Värdet av och utmaningarna med att mäta den inneboende fotmuskelstyrkan

De elektroniska databaserna MEDLINE, PubMed, SCOPUS, Cochrane Library och CINAHL genomsöktes mellan den 21 maj och den 21 juni 2012 för att hitta vetenskapliga artiklar om inneboende fotmuskulatur och mätning av muskelstyrka. De viktigaste sökorden och antalet återfunna artiklar anges i tabell 1, 2, 3, 4 och 5. Sökmotorn PEDro användes också och en artikel hittades i sökresultaten. Ytterligare artiklar identifierades genom att för hand söka i referenslistorna för de extraherade artiklarna. Google Scholar genomsöktes också för att identifiera relevanta opublicerade artiklar eller artiklar i press med samma söktermer som användes i databassökningarna. Sammanfattningarna av de lokaliserade artiklarna lästes sedan för att välja ut lämpliga artiklar, och fullständiga kopior av artiklarna granskades om studien var relevant för forskningsmålet.

Femtiotre forskningsartiklar identifierades som rörde intrinsikala fotmuskler och styrkemätning. Artiklarna var tvungna att uppfylla vissa kriterier för att inkluderas. Inklusionskriterierna var följande:

1. (i)

   Forskning relaterad till de intrinsika fotmusklernas roll

2. (ii)

   Forskning relaterad till de intrinsika fotmusklernas anatomi

3. (iii)

   Forskning som beskriver mätning av de intrinsika musklerna och tåmusklernas styrka eller svaghet. Papper som rörde den intrinsikala fotmuskelstyrkan beaktades inledningsvis, men det visade sig att det fanns få papper. Därför breddades sökningen till att omfatta artiklar som rörde mätning av tåmuskler

4. (iv)

   Publicering i fackgranskade tidskrifter

5. (v)

   Full-text engelskspråkiga artiklar

Anatomi av de intrinsikala fotmusklerna

Fotens plantära och dorsala intrinsikala muskler har både sitt ursprung och sin insättning i foten . Intrinsika fotmuskler skiljer sig från extrinsika fotmuskler, som har sitt ursprung i benet och de långa senorna korsar fotledskomplexet . De plantära intrinsikala fotmusklerna är indelade i fyra lager . Det ytligaste lagret ligger djupt intill plantaraponeurosen och omfattar abductor hallucis, flexor digitorum brevis och abductor digiti minimi. Det andra lagret består av quadratus plantae och lumbricals. Det tredje lagret består av adductor hallucis transversus, adductor hallucis oblique, flexor hallucis brevis och flexor digiti minimi brevis. Det djupaste lagret består av de tre plantar interossei. Alla de plantära intrinsikala musklerna är innerverade av de mediala och laterala plantära grenarna av nervus tibialis.

Fotens dorsala intrinsikala muskler kan delas in i två lager . Det mest ytliga lagret består av extensor hallucis brevis och extensor digitorum brevis. Det djupa lagret består av de dorsala interosseimusklerna. Extensor hallucis brevis och extensor digitorum brevis innerveras av den djupa fibularisnerven medan dorsal interossei innerveras av den laterala plantarisnerven med den första och andra dorsal interossei som också får en del av sin innervation från den djupa fibularisnerven . De dorsala intrinsiska musklerna har sällan beskrivits i den vetenskapliga litteraturen och deras funktion i foten är i stort sett okänd. Tidiga EMG-studier visade att rekryteringsmönstret för extensor hallucis brevis och extensor digitorum brevis under gång varierade avsevärt mellan deltagarna, och vissa deltagare uppvisade ingen aktivering av extensor digitorum brevis under gång . Musklerna extensor hallucis brevis och extensor digitorum brevis används nu i stor utsträckning i vävnadstransplantationer, t.ex. island flap, för att täcka mjukdelsdefekter i distala ben- och fotledsområden . Därför är mycket lite känt om de dorsala intrinsiska musklernas specifika roller och kommer inte att diskuteras vidare i denna översikt.

Evolution av de intrinsiska fotmusklerna

Det har antagits att under människans utveckling minskar tåböjningskraften och -funktionen successivt och att de plantära intrinsiska musklerna därför i stort sett blir överflödiga i foten . Hos simiska primater är tårna längre och har specialiserade funktioner, där tårna används för att klättra i träd . Människor däremot har kortare falanger, vilket kan vara en morfologisk anpassning till den minskade användningen av tårna i samband med att de moderna människorna bär skodon . Denna teori om adaptiva förändringar under människans utveckling stöds av fyndet av en 3,6 miljoner år gammal del av en mänsklig fot, där tårna var kortare än hos den afrikanska apan men längre och mer böjda än hos den moderna människans fot . Vissa författare har föreslagit att den fortsatta funktionen hos vissa inneboende muskler kan återspegla ofullständiga evolutionära processer . Förekomsten av muskler som quadratus plantae motbevisar dock denna hypotes. De mediala och laterala fästpunkterna för muskeln quadratus plantae i calcaneus är unika för människan och quadratus plantae är unik för foten eftersom det inte finns någon motsvarande muskel i handen . Eftersom flexor digitorum longus senan går in i foten från den mediala sidan och drar tårna medialt, föreslår en teori att den samtidiga sammandragningen av quadratus plantae gör det möjligt för tårna att böja sig i sagittalplanet genom att omleda dragkraften från flexor digitorum longus. Detta är en nödvändig utveckling för att man ska kunna gå tvåbent. Förekomsten av specialiserade funktioner för intrinsiska muskler kan därför tyda på att de intrinsiska fotmusklerna fortsätter att ha en roll i den moderna foten.

Roll för de intrinsiska fotmusklerna

Gång

Ett antal studier visar att de intrinsiska fotmusklerna är aktiva som en grupp under gång . En klassisk EMG-studie (elektromyografi) med 12 deltagare visade att abductor digiti minimi, abductor hallucis, flexor digitorum brevis, dorsal interossei och lumbrical muskulatur alla var aktiva under gångens stancefas och fortsatte fram till tåavslag . I en studie av Jacob 2001 kombinerades antropometriska data och uppgifter om plantartryck för att visa att flexor hallucis brevis (i kombination med abductor hallucis) och flexor digitorum brevis kan utöva krafter på cirka 36 % respektive 13 % av kroppsvikten under gångens framdrivningsfas . Det är dock okänt om dessa muskler verkar koncentriskt eller excentriskt eller om de har andra åtgärder som t.ex. tåabduktion . Mann och Inman menade att de inre fotmusklerna har till uppgift att stabilisera foten under framdrivning. Intrinsisk muskelaktivitet under gångens propulsionsfas sammanfaller med passiv dorsalflexion av metatarsophalangealleden (MTP-leden), eftersom massans centrum rör sig framåt mot metatarsophalangealleden. Rolian et al. och Goldmann och Bruggemann postulerade att de intrinsiska och extrinsiska tåflexionsmusklerna har till uppgift att motverka dorsalflexionsmomentet av markreaktionskraften i metatarsophalangealleden under gångens avstötningsfas. Detta kan uppnås genom excentrisk kontraktion av de långa och korta tåböjningsmusklerna för att kontrollera dorsalflexionen i MTP-ledet och bibehålla interfalangealledens extension, för att möjliggöra platta tår på marken fram till tåavslaget . Genom att öka ytan i kontakt med marken skulle detta därför förbättra tryckfördelningen under metatarsalhuvudena under gång.

Arch support

Den roll som de inneboende musklerna spelar i stödet för det mediala längsgående valvet har undersökts i både stående och gående . Tidiga EMG-studier visade att de inre fotmusklerna inte är aktiva när man står, och det var allmänt accepterat att plantaraponeurosen var den primära strukturen som ansvarade för fotvalvets stöd i vila . En nyligen genomförd EMG-studie avslöjade dock en liten aktivitet i abductor hallucis, flexor digitorum brevis och quadratus plantae-musklerna under avslappnat stående med en signifikant ökning av aktiviteten vid ökade posturala krav . Reeser et al. föreslog att de inneboende fotmusklerna fungerar som fackverk för de längsgående bågarna för att aktivt motstå böjningspåfrestningar under gång. Denna hypotes stöds av resultaten att spänningen i plantaraponeurosen sjunker avsevärt under sent ställningstagande, samtidigt som fotbågshöjden ökar . Avsaknaden av spänning under sent skritt tyder på att andra strukturer, t.ex. inneboende fotmuskler, kan bidra till stöd för fotvalvet under framdrivning. Dessutom har en virtuell studie av foten med hjälp av finita elementmetoden visat att de mekaniska påfrestningarna på det mediala och laterala fotvalvet kan justeras av de intrinsiska muskulaturen i foten. Det finns därför belägg för att intrinsikala muskler spelar en viktig roll för stödet av det mediala longitudinella valvet under gång och en liten roll vid avslappnat stående.

Implikationer av svaghet i de intrinsikala fotmusklerna

Nästkommande avsnitt kommer att gå igenom påverkan av svaghet i de intrinsikala musklerna vid utveckling av pes cavus vid Charcot-Marie-Tooth-sjukdomen, deformationer av lilltån, hallux valgus och hälsenesmärta.

Charcot-Marie-Tooth sjukdom

Charcot-Marie-Tooth sjukdom (CMT) är en perifer neuropati, där anatomiskt distala muskler inklusive de intrinsiska musklerna företrädesvis påverkas . Svaghet i de intrinsiska fotmusklerna är ett allmänt accepterat patologiskt fynd vid CMT, och undersökningar med magnetisk resonanstomografi (MRT) har visat på betydande atrofi i de intrinsiska fotmusklerna . Flera författare har antagit att svaghet i de intrinsika musklerna är en viktig bidragande orsak till utvecklingen av pes cavus-deformitet. Enligt en teori orsakar atrofi i de intrinsika musklerna dorsalflexion av MTP-lederna på grund av att de långa tåsträckarna drar obehindrat. Dorsalflexion i MTP-lederna höjer det longitudinella valvet genom vindruteeffekten . Den fortsatta obalansen leder till kontrakturer i plantarfascian och de intrinsiska musklerna, som sedan drar framfoten i plantarflexion, vilket leder till en progressivt styv cavusfot . Ett tydligt orsakssamband mellan svaghet i de intrinsika musklerna och utvecklingen av pes cavus-foten har dock inte fastställts, och det finns andra teorier om etiologin, t.ex. extrinsik obalans mellan inverterande och inverterande muskler . Utan exakta metoder för att utvärdera intrinsisk muskelstyrka kommer den roll som intrinsisk muskelatrofi spelar för utvecklingen av pes cavus-deformitet att förbli okänd.

Mindre tådeformiteter

Muskelobalans mellan de intrinsiska och extrinsiska fotmusklerna har föreslagits som en möjlig orsak till mindre tådeformitet . Klotådeformitet kännetecknas av extension i MTP-leden med flexion av de proximala och distala interfalangeallederna . Hammartån kännetecknas av en utsträckt MTP-led, böjd proximal interfalangealled och normal eller utsträckt distal interfalangealled . Deformationer av klo- och hammartån är vanliga hos patienter med diabetisk neuropati .

I en opåverkad fot balanseras de starka extensionskrafterna i MTP-leden från extensor digitorum longus och brevis av de böjkrafter som produceras av lång- och korttåböjare . Inre muskelatrofi resulterar dock i en obalans av streckkrafterna vid MTP-ledet, vilket leder till utveckling av tådeformitet . Resultaten från Kwon et al. stöder denna teori, där deltagare med hammartådeformitet hade en större skillnad i förhållandet mellan tåextensorernas och tåböjarnas muskelstyrka jämfört med de opåverkade deltagarna. Andra mekanismer för utvecklingen av tådeformitet har dock också föreslagits, t.ex. restriktiva skor, bristning av plantar aponeuros och ledkapsel. Dessa alternativa teorier stöds av Bus och kollegors resultat hos deltagare med diabetisk neuropati, där man inte fann någon skillnad i graden av muskelatrofi hos patienter med och utan klödeformitet. I en pilotstudie av Ledoux m.fl. rapporterades dock att både intrinsisk muskelatrofi och ökad plantaraponeurosetjocklek förekom hos deltagare med klo-tådeformitet. Därför kan flera faktorer bidra till fot- och tådeformitet. Framtida prospektiva studier med mätning av intrinsisk muskelstyrka och plantar aponeurosas tjocklek kan bidra till att klargöra detta förhållande.

Hallux valgus

Hallux valgus, eller bulle, beskriver en fotdeformitet som kännetecknas av att stortåen vid MTP-leden avviker lateralt från kroppens mittlinje . En föreslagen orsak till hallux valgus-deformitet är en styrkeobalans i abductor hallucis jämfört med adductor hallucis transversus och adductor hallucis oblique. När abduktormusklerna är svaga har det föreslagits att adduktorkraften blir dominerande och drar stortåen i sidled vid MTP-leden . Denna teori stöds av muskelbiopsifynd som visade histologiska avvikelser och muskelfiberatrofi i muskeln abductor hallucis hos patienter med symtomatisk hallux valgusdeformitet . Ytterligare studier som bedömer muskelstyrkan hos de enskilda intrinsikala musklerna behövs för att bättre förstå patogenesen för hallux valgus.

Hälsmärta

Den roll som svaghet i de intrinsikala musklerna spelar för utvecklingen av plantar hälsmärta, eller plantar fasciit, är oklar. En teori som föreslogs av Allen och Gross beskriver ett samband där svaga intrinsiska muskler ger otillräckligt dynamiskt trussstöd till det mediala longitudinella valvet, vilket orsakar ökad belastning på plantar aponeuros. I en MRI-studie av Chang et al. av deltagare med kronisk unilateral plantar fasciit rapporterades en minskning av den intrinsika muskelns tvärsnittsarea i framfoten på den symtomatiska foten i jämförelse med den smärtfria foten. Den valda minskningen av tvärsnittsarean av de intrinsika fotmusklerna i framfoten och inte i bakfoten är intressant eftersom många intrinsika muskler har fästen i den första strålen . Atrofi av de intrinsikala musklerna kan påverka stabiliteten hos det mediala longitudinella valvet och därmed försvåra läkningsprocessen genom att ytterligare belasta plantaraponeurosen . Därför kan svaghet i de intrinsika musklerna spela en viktig roll vid kronisk hälsmärta. För att bekräfta denna hypotes behövs dock ytterligare forskning där man mäter den intrinsika muskelstyrkan prospektivt.

Mätning av intrinsisk muskelstyrka i foten

Nästa avsnitt går igenom de ”direkta” och ”indirekta” metoderna för att mäta intrinsisk muskelstyrka. Under rubriken ”Direkta metoder för bedömning av intrinsik/extrinsik muskelstyrka” granskas de metoder som direkt kan mäta en enhet av kraft eller effekt. Dessa ”direkta” metoder mäter dock i själva verket tåböjningsstyrkan, som är en kombination av intrinsisk och extrinsisk muskelstyrka. Under rubriken ”Indirekta metoder för bedömning av intrinsisk muskelstyrka” granskas metoder som inte kan mäta kraft direkt men som ger information om intrinsisk muskelstruktur och aktivitet.

Direkta metoder för bedömning av intrinsisk/extrinsisk muskelstyrka

De direkta metoder som rapporteras i litteraturen omfattar en mängd olika kliniska tester och laboratoriebaserade tester . Det är tydligt att de direkta metoder som rapporteras i litteraturen främst mäter tåböjarmuskulaturens kraft, medan andra åtgärder som t.ex. tåextension och abduktionskraft sällan mäts. Eftersom tåböjningsstyrkan är en kombination av intrinsisk och extrinsisk muskelaktivitet mäter alla ”direkta” metoder i själva verket intrinsisk och extrinsisk tåmuskelstyrka. En mängd olika metoder har beskrivits som påstås mäta tåns böjkraft: handhållen dynamometri för tån, pappersgreppstest, plantartryck och Intrinsic Positive Test .

Tå-dynamometri

Tå-dynamometri är ett objektivt verktyg som används för att mäta tåns böjkraft. Olika metoder för att använda tå-dynamometri har rapporterats, bland annat handhållen dynamometri , fast dynamometri , manschettbaserad fast dynamometri och en modifierad handgreppsstyrketestare . I alla studier användes ”make”-tekniken, som innebär att dynamometern hålls stationär av en undersökare eller ett externt tillbehör och att deltagarna trycker ner dynamometern maximalt med tårna. Tillförlitligheten för alla metoder utom fast dynamometri har rapporterats (tabellerna 6 och 7). Tå-dynamometri har genomgående visat utmärkt tillförlitlighet inom bedömare, med alla ICC-värden > 0,83 . Reliabiliteten mellan bedömare har dock endast rapporterats med handhållen dynamometri, som har visat utmärkt reliabilitet mellan bedömare (ICC 0,82 – 0,88) .

De olika typerna av tå-dynamometrar gör det möjligt att testa olika åtgärder av tårna. Det förfarande som används för att mäta tåböjningsstyrkan med handhållen dynamometri innebär att dynamometern placeras under den interfalangeala leden på hallux för att mäta antingen större tåstyrka eller interfalangeala lederna två till fem, för mindre tåstyrka . Handdynamometri tillåter flexion i MTP-lederna och begränsar flexionen i interfalangealleden eftersom dynamometern är placerad under interfalangeallederna. Den modifierade handgreppsstyrketestaren har däremot en stång runt vilken tårna kan böjas. Manschettbaserad fast dynamometri innebär att en lädermanschett placeras runt den proximala falangen på den tå som ska mätas . Manschettbaserad dynamometri har använts för att mäta både tåns böj- och sträckmuskelstyrka, eftersom manschettens placering och dynamometerns inriktning kan ändras. Fast dynamometri består av en fast sensorplatta som deltagarna trycker sina tår på .

De olika typerna av tå-dynamometri kan aktivera de inneboende musklerna i varierande grad eftersom varje modell främjar olika åtgärder av tårna. Manschettbaserad fast dynamometri, den modifierade handgreppstestaren och fast dynamometri tillåter alla flexion i MTP-leden, men ger inget sätt att begränsa överdriven flexion i de interfalangeala lederna. En tåkrökning kan förekomma vid testning av tåböjare, vilket antas aktivera de långa (extrinsiska) tåböjarna . Baserat på de anatomiska insatserna av de intrinsika fotmusklerna, främst interossei- och lumbricalmusklerna, postulerade Garth och Miller att de intrinsika fotmusklerna drar ihop sig som en grupp för att åstadkomma flexion i MTP-leden och extension i interfalangealleden. Detta står i kontrast till flexion i både MTP-leden och interfalangealleden, vilket är en åtgärd som utförs av de långa (extrinsiska) flexorerna i tårna . Studier av handens inneboende muskler visar att interossei- och lumbricalmusklerna kan stimuleras elektriskt för att åstadkomma flexion i MTP-leden och extension i interfalangealleden . På grund av den liknande anatomin hos interossei och lumbrical i handen och foten är det troligt att flexion i MTP-leden och extension i interfalangealleden är åtgärder som utförs av intrinsikala fotmuskler. Därför kan handdynamometri aktivera intrinsiska muskler mer effektivt än andra typer av tå-dynamometri eftersom den främjar flexion i MTP-leden och extension i interfalangealleden.

Ett annat viktigt övervägande vid mätning av intrinsisk muskelstyrka är fotledens position. Spink och medarbetare antog att genom att passivt hålla fotleden i maximal plantarflexion är det mindre troligt att de extrinsiska tåflexorerna påverkar mätningen, eftersom dessa muskler skulle befinna sig i ett maximalt förkortat läge och därför ha mindre möjlighet att generera kraft. Denna hypotes stöds av resultaten från Goldmann och Bruggemann som visade att de lägsta kraftmomenten genererades runt metatarsophalangeallederna när de extrinsiska tåflexormusklerna befann sig i ett förkortat läge under maximal plantarflexion av fotleden och metatarsophalangealleden. Författarna föreslog att de lägre momenten berodde på att de intrinsika tåböjningsmusklerna, snarare än de extrinsika tåböjningsmusklerna, i första hand producerade momenten runt metatarsophalangealleden.

Pappersgreppstest

Pappersgreppstestet innebär att deltagaren försöker hålla ett standardiserat pappersstycke, som ett visitkort, under hallux- eller småtån, medan undersökaren försöker dra bort kortet . Paper Grip Test användes först som ett screeningverktyg för att upptäcka svaghet i de inneboende musklerna vid lepra . Det har sedan dess använts som ett mått på tåernas styrka i plantar flexor i samband med en plantar tryckplattform, där deltagaren utför Paper Grip Test medan han eller hon sitter med fötterna på plattformen, som samtidigt registrerar krafter under tårna . Paper Grip-testet har visat utmärkt interbedömarreliabilitet (ICC 0,87) och måttlig intraraterreliabilitet (ICC 0,56) vid bedömning av deltagare med lepra och friska kontroller (tabell 7).

Det finns ett begränsat antal valideringsstudier av Paper Grip-testet som ett mått på intrinsisk muskelstyrka. De Win et al. genomförde ett samtidigt EMG-test under pappersgreppstestet och visade att både intrinsiska och extrinsiska muskler i fot och fotled var aktiva. Aktiviteten i fotledens plantarflexormuskel kan bero på bristen på stabilisering, eftersom varken manuell stabilisering av examinatorn eller remmar användes för att minimera fotledens rörelse under studien . Dessutom kan deltagarna ha böjt tårna för att greppa visitkortet, vilket antas aktivera de långa extrinsiska tåflexorerna . Även om Paper Grip Test är repeterbart har det därför tvivelaktig validitet som ett mått på intrinsisk svaghet eftersom det sannolikt bedömer både intrinsisk och extrinsisk muskelstyrka.

Plantartryck

Plantartryckssensorer kan bedöma kraften under tårna. Plantar tryckmätning finns i allmänhet i två olika former: (1) system i skon, t.ex. Novel Pedar®, TekScan F-Scan®, RS-Scan Insole®, IVB Biofoot® och (2) plattformssystem, t.ex. Novel Emed®, RSScan Footscan® och TekScan Mat Scan® . Instrument för plantartryck har nyligen använts för att mäta tåböjningsstyrkan . Tåböjningsstyrkan beräknades med hjälp av programvara som omvandlade tryckdata under tårna till toppkraft, som sedan normaliserades till kroppsvikten för att bestämma tåböjningsstyrkan. Tåböjningsstyrkan bedömdes på tryckplattformen med hjälp av två olika åtgärder: (1) genom att direkt trycka in tån i plattformen och (2) i samband med Paper Grip Test . Test-retest reliabiliteten för plantarpressplattformen var utmärkt i båda metoderna för att bedöma både stortå- och lilltåstyrka (tabell 8).

Giltigheten av att använda plantarpressar för att bestämma intrinsikala muskelstyrka kan ifrågasättas, eftersom bidraget från de extrinsikala musklerna under tryckmätningen är okänt. Elektromyografi utförd under Paper Grip Test har visat att vissa extrinsiska tåböjningsmuskler, särskilt de långa tåböjningsmusklerna och ankelplantarböjningsmusklerna var aktiva. Därför kan Paper Grip Test, när det används i samband med tryckmätning i plantarområdet, återspegla extrinsisk muskelstyrka mer än intrinsisk muskelstyrka. Även om plantartrycksplattformen är ett tillförlitligt verktyg har den därför inte undersökts ingående som ett giltigt mått på intrinsisk muskelstyrka.

Intrinsiskt positivt test

Intrinsiskt positivt test är ett kvalitativt test som är utformat för att bedöma den intrinsiska muskelfunktionen i de mindre tårna . Testet innebär att deltagaren sträcker ut stortåen samtidigt som han eller hon försöker böja de mindre tårna i MTP-leden och sträcka ut de interfalangeala lederna. Styrkan hos de inneboende musklerna bestäms av den typ av flexionsmönster för den mindre tån som uppvisas och som omfattar antingen: (1) ett positivt intrinsiskt mönster som innebär flexion i MTP-leden och extension i de interfalangeala lederna, (2) ett negativt intrinsiskt mönster där deltagaren inte aktivt kan flexa MTP-leden och sträcka de interfalangeala lederna. Garth och Miller menade att det intrinsikala negativa mönstret visade på intrinsikal muskelsvaghet. Det är dock okänt vilken nivå av styrka som krävs för att utföra den intrinsikala positiva positionen. Dessutom har validiteten och tillförlitligheten hos det intrinsiskt positiva testet inte undersökts och testet har hittills inte citerats i några andra artiklar. Det är uppenbart att det intrinsikala positiva testet inte har undersökts i stor utsträckning som ett mått på intrinsikal muskelstyrka och att ytterligare forskning behövs för att validera detta test.

Indirekta metoder för att bedöma intrinsikal muskelstyrka

De indirekta metoder som kommer att gås igenom är: Magnetisk resonanstomografi (MRI), datortomografi (CT), ultraljud, elektromyografi (EMG) och muskelbiopsi. Indirekta metoder används i allmänhet för att uppskatta muskelstruktur (fysiologisk tvärsnittsarea och volym), aktivitet (EMG) och histokemiska egenskaper. Indirekta metoder kan skilja mellan intrinsiska och extrinsiska muskler, men kan inte direkt bestämma kraft eller styrka.

Magnetisk resonanstomografi

Magnetisk resonanstomografi (MRI) är den bästa metoden för att upptäcka struktur och avvikelser i mjukvävnad . Den har använts i stor utsträckning för att visualisera intrinsiska muskler eftersom den har hög rumslig upplösning . Den vanligaste MRI-parametern för avbildning av intrinsiska muskler är T1-viktad, vilket ger en överlägsen kontrast för att skilja mellan muskler och fett .

MRI har använts på tre huvudsakliga sätt för att bedöma intrinsisk muskelatrofi: (1) kvalitativ observation av muskelatrofi ; (2) fempunktsskala ; (3) muskelns tvärsnittsarea och volym . Kvalitativ bedömning av MR-bilder hos 60 deltagare med CMT har avslöjat en viss grad av fettinfiltration och intrinsisk muskelatrofi hos alla deltagare . Bus et al. har också visualiserat intrinsisk muskelatrofi hos patienter med diabetes mellitus med hjälp av en femgradig skala där 0 indikerar frisk vävnad utan atrofi och 4 indikerar en fot där nästan ingen muskelvävnad syns. Denna metod har visat sig ha god tillförlitlighet (Kappa = 0,94) (tabell 9).

Den betydande begränsningen av kvalitativa observationer av muskelatrofi och användandet av fempunktsskalan för att bedöma intrinsisk muskelatrofi är att slutsatserna baseras på en utvald bild som kanske inte är representativ för hela muskeln. MR-bilderna av de intrinsiska fotmusklerna kan tas i det koronala , tvärgående och sagittala planet . Eftersom de flesta av de större intrinsikala fotmusklerna har sitt ursprung i calcaneus och sätter sig på de proximala falangerna ligger de inte direkt i tvär- eller sagittalplanet. Därför är det möjligt att de bilder som väljs ut för utvärdering inte är representativa för hela muskeln, eftersom bilden är ett snett snitt av muskeln.

Den totala volymen av de inre fotmusklerna kan beräknas genom att multiplicera den totala tvärsnittsytan av muskeln, som bestäms från MRT, med avståndet mellan sektionerna, vilket är mellanrummet mellan varje MRT-skiva . Den totala muskelvolymen kan vara mer representativ för muskeln eftersom den baseras på den totala tvärsnittsytan av muskeln från varje MRI-skiva och inte en enda bild. Dessutom kan MR-bilden digitaliseras så att enskilda muskler kan avgränsas i varje skikt. I en studie på deltagare med diabetisk neuropati rapporterades dock att det inte var möjligt att segmentera enskilda intrinsiska muskler, eftersom de flesta musklerna inte var tydligt definierade på grund av den markanta intrinsiska muskelatrofin . Med ökad upplösning vid MRT-scanning kan framtida studier eventuellt undersöka volymerna hos enskilda intrinsiska fotmuskler.

MRI kan också användas för att uppskatta den fysiologiska tvärsnittsytan (PCSA) hos intrinsiska muskler . PCSA har använts i biomekaniska modeller för muskeldynamik, t.ex. muskelmodellen av Hill-typ, för att förutsäga muskelkraft och vridmoment runt fotled och knäled , men inte i fotlederna. Muskelmodellerna kräver inmatning av ett antal olika parametrar, bl.a. PCSA, senornas elastiska egenskaper och EMG-signaler, som integreras numeriskt för att ge en uppskattning av muskelkraften . PCSA kan beräknas med hjälp av muskelvolym, fiberpennationsvinkel och muskelfiberlängd . Ledoux et al. har dock visat att de inre fotmusklerna har mycket små pennationsvinklar och skulle ha liten inverkan på PCSA. Dessutom har fiberlängden hos de inre fotmusklerna undersökts i kadaverstudier och föreslår att framtida studier med PCSA och muskelmodeller kan göra det möjligt att mäta den inre muskelkraften.

Ett viktigt framsteg inom MRT är den snabba kinafasskontrasten (eller dynamisk MRT), som gör det möjligt att ta bilder medan deltagaren utför en handling . Dynamisk MRT skiljer sig från funktionell MRT, som används för att kartlägga hjärnans funktion med hjälp av blod-syresignaler och cerebralt blodflöde. För närvarande har endast fotens kinematiska egenskaper, i första hand rotationsaxeln för talokrural- och subtalarlederna, undersökts. I detta skede utförs dynamisk MRT också i en sluten enhet och deltagaren måste ligga på rygg . Den bild som erhålls kan därför inte representera full viktbäring och endast begränsade åtgärder kan utföras i MRT-enheten, t.ex. plantarflexion/dorsalflexion av fotleden. I takt med att den dynamiska MRT-tekniken förbättras kan det dock bli möjligt att genomföra studier där man undersöker realtidsbilder av intrinsiska muskler under aktiviteter som att stå och gå. Dynamisk MRT kan således leda till en mer exakt bedömning av intrinsiska muskler under aktiviteter och en bättre förståelse av intrinsiska musklers verkan i framtiden.

Datoriserad tomografi

Datoriserad tomografi (CT) är en avbildningsteknik som använder joniserande strålning för att generera tredimensionella bilder av muskuloskeletala strukturer . Datortomografi har tillräcklig upplösning för att skilja mellan ben och muskler och har använts i många tidigare studier för att uppskatta muskelstorleken . Robertson et al. och Mueller et al. utförde datortomografi för att bedöma mjukdelstätheten under det andra metatarsala skaftet, som ett proxymått för den inneboende muskelstorleken hos en patient med diabetisk neuropati. Båda studierna rapporterade dock att det var svårt att definiera gränserna för de intrinsika musklerna, vilket kan bero på den otillräckliga kontrastupplösningen hos datortomografi jämfört med MRT . Dessutom är den största begränsningen av CT för att bedöma intrinsisk muskelstorlek exponeringen för skadlig joniserande strålning .

Ultrasonografi

Ultrasonografi är en teknik som använder mekaniskt producerade longitudinella ljudvågor för att skapa en bild . Ultraljud har använts för att mäta dimensionella parametrar för intrinsiska fotmuskler, inklusive tvärsnittsarea , dorso-plantar tjocklek och medio-lateral bredd . Ultraljud har använts för att undersöka intrinsiska muskler som grupp, t.ex. musklerna mellan det första och andra metatarsala benet, inklusive den första dorsala interosseusmuskeln, muskeln adductor hallucis och den första lumbricala muskeln . På senare tid har även enskilda intrinsiska muskler undersökts: abductor hallucis, abductor digiti minimi, flexor hallucis brevis, quadratus plantae, extensor digitorum brevis. Studier där ultraljud används för att mäta intrinsiska muskelparametrar har genomgående visat utmärkt tillförlitlighet inom bedömare (tabell 9, 10 och 11). En studie av Hing et al. visade att reliabiliteten inom bedömare var god-excellent (ICC mellan 0,64-0,97) i både en högkvalitativ och bärbar ultraljudsenhet när den användes för att bedöma tvärsnittsarea och muskeltjocklek i abductor hallucis-musklerna.

Ultraljud har två huvudsakliga begränsningar; låg rumslig upplösning av bilden , och kvaliteten på mätningen är operatörsberoende . Ultraljudets låga upplösningsförmåga innebär att det inte kan identifiera områden med fettinfiltration i musklerna och kan därför överskatta den inneboende muskelstorleken och underskatta den inneboende muskelatrofin. I tillförlitlighetsstudierna av mätning av intrinsikala muskler med hjälp av ultraljud har man bedömt reliabiliteten mellan och inom sessioner inom bedömare. Endast ultraljudsstudier om mätning av större intrinsiska muskler i ryggen har dock visat utmärkt tillförlitlighet mellan bedömare (ICC mellan 0,85-0,97). Det krävs därför ytterligare forskning som bedömer reliabiliteten mellan bedömare och jämförelser med MRT av muskelstorlek innan ultraljud kan etableras som ett tillförlitligt och giltigt verktyg för att utvärdera intrinsikala fotmuskelparametrar.

Elektromyografi

Elektromyografi (EMG) har utvärderats med hjälp av icke-invasiva ytelektroder och invasiva intramuskulära elektroder . Vid yt-EMG placeras elektroderna direkt på huden och signalen är därför en kombination av alla de aktions-potentialer i muskelfibrerna som uppstår i de muskler som ligger under hudelektroderna . I en undersökning av yt-EMG av Arinci et al. registrerades EMG-signalens genomsnittliga amplitud för att kunna dra slutsatser om nivån på den inneboende muskelaktiviteten. Förhållandet mellan EMG-amplituden och mängden muskelaktivitet är problematiskt eftersom EMG-signalens amplitud huvudsakligen består av aktionspotentialer från de muskelfibrer som ligger närmast elektrodens inspelningsspets och kanske inte registrerar aktivitet från alla aktiva muskelfibrer . Därför är EMG-signalens medelamplitud kanske inte ett korrekt mått på nivån av muskelaktivitet eller muskelstyrka.

Intramuskulär EMG innebär att nålelektroder placeras direkt i muskeln. De flesta intramuskulära EMG-studier av intrinsiska fotmuskler för in nålelektroder i enskilda muskelbukar. Endast en nyligen genomförd studie bekräftade dock muskelns identitet med hjälp av ultraljud i realtid . Intramuskulär EMG kan upptäcka aktiveringsmönster i de inre musklerna och ger därför värdefull information om de inre musklernas funktion under en viss uppgift. I en nyligen genomförd EMG-studie bedömdes aktiveringsmönster och genomsnittlig EMG-signalamplitud i abductor hallucis, flexor digitorum brevis, dorsal interossei och quadratus plantae under en stående uppgift med ökande postural svårighet. Studien visade ökad EMG-signalamplitud i alla muskler med ökande posturala krav i uppgiften, vilket bedömdes med hjälp av tryckcentrets avvikelse . Begränsningen med att använda nålelektroder är att de registrerar aktivitet från ett mindre antal muskelfibrer och därför kanske inte upptäcker subtila muskelsammandragningar . EMG kan därför upptäcka individuell inneboende muskelaktivitet, men kan inte användas för att bedöma inneboende muskelstyrka.

Muskelbiopsi

Muskelbiopsi kan användas för att upptäcka förändringar i muskelhistologi och ultrastruktur . Biopsiprover kan färgas för att bedöma det relativa antalet, storleken och fördelningen av fibrerna i provet och upptäcka atrofierade muskelfibrer . Hoffmeyer et al. utförde muskelbiopsier på abductor hallucis-muskeln hos deltagare med symptomatisk hallux valgus och rapporterade histologiska avvikelser, bland annat muskelfiberatrofi, lipidladdade fibrer och ultrastrukturella förändringar i mitokondrierna. Begränsningen med muskelbiopsier är dock att fynden kanske inte är representativa för hela muskelmagen . Därför kan begränsade slutsatser dras om hela muskelns beteende och funktion enbart från muskelbiopsi.