém mechanismu pozorovaném u novorozenců a kojenců, tak na rytmických pohybech chůze (Woollacott et al., 1996). Od šesti měsíců se začíná dítě aktivně otáčet z polohy zad na břicho. První známky lokomoce začínají od sedmého měsíce, kdy se snaží pohybovat vpřed na loktech nebo se na loktech a kolenech plazí. Dalším vývojem je lezení, kdy se dítě ze sedu přes šikmý sed dostane na dlaně a kolena. Kolem měsíce života začíná chůze s asistencí. Je to volní činnost dítěte a je účelově zaměřena na cíl. Dolní končetiny jsou stále více flektovány a hlezenním kloubu začíná reciproční řízení pohybu. Lýtkové svaly jsou aktivovány během konce švihové fáze. To umožňuje plantární flexi během kontaktu nohy s opěrnou plochou. Vzniká tak tzv. digitigrádní chůze, při níž prsty nohy konají počáteční kontakt. Na konci prvního roku dítěte dozrává subkortikální centrum generátorů lokomočních pohybových vzorů a zároveň je dokončena integrace těchto center pro vývoj mechanismu pro udržení statické a dynamické posturální stability během pohybu. Mění se proporcionalita dítěte a zvýhodňuje vzpřímené držení těla (Woollacott et al., 1996). Způsob kontaktu nohy, velikost flexe v kolenním kloubu během stojné fáze a zevní rotace při švihové fázi se podobá vyspělé chůzi kolem dvou let dítěte. Po dvou letech jsou EMG záznamy shodné s dospělými, s výjimkou m. triceps surae. Prolongovaná 22

24 aktivita m. triceps surae je typická pro děti do dvou let, i když u 30 % dětí do sedmi let tato aktivita přetrvává. Důvodem může být pomalejší myelinizace senzitivních větví periferních větví. Ve čtyřech letech se upravuje šířka opěrné báze kroku a zároveň se objevují reciproční souhyby horních končetin. Délka kroku, rychlost a čas krokového cyklu se mění s věkem a růstem. V patnácti letech dosahuje hodnot dospělé chůze (Sutherland et al., 1988; Whittle, 1997). 23

25 2.5 Funkční anatomie nohy Noha, mistrovský kousek techniky a umění (Leonardo da Vinci), která nemůže ukázat strnulé tělo při celkovém pozorování stereotypu držení těla (Daněk, 1989). Noha je anatomický termín označující část dolní končetiny distálně od hlezenního kloubu. Liniemi Chopartova a Linsfrankova kloubu je noha rozdělena na tři funkční oddíly (Obrázek 2). Zánoží (zadní tarsus) je tvořeno dvěmi velkými tarzálními kostmi (calcaneus, talus). Středonoží (přední tarsus) je tvořený pěti malými tarsálními kostmi a předonoží je tvořeno kostmi nártními (metatarsus) a články prstů (Valmassy, 1996). Tvar a struktura nohy jsou výsledkem dlouhodobého fylogenetického vývoje, který se v určité zkrácené formě opakuje ve vývoji ontogenetickém. U předchůdců dnešního člověka se měnily životní podmínky a s nimi se měnil též tvar a funkce nohy. Z nohy uzpůsobené ke šplhání a uchopování se Obrázek 2. Funkční dělení nohy s vzpřimováním postavy vyvinula noha jako dorzální řez (upraveno dle Vařeka, orgán statiky a lokomoce. Je to především 2004) rozvoj patní kosti, regrese prstů a metatarzálních kostí, progrese a ztráta opozice palce a vytvoření podélné a příčné klenby nohy (Klementa, 1987). Noha zrcadlí skladbu, funkci a mechanickou výkonnost organismu. Již od dětství je bohatá na fyziologické i patologické variace. Příčinou je složitá anatomická struktura i pestrá funkce. Zde mimo kostěnou strukturu určuje výkonnost i průběh klinických příznaků řada dalších struktur (Kučera et al., 1994) Terminologie pohybů a postavení nohy Terminologie pohybů a vzájemného postavení segmentů nohy má spoustu úskalí. Ty vyplývají z fylogeneticky daného pronatorního zkrutu bérce a nohy. Původně dorzální části se dostávají ventrálně a dále ze vzájemného nulového postavení nohy 24

26 a bérce, jejichž dlouhé osy spolu v sagitální rovině svírají úhel kolem 90. Základní nulové postavení v kloubu je postavení v základní anatomické poloze. Vzpřímený stoj, horní končetiny připaženy, dlaně ventrálně, palec addukován. Pohyby v kloubech lze rozdělit na aktivní pohyb, vznikající působením vlastní svalové síly, a pasivní pohyb vznikající důsledkem působení vnějších sil. Vyšetřování rozsahu pohybů v běžné motorice jsou prováděny kombinovaně ve více rovinách. Lze ho demonstrovat pomocí jednoduchých funkčních testů při aktivních pohybech, ale i při vyšetřování pasivních pohybů v kloubech nohy (Vařeka, 2004). Flexe a extenze jsou popisovány jako pohyby a (nebo) vzájemné postavení segmentů v sagitální rovině. Někteří autoři označují pohyb či postavení v hlezenním kloubu, kdy se dorzum nohy pohybuje dopředu a vzhůru k bérci jako extenzi, jiní jej označují jako flexi. Tak dochází ke zkrácení délky celé dolní končetiny oproti výchozímu postavení. Pro jasnější charakteristiku je používáno pojmu dorzální a plantární flexe. Kapandji (1987) trvá na označení pohybu nohy plantárně jako extenzi a dorza nohy k bérci jako flexi. Abdukce a addukce jsou obecně popisovány jako pohyby a (nebo) vzájemné postavení segmentů ve frontální rovině. Abdukce a addukce nohy jako celku i předonoží a zánoží je popisováno jako pohyb nebo postavení probíhající v transverzální rovině vzhledem k rovině mediální. Rotace z hlediska biomechaniky je téměř každý pohyb v kloubu. Rotace probíhá v rovině kolmé k ose rotace. Z hlediska goniometrie je rotací pohyb či postavení kolem dlouhé osy pohybujícího se segmentu. V základním anatomickém postavení v rovině transverzální. Pokud ovšem dlouhá osa nohy neleží v rovině transverzální, je kolmá na rovinu frontální. Proto také rotace nohy probíhá v rovině frontální. Supinace a inverze, pronace a everze jsou v literatuře zaměňovány nebo je používáme jako synonyma. Popis pohybů nohy dle Kapandji (1987), Čihák (2001) ve frontální rovině kolem dlouhé osy nohy ze základní polohy: při supinaci se zvedá vnitřní okraj nohy, při pronaci se zvedá zevní okraj nohy. Inverze a everze jsou komplexní pohyby. Inverze podle nich zahrnuje supinaci, plantární flexi a addukci. Everze zahrnuje pronaci, dorzální flexi a abdukci. Řada dalších autorů (např. Magee, 1992; Rosenbaum et al, 1994; Valmassy, 1996) tyto pojmy používá opačně (supinaci a pronaci jako komplexní pohyby, inverze a everze jako pohyby kolem dlouhé osy nohy). V současnosti jsou pojmy inverze supinace a everze pronace používány jako 25

27 synonyma. Osy kloubů nohy neleží v hlavních anatomických rovinách, a proto ani pohyby kolem těchto os neprobíhají pouze v jedné hlavní rovině, nemá zřejmě důsledné rozlišování pojmů supinace a inverze či pronace a everze zásadní význam. Z pohledu kineziologie pohyby v kloubech nohy probíhají často při zatížené končetině, ve které není možné provádět pohyby pouze v jednom kloubu. Příkladem je zatížená noha v opěrné fázi krokového cyklu. Naopak při nezatížené končetině lze provést pouze pohyby v jednom kloubu. Nelze očekávat v nejbližší době zpřesnění terminologie. V současné odborné literatuře jsou pojmy inverze a everze používány jako pohyby nezatížené nohy jako celku a pro pohyby zánoží v subtalárním kloubu. Pojmy supinace a pronace jsou používány pro pohyby zatížené nohy jako celku, případně pro pohyby předonoží vzhledem k zánoží (Vařeka & Vařeková, 2003). Při hodnocení stavu morfologie nohy je sledována varozita a valgozita nohy. Varozita je postavení jedné části k druhé v inverzi. Jedná se o deformitu předonoží nebo zánoží, přičemž se rozlišuje několik typů. Varózní deformita předonoží je postavení plantární plochy metatarsů v inverzi vzhledem k plantární ploše kalkanea. Je to everzní postavení plantární plochy metatarsů vzhledem k plantární ploše kalkanea. Varózní deformita předonoží je nekompenzovaná, částečně kompenzovaná nebo kompenzovaná. Varózní deformita zánoží je postavení nohy v inverzi vzhledem k dolní končetině. Čím větší je varózní postavení tibie, tím větší je subtalární pronace (projevující se everzí kalkaneu), a to proto, aby pata zůstala ve vertikálním postavení. Varózní deformita zadonoží může být nekompenzovaná, částečně kompenzovaná nebo kompenzovaná. Valgozita je postavení jedné části vůči druhé v everzi (Valmassy, 1996; Vařeka, 2004). Dungl (1989) uvádí: Normální hodnota pasivní inverze dosahuje 10 15, zatímco everze pouze 5 7. Proto může noha do značné míry kompenzovat valgózní postavení, varozitu však jen minimálně. Sobotka (1996) zdůrazňuje, že varózní forma je nepříznivější než valgózní, protože způsobuje zvýšené namáhání na vnější straně chodidla, a to je v rozporu s jeho přirozenou funkcí Klouby nohy Noha tvoří ucelenou funkční jednotku. Klouby spojují jednotlivé segmenty těla umožňující jejich vzájemný pohyb. Kloubní komplex nohy s axiální rotací kolenního 26

28 kloubu pracuje jako jeden kloub se třemi stupni volnosti, který umožňuje noze orientace v prostoru a adaptaci na nerovnost povrchu. Z hlediska biomechaniky je většina funkčních pohybů v kloubech rotací. Výjimkou jsou některé pohyby v plochých kloubech. Díky tomu rozlišujeme rotaci z hlediska goniometrie a z hlediska biomechaniky. Pomocí goniometrie je rotace označována jako pohyb kolem dlouhé osy jednoho z kloubních partnerů. Z hlediska biomechaniky jsou extenze, flexe nebo abdukce a addukce rotací pohybujícího kloubního partnera, která probíhá kolem osy procházející kloubem. Rotace vede ke vzniku valivého pohybu, osa rotace se pohybuje ve směru rotace. Smykovým pohybem dochází k pohybu osy rotace bez vlastní rotace. Vyváženost pohybu valivého a smykového umožňuje optimální rozsah pohybu a jeho plynulost. Je dána tvarem kloubních ploch, vazy, pomocnými kloubními strukturami, koordinovanou aktivitou svalových skupin podílejících se na vzájemném postavení a pohybu kloubních partnerů (Nester, 1998; Valmassy, 1996). Hlezenní kloub je tvořen vidlicí talofibulární a tělem talu. Kloubní stabilitu určuje uspořádání a tvar kostních elementů i uspořádání kloubního pouzdra a vazů. Kloubní pouzdro je volné a zesíleno silnými vazy. Na mediální straně je to ligamentum deltoideum, které je silným trojúhelníkovým vazem, na laterální straně jsou to lig. talofibulare anterius et posterius a lig. calcaneofibulare. Zde je možná plantární a dorzální flexe. Hlezenní kloub je jednoosý kladkový kloub s jedním stupněm volnosti pohybu. Osa pohybu v hlezenním kloubu prochází hroty fibulárního a tibiálního kotníku. Pohyby v hlezenním kloubu probíhají kolem dvou nerovnoběžných os - osy horního hlezenního kloubu a osy dolního hlezenního kloubu, tj. Henkeho osy. Při omezení rozsahu pohybu v jednom kloubu dochází kompenzačně ke zvětšení rozsahu pohybu v druhém kloubu. Při zvětšení rotace nohy zevně (při chůzi špičkami od sebe) je zvětšen rozsah pohybu v kloubu subtalárním a zmenšen v kloubu hlezenním. Při chůzi špičkami dovnitř je to naopak. Klouby talonavikulární, kalkaneokuboidální a talokalkaneární umožňují pronaci a supinaci. Tyto klouby jsou vzájemně pevně spojeny vazy. V distální části nohy je umožněna jen částečná rotace (Dungl, 1989; Kubát, 1985; Valmassy, 1996). Kloub Chopartův je označení pro kloubní linii napříč nohou, ve které na sebe navazují talonavikulární úsek articulatio talocalcaneonavicularis a articulatio calcaneocuboidea. Kloub Lisfrankův je označení pro soubor (linii) tarsometatarsálních kloubů (napříč nohou). Jsou stabilizovány dorzálními a plantárními vazy 27

29 a mezikostními vazy. Probíhá zde poměrně malý pohyb v důsledku tvaru kloubních ploch a vzájemného spojení silnými krátkými vazy zajišťující velkou stabilitu (Čihák, 2001). Měření rozsahu pohybů v jednotlivých kloubech nohy je obtížné. Pohyby totiž souvisejí s fyziologickým souhybem v sousedních kloubech. Jde o krátké segmenty nohy, tím je většinou rozsah pohybů malý. Dorzální flexe má 20 až 30, plantární flexe 30 až 50. Pronace a supinace má rozsah kloubu na každou stranu 20. Supinace v subtalárním kloubu je možná do 15. Pronaci v subtalárním kloubu vyšetřujeme pasivně a má asi 7. Abdukce a adukce předonoží má hodnotu rozsahu pohybu asi do 40. V metatarsophalangeae kloubech ostatních prstů má plantární a dorzální flexe rozsah pohybů asi 40. Hodnoty úhlů jsou vzhledem k hlavním anatomickým rovinám. Osa nohy bývá vedena II. metatarzem. Rozsah kloubní pohyblivosti je ovlivněn fyziologickou variací jednotlivých věkových skupin dané interindividuální variabilitou (Dungl, 1989; Magee, 1992; Kapandji, 1987; Kubát, 1985) Klenba nohy Na noze je celkem 26 kostí, které se spolu různě kloubí. Kostní stavba nohy (Obrázek 3) se dělí na tři segmenty tarsus, metatarsus a články prstů. Také vložené drobné kůstky ve šlachách ossa sesamoidea sesamské kůstky při metatarsofalangovém kloubu palce. Jen tak se chodidlo dokáže přizpůsobit povrchu a zvládnout zatěžování. Tlak působený hmotností těla se rozloží na kosti, jejich kloubní plošky a okolní měkké části. Plantární plocha tarsu a proximálních metatarsů tvoří příčnou klenbu. Vytváří prostor pro měkké tkáně planty a absorbuje částečně síly vznikající při přenosu tělesné hmotnosti. Tento oblouk podmiňuje konvexitu hřbetu nohy. Podélná klenba je tvořena tarzálními a tarzometatarzálními klouby, primárně je udržována systémem vazů a aponeuróz (Čihák, 2001; Dungl, 2005). 28

30 Obrázek 3. Kosti pravé nohy pohled shora (upraveno dle Elaine et al, 2005) Noha má dvě biomechanické důležité funkce. Přenáší se na ni hmotnost našeho těla a podílí se na pákovém mechanismu, jehož pomocí je nám umožněno jít nebo běžet. I jediná kost by mohla zastat tyto funkce, ale obtížněji by se přizpůsobovala nerovnému terénu. Rozčlenění v jednotlivém segmentu poskytuje noze větší ohebnost. Zadní část chodidla je uzpůsobena k rozložení většiny hmotnosti těla a přední část slouží především k odrazu pro pohyb vpřed. Noha má dvě hlavní funkce: nese hmotnost těla a umožňuje přesun této hmotnosti pohyb. Má-li být těleso stabilní, musí být podepřeno ve třech bodech a těžiště musí být mezi těmito body. Noha má tři opěrné body, hrbol patní kosti a hlavičku prvního a pátého metatarzu. Mezi těmito body jsou vytvořeny dva systémy kleneb. Správné postavení nožní klenby zajišťují ligamenta, ale hlavní silou, která klenbu udržuje, je napětí svalů. Klenby nožní umožňují tlumení nárazů při nášlapu a chrání měkké tkáně plosky nohy (Kučera & Dylevský, 1999; Trojan, 2001). Sklenutí nohy je velmi důležité pro pružné odvíjení nohy při chůzi, přizpůsobení plosky nohy nerovnostem terénu, rovnoměrné rozkládání hmotnosti celého těla, tlumení otřesů vznikajících při styku chodidla s podložkou a bránění jejich přenosu na životně 29

31 důležité orgány. Nožní klenba při chůzi a stoji brání stlačování svalů a cév v chodidle. Ploska nohy je stavěna tak, aby zabezpečila dokonalý kontakt chodidla s podložkou. Kůže je připojena ke kostním strukturám nohy sítí vaziva, která přenáší mechanické nároky kladené hmotností těla a umožňuje postup nervů, cév a šlach. Bříško chodidla obsahuje vedle vazivových vláken značné množství tukových lalůčků, jejichž tuk má vyšší bod tání a jinou konzistenci než ostatní tělesný tuk. Jejich uspořádání zajišťuje ochranu proti teplotním výkyvům. Pod hlavičkami metatarzů jsou vazivové polštářky sloužící k přenosu zatížení a chrání šlachy drobných svalů nohy ležících v jejich hlouby (Dungl, 1989; Kubát, 1985; Rychlíková, 2002). Kosti nohy jsou sestaveny a kloubně spojeny tak, že ploska nohy se ve stoji opírá vzadu o hrbol calcanea a vpředu o hlavičku I. nebo V. os metatarsale a vytváří tak klenbu nožní ve směru příčném a podélném. Podle Strause (1997) je 50 % zatížení přenášeno do zadního opěrného bodu, 33 % do okolí hlavičky I. metatersu a přibližně 17 % do oblasti V. metatarsu. V případě, že klenba nohy je dobře vytvořena, je zřetelně vyznačena při vnitřním okraji nohy. Klenba nožní se vytváří okolo 6. roku v souvislosti s dokončováním definitivního držení těla. Na tvar nohy mají vliv nejen svaly, ale především ligamentózní aparát s kloubními pouzdry, který zpevňuje nožní klenbu. Její dynamickou adaptaci zajišťují smyčky dlouhých bercových svalů, které fungují jako jakýsi třmen, podporující klenbu při zátěži. Svaly probíhají jako tětiva od předního konce k zadnímu konci. Klenba nohy zabezpečuje pružnost pohybů a chrání chodidlo před mechanickým poškozením. Plochá noha vzniká přetěžováním dolních končetin, slabým rozvojem svalů a vazů, svalovou nerovnováhou a nošením nevhodné obuvi (Malá & Klementa, 1985; Přidalová, 2005). Rozčleněná struktura nohy může udržet váhu těla jen tehdy, je-li uspořádána do tvaru klenby. Noha má tři klenby: mediální a laterální podélnou klenbu a příčnou klenbu. Tyto klenby jsou udržovány za pomoci do sebe zapadajících tvarů kostí nohy, silnými vazy a tahem některých šlach během svalové činnosti, vazy a také šlachy zabezpečující elasticitu klenby. Výsledek je, že při zátěži klenby pérují a poté se vrací zpět (Marieb & Mallat, 2005). Lidská noha je uspořádána do dvou klenebních oblouků (Obrázek 4): 1. Podélná klenba je orientována v sagitálním směru a je tvořena dvěma oblouky: a) mediálním vytváří jej tři mediální paprsky, které mají vrchol v os naviculare, tento oblouk je méně strmý a méně rigidní, 30

32 b) laterálním vytváří jej dva laterální paprsky s vrcholem v os cuboides, tento oblouk je méně strmý a méně rigidní. Podélná klenba je dána tvarem kostí, pevností vazů a aktivní činností svalů, především m. flexor hallucis longus a mm. peronei. Podle elektromyografických výzkumů se podíl aktivní svalové činnosti na tvorbě podélné klenbě zpochybňuje, přesto však určitý vliv je zřejmý. Význam svalů roste při dynamickém zatížení nohy (Dungl, 2005; Paneš, 1993; Přidalová, 2005). Obrázek 4. Klenby nohy (upraveno dle Elaine et al, 2005) Mediální podélná klenba je vyklenuta nad zemí. Základním prvkem této klenby je kost hlezenní. Klenba vychází od kosti patní, běží přes kost hlezenní a poté se sbíhá ke třem mediálním kostem nártním. Mezi svaly akcentující mediální oblouk podélné klenby patří m. tibialis posterior, m. peroneus longus, m. flexor hallucis longus, m. abduktor hallucis. M. tibialis posterior táhne os naviculare plantárně a proximálně pod hlavičku talu. Během jeho kontrakce dochází ke změně postavení os naviculare. Přední pata oblouku je více přitlačena k podložce, to se projeví v jeho akcentaci. Plantární úpon je protkán plantárními vazy, tím má sval vliv na postavení tří prostředních metatarzů. M. peroneus longus akcentuje křivku oblouku díky plantární flexi prvního metatarzu vůči os cuneiforme mediale a os naviculare. M. flexor hallucis longus je ve své funkci podporován m. flexor digitorum longus, který jej kříží v plantě. 31

33 Šlacha m. flexor hallucis longus představuje tzv. tětivu luku. Zárověň zvedá ventrální polovinu kalkanea, který přijímá síly přenášené talem. M. abductor hallucis se rozpíná podél celého mediálního oblouku a výrazně jej akcentuje přiblížením pat křivky (Kapandji, 1987). Svaly redukující zakřivení mediálního oblouku jsou m. tibialis anterior a m. triceps surae. M. triceps surae zvedá patu zadního pilíře oblouku. M. tibialis anterior bývá označován za sval akcentující křivku mediálního oblouku (Borovanský, 1976). Kapandji (1987) jej označuje za sval, který křivku naopak oplošťuje. Tento sval inzeruje mimo vrchol oblouku (na bázi prvního metatarzu) a při své aktivitě podtrhává jeho pilíř. Zároveň uvádí, že m. tibialis anterior zvedá vrchol mediálního oblouku, a tím umožňuje předešlým svalům výhodnější postavení. Je tedy nutné uvažovat o funkci svalu v souvislosti s aktivitou ostatních svalů a působení např. tíhové síly. Pokud např. m. abductor hallucis nedovolí oddálení pat oblouku, pak aktivita svalu upínající se nad konvexitu vede k její akcentaci. Laterální podélná klenba je velmi nízká. Vyzdvihuje laterální část nohy, aby se část váhy těla přenesla na kost patní a část na hlavici páté nártní kosti. Základním kamenem je os cuboideum. Mezi svaly akcentující laterální oblouk se řadí m. peroneus brevis, m. peroneus longus, m. abduktor digiti minimi. Šlacha m. peroneus longus zvedá ventrální část kalkanea, podobně jako m. flexor hallucis longus na mediální straně. M. abductor digiti minimi probíhá podél celého laterálního oblouku a výrazně jej akcentuje přiblížením pat křivky. Naopak mezi svaly redukující zakřivení laterálního oblouku patří m. peroneus tertius, m. extensor digitorum longus a m. triceps surae (Kapandji, 1987). 2. Příčná klenba je orientovaná ve frontálním směru, je dána tvarem a uspořádáním ossa cuneiformia. Mediální a laterální podélný oblouk slouží jako pilíře podpírající příčnou klenbu, která běží z jedné strany nohy na druhou v úrovni spojení kostí zánártních a nártních. Směrem dopředu výšky klenutí ubývá, takže hlavičky metatarsů při stoji již leží v jedné rovině, čímž je hmotnost těla rozložena rovnoměrně na všechny paprsky. Důležitým svalem pro udržení příčné klenby je m. adductor hallucis (Marieb & Mallat, 2005; Paneš, 1993). Plantární plocha tarsu a proximálních metatarsů tvoří příčnou klenbu, která vytváří prostor pro měkké tkáně planty a absorbuje částečně síly, vznikající při přenosu tělesné hmotnosti. Tento oblouk podmiňuje konvexitu hřbetu nohy. Podélná klenba je tvořena 32

34 tarzálními a tarzometatarzálními klouby, primárně je udržována systémem vazů a aponeuróz (Dungl, 2005). Podle Véleho (1997) se při poruše ligamentózního nebo svalového aparátu dochází ke změnám tvaru nohy, k deformitám. Role koordinované svalové aktivity je důležitá především v ontogenezi, kdy se podpůrné elementy (kosti a vazy) teprve formují za působení vnitřních a vnějších sil. Po ukončení vývoje nohy a se zvýšením tuhosti spojení a omezením pohyblivosti v kloubech nohy význam svalové aktivity pro udržení nožní klenby částečně klesá. Na významu nabývá pokud dojde k poruše funkce kostí nebo vazů v důsledku úrazu nebo při předchozí poruše ontogenetického vývoje. Následkem toho jsou přetěžovány některé vazy a nedostatečně udržují stabilitu kloubů. Dochází k hypermobilitě s vyššími nároky na aktivitu a koordinaci svalů. Po čase dochází k jejich přetížení. Pokud nedojde ke korekci postavení, deformita se prohlubuje a stává se rigidní. Také se fixuje změna ve vyšších etážích (koleno, kyčel, pánev, páteř) s jejich následným přetížením a k fixaci změněných pohybových stereotypů v CNS. Pokles klenby nožní je způsoben oslabením přirozených oporných komponentů svalů a vazů. Slabost svalů, obrna, ale i chronické namáhání jsou častou příčinou abnormální funkce svalů. Vazy jsou samostatně schopny udržet integritu klenby nožní po krátkou dobu. Při dysfunkční aktivitě funkci svalů se zvyšují stresy na plantární ligamenta a plantární aponeurózu, čímž dochází k abnormálnímu protažení těchto struktur (Kapandji, 1987). V souhrnu lze konstatovat, že zakřivení a orientace klenby jsou závislé na vyváženosti vnitřních sil (aktivitě svalů, pevnosti vazů, tvaru kostí a kloubních ploch) a působení zevních sil Svaly nohy Svaly nohy jsou tvořeny skupinou bércových svalů a to dlouhými a krátkými svaly nohy. Podélný rozměr dlouhých svalů výrazně převyšuje nad ostatními rozměry a na jednom či obou koncích přecházejí ve výraznou dlouhou šlachu stuhovitého nebo vřetenového tvaru. Dlouhé svaly nohy jdoucí na dorsum a plantu a krátké svaly nohy směřující z tarzálních, případně metatarsálních kostí na kosti nohy. Kosterní sval je orgán generující sílu. Je příčinou pohybu. Svaly se při chůzi zkracují rytmicky, vytváří se tah na kosti, na nichž se upínají, a tím způsobují pohyby 33

35 v kloubech. Při aktivaci svalu vzniká kontrakční síla. Působí ve smyslu přiblížení svalových úponů a tím i segmentů, na které se upínají. Tato aktivita svalu je označena jako kontrakce neboli stah. Ne vždy dochází ke kontrakci ve smyslu přiblížení úponů. Proto dále kontrakci, při níž se úpony přiblíží, označujeme jako koncentrickou. Dále máme kontrakci izometrickou, kdy se vzdálenost úponů nemění a excentrickou, kdy dochází k oddálení úponů. Jaká kontrakce nastane záleží na působení dalších sil. Patří k nim předevšim tíhová síla (gravitace) a síly vyvíjené jinými svaly upínající se na stejný segment. Vzhledem k funkci, kterou sval plní při konkrétním pohybu, rozdělujeme podle Jandy (1982) svaly na agonisty, antagonisty, synergisty, fixační svaly a neutralizační svaly. Agonista je sval hlavní, který se za daných okolností nejvíce podílí na vykonání určitého pohybu. Antagonista vykonává opačný pohyb než sval hlavní a tím pádem je při daném pohybu natahován. Zároveň při zkrácení omezuje rozsah pohybu. Synergista je sval vedlejší, který podporuje svaly hlavní a může je i jeho funkci částečně nahradit. Fixační svaly stabilizují nepohybující segment(y) tak, aby mohl být proveden určitý pohyb. Neutralizační svaly neutralizují druhou směrovou komponentu agonisty. Dungl (1989) popisuje funkci svalů vzhledem k osám hlezenního a subtalárního u kloubu nohy tak, že svaly, jejichž šlachy probíhají ventrálně od osy hlezenního kloubu působí dorzální flexi. Svaly, jejichž šlachy probíhají dorzálně od osy hlezenního kloubu, působí plantární flexi. Svaly, jejichž šlachy probíhají mediálně od osy subtalárního kloubu, působí jako supinátory. A jako pronátory působí svaly, jejichž šlachy probíhají laterálně. Jsou-li osy hlezenního a subtalárního kloubu uvažovány jako jednotka, pak svaly mediálně a dorzálně uložené působí inverzi a svaly uložené laterálně a ventrálně everzi. Během krokového cyklu dochází ke změně vzájemného postavení nohy a bérce v rovině sagitální a frontální. Změny v rovině frontální jsou výrazné při chůzi nebo běhu po nerovném terénu nebo v zatáčce. Tyto stranové pohyby probíhají v subtalárním a Chopartově kloubu. V případě, že je bérec vzhledem k podložce a tedy i k noze skloněn mediálně dochází k laterální rotaci bérce. Pozorujeme ji jako dorzální pohyb laterálního kotníku. Oba kotníky však rotují a dochází k zevní rotaci (abdukci) talu v transverzální rovině. Pohyb talu vidíme při abdukci v transverzální rovině a supinací (inverzí) zánoží. Vzhledem k abdukovanému a supinovanému zánoží dochází k addukci v transverzální 34

36 rovině a k pronaci předonoží probíhající v Chopartově kloubu (McDonald & Tavener, 1999). Pokud je bérec nakloněn laterálně, objevuje se mediální rotace bérce a talu. Dále pak addukce a pronace zánoží je následek vnitřní rotace bérce a valgózního postavení kalkanea. Zároveň sledujeme abdukci v transverzální rovině a supinaci předonoží (Kapandji, 1987). K významným dlouhým svalům podílející se na flexi nohy řadíme m. triceps surae, m. peroneus longus et brevis, m. tibialis posterior, m. tibialis anterior, m. flexor hallucis longus, m. flexor digitorum longus (Obrázek 5). Obrázek 5. Dlouhé svaly bérce z ventrální a laterální strany (upraveno dle American Orthopaedic Foot and Ankle Society, feetforlife.org/chilblains) M. gastrocnemius mediale et laterale jsou spolu s m. soleus součástí m. triceps surae. Jsou označovány jako hlavní flexory v kloubu hlezenním, podílejí se také na supinaci (inverzi) a addukci v kloubu subtalárním. Při lokomoci se významně účastní na přenosu síly extenzorů kolenního kloubu na plantární flexi nohy. Během krokového cyklu se uplatňuje v období odrazu. M. peroneus longus patří do skupiny laterálních svalů bérce. Odstupuje od hlavičky kosti lýtkové a horních laterální strany této kosti. V dolní třetině bérce přechází sval ve šlachu stáčící se za zevním kotníkem na zevní straně nohy. Přechází šikmo přes 35

37 plosku nohy, kde se upíná na bázi prvního metatarzu a na os cuneiforme intermedium. M. peroneus longus nohu plantárně flexuje a pronuje (everze). Významně se podílí na udržení podélné a příčné klenby. Je aktivní při opoře o celou plosku nohy, což zapříčiňuje stabilizaci bérce (v souhře s m. tibialis. posterior). M. peroneus brevis je uložený hlouběji pod m. peroneus longus. Společně s dlouhým svalem probíhá za zevním kotníkem a upíná se na laterální stranu báze pátého metatarzu. Má v zásadě shodnou funkci jako m. peroneus longus. Kromě vlivu na nožní klenbu. Je taktéž aktivní při opoře o celou plosku nohy. Zapříčiňuje kontrolu pohybu z inverze do neutrální pozice, která je aktivnější u jedinců s plochonožím. M. tibialis posterior je uložen pod m. soleus a odstupuje od membrana interossea. V dolní čtvrtině bérce jeho šlacha kříží šlachu m. flexor digitorum longus a s ní probíhá za vnitřním kotníkem. Upíná se plantárně na os naviculare, dále na ossa cuneiformia, calcaneus, os cuboideum a bázi II. IV. metatarzu. M. tibialis posterior přispívá k elevaci podélné klenby nožní a podílí se na plantární flexi, inverzi (supinaci) a addukci nohy. Podílí se na opoře o celou plosku nohy. Tím brání everzi chodidla v neutrální pozici, je více aktivnější u jedinců s plochonožím. V případě odvíjení paty není aktivní, ale v případě potřeby by fungoval jako primární plantární flexor. M. tibialis anterior patří k přední skupině svalů bérce. Jeho vlákna se sbíhají do aponeurózy a šlachy, která kříží přední hranu kosti holenní sbíhající do planty, kde se upíná na ossa cuneiformia a bázi prvního metatarzu. M. tibialis anterior provádí dorzální flexi v kloubu hlezenním a supinaci (inverzi) v kloubech subtalárním a Chopartově. Během krokového cyklu je aktivní v období postupného zatěžování nohy po dopadu paty a při odvíjení prstů. Svojí excentrickou kontrakcí brzdí předonoží při jeho pokládání na podložku. Ve švihové fázi krokového cyklu koncentrickou kontrakcí dorzálně flektuje nohu v hlezenním kloubu a brání zakopávání špičky. M. flexor hallucis longus a m. flexor digitorum longus se podílí na opoře o celou plosku nohy. Tím je způsobena stabilizace chodidla a hlezenního kloubu.také je aktivní při odvíjení paty a odvíjení prstů. Tím pomáhají udržovat rovnováhu (Feneis, 1996; Kolář, 1994; Přidalová, 2005; Travell & Simons in Vařeka, 2004; Vařeka & Vařeková, 2003). Plantární svaly jsou rozděleny do čtyř vrstev. První vrstvu tvoří tři svaly, a to m. abductor hallucis uložený nejmediálněji, uprostřed m. flexor digitorum brevis a nejlaterálněji m. abductor digiti minimi. 36

38 Druhá vrstva obsahuje dva krátké svaly m. quadratus plantae a mm. lumbricales (Obrázek 4). V této vrstvě dochází ke křížení šlach m. flexor digitorum longus a m. flexor hallucis longus pod os naviculare. Podporují extenzi proximálních interfalangeálních kloubů a flexi metatarzofalangeálních kloubů. Třetí vrstva je složena z krátkých svalů palce a malíku: m. flexor hallucis brevis, m. adductor hallucis a m. flexor digiti minimi brevis (Obrázek 6). Čtvrtou vrstvu tvoří mm. interossei plantares (3 hlavy) a mm. interossei dorsales (4 hlavy). Povrchní a hluboké krátké svaly nohy umožňují během lokomoce zajistit flexibilitu potřebnou k absorbci otřesů a udržení rovnováhy a současně ke stabilitě ve fázi dorazu. Aktivní jsou ve fázi opory o patu, která je výraznější u plochonoží. Při odvíjení paty umožňují stabilizaci nohy v subtalárním a transverzálním kloubu. Při odvíjení prstů se uplatňují konkrétně mm. interossei, které zapříčiňují přizpůsobení se změnám v terénu (Travell & Simons in Vařeka, 2004; Vařeka & Vařeková, 2003). Obrázek 6. Krátké svaly nohy z plantární strany, druhá a třetí vrstva (upraveno dle American Orthopaedic Foot and Ankle Society, feetforlife.org/chilblains) 37

39 2.5.5 Centrální mechanismy řízení lokomoce Pohybový projev je organizovaná komplexní soustava funkcí. Činnost kosterního svalstva je řízena jako celek. Úkolem složitě regulovaného motorického systému je řídit všechny pohyby v závislosti na měnících se podmínkách prostředí. Na řízení motoriky se podílejí prakticky všechny oddíly CNS, počínaje mozkovou kůrou a konče spinální míchou. Integrace řízení motorických funkcí je výrazná. Základem veškerých pohybů je svalový tonus, který zajišťuje činnost spinální míchy. Na tomto základě je vybudován systém posturálních reakcí a vzpřimovacích reflexů, nazývaný motorický systém polohy. Při jeho řízení se účastní retikulární formace, statokinetické čidlo a mozeček. Motorický systém polohy je základem složité soustavy úmyslných pohybů řízených mozkovou kůrou, bazálními gangliemi a neocerebelem. Dosud nebyl podán úplný výklad činnosti mechanismů při uskutečňování volního motorického aktu. Většina autorů více či méně používá Kornhuberovu koncepci tzv. subkortikálních generátorů funkcí. Předpokládá se, že realizace volního pohybu je podmíněna vypracováním časoprostrorových vzorců neuronální aktivity za účasti bazálních ganglií a mozečku. Motorické povely vznikají v mozkové kůře, jsou výsledkem zpracování informací v senzitivních, asociačních a motivačních oblastech CNS. Povely jsou přenášeny masivními svazky vláken do podkorových struktur, přičemž bazální ganglia podle Kornhubera fungují jako generátor pomalých pohybů a mozeček jako předprogramátor rychlích pohybů (Trojan, Druga, & Pfeiffer, 1990). Postupná účast centrálních struktur a mechanismů na provedení pohybu: nejprve vzniká idea pohybu, jejímž výsledkem je vůle vykonat pohyb. V této fázi jsou aktivní struktury limbické kůry a frontálního laloku s účastí podkorových limbických center (amygdalární jádra, hypothalamus, některé kmenové struktury). Taktika provedení pohybu má svoje struktury v asociačních korových oblastech. Frontální a limbická kůra a asociační korové oblasti jsou navzájem propojeny a mají samostatné výstupy k podkorovým generátorům pohybu. Z asociační korové oblasti se podráždění šíří do bazálních ganglií a do mozečku. Okruh asociační kůra bazální ganglia thalamus (nucleus ventralis anterior, nucleus ventralis lateralis) premotorická a doplňková motorická oblast má v této fázi význam pro iniciaci a také pro startování pohybu. Okruh asociační kůra nucleus pontis laterální mozeček talamus (nucleus ventralis lateralis) motorická kůra (area 4) se uplatňuje v předprogramování a v kontrole 38

40 probíhajícího pohybu. Na řízení pohybu se rozdílným způsobem podílejí i jednotlivé motorické korové oblasti. Doplňková motorická oblast se podílí na programování pohybu. Premotorická oblast kontroluje aktivitu axiálního svalstva a proximálního svalstva končetin. Aktivita těchto svalových skupin zajišťuje posturální adjustaci, která předchází orientaci trupu a paže směrem k cíli. V hierarchii motorických korových oblastí je nejníže kladena primární motorická oblast (area 4), která zajišťuje zapojení akrálního svalstva a další frakcionaci pohybů ruky a prstů (Hepp-Reymond, 1987). Při řízení pohybové aktivity je nesporná účast bazálních ganglií a mozečku. Bazální ganglia se uplatňují při iniciaci pohybu a účast mozečkových struktur je podstatná v provedení pohybu. Korová výstupní informace vedená kortikospinální dráhou a dalšími korovými projekcemi do kmenových struktur je modifikována aktuálním stavem efektoru a soustavou složitých zpětných vazeb řízených mozečkem, retikulární formací a bazálními ganglii. Zpracování informací musí být rychlé, aby tento regulační systém byl účinný a pohotový. Proto je většina drah vybavena nervovými vlákny typu A. Motorické oblasti mozkové kůry, které dávají k pohybu příkaz, dostávají tak zpětnovazebnou zprávu o jeho provedení dříve než za 0, 01s. Na základě této zprávy pak pohyb dále řídí a upravují. Přesto je kortikální pohyb pomalý a opravitelný zpětnovazebnými mechanismy. Skutečně rychlý pohyb je spouštěn pouze jako plně zautomatizovaný a může být opraven jen opakováním nebo novým nácvikem (Ghes, 1985; Trojan et al., 1990). Díky pracovní analýze lokomočních pohybů vznikly dva rozdílné přístupy k řízení volních pohybů a organizaci struktur CNS zajišťující lokomoci. První přístup je nazýván motorické programování a je založen na představě tzv. centrálního generátoru lokomočních vzorů. Neurální struktura vytváří explicitně rytmickou svalovou činnost vedoucí k rytmickému chování, tedy k lokomoci. Druhý přístup považuje rytmicitu jako jev vytvořený nerytmickou neurální činností a interakcí periferního systému s okolím (zahrnují spojení s CNS). Tento přístup je nazýván jako princip dynamických systémů nebo také tvorba dynamických lokomočních vzorů. Podle Latashe (1998) jsou oba přístupy částečně správné a navzájem se nevylučují a v některých aspektech jsou navzájem v souladu. Centrální generátor lokomočního vzoru zajišťují tři typy buněk. Dva typy jsou ovlivňovány navzájem, potlačují aktivitu buněk jiného typu a zajišťují aferentní výstup pro výkonný aparát. Předpokládá se, že tyto buňky jsou rychle vyčerpatelné nebo jsou inaktivovány z jiných důvodů po krátké periodě vysoké aktivity. 39

41 Druhý typ buněk se tak dostává z inhibičního vlivu buněk první skupiny a stává se aktivním. Tento cyklus pokračuje tak dlouho, dokud vnější podnět nezpůsobí inaktivaci obou typů buněk. Třetí typ neuronů poskytují eferentní vstup potlačující nebo excitující buňky prvních dvou typů a také modifikující jejich vzájemný vztah. Centrální generátor lokomoce přijímá vzruchy z periferních receptorů a z dalších struktur nervové soustavy. Aferentní vzruchy mohou způsobit změny v samotném vzorci lokomoce, a to ve smyslu zvýšení nebo snížení aktivity prováděné lokomoce. Podobné změny mohou být evokovány z vyšších etáží CNS v podobě volní činnosti (Latash, 1998) Cévní zásobení nohy Cévní zásobení nohy a dolní končetiny je bohaté a každá porucha znamená zásah nejen do výživy, ale zejména do funkce celé dolní končetiny. Arterie dorsalis pedis běží po hřbetu nohy a v jejím průběhu se z ní oddělují madiální a laterální tarzální arterie. Vytváří tak větve pro hřbetní krajinu a oblast obou kotníků. Arterie tibialis posterior probíhá za vnitřním kotníkem a pod musculus abductor hallucis se dělí na arterii plantaris medialis a arterii plantaris lateralis. Žilní systém je dělen na povrchovou a hlubokou část. Vény hlubokého systému doprovázejí artérie jako venae comitantes a jsou propojeny anastomózy s povrchovým žilním systémem. Hlavními žíly odvádějící krev z oblasti nohy jsou venae saphena magna a venae saphena parva. Žíly nohy a bérce jsou opatřeny chlopněmi, které napomáhají proudění krve k srdci proti gravitaci. Lymfatickou drenáž nohy zabezpečují mediální a laterální lymfatické kolektory vedené podél venae saphena magna. Zadní kolektory se sbíhají z paty a proximální části laterální poloviny dorsum pedis a pokračují proximálně podél venae saphena parva. Mízní cévy hřbetu nohy se sbíhají do povrchových ingvinálních lymfatických uzlin (Dungl, 1989) Typy nohy Krok začíná flexibilní nohou, která se po kontaktu s podložkou přizpůsobí jejímu tvaru a rychle se mění v rigidní strukturu, přenášející hmotnost a udržující tělesnou 40

42 rovnováhu. Ideální tvar nohy je obtížně definovatelný. Často i nápadné deformity nepůsobí svým nositelům po celý život obtíže. Normální noha je pružná, s plantigrádním došlapem, s vytvořenou podélnou a příčnou klenbou a současně i dostatečně rigidní, udržující svůj tvar v zatížení, s fyziologickým rozsahem pohybu v jednotlivých kloubech. U nohy platí základní funkční princip přenos hmotnosti těla na podložku a vzpřímená bipední chůze. Z tohoto pohledu jsou rozsah pohybu v jednotlivých kloubech, tvar a elasticita nohou druhotné (Dungl, 2005). Ideální forma chodidla se nedá přesně definovat. Jedním z pokusů jak rozdělit podle výšky podélného klenutí je na normálně klenutou nohu, nohu vysokou a nohu plochou (Vojtaššák, 1998). Noha vysoká se vyznačuje abnormálně vyklenutou podélnou klenbou a prsty jsou v drápovité kontraktuře. Příčné klenutí je rozšířeno a hlavičky metatarzů se vyklenují do plosky. Prsty se ve stoji nedotýkají podložky, takže veškeré zatížení se přenáší na hlavičky metatarsů (Eis, 1976; Klementa, 1987). Pro vysokou nohu je typická omezená pronace, malá pružnost, nerovnoměrné rozložení tlaku, kontraktury prstů, zvýšená laterální nestabilita hlezenního kloubu spolu s podvrtnutím, zmenšená dorzální flexe (díky kontaktu kostí). Mnoho kompenzačních mechanizmů vede k zhoršení stavu předonoží a zadonoží (Valmassy, 1996). Plochá noha je termín, který označuje abnormální snížení podélného nebo příčného klenutí. Je užíván k popisu anatomických variant a při nevýrazných patologických změn (Dungl, 1989; Paneš, 1993). Plochá noha dospělých je deformitou nohy, při které se snižuje podélná klenba nožní, pak mluvíme o podélně ploché noze, příčná klenba nožní, pak jde o příčně plochou nohu, nebo je stav kombinovaný, kdy jde o snížení podélné i příčné klenby nožní. Pojem příčně plochá noha je však nepřesný, protože nevzniká snížením stávající klenby, ale elevací marginálních metatarzů. Jde o poměrně častou deformitu, která může vznikat v každém věku a vede k obtížím, které snižují schopnost pacienta snášet především statické zatížení (dostry.cz). Plochou nohu lze obecně rozdělit na vrozenou plochou nohu a získanou plochou nohu. Nejčastější příčinou vrozené ploché nohy je strmý talus a koalice tarzálních kostí. Získaná plochá noha vzniká až v průběhu života a lze ji rozdělit podle příčin vycházejících z poruchy kostní, vazivové nebo svalové složky klenby nožní nebo kombinací těchto příčin na získanou plochou nohu způsobenou chabostí vaziva (např. 41

43 plochá noha u generalizovaných syndromů), plochou nohu způsobenou svalovou slabostí a svalovou dysbalancí (např. plochá noha u neurologických afekcí), plochou nohu při revmatoidních onemocnění, posttraumatickou plochou nohu a plochou nohu z kontraktur (zvláště peroneálních svalů) (Dungl, 2005). Získaná plochá noha dospělých, která je častou statickou deformitou, vzniká v různém věku. Většinou se vyvíjí na noze původně normální, někdy do ní vyústí dětská plochá noha. Získanou plochou nohu dospělých můžeme vidět v několika stupních. Prvním stupňem je noha přetížená, unavená, u druhého stupně je pokles klenby patrný jen v zatížení, v odlehčení se opět modeluje. Ve třetím stupni je klenba trvale oploštělá, ale je možná pasivní modelace do normálního tvaru. Ve čtvrtém stupni je fixovaná deformita, kterou již nelze ani pasivně korigovat. Noha je pronována v subtalárním kloubu, supinace je bolestivá, peroneální šlachy mohou být ve zvýšeném napětí. Přední část nohy je uchýlena do abdukce, pata bývá ve valgózním postavení. Je přetížen první metatarz a palec je tlačen do valgózního postavení, předonoží je rozšířeno a na plosce se mohou vytvářet otlaky. Plochá noha dospělých se vyvíjí při nepoměru zátěže a schopnosti nohy zatížení snášet. Podílí se na ní dlouhodobé stání například v zaměstnání, zdvihání těžkých břemen, některé silové sporty. Důležitým faktorem je nošení nevhodné obuvi a dále přetížení nohou při obezitě. Význam mají i vlivy hormonální, například v klimakteriu nebo v těhotenství. Obtíže, které plochá noha pacientovi způsobuje, se nejdříve projeví únavností až bolestmi v subtalárním kloubu, ale i bolestmi v bércích a křečemi v lýtkách, objevují se statické otoky. Protože chůze není elastická, vznikají bolesti i ve vyšších etážích, v kyčlích a v lumbosakrální páteři. Objevují se bolestivé otlaky na plosce nohy. Obzvlášť závažná je plochá noha při revmatoidní artritidě, při které jsou postiženy všechny faktory vzniku kostní, vazivové i svalové, a vyvíjí se těžká deformita. K závažným stavům může vést i poranění kostí nohy (zvláště patní kosti) (ctpodiatry.com; dostry.cz). Léčebný postup u ploché nohy dospělých spočívá ve valné většině v konzervativní léčbě. Dbá se na správnou obuv, dostatečně pevnou s dobrým vedením paty a nepříliš vysoký podpatek. Důležité je i vytvarování stélky. Podélnou klenbu nožní podpíráme vhodnými vložkami, které jsou vyrobeny z různých materiálů, jsou buď sériově vyráběné, nebo lépe individuálně zhotovované případně i dle otisku nohy. Pro příčnou klenbu jsou určena metatarzální srdíčka, která je třeba odborně nacentrovat ortopedickým protetikem. U těžších deformit je indikována 42

44 úprava obuvi eventuálně ortopedická obuv. Vhodné je pravidelné cvičení nohou, udržování hybnosti kloubů nohy, zabránění vývoji kontraktur zvláště peroneálního svalstva, m. tibialis anterior, m. extensor hallucis longus, extensor digitorum longus a m. triceps surae. Posilování svalů chodidla, zadní skupiny svalů bérce je málo účinné. Je třeba si uvědomit, že plochou nohu nelze v dospělosti cvičením zkorigovat do normálního tvaru. Toto cvičení má však svůj význam pro udržení celkové kondice nohou, dále jako svalová pumpa. Prostředky fyzikální terapie mají význam pouze pomocný, používáme vodoléčbu, elektroléčbu, dále se provádí mobilizace kloubů nohy. Doplňující pomocný význam mají i protiotokové a protizánětlivé léky, často aplikované lokálně. Operační léčení dospělé podélně ploché nohy je indikováno výjimečně, pouze při obtížích nereagujících na konzervativní léčbu může být indikována operace prolongační osteotomie patní kosti nebo trojí déza (dostry.cz) Patologie nohy Přestože civilizace přinesla do našeho života dopravní prostředky, je mnoho lidí, kteří vědí více o autě, které je vozí, než o vlastních nohách, které je nosí. Uvážíme-li související problémy nohou s celým tělem, které mohou doprovázet časté bolesti hlavy a páteře, je nutné si uvědomit, že i nohy si zaslouží pozornost, neboť nás nesou celým životem. Důležitou funkcí je zabezpečení proprioreceptivní a exteroreceptivní informace pro udržování rovnováhy ve vzpřímené poloze. Podává mozku svými kožními, šlachovými, svalovými i kloubními nervovými receptory informace o prostředí, na kterém stojí, o jeho měkkosti, kluzkosti, teplotě i sklonu. Tím se podílí v koordinaci se zrakem a ústrojím statickým na orientaci v prostoru, udržení rovnováhy a realizuje pokyny ke změně těžiště. Noha obsahuje tisíce nervových zakončení, které jsou reflexně spojena s celým zbytkem těla. Je známo, že dotykem na chodidle můžeme léčit, povzbudit, zmírnit bolest nebo odstranit napětí. Svým tukovým polštářem a jeho uspořádáním chrání tělo a hlavně mozek spolu se sdruženou funkcí dolních končetin a páteře před násilnými otřesy. Onemocnění a vady zahrnujeme pod pojem patologie nohy. Jsou deformity, které mnoho let svým nositelům nepřinášejí žádné těžkosti. Jiné deformity omezují chůzi nebo ji přímo znemožňují velmi brzy. Příčinou bývají jak onemocnění vrozená tak získaná. Vrozené vývojové vady nohy jsou poměrně časté. Nejvíce vrozených deformit 43

45 vzniká od třetího do osmého týdne gravidity nesprávným vytvořením plodových obalů nebo účinkem zevních škodlivin, jako nedostatek vitaminu B u matky, infekce matky, vliv alkoholu nebo nikotinu atd. Mezi příčiny získaných deformit nohy řadí Riegerová, Přidalová a Ulbrichová (2006) chronické přetěžování, zatěžování bez dostatečné kompenzace, anatomicky nevhodná obuv a nedostatečná četnost přezouvání. Kubát (1988) uvádí mechanické vlivy a dysbalanci dlouhých a krátkých svalů nohy. Přetížení nohy se projevuje přetížením dalších kloubů na dolní končetině a může vést k dalším deformitám dolní končetiny a páteře. Dále může vést ke změnám kroku či stereotypu chůze. Deformity představují odchylku či změnu původního stavu na základě poruchy kostí, vazů či svalů. Zařazujeme zde pes equinovarus (kosovitou nohu), pes calcaneovalgus (vbočená patní noha), pes equinus (svislá noha), pes calcaneus (hákovitá noha), pes vagus (vbočená noha), pes varus (vybočená noha), pes excavatus (vypouklé chodidlo, vysoká noha) (Dungl, 1989; Kubát, 1988; Přidalová et al., 2002; Vojtaššák, 1998). Na udržení integrity nožní klenby se podílejí čtyři hlavní fakory. Jsou to kosti, vazy a svaly, jejichž činnost je řízena centrálním nervovým systémem. Role svalové aktivity je především důležitá v ontogenezi, kdy se kosti a vazy teprve formují podle geneticky daného programu. Po ukončení vývoje nohy se zvýšením tuhosti spojení a omezením pohyblivosti v kloubech nohy význam svalové aktivity pro udržení integrity nožní klenby klesá. Na významu nabývá pokud dojde k poruše funkce kostí či vazů, např. v důsledku úrazu nebo při poruše ontogenetického vývoje. Následkem toho jsou přetěžovány některé vazy a nemohou tedy dostatečně udržovat stabilitu kloubů. Ty se stávají hypermobilní a jsou více zapojovány svaly, jejichž nadměrná aktivace má dané situaci pomoci. To vede k jejich přetížení a tím nemohou dobře plnit svou funkci. Tomu lze předejít včasnou korekcí. Pokud k ní nedojde, deformita se prohlubuje a stává rigidní (ctpodiatry.com.html). Nejčastější statické deformity předonoží jsou doprovázeny zborcením podélné a příčné nožní klenby. Tato deformita vyjadřuje rozvinuté nebo fixované, postupně vznikající deformity v důsledku trvalého či dlouhodobého působícího patologického zatížení, spojené s poruchou stabilizačního působení měkkých tkání (svalů či vaziva) na kosti. Ze zevních faktorů se uplatňuje vedle celkové hmotnosti a délky stání také tvar obuvi. Chodíme obuti od nejútlejšího věku a noha nemá dostatečné podněty k svalové činnosti. Mezi statické deformity předonoží řadíme především valgózní deformity palce 44

46 s rozšířením příčné klenby přední části nohy, deformity prstů a metatarzalgie. Patří sem hallux valgus (valgózní odchylka palce), digitus quintus varus (vbočený malík), hallux varus (varózně vbočený palec), hallux rigidus (ztuhlý palec), heel pain (bolestivá pata), metatarzalgie (bolestivé předonoží), digiti malei (kladívkovité prsty), digiti hamati (drápovité prsty) (Dungl, 1989). Valgózní odchylka palce neboli hallux valgus je vbočení, valgozita palce nebo jen jeho posledního článku, u hallux valgus interphalangeus, směrem fibulárním. Na mediální straně prvního metatarzu se vytváří kostní nárůstek a na vrchní straně burza, která vzniká následkem tlaku a tření o obuv. Dochází k postupnému rozšíření příčné klenby předonoží a poklesu hlaviček druhého až čtvrtého metatarzu. Při fixované deformitě může docházet k postupnému odchýlení všech prstů ve formě digitus supraductus nebo palec podsouvá pod druhý prst a vzniká kladívkovitá deformita. V zemích či kulturách, kde se nenosí žádné boty nebo jen otevřené, nedochází k tvorbě hallux valgus. Deformita je spojena s mediálním vychýlením I. metatarzu. Tento stav předonoží doprovází často artróza v prstním kloubu. Vzniká především dlouhodobým užíváním příliž úzké a uzavřené obuvi. Digitus quintus varus je vadou, kdy dochází k vychýlení malíku z osy a jeho existence souvisí s nošením anatomicky nevhodné obuvi. Hallux rigidus tvoří zvláštní jednotku, kdy dochází vlivem artritidy nebo artrózy k postupnému omezování pohybu v metaphalangelárním kloubu zejména do dorziflexe. Metatarzalgie vznikají v důsledku přetížení některé části předonoží. Spojnice mezi druhým a patým metatarzophalangeálním kloubem tvoří šikmou osu předonoží, která se maximálně zatěžuje po zvednutí paty. Příčná osa je maximálně zatížena před odrazem nohy od podložky. Tím dochází k plynulému přenosu zatížení ze zevní strany na vnitřní s největším zatěžováním na hlavičce druhého a třetího metatarzu. Každé vychýlení šikmé a příčné osy předonoží vede ke změně biomechaniky a tím k přetížení některé její části. Valgózní postavení s pronací předonoží vede k přetížení mediálních metatarzů a varózní postavení se supinací předonoží k přetížení laterálních metatarzů. U digiti malei jde o statické chybné postavení prstů, které se vyskytuje často spolu s hallux valgus. Vznikají u přetížení přední části nohy, nošením krátké špičaté obuvi s vysokým podpatkem. Vznikají tahem krátkého flexoru a sklouznutím dlouhého extenzoru. Digiti hamati vznikají zkrácením krátkého extensoru a krátkého flexoru prstu. Zkřivení prstů může vést k bolestivým tlakům po celé noze (Dungl, 1989; Přidalová, 2005; Riegerová et al., 2006). 45

47 Do statických deformit předonoží zařazujeme také přetěžování předonoží zvýšenou fyzickou zátěží doplněné atypickou obuví, která změní vektor zátěže, vede ke zlomeninám z přetížení, tzv. stress zlomeninám. Častou boletivou afekcí je Mortonův neurom. Bolestivost je způsobena chronickou iritací a následnou hypertrofií interdigitálních nervů předonoží. Také obtíže vzniklé nepoměrem mezi délkou a zatížením prvního a ostatních paprsků předonoží a bolesti kolem sezamských kůstek. Všechny tyto poruchy předonoží spolu souvisejí a mohou se kombinovat. Rozsah deformity závisí i na vnitřních faktorech, jako síla svalů nohy, rigiditě vazivového aparátu, postavení a délce metatarzů, hypermobilitě a vrozené predispozici. Vlivem hormonálních změn na pevnost vaziva lze částečně vysvětlit výraznou prevalenci postižení u žen. Pro fixaci deformit se za rizikové období považuje gravidita a menopauza a také období puberty. Dále trvalým tlakem obuvi v místech, kde je kost kryta pouze kůží se slabou vrstvou podkoží vznikají kostní výrůstky, tzv. exostózy. Dochází ke dráždění okostice, která se tomuto tlaku brání nadprodukcí kostní tkáně. Nejčastější místa jsou na patě, kde tlakem vzniká tzv. Haglundova exostosa neboli dvojitá pata, která může být způsobena tlakem svršku obuvi na nárt tzv. exostosis cuneiformis. Exostosa na hlavičce prvního metatarzu doprovází hallux valgus. K dalšímu onemocnění nohou řadíme získané onemocnění kůže, např. otlaky, puchýře, bradavice, ekzémy a ostatní, jež jsou běžné i v dětské populaci. S péčí o nohu je nutno začít hned po narození dítěte. Dětská noha se neustále vyvíjí, roste nejen do délky, ale i do šířky, mění se její tvar a proporce a také způsob chůze. Vzledem k tomu, že většina onemocnění dospělé nohy je často způsobena nošením nevhodné obuvi a přetěžováním, většinou se zahajuje terapie pohodlnou obuví, ortopedickými vložkami. Důležité je snížení zatížení nohy eventuelně odlehčení o berlích. Současně se nasazují antirevmatika a antiflogistika celkově i lokálně, dále se doporučuje rehabilitace a fyzikální terapie. U statických deformit předonoží je možné použít různé kompenzační pomůcky, meziprstní korektory, srdíčka, redreséry. Pokud vyčerpáme veškeré možnosti konzervativní terapie a stav se nelepší, je vhodné zasáhnout operačně. Po operaci vždy následuje opět rehabilitace a fyzikální terapie (Dungl, 2005). 46

48 2.6 Chůze Chůze je základní lokomoční činnost člověka, která má zásadní význam pro kvalitu jeho života. Základní prvky pohybového programu jsou geneticky podmíněné a jsou upravovány na základě individuálních vlastností každého jedince v průběhu ontogenetického vývoje. Chůze v sobě zahrnuje řadu společných rysů při provedení různými lidmi. Je možné nalézt množství různých provedení, s typickými charakteristikami pro daného jedince. Rozdílnost v provedení souvisí se zdravotním stavem, psychickými faktory, vnějšími podmínkami (povrch, obuv, ) a také s biomechanickými (antropometrickými) parametry lidského těla. Za normálních podmínek se člověk snaží provádět chůzi tak, aby došlo k minimalizaci energetického výdeje (Porada et al., 2007). Za normálních okolností je noha pružná, při zatížení udržuje správný tvar a je schopna reagovat na terénní nerovnosti. Vlastní krok začíná flexibilní nohou, po kontaktu s podložkou dojde k přizpůsobení tvaru nohy a změně v rigidní strukturu přenášející váhu a udržující rovnováhu. Díky těmto vlastnostem jsme schopni pro člověka charakteristické vzpřímené bipední chůze. Vzpřímený postoj byl vždy jeden z nejcharakterističtějších rysů člověka. Člověk, napsal Aristoteles, je jediný živý tvor chodící vzpřímeně, protože jeho podstata a bytí je božské. A antropomorfní řečtí bohové chodili vzpřímeně. (Hošek, 1996; Sutherland, 1988). Lidský pohyb pohybování se je nutno chápat jako určitou formu lidského chování. Tuto formu lze označit jako pohybové chování. Jedná se o pohyb po dvou končetinách s doprovodným pohybem paží. Pohyb je tedy vnímán jako akt či komplex, který je projevem lidského chování. Chůze sama je komplikovaný pohyb s různými fázemi, při nichž se se změnou těžiště a těžnice přenáší váha z nohy na nohu. Je to pohyb automatický, složitě řízený, pro každého člověka charakteristický. Od přírody jsme obdařeni pohybovými matricemi, které jsou pro každého člena lidského rodu podobné a dědíme je jakožto živočišný druh. Po narození pokračuje pohybový vývoj na základě těchto matric. Vývoj je ale natolik plastický, že dokáže rozvinout jedinečnost člověka. Osobní rysy pohybu závisí na vlivech somatických, psychologických, zdravotních, sociálních, kulturních a na vlivech vnějšího prostředí. Chůze je výhodnější než stání a je důležitým pomocným činitelem správné cirkulace krve (žilní návrat). Typická správná chůze je špičkami dopředu nebo špičkami v mírné rotaci zevně 47

49 (Hodaň, 1999; Kolář, 1994; Smetana, 2000). Lokomoce je rysem všech živočichů. Plazení u obojživelníků a plazů umožňuje pohyb vpřed střídavým natáčením a prohýbáním páteře do stran. Končetiny jsou u obojživelníků v abdukci v kořenových kloubech a ve flexi v loketních a koleních kloubech. Když se například z levé přední a pravé zadní končetiny stanou pevné body puncta fixa, ale současně při skutečném plazení i body otáčení, páteř se prohne konvexitou doprava a pravá přední noha i levá zadní noha se dostávají vpřed, i kdyby se aktivně nepohnuly. Ve skutečnosti dochází i k aktivnímu pohybu končetiny. Hadi se při plazení opírají o žebra, která mají vlastně funkci pevných bodů. Kvadrupedalní živočichové jsou stabilní a rychlí. Tělo je rozloženo mezi přední a zadní končetiny, tím zvyšují sílu odrazu při skoku. Kvadrupedální živočichové využívají při běhu ventrální a dorzální muskulaturou páteře k prodloužení délky skoku a odrazové síly. Jakmile se zadní končetiny dostanou před přední, zadní část páteře a pánev se flektují. Poté co je těžiště přesunuto nad zadní končetiny, páteř je silně extendována tak, aby se přední končetiny mohly rychle vymrštit ventrálně. Bipedální lokomoce je méně stabilnější a výkonější než kvadrupedální lokomoce. Menší stabilita je způsobena polohou těžiště nad bází opory a tím je zvýšený nárok na neuromuskulární koordinaci segmentů těla. Rychlost bipedální lokomoce je menší, protože svalstvo trupu není využito k lokomoci tak, jako u kvadrupedální lokomoce. Bipedální lokomoce využívá rotace pánve ve směru pohybu. Výhodou je uvolnění horních končetin k vykonávání jiných jemných činností (Trojan et al., 1990). Chůze umožňuje přesun individua z místa na místo a v celé živočišné říši je lidská chůze zcela jedinečná a pro species Homo sapiens sapiens přísně specifická. Vzpřímená bipední chůze se děje optimální rychlostí s minimálním energetickým výdejem individuálně u každého jedince a s jemnými variacemi podle věku a pohlaví (Kračmar, 2007) Základní terminologie Zdánlivě vypadá chůze jako jednoduchý pohyb. Přesto zasahuje celý hybný systém od chodidel až k patě. Perry (1992) popsala chůzi jako řízený pád, ve kterém padá tělo vpřed ze stabilní pozice zajištěné stojnou dolní končetinou a druhostrannou dolní končetinu. Lokomoční proces chůze je cyklický pohybový program, který se při každém 48

50 kroku opakuje. Lidská chůze je lokomoční proces, během kterého je vzpřímená postura střídavě zajištěna oporou jedné nebo druhé dolní končetiny. Při pohybu těla vpřed přes stojnou dolní končetinu je druhá dolní končetina ve švihové fázi, mimo kontakt s opěrnou plochou. Během střídání stojné fáze mezi pravou a levou dolní končetinou je fáze dvojí opory, kdy jsou obě dolní končetiny v kontaktu s opěrnou plochou. Se zvyšující se rychlostí se fáze dvojí opory zkracuje až vymizí a nastává tzv. letová fáze charakteristická pro běh (Inman et al., 1994). Chůze (walking) je základní způsob lidské lokomoce po dvou dolních končetinách. Chůze má tři hlavní fáze: zahajovací, cyklická a fáze ukončení. Během cyklické fáze vykonává každá dolní končetina cyklické pohyby, čili opakované, popsány v krokovém cyklu. Krokový cyklus (gait cycle) má dvě hlavní fáze opěrnou a švihovou. Tyto fáze jsou určitými okamžiky rozděleny na jednotlivá období (Obrázek 7). Opěrná fáze (stance phase) je započata kontaktem paty (heel strike, initial contact). Zprvu je postupné zatěžování (loading response) až do položení celé plosky (foot flat). Poté následuje střední opěrné období (midstance) končící okamžikem zvednutí paty (heel off). Pro pohyb vpřed je obzvlášť důležitý aktivní odraz (aktive propulsion, terminal stance). Posledním pasivním odtažením (preswing) je zvednutí špičky (toe off). Švihová fáze (swing phase) dělené na období zahájení švihu (initial swing, accleration), středního švihu (midswing) a ukončení švihu (terminal swing, decceleratoin). Při srovnání krokových cyklů dolních končetin dokážeme určit fázi dvojí opory (double support) a jedné opory (single support). Krok (step) je vzdálenost dopadu pravé a levé paty. Dvojkrok (stride) je vzdálenost dopadu jedné dolní končetiny na začátku a konci jejího krokového cyklu. Prakticky se jednotlivé charakteristiky krokového cyklu chůze mohou průběžně měnit vlivem změněných vnějších podmínek, vlivem změny rychlosti nebo směru chůze (Gage, 1991). 49

51 Obrázek 7. Cyklus chůze (upraveno dle Dungl, 1989) A - délka kroku (1), délka dvojkroku (2) B - přenos zatížení jednou nohou během kroku, C - švihová fáze kroku, D - přenos zatížení oběma chodidly Opěrná fáze začíná před kolmým průmětem těžiště dotekem paty na podložku, tím se zbrzdí tzv. pád těla směrem vpřed. Při volné chůzi by brzdící moment neměl být velký a náraz na patu měkký a plynule přejít k tzv. odvíjení. Kontakt chodidla s podložkou se rozšiřuje na celou plochu a ploska se snaží přizpůsobit povrchu. Nožní klenba vytváří pevný a spolehlivý kontakt s podložkou. Od paty se chodidlo dotýká podložky svou vnější hranou a těsně před prsty se dostane na vnitřní stranu. Zde odvinutí chodidla dokončí palec, jako hlavní, vpřed směřující odrazová síla. Pohyb dolních končetin se přes pánev přenáší na páteř, kde dochází k tzv. torznímu pohybu. Vzniká protisměrným otáčením pánve a ramen podle pohybu opačné nohy s druhostrannou paží. Vznikají i další pohyby, které jsou charakterizované zdviháním a klesaním těžiště těla v průběhu krokového cyklu, a k výchylkám stranovým. To se odráží ve výchylkách a pružení páteře. Pohyb horních končetin je považován za pasivní vyvažování. Někteří autoři jsou spíše toho názoru, že jde o aktivní práci. O pozůstatek starého druhově daného zřízeného pohybového vzoru. Chůze ovlivňuje nejen funkci končetin, ale i celý systém trupu a hlavně páteř, která je střídavými pohyby při chůzi rytmicky mobilizována (Vystrčilová & Kráčmar, 2007). 50

52 2.6.2 Biomechanika chůze V přírodě se vyskytuje pohyb jako důsledek působení fyzikálních sil na hmotné objekty. O cíli a účelu pohybu uvažujeme v důsledku prospěchu možnosti změny zevního prostředí. Zde se nabízí odlišení aktivního pohybu bytostí od pasivního pohybu objektů vyvolaném vnější působností síly. Pohyb živé bytosti je základním projevem jejího života probíhající podle fyzikálních zákonů a cíle, jež si bytost určuje sama nebo podle kterého instinktivně jedná. Naproti tomu pohyb tělesa je pasivní proces spouštěn zevní silou podle fyzikálních zákonů. Stabilní postura je základním předpokladem pro chůzi a dalších způsobů lokomoce. Postura je aktivní držení segmentů těla proti působení zevních sil, ze kterých má největší význam síla tíhová. Postura je zajištěna vnitřními silami, svalová aktivita řízená centrálním nervovým systémem. K provedení optimálního pohybu je třeba zaujmout a udržet optimální posturu. Postura vyžaduje zpevnění osového orgánu, trupu s krkem a hlavou (Vařeka & Dvořák, 1999; Kolář, 1999; Lewit, 2000). Při stoji jsou pro udržení působení tíhové síly v průmětu opěrné báze dominantní svalové skupiny hlezna. Při chůzi se mění požadavky pro udržení dynamické stability. Těžiště se během krokového cyklu dostává přechodně před opěrnou bázi a tím dochází ke stavu kontinuální nerovnováhy. K zajištění dynamické stability hlavy, horních končetin a trupu důležitá činnost svalů pánve, kdy svaly hlezenního kloubu se na řízení podílejí jen minimálně (Massion & Woollacott, 1996). Podle Olneye & Richards (1996) je rovnovážná chůze možná za splnění těchto podmínek: 1. zajištění stability vzpřímeného trupu, hlavy a horních končetin nad klouby dolních končetin 2. zajištění opory segmentů končetin během stojné fáze 3. dostatečná elevace nohy během švihové fáze 4. zajištění přísunu energie pohybovému systému po celou dobu chůze se současným zachováním mechanické energie. Statické a dynamické síly zatěžující nohu odpovídají hmotnosti těla a reakci na svalovou kontrakci potřebnou k udržení rovnováhy, pohybu a přizpůsobení jakékoli podložky. Klíčovou úlohu zde hraje talus, který je příjemcem, přenašečem a distributorem těchto sil. Ty jsou větší při dorziflexi či plantiflexi v kloubu hlezenním. 51

53 Tažné a tlakové síly balancují v různých převodních systémech nohy, které je možné přirovnat k letícímu letadlu. Zde dochází též k stoupání, dopřednému pohybu i k vybočování a nakonec i ke klesání. Při chůzi působí dolní končetina v opěrné fázi určitou silou na povrch opěrné plochy. Podle Newtonova zákona vzniká působením této akční síly reakční síla stejné velikosti a orientovaná v opačném směru k síle akční. Vektor reakční síly je možné rozložit na vertikální, mediolaterální a ventrodorzální komponenta. Kromě vertikální zátěže při došlapu působí na nohu i síly smykové a torzní. Smyková síla je výslednicí vertikálních a horizontálních sil, které jsou způsobeny decelerací tělesné hmotnosti při prvním kontaktu nohy s podložkou. Torzní síly jsou výsledkem rotace končetiny během chůze. Během lokomoce vektor tíhové síly nemusí směřovat přímo do opěrné fáze, musí tam ale směřovat výslednice zevních sil (kterými jsou mimo tíhovou sílu např. setrvačná, třecí síla, reakční apod.). Perry (1992) popisuje kinetiku krokového cyklu v rámci nohy pomocí tří zhoupnutí. K prvnímu zhoupnutí dochází po dopadu na podložku přes zadní okraj patní kosti. Přes něj prochází vektor reakční síly podložky a setrvační síla tlačí plosku nohy k podložce. Tento pohyb je brzděn excentrickou kontrakcí předních svalů bérce. V období střední opory prochází vektor reakční síly podložky před hlezenním kloubem, ten zapříčiňuje druhé zhoupnutí. Noha je díky zatížení fixována k podložce a bérec se vzhledem k ní pohybuje vpřed. Tento dorziflexní pohyb je brzděn aktivitou plantárních flexorů hlezenního kloubu, zpočátku m. soleus a později i m. gastrocnemius a dlouhého flexoru palce. S rostoucím momentem síly plantárních flexorů se zastaví dorziflexe v hlezenním kloubu a dochází ke třetímu zhoupnutí hlaviček metatarzů. Bérec se nadále pohybuje vpřed, zvedá se pata a dříve excentrické kontrakce svalů lýtka přechází v kontrakci koncentrickou. Na začátku švihové fáze je v hlezenním kloubu asi 15 plantární flexe. Aktivitou předních bércových svalů noha přechází uprostřed švihové fáze do asi 5 dorzální flexe. Inman et al. (1994) popisuje hlavní rysy pohybu těla v prostoru charakterictickou změn polohy těžiště. Těžiště se během bipedálního stoje a chůze nachází v oblasti malé pánve ve výšce druhého sakrálního obratle. Poloha těžiště opisuje dráhu ve tvaru sinusoidy v transverzální a sagitální rovině. Sinusoidní dráha těžiště v horizontální rovině (laterální výchylka) má poloviční frekvenci než ve vertikální rovině těžiště (Obrázek 8). Vertikální rovina těžiště je minimalizována rotací pánve v transverzální 52

54 rovině. Je to dáno nakloněním pánve ke švihové dolní končetině a flexí kolenního kloubu stojné dolní končetiny. Dále je plynulost dráhy těžiště zajišťována koordinovaným časováním pohybů všech kloubů dolní končetiny. Obrázek 8. Pohyb těžiště při chůzi (upraveno dle Inman, 1994) a v transverzální rovině b v sagitální rovině c ve frontální rovině Kinematika Fáze počátečního kontaktu je zahájením tzv. převzetím hmotnosti těla. Důležitou funkcí je absorbce nárazu při došlapu paty, stabilita po převzetí hmotnosti těla a současné zachování dopředné hybnosti. Při počátečním kontaktu nohy s opěrnou plochou je maximální stejnostranná rotace pánve a maximální rotace horní časti trupu opačné strany. Souhyby horních končetin se odvíjejí od horní části trupu. Kyčelní kloub je ve flekční pozici. Kolenní kloub dosahuje extenze těsně před počátečním kontaktem. Při následném položení paty se kolenní kloub lehce flektuje. Hlezenní kloub je udržován v neutrální pozici. Bérec je nakloněn proximálním koncem dorzálně a přední částí nohy je nakloněna ventro - kraniálně. Patní kost je většinou v inverzi a přední část nohy je v supinačním postavení. Při fázi dvojí opory, začíná po počátečním kontaktu nohy a před ukončením stojné fáze opačné dolní končetiny, pozice trupu a těžiště je na nejnižším bodě a to 23 mm pod průměrnou výškou v průběhu celého krokového cyklu. Trup se pohybuje laterálním směrem nad stojnou dolní končetinou. Paže se vracejí z pozice maximální flexe druhostranou horní končetinou a maximální extenze 53

55 stejnostranou horní končetinou v ramenních kloubech. V kyčelním kloubu se zmenšuje flekční úhel, kolenní kloub pokračuje pohybem ve flekčním držení. Pohyb je doprovázen excentrickou aktivitou m. quadriceps femoris, který řídí velikost flexe v kolenním kloubu. Kolem fixované patní kosti dochází v hlezenním kloubu k pohybu nohy a bérce. Nastává plantární flexe nohy doprovázena pronací nohy a vnitřní rotací bérce. Excentrickou aktivitou m. tibialis anterior je řízena velikost pohybu nohy, plynulost a časování. Během střední stojné fáze se horní končetiny, trup a pánev vrací do střední pozice. Výška těžiště se zvyšuje a rychost těla se zpomaluje. Laterální posun těžiště a pánve je maximální. Aktivita extenzorů kyčle klesá a další extenční pohyb v kyčelním kloubu je způsoben setrvačními a gravitačními silami. V hlezenním kloubu dochází po došlapu celé nohy ke změně pohybu do dorzální flexe tak, že je pohyb uskutečňován ventrálním přesunem proximální části bérce na fixované noze. V období ukončení stojné fáze je bérec v maximální vnitřní rotaci a noha je v pronačním postavení. Aktivita m. tibialis anterior postupně klesá a nastupuje excentrická aktivita m. triceps surae. V konečné stojné fázi se pozice trupu a výška těžiště opět snižuje. Zvětšuje se rotace pánve a kontrarotace horní části trupu. Maximální extenze je dosažena, když je opačná dolní končetina ve fázi počátečního kontaktu. V kolenním kloubu je maximální extenze dovršena před odvinutím paty z opěrné plochy a v hlezenním kloubu je maximální dorzální flexe dosažena také těsně před odvinutím paty. Koncentrická aktivita plantárních flexorů hlezna způsobuje elevaci paty. Tím se působení vektoru reakční síly přesune před kolenní kloub, což ještě zvětší extenzi v kolenním kloubu. M. triceps surae udržuje pozici v hlezenním kloubu za současné flexe v kolenním kloubu. Noha je v supinaci a bérec rotuje zevně. Po elevaci paty zůstavají v opoře metatarzální klouby. Po odvinutí je pata v inverzním postavení. Během předšvihové fáze dosahuje extenze v kyčelním kloubu maxima. V kolenním kloubu probíhá flekční pohyb. Silná aktivita m. triceps surae vede hlezenní kloub do větší plantární flexe a produkuje více než 80 % zrychlující síly nezbytné pro udržení rovnovážné chůze. V metatarzofalangeálních kloubech se zvětšuje dorzální flexe. Při počáteční švihové fázi pokračuje kyčelní i kolenní kloub v započatém flekčním pohybu. Po ukončení opory nohy je v hlezenním kloubu dovršena maximální plantární flexe. Aktivita m. tibialis anterior umožňuje pohyb nohy do neutrální pozice. Během střední švihové fáze závisí velikost flexe v kolenním kloubu na velikosti flexe v kyčelním kloubu. V období, kdy švihová dolní končetina míjí stojnou dolní končetinu, dosahuje 54

56 kolenní kloub švihové dolní končetiny maximální flexi. V kyčelním kloubu je během konečné švihové fáze flekční pohyb zpomalován. Mm. ischiocrurales omezuje extenční pohyb v kolenním kloubu při zachování flexe v kyčelním kloubu. Před koncem švihové fáze je koleno v plné extenzi. Těsně před počátečním kontaktem se zvyšuje aktivita m. tibialis anterior pro akceptaci následného nárazu (Gage, 1991; Whittle, 1997). Vertikální komponenta reakční síly dosahuje při chůzi 100 až 120 % tíhové síly těla, při běhu se zvyšuje na 300 až 500 % tíhové síly těla. Podle Hamilla (1995) F z při chůzi dvojí charakter. Prvního maxima je dosaženo ve fázi reakce na zatížení a dosahuje 112 % tíhové síly. V průběhu pokládání celé plosky na opěrnou plochu klesá vertikální složka reakční síly na 93 %. V období odvinutí paty se F z opět zvětšuje na 110 % tíhové síly a postupně klesá až do okamžiku odvinutí prstů nohy. Na začátku stojné fáze je detekována výchylka, která je způsobena silným nárazem paty nohy při kontaktu s opěrnou plochou trvající 1 až 20 ms (Whittle, 1997). Anteroposteriorní komponenta reakční síly odpovídá 2 % hmotnosti těla při počátečním kontaktu a jeho vektor se zvětšuje ve směru dorzálním do maxima 16 až 17 % tíhové síly. Dorzální směr vektoru působí ve smyslu zpomalování rychlosti těla. Během střední stojné fáze mění komponenta ) F y směr působení ventrálně a hodnoty dosahují 16 až 17 % tíhové síly. Křivka F y má bifázický charakter z důvodu změny směru působení. Mediolaterální komponenta reakční síly F x v mediálním směru dosahuje při počátečním kontaktu 8 % tíhové síly. Při jednooporové fázi se směr komponenty F x mění v laterální, dosahuje 8 % tíhové síly. Při odvinutí paty a zvětšování rychlosti těla je dosaženo v mediálním směru další maximální hodnoty komponenty F x. Mediolaterální komponenta F x je při chůzi nejvíc variabilní co do velikosti a charakteru křivky, závisející na rotaci bérce a inverzním nebo everzním postavení nohy při kontaktu s podložkou (Whittle, 1997). Pomocí tenzometrických plošin je možné sledovat další charakteristiku Center of Pressure. Center of Pressure je působiště vektoru reakční síly podložky, reprezentuje vážený průměr všech plantárních sil působících na povrchu kontaktní plochy. Center of Pressure se při chůzi pohybuje po trajektorii od paty přes laterální část plosky nohy a střed plosky nohy k hlavičkám I. a II. metatarzu a končí u posledního článku palce nohy. Při zahájení chůze se Center of Pressure stojné dolní končetiny posouvá nejdříve vzad a pak se dráha změní do ventromediálního směru (Obrázek 9). Podle Wintera 55

57 (1995) je tento děj připisován aktivitě abduktorů kyčelního kloubu. Při ukončení chůze se Center of Pressure dolní končetiny ve stojné fázi posledního kroku posouvá ventrálně k přední části nohy a pak zpět dorzomediálně. Posun Center of Pressure vpřed je způsoben excentrickou aktivitou plantárních flexorů nohy. Obrázek 9. Časový posun bodu maximálního zatížení během odvíjení nohy (upraveno dle drpribut.com/sports/spgait) Zatížení nohy při chůzi Funkce nohy má přímý vliv na stoj a pohyb člověka a tím na celý pohybový systém. Rovněž má značný vliv i na psychiku. Bolesti a nepříjemné pocity pocházející z noh způsobují snížení duševní i tělesné výkonnosti (Brozmanová, 1990). Dopředný pohyb se skládá z opakování kroků v cyklu chůze. Chůze je charakterizovaná tím, že po celou dobu pohybu vpřed je tělo v kontaktu s podložkou a při střídání nohou je hmotnost po část cyklu přenášena oběma chodidly. Pro jednotlivou nohu je krok rozdělen do fáze statické a dynamické. V procentuálním vyjádřením připadá na statickou fázi kroku asi 60 % celého cyklu, a na fázi dynamickou asi 40 %. Během normální chůze nastává odraz palce přibližně v 60 % cyklu. Proto stoj zabírá přibližně 60 % cyklu a švih 40 % (Dungl, 1989; Hoppenfeld, 1976). Janda (1982) uvádí procentuální poměr stojné fáze a švihové fáze 85 : 15. Odraz palce opačné nohy nastává asi v 10 % cyklu a položení druhostrannou patou do 50 %. Tím dochází ke dvěma fázím dvojí opory během krokového cyklu. 56

58 Důležitou veličinou je rychlost chůze. Podle Smidta (1990) je rychlost chůze funkcí délky krokového cyklu a času krokového cyklu. Rychlost chůze je ovlivněna vnějšími vlivy prostředí i vnitřními mechanismy. Rychlost chůze je v úzkém vztahu se změnou kloubních rozsahů, reakční síly opěrné plochy, délkou krokového cyklu a energetickou spotřebou. V mnohých studiích byl dokázán těsný vztah mezi rychlostí chůze a délkou kroku (Inman et al., 1994; Whittle, 1997; Winter, 1995). Zvýšená rychlost chůze má za následek relativní prodloužení času stráveného v dynamické fázi, zatímco pomalejší rychlost prodloužení času ve statické fázi (Murcková, 1998) Typy a deformity chůze Jaroš (1954) mluví o typu chůze pata špička, která je bezpochyby nejčastější i nejúčelnější. Také o typu špička pata, který je pružnější, ale také namáhavější, protože se do pohybu zapojují i slabší svaly pro zabržnění dopadu těla při kroku. Jaroš (1954), Kubát (1988) a Smetana (2000) uvádějí různé typy chůze z hlediska vytočení špiček. Za správné a účelné typy chůze považují chůzi špičkami dopředu, při níž je svalová práce dolních končetin rozdělena rovnoměrně a je tedy ekonomičtější. Dále chůzi špičkami vytočenými ven ne o více než 15 a indiánskou chůzi, kdy jsou chodidla kladena před sebe v jedné přímce. Autoři se tež zmiňují o nesprávném způsobu chůze. Chůze špičkami vytočenými přes 15 vně, která je anatomicky nesprávná, únavná a může zapřičinit i další deformace nohy. Chůze špičkami dovnitř může být způsobena varozitou přední části nohy, zvětšenou anteverzí krčku kosti stehenní, torzí tibie nebo může jít o špatný zvyk. Chůze špičkami dovnitř se často projevuje u malých dětí se slabým svalstvem a valgózním postavením paty (American Academy of Orthopaedic Surgeons, 2004). Kubát (1988) považuje za výraznou poruchu chůze kulhání. V současném lékařství jsou známy různé příčiny, a to kulhání pro bolest způsobené aferencí v kterékoliv oblasti dolní končetiny nebo páteře, kulhání při zkrácení dolní končetiny, kulhání u obrn (svalová nevyváženost) nebo předstírané hysterické kulhání. Další deformity chůze mají své příčiny především v podpůrně pohybového aparátu. Kontraktura lýtkového svalu způsobuje počáteční došlap nohy na podložku celým chodidlem. Tento způsob chůze je typický pro batolecí období, jedná se však 57

59 o přirozený vývoj chůze. Spasticita zadního lýtkového svalstva zapřičiňuje předčasné odvinutí paty od podložky. Paréza neboli oslabení m. triceps surae vede naopak k pozdnímu odvinutí paty od podložky. Spasticita a kontraktura flexorů kolene zkracuje švihovou fázi kroku (Dungl, 1989). Stereotyp chůze se mění při přetěžování nohy, které může vést k přetěžování dalších kloubů na dolních končetinách. Tím se mění i krokový mechanizmus a dochází ke změnám typu chůze (Přidalová et al., 2002). Je-li noha postavena na podpatek, změní se rozložení tělesné hmotnosti. Pata se odlehčí a zatížení je přeneseno do oblasti předonoží a značně se zmenší plocha zatížení. Vysoké podpatky se tak stávají příčinou vzniku hallux valgus a příčně ploché nohy. Nošením vysokých podpatků se prohlubuje bederní lordóza. Výše podpatku by neměla být vyšší než 3 cm (Šťastná, 1995) Psychologie chůze Přesnost pohybů je podmíněna dovedností, poukazuje také na míru koncentrace pozornosti a klidný stav mysli. Nepozornost nebo emocionálně intenzivní prožitky přesnost pohybů narušují. Týká se to také rovnovážnosti motorického chování. Není třeba rozvádět fakt, že pod vlivem alkoholu a omamných látek se mění všechny parametry pohybu. V rámci tělesných pohybů má zvláštní místo chůze. Informuje nejen o aktuálním psychickém stavu chodce, nýbrž o jeho druhu zaměstnání, případně o přetrpěných chorobách. U chůze se posuzuje celkové držení těla (hlavy, trupu, ramen, paží a nohou) a pohybové zvláštnosti celkové (energičnost, rychlost, rytmičnost, určitost směru, styl) i dílčí (délka kroku, šířka stopy, tlak na podložku, zvedání a kladení nohou, pohyby hlavy, trupu a končetin) (Kulka, 2008). Chůze se proměňuje vlivem aktuálního psychického stavu, při změně myšlenek a nálad. Akutní úzkost, stísněnost, skleslost, myšlenková námaha způsobuje, že se krok stává těžší, pomalejší a namáhavější. Radost, optimismus a snadné myšlení se projevuje lehkou a pružnou chůzí (Smékal, 1985). 58

60 Rozlišujeme několik typů chůze. Pro přehled udávám zběžnou systemizaci (Smékal, 1985): klidná a jistá : sebevědomí, vyrovnanost nejistá a trhavá : nervozita, tréma, plachost hlasitá, rázná : sebezdůraznění, cílevědomost hlučná, dunivá : hrubost, nevytříbenost tichá : sebeovládání, taktnost, opatrnost plíživá (tichošlápská) : nejistota, plachost, nedůvěřivost rychlá, spěšná : vnitřní neklid, nervozita pomalá : klidnost, pohodlnost lehká, hopsavá : veselá nálada, životný temperament těžká : stabilita, odolnost proti zátěži, klid, sebedůvěra, nepřizpůsobivost postupující, rázná zdrženlivá rozmáchlá drobné cupitání zabrzděná rytmická (do taktu) pružná tuhá, škrobená : cílevědomost a zaměřenost, odhodlanost, odvaha, vytrvalost : slabá vůle, neprůbojnost, uzavřenost : impulsivita : snaživost, feminita : nedbalost, netečnost, lenost : vitalita, cílevědomost : přizpůsobivost : nepružnost, reservovanost, opatrnost, kritičnost. 59

61 2.7 Pohybová aktivita Optimální fylogenetický vývoj umožňuje živočichu přežít v podmínkách, kterým je vystaven. Tento vývoj probíhá pozvolna. Před padesáti tisíci lety odpovídal život člověka potřebám lovce a sběrače trávící několik hodin denně v pohybu, aby si zabezpečil dostatečný příjem energie. Za dobu, která uplynula od vzniku homo sapiens sapiens došlo k relativně malým změnám, které modifikovaly základní životní funkce. Urbanizovaný člověk je ve srovnání s lovcem a sběračem vystaven odlišným životním podmínkám, především nedostatku pohybu a nadbytku energetického přijmu. Výživa a pohybová aktivita jsou dvě nejdůležitější složky životního stylu, které můžeme svým chováním ovlivnit. Disproporce mezi starým systémem řídící životně důležité funkce a životním stylem člověka vede k některým zdravotním poruchám. Za zhoršení zdravotního stavu nemůže technický pokrok spojený s civilizací, ale lidé, kteří výhod civilizace nesprávně využívají. V dohledné době několika tisíc let se nezmění regulace životně důležitých funkcí, proto musíme v zájmu své biologické existence změnit svůj životní styl (Stejskal, 2004). Paradoxem dnešní doby je růst odborného zájmu o lidský pohyb, a zároveň fatální úbytek pohybu v každodenním životním způsobu majoritní populace a s tím související úbytek zdatnosti i faktorů považovaných za ukazatel zdraví. Jedním z faktorů je omezení vnímání pohybu na jeho tělesnou podobu. Ochuzení pohybu o další rozměry znemožňuje zdůraznění jeho smyslu. Tělesný pohyb není pouze mechanické přemísťování těla z jednoho bodu do jiného. Méně viditelný pohyb uvnitř lidského těla je nedílnou součástí fenoménu tělesný pohyb. Charakterizace pohybu, resp. rozumění jednotlivých významům, jež s sebou mohou symboly vyjádřené pohybem nést, je úzce propojeno s kulturním okruhem. Západní pohled je kultivován vědeckou tradicí založenou na vykazatelnosti přírodních věd. Paradigma dálného východu využívá ve svém zvýznamnění jednotlivých pohybových aktivit nejenom tělesné energie biotické, ale také duševní a duchovních schopností. Antropologický rozvrh zapojující do uceleného systému fenomenalitu čaker, či představu energetického těla, umožňuje vnímat pohybovou kulturu v mnohem širším měřítku. Pohyb těla není pohyb pouze fyzický, ale osobnostní (Jirásek, 2005). Pohyb je mnohovýznamovým symbolem umožňující rozmanitou interpretaci. Symbolické zvýznamnění pohybu uvádí Macková (2003). Symbolicky interpretuje 60

62 sportovní disciplíny se snahou poukázat na hlubší význam pohybu. Symbol běhu je v harmonizaci dvou protilehlých sil mezi nahoře a dole. Hlubším významem běhu je udržení svého středu, nalézání středu v běhu stejně jako v životě. Skoky symbolizují okamžik ztráty pevné půdy pod nohama a jejich zvládnutí tak souvisí se zvládáním vlastních citů, se sebedůvěrou a optimismem. Pohyb skoku je propojen s impulsem dostat se dál nebo výš. Přeskočit propast nicoty, zanechat minulost za sebou. Temporalita skoku je tak budoucností. Vzpírání symbolizuje těžkosti, které musíme v životě zvládnout a vypořádat se s nimi. Učí nás, kolik si toho můžeme tělesně, ale také duševně naložit. Odstředivá síla švihů symbolizuje prožívání sebe na periférii své bytosti. Vzpor hledání pevného bodu, o nějž je možné se opřít, duševní přítomnost a upřímnost. Duchovní impulsy putování symbolizují pohyb ven, hledání něčeho vyššího a návrat zpět k sobě (Macková, 2003). Macková (2003) dále uvádí, že nevědomé impulsy jsou velmi obtížně empiricky zkoumatelné. Pro kvantitativní metody zkoumání je využívání hodnoty obrazů, symbolů a metafor nepřijatelné. Kvalitativní postupy mohou naznačené souvislosti vnímat jako smysluplné, neboť moderní orientace vědy je otevřená vyššímu stupni nejistoty Aerobní aktivita Vlivem technického pokroku a stále rostoucí životní úrovně se dostává do popředí různorodé využití volného času, kde má své místo i pohybová aktivita. Sport a tělesná cvičení jsou součástí životního stylu a odráží dimenzi humanity. Podle světové zdravotnické organizace (WHO) se zdraví chápe jako stav fyzické, duševní a sociální pohody, nikoli jen jako absence nemoci. Neustále se potvrzuje příznivý vliv aerobních cvičení na zdatnost oběhového systému. Aerobní aktivity jsou pohybové aktivity při kterých se energie potřebná pro svalovou práci uvolňuje za účasti kyslíku aerobním způsobem. Nejvhodnější formou aerobní aktivity je zatížení vykonávané velkými svalovými skupinami, při kterých můžeme dosáhnout relativně vysokou spotřebu kyslíku a energetický výdej při nižší subjektivní námaze jako při práci malými svalovými skupinami. Pravidelně vykonávaná sportovně rekreační aktivita snižuje riziko infarktu u mužů a částečně i u žen. Je také známo, že tělesně aktivní muži i ženy vykazují vysoké sérové hladiny HDL cholesterolu. Stále častěji se dokazuje vzájemná vazba mezi cvičením 61

63 a hustotou kostí. To se může využít i k prevenci léčby osteoporózy. Tělesně aktivní jedinci vykazují nižší riziko onemocnění krevního oběhu. Rekreačním cvičením můžeme normalizovat krevní tlak. Stále častěji se zkoumá vliv rekreačního cvičení na zpomalení involučních procesů (Herman, 2004). V současné době se setkáváme s novými směry, které vystihují životní optimismus a styl života. Jeden z těchto směrů je body fitness (z angličtiny body tělo, fitness pochází z výrazu to be fit tělená a duševní rovnováha) (Palovičová, 2004). Pohyb v rytmu byl podstatou tance už v době, kdy kolem ohně poskakoval pračlověk a jednoduchými pohyby znázorňoval lov nebo své pocity. Není vyloučeno, že z diváků, kteří klepali do taktu různými předměty, vznikly časem rytmické skupiny. Jedna z vědeckých teorií, jejímž podkladem bylo studium hudebního projevu primitivních kmenů, nalézá prokazatelnou souvislost mezi rytmem nejrůznějších lidských činností a vznikem hudby. Hudba je součástí všech doposud objevených kultur a je odpradávna spojována s pohybem. Tanec s doprovodem hudebních nástrojů je zobrazen již na reliéfech v hrobkách egyptských faraónů (aerobics.com). Doba už značně pokročila a dnes si při cvičení pouštíme hudbu z přehrávačů. S hudbou se nám lépe cvičí, ale z počátku se cvičilo s hudbou z důvodů právě opačných. Ve snaze zvýšit hudebnost svých žáků vytvořl Emil Jacques Dalcroze, hudební pedagog a skladatel ( ), systém rytmické gymnastiky. Cílem bylo umožnit studentům konzervatoře pomocí pohybových vjemů, které vznikali při cvičení, dosáhnout hlubšího procítění hudebních rytmů. Jako první spojil hudební výchovu s tělesnou a ověřil vzájemné kladné působení obou oborů. Komerční aerobik je sport provozovaný již mnoho let. Rozvoj cvičení a tělesné výchovy ve světovém měřítku byl v 70. letech 20. století. Mnohé výzkumy prokázaly nedostatečnou tělesnou zdatnost široké vrstvy populace, proto vystoupila do popředí otázka zdravého způsobu života. Jednoznačně byla prokázána nutnost pravidelného cvičení, především vytrvalostního charakteru. U nás má masové cvičení bohatou tradici. První systém tělesných cvičení vytvořil historik a estetik Miroslav Tyrš ( ), z jehož principů vycházel později vytvořený Sokol. Na jeho práci navazoval Augustýn Otčenášek ( ), který vytvořil rytmické pohybové skladby pro více cvičenců spojené s hudbou scénického charakteru. Nová forma gymnastiky využívající moderních rytmů se objevuje v severských státech. Zejména pro dívky a ženy je to přitažlivé řešení pro otázku typu: 62

64 Co dělat pro svou kondici, postavu a půvab? Nové cvičení se začalo šířit mezi ženami od roku 1963 zásluhou Švédky Monicy Beckman, jejíž kniha Jazzgymnastik byla přeložena do několika jazyků. Propagátorem cvičení na moderní rytmy se stal roku 1964 Karel Lambert. Byla to směs základní gymnastiky, kulturistiky, klasického baletu, jazzbaletu a pantomimy. Pro novou formu kondičního cvičení se u nás rozšířil název džezgymnastika. Z původního švédského pojetí zůstalo jen využití rytmického a aktuálního doprovodu ke zvýšení kvality pohybu a intenzity cvičení. Počátky aerobiku vyšli ze spojení džezgymnastiky Monicy Beckman a z programu Američana Kennetha H. Coopera. Vytvořil dvanáctidenní program aerobního cvičení sloužící k rozvoji vytrvalosti. V roce 1968 vydal knihu Aerobics, která u nás vyšla v roce 1980 pod názvem Aerobní cvičení. Američanka Jackie Sorensen tyto poznatky nasměřovala k dnešnímu aerobiku. Aplikovala principy aerobního cvičení na moderní tanec, tedy spojila pohyb s hudbou. Od roku 1972 propagovala aerobní tanec po celém světě. Aerobní tanec představoval skloubení disko tance, folku, boogie, jazzu a baletu. Začátkem 80. let 20. století pronikali do aerobního tance prvky gymnastiky. Průkopnice aerobního cvičení se u nás staly Helena Jarkovská a Zlata Wálová, které v roce 1985 vydali knihu Aerobní gymnastika. Později vydali Gymnastika pro moderní ženu. Vyčlenily z širokého okruhu rytmické gymnastiky oblast aerobní gymnastiky, a tak se mohli lidé setkat s tímto termínem i u nás. Počátky 90. let přinesli nové trendy. Na zakládě analýzy poznatků v oblasti tělovýchovného lékařství se za důležitý pokládá zdravotní aspekt tohoto cvičení. Ve velké míře přispívá i markantní vývoj v technologii sportovní obuvi, náčení a nářadí. Díky těmto snahám a obrovské komercionalizaci je aerobik v současné době jednou z nejrozšířenějších aktivit žen i mužů na celém světě, který se stále vyvíjí. Vznikají nové formy a je stále vylepšována i metodika a náplň cvičení. Na jeho popularizaci se velkou měrou podíleli Olga Šípková, manželé Hufovi, trio Jakub Strakoš, David Holzer a Vladimír Valouch (Mach, 1998) Fyziologické vlivy aerobního cvičení Aerobik je druh rytmické gymnastiky, náročnější vytrvalostní cvičení doprovázeno hudbou. Využívá prostředky základní, kondiční, rytmické gymnastiky a tanců. Zapojuje do činnosti velké svalové skupiny, tím stimuluje a pozitivně ovlivňuje zejména práci srdečně cévního, dýchacího a pohybového systému. To se následně projevuje 63

65 zlepšením tělesné a funkční zdatnosti organismu, dále se projevuje na metabolismu a zlepšuje psychosomatickou úroveň. V srdečně cévním systému dochází ke zpomalení klidové srdeční činnosti, zlepšení srdečně cévní činnosti, snížení systolického tlaku, účinnějšímu využití kyslíku v pracujících svalech, zrychlení návratu ke klidové srdeční frekvenci, zmenšení pravděpodobnosti ucpání cév (infarkt myokardu, mozková mrtvice). V dýchacím systému nastupují také pozitivní změny, a to zvětšení plicní kapacity a zkvalitnění přenosu kyslíku v organismu. Pohybový systém, který je zatěžován celý život, zaznamenává zvýšení svalové zdatnosti nebo její zachování, zlepšení nebo alespoň udržení kloubní pohyblivosti a zvyšování hustoty kostní tkáně, důležitá zvláště u žen, které jsou pod vlivem hormonálních změn náchylné k řídnutí kostí s následným rizikem zlomenin. Změněný metabolismus dokáže účinněji využít mastných kyselin a tuků, rychleji odbourává odpadní látky, snižuje nadbytečnou tukovou tkáň, upravuje hladinu cholesterolu a zlepšuje schopnost organismu vyrovnávat se s kolísáním hladiny krevního cukru. Neméně podstatná je úroveň psychosomatická, z něho vycházejí naše subjektivní pocity. Brzy začneme pociťovat zlepšení odolnosti vůči vnějším vlivům, jako jsou virová onemocnění. Dále se výborně odreagujeme od starostí všedního dne, nastává zlepšení sebedůvěry, zvýšení sebevědomí a máme veselejší mysl způsobenou díky endorfinům (Strunz, 1999; zdravi4u.cz). Více než 70 % poruch, kterými během svého života trpí ženy, má souvislost se sedavým způsobem života a nedostatkem fyzické aktivity. S poruchami, jakými jsou nahromadění tukové tkáně a křehkost kostí, je možné velmi úspěšně bojovat a předcházet jim již od dětství. Stačí zachovávat dobré stravovací návyky a vyvíjet pravidelnou pohybovou aktivitu. Fyzická cvičení neprospívá jen tělu. Mohou zlepšit i kvalitu života, tělesnou, psychickou a emocionální integritu. Fyzická aktivita pomáhá ovládat a snižovat stres, úzkost, depresi a pocit osamělosti, což je důležité zvlášť u žen, které postihují deprese dvakrát častěji než muže. Fyzická aktivita podporuje psychickou spokojenost a sociální vztahy (Folch, 2006). Mezi skupiny ohrožené sedavým způsobem života patří ženy ve střední a starší dospělosti. Nejvíce se u nich objevují zdravotní rizika spojená s menopauzou. Zvýšení tělesné zdatnosti bývá často doprovázeno zvýšenou psychickou odolností a stabilitou, která může napomoci překonat různá onemocnění. V tomto věku se objevují onemocnění v souvislosti s vysokou intenzitou psychické zátěže, rychlím životním 64

66 tempem a počínajícími regresivními somatickými změnami doprovázejícími klimakterické období: obezita, poruchy metabolizmu, poruchy srážlivosti krve, spánkové apnoe, negativní změny v podpůrně pohybovém systému (artróza, artritida, nižší kloubní pohyblivost, změny pohybových stereotypů, změny kostní architektoniky), ortopedické problémy, riziko infarktu, ischemické srdeční choroby, zvýšené riziko rakoviny, jaterní problémy apod (Klebanoff, Miller, & Fernhall, 1998) Cvičební jednotky aerobiku Do skupiny aerobních pohybových aktivit patří rytmické, cyklicky se opakující činnosti. Hlavní úlohou aerobiku (Obrázek 10) je vyvolat adaptační změny v organismu, projevující se zvýšením maximálního množství kyslíku. Schopnost přijmout, transportovat a využít kyslík z ovzduší (aerobní kapacita) má důležitou funkci pro uvolňování a získávání energie potřebné k svalové činnosti. Čím je tato schopnost výraznější, tím je ekonomičtější práce veškerých soustav těla, a tím je organismus zdatnější. Aerobik příznivě ovlivňuje hlavní komponenty tělesné zdatnosti. Aby mělo cvičení žádaný efekt, musí se dodržovat zásady všeobecně platné pro každý vytrvalostní trénink známé pod zkratkou FIT. Jedná se o frekvenci, intenzitu a trvání cvičení (Mach, 1998). Lekce aerobiku trvá standardně 60 minut. Lekce je složena z předem daných bloků. Zahřátí (warm up) trvá zhruba 10 až 15 minut a připravuje pohybový systém (klouby, svaly, šlachy, vazy), oběhový systém (kardiovaskulární, respirační) na následující zatížení. Jeho hlavní význam spočívá v předcházení zranění a v podstatné míře zvyšuje činnost aerobního nebo posilovacího cvičení, které následuje. V tomto bloku jsou pohyby zaměřeny na hlavní svalové skupiny a především na ty, které budou následně výrazně zatíženy. Také se představují základní prvky a pohyby, které se budou používat. Podstatnou složkou je také psychologický efekt, který spočívá v soustředění na instruktora, hudbu, sebe sama a své vlastní tělo, a tím dochází k celkovému psychickému uvolnění. Při zahřátí probíhají v těle fyziologické a psychologické změny. Dochází k aktivaci nervového a žlázového systému, ke zvýšení tzv. sympatického drivu. Dýchání se prohlubuje, zvyšuje se přívod kyslíku a tomu se přizpůsobuje krevní oběh. Dochází ke zvýšení srdečního výkonu, a to zvýšení tepové frekvence a srdečního objemu. Dále je krev v krevním řečišti přerozdělována z trávících orgánů do 65

67 pohybového aparátu a centrální nervové soustavy. Nervosvalová koordinace je efektivnější a svaly a šlachy získávají větší elasticitu. Závěrečnou částí bloku je tzv. prestrečink umožňující zvýšení elasticity vaziva a pružnosti svalů, který předchází zranění, zlepšuje funkci kloubů, ulehčuje pohyby (fitnessdd.xf.cz). Hlavní část aerobního bloku trvající cca 25 až 35 minut je realizována podle druhu hodiny. První je opakování jednotlivých prvků nelogicky sestavených za sebou, aniž by směřovaly k nějakému cíli. Jedná se o zastaralou metodu výstavby aerobní části. Druhý typ hodiny je založen na určité choreografii prvky a jednotlivé kroky jsou poskládány do krokových variací a vzorců. Tento typ hodiny vede k zintenzivnění cvičení, zefektivnění a k neustálé potřebě sledovat lekci a lektora. Jednotlivé prvky na sebe plynule navazují a lektor krok po kroku učí předem připravenou choreografii. Pokud člověk dosahuje 20 až 25 minut 65 % maximální tepové frekvence, začne se uvolňovat energie z tukových zásob. Nepřetržité cvičení trvající 45 minut při stejné zátěži a intenzitě je kryto z 85 % pokryto energií uvolněnou z tuků. Zklidnění (cool down) je třetí část aerobní hodiny. Jejím účelem je zklidnění tepové frekvence člověka pod 60 % maximální tepové frekvence. Délka tohoto bloku závisí na intenzitě aerobní hodiny. Doporučená délka je 5 až 8 minut a musí být pozvolný. Tepová frekvence se snižuje postupným snižováním intenzity cvičení. Skončí-li aerobní blok náhle, vypuzuje srdce do krevního oběhu stále zvýšené množství krve dopravováné do svalů, svaly nepumpují krev k srdci a hrozí nebezpečí kolapsu z nedostatečného srdečního výdeje. Může nastat pocit slabosti a mdloby. Posilování nemusí být zařazeno, záleží na typu jednotky. Především je zaměřeno na posilování břicha, boků, hýždí atd. Důležitou součástí hodiny je strečink, který minimalizuje únavu a udržuje svaly v dobrém stavu. Obrázek 10. Hodina aerobiku (upraveno dle chironaxinvest.cz/sal4.) 66

68 2.8 Přehled metod hodnocení morfologie a funkce nohy Lidský pohyb byl sledován už za dob Aristotela. Systematické studie chůze se objevují v dobách renesance, kdy Leonardo da Vinci, Galileo a Newton provedli první popis pohybové činnosti. Nejstarší vědecky zdůvodněný popis lidského pohybu byl Borelliho výzkum v roce 1682, který byl žákem Galilea a pracoval v Itálii. Borelli změřil polohu těžiště a popsal způsob provedení chůze jako přesun opěrných bází vpřed. Opěrné báze nazval plosky nohou. Krokový cyklus popsali poprvé bratři Weberové z Německa v roce Nejvýznamnější aplikací mechaniky na lidskou chůzi byla v 19. století práce vydaná Braunem a Fischerem Gangdes Menschen v roce (Whittle, 1997). Současné metody pro zjišťování stavu nožní klenby jsou rozděleny dle technické a také finanční náročnosti na terénní a laboratorní metody. Většinou se jedná o antropometrické měření parametrů nohy při stoji nebo při chůzi. Vycházíme z morfologie nohy. Hodnocení může být kvalitativní nebo kvantitativní. Vizuální kvalitativní hodnocení je vizuální hodnocení morfologie nohy, záznam rodinné a osobní anamnézy, kontrola stavu obuvi, podoskopické vyšetření, pořízení videozáznamu či fotografie (Riegerová, Přidalová, & Ulbrichová, 2005). Aspekce chůze je nejjednodušší forma kvalitativní analýzy chůze. Toto vizuální hodnocení má své nedostatky. Aspekce nezajišťuje trvalý záznam pro opakované zhodnocení stejné pohybové činnosti. Lidské oko není schopné zachytit pohybové změny velké rychlosti a neumožňuje sledovat působící síly. Kvalita hodnocení chůze je zcela závislá na pozorovacích schopnostech a zkušenostech vyšetřovatele. Vyšetření chůze v klinické praxi zahrnuje obvykle aspekci přirozené chůze, chůze za použití vnější opory (fyzioterapeut nebo opěrná pomůcka), chůze s ortézou nebo bandáží, chůze s obuví nebo bez obuvi. Hodnotí se také náročnější obměny chůze, chůze pozadu, chůze do strany, chůze na změněném povrchu opěrné plochy, chůze přes překážky, chůze určenou dráhou, chůze po schodech. Pro účely klinické analýzy chůze existuje řada podrobných metod a škál. Podle metodiky vyvinuté v Los Amigos Hospital byl sestaven přehled 32 deviací chůze. Podle speciálního formuláře je možné sledovat a zhodnotit, jde-li o primární deficit nebo o kompenzační mechanismus primární poruchy. Analýza složitých poruch chůze je pomocí aspekce časově náročná. 67

69 Analýza chůze na videozáznam není pro pacienta časově náročná. Nemožnost kvantifikace poruch při aspekci nebo hodnocení videozáznamu znemožňuje spolehlivost a objektivitu při opakovaných vyšetřeních s určitým časovým odstupem nebo po terapeutickém zákroku. Antropometrická měření (podometrie) zaznamenávají významné body nebo kostní výstupky určující pozici různých struktur na noze, včetně mediálního klenutí nožní klenby a stanovují jednotlivé šířkové, délkové a obvodové parametry. Rentgenologické metody, jejich přehled hodnocených parametrů uvádí Razeghi & Batt (2002), např. výško-délkový index, kalkaneometatarzální úhel, úhel předonoží-zánoží apod. Hodnocení otisku nohy (plantografie) je nejprve snímání otisků různých typů plantografů. Hodnocení je buď vizuální, nebo matematické. Kinematické měření uskutečňováno v dvojdimenzionálním nebo v třídimenzionálním prostoru se používá k analýze změny polohy a orientace segmentů těla v prostoru, velikosti úhlových změn mezi segmenty, které odpovídají lineární a úhlové rychlosti a zrychlení segmentů těla. Používají se záznamové videokamery nebo kamkordéry (Janura, 2001). Nejčastěji používanou metodou měření časoprostorových veličin jsou tlakové spínače umístěné pod chodidlem nohy, které jsou aktivovány při stojné fázi chůze. Umístěné spínače, které reagují na zatížení v místě kontaktu s ploskou nohy, umožní měřit časování počátečního kontaktu, reakci na zatěžování, elevaci paty a odraz palce. Jsou spojeny s mikroprocesorem pomocí spojovacích elementů (Smidt, 1990; Whittle, 1997). V roce 1880 objevili bratři Pierre a Jacques Curie polarizovanu elektrickou energii vznikající při stlačení určitých krystalů. Později zjistili, že stejné krystaly působením určitého elektrického náboje mění svůj tvar. Piezoelektrický jev (z řečtiny piezen stlačit) křemičitého krystalu byl prakticky využit až v roce Tehdy byl tento jev využíván k měření sil, tlaků a vibrací u přístrojů. První silová plošina pro měření reakčních sil byla vyvinuta v roce 1924 Amarem. Plošina byla jednoduše řešena a síla, která působila na silovou plošinu, pohybovala měřící stupnici (Whittle, 1997). Plošina se skládá z pevné povrchové desky oddělené od spodní konstrukce silovými přenašeči umístěnými v rozích plošiny. Používají se dva typy silových plošin, a to piezoelektrické a tenzometrické plošiny. Piezoelektrické plošiny obsahují křemičité přenašeče, které při působení vnějšího tlaku generují elektrický náboj. Pro přeměnu 68

70 elektrického náboje na elektrické napětí se používají bateriové zesilovače a koaxiální kabely. Tyto plošiny jsou citlivější a mají větší kapacitu. U tenzometrických plošin působením vnější síly na povrch dochází pod jejím povrchem k deformaci tíhových tělísek. Míra deformace je zaznamenávána pomocí hliníkových přenašečů. Tento způsob měření však vyžaduje velké množství opakování s ohledem na vnější podmínky. Přístrojová technika měřící rozložení tlakových sil na chodidle umožňuje sejmutí statických a dynamických tlakových poměrů na plosce nohy nebo v přesně definovaných bodech. Existuje široké spektrum přístrojů různých firem pro determinaci tlakových sil v oblasti chodidla. Jsou to EMED SF2 systém, EMED F01 systém, Musgrave Footprint, Pedar S5, FootScan systém. Systémem EMED SF2 se například zabývali v Německu Rosenbaum, Hautmann a Claes (1994), jehož prostřednictvím zjistili, že se zvyšující rychlostí chůze dochází ke zvýšení tlaku v oblasti paty, hlaviček metatarsů a palce a ke snížení tlaku v laterální části nohy. EMED F01 systém použili Meyring, Diehl, Milani, Hennig a Berlit (1997) u hemiparetických pacientů umožňující neurologický nebo motorický deficit či případné odchylky chůze. Musgrave Footprint byl využit např. v USA pány Ledoux a Hillstrom (2002), jež srovnávali vertikální reakční sílu a rozložení tlakových sil u normální a ploché nohy v rámci valgozity nohy. S přístrojem Pedar S5 pracují např. na technologické fakultě Univerzity T. Bati ve Zlíně. Zabývali se rozložením tlakových sil v obuvi (Zatloukalová, 1999). 69

71 2.9 Využití systému FootScan Belgická firma RSscan International nabízí přesné dynamické měření tlaku s velkou variabilitou ve výběru parametrů nohy. To je umožněno systémem FootScan. Tento systém v sobě spojuje přesné výsledky a jasné jednoduché uživatelské rozhraní, co se hardwaru a softwaru týče. Využití systému FootScan je jedna z možných variant pro analýzu stavu plantárního tlaku při hodnocení kineziologie nohy u zdravé populace. A to nejen pro výzkumné účely, ale rovněž pro zachycení stavu a funkce nohy, s následným doporučením korekčních cvičení. Také slouží pro určení základních parametrů funkce nohy při odrazových aktivitách ve sportovních disciplínách a jejich využití pro zkvalitnění tréninkového procesu. V klinické medicíně umožňuje stanovit neurologický nebo motorický deficit při měření stability, případně determinovat odchylky v provádění chůze nebo běhu. Dle dosavadních výsledků je zřejmé, že existují souvislosti mezi funkcí nohy (parametry) a stavem svalového aparátu na dolních končetinách a v dolní části trupu (Přidalová, Janura, & Elfmark, 2002). V zahraničí, ale i u nás v České republice se systém FootScan stále více dostává do podvědomí díky svému využití, nejvíce na univerzitách. Pro tento přístroj jsou k dispozici čtyři programové moduly, statický pro stoj, dynamický pro chůzi nebo běh, Romberg pro polohu těžiště a pro dynamický stoj Golf. Dynamický programový modul nabízí v rámci programu chůze i měření everze/ inverze paty během chůze, což může být využito pro návrch protetických vložek. Jsou sledovány lokální tlaky při chůzi v rámci typu nohy u relativně zdravých jedinců a také jedinců léčených s neurologickými, ortopedickými nebo s revmatickými problémy. Také je sledováno rozložení plantárního tlaku jedinců, kteří mají bolesti kloubů na dolních končetinách, používající ortézu či mají amputovanou končetinu. Dále tak rozložení tlaků v rámci stranové diference při chůzi nebo běhu, ve vztahu k různým patologiím nohy (De Cock, De Clercq, Willems & Witvrouw, 2004; Geil & Lay, 2004; Hamill & Knutzen, 1995; Morag & Cavanagh, 1999; Tsung, Zhang, Fan, & Boone, 2003). De Roy (2002) a Willsens & De Cock (2000) se také zabývali přenosem síly, konkrétně rozložení tlaků mezi ploskou nohy a obutím během chůze. Při těchto studií bylo využito speciálních vložek FootScan insole. Na FTK UP je výzkum realizován u různých populačních skupin. U sportovní 70

72 populace studentů bylo díky systému sledováno rozložení plantárního tlaku vůči everznímu nebo inverznímu postavení nohy (Seifertová, 2003). Vařeka (2004) sledoval posun COP při flexi v koleni ve stoji na jedné dolní končetině s maximálním zátížením paty. Dále u reprezentace skokanů na lyžích, pacientů s vadami v oblasti páteře, pacientů s Parkinsonovou nemocí. Není možné opomenout studii De Cock, Willems, Stal a De Clercq (2001), jež se zabývali rozložením plantárního tlaku při běhu se zřetelem na intraindividuální variabilitu při opakovaných pokusech. Podobný problém řešila Rezková (2005) při chůzi. Morag a Cavanagh (1999) se zabývali determinací predikačních indikátorů ovlivňující maximální tlak také pod patou při chůzi. Jedná se o faktory: věk, doba kontaktu, rychlost chůze, poloha proximálních phalangů, talokrurální rozsah pohybů apod. Některé faktory mají inhibiční a některé excitační účinky v oblastech chodidla. Zajímavá studie autorů De Mits, Devos, Jacobs a Thijs (2008) má název Vztah mezi indexem postavení chodidla a naměřenými hodnotami plantárního tlaku. Index postavení chodidla je diagnostický klinický nástroj zaměřený na možnost číselně vyjádřit (kvantifikovat) stupeň chodidla v pronační, supinační a neutrální poloze. Je to jednoduchý způsob skórování rozličných aspektů postavení chodidla do jediného kvantifikovatelného výsledku, který tak naznačí celkové postavení chodidla. Závěrem vyplynulo, že neexistuje žádná souvztažnost mezi indexem postavení chodidla a naměřenými hodnotami plantárního tlaku. Dále se mi do rukou dostala studie s názvem Vliv stélek obuvi na rozložení plantárního tlaku a bolesti od autorů Stolwijk, Keijsers, Nienhuis, Duysens (2008). Účelem této studie bylo sledovat vliv vložky na plantární tlak, jaký mají vložky vliv na bolest a zda je změna v chodidlové tlakové distribuci souvztažná změně bolesti. Analýzou plantárního tlaku bylo zjištěno snížení plantarního tlaku za použití vložky v metatarzální hlavě a oblasti paty. Naopak zvýšený tlak byl zaznamenán v laterální části středonoží. Pomocí dotazníku byla zjištěno, že není žádná korelace mezi plantárním tlakem a bolestí. Vliv vložek na tlak u jednotlivých obtíží je nespecifický. Lake (2008) napsal velmi propracovanou studii, která obsahuje množství prací, které se věnovali využití měření plantárního tlaku s ohledem na funkci nohou a výzkum obuvi. Firmy zaměřující se na výrobu sportovní obuvi se soustřeďují na konzultace pro běžce, chodce i turisty. Tito zákazníci nosí jejich obuv za účelem snížení únavového zranění při realizaci svých oblíbených aktivit. Tyto firmy používají systém FootScan, který podává objektivní informace o rozložení tlakových sil na plosce nohy klienta. 71

73 Prodejci tak pomůže poradit ve výběru správného typu obuvi či správné vložky pro zákazníka. Začátek vývoje vysoce kvalitního systému měření tlaku bylo za účelem získání detailních informací o rozložení tlaků chodidla při dynamickém měření. Tato aplikace do zdravotnických zařízení by posunula svět ortopedů, ortopedických techniků a pediatrů, kteří by využívali informace z dynamického měření při svých analýzách klinických syndromů. Oproti klasickým testům poskytuje systém FootScan následující informace: rozložení tlaku na chodidle v pohybu a stoji (bosá noha nebo v obuvi); pohyby nohy ve směru mediolaterálním a anteroposteriorním; rychlost pohybů nohy. Pro tento účel je systém FootScan ideálním řešením k získání informací z každého chodidla z 1 / 4 cm 2 a informací snímaných frekvencí 100 Hz o všech druzích pohybu: od dítěte k dospělému, jednotlivé kroky i vícenásobné sekvence, pro chůzi i běh, skoky, rotační pohyby apod. Výsledky dlouhodobých výzkumných úkolů prokázaly fakt, že žádný měřící prostředek není schopen sám zprostředkovat celkovou analýzu držení těla. Ani FootScan system, ani vysokofrekvenční infračervená kamera, silová deska nejsou schopny poskytnout 3D obraz stereotypů držení těla probanda. V jeho zájmu a snad veškerého zdravotního personálu je integrace všech těchto prostředků do jednoho systému. Tento systém umožňuje získat celkový obraz probanda. Jednou integrovanou volbou je FootScan 3D box. Toto rozhraní umožňuje synchronizovat FootScan system se silovou deskou. Tímto způsobem získáme data velmi blízká těm absolutním. Dále mohou být všechny výše jmenované měřící pomůcky spouštěny přes FootScan 3D box. Výsledkem jsou potom data snímání momentu cyklu držení těla, zkombinovaná podle potřeb. Vedle této schopnosti je dále FootScan 3D box ideálním zařízením, které umožňuje synchronizaci prostředků dynamického měření nohy s jakýmikoli dalšími měřícími přístroji (rsscan.com). Schopností systému FootScan není jen měření tlakových center na chodidle, ale také gravitačních center obou nohou a to i za měnících se podmínek. Co se stabilometrie týče, může být FootScan systém použit pro dynamické měření tlaku a poskytuje uživateli informace o tlacích na chodidle a informace o trajektorii 72

74 těžiště těla. Dále potom parametry jako celková trajektorie těžiště těla, maximální posun těžiště těla ve směru x a y, rychlost těžiště. Veškeré tyto parametry umožňuje stanovit FootScan Romberg software. Systém FootScan insole je tenký, flexibilní prostředek k měření tlaku vkládaný přímo do obuvi. Umožňuje veškeré druhy měření tlaku a to přímo v reálném prostředí (fotbalové hřiště, atletická dráha, ). Systém insole (vložka do boty) je multifunkčním nástrojem, pomocí něhož je možné získat vyhodnocení rozložení plantárního tlaku na plosce nohy během chůze, běhu, lyžování, bruslení atd. Systém je ovládán dálkovým ovládáním, které umožňuje testování v reálných situacích. Systém FootScan insole se skládá ze 4 párů vložek (velikost 35, 39, 42 a 45), datového snímacího systému, dálkového ovládání, čtečky datové karty, datové karty a softwaru Insole. Uživatel může zvolit mezi datovým snímacím systémem o frekvenci 100 Hz, který měří frekvencí 100 Hz po dobu 40 sekund a datovým snímacím systémem o frekvenci 500 Hz, který měří frekvencí 500 Hz po dobu 8 sekund. Systém RSscan International FootScan je využíván již řadu let univerzitami celého světa. Systém jim poskytuje spolehlivá a reprodukovatelná data. S maximální frekvencí měření (500 Hz), deskami o velikosti od 0,5 až do 2 m, se 4 senzory na cm 2. Vedle velkého množství výstupních dat, má systém FootScan schopnost exportovat nezpracovaná data do jednotkové soustavy ASCII. Průmyslové zájmy o RSscan International Footscan přicházejí od designerů výrobků, vývojových týmů, kteří chtějí získat informace o působení tlaku týkající se jejich výrobků (rsscan.com). Příklady využití v oblasti průmyslu: rozložení tlaku pod pneumatikou automobilu; tlak a rádius vodních zavlažovačů; rozložení tlaků u lyží aj. 73

75 3 CÍLE A HYPOTÉZY Cílem této práce bylo objektivně zhodnotit, jak se při chůzi u sledované skupiny žen středního věku projeví vliv pravidelné pohybové aktivity ve vybraných parametrech plosky nohy, při opakovaných měření systému FootScan. H1 V jednotlivých oblastech plosky nohy u sledované skupiny po aplikaci pravidelné pohybové aktivity nedochází ke změně těchto parametrů: a) contact (doba kontaktu specifické oblasti vzhledem k celkové době kontaktu chodidla během celého kroku); b) peak (doba maximálního kontaktu specifické oblasti vzhledem k celkové době kontaktu dané oblasti); c) load time (doba zatížení vzhledem k době bez zátěže ve specifické oblasti); d) load rate (rychlost zatížení specifické oblasti); e) comp (poměr specifických sil ve specifických oblastech s průměrnou silou v části chodidla, ke které náleží). 74

76 4 METODIKA 4.1 Soubor Testování se zúčastnilo 54 relativně zdravých žen středního věku. Průměrná tělesná hmotnost žen byla 73,2 kg (SD: 12,9 kg), průměrná tělesná výška byla 166,7 cm (SD: 6,0 cm) a velikost nohy 39 (SD: 2). Jednalo se o ženy se sedavým stylem života, se zájmem o cvičení, průměrného věku 52,5 let (SD: 4). Vstupním kritériem byl zdravotní stav umožňující absolvovat pohybový program v co nejširším rozsahu a ochota podrobit se vstupnímu a závěrečnému vyšetření. Při závěrečném měření došlo ke snížení průměrné hodnoty hmotnosti na 72,0 kg (SD: 11,9 kg). Pohybová intervence spočívala v absolvování třech cvičebních jednotek aerobiku týdně po dobu šesti měsíců od října 2005 do března 2006 pod vedením odborného lektora. Cvičební jednotka trvala 60 minut a skládala se z úvodní části (zahřátí, protažení), hlavní (aerobní) části, posilování a závěrečné části. Úvodní a hlavní část trvaly minut, posilovací a závěrečná část zbývajících 15 minut. Měření proběhlo v říjnu 2005 a v dubnu

77 4.2 Přístrojové vybavení Vyšetřování bylo prováděno v laboratoři Katedry biomechaniky a technické kybernetiky FTK UP v Olomouci. Při měření byl použit systém FootScan firmy RSscan International. Systém měření tlaku FootScan byl vyvinut za účelem vizualice rozložení síly a tlaku, ke které dochází na plosce nohy během chůze, běhu, skoků a dalších aktivit. Analyzuje plantární tlak v oblasti kontaktu nohy s podložkou při statických a dynamických situacích. Součástmi systému jsou měrná plošina s měřící a vyhodnocující jednotkou (počítač) a různé typy software. Na měrné plošině o velikosti 2070 x 460 x 20 mm je umístěno senzorů velikosti 5 x 7,6 mm kryté polymerovou vrstvou a ochranným gumovým kobercem, prahová citlivost dle použitého systému je 0,7 N.cm -2 do 155 N.cm -2. Pro tento přístroj jsou k dispozici 4 programové moduly. Statický stoj, dynamický chůze, Romberg a dynamický stoj Golf. Pro naše účely bylo využito dynamického programu. Po zahájení měření je vlastní měření automaticky spuštěno při kontaktu nohy s podložkou. Při nastavené frekvenci 100 Hz program zaznamenává zatížení ze senzorů, jež pracují na principu měření změn elektrického odporu. Měřící plošina je propojena s počítačem, v němž jsou naměřená data převedena do textového ASCII souboru, což je standardně nabízená možnost. Data uložená v textových ASCII souborech byla konvertována na soubory Excel, v němž bylo provedeno následné třídění dat a základní popisná statistika. 76

78 4.3 Průběh provedení testu Každá žena byla nejprve seznámena s průběhem a záměrem měření. Poté, co jsme si zaznamenali věk, hmotnost a velikost chodidla, proběhla slovní instruktáž a každá z žen vyzkoušela kontakt s měřící plošinou. Každá žena měla možnost vyzkoušet si několikrát za sebou chůzi po plošině ještě před realizací samotného testu. Plošina byla prodloužena o 2 m dřevěnou deskou. Prahová citlivost plošiny je 0,7 N.cm -2. Následně probíhala opakovaně tři měření za sebou u každé ženy. Ženám byla sdělena výsledná informace o jejich stavu chůze a chodidle, především s odkazem na odchylky od normy. Ženy byly instruovány, že mají jít standardním způsobem a rychlostí, jak jsou zvyklé a jak je to pro ně typické. Využili jsme funkci Force screen, jež rozděluje plosku nohy na devět specifických oblastí (Obrázek 11) a v každé z nich vyhodnocuje příslušné fyzikální veličiny a další parametry. Pro naše vlastní vyšetření bylo záměrně použito ve specifických oblastech těchto parametrů: contact doba kontaktu specifické oblasti vzhledem k celkové době kontaktu chodidla během celého kroku (%); peak doba maximálního kontaktu specifické oblasti vzhledem k celkové době kontaktu dané oblasti (%); load time doba zatížení vzhledem k době bez zátěže ve specifické oblasti (%); load rate rychlost zatížení specifické oblasti (N/ms); comp poměr specifických sil ve specifických oblastech s průměrnou silou v části chodidla, ke které náleží (%). 77

79 1 zadní laterální část paty 2 zadní mediální část paty 3 přední laterální část paty 4 přední mediální část paty 5 laterální část středonoží 6 mediální část středonoží 7 laterální část předonoží 8 střední část předonoží 9 mediální část předonoží 0 ploska nohy Obrázek 11. Specifické oblasti nohy (upraveno dle Anonymous, 1999) Svoji pozornost jsme pro komplexnost hodnocení plosky nohy zaměřili na několik dalších parametrů. Tato data musela být přepisována do souboru Excel. Tyto parametry jsou: heel doba zatížení oblasti paty a středonoží k době opěrné fáze nohy (%) (Obrázek12); midfoot doba zatížení plosky nohy k době opěrné fáze nohy (%) (Obrázek12); forefoot doba zatížení oblasti středonoží a předonoží k době opěrné fáze nohy (%) (Obrázek12); Obrázek 12. Rozdělení opěrné fáze nohy dle systému FootScan 78