Importanza e sfide della misurazione della forza muscolare intrinseca del piede

Le banche dati elettroniche MEDLINE, PubMed, SCOPUS, Cochrane Library e CINAHL sono state ricercate tra il 21 maggio e il 21 giugno 2012 per individuare articoli scientifici sui muscoli intrinseci del piede e sulla misurazione della forza muscolare. I principali termini di ricerca e il numero di articoli recuperati sono elencati nelle tabelle 1, 2, 3, 4 e 5. Il motore di ricerca PEDro è stato anche consultato e un articolo è stato recuperato nei risultati della ricerca. Altri articoli sono stati identificati cercando a mano le liste di riferimento degli articoli estratti. Anche Google Scholar è stato cercato per identificare qualsiasi articolo rilevante non pubblicato o in stampa usando gli stessi termini di ricerca usati nelle ricerche nei database. Gli abstracts degli articoli individuati sono stati letti per selezionare gli articoli appropriati, con copie complete degli articoli esaminati se lo studio era rilevante per lo scopo della ricerca.

Sono stati identificati cinquanta tre articoli di ricerca relativi ai muscoli intrinseci del piede e alla misurazione della forza. Gli articoli dovevano soddisfare determinati criteri di inclusione. I criteri di inclusione erano i seguenti.

1. (i)

   Ricerca relativa al ruolo dei muscoli intrinseci del piede

2. (ii)

   Ricerca relativa all’anatomia dei muscoli intrinseci del piede

3. (iii)

   Ricerca che descrive la misurazione dei muscoli intrinseci e la forza o debolezza dei muscoli dell’alluce. Inizialmente sono stati considerati i documenti relativi alla forza dei muscoli intrinseci del piede, ma è risultato evidente che esistevano pochi documenti. Pertanto la ricerca è stata ampliata per includere articoli relativi alla misurazione dei muscoli dell’alluce

4. (iv)

   Pubblicazione in riviste specializzate

5. (v)

   Articoli in lingua inglese a pieno testo

6. .text English language articles

Anatomia dei muscoli intrinseci del piede

I muscoli intrinseci plantari e dorsali del piede hanno origine e inserzione all’interno del piede. I muscoli intrinseci del piede differiscono dai muscoli estrinseci del piede, che hanno la loro origine nella gamba e i lunghi tendini attraversano il complesso articolare della caviglia. I muscoli plantari intrinseci del piede sono organizzati in quattro strati. Lo strato più superficiale è profondo all’aponeurosi plantare e comprende l’abduttore allucis, il flessore digitorum brevis e l’abduttore digiti minimi. Il secondo strato è costituito dal quadrato plantae e dai lombricali. Il terzo strato è costituito dall’adduttore allucis trasverso, dall’adduttore allucis obliquo, dal flessore allucis brevis e dal flessore digiti minimi brevis. Lo strato più profondo è costituito dai tre interossei plantari. Tutti i muscoli intrinseci plantari sono innervati dai rami plantare mediale e laterale del nervo tibiale.

I muscoli intrinseci dorsali del piede possono essere divisi in due strati. Lo strato più superficiale è costituito dall’extensor hallucis brevis e dall’extensor digitorum brevis. Lo strato profondo è costituito dai muscoli interossei dorsali. L’extensor hallucis brevis e l’extensor digitorum brevis sono innervati dal nervo fibulare profondo mentre gli interossei dorsali sono innervati dal nervo plantare laterale con il primo e il secondo interosseo dorsale che ricevono anche parte della loro innervazione dal nervo fibulare profondo. I muscoli intrinseci dorsali sono stati raramente descritti nella letteratura scientifica e la loro funzione nel piede rimane in gran parte sconosciuta. I primi studi EMG hanno rivelato che il modello di reclutamento dell’estensore hallucis brevis e dell’estensore digitorum brevis durante la camminata variava significativamente tra i partecipanti, con alcuni partecipanti che non dimostravano alcuna attivazione dell’estensore digitorum brevis durante la camminata. I muscoli extensor hallucis brevis ed extensor digitorum brevis sono ora ampiamente utilizzati in innesti di tessuto, come il lembo di isola per coprire i difetti dei tessuti molli nelle regioni distali della gamba e della caviglia. Pertanto, si sa molto poco sui ruoli specifici dei muscoli intrinseci dorsali e non saranno ulteriormente discussi in questa recensione.

Evoluzione dei muscoli intrinseci del piede

Si è ipotizzato che durante l’evoluzione umana, la forza e la funzione dei flessori dell’alluce stanno gradualmente diminuendo e quindi i muscoli intrinseci plantari stanno diventando ampiamente ridondanti nel piede . Nei primati scimmieschi, le dita dei piedi sono più lunghe e hanno funzioni specializzate, con le dita usate per arrampicarsi sugli alberi. Al contrario, gli esseri umani hanno falangi più corte, che possono essere un adattamento morfologico al ridotto uso prensile delle dita dei piedi nell’uomo moderno che indossa i calzari. Questa teoria dei cambiamenti adattativi durante l’evoluzione umana è supportata dai risultati di un piede umano parziale di 3,6 milioni di anni fa, dove le dita erano più corte della scimmia africana ma più lunghe e più curve del piede umano moderno. Alcuni autori hanno suggerito che la funzione continua di alcuni muscoli intrinseci può riflettere processi evolutivi incompleti. Tuttavia, l’esistenza di muscoli come il quadrato plantae smentisce questa ipotesi. I siti di attacco mediale e laterale del muscolo quadrato plantae nel calcagno è unico per gli esseri umani e il quadrato plantae è unico per il piede in quanto non esiste un muscolo analogo nella mano. Dal momento che il tendine del flessore digitorum longus entra nel piede dal lato mediale e tira le dita dei piedi medialmente, una teoria suggerisce che la contrazione concomitante del quadratus plantae permette alle dita dei piedi di flettersi nel piano sagittale reindirizzando la trazione del flessore digitorum longus. Questo è uno sviluppo necessario per la deambulazione bipede. Pertanto, l’esistenza di funzioni specializzate per i muscoli intrinseci, può suggerire che i muscoli intrinseci del piede continuano ad avere un ruolo nel piede moderno.

Ruolo dei muscoli intrinseci del piede

Camminare

Un certo numero di studi rivela che i muscoli intrinseci del piede sono attivi come un gruppo durante la camminata. Uno studio classico di elettromiografia (EMG) su 12 partecipanti ha mostrato che l’adduttore digiti minimi, l’adduttore hallucis, il flessore digitorum brevis, l’interosseo dorsale e i muscoli lombari erano tutti attivi durante la fase di stance dell’andatura e continuavano fino al toe off. Uno studio di Jacob 2001 ha combinato i dati antropometrici e di pressione plantare per rivelare che i muscoli flessore allucis brevis (in combinazione con l’adduttore allucis) e flessore digitorum brevis sono in grado di esercitare forze circa il 36% e il 13% del peso corporeo durante la fase propulsiva del cammino. Tuttavia, non è noto se questi muscoli agiscono concentricamente o eccentricamente o hanno altre azioni tra cui l’abduzione delle dita dei piedi. Mann e Inman hanno suggerito che il ruolo dei muscoli intrinseci del piede è la stabilizzazione del piede durante la propulsione. L’attività dei muscoli intrinseci durante la fase di propulsione dell’andatura coincide con la dorsiflessione passiva dell’articolazione metatarso-falangea (MTP), poiché il centro di massa si sposta anteriormente all’articolazione metatarso-falangea. Rolian et al. e Goldmann e Bruggemann hanno postulato che il ruolo dei muscoli flessori intrinseci ed estrinseci dell’alluce è quello di controbilanciare il momento di dorsiflessione della forza di reazione del terreno all’articolazione metatarso-falangea, nella fase di spinta del cammino. Questo può essere ottenuto mediante la contrazione eccentrica dei muscoli flessori lunghi e corti dell’alluce per controllare la dorsiflessione dell’articolazione MTP e mantenere l’estensione dell’articolazione interfalangea, per consentire alle dita piatte sul terreno fino alla fase di stacco. Pertanto, aumentando la superficie di contatto con il suolo, questo migliorerebbe la distribuzione della pressione sotto le teste metatarsali durante la camminata.

Sostegno dell’arco

Il ruolo dei muscoli intrinseci nel sostegno dell’arco longitudinale mediale è stato studiato sia in piedi che camminando. I primi studi EMG hanno rivelato che i muscoli intrinseci del piede non sono attivi durante la posizione eretta e l’aponeurosi plantare è stata ampiamente accettata come la struttura primaria responsabile del sostegno dell’arco durante il riposo. Tuttavia, un recente studio EMG ha rivelato una piccola quantità di attività nell’adduttore allucis, nel flessore digitorum brevis e nei muscoli quadratus plantae durante la posizione eretta rilassata con un aumento significativo dell’attività con l’aumento delle richieste posturali. Reeser et al. hanno suggerito che i muscoli intrinseci del piede agiscono come tralicci per gli archi longitudinali, per resistere attivamente alle sollecitazioni di flessione durante il cammino. Questa ipotesi è supportata dai risultati che la tensione dell’aponeurosi plantare diminuisce significativamente durante la fase tarda di stance, mentre l’altezza dell’arco aumenta. La mancanza di tensione durante la fase tarda dell’appoggio suggerisce che altre strutture come i muscoli intrinseci del piede possono contribuire al supporto dell’arco durante la propulsione. Inoltre, uno studio virtuale del piede utilizzando il metodo degli elementi finiti ha dimostrato che le sollecitazioni meccaniche sull’arco mediale e laterale possono essere regolate dai muscoli intrinseci plantari. Pertanto vi sono prove che i muscoli intrinseci giocano un ruolo importante nel sostegno dell’arco longitudinale mediale durante l’andatura e un piccolo ruolo nella posizione eretta rilassata.

Implicazioni della debolezza dei muscoli intrinseci del piede

La prossima sezione esaminerà l’influenza della debolezza dei muscoli intrinseci nello sviluppo del pes cavus nella malattia di Charcot-Marie-Tooth, deformità dell’alluce inferiore, alluce valgo e dolore al tallone.

Malattia di Charcot-Marie-Tooth

La malattia di Charcot-Marie-Tooth (CMT) è una neuropatia periferica, in cui i muscoli anatomicamente distali, compresi i muscoli intrinseci, sono colpiti di preferenza. La debolezza dei muscoli intrinseci del piede è un reperto patologico ampiamente accettato della CMT e studi di risonanza magnetica (MRI) hanno indicato una significativa atrofia dei muscoli intrinseci del piede. Diversi autori hanno ipotizzato che la debolezza dei muscoli intrinseci è un contributo importante allo sviluppo della deformità pes cavus. Una teoria suggerisce che l’atrofia dei muscoli intrinseci causa la dorsiflessione delle articolazioni MTP, a causa della trazione non contrastata degli estensori lunghi dell’alluce. La dorsiflessione delle articolazioni MTP eleva l’arco longitudinale per effetto salpa. Il continuo squilibrio porta alla contrattura della fascia plantare e dei muscoli intrinseci, che poi tira l’avampiede in flessione plantare, portando ad un piede progressivamente rigido e cavo. Tuttavia, una chiara relazione causale tra la debolezza dei muscoli intrinseci e lo sviluppo del piede pes cavus non è stata stabilita ed esistono altre teorie di eziologia, come lo squilibrio muscolare estrinseco invertitore-evertitore. Senza mezzi accurati per valutare la forza dei muscoli intrinseci, il ruolo dell’atrofia dei muscoli intrinseci nello sviluppo della deformità del pes cavus rimarrà sconosciuto.

Deformità dell’alluce

Squilibri muscolari tra i muscoli intrinseci ed estrinseci del piede sono stati proposti come possibile causa della deformità dell’alluce. La deformità dell’alluce è caratterizzata da un’estensione dell’articolazione MTP con flessione delle articolazioni interfalangee prossimali e distali. L’alluce a martello è caratterizzato da un’articolazione MTP estesa, articolazione interfalangea prossimale flessa e articolazione interfalangea distale normale o estesa. Le deformità dell’alluce valgo e dell’alluce a martello sono comuni nei pazienti con neuropatia diabetica.

In un piede non affetto, le forti forze di estensione all’articolazione MTP da parte dell’estensore digitorum longus e brevis sono bilanciate dalle forze di flessione prodotte dai flessori lunghi e corti del piede. Tuttavia, l’atrofia muscolare intrinseca provoca uno squilibrio delle forze estensive all’articolazione MTP, portando allo sviluppo della deformità dell’alluce. I risultati di Kwon et al. supportano questa teoria, dove i partecipanti con deformità dell’alluce a martello avevano una maggiore disparità nel rapporto tra la forza dei muscoli estensori e flessori dell’alluce rispetto ai partecipanti non affetti. Tuttavia, sono stati suggeriti anche altri meccanismi per lo sviluppo della deformità dell’alluce, come le calzature restrittive, la rottura dell’aponeurosi plantare e della capsula articolare. Queste teorie alternative sono supportate dai risultati di Bus e colleghi in partecipanti con neuropatia diabetica, dove non è stata trovata alcuna differenza nel grado di atrofia muscolare nei pazienti con e senza deformità dell’alluce. Tuttavia, uno studio pilota di Ledoux et al. ha riportato che sia l’atrofia dei muscoli intrinseci che l’aumento dello spessore dell’aponeurosi plantare erano presenti nei partecipanti con deformità dell’alluce. Pertanto, più fattori possono contribuire alla deformità del piede e dell’alluce. Futuri studi prospettici, misurando la forza dei muscoli intrinseci e lo spessore dell’aponeurosi plantare, possono aiutare a chiarire questa relazione.

Hallux valgus

Hallux valgus, o bunion, descrive una deformità del piede caratterizzata dalla deviazione laterale dell’alluce all’articolazione MTP lontano dalla linea media del corpo. Una delle cause proposte per la deformità dell’alluce valgo è uno squilibrio di forza dell’abduttore allucis rispetto all’adduttore allucis trasverso e all’adduttore allucis obliquo. Quando i muscoli adduttori sono deboli, è stato suggerito che la forza adduttrice diventa dominante, tirando l’alluce lateralmente all’articolazione MTP. Questa teoria è supportata dai risultati della biopsia muscolare che ha rivelato anomalie istologiche e atrofia delle fibre muscolari nel muscolo abduttore hallucis in pazienti con deformità sintomatica dell’alluce valgo. Ulteriori studi, valutando la forza muscolare dei singoli muscoli intrinseci, sono necessari per comprendere meglio la patogenesi dell’alluce valgo.

Dolore al tallone

Il ruolo della debolezza dei muscoli intrinseci nello sviluppo del dolore al tallone plantare, o fascite plantare, non è chiaro. Una teoria proposta da Allen e Gross descrive una relazione per cui i muscoli intrinseci deboli forniscono un supporto dinamico insufficiente all’arco longitudinale mediale, causando una maggiore sollecitazione dell’aponeurosi plantare. Uno studio di risonanza magnetica di Chang et al. su partecipanti con fascite plantare cronica unilaterale, ha riportato una riduzione della sezione trasversale dei muscoli intrinseci nell’avampiede del piede sintomatico rispetto al piede senza dolore. La riduzione selezionata della sezione trasversale dei muscoli intrinseci del piede nell’avampiede e non nel retropiede è interessante perché molti muscoli intrinseci hanno attacchi nel primo raggio. L’atrofia dei muscoli intrinseci può influenzare la stabilità dell’arco longitudinale mediale e quindi impedire il processo di guarigione sollecitando ulteriormente l’aponeurosi plantare. Quindi, la debolezza dei muscoli intrinseci può svolgere un ruolo significativo nel dolore cronico al tallone. Tuttavia, ulteriori ricerche, misurando la forza dei muscoli intrinseci in modo prospettico, sono necessarie per confermare questa ipotesi.

Misurazione della forza muscolare intrinseca del piede

La prossima sezione esaminerà i metodi “diretti” e “indiretti” di misurazione della forza muscolare intrinseca. Il sottotitolo ‘metodi diretti di valutazione della forza muscolare intrinseca/estrinseca’ passa in rassegna i metodi che possono misurare direttamente un’unità di forza o potenza. Tuttavia, questi metodi “diretti” misurano in realtà la forza di flessione dell’alluce che è una combinazione di forza muscolare intrinseca ed estrinseca. Il sottotitolo “metodi indiretti di valutazione della forza muscolare intrinseca” esamina i metodi che non sono in grado di misurare direttamente la forza, ma forniscono informazioni riguardanti la struttura e l’attività dei muscoli intrinseci.

Metodi diretti di valutazione della forza muscolare intrinseca/estrinseca

I metodi diretti riportati in letteratura includono una varietà di test clinici e test di laboratorio. È chiaro che i metodi diretti riportati in letteratura misurano principalmente la forza dei muscoli flessori dell’alluce, mentre altre azioni come l’estensione dell’alluce e la forza di abduzione sono raramente misurate. Poiché la forza dei flessori dell’alluce è una combinazione di attività muscolare intrinseca ed estrinseca, tutti i metodi “diretti” misurano in realtà la forza dei muscoli intrinseci ed estrinseci dell’alluce. Sono stati descritti diversi metodi che pretendono di misurare la forza dei flessori dell’alluce: la dinamometria manuale dell’alluce, il test di presa della carta, la pressione plantare e il test intrinseco positivo.

La dinamometria dell’alluce

La dinamometria dell’alluce è uno strumento obiettivo utilizzato per misurare la forza dei flessori dell’alluce. Sono stati riportati diversi metodi di utilizzo della dinamometria dell’alluce, tra cui la dinamometria manuale, la dinamometria fissa, la dinamometria fissa basata sul polsino e un tester modificato per la forza della presa della mano. In tutti gli studi è stata utilizzata la tecnica “make”, in cui il dinamometro è tenuto fermo da un esaminatore o da un attacco esterno e i partecipanti spingono al massimo verso il basso sul dinamometro con le dita dei piedi. L’affidabilità di tutti i metodi, ad eccezione della dinamometria fissa, è stata riportata (tabelle 6 e 7). La dinamometria delle dita dei piedi ha costantemente dimostrato un’eccellente affidabilità intra-rater, con tutti i valori ICC > 0,83. Tuttavia, l’affidabilità inter-rater è stata riportata solo con la dinamometria manuale, che ha dimostrato un’eccellente affidabilità inter-rater (ICC 0,82 – 0,88).

I diversi tipi di dinamometri dell’alluce permettono di testare diverse azioni delle dita del piede. La procedura utilizzata per misurare la forza dei flessori dell’alluce con la dinamometria manuale prevede che il dinamometro sia posizionato sotto l’articolazione interfalangea dell’alluce per misurare la forza maggiore dell’alluce o le articolazioni interfalangee da due a cinque, per la forza minore dell’alluce. Come tale la dinamometria a mano permette la flessione delle articolazioni MTP e limita la flessione dell’articolazione interfalangea perché il dinamometro è posizionato sotto le articolazioni interfalangee. Al contrario, il tester di forza della presa a mano modificata ha una barra attorno alla quale le dita dei piedi possono essere flesse. La dinamometria fissa basata sul polsino comporta il posizionamento di un polsino di pelle intorno alla falange prossimale dell’alluce da misurare. La dinamometria basata sul polsino è stata utilizzata per misurare sia la forza muscolare dei flessori che degli estensori dell’alluce, poiché il posizionamento del polsino e l’allineamento del dinamometro possono essere modificati. La dinamometria fissa consiste in una piastra sensore fissa su cui i partecipanti premono le dita dei piedi.

I diversi tipi di dinamometria dell’alluce possono attivare i muscoli intrinseci in misura diversa perché ogni modello promuove azioni diverse delle dita dei piedi. La dinamometria fissa basata sul polsino, il tester di presa della mano modificato e la dinamometria fissa permettono tutti la flessione dell’articolazione MTP, ma non forniscono un modo per limitare la flessione eccessiva delle articolazioni interfalangee. Un’azione di arricciamento dell’alluce può verificarsi durante il test dei flessori dell’alluce, un’azione che si ipotizza attivi i flessori lunghi (estrinseci) dell’alluce. Basandosi sulle inserzioni anatomiche dei muscoli intrinseci del piede, principalmente i muscoli interossei e lombricali, Garth e Miller hanno postulato che i muscoli intrinseci del piede si contraggono come un gruppo, per produrre flessione all’articolazione MTP ed estensione all’articolazione interfalangea. Questo è in contrasto con la flessione all’articolazione MTP e all’articolazione interfalangea che è un’azione dei flessori lunghi (estrinseci) delle dita dei piedi. Gli studi sui muscoli intrinseci della mano rivelano che i muscoli interossei e lombricali possono essere stimolati elettricamente per produrre flessione all’articolazione MTP ed estensione all’articolazione interfalangea. Sulla base della simile anatomia degli interossei e dei lombricali nella mano e nel piede, la flessione dell’articolazione MTP e l’estensione dell’articolazione interfalangea sono probabilmente azioni dei muscoli intrinseci del piede. Pertanto, la dinamometria a mano potrebbe attivare i muscoli intrinseci più efficacemente di altri tipi di dinamometria dell’alluce perché promuove la flessione all’articolazione MTP e l’estensione all’articolazione interfalangea.

Un’altra considerazione importante quando si misura la forza dei muscoli intrinseci è la posizione della caviglia. Spink e collaboratori hanno ipotizzato che tenendo passivamente la caviglia in massima flessione plantare, i flessori estrinseci dell’alluce hanno meno probabilità di influenzare la misurazione, perché questi muscoli sarebbero in una posizione massimamente accorciata e quindi meno in grado di generare forza. Questa ipotesi è supportata dai risultati di Goldmann e Bruggemann che hanno rivelato che i momenti di forza più bassi sono stati generati intorno alle articolazioni metatarso-falangee quando i muscoli estrinseci dei flessori dell’alluce erano in posizione accorciata durante la massima flessione plantare della caviglia e delle articolazioni metatarso-falangee. Gli autori hanno suggerito che i momenti più bassi erano dovuti al fatto che i muscoli intrinseci di flessione dell’alluce, piuttosto che i muscoli estrinseci di flessione dell’alluce producevano principalmente i momenti intorno all’articolazione metatarso-falangea.

Paper grip test

Il Paper Grip Test consiste nel tentativo del partecipante di tenere un pezzo di carta standard, come un biglietto da visita, sotto l’alluce o le dita inferiori mentre l’esaminatore cerca di tirare via la carta. Il Paper Grip Test è stato utilizzato per la prima volta come strumento di screening per la debolezza muscolare intrinseca nella lebbra. Da allora è stato utilizzato come misura della forza dei flessori plantari delle dita dei piedi in combinazione con una piattaforma di pressione plantare, dove il partecipante esegue il Paper Grip Test mentre è seduto con i piedi sulla piattaforma, che registra contemporaneamente le forze sotto le dita dei piedi. Il Paper Grip Test ha dimostrato un’eccellente affidabilità interrater (ICC 0.87) e moderata intrarater (ICC 0.56) nella valutazione di partecipanti con lebbra e controlli sani (Tabella 7).

C’è un numero limitato di studi di validazione del Paper Grip test come misura della forza muscolare intrinseca. De Win et al. hanno condotto un test EMG concomitante durante il paper grip test e hanno rivelato che sia i muscoli intrinseci che quelli estrinseci del piede e della caviglia erano attivi. L’attività dei muscoli plantare della caviglia può essere dovuta alla mancanza di stabilizzazione, in quanto né la stabilizzazione manuale da parte dell’esaminatore né le cinghie sono state utilizzate per ridurre al minimo il movimento della caviglia durante lo studio. Inoltre i partecipanti potrebbero aver arricciato le dita dei piedi per afferrare il biglietto da visita, un’azione che si ipotizza attivare i flessori estrinseci lunghi delle dita dei piedi. Pertanto, mentre il Paper Grip Test è ripetibile, ha una validità discutibile come misura della debolezza intrinseca perché è probabile che stia valutando sia la forza muscolare intrinseca che quella estrinseca.

Pressione plantare

I sensori di pressione plantare possono valutare la forza sotto le dita dei piedi. La misurazione della pressione plantare è generalmente disponibile in due forme diverse: (1) sistemi in-shoe come Novel Pedar®, TekScan F-Scan®, RS-Scan Insole®, IVB Biofoot® e; (2) sistemi a piattaforma come Novel Emed®, RSScan Footscan® e TekScan Mat Scan® . La strumentazione a pressione plantare è stata recentemente utilizzata per misurare la forza dei flessori dell’alluce. La forza dei flessori dell’alluce è stata calcolata utilizzando un software che ha convertito i dati di pressione sotto le dita dei piedi in forza di picco, che è stata poi normalizzata al peso corporeo per determinare la forza dei flessori dell’alluce. La forza dei flessori dell’alluce è stata valutata sulla piattaforma a pressione utilizzando due azioni diverse: (1) spingendo direttamente l’alluce nella piattaforma e (2) in combinazione con il Paper Grip Test. L’affidabilità test-retest della piattaforma di pressione plantare è stata eccellente in entrambi i metodi per valutare la forza dell’alluce e dell’alluce inferiore (Tabella 8).

La validità dell’uso della pressione plantare per determinare la forza muscolare intrinseca è discutibile perché il contributo dei muscoli estrinseci durante la misurazione della pressione è sconosciuto. L’elettromiografia eseguita durante il Paper Grip Test ha rivelato che alcuni muscoli estrinseci dei flessori dell’alluce, in particolare i muscoli flessori lunghi dell’alluce e i muscoli flessori plantari della caviglia erano attivi. Pertanto il Paper Grip Test, se usato insieme alla misurazione della pressione plantare, può riflettere la forza dei muscoli estrinseci più che quella dei muscoli intrinseci. Pertanto, mentre la piattaforma di pressione plantare è uno strumento affidabile, non è stato ampiamente studiato come una misura valida della forza muscolare intrinseca.

Test intrinseco positivo

Il test intrinseco positivo è un test qualitativo progettato per valutare la funzione muscolare intrinseca delle dita inferiori. Il test prevede che il partecipante estenda l’alluce mentre simultaneamente tenta di flettere le dita inferiori all’articolazione MTP e di estendere le articolazioni interfalangee. La forza dei muscoli intrinseci è determinata dal tipo di modello di flessione dell’alluce dimostrato, che include: (1) modello intrinseco positivo, che comporta la flessione dell’articolazione MTP e l’estensione delle articolazioni interfalangee; (2) modello intrinseco negativo, in cui il partecipante non è in grado di flettere attivamente l’articolazione MTP ed estendere le articolazioni interfalangee. Garth e Miller hanno suggerito che il pattern intrinseco negativo dimostra una debolezza muscolare intrinseca. Tuttavia, il livello di forza richiesto per eseguire la posizione intrinseca positiva è sconosciuto. Inoltre, la validità e l’affidabilità del test intrinseco positivo non è stata studiata e questo test non è stato citato da nessun altro lavoro fino ad oggi. Chiaramente, il test positivo intrinseco non è stato ampiamente studiato come misura della forza muscolare intrinseca e sono necessarie ulteriori ricerche per convalidare questo test.

Metodi indiretti di valutazione della forza muscolare intrinseca

I metodi indiretti che saranno esaminati sono: Risonanza magnetica (MRI); tomografia computerizzata (CT); ultrasonografia; elettromiografia (EMG) e biopsia muscolare. I metodi indiretti sono generalmente utilizzati per stimare la struttura muscolare (area trasversale fisiologica e volume), l’attività (EMG) e le proprietà istochimiche. I metodi indiretti possono discriminare tra muscoli intrinseci ed estrinseci, ma non sono in grado di determinare direttamente la forza o la potenza.

Risonanza magnetica

La risonanza magnetica (MRI) è il metodo di scelta per rilevare la struttura e le anomalie dei tessuti molli. È stata ampiamente utilizzata per visualizzare i muscoli intrinseci perché ha un’alta risoluzione spaziale. Il parametro MRI più comunemente usato per l’imaging del muscolo intrinseco è T1-pesato, che consente un contrasto superiore per discriminare tra muscolo e grasso .

MRI è stato utilizzato in tre modi principali per valutare l’atrofia muscolare intrinseca: (1) osservazione qualitativa dell’atrofia muscolare; (2) scala a cinque punti; (3) area e volume della sezione trasversale del muscolo. La valutazione qualitativa delle immagini di risonanza magnetica in 60 partecipanti con CMT ha rivelato un certo grado di infiltrazione di grasso e atrofia muscolare intrinseca in tutti i partecipanti. Bus et al. ha anche visualizzato l’atrofia muscolare intrinseca in pazienti con diabete mellito, utilizzando una scala a cinque punti dove 0 indica tessuto sano senza atrofia e 4 indica un piede con quasi nessun tessuto muscolare visibile. Questo metodo ha dimostrato di avere una buona affidabilità (Kappa = 0,94) (Tabella 9).

Il limite significativo delle osservazioni qualitative dell’atrofia muscolare e dell’utilizzo della scala a cinque punti per valutare l’atrofia muscolare intrinseca è che le conclusioni si basano su un’immagine selezionata, che potrebbe non essere rappresentativa dell’intero muscolo. Le immagini RM dei muscoli intrinseci del piede possono essere prese nei piani coronale, trasversale e sagittale. Poiché la maggior parte dei principali muscoli intrinseci del piede hanno origine nel calcagno e si inseriscono nelle falangi prossimali, non si trovano direttamente nei piani trasversale o sagittale. Pertanto, le immagini selezionate per la valutazione possono non essere rappresentative dell’intero muscolo, perché l’immagine è di una fetta obliqua del muscolo.

Il volume totale dei muscoli intrinseci del piede può essere calcolato moltiplicando l’area totale della sezione trasversale del muscolo, determinata da MRI, per la distanza tra le sezioni, che è lo spazio tra ogni fetta MRI. Il volume muscolare totale può essere più rappresentativo del muscolo perché si basa sull’area totale della sezione trasversale del muscolo da ogni fetta di MRI e non da una singola immagine. Inoltre, l’immagine RM può essere digitalizzata per delineare i singoli muscoli in ogni fetta. Tuttavia, uno studio su partecipanti con neuropatia diabetica ha riferito che la segmentazione dei singoli muscoli intrinseci non era possibile, perché la maggior parte dei muscoli non erano chiaramente definiti a causa della marcata atrofia muscolare intrinseca. Con l’aumento della risoluzione della scansione MRI, gli studi futuri potrebbero essere in grado di indagare i volumi dei singoli muscoli intrinseci del piede.

La risonanza magnetica può anche essere utilizzata per stimare la sezione trasversale fisiologica (PCSA) dei muscoli intrinseci. La PCSA è stata utilizzata in modelli biomeccanici di dinamica muscolare come il modello muscolare di tipo Hill per prevedere la forza e la coppia muscolare intorno all’articolazione della caviglia e del ginocchio, ma non le articolazioni del piede. I modelli muscolari richiedono l’input di una serie di parametri diversi tra cui PCSA, proprietà elastiche dei tendini e segnali EMG, che vengono integrati numericamente per produrre una stima della forza muscolare. Il PCSA può essere calcolato utilizzando il volume del muscolo, l’angolo di pennata delle fibre e la lunghezza delle fibre muscolari. Tuttavia, Ledoux et al. hanno dimostrato che i muscoli intrinseci del piede hanno angoli di pennata molto piccoli e avrebbero poca influenza sul PCSA. Inoltre, la lunghezza delle fibre dei muscoli intrinseci del piede è stata studiata in studi su cadaveri e suggeriscono che studi futuri che utilizzano PCSA e modelli muscolari potrebbero consentire di misurare la forza muscolare intrinseca.

Un importante progresso nella risonanza magnetica è il contrasto di fase fast-cine (o risonanza magnetica dinamica), che consente di acquisire immagini mentre il partecipante esegue un’azione. La risonanza magnetica dinamica è diversa dalla risonanza magnetica funzionale, che è usata per mappare la funzione cerebrale usando i segnali di ossigeno nel sangue e il flusso sanguigno cerebrale. Attualmente, solo le proprietà cinematiche del piede, principalmente l’asse di rotazione delle articolazioni talocrurali e subtalari, sono state studiate. Inoltre, in questa fase, la risonanza magnetica dinamica viene eseguita in un’unità chiusa e il partecipante deve essere supino. Pertanto, l’immagine acquisita non può rappresentare la piena sopportazione del peso e solo azioni limitate possono essere eseguite all’interno dell’unità MRI, come la plantare/dorsiflessione della caviglia. Tuttavia, con il miglioramento della tecnologia di risonanza magnetica dinamica, potrebbero essere disponibili studi che indagano l’imaging in tempo reale dei muscoli intrinseci durante attività come la posizione eretta e la camminata. Così la risonanza magnetica dinamica potrebbe portare a una valutazione più accurata dei muscoli intrinseci durante le attività e una migliore comprensione dell’azione dei muscoli intrinseci in futuro.

Tomografia computerizzata

La tomografia computerizzata (CT) è una tecnica di imaging che utilizza radiazioni ionizzanti per generare immagini tridimensionali delle strutture muscoloscheletriche. Le scansioni CT hanno una risoluzione sufficiente per discriminare ossa e muscoli e sono state utilizzate in molti studi precedenti per stimare le dimensioni dei muscoli. Robertson et al. e Mueller et al. hanno eseguito scansioni CT per valutare la densità dei tessuti molli sotto la seconda asta metatarsale, come misura proxy della dimensione intrinseca del muscolo in un paziente con neuropatia diabetica. Tuttavia, entrambi gli studi hanno riportato difficoltà a definire i confini dei muscoli intrinseci, che possono essere legati alla risoluzione di contrasto insufficiente delle scansioni CT, rispetto alla MRI. Inoltre, la principale limitazione della TC per valutare le dimensioni del muscolo intrinseco è l’esposizione a radiazioni ionizzanti dannose.

Ultrasonografia

L’ultrasonografia è una tecnica che utilizza onde sonore longitudinali prodotte meccanicamente per creare un’immagine. L’ultrasonografia è stata utilizzata per misurare i parametri dimensionali dei muscoli intrinseci del piede tra cui la sezione trasversale, lo spessore dorso-plantare e la larghezza medio-laterale. Gli ultrasuoni sono stati utilizzati per studiare i muscoli intrinseci come un gruppo come i muscoli tra il primo e il secondo osso metatarsale tra cui il primo muscolo interosseo dorsale, il muscolo adduttore hallucis, e il primo muscolo lombricale. Più recentemente sono stati studiati anche i singoli muscoli intrinseci: abduttore allucis, abduttore digiti minimi, flessore allucis brevis, quadratus plantae, estensore digitorum brevis. Gli studi che utilizzano l’ultrasonografia per misurare i parametri muscolari intrinseci hanno costantemente dimostrato un’eccellente affidabilità intra-rater (Tabella 9, 10 e 11). Uno studio di Hing et al. ha rivelato una buona-eccellente affidabilità intra-rater (ICC tra 0,64-0,97) sia in un’unità ad ultrasuoni di fascia alta che portatile quando viene utilizzata per valutare l’area della sezione trasversale e lo spessore del muscolo nei muscoli abduttori hallucis.

L’ecografia ha due limiti principali; bassa risoluzione spaziale dell’immagine, e la qualità della misurazione dipende dall’operatore. Le capacità di bassa risoluzione dell’ultrasonografia significa che non può identificare le aree di infiltrazione grassa nei muscoli e quindi può sovrastimare le dimensioni del muscolo intrinseco e sottostimare l’atrofia del muscolo intrinseco. Gli studi di affidabilità della misurazione del muscolo intrinseco mediante ultrasonografia hanno valutato l’affidabilità intra-rater tra e all’interno della sessione. Tuttavia, solo gli studi di ultrasonografia sulla misurazione dei muscoli intrinseci più grandi della schiena hanno dimostrato un’eccellente affidabilità inter-rater (ICC tra 0,85-0,97). Pertanto, sono necessarie ulteriori ricerche per valutare l’affidabilità tra gli esaminatori e confrontarle con la risonanza magnetica delle dimensioni dei muscoli prima che l’ecografia possa essere stabilita come strumento affidabile e valido per valutare i parametri dei muscoli intrinseci del piede.

Elettromiografia

L’elettromiografia (EMG) è stata valutata con elettrodi di superficie non invasivi ed elettrodi intramuscolari invasivi. L’EMG di superficie pone gli elettrodi direttamente sulla pelle e quindi il segnale è una combinazione di tutti i potenziali d’azione delle fibre muscolari che si verificano nei muscoli sottostanti gli elettrodi cutanei. Uno studio EMG di superficie di Arinci et al. ha registrato l’ampiezza media del segnale EMG, per trarre conclusioni sul livello di attività muscolare intrinseca. La relazione tra l’ampiezza EMG e la quantità di attività muscolare è problematica perché l’ampiezza del segnale EMG consiste prevalentemente di potenziali d’azione dalle fibre muscolari più vicine alla punta di registrazione dell’elettrodo e potrebbe non registrare l’attività di tutte le fibre muscolari attive. Pertanto l’ampiezza media del segnale EMG può non essere una misura accurata del livello di attività muscolare o della forza muscolare.

L’EMG intramuscolare coinvolge elettrodi ad ago posizionati direttamente nel muscolo. La maggior parte degli studi EMG intramuscolari dei muscoli intrinseci del piede inseriscono elettrodi ad ago nei singoli ventri muscolari. Tuttavia, solo uno studio recente ha confermato l’identità del muscolo utilizzando l’ecografia in tempo reale. L’EMG intramuscolare può rilevare i modelli di attivazione dei muscoli intrinseci e quindi fornire informazioni preziose sulla funzione dei muscoli intrinseci durante un particolare compito. Un recente studio EMG ha valutato i modelli di attivazione e l’ampiezza media del segnale EMG nell’abduttore hallucis, nel flessore digitorum brevis, nell’interosseo dorsale e nel quadratus plantae durante il compito in piedi con difficoltà posturale crescente. Lo studio ha rivelato un aumento dell’ampiezza del segnale EMG in tutti i muscoli con l’aumento delle richieste posturali del compito, come valutato dalla deviazione del centro di pressione. Il limite dell’uso di elettrodi ad ago è che registrano l’attività da un numero minore di fibre muscolari e quindi non possono rilevare contrazioni muscolari sottili. Pertanto l’EMG può rilevare l’attività muscolare intrinseca individuale, ma non può essere utilizzato per valutare la forza muscolare intrinseca.

Biopsia muscolare

La biopsia muscolare può essere utilizzata per rilevare i cambiamenti nell’istologia e nell’ultrastruttura muscolare. I campioni bioptici possono essere colorati per valutare il numero relativo, la dimensione e la distribuzione delle fibre all’interno del campione e rilevare le fibre muscolari atrofizzate. Hoffmeyer et al. hanno eseguito biopsie muscolari sui muscoli dell’adduttore allucis in partecipanti con alluce valgo sintomatico e hanno riportato anomalie istologiche tra cui atrofia delle fibre muscolari, fibre cariche di lipidi e cambiamenti ultrastrutturali nei mitocondri. Tuttavia, il limite delle biopsie muscolari è che i risultati possono non essere rappresentativi dell’intero ventre muscolare. Pertanto, si possono fare inferenze limitate riguardo al comportamento e alla funzione dell’intero muscolo solo dalla biopsia muscolare.