Foot and Ankle Structure and Function

Anatomie

Piciorul și glezna formează un sistem complex care constă din 28 de oase, 33 de articulații, 112 ligamente, controlate de 13 mușchi extrinseci și 21 de mușchi intrinseci.

Piciorul este subdivizat în picior posterior, picior mijlociu și picior anterior.

Funcționează ca o structură rigidă pentru susținerea greutății și poate funcționa, de asemenea, ca o structură flexibilă pentru a se adapta la terenul neuniform. Piciorul și glezna asigură diferite funcții importante care includ:

• Susținerea greutății corpului.
• Asigurarea echilibrului.
• Absorbția șocurilor.
• Transferul forțelor de reacție la sol.
• Compensarea malalinierii proximale.
• Substituirea funcției mâinii la persoanele cu amputație/paralizie a membrelor superioare.

Structură

Articulația gleznei sau tibio-talară constituie joncțiunea gambei și a piciorului. Componentele osoase ale articulației gleznei includ tibia distală, fibula distală și talusul.

Structurile anatomice aflate sub articulația gleznei cuprind piciorul, care include:

1. Piciorul posterior: Piciorul posterior, fața cea mai posterioară a piciorului, este alcătuit din talus și calcaneu, două dintre cele șapte oase tarsale. Articulația dintre talus și calcaneu este denumită articulația subtalară, care are trei fațete pe fiecare dintre talus și calcaneu.
2. Picior mijlociu: Mijlocul piciorului este alcătuit din cinci dintre cele șapte oase tarsale: navicularul, cuboidul și cuneiformele medial, mijlociu și lateral. Joncțiunea dintre partea posterioară și mijlocie a piciorului este denumită articulația lui Chopart, care include articulațiile talonaviculară și calcaneocuboidiană.
3. Piciorul anterior: Antepiciorul este fața cea mai anterioară a piciorului. Acesta include metatarsienele, falangele (degetele de la picioare) și oasele sesamoide. Există un metatarsian și trei falange pentru fiecare deget, cu excepția degetului mare, care are doar două falange. Articulația dintre mijlocul piciorului și antepicior formează articulația Lisfranc.

Articulația talocrurală (TC)

Articulația talocrurală este formată între tibia-fibulă distală și talus și este cunoscută în mod obișnuit ca articulația gleznei. Aspectul distal și inferior al tibiei – cunoscut sub numele de plafond – este conectat la fibulă prin intermediul ligamentelor tibiofibulare, formând o mortăciune puternică care se articulează distal cu cupola talară. Este o articulație articulată și permite mișcări de dorsiflexie și plantarflexie în plan sagital.

Articulația subtalară (ST) Articulația subtalară

Este cunoscută și sub numele de articulația talo-calcaneală și se formează între talus și calcaneu.

• Există trei fațete pe fiecare dintre talus și calcaneu.
• Articulația subtalară posterioară constituie cea mai mare componentă a articulației subtalare.
• Articulația subtalară permite inversiunea și eversiunea gleznei și a piciorului posterior.

Articulația midtarsală (MT)

Cunoscută și sub numele de articulația tarsală transversală sau articulația lui Chopart. Este o articulație în formă de S atunci când este privită de sus. Este formată din două articulații – articulația talonaviculară și articulația calcaneocuboidiană.

1. Articulația Talonaviculară (TN) – Formată între capul talar anterior și concavitatea de pe navicular. Nu are o capsulă proprie, ci mai degrabă împarte una cu cele două articulații talocalcaneale anterioare.
2. Articulația calcaneocuboidiană (CC) – Formată între fațeta anterioară a calcaneului și cuboidul posterior. Ambele suprafețe articulare, prezintă o suprafață convexă și concavă, articulația fiind convexă pe verticală și concavă pe transversală. Foarte puține mișcări au loc la nivelul acestei articulații.

Complexul articular tarsometatarsian (TMT)

Cunoscut și sub numele de articulația lui Lisfranc. Acest complex împarte mijlocul piciorului de antepicior.

Rândurile distale ale tarsului, inclusiv cele trei oase cuneiforme și cuboidul, se articulează cu baza fiecărui metatarsian pentru a forma complexul TMT. Este o articulație în formă de S și este împărțită în 3 coloane distincte:

• Medial – compus din primul metatarsian și cuneiformul medial.
• Mediană – compusă din al 2-lea și al 3-lea metatarsian, respectiv cuneiformele intermediare și laterale.
• Lateral – compusă din al 4-lea și al 5-lea metatarsian și cuboidul.

Articulațiile metatarsofalangiene (MTP) și articulațiile interfalangiene (IP)

Articulațiile MTP sunt formate între capetele metatarsiene și bazele corespunzătoare ale falangei proximale. Articulațiile interfalangiene ale degetelor de la picioare sunt formate între falangele degetelor de la picioare. Fiecare deget de la picior are articulații IP proximale și distale, cu excepția degetului mare, care are o singură articulație IP.

.

.

.

.

Articulație	Tip de articulație	Plan de mișcare	Mișcare	.
Articulația TC	Balama	Sagitală	Dorsiflexie & Plantarflexie
Articulația ST		Condiloidă	Principal transversală Câteva sagitală	Inversiune & Eversie Dorsiflexie & Plantarflexie
Articulația MT	Articulația TN -. Articulație sferică Articulația CC – Șaua modificată	În mare parte în transversală Câteva sagitală	Inversie & Eversie Flexie & Extensie
Articulația TMT	Planar
Articulația MTP		Condiloidiană		Sagitală Cel puțin Transversală	Flexie & Extensie Abducție & Adducție
Articulația IP	Balama	Balama	Sagitală	Flexie & Extensie

Cinematică

Articulația talocrurală

Vârful maleolei mediale este anterior și superior maleolei laterale, ceea ce face ca axa sa să fie oblică atât față de planul sagital, cât și față de cel frontal. Axa de rotație este de aproximativ 13°-18° lateral față de planul frontal și la un unghi de 8°-10° față de planul transversal. Este necesară mișcarea în alte planuri (cum ar fi planul orizontal și frontal) pentru a obține o mișcare completă pentru plantarflexie și dorsiflexie. Intervalul normal disponibil raportat pentru dorsiflexie variază în literatura de specialitate între 0°-16,5° și 0°-25°, iar acesta se modifică odată cu susținerea greutății. Intervalul normal de flexie plantară a fost raportat a fi în jur de 0°- 50°.

Articulația subtalară

Axa articulației subtalare se află la aproximativ 42° superior față de planul sagital și la aproximativ 16° până la 23° medial față de planul transversal. Literatura de specialitate prezintă intervale vaste de mișcare subtalară care variază de la 5° la 65°. ROM mediu pentru pronație este de 5° și de 20° pentru supinație. ROM de inversie și eversie a fost identificat ca fiind de 30° și, respectiv, 18°. Mișcarea totală de inversie-eversie este de aproximativ 2:1 și un raport de 3:2 între mișcarea de inversie și cea de inversie.

Articulația midtarsală

Articulația midtarsală se rotește pe două axe datorită anatomiei sale, ceea ce face ca mișcarea sa să fie complexă. Axa longitudinală (imaginea „A” de mai jos) se află la aproximativ 15° superior față de planul orizontal și la aproximativ 10° medial față de planul longitudinal. Axa oblică (imaginea „B” de mai jos) se află la aproximativ 52° superior față de planul orizontal și la 57° față de linia mediană. Axa longitudinală este apropiată de axa articulației subtalare, iar axa oblică este similară cu axa articulației talocrurale.

Blocarea articulației MT

O funcție importantă a piciorului este propulsia greutății în timpul fazei de sprijin. Această funcție este posibilă prin blocarea și deblocarea articulației MT. În timpul lovirii călcâiului, piciorul trebuie să fie flexibil pentru a se adapta la suprafață, iar articulația MT se deblochează pentru a asigura această flexibilitate. Mai târziu, în ciclul de mers, piciorul trebuie să acționeze ca o pârghie rigidă pentru a propulsa greutatea corpului înainte, ceea ce este posibil datorită blocării articulației MT. În timpul pronării/eversiunii piciorului, axele articulațiilor TN și CC sunt paralele între ele, ceea ce le facilitează deplasarea independentă și deblocarea articulației MT. Axele se încrucișează una cu cealaltă în timpul supinației/inversiei și blochează articulația MT, făcând dificilă mișcarea acesteia. Blackwood et al. au concluzionat că există o mișcare crescută a antepiciorului atunci când calcaneul este evertit. Acest lucru este în concordanță cu mecanismul de blocare a articulației MT.

Complexul articular Lisfranc

Gradul de mișcare sagitală pentru fiecare articulație TMT este prezentat mai jos

Articulația TMT	Grad de mișcare
1.6o
al 2-lea	0.6o
3rd	3.5o
4th	9.6o
5th	10.2o

Articulațiile MTP și IP

Articulațiile MTP sunt bi-axiale și se deplasează în plan sagital și transversal. Articulațiile MTP au o mișcare mai mare în plan sagital și foarte puțină mișcare în plan transversal. La articulațiile MTP, hiperextensia este de aproximativ 90° și flexia este de aproximativ 30° până la 50°. Articulațiile IP sunt articulații balama care limitează mișcarea într-o singură direcție.

Artrochinematica

Artrochinematica se referă la mișcarea suprafețelor articulare.

1. Articulația talocrurală – Talusul se rostogolește în cadrul morsei în timpul dorsiflexiei și plantarflexiei. În timpul dorsiflexiei, talusul se rostogolește anterior și alunecă posterior. În timp ce la plantarflexie, talusul se rostogolește posterior și alunecă anterior.
2. Articulația subtalară – Secundar anatomiei articulației subtalare, mișcarea cuplată a dorsiflexiei, abducției și eversiunii produce pronație, în timp ce mișcarea cuplată a plantarflexiei, adducției și inversiunii produce supinație. Prezintă două puncte de articulație – articulația talocalcanară anterioară și articulația talocalcanară posterioară. În timpul inversiei deschise a lanțului cinetic, calcaneu se rostogolește în inversie și alunecă/alunecă lateral. Iar în timpul eversiei, calcaneul se rostogolește în eversie și alunecă/alunecă medial.
3. Articulația mediotarsiană – Pentru articulația talonaviculară, navicularul concav se deplasează pe talusul convex și, prin urmare, rostogolirea și alunecarea sunt în aceeași direcție de mișcare. Articulația calcaneocuboidiană este o articulație în șa, deci direcția se schimbă în funcție de mișcare. În timpul flexiei-extensiei, cuboidul este concav și calcaneu este convex; Prin urmare, rostogolirea și alunecarea au loc în aceeași direcție ca și articulația talonaviculară. Cu toate acestea, în timpul abducției-aducției, cuboidul este convex, iar calcaneu este concav, și, prin urmare, rostogolirea și alunecarea au loc în direcția opusă.
4. Articulația Lisfranc – Secundar anatomiei osoase și ligamentare a complexului, rolul principal este stabilitatea piciorului mijlociu, deoarece are foarte puține mișcări. Are trei arcuri distincte, iar principala structură stabilizatoare a articulației TMT este un ligament în formă de Y cunoscut sub numele de ligamentul lui Lisfranc.
5. Articulațiile MTP și IP – Glisarea și rostogolirea se face în aceeași direcție ca și mișcarea pentru articulațiile MTP, deoarece baza concavă a falangei se deplasează pe capul convex al metatarsianului. Același lucru este valabil și pentru articulațiile IP, unde alunecarea și rostogolirea sunt în aceeași direcție, deoarece falanga distală concavă se deplasează pe falanga proximală convexă.

.

Articulație	Poziție închisă-pachetată	Poziție deschisă-pachetată	Model capsular	Suprafață concavă	Suprafață convexă	Concavă-Regula convexă Rularea & alunecare
Articulația talocrurală	Dorsiflexie completă	10o de flexie plantară și la jumătatea distanței dintre pronație și supinație	Limitarea flexiei plantare, deși, din punct de vedere clinic, dorsiflexie. Limitarea este mai frecventă.	Proximal – Morse formată de tibie, ligamentul tibiofibular și fibula		Distal – Suprafața trohleară a cupolei talare	Direcție opusă
Articulația subtalară	Inversie completă	Inversie/plantarflexie	Limitarea inversiei în artrita cronică. Limitarea eversiei în traumatisme.	Proximal – Fațeta anterioară, medie și posterioară a talusului		Distal – Calcaneal anterior, suprafața articulară mijlocie și posterioară a talonului	Direcție opusă
Articulația talonaviculară	Supinație completă	La jumătatea distanței dintre ROM-ul extrem	Limitarea dorsiflexiei, plantarflexiei, adducției și rotației interne.	Proximal – Capul talusului	Distal – Concavitate pe osul navicular pentru talus	Aceeași direcție
Articulația calcaneocuboidiană	Supinație completă	La jumătatea distanței dintre ROM extrem	Limitarea dorsiflexiei, plantarflexiei, adducției și rotației interne.	Distal – Cuboida este concavă în timpul flexiei-extensiei. Calcanul este concav în timpul adducției-abducției.	Proximal – Calcanul este convex în timpul flexiei-extensiei. Cuboidul este convex în timpul adducției-abducției.	Flexie-extensie = Aceeași direcție Adducție-abducție = Direcția opusă
Articulația Lisfranc	Supinație completă	La jumătatea distanței dintre supinație și pronație
1-a articulație MTP	Hiperextensie	Extensie ușoară (10o)		Pierdere de mișcare mai mult în extensie decât în flexie.	Distal – Baza falangei	Proxmial – Capul metatarsului	Aceeași direcție
	De la a 2-a la a 5-a articulație MTP	Flexie maximă	Extensie ușoară (10o)	Pierdere în flexie.	Distal – Baza falangelor	Proximal – Capul metatarsienelor	Aceeași direcție
	Articulația interfalangiană	Extensie totală	Flexie ușoară	Restricție în toate direcțiile, cu mai mult în extensie.	Falanga distală	Falanga proximală	Aceeași direcție

Mersul și piciorul

Mersul este alcătuit din cicluri repetitive ale fazei de sprijin când piciorul este pe sol (lovirea piciorului, mid stance și stance terminal) și de faza de swing când piciorul este în aer. La alergare, există o fază suplimentară: faza de plutire când ambele picioare sunt ridicate de pe sol.

• În timpul mersului, La lovirea piciorului, piciorul este în supinație, iar articulația Chopart este blocată, ceea ce face ca piciorul să fie rigid atunci când călcâiul aterizează prima dată.
• Piciorul se pronează și se aplatizează în timpul poziției medii, pe măsură ce intră în contact complet cu suprafața.
• Poziția terminală este apoi caracterizată de propulsie prin scoaterea călcâiului și a degetelor.
• Articulația Lisfranc permite o ușoară dorsiflexie și plantarflexie.
• Forța este apoi transferată către coloana mijlocie a antepiciorului în timpul fazei de desprindere a pasului, iar antepiciorul se supine.
• Coloana laterală acționează în timpul fazei finale de împingere în timpul pasului, furnizând în principal aport senzorial.
• Numai baza celui de-al cincilea metatarsian absoarbe o forță și o greutate semnificative.

Combinația dintre partea mediană a piciorului fixă, articulația Lisfranc ușor flexibilă și articulațiile metatarsofalangiene flexibile creează o pârghie pentru propulsie în timpul mersului.

Influența asupra lanțului cinetic/ mersului

Cum s-a discutat mai sus cu blocarea articulației MT, tranziția piciorului de la pronație la supinație este o funcție importantă care ajută la adaptarea la terenul neuniform și acționează ca o pârghie rigidă în timpul împingerii.

• În timpul pronației, articulația MT se deblochează, asigurând flexibilitatea piciorului și ajutând la menținerea echilibrului.
• În timpul supinației, articulația MT se blochează, asigurând rigiditatea piciorului și maximizând stabilitatea.

În cazul în care piciorul rămâne în pronație, aceasta ar duce la hipermobilitate a piciorului mijlociu și ar solicita mai mult structurile neuromusculare care stabilizează piciorul și mențin poziția verticală. În timp ce dacă piciorul rămâne în supinație, mijlocul piciorului ar fi hipomobil, ceea ce ar compromite capacitatea piciorului de a se adapta la teren și ar crește cererea asupra structurilor din jur pentru a menține stabilitatea posturală și echilibrul. Cote et al. au concluzionat că stabilitatea posturală este afectată de poziția piciorului atât în condiții statice, cât și dinamice. Reacțiile în lanț apar secundar poziționării piciorului.

În mișcările în lanț închis, următoarea reacție cinetică în lanț are loc la un picior suprapronat:

• Eversiune calcaneană
• Adducție și plantarflexie a talonului
• Rotație medie a talonului
• Rotație medie a tibiei și fibulei

.

• Valgarea la genunchi
• Rotația medială a femurului
• Înclinarea anterioară a bazinului

În mișcarea în lanț închis are loc următoarea reacție cinetică în lanț într-o mișcare de supra-supinație a piciorului:

• Inversie calcaneană
• Abducție și dorsiflexie a talonului
• Rotație laterală a talonului
• Rotație laterală a tibiei și fibulei
• Varus la genunchi
• Rotația laterală a femurului
• Înclinarea posterioară a bazinului

Arcuri ale piciorului

Arcurile piciorului asigură funcții de absorbție a forței, bază de sprijin și acționează ca o pârghie rigidă în timpul propulsiei mersului.

Arcul longitudinal medial, arcul longitudinal lateral și arcul transversal sunt cele 3 arcuri care compromit arcurile piciorului.

Arcul longitudinal medial (MLA)

Este cel mai lung și mai înalt dintre toate arcadele. Componentele osoase ale MLA includ calcaneul, astragalul, navicularul, cele trei oase cuneiforme și primii 3 metatarsieni. Arcul este format din doi piloni: pilonul anterior și cel posterior. Pilierul anterior este format din capul primelor 3 capete metatarsiene, iar pilierul posterior este format din tuberozitatea calcaneului. Aponevroza plantară formează grinda de susținere care leagă cei doi piloni. Vârful MLA este reprezentat de suprafața articulară superioară a talusului. În plus față de aponevroza plantară, MLA este susținută și de ligamentul de primăvară și de ligamentul deltoidian. Mușchii Tibialis anterior și posterior joacă un rol important în ridicarea marginii mediale a arcului, în timp ce Flexor hallucis longus acționează ca o coardă de arc.

Arcul longitudinal lateral (LLA)

Este arcul cel mai jos și cuprinde calcaneu, cuboidul, al patrulea & al cincilea metatarsian ca și componentă osoasă. La fel ca și Arcul Longitudinal Medial (MLA), pilonul posterior este format din tuberozitatea calcaneului. Pilierul anterior este format din capetele metatarsiene ale metatarsienelor 4 și 5. Aponevroza plantară, ligamentele lungi & scurte plantare asigură suportul LLA. Tendonul Peroneus longus joacă un rol important în menținerea marginii laterale a arcului.

Arcul transvers

Este concav în absența sprijinului de greutate și se desfășoară de la medial la lateral în zona mediotarsală și tarsometatarsiană. Componenta osoasă a arcului este formată din capetele metatarsiene, cuboizii și 3 oase cuneiforme. Stâlpii medial și lateral ai arcului sunt formați de arcul longitudinal medial și, respectiv, lateral. Arcul este menținut de tendonul tibialis posterior și de tendonul Peroneus longus care traversează suprafața plantară de la medial la lateral și, respectiv, de la lateral la medial.

Mecanismul cu troliu al piciorului

Aponevroza plantară acționează în mod similar cu un mecanism cu troliu. Un troliu este de obicei un cilindru orizontal care se rotește cu o manivelă sau o curea pe un lanț sau o frânghie pentru a trage obiecte grele. Utilizarea obișnuită a unui troliu este la tragerea ancorei navei, cunoscută sub numele de troliu de ancoră. Acest mecanism poate fi văzut în picior. Atunci când articulațiile MTP sunt în hiperextensie, aponevroza plantară devine tensionată, deoarece este înfășurată în jurul articulațiilor MTP. Această acțiune aduce laolaltă oasele metatarsiene și tarsiene transformându-le într-o structură rigidă și, în cele din urmă, ridicând arcurile longitudinale. Această funcție este importantă în asigurarea unei pârghii rigide pentru propulsarea mersului în timpul împingerii.

Funcția piciorului

Piciorul are nevoie de suficientă mobilitate și stabilitate pentru toate funcțiile sale. Mobilitatea este necesară pentru a absorbi forța de reacție la sol a corpului. Pronația subtalară are un efect de absorbție a șocurilor în timpul contactului inițial cu călcâiul. Pronația este, de asemenea, necesară pentru a permite rotația piciorului și pentru a absorbi impactul acestei rotații. Pronația subtalară joacă un rol în absorbția șocurilor prin controlul excentric al supinatorilor. Pe de altă parte, articulația lui Chopart se deblochează, astfel încât antepiciorul să poată rămâne liber și flexibil. În poziția intermediară, piciorul are nevoie de mobilitate pentru a se adapta la variația suprafețelor.

Stabilitatea piciorului este necesară pentru a oferi o bază stabilă pentru corp. Piciorul are nevoie de capacitatea de a suporta greutatea corpului și de a acționa ca o pârghie stabilă pentru a propulsa corpul înainte. Această funcție necesită controlul pronării articulației subtalare.

Funcția normală a piciorului oferă piciorului capacitatea de a se transforma, la momentul potrivit, dintr-un adaptor mobil într-o pârghie rigidă. Piciorul are nevoie de suficientă mobilitate pentru a se deplasa în toate pozițiile ciclului de mers, menținând în același timp mobilitatea și stabilitatea. Mobilitatea fiziologică este esențială; dacă mobilitatea ar fi prea mare, piciorul nu ar avea capacitatea de a fi stabil. Atunci când această condiție este îndeplinită, articulația poate susține statul în picioare în poziția stabilă de strângere maximă. Atunci când tranziția normală a celor două funcții nu este normală, pot fi observate multe leziuni de suprasarcină la nivelul piciorului, al gambei, dar și în zona lombară. Prin urmare, cele trei faze ale contactului cu solul trebuie să se încadreze în intervalul de timp normal, în caz contrar vor fi utilizate unele mecanisme de compensare (exemplu: genu recurvatum în cazul unei dorsiflexiuni reduse), care provoacă sindroame de suprasolicitare. (Exemplu: condromalacia, shin-splints)

În trecerea de la faza intermediară la faza de propulsie, mecanismele eșuează adesea. Tranziția de la eversie la inversie este facilitată de mușchiul tibialis posterior. Mușchiul este întins ca un arc și energia potențială este stocată. La finalul mișcării de mijloc, mușchiul trece de la lucrul excentric la cel concentric și energia este eliberată. Mușchiul tibialis posterior determină apoi abducția și dorsiflexia caputului tali în care sfertul posterior este evertit. În același timp, mușchiul peroneus longus, la finalul mișcării de mijloc, va trage antepiciorul cu o flexie plantară a primului deget. În acest fel, antepiciorul devine stabil.

Când antepiciorul se deplasează în faza de propulsie, începe fenomenul de vânt. Când începe flexia dorsală a articulațiilor metatarso-falangiene, fascia plantară este supusă la solicitări. calcaneul devine vertical și se rupe în inversiune. La fel, sfertul posterior se sprijină în inversiune în derularea antepiciorului.

Când există unele anomalii în ciclul normal de mers al funcțiilor corpului, se pot folosi unele orteze funcționale. Această orteză are capacitatea de a corecta funcția biomecanică a piciorului. În schimb, tălpile ortopedice susțin doar bolta piciorului. Mobilitatea redusă sau limitată la nivelul membrelor inferioare poate fi cauzată de o limitare articulară. În aceste cazuri se pot aplica unele mobilizări clasice sau mobilizări conform terapiei manuale. Atunci când cauza este o scurtare musculară se pot prescrie unele întinderi. De asemenea, sunt indicați pantofii buni (de alergare).

.