Шнобелевская премия

Достижения, которые вызывают смех, а затем – раздумья


Сравнение активности нижних конечностей при ходьбе в сандалиях и кроссовках



скорость ходьбы при ношении сандалий (1,35 м/с) ниже по сравнению с кроссовками (1,37 м/с)

Дэхи Ли (Daehee Lee), Хеджу Чон (Hyejoo Jeon), Университет U1, Южная Корея, "Сравнение электромиографической активности нижних конечностей при ходьбе в сандалиях и кроссовках у лиц в возрасте 20-30 лет", "Международный журнал наук о движении человека и спорте" (International Journal of Human Movement and Sports Sciences), 13(3), 600 - 607, 15 июня 2025 г.

Введение
Культурные предпочтения, климатические условия и требования к повседневной активности оказывают значительное влияние на выбор обуви, и понимание биомеханических последствий имеет решающее значение. Молодые люди предпочитают кеды, шлепанцы или сандалии, в то время как пожилые люди предпочитают оксфорды или туфли-лодочки, что может отражать различия в эстетических предпочтениях между поколениями.

Ношение сандалий взрослыми связано с биомеханическими проблемами, такими как подошвенный фасциит из-за уплощения свода стопы, пронация стопы с уменьшением тыльного сгибания большого пальца и медиальный тибиальный стрессовый синдром, также известный как синдром голени, вызванный чрезмерной пронацией стопы и эверсией задней части. Обувь, подобная сандалиям, не обеспечивает поддержку голеностопного или подтаранного сустава, поскольку задняя часть стопы свободна для движения. Эти характеристики могут влиять на кинематику походки.

Широко признано, что обувь играет важную роль в риске падений. Шеррингтон (Sherrington) проанализировал обувь, носимую при переломах бедра, связанных с падениями, и обнаружил, что в 75% случаев обувь имела как минимум одну неоптимальную характеристику. К ним относятся: отсутствие надежной застежки (63%), гибкие задники (43%), подошвы, которые изгибаются в неподходящих точках сгибания — например, в областях, не соответствующих естественным зонам сгибания стопы - плюснефаланговые суставы (43%), мягкие подошвы (20%) и гибкие подошвы (43%). Сандалии часто имеют эти неоптимальные характеристики. Отсутствие надежной застежки увеличивает риск падения в 2,93 раза, что подразумевает, что конструкция сандалий может негативно влиять на механику походки и способствовать падениям.

Согласно исследованиям пожилых людей, падения во время ходьбы часто связаны с неплотно прилегающей обувью, такой как тапочки. Такая обувь легко соскальзывает, что требует увеличения тыльного сгибания стопы во время фазы переноса. Поскольку тыльное сгибание стопы зависит от передней большеберцовой мышцы, возрастное снижение силы этой мышцы может привести к недостаточному тыльному сгибанию стопы и увеличить риск падений.

Предыдущие сравнительные исследования изучали влияние ходьбы босиком, в обуви с открытым и закрытым носком на биомеханику. Результаты показывают, что ношение сандалий, тапок и кед вызывает большее подошвенное сгибание голеностопного сустава в момент контакта пятки с поверхностью, чем ношение кроссовок. Было показано, что минималистичная обувь, такая как шлепанцы, влияет на биомеханику, включая уменьшение тыльного сгибания стопы. Эти изменения могут быть результатом мышечной адаптации, необходимой для стабилизации менее поддерживающей обуви.

Исследование влияния различных уровней тыльного сгибания стопы во время ходьбы показало, что уменьшение тыльного сгибания ограничивает движение таза и разгибание бедра, одновременно увеличивая наружное вращение колена. Это приводит к неэффективному отталкиванию и повышенному риску травм, подчеркивая значимость тыльного сгибания стопы для правильной механики походки.

На сегодняшний день большинство исследований сосредоточено на кинематических различиях между ходьбой босиком, в сандалиях и кроссовках, и мало внимания уделяется изучению активности мышц нижних конечностей в сандалиях и кроссовках. Поэтому целью данного поперечного исследования было количественное сравнение поверхностной ЭМГ-активности 8 мышц нижних конечностей во время контролируемой 10-метровой ходьбы в сандалиях и кроссовках. Путем прямой связи состояния обуви с паттернами активации мышц мы стремились изучить, как распространенный выбор обуви может влиять на биомеханику походки у молодых взрослых.

Участники
28 здоровых студентов университета приняли участие в исследовании. Отобраны случайным образом из числа лиц, откликнувшихся на объявления о наборе, размещенные в университете, и по рекомендациям знакомых. Некоторые пришли в кедах.

Методы
Перед основными испытаниями ходьбы участники
в течение 5 минут ходили по коридору в сандалиях и кроссовках, чтобы привыкнуть к обуви. Затем каждый участник выполнил 3 испытания ходьбы по 10-метровой дорожке с комфортной для себя скоростью для каждого типа обуви: сандалий и кроссовок. Сандалии, использованные в этом исследовании, весили приблизительно 210 г на одну пару обуви, а кроссовки — 330 г. Оба типа обуви доступны в продаже и выбраны для представления типичных повседневных моделей, которые носят молодые люди. Сандалии имели открытую пятку и гибкую подошву, в то время как кроссовки - закрытую пятку и умеренную жесткость задника. Во время испытаний ходьбы мышечная активность отслеживалась с помощью поверхностной ЭМГ-системы.

Измерение
Мышечная активность
ЭМГ-сигналы собирались с помощью беспроводной ЭМГ-системы Trigno, которая обеспечивает надежные и достоверные измерения мышечной активности во время динамических задач. Изучены следующие мышцы нижних конечностей: большая ягодичная мышца (GMax), средняя ягодичная мышца (GMed), двуглавая мышца бедра (BF), прямая мышца бедра (RF), медиальная икроножная мышца (MG), латеральная икроножная мышца (LG), передняя большеберцовая мышца (TA) и камбаловидная мышца (Sol). Поверхностные ЭМГ-электроды устанавливали в соответствии со стандартизированными анатомическими ориентирами и соответствующей методологической литературой. ЭМГ-данные собирались на протяжении каждого полного 10-метрового испытания ходьбы, обеспечивая полное покрытие от начального контакта до конечной фазы опоры.

Скорость ходьбы
Скорость ходьбы оценивалась с помощью 10-метрового теста ходьбы (10MWT), широко используемого и проверенного метода измерения скорости походки, основанного на результатах выполнения заданий, как в клинической практике, так и в научных исследованиях. В каждом испытании участникам предлагалось пройти в общей сложности 10 метров, при этом первые и последние 2 метра отводились на ускорение и замедление соответственно. Время, затраченное на прохождение средних 6 метров, регистрировалось с помощью цифрового секундомера. Затем скорость походки (м/с) рассчитывалась путем деления расстояния (6 м) на зарегистрированное время.

Результаты
Мышечная активность
Ходьба в сандалиях привела к значительному снижению мышечной активности в LG и TA по сравнению с кроссовками. Напротив, RF продемонстрировала повышенную мышечную активность при ходьбе в сандалиях. MG, Sol, Gmed и Gmax показали повышенную мышечную активность при ходьбе в сандалиях. Аналогично, ходьба в сандалиях снизила активность BF.

Скорость ходьбы
Скорость ходьбы составила 1,37 м/с в кроссовках и 1,35 в сандалиях. Скорость ходьбы была немного ниже при ношении сандалий по сравнению с кроссовками.

Обсуждение
Активность ЭМГ нижних конечностей участников варьировалась, при этом наблюдалось увеличение активации при ношении кроссовок по сравнению с сандалиями. Кроссовки были связаны с большей активностью нижних конечностей во время ходьбы. Эта мышца играет решающую роль в перемещении центра давления вперед и поддержании стабильности центра масс во время фазы отталкивания при ходьбе. Предыдущие исследования показали, что ношение кроссовок увеличивает активность LG на 68–82% фазы опоры по сравнению с ходьбой босиком. Эти результаты предполагают, что ходьба в сандалиях может снизить эффективность фазы отталкивания по сравнению с ходьбой в кроссовках. Кроме того, результаты выявили значительное снижение активности TA, когда участники ходили в сандалиях по сравнению с кроссовками.

Исследование показало значительное увеличение активности RF при ходьбе участников в сандалиях по сравнению с кроссовками. Предыдущее исследование показало, что сандалии создавали больший момент сгибания бедра в поздней фазе опоры, чем кроссовки, что указывает на использование стратегий сгибания бедра во время отталкивания для компенсации уменьшенного подошвенного сгибания голеностопного сустава. Отделение стопы от шлепанцев может уменьшить рычаг и момент подошвенного сгибания икроножной мышцы, что требует большей силы сгибания бедра для начала фазы переноса. Активация RF в поздней фазе опоры и ранней фазе переноса регулирует сгибание колена и подготавливает стопу к первоначальному контакту пятки. Повышенная активность RF может уменьшить сгибание колена и ухудшить отрыв стопы от земли во время ходьбы. Эти результаты предполагают, что ношение сандалий может снизить эффективность и стабильность ходьбы.

Кроме того, ходьба в сандалиях значительно сокращает длину шага. Одно из возможных объяснений заключается в том, что сандалии легче кроссовок, что уменьшает дистальную массу и инерцию во время фазы переноса. Чтобы сандалии надежно держались на ноге, пользователи могут сокращать движение ноги вперед перед ударом пятки, ограничивая естественное движение, обычно наблюдаемое при более надежной обуви. Предыдущие исследования пожилых людей, ходящих в обуви на открытом каблуке, показали, что у них более низкая скорость ходьбы, меньшая длина шага и большее время шага, что может способствовать увеличению риска падений. Поэтому выбор подходящей обуви имеет решающее значение для повышения устойчивости и мобильности.

В нашем исследовании участники демонстрировали скорость ходьбы 1,37 в кроссовках и 1,35 м/с в сандалиях, но не в кедах. Средняя комфортная скорость ходьбы для здоровых молодых людей в возрасте от 20 до 29 лет, как сообщается, составляет приблизительно 1,39 м/с.

Выводы
Данное исследование проливает свет на влияние обуви на активность мышц нижних конечностей во время ходьбы. Результаты показывают, что ходьба в сандалиях, в отличие от кроссовок, изменяет паттерны активации мышц LG, TA и RF у людей в возрасте 20 лет. В частности, LG и TA демонстрировали снижение мышечной активности при ходьбе в сандалиях, тогда как RF демонстрировала повышенную активацию. В отличие от этого, статистически значимых различий в активности MG, Sol, BF, GMed или GMax между двумя вариантами обуви не наблюдалось.

Эти результаты предполагают, что ношение сандалий может снижать эффективность и стабильность ходьбы в определенных группах мышц, оказывая при этом ограниченное влияние на другие. Наблюдаемые различия в паттернах активации мышц имеют важное значение для медицинских работников при рекомендации или назначении соответствующей обуви, особенно для людей, обеспокоенных походкой и стабильностью нижних конечностей.

27.02.2026
(c) 2010-2026 Шнобелевская премия
ig-nobel@mail.ru