indflydelse af ankerspilsmekanismen på bue-fjedermekanik under dynamisk fodbue deformation

introduktion

gang og løb er integrerede bevægelser til menneskelig bevægelse. Evnen til at manøvrere over konstant varierende overflader ved en række hastigheder lettes af et elegant samspil mellem bevægelser i de mange små artikuleringer af fødderne. Foden tilpasser sig variationer i terræn, hvor den fungerer som en kompatibel struktur, der styrer energiabsorption og overførsel. Foden hjælper dog også med fremdrift under push-off, hvor den opfører sig mere som en stiv håndtag. Denne dikotomiske kompatible stive funktion af foden anses ofte for at spille en nøglerolle i evnen til at gå og løbe på to fødder.

hovedstrukturen, der menes at være ansvarlig for modulering af fodens stivhed, er den mediale langsgående bue (MLA). MLA er dannet af ni knogler (calcaneus, talus, navicular, tre cuneiforms og første tre metatarsals), som understøttes af både ligamentøse og muskulære strukturer, der spænder over længden af MLA . De passive strukturer (f.eks. plantar fascia, lange og korte plantarbånd og calcaneo-navicular ligament) har en særlig vigtig mekanisk rolle i moduleringen af to kendte mekanismer, der menes at forbedre menneskelig bevægelse: buefjederen og ankerspil (figur 1).

buefjederen og ankerspilsmekanismerne skildrer Hver side af fodens dikotom kompatible stive opførsel. Buen er kompatibel og fjederlignende, da den komprimerer i højden og forlænges i længden i de tidlige og midterste faser af gangen. Buen trækker sig derefter tilbage i sen holdning, stiger og forkortes, hvilket kan hjælpe med afstivning af foden og kan hjælpe fremdrift under push-off. På den anden side foreslog Hicks, at buens overgang fra kompatibel til stiv under sen holdning er en funktion af ankerspilets virkning af plantar fascia . Hicks ankerspilsmekanisme antyder, at dorsifleksion af metatarsophalangeal led (MTPJ) under sen holdning producerer vikling af plantar fascia omkring metatarsalhovedet (eller tromle i ankerspil). Denne vikling af plantar fascia trækker på calcaneus, forkorter og hæver buen og inverterer subtalarleddet . Den afgørende antagelse i Hicks ‘ hypotese er, at plantar fascia er ekstremt stiv.

hvis ankerspilsmekanismen modellerede fodens funktion korrekt, ville enhver MTPJ dorsifleksion svare til en ændring i buelængde og højde. Men hvis der er en ændring i buelængde, og MTPJ-vinklen er konstant, skal plantar fascia strække/stamme for at imødekomme denne deformation af foden. Hicks konkluderede, at plantar fascia var stiv nok til at udføre ankerspil handling, med minimal forlængelse. Målt forlængelse og energiafkast af plantar fascia under gang antyder imidlertid, at under dynamiske, belastede opgaver kan effekten af ankerspil reduceres. Tidligere cadaveric og finite-element undersøgelser har undersøgt effekten af at variere MTPJ-vinklen på stammen i plantar fascia , og viste, at stigende dorsifleksion i MTPJ øger belastningen i vævet. Imidlertid, det er uklart, om ændring af MTPJ-vinklen in vivo påvirker buemekanik og energiafkast.

forlængelse af blødt væv i buen, som foden er lastet under bevægelse, er i overensstemmelse med den bue-fjedermekanisme, der foreslås af Ker og kolleger . Anvendelse af cykliske kompressioner på kadaveriske fødder ved belastninger svarende til de jordreaktionskræfter, der blev oplevet under løb, fremhævede de, at plantar fascia og andre ligamentstrukturer i buen bidrog væsentligt til elastisk energilagring og retur. Vi stiller derfor spørgsmålstegn ved, hvordan disse to mekanismer—ankerspil og buefjeder-interagerer for at påvirke formen og funktionen af den mediale langsgående bue som en funktion af MTPJ—vinklen. Ved hjælp af et lignende in vivo eksperimentelt paradigme som Ker og kolleger undersøgte vi , hvordan MTPJ-vinklen påvirker buestivhed, Energetik og kinematik under fodbelastning. Vi antog, at dorsifleksion af tæerne ville reducere deformation af buen ved at forspænde plantar fascia og øge den effektive stivhed i buen. Vi antog også, at en øget stivhed og nedsat deformation af buen med en dorsiflekseret MTPJ ville føre til mindre absorberet og returneret energi i foden sammenlignet med den plantarflekserede MTPJ-tilstand.

metoder

ni raske forsøgspersoner (8M, 1F, middelgr. dev., masse 80 til 12 kg) uden historie med underekstremitetsskade forudsat skriftligt informeret samtykke til at deltage i denne undersøgelse.

en kraftstyret elektromagnetisk aktuator (Linmot PS10-70H400U-BL-J, nti AG Linmot, Sverige) påførte en kompressionskraft ved en af to hastigheder gennem skaftet på motivets bare fod. Kraften blev påført knæet, direkte lodret til navicular, med skaftet i en omtrentlig vinkel på 15 liter til lodret (svarende til sent midt i gang, før hælstigning ) (figur 2). Virkningen af MTPJ-vinklen på buedeformation blev testet ved at fastgøre MTPJ passivt ved 30 liter plantarfleksion, neutral eller 30 liter dorsifleksion i forhold til jorden. En tynd, stiv metalplade vinklet for hver MTPJ-position blev placeret sikkert under fodkuglen. Tæerne blev fastgjort med tape for at forhindre vinkelændringer under testen. Foden var i kontakt med to platforme, svarende til Ker et al. , med platformen under fodkuglen fastgjort på plads med greb. Hælplatformen havde kuglelejer fastgjort til bunden, hvilket gjorde det muligt at oversætte frit i den forreste/bageste retning på et lineært trin. En 6 grad-of-freedom force platform (Bertec, USA), der fangede ved 3700 HS, blev placeret under dette brugerdefinerede apparat. Deltagerne blev bedt om at slappe af, da masser af en kropsvægt blev påført knæet, komprimere, holde og derefter frigive fodbuen. Den hurtige tilstand indlæste foden til en kropsvægt med en belastningshastighed på 3,5 liter 0,7 HK s−1 (middelkurs s.D.), som blev valgt til at inducere en lignende tid som den første top af jordreaktionskraften som at gå mellem 1,0–1,5 m s−1 . Den langsomme tilstand blev indlæst med en hastighed på 1,3 liter 0,1 HK s−1. Kompressionen blev holdt for 0,23 liter 0,05 s for den hurtige tilstand og 1,3 liter 0.3 s for den langsomme tilstand for hver MTPJ vinkel, i en randomiseret rækkefølge.

seks kameraer (Kvalisys, Sverige), prøveudtagning ved 185 HS, fangede de tredimensionelle positioner af 20 retroreflekterende markører (9.0 mm) placeret på hudoverfladen af foden og skaftet. Markørsættet lignede Leardini et al. , med en ekstra markør på enden af både den anden og fjerde proksimale phalanges. Derudover blev tre markører anbragt på en stiv skaftklynge, en markør blev anbragt på den mediale femorale epicondyle, og en markør blev anbragt på den laterale femorale epicondyle. En fodmodel med flere segmenter bestående af bagfoden, mellemfoden og forfoden blev udviklet fra Leardini et al.markørsættet. Fodens tværgående plan er det plan, der indeholder de calcaneale, første metatarsale og femte metatarsale markører. Sagittalplanet er normalt for dette plan og skærer det langs vektoren mellem calcaneus og anden metatarsal markører projiceret ind i tværplanet .

bevægelses-og kraftdataene blev filtreret med et fjerde ordens lavpassmørfilter med en afskæringsfrekvens på 6 timer, valgt fra en hurtig Fourier-transformationsanalyse. Forsøgene blev beskåret ved hjælp af den lodrette dimension af jordreaktionskraften ved en tærskel på 15 N ved hjælp af en brugerdefineret algoritme implementeret i Matlab.

den mediale langsgående buevinkel og MTPJ-vinklen (navngivet F2Ps in ) blev beregnet ud fra en etableret model . Kort sagt er MLA-vinklen fremspringet af vinklen mellem markørerne på den bageste calcaneus, sustentaculum tali af calcaneus og hovedet af den første metatarsal i fodens sagittale plan. MLA-vinklen i begyndelsen af komprimeringen trækkes fra den maksimale MLA-vinkel, der opstod i et forsøg for at give PRISMLA-vinklen. En øget og positiv PRISMLA-vinkel indikerer, at buen forlænges vandret og komprimeres lodret. Vinklen mellem markørerne på den første metatarsale base, det første metatarsale hoved og den proksimale falanks, projiceret ind i sagittalplanet, er MTPJ-vinklen. Referenceneutral position (tæer flade) blev taget uden nogen påført belastning og blev betragtet som nul grader af tå dorsifleksion.

længden af buen var afstanden mellem den bageste calcaneal og den første metatarsale hovedmarkør langs stien til den primære slip af plantar fascia, normaliseret til motivets længste registrerede buelængde (tabel 1). Forlængelse blev defineret som området for buelængden under et forsøg. Buehøjde var den lodrette forskydning af navicularmarkøren i samme dimension som den påførte kraft på knæet. Den oprindelige buehøjde i begyndelsen af forsøget blev trukket fra den laveste buehøjde under forsøget for at beregne buekomprimeringen og normaliseres til den største målte buekomprimering for det pågældende emne (tabel 1). Buehøjden blev differentieret med hensyn til tid til at beregne buehastighed, som blev multipliceret med den lodrette kraft, hvilket resulterede i buekraft. Integration af buekraftkurven over tid for en kompressionscyklus gav det arbejde, der blev udført i buen (figur 3). Den absorberede energi blev taget som intervallet mellem den absolutte største energi målt i et forsøg (mens den er indlæst) og begyndelsen af forsøget (losset); den returnerede energi var forskellen mellem den absorberede energi og energiværdien ved afslutningen af forsøget; og den spredte energi er forskellen mellem den absorberede energi og den returnerede energi (figur 3). Andelen af returneret energi var forholdet mellem energi, der blev returneret til absorberet energi.

for at kvantificere formændringerne i buen blev den akse, som forfodssegmentet roterede i forhold til det bageste fodsegment under buekompressionsforsøgene, beregnet som den spiralformede bevægelsesakse . Den spiralformede akse er defineret som en enkelt akse, om hvilken den tredimensionelle (3D) rotation og langs hvilken 3D-oversættelsen af en stiv krop i forhold til en anden forekommer. Forfodssegmentet blev først registreret på bagfoden for alle rammer. De spiralformede bevægelsesakser blev derefter beregnet mellem den første ramme af forsøget (uden deformation af buen) og fem rammer ved midtpunktet af forsøget (ved punktet for maksimal buedeformation). Det komponentvise gennemsnit af rotationsaksen for disse fem rammer blev taget for at reducere støj og blev udtrykt i det lokale fodkoordinatsystem. Hovedkomponentanalyse blev afsluttet på den gennemsnitlige enhedsvektor for rotationsaksen for hver forsøgstilstand og på tværs af alle forsøgspersoner.

for at teste ankerspilets statiske indgreb blev sammenhængen mellem MTPJ-vinkel og buelængde vurderet, når foden var statisk og losset. MTPJ-vinklen og buelængden blev bestemt for hver forsøgstilstand, hvilket gav seks kombinationer for hver deltager (Langsom/hurtig for dorsiflekseret/neutral/plantarflekseret). En variansanalyse (ANOVA) testede den mindste kvadraters lineære regression for de samlede datapunkter.

en tovejs gentagne målinger ANOVA undersøgte effekten af MTPJ-vinkel (30 liter dorsifleksion/30 liter plantarfleksion) og belastningshastighed (hurtig/langsom) på buens Energetik (absorberet, returneret og spredt energi og energiforholdet) og de kinematiske målinger af buen (bueforlængelse, buekompression, KRYMLA-vinkel, krymp-spiralaksrotation). For at forenkle analysen blev den neutrale tilstand ikke medtaget i ANOVA.

parrede prøve t-test evaluerede forskelle i hovedkomponenterne i rotationsakserne mellem MTPJ-vinkler og hastigheder.

alfa-niveauet blev sat til 0,05. Alle analyser blev gennemført ved hjælp af brugerdefinerede programmer skrevet i Matlab (Matlab, Natick MA). Medmindre andet er angivet, er alle værdier middelværdi 1 standardafvigelse.

resultater

i en ubelastet, statisk position var buelængden kortere med 5 lig 1% (af den maksimale længde), når tæerne blev dorsiflekseret sammenlignet med plantarflekseret (p < 0,01) (figur 4). Hvert emne oplevede en faldende buelængde, da MTPJ-vinklen varierede fra plantarfleksion til dorsifleksion. Der var en signifikant emnespecifik lineær sammenhæng mellem buelængden og MTPJ-vinklen (R2 > 0,92). Den samlede hældning havde også et signifikant lineært forhold (R2 = 0,67, p < 0,01) (figur 4).

Tåvinkeltilstand under fodkompression havde en betydelig indflydelse på den energi, der blev absorberet og spredt af buen (tabel 2) (Figur 5). I sammenligning med den plantarflekserede MTPJ (P) fik den dorsiflekserede MTPJ (D) buen til at absorbere mere energi (D = 23,1 liter 8,0 mJ kg−1, P = 20,6 liter 5,4 MJ kg−1, p < 0,05) og sprede mere energi (D = 7,5 liter 4,4 MJ kg−1, P = 6,2 liter 3,4 MJ kg−1, p < 0, 05). MTPJ-vinklen havde imidlertid ikke en signifikant effekt på den returnerede energi (D = 15, 6 liter 5, 4 mJ kg−1, P = 14, 5 liter 4.9 MJ kg-1, p = 0,08) eller forholdet mellem returneret energi (D = 0,68 liter 0,11, P = 0,70 liter 0,14, p = 0,11).

kompressionshastigheden, enten hurtig (F) eller langsom (s), påvirkede buens energi (tabel 2). Når foden blev komprimeret hurtigt, blev mere energi absorberet (F = 24,2 liter 8,1 mJ kg−1, S = 19,5 liter 4,5 MJ kg−1, p < 0,05) og returneret (F = 17,3 liter 5,6 MJ kg−1, S = 12,8 liter 3,4 MJ kg−1, p < 0,01) sammenlignet med når foden blev komprimeret langsomt. Interessant nok var den energi, der blev spredt, ikke signifikant forskellig mellem de to hastigheder (F = 6, 9 liter 5, 0 mJ kg−1, S = 6, 7 liter 2, 7 mJ kg−1, p = 0.86) andelen af returneret energi var heller ikke (F = 0,72 liter 0,14, S = 0,66 liter 0,10, p = 0,19).

MTPJ-vinklen påvirkede også kinematikken ved fodkompression med en signifikant effekt i forlængelsen af buen. Den dorsiflekserede MTPJ øgede forlængelsen af buen under belastningsforsøgene (D = 0,0085 liter 0,0026, P = 0,0053 liter 0,0020, p < 0,01) sammenlignet med da MTPJ blev plantarflekseret. Der var ingen signifikante effekter på arch kompression (D = 0.72 ± 0.16, P = 0.69 ± 0.11, p = 0.23), ΔMLA vinkel (D = 2.6 ± 0.9°, P = 2.8 ± 0.7°, p = 0.25) eller drejning af den spiralformede akse (D = 4,2 liter 2,1 liter, P = 3,6 liter 0,9 liter, p = 0,20) (tabel 2). Der var ingen signifikante interaktionseffekter på nogen af variablerne mellem kompressionshastighed og tåtilstand.

den første og anden hovedkomponent i orienteringen af de spiralformede akser forklarede henholdsvis 65,0% og 30,8% af variansen i orienteringen. Den anden komponent var signifikant forskellig mellem toe-betingelserne (p < 0,05), mens den første komponent ikke var (p = 0,10). Den første komponent forklarede primært rotationsakseorienteringsvariation i den forreste–bageste retning (tværgående planrotation) og den anden i overlegen–ringere retning (frontplanrotation) (se elektronisk supplerende materiale, figur S1 til visualisering). Da den første MTPJ blev dorsiflekseret, var rotationsaksen orienteret mere overlegen-ringere og mere forreste sammenlignet med da MTPJ blev plantarflekseret, hvilket fik midtfoden til at deformere omkring en omvendt akse (figur 6). I modsætning hertil, da MTPJ blev plantarflekseret, komprimerede buen primært i sagittalplanet.

Diskussion

formålet med denne undersøgelse var at forstå samspillet mellem ankerspil og buefjedermekanismer ved at engagere ankerspil gennem MTPJ dorsifleksion og undersøge virkningerne på bueenergi under en dynamisk kompression. Vi antog, at MTPJ dorsifleksion ville forspænding plantar fascia og stivne buen. I modsætning til vores hypotese reducerede indgreb af ankerspilsmekanismen stivheden af buen og øget energiabsorption og spredning. Effekten af MTPJ dorsifleksion har derfor potentialet til at påvirke bevægelse ved at ændre den mekaniske energiprofil i foden.

ankerspilmekanismen forudsiger, at når MTPJ er dorsiflekseret, øges buen i højden og falder i længden, hvilket blev bekræftet i resultaterne af vores ubelastede tilstand. Forholdet mellem MTPJ-vinklen og bueforlængelsen var stærkt korreleret og stort set konsistent for alle forsøgspersoner. I modsætning til det statiske, ubelastede tilfælde, hvis ankerspilsmekanismen forklarede den dynamiske bevægelse af buen, skulle der for konstante tåvinkler ikke være nogen ændring i buens længde. Buen forlænges imidlertid under kompressionsforsøgene, hvilket betyder, at plantar fascia skal deformeres for at imødekomme denne ændring. Dette er i overensstemmelse med måling af plantar fascia forlængelse i tidligere undersøgelser og indebærer, at ankerspilsmekanismen ikke fuldstændigt forklarer buens opførsel under dynamisk belastning.

ankerspillet modulerede dog buens Energetik under dynamisk belastning. Når ankerspilmekanismen var i indgreb, blev buen forkortet markant, hvilket sandsynligvis placerede andre væv, der krydsede buen tættere på deres hvillængde. Buen kunne derfor gennemgå en større udflugt på grund af de ikke-lineære elastiske egenskaber ved de buespændende væv. Dette ville funktionelt reducere buens bulkstivhed og føre til større forlængelse og følgelig lette større energiabsorption og spredning under cyklisk belastning af foden. Mens virkningen af at forstyrre MTPJ-vinklen på fodens specifikke indre strukturer ikke kan bestemmes med disse metoder, er det muligt, at ændring af formen og længden af buen ændrede andelen af den belastning, der blev leveret til buens bløde vævsstrukturer. Forskelle i viskositet mellem disse strukturer kan også påvirke den spredte energi i buen.

kompressionshastigheden havde en lille, men betydelig indflydelse på buenes Energetik. Mere energi blev absorberet og returneret af fodbuen, da buen blev komprimeret i hurtig tilstand sammenlignet med den langsomme tilstand. Lignende spidskræfter og spidsdeformation blev fundet på tværs af begge belastningshastigheder; imidlertid var en mere lineær stivhed i hurtig belastningstilstand (muliggør øget stivhed ved lave kræfter) den vigtigste kilde til den øgede energi, der blev lagret og returneret. Det er sandsynligt, at denne lille ændring i stivhed ved lavere kræfter kan være resultatet af aktivering af de indre fodmuskler—som har vist sig at ændre buestivhed under lignende belastningsforhold . I dette eksperiment målte vi ikke iboende fodmuskelaktivering (som kræver intramuskulær elektromyografi) og kan derfor ikke bekræfte, om der var nogen forskel i muskelaktivering på tværs af forsøg. Vi antager, at muskelaktivering primært er drevet af kraftpåføring ; der kan dog også være en subtil forskel i aktivering på grund af strækningshastigheden, hvilket kan have ført til forskellen i både energi absorberet og returneret ved buen. Desuden var der ingen forskel i den spredte energi mellem hastighedsforholdene. Dette er i overensstemmelse med biologiske væv, der generelt kræver en belastningshastighedsforskel på flere størrelsesordener for at fremkalde en ændring i tyktflydende energiudslip .

MTPJ dorsifleksion ændrede, hvordan foden deformerede. Det spiralformede aksemål viser, hvordan forfoden bevæger sig i forhold til bagfoden, og som et resultat er den beskrevne bevægelse uafhængig af fodens globale position. Mellem to identiske kompressioner forventes det, at aksen forbliver den samme. Men da MTPJ blev dorsiflekseret, bevægede forfoden sig omkring en skrå akse i forhold til bagfoden sammenlignet med den plantarflekserede MTPJ. Dette betyder funktionelt, at hvis bagfoden er hypotetisk i samme position, roterer forfoden mere i tværplanet (dvs. roterer eksternt) under en fodkomprimering, når MTPJ er dorsiflekseret end den rent sagittale bevægelse, der opstår, når MTPJ er plantarflekseret. Hvis der er mere bevægelse i tværplanet, kan øgede belastninger opleves af forskellige buespændende strukturer, der modstår den ydre rotation af forfoden, såsom det mediale bånd i plantar fascia, deltoidbåndet eller abductor hallucis muskel. Med andre ord kan belastningen i foden omfordeles til forskellige væv, hvilket kan påvirke bueens energi som følge af forskelle mellem vævets momentarme og materialeegenskaber.

skiftet af den spiralformede akse fra sagittalplanet (plantarflekset MTPJ) til alle tre planer (dorsiflekset MTPJ) indikerer, at den todimensionale truss-model i sagittalplanet ikke på passende måde modellerer opførslen af den mediale langsgående bue. Dette understøttes af den betydelige bueforlængelse, men den ikke-signifikante buekompression. Derudover viser hverken ændringen i PRISMLA-vinklen eller rotationsmængden omkring den spiralformede akse signifikante forskelle mellem tåforholdene. Dette antyder, at der kan være ændringer i den tværgående bue , der ikke tages højde for i disse todimensionelle modeller, som er blevet foreslået af Fuller, og at tredimensionelle modeller mere passende vil modellere buens energi og opførsel.

en begrænsning af denne undersøgelse er, at vores eksperimentelle paradigme ikke nøjagtigt genskabte forhold, der blev fundet under bevægelse. 4 liter i midten af holdning, ikke inklusive push-off) var tæt på det område, der opleves her (2,1–3,7 liter); imidlertid oplever den første MTPJ og arch kinematik ikke nødvendigvis kombinationen af forhold, der kontrolleres her. Selvom det er vanskeligt direkte at relatere vores fund til fodfunktion under gang, vi har demonstreret en ny interaktion mellem ankerspil og buefjeder, som sandsynligvis vil være konsistent på tværs af en række tåfleksionsvinkler. For eksempel, hvis dorsifleksionen af MTPJ er begrænset før den første kontakt under gangen, kan den begrænse forlængelsen af buen og dermed dens energiabsorption under påvirkning og derefter påvirke fodens evne til at absorbere stød. Det kan også få foden til at deformere forskelligt ved at anstrenge forskellige buevæv, hvilket også ville ændre bueenergi. Derfor kan ankerspilmekanismen være vigtig under første kontakt såvel som under push-off. Vi kvalificerede heller ikke fodtypen (f. eks. flade fødder, høj bue) af emnerne; vi fandt dog stadig signifikante forskelle mellem tilstande, hvilket sandsynligvis indikerer, at sunde fødder fungerer på samme måde på trods af potentielle morfologiske forskelle.

foden var i kontakt med to punkter på kraftpladen, hvilket forhindrede os i at kende andelen af kraft på bagfoden og forfoden. Andre undersøgelser har allokeret kraften til forfoden eller bagfoden afhængigt af geometrien eller placeringen af trykcentret i forhold til metatarsalhovederne . Da retningen af den påførte kraft var endimensionel i dette tilfælde, var bulkenergimetrikken, der blev brugt til at kvantificere buens energi, en enkel måde at indikere buemekanik på uden at antage antagelser om kraftfordelingen på fodsålen. Denne tilgang kan dog undervurdere den samlede overførte mekaniske effekt. Energi absorberes sandsynligvis også og spredes i andre bløde væv, såsom hælens fedtpude . Energiudslip i hælfedtpuden under gang har vist sig at være 28,6 liter 6,9% i kadaveriske eksperimenter og 17,8 liter 0.8% Under in vivo eksperimenter . Selvom vi ikke kan adskille bidragene fra buen og blødt væv i underbenet med disse metoder, forekommer det usandsynligt, at bløddelsafvigelser i knæ-eller ankelledene eller fedtpuden på hælen forstyrres af DORSIFLEKSIONEN af MTPJ.

dette arbejde har flere applikationer. At variere MTPJ-vinklen i sko-og ortosedesign har konsekvenser for at ændre absorptionen af stød, den funktionelle rotationsakse på buen og de energiske besparelser. For eksempel har tidligere arbejde vist, at forøgelse af bøjningsstivheden af sko kan begrænse MTPJ dorsifleksion , hvilket kan reducere energitab i dette led, og at der findes et metabolisk minimum ved en kritisk stivhed, hvor naturlig MTPJ dorsifleksion ikke hæmmes . Armen fra jordreaktionskraftvektoren til ankelledets centrum siges også at stige med den stigende bøjningsstivhed af sko ; imidlertid, virkningen på MLA-kinematik er ikke taget i betragtning. Undersøgelsen, der blev udført her, blev afsluttet hos forsøgspersoner med bare fødder i en foreskrevet position, som muligvis ikke fuldt ud oversættes til fodtøjsmekanik under gang; imidlertid, placeringen af buen og MTPJ inde i skoen kan stadig påvirke energien i fodskokombinationen.

tilføjelse til forståelsen af ankerspilets funktion og dets samspil med buefjederen kan have kliniske implikationer i yderligere forståelse af buerelaterede patologier såsom plantar fasciitis. Hæmning eller indgreb af ankerspil i denne patologi kan have en funktionel effekt på gangmekanik og patientrehabilitering. Endelig kan belysning af disse mekanismer have konsekvenser inden for evolutionær biologi, fordi samspillet mellem ankerspil og buefjedermekanisme sandsynligvis påvirker ydeevne og økonomi, som antages at være mål for naturlig udvælgelse.

konklusion

ankerspilmekanismen forklarer buefunktion i statiske positioner, når buen er i stand til at deformere uden modstand. Under dynamiske kompressioner viser forlængelsen af buen i en konstant tåvinkel og den tilhørende energiabsorption og tilbagevenden imidlertid, at ankerspil ikke fuldt ud definerer plantar fascia ‘ s rolle i buefunktion. Samlet set fungerer ankerspil til at ændre fodens form, hvilket direkte påvirker buefjederens opførsel og fodens energi.

etik

etisk godkendelse blev leveret af University of London Medical Research Ethics Committee (godkendelse nr. 2015000955). Informeret samtykke blev givet af alle deltagere.

data tilgængelighed

datasættene understøtter denne artikel kan findes online (https://goo.gl/xfJi6F).

forfatteres bidrag

alle forfatterne udtænkte undersøgelsen. L. V. designede og gennemførte eksperimentet. L. V. analyserede dataene og skrev papiret med hjælp fra M. J. R. L. A. K. og G. A. L. udviklede apparatet. Alle forfatterne hjalp med fortolkningen af resultaterne og redigerede manuskriptet.

konkurrerende interesser

Vi erklærer, at vi ikke har nogen konkurrerende interesser.

finansiering

G. A. L., L. A. K. og M. J. R. modtaget finansiering fra det australske Forskningsråd (DP160101117), som støttede dette projekt. M. J. R. og L. V. er finansieret af Nserc Discovery Grant (RGPIN-2015-04688). L. A. K. er finansieret af en National Health & medicinsk Forskningsråd Peter Doherty stipendium (APP1111909).

fodnoter

elektronisk supplerende materiale er tilgængeligt online på https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4179026.