Чи може устілка для людей, що страждають ожирінням, утримувати склепіння стопи від багаторазових гіпернавантажень
Анотація
Передумови
Устілки часто застосовуються як профілактична терапія деформації плоскостопості, але терапевтичний вплив на людей із ожирінням все ще залишається суперечливим. Ми мали на меті дослідити вплив використання устілок на залежні від часу зміни зводу стопи під час імітації багаторазового навантаження, розробленої для представлення 20 000 суміжних кроків у осіб зі значенням ІМТ в діапазоні 30–40 кг/м 2. .
Методи
Вісімнадцять трупних стоп були випадковим чином розділені на такі три групи: нормальні, ожиріння та устілки. На ноги було застосовано десять тисяч циклічних навантажень 500 Н (нормальна група) або 1000 Н (ожиріння та групи устілок). Ми виміряли залежність від часу зміни висоти дуги та розрахували індекс кісткової дуги (BAI), гнучкість арки та поглинання енергії.
Результати
Нормальна група підтримувала більше 0,21 BAI, що є діагностичним критерієм нормальної дуги, протягом 10000 циклів; однак BAI становив менше 0,21 на 1000 циклів у групі із ожирінням (середнє значення 0,203; 95% довірчий інтервал [ДІ] 0,196–0,209) та на 6000 циклів у групі устілок (середнє значення 0,0200; 95% ДІ 0,191–0,209) ). Хоча спостерігалося значне залежне від часу зниження гнучкості та поглинання енергії як в групах ожиріння, так і устілок (
Передумови
Деформація плоскостопості у дорослих (AAFD) - це розлад стопи, що характеризується колапсом медіальної поздовжньої дуги, викраденням передньої частини стопи та еверзією задньої ноги [1]. Ця деформація стопи пов’язана з поступовою втратою функції з інтенсивним болем і спричиняє розлад ходи в повсякденній діяльності (ADL) [2]. Хоча етіологія AAFD залишається незрозумілою, вважається, що значення високого індексу маси тіла (ІМТ) є фактором ризику AAFD як у чоловіків, так і у жінок [3].
Устілки часто використовуються як консервативне лікування першої лінії ААФД через їх безпосередню доступність, меншу вартість та простоту використання пацієнтом [2, 4, 5]. Повідомлялося про кінематичний та терапевтичний ефект устілок у пацієнтів з AAFD [6, 7], а деякі кінематичні дослідження продемонстрували, що устілки зменшують ненормальні рухи, такі як еверзія переднього і підтаранного суглоба при одноразовому навантаженні при AAFD [8, 9] . Однак вплив устілок на AAFD при ожирінні залишається суперечливим [6, 10], оскільки ці ненормальні рухи погіршуються із збільшенням осьового навантаження [11, 12]. Одне подальше дослідження повідомило, що ІМТ> 30 кг/м 2 мали 62,5% пацієнтів з АФЗ, у яких консервативне лікування не вдалося. Ці результати дозволяють припустити, що ефективність устілок може бути обмежена характеристиками пацієнта, а час може змінити ефект устілок для людей із ожирінням.
Метою цього дослідження було дослідити наслідки використання устілок на залежні від часу зміни в структурі зводу трупних стоп під час багаторазового навантаження. Наша експериментальна модель була розроблена для представлення 20 000 суміжних кроків (15–18 км ходьби) у осіб з ІМТ 30–40 кг/м 2. Ми запитали: (1) чи може устілка утримувати дугу стопи від багаторазового навантаження при наявності ожиріння і (2) чи впливає використання устілки на гнучкість та енергопоглинання дуги стопи при ожирінні?
Методи
Підготовка зразка
Це дослідження було схвалено нашою інституційною комісією з огляду (IRB). Всі зразки були отримані за програмою донорства тіла, яку проводив Медичний університет Саппоро (Ширагіку-кай). Ця програма передає їх тіла на медичну освіту та дослідження після смерті. На пожертву учасники погодились, поки вони живі. Ми вивчили 18 свіжих мерзлих трупних ніг у 4 жінок та 14 чоловіків середнім віком 82 роки (діапазон 59–93). Чотирнадцять екземплярів були лівими ногами, а 4 - правими. Тілесні стопи з деформаціями, включаючи контрактуру суглоба, післяопераційні рубці та низьку або високу дугу, оцінену за індексом кісткової дуги (BAI) [13], були виключені з цього дослідження. Зразки були випадковим чином розділені на такі три групи: нормальні ( = 6), ожирінням (n = 6) та устілкою (n = 6).
Кожен зразок вирізали на проксимальній третині гомілки. М'які тканини видаляли на 5 см від посічених кінців гомілки та малогомілкової кістки. Гомілка та малогомілкова кістка були закріплені за допомогою 2-міліметрових дротів Кіршнера і вбудовані в полі (метилметакрилат) з акриловою трубкою діаметром 5 см. Заднє сухожилля великогомілкової кістки було виставлене на 5 см проксимальніше від медіального лодочка, а горбиста ділянка човноподібного відділу була виставлена з мінімальним розрізом шкіри.
Стопа була встановлена на силовій пластині з гомілковим валом перпендикулярно пластині, а потім закріплена на спеціальному джизі в нейтральному положенні. Стан нормальної ваги моделювали, застосовуючи осьове навантаження 500 Н до нормальних зразків групи. Ожиріння моделювали, застосовуючи осьове навантаження 1000 Н (що представляє ожиріння класу I-II, діапазон ІМТ 30–40) до зразків групи ожиріння та групи устілок. Устілка (опора дуги, Nakamura Brace Co., Shimane, Японія) була розроблена для підтримки медіальної та бічної поздовжньої поперечної метатарзальної дуги стопи (рис. 1а). Устілка була виготовлена з силіконового каучуку, який має низький набір постійних компресій і зберігає свою первісну форму та механічні властивості після випробування на втому з 10000 циклів навантаження (рис. 1б).
Вид спереду та медіально на устілку з силіконової гуми. Устілка з силіконової гуми була розроблена для підтримки плеснової дуги та медіальної та бічної поздовжньої дуги стопи (a). Крива напруги-деформації силіконового каучуку. Синя лінія позначала криву напруги-деформації в першому циклі, а червона - криву напруги-деформації після 10000 циклів навантаження ()
Експериментальна система
Детально описана виготовлена експериментальна система, яка імітує фазу середньої ходи [14]. Навантаження наносили на проксимальний кінець зразків за допомогою машини для випробування матеріалів (AG-I, Shimadzu, Кіото, Японія). Навантаження встановлювали на рівні 500 Н (нормальна вага) або 1000 Н (ожиріння) і контролювали чотири навантажувальні клітини (FC22, Measurement Specialties Inc., Hampton, VA, USA; ємність 45 кгс, нелінійність ± 1% повної шкали) під силовою пластиною (рис. 2). Система циклічного осьового навантаження, яка складалася з машини для випробування матеріалів та ваги 500 Н або 1000 Н, підвішена на верхній поперечній головці, коливалась зі швидкістю поперечної головки 10 мм/с і виконувала до 10000 циклів . Ми використовували персональний комп'ютер із програмним забезпеченням для управління (Трапеція, Шимадзу, Кіото, Японія) для налаштування програми циклічного завантаження для досягнення навантажень від 0 до 500 Н або 1000 Н. Частота завантаження становила 1 цикл в секунду (1 Гц), і один цикл складався з фази, що несе вагу (визначається як сила, що прикладається до стопи принаймні 50 Н), і фази, що не несе ваги (визначається як менше 50 Н).