Optymalna wysokość łuku dla pacjenta z funkcjonalnym płaskostopiem może zależeć od celów postępowania ortotycznego. Badania sugerują, że wysokość łuku bezpośrednio wpływa na nadmierny ruch, ale kontrolowanie równowagi dynamicznej może wymagać bardziej zindywidualizowanego podejścia.

By Stephen D. Perry, PhD, E. Anne Cunningham, Msc, CPed, and Kelly M. Goodwin, BSc

Interakcja między stopą a jej otoczeniem jest krytyczna we wszystkich formach chodu. Podczas biegu, stopa zapewnia elastyczną strukturę lądowania, która jest przystosowana do umieszczania i przyjmowania ciężaru podczas pierwszego kontaktu. Następnie, podczas odepchnięcia, stopa zapewnia sztywną strukturę, która pozwala na przeniesienie sił wytworzonych przez mięśnie dolnej części nogi, aby napędzić ciało do przodu. Podczas chodzenia siły są znacznie mniejsze, ale teraz stopa działa jak neuromechaniczny przewodnik, który dostarcza zarówno informacji sensorycznych, jak i przenosi siły mechaniczne w celu utrzymania stabilności ciała. Wszystkie te funkcje występują we wszystkich formach chodu, ale znaczenie każdej z tych ról zależy od rodzaju chodu, który jest brany pod uwagę. Ze względu na znaczenie tego typu interfejsu pomiędzy stopą a jej otoczeniem, zastosowanie wkładek ortopedycznych ma kluczowe znaczenie dla zachowania tych funkcji.

Zniekształcenie płaskostopia lub pes planus jest najczęstszą patologią stóp u pacjentów w każdym wieku.1 Zniekształcenie to może wiązać się z dyskomfortem i bólem, niestabilnością, poważnymi problemami ze stawami stopy, kostki, kolana i dolnej części pleców, niewłaściwym ustawieniem i napięciem posturalnym. Jednakże, osoby z tą deformacją mogą również nie odczuwać żadnych objawów. W obrębie pes planus funkcjonalne (czasem określane jako „elastyczne”) płaskostopie (FFF) definiuje się jako stopę hipermobilną z nadmiernym koślawieniem tylnej części stopy i minimalną wysokością łuku przyśrodkowo-podłużnego przy obciążeniu (ryc. 1A; łuk jest widoczny przy braku obciążenia, ryc. 1B).1 Najczęściej FFF leczy się za pomocą wkładek ortopedycznych dostosowanych do indywidualnych potrzeb, które pomagają w wyrównaniu łuku i zapewniają stabilność. Badania, które zostaną tu omówione, będą dotyczyły dwóch aspektów chodu; jednym z nich będzie kinematyka kończyny dolnej i stopy podczas biegu, wykazywana przez osoby z funkcjonalnym płaskostopiem, gdy stosowane jest podparcie łuku. Drugi będzie dotyczył wpływu tych podpór, noszonych przez osoby z funkcjonalnym płaskostopiem, na dynamiczną kontrolę równowagi podczas chodu.

Wskazania do stosowania ortez

Obecnie, zalecane jest stosowanie wkładek ortopedycznych u osób z objawowym płaskostopiem w celu kontroli nadmiernego ruchu kończyny dolnej podczas biegu. Głównym powodem, dla którego wkładki ortopedyczne dla osób z FFF są przeznaczone do kontroli ruchu podczas biegu, są większe siły doświadczane podczas biegu, które mogą powodować większy ruch oraz urazy/ból.2 Mimo to zalecane wkładki ortopedyczne mogą być stosowane podczas innych aktywności. W literaturze istnieje ogólna zgodność co do skuteczności klinicznej interwencji ortotycznej u biegaczy. W szczególności stosowanie wkładek ortopedycznych pozytywnie wiąże się z zadowoleniem pacjenta2,3 i zmniejszeniem bólu3-6 , co umożliwia powrót do biegania.2 Obecnie badacze starają się zrozumieć mechanizm, dzięki któremu wkładki ortopedyczne powodują to zachęcające zmniejszenie objawów. Spekuluje się, że wkładki ortopedyczne mogą korygować ustawienie kończyny dolnej, zmniejszając nadmierny ruch tylnej części stopy i piszczeli, który zwykle obserwuje się u osób z FFF.7-9 Wydaje się jednak, że na każde badanie, które wskazuje na pozytywny efekt mechaniczny wkładek ortopedycznych w zmniejszaniu nadmiernego ruchu kończyny dolnej,4,7-10 przypada badanie, w którym wykazano, że interwencja ortopedyczna nie ma takiego wpływu.4,10-13

W odniesieniu do dynamicznej kontroli równowagi podczas chodzenia jedyne badania, które można było zlokalizować, dotyczyły modeli zwłok i stosowania wkładek ortopedycznych w sytuacjach statycznych. Wraz z wiekiem niezamierzone upadki powodują wyniszczające urazy. Chociaż upadki są złożone i wiąże się z nimi wiele czynników, obuwie i problemy ze stopami odgrywają główną rolę w kontroli równowagi w celu uniknięcia upadków.14 Imhauser i wsp.15 określili ilościowo i porównali skuteczność ortez w leczeniu deformacji płaskostopia na modelach zwłok w sytuacji statycznej

sytuacji i stwierdzili, że ortezy stabilizują i przywracają przyśrodkowy łuk podłużny. Ponadto Kitaoka i wsp.16 wykazali znaczącą poprawę ustawienia łuku i strukturalnego ustawienia kończyn dolnych przy zastosowaniu ortez u kadawerów. Biorąc jednak pod uwagę ograniczenia literatury, możliwość przeniesienia wyników badań ma niewielką wartość kliniczną, ponieważ wszystkie badania koncentrowały się głównie na warunkach statycznych.

Nasze obecne zainteresowania badawcze obejmują funkcję stopy,17,18 obuwie,19,20 i interwencje ortotyczne,21,22 w tym badania osób z funkcjonalnym płaskostopiem. Osoby te zostały uznane za kwalifikujące się do udziału w tych badaniach, jeśli spełniały wcześniej ustalone kryteria płaskostopia funkcjonalnego (FFF) (kryteria te zostały ustalone w porozumieniu z certyfikowanym pedorthistą i zostały przedstawione w innym miejscu (Cunningham i Perry, zgłoszone)). Ponadto wszyscy uczestnicy wypełnili kwestionariusz przesiewowy i zostali wykluczeni z badania, jeśli wykazali jakiekolwiek schorzenia neurologiczne lub fizyczne, które miały wpływ na używanie ich kończyn dolnych. Zatwierdzenie etyczne dla tych badań zostało otrzymane od naszej instytucjonalnej komisji ds. przeglądu etycznego.

Wszyscy uczestnicy (badanie biegania n=19 i badanie chodzenia n=10) byli funkcjonalnie obustronnie płaskostopiu z małym lub żadnym bólem. Każdy uczestnik miał obie stopy odlane przez pedorthistę w neutralnej pozycji subtalarnej. W prezentowanych badaniach zastosowano wkładki łukowe (Ryc. 2). Wysokość łuku podskokowego każdego z uczestników określano ustawiając linijkę na przyśrodkowej krawędzi pierwszego śródstopia i pięty, a następnie mierząc wysokość od przyśrodkowej krawędzi linijki w dół do odlewu wzdłuż osi pionowej (Rycina 3). Wkładki łukowe o wysokości 0%, 33%, 66% i 100% neutralnej wysokości łuku podtalerza zostały stworzone dla każdego uczestnika (Rycina 4).

Badanie kinetyczne

W badaniu biegowym, taśma sportowa została użyta do przyklejenia wsporników łuku do powierzchni podeszwowej stopy, a konkretnie do przyśrodkowego łuku podłużnego. Uczestnicy stwierdzili, że technika przyklejania taśmy nie ograniczała normalnego ruchu stopy. W badaniu dotyczącym chodzenia uczestnicy zostali dobrani pod względem rozmiaru i wyposażeni w identyczne buty do chodzenia (Rockport, World Tour Classic Model; Canton, MA) oraz płaskie wkładki o niestandardowym rozmiarze z przyklejonymi do nich wkładkami łukowymi (Ryc. 3). W obu badaniach, wkładki łukowe o różnych wysokościach były noszone w przypadkowej kolejności podczas eksperymentu.

W badaniu biegowym każdy uczestnik biegł z prędkością 2,0 m/s i 3,0 m/s na bieżni, podczas gdy trójwymiarowa kinematyka kątowa była rejestrowana przy użyciu wielu markerów podczerwieni umieszczonych na dolnej nodze i stopie. Mierzone zmienne kinematyczne obejmowały kąt tylnej części stopy (ruch stopy w płaszczyźnie czołowej względem nogi) oraz rotację piszczeli (względny obrót kończyny dolnej wokół jej długiej osi). Obie miary były reprezentowane w odniesieniu do statycznej próby stania. Każdy z uczestników biegał z każdą z wkładek umieszczonych pod łukiem przyśrodkowym podczas obu warunków prędkości. Wszyscy uczestnicy byli aktywni fizycznie, ale nie byli wyczynowymi biegaczami.

Wyniki badania biegowego (przedstawiono tylko dane dla warunków prędkości 2,0 m/s) sugerują, że wraz ze wzrostem stopnia interwencji ortopedycznej (wysokość wkładki łukowej), występowały znaczące (p < 0,001) spadki maksymalnego kąta tylnej części stopy i maksymalnego kąta rotacji wewnętrznej kości piszczelowej w tej populacji (Rysunek 5). Jednakże, szybkość ruchu tylnej części stopy i szybkość wewnętrznej rotacji piszczeli nie były dotknięte.

Badanie równowagi dynamicznej

Badanie chodu kazało każdemu uczestnikowi przejść przez serię pochylonych platform, które symulowały nierówne powierzchnie (opisane przez Perry et al23) w celu przetestowania dynamicznej kontroli równowagi. Do oszacowania trójwymiarowego ruchu środka masy (COM) ciała i podstawy podparcia (BOS), zdefiniowanej jako powierzchnia styku stóp, użyto zestawu 21 markerów. Dynamiczna kontrola równowagi została określona przez pomiar marginesu stabilności bocznej, zdefiniowanego przez odległość (w płaszczyźnie poprzecznej) między boczną granicą BOS i pozycją COM podczas fazy pojedynczego wsparcia chodu (jak opisano w Perry i wsp.18) Ponownie, każdy uczestnik miał każdą wysokość łuku umieszczoną na pustej wkładce, a następnie w standardowym obuwiu.

Zwiększenie wysokości wkładki łuku wiązało się z wykazanymi statystycznie istotnymi zmianami w stabilności dynamicznej. Największa poprawa nastąpiła przy wysokości łuku 66% (Ryc. 6). Podczas fazy chodu z pojedynczym podparciem, osoby noszące wkładkę o wysokości łuku 66% wykazywały najniższe maksymalne i najwyższe minimalne wartości przyśrodkowo-bocznej różnicy COM-BOS (p < 0,04).

Zmniejszenie kąta tylnego podbicia stopy (powszechnie określanego jako dobry wskaźnik pronacji stopy24) oraz rotacji wewnętrznej kości piszczelowej (która, jak wykazano, ma ścisły związek z pronacją stopy25) wraz ze zwiększoną interwencją ortopedyczną (wysokość wkładki łukowej) podczas biegu, świadczy o bezpośrednim związku pomiędzy wysokością ortezy a mechaniką stopy/nogi. Jednakże, bez powiązanego z tym znaczącego obniżenia wskaźnika kąta nachylenia tylnej części stopy i wskaźnika rotacji wewnętrznej kości piszczelowej, narażenie kończyny dolnej na szybkie zmiany kątowe, które uważa się za główny czynnik przyczyniający się do urazów, może nie zostać zmniejszone w stopniu, jakiego oczekiwano. Wyniki badania dotyczącego chodzenia wskazują, że osoby z funkcjonalnym płaskostopiem doświadczają zwiększonej stabilności dynamicznej, gdy noszą wkładki łukowe, które stanowią 66% ich neutralnej wysokości łuku podtalerza.

Wnioski

Wyniki te podkreślają, że wkładki ortopedyczne są skuteczne w ograniczaniu ruchów stopy i kończyny dolnej u osób z FFF. Wskazują one również, że przyrostowy wzrost wysokości wkładki ortopedycznej ma bezpośredni związek z tym, jak duża zmiana będzie obserwowana w zakresie maksymalnych kątów rotacji wewnętrznej tylnej części stopy i kości piszczelowej.

Dodatkowo, nasze ustalenia sugerują, że bardziej złożony obszar wkładek ortopedycznych i dynamicznej kontroli równowagi nie wydaje się być tak prosty. Zamiast bezpośredniego związku, każda osoba może mieć optymalną wysokość ortezy, która zapewnia optymalną dynamiczną kontrolę równowagi. Te dwa badania sugerują znaczenie uwzględnienia zarówno korzyści płynących z ograniczenia ruchu stopy i nogi, jak i optymalizacji dynamicznej kontroli. Każdy z tych mechanizmów, nadmierny ruch lub utrata równowagi, może spowodować uraz powodujący inwalidztwo.

Stephen D. Perry, MSc, PhD, jest profesorem nadzwyczajnym w dziale kinezjologii & wychowania fizycznego na Uniwersytecie Wilfrid Laurier w Waterloo, Ontario, Kanada. E. Anne Cunningham, MSc, CPed jest stażystką pedorthic w Waterloo, Ontario. Badania nad bieganiem były częścią jej studiów magisterskich na Uniwersytecie Wilfrid Laurier. Kelly M. Goodwin, BSc, MD (kandydatka) jest studentką medycyny na Uniwersytecie w Ottawie. Badania równowagi dynamicznej były jej projektem BSc senior thesis na Wilfrid Laurier University.

Podziękowania: Praca ta była wspierana przez grant operacyjny z Canadian Institutes of Health Research (MOP-77772), a sprzęt był wspierany przez Canadian Foundation for Innovation, Ontario Innovation Trust i Wilfrid Laurier University.

1. Lee MS, Vabore JV, Thomas JL, et al. Diagnostyka i leczenie płaskostopia u dorosłych. 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 i Hodge W. Orthotic survey: Wstępne wyniki. Journal of the American Podiatric Medical Association 1993;83(3):139-148.

4. Nawoczenski DA, Cook TM, Saltzman CL. The effect of foot orthotics on three-dimensional kinematics of the leg and rearfoot during running. Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy 1995;21:317-327.

5. Walter JH, Ng G, Stoltz JJ. A patient satisfaction survey on prescription custom-molded foot orthoses. Journal of the American Podiatric Medical Association 2004;94(4):363-367.

6. Gross ML, Davlin LB, Evanski PM. Effectiveness of orthotic shoe inserts in the long-distance runner. The American Journal of Sports Medicine 1991;19(4):409-412.

7. MacLean C, McClay Davis I, and 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. Orthotic intervention in forefoot and rearfoot strike running patterns. Clinical Biomechanics 2004;19:64-70.

13. Williams DS, McClay Davis I, Baitch SP. Wpływ odwróconych ortez na mechanikę kończyn dolnych u biegaczy. Medicine & Science in Sports & Exercise 2003;35(12):2060-2068.

14. Menz HB, Lord SR. The contribution of foot problems to mobility impairment and falls in community-dwelling older people. J Am Geriatr Soc 2001;49(12):1651-6.

15. Imhauser CW, Abidi NA, Frankel DZ, et al. Biomechanical evaluation of the efficacy of external stabilizers in the conservative treatment of acquired flatfoot deformity. 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. Evaluation of age-related plantar-surface insensitivity and onset age of advanced insensitivity in older adults using vibratory and touch sensation tests. Neurosci Lett 2006;392(1-2):62-7.

18. Perry SD, Radtke A, McIlroy WE, et al. Efficacy and effectiveness of a balance-enhancing insole. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2008;63(6):595-602.

19. Perry SD, Radtke A, Goodwin CR. Influence of footwear midsole material hardness on dynamic balance control during unexpected gait termination. Gait Posture 2007;25(1):94-8.

20. Menant JC, Perry SD, Steele JR, et al. Effects of shoe characteristics on dynamic stability when walking on even and uneven surfaces in young and older people. Arch Phys Med Rehabil 2008;89(10):1970-1976.

21. Perry SD, Goodwin KM. Influence of incremental increases in orthotic height on dynamic stability in functional flatfooted individuals. Przedstawione na North American Congress on Biomechanics, Ann Arbor, Michigan, sierpień 2008.

22. Cunningham EA, Perry SD. Lower extremity kinematic effects of medial arch support among functionally flatfooted individuals. Presented at the North American Congress on Biomechanics, Ann Arbor, Michigan, August 2008

23. Perry SD, Bombardier E, Radtke A, Tiidus PM. Hormone replacement and strength training positively influence balance during gait in post-menopausal females: a pilot study. Journal of Sport Science and Medicine 2005;4:372-381.

24. Clarke TE, Frederick EC, Hamill CL. The effects of shoe design parameters on rearfoot control in running. Med Sci Sports Exerc 1983;15(5):376-81.

25. Nigg BM, Cole GK, Nachbauer W. Effects of arch height of the foot on angular motion of the lower extremities in running. Journal of Biomechanics 1993;26(8):909-916.

Figure Captions

Figure 1: A. Demonstracja zapadania się łuku podczas noszenia ciężarów, B. Dowody formowania się łuku bez noszenia ciężarów.

Rysunek 2: A. Widok przyśrodkowy wkładki łuku, B. Widok przyśrodkowo-górny wkładki łuku, C. Widok górny wkładki łuku.

Rysunek 3: Określenie wysokości łuku na podstawie odlewu stopy neutralnej.

Rysunek 4: Wkładki łukowe umieszczone na wkładkach dopasowanych do indywidualnych potrzeb.

Rysunek 5: Wpływ interwencji ortotycznej na ruch tylnej części stopy i rotację wewnętrzną kości piszczelowej podczas biegu z prędkością 2,0 m/s.

Rysunek 6: Wpływ interwencji ortotycznej na maksymalny i minimalny środek masy-podstawy podparcia (COM-BOS) w kierunku przyśrodkowo-bocznym.