ankarspelsmekanismens inflytande på bågfjädermekanik under dynamisk fotbågsdeformation

introduktion

promenader och löpning är integrerade rörelser för mänsklig rörelse. Förmågan att manövrera över ständigt varierande ytor med olika hastigheter underlättas av ett elegant samspel mellan rörelser i de många små lederna i fötterna. Foten anpassar sig till variationer i terräng, under vilken den fungerar som en kompatibel struktur, hanterar energiabsorption och överföring. Men foten hjälper också till med framdrivning under avtryck, där den beter sig mer som en styv spak. Denna dikotomkompatibla styva funktion av foten anses ofta spela en nyckelroll i förmågan att gå och springa på två fötter.

huvudstrukturen som tros vara ansvarig för att modulera fotens styvhet är den mediala längsgående bågen (MLA). MLA bildas av nio ben (calcaneus, talus, navicular, tre cuneiforms och första tre metatarsaler ) som stöds av både ligamentösa och muskulära strukturer som spänner över MLA: s Längd . De passiva strukturerna (t.ex. plantar fascia, långa och korta plantarband och calcaneo-navicular ligament) har en särskilt viktig mekanisk roll för att modulera två kända mekanismer som tros förbättra mänsklig rörelse: bågfjädern och ankarspelet (figur 1).

bågfjäder–och ankarspelsmekanismerna visar varje sida av fotens dikotoma kompatibla styva beteende. Bågen är kompatibel och fjäderliknande eftersom den komprimerar i höjd och förlängs i längd under gångens tidiga och mittstående faser. Bågen recoils sedan i sen hållning, stigande och förkortning, vilket kan hjälpa till med förstyvning av foten och kan hjälpa framdrivning under push-off. Å andra sidan föreslog Hicks att bågens övergång från kompatibel till stel under sen hållning är en funktion av ankarspelverkan av plantar fascia . Hicks ankarspelsmekanism antyder att dorsiflexion av metatarsofalangealleden (MTPJ) under sen hållning ger lindning av plantar fascia runt metatarsalhuvudet (eller ankarspelets trumma). Denna lindning av plantar fascia drar på calcaneus, förkortar och höjer bågen och inverterar subtalarfogen . Det avgörande antagandet i Hicks hypotes är att plantar fascia är extremt styv.

om ankarspelsmekanismen på lämpligt sätt modellerade fotens funktion, skulle varje MTPJ-dorsiflexion motsvara en förändring i båglängd och höjd. Men om det finns en förändring i båglängden och MTPJ-vinkeln är konstant, måste plantar fascia sträcka/spänna för att rymma denna deformation av foten. Hicks drog slutsatsen att plantar fascia var tillräckligt styv för att utföra ankarspel, med minimal förlängning. Uppmätt töjning och energiåtergång av plantar fascia under gång tyder dock på att under dynamiska, laddade uppgifter kan effekten av ankarspelet minskas. Tidigare kadaveriska och finita elementstudier har undersökt effekten av att variera MTPJ-vinkeln på stammen i plantar fascia och visade att ökande dorsiflexion i MTPJ ökar belastningen i vävnaden. Det är emellertid oklart om varierande MTPJ-vinkeln in vivo påverkar bågmekanik och energiåtergång.

förlängning av mjuka vävnader i bågen, när foten laddas under rörelse, överensstämmer med den bågfjädermekanism som föreslagits av Ker och kollegor . Applicera cykliska kompressioner på kadaveriska fötter, vid belastningar som liknar markreaktionskrafterna som upplevdes under körning, betonade de att plantar fascia och andra ligamentstrukturer i bågen bidrog väsentligt till elastisk energilagring och retur. Vi ifrågasätter därför hur dessa två mekanismer—ankarspelet och bågfjädern-interagerar för att påverka formen och funktionen hos den mediala längsgående bågen som en funktion av MTPJ—vinkeln. Med hjälp av ett liknande in vivo experimentellt paradigm till Ker och kollegor undersökte vi hur MTPJ-vinkeln påverkar bågstyvhet , energi och kinematik under fotbelastning. Vi antog att dorsiflexion av tårna skulle minska deformationen av bågen genom att förspänna plantar fascia och öka bågens effektiva styvhet. Vi antog också att en ökad styvhet och minskad deformation av bågen med en dorsiflexerad MTPJ skulle leda till mindre absorberad och returnerad energi i foten jämfört med plantarflexerad MTPJ-tillstånd.

metoder

nio friska försökspersoner (8m, 1F, genomsnittlig STD i std. dev., massa 80 kcal 12 kg) utan historia av skador på nedre extremiteter tillhandahöll skriftligt informerat samtycke för att delta i denna studie.

ett kraftstyrt elektromagnetiskt ställdon (Linmot PS10-70x400u-BL-QJ, Nti AG Linmot, Schweiz) applicerade en kompressionskraft vid en av två hastigheter genom skaftet på motivets nakna fot. Kraften applicerades på knäet, direkt vertikalt mot navikulären, med skaftet i en ungefärlig vinkel på 15 msk till vertikalen (liknar sen mittställning i gång, före hälhöjning ) (figur 2). Effekten av MTPJ-vinkeln på bågdeformationen testades genom att fixera MTPJ passivt vid 30 kg plantarflexion, neutral eller 30 kg dorsiflexion med avseende på marken. En tunn, styv metallplatta vinklad för varje MTPJ-position placerades säkert under fotens boll. Tårna fästes med tejp för att förhindra vinkelförändringar under testningen. Foten var i kontakt med två plattformar, liknar Ker et al. , med plattformen under fotens boll fixerad på plats med grepp. Hälplattformen hade kullager fixerade till botten, vilket gjorde det möjligt att översätta fritt i främre/bakre riktningen på ett linjärt Stadium. En 6 degree-of-freedom force-plattform (Bertec, USA), som fångar vid 3700 Hz, placerades under denna anpassade apparat. Deltagarna instruerades att slappna av när massor av en kroppsvikt applicerades på knäet, komprimerade, höll och släppte sedan fotens båge. Det snabba tillståndet belastade foten till en kroppsvikt med en belastningshastighet på 3,5 0,7 bw s−1 (medelvärde av 0,7 BW s.d.), som valdes för att inducera en liknande tid som den första toppen av markreaktionskraften som att gå mellan 1,0–1,5 m s−1 . Det långsamma tillståndet laddades med en hastighet av 1,3 0,1 0,1 bw s-1. Komprimeringen hölls för 0,23 0,05 s för snabb tillstånd och 1,3 0 0.3 s för det långsamma tillståndet för varje MTPJ-vinkel, i en randomiserad ordning.

sex kameror (Qualisys, Sverige), provtagning vid 185 Hz, fångade de tredimensionella positionerna för 20 reflekterande markörer (9.0 mm) placeras på hudytan av foten och skaftet. Marköruppsättningen liknade Leardini et al. , med en extra markör i slutet av både den andra och fjärde proximala falangerna. Dessutom placerades tre markörer på ett styvt skaftkluster, en markör placerades på den mediala femorala epikondylen och en markör placerades på den laterala femorala epikondylen. En fotmodell med flera segment bestående av bakfoten, mellanfoten och framfoten utvecklades från Leardini et al.’s marker set. Fotens tvärgående plan är planet som innehåller de calcaneala, första metatarsala och femte metatarsala markörerna. Sagittalplanet är normalt för detta plan och skär det längs vektorn mellan calcaneus och andra metatarsalmarkörer projicerade i tvärplanet .

rörelse-och kraftdata filtrerades med ett fjärde ordningens lågpass Butterworth-filter med en avstängningsfrekvens på 6 Hz, vald från en snabb Fouriertransformanalys. Försöken beskärdes med hjälp av den vertikala dimensionen av markreaktionskraften, vid en tröskel på 15 N, med hjälp av en anpassad algoritm implementerad i Matlab (Mathworks, Natick MA).

den mediala längsgående bågvinkeln och MTPJ-vinkeln (benämnd F2Ps in ) beräknades baserat på en etablerad modell . Kortfattat är MLA-vinkeln projektionen av vinkeln mellan markörerna på den bakre calcaneus, sustentaculum tali av calcaneus och huvudet på den första metatarsalen i fotens sagittalplan. MLA-vinkeln i början av komprimeringen subtraheras från den maximala MLA-vinkeln som inträffade i ett försök för att ge den SACORIMLA-vinkeln. En ökad och positiv vinkel i enlighet med detta indikerar att bågen förlängs horisontellt och komprimeras vertikalt. Vinkeln mellan markörerna på den första metatarsala basen, det första metatarsala huvudet och den proximala falanxen, projicerad i sagittalplanet, är MTPJ-vinkeln. Referensneutralt läge (tår platt) togs utan någon applicerad belastning och betraktades som noll grader av tå dorsiflexion.

bågens längd var avståndet mellan den bakre calcanealen och den första metatarsala huvudmarkören, längs vägen för den primära glidningen av plantar fascia, normaliserad till motivets längsta registrerade båglängd (tabell 1). Förlängning definierades som båglängdens intervall under en försök. Båghöjden var den vertikala förskjutningen av navikulärmarkören, i samma dimension som den applicerade kraften på knäet. Den initiala båghöjden i början av försöket subtraherades från den lägsta båghöjden under försöket för att beräkna bågkompressionen och normaliseras till den största uppmätta bågkompressionen för det ämnet (tabell 1). Båghöjden differentierades med avseende på tid för att beräkna båghastighet, som multiplicerades med den vertikala kraften, vilket resulterade i bågkraft. Integrering av bågens effektkurva över tid för en kompressionscykel gav det arbete som gjordes i bågen (figur 3). Den absorberade energin togs som intervallet mellan den absolut största energin uppmätt i en försök (medan den laddades) och början av försöket (lossad); den returnerade energin var skillnaden mellan den absorberade energin och energivärdet i slutet av försöket; och den avledda energin är skillnaden mellan den absorberade energin och den returnerade energin (figur 3). Andelen returnerad energi var förhållandet mellan energi som återvände till energi absorberad.

för att kvantifiera formförändringarna i bågen beräknades axeln kring vilken framfotsegmentet roterades i förhållande till bakfotsegmentet under bågkompressionsförsöken som den spiralformade rörelseaxeln . Den spiralformade axeln definieras som en enda axel kring vilken den tredimensionella (3D) rotationen och längs vilken 3D-översättningen av en styv kropp i förhållande till en annan inträffar. Framfotsegmentet registrerades först på bakfoten för alla ramar. De spiralformade rörelseaxlarna beräknades sedan mellan försökets första RAM (utan deformation av bågen) och fem ramar vid försökets mittpunkt (vid punkten för maximal bågdeformation). Det komponentvisa genomsnittet av rotationsaxeln för dessa fem ramar togs för att minska buller och uttrycktes i det lokala fotkoordinatsystemet. Huvudkomponentanalys slutfördes på den genomsnittliga enhetsvektorn för rotationsaxeln, för varje försökstillstånd och över alla ämnen.

för att testa ankarspelets statiska ingrepp bedömdes korrelationen mellan MTPJ-vinkel och båglängd när foten var statisk och lossad. MTPJ-vinkeln och båglängden bestämdes för varje försökstillstånd, vilket gav sex kombinationer för varje deltagare (Långsam/snabb för dorsiflexerad/neutral/plantarflexerad). En variansanalys (ANOVA) testade den minsta kvadratiska linjära regressionen för de sammanslagna datapunkterna.

en tvåvägs upprepad åtgärd ANOVA undersökte effekten av MTPJ-vinkel (30 kg dorsiflexion/30 kg plantarflexion) och laddningshastighet (snabb/långsam) på bågens Energetik (absorberad, returnerad och spridd energi och energiförhållandet) och de kinematiska mätvärdena för bågen (bågförlängning, bågkompression, SACLMLA-vinkel, SACL-spiralformad axelrotation). För att förenkla analysen ingick inte det neutrala tillståndet i ANOVA.

Parade prov t-tester utvärderade skillnader i huvudkomponenter i rotationsaxlarna mellan MTPJ-vinklar och hastigheter.

alfa-nivån sattes till 0,05. Alla analyser slutfördes med anpassad programvara skriven i Matlab (Mathworks, Natick MA). Om inte annat anges, alla värden är medelvärdet av standardavvikelsen för 1.

resultat

i ett obelastat, statiskt läge var båglängden kortare med 5 kcal 1% (av den maximala längden) när tårna var dorsiflexerade jämfört med plantarflexerade (p < 0,01) (figur 4). Varje ämne upplevde en minskande båglängd eftersom MTPJ-vinkeln varierade från plantarflexion till dorsiflexion. Det fanns en signifikant ämnesspecifik linjär korrelation mellan båglängden och MTPJ-vinkeln (R2 > 0.92). Den poolade lutningen hade också ett signifikant linjärt förhållande (R2 = 0,67, p < 0,01) (figur 4).

Tåvinkeltillstånd under fotkompression hade ett signifikant inflytande på den energi som absorberades och försvann av bågen (tabell 2) (Figur 5). I jämförelse med den plantarflexerade MTPJ (P) orsakade den dorsiflexerade MTPJ (D) bågen att absorbera mer energi (D = 23,1 8,0 mj kg−1, P = 20,6 5,4 mj kg−1, p < 0,05) och sprida mer energi (D = 7,5 4,4 mj kg−1, P = 6,2 3,4 mj kg−1, p < 0, 05). MTPJ-vinkeln hade emellertid inte någon signifikant effekt på den returnerade energin (D = 15,6 2,4 mj 5,4 kg mj−1, P = 14,5 4 xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx xnumx.9 mJ kg−1, p = 0.08) eller förhållandet mellan återvände energi (D = 0.68 ± 0.11, P = 0.70 ± till 0,14, p = 0.11).

kompressionshastigheten, antingen snabb (F) eller långsam (s), påverkade bågens energi (tabell 2). När foten komprimerades snabbt absorberades mer energi (F = 24,2 8,1 mj kg−1, s = 19,5 4,5 mj kg−1, p < 0,05) och återvände (F = 17,3 5,6 mj kg−1, s = 12,8 3,4 mj kg−1, p < 0,01) jämfört med när foten komprimerades långsamt. Intressant nog var den energi som släpptes inte signifikant olika mellan de två hastigheterna (F = 6,9 0,0 mj kg−1, s = 6,7 2,7 mj kg−1, p = 0.86) inte heller var andelen returnerad energi (F = 0,72 0,14, s = 0,66 0,10, p = 0,19).

MTPJ-vinkeln påverkade också kinematiken för fotkompression, med en signifikant effekt i bågens förlängning. Den dorsiflexerade MTPJ ökade bågens förlängning under belastningsförsöken (D = 0,0085 0,0026 xnumx, P = 0,0053 0,0020 xnumx, p < 0,01) jämfört med när MTPJ plantarflexerades. Det fanns inga signifikanta effekter på arch komprimering (D = 0.72 ± 0.16, P = 0.69 ± 0.11, p = 0.23), ΔMLA vinkel (D = 2.6 ± 0.9°, S = 2.8 ± 0.7°, p = 0.25) eller rotation av den spiralformade axeln (D = 4,2 2,1 2,1, P = 3,6 0,9 0,20, p = 0,20) (tabell 2). Det fanns inga signifikanta interaktionseffekter på någon av variablerna mellan kompressionshastighet och tåtillstånd.

de första och andra huvudkomponenterna i orienteringen av de spiralformade axlarna förklarade 65,0% och 30,8% av variansen i orienteringen. Den andra komponenten var signifikant olika mellan tåförhållandena (p < 0,05), medan den första komponenten inte var (p = 0,10). Den första komponenten förklarade främst rotationsaxelns orienteringsvariation i den främre-bakre riktningen (tvärgående planrotation) och den andra i överlägsen–underlägsen riktning (frontalplanrotation) (se elektroniskt tilläggsmaterial, figur S1 för visualisering). När den första MTPJ dorsiflexerades orienterades rotationsaxeln mer överlägsen-underlägsen och mer främre jämfört med när MTPJ plantarflexerades, vilket fick mittfoten att deformeras runt en inverterad axel (figur 6). Däremot, när MTPJ plantarflexerades, komprimerades bågen främst i sagittalplanet.

diskussion

syftet med denna undersökning var att förstå samspelet mellan ankarspel och bågfjädermekanismer genom att engagera ankarspelet genom MTPJ dorsiflexion och undersöka effekterna på bågenergetik under en dynamisk kompression. Vi antog att MTPJ dorsiflexion skulle förspänna plantar fascia och stelna bågen. I motsats till vår hypotes minskade dock ankarspelsmekanismens ingrepp bågens styvhet och ökad energiabsorption och spridning. Effekten av MTPJ dorsiflexion har därför potential att påverka rörelse genom att ändra den mekaniska energiprofilen i foten.

ankarspelsmekanismen förutspår att när MTPJ är dorsiflexerad ökar bågen i höjd och minskar i längd, vilket bekräftades i resultaten av vårt lossade tillstånd. Förhållandet mellan MTPJ-vinkeln och bågförlängningen var starkt korrelerat och i stort sett konsekvent för alla ämnen. I motsats till det statiska, lossade fallet, om ankarspelsmekanismen förklarade bågens dynamiska rörelse, då, för konstanta tåvinklar, bör det inte ske någon förändring i bågens längd. Bågen förlängdes emellertid under kompressionsförsöken, vilket innebär att plantar fascia måste deformeras för att tillgodose denna förändring. Detta överensstämmer med mätningen av plantar fascia töjning i tidigare studier och innebär att ankarspelsmekanismen inte helt förklarar bågens beteende under dynamisk belastning.

ankarspelet modulerade dock bågens energi under dynamisk belastning. När ankarspelsmekanismen var inkopplad förkortades bågen avsevärt, vilket förmodligen placerade andra vävnader som korsade bågen närmare vilolängden. Bågen kan därför gå igenom en större utflykt på grund av de olinjära elastiska egenskaperna hos de bågsträckande vävnaderna. Detta skulle funktionellt minska bulkstyvheten hos bågen och leda till större förlängning och följaktligen underlätta större energiabsorption och avledning under cyklisk belastning av foten. Medan effekten av att störa MTPJ-vinkeln på fotens specifika inre strukturer inte kan bestämmas med dessa metoder, är det möjligt att modifiering av bågens form och längd förändrade andelen av belastningen som levererades till bågens mjukvävnadsstrukturer. Skillnader i viskositet mellan dessa strukturer kan också påverka den avledda energin i bågen.

kompressionshastigheten hade ett litet men signifikant inflytande på bågens energi. Mer energi absorberades och returnerades av fotens båge när bågen komprimerades i det snabba tillståndet jämfört med det långsamma tillståndet. Liknande toppkrafter och toppdeformation hittades över båda lasthastigheterna; emellertid var en mer linjär styvhet i snabbbelastningsförhållandet (vilket möjliggjorde ökad styvhet vid låga krafter) huvudkällan till den ökade energi som lagrades och returnerades. Det är troligt att denna lilla förändring i styvhet vid lägre krafter kan vara resultatet av aktivering av de inneboende fotmusklerna—som har visat sig förändra bågstyvheten under liknande belastningsförhållanden . I detta experiment mätte vi inte inneboende fotmuskelaktivering (vilket kräver intramuskulär elektromyografi) och kan därför inte bekräfta om det fanns någon skillnad i muskelaktivering över försök. Vi antar att muskelaktivering främst drivs av kraftapplikation ; det kan emellertid också finnas en subtil skillnad i aktivering på grund av sträckhastigheten, vilket kan ha lett till skillnaden i både energi som absorberas och returneras vid bågen. Dessutom var det ingen skillnad i den avledda energin mellan hastighetsförhållandena. Detta överensstämmer med biologiska vävnader som i allmänhet kräver en spänningshastighetsskillnad av flera storleksordningar för att framkalla en förändring i viskösa energiförluster .

MTPJ dorsiflexion modifierade hur foten deformerade. Det spiralformade axelmåttet visar hur framfoten rör sig i förhållande till bakfoten, och som ett resultat är den beskrivna rörelsen oberoende av fotens globala position. Mellan två identiska kompressioner förväntas att axeln skulle förbli densamma. Men när MTPJ var dorsiflexerad rörde sig framfoten runt en lutande axel relativt bakfoten jämfört med plantarflexerad MTPJ. Detta innebär funktionellt att om bakfoten är hypotetiskt i samma position roterar framfoten mer i tvärplanet (dvs. roterar externt) under en fotkompression när MTPJ är dorsiflexerad än den rent sagittala rörelsen som uppstår när MTPJ är plantarflexerad. Om det finns mer rörelse i tvärplanet kan ökade belastningar upplevas av olika bågspännande strukturer som motstår framfotens yttre rotation, såsom medialbandet i plantar fascia, deltoidbandet eller abductor hallucis-muskeln. Med andra ord kan belastningen i foten omfördelas till olika vävnader, vilket kan påverka bågens energi som ett resultat av skillnader mellan vävnadens momentarmar och materialegenskaper.

förskjutningen av den spiralformade axeln från sagittalplanet (plantarflexerad MTPJ) till alla tre planen (dorsiflexerad MTPJ) indikerar att den tvådimensionella trussmodellen i sagittalplanet inte på lämpligt sätt modellerar beteendet hos den mediala längsgående bågen. Detta stöds av den signifikanta bågförlängningen men den icke-signifikanta bågkompressionen. Dessutom visar varken förändringen i vinkeln på SACRMLA eller rotationsmängden kring den spiralformade axeln signifikanta skillnader mellan tånförhållandena. Detta antyder att det kan finnas förändringar i den tvärgående bågen som inte redovisas i dessa tvådimensionella modeller, vilket har föreslagits av Fuller , och att tredimensionella modeller mer lämpligt kommer att modellera bågens energi och beteende.

en begränsning av denna studie är att vårt experimentella paradigm inte exakt återskapade förhållanden som hittades under rörelse. Räckvidden av MLA-vinkelvärden vid hälsosam gång (cirka 4 kg i mitten, inte inklusive push-off ) var nära det intervall som upplevdes här (2,1-3,7 kg); den första MTPJ–och arch-kinematiken upplever emellertid inte nödvändigtvis kombinationen av förhållanden som kontrolleras här. Även om det är svårt att direkt relatera våra resultat till fotfunktionen under gång, har vi visat en ny interaktion mellan ankarspelet och bågfjädern, vilket sannolikt kommer att vara konsekvent över en rad tåböjningsvinklar. Till exempel, om DORSIFLEXIONEN av MTPJ är begränsad före initial kontakt under gång, kan den begränsa bågens förlängning och därmed dess energiabsorption under påverkan och därefter påverka fotens förmåga att absorbera stötar. Det kan också få foten att deformeras annorlunda genom att spänna olika bågvävnader, vilket också skulle modifiera bågenergetik. Därför kan ankarspelsmekanismen vara viktig vid första kontakten såväl som vid avstängning. Vi kvalificerade inte heller fottypen (t. ex. platta fötter, hög båge) för ämnena; men vi hittade fortfarande signifikanta skillnader mellan förhållandena, vilket förmodligen indikerar att friska fötter fungerar på samma sätt trots potentiella morfologiska skillnader.

foten var i kontakt med två punkter på kraftplattan, vilket hindrade oss från att känna till andelen kraft på bakfoten och framfoten. Andra studier har tilldelat kraften till framfoten eller bakfoten beroende på geometri eller placeringen av tryckcentrumet i förhållande till metatarsalhuvudena . Eftersom riktningen för den applicerade kraften var endimensionell i detta fall var bulkenergimetriken som användes för att kvantifiera bågens Energetik ett enkelt sätt att indikera bågmekanik utan att göra antaganden om kraftfördelningen på fotsulan. Detta tillvägagångssätt kan dock underskatta den totala överförda mekaniska effekten. Energi absorberas också troligen och sprids i andra mjuka vävnader, såsom fettkudden i hälen . Energiförluster i hälfettkudden under gång har visat sig vara 28,6 6,9% i kadaveriska experiment och 17,8 0.8% Under in vivo-experiment . Även om vi inte kan separera bidragen från bågen och mjuka vävnader i underbenen med dessa metoder, verkar det osannolikt att mjukvävnadsavfall i knä-eller fotleden, eller fettkudden i hälen, störs av dorsiflexionen av MTPJ.

detta arbete har flera applikationer. Att variera MTPJ-vinkeln i sko-och ortosdesign har konsekvenser för att modifiera absorptionen av chock, bågens funktionella rotationsaxel och de energiska besparingarna. Till exempel har tidigare arbete visat att ökad böjstyvhet hos skor kan begränsa MTPJ dorsiflexion, vilket kan minska energiförluster i denna led , och att ett metaboliskt minimum existerar vid en kritisk styvhet där naturlig MTPJ dorsiflexion inte hämmas . Hävarmen från markreaktionskraftsvektorn till fotledscentret sägs också öka med den ökande böjstyvheten hos skor ; emellertid har påverkan på MLA-kinematik inte beaktats. Studien som genomfördes här slutfördes i ämnen med nakna fötter i en föreskriven position, vilket kanske inte helt översätts till skomekanik under gång; dock kan positionen för bågen och MTPJ inuti skon fortfarande påverka energin i fotskokombinationen.

att lägga till förståelsen av ankarspelets funktion och dess samspel med bågfjädern kan ha kliniska konsekvenser för att ytterligare förstå bågrelaterade patologier som plantar fasciit. Inhiberingen eller engagemanget av ankarspelet i denna patologi kan ha en funktionell effekt på gångmekanik och patientrehabilitering. Slutligen kan belysningen av dessa mekanismer få konsekvenser inom evolutionär biologi, eftersom samspelet mellan ankarspel och bågfjädermekanism troligen påverkar prestanda och ekonomi, som antas vara mål för naturligt urval.

slutsats

ankarspelsmekanismen förklarar bågfunktionen i statiska positioner, när bågen kan deformeras utan motstånd. Under dynamiska kompressioner visar dock bågens förlängning i en konstant tåvinkel och tillhörande energiabsorption och retur att ankarspelet inte helt definierar plantarfascias roll i bågfunktionen. Sammantaget fungerar ankarspelet för att modifiera fotens form, vilket direkt påverkar bågfjäderns beteende och fotens energi.

etik

etisk godkännande tillhandahölls av University of Queensland Medical Research Ethics Committee (godkännande nr 2015000955). Informerat samtycke gavs av alla deltagare.

datatillgänglighet

datauppsättningarna som stöder denna artikel finns online (https://goo.gl/xfJi6F).

författarnas bidrag

alla författare utformade studien. L. W. utformade och genomförde experimentet. L. W. analyserade data och skrev papperet med hjälp av M. J. R. L. A. K. och G. A. L. utvecklade apparaten. Alla författare hjälpte till att tolka resultaten och redigerade manuskriptet.

konkurrerande intressen

vi förklarar att vi inte har några konkurrerande intressen.

finansiering

G. A. L., L. A. K. och M. J. R. erhöll finansiering från Australian Research Council (DP160101117), som stödde detta projekt. M. J. R. och L. W. finansieras av Nserc Discovery Grant (RGPIN-2015-04688). Lak finansieras av en nationell hälsa & Medical Research Council Peter Doherty Fellowship (APP1111909).

fotnoter

elektroniskt tilläggsmaterial finns tillgängligt online på https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4179026.