Предки человека обрели способность бегать на двух ногах примерно 2 миллиона лет назад. Эта форма передвижения была важна для выживания и повлияла на эволюцию тела человека. В процессе своего развития, человечество постепенно пришло к идее использования обуви. Вначале возникла необходимость защиты ног от травм при контакте с опорой. Люди начали применять подошву, в качестве которой служил кусок кожи, привязанный к стопе. Это была первая примитивная обувь, которая позволила увеличить скорость движения, что вызвало увеличение реакции опоры. Передний толчок реакции опоры оказался излишне сильным. Реакция опоры не задерживаясь распространялась по кинематической цепи нижней конечности и в виде волны, вызывала сотрясение всего организма. Появилась необходимость в амортизации переднего толчка. В результате под заднюю часть подошвы был помещен каблук, который воспринимал на себя часть ударной энергии. Подошва в сочетании с каблуком сделали движение более удобным. Появилась возможность бегать, не опасаясь сотрясений всего тела, возможность преодолевать большие расстояния для поиска пищи. Уменьшилась усталость от ходьбы и бега, изменилась манера бега. Тысячи лет босоногий бегун приземлялся на носок стопы и отталкивался от земли тем же носком. В обуви поменялась последовательность контакта ноги с землей. Появился полноценный перекат стопы по опоре. Во время передвижения в обуви нога вначале приземляется на задний отдел стопы, затем на всю стопу и, только потом, отталкиваться от опоры носком стопы. Обувь, как предмет человеческого быта, приобрела функциональный смысл и экономическое обоснование. Подошва и каблук стали цивилизационным выбором человечества. В настоящее время обувь является общепринятым предметом, который имеет жизненную необходимость. Спортивный бег осуществляется в специальной обуви, конструкция которой зависит от длительности дистанции. Производство спортивной обуви является перспективной отраслью легкой промышленности, которая базируется на новейших научных достижениях. Обувные компании достигли большого успеха, создали новые конструкции обуви, применив для этого современные материалы. Вместе с тем, всегда существуют атлеты, которые обходятся без обуви и практикуют натуральный бег, как далекие предки человека. Босоногий бегун Абебе Бикила из Эфиопии в 1960 году в Риме стал чемпионом Олимпийских игр. Он пробежал марафонскую дистанцию за 2 часа, 15 минут и 16 секунд, опередив спортсменов, которые бежали в обуви. В 1967 году Тим Джонстон занял второе место в беге босиком на международном чемпионате по кроссу. Брюс Тулло, выиграл чемпионат Европы по бегу на 5000 м босиком в 1962 году. Рон Хилл, занял второе место на международном чемпионате по кроссу в 1964 году, выиграл британский чемпионат по бегу на 10 миль в 1965 году и занял седьмое место на олимпийских играх в Мексике на дистанции 10 000 м в 1968 году. В 1970-х Шивнат Сингх из Индии, бегун на длинные дистанции, носивший ленточку на ноге, неоднократно был призером национальных соревнований. Босоногая бегунья Зола Бадд Питерс из Южной Африки и Великобритании дважды выигрывала чемпионат мира по кроссу в 1985 и в 1986 годах. Кенийская бегунья Тегла Лорупе на Играх доброй воли выиграла забег на 10 000 метров босиком и была первой африканкой, которая побеждала на Нью-Йоркском марафоне в 1994 и 1998 году. Босоногие спортсмены доказали, что способны не только развивать большую скорость, но и преодолевать значительные расстояния. Бегун Рик Рубер пробежал босиком более 50 марафонов и 2 ультрамарафона по 40 миль, всего более, чем 27 359 км.
Рис. 1. Бег босоногого атлета по дорожке стадиона
У людей периодически происходит возврат к интересу передвижения без обуви. Это касается как обычной ходьбы в помещении и на улице, так и спортивного бега босиком. Натуральный бег стал широко внедряться в спорт. Переход к бегу босиком объясняется попыткой снизить частоту травм, которая происходит при беге в обуви. Не смотря на то, что опорно-двигательная система в процессе филогенеза приспособились к натуральному бегу, а затем к бегу в обуви, беговая травма является общепризнанным фактом. До 80% бегунов ежегодно получают травмы, в результате действия большого количества факторов. Травма нижних конечностей происходит при беге в кроссовках, не взирая на то, что за последние 50 лет произошли кардинальные изменения конструкции спортивной обуви, которая стала более эластичной, мягкой и обеспечила стопе хорошую поддержку. У бега босиком имеется несколько характерных черт. Общий центр масс находится ближе к вынесенной вперед ноге. Отсутствует перекат всей стопы по опоре. Во время переднего толчка стопа касается опоры не задним, а передним отделом стопы, что вызывает уменьшение угла разгибания и сгибания голеностопа. При беге в обуви угол голеностопного сустава составляет 6,2 ± 5,9°, при беге босиком -4,0 ± 12,0° (K. Hollander, 2019). При беге босиком зарегистрировано уменьшение угла разгибания колена. Полного разгибания ноги в коленном суставе не происходит. При переднем толчке пяткой становится меньше нагрузка на хрящевой покрытие коленного сустава, что приводит к снижению травм надколенника и облегчает нагрузку у бегунов с хондромаляцией надколенника. Бег босиком заставляет работать всю мускулатуру голени и стопы, повышает силу мышц стопы и эластичность сухожилий и апоневроза, ограничивает нагрузку на ахиллово сухожилие. Длина шага становится меньше. Нагрузка на переднюю часть стопы вызывает активацию точек соматотопического представительства внутренних органов на подошвенной поверхности стопы.
Рис. 2. Сравнение бега в обуви и бега босиком. ОЦМ расположен близко к вынесенной вперед ноге. Бегун делает мелкие шаги, увеличивает угол сгибания коленного сустава
В отличие от движения стопы в обуви, при беге босиком имеется ряд недостатков.
Для подавляющего большинства людей бег босиком лишен комфорта. Если босоногий бегун будет передвигаться как в обуви, т.е, используя перекат стопы по опоре, то он почувствует отсутствие амортизации переднего толчка. Собственных мягких тканей на пятке под бугром пяточной кости недостаточно для того, чтобы быть надежным демпфером при длительном беге. Столкновение пятки с опорой и перекат с пятки на носок оказывает большую ударную нагрузку на суставы, приводит к появлению дополнительных вибраций позвоночника, которые передаются на голову. При беге босиком начало и конец нагрузки приходится на одни и те же структуры переднего отдела стопы. Средний отдел стопы в движении участвует периодически. Пятка может вообще не использоваться в процессе бега. У босоногого бегуна реакция опоры вместо двугорбой кривой принимает вид одногорбой кривой.
Рис. 3. Бег босиком. Одногорбый график вертикальной составляющей реакции опоры (Khowailed I.A., 2015)
При беге в обуви для пальцев стопы создается единая платформа, которой осуществляется задний толчок. Если какой то из пальцев не участвует в отталкивании от опоры, то остальные пальцы благодаря тесному прилеганию друг к другу совершают толчок. При беге босиком каждый палец участвует в отталкивании от опоры самостоятельно и независимо друг от друга. Отсутствие функционирования какого-то пальца сказывается на пропульсии стопы. Постоянный контакт в опорой переднего отдела стопы приводит к тому, что задняя группа мышц голени находятся в сокращенном состоянии, а ахиллово сухожилие пребывает в состоянии натяжения. Бег босиком изменяет механику бега, что не снижает вероятность спортивной травмы, которая принимает другой характер. Увеличивается частота травм ахиллова сухожилия и трехглавой мышцы, т.к. стопа на протяжении движения находится по большей части в положении сгибания. В согнутом состоянии блок таранной кости находится в вилке голеностопного сустава своей узкой частью, что снижает стабильность сочленения и может способствовать подворачиванию стопы. По данным K. Hollander (2019) бег босиком предполагает нулевую массу обуви, но требует больших мышечных усилий для амортизации удара ногой о землю и поэтому не может считаться энергетически оптимальным. При беге в обуви вертикальная составляющая реакции опоры, оказывается выше, чем при беге босиком. При беге босиком спортсмены демонстрируют меньшую выносливость к нагрузкам. Босоногие бегуны, которые занимаются оздоровительным бегом, обычно пробегают дистанцию вдвое меньше, чем их коллеги, обутые в кроссовки. При беге босиком по неподготовленной для бега поверхности, легко возникают мелкие травмы подошвенной поверхности стопы – порезы, уколы, занозы и т.т. Сила трения между обувной подошвой и покрытием играет важную роль при беге по пересеченной местности. Босая нога сильнее скользит на опоре, что особенно заметно при передвижению по травяному покрытию. Бег босиком предпочтителен при благоприятных климатических условиях. В холодную или дождливую погоду спортсмен испытывает неприятные ощущения от контакта босой ноги с холодной и влажной почвой. Под слоем воды не видна поверхность, на которую наступает стопа, что делает передвижение излишне осторожным и замедляет его.
Рис. 4. При беге босиком в опорном периоде на передний отдел стопы приходится как касание ногой опоры, так и отталкивание от неё.
Бег босиком завоевывал большое число поклонников. Энтузиасты-бегуны переходят от бега в спортивной обуви к бегу без неё. У лиц, которые практикуют бег в обуви, переход к бегу босиком вызывает изменения в механике бега. Изменения зависят от того, как долго идет процесс адаптации бегуна к новым условиям. Быстрый переход от бега в обуви к бегу босиком снижает величину реакции опоры и скорость нагрузки. Постепенно, по мере тренировок наступает привыкание к бегу босиком, что вызывает адаптацию кинетики и кинематики бегуна. Бег босиком по сравнению с бегом в обуви влияет на величину реакции опоры, угол голеностопа и колена при контакте с землей, а также на вертикальную скорость нагрузки, пиковую силу, время контакта, время переноса, длину и частоту шага. Частота шага при беге босиком больше, чем при беге в обуви. У человека изменяется кинематика голеностопного сустава, снижается реакция опоры и снижается скорость нагрузки. После периода привыкания к бегу босиком становится естественной опора на передний отдел стопы и увеличивается скорость нагружения ноги. Полная адаптация к бегу босиком происходит постепенно. Увеличивается скорость движения, пик реакции опоры, сила и средняя скорость нагрузки по сравнению с тем, что было в начале освоение бега без обуви. Для оценки адаптации к бегу рассчитывают локальную динамическую устойчивость или устойчивость движения. Это способность динамической системы компенсировать малые возмущения во время бега. Локальная динамическая устойчивость бега определяется на основе координат перемещения туловища, данных об угловой скорости туловища, таза и стоп. Во время каждого движения имеются небольшие внутренние или внешние возмущения, которые влияют на движение. Низкая устойчивость бега и малая способность компенсации возмущений увеличивает риск травм от перенапряжения костей и суставов, возникающих в результате повторяющихся однообразных нагрузок, которые превышают способность тканей к сопротивлению. На устойчивость бега влияют беговая поверхность, обувь, опыт бега, скорость и выносливость. Переход от бега в обуви к бегу босиком практически сразу снижает устойчивость бега и продолжается достаточно долго. Это снижение устойчивости бега сопровождается такими изменениями параметров бега, как снижение переднего толчка, увеличение частоты, уменьшение длины шага и сокращение времени контакта с опорой, переход от толчка пяткой к толчку передним отделом стопы. В среднем, для того, чтобы осуществилась полноценный переход от бега в обуви к бегу босиком проходит 14 недель. Приблизительно, в течение полутора месяцев устанавливается новая механика бега, происходит рост уверенности, ощущение безопасности, увеличение нагрузки. Эти изменения могут оказаться причиной возникновения новых травм, характерных для босоногого передвижения. По образному выражению К. Hollander, бег босиком бросает вызов сенсомоторной системе бегунов, у которых имеется привычка бегать в обуви.
Существуют правила для бегунов, которые решили отказаться от привычной беговой обуви и перешли к бегу босиком. Если нормальная дневная дистанция составляет 5000 - 8000 метров, то начинают с того, что босиком пробегают 500 - 800 метров и каждую неделю увеличивают эту дистанцию вдвое. Начинающим бегунам целесообразно использовать в опоре не только передний отдел стопы, но и наступать на средний отдел стопы и пятку. Если бегать только с опорой на носок, то быстро наступает перегрузка ахиллова сухожилия. Процесс адаптации к босоногому передвижению занимает полтора месяца. Укорочение периода привыкания несет в себе опасность травмы.
Литература:
Karsten Hollander, Dominik Liebl, Stephanie Meining, Klaus Mattes, Steffen Willwacher, Astrid Zech. Adaptation of Running Biomechanics to Repeated Barefoot Running: A Randomized Controlled Study. Am J Sports Med. 2019 Jul; 47(8): 1975–1983.
Karsten Hollander, Daniel Hamacher, Astrid Zech. Running barefoot leads to lower running stability compared to shod running - results from a randomized controlled study. Sci Rep. 2021; 11: 4376.
Iman Akef Khowailed, Jerrold Petrofsky, Everett Lohman, Noha Daher. A Six Weeks Habituation of Simulated Barefoot Running Induces Neuromuscular Adaptations and Changes in Foot Strike Patterns in Female Runners. Med Sci Monit. 2015; 21: 2021–2030.
Мицкевич В.А. врач травматолог-ортопед, докт. мед. наук
