Подковывание с учетом центра вращения в 3 измерениях

Вопрос, на который люди очень часто ищут ответ, сталкиваясь с необходимостью подковать лошадь, — какие подковы выбрать в конкретном случае — не имеет значения, если расчистка, период подковывания и размещение подков неправильные. Короче говоря, проблема возникает при несоблюдении баланса относительно центра вращения (ЦВ).

 Этим и объясняется ситуация, когда у двух ковалей, использующих одни и те же подковы, результаты могут кардинально различаться. На эту особенность указал Куммер с соавт. (Kummer et al, 2007 г.), обнаруживший различия по 14 из 15 параметров расчистки у 6 разных ковалей и утверждавший, что каждая процедура расчистки оказывает непосредственное влияние на экстерьер и геометрию копыт.

Одним из параметров, по которому были обнаружены различия, является расстояние от дистальной фаланги (Ф3) до переката (П). Это важное открытие, поскольку соотношения опорной поверхности в области центра вращения (ЦВ) имеют существенное значение для эффективности передвижения и нагрузки как на внутреннюю, так и на внешнюю структуру копыта. Пейдж и Хэган (Page and Hagan, 2002 г.) описали, как этот параметр влияет на ось путовой кости (ОПК) и положение челночной кости, и обнаружив, что уменьшение этого расстояния разгружает челночный блок, они рассмотрели распространенность проблемы отклоненной назад ОПК (ОНОПК), что подтверждается практикой работы авторов с общей популяцией лошадей и, разумеется, с упомянутыми лошадьми. Редден (Redden, 2003 г.) указал на увеличение силы воздействия на зацеп при увеличении расстояния между Ф3 и П, что приводит к образованию впадин или колоколообразному расширению зацепа, и высказал идею о том, что морфология никогда не меняется без причины. Опыт автора говорит о том, что колоколообразное расширение зацепа обычно сопровождаются развитием низкой, смещенной вперед пятки.

В других исследованиях указывается на негативные эффекты уменьшения угла роговой стенки. Было показано, как отклонение дорсальной стенки влияет на значения нагрузки на поверхность роговой стенки (Thomason et al., 1992 г., Thomason et al., 2002 г.). Высказана мысль о том, что угол копыта влияет на уровень нагрузки/деформации и ее распределение в копытной капсуле (Thomason et al., 2002 г., McClinchey et al., 2003 г.). Есть мнение, что угол копыта напрямую влияет на уровни деформации внутренних тканей в копыте и у наружного края, а также на отклонение суставов на фаланговой оси (Balch et al., 1991 г.). В своей работе Томасон с соавт. (Thomason et al., 2001 г.) указали на снижение слаженности работы структуры ноги в случае малого угла копыта по сравнению с копытом с большим углом. Угол роговой стенки напрямую связан с балансом в области ЦВ.

 В качестве подтверждения можно привести работу Ван Хила с соавт. (Van Heel et al, 2004 г.), в которой они демонстрируют, что чем меньше угол копыта, тем больше времени необходимо для достижения полной опоры, т. е. каудальный аспект позволяет увеличить время удержания нагрузки, утверждает, что полная опора выгоднее с точки зрения поглощения удара, и говорит о том, что чем идеальнее копыто, тем более эффективен механизм поглощения удара. Напротив, работу Ван Хила с соавт. (Van Heel et al, 2004 г.) можно привести для иллюстрации следующей закономерности: когда копыто с более идеальным углом и временем достижения опоры уменьшается, это приводит к сокращению времени достижения копытом полной опоры, при этом центр давления (ЦД) быстрее смещается к центру, что теоретически должно оказывать положительное влияние на распределение нагрузки на внутренние структуры.

В работе Ван Хила с соавт. (Van Heel et al, 2005 г.) показано, что смещение ЦД в сторону пятки при более длинных дорсальных стенках провоцирует раздробление пяток, а в работе Молемана с соавт. (Moleman et al, 2006 г.) указывается на увеличение моментальной силы в области челночной кости при увеличении расстояния между Ф3 и П и смещение пяток вперед. Эти открытия указывают на важность правильных геометрических пропорций копыта. Расчистка и последующая подгонка под ЦВ помогают согласовать эти пропорции и, таким образом, равномерно распределить нагрузку на все структуры. Во всех приведенных исследованиях раскрываются причины негативного влияния плохой морфологии копыта, связанного с участием ноги в непрерывных циклах.

 

Рис.1. Ван Хил с соавт. (Van Heel et al, 2004, 2005 гг.). Нога, имеющая непропорциональные соотношение зацепа и пятки (в пользу зацепа) относительно ЦВ, может отличаться увеличенным параметром времени приземления и более выраженным смещением ЦД назад в средней фазе опоры по сравнению с параметрами ноги с более сбалансированными пропорциями относительно ЦВ, что создает условия для негативного развития морфологии копыт.

Клейтон (Clayton, 1990 г.) и Уэллер (Weller, 2020 г.) указывают на противоположное смещение ЦД в результате роста копыта или в случае копыта с длинным зацепом/низкой пяткой. Однако Клейтон соглашается с Ван Хилом относительно изменений кинематики во время опорной фазы.

Рис.2 Клейтон (1990 г.) продемонстрировал эффект нарушения пропорций и несоблюдения баланса относительно ЦВ. Он также описал, почему несоблюдение баланса относительно ЦВ может быть причиной спотыкания, поскольку при этом повышается частота опоры на зацеп, что также способствует изменениям в суставах.

Уэллер (2020 г.) рассматривает смещение ЦД при несоблюдении баланса относительно ЦВ.

Рис.3. Следствие смещения ЦД. Момент разгибающей мышцы, действующей на внешний край, рассчитывается как произведение силы реакции опоры, действующей на ЦД, и расстояния между ЦД и центрами вращения. Момент разгибающей мышцы — это вращающее и сжимающее усилие, действующее на внешний край копыта. Чтобы не допустить разрушения внешнего края копыта необходимо увеличить противодействующую силу, которая равна произведению напряжения в структурах разгибающих мышц и плечам силы. Поскольку плечи силы разгибающих мышц неизменны, единственным способом противодействия увеличенной сжимающей силе является увеличение напряжения в структурах разгибающих мышц, что будет способствовать повреждению их и тех точек опоры, через которые они проходят, в частности челночной кости.

Направление смещения ЦД к зацепу и к пятке требует дополнительных исследований, однако уже сейчас подтверждена необходимость соблюдения баланса относительно ЦВ.

Колдуэлл (Caldwell, 2018 г.) подробно рассматривает различные теории баланса и присоединяется к широко распространенной точке зрения о наличии связи между нарушением геометрии и патологией копыта, а также о том, что статический баланс снижает риск повреждений. В этой работе рассматриваются вопросы точности распространенной практики ведения протоколов расчистки и утверждается, что морфология и патология копыта влияет на его эффективность, а также в ней утверждается, что создание пропорциональной геометрии относительно ЦВ является хорошей моделью создания эффективной биомеханики. Эта работа также интересна в свете изучения вопроса отношений между макроструктурами в копытах с удлиненным зацепом, низкой пяткой и хромотой, а также в ней подчеркивается важность изучения микроструктур в каждом конкретном случае, в частности свойства вязкоупругости.

Дополнительная информация о микроструктурах приведена в моей статье о структурах: https://www.theequinedocumentalist.com/post/farriery-related-conformation-macro-micro-dynamic

 

Колдуэлл (2018 г.) проверил протоколы разметки ног и обнаружил, что внешние опорные точки соотносятся с внутренними структурами и что ЦВ, отмеченный на внешней стороне копыта, является надежным индикатором центра вращения ДМФ-сустава. Учитывая эти открытия и упомянутые здесь предыдущие исследования, можно утверждать, что расчистка и подковывание с обеспечением внешней балансировки геометрии относительно ЦВ — это хороший метод достижения эффективных биомеханических свойств, приемлемых сил и условий для положительного изменения или сохранения морфологии.

Ковку относительно ЦВ следует проводить в трех плоскостях, чтобы создать уравновешенные пропорции на каждой оси — не только по дорсо-пальмарной и медиолатеральной оси, но и с учетом расположения ЦВ относительно других внутренних структур.

 

На данном рисунке изображена нога со смещением вперед из-за несоблюдения баланса по дорсо-пальмарной оси. При этом увеличивается момент вытягивания и соответственно увеличивается напряжение разгибающей мышцы, а также увеличивается работа глубокого пальцевого сгибателя для выполнения отрыва.

Разметка ног позволяет определить внешнюю опорную точку для внутреннего ЦВ, что помогает установить негативное влияние по дорсо-пальмарной и медиолатеральной оси, учитывая, что нам нужно установить баланс на каждой оси. В данном случае процесс создания отношения 50:50 относительно ЦВ начался с расчистки. Дальнейшее подковывание позволяет закрепить результат. Между двумя точками пятки через начальную точку упора пятки проведена линия, затем проведена прямая линия от упора до зацепа у белой линии, затем нанесены диагональные линии через точку упора до пересечения белой линии с линией от упора. Место пересечения этих диагональных линий является точкой внутреннего ЦВ (глубоко внутри копыта).

 

Позже за счет размещения подковы можно улучшить эффект расчистки, перераспределив 2,5 % от зацепа к пятке и создав соотношение длин 50:50. Эта простая процедура позволяет добиться идеальных биомеханических свойств, хотя при этом учитываются только 2 оси.

По следующей ссылке можно посмотреть видеоролик о подковывании относительно ЦВ:

https://fb.watch/4FapNHRKLB/

На этом изображении показано копыто с разделением 50:50 и достигнутым балансом относительно ЦВ, однако расчет только по 2 осям не исключает ОНОПК.

При достижении более близкого к идеалу баланса относительно ЦВ в 3 плоскостях начинается восстановление геометрических пропорций ноги, что напрямую влияет на экстерьер и осанку лошади и создает условия для положительных изменений морфологии копыт.

На данных рентгеновских снимках видно, как выглядит несоблюдение баланса относительно ЦВ на просвет. Удлиненный зацеп создает плечо для дорсальных структур, каудальные структуры остаются без поддержки, появляется отклонение от фаланговой оси назад и напряжение в области челночной кости.  Соотношения зацепа и пятки, показанные на рентгеновском снимке в виде отношения к внешнему ЦВ, и соотношения высот зацепа и пятки оказывают существенное влияние на ориентацию внутренних структур относительно ЦВ ДМФ-сустава. Возможно, в некоторых случаях трехмерного баланса относительно ЦВ можно добиться с помощью расчистки на основе разметки и размещения подковы, однако если это не позволяет устранить ОНОПК, может потребоваться подъем пяток.

Выравнивание по фаланговой оси, что предполагает (в целом) прямую ОПК, является обязательным требованием при балансировке относительно ЦВ.

На изображении показано длинное плечо зацепа, возникшее в результате несоблюдения баланса: длинный зацеп и низкая пятка. На данном изображении мы видим, что после более оптимального разделения опорной поверхности относительно ЦВ все равно может потребоваться изменение соотношения высот пятки и зацепа для правильной ориентации структур относительно ЦВ. В своей работе Уиллеман с соавт. (Willeman et al, 1999 г.) рассматривали вопрос о том, как можно улучшить соотношение зацепа и пятки с помощью клина. Подъем пяток уменьшает длину зацепа, изменяет ориентацию Ф3 и помогает добиться корректной внутренней геометрии относительно ЦВ.

На данном изображении показано, как расчистка, размещение подковы и установка клина позволили добиться баланса относительно ЦВ в трех плоскостях. Это привело к значительному сокращению нагрузки на область челночной кости и, если предположить, что непредвиденные последствия подъема смягчены, также к созданию более приближенных к идеалу биомеханических сил и условий для положительных изменений морфологии. Ознакомьтесь с моей статьей о клиньях:

https://www.theequinedocumentalist.com/post/wedges-a-necessary-evil

Важно отметить, что ОНОПК и фаланговое выравнивание способствует развитию навикулярного синдрома, поэтому достижение оптимального баланса относительно ЦВ крайне важно с точки зрения продолжительности работоспособности и снижения риска повреждений. В центре недавнего ретроспективного исследования автора стоял вопрос о связи между экстерьером при несоблюдении баланса ЦВ и соответствующей патологией. Подробнее: https://www.theequinedocumentalist.com/post/navicular-a-retrospective-study

Баукер (Bowker, 2019 г.) рассматривал случай, когда навикулярный синдром стал «рукотворной проблемой, возникшей из-за неправильного выбора методики расчистки и подковывания». Опираясь на собственный опыт, автор указывает, что в большинстве случаев навикулярный синдром сопровождается несоблюдением трехмерного баланса относительно ЦВ, когда были допущены условия для негативного воздействия на морфологию из-за отсутствия оптимального баланса, рассмотренного выше. Баукер также описал копыто с навикулярным синдромом в виде удлиненного зацепа и набегающей пятки, что соответствует точке зрения Колдуэлла, изложенной в его работе о преднавикулярном синдроме (1987 г.), где он указывает на нарушение баланса относительно ЦВ как на предшествующий фактор начала патологического развития. Баукер также отметил, что во избежание возникновения таких проблем и для их исправления необходима «правильная расчистка копыт», и автор добавил бы: и создание баланса относительно ЦВ в 3 плоскостях. Уиллеман (Willeman et al, 2010 г.) описывает, как клинья снижают силу, воздействующую на сухожилие глубокого пальцевого сгибателя в дополнение к круглым подковам. Автор полагает, что это может быть верно для круглых подков, улучшающих баланс относительно ЦВ в 2 плоскостях, но это не влияет на другие внутренние структуры, в частности фаланговое выравнивание, которое мы называем 3-м измерением. Не менее важную роль играет опора стрелки копыта, поскольку она помогает удерживать внутренний баланс относительно ЦВ во время передвижения. Подробную информацию можно найти в статьях о клиньях и опоре для стрелки копыта.

Холройд с соавт. (Holroyd et al, 2013 г.) установили связь между нарушением баланса относительно ЦВ и развитием патологий ног, а также выявили зависимости между патологиями сухожилия глубокого пальцевого сгибателя и челночной кости и формами копыта, рассмотренными ранее. Кроме того, в моей предыдущей статье https://www.theequinedocumentalist.com/post/the-truth-about-hoof-pastern-axis упомянуто множество других работ, указывающих на такие связи.

Важно учитывать, что такую ногу часто называют «длинный зацеп, низкая пятка». Фактически это просто нога с низкой пяткой, угол копыта создает длинный рычаг в области зацепа. Согласно законам тригонометрии, при увеличении угла копыта длина дорсальной стенки уменьшается по отношению к длине основания, поэтому для таких копыт часто требуется поднятие пяток, а не чрезмерное стачивание зацепа, которое приводит к ослаблению ноги. В этих случаях, в рамках восстановления баланса относительно ЦВ, важно создать опору для стрелки копыта и подошвы, чтобы разгрузить проблемные пятки.  С более подробной информацией об опоре для стрелки копыта и подошвы можно ознакомиться по адресу https://www.theequinedocumentalist.com/post/frog-pressure-is-the-heart-bar-obsolete

Данное изображение демонстрирует суть статьи и дает понять, что создание баланса относительно ЦВ — это не просто разделение основания в соотношении 50:50, что является обычной практикой, но также и размещение структур вокруг ЦВ в положении, которое создает оптимальную биомеханическую эффективность и обеспечивает распределение нагрузки на мягкие ткани. Обратите внимание, что на изображении (любезно предоставлено Д. Мадином) перекат был восстановлен. Это также эффективный способ создания баланса без чрезмерной обработки зацепа.

Многие исследования выявляют зависимость между экстерьером копыт и патологией, как правило, вызванной описанными нами параметрами. Обычно это навикулярный синдромом передней части ноги и более серьезные патологии ее задней части. Плохой баланс относительно ЦВ из-за длинного зацепа, низкой пятки и ОНОПК — это наиболее частая проблема в мире конного спорта. Установка подковы относительно ЦВ считается общепринятой практикой. Из-за искривления и изменчивости копыта ЦВ является более надежным местом для уравновешивания копыта. Наверное, установка подковы относительно ЦВ должна стать основным методом подковывания лошадей. Большая часть упомянутой мной работы, которая заключается в выявлении плохого баланса относительно ЦВ, определения ЦВ и использования ЦВ в качестве контрольной точки для создания баланса, не является частью повседневной практики для определенного процента людей. Хотя такие исследования, как, например, работа Колдуэлла (Caldwell, 2018), указывают на то, что в качестве более надежного индикатора применяются другие параметры, использование ЦВ в качестве базовой точки оказывается эффективным способом обеспечения и поддержания оптимальной геометрии, а также снижения риска травм. На невозможность добиться баланса относительно ЦВ могут влиять и другие факторы, например, цикл подковывания и потеря подков, вынуждающая подковывать лошадь чаще, а также финансовые ограничения, когда вмешательство коваля с использованием современных материалов и т. д. невозможно. Клиент и коваль должны работать вместе, чтобы создать соответствующую среду для здоровой работы копыт. Распознавание нарушения баланса крайне важно, а объективная оценка является полезным инструментом для контроля морфологии копыт. Чтобы добиться идеальных пропорций ноги, нужно сначала увидеть далеко не идеальные пропорции, а затем применить научно обоснованные методы для получения желаемых результатов.

 

 

Список литературы

М.А. УИЛЛЕМЭН, Х. Х. К. М. САВЕЛЬБЕРГ, А. БАРНЕВЕЛЬД «Влияние ортопедических подков на силу, оказываемую сухожилием глубокого пальцевого сгибателя на челночную кость у лошадей», 2010 (M. A. WILLEMEN , H. H. C. M. SAVELBERG , A. BARNEVELD, 2010, The effect of orthopaedic shoeing on the force exerted by the deep digital flexor tendon on the navicular bone in horses), https://doi.org/10.1111/j.2042-3306.1999.tb03787.x

 

М. Колдуэлл, «Пренавикулярный синдром», личная переписка, 1987 (M. Caldwell, 1987, Pre-Navicular Syndrome, Personal Correspondance)

М. Н. Колдуэллаб, Л. А. Аллана, Г. Л. Пинбек, П. Д. Клеггб, К. Е. Киссика, П. И. Минерб «Проверка универсальной применимости широко используемого принципа баланса копыт» (M.N.CaldwellabL.A.AllanaG.L.PinchbeckcP.D.CleggbK.E.KissickaP.I.Milnerb, A test of the universal applicability of a commonly used principle of hoof balance)

https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2015.10.003

 

Кейт Холройд, Джонатан Дж. Диксон, Тим Мэа, Ник Болас, Дэвид М. Болт, Фредерик Дэвид, Ренат Веллера «Различия экстерьера ноги у хромых лошадей с различными патологиями ног», 2013 (KateHolroyd, aJonathon J.Dixon, bTimMair, cNickBolas, dDavid M.Bolt, aFredericDavid, aRenateWellera, 2013, Variation in foot conformation in lame horses with different foot lesions), https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2012.07.012

 

М. Куммер с соавт., «Сравнение процедуры расчистки шести разных ковалей путем количественной оценки рентгенограмм копыт», Ветеринарный журнал, том 179, стр. 401-406, 2007 (Kummer, M, et al (2007) ‘Comparison of the trimming procedure of six different farriers by quantitative evaluation of hoof radiographs’ The veterinary journal, volume 179, pp. 401-406)

van HEEL, M, et al (2004) ‘Dynamic pressure measurements for the detailed study of hoof balance: the effect of trimming” Equine Veterinary Journal, volume 36, No.8, pp. 778-782

 

М. Ван Хил с соавт. «Изменение расположения центра давления и разворачивания копыт при 8-недельном интервале подковывания лошадей», 2005, Ветеринарный журнал по лошадям, том 37, стр. 536-540 (van HEEL, M, et al (2005) ‘Changes in location of centre of pressure and hoof-unrollment pattern in relation to an 8-week shoeing interval in the horse.’ Equine Veterinary journal, volume 37, No.6, pp. 536-540)

 

Барбара Т. Пейдж, доктор ветеринарии «Перекат копыта и его влияние на структуры и силы в ноге» (Barbara T.PageDVM, Tracey L.HagenDVM, Breakover of the hoof and its effect on stuctures and forces within the foot), https://doi.org/10.1016/S0737-0806(02)70062-2

 

Рик Ф. Редден «Деформация копытной капсулы: понимание механизмов как основа рационального управления», 2003, DOI (Ric F Redden, 2003, Hoof capsule distortion: understanding the mechanisms as a basis for rational management, DOI): https://doi.org/10.1016/S0749-0739(03)00027-0

Дж. Томасон, А. Бивенер, Дж. Бертрам «Деформация поверхности копытной стенки лошади in vivo: влияние на структуру материала и функциональную морфологию стенки», Журнал экспериментальной биологии, 166 (1192), стр. 145-165 (J. Thomason, A. Biewener, J. Bertram

Surface strain on the equine hoof wall in vivo: implications for the material design and functional morphology of the wall

Journal of Experimental Biology, 166 (1992), pp. 145-165)

О. Бах, К. Уайт, Д. Батлер «Связь хромоты с отдельными аспектами дисбаланса копыт», работы Американской ассоциации коневодов, 39 (1993), стр. 213-214 (O. Balch, K. White, D. Butler

How lameness is associated with selected aspects of hoof imbalance

Proceedings of the American Association of Equine Practitioners, 39 (1993), pp. 213-214)

Дж. Томасон, Х. МакКлинчли, Дж. Жофриэ «Анализ деформации и напряжения копытной капсулы лошади с использованием метода конечных элементов: сравнение с основной деформацией, зарегистрированной «in vivo»», Ветеринарный журнал по лошадям, 34 (2002), стр. 719-725 (J. Thomason, H. McClinchley, J. Jofriet

Analysis of strain and stress in the equine hoof capsule using finite element method: comparison with principle strain recorded ‘in vivo’

Equine Veterinary Journal, 34 (2002), pp. 719-725)

Х. МакКлинчли, Дж. Томасон, Дж. Жофриэ «Определение влияния измерений формы копыт лошади на деформацию капсулы с помощью анализа методом конечных элементов», Журнал сравнительной ветеринарной ортопедии и травматологии, 16 (2003), стр.67-75 (H. McClinchey, J. Thomason, J. Jofrriet

Isolating the effects of equine hoof shape measurements on capsule strain with finite element analysis

Journal of Veterinary Comparative Orthopaedics and Traumatology, 16 (2003), pp. 67-75)