содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

§ 2. АНТРОПОМЕТРИЯ СТОП И КИСТЕЙ РУК

Антропометрия стоп

Антропология — наука о происхождении и эволюции физической организации человека и его рас. Антропометрия — один из методов исследований в антропологии, заключающийся в различных измерениях, человеческого тела.)

Методы обмера стопы. Если строение стоп всех людей более или менее одинаково, то размеры их сильно отличаются.  Совершенно очевидно, что для массового производства обуви необходимо знать не только строение стопы, но и размеры стоп населения, для которого изготавливается обувь?

Если бы ставилась цель удовлетворить каждого потребителя индивидуальной обувью, то на обувных предприятиях пришлось бы иметь огромное количество колодок и делать такое же количество заготовок. В условиях массового производства это совершенно невыполнимо, да и не требуется. Фабрика в течение более или менее продолжительного времени выпускает обувь
оптимальной формы. Количество размеров изготовляемой обуви удовлетворяет большинство потребителей.

При массовом изучении стоп их группируют по форме и размерам. Число типоразмеров обуви должно быть ограничено, чтобы не затруднять организацию массового производства. Решению этой проблемы посвящены работы ряда русских медиков и ученых-антропологов. Имеются также исследования в антропологии и за рубежом. К сожалению, их труды не удалось использовать в обувной промышленности в полной мере, т. к. в них не вполне учитывались ее задачи и возможности.

Участие в массовых обмерах стоп населения обувщиков-технологов Ю. П. Зыбина, Б. П. Хохлова, X. X. Лиокумовича, К. И. Ченцовой, О. В. Фарниевой и др. совместно с антропологами и медиками М. А, Петровым, В. В. Бунаком, П. Р. Зенкевичем, П. Н. Башкировым, М. В. Игнатьевым, В. М. Кране и обработка результатов обмера с учетом задач обувной промышленности позволили использовать полученные данные для создания рациональной конструкции обуви.

После статистической обработки большого количества данных обмера были установлены закономерности изменения, касающиеся размеров стоп населения СССР. На основе этих закономерностей производятся расчеты и конструирование обуви массового производства. В целом учеными СССР обмерено около 150 000 стоп.

В 1960—1970 гг. аналогичные работы проведены во Франции, в Испании, ФРГ, США и других странах.

В Советском Союзе и ряде других стран  применяются различные приборы (рис. 3.8) для обмера стоп и колодок. При обмере стопы на нее наносят опознавательные точки на четко выраженные анатомические участки (рис. 3.9, а): наиболее выступающую точку пятки 9, центры лодыжек 1, 8, точку сгиба 7 стопы, середину длины стопы 6, центры головок плюсневых костей 2, 5, переднюю точку 3 стопы на первом или втором пальце, точку конца мизинца 4.

 Затем стопу обмеряют стопомером для определения положения точек стопы в системе трех координат.

Стопа в стопомере Ю. П. Зыбина упирается наиболее выпуклой точкой пятки в заднюю плоскость системы, а внутренней стороной касается продольно-вертикальной плоскости.

Измеряют расстояния по длине и высоте соответственно от задней и опорной плоскостей до отмеченных на стопе точек.

Кроме того, измерительной лентой шириной 5—6 мм с миллиметровыми делениями измеряют обхваты стопы (рис. 3.9, б). Отпечаток плантарной части стопы получают на плантографе и зарисовывают ее горизонтальную проекцию (габарит, контур, абрис) контурографом (рис. 3.9, в).

Для более полного изучения со стопы снимается гипсовый слепок.
 

Рис. 3.8. Приборы для обмера стоп и колодок:

а — стопомер Ю. П. Зыбина; бив — горизонтальный и вертикальный кон-турографы; г — плантограф; д — прибор ЦНИИКПа; е — контурограф; ж — контурограф В. Т. Зуева; з — контурограф; и — прибор Н. К. Кушнира; к — прибор Д. М. Медзерян; л — плантограф В. 3. Ильченко; м — фотостопомер В. А. Фукина; н — стереофотоприбор Б. С. Пашаева; о — фотостопомер
 

Основными размерными признаками стопы, которые измеряются от наиболее выступающей точки 9 пятки, являются: длина Д стопы — расстояние до наиболее удаленной точки 3 на первом или втором пальце;

Дв.п — расстояние до центра 2 головки первой плюсневой кости (см. рис. 3.9, б);

Дн. п — расстояние от центра 5 головки пятой плюсневой кости;

расстояние до точки сгиба стопы 7. Далее измеряют:

ширину стопы Яд.п и Швп (см. рис. 3.9, в) по сечениям, проведенным перпендикулярно продольной оси через центры головок первой и пятой плюсневых костей;

ширину пятки Ши — по сечению, проведенному через центр пятки;

ширину опоры стопы (отпечатка) — на отпечатке по тем же сечениям, что и ширину стопы;

обхват в плюснефаланговом сочленении Ов. п — периметр сечения через головку первой плюсневой кости;

обхват через наиболее широкое место стопы Он. п — периметр сечения, проходящего через головку пятой плюсневой кости;

обхват Ос через середину 6 длины стопы;

косой обхват Ос. г — периметр сечения, проходящего через точку сгиба стопы 7 и наиболее выпуклую точку пятки 9 (косой подъем);

обхват по лодыжкам Ол — периметр сечения, проходящего через центр внутренней лодыжки 1;

обхват над лодыжками Ог — периметр сечения, проходящего по наиболее узкому месту голени над лодыжками; обхват голени в месте наибольшего развития икроножной мышцы.

Последние работы в области исследования размеров стопы и проектирования колодки показали, что система обмера с использованием стопомера Ю. П. Зыбина имеет недостатки, которые заключаются в следующем. Во-первых, стопы взрослых людей имеют значительное отклонение первого пальца наружу и веерообразное распластывание плюснефаланговых сочленений, что не позволяет правильно устанавливать стопу в стопомер и отклоняет ее переднюю часть наружу. Следовательно, размеры несколько отличаются от тех, которые бы были при отсутствии данных патологических явлений.

Во-вторых, при определении размеров по ширине стопы в рассмотренной системе за начало отсчета принимают линию, касательную к внутренней стороне стопы, а при проектировании
 

колодок — линию, проходящую через наиболее выпуклую точку пятки и середину межпальцевой дуги первого и второго пальцев. Поэтому приходится пересчитывать полученные данные в другую систему координат.

Для рационализации способа проектирования колодки и совершенствования системы обмера стопы предложена новая система обмера и стопомер, позволяющие использовать размеры стопы для проектирования колодки без дополнительных пересчетов (Ю. П. Зыбин, В. А. Фукин В. К. Макаричева).

В этой системе обмера и проектирования колодок ось АБ (рис. 3.10) проходит через наиболее выпуклую точку пятки и середину межпальцевой дуги второго и третьего пальцев.
 

В. А. Фукиным показано, что линия АБ является биссектрисой угла, образованного линиями, касательными к наружной и внутренней сторонам габарита стопы в плюснефа-ланговом сочленении.

Имеются приборы для получения вертикальных и горизонтальных сечений стопы и колодки (см. рис. 3.9).

Разработан аппарат, фотографирующий световые линии, проектируемые на стопу. Сечения могут располагаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Но, видимо, более совершенным и многообещающим является способ стереофотограмметрии [4], используемый для съемки плантарной и боковых поверхностей стопы.

Установка представляет собой металлическую раму (стол) с регулируемыми по высоте (с помощью подъемных винтов) ножками 5 (рис. 3.11, а). В верхней части установки горизонтально укреплено стекло 1, на которое при съемке помещается стопа. Стекло разграфлено на квадраты со сторонами 20X20 мм, стереофотокамера 3 укрепляется объективами вверх на шарнирной головке 4. Освещение плантарной поверхности стопы осуществляется двумя лампами дневного света 2. С помощью прибора получена информация о состоянии
 

Рис. 3.11. Стереофотограмметрическое исследование стопы

поверхности плантарной части стопы в различных положениях: стопа слегка касается опоры (рис. 3.11, б), полностью касается опоры (рис. 3.11, в), опора на передний отдел стопы при подъеме пяточной части на высоту 10, 15, 20 и 30 мм (рис.
3.11,5—ж). Изолинии соединяют точки, расположенные на одной высоте. Шаг линий равен 2 мм.

Закономерности распределения размеров и сочетания размеров стоп. Форма и размеры стоп определяются полом, возрастом и в известной мере конституцией людей, зависящих от расы, климатических и географических условий. Поэтому при обмерах стоп людей разделяют на представительные группы.

Для получения достоверных данных в представительную группу должно быть включено не менее 500 человек.

Большим количеством исследовательских работ установлено, что размерные признаки стоп распределяются по определенным закономерностям. Четыре закономерности, которые являются основой многих современных исследовательских и конструкторских работ по проектированию обуви, установлены Ю. П. Зыбиным.

Первая закономерность: распределение размерных признаков стоп в однородном коллективе подчиняется закону нормального распределения. На рис. 3.12 представлено распределение длины стопы. Как видно из рис. 3.12, данные обмера (в виде столбиков) полностью совпадают с кривой нормального распределения (плавная кривая), построенной по уравнению
 

Вторая закономерность: средние поперечные размеры стоп связаны с их длиной линейной зависимостью вида y = kx + b.

На рис. 3.15 приведена зависимость между длиной стоп Д и средними обхватами в пучках О у взрослого мужского населения. Ломаную линию, характеризующую эмпирическую зависимость, можно аппроксимировать прямой линией, выражаемой уравнением 0 = 0,6 Д + 94 мм.

Более точно статистическую корреляционную связь между двумя размерными признаками можно установить, пользуясь

точки подъема стопы 0,55
точек плюснефалангового сочленения:наружной Дн 0,62
внутренней Дв 0,73
конца мизинца 0,80
 

Четвертая закономерность: все поперечные размеры стопы связаны с ее шириной и обхватом пропорциональной зависимостью.

Следует отметить, что между обхватами и шириной стопы нет такой четкой зависимости, как между шириной и размерами по ширине. Но для технологических целей такая неточность значения не имеет, поэтому можно пользоваться установленными уравнениями.

Ниже приведены коэффициенты пропорциональности k для взрослого населения, полученные, когда за исходный параметр принята ширина стопы по сечению наружного плюснефалангового сочленения.
 

                                        Коэффициент пропорциональности

Ширина стопыпо центру головки первой      0,95
плюсневой костив самом широком месте пятки 0,72
Обхватпо середине стопы                                     2,58
по плюснефаланговому сочленению              3,45

В табл. 3.2 приведены среднеарифметические значения размерных признаков стопы, полученные в результате массового обмера стоп населения СССР. Следует отметить, что эти данные являются ориентировочными, так как в Советском Союзе средние размеры стоп для разных групп населения различаются. Но все изложенные закономерности сохраняют силу для всех групп.

Связь между длиной стопы и ростом человека. Длина стопы находится в хорошей корреляционной связи с ростом человека. Большое количество данных свидетельствует о том, что длина стопы составляет примерно 15 % от роста человека (при r = 0,75-0,85).

Установлено, что в Советском Союзе существуют следующие зависимости между ростом Р и длиной стопы Д взрослого
населения:

для мужчин Д = 0,14Р + 29;
для женщин Д = 0,14Р + 22.

Упрощая эти выражения, можно считать, что длина стопы у мужчин равна 15,8 %, а у женщин 15,5 % от роста.

Связь между возрастом и длиной стопы у детей. У детей с возрастом отношение длины стопы к росту
 

Т а б л и ц а 3.2. Среднеарифметические значения размерных признаков стопы М, мм, и среднеквадратичные отклонения а, мм (по данным ЦНИИКПа)

При средней длине стопы обхват кулака Ок=Д. При большей длине стопы обхват кулака примерно на 3,5 мм больше на каждый сантиметр длины стопы, при меньшей длине, наоборот, меньше на такую величину.

Между обхватом кулака и обхватом стопы в плюснефаланговом сочленении имеется хорошая корреляционная связь (г = 0,8).

О симметрии в размерах правой и левой стоп человека. Замечено, что правая и левая стопы людей имеют разную длину и обхваты, поэтому им трудно подобрать впор-ную обувь.

Одни исследователи считают, что вообще нет людей с равными стопами, другие — что правая стопа больше левой, а третьи, наоборот.

Специальным экспериментом по обмеру обеих ног 640 мужчин и 612 женщин Грузии установлено [6], что у каждого человека разница размеров правой Дп и левой Дл стоп распределена по нормальному закону. В табл. 3.3 приведены результаты обработки этих экспериментов.

Обработка экспериментальных данных подтвердила положение, что разница между длинами правой и левой стоп подчиняется закону нормального распределения.
 

Таблица 3.3. Разница между размерами правой и левой стоп

Аналогичные данные получены также по обхвату и ширине стоп.

Так как смежные размеры обуви отличаются на 5 мм, то отклонение длины одной стопы от другой на ±2,5 мм не будет влиять на удобство выбранной обуви.

О численности стоп, имеющих статическую деформацию. Все приведенные данные относились к людям с относительно нормальными стопами. Людей со стопами, имеющими патологические отклонения, в обследование не включали. Но таких людей достаточно много [7].

При обследовании 2113 женщин выявлено, что 62,6% их имели деформированные стопы, из них 39,4 % составляют стопы со слабо выраженными статическими деформациями. С возрастом число женщин с выраженной деформацией стоп увеличивается. Влияние профессии на распространение статических деформаций не выявлено, что объясняется неоднократной сменой специальности за период трудовой деятельности, а также дополнительной большой нагрузкой на стопы женщин, связанной с ведением домашнего хозяйства. Однако утомляемость стоп зависит от характера выполняемой работы: женщины, работающие в положении сидя, жалуются на боли в стопах в два раза меньше, чем женщины, работающие в положении стоя.

Для определения потребности в обуви массового производства и ортопедической Н. А. Колесниковой были выявлены наиболее типичные сочетания патологических отклонений, § влияющие на конструктивные особенности обуви.

Стопы женщин делятся по наличию (или отсутствию) продольного и поперечного плоскостопия различной выраженности на десять классов [7].

Около 40 % женщин, отнесенных к первому классу, не имеют статической деформации.

Ко второму и третьему классам отнесены женщины со слабой и умеренно выраженной деформацией стоп, требующей изготовления медицинской обуви с корригирующими элементами. Таких женщин примерно 50 %.

10 % женщин имели большую деформацию стоп (четвертый— десятый классы), требующую ношения ортопедической обуви.
Данные обмера свидетельствуют о необходимости широкого производства обуви для женщин, имеющих второй и третий классы статической деформации.

Построение размерной типологии стоп. Используя закон нормального распределения размерных признаков, стопы можно разбить на группы, средние размеры которых в каждой группе будут типичными для населения данного района, и установить количественное соотношение групп.

Исходным материалом для выделения типоразмеров и дополнительных типов стоп является их распределение по двум признакам, т. е. корреляционные решетки (см. табл. 3.1).

Размеры стопы, установленные по уравнениям регрессии, называют среднетипичными. Среди них есть стопы со средней длиной стопы МД данного коллектива и со средними поперечными размерами: обхватами Мо, шириной Мш, высотой Мв. Стопы, имеющие эти размеры, называют среднесредними. По закону нормального распределения таких стоп в коллективе будет наибольшее количество. Размеры среднесредней стопы являются исходными для построения среднего размера колодок и обуви в серии.

Среднетипичные стопы больше или меньше по размерам, чем среднесредние. Прежде всего их различают по длине. Длина стопы смежного типоразмера зависит от системы нумерации обуви.

В советской метрической системе нумерации смежные типоразмеры обуви различаются по длине на 5 мм. Из этого следует, что стопы, отклоняющиеся по длине от среднесредних на ±2,5 мм, не будут типичными, однако обувь, изготовленная для типичной стопы, будет для лиц с такими размерами удобна.

Так как размеры обуви и колодок округляют (260; 265; 270 и т. д.), то за среднесредний размер также принимают не фактический (полученный при обмерах), например, МД= 264 мм, а ближайший к нему округленный — 260 мм.

С увеличением длины среднетипичной стопы будут изменяться и ее поперечные размеры. Определить эти размеры можно также по уравнению регрессии. По уравнению регрессии можно, например, видеть, что при изменении длины среднетипичной стопы на 10 мм обхват ее в плюснефаланговом сочленении будет изменяться на 6 мм. Значит, при изменении длины на 5 мм обхват изменится на 3 мм. Зная коэффициенты регрессии для остальных признаков, устанавливают размеры среднетипичных стоп по всем сечениям.

р Но, кроме среднесредних и среднетипичных стоп, в коллективе находятся лица со стопами той же длины, но с поперечными размерами, значительно отклоняющимися от средних. Поэтому необходимо выделить стопы дополнительных типов по ! поперечным размерам.

Для определения интервала между дополнительными типами вводят понятие «интервал безразличия» 5 — промежуток, внутри которого разница между размерами обуви не ощущается потребителем. Интервал безразличия можно определить только экспериментально.

Для лиц со стопами определенной длины и с поперечными размерами, находящимися в интервале безразличия, обувь, изготовленная для среднетипичного размера стопы этого интервала, будет вполне удобной. Величина S до сих пор точно не установлена, и не было попыток установить ее из-за большой сложности такого эксперимента, связанного с ощущениями человека. Но имеются некоторые косвенные данные для определения S. Во-первых, исследование сжатия стопы лентой показывает, что уменьшение ее обхвата на 4—5 мм составляет примерно l/4 часть уменьшения обхвата, при котором появляются болевые ощущения.

Во-вторых, практика показала, что увеличение или уменьшение обхвата обуви на 3—5 мм не вызывает неприятного ощущения для носчика. Известно также, что, надев одну или две пары носков, потребитель свободно использует одну и ту же пару обуви. А это свидетельствует о том, что увеличение обхвата на 2—4 мм, которое дает надевание вторых носков, хотя и ощущается человеком, но вполне допустимо. В ГОСТ 3927—75 принят интервал между смежными полнотами повседневной обуви 8 мм, модельной обуви — 6 мм.
 

По данным ЦНИИКПа, Q и 2 для разных групп населения имеют значения, приведенные ниже.
 

Как и следовало ожидать, у детей младшего возраста отклонения обхватов стоп от среднего меньше, чем у взрослых.

Принцип построения размерной типологии детей и взрослого населения неодинаков. Это различие связано с тем, что изменение размеров стопы детей по возрастным группам носит трансгрессивный характер, при котором концы кривых распределения
 

В работах У. М. Бернарда приводится много антропометрических данных, некоторые из них даны в табл. 3.4 и 3.5.

Все эти зависимости близки тем, которые установлены для стоп населения СССР. Кроме того, подтверждается вывод о том, что размеры по длине пропорциональны длине стопы. -