Influência do molinete mecanismo de arco-mola mecânica durante a dinâmica do arco do pé deformação

Introdução

Caminhar e correr são parte integrante de movimentos humanos locomoção. A capacidade de manobrar sobre superfícies constantemente variáveis em uma gama de velocidades é facilitada por uma interação elegante de movimentos nas muitas pequenas articulações dos pés. O pé Adapta-se às variações do terreno, durante as quais funciona como uma estrutura compatível, gerindo absorção e transferência de energia. No entanto, o pé também ajuda com a propulsão dianteira durante o empurrão, onde se comporta mais como uma alavanca rígida. Esta função dicotômica compliant-stiff do pé é muitas vezes considerado para desempenhar um papel chave na capacidade de andar e correr em dois pés.

a estrutura principal que se pensa ser responsável pela modulação da rigidez do pé é o arco longitudinal medial (MLA). O MLA é formado por nove ossos (calcâneo, talo, navicular, três cuneiformes e três primeiros metatarsos ) que são suportados por estruturas ligamentosas e musculares que abrangem o comprimento do MLA . As estruturas passivas (por exemplo, a fáscia plantar, os ligamentos plantar longos e curtos e o ligamento calcano-navicular) têm um papel mecânico particularmente importante na modulação de dois mecanismos conhecidos que se acredita melhorarem a locomoção humana: o arco-mola e o vidro (Figura 1).

os mecanismos de mola-arco e vidro retratam cada lado do comportamento dicotômico complacente–rígido do pé. O arco é conforme e semelhante à mola, uma vez que comprime em altura e alonga em comprimento durante as fases de postura inicial e média da marcha. O arco então recua em posição tardia, aumentando e encurtando, o que pode ajudar a endurecer o pé e pode ajudar a propulsão durante o empurrão. Por outro lado, Hicks propôs que a transição do arco de compliant para rigid durante a postura tardia é uma função da ação windlass da fáscia plantar . Hick molinete mecanismo sugere que a dorsiflexão da articulação metatarsofalangeana (MTPJ) durante o final de postura produz o enrolamento da fáscia plantar em torno da cabeça do metatarso (ou tambor do guincho). Este enrolamento da fáscia plantar puxa sobre o calcâneo, encurta e levanta o arco, e inverte a articulação subtalar . A suposição crucial na hipótese de Hicks é que a fáscia plantar é extremamente rígida.

se o mecanismo do vidro de vento modelasse adequadamente a função Do Pé, qualquer MTPJ dorsiflexion corresponderia a uma mudança no comprimento e altura do arco. No entanto, se houver uma mudança no comprimento do arco e o ângulo MTPJ for constante, a fáscia plantar deve esticar/se esforçar para acomodar esta deformação do pé. Hicks concluiu que a fáscia plantar era dura o suficiente para realizar a ação do vidro, com alongamento mínimo. No entanto, o alongamento medido e o retorno de energia da fáscia plantar durante a marcha sugerem que durante as tarefas dinâmicas e carregadas o efeito do vidro pode ser reduzido. Estudos cadavéricos e de elementos finitos anteriores investigaram o efeito de variação do ângulo MTPJ na estirpe da fáscia plantar , e mostraram que o aumento da dorsiflexão no MTPJ aumenta a tensão no tecido. No entanto, não está claro se a variação do ângulo MTPJ in vivo afeta mecânica de arco e retorno de energia.O alongamento dos tecidos moles no arco, como o pé é carregado durante a locomoção, é consistente com o mecanismo de mola proposto por Ker e colegas . Aplicando compressões cíclicas aos pés cadavéricos, em cargas semelhantes às forças de reação no solo vividas durante a execução, eles destacaram que a fáscia plantar, e outras estruturas ligamentosas do arco, contribuíram substancialmente para o armazenamento de energia elástica e retorno. Por isso, questionamos como esses dois mecanismos—o windlass e o arch-spring—interagem para influenciar a forma e a função do arco longitudinal medial como uma função do ângulo MTPJ. Usando um paradigma experimental in vivo semelhante a Ker e colegas , examinamos como o ângulo MTPJ afeta a rigidez do arco, a energética e a cinemática durante a carga do pé. Hipotetizamos que dorsiflexion dos dedos reduziria a deformação do arco, pré-tensionando a fáscia plantar e aumentando a rigidez efetiva do arco. Nós também hipotetizamos que um aumento da rigidez e diminuição da deformação do arco com um MTPJ dorsiflexado levaria a menos energia absorvida e devolvida no pé em comparação com a condição plantarflexed MTPJ.

métodos

nove indivíduos saudáveis (8M, 1F, média ± DST. desenvolvimento., massa de 80 ± 12 kg), sem antecedentes de lesão dos Membros inferiores, desde que tenha obtido o consentimento informado e por escrito para participar neste estudo.

um actuador electromagnético controlado por força (Linmot PS10-70x400U-BL-QJ, NTI AG Linmot, Suíça) aplicou uma força de compressão a uma de duas velocidades através da haste ao pé nu do sujeito. A força foi aplicada ao joelho, diretamente vertical ao navicular, com a haste em um ângulo aproximado de 15° à vertical (semelhante à posição média tardia na caminhada, antes do aumento do calcanhar ) (Figura 2). O efeito do ângulo de MTPJ sobre a deformação do arco foi testado através da fixação passivamente do MTPJ a 30° de flexão vegetal, neutro ou 30° de dorsiflexion em relação ao solo. Uma fina placa de metal rígida, angular para cada posição MTPJ, foi colocada de forma segura sob a esfera do pé. Os dedos dos pés foram fixados com fita adesiva para evitar qualquer mudança de ângulo durante o teste. O pé estava em contato com duas plataformas, semelhantes a Ker et al. , com a plataforma sob a bola do pé fixado no lugar com pegas. A plataforma de Calcanhar tinha rolamentos de esferas fixados ao fundo, o que lhe permitiu traduzir livremente na direção anterior/posterior em um estágio linear. Uma plataforma de força de 6 graus de liberdade (Bertec, EUA), capturando a 3700 Hz, foi colocada sob este aparelho personalizado. Os participantes foram instruídos a relaxar como cargas de um peso corporal foram aplicadas ao joelho, comprimindo, segurando e, em seguida, liberando o arco do pé. O rápido condição carregado o pé para um peso corporal, com uma taxa de carga de 3,5 ± 0.7 BW s−1 (média ± s.d.), que foi selecionado para induzir um horário semelhante ao primeiro pico da força de reação do solo como caminhar entre 1,0–1,5 m s−1 . A condição lenta foi carregada a uma taxa de 1, 3 ± 0, 1 BW s-1. A compressão foi realizada para 0, 23 ± 0, 05 S para a condição rápida e 1, 3 ± 0.3 S para a condição lenta para cada ângulo MTPJ, em uma ordem aleatória.

seis câmaras (Qualisys, Suécia), amostradas a 185 Hz, captaram as posições tridimensionais de 20 marcadores retrorreflectores (9.0 mm) colocado na superfície da pele do pé e da haste. O conjunto de marcadores era semelhante a Leardini et al. , com um marcador extra no final da segunda e quarta falanges proximais. Além disso, três marcadores foram colocados em um aglomerado de haste rígido, um marcador foi colocado no epicondilo femoral medial, e um marcador foi colocado no epicondilo femoral lateral. Um modelo de pé multi-segmento consistindo do pé rearfoot, pé médio e pé dianteiro foi desenvolvido a partir de Leardini et al.o marcador está pronto. O plano transversal do pé é o plano que contém os marcadores calcaneal, primeiro metatarso e quinto metatarso. O plano sagital é normal a este plano, e intersecta-o ao longo do vetor entre o calcâneo e os segundos marcadores metatarsos projetados no plano transversal .

os dados de movimento e força foram filtrados com um filtro Butterworth de quarta ordem, de baixa passagem , com uma frequência de corte de 6 Hz, selecionado a partir de uma análise rápida da Transformada de Fourier. Os ensaios foram feitos usando a dimensão vertical da força de reação no solo, a um limiar de 15 N, usando um algoritmo personalizado implementado em Matlab (Mathworks, Natick MA).

o ângulo longitudinal médio do arco e o ângulo MTPJ (nomeado f2ps in ) foram calculados com base num modelo estabelecido . Brevemente, o ângulo do MLA é a projeção do ângulo entre os marcadores no calcâneo posterior, o tali do calcâneo e a cabeça do primeiro metatarsal no plano sagital do pé. O ângulo de MLA no início da compressão é subtraído do ângulo máximo de MLA que ocorreu em um ensaio para produzir o ângulo de ΔMLA. Um ângulo ΔMLA aumentado e positivo indica que o arco está sendo horizontalmente alongado e comprimido verticalmente. O ângulo entre os marcadores na primeira base metatarsal, a primeira cabeça metatarsal e a falange proximal, projetada no plano sagital, é o ângulo MTPJ. A posição neutra de referência (plano dos dedos) foi tomada sem qualquer carga aplicada e foi considerada como zero graus de dorsiflexion do dedo do pé.

o comprimento do arco era a distância entre o calcanhar posterior e o primeiro marcador de cabeça metatarsal, ao longo do Caminho do deslizamento primário da fáscia plantar, normalizado para o comprimento do arco mais longo registrado do sujeito (Tabela 1). O alongamento foi definido como o intervalo do comprimento do arco durante um ensaio. A altura do arco era o deslocamento vertical do marcador navicular, na mesma dimensão da força aplicada no joelho. A altura inicial do arco no início do ensaio foi subtraída da altura mais baixa do arco durante esse ensaio para calcular a compressão do arco, e é normalizada para a maior compressão medida do arco para esse indivíduo (Tabela 1). A altura do arco foi diferenciada em relação ao tempo para calcular a velocidade do arco, que foi multiplicada pela força vertical, resultando em potência do arco. A integração da curva de potência do arco ao longo do tempo para um ciclo de compressão rendeu o trabalho feito no arco (Figura 3). A energia absorvida foi tomado como o intervalo entre o absoluto maior de energia medido em um teste (quando carregado) e o início do julgamento (descarregado); a devolvidos energia foi a diferença entre a energia absorvida e o valor de energia no final do julgamento; e a energia dissipada é a diferença entre a energia absorvida e devolvida energia (figura 3). A proporção de energia retornada foi a razão de energia retornada para energia absorvida.

Para quantificar as mudanças da forma do arco, o eixo sobre o qual a parte dianteira do pé segmento girado em relação ao retropé segmento durante o arco de compressão os ensaios foi calculado como a helicoidal eixo do movimento . O eixo helicoidal é definido como um único eixo sobre o qual a rotação tridimensional (3D) e ao longo do qual a tradução 3D de um corpo rígido em relação a outro ocorre. O segmento forefoot foi registrado pela primeira vez para o rearfoot para todos os quadros. Os eixos helicoidais de movimento foram então calculados entre o primeiro quadro do ensaio (sem deformação do arco) e cinco quadros no ponto médio do ensaio (no ponto de deformação máxima do arco). A média componente-sábio do eixo de rotação para estes cinco quadros foi tomada para reduzir o ruído, e foi expressa no sistema de coordenadas do pé local. A análise principal de componentes foi concluída no vetor unitário médio do eixo de rotação, para cada condição experimental e em todos os sujeitos.

para testar o engajamento estático do vidro, a correlação entre o ângulo MTPJ e o comprimento do arco foi avaliada quando o pé foi estático e descarregado. O ângulo MTPJ e o comprimento do arco foram determinados para cada condição de teste, fornecendo seis combinações para cada participante (lento/rápido para dorsiflexado/neutro/plantarflexado). Uma análise da variância (ANOVA) testou a regressão linear dos mínimos quadrados para os pontos de dados agrupados.A ANOVA examinou o efeito do ângulo MTPJ (30° de dorsiflexion/30° de plantarflexion) e da velocidade de carga (rápido/lento) na energia do arco (energia absorvida, devolvida e dissipada, e a razão de energia), e as métricas cinemáticas do arco (alongamento do arco, compressão do arco, ângulo ΔMLA, rotação do eixo helicoidal). Para simplificar a análise, a condição neutra não foi incluída na ANOVA.

os testes emparelhados da amostra T avaliaram as diferenças nos principais componentes dos eixos de rotação entre os ângulos e as velocidades de MTPJ.

o nível alfa foi fixado em 0,05. Todas as análises foram completadas usando software personalizado escrito em Matlab (Mathworks, Natick MA). Salvo indicação em contrário, todos os valores são médios ± 1 desvio-padrão.

resulta

numa posição estática sem carga, o comprimento do arco foi mais curto em 5 ± 1% (do comprimento máximo) quando os dedos dos pés foram dorsiflexados em comparação com o plantarflexado (p < 0,01) (Figura 4). Cada sujeito experimentou uma diminuição de comprimento do arco como o ângulo MTPJ variou de plantarflexion a dorsiflexion. Houve uma significativa correlação linear específica entre o comprimento do arco e o ângulo MTPJ (R2 > 0.92). O declive combinado também teve uma relação linear significativa (R2 = 0, 67, p < 0, 01) (Figura 4).

a condição do ângulo Do Dedo Do Pé durante a compressão dos pés teve uma influência significativa na energia absorvida e dissipada pelo arco (quadro 2) (Figura 5). Em comparação com o plantarflexed MTPJ (P), o dorsiflexed MTPJ (D) causou o arco para absorver mais energia (D = 23.1 ± 8.0 mJ kg−1, P = 20.6 ± 5.4 mJ kg−1, p < 0,05) e dissipar mais energia (D = 7.5 ± 4.4 mJ kg−1, P = 6.2 ± 3.4 mJ kg−1, p < 0.05). No entanto, o ângulo MTPJ não teve um efeito significativo na energia retornada (D = 15,6 ± 5,4 MJ kg−1, P = 14,5 ± 4.9 mJ kg−1, p = 0,08) ou a taxa de retorno de energia (D = 0.68 ± 0.11, P = 0.70 ± 0,14, p = 0.11).

a velocidade da compressão, rápida (F) ou lenta (s), afetou a energia do arco (quadro 2). Quando o pé era comprimida rapidamente, mais energia foi absorvida (F = 24.2 ± 8.1 mJ kg−1, S = 19.5 ± 4.5 mJ kg−1, p < 0,05) e devolvido (F = 17.3 ± 5.6 mJ kg−1, S = 12.8 ± 3.4 mJ kg−1, p < 0.01) em comparação a quando o pé era comprimido lentamente. Curiosamente, a energia dissipada não foi significativamente diferente entre as duas velocidades (F = 6,9 ± 5,0 MJ kg−1, S = 6,7 ± 2,7 MJ kg−1, p = 0.86) nem a proporção de energia devolvida (F = 0.72 ± 0.14, S = 0.66 ± 0.10, p = 0.19).

o ângulo MTPJ também influenciou a cinemática da compressão dos pés, com um efeito significativo no alongamento do arco. O dorsiflexed MTPJ aumento do alongamento do arco durante o carregamento de ensaios (D = 0.0085 ± A 0,0026, P = 0.0053 ± 0.0020, p < 0.01), em comparação a quando o MTPJ foi plantarflexed. Não houve efeitos significativos na compressão do Arco (D = 0.72 ± 0.16, P = 0.69 ± 0.11, p = 0.23), ângulo ΔMLA (D = 2,6 ± 0.9°, P = 2.8 ± 0.7°, p = 0.25) Ou Δ rotação do eixo helicoidal (D = 4,2 ± 2,1°, P = 3,6 ± 0,9°, p = 0,20) (quadro 2). Não houve efeitos de interação significativos em qualquer uma das variáveis entre a velocidade de compressão e a condição do dedo do pé.

o primeiro e o segundo componentes principais da orientação dos eixos helicoidais, respectivamente, explicaram 65,0% e 30,8% da variância na orientação. O segundo componente foi significativamente diferente entre as condições do TEP (p < 0, 05), enquanto o primeiro componente não foi (p = 0, 10). O primeiro componente explicava principalmente a variação da orientação do eixo de rotação na direção anterior–posterior (rotação do plano transversal), e o segundo na direção superior–inferior (rotação do plano frontal) (ver material suplementar eletrônico, figura S1 para visualização). Quando o primeiro MTPJ foi dorsiflexed, o eixo de rotação foi orientada mais superior-inferiormente, e mais anterior, em comparação a quando o MTPJ foi plantarflexed, o que causou o mid-foot para deformar-se em torno de um eixo invertido (figura 6). Em contraste, quando o MTPJ foi plantarflexado, o arco comprimiu-se principalmente no plano sagital.

Discussão

O propósito desta pesquisa foi o de compreender a interação entre o guincho e o arco-mecanismos da mola, contratando o guincho através de MTPJ dorsiflexão, e investigar os efeitos no arch energéticos durante uma compressão dinâmica. Hipotetizamos que o MTPJ dorsiflexion iria pré-tensão da fáscia plantar e endurecer o arco. No entanto, em contraste com nossa hipótese, o engajamento do mecanismo windlass reduziu a rigidez do arco e aumentou a absorção e dissipação de energia. O efeito do MTPJ dorsiflexion, portanto, tem o potencial de afetar a locomoção, alterando o perfil de energia mecânica dentro do pé.

O molinete mecanismo prevê que, quando o MTPJ é dorsiflexed, o arco aumenta em altura e diminui de comprimento, o que foi confirmado nos resultados descarregado da nossa condição. A relação entre o ângulo MTPJ e o alongamento do arco foi altamente correlacionada e amplamente consistente para todos os assuntos. Em contraste com o caso estático, sem carga, se o mecanismo windlass explicasse o movimento dinâmico do arco, então, para ângulos de pé constantes, não deve haver nenhuma mudança no comprimento do arco. No entanto, o arco alongou durante os ensaios de compressão, o que significa que a fáscia plantar deve deformar para acomodar esta mudança. Isto é consistente com a medição do alongamento da fáscia plantar em estudos anteriores e implica que o mecanismo de vidro não explica completamente o comportamento do arco durante a carga dinâmica.

o windlass, no entanto, modulou a Energética do arco durante a carga dinâmica. Quando o mecanismo windlass foi ativado, o arco foi reduzido significativamente, o que provavelmente colocou outros tecidos atravessando o arco mais perto de seu comprimento de descanso. O arco poderia, portanto, passar por uma maior excursão devido às propriedades elásticas não-lineares dos tecidos de extensão do arco. Isso funcionalmente reduziria a rigidez do arco e levaria a um maior alongamento, e consequentemente facilitaria uma maior absorção de energia e dissipação durante a carga cíclica do pé. Embora o efeito de perturbar o ângulo MTPJ sobre as estruturas internas específicas do pé não possa ser determinado com estes métodos, é possível que a modificação à forma e comprimento do arco mudou a proporção da carga entregue às estruturas de tecido mole do arco. As diferenças de viscosidade entre estas estruturas também podem influenciar a energia dissipada no arco.

a velocidade de compressão teve uma pequena, mas significativa influência na energética do arco. Mais energia foi absorvida e devolvida pelo arco do pé quando o arco foi comprimido na condição rápida em comparação com a condição lenta. Forças de pico similares e deformação de pico foram encontradas em ambas as velocidades de carga; no entanto, uma rigidez mais linear na condição de carga rápida (permitindo o aumento da rigidez em forças baixas) foi a principal fonte do aumento da energia armazenada e devolvida. É provável que esta pequena alteração da rigidez nas forças inferiores possa ser o resultado da activação dos músculos intrínsecos do pé—que se demonstrou alterarem a rigidez do arco em condições de carga semelhantes . Neste experimento, não medimos a ativação intrínseca do músculo do pé (que requer eletromiografia intramuscular) e, portanto, não podemos confirmar se houve alguma diferença na ativação muscular entre os ensaios. Assumimos que a ativação muscular é principalmente impulsionada pela aplicação de força ; no entanto, também pode haver uma diferença sutil na ativação devido à velocidade de esticamento, o que pode ter levado à diferença tanto na energia absorvida e retornada no arco. Além disso, não houve diferença na energia dissipada entre as condições de velocidade. Isto é consistente com os tecidos biológicos geralmente exigindo uma diferença de taxa de tensão de várias ordens de magnitude para provocar uma mudança nas dissipações de energia viscosa .

MTPJ dorsiflexion modificou a deformação do pé. A medida do eixo helicoidal mostra como o pé dianteiro se move em relação ao pé traseiro, e, como resultado, o movimento descrito é independente da posição global do pé. Entre duas compressões idênticas, seria de esperar que o eixo permanecesse o mesmo. No entanto, quando o MTPJ foi dorsiflexado, o pé dianteiro moveu-se em torno de um eixo inclinado em relação ao pé traseiro, em comparação com o mtpj plantarflexado. Isto significa funcionalmente que se o pé traseiro estiver hipoteticamente na mesma posição, o pé dianteiro gira mais no plano transversal. rotata externamente) durante uma compressão de pés quando o MTPJ é dorsiflexado do que o movimento puramente sagital que ocorre quando o MTPJ é plantarflexado. Se não há mais movimento no plano transversal, aumento de cargas pode ser experimentado por diferentes arco-abrangendo estruturas que resistem a rotação externa da parte dianteira do pé, tais como o medial banda da fáscia plantar, o ligamento deltóide ou o sequestrador hallucis muscular. Em outras palavras, a carga no pé pode ser redistribuída para diferentes tecidos, o que pode afetar a Energética do arco como resultado de diferenças entre os braços momento dos tecidos e propriedades materiais.

A mudança do eixo helical do plano sagital (plantarflexed MTPJ) para todos os três planos (dorsiflexed MTPJ) indica que as duas dimensões de fardo de modelo no plano sagital não adequadamente modelar o comportamento do arco longitudinal medial. Isto é suportado pela elongação significativa do arco, mas a compressão não significativa do arco. Além disso, nem a mudança no ângulo ΔMLA nem a quantidade de rotação sobre o eixo helicoidal mostram diferenças significativas entre as condições do TEP. Isto sugere que pode haver mudanças no arco transversal que não são contabilizadas nestes modelos bidimensionais, o que foi sugerido por Fuller , e que modelos tridimensionais Irão modelar mais apropriadamente a energética e o comportamento do arco.

uma limitação deste estudo é que nosso paradigma experimental não recriou exatamente as condições encontradas durante a locomoção. O intervalo de MLA valores de ângulo saudáveis a pé (cerca de 4° em meados de postura, não incluindo push-off ) estavam perto do intervalo experientes aqui (2.1–3.7°); no entanto, o primeiro MTPJ e arco cinemática não necessariamente experimentar a combinação de condições controladas aqui. Embora seja difícil relacionar diretamente nossos achados com a função do pé durante a marcha, temos demonstrado uma interação nova entre o windlass e a mola-arco, que é provável ser consistente em toda uma gama de ângulos de flexão do dedo do pé. Por exemplo, se o dorsiflexion do MTPJ é limitado antes do contato inicial durante a marcha, ele pode limitar o alongamento do arco, e, portanto, sua absorção de energia durante o impacto, e posteriormente afetar a capacidade do pé para absorver o choque. Também pode causar o pé a deformar de forma diferente, através da filtração de diferentes tecidos de arco, o que também modificaria a arqui-energética. Portanto, o mecanismo windlass pode ser importante durante o contato inicial, bem como durante o empurrão. Nós também não qualificamos o tipo de pé (por exemplo, pés achatados, Arco Alto) dos sujeitos; no entanto, ainda encontramos diferenças significativas entre as condições, o que provavelmente indica que os pés saudáveis funcionam similarmente, apesar das potenciais diferenças morfológicas.

o pé estava em contato com dois pontos na placa de força, o que nos impediu de conhecer a proporção de força sobre o pé rearfoot e o pé dianteiro. Outros estudos atribuíram a força ao pé dianteiro ou ao pé rearfoot, dependendo da geometria ou da localização do centro de pressão em relação às cabeças metatarsais . Como a direção da força aplicada era unidimensional neste caso, a métrica de energia utilizada para quantificar a Energética do arco era uma maneira simples de indicar a mecânica do arco sem fazer suposições sobre a distribuição da força na sola do pé. No entanto, esta abordagem pode subestimar a potência mecânica total transferida. A energia também é provavelmente absorvida e dissipada em outros tecidos moles, como a camada de gordura do calcanhar . A dissipação de energia na almofada de gordura do calcanhar durante a caminhada mostrou ser de 28, 6 ± 6, 9% em experiências cadavéricas e de 17, 8 ± 0.8% durante experiências in vivo . Embora não possamos separar as contribuições do arco e dos tecidos moles do membro inferior com estes métodos, parece improvável que as dissipação de tecidos moles nas articulações do joelho ou tornozelo, ou a gordura do calcanhar, são perturbadas pelo dorsiflexion do MTPJ.

este trabalho tem várias aplicações. Variando o ângulo MTPJ no design do sapato e da ortose tem implicações na modificação da absorção do Choque, do eixo de rotação funcional do arco e da economia energética. Por exemplo, trabalhos anteriores mostraram que o aumento da rigidez de flexão dos sapatos pode limitar o MTPJ dorsiflexion , que pode reduzir as perdas de energia nesta articulação, e que um mínimo metabólico existe em uma rigidez crítica onde o dorsiflexion natural MTPJ não é inibido . O braço da alavanca do vetor da força de reação do solo para o centro da articulação do tornozelo também é dito para aumentar com a crescente rigidez de flexão dos sapatos ; no entanto, o impacto na MLA cinemática não foi levado em conta. O estudo realizado aqui foi concluído em indivíduos com os pés descalços em uma posição prescrita, que pode não se traduzir totalmente para a mecânica do calçado durante a marcha; no entanto, a posição do arco e MTPJ dentro do sapato ainda pode afetar a energética da combinação pé–sapato.

Adicionar à compreensão da função do windlass e da sua interacção com o arco-mola pode ter implicações clínicas na compreensão das patologias relacionadas com o arco, como a fascite plantar. A inibição ou envolvimento do windlass nesta patologia pode ter um efeito funcional na mecânica da marcha e reabilitação do paciente. Finalmente, a elucidação destes mecanismos pode ter implicações no campo da biologia evolucionária, porque a interação entre o mecanismo windlass e o mecanismo arch-spring provavelmente afeta o desempenho e a economia, que se supõe serem alvos de seleção natural.

conclusão

o mecanismo de vidro explica a função do arco em posições estáticas, quando o arco é capaz de se deformar sem resistência. No entanto, durante compressões dinâmicas, o alongamento do arco em um ângulo de pé constante, e a absorção de energia associada e retorno, demonstram que o vidro não define completamente o papel da fáscia plantar na função de arco. Em geral, o windlass funciona para modificar a forma do pé, que afeta diretamente o comportamento da mola-arco e a Energética do pé.

ética

a habilitação ética foi fornecida pelo Comitê de Ética em Pesquisa Médica da Universidade de Queensland (aprovação no. 2015000955). O consentimento informado foi dado por todos os participantes.

acessibilidade dos dados

os conjuntos de dados que suportam este artigo podem ser encontrados online (https://goo.gl/xfJi6F).

contribuições dos autores

todos os autores conceberam o estudo. L. W. desenhou e conduziu a experiência. L. W. analisou os dados e escreveu o artigo com a ajuda de M. J. R. L. A. K. e G. A. L. desenvolveram o aparelho. Todos os autores ajudaram na interpretação dos resultados e editaram o manuscrito.

interesses Concorrentes

declaramos que não temos interesses concorrentes.

Financiamento

G. A. L., L. A. K. e M. J. R. recebeu financiamento do Australian Research Council (DP1601117), que apoiou este projeto. M. J. R. and L. W. are funded by the NSERC Discovery Grant (RGPIN-2015-04688). L. A. K. é financiado por um Conselho Nacional de saúde & Conselho de Pesquisa Médica Peter Doherty Fellowship (APP1111909).

notas

material suplementar electrónico está disponível em linha em https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4179026.