Optimaalinen kaaren korkeus potilaalle, jolla on toiminnallinen lattajalka, voi riippua ortoosihoidon tavoitteista. Tutkimukset viittaavat siihen, että kaaren korkeus vaikuttaa suoraan liialliseen liikkeeseen, mutta dynaamisen tasapainon hallitseminen saattaa vaatia räätälöidympää lähestymistapaa.

Toimittajat: Stephen D. Perry, PhD, E. Anne Cunningham, Msc, CPed ja Kelly M. Goodwin, BSc

Jalan ja sen ympäristön vuorovaikutus on ratkaisevassa asemassa kaikissa kävelyn muodoissa. Juoksun aikana jalkaterä tarjoaa joustavan laskeutumisrakenteen, joka pystyy mukautumaan painon sijoittamiseen ja vastaanottamiseen alkukontaktin aikana. Ponnistuksen aikana jalkaterä muodostaa jäykän rakenteen, joka mahdollistaa säärilihasten tuottamien voimien siirtämisen vartalon eteenpäin viemiseksi. Kävelyssä voimat ovat paljon pienempiä, mutta nyt jalkaterä toimii neuromekaanisena kanavana, joka tarjoaa sekä aistitietoa että mekaanisten voimien siirtoa kehon vakauden ylläpitämiseksi. Kaikkia näitä toimintoja esiintyy kaikissa kävelyn muodoissa, mutta kunkin roolin merkitys tai tärkeys määräytyy sen mukaan, millaista kävelyä tarkastellaan. Jalkaterän ja sen ympäristön välisen rajapinnan tärkeyden vuoksi kengän sisäisten ortoosien käyttö on ratkaisevan tärkeää näiden toimintojen säilyttämiseksi.

Laattajalkaterän epämuodostuma eli pes planus on yleisin jalkaterän patologia kaikenikäisillä potilailla.1 Epämuodostumaan voi liittyä epämukavuutta ja kipua, epävakautta, vakavia jalkaterä-, nilkka-, polvi- ja alaselän nivelvaivoja, asentovirheitä ja asentoon liittyviä rasituksia. Henkilöt, joilla on tämä epämuodostuma, voivat kuitenkin olla myös oireettomia. Pes planuksen sisällä toiminnallinen (joskus myös ”joustava”) lattajalka (FFF) määritellään hypermobiliseksi jalkateräksi, jolla on liiallinen takajalan valgus ja minimaalinen mediaalinen pituussuuntainen jalkaholvin korkeus painoa kantaessa (kuva 1A; jalkaholvin korkeus on selvä, kun jalkaholvi ei ole painoa kantava, kuva 1B).1 Useimmiten FFF:ää hoidetaan räätälöidyillä ortooseilla jalkaholvin uudelleensuuntautumisen tukemiseksi ja vakauden aikaansaamiseksi. Tässä käsiteltävässä tutkimuksessa tarkastellaan kahta kävelyyn liittyvää näkökohtaa; toinen on alaraajan ja jalkaterän kinematiikka juoksun aikana, jota esiintyy henkilöillä, joilla on toiminnallinen lattajalka, kun käytetään jalkaholvitukea. Toinen on näiden funktionaalista lattajalkaa käyttävien henkilöiden käyttämien kaaritukien vaikutus dynaamiseen tasapainonhallintaan kävelyn aikana.

Ortoosien käyttöaiheet

Nykytilanteessa ortoosien määräämistä suositellaan henkilöille, joilla on oireileva lattajalkainen jalkaterä ja joilla on oireileva lattajalkainen jalkaterä ja joiden tarkoituksena on kontrolloida juoksun aikaista liiallista liikettä alaraajassa. Tärkein syy siihen, että FFF-henkilöille tarkoitetut ortoosit kohdennetaan liikkeen hallintaan juoksun aikana, liittyy juoksun aikana koettuihin suurempiin voimiin, jotka voivat aiheuttaa enemmän liikettä ja vammoja/kipua.2 Siitä huolimatta suositeltuja ortooseja voitaisiin käyttää myös muissa toiminnoissa. Kirjallisuudessa vallitsee yleinen yksimielisyys ortoosien kliinisestä tehokkuudesta juoksijoilla. Erityisesti jalkaterän ortoosien käyttö on yhdistetty myönteisesti potilastyytyväisyyteen2,3 ja kivun vähenemiseen3-6 , minkä ansiosta henkilöt voivat palata juoksemaan.2 Tällä hetkellä tutkijat yrittävät ymmärtää mekanismia, jonka avulla ortoosit saavat aikaan nämä rohkaisevat oireiden vähenemiset. On arveltu, että ortoosit saattavat suunnata alaraajan uudelleen ja vähentää takajalkaterän ja sääriluun liiallista liikettä, jota tyypillisesti havaitaan henkilöillä, joilla on FFF.7-9 Näyttää kuitenkin siltä, että jokaista tutkimusta kohden, joka osoittaa ortoosien positiivisen mekaanisen vaikutuksen vähentävän alaraajan liiallista liikettä,4,7-10 on tutkimus, jossa raportoidaan, että ortoosien käytöllä ei ole tällaista vaikutusta.4,10-13.

Kävelyn aikana tapahtuvan dynaamisen tasapainonhallinnan osalta ainoat löydetyt tutkimukset koskivat ruumiinmalleja ja ortoosien käyttöä staattisissa tilanteissa. Ikääntyessämme tahattomat kaatumiset aiheuttavat invalidisoivia vammoja. Vaikka kaatumiset ovat monimutkaisia ja niihin liittyy monia tekijöitä, jalkine- ja jalkaongelmilla on suuri merkitys tasapainon hallinnassa kaatumisten välttämiseksi.14 Imhauser ja kollegat15 määrittivät ja vertasivat ortoosien tehoa litteän jalkaterän epämuodostuman hoidossa ruumiillisten mallien staattisessa

tilanteessa ja totesivat ortoosien stabilisoivan ja palauttavan mediaalisen pitkittäiskaaren. Lisäksi Kitaoka ym.16 osoittivat, että ortoosien käyttö kadavereilla paransi merkittävästi kaaren linjausta ja alaraajojen rakenteellista linjausta. Kirjallisuuden rajoitusten vuoksi tulosten siirrettävyydellä ei kuitenkaan ole juurikaan kliinistä arvoa, koska kaikki tutkimukset ovat keskittyneet ensisijaisesti staattisiin olosuhteisiin.

Tämänhetkisiin meneillään oleviin tutkimuskohteisiimme kuuluvat jalkaterän toiminta,17,18 jalkineet,19,20 ja ortoosi-interventiot,21,22 mukaan lukien tutkimukset, joissa tutkitaan funktionaalisesti lattajalkaisia henkilöitä. Nämä henkilöt katsottiin kelvollisiksi osallistumaan näihin tutkimuksiin, jos he täyttivät ennalta määritellyt funktionaalisen lattajalan (FFF) kriteerit (nämä kriteerit määriteltiin ennalta neuvotellen sertifioidun jalkaterapeutin kanssa, ja niistä on raportoitu muualla (Cunningham ja Perry, toimitettu)). Lisäksi kaikki osallistujat täyttivät seulontakyselylomakkeen, ja heidät suljettiin tutkimuksen ulkopuolelle, jos heillä oli jokin neurologinen tai fyysinen tila, joka vaikutti heidän alaraajansa käyttöön. Eettinen hyväksyntä näille tutkimuksille saatiin laitoksemme eettiseltä arviointilautakunnalta.

Kaikki osallistujat (juoksututkimus n=19 ja kävelytutkimus n=10) olivat toiminnallisesti litteäjalkaisia molemmin puolin ja heillä oli vähän tai ei lainkaan kipua. Jokaisen koehenkilön molemmat jalat oli kipsattu subtalaarisesti neutraaliin asentoon pedortistin toimesta. Molemmissa tässä esitellyissä tutkimuksissa käytettiin jalkaholviliitoksia (kuva 2). Kunkin osallistujan subtalaarisen kaaren korkeus määritettiin kohdistamalla viivoitin sekä ensimmäisen metatarsaaliluun että kantapään alueen mediaalireunaan ja mittaamalla sitten korkeus viivoittimen mediaalireunasta alas kipsin kohdalle pystyakselia pitkin (kuva 3). Kullekin osallistujalle luotiin kaarituet, joiden korkeus oli 0 %, 33 %, 66 % ja 100 % subtalaarisesta neutraalista kaaren korkeudesta (kuva 4).

Kinematiikkatutkimus

Juoksututkimuksessa käytettiin urheiluteippiä kaaritukien kiinnittämiseen jalkaterän plantaariseen pintaan, erityisesti mediaaliseen pitkittäisholvikaareen. Osallistujat raportoivat, että teippaustekniikka ei rajoittanut jalkaterän normaalia liikettä. Kävelytutkimuksessa osallistujille mitoitettiin ja sovitettiin samantyyliset laboratoriokävelykengät (Rockport, World Tour Classic Model; Canton, MA) ja yksilöllisesti mitoitetut, litteät pohjalliset, joihin kaarituet kiinnitettiin (kuva 3). Molemmissa tutkimuksissa erikorkuisia kaari-inserttejä käytettiin satunnaisessa järjestyksessä kokeen aikana.

Juoksututkimuksessa kukin osallistuja juoksi juoksumatolla nopeudella 2,0 m/s ja 3,0 m/s samalla, kun kolmiulotteinen kulmakinematiikka rekisteröitiin useilla infrapunamarkkereilla, jotka oli sijoitettu sääriin ja jalkaterään. Mitattuihin kinemaattisiin muuttujiin kuuluivat takajalkaterän kulma (jalkaterän etutason liike suhteessa jalkaan) ja sääriluun kierto (sääriluun suhteellinen kierto sen pitkän akselin ympäri). Molemmat mittaukset esitettiin suhteessa staattiseen seisomiskokeeseen. Kukin osallistuja juoksi niin, että kumpikin jalkaholvin suojus oli kiinnitetty mediaalisen jalkaholvin alle molempien nopeusolosuhteiden aikana. Kaikki osallistujat olivat fyysisesti aktiivisia, mutta eivät kilpajuoksijoita.

Juoksututkimuksen tulokset (vain 2,0 m/s nopeustilanteen tiedot on esitetty) osoittavat, että ortoositoimenpiteen asteen (kaariosien korkeus) kasvaessa maksimaalinen takajalkaterän kulma ja maksimaalinen sääriluun sisäkiertokulma pienenivät merkitsevästi (p < 0,001) tässä väestössä (kuva 5). Takajalan liikenopeuteen ja sääriluun sisäkiertonopeuteen ei kuitenkaan ollut vaikutusta.

Dynaaminen tasapainotutkimus

Kävelytutkimuksessa kukin osallistuja käveli sarjan kaltevia alustoja pitkin, jotka simuloivat epätasaisia pintoja (kuvattu Perry ym.23) dynaamisen tasapainon hallinnan testaamiseksi. Kehon massakeskipisteen (COM) ja jalkojen kosketuspinnaksi määritellyn tukipisteen (BOS) kolmiulotteisen liikkeen arvioimiseksi käytettiin 21-merkkistä asetelmaa. Dynaaminen tasapainonhallinta määritettiin mittaamalla lateraalinen stabiliteettimarginaali, joka määritellään etäisyydellä (poikittaistasossa) BOS:n lateraalisen rajan ja COM:n sijainnin välillä kävelyn yksittäisen tukivaiheen aikana (kuten on kuvattu Perry ym.18:ssa) Kullekin osallistujalle asetettiin jälleen kukin kaaren korkeus tyhjään sisäpohjaan ja sen jälkeen vakiojalkineisiin.

Jalkaholvin sisäkorkeuden lisäykset liittyivät osoitettuihin tilastollisesti merkitseviin muutoksiin dynaamisessa vakaudessa. Suurin parannus tapahtui kaaren 66 %:n korkeudella (kuva 6). Kävelyn yksittäisen tukivaiheen aikana 66 %:n kaarikorkeutta käyttävillä koehenkilöillä oli pienimmät maksimi- ja suurimmat minimiarvot mediaalisen ja lateraalisen COM-BOS-eron osalta (p < 0.04).

Takajalkaterän kulman (jota yleisesti kutsutaan hyväksi osoitukseksi jalkaterän pronaatiosta24) ja sääriluun sisäisen rotaation (jolla on osoitettu olevan kiinteä yhteys jalkaterän pronaatioon25 ) pieneneminen ortoosin (kaarikorkeuden) lisääntyessä juoksun aikana osoittaa ortoosin korkeuden ja jalkaterän/jalkaterän mekaanisuuden välisen suoran yhteyden. Jos takajalkaterän kulman ja sääriluun sisäisen rotaation nopeus ei kuitenkaan vähene merkittävästi, alaraajan altistuminen nopeille kulmamuutoksille, joiden uskotaan olevan merkittävä vammojen aiheuttaja, ei ehkä vähene odotetussa määrin. Kävelytutkimuksen tulokset osoittavat, että henkilöt, joilla on toiminnallinen lattajalka, kokevat lisääntynyttä dynaamista vakautta, kun heillä on jalkaholvin pohjalliset, joiden korkeus on 66 % subtalaarisesta neutraalista jalkaholvin korkeudesta.

Johtopäätökset

Nämä havainnot korostavat sitä, että ortoosit ovat tehokkaita vähentämään jalkaterän ja alemman ääreisosan liikkeitä lattajalkajalkateräpotilailla. Ne osoittavat myös, että ortoosin korkeuden asteittaisella lisäämisellä on suora yhteys siihen, kuinka paljon muutosta havaitaan takajalkaterän ja sääriluun sisäisen rotaation maksimikulmissa.

Lisäksi havaintomme viittaavat siihen, että ortoosien ja dynaamisen tasapainon hallinnan monimutkaisempi alue ei näytä olevan yhtä suoraviivainen. Suoran yhteyden sijasta jokaisella yksilöllä saattaa olla optimaalinen ortoosin korkeus, joka tarjoaa optimaalisen dynaamisen tasapainon hallinnan. Nämä kaksi tutkimusta viittaavat siihen, että on tärkeää ottaa huomioon sekä jalkaterän ja jalkaterän liikkeen vähenemisestä saatava hyöty että dynaamisen kontrollin optimointi. Kumpikin näistä mekanismeista, liiallinen liike tai tasapainon menetys, voi johtaa invalidisoivaan vammaan.

Stephen D. Perry, MSc, PhD, on apulaisprofessori kinesiologian & liikuntakasvatuksen laitoksella Wilfrid Laurierin yliopistossa Waterloossa, Ontariossa, Kanadassa. E. Anne Cunningham, MSc, CPed on jalkaterapeuttiharjoittelija Waterloossa, Ontariossa. Juoksututkimukset olivat osa hänen maisterintutkintoaan Wilfrid Laurierin yliopistossa. Kelly M. Goodwin, BSc, MD (kokelas) on lääketieteen opiskelija Ottawan yliopistossa. Dynaamisen tasapainon tutkimukset olivat hänen BSc-lopputyönsä Wilfrid Laurierin yliopistossa.

Kiitokset: Tätä työtä on tuettu Kanadan terveystutkimusinstituutin toiminta-avustuksella (MOP-77772), ja laitteita ovat tukeneet Kanadan innovaatiosäätiö, Ontarion innovaatiosäätiö (Ontario Innovation Trust) ja Wilfrid Laurierin yliopisto.

1. Lee MS, Vabore JV, Thomas JL, et al. Diagnosis and treatment of adult flatfoot. The Journal of Foot & Ankle Surgery 2005;44(2):78-113.

2. Donatelli R, Hurlbert C, Conaway D, et al. Biomechanical foot orthotics: A retrospective study. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 1988;10(6):615-624.

3. Moraros J ja Hodge W. Ortoositutkimus: Preliminary results. Journal of the American Podiatric Medical Association 1993;83(3):139-148.

4. Nawoczenski DA, Cook TM, Saltzman CL. Jalkaortoosien vaikutus jalan ja takajalan kolmiulotteiseen kinematiikkaan juoksun aikana. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 1995;21:317-327.

5. Walter JH, Ng G, Stoltz JJ. Potilastyytyväisyyskysely reseptillä tehtävistä räätälöidyistä jalkateräortooseista. Journal of the American Podiatric Medical Association 2004;94(4):363-367.

6. Gross ML, Davlin LB, Evanski PM. Ortoosikengän pohjallisten tehokkuus pitkän matkan juoksijoilla. The American Journal of Sports Medicine 1991;19(4):409-412.

7. MacLean C, McClay Davis I ja Hamill CL, Influence of a custom foot orthotic intervention on lower extremity dynamics in healthy runners. Clinical Biomechanics 2006;21:623-630.

8. Nester CJ, van der Linden ML, Bowker P. Effect of foot orthoses on the kinematics and kinetics of normal walking gait. Gait and Posture 2003;17:2003.

9. Mundermann A, Nigg BM, Humble RN, et al. Foot orthotics affect lower extremity kinematics and kinetics during running. Clinical Biomechanics 2003;18:254-262.

10. Stacoff A, Reinschmidt C, Nigg BM, et al. Effects of foot orthoses on skeletal motion during running. Clinical Biomechanics 2000;15:54-64.

11. Kitaoka HB, Luo ZP, Kura H, et al. Effect of foot orthoses on 3-dimensional kinematics of flatfoot: A cadaveric study. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation 2002;83:876-879.

12. Stackhouse CL, McClay Davis I, Hamill J. Ortoosi-interventio etujalkaterän ja takajalkaterän iskun juoksumalleihin. Clinical Biomechanics 2004;19:64-70.

13. Williams DS, McClay Davis I, Baitch SP. Käänteisten ortoosien vaikutus alaraajojen mekaniikkaan juoksijoilla. Medicine & Science in Sports & Exercise 2003;35(12):2060-2068.

14. Menz HB, Lord SR. Jalkaongelmien osuus liikkumisvaikeuksiin ja kaatumisiin yhteisössä asuvilla iäkkäillä ihmisillä. J Am Geriatr Soc 2001;49(12):1651-6.

15. Imhauser CW, Abidi NA, Frankel DZ, et al. Biomekaaninen arviointi ulkoisten stabilisaattoreiden tehokkuudesta hankitun lattajalan epämuodostuman konservatiivisessa hoidossa. Foot Ankle Int 2002;23(8):727-37.

16. Kitaoka HB, Luo ZP, Kura H, et al. Effect of foot orthoses on 3-dimensional kinematics of flatfoot: a cadaveric study. Arch Phys Med Rehabil 2002;83(6):876-9.

17. Perry SD. Ikään liittyvän jalkapohjan pinnan tuntemattomuuden ja pitkälle edenneen tuntemattomuuden alkamisiän arviointi iäkkäillä aikuisilla käyttämällä tärinä- ja kosketustuntotestejä. Neurosci Lett 2006;392(1-2):62-7.

18. Perry SD, Radtke A, McIlroy WE, et al. Tasapainoa parantavan pohjallisen tehokkuus ja vaikuttavuus. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2008;63(6):595-602.

19. Perry SD, Radtke A, Goodwin CR. Jalkineiden välipohjamateriaalin kovuuden vaikutus dynaamiseen tasapainonhallintaan odottamattoman kävelyn lopettamisen aikana. Gait Posture 2007;25(1):94-8.

20. Menant JC, Perry SD, Steele JR, et al. Kengän ominaisuuksien vaikutus dynaamiseen vakauteen käveltäessä tasaisilla ja epätasaisilla pinnoilla nuorilla ja iäkkäillä ihmisillä. Arch Phys Med Rehabil 2008;89(10):1970-1976.

21. Perry SD, Goodwin KM. Ortoosin korkeuden asteittaisen lisäämisen vaikutus dynaamiseen vakauteen toiminnallisilla tasajalkaisilla henkilöillä. Esitetty Pohjois-Amerikan biomekaniikan kongressissa, Ann Arbor, Michigan, elokuu 2008.

22. Cunningham EA, Perry SD. Mediaalisen kaarituen kinemaattiset vaikutukset alaraajoihin funktionaalisesti litteäjalkaisilla henkilöillä. Esitetty Pohjois-Amerikan biomekaniikan kongressissa, Ann Arbor, Michigan, elokuu 2008

23. Perry SD, Bombardier E, Radtke A, Tiidus PM. Hormonikorvaus ja voimaharjoittelu vaikuttavat positiivisesti tasapainoon kävelyn aikana vaihdevuosien jälkeisillä naisilla: pilottitutkimus. Journal of Sport Science and Medicine 2005;4:372-381.

24. Clarke TE, Frederick EC, Hamill CL. Kengän suunnitteluparametrien vaikutukset takajalan ohjaukseen juoksussa. Med Sci Sports Exerc 1983;15(5):376-81.

25. Nigg BM, Cole GK, Nachbauer W. Jalkaterän kaaren korkeuden vaikutukset alaraajojen kulmaliikkeeseen juoksussa. Journal of Biomechanics 1993;26(8):909-916.

Kuvan kuvatekstit

Kuva 1: A. Kaaren romahtamisen osoittaminen painon kantamisen aikana, B. Todisteet kaaren muodostumisesta ilman painon kantamista.

Kuva 2: A. Mediaalinen näkymä kaari-insertistä, B. Medial-Superior-näkymä kaari-insertistä, C. Superior-näkymä kaari-insertistä.

Kuva 3: Kaaren korkeuden määrittäminen subtalaarisesta neutraalista jalkakipsistä.

Kuva 4: Mukautettuihin pohjallisiin asetetut kaari-insertit.

Kuva 5: Ortoositoimenpiteen vaikutus takajalkaterän liikkeeseen ja sääriluun sisäiseen kiertoon juostessa nopeudella 2,0 m/s.

Kuva 6: Ortoositoimenpiteen vaikutus maksimaaliseen ja minimaaliseen massakeskipisteen ja tukipisteen väliseen liikerataan (COM-BOS-arvo) mediaalis-lateraalis-suunnassa.