Importance and challenges of measuring intrinsic foot muscle strength

W okresie od 21 maja do 21 czerwca 2012 r. przeszukano elektroniczne bazy danych MEDLINE, PubMed, SCOPUS, Cochrane Library i CINAHL w celu znalezienia artykułów naukowych dotyczących mięśni wewnętrznych stopy i pomiaru siły mięśniowej. Główne hasła wyszukiwawcze oraz liczbę wyszukanych artykułów przedstawiono w tabeli 1, 2, 3, 4 i 5. Skorzystano również z wyszukiwarki PEDro i w wynikach wyszukiwania znaleziono jeden artykuł. Dalsze artykuły zostały zidentyfikowane poprzez ręczne przeszukiwanie list referencyjnych wyodrębnionych artykułów. Przeszukano również Google Scholar, aby zidentyfikować wszelkie istotne niepublikowane lub opublikowane w prasie artykuły, używając tych samych terminów wyszukiwania, które zostały użyte w przeszukiwaniu bazy danych. Abstrakty zlokalizowanych artykułów zostały następnie przeczytane w celu wybrania odpowiednich artykułów, a pełne kopie artykułów zostały przeanalizowane, jeśli badanie było istotne dla celu badania.

Zidentyfikowano pięćdziesiąt trzy artykuły badawcze dotyczące mięśni wewnętrznych stopy i pomiaru siły. Artykuły musiały spełniać określone kryteria włączenia do badania. Kryteria włączenia były następujące.

1. (i)

   Badania związane z rolą mięśni wewnętrznych stopy

2. (ii)

   Badania związane z anatomią mięśni wewnętrznych stopy

3. (iii)

   Badania opisujące pomiar mięśni wewnętrznych i siły lub słabości mięśni palców. Początkowo brano pod uwagę prace dotyczące siły mięśni wewnętrznych stopy, ale okazało się, że istnieje ich niewiele. Dlatego wyszukiwanie zostało poszerzone o artykuły odnoszące się do pomiaru mięśni palców

4. (iv)

   Publikacje w recenzowanych czasopismach

5. (v)

   Pełnotekstowe artykuły w języku angielskimtext English language articles

Anatomy of the intrinsic foot muscles

The plantar and dorsal intrinsic muscles of the foot have both their origin and insertion within the foot . Intrinsic mięśnie stóp różnią się od zewnątrz mięśni stóp, które mają swoje pochodzenie w nodze i długie ścięgna przekroczyć kompleks stawu skokowego . Podeszwowe mięśnie wewnętrzne stopy są podzielone na cztery warstwy. Najbardziej powierzchowna warstwa znajduje się głęboko na ścięgnie mięśnia podeszwowego i obejmuje przywodziciel haluksa, zginacz grzbietu (flexor digitorum brevis) oraz przywodziciel mały (abductor digiti minimi). Druga warstwa składa się z mięśnia czworobocznego (quadratus plantae) i mięśni lędźwiowych (lumbricals). Trzecia warstwa składa się z przywodziciela poprzecznego (adductor hallucis transverse), przywodziciela skośnego (adductor hallucis oblique), zginacza krótkiego (flexor hallucis brevis) i zginacza minimalnego (flexor digiti minimi brevis). Najgłębsza warstwa składa się z trzech międzywyrostków podeszwowych (plantar interossei). Wszystkie mięśnie wewnętrzne dolnej części stopy są unerwione przez gałęzie przyśrodkową i boczną dolnej części nerwu piszczelowego. Najbardziej powierzchowna warstwa składa się z extensor hallucis brevis i extensor digitorum brevis. Warstwa głęboka składa się z mięśni międzykostnych grzbietowych. Mięśnie extensor hallucis brevis i extensor digitorum brevis są unerwiane przez nerw strzałkowy głęboki, natomiast mięśnie interossei grzbietowe są unerwiane przez nerw podkolanowy boczny, przy czym pierwszy i drugi mięsień interossei grzbietowy otrzymują również część swojego unerwienia od nerwu strzałkowego głębokiego. Mięśnie wewnętrzne grzbietu były rzadko opisywane w literaturze naukowej, a ich funkcja w stopie pozostaje w dużej mierze nieznana. Wczesne badania EMG ujawniły, że wzorzec rekrutacji extensor hallucis brevis i extensor digitorum brevis podczas chodzenia różnił się znacząco między uczestnikami, z niektórymi uczestnikami wykazującymi brak aktywacji extensor digitorum brevis podczas chodu. Mięśnie extensor hallucis brevis i extensor digitorum brevis są obecnie szeroko stosowane w przeszczepach tkanek, takich jak płat wyspowy do pokrycia ubytków tkanek miękkich w dystalnej części nogi i okolicy kostki. Dlatego bardzo niewiele wiadomo na temat specyficznych ról grzbietowych mięśni wewnętrznych i nie będą one dalej omawiane w tym przeglądzie.

Ewolucja wewnętrznych mięśni stopy

Postawiono hipotezę, że podczas ewolucji człowieka siła i funkcja zginacza palców stopniowo się zmniejszają i dlatego mięśnie wewnętrzne podeszwy stają się w dużej mierze zbędne w stopie. U naczelnych małp palce u nóg są dłuższe i mają wyspecjalizowane funkcje, z palcami używanymi do wspinania się na drzewa. Z kolei ludzie mają krótsze paliczki, co może być morfologiczną adaptacją do zmniejszonego wykorzystania palców u współczesnych ludzi noszących obuwie. Ta teoria zmian adaptacyjnych podczas ewolucji człowieka jest wspierana przez ustalenia 3,6 milionów lat częściowej ludzkiej stopy, gdzie palce były krótsze niż afrykańskiej małpy, ale dłuższe i bardziej zakrzywione niż nowoczesnej ludzkiej stopy . Niektórzy autorzy sugerują, że dalsze funkcjonowanie niektórych mięśni wewnętrznych może odzwierciedlać niekompletne procesy ewolucyjne. Jednak istnienie takich mięśni jak quadratus plantae obala tę hipotezę. Przyśrodkowe i boczne miejsca przyczepu mięśnia quadratus plantae do kości piętowej są unikalne dla człowieka, a mięsień quadratus plantae jest unikalny dla stopy, ponieważ nie ma analogicznego mięśnia w dłoni. Ponieważ ścięgno mięśnia zginacza długiego (flexor digitorum longus) wchodzi do stopy od strony przyśrodkowej i pociąga palce przyśrodkowo, jedna z teorii sugeruje, że równoczesny skurcz mięśnia quadratus plantae pozwala na zginanie palców w płaszczyźnie strzałkowej poprzez przekierowanie pociągnięcia mięśnia zginacza długiego (flexor digitorum longus). Jest to niezbędne do chodzenia dwunożnego. Dlatego istnienie wyspecjalizowanych funkcji dla mięśni wewnętrznych może sugerować, że mięśnie wewnętrzne stopy nadal odgrywają rolę we współczesnej stopie.

Rola mięśni wewnętrznych stopy

Chodzenie

Liczba badań ujawnia, że mięśnie wewnętrzne stopy są aktywne jako grupa podczas chodzenia. Klasyczne badanie elektromiograficzne (EMG) przeprowadzone na 12 uczestnikach wykazało, że abductor digiti minimi, abductor hallucis, flexor digitorum brevis, dorsal interossei i lumbrical muscles były aktywne podczas fazy stance chodu i kontynuowały swoją aktywność aż do zejścia z palców. W badaniu Jacob 2001 połączono dane antropometryczne i dane dotyczące nacisku na stopę, aby wykazać, że mięśnie flexor hallucis brevis (w połączeniu z abductor hallucis) i flexor digitorum brevis są w stanie wywierać siły wynoszące około 36% i 13% masy ciała podczas fazy propulsywnej chodu. Nie wiadomo jednak, czy mięśnie te działają koncentrycznie lub ekscentrycznie, czy też mają inne działania, w tym abdukcję palców. Mann i Inman zasugerowali, że rolą mięśni wewnętrznych stopy jest stabilizacja stopy podczas propulsji. Aktywność mięśni wewnętrznych podczas fazy propulsji chodu zbiega się z pasywną dorsifleksją stawu śródstopno-paliczkowego (MTP), ponieważ środek masy przemieszcza się do przodu w stosunku do stawu śródstopno-paliczkowego. Rolian i wsp. oraz Goldmann i Bruggemann postulują, że rola wewnętrznych i zewnętrznych mięśni zginaczy palców polega na równoważeniu momentu zgięcia grzbietowego siły reakcji podłoża w stawie śródstopno-paliczkowym w fazie odepchnięcia podczas chodu. Można to osiągnąć poprzez ekscentryczny skurcz mięśnia zginacza długiego i krótkiego palców w celu kontroli zgięcia grzbietowego w stawie MTP i utrzymania wyprostu w stawie międzypaliczkowym, aby umożliwić pozostawanie palców płasko na podłożu do momentu zejścia z palców. Dlatego też, poprzez zwiększenie powierzchni kontaktu z podłożem, poprawiłoby to rozkład ciśnienia pod głowami kości śródstopia podczas chodzenia.

Podtrzymanie łuku

Rola mięśni wewnętrznych w podtrzymywaniu łuku podłużnego przyśrodkowego została zbadana zarówno podczas stania, jak i chodzenia. Wczesne badania EMG ujawniły, że mięśnie wewnętrzne stopy nie są aktywne podczas stania, a aponeurosis plantar był powszechnie akceptowany jako główna struktura odpowiedzialna za wsparcie łuku podczas odpoczynku. Jednak ostatnie badania EMG wykazały niewielką aktywność przywodziciela haluksa, zginacza digitorum brevis i mięśnia czworobocznego podczas spokojnego stania, ze znacznym wzrostem aktywności przy zwiększonych wymaganiach posturalnych. Reeser i wsp. zasugerowali, że wewnętrzne mięśnie stopy działają jak kratownica dla łuków podłużnych, aby aktywnie opierać się naprężeniom zginającym podczas chodzenia. Hipotezę tę potwierdzają wyniki badań, w których napięcie ścięgna podeszwowego znacznie spada w późnym okresie stania, podczas gdy wysokość łuku wzrasta. Brak napięcia w późnym okresie stania sugeruje, że inne struktury, takie jak wewnętrzne mięśnie stopy, mogą przyczyniać się do wsparcia łuku podczas napędu. Ponadto wirtualne badanie stopy z wykorzystaniem metody elementów skończonych wykazało, że naprężenia mechaniczne na łuku przyśrodkowym i bocznym mogą być regulowane przez mięśnie wewnętrzne podeszwy. Istnieją zatem dowody na to, że mięśnie wewnętrzne odgrywają ważną rolę we wspieraniu łuku podłużnego przyśrodkowego podczas chodu i niewielką rolę w rozluźnionej pozycji stojącej.

Wpływ osłabienia mięśni wewnętrznych stopy

W następnej części dokonany zostanie przegląd wpływu osłabienia mięśni wewnętrznych na rozwój pes cavus w chorobie Charcot-Marie-Tooth, deformacji mniejszego palca, hallux valgus i bólu pięty.

Choroba Charcota-Marie-Tootha

Choroba Charcota-Marie-Tootha (CMT) jest neuropatią obwodową, w której preferencyjnie dotknięte są mięśnie anatomicznie dystalne, w tym mięśnie wewnętrzne. Słabość mięśni wewnętrznych stopy jest powszechnie akceptowanym patologicznym odkryciem CMT, a badania rezonansu magnetycznego (MRI) wykazały znaczną atrofię mięśni wewnętrznych stopy. Kilku autorów wysunęło hipotezę, że osłabienie mięśni wewnętrznych jest ważnym czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju deformacji pes cavus. Jedna z teorii sugeruje, że zanik mięśni wewnętrznych powoduje zgięcie grzbietowe stawów MTP z powodu nieopartego przyciągania długich prostowników palucha. Dorsiflexion w stawach MTP podnosi łuk podłużny poprzez efekt krętarza. Utrzymująca się nierównowaga prowadzi do przykurczu powięzi podeszwowej i mięśni wewnętrznych, które następnie ciągną przodostopie do zgięcia podeszwowego, co prowadzi do stopniowego usztywnienia stopy typu cavus. Jednak wyraźny związek przyczynowy między osłabieniem mięśni wewnętrznych a rozwojem stopy pes cavus nie został ustalony i istnieją inne teorie etiologii, takie jak brak równowagi między mięśniami zewnątrzpochodnymi odwracającymi i odwracającymi. Bez dokładnych sposobów oceny wewnętrznej siły mięśni, rola atrofii mięśni wewnętrznych w rozwoju deformacji pes cavus pozostanie nieznana.

Zniekształcenia mniejszego palca u stopy

Nierównowaga mięśniowa pomiędzy wewnętrznymi i zewnętrznymi mięśniami stopy została zaproponowana jako możliwa przyczyna deformacji mniejszego palca u stopy. Zniekształcenie palucha szponiastego charakteryzuje się wydłużeniem w stawie MTP ze zgięciem stawów międzypaliczkowych bliższych i dalszych. Palec młotkowaty charakteryzuje się wydłużonym stawem MTP, zgiętym stawem międzypaliczkowym bliższym i normalnym lub wydłużonym stawem międzypaliczkowym dalszym. Deformacje palców szponiastych i młotkowatych są powszechne u pacjentów z neuropatią cukrzycową .

W nie dotkniętej stopie, silne siły rozciągające w stawie MTP przez extensor digitorum longus i brevis są równoważone przez siły zginające wytwarzane przez zginacze palców długich i krótkich . Jednakże wewnątrzpochodne zaniki mięśni powodują brak równowagi sił rozciągających w stawie MTP, co prowadzi do rozwoju deformacji palucha. Wyniki badań Kwon i wsp. potwierdzają tę teorię, gdzie uczestnicy z deformacją palca młotkowatego mieli większe dysproporcje w stosunku siły mięśni prostowników palców do siły mięśni zginaczy palców w porównaniu z uczestnikami bez deformacji. Jednakże, sugeruje się również inne mechanizmy rozwoju deformacji palucha, takie jak restrykcyjne obuwie, zerwanie ścięgna podeszwowego i torebki stawowej. Te alternatywne teorie są wspierane przez wyniki badań Bus i współpracowników u uczestników z neuropatią cukrzycową, w których nie stwierdzono różnicy w stopniu zaniku mięśni u pacjentów z deformacją pazurów i bez niej. Jednakże w badaniu pilotażowym przeprowadzonym przez Ledoux i wsp. stwierdzono, że zarówno zanik mięśni wewnętrznych, jak i zwiększona grubość aponeurozy podeszwowej występowały u uczestników z deformacją palucha szponiastego. Dlatego też wiele czynników może przyczyniać się do deformacji stóp i palców. Przyszłe badania prospektywne, mierzące siłę mięśni wewnętrznych i grubość aponeurosis plantar, mogą pomóc wyjaśnić ten związek.

Hallux valgus

Hallux valgus, lub bunion, opisuje deformację stopy charakteryzującą się bocznym odchyleniem wielkiego palca w stawie MTP od linii środkowej ciała. Jedną z proponowanych przyczyn deformacji hallux valgus jest nierównowaga siły mięśnia przywodziciela palucha (abductor hallucis) w stosunku do mięśnia przywodziciela palucha poprzecznego (adductor hallucis transverse) i skośnego (adductor hallucis oblique). Kiedy mięśnie przywodziciele są słabe, sugeruje się, że siła przywodzicieli staje się dominująca, pociągając wielki palec do boku w stawie MTP. Teorię tę potwierdzają wyniki biopsji mięśni, które wykazały nieprawidłowości histologiczne i zanik włókien mięśniowych w mięśniu przywodzicielu haluksa u pacjentów z objawową koślawością halluksów. Konieczne są dalsze badania, oceniające siłę poszczególnych mięśni wewnętrznych, aby lepiej zrozumieć patogenezę koślawości halluksów.

Ból pięt

Rola osłabienia mięśni wewnętrznych w rozwoju bólu pięty podeszwowej, czyli plantar fasciitis, jest niejasna. Jedna z teorii zaproponowana przez Allena i Grossa opisuje związek, w którym słabe mięśnie wewnętrzne zapewniają niewystarczające dynamiczne wsparcie dla łuku podłużnego przyśrodkowego, powodując zwiększone obciążenie ścięgna podeszwowego. Badanie MRI przeprowadzone przez Chang i wsp. na uczestnikach z przewlekłym jednostronnym zapaleniem powięzi podeszwowej wykazało zmniejszenie powierzchni przekroju mięśni wewnętrznych w przodostopiu stopy objawowej w porównaniu ze stopą bez bólu. Wytypowana redukcja pola przekroju mięśni wewnętrznych stopy w przodostopiu, a nie w tyłostopiu jest interesująca, ponieważ wiele mięśni wewnętrznych ma przyczepy do pierwszego promienia. Zanik mięśni wewnętrznych może wpływać na stabilność łuku podłużnego przyśrodkowego, a tym samym utrudniać proces gojenia poprzez dalsze obciążanie ścięgna podeszwowego. W związku z tym, osłabienie mięśni wewnętrznych może odgrywać istotną rolę w przewlekłym bólu pięty. Jednakże, aby potwierdzić tę hipotezę, konieczne są dalsze badania z prospektywnym pomiarem siły mięśni wewnętrznych.

Pomiar wewnętrznej siły mięśni stopy

W następnej sekcji dokonany zostanie przegląd „bezpośrednich” i „pośrednich” metod pomiaru wewnętrznej siły mięśni. W podtytule „bezpośrednie metody oceny wewnętrznej/ekstrynnej siły mięśniowej” dokonano przeglądu metod, które mogą bezpośrednio mierzyć jednostkę siły lub mocy. Jednakże te „bezpośrednie” metody mierzą w rzeczywistości siłę zgięcia palców, która jest połączeniem wewnętrznej i zewnętrznej siły mięśniowej. Podtytuł „pośrednie metody oceny wewnętrznej siły mięśni” zawiera przegląd metod, które nie są w stanie bezpośrednio zmierzyć siły, ale dostarczają informacji dotyczących wewnętrznej struktury i aktywności mięśni.

Bezpośrednie metody oceny wewnętrznej/zewnętrznej siły mięśni

Bezpośrednie metody opisane w literaturze obejmują różnorodne testy kliniczne i badania laboratoryjne. Jest oczywiste, że bezpośrednie metody opisane w literaturze mierzą przede wszystkim siłę mięśni zginaczy palców, podczas gdy inne działania, takie jak siła wyprostu i przywodzenia palców, są rzadko mierzone. Ponieważ siła zginaczy palców jest kombinacją wewnętrznej i zewnętrznej aktywności mięśniowej, wszystkie „bezpośrednie” metody mierzą w rzeczywistości wewnętrzną i zewnętrzną siłę mięśni palców. Opisano wiele metod, które rzekomo służą do pomiaru siły zginaczy palców: dynamometria ręczna palców; test uchwytu papierowego; nacisk na stopę oraz Intrinsic Positive Test .

Dynometria palców

Dynometria palców jest obiektywnym narzędziem używanym do pomiaru siły zginaczy palców. Opisano różne metody stosowania dynamometrii palców stóp, w tym dynamometrię ręczną, dynamometrię stałą, dynamometrię stałą opartą na mankiecie oraz zmodyfikowany tester siły uchwytu dłoni. We wszystkich badaniach stosowano technikę „make”, w której dynamometr jest utrzymywany nieruchomo przez egzaminatora lub zewnętrzne urządzenie, a uczestnicy maksymalnie naciskają palcami stóp na dynamometr. Wiarygodność wszystkich metod poza dynamometrią stałą została przedstawiona (Tabele 6 i 7). Dynamometria palców stóp konsekwentnie wykazywała doskonałą wiarygodność wewnątrz-rdzeniową, ze wszystkimi wartościami ICC > 0,83 . Jednakże, wiarygodność międzyosobnicza została odnotowana tylko w przypadku dynamometrii ręcznej, która wykazała doskonałą wiarygodność międzyosobniczą (ICC 0,82 – 0,88).

Różne typy dynamometrów palców stóp umożliwiają badanie różnych czynności palców stóp. Procedura stosowana do pomiaru siły zginaczy palców za pomocą dynamometru ręcznego polega na umieszczeniu dynamometru pod stawem międzypaliczkowym haluksa w celu pomiaru większej siły palców lub stawów międzypaliczkowych od drugiego do piątego, w celu pomiaru mniejszej siły palców. Jako taka, dynamometria ręczna pozwala na zgięcie w stawach MTP i ogranicza zgięcie w stawie międzypaliczkowym, ponieważ dynamometr jest umieszczony pod stawami międzypaliczkowymi. W przeciwieństwie do tego, zmodyfikowany ręczny tester siły chwytu posiada pręt, wokół którego można zginać palce stóp. Dynamometria stała oparta na mankiecie polega na umieszczeniu skórzanego mankietu wokół paliczka bliższego palca stopy, który ma być mierzony. Dynamometrię opartą na mankiecie stosuje się do pomiaru siły mięśni zginaczy i prostowników palców, ponieważ umiejscowienie mankietu i ustawienie dynamometru może być zmieniane. Dynamometria stała składa się ze stałej płyty czujnika, na którą uczestnicy naciskają palcami stóp .

Różne rodzaje dynamometrii palców mogą aktywować mięśnie wewnętrzne w różnym stopniu, ponieważ każdy model promuje różne działania palców. Dynamometria stała oparta na mankietach, zmodyfikowany tester chwytu dłoni i dynamometria stała wszystkie pozwalają na zgięcie w stawie MTP, ale nie zapewniają sposobu na ograniczenie nadmiernego zgięcia w stawach międzypaliczkowych. Podczas badania zginaczy palców może dojść do podwijania się palców, które to działanie, jak się przypuszcza, aktywuje długie (zewnętrzne) zginacze palców. Opierając się na anatomicznych wstawkach wewnętrznych mięśni stopy, głównie mięśni międzykostnych i mięśni lędźwiowych, Garth i Miller postulowali, że wewnętrzne mięśnie stopy kurczą się jako grupa, aby wytworzyć zgięcie w stawie MTP i wyprost w stawie międzypaliczkowym. Jest to przeciwieństwo zgięcia zarówno w stawie MTP jak i w stawie międzypaliczkowym, które jest działaniem długich (zewnętrznych) zginaczy palców. Badania nad wewnętrznymi mięśniami ręki wykazują, że mięśnie interossei i lumbrical mogą być stymulowane elektrycznie w celu wytworzenia zgięcia w stawie MTP i wyprostu w stawie międzypaliczkowym. Na podstawie podobnej anatomii mięśni interossei i lumbrical w dłoni i stopie, zgięcie w stawie MTP i wyprost w stawie międzypaliczkowym są prawdopodobnie działaniami wewnętrznych mięśni stopy. Dlatego dynamometria ręczna może aktywować mięśnie wewnętrzne bardziej efektywnie niż inne rodzaje dynamometrii palców, ponieważ promuje zgięcie w stawie MTP i wyprost w stawie międzypaliczkowym.

Innym ważnym czynnikiem branym pod uwagę podczas pomiaru siły mięśni wewnętrznych jest pozycja stawu skokowego. Spink i współpracownicy wysunęli hipotezę, że poprzez bierne utrzymywanie kostki w maksymalnym plantarflexion, zewnętrzne zginacze palców są mniej skłonne do wpływania na pomiar, ponieważ mięśnie te byłyby w pozycji maksymalnie skróconej i dlatego mniej zdolne do generowania siły. Hipotezę tę potwierdzają wyniki badań Goldmanna i Bruggemanna, którzy wykazali, że najniższe momenty sił były generowane wokół stawów śródstopno-paliczkowych, gdy mięśnie zginaczy zewnętrznych palców były w pozycji maksymalnie skróconej podczas maksymalnego zgięcia stawu skokowego i śródstopno-paliczkowego. Autorzy zasugerowali, że niższe momenty wynikały z tego, że wewnętrzne mięśnie zginaczy palców, a nie zewnętrzne mięśnie zginaczy palców, głównie produkowały momenty wokół stawu śródstopno-paliczkowego.

Test Chwytu Papieru

Test Chwytu Papieru polega na tym, że uczestnik próbuje utrzymać standardową kartkę papieru, taką jak wizytówka, pod palcami haluksa lub mniejszymi, podczas gdy egzaminator próbuje odciągnąć kartkę. Papierowy Test Chwytu został po raz pierwszy użyty jako narzędzie przesiewowe do wykrywania wewnętrznego osłabienia mięśni w trądzie. Od tego czasu jest on wykorzystywany do pomiaru siły zginaczy podeszwowych palców w połączeniu z platformą do pomiaru nacisku podeszwowego, gdzie uczestnik wykonuje Test Papierowego Chwytu siedząc ze stopami na platformie, która jednocześnie rejestruje siły działające pod palcami. Test Papierowych Uchwytów wykazał doskonałą wiarygodność międzyosobniczą (ICC 0,87) i umiarkowaną wewnątrzosobniczą (ICC 0,56) podczas oceny uczestników z trądem i zdrowych osób z grupy kontrolnej (Tabela 7).

Istnieje ograniczona liczba badań walidacyjnych Testu Papierowych Uchwytów jako miary wewnętrznej siły mięśni. De Win i wsp. przeprowadzili równoczesne badanie EMG podczas testu Paper Grip i wykazali, że zarówno mięśnie wewnętrzne, jak i zewnętrzne stopy i kostki były aktywne. Aktywność mięśni zginaczy stawu skokowego może wynikać z braku stabilizacji, ponieważ ani ręczna stabilizacja przez egzaminatora, ani pasy nie były używane w celu zminimalizowania ruchu stawu skokowego podczas badania. Ponadto uczestnicy mogli zginać palce stóp, aby chwycić wizytówkę, co jak się przypuszcza, aktywuje długie zewnętrzne zginacze palców. W związku z tym, choć test Paper Grip Test jest powtarzalny, ma wątpliwą ważność jako miara wewnętrznej słabości, ponieważ prawdopodobnie ocenia zarówno wewnętrzną, jak i zewnętrzną siłę mięśni.

Ciśnienie podeszwowe

Ciśnienia podeszwowe mogą oceniać siłę działającą pod palcami stóp. Pomiar ciśnienia podeszwowego jest ogólnie dostępny w dwóch różnych formach: (1) systemy wewnątrz buta, takie jak Novel Pedar®, TekScan F-Scan®, RS-Scan Insole®, IVB Biofoot ® oraz; (2) systemy platformowe, takie jak Novel Emed®, RSScan Footscan® i TekScan Mat Scan®. Oprzyrządowanie do pomiaru ciśnienia Plantar zostało ostatnio wykorzystane do pomiaru siły zginacza palców. Siła zginaczy palców została obliczona przy użyciu oprogramowania, które przekształciło dane dotyczące ciśnienia pod palcami na siłę szczytową, która następnie została znormalizowana do masy ciała w celu określenia siły zginaczy palców. Siłę zginacza palców stóp oceniano na platformie ciśnieniowej, stosując dwa różne działania: (1) bezpośrednio wciskając palec stopy w platformę oraz; (2) w połączeniu z testem Paper Grip Test . Wiarygodność test-retest platformy nacisku plantarnego była doskonała w obu metodach oceny siły palca dużego i mniejszego (Tabela 8).

Ważność użycia nacisku plantarnego do określenia wewnętrznej siły mięśni jest wątpliwa, ponieważ udział mięśni zewnątrzpochodnych podczas pomiaru nacisku jest nieznany. Elektromiografia wykonana podczas testu Paper Grip Test wykazała, że niektóre zewnątrzpochodne mięśnie zginaczy palców, szczególnie mięśnie zginacze długie palców i mięśnie zginacze podeszwowe stawu skokowego były aktywne. Dlatego też Test Papierowej Chwyty, stosowany w połączeniu z pomiarem ciśnienia w stawie skokowym, może odzwierciedlać bardziej siłę mięśni zewnątrzpochodnych niż wewnątrzpochodnych. W związku z tym, podczas gdy platforma do pomiaru ciśnienia plantarnego jest wiarygodnym narzędziem, nie została ona szeroko zbadana jako ważny miernik wewnętrznej siły mięśni.

Test pozytywny wewnętrznie

Test pozytywny wewnętrznie jest testem jakościowym zaprojektowanym do oceny wewnętrznej funkcji mięśni palców mniejszych. Test polega na wyprostowaniu przez uczestnika dużego palca u nogi przy jednoczesnej próbie zgięcia mniejszego palca u nogi w stawie MTP i rozciągnięcia stawów międzypaliczkowych. Siła mięśni wewnętrznych jest określana na podstawie rodzaju demonstrowanego wzorca zgięcia mniejszego palca stopy, który obejmuje albo: (1) wzorzec intrinsic positive, który obejmuje zgięcie w stawie MTP i rozciągnięcie w stawach międzypaliczkowych; (2) wzorzec intrinsic negative, w którym uczestnik nie jest w stanie aktywnie zginać stawu MTP i rozciągać stawów międzypaliczkowych . Garth i Miller zasugerowali, że samoistny negatywny wzorzec wykazał wewnętrzną słabość mięśni. Jednakże, poziom siły wymagany do wykonania pozycji wewnętrznej pozytywnej jest nieznany. Ponadto nie zbadano ważności i wiarygodności testu wewnętrznie dodatniego, a test ten nie był do tej pory cytowany w żadnych innych pracach. Wyraźnie widać, że Intrinsic Positive Test nie był szeroko badany jako miara wewnętrznej siły mięśni i potrzebne są dodatkowe badania w celu walidacji tego testu.

Pośrednie metody oceny wewnętrznej siły mięśni

Pośrednie metody, które zostaną poddane przeglądowi to: rezonans magnetyczny (MRI); tomografia komputerowa (CT); ultrasonografia; elektromiografia (EMG) i biopsja mięśni. Metody pośrednie są ogólnie stosowane do oceny struktury mięśni (fizjologiczne pole przekroju poprzecznego i objętość), aktywności (EMG) i właściwości histochemicznych. Metody pośrednie mogą rozróżniać mięśnie wewnętrzne i zewnętrzne, ale nie są w stanie bezpośrednio określić siły lub wytrzymałości.

Rezonans magnetyczny

Rezonans magnetyczny (MRI) jest metodą z wyboru do wykrywania struktury tkanek miękkich i nieprawidłowości . Jest on szeroko stosowany do wizualizacji mięśni wewnętrznych, ponieważ ma wysoką rozdzielczość przestrzenną . Najczęściej stosowanym parametrem MRI do obrazowania mięśni wewnętrznych jest T1-ważony, który pozwala na lepszy kontrast do rozróżnienia między mięśniami i tłuszczem .

MRI został wykorzystany na trzy główne sposoby do oceny zaniku mięśni wewnętrznych: (1) jakościowa obserwacja zaniku mięśni ; (2) pięciopunktowa skala ; (3) pole przekroju poprzecznego mięśni i objętość . Jakościowa ocena obrazów MR u 60 uczestników z CMT ujawniła pewien stopień nacieków tłuszczowych i samoistnego zaniku mięśni u wszystkich uczestników. Bus i wsp. dokonali również wizualizacji wewnętrznej atrofii mięśni u pacjentów z cukrzycą, stosując pięciopunktową skalę, gdzie 0 oznacza zdrową tkankę bez atrofii, a 4 oznacza stopę z prawie niewidoczną tkanką mięśniową. Wykazano, że metoda ta charakteryzuje się dobrą wiarygodnością (Kappa = 0,94) (Tabela 9).

Istotnym ograniczeniem jakościowych obserwacji zaników mięśniowych i stosowania pięciopunktowej skali do oceny zaników mięśni wewnętrznych jest to, że wnioski opierają się na wybranym obrazie, który może nie być reprezentatywny dla całego mięśnia. Obrazy MR mięśni wewnętrznych stopy mogą być wykonywane w płaszczyznach: koronowej, poprzecznej i strzałkowej. Ponieważ większość głównych mięśni wewnętrznych stopy pochodzi z kości piętowej i przyczepia się do paliczków bliższych, nie leżą one bezpośrednio w płaszczyznach poprzecznych i strzałkowych. Dlatego obrazy wybrane do oceny mogą nie być reprezentatywne dla całego mięśnia, ponieważ obraz jest skośnym wycinkiem mięśnia.

Całkowita objętość mięśni wewnętrznych stopy może być obliczona przez pomnożenie całkowitej powierzchni przekroju poprzecznego mięśnia, określonej z MRI, przez odległość między przekrojami, która jest przerwą między każdym wycinkiem MRI . Całkowita objętość mięśnia może być bardziej reprezentatywna dla mięśnia, ponieważ opiera się na całkowitym polu przekroju poprzecznego mięśnia z każdego plastra MRI, a nie na pojedynczym obrazie. Ponadto obraz MR może być digitalizowany w celu obrysowania poszczególnych mięśni w każdym plasterku . Jednak badanie przeprowadzone na uczestnikach z neuropatią cukrzycową wykazało, że segmentacja poszczególnych mięśni wewnętrznych nie była możliwa, ponieważ większość mięśni nie była wyraźnie zdefiniowana z powodu znacznego zaniku mięśni wewnętrznych. Wraz ze wzrostem rozdzielczości skanowania MRI, przyszłe badania mogą być w stanie zbadać objętość poszczególnych mięśni wewnętrznych stopy.

MRI może być również stosowany do oszacowania fizjologicznej powierzchni przekroju poprzecznego (PCSA) mięśni wewnętrznych. PCSA zostały wykorzystane w biomechanicznych modelach dynamiki mięśni, takich jak model mięśni typu Hill do przewidywania siły mięśniowej i momentu obrotowego wokół stawu skokowego i kolanowego, ale nie stawów stopy. Modele mięśniowe wymagają wprowadzenia szeregu różnych parametrów, w tym PCSA, właściwości sprężystych ścięgien i sygnałów EMG, które są integrowane numerycznie w celu uzyskania szacunkowej wartości siły mięśniowej. PCSA można obliczyć na podstawie objętości mięśnia, kąta pennacji włókien i długości włókien mięśniowych. Jednakże Ledoux i wsp. wykazali, że wewnętrzne mięśnie stopy mają bardzo małe kąty pennacji i miałyby niewielki wpływ na PCSA. Ponadto długość włókien wewnętrznych mięśni stóp została zbadana w badaniach na kadawerach i sugerują, że przyszłe badania z wykorzystaniem PCSA i modeli mięśni mogą pozwolić na pomiar wewnętrznej siły mięśni.

Ważnym postępem w MRI jest szybki klinowy kontrast fazowy (lub dynamiczny MRI), który pozwala na uzyskanie obrazów podczas gdy uczestnik wykonuje działanie . Dynamiczny MRI różni się od funkcjonalnego MRI, który jest używany do mapowania funkcji mózgu za pomocą sygnałów krew-tlen i mózgowego przepływu krwi. Obecnie badane są jedynie właściwości kinematyczne stopy, przede wszystkim oś obrotu stawów talokruralnych i podtalerzowych. Ponadto, na obecnym etapie, dynamiczne MRI wykonywane jest w zamkniętym urządzeniu, a uczestnik badania musi znajdować się w pozycji leżącej. W związku z tym uzyskany obraz nie może odzwierciedlać pełnego noszenia ciężaru ciała, a w urządzeniu MRI można wykonywać tylko ograniczone czynności, takie jak zgięcie grzbietowe i zgięcie podeszwowe stawu skokowego. Jednak w miarę doskonalenia technologii dynamicznego MRI mogą stać się dostępne badania badające obrazowanie w czasie rzeczywistym mięśni wewnętrznych podczas takich czynności, jak stanie i chodzenie. W ten sposób dynamiczny MRI mógłby prowadzić do dokładniejszej oceny mięśni wewnętrznych podczas aktywności i lepszego zrozumienia działania mięśni wewnętrznych w przyszłości.

Tomografia komputerowa

Tomografia komputerowa (CT) jest techniką obrazowania, która wykorzystuje promieniowanie jonizujące do generowania trójwymiarowych obrazów struktur mięśniowo-szkieletowych. Skany CT mają wystarczającą rozdzielczość, aby odróżnić kości i mięśnie i zostały wykorzystane w wielu wcześniejszych badaniach w celu oszacowania wielkości mięśni. Robertson i wsp. oraz Mueller i wsp. przeprowadzili tomografię komputerową w celu oceny gęstości tkanki miękkiej pod trzonem drugiego śródstopia, jako przybliżonej miary wewnętrznej wielkości mięśnia u pacjenta z neuropatią cukrzycową. W obu badaniach odnotowano jednak trudności z określeniem granic mięśni wewnętrznych, co może być związane z niewystarczającą rozdzielczością kontrastową tomografii komputerowej w porównaniu z rezonansem magnetycznym. Ponadto, głównym ograniczeniem CT do oceny wielkości mięśni wewnętrznych jest ekspozycja na szkodliwe promieniowanie jonizujące .

Ultrasonografia

Ultrasonografia jest techniką, która wykorzystuje mechanicznie wytwarzane podłużne fale dźwiękowe do tworzenia obrazu . Ultrasonografia została wykorzystana do pomiaru parametrów wymiarowych wewnętrznych mięśni stopy, w tym powierzchni przekroju poprzecznego, grubości dorso-plantar i szerokości medio-lateral . Ultradźwięki były wykorzystywane do badania mięśni wewnętrznych jako grupy, takich jak mięśnie między pierwszą i drugą kością śródstopia, w tym pierwszy mięsień międzykostny grzbietowy, mięsień przywodziciel hallucis i pierwszy mięsień lędźwiowy. Ostatnio badane są również poszczególne mięśnie wewnętrzne: abductor hallucis, abductor digiti minimi, flexor hallucis brevis, quadratus plantae, extensor digitorum brevis. Badania wykorzystujące ultrasonografię do pomiaru wewnętrznych parametrów mięśniowych konsekwentnie wykazują doskonałą wiarygodność wewnątrz-rdzeniową (Tabela 9, 10 i 11). Badanie przeprowadzone przez Hing i wsp. wykazało dobrą i doskonałą wiarygodność (ICC pomiędzy 0,64-0,97) zarówno w przypadku wysokiej klasy ultrasonografu, jak i przenośnego urządzenia ultrasonograficznego do oceny pola przekroju poprzecznego i grubości mięśnia przywodziciela haluksa.

Ultrasonografia ma dwa główne ograniczenia; niską rozdzielczość przestrzenną obrazu, a jakość pomiaru jest zależna od operatora. Niska zdolność rozdzielcza ultrasonografii oznacza, że nie może ona zidentyfikować obszarów nacieków tłuszczowych w mięśniach i dlatego może zawyżyć szacunkową ocenę wewnętrznej wielkości mięśni i niedoszacować wewnętrznej atrofii mięśni. W badaniach nad wiarygodnością pomiaru mięśni wewnętrznych przy użyciu ultrasonografii oceniano wiarygodność wewnątrz- i między sesjami. Jednak tylko badania ultrasonograficzne dotyczące pomiaru większych mięśni wewnętrznych grzbietu wykazały doskonałą wiarygodność międzylateralną (ICC w zakresie 0,85-0,97). Dlatego zanim ultrasonografia zostanie uznana za wiarygodne i ważne narzędzie do oceny parametrów wewnętrznych mięśni stopy, konieczne są dalsze badania oceniające wiarygodność międzylaboratoryjną i porównujące z MRI wielkość mięśni.

Elektromiografia

Elektromiografia (EMG) została oceniona za pomocą nieinwazyjnych elektrod powierzchniowych i inwazyjnych elektrod domięśniowych. Powierzchnia EMG umieszcza elektrody bezpośrednio na skórze i dlatego sygnał jest kombinacją wszystkich potencjałów czynnościowych włókien mięśniowych występujących w mięśniach leżących pod elektrodami skóry . W badaniu powierzchniowego EMG przeprowadzonym przez Arinci i wsp. rejestrowano średnią amplitudę sygnału EMG, aby wnioskować o poziomie wewnętrznej aktywności mięśni. Związek pomiędzy amplitudą EMG a ilością aktywności mięśniowej jest problematyczny, ponieważ amplituda sygnału EMG składa się głównie z potencjałów czynnościowych z włókien mięśniowych znajdujących się najbliżej końcówki rejestrującej elektrody i może nie rejestrować aktywności ze wszystkich aktywnych włókien mięśniowych. Dlatego średnia amplituda sygnału EMG może nie być dokładną miarą poziomu aktywności mięśniowej lub siły mięśni.

Mięśniowe EMG obejmuje elektrody igłowe umieszczone bezpośrednio w mięśniu. Większość wewnątrzmięśniowych badań EMG wewnętrznych mięśni stopy wprowadza elektrody igłowe do poszczególnych brzuśców mięśniowych . Jednak tylko jedno ostatnie badanie potwierdziło tożsamość mięśnia za pomocą ultrasonografii w czasie rzeczywistym . Wewnątrzmięśniowe EMG może wykryć wzorce aktywacji mięśni wewnętrznych i dlatego dostarcza cennego wglądu w funkcję mięśni wewnętrznych podczas konkretnego zadania. W ostatnim badaniu EMG oceniano wzorce aktywacji i średnią amplitudę sygnału EMG w abductor hallucis, flexor digitorum brevis, dorsal interossei i quadratus plantae podczas wykonywania zadania w pozycji stojącej z rosnącą trudnością posturalną. Badania wykazały wzrost amplitudy sygnału EMG we wszystkich mięśniach wraz z rosnącymi wymaganiami posturalnymi zadania, ocenianymi przez odchylenie środka nacisku. Ograniczeniem stosowania elektrod igłowych jest to, że rejestrują one aktywność z mniejszej liczby włókien mięśniowych i dlatego mogą nie wykrywać subtelnych skurczów mięśni. Dlatego EMG może wykryć indywidualną wewnętrzną aktywność mięśni, ale nie może być stosowany do oceny wewnętrznej siły mięśni.

Biopsja mięśni

Biopsja mięśni może być stosowana do wykrywania zmian w histologii i ultrastrukturze mięśni. Próbki biopsji mogą być barwione w celu oceny względnej liczby, wielkości i rozmieszczenia włókien w próbce i wykrycia zaniku włókien mięśniowych. Hoffmeyer i wsp. wykonali biopsje mięśniowe na mięśniu przywodzicielu haluksa u uczestników z objawową koślawością halluksów i odnotowali nieprawidłowości histologiczne, w tym zanik włókien mięśniowych, włókna obciążone lipidami i zmiany ultrastrukturalne w mitochondriach. Jednakże, ograniczeniem biopsji mięśni jest to, że wyniki mogą nie być reprezentatywne dla całego brzuśca mięśnia. W związku z tym, ograniczone wnioski dotyczące zachowania i funkcji całego mięśnia można wyciągnąć wyłącznie na podstawie biopsji mięśnia.

.