Stopa – mięśnie głębokie.

Jednym z elementów Foot Core System (McKeon i wsp. (2015)) jest podsystem aktywny, na który składają się mięśnie wewnętrzne oraz zewnętrzne. W tym mini-artykule przyjrzymy się pierwszej składowej.

Mięśnie głębokie (wewnętrzne) leżą w obrębie stopy (ryc. nr 1). Tam mają swoje przyczepy początkowe i końcowe, co odróżnia je od mięśni powierzchownych (zewnętrznych), które swój początek biorą na kościach podudzia, przechodzą przez staw skokowy i przyczepiają się do kości stopy.

Mięśnie głębokie stopy są bardzo charakterystyczne, zarówno pod względem budowy jak i funkcji, które pełnią. Z jednej strony są one skupione na niewielkim obszarze ciała jakim jest stopa. Nasuwa to skojarzenie, że pełnią głównie funkcje lokalne, np. związane ze stabilnością stopy. Jednak są równie ważne dla funkcji globalnych ludzkiego ciała. Ich aktywność jest niezbędna dla lokomocji (chodzenie, bieganie, skakanie), równowagi (stanie na jednej nodze) czy też zbieraniu informacji proprioceptywnych. Poniżej wypunktowałem najważniejsze cechy i funkcje.

• Budowa.
  Jak już wspomniano wcześniej, ze względu na mnogość, jak i różnorodność pełnionych funkcji, mięśnie głębokie mają charakterystyczną budowę. Ich rozmiar jest silnie zróżnicowany. Odwodziciel palucha może osiągać wartości przekroju poprzecznego mięśnia równe 6,68 cm², a mięśnie glistowate < 0,25 cm². Podobnie jest z objętością – 15cm³ vs <1 cm³. Warto zaznaczyć, że 40% całkowitej objętości przypada na okolicę palucha. Może to mieć związek z funkcją przyśrodkowego łuku podłużnego stopy (Kura i wsp. 1997)).
  Badania sekcyjne wykazały również, że mięśnie te charakteryzują się budową wielosegmentową. Autorzy sugerują, że dzięki temu centralny układ nerwowy jest w stanie selektywnie aktywować jednostki motoryczne i generować szereg wektorów sił. Pozwala to na lepszą kontrolę w obrębie poszczególnych stawów (Tosovic i wsp. (2012)). 

• Gęstość wrzecion nerwowo-mięśniowych.
  Peck i wsp. (1984) oceniali gęstość wrzecion nerwowo-mięśniowych w poszczególnych grupach mięśniowych. Przedstawili hipotezę, że małe grupy mięśniowe zawierają więcej wrzecion i pełnią rolę „monitorów kinezjologicznych”, przez co ich rola w kontekście zbierania informacji proprioceptywnych jest bardzo ważna. Udowodnili to na przykładzie mięśni głębokich stopy, gdzie gęstość wrzecion była zdecydowanie większa w porównaniu z mięśniami powierzchownymi. Ryc. nr 2 i 3 przedstawiają porównanie gęstości wrzecion nerwowo – mięsniowych w wybranych grupach mięśniowych. Warto zwrócić uwagę na mięśnie krótkie stopy.

• Wspieranie łuków stopy.
  Fiolkowski i wsp. (2003) wykazali zależność pomiędzy aktywnością mięśni głębokich stopy a funkcją łuku podłużnego przyśrodkowego. Zmniejszenie ich aktywności (poprzez aplikację lidokainy do nerwu piszczelowego) skutkowało obniżeniem kości łódkowatej. Podobne wnioski przedstawia Headlee i wsp. (2008). Zaobserwowano, że zmęczenie mięśni głębokich wpływało na obniżenie kości łuku przyśrodkowego. McKeon i wsp. (2015) zaznacza, że osłabienie tych mięśni może być również przyczyną nadaktywności mięśni zginaczy długich (zaciskanie palców).
  Badania (Sulowska i wsp. (2016); Jaffri i wsp. (2023)) dowodzą, że trening mięśni stopy przekłada się pozytywnie m.in. na funkcję łuku podłużnego przyśrodkowego. Moją ciekawość wzbudziło badanie Sulowskiej i wsp. (2016). Uczestników podzielono na dwie grupy. Pierwsza z nich miała wykonywać ćwiczenie „Vele’s Forward Lean” oraz „Reverse Tandem Gait”. W trakcie tych aktywności badani, mieli utrzymywać pozycję „krótkiej stopy” wg Jandy. Druga grupa miała za zadanie wykonywać „trening krótkiej stopy” wg Jandy w innych, określonych pozycjach. W badaniu do oceny wykorzystano skale The Foot Posture Index (FPI-6) oraz The Functional Movement Screen (FMS). Okres interwencji trwał 6 tygodni. Zaobserwowano poprawę poszczególnych parametrów zarówno w grupie pierwszej, jak i drugiej, przy czym więcej istotnych statystycznie różnic odnotowano w grupie pierwszej (Vele’s Forward Lean i Reverse Tandem Gait). Autorzy badania udowodnili, że aktywowanie mięśni głębokich stopy jest efektywne, szczególnie w kombinacji z takimi zadaniami ruchowymi jak np. chód do tyłu. Wskazują, że wpływa to pozytywnie na proksymalne segmenty ciała, poprawiając ruchomość bioder, kontrolę nerwowo-mięśniową ruchu bioder w stosunku do miednicy oraz kontrolę przenoszenia obciążenia z palców na piętę.
  Moja obserwacja jest również taka, że zarówno „Vele’s Forward Lean” jak i „Reverse Tandem Gait” są aktywnościami, które wymagają bardzo dobrej kontroli posturalnej – praca na wąskiej płaszczyźnie podparcia, przenoszenie środka nacisku oraz wykluczenie kontroli wzrokowej. Ma to również związek ze zmianami środka nacisku, co jest bardzo dobrą formą stymulacji mięśni głębokich stopy. Szczególnie ta pierwsza aktywność bardzo mocno nawiązuje do reakcji stawów skokowych.

• Zależność od aktywności i obciążenia.
  Badania (Ridge i wsp. (2022) wykazały, że aktywność mięśni głębokich jest zależna od rodzaju zadań, które są wykonywane. Są one bardziej aktywne, kiedy dochodzi do wzrostu obciążenia kończyny. Przykładem jest wspięcie na palce lub stanie na jednej nodze. Zmniejszenie płaszczyzny podparcia stanowiące większe wyzwanie dla kontroli posturalnej skutkowało tym, że mięśnie głębokie stopy wykonywały bardziej intensywną pracę.
  Knellwolf i wsp. (2019) oceniali aktywność mięśni głębokich stopy w warunkach odciążenia (pozycja siedząca) oraz obciążenia (pozycja stojąca). Zaobserwowano, że większość wrzecion nerwowo-mięśniowych nie wykazuje żadnej aktywności w pozycji siedzącej. Natomiast w pozycji stojącej wykazują aktywność toniczną. Dodatkowo są pobudzane podczas zmian środka nacisku związanego ze zmianą postawy. Autorzy wnioskują, że dzięki takim właściwościom mięśnie głębokie stopy są źródłem informacji proprioceptywnej w pozycji stojącej.
  Kelly i wsp. (2012) wykazali, że aktywność EMG mięśni podeszwowych stopy jest zależna od pozycji. Największą aktywność rejestrowano podczas stania na jednej nodze oraz podczas przemieszczeń środka nacisku w płaszczyźnie czołowej (ryc. nr 4.).
  Wei Z i wsp. (2022) w systematycznym przeglądzie literatury wyróżnili badania, które dowodzą o istotnym wpływie mięśni krótkich stopy na równowagę dynamiczną. Wyniki uwzględnionych badań wykazały, że ich trening ma znaczące pozytywne efekty w porównaniu z innymi interwencjami. Potwierdził to m.in. Mulligan i wsp. (2013). Wykazali, że 4 tygodniowy trening mięśni krótkich stopy wpłynął pozytywnie m.in. na równowagę dynamiczną. Warto zaznaczyć, że trening ten był połączony z progresją pozycji w których go wykonano. Na początku była to pozycja siedząca, a w miarę możliwości pozycja stania na jednej nodze.

• Modulacja.
  Wewnętrzne mięśnie stopy wspierają stopę jako platformę do stania i dźwignię do napędzania ciała podczas dynamicznych czynności (McKeon i wsp. (2015)). Richie Jr (2021) zwraca uwagę, że mięśnie te pozwalają pracować stopie jak sprężyna (z ang. foot spring). Wiąże się to z pochłanianiem i oddawaniem energii w trakcie lokomocji, przy jednoczesnym zapewnieniu stabilności.

• Wskazówki praktyczne.
  Powyżej przedstawione informacje wskazują jak istotną rolę odgrywają mięśnie głębokie stopy. Dodatkowo istnieją dowody, że ich trening przynosi szereg korzyści. Dlatego uważam, że warto je uwzględnić w terapii pacjentów.
  Jedną z najczęściej uwzględnianych interwencji jest trening krótkiej stopy wg Jandy (video nr 1).

Wprowadzenie pełnego treningu dla pacjentów z deficytami ruchowymi wynikającymi z uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego może być trudne. Niemniej jednak można podjąć interwencje bierne bądź wspomagane, które mogą okazać się efektywne. Video nr 2. przedstawia sposób stymulacji mięśni głębokich stopy połączonych z odtwarzaniem liniowości łuku przyśrodkowego.

Jeżeli asymetria pomiędzy stopami jest bardzo duża, a ustawienie stopy wpływa negatywnie na całą liniowość kończyny to można ją wesprzeć ręcznikiem – video nr 3.

Badania Goliwas i wsp. (2015) udowodniły, że stymulacja sensoryczno-motoryczna stóp zwiększa możliwość obciążenia stopy po stronie bezpośrednio zajętej, a także zmniejszyła asymetrię rozkładu ciężaru na kończynach dolnych pacjentów w przewlekłej fazie po udarze mózgu. Publikacja dość szczegółowo opisuje przebieg interwencji i należy zwrócić uwagę, że stymulacja stopy i odtwarzanie selektywnych ruchów była tylko częścią programu. Pozostała część to aktywności związane z nauką obciążania kończyn podczas wstawania i stania.
Chciałem na to zwrócić uwagę, ponieważ praca nad „przygotowaniem stopy” jest tylko częścią opowieści. Aktywacja mięśni wpływa na pobudzenie proprioceptorów i lepsze poczucie stopy, co jest bardzo ważne u pacjentów z zaburzeniami czucia i zaburzeniami percepcji schematu ciała. Jeżeli będzie odpowiednio obciążana może przełożyć się na poprawę siły mięśniowej. Może również wpłynąć na poprawę zdolność koordynacji i zapewniania stabilności poszczególnych segmentów stopy i stawu skokowego. Jednak należy to traktować jako wstęp do dalszej terapii. Jak wspomniano wcześniej – stopa jest uzależniona od aktywności związanych z obciążeniem i zmianą środka nacisku. Dlatego po „przygotowaniu stopy” należy przejść do zadań funkcjonalnych dopasowanych do możliwości pacjenta związanych z obciążaniem kończyny. Dla niektórych pacjentów będzie to wstawanie i siadanie, dla innych stanie w pionizatorze, a dla jeszcze innych stanie na jednej nodze lub podskoki.
W tym miejscu jeszcze raz przytoczę wyniki badań Sulowskiej i wsp. (2016), w którym połączenie treningu krótkiej stopy z zadaniami ruchowymi dało najlepsze rezultaty.

Bibliografia:

1. Fiolkowski P, Brunt D, Bishop M, Woo R, Horodyski M. Intrinsic Pedal Musculature Support of the Medial Longitudinal Arch: An Electromyopgraphy Study. The Journal of foot and ankle surgery. 2003;42(6):327-33.
2. Goliwas M, Kocur P, Furmaniuk L, Majchrzycki M, Wiernicka M, Lewandowski J. Effects of sensorimotor foot training on the symmetry of weight distribution on the lower extremities of patients in the chronic phase after stroke. Journal of Physical Theapy Science. 2015;27(9):2925-2930.
3. Headlee DL, Leonard JL, Hart JM, Ingersoll ChD, Hertel J. Fatigue of the plantar intrinsic foot muscles increases navicular drop. Journal of electromyopgraphy and kinesiology. 2008;18:420-425.
4. Kelly LA, Kuitunen S, Racinais S, Cresswell AG. Recruitment of the plantar intrinsic foot muscles with increasing postural demand. Clinical Biomechanics. 2012;27:46-51.
5. Knellwolf TP, Burton AR, Hamman E, Macefield VG. Firing properties of muscles spindles supplying the intrinsic foot muscles of humans in unloaded and freestanding conditions. Journal of neurophysiology. 2019;121(1):74-84.
6. Kura H, Luo ZP, Kitaoka HB, An KN. Quantitative Analysis of the Instrinsic Muscles of the Foot. The Anatomical Record. 1997;249:143-151.
7. McKeon PO, Hertel J, Bramble D, Davis I. The foot core system: a new paradigm for understanding intrinsic foot muscle function. British journal of sports medicine. 2015;49(5):290.
8. Mulligan EP, Cook PG. Effect of plantar intrinsic muscle training on medial longitudinal arch morphology and dynamic function. Manual Therapy. 2013;18:425-430.
9. Peck D, Buxton DF, Nitz A. A Comparison of Spindle Concentrations in Large and Small Muscles Acting in Parallel Combinations. Journal of Morphology. 1984;180:243-252.
10. Richie Jr DH. Pathomechanics of Common Foot Disorders. Springer Nature Switzerland AG. 2021.
11. Ridge ST, Rowley KM, Kurihara T, McClung M, Tang J, Reischl S, Kulig K. Contributions of Intrinsic and Extrinsic Foot Muscles during Functional Standing Postures. BioMed Research International. 2022 May 5:2022:7708077.
12. Sulowska I, Oleksy Ł, Mika A, Bylina D, Sołtan J. The Influence of Plantar Short Foot Muscle Exercises on Foot Posture and Fundamental Movement Patterns in Long-Distance Runners, a Non-Randomized, Non-Blinded Clinical Trial. PLoS ONE. 11(6):e0157917.
13. Tosovic D, Ghebremedhin E, Glen Ch, Gorelick M, Brown JM. The architecture and contraction time of intrinsic foot muscles. Journal of Electromyography and Kinesiologyi. 2012;22:930-938.
14. Wei Z, Zeng Z, Liu M, Wang L. Effect of intrinsic foot muscles training on foot function and dynamic postural balance: A systematic review and meta analsysis. PLoS ONE. 17(4): e0266525.