Universitatea Tehnică din München
Universitatea Tehnică din München Clinica pentru Ortopedie și Chirurgie Traumatică Klinikum rechts der Isar (Director: Prof. univ. Dr. R. Gradinger) Distribuția presiunii plantare în timpul și după sarcină Anita Klement Copie completă a Facultății de Medicină de la Universitatea Tehnică din München pentru a obține doctorat în medicină aprobat disertație Președinte: Prof. univ. Dr. D. Neumeier 1 examinator: Prof. univ. Dr. R. H. A. Lampe examinator 2: Priv.-Doz. Dr. R. H. H. Burgkart Disertația a fost depusă la Universitatea Tehnică din München pe 9 noiembrie 2009 și acceptată de Facultatea de Medicină pe 24 martie 2010
Dedic această teză de doctorat părinților mei. Pagina 2
Mulțumiri Din suflet mulțumesc tuturor celor care au făcut posibilă această lucrare și au susținut-o cu mare angajament pe o perioadă lungă de timp: profesorul Dr. Renée Lampe pentru atribuirea subiectului. Fizicianul absolvent Jürgen Mitternacht, care a fost întotdeauna alături de mine și a dat impulsul potrivit, mai ales în secțiunile dificile, și a jucat astfel un rol cheie în succesul acestei disertații. Mulțumirile mele speciale se adresează numeroșilor subiecți care au parcurs adesea distanțe mari și care au ajuns adesea în condiții dificile pentru măsurătorile postpartum. Mulțumesc familiei și prietenilor care sunt alături de mine de mult timp. Pagina 3
III Abrevieri BKD. Timp de contact cu solul IMC. Indicele masei corporale, IMC = (greutatea corporală în kg): (înălțimea în metri) ² BW. Greutatea corpului, forțele sunt adesea exprimate în% BW. COM. Centrul masei, focalizarea masei, focalizarea segmentului CT. Tomografie computerizată DSP. Focalizare tipărită EMED. Marcă comercială pentru plăcile de măsurare a presiunii de la Novel FL. Lungimea piciorului (în metri), conversia unităților de dimensiune a pantofului: lungimea piciorului (în cm) = 0,635 * dimensiunea pantofului (0,635 = ¼ inch: sistem german), sau lungimea piciorului (în cm) = 0,667 * dimensiunea pantofului ( ⅔: gravură pariziană, sistem european) g. Accelerația gravitațională, g = 9,81 m/s2 kg. Kilogram, unitatea de masă SI m. Meter, unitatea SI de lungime Md. MFB mediană. Lățimea metatarsiană în pedogramă (zona de contact a piciorului cu solul) N.Newton, unitate de forță SI, 1N este forța care dă o masă de 1 kg o accelerație de 1 m/s² Nm. Contor Newton, unitate de cuplu Nms. Newton-metru secunde, unitatea de șoc cuplu Ns. Newton-secunde, unitatea de șoc forțat OP. Operație/operativă (în sens medical) gleznă. articulația gleznei superioare (articulatio talocruralis) pagina 6
Pa.Pascal (unitate de presiune SI), 1 Pa = 1 N/m² = 10000 N/cm² (unitate de presiune utilizată în această lucrare: N/cm²) ROI. Regiunea de interes (subzona în centrul atenției) s. În al doilea rând, unitatea de timp SI (abreviată ocazional ca sec sau sec) SL. Lungimea scheletului piciorului USG. articulația gleznei inferioare (articulatio subtalaris/talocalcaneonavicularis) pagina 7
Fig. 10 Prezentare generală a subiecților participanți la test La evaluarea și afișarea grafică a rezultatelor, numărul subiecților de testare N variază, deoarece nu tuturor subiecților de testare li s-au oferit informații complete. Majoritatea subiecților au fost însărcinate pentru prima dată. O treime avusese deja una sau mai multe nașteri în spatele lor. Potrivit Oficiului Federal de Statistică din Germania, numărul mediu de copii pe femeie în 2005 a fost de 1,34. Numărul femeilor multipare cu N = 9 în acest studiu nu este suficient de mare pentru a putea afirma dacă schimbările în mers și structura piciorului sunt mai puternice sau mai slabe în Primigravida decât în Multigravida. Informațiile corespunzătoare ar putea fi derivate numai din considerații individuale. Pagina 25
3.5.5 Exemplu de pedogramă Fig. 16 și Fig. 17 prezintă un exemplu de măsurare pedografică din acest studiu, așa cum este reprezentat de software-ul de măsurare standard al plăcii de măsurare EMED SF. Derivarea altor parametri din această măsurare este descrisă în următoarele capitole. Fig. 16 Pedografie - măsurarea distribuției presiunii sub talpa piciorului ca în Fig. 15, afișare standard a ecranului dispozitivului de măsurare EMED-SF. Sunt prezentate presiunile maxime în timpul rulării piciorului. Diagramele din dreapta arată valoarea presiunii maxime, forța verticală determinată de integrarea pe întreaga suprafață și zona de contact a suprafeței în cursul rulării. De asemenea, se face distincția între zona antepiciorului (părțile curbei verzi) și piciorul din spate (părțile curbei roșii). Fig. 17 Procesul total de rulare a piciorului măsurătorii din Fig. 16, sunt prezentate toate imaginile individuale ale măsurătorii. Rata cadrelor este de 72 de măsurători pe secundă. Ultima imagine individuală marcată în roșu este imaginea de presiune maximă cu valorile de presiune maximă care au apărut în timpul derulării. Pagina 32
În cazul unei distribuții de presiune cu un nivel de presiune variabil, forța verticală F z pentru întregul picior sau pentru zone parțiale (de exemplu, halux/metatarsian I) poate fi calculată prin integrarea distribuției presiunii pe întregul picior sau peste arii parțiale: Fz = pa δ A în [N] (9 ) Suprafața totală Fz = pa δ A în subzona [N] (10) În Fig. 20b, integrarea presiunii se realizează pentru toate imaginile de distribuție a presiunii din procesul de rulare. Acest lucru duce la cursul forței totale a solului peste timpul de contact cu solul (curba neagră în diagrama din Fig. 20b). Sunt prezentate și cele două diagrame de distribuție a presiunii cu forță maximă la sol. În plus, zona de hallux este marcată separat în imaginea de presiune maximă Fig. 20a. Integrarea se repetă, de asemenea, pentru întregul proces de rulare peste această parte a talpii piciorului. În diagrama din Fig. 20b, aceasta arată cota de halux în forța totală a solului, împărțită în continuare în cota degetului de la picior și cota de minge a degetului mare. Fig. 20a Pentru a determina forța la sol din plantar Fig. 20b Pentru a determina forța la sol din distribuția presiunii plantare. Mai sus: imagini de distribuție a presiunii pentru mar- Pagina 36
Maximul curbei forței nu ia în considerare cursul ulterior al formei curbei, ci doar o singură valoare măsurată. Pentru a face afirmații despre sarcina totală metatarsiană, poate fi inclusă durata sarcinii (sarcina metatarsiană tip 3), care la rândul ei poate fi normalizată la greutatea corporală (sarcina metatarsiană tip 4). În aceste două cazuri, se determină aria de sub curbele de forță, apoi, desigur, pe curbele care nu sunt standardizate în timp. Fig. 23 arată proporția încărcăturii metatarsiene în forța totală a podelei, folosind exemplul persoanei testate P02 în timpul și după sarcină. Fig. 22 Reprezentarea schematică a definiției sarcinii metatarsiene MFL: curba forței solului MFL 1 = AM 1 maxim 2 maxim MFL 2 = A/M MFL 3 = Forță FA în Newton FM Intermediar minim MFL 4 = FA/FMM: Greutatea corporală în Newton A: Maxim MFL FA tx A Sarcina metatarsiană t în secunde Fig. 23 Proporția sarcinii metatarsiene în forța totală a podelei la persoana testată P02 în timpul și după sarcină. 3.5.15 Lățimea metatarsiană în pedogramă În acest context, lățimea metatarsiană este lățimea zonei de contact cu solul în metatars, nu lățimea reală a piciorului în sine. Lățimea metatarsiană este măsurată și mediată la 5 puncte în pedogramă (Fig. 21a). Pagina 40
pentru anumite cazuri extreme, trei imagini de distribuție a presiunii din procesul de rulare, curba forței solului și curba momentului față de axa OSG. Diagramele de distribuție a presiunii din Fig. 25 arată momentul momentului maxim de flexie plantară și timpul primei și celei de-a doua forțe maxime maxime (marcaje în diagramele forței solului și momentului de îmbinare). 4 4 Maximul momentului de dorsiflexie este de obicei puțin mai târziu decât al doilea maxim al forței terestre, deoarece forța de atunci scade deja, dar centrul de greutate al distribuției presiunii se deplasează mai înainte și astfel brațul pârghiei crește chiar mai mult decât forța scade. Pagina 42
Fig. 25 Pentru a determina cuplul articulației în raport cu axa gleznei. Trei imagini de distribuție a presiunii dintr-un proces de rulare a piciorului atunci când mergeți desculț, curba forței solului și curba momentului în ceea ce privește axa proiectată a gleznei (roșu). Momentul de flexie plantară: parte a curbei evidențiată în albastru deschis, moment de dorsiflexie: parte a curbei evidențiată în galben Pedograma la stânga și primul marcaj din diagrame: momentul momentului maxim de flexiune plantară când apare. Pedograma de mijloc în momentul forței maxime a primului etaj, pedograma dreaptă în momentul forței maxime a celui de-al doilea etaj și maximă a momentului de dorsiflexie. Centrul de greutate al distribuției presiunii curente (DSP) și distanța manetei sale h până la axa OSG sunt introduse în pedogramele. Pagina 43
Fig. 26 Pentru a determina cuplul în raport cu axa longitudinală a piciorului. Două imagini de distribuție a presiunii dintr-un proces de rulare a piciorului atunci când mergeți desculț, curba forței solului și curba momentului față de axa longitudinală (curba de măsurare albastră, punctată: momentul față de axa OSG). Măsurarea pe o persoană testată cu un moment de eversie deosebit de mare. Moment de inversiune: valori numerice negative ale momentului, moment de inversiune: valori pozitive. Cele două pedograme și marcajele din diagrame: momentul momentului maxim de eversiune și momentul maxim de inversare. Centrul de greutate al distribuției presiunii curente (DSP) și distanța pârghiei sale h față de axa longitudinală a piciorului (pentru comparație și cu axa OSG) sunt introduse în pedogramele. Pagina 45
3.5.18 Unghiul de rotație intern/extern Unghiul de rotație extern al piciorului este definit între axa longitudinală a piciorului și direcția mersului sagital (Fig. 27). În acest studiu, este determinat și din pedograma de analiză a mersului. Poziția unghiulară a piciorului poate fi foarte diferită. Depinde în special de poziția unghiulară în articulația șoldului. Tabelul 3 prezintă valorile medii ale grupului de control. Se presupune inițial că creșterea greutății pe extremitățile inferioare în timpul sarcinii poate duce la creșterea rotației externe a piciorului. Fig. 27 Definiția unghiului de rotație a piciorului: poziția unghiulară între axa longitudinală a piciorului și direcția de mers. (Exemplu în dreapta: P13 după sarcină) Tabelul 3 Unghiul de rotație extern al piciorului în grupul de control la femeile piciorul stâng piciorul drept Valoare medie medie -6,9 7,7 7,3 Abaterea standard 4,2 3,7 4,0 la bărbații piciorul stâng drept Media medie a piciorului -7,6 8,1 7,9 deviație standard 4,0 3,4 3,7 3,5,19 Analiza sarcinii călcâiului Pe baza asimetriei laterale-mediale a distribuției sarcinii pe călcâie, așa cum se arată în figurile 28a și b, se poate concluziona o poziție a piciorului cu cataramă. voi. O nealiniere este la pagina 46
Deși nu poate fi convertit direct în grade, o schimbare în cursul sarcinii poate fi urmată calitativ. Pentru analiză, curba de presiune este determinată de-a lungul liniei secțiunii transversale perpendiculare pe axa longitudinală a piciorului și prin centrul călcâiului și aplicată în mod repetat de la imaginea tipărită la imaginea tipărită pe parcursul întregului proces de rulare. Fig. 28a Pentru analiza unei malaliniere a călcâiului. Subiectul P06, fără nealiniere a călcâiului. Înălțimea presiunii este înregistrată în diagrama din dreapta de-a lungul liniei transversale verzi prin călcâie, imagine cu imagine. Aici calcaneul se află predominant pe marginea mediană a suprafeței sale în picioare, călcâiul este înclinat medial. Marcajele arată centrul de greutate geometric al suprafeței de contact a călcâiului pe sol și mișcarea acestuia în timpul rulării. Fig. 28b Subiectul P16, poziția valgus a calcaneului deplasează media sarcina principală. 3.5.20 Medierea parametrilor derivați din pedogramele În principiu, există două opțiuni pentru medierea și rezumarea măsurătorilor individuale într-o serie de măsurători:
Fig.29a Pedograme în a 34-a săptămână de sarcină Fig.29b Pedograme la 7 săptămâni după naștere Fig.29c Curbele parametrilor derivate din distribuția presiunii: sus în stânga: forța totală a solului și proporția metatarsului, în dreapta sus: presiunea maximă, în stânga jos: zona de contact a podelei în dreapta jos: momentul OSG. Curbele albastre: în a 34-a săptămână de sarcină, curbele roșii: 7 săptămâni după naștere. Afișate în culori deschise: toate măsurătorile individuale, culori închise: curbe medii pe ambele picioare. Toate curbele s-au standardizat în timp până la 100% durata contactului cu solul. Creșterea în greutate a persoanei testate în timpul sarcinii în exemplul din Fig. 29 este prezentată în creșterea forței terestre (curba albastră în prima diagramă din Fig. 29c sau în curbele de măsurare corespunzătoare din Fig. 30). Forma curbei forței terestre se schimbă pagina 49
Fig. 29d Graficele tuturor măsurătorilor desenate una peste alta, începutul liniei mutat în punctul (0,0). Curbe albastre: măsurători în timpul sarcinii, curbe roșii: măsurători postpartum. Marcajele rotunde sunt fiecare la 0%, 10%, 20% până la 100% din timpul de contact cu solul. Acumularea puternică în zona mingii și o acumulare slabă în apropierea axei articulației gleznei sunt izbitoare (pentru o explicație vezi Fig. 16, p. 32, Fig. 17, p. 32 și Fig. 19, p. 35) Tabelul 4 Diverse din pedogramele Fig. 29a și b parametrii derivați și valorile lor medii și abaterile standard pentru persoana de test P16. Grupul superior al măsurătorilor a fost luat spre sfârșitul sarcinii, grupul inferior după naștere. În ultima linie, se compară valorile măsurate ale celor două serii de măsurători: Valorile de comparație mai mari de 1 înseamnă că valoarea medie din a doua serie de măsurători este mai mare și invers. Pagina 51
Fig. 30 Diagramele parametrilor persoanei testate din Fig. 29a până la d, 4 serii de măsurători în timpul sarcinii și seria de măsurători postpartum trasate una peste alta. Curbă albastru deschis spre negru: serie de măsurători la început și pe măsură ce sarcina progresează, curbă roșie: serie de măsurători postpartum. 3.6 Ipoteze cu privire la modificările așteptate ale parametrilor analizei mersului în timpul sarcinii Modificările examinate în acest studiu care rezultă din sarcină se referă la structura piciorului și tiparul de mers. Modificările ipotetic așteptate ar trebui, de asemenea, să fie prezentate ca modificări tipice în pedogramă și parametrii derivați din aceasta: Sub sarcina de greutate crescută în timpul sarcinii, arcul longitudinal al piciorului se aplatizează, formând un picior plat ca variantă maximă de conceput. În pedogramă, aceasta ar avea ca rezultat o lărgire a zonei de contact a metatarsului și o creștere a proporției încărcăturii totale plasate pe metatars. O creștere a suprafeței de contact cu solul poate fi, de asemenea, rezultatul retenției de grăsime și apă, care nu poate fi determinată în mod clar în cadrul examenului clinic. Pagina 52
modificări structurale extreme la nivelul piciorului. Consecința cea mai probabilă este că crește predominant presiunea medie. 5 O imagine de ansamblu asupra posibilelor relații și modificări frecvent observate este dată în Fig. 31. Fig. 31 Modificări frecvent observate la picior 5 Un exemplu de calcul: cu o suprafață medie a piciorului de 123 cm² și o greutate medie inițială de 64 kg, fiecare cm² cântărește 0,52 kg Suprafața piciorului. Cu o creștere medie a greutății de 12 kg, adică 76 kg greutate corporală, suprafața de contact a suprafeței ar trebui să fie de 146 cm², astfel încât 0,52 kg de masă să fie plasată și pe fiecare cm² de suprafață a piciorului. Diferența dintre cele două zone este de 23 cm². Cu toate acestea, o creștere a suprafeței piciorului de 23 cm² este foarte puțin probabilă, cu excepția cazului în care este imprimată o zonă a tălpii care în mod normal nu are contact cu solul, cum ar fi metatarsul - asta ar însemna un picior extrem de arcuit. Pagina 54
în intervalul mediu. Cea mai plauzibilă explicație pentru aceasta este că articulația gleznei devine mai îndoită în timpul sarcinii. Fig. 41a Lățimea metatarsiană atunci când mergeți înainte și postpartum [cm] postpartum anterior Diferență medie 2,22 2,16-0,05 STD 1,27 1,22 mediană 2,36 2,27-0,10 Perechi potrivite Wilcoxon semnate -Testul rangurilor: N = 24, p