מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה

מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה הם תחומי ידע קריטיים שעליהם נסמך הקלינאי בשעת הצורך. הרגל תומכת בגוף במצב של עמידה ומאפשרת לנו ללכת, לרוץ, לקפוץ ולבצע מגוון תנועות נוספות. עומסים אלה עלולים יחד עם סיבות נוספות לגרום לפציעה וכאבים בגפה התחתונה. ואכן, כמעט כולנו מתלוננים לעתים על כאבים בחלק זה או אחר לאורך הגפה התחתונה. כאבים כאלה עלולים לכלול:

• כאבים בברכיים.
• חולשה וכאבי שרירים ברגליים.
• כאב בכפות רגליים.
• כאבי ירך.
• כאבים בשוקיים ועוד.

לצורך אבחון מקור הכאבים ושאר הסימנים והתסמינים המתפתחים ברגל חייב הקלינאי להכיר את המבנה האנטומי של הרגל ואת מאפייני התנועה שלה. אבחנה מבדלת שמתבססת בין היתר על תחומי הידע הללו יאפשרו להעניק את הטיפול היעיל ביותר. במאמר "מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה" נדון בנושא.

מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה – רקע

הגפה התחתונה מחולקת לארבעה חלקים עיקריים: הירך (Thigh), הברך (Knee), השוק (Lower leg הכולל Tibia ו-Fibula), הקרסול (Ankle) וכף הרגל (Foot). הבנת המבנה והקשרים בין רכיבים אלה חיונית לאבחון וטיפול בכאבים בגפה התחתונה. כירופרקטיקה נותנת מענה מקיף לכאב בגפה התחתונה. הכירופרקט מאומן לאתר ולטפל ברוב הכאבים ברגל שנוצרים בעקבות שיבושים בתפקוד הביומכני או בגלל נזק לרקמות מעומס יתר. האבחון של הכאב ברגליים והטיפול המוצלח בהם מתבסס בין היתר על ההכרה המעמיקה של מבנה הרגל מבחינה אנטומית וידיעת הביומכניקה של הרגל על רקמותיה השונות. בלי ידע בתחומים אלה האבחון והטיפול זקוקים ליותר מידי מזל כדי להצליח. במאמר הנוכחי "מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה", נדון בנושא בהרחבה.

אנטומיה של הגפה התחתונה

מבנה הרגל כולל חמישה חלקים מוגדרים: רגל עליונה, ברך, רגל תחתונה, מפרק קרסול וכף רגל. להלן פירוט הרכיבים האנטומיים בגפה התחתונה:

עצמות ומפרקים

החוליה המרכזית בגפה התחתונה היא עצם הירך (Femur), העצם הארוכה והחזקה בגוף. העצם הזאת, יוצרת מפרק עם עצם השוק (Tibia), וביחד עם עצם השוקית (Fibula) תומכות במשקל הגוף. בין הירך לשוק נמצא מפרק הברך (femorotibial). פיקת הברך אחראית על יציבות מוגברת של מפרק פיקה-ירך (femoropatellar). מפרק הקרסול, שכולל את עצם הערקום ועצם העקב, מחבר בין עצמות השוקה והשוקית לבין כף הרגל (Dawe & Davis, 2011).

דיסקים, רצועות ורקמות רכות

המפרקים הסינוביאליים שכוללים את מפרקי הירך, הברך והקרסול מיוצבים עם רצועות. רצועות אלה מגבילות תנועות קיצוניות ומאפשרות יציבות תוך תנועה (Masouros et al., 2010). קצות העצמות, בנקודות המפגש שלהן לצורך יצירת המפרקים, מכוסות בשכבת סחוס שתפקידו לאפשר תנועה חלקה ולעזור בספיגת הזעזועים.

שרירים

שרירי הרגל מתחלקים ל־שרירים גדולים שתפקידם לספק יציבות ותנועה ושרירים קטנים בכף הרגל שתפקידם בעיקר תמיכה סטטית דקה של כפות הרגל ותנועות דקות (Kumar, 2023). קבוצות שרירים חשובות בתנועת הרגל כוללות:

• מאחור את שרירי העכוז (Gluteal), שרירי ירך אחוריים – שרירי המיתר (Hamstrings).
• ומתחת לברך – שריר הסובך – התאומים (Gastrocnemius).
• לפנים נימצא השריר הארבע ראשי (Quadriceps).
• מתחת לברך השרירים שאחראים לתפקוד הקרסול.
• שרירים נוספים הם השרירים הקטנים של כף הרגל. לשרירים אלו תפקיד חשוב בעיקר בייצוב מגוון הפרקים בכף הרגל אך גם איזון עבודת הרגל בכלל.

עצבוב וכלי דם

עצב הסיאטי ממלא את תפקידו המרכזי בהולכה תחושתית ומוטורית. הוא מתפצל באזור הברך לעצב הטיביאלי והעצב הפרונאלי וממשיך לכף הרגל. עצבים כמו העצב הסורלי (Sural nerve) והעצב הצפון (Saphenous nerve) מעבירים מידע תחושתי מהגפה התחתונה. הם מעבירים מידע כגון תחושת מגע, טמפרטורה, כאב ושיווי משקל (Dawe & Davis, 2011). מערכת כלי הדם כוללת עורקים חשובים כמו עירק הירך, עורק בית הברך והעורק הטיביאלי האחורי שמספקים חמצן לרקמות. פגיעה בכלי הדם הללו עלולה לגרום לאיסכמיה ולקשיי ריפוי (Dawe & Davis, 2011).

ביומכניקה ותנועה של הגפה התחתונה

הביומכניקה של הגפה התחתונה עוסקת ביחסי הגומלין בין העצמות, השרירים, המפרקים, הרצועות ומערכת העצבים. אלה מאפשרים עמידה, הליכה, ריצה ותנועה חופשית. כל הפרעה בתנועה הביומכנית התקינה עלולה להוביל לעומסים חריגים, שחיקה ופציעות לאורך הגפה התחתונה ואפילו עד עמוד השדרה.

מהות הביומכניקה בגפה התחתונה

ביומכניקה עוסקת בהבנת התנועה של הגוף תחת השפעת כוחות פנימיים (כגון הפעלת שרירים) וחיצוניים (כגון כוח הכבידה, חיכוך מהקרקע). כאשר אנחנו עומדים, הולכים או רצים, מתקיימת מערכת מאוזנת של שרשרת קינמטית הפועלת מהקרקע כלפי מעלה – מהקרסול, דרך הברך והירך ועד האגן ועמוד השדרה (Flandry & Hommel, 2011). כל שינוי קטן באחד המרכיבים ישפיע על השרשרת כולה.

הליכה אנושית: מעגל הליכה תקין

הליכה תקינה מחולקת לשני שלבים עיקריים:

• שלב התמיכה (Stance phase) שבו כף הרגל נוגעת בקרקע מהווה 60% ממחזור ההליכה.
•  שלב הניתוק (Swing phase) שבו הרגל מתרוממת ומתכוננת למגע הבא.

השלב הראשון כולל גם את שלב "Heel Strike" שבו נוצר מגע ראשון בין העקב לקרקע, כשהקרסול במנח של כפיפה קלה מעלה וכף הרגל בסופינציה. בהמשך, כף הרגל מבצעת גלגול קדימה (Foot Flat) – תהליך קריטי שבו מתבצעת ספיגת זעזועים על ידי פרונציה מבוקרת של הקרסול (Lay et al., 2006).

במהלך שלב ה־Mid Stance, משקל הגוף עובר דרך מרכז הכובד שנמצא מעל מפרק הברך. זהו השלב שבו קיימת פגיעות גבוהה, מאחר שעמוד השדרה והאגן תלויים בתמיכה יציבה מהרגל. שלב ה-Toe Off סוגר את שלב העמידה ומתחיל את תנופת הניתוק קדימה, עם שימוש באנרגיה האלסטית שהצטברה בשרירים והגידים (Hsiao-Wecksler & Robinovitch, 2007).

 תיאום שרירי ועצבוב תנועתי

כל תנועה של הגפה התחתונה דורשת הפעלה מתוזמנת של קבוצות שרירים שונות:

• שרירי הירך הקדמיים (Quadriceps) פועלים למתיחת הברך
• שרירי המיתר (Hamstrings) מכופפים אותה
• ושרירי השוק כמו Tibialis anterior מבצעים כפיפה מעלה של הקרסול.

השליטה השרירית מתוזמנת על ידי מערכת העצבים המרכזית והפריפרית, כולל מערכת פרופריוצפטיבית שמעבירה מידע בזמן אמת על מנח הגפה בחלל. פגיעה באחד המרכיבים תגרום לאי־יציבות תנועתית – גורם סיכון נפוץ לנפילות ופציעות (Woo et al., 2006).

פרונציה וסופינציה – חשיבות באיזון תנועתי

במהלך הליכה וריצה, הקרסול וכף הרגל מבצעים תנועות של פרונציה (גלגול פנימי) וסופינציה (גלגול חיצוני). תנועות אלה מאפשרות ספיגת עומסים והתאמה לתנאי שטח משתנים. כאשר קיימת יתר פרונציה, הדבר יוביל לעומסים על הברך והירך, ולעיתים גם על עמוד השדרה התחתון (Hsiao-Wecksler & Robinovitch, 2007). מנגד, תת פרונציה תפחית את בלימת הזעזועים ועלולה להוביל לפציעות דוגמת שברי מאמץ.

הקשר בין מבנה לכוח תנועתי

מבנה האגן, אורך הרגליים, ומנח כף הרגל משפיעים ישירות על טכניקת ההליכה. אנשים עם הבדל באורך הרגליים או עם קשת גבוהה מדי (pes cavus) או שטוחה מדי (pes planus), מציגים תבנית הליכה לקויה, אשר מעלה את הסיכון לפציעות חוזרות ונשנות (Ericson et al., 1986).

תפקוד יעיל של הגפה התחתונה תלוי גם ביכולת להפיק כוח תנועתי מהיר ויעיל. שרירים אוגרים אנרגיה בשלב בלימת הזעזועים ומשחררים אותה בשלב הניתוק מהרצפה. תהליך זה נקרא מחזור מתיחה-כיווץ (Stretch-Shortening Cycle) והוא חיוני לקפיצה ולריצה (Belli et al., 2002).

התאמות ביומכניות בספורט וביום-יום

בפעילויות ספורטיביות, הביומכניקה של הרגל נבדלת בהתאם לסוג הפעולה: קפיצה, ספרינט, שיווי משקל או שינויי כיוון. לדוגמה, במשחקי כדורגל נדרש שינוי כיוון מהיר שמערב עבודה משולבת של הירך, הברך והקרסול תוך כדי שליטה פרופריוצפטיבית גבוהה (Zhang et al., 2020).

בחיים היומיומיים, כל ליקוי ביומכני, כגון הליכה על משטחים לא שוויוניים, עבודה בעמידה ממושכת או תפקוד לקוי של שרירי הליבה, יוביל לעומסים חריגים. חשוב להעריך את דפוסי ההליכה והתנועה באופן כוללני כדי לזהות מוקדים פתולוגיים (Masouros et al., 2010).

אנטומיה פונקציונלית לפי אזורים

הירך והברך

הירך תומכת בלחץ מקסימלי ומעורבת בהליכה, ריצה וקפיצה. מפרק הברך מאפשר תנועה בגבולות כפיפה (0-130 מעלות) וקשיחות במהלך משקל (Masouros et al., 2010).

השוק והקרסול

הקרסול, הטיביה והפיבולה מעניקים תמיכה והעברת כוח לצעד הבא. התנועה כוללת כפיפה מעלה של הקרסול עם מעט סופינציה וכפיפמ מטה של הקרסול, עם מעט פרונציה (Brockett et al., 2016). הרצועות והרקמות מסביב מספקות ייצוב תוך שחרור תנועה.

כף הרגל

תפקודה העיקרי של כף הרגל הוא לשאת משקל הגוף, לספוג זעזועים ולשמש כמנוף בעת תנועה. הקשתות של כף הרגל – הקשת האורכית המדיאלית, הקשת האורכית הלטרלית והקשת הרוחבית – מעניקות לה גמישות ויכולת בלימת זעזועים ובלימת אנרגיה בזמן הליכה. קשתות אלו מתוחזקות על ידי הרצועות והשרירים. מבנה סבוך עם קשתות קשת אורך ורוחב, שתפקידן בלימת זעזועים (Salathé Jr, 1986). הבנת האנטומיה הפונקציונלית של כף הרגל היא תנאי הכרחי לאבחון וטיפול קליני יעיל.

סיכום: מבנה הרגל אנטומיה וביומכניקה

המבנה המורכב של הרגל, כולל עצמות, מפרקים, רצועות, שרירים, עצבים וכלי דם, יוצר מערכת פונקציונלית שמאפשרת עמידה והליכה תוך בלימת זעזועים. כל פגיעה באחד מהמרכיבים עלולה לדחוס את השרשרת הביומכנית ולגרום לכאב, חולשה או פגיעה תפקודית.

לדוגמה, חולשה בשרירי גלוטואוס תייצר עומס נוסף על הקרסול והרגל, הליכה לא סימטרית עלולה ליצור פציעות חוזרות במפרק הברך ובעצם הטיביה. הבנה של המבנה האנטומי מאפשרת קלינאים לאתר בעיות מוקדם, לבצע אבחנה מבדלת ולתכנן טיפול שמרני מותאם מישור ביומכניקה (Dawe & Davis, 2011; Salathé Jr, 1986).

References:

Belli, A., Kyröläinen, H., & Komi, P. V. (2002). Moment and power of lower limb joints in running. International Journal of Sports Medicine, 23(2), 136-141. 

Dawe, E. J., & Davis, J. (2011). (vi) Anatomy and biomechanics of the foot and ankle. Orthopaedics and Trauma, 25(4), 279-286. 

Ericson MO, Bratt A, Nisell R, Arborelius UP, Ekholm J. Power output and work in different muscle groups during ergometer cycling. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1986;55(3):229-35. 

Flandry, F., & Hommel, G. (2011). Normal anatomy and biomechanics of the knee. Sports Medicine and Arthroscopy Review, 19(2), 82-92. 

Hsiao-Wecksler ET, Robinovitch SN. The effect of step length on young and elderly women's ability to recover balance. Clin Biomech (Bristol). 2007 Jun;22(5):574-80.

Lay, A. N., Hass, C. J., & Gregor, R. J. (2006). The effects of sloped surfaces on locomotion: a kinematic and kinetic analysis. Journal of Biomechanics, 39(9), 1621-1628.

Masouros, S. D., Bull, A. M., & Amis, A. A. (2010). Biomechanics of the knee joint. Orthopaedics and Trauma, 24(2), 84-91. 

Woo, S. L. Y., Abramowitch, S. D., Kilger, R., & Liang, R. (2006). Biomechanics of knee ligaments: Injury, healing, and repair. Journal of Biomechanics, 39(1), 1-20.

Zhang, L., Liu, G., Han, B., Wang, Z., Yan, Y., Ma, J., & Wei, P. (2020). Knee joint biomechanics in physiological conditions and how pathologies can affect it: A systematic review. Applied Bionics and Biomechanics, 2020, 7451683.

Salathé EP Jr, Arangio GA, Salathé EP. A biomechanical model of the foot. J Biomech. 1986;19(12):989-1001.