כף הרגל: אנטומיה וביומכניקה

כף הרגל: אנטומיה וביומכניקה הם תחומי ידע קריטיים עבור קלינאי המטפל בדלקות, פגיעות או כאבים בכף הרגל. תחומי ידע אלו עשויים להועיל בהבנת הגורמים האפשריים להתפתחות סימנים ותסמינים בחלק אנטומי זה. על כפות הרגליים מוטלים עומסים נייחים ודינמיים עצומים. כדי לעמוד בעומסים הללו דרושים לכף הרגל מבנה חזק וביומכניקה תקינה.

עם השנים בגלל העומס והנזקים המצטברים חלים שינויים ניווניים, מבניים וביו מכניים בכף הרגל אשר מעצימים את הבלאי והשחיקה וגורמים לדלקת בכף הרגל. רוב האנשים חווים כאבי כפות רגלים. הכאב יכול להופיע בכל נקודה אנטומית בכף הרגל. במאמר "כף הרגל: אנטומיה וביומכניקה" נדון במבנה ותנועת כף הרגל האנושית והשפעתן על התפתחות הפרעות בריאותיות.

כף הרגל: אנטומיה וביומכניקה – רקע

כף הרגל היא המבנה הדיסטלי של הגפה התחתונה, ובתפקידה לשאת את משקל הגוף, לבלום זעזועים, להתאים את עצמה למשטחים שונים ולהפוך למנוף קשיח בזמן הדחיפה בהליכה ובריצה. היא עושה זאת באמצעות שילוב מורכב של 26 עצמות, עשרות מפרקים זעירים, רצועות חזקות, פאשייה פלנטרית ושרירים חיצוניים ופנימיים -כולם מתואמים במערך תלת-ממדי עדין. תיאורים אנטומיים קלאסיים, ובעיקר עבודתו המפורטת של Sarrafian, מדגישים את כף הרגל כמערכת קשתות דינמית יותר מאשר “מבנה סטטי” פשוט (Sarrafian & Kelikian, 2012).

מבחינה ביומכנית, כף הרגל היא גם “בולם זעזועים” וגם “קפיץ” אלסטי וגם “מנוף” קשיח במהלך צעד אחד של הליכה. סקירות ביומכניות כגון זו של Donatelli (1985) ושל Dawe ו-Davis על “הכף והקרסול” מציגות כיצד האינטראקציה בין עצמות, מפרקים, רצועות ושרירים מייצרת בלימת עומס יעילה ויעילות אנרגטית בתנועה (Donatelli, 1985; Dawe & Davis, 2011).

מחקרים מודרניים משלימים תפיסה זו ומראים שכף הרגל אינה רק “שלד פסיבי” אלא מערכת אלסטית־מוטורית: הקשתות פועלות כקפיץ מכני (Ker et al., 1987; Stearne et al., 2016) והשרירים הפנימיים מתפקדים כ“ליבת כף הרגל” השולטת בדפורמציה של הקשת (Kelly et al., 2014; Wei et al., 2022).

שכיחות ההפרעות הבריאותיות בכף הרגל

הפרעות בריאותיות בכף הרגל נפוצות מאוד באוכלוסייה הכללית ובייחוד בגיל המבוגר. למעשה, כאב בכף הרגל נחשב לאחת התלונות המוסקולוסקלטליות השכיחות בעולם, והערכות באירופה מצביעות על כך:

• שכ־30% מהאנשים מעל גיל 65 מדווחים על כאב רגלים בחודש האחרון.
• במחקר אוכלוסייה בדנמרק נמצא שיעור דומה של 30.4% כאב כף רגל בחודש האחרון (Pedersen, 2013).

הפרעות אינן מוגבלות לכאב בלבד. במחקר טרנס־ורטיקלי שנערך במוסדות גריאטריים בדרום אקוודור נמצא כי 100% מהמבוגרים סבלו מלפחות בעיה אחת בכף הרגל:

• פתולוגיה דרמטולוגית הופיעה ב־97.1%
• פתולוגיה ביומכנית (עיוותים כגון הלוקס ואלגוס, אצבע פטיש ואצבע טפרית) ב־80.1%
• ופתולוגיה וסקולרית/נוירופריפרית ב־61.8% (Arízaga-Pino, 2022).

גם באוכלוסיות פעילות עובדות השכיחות גבוהה:

• בקרב אחיות בבית חולים באתיופיה דיווחו 43.7% על כאב בקרסול-כף הרגל (Getie, 2021).
• סקירה שיטתית מצוטטת שבה שכיחות כאב קרסול-כף רגל באוכלוסיות שונות נעה בין 11% ל־55.3%.

ברוב המקרים כאבים בכף הרגל משקפים נזק באחת הרקמות בכף הרגל עצמה. לעתים הכאב מופנה מאזור מרוחק כגון גב תחתון. טיפול יעיל מתבסס על אבחון מדויק ומהיר. כדי להגיע לאבחון איכותי חייב הקלינאי להכיר את מבנה כף הרגל אנטומיה וביומכניקה. ללא ידע בתחומים אלה הקלינאי יכול רק לנחש מה מקור הבעיה ומה הגורם לה.

אנטומיה גרמית ומפרקית

חלוקה אזורית ועצמות כף הרגל

היכולת של כף הרגל לעמוד בתפקידיה מוקנית לה בזכות המבנה המיוחד הכולל מספר רב של עצמות ומפרקים המאפשרים לה את התאמה לפני השטח ואת התמודדות עם העומסים. מקובל לחלק את כף הרגל לשלושה אזורים:

1. כף רגל אחורית (rearfoot) – עצם הערקום (talus) ועצם העקב (calcaneus).
2. אמצע כף הרגל (midfoot) -עצם הסירה (navicular), עצם הקובייה (cuboid) ושלוש עצמות הטריז (cuneiform).
3. חרטום כף הרגל (forefoot) -חמש עצמות המסרק (I-V) ופלנגות האצבעות.

מבנה אנטומי של כפות הרגליים

העצמות מסודרות כך שהן יוצרות קשתות אורכיות ורוחביות, ולא “לוח שטוח”. מבנה זה מאפשר שילוב של קשיחות בכיוון אחד ואלסטיות בכיוונים אחרים (Sarrafian & Kelikian, 2012).

עצם הערקום (טלוס) מהווה חוליה מכנית בין העצמות שוק/שוקית (tibia/fibula) לכף הרגל, ומעביר את כוחות הגוף לעצם העקב (קלקנאוס) ולמכלול הקשתות. עצם העקב הוא גוף העקב, נקודת המגע הראשונית ברוב דפוסי ההליכה, ומשמש עוגן לגיד אכילס. עצמות האמצע והחרטום מאפשרות התאמה עדינה של כף הרגל למשטח ומתפקדות כמרכיבי הקשתות.

המפרקים העיקריים

כף הרגל היא מבנה מורכב המכיל 33 מפרקים, המאפשרים מגוון רחב של תנועות ובלימת זעזועים.  מפרקים אלו מחולקים למספר קבוצות עיקריות:

מפרקי הקרסול (Ankle Joints)

1. מפרק הקרסול העליון (Talocrural joint): המפרק הראשי בין עצמות השוק (טיביה ופיבולה) לבין עצם הערקום (Talus) בכף הרגל. הוא מאפשר את תנועות הכפיפה הגבית (Dorsiflexion – הרמת כף הרגל כלפי מעלה) והכפיפה הכפית (Plantarflexion – הורדת כף הרגל כלפי מטה).
2. מפרק הקרסול התחתון (Subtalar joint): מפרק בין עצם הערקום (Talus) לעצם העקב (Calcaneus). מפרק זה חיוני לתנועות היפוך (Inversion) והיפר-פרונציה (Eversion) של כף הרגל (הטיה פנימה והחוצה) . משמש “ציר” חשוב לכוונון יחסי בין השוק לכף הרגל (Donatelli, 1985).

מפרקי שורש הרגל (Tarsal Joints)

אלו הם מפרקים בין שבע עצמות שורש הרגל (Tarsals), הכוללות את הערקום, העקב, עצם הסירה (Navicular), עצם הקוביה (Cuboid) ושלוש עצמות הטריז (Cuneiforms).

1. מפרקים בין עצמות שורש הרגל (Intertarsal joints): מפרקים קטנים המאפשרים תנועה מוגבלת, החיונית לשמירה על קשתות כף הרגל וגמישות המבנה הכללי.
2. מפרק טלו-נביקולרי (Talonavicular joint): המפרק המדיאלי (פנימי) יותר, המחבר בין עצם הערקום (Talus) לעצם הסירה (Navicular).
3. מפרק קלקנאו-קוּבּוּאִידִי (Calcaneocuboid joint): המפרק הלטרלי (חיצוני) יותר, המחבר בין עצם העקב (Calcaneus) לעצם הקוביה (Cuboid).

שני המפרקים האחרונים מרכיבים את מפרק שופארט (Chopart joint). הידוע גם בשם מפרק אמצע שורש הרגל (midtarsal joint) או מפרק הטרנס-טרסלי (transverse tarsal joint), הוא מתחם מפרקי מורכב הממוקם בין החלק האחורי של כף הרגל (hindfoot) לבין החלק האמצעי שלה (midfoot). מפרקים אלו מוחזקים יחד על ידי מערכת מורכבת של רצועות חזקות, כולל ה"רצועה המפוצלת" (bifurcate ligament) ורצועת ה"ספרינג" (spring ligament), המספקות יציבות חיונית למבנה הקשת המדיאלית של כף הרגל.

מפרקי אמצע כף הרגל (Midfoot Joints)

1. מפרקי טרסו-מטטרסליים (Tarsometatarsal joints, או מפרק ליספראנק – Lisfranc joint): המפרקים המחברים בין עצמות שורש הרגל לעצמות המסרק (Metatarsals). מרכזי ביציבות הקשת הרוחבית והמנוף הקדמי.

מפרקי קדמת כף הרגל (Forefoot Joints)

1. מפרקי מטטרסו-פלנגיאליים (Metatarsophalangeal joints – MTPJ): המפרקים המחברים בין עצמות המסרק לעצמות הגלילים (Phalanges) של האצבעות. אלו הם מפרקי בסיס האצבעות.
2. מפרקים בין-פלנגיאליים (Interphalangeal joints – IPJ): המפרקים בתוך האצבעות עצמן (מפרקים פרוקסימליים ודיסטליים, בדומה לאצבעות הידיים). המפרקים הללו -בעיקר MTP1 (אצבע גדולה), המאפשר דחיפה יעילה בעת toe-off. פתולוגיות בו (למשל hallux rigidus או hallux valgus) משנות מהותית את הביומכניקה.

יחד, מפרקים אלו, בשילוב עם רצועות ושרירים רבים, מאפשרים לכף הרגל לתפקד כבולם זעזועים יעיל וכמנוף דחיפה חזק במהלך הליכה, ריצה ופעילויות אחרות. המישורים העיקריים לתנועה בכף הרגל -כפיפה/פישוט (dorsiflexion/plantarflexion), אברסיה/אינברסיה, פרונציה/סופינציה -מתקבלים משילוב של מספר מפרקים קטנים ולא ממפרק בודד.

רצועות, פאשייה וקשתות

רצועות

כף הרגל מכילה מעל 100 רצועות שונות. הרצועות חיוניות לשמירה על מבנה כף הרגל, במיוחד על הקשתות, וליכולת לבצע תנועות מורכבות תוך נשיאת משקל הגוף ובלימת זעזועים.ניתן לחלק את הרצועות העיקריות לקבוצות בהתאם למיקומן ולתפקודן:

1. רצועות הקרסול (Ankle Ligaments)

מערך הרצועות סביב מפרק הקרסול מספק יציבות רבה בין עצמות השוק (טיביה ופיבולה) לעצם הערקום (Talus) ועצם העקב (Calcaneus).

• הרצועות הלטרליות (החיצוניות): נמצאות בצד החיצוני של הקרסול והן הנפגעות ביותר במקרה של נקע (Inversion sprain).
• הרצועה הטלו-פיבולרית הקדמית (ATFL – Anterior Talofibular Ligament): הרצועה הנפוצה ביותר להיפגע בנקע קרסול.
• הרצועה הקלקנאו-פיבולרית (CFL – Calcaneofibular Ligament): מחברת בין עצם העקב לפיבולה.
• הרצועה הטלו-פיבולרית האחורית (PTFL – Posterior Talofibular Ligament): רצועה חזקה יותר הממוקמת בחלק האחורי.
• הרצועה הדלתואידית (Deltoid Ligament): נמצאת בצד הפנימי (מדיאלי) של הקרסול. מדובר במבנה חזק מאוד דמוי מניפה המורכב מארבע רצועות נפרדות, והוא מספק יציבות מדיאלית משמעותית למפרק.
• רצועות הסינדסמוזיס (Syndesmotic Ligaments): מחברות בין קצות הטיביה והפיבולה בחלק התחתון של השוק, מעט מעל מפרק הקרסול.

2. רצועות תחתית כף הרגל (Plantar Ligaments) ותמיכת הקשתות

רצועות אלו חיוניות לשמירה על מבנה הקשתות ולבלימת זעזועים.

• הפסיה הפלנטרית (Plantar Fascia): למרות שהיא מסווגת לעיתים כרקמת פאשיה עבה יותר מרצועה טיפוסית, היא הרצועה הארוכה ביותר בכף הרגל. היא נמתחת מעצם העקב ועד בסיסי האצבעות, תומכת בקשת האורכית ומסייעת בבלימת זעזועים.
• רצועת ה"ספרינג" (Spring Ligament – Plantar Calcaneonavicular Ligament): רצועה חזקה במיוחד המחברת בין עצם העקב לעצם הסירה ותומכת בראש עצם הערקום. היא קריטית לשמירה על הקשת המדיאלית של כף הרגל.
• הרצועה הפלנטרית הארוכה (Long Plantar Ligament): רצועה חשובה נוספת שתומכת בקשת האורכית הלטרלית.

3. רצועות אמצע כף הרגל (Midfoot Ligaments)

אלו כוללות רצועות המחברות בין עצמות שורש הרגל ועצמות המסרק, ומספקות יציבות למפרקים כגון שופארט וליספראנק.

• הרצועה המפוצלת (Bifurcate Ligament): מחברת את עצם העקב לעצמות הסירה והקוביה, וחיונית ליציבות מפרק שופארט.
• רצועות ליספראנק (Lisfranc Ligaments): מערך רצועות הממוקם באזור מפרק ליספראנק (החיבור בין שורש הרגל למסרק), וחיוני לשמירה על היציבות הרוחבית של כף הרגל.

מודלים מכאניים הראו שהסרת חלק מהרצועות הללו במודלים קדבריים מפחיתה באופן משמעותי את קשיחות הקשת ומגדילה קריסת קשת תחת עומס (Ker et al., 1987).

הפאשייה הפלנטרית וה-Windlass

הפאשיה הפלנטרית ומנגנון ה-Windlass הם שני מרכיבים קריטיים הפועלים בסינרגיה כדי לשמור על מבנה ויציבות כף הרגל במהלך תנועה.

הפאשיה הפלנטרית (Plantar Fascia)

הפאשיה הפלנטרית (או בעברית: חיתולית הכפית) היא רצועת רקמת חיבור סיבית, עבה וחזקה, הממוקמת בתחתית כף הרגל. היא נמתחת מהחלק הקדמי-תחתון של עצם העקב (Calcaneus) ומתפצלת לחמש רצועות קטנות יותר, הנאחזות בבסיס כל אחת מאצבעות כף הרגל (ראשי עצמות המסרק והגלילים).

תפקידיה העיקריים הם:

1. תמיכה סטטית: היא מהווה את התומך הראשי של הקשת האורכית המדיאלית של כף הרגל בעמידה ובמנוחה.
2. בלימת זעזועים: היא מסייעת בפיזור ובלימת כוחות הפגיעה בקרקע במהלך הליכה וריצה.
3. ייצוב דינמי: היא משתתפת באופן פעיל בייצוב כף הרגל במהלך תנועה, במיוחד בשלב הדחיפה (push-off) של ההליכה.

בעיות בפאשיה זו, כגון דלקת (Plantar Fasciitis), הן גורם שכיח לכאבים בעקב ("דורבן") ויכולות להשפיע משמעותית על איכות החיים והיכולת התנועתית.

מנגנון ה-Windlass (מנגנון הכננת)

במחקר הקלאסי של Hicks (1954) תואר מנגנון ה-windlass. מנגנון ה-Windlass הוא מודל ביומכני המתאר כיצד הפאשיה הפלנטרית הופכת את כף הרגל ממבנה גמיש לבולם זעזועים למבנה נוקשה ויציב המשמש כמנוף יעיל לדחיפה קדימה (Hicks, 1954; Carlson et al., 1987).

אופן הפעולה:

1. שלב הרמת העקב (Heel-off): כאשר אנו הולכים או רצים, ובזמן שאנו מתרוממים על קצות האצבעות, האצבעות נאלצות לבצע כפיפה גבית (Dorsiflexion – כיפוף כלפי מעלה).
2. מתיחה וקיצור: תנועת הכפיפה הגבית של האצבעות מותחת את הפאשיה הפלנטרית, בדומה למשיכת כבל סביב גלגלת (כננת – Windlass).
3. הקשחה ונעילה: המתיחה של הפאשיה גורמת למשיכה של עצם העקב לכיוון עצמות המסרק, מה שמוביל אוטומטית להגבהה וקימור של הקשת האורכית של כף הרגל.
4. מנוף יעיל: תהליך זה "נועל" ומקשיח את המפרקים הרבים של כף הרגל, והופך אותה למבנה קשיח ויעיל שמאפשר דחיפה חזקה ויציבה מהקרקע.

מנגנון זה חיוני למעבר מהשלב ה“סופג” לשלב ה“דוחף” במחזור ההליכה. מחקרים עדכניים עם מדידות תלת-ממד וניתוח לחץ פלנטרי הראו שהפעלת ה-windlass בעת הליכה וריצה קשורה להפחתת דפורמציה עודפת של הקשת ולשיפור יעילות אנרגטית (Sichting et al., 2021; McDonald et al., 2016). תפקוד לקוי של מנגנון ה-Windlass, עקב גמישות יתר, פציעה של הפאשיה או בעיות מבניות אחרות, יפגע ביעילות ההליכה ויגרום לעומס יתר עלול לגרום לפציעות.

הקשתות -אורכית ורוחבית

ההבנה של מבנה כף הרגל והתפקוד שלה מחייב התייחסות לקשתות של כף הרגל. כף הרגל האנושית כוללת מערך מורכב של שלוש קשתות המהוות מבנה הנדסי ייחודי. מבנים אלו, המורכבים מעצמות, רצועות ושרירים, מאפשרים חלוקת משקל יעילה, בלימת זעזועים ואגירת אנרגיה במהלך תנועה.

שלוש הקשתות הן:

1. הקשת האורכית המדיאלית (Medial Longitudinal Arch)

זוהי הקשת הבולטת והגבוהה ביותר, הנמצאת בצד הפנימי של כף הרגל. היא אינה נוגעת בדרך כלל בקרקע בעמידה רגילה.

מבנה עצמות: הקשת נוצרת על ידי עצם העקב (Calcaneus), עצם הערקום (Talus), עצם הסירה (Navicular), שלוש עצמות הטריז (Cuneiforms), ושלוש עצמות המסרק (Metatarsals) הראשונות.

תמיכה: היא נתמכת בעיקר על ידי רצועות חזקות (כמו רצועת ה"ספרינג" – plantar calcaneonavicular ligament, והרצועה הכפית – plantar fascia), וכן על ידי גידים של שרירים כמו הטיביאליס פוסטריור (Tibialis posterior).

תפקוד: היא ממלאת תפקיד מרכזי בבלימת זעזועים, בהתאמת כף הרגל למשטחים משתנים, ובאגירת אנרגיה אלסטית המשמשת לדחיפה קדימה במהלך הליכה.

2. הקשת האורכית הלטרלית (Lateral Longitudinal Arch)

קשת זו נמוכה ושטוחה יותר מהקשת המדיאלית, והיא נוגעת בדרך כלל בקרקע לאורך כל אורכה בעת נשיאת משקל.

מבנה עצמות: הקשת נוצרת על ידי עצם העקב (Calcaneus), עצם הקובייה (Cuboid), ועצמות המסרק הרביעית והחמישית.

תמיכה: היא נתמכת בעיקר על ידי הרצועה הכפית (Plantar fascia), הרצועה הכפית הארוכה (Long plantar ligament) וגיד השריר הפרונאוס לונגוס (Peroneus longus).

תפקוד: תפקידה העיקרי הוא לספק יציבות ותמיכה צידית, ולהעביר משקל מהעקב לקדמת כף הרגל במהלך הליכה.

3. הקשת הרוחבית (Transverse Arch)

קשת זו חוצה את כף הרגל מצד לצד (מדיאלי ללטרלי). למעשה קיימות שתי קשתות רוחביות: אחת אחורית יותר באזור עצמות שורש הרגל, ואחת קדמית יותר באזור בסיסי עצמות המסרק.

מבנה עצמות: היא נוצרת על ידי עצמות שורש הרגל (הקוביה ועצמות הטריז) ובסיסי עצמות המסרק.

תמיכה: נתמכת על ידי המבנה בצורת טריז של העצמות עצמן, וכן על ידי גידים (כמו הטיביאליס פוסטריור והפרונאוס לונגוס) ורצועות רוחביות עמוקות.

תפקוד: הקשת הרוחבית חיונית לשמירה על צורת כף הרגל, איזון, והגנה על כלי דם ועצבים העוברים בכף הרגל. היא גם מעניקה קשיחות לאמצע כף הרגל, ההופכת אותה למנוף יעיל בעת דחיפה מהקרקע.

תפקודן המשולב של קשתות אלו חיוני ליכולת התנועה האנושית ולשמירה על יציבה נכונה. בעיות במבנה הקשתות, כגון כף רגל שטוחה (פלטפוס) או קשת גבוהה מדי (Pes cavus), עלולות לגרום לכאבים ולבעיות ביומכניות לאורך הגוף.

מודלים מכאניים ותצפיות קדבריות תיארו את הקשת המדיאלית כקונסטרוקציית “קורת תליה/קשת אבן”: העצמות הן כמעין לבנים, הרצועות והפאשייה -ככבלי מתיחה (Sarrafian & Kelikian, 2012; Donatelli, 1985).

Ker ועמיתיו (1987) הראו בניסויי כפיפה חוזרת כי הקשת המדיאלית יכולה לאגור ולהחזיר אנרגיה אלסטית משמעותית בכל צעד כמו קפיץ. כאשר קשיחות הקשת תלויה גם בשלמות הפאשייה והרצועות וגם בגאומטריית העצמות (Ker et al., 1987).ליקוי או היעדר של אחת או יותר מהקשתות הללו עלול להוביל להתפתחות נזקים וכאבים בכפות הרגליים.

שרירים חיצוניים ופנימיים

שרירי כף הרגל מחולקים לשתי קבוצות עיקריות: שרירים חיצוניים (Extrinsic muscles) שמקורם בשוק והם פועלים על כף הרגל, ושרירים פנימיים (Intrinsic muscles) שממוקמים במלואם בתוך כף הרגל עצמה.

1. שרירים חיצוניים (Extrinsic Muscles)

שרירים אלו, הממוקמים באזור השוק, הם האחראים לתנועות הכוח העיקריות של כף הרגל והקרסול: כפיפה כפית (Plantarflexion), כפיפה גבית (Dorsiflexion), היפוך (Inversion) והיפר-פרונציה (Eversion).

קבוצה קדמית (Anterior Compartment) אחראית בעיקר לכפיפה גבית של הקרסול והאצבעות וכוללת את:

1. Tibialis anterior (שריר השוקה הקדמי): השריר העיקרי לכפיפה גבית ולהיפוך כף הרגל.
2. Extensor digitorum longus (פושט האצבעות הארוך): פושט את ארבע האצבעות הצידיות.
3. Extensor hallucis longus (פושט הבוהן הארוך): פושט את הבוהן הגדולה.

קבוצה צידית (Lateral Compartment) אחראית בעיקר להיפר-פרונציה (Eversion) של כף הרגל וכוללת את:

1. Peroneus longus and brevis (שרירי השוקית – פיבולה): תומכים בקשת הרוחבית ומייצבים את הקרסול בתנועות צידיות.

קבוצה אחורית (Posterior Compartment) אחראית בעיקר לכפיפה כפית (Plantarflexion) של הקרסול והאצבעות וכוללת את:

1. Gastrocnemius and Soleus (שרירי הסובך/התאומים והסוליה): שרירי השוק הגדולים המחוברים לגיד אכילס, והם הכוח המניע העיקרי בדחיפה מהקרקע (הליכה, ריצה, קפיצה).
2. Tibialis posterior (שריר השוקה האחורי): שריר עמוק חשוב ביותר לשמירה על הקשת האורכית המדיאלית ולהיפוך כף הרגל.
3. Flexor digitorum longus (כופף האצבעות הארוך) ו-Flexor hallucis longus (כופף הבוהן הארוך): מכופפים את האצבעות ומסייעים בכפיפה כפית.

Tibialis posterior, peroneus longus ו-flexor hallucis longus נחשבים ל“דינמיים של הקשת”, ומתוארים כמייצבי־על של הקשת האורכית מדיאלית והרוחבית (Donatelli, 1985; Iaquinto & Wayne, 2010).

שרירים פנימיים (Intrinsic Muscles)

שרירים אלו ממוקמים בתוך כף הרגל עצמה, בעיקר בתחתית כף הרגל, והם אחראים לתנועות עדינות יותר של האצבעות, ייצוב הקשתות והתאמת כף הרגל למשטח. הם מחולקים לארבע שכבות בתחתית כף הרגל, ובנוסף שכבה אחת בגב כף הרגל.

שרירי גב כף הרגל (Dorsum of the foot):

1. Extensor digitorum brevis ו-Extensor hallucis brevis: מסייעים ביישור (פשיטה) של האצבעות.
2. שרירי תחתית כף הרגל (Plantar surface) – מחולקים לשכבות:

שכבה 1 (השטחית ביותר):

Abductor hallucis: מרחיק את הבוהן הגדולה ותומך בקשת המדיאלית.

Flexor digitorum brevis: מכופף את ארבע האצבעות הצידיות.

Abductor digiti minimi: מרחיק את האצבע הקטנה.

שכבה 2:

Quadratus plantae: מסייע בכיוון משיכת גיד ה-Flexor digitorum longus.

Lumbricals: מסייעים בכיפוף מפרקי ה-MTPJ (בסיס האצבעות).

שכבה 3:

Flexor hallucis brevis: מכופף את הבוהן הגדולה.

Adductor hallucis: מקרב את הבוהן הגדולה (בעל תפקיד מפתח בתמיכת הקשת הרוחבית).

Flexor digiti minimi brevis: מכופף את האצבע הקטנה.

שכבה 4 (העמוקה ביותר):

Interossei plantares and dorsales (שרירים בין-גרמיים): מסייעים בייצוב האצבעות ובתנועות קירוב והרחקה עדינות.

במשך שנים נתפסו שרירים אלה כמשניים, אך מחקרי הדמיה ו-EMG עדכניים שינו את התמונה. Kelly ועמיתיו (2014) הראו בניסוי מכאני ותצפיתי כי לשרירים הפנימיים יש יכולת ממשית לשלוט בדפורמציה של הקשת האורכית המדיאלית בזמן העמסה אנכית, וכי הפחתת פעילותם מובילה לנפילה מוגברת של הקשת (Kelly et al., 2014). סקירה שיטתית ומטא-אנליזה עדכנית הראתה שאימון ממוקד של השרירים הפנימיים (כגון “short-foot exercise” ותרגילי פיזור אצבעות) משפר מאפייני קשת (navicular height, foot posture index) ומשפר את שיווי המשקל הדינמי (Wei et al., 2022).

מחקר EMG של Park ועמיתיו (2020) השווה אקטיבציה שרירית בין תרגילי short-foot, “toe spread out” ותרגילי תלת-ממד לקרסול, והראה כי תרגילים מורכבים המשלבים תנועה תלת-ממדית של הקרסול מייצרים הפעלה משמעותית של abductor hallucis ו-flexor hallucis brevis, שרירים מרכזיים ביציבות המדיאלית (Park et al., 2020).

ביומכניקה של כף הרגל

כף הרגל כמערכת “חצובה”

תיאור נפוץ של כף הרגל הוא כ"טריפוד" -שלוש נקודות נשיאת משקל עיקריות: העקב, ראש מסרק I וראש מסרק V. במנח נייטרלי עומס הגוף מתחלק בקירוב בין שלוש נקודות אלה, כאשר הקשתות מחברות ביניהן ומאפשרות גמישות והתאמה למשטח (Donatelli, 1985).

הקשת האורכית המדיאלית מתנהגת כקורת קשת: תחת העמסה היא דוחסת את מרכיביה הגרמיים ומתוחת את המיתרים הפלנטריים. כאשר העומס יורד, האנרגיה האלסטית שנאגרה מוחזרת ותורמת לדחיפה קדימה. Ker ועמיתיו (1987) חישבו כי חלק ניכר מאנרגיית האלסטית המוחזרת בתנועה מקורו בקשת זו (Ker et al., 1987).

מחזור ההליכה: פרונציה, סופינציה והקשחת המנוף

מעגל ההליכה (Gait Cycle) הוא רצף התנועות המלא המתרחש ברגל אחת מרגע שבו היא נוגעת בקרקע ועד לפעם הבאה שבה אותה הרגל נוגעת בקרקע באותו אופן. מחזור זה הוא הבסיס לניתוח הליכה תקינה (Normal Gait) ומורכב משני שלבים עיקריים:

1. שלב העמידה (Stance Phase):

שלב זה מתחיל במגע הראשוני של הרגל בקרקע ומסתיים בניתוק הבוהן מהקרקע. תפקידו העיקרי הוא לשאת את משקל הגוף ולספק דחיפה קדימה. השלבים:

1. מגע ראשוני (Initial Contact / Heel Strike): העקב נוגע ראשון בקרקע. הקשת מתרככת, המפרק התת-טלרי בפרונציה יחסית, כף הרגל מסתגלת למשטח ומסייעת בבלימת זעזועים. הברך בדרך כלל ישרה והירך מתיישרת ממצב כפיפה קלה.
2. בלימת עומס (Loading Response / Foot Flat): כף הרגל יורדת במלואה לקרקע, ומשקל הגוף מועבר אל הרגל הדורכת. השרירים פועלים לבלימת זעזועים ולשמירה על יציבות.
3. עמידת אמצע (Midstance): מרכז הכובד נמצא מעל הרגל הדורכת, כשהרגל השנייה מתנתקת מהקרקע. זוהי תקופת תמיכה על רגל אחת, והמפרקים נמצאים ביישור יחסי. הקשת מתחילה להתייצב, שרירי השוק והשרירים הפנימיים תומכים במבנה.
4. עמידה סופית (Terminal Stance / Heel Off): העקב מתנתק מהקרקע, וכל המשקל עובר אל כרית כף הרגל והאצבעות. הגוף ממשיך לנוע קדימה. כף הרגל עוברת לסופינציה, ה-subtalar וה-midtarsal “ננעלים”, הפאשייה הפלנטרית נמתחת באמצעות ה-windlass, והקדמת כף הרגל הופכת למנוף קשיח לדחיפה (Hicks, 1954; Donatelli, 1985).
5. טרום-תנופה (Preswing / Toe Off): שלב המעבר שבו הבוהן מתנתקת מהקרקע, והמשקל מועבר לרגל הנגדית, שנמצאת כבר במגע ראשוני עם הקרקע. שלב זה מכין את הרגל לשלב התנופה.

2. שלב התנופה (Swing Phase) – כ-40% מהמחזור

שלב זה מתחיל מיד לאחר ניתוק הבוהן מהקרקע ומסתיים במגע העקב הבא. מטרתו היא קידום הרגל קדימה והכנה לדריכה הבאה. השלבים:

1. תנופה התחלתית (Initial Swing): הרגל מתחילה לנוע קדימה, הברך והירך מתכופפות כדי להרים את כף הרגל מהקרקע.
2. תנופת אמצע (Midswing): הרגל נעה קדימה כשהיא תלויה באוויר. הברך ממשיכה להתכופף ולאחר מכן מתיישרת חלקית כדי לאפשר מעבר חלק מעל הקרקע.
3. תנופה סופית (Terminal Swing): הרגל מתיישרת לקראת מגע העקב הבא בקרקע, ובכך משלימה את מעגל ההליכה.

במהלך הליכה, ישנן שתי תקופות קצרות שבהן שתי כפות הרגליים נוגעות בקרקע בו-זמנית (Double Limb Support), המתרחשות בתחילת ובסוף שלב העמידה של כל רגל. מחקרי לחץ פלנטרי וניתוח קינמטי הראו שבשלב הדחיפה חל מעבר של מרכז הלחץ מהחלק הלטרלי של כף הרגל קדימה ולמדיאל, עד שהעומס מרוכז מתחת ל-MTP1 והאצבע הגדולה -מה שמדגיש את חשיבות מבנה הקרן הראשונה וגמישות MTP1 לתפקוד תקין (Glasoe et al., 2000; Mason et al., 2012).

הקשת כקפיץ אנרגטי

כף הרגל האנושית היא פלא הנדסי הפועל כקפיץ ביולוגי טבעי ויעיל במיוחד. מבנה זה כולל מערך מורכב של קשתות (מדיאלית, לטרלית ורוחבית), רצועות אלסטיות (כמו הפאשיה הפלנטרית) וגידים חזקים (כמו גיד אכילס).

במהלך הליכה או ריצה, כאשר כף הרגל נוחתת על הקרקע, מבנים אלו נמתחים ומתעוותים מעט. תהליך זה אוגר אנרגיה פוטנציאלית בדומה לקפיץ הנדחס. בשלב הדחיפה (Push-off), אנרגיה זו משתחררת באופן אלסטי ומסייעת בהדיפה קדימה, תוך חיסכון ניכר באנרגיה שרירית. מנגנון ה-Windlass מדגים זאת היטב, כשהוא "נועל" את הקשת ומשחרר את האנרגיה האגורה. יכולת זו חיונית ליעילות התנועה האנושית.

Stearne ועמיתיו (2016) השתמשו במדידות תנועה וניתוח מכני כדי להראות שדפורמציה ושחזור של הקשת האורכית במהלך הליכה וריצה תורמים ממשית להפחתת עלות האנרגיה המטבולית. כאשר הקשת “מוחלשת” או קשיחותה משתנה באופן מלאכותי, עלות ההליכה עולה (Stearne et al., 2016; McDonald et al., 2016).

במילים אחרות, הקשת אינה רק מבנה תומך, אלא גם מאגר אנרגיה אלסטי. יחסי הגומלין בין גיד אכילס, הפאשייה הפלנטרית והקשת יוצרים מערכת־על של קפיץ סידורי ומקבילי המאפשרת אגירה ושחרור אנרגיה בכל צעד (Carlson et al., 1987; Sichting et al., 2021).

תפקיד השרירים הפנימיים בבקרה דינמית

מחקרי EMG ומודלים חישוביים מצביעים על כך שהשרירים הפנימיים של כף הרגל מתנהגים כ“מייצבים מקומיים”. הם ממלאים תפקיד קריטי בבקרה דינמית של כף הרגל במהלך תנועה, בייצוב מבני ובשמירה על תפקוד תקין.

תפקידי המפתח בבקרה דינמית:

1. ייצוב הקשתות: תפקידם המרכזי ביותר הוא לספק תמיכה אקטיבית דינמית לקשתות כף הרגל, בעיקר לקשת האורכית המדיאלית. בעוד שהרצועות מספקות תמיכה פסיבית, השרירים הפנימיים מתכווצים ומתאימים את עצמם לעומסים המשתנים במהלך הליכה וריצה, ובכך שומרים על צורת הקשת ומונעים קריסה שלה תחת עומס.
2. בקרת פרונציה (Pronation Control): הם מסייעים בוויסות המהירות והמידה של תנועת הפרונציה (השטחה טבעית של כף הרגל לבלימת זעזועים). שליטה טובה בפרונציה חיונית למניעת עומסי יתר ופציעות.
3. מעבר בין גמישות לקשיחות: במהלך מעגל ההליכה, כף הרגל צריכה לעבור ממצב גמיש (בלימת זעזועים במגע עם הקרקע) למצב נוקשה (מנוף יעיל לדחיפה קדימה). השרירים הפנימיים מסייעים בבקרת מעבר זה, ומאפשרים את "נעילת" המפרקים בשלב הדחיפה.
4. משוב עצבי (Proprioception): שרירים אלו מכילים קולטני תחושה (פרופריוצפטורים) רבים, המספקים למוח מידע חיוני ומתמשך על מיקום כף הרגל, העומס המופעל עליה וסוג המשטח. מידע זה מאפשר תגובה שרירית מהירה והתאמות יציבה מיידיות.
5. תנועות אצבעות עדינות: בנוסף לייצוב, הם אחראים לתנועות העדינות של האצבעות, המסייעות באחיזה ובהתאמה סופית למשטח בעת דריכה.

חולשה בשרירים הפנימיים עלולה להוביל לשכיחות גבוהה יותר של פציעות, כגון פלנטר פשיאטיס, נקעים חוזרים בקרסול ובעיות יציבה כלליות בגפה התחתונה. אימון ספציפי של שרירים אלו (כמו תרגילי "כף רגל קצרה" – short foot exercise) הוכח כיעיל בשיפור הבקרה הדינמית וביציבות כף הרגל.

Kelly ועמיתיו (2014) הראו שעלייה בעומס אנכי על הקשת מלווה בעלייה בפעילות השרירים הפנימיים ובכך נשמרת צורת הקשת ומופחתת קריסת עצם הסירה. Headlee ועמיתיו (2008, Wei et al., 2022) הראו שעייפות השרירים הפנימיים מגבירה קריסת עצם הסירה, כלומר גורמת ל“קריסת קשת” זמנית.

המטא-אנליזה של Wei ועמיתיו (2022) מסכמת שמגוון תכניות אימון של השרירים הפנימיים משפרות את גובה הקשת, מצמצמות מדדי עודף פרונציה ומשפרות שיווי משקל דינמי -ממצאים המחזקים את מושג “מערכת ליבת כף הרגל” (foot core system) (Wei et al., 2022).

קשר בין אנטומיה/ביומכניקה לפתולוגיה (בקצרה)

למרות שהמיקוד כאן אינו פתולוגיות, אי-אפשר להתעלם מהקשר הישיר בין הביומכניקה לבין הופעתן:

Pes planus (קשת שטוחה)

כיסוי קשת מדיאלית ירוד, קשיחות רצועתית נמוכה או חולשה שרירית מביאים לקריסת הקשת, לעלייה במומנטים פרונטליים בכף הרגל ובברך ולעלייה בלחץ על הפאשייה הפלנטרית. מחקרים הדגימו כי מטופלים עם pes planus מראים navicular drop מוגבר, שינוי פרופיל הלחצים הפלנטריים וסיכון גבוה יותר לדלקות עומס כגון plantar fasciitis (Franco, 1987; Yoo et al., 2017).

Pes cavus (קשת גבוהה)

קשיחות יתר של הקשת מפחיתה בלימת זעזועים ומייצרת עומסים נקודתיים תחת העקב וראשי המטטרסלים, לעיתים עם כאב כרוני ומתיחת יתר של גיד אכילס.

דלקת החיתולית הכפית – פלנטר פשיאטיס (Plantar fasciitis)

עומסים חוזרניים על הפאשייה הפלנטרית בשילוב מגבלות בגמישות גיד אכילס או שינויים בקשת נקשרו לעלייה בכוחות מתיחה בפאשייה (Cutts et al., 2012; Chen et al., 2019, Wei et al., 2022). התוצאה עלולה להיות פלנטר פשיאטיס או דורבן או דורבן בעקב. שם פופולרי המתאר את המצב (למרות שדורבן הוא למעשה הסתיידות עצם קטנה שנוצרת בעקב כתוצאה מהדלקת, ולא הדלקת עצמה).

עיוותים באצבעות והלוקס ולגוס

שינוי בציר הקרן הראשונה, בגובה הקשת הרוחבית ובאיזון בין השרירים הפנימיים משפיע על חלוקת הלחץ תחת ראשי המסרק ומקדם התפתחות של הלוקס ולגוס ודפורמציות נוספות (Malhotra et al., 2014; Stewart et al., 2013).

הקשר הזה מדגיש כי הערכה קלינית של כף הרגל חייבת לשלב הסתכלות על אנטומיה מבנית (עצמות, זוויות, קשתות) יחד עם ניתוח תפקודי -דפוסי הליכה, חלוקת לחץ, תפקוד שרירי “ליבת כף הרגל” -ולא להסתפק בתמונת רנטגן סטטית.

סיכום

כף הרגל היא יחידת קצה מורכבת של הגפה התחתונה המשלבת:

1. שלד גרמי בן 26 עצמות.
2. ריבוי מפרקים קטנים.
3. מערכת רצועות ופאשייה פלנטרית המייצבת את הקשתות.
4. ושרירים חיצוניים ופנימיים הפועלים יחד כמערכת “ליבה” דינמית.

אנטומית, הקשתות האורכיות והרוחביות הן המפתח להבנת המבנה. ביומכנית, הקשת פועלת כקפיץ אלסטי המאחסן ומשחרר אנרגיה בכל צעד, ומנגנון ה-windlass מקשיח את כף הרגל למנוף בזמן הדחיפה. שרירי השוק יחד עם השרירים הפנימיים תורמים ליציבות הדינמית -לא רק למניעת קריסת הקשת אלא גם לשליטה מדויקת בכוחות ובמומנטים המועברים למעלה לאורך הגפה.

הספרות הקלאסית של Sarrafian ושל Donatelli הציבה את הבסיס האנטומי והביומכני להבנת תפקוד כף הרגל (Sarrafian & Kelikian, 2012; Donatelli, 1985), בעוד שמחקרים מכאניים כגון אלו של Hicks (1954) ושל Ker ועמיתיו (1987) הסבירו את מנגנון הפאשייה והקשת כקפיץ. עבודות מודרניות של Kelly ועמיתיו (2014), Stearne ועמיתיו (2016), McDonald ועמיתיו (2016) ו-Wei ועמיתיו (2022) הרחיבו את ההבנה של תפקיד השרירים הפנימיים ושל תרומת הקשת לעלות האנרגטית של ההליכה.

הבנה מעמיקה של האנטומיה והביומכניקה של כף הרגל אינה רק עניין תאורטי. היא חיונית לאבחון, למניעה ולטיפול בפתולוגיות שכיחות -מפלאטפוס, דרך פלנטר פשיאטיס ועד עיוותי אצבעות -ולתכנון מושכל של התערבויות שיקומיות, אורתוטיות או ניתוחיות.

References:

Carlson, R. E., Fleming, L. L., & Hutton, W. C. (1987). The biomechanical relationship between the tendoachilles, plantar fascia and metatarsophalangeal joint. Foot & Ankle, 8(4), 165-172.

• Arízaga-Pino, M. D., Andrade-Navas, G. A., & Encalada-Torres, L. E. (2022). Prevalence of foot problems in older adults in southern Ecuadorian gerontological centers. Archivos de Medicina (Manizales), 22(2), 273-281.

  Getie, K., Kahsay, G., Kassaw, A., Gomera, G., Alamer, A., & Hailu, T. (2021). Ankle and foot pain and associated factors among nurses at Ayder Comprehensive Specialized Hospital, Mekelle, Ethiopia: Cross-sectional study. Journal of Pain Research, 14, 83-92.

  Pedersen, C. K., Danneskjold-Samsøe, B., Garrow, A. P., Wæhrens, E. E., Bliddal, H., Christensen, R., & Bartels, E. M. (2013). Development of a Danish language version of the Manchester Foot Pain and Disability Index: Reproducibility and construct validity testing. Pain Research and Treatment, 2013, Article 284903.

Cutts, S., Obi, N., Pasapula, C., & Chan, W. (2012). Plantar fasciitis. The Annals of The Royal College of Surgeons of England, 94(8), 539-542.

Donatelli, R. A. (1985). Normal biomechanics of the foot and ankle. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy, 7(3), 91-95.

Glasoe, W. M., Yack, H. J., & Saltzman, C. L. (2000). Anatomy and biomechanics of the first ray. Physical Therapy, 80(9), 946-959.

Hicks, J. H. (1954). The mechanics of the foot. II. The plantar aponeurosis and the arch. Journal of Anatomy, 88(1), 25-30.

Kelly, L. A., Cresswell, A. G., Racinais, S., Whiteley, R., & Lichtwark, G. (2014). Intrinsic foot muscles have the capacity to control deformation of the longitudinal arch. Journal of the Royal Society Interface, 11(93), 20131188.

Ker, R. F., Bennett, M. B., Bibby, S. R., Kester, R. C., & Alexander, R. M. (1987). The spring in the arch of the human foot. Nature, 325(7000), 147-149.

Malhotra, K., Davda, K., & Singh, D. (2014). The pathology and management of lesser toe deformities. EFORT Open Reviews, 1(5), 123-129.

Mason, L. W., Tan, T. J., & Durham, S. R. (2012). The first tarsometatarsal joint and its association with hallux valgus: A radiographic study. Foot and Ankle Surgery, 18(3), 185-189.

McDonald, K. A., Stearne, S. M., Alderson, J. A., North, I., & Rubenson, J. (2016). The role of arch compression and metatarsophalangeal joint dynamics in the energy cost of human walking. Journal of the Royal Society Interface, 13(121), 20150984.

Sarrafian, S. K., & Kelikian, A. S. (2012). Sarrafian’s Anatomy of the Foot and Ankle: Descriptive, Topographic, Functional (3rd ed.). Lippincott Williams & Wilkins.

Sichting, F., Ebrecht, F., Duda, G., & Milgrom, C. (2021). The rise of the longitudinal arch when sitting, standing, and walking: Contributions of the windlass mechanism. PLoS ONE, 16(6), e0253111.

Stearne, S. M., McDonald, K. A., Alderson, J. A., North, I., Oxnard, C. E., & Rubenson, J. (2016). The foot’s arch and the energetics of human locomotion. Journal of Experimental Biology, 219(23), 3729-3733.

Park, D. J., & Park, S. Y. (2020). Comparison of the intrinsic foot muscle activities between therapeutic and three-dimensional foot-ankle exercises in healthy adults: An explanatory study. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(19), 7189.

Wei, Z., Zeng, Z., Liu, M., & Wang, L. (2022). Effect of intrinsic foot muscles training on foot function and dynamic postural balance: A systematic review and meta-analysis. PLOS ONE, 17(4), e0266525.