Summary

Yaşlılarda Ayak Çekirdek Sisteminin İşlevinin Değerlendirilmesi

Published: March 11, 2022
doi:

Summary

Ayağın fonksiyonel çekirdek stabilitesi, insanın statik duruşuna ve dinamik aktivitelerine katkıda bulunur. Bu makale, üç alt sistemi birleştiren ayak çekirdek sisteminin işlevi için kapsamlı bir değerlendirme önermektedir. Farklı popülasyonlar arasında ayak fonksiyonunu keşfetmek için artan farkındalık ve çok yönlü protokol sağlayabilir.

Abstract

Vücut ve zemini birbirine bağlayan karmaşık bir yapı olan ayak, insanın statik ve dinamik faaliyetlerinde postüral kontrole katkıda bulunur. Ayak çekirdeği, ayak hareketini ve stabilitesini kontrol eden ayak çekirdeği sisteminde birleşen pasif, aktif ve nöral alt sistemlerin işlevsel karşılıklı bağımlılığına dayanır. Yükten sorumlu ayak kemeri (pasif alt sistem), ayağın fonksiyonel çekirdeği olarak kabul edilir ve normal ayak fonksiyonları için stabilitesi gereklidir. Yaşlılarda, ayak fleksör kaslarının zayıflığı, anormal ayak duruşları ve plantar duyusal duyarlılığın azalması gibi ayağın fonksiyonel anormallikleri yaygın olarak bildirilmiştir. Bu yazıda, ayak çekirdek alt sistemlerine dayalı olarak ayak fonksiyonunu değerlendirmek için kapsamlı bir yaklaşım tanıtılmıştır. Ayak kası (aktif alt sistem) fonksiyonunu değerlendirmek için ayak intrensik ve ekstrinsik kaslarının kuvveti ve morfolojisi kullanıldı. Ayak intrinsik kaslarının fonksiyonunu belirlemek için doming kuvvet testi uygulanırken, toe fleksiyon kuvveti testi daha çok ekstrinsik kasların fonksiyonuna odaklanmıştır. Ayak arkı (pasif alt sistem) fonksiyonunu değerlendirmek için naviküler düşme testi ve ayak postür indeksi uygulandı. Nöral alt sistem için, ayağın dokuz bölgesinde plantar dokunsal duyarlılığı değerlendirmek için plantar ışık dokunma eşiği testi ve iki nokta ayrım testi kullanıldı. Bu çalışma, yaşlılarda ve diğer popülasyonlarda ayak çekirdeği fonksiyonu hakkında yeni bilgiler sunmaktadır.

Introduction

İnsan ayağı, ayağa bağlanan kemikler, kaslar ve tendonlardan oluşan oldukça karmaşık bir yapıdır. Alt ekstremitenin bir segmenti olarak, ayak sürekli olarak destek yüzeyi ile doğrudan kaynak teması sağlar ve bu nedenle ağırlık taşıma görevlerinekatkıda bulunur 1. Kaslar ve pasif yapılar arasındaki karmaşık biyomekanik etkileşime dayanan ayak, şok emilimine katkıda bulunur, düzensiz yüzeylere uyum sağlar ve momentum üretir. Kanıtlar, ayağın postüral stabiliteye, yürümeye ve koşmaya anlamlı bir şekilde katkıda bulunduğunu göstermektedir 2,3,4.

McKeon5 tarafından 2015 yılında önerilen yeni bir paradigmaya göre, ayak çekirdeği, ayak hareketini ve stabilitesini kontrol eden ayak çekirdeği sisteminde birleşen pasif, aktif ve nöral alt sistemlerin işlevsel karşılıklı bağımlılığına dayanmaktadır. Bu paradigmada, ayak kemiği anatomisi, uzunlamasına kemerleri ve enine metatarsal kemerleri içeren ve yük değişikliklerine esnek bir şekilde uyum sağlayan fonksiyonel yarım kubbeyi oluşturur6. Bu yarım kubbe ve bağlar ve eklem kapsülleri dahil olmak üzere pasif yapılar pasif alt sistemi oluşturur. Ek olarak, aktif alt sistem ayak iç kasları, dış kaslar ve tendonlardan oluşur. İçsel kaslar, ayak kemerlerini, yük bağımlılığını ve modülasyonu 7,8 desteklemekten sorumlu lokal stabilizatörler olarak işlev görürken, dışsal kaslar küresel hareket ettiriciler olarak ayak hareketi üretir. Nöral alt sistem için, plantar fasya, bağlar, eklem kapsülleri, kaslar ve tendonlardaki çeşitli duyusal reseptörler (örneğin, kapsüloligamanöz ve kutanöz reseptörler) ayak kubbesi deformasyonuna, yürüyüşüne ve dengesine katkıda bulunur 9,10.

Birkaç araştırmacı, ayağın günlük aktivitelere iki ana şekilde katkıda bulunduğunu öne sürmüştür. Bunlardan biri, fonksiyonel ark yoluyla mekanik destek ve alt ekstremite kasları arasındaki modülasyondur. Diğeri,11 pozisyonu hakkında plantar duyusal bilgilerin girişidir. Ayak çekirdek sistemine bağlı olarak, ayak duruşu, içsel ve dışsal ayak kaslarının gücü ve duyu duyarlılığı dahil olmak üzere bu sistemdeki eksiklikler, hareketlilik ve denge zayıflığına yatkınlık yaratabilir 9,11,12,13.

Bununla birlikte, ilerleyen yaşla birlikte, ayak veya ayak parmağı deformiteleri, ayak veya ayak parmağı kuvvetinin zayıflığı, plantar basınç dağılımı ve azalmış plantar dokunsal hassasiyet dahil olmak üzere ayağın yönünde, biyomekaniğinde, yapısında ve işlevinde değişiklikler yaygın olarak meydana gelir 14,15,16,17. Ayak parmağı deformitesinin varlığı ve halluks valgusun şiddeti yaşlılarda mobilite ve düşme riski ile ilişkilidir11,18. Ayrıca, eskiden göz ardı edilen ayak fleksör kaslarının gücü, yaşlılarda dengeye katkıda bulunur19. Bu arada, yaşlılar ayrıca diyabet, periferik arter hastalığı, nöropati ve osteoartrit gibi patolojilerle ilişkili ayak rahatsızlıklarına sahip olma riski daha yüksektir20,21.

Özellikle yaşlılarda ayağın değerlendirilmesi, muayenesi ve sağlık bakımı giderek daha fazla dikkat çekmektedir14,21. Bununla birlikte, ayak çekirdek sisteminin işlevinin kapsamlı değerlendirmesini araştırmak için sınırlı bir çalışma vardır. Yaşlılarda ağrı ve tırnak, cilt, kemik/eklem ve nörovasküler bozukluklar gibi ayak patolojik problemlerini araştırmayı amaçlayan çok sayıda çalışma 21,22,23. Ayağın günlük aktiviteler sırasında mekanik destek ve duyusal girdide ve fonksiyonel bir çekirdek sistem olarak rolünün tanınması ve değerlendirilmesi gerekir, bu da önceki çalışmalarda göz ardı edilmiştir. Özellikle, intrensek ve dışsal kaslar da dahil olmak üzere ayak aktif bileşenleri, lokal stabilizatörler ve küresel hareket ettiriciler olarak çalışır ve statik duruş ve dinamik harekette ayak stabilitesine ve davranışına katkıda bulunur5.

Ayak parmağı fleksiyon kuvvetinin tek başına ayak kas gücünü temsil ettiği bildirilir ve ayrıca ayak fonksiyonu ile denge ve hareketlilik gibi diğer sağlık durumları arasındaki ilişkiyi araştırmak için kullanılır 24,25,26. Doğal olarak, ayak kas kuvveti, içsel ve dışsal kasların hareketini ayırt etmekle sınırlıdır. Ayrıca, kağıt kavrama testi ve içsel pozitif test de dahil olmak üzere çeşitli testler, güvenilirliği ve geçerliliği zayıf olan nicel olmayan testler olarak eleştirilmiştir 7,27. Son zamanlarda, içsel ayak kas kuvvetini ölçmek için ayak kubbe kuvvetinin yeni bir değerlendirmesi bildirilmiş ve iyi bir geçerliliğe sahip olduğu gösterilmiştir28. Kubbe (kısa ayak hareketi) gücünü ölçerek, içsel kasın işlevinin doğrudan ölçülmesine katkıda bulunur.

Bu nedenle, burada ayak çekirdek sistemine, özellikle aktif alt sistemin işlevine dayalı olarak yaşlılarda ayağın özelliklerini keşfetmeyi amaçlayan bir protokol önerilmiştir. Bu protokol, yaşlılarda pasif, aktif ve nöral alt sistem dahil olmak üzere ayak çekirdeği stabilitesini araştırmak için kapsamlı bir değerlendirme sağlar. Ayrıca, plantar fasiit, düz tabanlık ve diyabet gibi çeşitli sağlık durumlarında ayak çekirdek fonksiyonunda değişiklikler bildirilmiştir 24,29,30. Gelecekteki çalışmalarda, farklı popülasyonlar arasında ayak fonksiyonunun çok boyutlu bir ölçümde değerlendirilmesine yardımcı olabilir.

Protocol

Bu çalışma, Şanghay Spor Üniversitesi Spor Hekimliği ve Rehabilitasyon Merkezi’nde yürütülmüştür ve Şanghay Spor Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylanmıştır (No. 102772020RT001). Testten önce katılımcılara deney amacı ve prosedürleri hakkında detaylar verildi; Tüm katılımcılar bilgilendirilmiş onam belgesini imzaladı. 1. Katılımcı seçimi (1) 60 yaşın üzerindeki katılımcıları dahil edin; (2) tek başına ayakta durabil…

Representative Results

Bu çalışmaya ölçüm için 84 katılımcı dahil edilmiştir. Genç grup, yaş ortalaması 22.4 ± 2.9 yıl ve boyu 1.60 ± 0.05 m olan 42 üniversite öğrencisinden oluşmaktadır. Yaşlı grubu, yaş ortalaması 68.9 ± 3.3 yıl ve boyu 1.59 ± 0.05 m olan 42 toplumda yaşayan yaşlıyı içeriyordu. Temsili etkin alt sistem sonuçlarıAyak kaslarının morfolojisi ve gücü, aktif alt sistemin işlevini belirlemek için kullanılır. Kas gücü verileri ağırlığ…

Discussion

Sunulan protokol, pasif, aktif ve nöral alt sistemler dahil olmak üzere ayak çekirdek stabilitesini araştırmak için kapsamlı bir değerlendirme sağlayan yaşlılarda ayağın özelliklerini ölçmek için kullanılır. Bu yeni paradigma, günlük aktivitelerde ayağı stabilize etmek ve sensorimotor işlevi sürdürmek için etkileşime giren ayak fonksiyonunu aydınlatır33. Önceki çalışmalarda, araştırmacılar ayak deformitesini keşfetmeye daha fazla önem verdiler; ayak fleksiyon…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar, Şanghay Onuncu Halk Hastanesi (YNCR2C022) Yetiştirme Programının finansmanını kabul ediyor.

Materials

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.

References

  1. Guidozzi, F. Foot problems in older women. Climacteric: The Journal of the International Menopause Society. 20 (6), 518-521 (2017).
  2. Zelik, K. E., Honert, E. C. Ankle and foot power in gait analysis: Implications for science, technology and clinical assessment. Journal of Biomechanics. 75, 1-12 (2018).
  3. Farris, D. J., Kelly, L. A., Cresswell, A. G., Lichtwark, G. A. The functional importance of human foot muscles for bipedal locomotion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (5), 1645-1650 (2019).
  4. Bruijn, S. M., van Dieen, J. H. Control of human gait stability through foot placement. Journal of The Royal Society Interface. 15 (143), 20170816 (2018).
  5. McKeon, P. O., Hertel, J., Bramble, D., Davis, I. The foot core system: a new paradigm for understanding intrinsic foot muscle function. British Journal of Sports Medicine. 49 (5), 290 (2015).
  6. McKenzie, J. The foot as a half-dome. British Medical Journal. 1 (4921), 1068-1069 (1955).
  7. Soysa, A., Hiller, C., Refshauge, K., Burns, J. Importance and challenges of measuring intrinsic foot muscle strength. Journal of Foot and Ankle Research. 5 (1), 29 (2012).
  8. Kelly, L. A., Cresswell, A. G., Racinais, S., Whiteley, R., Lichtwark, G. Intrinsic foot muscles have the capacity to control deformation of the longitudinal arch. Journal Of the Royal Society Interface. 11 (93), 20131188 (2014).
  9. Galica, A. M., et al. Subsensory vibrations to the feet reduce gait variability in elderly fallers. Gait & Posture. 30 (3), 383-387 (2009).
  10. Park, J. H. The effects of plantar perception training on balance and falls efficacy of the elderly with a history of falls: A single-blind, randomized controlled trial. Archives of Gerontology and Geriatrics. 77, 19-23 (2018).
  11. Menz, H. B., Morris, M. E., Lord, S. R. Foot and ankle characteristics associated with impaired balance and functional ability in older people. The journals of gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 60 (12), 1546-1552 (2005).
  12. Cobb, S. C., Bazett-Jones, D. M., Joshi, M. N., Earl-Boehm, J. E., James, C. R. The relationship among foot posture, core and lower extremity muscle function, and postural stability. Journal of Athletic Training. 49 (2), 173-180 (2014).
  13. Koyama, K., Yamauchi, J. Altered postural sway following fatiguing foot muscle exercises. PloS One. 12 (12), 0189184 (2017).
  14. Rodriguez-Sanz, D., et al. Foot disorders in the elderly: A mini-review. Disease-a-Month: DM. 64 (3), 64-91 (2018).
  15. Osoba, M. Y., Rao, A. K., Agrawal, S. K., Lalwani, A. K. Balance and gait in the elderly: A contemporary review. Laryngoscope Investigative Otolaryngology. 4 (1), 143-153 (2019).
  16. Gimunova, M., Zvonar, M., Mikeska, O. The effect of aging and gender on plantar pressure distribution during the gait in elderly. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 20 (4), 139-144 (2018).
  17. Cen, X., Jiang, X., Gu, Y. Do different muscle strength levels affect stability during unplanned gait termination. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 21 (4), 27-35 (2019).
  18. Mickle, K. J., Munro, B. J., Lord, S. R., Menz, H. B., Steele, J. R. ISB Clinical Biomechanics Award 2009: toe weakness and deformity increase the risk of falls in older people. Clinical Biomechanics. 24 (10), 787-791 (2009).
  19. Spink, M. J., et al. Foot and ankle strength, range of motion, posture, and deformity are associated with balance and functional ability in older adults. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 92 (1), 68-75 (2011).
  20. Singhal, A., Segal, A. R., Munshi, M. N. Diabetes in long-term care facilities. Current Diabetes Reports. 14 (3), 464 (2014).
  21. James, K., Orkaby, A. R., Schwartz, A. W. Foot examination for older adults. The American Journal of Medicine. 134 (1), 30-35 (2021).
  22. Awale, A., et al. Foot function, foot pain, and falls in older adults: The Framingham foot study. Gerontology. 63 (4), 318-324 (2017).
  23. Stolt, M., Suhonen, R., Voutilainen, P., Leino-Kilpi, H. Foot health in older people and the nurses’ role in foot health care–a review of literature. Scandinavian Journal of Caring Sciences. 24 (1), 194-201 (2010).
  24. Kusagawa, Y., et al. Toe flexor strength is associated with mobility in older adults with pronated and supinated feet but not with neutral feet. Journal of Foot and Ankle Research. 13 (1), 55 (2020).
  25. Yamauchi, J., Koyama, K. Toe flexor strength is not related to postural stability during static upright standing in healthy young individuals. Gait & Posture. 73, 323-327 (2019).
  26. Uritani, D., Fukumoto, T., Matsumoto, D., Shima, M. The relationship between toe grip strength and dynamic balance or functional mobility among community-dwelling Japanese older adults: A cross-sectional study. Journal of Aging and Physical Activity. 24 (3), 459-464 (2016).
  27. Menz, H. B., Zammit, G. V., Munteanu, S. E., Scott, G. Plantarflexion strength of the toes: age and gender differences and evaluation of a clinical screening test. Foot & Ankle International. 27 (12), 1103-1108 (2006).
  28. Ridge, S. T., Myrer, J. W., Olsen, M. T., Jurgensmeier, K., Johnson, A. W. Reliability of doming and toe flexion testing to quantify foot muscle strength. Journal of Foot and Ankle Research. 10, 55 (2017).
  29. Wang, X., Chen, L., Liu, W., Su, B., Zhang, Y. Early detection of atrophy of foot muscles in Chinese patients of type 2 diabetes mellitus by high-frequency ultrasonography. Journal of Diabetes Research. 2014, 927069 (2014).
  30. Jung, D. Y., Koh, E. K., Kwon, O. Y. Effect of foot orthoses and short-foot exercise on the cross-sectional area of the abductor hallucis muscle in subjects with pes planus: a randomized controlled trial. Journal of Back and Musculoskeletal Rehabilitation. 24 (4), 225-231 (2011).
  31. Snyder, B. A., Munter, A. D., Houston, M. N., Hoch, J. M., Hoch, M. C. Interrater and intrarater reliability of the semmes-weinstein monofilament 4-2-1 stepping algorithm. Muscle & Nerve. 53 (6), 918-924 (2016).
  32. Redmond, A. C., Crane, Y. Z., Menz, H. B. Normative values for the Foot Posture Index. Journal of Foot and Ankle Research. 1 (1), 6 (2008).
  33. McKeon, P. O., Fourchet, F. Freeing the foot: integrating the foot core system into rehabilitation for lower extremity injuries. Clinics in Sports Medicine. 34 (2), 347-361 (2015).
  34. Navarro-Peternella, F. M., Teston, E. F., Dos Santos Santiago Ribeiro, B. M., Marcon, S. S. Plantar cutaneous sensory stimulation improves foot sensibility and gait speed in older adults with diabetes: A clinical trial. Advances in Skin & Wound Care. 32 (12), 568-573 (2019).
  35. Felicetti, G., Thoumie, P., Do, M. C., Schieppati, M. Cutaneous and muscular afferents from the foot and sensory fusion processing: Physiology and pathology in neuropathies. Journal of the Peripheral Nervous System: JPNS. 26 (1), 17-34 (2021).
  36. Park, D. J., Lee, K. S., Park, S. Y. Effects of two foot-ankle interventions on foot structure, function, and balance ability in obese people with Pes Planus. Healthcare. 9 (6), 667 (2021).
  37. Garth, W. P., Miller, S. T. Evaluation of claw toe deformity, weakness of the foot intrinsics, and posteromedial shin pain. The American Journal of Sports Medicine. 17 (6), 821-827 (1989).
  38. Machado, A. S., Bombach, G. D., Duysens, J., Carpes, F. P. Differences in foot sensitivity and plantar pressure between young adults and elderly. Archives of Gerontology and Geriatrics. 63, 67-71 (2016).
  39. Scott, G., Menz, H. B., Newcombe, L. Age-related differences in foot structure and function. Gait & Posture. 26 (1), 68-75 (2007).
  40. Protopapas, K., Perry, S. D. The effect of a 12-week custom foot orthotic intervention on muscle size and muscle activity of the intrinsic foot muscle of young adults during gait termination. Clinical Biomechanics. 78, 105063 (2020).
  41. Mickle, K. J., Angin, S., Crofts, G., Nester, C. J. Effects of age on strength and morphology of toe flexor muscles. The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy. 46 (12), 1065-1070 (2016).
  42. Endo, M., Ashton-Miller, J. A., Alexander, N. B. Effects of age and gender on toe flexor muscle strength. Journal of Gerontology: MEDICAL SCIENCES. 57 (6), 392-397 (2002).
  43. Mickle, K. J., Nester, C. J., Crofts, G., Steele, J. R. Reliability of ultrasound to measure morphology of the toe flexor muscles. Journal of Foot and Ankle Research. 6 (1), 12 (2013).
  44. Headlee, D. L., Leonard, J. L., Hart, J. M., Ingersoll, C. D., Hertel, J. Fatigue of the plantar intrinsic foot muscles increases navicular drop. Journal of electromyography and kinesiology : official journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology. 18 (3), 420-425 (2008).
  45. Han, J., Park, S., Jung, S., Choi, Y., Song, H. Comparisons of changes in the two-point discrimination test following muscle fatigue in healthy adults. Journal of Physical Therapy Science. 27 (3), 551-554 (2015).
  46. Greenman, R. L., et al. Foot small muscle atrophy is present before the detection of clinical neuropathy. Diabetes Care. 28 (6), 1425-1430 (2005).
  47. Viseux, F. J. F. The sensory role of the sole of the foot: Review and update on clinical perspectives. Neurophysiologie Clinique = Clinical Neurophysiology. 50 (1), 55-68 (2020).
  48. Sakamoto, K., Kudo, S. Morphological characteristics of intrinsic foot muscles among flat foot and normal foot using ultrasonography. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 22 (4), 161-166 (2020).
  49. Cheung, R. T. H., Sze, L. K. Y., Mok, N. W., Ng, G. Y. F. Intrinsic foot muscle volume in experienced runners with and without chronic plantar fasciitis. Journal of Science and Medicine in Sport. 19 (9), 713-715 (2016).

Play Video

Cite This Article
Lai, Z., Hu, X., Xu, L., Dong, K., Wang, L. Evaluating the Function of the Foot Core System in the Elderly. J. Vis. Exp. (181), e63479, doi:10.3791/63479 (2022).

View Video