Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Функциональная стабильность корпуса стопы способствует статичной осанке и динамичной деятельности человека. В данной работе предлагается комплексная оценка функционирования стержневой системы стопы, объединяющей три подсистемы. Это может обеспечить повышение осведомленности и многогранный протокол для изучения функции стопы среди различных групп населения.
Как сложная структура, связывающая тело и землю, стопа способствует постуральному контролю в статической и динамической деятельности человека. Ядро стопы основано на функциональной взаимозависимости пассивной, активной и нервной подсистем, которые объединяются в систему ядра стопы, контролирующую движение и устойчивость стопы. Свод стопы (пассивная подсистема), отвечающий за нагрузку, считается функциональным ядром стопы, и его стабильность необходима для нормального функционирования стопы. Функциональные аномалии стопы широко известны у пожилых людей, такие как слабость мышц-сгибателей пальцев ног, ненормальное положение стопы и снижение подошвенной чувствительности. В данной работе представлен комплексный подход к оценке функции стопы на основе подсистем ядра стопы. Сила и морфология внутренних и внешних мышц стопы использовались для оценки функции мышц стопы (активная подсистема). Тест на прочность купола был применен для определения функции внутренних мышц стопы, в то время как тест на силу сгибания пальцев ног был больше сосредоточен на функции внешних мышц. Для оценки функции свода стопы (пассивной подсистемы) применяли тест на ладьевидное падение и индекс осанки стопы. Для нейронной подсистемы для оценки подошвенной тактильной чувствительности в девяти областях стопы использовались тест порога подошвенного легкого прикосновения и тест на двухточечную дискриминацию. Это исследование дает новое представление о функции кора стопы у пожилых людей и других групп населения.
Стопа человека представляет собой очень сложную структуру, состоящую из костей, мышц и сухожилий, которые прикрепляются к стопе. Являясь сегментом нижней конечности, стопа постоянно обеспечивает непосредственный контакт источника с опорной поверхностью и, следовательно, вносит свой вкладв выполнение задач по переносу веса1. Основываясь на сложном биомеханическом взаимодействии между мышцами и пассивными структурами, стопа способствует амортизации, приспосабливается к неровным поверхностям и генерирует импульс. Фактические данные свидетельствуют о том, что стопа вносит существенный вклад в постуральную стабильность, ходьбу и бег 2,3,4.
Согласно новой парадигме, предложенной McKeon5 в 2015 году, ядро стопы коренится в функциональной взаимозависимости пассивной, активной и нейронной подсистем, которые объединяются в систему ядра стопы, контролирующую движение и устойчивость стопы. В этой парадигме костная анатомия стопы образует функциональный полукупол, который включает в себя продольные дуги и поперечные плюсневые дуги и гибко адаптируется к изменениям нагрузки6. Этот полукупол и пассивные структуры, включая связки и суставные капсулы, составляют пассивную подсистему. Кроме того, активная подсистема состоит из внутренних мышц стопы, внешних мышц и сухожилий. Внутренние мышцы действуют как локальные стабилизаторы, ответственные за поддержку сводов стопы, зависимость от нагрузки и модуляцию 7,8, в то время как внешние мышцы генерируют движение стопы в качестве глобальных двигателей. Что касается нервной подсистемы, то несколько видов сенсорных рецепторов (например, капсулолигаментных и кожных рецепторов) в подошвенной фасции, связках, суставных капсулах, мышцах и сухожилиях способствуют деформации купола стопы, походке и равновесию 9,10.
Некоторые исследователи предположили, что стопа способствует повседневной деятельности двумя основными способами. Одним из них является механическая поддержка через функциональный свод стопы и модуляцию между мышцами нижних конечностей. Другой – ввод подошвенной сенсорной информации о положении11. В зависимости от основной системы стопы, дефицит этой системы, включая осанку стопы, силу внутренних и внешних мышц стопы и чувствительность к ощущениям, может предрасполагать к слабости подвижности и равновесия 9,11,12,13.
Однако с возрастом обычно происходят изменения внешнего вида, биомеханики, структуры и функции стопы, включая деформацию стопы или пальца ноги, слабость силы стопы или пальца ноги, распределение подошвенного давления и снижение подошвенной тактильной чувствительности 14,15,16,17. Наличие деформации пальцев стопы и тяжесть вальгусной деформации связаны с подвижностью и риском падений у пожилых людей11,18. Кроме того, сила мышц-сгибателей пальцев ног, на которую раньше не обращали внимания, способствует равновесию у пожилых людей19. Между тем, пожилые люди также подвержены более высокому риску заболеваний стоп, связанных с такими патологиями, как диабет, заболевания периферических артерий, невропатия и остеоартрит20,21.
Оценка, осмотр и уход за состоянием стопы, особенно у пожилых людей, привлекают все большее внимание14,21. Тем не менее, существует ограниченное исследование, посвященное комплексной оценке функции системы кора стопы. Многочисленные исследования были направлены на изучение патологических проблем стопы у пожилых людей, таких как боль и нарушения ногтей, кожи, костей/суставов и нервно-сосудистые расстройства 21,22,23. Роль стопы в механической поддержке и сенсорном восприятии во время повседневной деятельности и в качестве функциональной основной системы должна быть признана и оценена, что игнорировалось в предыдущих исследованиях. В частности, активные компоненты стопы, включая внутренние и внешние мышцы, работают как локальные стабилизаторы и глобальные двигатели и способствуют стабильности стопы и поведению в статической позе и динамичном движении5.
Сообщается, что сила сгибания пальцев ног представляет собой силу мышц стопы, и она также используется для изучения взаимосвязи между функцией стопы и другими проблемами со здоровьем, такими как равновесие и подвижность 24,25,26. По своей сути сила мышц стопы ограничивается различением действия внутренних и внешних мышц. Более того, несколько тестов, в том числе тест на сцепление с бумагой и внутренний положительный тест, были подвергнуты критике как неколичественные тесты, которые имеют низкую надежность и валидность 7,27. Недавно сообщалось о новой оценке силы купола стопы для количественной оценки внутренней силы мышц стопы, и было показано, что она имеет хорошую валидность28. Измеряя силу купола (движения короткой стопы), он способствует непосредственной количественной оценке функции внутренних мышц.
Поэтому здесь предлагается протокол, направленный на изучение характеристик стопы у пожилых людей на основе системы ядра стопы, особенно функции активной подсистемы. Этот протокол обеспечивает всестороннюю оценку для исследования стабильности кора стопы, включая пассивную, активную и нервную подсистемы, у пожилых людей. Кроме того, сообщалось об изменениях в функции кора стопы при нескольких заболеваниях, таких как подошвенный фасциит, плоскостопие и диабет 24,29,30. В будущих исследованиях это может помочь оценить функцию стопы среди различных популяций в многомерном измерении.
Данное исследование проводилось в Центре спортивной медицины и реабилитации Шанхайского университета спорта и было одобрено комитетом по этике Шанхайского университета спорта (No 102772020RT001). Перед тестированием участникам была предоставлена подробная информация о цели эксперимента и процедурах; Все участники подписали информированное согласие.
1. Отбор участников
2. Активная подсистема
ПРИМЕЧАНИЕ: Морфологические и силовые тесты внутренних и внешних мышц стопы используются для оценки активной подсистемы.
Рисунок 1: Репрезентативные ультразвуковые изображения трех внутренних мышц. (А) Толщина изображения галлюциса похитителя; (В) площадь поперечного сечения галлюциса похитителя; (C) изображение толщины сгибателя пальцев бедра; (D) площадь поперечного сечения flexor digitorum brevis; (E) изображение толщины квадрата растения; и (F) площадь поперечного сечения квадрата растения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Репрезентативные ультразвуковые изображения трех наружных мышц. (А) Толщина сгибателя желтого сгибателя; (Б) площадь поперечного сечения желтого сгибателя бедра; (C) толщина длинной и короткой мышц малоберцовой мышцы; (D) площадь поперечного сечения длинной малоберцовой и короткой мышц; и (E) изображение толщины передней большеберцовой кости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Тест на силу мышц стопы. (А) Тест на куполирование; (B) испытание на прочность сгибания пальцев ног (FT1); (C) испытание на прочность сгибания пальцев ног (FT2-3); (D) испытание на прочность сгибания пальцев ног (FT2-5). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Репрезентативный график прочности сгибания пальцев ног. Пиковая сила сгибания пальцев ног вычисляется как среднее значение шести точек данных вокруг выбранной пиковой точки. В кастомном программном обеспечении запрограммировано, что 10 точек, включая пиковую силу, остаются относительно стабильными, чтобы избежать ложных пиков, а это значит, что остальные девять точек не превышают ±0,5 от пикового значения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Репрезентативный график прочности купола. Сила максимального произвольного сжатия рассчитывается для прочности купола. Имеется подвижное окно 0,5 с, позволяющее определить, где находится кривая силы в форме плато, которую можно перетащить вручную. Сила купола запрограммирована на расчет среднего значения окна выбора (0,5 мс). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
3. Пассивная подсистема
ПРИМЕЧАНИЕ: Для оценки структуры стопы (пассивная подсистема) применялись тесты ND и индекса осанки стопы-6 (FPI-6).
4. Нейронная подсистема
ПРИМЕЧАНИЕ: При оценке нейронной подсистемы для оценки подошвенной чувствительности применяли порог подошвенного легкого прикосновения и двухточечный дискриминатор (TPD).
В это исследование было включено 84 участника для измерения. В молодую группу вошли 42 студента университета со средним возрастом 22,4 ± 2,9 года и ростом 1,60 ± 0,05 м. В пожилую группу вошли 42 пожилых человека, проживающих в общинах, средний возраст которых составил 68,9 ± 3,3 года, а рост – 1,59 ± 0,05 м....
Представленный протокол используется для измерения характеристик стопы у пожилых людей, что обеспечивает комплексную оценку для исследования стабильности ядра стопы, включая пассивную, активную и нейронную подсистемы. Эта новая парадигма освещает функцию стопы, которая взаимодейст?...
Конфликт интересов у авторов отсутствует.
Авторы выражают признательность за финансирование Программы разведения Шанхайской десятой народной больницы (YNCR2C022).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Diagnostic Ultrasound System | Mindray | It is used in clinical ultrasonic diagnostic examination. | |
ergoFet dynamometer | ergoFet | It is an accurate, portable, push/pull force gauge, which is designed to be a stand-alone gauge for capturing individual force measurements under any job condition. | |
Height vernier caliper | It is an accurate measure tool for height. | ||
LabVIEW | It is a customed program software for strength analysis. | ||
Semmes-Weinstein monofilaments | Baseline | It consists of 20 pieces, and each SWM haves an index number ranging from 1.65 to 6.65, that is related with a calibrated breaking force. | |
Two-Point Discriminator | Touch Test | It is a set of two aluminum discs, each containing a series of prongs spaced between 1 to 15 mm apart. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены