Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie, 24 e jrg. 2006, no. 3 (pp )

Transcriptie

1 Auteur(s): E. Koes, H. van Holstein Titel: Voetvervorming in het transversale vlak Jaargang: 24 Jaartal: 2006 Nummer: 3 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 Voetvervorming in het transversale vlak Eric Koes Henk van Holstein Eric Koes, manueel therapeut, particuliere praktijk, Den Haag Henk van Holstein, manueel therapeut, particuliere praktijk, Warmond Inleiding K inematische studies van de voet beperken zich vooral tot beschrijvingen van bewegingen tijdens het gaan en lopen over een rechte lijn. Hoewel een belangrijk deel van het menselijk bewegen bestaat uit draaibewegingen vanuit stand en tijdens het gaan, zijn studies over bewegingen van en in de voet tijdens deze bewegingen niet of nauwelijks voorhanden. Ook voor wat betreft mogelijke aanpassingen van schoeisel wordt slechts aandacht besteed aan veranderingen in het sagittale vlak (bv. hakverhoging ) en het frontale vlak (bijvoorbeeld een anti-pronatiewig) om te trachten het gaan en hardlopen te optimaliseren. Bewegingen van en in de voet in het transversale vlak worden wel beschreven, maar slechts in relatie met het gaan over een rechte lijn (8,9,14) of in het beste geval bij het lopen in in cirkelbaan (10). Het is dan ook niet verwonderlijk dat over een mogelijke invloed van de schoenvorm in het transversale vlak op de vervorming van de voet tot op heden nog geen aandacht is geschonken. In dit artikel wordt een eerste aanzet hiertoe gegeven, waarbij het volgende aan de orde komt:. - de invloed van de schoenvorm in het transversale vlak op de bewegingsvrijheid van de voet; - de gevolgen hiervan op de mogelijkheid de propulsierichting te bepalen. De voetafwikkeling tijdens het gaan Meestal wordt de voet ingedeeld in de achtervoet, bestaande uit talus en calcaneus, de middenvoet die bestaat uit het os naviculare, os cuboïdeum en de ossa cuneiformia en de voorvoet, bestaande uit de metatarsalia en de tenen (figuur 1a). Talus, calcaneus, naviculare en cuboideum zijn echter functioneel zo sterk gekoppeld aan elkaar (5) dat deze in dit artikel als één functionele eenheid worden beschouwd. Deze eenheid, het onderste spronggewricht, bezit slechts één vrijheidsgraad van bewegen, te weten inversie en eversie. De voorvoet bestaat dan uit de ossa cuneiformia en metatarsalia (figuur 1b). Figuur 1a en b. a. Klassieke indeling. b. Indeling gehanteerd in dit artikel. C=calcaneus, T= talus, Cu=cuboideum, N=naviculare, Cun=cuneiformia. A=achtervoet, M=middenvoet, V=voorvoet. De termen pronatie en supinatie hebben betrekking op de vervorming van de gehele voet. Hierbij is er sprake van supinatie indien van een vrij afhangende voet de voetzool naar mediaal wijst en van pronatie wanneer deze meer naar lateraal gericht is. Enige verwarring kan ontstaan bij de benoeming van de bewegingen van de belaste voet. Hier wordt bij

3 een supinatie van de achtervoet (bijvoorbeeld bij een voetafzet) een gelijktijdige pronatoire vervorming van de voorvoet genoemd (5). Deze pronatie van de voorvoet is echter het resultaat van afzonderlijke bewegingen van de tarso-metatarsale gewrichten. Het art. tarso-metatarsale I plantairflecteert en vanaf metatatarsale III wordt een toenemende dorsaalflexie ingenomen (figuur 2). Figuur 2. Pronatie van de voorvoet bestaat in feite uit een combinatie van plantairflexie van metatarsale I en een toenemende dorsaalflexie van de metatarsalia III t/m V. We zullen de termen pro- en supinatie zoveel mogelijk hanteren waar het gaat om de vervorming van de gehele voet. Wordt vooral de beweging in het onderste spronggewricht (of de achtervoet) bedoeld dan zullen respectievelijk de termen eversie en inversie worden gebruikt. In figuur 3 wordt een overzicht gegeven van de verschillende bewegingsassen in de voet en de bijbehorende bewegingen. De afwikkeling van de voet tijdens het gaan is eerder in dit tijdschrift uitvoerig besproken (6) In het volgende worden slechts die aspecten genoemd die relevant zijn voor dit artikel. Figuur 3. Bewegingsdefinities zoals in dit artikel gebruikt. F=flexie, E=extensie, En=endorotatie, Ex=exorotatie, Ab=abductie, Ad=adductie,E=eversie, I=inversie, S=supinatie, P=pronatie De standfase wordt grofweg onderverdeeld in drie fasen: de contactfase (heelstrike tot foot-flat), de midstancefase (foot-flat tot heel-off) en de propulsiefase (heel-off tot toe-off). Het verloop van het contact dat de voet maakt met de grond tijdens de standfase van het gaan wordt meestal weergegeven als in figuur 4f. Uit deze bekende afwikkel-5" lijkt de bal van de voet pas tegen het einde van de afwikkeling contact te maken met de grond. Dit is echter niet

4 het geval. In de tijd gezien maakt dit voetgedeelte contact op grofweg 20% van de standfase. Dit is aan het begin van de unipedale standfase waarbij de gehele voet plat op de grond staat (foot flat in figuur 4b). Figuur 4g geeft het verloop weer van de grondreactiekracht ( = projectie van het lichaamszwaartepunt) tijdens de afwikkeling (3). Deze laatste curve (4g) representeert de krachten op de voet tijdens het gaan en is daarmee belangrijker dan de contactcurve (4f). Figuur 4a t/m g. a t/m e: enkele fasen van het gangpatroon. HC=heel-contact, FF=foot-flat, MS=mid-stance, TO=toe-off. f: contact van voet en bodem, de zogenaamde afwikkel-5. g: baan van de grondreactiekracht (=projectie van het lichaamszwaartepunt). Vanaf het eerste hielcontact tot de genoemde 20% van de standfase verloopt de projectie van het zwaartepunt lateraal van de as van het onderste spronggewricht. De reactiekracht van de vloer op de voet bezit hierom een everterend moment. Als gevolg hiervan kantelt de voet als geheel totdat de bal van de voet de grond raakt. Deze kanteling van de voet gaat dwangmatig gepaard met een endorotatie van het onderbeen. (De bewegingskoppeling tussen onderbeen en voet is reeds eerder uitvoerig in dit tijdschrift beschreven (13) ). Dat over deze voetlanding 20 % van de standfasetijd wordt gedaan, komt door de activiteit van met name de m. tibialis anterior, die door excentrische activiteit de kanteling van de voet in zowel het bovenste spronggewricht (plantairflexie) als onderste spronggewricht (eversie) afremt, als onderdeel van de schokdemping. Tijdens de midstance treedt een verdere eversie op in het onderste spronggewricht met een hieraan gekoppelde endorotatie van het onderbeen. De vooroverkanteling van de tibia over de talus verloopt hierdoor meer in de richting van de bal van de voet. In deze fase van de midstance verplaatst het lichaamszwaartepunt dan ook naar mediaal.

5 Als gevolg van deze mediaalverplaatsing van het gewicht (waardoor de bal van de voet wordt belast) treedt tevens een dorsaalflexie beweging op in het gewricht tussen navicula en cuneiforme en in het tarso-metatarsale I gewricht. Samen met de eversie van het onderste spronggewricht levert dit een afvlakking op van het mediale voetgewelf. Tevens vindt er een uitbochting van de middenvoet naar mediaal plaats door vooral het naar medio-caudaal bewegen van het caput tali en het os naviculare. Dit levert een stand op van de voet waarbij het mediale voetgewelf is afgeplat en een voorvoet die ten opzichte van de hiel ongeveer 4 naar lateraal wijst (7). Dit heeft tot gevolg dat aan de mediale zijde een verlenging optreedt van de voet. In het volgende hoofdstuk wordt dit nader uitgewerkt. Vanaf het moment dat de bal van de voet contact maakt met de grond is er sprake van een driepuntscontact: de hiel en het caput van de ossa metatarsalia I en V. Pas wanneer sprake is van deze situatie heeft het pronerende moment van de grondreactiekracht een vervorming van het art. naviculo-cuneiforme en het art. tarsometatarsale I tot gevolg. Wanneer de bal van de voet nog los is van de grond, of deze niet belast wordt, bestaat het effect van de grondreactiekracht alleen uit een eversiebeweging van het onderste spronggewricht en een gelijktijdige endorotatiebeweging van de tibia. In de tweede helft van de midstance heeft de grondreactiekracht een inverterend moment. Gedurende de verdere afwikkeling tot toe-off treedt een inversie (en supinatie van de gehele voet) op. Samenvattend beweegt de tibia naar endorotatie, de achtervoet naar dorsaalflexie en eversie en de voorvoet naar dorsaalflexie en exorotatie (= de voorvoet wijst naar lateraal ten opzichte van de achtervoet) gedurende de eerste helft van de standfase. Tijdens de tweede helft treedt een exorotatie van de tibia, plantairflexie en inversie van de achtervoet en een plantairflexie en endorotatie van de voorvoet (= de voorvoet wijst naar mediaal ten opzichte van de achtervoet) op. Lengteveranderingen van de voet Figuur 5 toont, met behulp van een spiegelkast, de afdrukken van de voet in pronatie (a) en supinatie (b). Duidelijk is te zien dat de afstand tussen de calcaneus en grote teen afneemt bij een supinatiestand en toeneemt in de geproneerde stand van de voet. Het lengteverschil bedraagt bij deze proefpersoon 1.5 cm. Figuur 5a en b. Onderzijde van de voet, staande op een spiegelkast. a. pronatie b. supinatie Het lengteverschil tussen pronatie en supinatie bedraagt 1.5 cm.

6 De lengte toename van de voet bij pronatie is voor het grootste gedeelte toe te schrijven aan het afvlakken van het mediale voetgewelf. De grootste bijdrage van deze afvlakking wordt gevonden door het naar caudaal en mediaal bewegen van het os naviculare in het talo-naviculaire gewricht. In mindere mate het naviculo-cuneiforme gewricht en het minst in het eerste tarsometatarsale I gewricht (4). Tijdens het gaan blijkt de dorsaalflexie van de voorvoet direct gekoppeld te zijn aan een eversie in het onderste spronggewricht en endorotatie van de tibia (1,4,11). Een afname van de afstand tussen de hiel en hallux treedt op in een supinatiestand van de voet. Er is een verhoging van het mediale voetgewelf en een geadduceerde stand van de voorvoet ten opzichte van de achtervoet. Deze vervorming van de voet tijdens het gaan, treedt op samen met een inversie van het onderste spronggewricht en een exorotatie van de tibia. De lengteveranderingen van de mediale voetzijde tijdens het gaan worden voor een belangrijk deel beïnvloed door de aanwezigheid van de fascia plantaris (figuur 6). Het meest ontwikkelde deel van deze fascia is opgespannen tussen het medio-ventrale aspect van het de calcaneus en de proximale phalangen van digiti I tot en met III. Het laterale compartiment van de fascia is minder sterk ontwikkeld. We zullen nu de interactie van de mediale fascia plantaris en de vervorming van de mediale voetboog beschouwen. Figuur 6. De fascia (= aponeurosis) plantaris. Het mediale deel is sterk ontwikkeld, loopt over het metatarso-phalangeale gewricht van de hallux en hecht aan op het proximale deel van de eerste phalanx. Windlass-mechanisme Het windlass-mechanisme is reeds eerder in Versus beschreven (12) en wordt hierom kort besproken. Figuur 7. De windlass. Wanneer tijdens het gaan de hiel de vloer verlaat, geschiedt dit via een dorsaalflexie in de metatarsophalangeale gewrichten. Hierdoor wordt de fascia plantaris opgewonden over de kopjes van de ossa metatarsalia. Aangezien de diameter van het caput van metatarsale I veruit het grootste is, wordt het ligament hier het meest opgerold. Door de verhoogde spanning die hierdoor in het ligament optreedt wordt het mediale voetgewelf gedwongen opgehoogd en wordt de mediale boog passief gestabiliseerd om een functionele voetafzet mogelijk te maken. (figuur 8).

7 Figuur 8a t/m c. Omdat de fascia plantaris (F) opgerold wordt over het gewricht van de hallux (a en c), zou de fascie moeten verlengen. Omdat deze structuur uit collageen bindweefsel bestaat en dus niet rekbaar is, moet het voetgewelf hoger worden (h2 is groter dan h1). De mediale fascia wordt echter niet alleen opgespannen door een dorsaalflexie in het metatarsophalange gewricht. Daarnaast kan ook nog op een andere wijze de afstand tussen origo en insertie van de fascia toenemen. Door de wijze waarop het mediale deel van de fascia plantaris is opgespannen, heeft de mate van in - en eversie in het onderste spronggewricht ook invloed op de spanning die hierin heerst. Wanneer de fascia onder spanning wordt gebracht levert deze een inverterend moment op het onderste spronggewricht. Gedurende de eerste helft van de standfase endoroteert de tibia en wordt een eversie uitgevoerd in het onderste spronggewricht. De eversie heeft tot gevolg dat de mediaal-ventrale zijde van de calcaneus wegdraait van de bal van de voet naar dorsaal en lateraal. Zonder de later optredende dorsaalflexie in de intertarsale en tarso-metatarsale gewrichten levert ook dit een verlenging op van de fascia. Wanneer ook het os metatarsale I daalt, heeft dit door de daarbij optredende dorsaalflexie in het metatarsophalangeale gewricht weer een verlengend effect op de fascia plantaris. De verhoogde spanning in de fascia door de eversiebeweging van de calcaneus heeft tot gevolg dat proximale phalanges naar plantair worden getrokken en tegen de onderlaag worden gedrukt. Het verhogen van het plantairflecterend moment in de metatarsophalangeale gewrichten via het opwinden van de fascia plantaris door een pronatoire vervorming van de voet wordt wel aangeduid als het omgekeerde windlass-mechanisme (figuur 9) en wordt beschouwd als mogelijk de sterkste flexor van de metatarsophalangeale gewrichten (2).

8 Figuur 9a en b. Het omgekeerde windlass-mechanisme. Bij een pronatie van de voet (b) plat de mediale voetboog af en daardoor neemt de afstand tussen origo en insertie van de fascia plantaris toe, waardoor de spanning in de fascia toeneemt. De tenen worden stevig in de vloer gedrukt, de mediale voetboog wordt gestabiliseerd. De mate van eversie die in het onderste spronggewricht gemaakt kan worden, hangt dus niet alleen af van de lenigheid van de achtervoet maar ook van de hoekstand in de gewrichten van de voorvoet. Naarmate de fascia plantaris meer is opgewonden over het eerste metatarsophalangeale gewricht door een dorsaalflexiestand, zal het remmende effect op een eversiebeweging van de achtervoet worden vergroot. Beperken van bewegingsvrijheid naar pronatie toe Uit het voorgaande blijkt dat een eversie beweging van de achtervoet in belaste stand van de voet gepaard moet gaan met een naar mediaal en caudaal verplaatsen van het caput tali en os naviculare (i.e. het afvlakken van het mediale voetgewelf). Indien dit wordt tegengegaan kan deze eversie niet optreden. De afwezigheid van voldoende gekoppelde endorotatie van de tibia heeft tot gevolg dat het onderbeen niet naar mediaal kan kantelen over de voet. De afwikkeling van de voet zal dan grotendeels over de laterale voetzijde (moeten) plaatsvinden. Hiervan is in meer of mindere mate sprake bij het gaan met een anti-pronatiewig, afhankelijk van de hoogte ervan (9). Niet alleen aanpassingen in het frontale vlak als verhoging van de mediale zijde maar ook gedwongen vervormingen van de voet in het transversale vlak kunnen leiden tot een beperking van de eversie van de achtervoet. In het volgende zal hier nader op worden ingegaan. Vormverandering in het transversale vlak door schoeisel Eerder werd (in figuur 5) een belaste voet getoond in een supinatie en pronatiestand. De lengte-afname van de voet in supinatiestand is duidelijk te zien. In figuur 10 is de mediale deviatie van de voorvoet te zien in supinatiestand (figuur 10 b en d) vergeleken met de pronatiestand (figuur 10 a en c ).

9 Figuur 10a t/m d.. a en c: Geproneerde stand van de voet. b en d: Gesupineerde voet, de voorvoet vertoont een naar mediaal gerichte deviatie. Samenvattend bezit de voet in gesupineerde stand de volgende kenmerken: - verhoogd mediaal voetgewelf (zie nogmaals figuur 9). - afgenomen voetlengte (zie nogmaals figuur 5, in dit voorbeeld 1.5 cm.) - een mediaalwaartse deviatie van de voorvoet ten opzichte van de achtervoet (figuur 11). Omdat deze kenmerken nauw aan elkaar zijn gerelateerd dwingt een schoenvorm waarbij de mediaalwaartse deviatie van de voorvoet is íngebouwd een gesupineerde stand van de voet op. De voet kan in dit geval geen andere vorm innemen. Dit betekent dat een schoen die in het transversale vlak van achter naar voren een mediaalwaartse curve bezit (figuur 11) de voet dwingt in een supinatiestand. Figuur 11a t/m d. Een normale schoen (a) laat een neutrale of zelfs geproneerde voetstand toe (b). Er bestaan verschillende schoenmerken die door de fabrikant opzettelijk zijn opgebouwd met een naar mediaal gerichte uitbochting van het voorste deel van de schoen (c). In dergelijk schoeisel wordt de voet in een supinatiestand gedwongen (d).

10 En omdat we graag schoenen dragen die op maat zijn gekocht, betekent dit dat de voet min of meer opgesloten zit in een supinatiestand. Er is immers sprake van een voet die in het transversale vlak tot supinatie is gedwongen en niet in lengte kan toenemen door de passende schoenmaat. Voor het gaan in een rechte baan behoeft dit nog geen probleem te zijn. De afwikkeling vindt plaats over de laterale voetrand tot aan de kleine teen en de afzet vindt ook via de laterale voet plaats. Dit kan zelfs nog prettig aanvoelen omdat de standfase verkort is. Dit wordt veroorzaakt door de kortere afstand tussen hiel en kleine teen vergeleken met de afstand hiel en hallux. Wanneer door een gedwongen supinatiestand van de voet geen eversie kan optreden in het onderste spronggewricht, kan het verplaatsen van het lichaamszwaartepunt naar de mediale zijde van de voet niet plaatsvinden door bewegingen van het onderbeen ten opzichte van de voet. Het tijdens staan verplaatsen van het lichaamszwaartepunt over het steunvlak is hierdoor sterk belemmerd. U kunt dit zelf testen door te staan op slechts de laterale zijden van de voeten en het lichaamsgewicht te verplaatsen over het steunvlak. In stand op één been op de laterale voetrand komt deze belemmering extra naar voren. Probeert u eens vanuit deze situatie het lichaamsgewicht naar voren over de voet te verplaatsen zonder het onderbeen te endoroteren. Natuurlijk zal u door toedoen van schoeisel niet gedwongen worden om zo n extreme stand als in bovenstaande bewegingsexperimenten in te moeten nemen. De gevolgen zullen minder dramatisch zijn, maar wel in deze lijn liggen. U wordt nogmaals uitgenodigd om op de laterale zijde of de hiel van de rechtervoet te staan en vanuit deze stand linksom weg te lopen, opnieuw zonder het onderbeen te endoroteren en dus te proneren in de rechter enkel. Dat blijkt nog niet mee te vallen. De hiervoor benodigde wendbaarheid (bij het het draaien en keren in stand) kan niet worden verkregen door bijvoorbeeld het femur te endoroteren ten opzichte van de tibia in plaats van de tibia te endoroteren ten opzichte van de voet omdat immers rotaties in een gestrekte knie niet mogelijk zijn. De enige mogelijkheid is nu nog de wegloop beweging (geforceerd) in te zetten vanuit het rechter heupgewricht. In de praktijk zijn vele voorbeelden te geven van patiënten met klachten in heup of knie waarbij lokaal geen bewegingsproblemen worden gevonden. Ook onderzoek naar de lenigheid van de voet levert vaak geen bijzonderheden op. Nadere analyse van de schoenen die werden gedragen gaf een opvallend aantal schoenen te zien die de in figuur 11c getoonde sterke mediaalwaartse curve van de voorvoet bezitten. Slechts het advies om wat rechtere schoenen te dragen was veelal voldoende om de klachten op te heffen. Het is hierom te adviseren om bij het analyseren van schoeisel niet alleen te letten op aanpassingen in het sagittale- en frontale vlak, maar ook op de vorm in het transversale vlak. LITERATUUR 1. Abboud, R.J. Relevant foot biomechanics Current Orthopaedics 16 (2002) pp Briggs, P.J. The structure and function of the foot in relation to injury Currentr Ortopaedics 19 (2005) pp Clinician s corner Critical Biomechanical Principles www. Footmaxx.com/clinicians/principles.html pp Hunt A., Smith R., Torode M., Keenan A. Inter-segment foot motion and ground reaction forces over the stance phase of walking. Clinical Biomechanics, 16 (2001) PP Huson A. Een ontleedkundig-functioneel onderzoek naar de voetwortel. (diss.) Rijksuniversiteit Leiden (1961). 6. Lagerberg A. De afwikkeling van de voet. Versus, tijdschrift voor fysiotherapie, 21e jrg., no.1 (2003) pp

11 7. Lee S., Muller C., Stefanyshyn D., Nigg B. Relative forefoot abduction and its relationship to foot length in vitro. Clinical Biomechanics, 14 (1999) pp MacWilliams,B.A., M. Cowley, D.E. Nicholson, Foot kinematics and kinetics during adolescent gait Gait and Posture 17 (2003) pp Nester C. van der Linden M., Bowker P. Effect of foot orthoses on the kinematics and kinetics of normal walking gait Gait and Posture 17 (2003) pp Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie, 24 e jrg. 2006, no. 3 (pp ) 10. Orendurff, M.S., e.a. The kinematics and kinetics of turning: limb asymmetries associated with walking a circular path. Gait and Posture 23 (2006) pp Pohl. M.B., N. Messenger, J.G. Buckley Changes in foot and lower limb coupling due to systematic variations in step width Clinical biomechanics 21 (2006) pp Riezebos C., Lagerberg A., Krijgsman F., Koes E. De hallux limitus. Versus, tijdschrift voor fysiotherapie, 8e jrg., no.5 (1990) pp Riezebos C., Lagerberg A. Inversietrauma van de enkel: ontstaansmechanismen, riscofactoren en preventie. Versus, tijdschrift voor fysiotherapie, 16e jrg., no.1 (1998) pp Willems, T. E. Witvrouw, K. Delbaere, A.De Cock. D. De Clercq Relationship between gait biomechanics and inversion sprains: a prospective study of risk factors Gait and Posture ) pp