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Neuroscience

Valutazione della funzione del sistema centrale del piede negli anziani

Published: March 11, 2022 doi: 10.3791/63479
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Shanghai Frontiers Science Research Base of Exercise and Metabolic Health, Shanghai University of Sport

Summary

La stabilità funzionale del piede contribuisce alla postura statica umana e alle attività dinamiche. Questo articolo propone una valutazione completa per la funzione del sistema del nucleo del piede, che combina tre sottosistemi. Può fornire una maggiore consapevolezza e un protocollo sfaccettato per esplorare la funzione del piede tra diverse popolazioni.

Abstract

Essendo una struttura complessa per collegare il corpo e il suolo, il piede contribuisce al controllo posturale nelle attività statiche e dinamiche umane. Il nucleo del piede è radicato nell'interdipendenza funzionale dei sottosistemi passivo, attivo e neurale, che si combinano nel sistema del nucleo del piede che controlla il movimento e la stabilità del piede. L'arco plantare (sottosistema passivo), responsabile del carico, è considerato il nucleo funzionale del piede e la sua stabilità è necessaria per le normali funzioni del piede. Le anomalie funzionali del piede sono state ampiamente segnalate negli anziani, come la debolezza dei muscoli flessori delle dita dei piedi, posture anormali del piede e diminuzione della sensibilità sensoriale plantare. In questo documento, viene introdotto un approccio completo per la valutazione della funzione del piede basato sui sottosistemi del nucleo del piede. La forza e la morfologia dei muscoli intrinseci ed estrinseci del piede sono stati utilizzati per valutare la funzione del muscolo del piede (sottosistema attivo). Il test di forza doming è stato applicato per determinare la funzione dei muscoli intrinseci del piede, mentre il test di forza di flessione delle dita dei piedi si è concentrato maggiormente sulla funzione dei muscoli estrinseci. Il test di caduta navicolare e l'indice di postura del piede sono stati applicati per valutare la funzione dell'arco plantare (sottosistema passivo). Per il sottosistema neurale, sono stati utilizzati il test della soglia di tocco della luce plantare e il test di discriminazione a due punti per valutare la sensibilità tattile plantare in nove regioni del piede. Questo studio fornisce nuove informazioni sulla funzione del core del piede negli anziani e in altre popolazioni.

Introduction

Il piede umano è una struttura altamente complessa, costituita da ossa, muscoli e tendini che si attaccano al piede. Come segmento dell'arto inferiore, il piede fornisce costantemente un contatto diretto della fonte con la superficie di appoggio e quindi contribuisce ai compiti di carico1. Sulla base della complessa interazione biomeccanica tra muscoli e strutture passive, il piede contribuisce all'assorbimento degli urti, si adatta alle superfici irregolari e genera slancio. L'evidenza mostra che il piede contribuisce in modo significativo alla stabilità posturale, alla camminata e alla corsa 2,3,4.

Secondo un nuovo paradigma proposto da McKeon5 nel 2015, il nucleo del piede è radicato nell'interdipendenza funzionale dei sottosistemi passivo, attivo e neurale, che si combinano nel sistema del nucleo del piede controllando il movimento e la stabilità del piede. In questo paradigma, l'anatomia ossea del piede forma la semicupola funzionale, che comprende gli archi longitudinali e gli archi metatarsali trasversali e si adatta in modo flessibile alle variazioni di carico6. Questa mezza cupola e le strutture passive, compresi i legamenti e le capsule articolari, costituiscono il sottosistema passivo. Inoltre, il sottosistema attivo è costituito da muscoli intrinseci del piede, muscoli estrinseci e tendini. I muscoli intrinseci agiscono come stabilizzatori locali responsabili del supporto degli archi plantari, della dipendenza dal carico e della modulazione 7,8, mentre i muscoli estrinseci generano il movimento del piede come motori globali. Per il sottosistema neurale, diversi tipi di recettori sensoriali (ad esempio, recettori capsuloligamentosi e cutanei) nella fascia plantare, nei legamenti, nelle capsule articolari, nei muscoli e nei tendini contribuiscono alla deformazione della cupola del piede, all'andatura e all'equilibrio 9,10.

Diversi ricercatori hanno ipotizzato che il piede contribuisca alle attività quotidiane in due modi principali. Uno è il supporto meccanico attraverso l'arco funzionale e la modulazione tra i muscoli degli arti inferiori. L'altro è l'input di informazioni sensoriali plantari sulla posizione11. Sulla base del sistema del core del piede, i deficit in questo sistema, tra cui la postura del piede, la forza dei muscoli intrinseci ed estrinseci del piede e la sensibilità alle sensazioni, possono predisporre alla debolezza della mobilità e dell'equilibrio 9,11,12,13.

Tuttavia, con l'avanzare dell'età, si verificano comunemente alterazioni dell'aspetto, della biomeccanica, della struttura e della funzione del piede, tra cui deformità del piede o delle dita, debolezza della forza del piede o delle dita, distribuzione della pressione plantare e ridotta sensibilità tattile plantare 14,15,16,17. La presenza di deformità delle dita dei piedi e la gravità dell'alluce valgo sono associate alla mobilità e al rischio di caduta negli anziani11,18. Inoltre, la forza dei muscoli flessori delle dita dei piedi, che prima veniva trascurata, contribuisce all'equilibrio nelle persone anziane19. Nel frattempo, gli anziani sono anche a maggior rischio di avere condizioni del piede associate a patologie come diabete, arteriopatia periferica, neuropatia e artrosi20,21.

La valutazione, l'esame e l'assistenza sanitaria del piede, soprattutto negli anziani, hanno attirato un'attenzione crescente14,21. Tuttavia, c'è uno studio limitato per esplorare la valutazione completa della funzione del sistema del core del piede. Numerosi studi miravano a esplorare i problemi patologici del piede negli anziani, come dolore e disturbi delle unghie, della pelle, delle ossa/articolazioni e neurovascolari 21,22,23. Il ruolo del piede nel supporto meccanico e nell'input sensoriale durante le attività quotidiane e come sistema funzionale del core deve essere riconosciuto e valutato, cosa che è stata ignorata negli studi precedenti. In particolare, i componenti attivi del piede, compresi i muscoli intrinseci ed estrinseci, funzionano come stabilizzatori locali e motori globali e contribuiscono alla stabilità e al comportamento del piede nella postura statica e nel movimento dinamico5.

La forza di flessione delle dita dei piedi è singolarmente segnalata per rappresentare la forza muscolare del piede ed è anche utilizzata per esplorare la relazione tra la funzione del piede e altre situazioni di salute, come l'equilibrio e la mobilità 24,25,26. Intrinsecamente, la forza muscolare del piede si limita a distinguere l'azione dei muscoli intrinseci ed estrinseci. Inoltre, diversi test, tra cui il test di presa della carta e un test di positività intrinseca, sono stati criticati come test non quantitativi che hanno scarsa affidabilità e validità 7,27. Recentemente, è stata riportata una nuova valutazione della forza del doming del piede per quantificare la forza muscolare intrinseca del piede ed è stato dimostrato che ha una buona validità28. Misurando la forza del doming (movimento del piede corto), contribuisce a quantificare direttamente la funzione del muscolo intrinseco.

Pertanto, viene qui proposto un protocollo che mira ad esplorare le caratteristiche del piede negli anziani in base al sistema del core del piede, in particolare la funzione del sottosistema attivo. Questo protocollo fornisce una valutazione completa per studiare la stabilità del core del piede, compreso il sottosistema passivo, attivo e neurale, negli anziani. Inoltre, alterazioni della funzione del core del piede sono state segnalate in diverse situazioni di salute, come la fascite plantare, il piede piatto e il diabete 24,29,30. Negli studi futuri, potrebbe aiutare a valutare la funzione del piede tra diverse popolazioni in una misurazione multidimensionale.

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Protocol

Questo studio è stato condotto presso il Centro di Medicina e Riabilitazione dello Sport dell'Università dello Sport di Shanghai ed è stato approvato dal comitato etico dell'Università dello Sport di Shanghai (n. 102772020RT001). Prima del test, ai partecipanti sono stati forniti dettagli sullo scopo e sulle procedure sperimentali; Tutti i partecipanti hanno firmato il consenso informato.

1. Selezione dei partecipanti

  1. Includere partecipanti che (1) hanno un'età superiore ai 60 anni; (2) può mantenere la posizione eretta da solo; (3) è in grado di camminare autonomamente, senza l'aiuto di altri, protesi o ausili per la mobilità; (4) è in grado di visualizzare una normale funzione cognitiva e di comprendere le procedure e le istruzioni del test. Escludere i partecipanti a cui (1) è stata diagnosticata una grave malattia cardiopolmonare; (2) diagnosticato con disturbi del motoneurone, come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson; e (3) hanno avuto una storia di trauma agli arti inferiori nell'ultimo anno sono stati esclusi.
    NOTA: Per valutare la funzione del sistema del core del piede, per questo studio sono stati reclutati 42 partecipanti anziani e 42 partecipanti giovani i cui dati demografici corrispondevano al gruppo anziano (gruppo di controllo). La dimensione del campione è stata calcolata per il test t con l'impostazione di α = 0,05, potenza (1 − β) = 0,95 e dimensione dell'effetto = 0,8. Il risultato mostra che 42 partecipanti in ciascun gruppo dovrebbero essere inclusi in questo studio.

2. Sottosistema attivo

NOTA: I test di morfologia e forza dei muscoli intrinseci ed estrinseci del piede sono utilizzati per valutare il sottosistema attivo.

  1. Morfologia muscolare
    1. Accendere l'ecografo muscoloscheletrico, quindi fare clic sul pulsante Blocca . Collegare il connettore della sonda alla porta di connessione sul lato posteriore dell'host e bloccare il pulsante di blocco della sonda . Fare clic sul pulsante iStation , quindi fare clic su Nuovo paziente. Inserisci l'ID, il nome, il sesso e la data di nascita di ciascun partecipante.
      NOTA: Il cavo della sonda deve essere sistemato correttamente e posizionato in una posizione in cui non venga facilmente calpestato per garantire che il cavo non sia impigliato con altri oggetti. Posizionare la sonda in un luogo sicuro per evitare collisioni e danni.
    2. Abduttore dell'alluce (AbH): applicare il gel di accoppiamento a ultrasuoni al centro della linea di scansione della tuberosità e della tuberosità navicolare. Posizionare la sonda sulla tuberosità calcaneare mediale verso la tuberosità navicolare. Spostare la sonda in modo visivo per catturare la parte più spessa dell'AbH, quindi fare clic sul pulsante Salva per salvare l'immagine fissa.
      1. Quindi, ruotare la sonda di 90° per ottenere l'immagine in sezione trasversale dell'AbH e salvare l'immagine.
        NOTA: Mantenere un buon contatto tra la sonda e la pelle senza applicare una pressione eccessiva nelle misurazioni della morfologia muscolare.
    3. Flessore breve delle dita (FDB): allineare la sonda longitudinalmente sulla linea dal tubercolo mediale del calcagno al terzo dito del piede e scansionare il muscolo per misurare lo spessore. Ruotare la sonda di 90° per ottenere l'immagine della sezione trasversale.
    4. Quadrato plantare (QP): allineare la sonda longitudinalmente lungo le fibre muscolari in corrispondenza dell'articolazione talocaneonavicolare. Spostare la sonda a vista per individuare la parte più spessa di QP. Acquisizione di tre immagini per la misurazione dello spessore. Ruotare la sonda di 90° per ottenere immagini in sezione trasversale.
      NOTA: QP si trova in profondità nella FDB.
    5. Flessore breve dell'alluce (FHB): segnare il primo metatarso, applicare il gel di accoppiamento a ultrasuoni, quindi posizionare la sonda longitudinalmente lungo l'asta. Spostare la sonda verso l'alto per catturare la parte più spessa dell'FHB, quindi ruotare la sonda di 90° per ottenere l'immagine della sezione trasversale.
    6. Peroneus longus and brevis (PER): Istruire i partecipanti a sdraiarsi in posizione supina. Segna la testa del perone e il bordo inferiore del malleolo laterale e segna il 50% della linea che collega i due punti. Applicare il gel di accoppiamento e posizionare la sonda per catturare lo spessore. Per ottenere l'immagine della sezione trasversale, ruotare la sonda di 90° nel punto in cui è stata effettuata la misurazione dello spessore.
    7. Tibiale anteriore (TA): Applicare il gel di accoppiamento davanti al polpaccio oltre il 20% della distanza tra la testa del perone e il bordo inferiore del malleolo laterale. Posizionare la sonda longitudinalmente lungo il TA per ottenere una misura di spessore.
      NOTA: A causa del raggio di scansione della sonda, il CSA dell'TA non può essere acquisito completamente.
    8. Misurazione dell'immagine: cerca le immagini acquisite in precedenza sul lato destro dello schermo. Usa la trackball per spostare il cursore, seleziona un'immagine e fai clic sul pulsante Imposta . Quindi, fai clic sul pulsante Misura . Gli elementi di misurazione vengono visualizzati sul lato sinistro dello schermo.
      1. Spessore: utilizzare la trackball per spostare il cursore, selezionare la misurazione della distanza e fare clic sul pulsante Imposta . Segna i due punti della parte più spessa del muscolo nell'immagine (Figura 1 e Figura 2). Registrare la distanza per lo spessore.
      2. Area della sezione trasversale (CSA): usa la trackball per spostare il cursore per tracciare la periferia del muscolo nell'immagine. Dopo aver tracciato la sezione trasversale dell'intero muscolo, fare clic sul pulsante Imposta (Figura 1 e Figura 2). Registrare l'area per il CSA.
  2. Forza muscolare
    1. Inserire la chiavetta Bluetooth del dinamometro nell'interfaccia USB del computer. Aprire il dinamometro e il software di raccolta dati FET e fare clic sul pulsante Avvia indicatore per attendere l'associazione automatica.
    2. Prova di resistenza alla flessione della punta (FT1)
      1. Chiedi al partecipante di sedersi su una sedia con una flessione di 90° dell'articolazione del ginocchio e della caviglia. Fissare il dinamometro sul lato anteriore del telaio in legno. Collegare l'alluce al dinamometro tramite moschettone (Figura 3B).
        NOTA: Regolare le barre appropriate per evitare dolore durante il test.
      2. Scambia i pannelli dietro il piede per assicurarti che il tallone alla testa del primo metatarso sia supportato pur consentendo una flessione della punta senza problemi. Regolare il moschettone in modo che la punta produca una forza di base costante, quindi fare clic sul pulsante Reset per azzerare il dinamometro.
      3. Fare clic sul pulsante Start Gauge nel software. Chiedi al partecipante di rimanere stabile fino a quando non gli viene chiesto di flettere l'alluce, tirare il più forte possibile per 3 secondi, quindi rilassare la presa. Fare clic sul pulsante Stop Gauge e salvare i dati raccolti.
    3. Test di resistenza alla flessione della punta (FT2-3 e FT2-5)
      1. Utilizzare le barre metalliche a forma di T per il fissaggio al dinamometro. Istruisci il partecipante a flettere il 2°-3° dito o il 2°-5° dito del piede. Eseguire una procedura di prova simile a quella del test FT1 (Figura 3C,D).
    4. Test di Doming
      1. Posizionare il dinamometro contro il tubercolo scafoide. Istruire il partecipante a far scorrere l'avampiede verso il tallone o ad alzare l'arco il più possibile senza sollevare o arricciare le dita dei piedi, il che comporterebbe un "accorciamento" del piede e un aumento dell'arco longitudinale mediale (Figura 3A).
      2. Quindi, chiedi al partecipante di fare la massima contrazione volontaria per 3 s. Eseguire la raccolta dei dati come i precedenti test di flessione delle dita dei piedi (passaggi 2.2.2 e 2.2.3).
        NOTA: registrare tre prove riuscite per l'elaborazione dei dati e fornire un tempo di riposo sufficiente tra le prove per evitare l'affaticamento.
    5. Aprire la finestra di elaborazione del software del programma e importare i file CSV dei dati di resistenza originali.
      1. Forza di flessione della punta (FT1, FT2-3, FT2-5): Fare clic sul pulsante Esegui , selezionare l'opzione Calcolo automatico nell'elenco dei calcoli, quindi fare clic sul pulsante Calcolo . Il software calcolerà attivamente la forza di picco della presa della punta (Figura 4).
      2. Dati di forza doming: Importa i dati originali nel software e fai clic sul pulsante Esegui . Selezionare l'opzione Calcolo manuale nell'elenco di calcolo. Quindi, trascinare manualmente la finestra mobile di 0,5 s, dove la curva di forza ha la forma di un plateau, e il software calcolerà automaticamente la forza media nella finestra (Figura 5).

Figure 1
Figura 1: Immagini ecografiche rappresentative di tre muscoli intrinseci. (A) Immagine di spessore dell'allucide abduttore; (B) area della sezione trasversale dell'allucide abduttore; (C) immagine dello spessore del flessore breve delle dita; (D) area della sezione trasversale del flessore breve delle dita; (E) immagine dello spessore del quadrato plantare; e (F) area della sezione trasversale del quadrato plantare. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Immagini ecografiche rappresentative di tre muscoli estrinseci. (A) Immagine dello spessore del flessore breve dell'alluce; (B) area della sezione trasversale del flessore breve dell'alluce; (C) immagine dello spessore dei muscoli peroneo lungo e breve; (D) area della sezione trasversale dei muscoli peroneo lungo e breve; e (E) immagine dello spessore del tibiale anteriore. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Test di forza muscolare del piede. (A) Test di Doming; (B) prova di resistenza alla flessione della punta (FT1); (C) prova di resistenza alla flessione della punta (FT2-3); (D) prova di resistenza alla flessione della punta (FT2-5). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Grafico rappresentativo della forza di flessione della punta. La forza di picco della flessione della punta viene calcolata come il valore medio di sei punti dati attorno al punto di picco selezionato. Nel software personalizzato, è programmato che 10 punti, inclusa la forza di picco, rimangano relativamente stabili per evitare falsi picchi, il che significa che i restanti nove punti non superano ±0,5 del valore di picco. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Grafico rappresentativo della forza di doming. La forza di massima contrazione volontaria viene calcolata per la forza di cuping. È presente una finestra mobile di 0,5 s per determinare dove si trova la curva di forza a forma di plateau, che può essere trascinata manualmente. L'intensità del doming è programmata per calcolare il valore medio della finestra di selezione (0,5 ms). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

3. Sottosistema passivo

NOTA: I test ND e foot posture index-6 (FPI-6) sono stati applicati per valutare la struttura del piede (sottosistema passivo).

  1. Test di caduta navicolare (ND)
    1. Assemblare il calibro del nonio di altezza con la base, il blocco di fissaggio e l'artiglio di incisione. Per specificare la tuberosità navicolare, estendere l'artiglio di incisione attraverso un bastoncino. Posizionare il calibro a corsoio di altezza sulla piattaforma orizzontale.
      NOTA: Il test ND viene eseguito sulla stessa piattaforma orizzontale.
    2. Chiedi ai partecipanti di sedersi su una sedia regolabile in altezza e di girarsi lateralmente per consentire la visualizzazione dell'arco longitudinale mediale. Palpare la tuberosità navicolare e segnarne la posizione. Chiedi ai partecipanti di sedersi in una posizione in cui le articolazioni del ginocchio, dell'anca e della caviglia formano un angolo di 90°.
    3. Palpare gli aspetti mediale e laterale della testa dell'astragalo del partecipante. Supinare e pronare l'articolazione sottoastragalica fino a quando i lati mediale e laterale dell'astragalo sono posizionati in modo uniforme.
    4. Allineare la testa dell'artiglio con la tuberosità navicolare contrassegnata. Leggere e annotare l'altezza in questa posizione non portante (altezza 1).
    5. Istruire i partecipanti a stare in piedi e a mantenere la posizione normale, bilaterale e portante. Registrare coerentemente l'altezza (altezza 2).
    6. Definire il movimento verticale della tuberosità navicolare (cioè altezza 1-altezza 2) nel piano sagittale come ND.
      NOTA: Nel corso del test ND, i partecipanti devono tenere la linea dritta e guardare dritto davanti a sé.
  2. Indice di postura del piede-6 (FPI-6)
    1. Eseguire il test FPI-6 sulla piattaforma orizzontale come nel test ND (passaggio 3.1.1).
    2. Istruisci i partecipanti a fare diversi passi, marciando sul posto, e poi a stare in piedi nella loro posizione rilassata con il supporto del doppio arto. Informali di stare fermi per circa 2 minuti durante la valutazione.
    3. Palpare la testa dell'astragalo e valutarne la posizione sui lati laterale e mediale.
    4. Palpare la curvatura malleolare laterale e segnare la curvatura malleolare sopra- e infra-laterale.
    5. Osserva la posizione del piano frontale calcaneare e segna l'angolo tra la faccia posteriore del calcagno e l'asse lungo del piede.
    6. Applicare il palato all'articolazione talonavicolare (TNJ) e incidere il rigonfiamento o il concavo in quest'area.
    7. Palatevi e osservate la curva dell'arcata longitudinale mediale e segnatene l'altezza e la congruenza.
    8. Osserva l'avampiede direttamente dietro e in linea con l'asse lungo del tallone e segna la posizione relativa dell'avampiede sul retropiede (abduzione/adduzione).
      NOTA: In questo test, ogni elemento viene valutato come -2, -1, 0, 1 e 2 (vedere il file supplementare 1).

4. Sottosistema neurale

NOTA: Nella valutazione del sottosistema neurale, sono stati applicati la soglia di tocco della luce plantare e un discriminatore a due punti (TPD) per valutare la sensibilità plantare.

  1. Soglia tattile di luce plantare
    1. Preparare il kit monofilamento Semmes-Weinstein (SWM), composto da 20 pezzi. Ogni kit SWM ha un numero indice che va da 1,65 a 6,65 (1,65, 2,36, 2,44, 2,83, 3,22, 3,61, 3,84, 4,08, 4,17, 4,31, 4,56, 4,74, 4,93, 5,07, 5,18, 5,46, 5,88, 6,10, 6,45 e 6,65), che è correlato a una forza di rottura calibrata (ad esempio, l'indice 1,65 è l'equivalente di 0,008 g di forza).
      NOTA: Più alto è il valore dell'indice, più rigido e difficile è piegare.
    2. Segna le regioni di prova nella pianta plantare, tra cui il primo dito (T1), il primo testa metatarsale (MT1), il terzo testa metatarsale (MT3), il quinto testa metatarsale (MT5), il mesopiede (M) e il tallone (H).
    3. Applicare 4.74 SWM alle eminenze tenari dei partecipanti per sentire lo stimolo, che riceveranno sulla pianta plantare nel test formale. Istruire i partecipanti a dire "sì" e informare l'esaminatore del sito accurato in modo chiaro e forte ogni volta che i partecipanti percepiscono lo stimolo sensoriale di SWM in qualsiasi sito testato.
      NOTA: Ogni regione contrassegnata può essere sostituita da un numero specifico per comodità di memoria.
    4. Posizionare ogni partecipante in posizione prona su un lettino per trattamenti standard rivolto lontano dall'esaminatore con il piede appeso al bordo del lettino. Chiedi loro di chiudere gli occhi e indossare le cuffie per evitare l'assistenza della vista e ridurre al minimo le distrazioni, rispettivamente.
    5. Applicare SWM perpendicolarmente alla pelle nella regione di destinazione. La pressione è appropriata fino a quando l'SWM in nylon non viene piegato per formare una forma a "C". Quindi, tenerlo premuto per 1 s prima di rimuoverlo. 4.74 SWM viene prima applicato sulla regione contrassegnata e viene utilizzato un algoritmo di stepping 4-2-1 per standardizzare la valutazione21. Testare sei regioni plantari in modo casuale.
      NOTA: Prevedere alcuni secondi di riposo nell'intervallo dei percorsi in caso di disturbi sensoriali tra le regioni contrassegnate. L'ultimo SWM rilevato viene considerato come la soglia per quel sito.
  2. Discriminatore a due punti (TPD)
    1. Preparare il dispositivo discriminatore a due punti. Il dispositivo regolabile ha diverse distanze, che vanno da 1 mm a 15 mm.
      NOTA: Un lato del quadrante varia da 1 mm a 8 mm e ruotando il quadrante sull'altro lato va da 9 mm a 15 mm.
    2. Contrassegnare le sei regioni di prova nella suola plantare, che sono le stesse del test della soglia di contatto con luce plantare (passaggio 4.1.2).
    3. Per far sì che i partecipanti acquisiscano familiarità con il processo di test, applicare il discriminatore a due punti nella punta del dito medio dei partecipanti. Chiedi loro di dire "uno" se hanno percepito un punto o "due" se hanno percepito due punti.
      NOTA: La posizione del test è la stessa del test della soglia di tocco della luce plantare. I partecipanti devono tenere gli occhi chiusi.
    4. Iniziare il test dalla distanza massima (8 mm), quindi diminuire la distanza della larghezza di 5 mm fino a quando i partecipanti non riportano un punto. Spostare il dispositivo con incrementi di 1 mm applicando la randomizzazione di uno o due punti fino a quando i partecipanti non sono in grado di identificare in modo coerente due punti a una larghezza di prova.
      NOTA: Tre volte l'identificazione corretta del tocco a due punti su cinque tocchi è definita positiva. L'ultimo valore a due punti viene registrato come valore limite TPD.

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Representative Results

In questo studio, 84 partecipanti sono stati inclusi per la misurazione. Il gruppo dei giovani comprendeva 42 studenti universitari con un'età media di 22,4 ± 2,9 anni e un'altezza compresa tra 1,60 ± 0,05 m. Il gruppo di anziani comprendeva 42 anziani residenti in comunità con un'età media di 68,9 ± 3,3 anni e un'altezza compresa tra 1,59 ± 0,05 m.

Risultati rappresentativi del sottosistema attivo
La morfologia e la forza dei muscoli del piede vengono utilizzate per determinare la funzione del sottosistema attivo. I dati sulla forza muscolare sono normalizzati in base al peso (N/kg). Come mostrato nella Figura 6, rispetto ai partecipanti giovani, le forze muscolari del piede erano più basse negli anziani per tutti i test (doming, t(82) = -6,81, p < 0,001; FT1, t(82) = -7.48, p < 0.001; FT2-3, t (82) = -5.51, p < 0.001; FT2-5, t(82) = -6.91, p < 0.001).

Per quanto riguarda la morfologia muscolare (Figura 7), ci sono state differenze significative di spessore nella maggior parte dei muscoli ad eccezione dell'AT tra due gruppi (AbH, t(82) = -4,59, p < 0,001; FDB, t(82) = -2,91, p < 0,001; QP, t(82) = -3.83, p < 0.001; FHB, t(82) = -5,57, p < 0,001; PER, t(82) = -3.033, p = 0.003; TA, t(82) = -1.52, p = 0.13). Inoltre, ci sono state differenze significative nella CSA tra i due gruppi (AbH, t(82) = -3,55, p < 0,001; FDB, t(82) = -2.66, p < 0.001; QP, t(82) = -4.09, p < 0.001; FHB, t(82) = -5.70, p < 0.001; PER, t(82) = -3,63, p < 0,001) (Figura 8).

Figure 6
Figura 6: Differenza nella forza muscolare del piede tra i gruppi. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: Differenza di spessore muscolare tra i gruppi. AbH, allucioni abduttorie; FDB, flessore breve delle dita; QP, quadratus plantae; FHB, flessore breve dell'alluce; PER, muscoli peroneo lungo e breve; TA, tibiale anteriore. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8: Differenza nell'area della sezione trasversale muscolare tra i gruppi. CSA, area della sezione trasversale; AbH, allucioni abduttorie; FDB, flessore breve delle dita; QP, quadratus plantae; FHB, flessore breve dell'alluce; Muscoli PER, peroneo lungo e breve. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Risultati rappresentativi del sottosistema passivo
Per il sottosistema passivo, sono stati applicati i test ND e FPI-6 per valutare la struttura e la postura del piede. Rispetto ai partecipanti giovani, la distanza ND e il punteggio FPI-6 erano più alti negli anziani (ND, t(82) = 4,01, p < 0,001; FPI-6, t (82) = 2,80, p = 0,006) (Figura 9).

Figure 9
Figura 9: Differenza nei risultati del sottosistema passivo tra i gruppi. ND, test di caduta navicolare; FPI-6, indice di postura del piede-6. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Risultati rappresentativi del sottosistema neurale
In questo studio, la soglia di tocco della luce plantare e la TPD vengono utilizzate per determinare la sensibilità della sensazione plantare. In totale, vengono selezionate sei regioni del piede per entrambe le misurazioni del sottosistema neurale, tra cui il primo dito (T1), la prima testa metatarsale (MT1), la terza testa metatarsale (MT3), la quinta testa metatarsale (MT5), il mesopiede (M) e il tallone (H)31.

Come mostrato nella Figura 10, rispetto ai partecipanti giovani, le soglie di tocco leggero plantare di sei regioni erano più alte negli anziani (T1, t(82) = 8,12, p < 0,001; MT1, t(82) = 7,98, p < 0,001; MT3, t(82) = 4,07, p < 0,001; MT5, t(82) = 5,14, p < 0,001; M, t(82) = 5,76, p < 0,001; H, t(82) = 4.78, p < 0.001).

Figure 10
Figura 10: Differenza nella soglia di tocco della luce plantare tra i gruppi. T1, il primo dito; MT1, la prima testa metatarsale; MT3, la terza testa metatarsale; MT5, la quinta testa metatarsale; M, il mesopiede; H, il tallone. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Come mostrato nella Figura 11, rispetto ai partecipanti giovani, la TPD di sei regioni era più alta negli anziani (T1, t(82) = 7,58, p < 0,001; MT1, t(82) = 7,66, p < 0,001; MT3, t(82) = 7,93, p < 0,001; MT5, t(82) = 7,83, p < 0,001; M, t(82) = 5.36, p < 0.001; H, t(82) = 3.45, p < 0.001).

Figure 11
Figura 11: Differenza nella discriminazione a due punti tra i gruppi. T1, il primo dito; MT1, la prima testa metatarsale; MT3, la terza testa metatarsale; MT5, la quinta testa metatarsale; M, il mesopiede; H, il tallone. L'asterisco indica la differenza significativa tra i gruppi di giovani e anziani. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Il protocollo presentato viene utilizzato per misurare le caratteristiche del piede negli anziani, che fornisce una valutazione completa per studiare la stabilità del core del piede, compresi i sottosistemi passivo, attivo e neurale. Questo nuovo paradigma illumina la funzione del piede che interagisce per stabilizzare il piede e sostenere la funzione sensomotoria nelle attività quotidiane33. In studi precedenti, i ricercatori hanno prestato maggiore attenzione all'esplorazione della deformità del piede; resistenza alla flessione delle dita dei piedi; diminuzione della sensorialità plantare; e altre condizioni patologiche, come diabete, neuropatia periferica e dolore al tallone, negli anziani 21,34,35,36. La funzione dei muscoli intrinseci del piede e l'interazione tra i tre sottosistemi sono stati ignorati nelle precedenti valutazioni del piede. Con una maggiore attenzione ai muscoli intrinseci del piede, nella pratica clinica sono stati utilizzati diversi metodi qualitativi, come il test muscolare manuale, la presa della carta e i test positivi intrinseci 7,37. Tuttavia, questi metodi sono limitati in quanto si concentrano sul contributo dei muscoli intrinseci nella produzione della flessione delle dita dei piedi, piuttosto che sulla funzione dell'arco di supporto, che è più importante5.

Come fatto in questo protocollo, l'esame di ogni sottosistema, cioè tramite la soglia di tocco della luce plantare e la TPD per il sottosistema neurale, l'ND e l'FPI-6 per il sottosistema passivo, nonché la forza dei muscoli intrinseci ed estrinseci del piede per il sottosistema attivo, può fornire informazioni per identificare diverse strade per la funzione del piede dal punto di vista di un sistema del piede multifunzionale. Come accennato in precedenza, questi metodi qualitativi sono facili da implementare nella valutazione funzionale clinica. Tuttavia, l'affidabilità, la validità e la qualità dell'azione durante il processo devono essere chiarite5.

Inoltre, per quanto riguarda i sottosistemi passivi e neurali, sono stati condotti molti studi per indagare l'effetto dell'invecchiamento sulle caratteristiche correlate, tra cui la sensibilità sensoriale plantare e la postura del piede. È ampiamente accettato che la sensorialità plantare diminuisca significativamente negli anziani, e la loro morfologia del piede è più incline ad una postura di pronazione38,39. Come valutazione funzionale, il test di forza muscolare del piede è considerato come una misurazione diretta del sottosistema attivo.

A causa del coinvolgimento simultaneo dei muscoli intrinseci ed estrinseci, la forza dei muscoli intrinseci è difficile da isolare e valutare in studi precedenti. Pertanto, vengono applicate diverse valutazioni della forza per separare i contributi dei muscoli intrinseci ed estrinseci del piede, compresi i test di flessione e doming delle dita dei piedi. Il movimento di doming, noto come allenamento del piede corto nella pratica clinica, viene eseguito per quantificare la forza dei muscoli intrinseci con un dinamometro. La sua buona affidabilità (ICCs, 0,816-0,985) è stata chiarita in un precedente studio28. L'utilizzo dello stesso dispositivo di misurazione della forza in uno stato fisso, fornisce confronti diretti tra muscoli intrinseci ed estrinseci, anche tra dati attuali e futuri. Nel frattempo, come misura indiretta del muscolo intrinseco del piede, la morfologia muscolare (spessore e CSA) è determinata dagli ultrasuoni, che sono stati applicati in studi pertinentisul piede 40,41.

Nel presente studio, i risultati hanno mostrato una differenza significativa nelle caratteristiche del sottosistema attivo tra i gruppi giovani e anziani, che è coerente con gli studi precedenti 41,42. Come mostrato nella Figura 6, rispetto ai giovani adulti, i partecipanti anziani hanno avuto una diminuzione di circa il 29-39% della forza muscolare del piede (doming, FT1, FT2-3 e FT2-5). Allo stesso modo, c'erano differenze significative tra i gruppi nella morfologia muscolare del piede (spessore e CSA) (Figura 7 e Figura 8).

I seguenti passaggi del protocollo sono fondamentali per studiare le caratteristiche del sistema del nucleo del piede e sono associati a una misurazione accurata. a) Durante i test del sottosistema neurale, i partecipanti sono istruiti a rispondere in modo chiaro e forte ogni volta che percepiscono la stimolazione sensoriale. Pertanto, conduci questi test in una stanza separata e tranquilla per garantire l'accuratezza e assicurarti che i partecipanti abbiano acquisito familiarità con il test. b) Nel test di morfologia muscolare, applicare una pressione minima alla sonda ecografica per ridurre la deformazione dei tessuti molli. Il test e l'elaborazione delle immagini devono essere eseguiti dallo stesso valutatore43. c) Correggere l'allineamento del piede nei test ND e FPI-6 per la corretta misurazione della postura del piede. d) Nella prova di resistenza, assicurarsi della corretta configurazione del dinamometro e del telaio di fissaggio in legno. Misura il movimento di cupola e flessione della punta con buona qualità. e) L'affaticamento dei muscoli plantari intrinseci del piede aumenterà la ND e quindi cambierà ulteriormente la postura del piede44. Sebbene nessuna prova diretta abbia esplorato l'associazione tra affaticamento muscolare del piede e sensorialità plantare, uno studio precedente ha riportato che la capacità sensoriale della pelle si riduce dopo aver indotto affaticamento degli arti superiori e inferiori45. Pertanto, il test di forza dovrebbe essere eseguito per ultimo e ai partecipanti dovrebbe essere dato il tempo di riposare tra ogni prova per evitare il carico cognitivo e l'affaticamento muscolare.

Quando si implementano le misurazioni, è necessario considerare diverse limitazioni. In primo luogo, considerando la configurazione anatomica e biomeccanica dei muscoli intrinseci del piede, si è sospettato che questi muscoli contribuissero a fornire informazioni sensoriali immediate attraverso i recettori sensoriali, piuttosto che produrre ampi movimenti articolari5. Tuttavia, a causa dei limiti tecnologici, attualmente non esiste un metodo appropriato per valutare la funzione sensoriale dei muscoli intrinseci del piede e il suo effetto sulla funzione del piede. In secondo luogo, vengono applicati gli ultrasuoni, piuttosto che la risonanza magnetica, per determinare la morfologia, che è considerata il metodo gold standard per quantificare il tessuto del piede46. Negli studi futuri, la risonanza magnetica dovrebbe essere applicata per ottenere maggiori informazioni sulla muscolatura del piede. Inoltre, la mancanza di un corrispondente approccio multimodale è effettivamente un limite di questo studio. Studi futuri esploreranno ulteriormente l'associazione di fattori rilevanti con i risultati della funzione fisica negli anziani.

Come interfaccia diretta tra il corpo e il suolo, il piede contribuisce alla raccolta di informazioni somatosensoriali e si adatta alle diverse condizioni di carico attraverso la coordinazione tra i controlli dell'attività muscolare e le deformazioni dell'arco funzionale47. Diverse caratteristiche del sistema centrale del piede sono cambiate negli individui con piede piatto, fascite plantare, diabete e persino individui anziani sani 14,22,48,49. La stabilità del nucleo del piede è anche radicata nell'interdipendenza funzionale di questi tre sottosistemi. La misurazione delle caratteristiche in un sottosistema non fornirebbe una visione completa per valutare la funzione del piede.

Questo protocollo si basa sulla composizione del sistema del core del piede, che potrebbe fornire prove per la comunità scientifica. Nella pratica clinica, questo protocollo aiuterà a valutare l'effetto dei programmi di cura del piede e della riabilitazione muscolare del piede per il trattamento delle condizioni del piede, come il piede piatto, la fascite plantare e il dolore al tallone. Come segmento dell'arto inferiore, il piede svolge un ruolo importante nella stabilità posturale nella maggior parte delle posture e delle attività dinamiche. Pertanto, potrebbe fornire informazioni sulla funzione del piede nella ricerca futura sull'assistenza infermieristica delle malattie e sul controllo neuromuscolare.

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Disclosures

Gli autori non hanno conflitti di interesse.

Acknowledgments

Gli autori riconoscono il finanziamento del Programma di Allevamento del Decimo Ospedale del Popolo di Shanghai (YNCR2C022).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Diagnostic Ultrasound System Mindray It is used in clinical ultrasonic diagnostic examination.
ergoFet dynamometer ergoFet It is an accurate, portable, push/pull force gauge, which is designed to be a stand-alone gauge for capturing individual force measurements under any
job condition.
Height vernier caliper It is an accurate measure tool for height.
LabVIEW It is a customed program software for strength analysis.
Semmes-Weinstein monofilaments Baseline It consists of 20 pieces, and each SWM haves an index number ranging from 1.65 to 6.65, that is related with a calibrated breaking force.
Two-Point Discriminator Touch Test It is a set of two aluminum discs, each containing a series of prongs spaced between 1 to 15 mm apart.

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Lai, Z., Hu, X., Xu, L., Dong, K., Wang, L. Evaluating the Function of the Foot Core System in the Elderly. J. Vis. Exp. (181), e63479, doi:10.3791/63479 (2022).

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