Mechanizmy amortyzacyjne stopy - czyli co zyskujemy chodząc w butach barefoot?

Stopa człowieka jest unikatową strukturą w świecie zwierząt. Dwunożny sposób chodu wywołał szereg adaptacji, które doprowadziły do obecnego jej kształtu. Cechy charakterystyczne, odróżniające nas od małp człekokształtnych, to długi paluch oraz brak zdolności przeciwstawiania go. Występowanie łuku podłużnego stopy jest również wyjątkowe dla człowieka. Mimo tych różnic, ludzi i małpy człekokształtne łączą podobieństwa, takie jak chodzenie na całej stopie i usztywnienie śródstopia. Unikalne cechy ludzkiej stopy, w tym sprężynowanie łuku podłużnego i krótkie palce, są prawdopodobnie przystosowaniem do biegania na długich dystansach [1].

Chód z pięty, bieg z przodostopia

Charakterystyczną cechą chodu człowieka jest inicjowanie kontaktu stopy z podłożem piętą. Kość piętowa posiada budowę, która umożliwia jej rozpraszanie sił podczas uderzenia. Elementem charakterystycznym dla człowieka jest duży rozwinięty guz piętowy oraz boczny wyrostek guza piętowego – uważa się, że ta kostna wypukłość zwiększa powierzchnię pięty, aby wspomóc rozpraszanie siły podczas chodu. Dodatkowo pod piętą znajduje się tkanka tłuszczowa o charakterystycznej budowie zrazikowej, która odpowiada za jeszcze lepszą amortyzację. Chodzenie od pięty jest bardziej korzystne energetycznie dla chodu dwunożnego. Jednak w przypadku biegu, siły działające na stopę podczas kontaktu z podłożem są w przybliżeniu dwa do czterech razy wyższe niż te doświadczane podczas chodzenia boso [2]. Zauważyć to może każda osoba, która przebiegnie się bez butów – automatycznie stopy zaczynają lądować na środkowej bądź przedniej części, bo pięty zwyczajnie zaczynają boleć.

Stopa – nasz amortyzator

Stopa, adaptując się do dwunożnej lokomocji, musiała przebyć szereg adaptacji. Luźne kości trzeba było usztywnić więzadłami i odpowiednią aktywizacją mięśniową. Efektywne przetoczenie stopy wymaga usztywnienia stawów stępu (między kością piętową a śródstopiem). Osiągane jest to dzięki łukowi podłużnemu, który zbudowany jest z 9 kości śródstopia: piętowej, skokowej, łódkowatej, klinowatych, i 3 pierwszych kości śródstopia. Stabilizowany jest przez więzadła, mięśnie, a najbardziej powierzchownie przez rozcięgno podeszwowe. Ten kompleks położony jest od pięty do podstawy palców. Dzięki takiemu przebiegowi, przy wyproście palucha do góry następuje napięcie rozcięgna podeszwowego, co nazwane jest mechanizmem kołowrotka [3].

Mechanizm kołowrotka

Wyprost palucha powoduje napięcie tkanek, które przyciąga piętę w stronę głów kości śródstopia, efektywnie podnosząc łuk podłużny oraz usztywniając śródstopie w fazie odepchnięcia. Ten efekt opisany przez Hicksa porównywany jest do kołowrotka, ponieważ rozcięgno podeszwowe zawija się wokół pierwszej głowy kości śródstopia właśnie tak jak bęben kołowrotka. Napięcie to pociąga kość piętową, skraca wysokość łuku i tym samym usztywnia stopę, żeby możliwe było efektywne wybicie.

Mechanizm kołowrotka

Oprócz mechanizmu kołowrotka opisano w literaturze również mechanizm spustowy (ang. recoil efect, spring mechanism). Podczas kontaktu pięty z podłożem następuje tzw. wstępne ładowanie, poprzez tworzenie napięcia w rozcięgnie podeszwowym i tkankach miękkich. Napięcie to jest utrzymywane i dzięki niemu rozpoczyna się tzw. faza ładowania energetycznego, w trakcie gdy piszczel przesuwa się do przodu.

Włączenie się tzw. mechanizmu spustowego (ang. recoil effect) następuje podczas oderwania się pięty od podłoża i wybicia z przodostopia. Ten proces kompresji i odrzutu został nazwany mechanizmem „sprężyny stopy” (ang. spring mechanism). Umożliwia on magazynowanie energii, a następnie jej uwalnianie podczas każdego kontaktu stopy, co może zmniejszyć wydatek energetyczny w trakcie chodu [4].

Co mają mechanizmy amortyzacyjne stopy do butów minimalistycznych?

Opisane powyżej mechanizmy amortyzacyjne mają możliwość aktywizować się przede wszystkim wtedy, kiedy jesteśmy boso. Nic wówczas nie ogranicza ruchomości i funkcji stopy. Jednak po założeniu butów ze sztywną podeszwą struktury mięśniowe i więzadłowe przestają być odpowiedzialne za przenoszenie obciążeń, a zastępują je amortyzacyjne materiały obuwia. Dodatkowo, najczęściej w klasycznym obuwiu mamy również do czynienia ze zwężanymi noskami, co ogranicza prawidłowe ustawienie palucha, a przez to jego optymalną pracę (a zwróćmy uwagę, jak istotna jest jego rola w mechanizmie kołowrotka). Ściśnięte palce z przodu buta zupełnie nie pozwalają na angażowanie mięśni krótkich stopy, które odpowiadają za amortyzację wstrząsów. W konsekwencji wieloletniego usztywnienia stopy, jej mięśnie się osłabiają i rozciągają - co może prowadzić do bólu, wad stóp (np. stopy płasko-koślawej) czy występowania neuralgii.

Co zatem dzieje się w butach minimalistycznych? Z założenia możliwie wiernie imitują one chodzenie boso. Mają więc bardzo cienką i elastyczną podeszwę, szeroki, dopasowany do palców przód i nie mają żadnej amortyzacji. Jeśli chodzimy w takich butach od urodzenia, nasze stopy mają codziennie okazję trenować swoje mięśnie, nie zanikają i samodzielnie kontrolują ustawienie stopy. Gdy jednak przez wiele lat chodziliśmy w butach „klasycznych” z twardą, amortyzowaną podeszwą – przejście na buty minimalistyczne może wiązać się z ryzykiem urazu. Gwałtowny transfer, bez wzmocnienia, stopy, rozciągnięcia przykurczonych mięśni i adaptacji podeszwy do nowych bodźców może skończyć się kontuzją i frustracją. Przy zakupie pierwszej pary butów minimalistycznych warto uzbroić się w cierpliwość, gdyż destrukcyjny wpływ noszonych wcześniej butów może wymagać czasu i pracy, żeby przywrócić stopie jej naturalną funkcję amortyzacyjną. Ale warto ten czas poświęcić, gdyż jest to inwestycja we wszystkie nasze stawy.

Amortyzacja stopy w butach barefoot

Jeśli podejmiemy trud wytrenowania stopy tak, żeby mięśnie były w stanie utrzymać jej stabilność, niesie to za sobą szereg korzyści – odwracających negatywne skutki noszenia ściskającego i sztywnego obuwia. Wzmocnienie mięśni stopy koryguje wadliwe jej ustawienie (np. koślawość pięty i obniżanie się łuku podłużnego), co automatycznie prowadzi do prawidłowego ustawienia kolan (w przypadku stopy płasko-koślawej mogą współwystępować również kolana koślawe). Nieprawidłowe ustawienie kolan może powodować szybszą ich eksploatację, przeciążanie się mięśni, ale wpływa to również na stawy biodrowe – generując w nich przeciążenia. Część istniejących w ciele zaburzeń swoją pierwotną przyczynę ma właśnie w stopach i skorygowanie ich ustawienia daje poprawę w funkcjonowaniu wyższych pięter.

Z punktu widzenia amortyzacji i podeszwy – obcas, czy dowolne inne ustawienie pięty wyżej niż palce stóp, automatycznie zmienia układ całego ciała, krzywizny kręgosłupa i położenie środka ciężkości. Przesuwa on się do przodu, powodując nieprawidłową dystrybucję napięcia mięśniowego (zaburzona jest równowaga mięśniowa między przodem ciała a tyłem). Chodzenie na boso lub na płaskiej podeszwie zapewnia neutralne ustawianie się miednicy i całego kręgosłupa.

Nie bez znaczenia jest również aspekt bodźców płynących z samej podeszwy stopy – znajdują się tam zakończenia nerwowe nerwów z całego ciała. Naprzemienne uciskanie różnych punktów refleksyjnych na stopie może korzystnie wpływać na całe nasze ciało, w tym narządy wewnętrzne.

Czy można butów minimalistycznych używać sporadycznie?

Bywa, że z różnych powodów nie chcemy bądź nie możemy rezygnować z klasycznych butów na sztywnej podeszwie i z amortyzacją. Nie oznacza to, że nie warto poświęcać czasu na nawet sporadyczne chodzenie boso bądź używanie butów to imitujących. Biegacze mogą znacznie poprawić swoją technikę biegu i poprawić wyniki, jeśli wprowadzą do swoich jednostek treningowych bieganie na boso lub w butach minimalistycznych. Podobnie osoby trenujące gry zespołowe, pracując również nad wzmocnieniem stopy zmniejszają ryzyko kontuzji np. skręcenia stawu skokowego [5].

Jak zacząć chodzić w butach barefoot?

Przejście na chodzenie w butach minimalistycznych wiąże się z koniecznością wykonania pewnej pracy (korekta wady stopy, rozciągniecie przykurczonych mięśni, wzmocnienie osłabionych). Transfer wykonany gwałtownie może wiązać się z ryzykiem pojawienia się kontuzji, zwłaszcza jeśli wiele lat używaliśmy obuwia osłabiającego i deformującego stopę. Jednak korzyści płynące dla całego ciała są tak wielkie, że warto temat rozważyć. Jeśli ktoś boryka się z problemami, wadami, czy bólami stopy bądź wyżej położonych stawów, warto skonsultować się z fizjoterapeutą zajmującym się pracą ze stopą – będzie on potrafił zbadać, oceni deformacje, rozluźni napięte tkanki i dobierze ćwiczenia tak, aby chodzenie w butach minimalistycznych było przyjemnością i niosło zbawienne skutki dla całego ciała.

Literatura:

1. Holowka N. B., Lieberman D. E., Rethinking the evolution of the human foot: insights from experimental research, Journal of Experimental Biology 2018, 221.

2. Gill C. M., Taneja A. K., Bredella M. A., Torriani M., DeSilva J.M., Osteogenic relationship between the lateral plantar process and the peroneal tubercle in the human calcaneus, J Anat. 2014, 224(2), s. 173–179.

3. Welte L., Kelly L. A., Lichtwark G. A., Rainbow M. J., Influence of the windlass mechanism on arch-spring mechanics during dynamic foot arch deformation, Royal Society, 2018.

4. Kelly L. A., Lichtwark G., Cresswell A. G., Active regulation of longitudinal arch compression and recoil during walking and running, J R Soc Interface. 2015, 12(102).

5. Hryvniak D., Dicharry J., Wilder R., Barefoot running survey: Evidence from the field, Journal of Sport and Health Science 2014, 3, s. 131-136.