Строение ноги человека: анатомия и физиология

Анатомия

Сустав голеностопа является подвижным сочленением оконечных частей (эпифизов) обеих костей голени с блоком таранной плюсневой кости. Его часто называют – поперечный сустав стопы, но по форме он относится к блоковидному типу сочленений.

Нижняя часть таранной кости, как и другие плюсневые кости, вместе с задней таранной суставной поверхностью пяточной кости образуют подтаранный сустав.

Некоторые думают, что голеностоп и лодыжки это одно и тоже. На самом деле, лодыжки, по другому их ещё называют щиколотками, являются составной частью голеностопного сочленения.

Наружная область голеностопного сустава – это латеральная (наружная) лодыжка, а часть внутри называют соответственно медиальной лодыжкой. В норме, щиколотки одной ноги должны находиться на разных уровнях. Внутренняя чуть ниже наружной.

Удерживаются кости голеностопного сочленения с помощью связок и сухожилий:

1. По бокам расположены 4 связки. Три – на наружной области, и одна, но состоящая из 4-х мощных ответвлений – на внутренней. Медиальная дельтовидная связка стопы настолько крепкая, что редко разрывается, скорее страдают кости и суставы самой стопы и медиальный эпифиз большой берцовой кости.
2. Часть сочленения, где сходятся малоберцовая и большая берцовая кости называется Синдесмоз голеностопного сустава. В этом месте между костями находятся малоэластичные, очень тугие тяжи – тибиофибулярные связки. Благодаря синдесмозу увеличивается опорная функция ноги.
3. Позади сочленения располагаются сухожилия глубоких мышц голени и ахиллово сухожилие, которое представляет собой конец трёхглавой мышцы голени.
4. Спереди голеностопа «натянуты» сухожилия мышц голени передней группы.

Как и у большинства крупных костных сочленений, у голеностопного тоже есть суставная сумка, но в отличие от других, у него их несколько – это подкожные сумки внутренней и наружной щиколоток. Кроме этого к сумкам голеностопа также относят пяточную и ахиллову сумки.

Природа также позаботилась о сохранности многочисленных сухожилий, окружающих его. Все они окружены синовиальными влагалищами, которые позволят сухожильным волокнам не перегибаться, а мягко скользить по костям во время движения стопы.

Наши невероятно гибкие стопы

Путем зуммирования различий между шимпанзе и человеком команда Холовки надеется узнать больше об эволюции человеческих ног и прямохождении. В процессе они получили больше информации о сложных способах движения человеческой ноги. Чудесный дизайн нашей ноги, оказывается, еще более чудесен, чем мы думали.

Открытие, что средняя часть ступней многих людей обладает большей подвижностью, чем считалось нормальным, не ново. Например, пассивные манипуляции с костями стопы и голеностопного сустава у трупов человека и шимпанзе показали, что у них одинаковый диапазон движений. Стопы живых также уже показали, что человеческая нога обладает большей подвижностью, чем некоторые полагали. Например, в 2013 году Джереми ДеСилва и Симон Гилл измерили давление, оказываемое различными частями стопы босоногих взрослых, посетив Бостонский музей. Восемь процентов из них имели преувеличенное сплющивание стопы, когда она двигалась вперед.

Похожий изгиб обычно образуется у шимпанзе на середине ноги при ходьбе. Этот изгиб называется мидтарсальным разрывом. ДеСильва и Джилл истолковали свои наблюдения как отражение нашего общего предка с обезьянами, черты, которую наши предки оставили на деревьях. Они предположили, что мидтарсальный разрыв значительно снижается при  прямой ходьбе, в результате чего люди далеко ушли в развитии. Другие ученые с этим не согласились, полагая, что такое сгибание средней ноги сделает ее более устойчивой в случае внезапного изменения скорости. Очевидно, что необходимо провести дополнительные исследования.

Исследование Холовки сильно помогло в понимании наших удивительно гибких ног. Действуя как жесткий рычаг, помогающий двигать вес тела вверх и вперед, стопа и голеностопные кости временно фиксируются в довольно стабильном положении. Но, в то же время, исследователи обнаружили, что движения мышц заставляют эти же кости двигаться относительно друг друга, подготавливая стопу к внезапному сгибанию, когда мы отталкиваемся от земли.

Внезапное сгибание средней стопы добавляет силы нашему толчку. И все движения отталкивания координируются с движениями голеностопных костей, корректировками, которые не только оптимизируют плечо стопы, но и работают с ногой и бедром для оптимизации силы и баланса.

С точки зрения биофизической инженерии наша нога — шедевр. Готовясь оттолкнуться, стопа и голеностопные кости поворачиваются таким образом, что ступня становится точкой опоры, через которую лодыжка толкает нас вперед. Поскольку точка опоры для этого анатомического рычага находится, как можно дальше от оси вращения голеностопного сустава, это наилучший вариант для достижения мощного шага. И поскольку человеческая нога остается жесткой, а затем резко изгибается — прижимая ступню и большой палец к земле по мере сокращения икроножных мышц — люди достигают мощного толчка вперед, подобный толчок ногой шимпанзе не может произвести.

Шимпанзе не созданы для того, чтобы ходить на двух ногах. Поэтому их ноги не были предназначены для того, чтобы облегчать это. Не удивительно, на самом деле. Ступня обезьяны не приспособлена для передвижения на двух ногах, как и наша.

Несмотря на внешнее сходство между человеческой ногой и ногой шимпанзе, исследователи обнаружили, что внезапное сгибание, возникающее, когда человеческая нога продвигается вперед, не происходит у шимпанзе. А синхронность здесь — это все. Хотя в ногах шимпанзе и человека происходит гораздо больше движения, чем считалось ранее, моменты, когда их кости двигаются, не совпадают. Наконец, большой палец ноги человека, гораздо менее подвижный, чем у обезьяны, обеспечивает надежный толчок, от которого длинный рычаг стопы и прикрепленные к нему икроножные мышцы отталкиваются с силой, непревзойденной в шаге шимпанзе.

Рисунок. Своды стопы

Нога: вид спереди

Кости

Бедренная кость (B) вверху начинается у большого вертела (A), а внизу заканчивается внешним надмыщелком (С) и внутренним надмыщелком (D). Это самая тяжелая и самая длинная кость скелета. Коленная чашечка располагается между внешним и внутренним надмыщелками. Нижняя часть ноги состоит из тонкой большеберцовой кости (I) и небольшой малой берцовой кости (Н). Важными ориентирами служат бугристость большеберцовой кости (F) и головка малой берцовой кости, а также кости лодыжки – внутренняя часть лодыжки (J) и наружная часть лодыжки (К).

Мышцы

В верхней части ноги располагаются четыре наиболее массивных мышцы: широкая наружная мышца бедра, которая прикрепляется к коленной чашечке (Е), прямая мышца бедра, охватывающая коленную чашечку и тянущаяся до бугристости большеберцовой кости (F), широкая внутренняя мышца бедра, образующая посередине выпуклость, и группа отводящих мышц на внутренней поверхности ноги. Есть еще два массива мышц – мышца, натягивающая широкую фасцию бедра, портняжная мышца – самая длинная мышца тела. На нижней части ноги можно увидеть шесть длинных мускулов: икроножная мышца, выступающая с обеих сторон ноги, передняя большеберцовая мышца, проходящая по голени к большому пальцу ноги, камбаловидная мышца, длинный сгибатель пальцев, длинный разгибатель пальцев и длинная малоберцовая мышца.

Профилактика проблем

Лодыжка – функционально важная составляющая нижних конечностей. Поэтому рекомендуется соблюдать меры по предотвращению травм и возникновению боли, чтобы надолго сохранить голеностопный сустав в рабочем состоянии:

• носить удобную обувь на небольшой платформе или каблуке (желательно, чтобы высота не превышала 3-5 см);
• проводить лечение ушибов, растяжений, травм до выздоровления и не доводить до воспаления;
• при первых признаках заболевания или небольшой боли обращаться за помощью к врачу;
• для снятия усталости делать ванночки и массаж стоп;
• не переохлаждать ноги и избегать сквозняков.

При частых вывихах или других повреждениях сустава возможно развитие дегенеративных заболеваний. Поэтому нужно стараться избегать травм. Для этого носить удобную обувь на устойчивом каблуке. Перед спортивной нагрузкой обязательно делать разминку.

Для предотвращения болей и развития отека при различных патологиях щиколоток очень важно обращать внимания на обувь. Она должна быть мягкой, с супинатором или специальными ортопедическими стельками. Ежедневно рекомендуется делать гимнастику для укрепления мышц и связок голеностопа

Такие простые упражнения, как вращение стопами, хождение на носочках и на пятках, сгибание пальцев, можно выполнять несколько раз в день. Нужно также делать массаж стоп, ходить по массажным коврикам. По вечерам полезно принимать ножные ванночки или контрастный душ

Ежедневно рекомендуется делать гимнастику для укрепления мышц и связок голеностопа. Такие простые упражнения, как вращение стопами, хождение на носочках и на пятках, сгибание пальцев, можно выполнять несколько раз в день. Нужно также делать массаж стоп, ходить по массажным коврикам. По вечерам полезно принимать ножные ванночки или контрастный душ.

Щиколотка – это одно из самых уязвимых мест в скелете человека. Но от ее нормального функционирования зависит его работоспособность. Чтобы не потерять возможность нормально передвигаться, нужно оберегать ее от повреждения.

МЫШЦЫ НОГ

В зависимости от расположения мышцы ног делятся на: мышцы передней поверхности бедра, мышцы задней поверхности бедра, мышцы внутренней поверхности бедра.

Мышцы передней поверхности бедра

К мышцам передней поверхности бедра относятся мышцы-сгибатели в тазобедренном суставе и мышцы-разгибатели в коленном суставе:

• Прямая мышца бедра
• Медиальная широкая мышца бедра
• Латеральная широкая мышца бедра
• Промежуточная широкая мышца бедра

Четырехглавая мышца бедра состоит из прямой мышцы бедра, имеющей форму выпуклого валика на передней поверхности бедра, латеральной широкой мышцы, представляющей собой значительную часть четырехглавой мышцы, которая примыкает с наружной стороны к прямой мышце бедра. При сокращении данная мышца выгибается в форме рельефного валика, идущего в направлении внешней поверхности. Широкая медиальная мышца расположена с внутренней стороны. Эта мышца подходит почти к самому колену, т. е. ниже, чем наружная головка. Промежуточная широкая мышца бедра проходит по передней части бедра и располагается под прямой мышцей бедра.

Функция четырехглавой мышцы состоит в разгибании голени, а, кроме того, в сгибании бедер. Остальные мышцы участвуют, например, в движениях при приседании.

Мышцы боковой поверхности бедра

К мышцам боковой поверхности бедра относятся приводящие мышцы и сгибатели бедра:

• Короткая приводящая мышца
• Длинная приводящая мышца
• Большая приводящая мышца
• Гребенчатая мышца
• Тонкая (нежная) мышца
• Портняжная мышца

Портняжная мышца отделяет приводящие мышцы от разгибателей. Очертания внутренней поверхности бедра зависят от тонкой (нежной) мышцы. Сокращение этой мышцы значительного влияния на движение бедра не оказывает. Как бы продолжением внутренней головки четырехглавой мышцы является длинная приводящая мышца.

Гребенчатая мышца заполняет пространство между портняжной мышцей и длинной приводящей мышцей. Приводящие мышцы особой рельефностью не отличаются. Очертания их лучше всего видеть, если приводить ногу к центральной оси тела с преодолением сопротивления. Кроме того, мышцы рассматриваемой группы принимают участие в сгибании и ротации в тазобедренном суставе.

Мышцы задней поверхности бедра

К мышцам задней поверхности бедра относятся массивные мышцы, которые по мере приближения к подколенной ямке разделяются, прикрепляясь в разных местах:

• Двуглавая мышца бедра
• Полуперепончатая мышца
• Полусухожильная мышца

Двуглавая мышца бедра, как показывает ее название, имеет две головки. Длинная головка идет вниз, а затем к наружной стороне, где встречается с короткой головкой. Прикрепляясь к головке малой берцовой кости, она ограничивает с наружной стороны заколенную ямку. Функция двуглавой мышцы заключается в разгибании бедра и сгибании голени, а также и в повороте голени наружу.

Полусухожильная мышца – сравнительно тонкая мышца. Вместе с полуперепончатой мышцей она образует внутренний валик задней поверхности бедра; сухожилия этих двух мышц ограничивают с внутренней стороны заколенную ямку. Обе мышцы выполняют функцию сгибателей в коленном суставе и ротатора голени. В тазобедренном суставе мышцы являются разгибателями.

Мышцы голени

Мышцы голени можно разделить на три группы: мышцы передней поверхности (разгибатели), мышцы задней поверхности (сгибатели) и мышцы наружной поверхности:

• Икроножная мышца
• Камбаловидная мышца
• Передняя большеберцовая мышца
• Длинная малоберцовая мышца
• Короткая малоберцовая мышца
• Длинный разгибатель пальцев

Сухожилия икроножной и камбаловидной мышцы объединяются, образуя ахиллово сухожилие, огибающее голеностопный сустав и прикрепляющееся к пяточной кости. Мышцы голени отвечают за разгибание ноги в голеностопном суставе (например, когда мы ходим на цыпочках). Вклад этих мышц голени в данное движение зависит от угла, под которым нога согнута в коленном суставе. Когда нога выпрямлена в колене, основная нагрузка приходится на икроножную мышцу, а камбаловидная мышца вступает в работу, когда нога согнута в колене. Заметьте, что икроножная мышца охватывает и коленный, и голеностопный сустав, поэтому у нее двойное назначение – сгибание ноги в колене и разгибание её в голеностопном суставе.

Длинный разгибатель участвует в выпрямлении пальцев и поднимании стопы вверх. Наружная часть состоит из двух мышц: длинной малоберцовой и короткой малоберцовой. Длинное брюшко первой мышцы расположено около длинного разгибателя пальцев; длинное сухожилие ее огибает наружную лодыжку, переходя на подошвенную поверхность. Взаимодействуя, обе эти мышцы сгибают, премируют и отводят стопу, своды которой также зависят от работы упомянутых мышц.

Последствия нашего невероятно пружинистого шага

Ученые-эволюционисты уже убеждены, что обезьяноподобные предки эволюционировали в человека на протяжении миллионов лет. Они пытаются найти следы этого перехода в окаменелостях вымерших разновидностей обезьян и людей, а также в анатомии живых представителей. Они будут просто рассматривать исследование Стоуни Брук как доказательство того, что эволюция бипедализма была более сложной, чем считалось ранее.

Однако если отбросить эволюционные предпосылки, исследование утверждает, что каждая нога — и человека, и обезьяны — спроектирована с огромной сложностью, поверхностным сходством и жизненно важными различиями, оснащающими ее владельца, чтобы двигаться так, как задумал Бог.

Могут ли палеонтологи сказать по окаменелым ногам, как ходил примат? Ну, авторы исследования рассмотрели окаменелости различных ног гоминидов, чтобы увидеть, является ли интерпретация, обычно применяемая к ископаемой летописи, надежной. Они обнаружили, что ступни окаменелости Homo habilis и двух окаменелостей Homo erectus явно имели человеческий тип продольной дуги, человеческий большой палец ноги и другие особенности, связанные со способом ходьбы современного человека. Однако ископаемые ступни различных австралопитеков, хотя и обладают несколькими специфическими суставами, похожими на человеческие, не имеют определенных особенностей, необходимых для того, чтобы быть прямоходящими.

Конечно, это не удивительно для креационистов. В конце концов, люди — а не обезьяны — созданы Богом со всем необходимым, чтобы ходить прямо. Поскольку Бог также создал людей и животных для размножения и изменения только в пределах их созданных видов, все разновидности людей на протяжении нашей 6000-летней истории все еще демонстрировали бы способность вставать и ходить на своих двух ногах.

Таким образом, авторы-эволюционисты выделили ряд различий между ногой человека и ногой шимпанзе. Как и другие, они также показали, что строение стопы и лодыжки не показывает, были ли их хозяева прямоходящими или нет. Это ставит под сомнение утверждения тех, кто видит предков двуногих в костях различных вымерших обезьян.

Такие открытия ничего не говорят об общем происхождении шимпанзе и человека. Он также не отображает какой-то эволюционный путь к бипедализму. Те, кто думает, что это так, основывают свои выводы на предвзятых убеждениях, что обезьяны и люди имеют общего предка и что ходьба на двух ногах была чем-то, что должно было развиваться и помогло нам стать людьми.

Напротив, уникальность человеческой стопы подчеркивает мудрость нашего Бога-Творца. Этот динамический дизайн позволяет ей изменить характеристики в каждый момент каждого шага. Но анатомические проявления Его мудрости на этом не останавливаются. Стопа — это не изолированное сооружение. Когда мы движемся, движения каждой ноги координируются с движениями лодыжки, ноги, колена, бедра, бедра и спины. Такое чудесное проектирование всех деталей позволяем нам ходить прямо.

Бог-Творец Библии знал, что потребуется анатомически, чтобы Его создания — будь то люди, созданные по Его образу, или обезьяны и другие животные — могли ходить так, как Он хотел.

Нога: вид сбоку

Кости и мышцы

Поскольку длинная бедренная кость (B) и большая большеберцовая кость (H) несут на себе вес всего тела, они располагаются непосредственно одна над другой. Но при изображении ноги сбоку верхняя и нижняя части ноги кажутся смещенными – передняя поверхность голени располагается строго под мышцами подвздошно-большеберцового тракта и под массивными мышцами верхней части ноги – прямой мышцей бедра и широкой наружной мышцей бедра.

Форму нижней части ноги определяет икроножная мышца, длинное, прямое Ахиллово сухожилие, сухожилие длинной малоберцовой мышцы, которое проходит позади наружной части лодыжки (I) и выступающей части длинного разгибателя пальцев, и передняя большеберцовая мышца, пролегающая на передней стороне ноги.

Кости ноги человека

Тазобедренные кости, образующие вертлюжную впадину, служат опорой двум нижним конечностям и, соответственно, поддерживают все туловище. В вертлюжную впадину крепится головка бедренной кости, она способна свободно вращаться и выдерживать большие нагрузки.

Далее с бедренной костью образуется соединение в коленной чашечке, которое обеспечивает прочное и в то же время очень подвижное крепление с нижней частью ноги. Коленный сустав – один из наиболее сложных суставов человеческого организма.

кости ноги человека фотоГолень ноги человека состоит из малой и большой берцовых костей, головки костей соединяются со стопой ноги в голеностопном суставе.

Учитывая тот факт, что на голеностопный сустав распределяется самая высокая нагрузка (ходьба, бег, прыжки), то у него наиболее высокий риск травмирования.

Стопа человека стоит из 26 костей, которые между собой подразделяются на фаланги пальцев, костипредплюсны и кости плюсны. Кости предплюсны — это семь губчатых костей небольшого размера, расположенные в два ряда.

Передний ряд образован медиальной, ладьевидной, промежуточной клиновидной, латеральной клиновидной и кубовидной костью, а задний ряд образован пяточной и таранной костями.

В свою очередь таранная кость соединяется с костями голени, а ниже таранной кости располагается пяточная кость, кпереду и книзу от которой лежат клиновидная, ладьевидная и кубовидная кости.

Кости плюсны — это короткие трубчатые кости. Все основания плюсневых костей между собой соединяются и образуют суставы с клиновидной и кубовидной костями.

Плюсневые кости с основными фалангами пальцев ног соединяются посредством своих головок. Пальцы ступни состоят из трех фаланг: основная, средняя и ногтевая. Единственное исключение — большой палец, он образован лишь двумя фалангами (основной и ногтевой).

Для строения стопы человека характерны своды. Благодаря костям стопы образуются два подошвенных свода, выполняющие рессорную и «пружинящую» функции при ходьбе.

Стопа имеет опору на головки плюсневых костей и пяточный бугор. Природой так устроено, что умеренная площадь опоры стопы сочетается с устойчивостью всего скелета человека. Благодаря рессорным свойствам происходит правильное распределение тяжести, смягчение ударов о землю, что позволяет приспосабливать стопы к различным неровностям почвы.

Общеизвестно, что рессоры легче выдерживают нагрузку, чем плоская стопа. Но если подошвенный свод сильно опущен, то у человека развивается плоскостопие.

Путь к ходьбе: две дороги, расходящиеся под влиянием эволюции

Эволюционисты считают, что у людей и шимпанзе есть общий предок, от которого каждая из наших линий разошлась миллионы лет назад. Их сторона предполагаемого раскола продолжала раскачиваться среди деревьев и ходить по полям. Наша часть «семьи» эволюционировала, чтобы ходить по всему миру, обдумывать великие мысли и летать на Луну. Прямохождение считается решающим шагом в эволюции наших больших, лучших умов.

Чтобы сравнить стопу шимпанзе и стопу человека в надежде узнать больше об эволюции ходьбы, Натан Томпсон и его коллеги наблюдали за тем, как люди ходят в Университете Стоуни-Брук. Действительно наблюдали! Они использовали сложную технологию для сравнения ступней и лодыжек шимпанзе и человека в разных точках под разными углами. До сих пор многое из того, что было известно о шимпанзе и человеческих ногах, было получено с использованием менее технологической методологии.

Исследователи узнали, что человеческая ступня отличается от ступни шимпанзе даже больше, чем считалось ранее. И эти различия настолько парадоксальны, что эволюционная история их родства через общего предка стала еще более запутанной и неотслеживаемой.

Хотя двуногое передвижение не особенно эффективно для шимпанзе, они могут это делать, что и было использовано в процессе этого исследования. Таким образом, поведение костей и суставов ног у шимпанзе можно было сравнить непосредственно с поведением людских конечностей, выполняющих ту же функцию. Исследователи использовали изображение захвата движения для анализа стоп пяти мужчин и двух самцов-шимпанзе во время ходьбы.

Оказывается, кости человеческой ноги во время ходьбы смещаются намного больше, чем кто-либо ранее предполагал. На самом деле, несмотря на способность человеческой ноги превращаться в жесткий рычаг во время каждого шага, многомерная перспектива обнаружила сюрприз. Рассматривая ступню под разными углами и сравнивая ее со ступнями шимпанзе, исследователи обнаружили, что части ступни человека даже более подвижны, чем у шимпанзе! Эта информация заставит эволюционистов приспособиться к тому, как они рассказывают свою историю бипедализма.