Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie, 14e jrg 1996, no. 1 (pp )

Transcriptie

1 Auteur(s): A. Lagerberg, C. Riezebos Titel: Afzetten: de rol van de getordeerde achillespees en van de m. tibialis anterior Jaargang: 14 Jaartal: 1996 Nummer: 1 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 AFZETTEN: de rol van de getordeerde achillespees en van de m. tibialis anterior Aad Lagerberg Chris Riezebos A. Lagerberg, Fysiotherapeut, Vakgroep Beweging & Analyse, Bewegingstechnologie, Haagse Hogeschool Drechtsteden Ziekenhuis, Dordrecht. C. Riezebos, Fysiotherapeut, Vakgroep Beweging & Analyse, Bewegingstechnologie, Haagse Hogeschool. Inleiding nergie-opslag en energie-transport zijn mechanismen welke een rol spelen bij de afzet bij E springen en hardlopen. Het eerste deel van dit artikel handelt over de torsie van de achillespees en de merkwaardige rol die dit speelt bij de opslag van elastische energie. In het tweede deel wordt gewezen op de rol van de M. tibialis anterior bij de afzet. Dit is verrassend omdat het niet voor de hand ligt dat een evidente dorsaalflector van de enkel een funktie zou hebben tijdens de plantairflexie bij de afzet. I. DE GETORDEERDE ACHILLESPEES Energie-opslag, het onderste spronggewicht en de achillespees. In de literatuur wordt, in verband met de afzet bij springen en hardlopen, vaak gediskussieerd over de mogelijke rol van de elastische energie-opslag in pezen (1,4,9). De algemene gedachte is dat tijdens contractie van spieren de pezen gerekt worden. Hierbij wordt elastische energie opgeslagen in de pees. Deze energie komt daarna weer vrij en kan bijdragen aan bijvoorbeeld de afzetkracht tijdens springen of hardlopen. Dit wordt wel aangeduid als het "katapult-effekt" (1). Het principe van dit katapult-mechanisme bij vertikaal springen wordt zeer schematisch voorgesteld in figuur 1. Wij willen de diskussie over elastische energie-opslag hier niet herhalen. Wel willen wij, in verband met het in figuur 1 veronderstelde mechanisme, wijzen op een bijzondere samenhang in bouw en funktie van enerzijds het onderste spronggewricht en anderzijds de achillespees. In de ons bekende literatuur over energie-opslag in pezen en het "katapult-mechanisme" troffen wij een beschouwing hierover niet aan. Allereerst zullen wij nagaan op welke wijze in het onderste spronggewricht bewogen wordt. De gekoppelde beweging van onderbeen en voet In het bóvenste spronggewricht (tussen talus, tibia en fibula) is uitsluitend plantair- en dorsaalflexie mogelijk. In dit gewricht kan geen enkele vrije abductie of adductie (= valgus, varus) gemaakt worden,

3 noch exo- of endorotatie. Wanneer men in stand met gestrekte knieën een exorotatie uitvoert in de heup (de knieën naar "buiten draait"), terwijl de voeten op dezelfde plaats blijven staan, dan moet de talus dus "en bloc" met het (onder)been meebewegen. Figuur 1. Het katapult-effekt. a. Uitgangspositie voor een vertikale sprong. b. Tijdens de eerste fasen van de strekking contraheren de kuitspieren en wordt de achillespees gerekt. Hierbij wordt elastische energie opgeslagen in de pees. Er is tegelijkertijd sprake van transport van energie van de heup (m.gluteus - maximus) naar de enkel (via de m.rectus femoris en de m.gastrocnemius). c. In de laatste fasen van de afzet komt de elastische energie weer vrij en helpt bij de afzet. Bij het maximaal uitvoeren van deze beweging komt men automatisch en onvermijdelijk op de buitenrand van de voet te staan. De voet moet namelijk, indien men de maximale bewegingsuitslag in de heup wil maken, kantelen ten opzichte van de vloer en wel zodanig dat de mediale voetrand loskomt van de grond. Omdat men niet in staat is om het been (maximaal) te exoroteren zonder op de buitenrand van de voet te gaan staan, en evenmin op de buitenrand van de voet kan gaan staan zonder het been te exoroteren, spreekt Huson van "de gekoppelde beweging tussen onderbeen en voet. De op deze manier gemaakte inversie- (= supinatie- ) beweging van de voet heeft plaatsgevonden in het onderste spronggewricht en lijkt te zijn uitgevoerd om een sagittale (dus dorso-ventrale) bewegings-as. Bewegingen in het onderste spronggewricht Het onderste spronggewricht bestaat, zoals al in 1961 door Huson op voortreffelijke wijze is beschreven (3), uit een viertal botten, welke tezamen een gesloten kinematische keten vormen met één vrijheidsgraad. Dit betekent dus dat deze vier botelementen: calcaneus, talus, os naviculare en os cuboideum, slechts op één enkele wijze ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Als in één der verbindingen tussen de vier genoemde botstukken - het art. talocalcaneocuboideonaviculare - een beweging onmogelijk is, staat de gehele keten vast. Wij zullen ons in het kader van dit artikel beperken tot de bespreking van de bewegingen tussen talus en calcaneus. In figuur 2 worden de rechter talus en calcaneus getoond in een bovenaanzicht. De uitgangspositie (a en b) komt overeen met die welke in de rechtopstaande stand wordt ingenomen. Twee marker-staafjes zijn aan de talus bevestigd waardoor hoekstandveranderingen makkelijker te zien zijn. De vertikale marker komt overeen met de lengte-as van het (onder)been. In figuur 2c zien we de positie van de talus ten opzichte van de calcaneus in een maximaal gesupineerde stand van de voet. Deze positie is tot stand gekomen op de manier zoals hierboven beschreven onder "de gekoppelde beweging van onderbeen en voet". (Bij het nabootsen van deze beweging met behulp van een skeletpreparaat zonder kapsel en banden, moet er op gelet worden dat de drie gewrichtsvlakken op de onderzijde van de talus voortdurend kontakt blijven houden met de drie hiermee korresponderende gewrichtsvlakjes op de bovenzijde van de calcaneus).

4 Figuur 2. a. Bovenaanzicht van de rechter voet. Het gebied in de cirkel wordt in b en c vergroot weergegeven. b. Uitgangspositie van de talus ten opzichte van de calcaneus zoals wordt ingenomen in de rechtopstaande stand. c. Positie van de talus na maximale supinatie (inversie) van de voet. De exorotatiepositie is te zien aan de horizontale marker. Een deel van het achterste gewrichtsvlak op de calcaneus is aan de ventrolaterale zijde van de talus zichtbaar geworden. De talus heeft tevens een adductie ondergaan en is ten opzichte van de calcaneus achterover gekanteld. Het blijkt dat de talus hierbij een ingewikkelde beweging heeft uitgevoerd ten opzichte van de calcaneus. In de figuren 3a en 3b wordt de richting weergegeven van de as waaromheen de talus beweegt ten opzichte van de calcaneus. Deze as-ligging is ontleend aan het werk van van Langelaan (7). In werkelijkheid verandert de positie en de richting van deze as tijdens de beweging, doch de principiële richting is die zoals in de figuur wordt weergegeven. Figuur 3. Positie van de rotatie-as (weergegeven als rotatie-vector) voor de beweging van de talus ten opzichte van de calcaneus, in bovenaanzicht (a) en in zijaanzicht (b) van de rechter voet. De as loopt van ventraal-craniaal-mediaal naar dorsaal-caudaal-lateraal. In figuur c worden de bewegingskomponenten rond deze as weergegeven. Ad = adductie, Pf = plantairflexie, Ex = exorotatie, In = inversie. Ontbinding van de beweging naar inversie (supinatie) laat zien dat er sprake is van een: exorotatie-, adductie- (= variserende) en plantairflexie- (= achteroverkantelende) komponent van de talus (en dus ook van het onderbeen) ten opzichte van de calcaneus (figuur 3c). (Dit is hetzelfde als wanneer de voet ten opzichte van het onderbeen een kombinatie uitvoert van: endorotatie, adductie (= varisering) en plantairflexie (= vooroverkanteling). Deze wat verwarrende terminologie wordt veroorzaakt door het feit dat in de anatomie in principe wordt uitgegaan van een bewegingsbeschrijving van het onderste ten opzichte van het bovenste element. Alhoewel er dus sprake is van een adductiekomponent moet goed bedacht worden dat er geen sprake is van een vrije "adductie-mogelijkheid", noch in het onderste, noch in het bovenste spronggewricht. Dat men tòch op de laterale voetrand kan gaan staan, terwijl het been vertikaal blijft, is het gevolg van: de scheefstand van de inversie-as plus het gegeven dat de gewrichtvlakjes tussen talus en calcaneus

5 "scheef staan" ten opzichte van het descriptief anatomisch assenstelsel. Dit kan gedemonstreerd worden met het model in figuur 4. Het gedeelte boven de scheefstaande as stelt het onderbeen voor inclusief de talus. Het deel onder de as stelt de calcaneus voor, inclusief de rest van de voet. De drie gewrichtsvlakjes tussen talus en calcaneus zijn hier vervangen door één plat, scheefstaand vlak. Figuur 4a laat de uitgangspositie van het model zien. De marker boven aan het "onderbeen" laat de rotatiestand van dit element zien. Figuur 4. Model van de inversiebeweging van de rechter voet, terwijl het (onder)been vertikaal blijft staan. Rm = rotatie marker, A = bewegings-as, G = scheeflopend gewrichtsvlak, L = lateraal, M = mediaal. Na exorotatie van het (onder)been om zijn lengteas is de voet, gedwongen door het verloop van A en de positie van G, op de laterale voetrand komen te staan. Als het "onderbeen" wordt geëxoroteerd (rond zijn lengte-as), terwijl er voor gezorgd wordt dat dit element vertikaal blijft staan, dan ontstaat de situatie zoals in figuur 4b: de "voet" is op de laterale rand komen te staan. Nogmaals, dit is het gevolg van de "scheve" as en het "scheve" gewrichtsvlak en niet omdat de voet rond een voor-achterwaartse as heeft bewogen, zoals veelal wordt gedacht. Tijdens de afzet bij bijvoorbeeld het springen kan men de mate van supinatie, binnen grenzen, zelf bepalen door, behalve de M. triceps surae (= M. gastrocnemius lat. et med. en M. soleus), de M. tibialis posterior (supinator) en de Mm.peronei (pronatoren) in een bepaalde verhouding aan te spannen. Over het algemeen zien we dat mensen bij het staan op de tenen en het afzetten (springen, sprinten) een forse hoeveelheid supinatie in de enkels maken. Dit heeft een belangrijk, doch vaak vergeten, effekt op de spanning in de achillespees. De bouw van de achillespees De achillespees is spiraalvormig gebouwd (2). De peesvezels van de Mm. gastrocnemii draaien om de vezels van de M. soleus heen (figuur 5). Aan de rechterkant spiraleren de peesvezels van de Mm. gastrocnemii (van boven gezien) tegen de klok in en aan de linkerzijde met de klok mee. Figuur 5. a. De peesvezels van de m. gastrocnemius (G) spiraleren om de peesvezels van de m. soleus heen. Achteraanzicht rechter onderbeen. C = calcaneus b. In een bovenaanzicht van de voet is te zien dat de meest lateraal gelegen peesvezels van de m.gastrocnemius (G) ventraal aanhechten van de peesvezels van de m.soleus (S). C = calcaneus, T = Talus.

6 Het mediale deel van de achillespees bestaat dus uit vezels van de M. soleus, terwijl de laterale zijde van deze pees bestaat uit vezels van de M. gastrocnemii welke zich om de daaronder liggende vezels van de M. soleus slingeren. De meest lateraal gelegen vezels van de M. gastrocnemius hechten dus ventraal van die van de M. soleus aan op de calcaneus (figuur 5b). Beweging in het onderste spronggewricht en de spanning in de achillespees De interaktie tussen de beweging in het onderste spronggewricht en de spiraalvormige bouw van de achillespees wordt weergegeven in figuur 6. In de uitgangspositie (dus zonder supinatie in het onderste spronggewricht) staan de vezels "slap" (in figuur 6a sterk overdreven voorgesteld). Na exorotatie van het onderbeen om zijn lengte-as "windt de pees zich op" en zijn de vezels strak gespannen (figuur 6b). De met de exorotatie onverbrekelijk gepaard gaande supinatie in het onderste spronggewricht is te zien aan de gekantelde positie van de calcaneus. Figuur 6. Med. = mediaal, Lat. = lateraal, G = peesvezels van de M. gastrocnemius, S = peesvezels van de M. soleus. a. Peesvezels in de neutrale stand zijn "slap"gespannen (hier sterk overdreven getekend). b. Bij exorotatie van het onderbeen wordt de gespiraleerde pees opgewonden en staan de vezels strak. Wat is hiervan nu de betekenis? De mate waarin energie kan worden opgeslagen in een pees hangt af van de stijfheid van die pees. De stijfheidskonstante k geeft de verhouding aan tussen de uitgeoefende kracht F op de pees en de daardoor veroorzaakte verlenging u. In formule: F k = u Stel op een achillespees met stijfheidskonstante k 1 wordt een kracht F 1 uitgeoefend (figuur 7a). De verlenging bedraagt in dit voorbeeld de hoeveelheid u. De hoeveelheid energie die in dit geval in de pees is opgeslagen, wordt gegeven door het oppervlak onder de curve (E r ). Wanneer nu vlak voor en/of tijdens dat de opgeslagen energie uit de pees weer vrijkomt (figuur 7b), de pees wordt opgewonden door een exorotatie van het op dat moment vrijwel gestrekte been, dan verandert de stijfheidskonstante van k 1 in k 2 : de peesvezels worden immers "stijf" in elkaar gedraaid.

7 Figuur 7. Verklaring in de tekst. De pees wordt dus stijver en daarmee is k 2 groter dan k 1. De verlenging van de pees wordt echter nauwelijks minder door het in elkaar draaien van de vezels. De hoeveelheid kracht F 2 die hoort bij de (nagenoeg gelijkgebleven) verlenging u met de nieuwe stijfheidskonstante k 2 is echter veel hoger dan F 1. Er kan dan extra energie in de pees worden opgeslagen (E v ). De totale hoeveelheid energie die in de pees kan worden opgeslagen, is in dit geval dus veel groter: E r + E v (figuur 7b). Nu zal het duidelijk zijn dat deze extra energie niet zomaar uit het niets kan ontstaan. Waar komt de extra kracht vandaan die in de achillespees wordt gestopt? Het antwoord is duidelijk: deze kracht wordt geleverd door de spieren die het been exoroteren en daarmee de achillespees opwinden. Grote en krachtige exoroterende heupspieren zoals bijvoorbeeld de M. gluteus maximus (die tevens zorgt voor de benodigde) strekking van de heup en bijvoorbeeld de M. rotator triceps (= M. piriformis, M. gemellus superior en M. gemellus inferior) kunnen op deze wijze energie leveren (transporteren) aan de achillespees. II. DE M. TIBIALIS ANTERIOR Transport van energie over enkel en voet bij de vertikale sprong In dit tijdschrift stonden wij al eens eerder uitgebreid stil bij de bijzondere funktiemogelijkheden van polyarticulaire spieren (8). Wij baseerden ons in deze eerdere bijdrage op het voortreffelijke werk van Prof. Van Ingen Schenau et al. (1,5,6). Hij laat zien dat het overbruggen van meerdere gewrichten door één spier een aantal opties oplevert die nooit kunnen worden vervuld door een kombinatie van monoarticulaire spieren. Deze opties kunnen worden aangeduid als het transporteren van energie van de ene verbinding naar de andere. Dergelijk energietransport wordt door Van Ingen Schenau bij de vertikale sprong beschreven van het heupgewricht naar het kniegewricht en van het kniegewricht naar het enkelgewricht. In deze bijdrage zal worden gedemonstreerd dat dergelijke mechanismen van energietransport ook van de enkel naar andere delen van de voet optreden. Voor zover wij weten is daar nog niet eerder over gepubliceerd. Alvorens in te gaan op deze aspecten zullen de principes van het energietransport bij de vertikale sprong nogmaals kort uiteen worden gezet. De geometrische en de anatomische beperking Het doel van een vertikale sprong is het transleren van het lichaamszwaartepunt in vertikale richting. Dit doel moet worden bereikt door het uitvoeren van rotaties van lichaamsdelen (achteroverkantelen van de romp en het onderbeen en vooroverkantelen van het bovenbeen en de voet). Bij deze omzetting van rotaties van lichaamsdelen naar translaties van het lichaam als geheel onderscheidt Van Ingen Schenau een tweetal beperkingen; de geometrische en de anatomische beperking. In figuur 8 worden een drietal verschillende stadia van de afzet tijdens een vertikale sprong weergegeven. Ter illustratie van het principe van de geometrische beperking kijken we naar de positie van de tibia in de verschillende stadia van de beweging. Figuur 8a toont de meest geflekteerde positie van de knie bij het starten van de afzet. Een van de factoren die bijdraagt aan het versnellen van het lichaam in vertikale richting is de rotatie van de tibia. In figuur 8a is de rotatiesnelheid van de tibia weergegeven met Vt. Het onderbeen roteert achterover om een draaipunt in het enkelgewricht. De richting van de snelheid van de tibia is dus steeds rakend aan een cirkel met als middelpunt het enkelgewricht. De snelheid van de tibia kan ontbonden worden in een vertikale en een horizontale komponent (Vt v en Vt h in figuur 8a). In het licht van het doel van de beweging (in vertikale richting verplaatsen van het lichaam) is uitsluitend de vertikale komponent effectief. Ter demonstratie van de geometrische beperking veronderstellen we even dat de hoeksnelheid van de tibia konstant blijft. Vt in figuur 8b en 8c zijn dus gelijk aan Vt in figuur 8a. Uit de figuren b en c blijkt duidelijk dat naarmate de tibia een vertikalere positie gaat innemen de vertikale komponent van de snelheid (Vt v ) steeds verder afneemt. De rotatie draagt steeds minder effektief bij aan de opwaartse verplaatsing van het lichaam. Een oplossing voor dit probleem zou natuurlijk kunnen liggen in een steeds toenemende snelheid van de tibia bij het vorderen van de rotatie. In de figuren 8d, e en f wordt dit weergegeven. Om in de verschillende posities van de tibia een gelijke opwaartse komponent (Vt v ) te handhaven dient de snelheid van de tibia (Vt) te worden opgevoerd. Hierin schuilt echter de tweede beperking namelijk de anatomische. Het bereiken van de eindstand

8 van een gewricht vereist immers een afremming van de snelheid van het roterende element. Zonder een dergelijke aktieve afremming zou het gewricht ernstige schade oplopen. Deze a- natomische eis verhindert dus de gesuggereerde oplossing van toename van de snelheid. Transport van energie Het inschakelen van polyarticulaire spieren lost beide problemen op. In figuur 9 worden opnieuw de drie fasen uit de afzet getoond. Het model wordt bekrachtigd door strekkers rond de heup. Verder is een touwtje bevestigd tussen tibia en bekken, voorstellend de M. rectus femoris, en tussen femur en calcaneus, voorstellend de M. gastrocnemius. De sprong wordt ingezet door het achteroverkantelen van de romp in het heupgewricht. De noodzakelijke momenten worden geleverd door mono-articulaire strekkers van de heup (figuur 9a). Zowel de rectus als de gastrocnemius nemen nog geen spanning op. Naarmate de romp meer vertikaal komt (figuur 9b), neemt de effektieve bijdrage van de romprotatie aan de vertikale verplaatsing af. Figuur 8. Vt = rotatiesnelheid van de tibia. Vt v = vertikale komponent van de snelheid van de tibia. Vt h = horizontale komponent van de snelheid van de tibia. a t/m c. Bij een gelijkblijvende rotatiesnelheid van de tibia (Vt) neemt de effektieve komponent in vertikale richting af. d t/m f. Een konstante vertikale komponent van de snelheid van de tibia vereist een toename van de rotatiesnelheid (Vt). Op dit moment komt het touwtje (voorstellend de rectus femoris) op spanning. Aangezien het touwtje niet van lengte verandert, komt dit overeen met een isometrische kontraktie van de desbetreffende spier. De energie geleverd door de voortdurende kontraktie van de heupstrekkers wordt nu via het touw (rectus) getransporteerd naar de knie. Dit transport van energie leidt ertoe dat de heupstrekkers via de rectus hun energie stoppen in het vooroverkantelen van het femur. Dit element staat in een veel gunstiger positie als het gaat om effektief opwaarts versnellen. Tegelijkertijd wordt door de spanning in de rectus over het heupgewricht de noodzakelijke afremming van de romp bewerkstelligd. Zodra ook het bovenbeen meer vertikaal komt te staan (figuur 9c) en dus minder effektief roteert, wordt de energie van de heupstrekkers verder doorgeleid. Via de gastrocnemius wordt nu de plantairflexie van de voet bekrachtigd. Ook hierbij wordt gelijktijdig de noodzakelijke afremming van het bovenbeen in het kniegewricht geregeld. In dit model wordt uitsluitend arbeid verricht door de heupstrekkers in werkelijkheid zullen ook andere spiergroepen ingeschakeld worden. Het bovengeschetste mechanisme draagt op een aantal manieren bij aan een verhoging van de efficiëntie van de beweging. Voor de rest van het betoog zijn twee van die effecten met name van belang: - De energie wordt getransporteerd naar elementen die in een gunstiger stand staan voor wat

9 betreft het opwaarts versnellen van het lichaam. - Excentrische aktiviteit van spieren voor de noodzakelijke afremming van de elementen kan worden voorkomen. (Excentrische arbeid van spieren gaat verloren in warmte. Dergelijke arbeid kost het lichaam wel (metabole) energie maar levert geen bijdrage aan het versnellen van het lichaam). Figuur 9. Modelmatige voorstelling van het transport van de energie geleverd door de heupextensoren via de M. rectus femoris en de M. gastrocnemius die worden voorgesteld als niet contractiele verbindingen. Verdere verklaring in de tekst. Energietransport rond enkel en voet De oplettende lezer zal het zijn opgevallen dat de afremming van de voet in het bovenstaande model niet is opgenomen. Alhoewel de voet natuurlijk een betrekkelijk geringe massa vertegenwoordigt, lijkt afremming wel gewenst indien we ons bedenken dat er tijdens een vertikale sprong hoeksnelheden van ruim 800 per seconde worden bereikt (10). Van Ingen Schenau et. al. spreekt in zijn analyses niet van energietransport op dit nivo. In zijn modellen is de voet als één geheel het uiteinde van de keten. In werkelijkheid is er natuurlijk sprake van een enorme hoeveelheid articulaties in voet en enkel die ook betrokken zijn bij de afzet. Alhoewel er op het terrein van bekrachtiging en beweging van de articulaties van de voet nog veel leemtes bestaan, menen wij wel enkele aspekten te kunnen bespreken die een nieuw licht werpen op de funktie van een aantal spiergroepen in deze regio tijdens de afzet. Uit de voorgaande analyse van het energietransport bleek ondermeer dat polyarticulaire spieren excentrische arbeid van remmende spieren helpen voorkomen. Zo heeft het inschakelen van de gastrocnemius bij het afremmen van het bovenbeen in het kniegewricht het voordeel dat de hiervoor noodzakelijke spankracht ten goede komt aan de plantairflexie van de voet. Bij afremmen met behulp van een mono-articulaire buiger van de knie zou de energie verloren gaan in warmte. Ook rond de enkel zou op deze wijze de efficiëntie van de beweging kunnen worden vergroot. De plantairflexie in het enkelgewricht zou dan moeten worden afgeremd met een spier die over het eerstvolgende onderliggende gewricht de voor de afzet noodzakelijke beweging maakt. De vraag is welk gewricht dat is en welke spier zou dat kunnen. Zoals bekend is er in de enkel een onderscheid te maken tussen het bovenste en het onderste spronggewricht. Enkele van de kinematische aspekten van deze laatste verbinding zijn eerder in dit artikel al besproken. De voor de afzet gewenste beweging in het onderste spronggewricht is een inversie. Zoals eerder in dit artikel uiteen werd gezet bestaat de inversie uit een drietal komponenten, te weten: plantairflexie, adductie en endorotatie van de voet ten opzichte van het onderbeen. De spier die het bovenste spronggewricht zou kunnen afremmen en daarbij zijn spankracht ten goede zou kunnen laten komen aan het vervolg van de afzet in de onderliggende verbindingen moet dus dorsaalflekteren over het bovenste spronggewricht en inverteren over het onderste spronggewricht. Een kandidaat bij uitstek is de M. tibialis anterior. In figuur 10a wordt het verloop van de spier weergegeven ten opzichte van de kompromis-assen van het bovenste en onderste spronggewricht. Onmiddellijk zal het u zijn opgevallen dat natuurlijk ook de M. gastrocnemius deze twee gewrichten o- verspant.

10 Figuur 10. a. Het verloop van de M. tibialis anterior over het bovenste en onderste spronggewricht. b. Het verloop van de M. gastrocnemius over het bovenste en onderste spronggewricht. In tegenstelling echter tot de M. tibialis anterior levert de M. gastrocnemius slechts een zeer gering moment over het onderste spronggewricht aangezien de werklijn van deze spier de rotatie-as van het onderste spronggewricht vrijwel snijdt (figuur 10b). De M. tibialis anterior zou tijdens de afzet bij een sprong, analoog aan de wijze waarop de rectus en de gastrocnemius dit doen over heup, knie en bovenste spronggewricht, het bovenliggende gewricht kunnen afremmen en energie kunnen transporteren naar het onderste spronggewricht. De inverterende kanteling van de tarsus vormt immers eveneens een schakel in de keten van gewrichten die een rol spelen bij het versnellen van het lichaam. Met name de funktie van energietransport dient te worden uitgevoerd terwijl de voet nog aan de grond is. Evenals rond heup en knie zijn daarbij de spieren aan weerszijden van het gewricht gelijktijdig aktief. Rond de heup zagen we bijvoorbeeld de mono-articulaire heupstrekkers co-aktief met de rectus femoris. Op deze wijze werd energie getransporteerd naar de knie en afremming van de heup verzorgd. Op die manier kon de kontraktiekracht van de heupstrekkers ook bij een bijna vertikale romp nog efficiënt worden ingezet. Op soortgelijke wijze kunnen de M. gastrocnemius en de M. tibialis anterior rond de twee enkelgewrichten samenwerken. De M. tibialis remt het bovenste spronggewricht en transporteert de energie van de kuitspieren naar het onderste spronggewricht. Deze theorie voorspelt dus een co-aktivatie van de genoemde spieren in de afzetfase van de sprong nog voordat de voet de grond verlaat. EMG afleidingen Ter controle van de bovengeschetste hypothese zijn EMG afleidingen gemaakt van de twee betrokken spieren tijdens het uitvoeren van vertikale sprongen (figuur 11). Figuur 11. EMG afleidingen van de M. tibialis anterior en de M. gastrocnemius tijdens het maken van vertikale sprongen. Samplefreq. 10 Hz. Het signaal is gelijkgericht en RMS afgevlakt. De beide spieren vertonen een co-aktivatie tijdens de afzetfase.

11 De horizontale calibratielijn in de grafiek van de M. tibialis anterior komt overeen met de gemiddelde aktiviteit van de spier bij het staan op de hakken met de voorvoeten los van de grond. Voor de M. gastrocnemius komt de calibratie overeen met de gemiddelde aktiviteit tijdens tenenstand (hielen juist los van de grond). De vertikale stippellijnen in de grafiek zijn de marker signalen (afkomstig van een schakelaar onder de bal van de voet) die overeenkomen met het moment waarop de bal van de voet de grond verlaat. Uit de grafieken is duidelijk af te lezen dat er inderdaad sprake is van een gelijktijdig oplopende aktiviteit in beide spieren voordat de voet de grond verlaat. De tweede, eveneens vrijwel synchrone, top in de curves kort na het loskomen van de voet is het gevolg van de aktiviteit in beide spiergroepen bij het neerkomen na de sprong. De EMG afleidingen ondersteunen de opgestelde hypothese. Discussie en klinische relevantie In het voorgaande hebben wij geprobeerd duidelijk te maken dat in de analyse van spierakties, energieopslag enz. een beschouwing van de bewegingseigenschappen van de gewrichten waarover deze spieren lopen niet mag ontbreken. Voor het onderzoek van de fysiotherapeut betekent kennis van dit soort mechanismen dat bij het onderzoek van een patiënt met bijvoorbeeld klachten van de achillespees, het heupgewricht (met name de exorotatiemogelijkheid daarin) mede moet worden betrokken. Het feit dat de M. tibialis anterior een belangrijke rol blijkt te spelen in de afzetfase van een sprong heeft eveneens konsekwenties voor de interpretatie van problemen van patiënten. Waarschijnlijk zult u vòòr het lezen van dit artikel nooit op het idee zijn gekomen om het funktioneren van deze spier te betrekken in uw onderzoek indien iemand melding maakt van klachten bij - of afnemende prestaties tijdens - het springen. De klassieke statische test van deze spier (staan op de hakken) blijkt tot veel lagere EMG signalen aanleiding te geven dan tijdens het (dynamische) springen. Ook voor de kuitspieren geldt dat de activatie van de spier onder statische omstandigheden veel lager ligt dan tijdens dynamische activiteiten. Maximale statische contracties van spieren vormen dus geen betrouwbare test voor de noodzakelijke activatie onder dynamische omstandigheden. Met dank aan Koos Herrewijnen voor de vervaardiging van de voetschakelaar. LITERATUUR 1. Bobbert M. Vertical Jumping: a study of muscle fuctioning and coordination. (diss.) Free University Press, Amsterdam (1988). 2. Cummins E. The structure of the calcaneal tendon: its relation to orthopaedic surgery. Surgery, Gynecology and Obstetrics, vol. 83 (1946), pp Huson A. Een ontleedkundig funktioneel-onderzoek van de voetwortel. (diss.) Leiden (1961). 4. Ingen-Schenau van G. An alternative view of the concept of utilisation of elastic energy in human movement. Human Movement Science, 3 (1984), pp Ingen Schenau van. G.J. On the action of bi-articulair muscles, a review. Netherlands Jour. zoölogy. 40 (3): pp (1990) 6. Ingen Schenau van. G.J., Gielen. S. Intermusculaire coördinatie (1) Geneeskunde en Sport 23 nr.3 pp: (1990) 7. Langelaan van E. A kinematical analysis of the tarsal joints. (diss.) Leiden (1983).

12 8. Riezebos C., Krijgsman F., Lagerberg A., Koes E. Springen en spierrekken. Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie 1988 (5) pp: Spoor C., Leeuwen van J., Meskers C., Titulaer A., Huson A. Estimation of instantaneous moment arms of lower leg muscles. J. Biomechanics Vol.23, no. 12, pp (1990). 10. Vergroesen I., Boer de.r.w., van Ingen Schenau G.J., Differences in jumping strategy between trained and untrained jumpers. Jour. Biomechanics 1983.