CERCETĂRI PRIVIND ANALIZA ANATOMO -MORFOLOGICĂ ȘI BIOMECANICA PICIOARELOR ÎN

VEDEREA PROIECTĂRII CIORAPILOR PENTRU ALERGARE - Partea I-a

Corina CIOBANU, Bogdan SÂRGHIE

RESEARCH ON ANALYSIS ANATOMICAL-MORPHOLOGICAL AND BIOMECHANICAL FOOT

TO DESIGN RUNNING SOCKS – Part I

During running, the legs are subjected to mechanical stress, as supporting and moving the body weight. That required strong can lead to injury and need appropriate protection and comfort during any sports activity to obtain performance [1].

The socks are those who provide foot protection and a comfortable, dry and well ventilated inside the shoe [2]. It must to thermoregulation temperature in the feet and eliminate transpiration.

Currently socks are designed with specific characteristics as stress by foot, since each sporting activity has its own sequence of movements requiring certain areas with varying intensity and adapted socks to the anatomical shape of the foot, so it is necessary anatomical-morphological knowledge of foot biomechanics during the run. Keywords: comfort, food typology, design, plantar pressure, sport socks Cuvinte cheie: confort, tipologia de produse alimentare, design, presiune plantară, şosete sportive 1. Introducere Sportul înseamnă mișcare și sănătate, care acționează benefic asupra corpului uman prin întărirea oaselor, inimii, muşchilor și

527

întregului sistem cardio-respirator, dar ajută și la dezvoltarea simțului echilibrului, la flexibilitatea coloanei vertebrale și la mobilitatea articulațiilor. Atletismul este unul din cele mai populare sporturi din lume, care cuprinde diverse probe de alergări, de marş, de sărituri şi aruncări sau probe combinate. Cea mai veche și cunoscută probă atletică este alergarea. Acest sport se poate desfășoară pe anumite distanțe, în diverse situații sau obstacole, de maraton sau de rezistență, în aer liber sau pe bandă.

Majoritatea oamenilor aleargă în aer liber. Acest sport este ușor de practicat, într-un stil de viață foarte aglomerat, oriunde, oricând și gratis. În fiecare zi milioane de alergători iau cu asalt străzile, pistele și drumurile. Oamenii aleargă pentru diferite motive, unii pentru sănătate, alții pentru condiție fizică, pentru eliberarea de stres sau pentru competiții sportive. Astăzi, acest sport se mai numește “jokking”. În timpul alergării, picioarele sunt supuse la solicitări mecanice, deoarece susțin și deplasează greutatea corpului. Acestea fiind solicitate puternic pot duce la apariția unor leziuni și au nevoie de protecţie şi confort corespunzător în timpul desfășurării activității sportive pentru a obţine performanţe [1]. Ciorapii sunt cei care oferă picioarelor protecție și un mediu confortabil, uscat și bine aerisit în interiorul încălțămintei [2]. Aceștia trebuie să termoregleze temperatura la nivelul picioarelor și să elimine transpirația. În prezent ciorapii sunt proiectați cu caracteristici specifice conform solicitării piciorului, având în vedere că fiecare activitate sportivă are propria secvență de mișcări, solicitând anumite zone cu intensitate diferită și sunt adaptați la forma anatomică a picioarelor [3]. Datorită acestui fapt este necesar cunoașterea anatomo-morfologică și biomecanica piciorului în timpul alergării. Toate aceste considerente asupra piciorului servesc ca bază la optimizarea proiectării ciorapilor destinați alergătorilor, în scopul asigurării confortului și prevenirea apariției leziunilor pentru a îmbunătăți performanţa atletului. Cu ajutorul acestor informații va fi posibilă o proiectare inteligentă a ciorapilor care vor cuprinde zone speciale, prin alegera materiilor prime și a structurilor corespunzătoare fiecărei zone. 2. Anatomia piciorului Piciorul uman este un adevărat complex ingineresc (figura 1), alcătuit din 26 de oase, 33 de articulații, 107 ligamente, 19 mușchi și o

528

http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/picior_4525http://www.pcfarm.ro/index.php?do=cauta&cauta=complex&pag=1&ctip=2http://www.pcfarm.ro/index.php?do=cauta&cauta=oase&pag=1&ctip=2http://www.pcfarm.ro/index.php?do=cauta&cauta=articulatii&pag=1&ctip=2http://www.pcfarm.ro/index.php?do=cauta&cauta=muschi&pag=1&ctip=2

mulțime de tendoane, care se țin unele de altele și contribuie la efectuarea mișcărilor în toate direcțiile. Acesta constă din trei straturi: schelet, mușchi și piele. Cele 26 de oase alcătuiesc [3] scheletul piciorului, care sunt dispuse în trei grupe distincte: tarsiene, metatarsiene și falange [4]. Scheletul are rolul de a prelua și suporta greutatea întregului corp. Muşchii piciorului sunt dispuşi în patru regiuni: una dorsală şi trei plantare. Cei din regiunea plantară se împart în trei zone: regiunea plantară internă, regiunea plantară mijlocie și regiunea plantară externă. Aceștia se fixează pe oase prin intermediul tendoanelor, cu ajutorul cărora se mișcă scheletul și componentele piciorului. Ligamentele reprezintă un țesut moale, care leagă oasele și formează articulațiile. Acestea sunt foarte similare tendoanelor și au mărimi diferite. Tendonul Achile face legătura între călcâi și mușchii gambei, care permite mișcarea degetelor în timpul mersului sau alergării [5,6,7].

Zona în care se află prima articulație metatarso-falangiană dezvoltă frecvent probleme [5]. Piciorul este acoperit la exterior de piele, care îl apară de acţiunile nocive ale unor agenţi ai mediului exterior şi asigură termoreglare. Prin pielea omului se elimină continuu apă și CO2. Transpirația este o acțiune normală a organismului și apare la creșterea temperaturii corpului. Eliminarea transpiraţiei este una din cele mai importante funcţii ale pielii care termoreglează temperatura organismului. Piciorul uman emite în fiecare zi până la 60 g de umiditate [2]. Transpiraţia secretată de corpul omului este un lichid sărat, incolor şi conţine 98 – 99 % apă, iar restul sunt diferite substanţe care

Fig.1 Anatomia piciorului Mușchii, tendoanele și ligamentele care sprijină articulația gleznei funcționează împreună pentru a propulsa corpul. Articulația gleznei funcționează ca o balama, care permite piciorului să se îndoaie în sus și în jos [8]. La nivelul articulațiilor între oasele degetelor nu există multă mișcare, ci doar între oasele metatarso-falangiene.

529

http://www.pcfarm.ro/index.php?do=cauta&cauta=care&pag=1&ctip=2http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/achile-tendonul-lui_44http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/achile-tendonul-lui_44http://www.sfatulmedicului.ro/Afectiunile-genunchiului/ligamentele-si-tendoanele_1645

datorită unor bacterii se transformă în substanţe volatile formând un miros specific şi neplăcut [4]. Acest studiu, asupra anatomiei și morfologiei piciorului, este luat în considerare în etapa de proiectare a ciorapilor destinați alergătorilor, pentru a optimiza construcția acestora îmbunătățind performanțele sportivului. 3. Anomali ale piciorului după deformarea tălpii În timpul mersului pe jos, picioarele omului au evoluat de-a lungul mileniilor. Evoluţia a transformat picioarele omului în "maşini" deosebit de complexe, care efectuează o mulțime de sarcini şi funcţii. Acestea susţin greutatea întregului corp şi acţionează ca amortizoare la fiecare pas. Cu alte cuvinte picioarele au de realizat o "muncă" grea în fiecare zi. În general după deformarea tălpii, piciorul se poate încadra in: picior normal (sănătos), picior plat (plaftus), picior scobit (arcuit) [9] (figura 2). Picioarele plate și scobite prezintă anomalii legate de deformarea acestora.

a

b

c

Fig. 2 Forma picioarelor după deformare:

a) picior normal; b) picior plat; c) picior scobit Un picior normal nu se sprijină pe toată talpa, ci prin călcâi, marginea ei laterală şi regiunea care corespunde capetelor oaselor metatarsiene, astfel reprezintă o formaţiune cu caracter de resort [9]. Când corpul se află în poziţie verticală, bolta piciorului se menţine datorită configuraţiei oaselor, unite prin ligamente puternice, precum şi datorită activităţii muşchilor gambei și piciorului. Când acest aparat de susţinere nu corespunde cerinţelor funcţionale, piciorul devine plat (figura 2, b). De mare importanță este depistarea platfusului în rândul sportivilor. Suprasolicitările apărute în timpul activităților poate agrava aceasta deficiență, afectând atât viața de zi cu zi cât și performanța atletului. Piciorul plat este o deformare a piciorului uman, caracterizată prin coborârea sau prăbușirea bolții plantare, astfel încât planta (talpa) vine în contact complet sau parțial cu solul [9].

530

Aplatizarea piciorului este o deficiență ce se încadrează în modificările structurale ale suprafeței de sprijin, care poate fi unilateral sau bilateral, adică ambele picioare sau unul din ele. Cauzele care pot duce la apariţia piciorului plat sunt multiple şi variază, fiind legate în mare măsură, de condiţiile fiziologice, patologice şi sociale specifice acestor perioade. Piciorul plat poate deveni în urma suprasolicitărilor îndelungate a persoanele a căror profesie este legată de muncă fizică grea sau necesită timp îndelungat în poziţie verticală, precum şi în caz de obezitate, dezvoltarea insuficientă a muşchilor membrului inferior, în caz de purtare a încălţămintei nepotrivite după măsură şi aproape întotdeauna este bilateral. Traumarea articulaţie gleznei sau a muşchilor care susţin bolta piciorului de asemenea poate duce la formarea plaftusului. Persoana cu picior plat oboseşte repede în timpul mersului sau când stă în picioare are dureri surde în picior, gambă, coapsă, iar uneori şi în regiunea lombară. Durerile se intensifică spre sfârşitul zilei în urma efortului fizic, ridicării greutăţilor și chiar umflarea picioarelor. Persoanele cu piciorul plat au un mers greoi, cu picioarele depărtate de regulă, tocurile şi tălpile încălţămintei lor sunt mai uzate spre marginea internă decât spre cea externă. Piciorul scobit fiind o abatere de la normal este un dismorfism la nivelul piciorului. Bolta plantară este foarte ridicată, în fapt inversul piciorului plat (figura 2, c) [9]. Se transmite ereditar sau este asociat unor afecțiuni ortopedice sau neuromusculare, în care circa 50 % din cazuri este asociat bolii Charcot-Marie-Tooth [10]. Acuzele apar datorită faptului că presiunea la nivelul plantei se distribuie anormal, cu apariția afecțiunilor la suprasolicitare, astfel pot apărea patologii precum: metatarsalgia, aponevrozite plantare, osteofitoze, tendinoze Achiliene, iar în timp (ani) apare artroza la nivelul gleznei [10]. Informațiile cu privire la anomaliile picioarelor, ce țin de deformarea acestora și care pot duce la apariția diferitelor patologii în timpul activităților sportive, sunt luate în considerare în etapa de proiectare a ciorapilor destinați alergătorilor pentru a preveni apariția leziunilor și ducând la o stare de relaxare. 4. Funcționalitatea normală a piciorului în dinamică În timpul mersului piciorul joacă rolul unui sistem flexibil de absorbție a șocurilor. Cu ajutorul mușchilor, oaselor, articulațiilor, omul

531

realizează mișcări și tot ele absorb impactul ciocnirilor. De aceea picioarele au nevoie de protecție și sprijin în timpul activităților sportive pentru a îmbunătăți performanța sportivului [9]. Piciorul ia contact cu planul de sprijin prin: călcâi, zona mediană şi zona capetelor metatarsiene. Degetele ajută la reazem numai în mișcare. În timpul mersului degetul mare este cel mai important dintre toate degetele. Articulația gleznei este stabilă, dar are nevoie de susținere a greutății corpului de 1,5 ori mai mult în timpul mersului și de opt ori în timpul alergării [6]. Condițiile care tulbură funcționarea normală a gleznei poate duce la desfășurarea dificilă a activităților. În timpul deplasării este foarte importantă mișcarea normală a gleznei și a articulațiilor metatarso-falangiene. Menținerea poziției de echilibru a atletului se realizează cu ajutorul tuturor mușchilor. În prima fază a mersului îndelungat, datorită contracţiei muşchilor, dimensiunile în lungime şi lăţime ale piciorului se reduc. Pe parcurs muşchii obosesc, după care tonusul muscular slăbeşte, bolţile piciorului se lasă în jos şi dimensiunile piciorului cresc, în lungime cu 1,5÷5 mm şi lăţime cu 3÷3,4 mm [4]. Aceste modificări rezultă în urma suprasolicitărilor la care sunt supuşi muşchii ce susţin bolta piciorului. Funcționarea normală a piciorului poate fi perturbată din multiple cauze, de natură diferită, precum cauze exterioare și cauze interioare [4]. Cele ce țin de cauze exterioare sunt legate de suprasolicitările ce acționează asupra piciorului, de solicitările specifice tipului de sport, precum și de încălțăminte; iar cele de natură interioară sunt legate de modificarea formei piciorului, care duc la apariția unor patologii și slăbirea sistemului muscular. Este foarte importantă funcționarea normală a picioarelor în timpul desfășurării activității sportive pentru ca atletul să obțină performanțe, aspect luat în vedere, în etapa de proiectare a ciorapilor sport. 5. Apariția leziunilor la nivelul picioarelor Toți alergătorii sunt susceptibili de a avea probleme cu picioarele. Piciorul este supus mereu stresului în timpul activităților sportive. Astfel, nu este de mirare că 80 % din atleți prezintă la un moment dat, diferite probleme la nivelul piciorului [12]. Printre problemele des întâlnite sunt: inflamația tendonului Achile, fasciita plantară, bătături, bășici, luxația gleznei, fracturi de

532

oboseală, fungii, micoze etc. [14]. O parte din probleme constau în deformarea țesuturilor moi, precum: contracții, entorse, tăieturi, vânătăi, tasarea nervilor etc. O categorie de probleme sunt cauzate de solicitarea intensă și îndelungată a unor zone ale piciorului, care pot duce la apariția fasciintei plantare și tendinitei. Cea mai frecventă cauză a durerilor de călcâi este fasciita plantară. Milioane de alergători se confruntă cu această problemă în fiecare an. Fasciita plantară este rezultatul stresului excesiv la care este supusă o structură de tip ligament lung (fascia plantară) în zona inferioară a piciorului (figura 3). Stresul excesiv poate cauza rupturi, care la rândul lor generează inflamații și dureri. Simptomele clasice sunt durerile la călcâi la primii pași dimineața sau la reluarea efortului după perioade lungi de odihnă. Sportivii dezvoltă fasciita plantară din mai multe cauze. Una din cauze este purtarea încălțămintei neadecvată și a ciorapilor nepotriviți. Piciorul suprasolicitat are nevoie de sprijin și stabilitate pe distanțe mari sau în pantă. O altă cauză ce poate cataliza această patologie este mecanismul anatomic anormal al piciorului. Inflamația tendonului Achile și problemele conexe la gambă sunt des întâlnite printre accidentările alergătorilor (figura 4). Cea mai frecventă cauză a inflamaţiei acestuia o reprezintă solicitarea în sine a tendonului și prin solicitarea încălţămintei. În afară de acestea poate apărea din cauza structurii ortopedice necorespunzătoare a piciorului - de exemplu platfus [2].

Fig. 3 Inflamația fasciitei plantare

Fig. 4 Inflamația tendonului Achile Tendonului lui Achile poate fi afectat prin tendinită, caracterizată prin inflamația acestuia; tendinoză dată de o serie de mici fisuri (microfisuri) situate în interiorul sau pe marginile tendonului; întinderea excesivă sau ruptură/sfâșiere a tendonului Achile. Durerea poate apărea în partea inferioară a călcâiului sau în gambă, fiind tăioasă în timpul activității și ternă sau profundă în timpul odihnei.

533

Această inflamație poate fi urmată sau nu de edem și echimoză (vânătaie). Luxațiile gleznei sunt alte afecțiuni întâlnite la alergători, mai ales la cei care aleg trasee denivelate, dar de asemenea pot să apară în timpul săriturilor sau pur și simplu în timpul oricărei activități normale, precum în timpul mersului pe o suprafață neuniformă. Cea mai frecventă luxație la gleznă se numește entorsă. Glezna luxată sau glezna răsucită se poate manifesta prin îndepărtarea extremităţilor oaselor la articulaţii, prin întinderea sau ruptura ligamentelor, în urma unei acțiuni sau a unei forţe puternice. Aceasta apare când se calcă greșit sau la o mișcare bruscă de rotire a piciorului, care se manifestă printr-o umflătură și durere, intensificându-se la mişcarea articulaţiei. Bătăturile se aleg în urma loviturilor repetate, care sunt traume produse de o forță. În timpul alergării piciorul se mișcă într-un anumit fel, chiar și în cea mai potrivită încălțăminte, ceea ce face ca degetele să se lovească de acestea. Bătăturile sunt caracterizate prin cornificarea în profunzime a pielii pe zone mici și dureroase (figura 5).

Acestea sunt mai des întâlnite la nivelul degetelor picioarelor, în cazul alergătorilor care se antrenează mult în pantă. Tasarea nervilor apare mai des în cazul persoanelor cu arcul piciorului ridicat sub presiunea încălțămintei. Durerea, furnicăturile și amorțeala pot apărea la vârful piciorului și să se extindă către degete. La masarea vârfului piciorului se poate simți o coardă, un fel de șnur, urmată de o durere bruscă, ca un șoc electric. Zonele în care se poate localiza durerea sunt prezentate în figura 6.

Fig. 5

Bătături la nivelul

piciorului

Fig.6 Tasarea nervilor

534

http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/edem_893http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/edem_893http://www.sfatulmedicului.ro/dictionar-medical/edem_893

Bășicile sunt printre cele mai frecvente probleme întâlnite la picioare, pe care alergătorii le pot dezvolta deoarece apare fenomenul de frecare la nivelul pielii. Cele mai obișnuite bășici apar în partea inferioară a călcâiului, pe partea laterală a degetului mare precum și pe suprafața degetelor (figura 7) [11]. De fapt acestea sunt un mijloc de apărare a organismului și apar atunci când forțele de frecare separă epiderma de stratul mai adânc al pielii. Între aceste straturi se adună un fluid, oferind o căptușeală împotriva forței de frecare, în timp ce un nou strat de piele crește pe dedesubt. Acestea pot apărea în urma înghesuirii ciorapului la vârful piciorului sau la călcâi, dar și în timpul frecării dintre picior și ciorap. Cercetătorii au descoperit că oamenii au în total aproape 200 de tipuri de ciuperci (fungi) cauzatoare de infecții, iar cele mai predispuse zone sunt cele din zona călcâiului (80 de specii de fungi), sub unghiile de la picioare (60 de specii) și cele dintre degete (40 de specii) [11].

Fig.7 Bășici la

nivelul degetelor

Fig.8 Infecții fungice la nivelul degetelor

De regulă, astfel de ciuperci sunt inofensive, însă atunci când există condiții de umiditate și căldură excesivă acestea se înmulțesc și pot cauza infecții precum tinea pedis (piciorul atletului) sau tinea unguium (infecții fungice la nivelul unghiilor – afectează 3 din 100 de persoane) [11] (figura 8). Piciorul atletului cum mai este numită ciuperca piciorului (tinea pedis), este o infecție fungică foarte comună la nivelul piciorului și se recunoaște după descumarea pielii, roșeață, mâncarime, senzație de arsură, uneori și răni. Ciuperca se poate extinde la tălpi sau pe părțile laterale ale picioarelor, degete chiar și până la unghii. Această infecție poate rar cauza dureri sau probleme grave, însă poate ustura și crea o stare de disconfort [11]. Cele mai comune simptome ale unei infecții fungice la nivelul unghiilor sunt îngroșarea acestora sau schimbarea culorii către alb, negru, galben sau verde. Infecția de la nivelul picioarelor prezintă riscul

535

extinderii, putând afecta întregul organism și anume, țesuturile pulmonare sau provoca boli sistemice. Pentru a preveni aceste patologii la nivelul picioarelor, în etapa de proiectare a ciorapilor sport trebuie luate măsuri de prevenție, cu privire la tehnologii aplicate în etapa de realizare a acestora. BIBLIGRAFIE [1] Ciobanu, C., Vasluaianu, E., Budulan, C., Socks’ influence on foot health during sporting activities, International Scientific Conference „UNITECH-2012”, Vol.II, ISSN 1313-230X, pag.201-205. [2] Revista X-socks Despre picioare și ciorapi, 2011. [3] * * * Revista X-Socks, Advanced foot protection, Copyright High Teach Institut, 2003-2004. [4] Mălureanu, G., Mihai, A., Bazele proiectării încălţămintei, Editura Performantica, Iaşi, 2006. [5] * * * http://www.maraton.info.ro/sanatatea-picioarelor-alergatorilor.html. [6] * * * http://ro.scribd.com/doc/22517733/Asistenta-Medicala-in-Sport. [7] * * * http://www.sfatulmedicului.ro/Anatomia-membrelorinferioare/anatomia-piciorului_5672. [8] * * * http://www.sfatulmedicului.ro/Anatomia-membrelorinferioare/anatomia-gleznei_5673. [9] * * * http://www.footcaredirect.com/anatfoot.html. [10] * * * http://medenciclopedie.com/?page_id=3306. [11] * * * http://www.sanatostun.ro/probleme-de-sanatate/problemele-picioru-lui.html. [12] * * * http://sanatate.bzi.ro/calcaiul-lui-ahile-casa-a-peste-80-de-tipuri-de-ciuperci-27360. [13] * * * Ciobanu, C., Sârghie, S., Bhom, G., Study on foot typology in order to design sport socks, International Conference Innovative solutions for sustainable development of textiles and leather industry, vol. XIV, Editura Universității din Oradea, 2013, ISSN 1843-813X, pag. 121-126. [14] Bhaskara, R.U., Joseph, B., The influence of footwear on the prelevance of flat foot, British Editorial Society of Bone and Joint Surgery, Vol. 74-B, Kastura Medical College, Manipal, India, ISSN 525-7, Nr. 4 Jully, 1992.

Drd.Ing. Corina CIOBANU

e-mail: corineluciobanelu@yahoo.com tel: 0747498223

Asist.Drd.Ing. Bogdan SÂRGHIE e-mail: bogdan.sarghie@ymail.com

Facultatea de Textile-Pielărie și Management Industrial, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași

536

http://www.sfatulmedicului.ro/Anatomia-membrelor-inferioare/anatomia-piciorului_5672http://www.sfatulmedicului.ro/Anatomia-membrelor-inferioare/anatomia-piciorului_5672