Mechanizm windlass i jego zaburzenia

Mechanizm windlass został po raz pierwszy opisany przez Johna Hicksa w 1954 roku¹. Odnosi się do funkcji anatomii na podstawie stopy, szczególnie powięzi podeszwowej, kości sezamoidalnych, poduszek podeszwowych i przyczepu tych struktur pod stawem śródstopno-paliczkowym².

Anatomia i fizjologia mechanizmu windlass

Powięź podeszwowa to gruba, skórzasta taśma tkanki łącznej, która rozciąga się wzdłuż dolnej lub podeszwowej powierzchni stopy³. Taśma przyczepia się do kości piętowej (kości piętowej) i rozciąga się przez kości śródstopne do końców kości śródstopia³. Powięź podeszwowa wstawia się do ścięgien zginaczy palców stóp³.

Gdy palce stóp są przemieszczane w położenie grzbietowe (ruch w kierunku kości piszczelowej), powięź podeszwowa owija się wokół głów kości śródstopia³. Paluch lub duży palec u nogi jest głównym miejscem tego zjawiska³. To owijanie nazywa się mechanizmem windlass stopy³. Termin pochodzi ze świata żeglarskiego, ponieważ mechanizm wciągarki owija linę wokół bębna, aby poruszać żagiel³.

Funkcja mechanizmu windlass w lokomocji

Mechanizm windlass w stopie umożliwia stopie podtrzymanie ciężaru ciała i przeniesienie go przez przestrzeń³. Gdy stopa przechodzi od środkowej podpory do odbicia palcami, palce przemieszczają się z położenia podeszwowego lub neutralnego do położenia grzbietowego³. Grzbietowe zginanie palców wywołuje mechanizm windlass wykorzystujący powięź podeszwową³.

Owijanie powięzi podeszwowej wokół głów kości śródstopia ciągnie kość piętową w kierunku palców³. Łuki środkowe stopy podnoszą się z ziemi, a stopa przechodzi z elastycznego, pronowanego położenia do sztywnego, supinowanego położenia³. Sztywność stopy jest potrzebna, aby stać się dźwignią zdolną do napędzania kogoś podczas chodzenia³.

Patogeneza zaburzeń mechanizmu windlass

Jeśli istnieje uszkodzenie powięzi podeszwowej lub anatomia stopy nie pozwala na funkcjonowanie mechanizmu windlass, energia potrzebna do chodzenia znacznie wzrasta⁴. Wiele razy osoba będzie chodzić z utykaniem z powodu braku siły odbicia⁴. Stopa i kostka są bardziej niestabilne i podatne na urazy⁴.

Brak mechanizmu windlass został udowodniony, że odgrywa rolę w wielu urazach stopy i kończyny dolnej¹. Zginanie palców stóp prowadzi do nawijania powięzi podeszwowej wokół głów kości śródstopia, jak wyjaśniono powyżej¹.

Rola wyprostu palucha w mechanizmie windlass

Wyprost palucha odgrywa kluczową rolę zarówno w równowadze, jak i ruchu do przodu⁵. Gdy odbijamy się od kontaktu z ziemią, nasz paluch wyprostowuje się⁵. Wyprost ciągnie powięź podeszwową, skutecznie stabilizując stopę poprzez mechanizm wiatrakowy (proces, przez który wyprost palucha supinuje stopę)⁵.

Jeśli wyprost palucha zostanie utracony, nie tylko tracimy stabilność podczas odbicia, ale coś innego w górę łańcucha może zacząć kompensować, prowadząc do dalszej dysfunkcji i ostatecznie bólu⁵. Słaby wyprost palucha = przeciwieństwo, zmuszając kolano do pozostania zgiętego podczas odbicia palcami, prowadząc do słabej kontroli pronacji, która może ostatecznie powodować ból stopy, kolana, a nawet biodra⁵.

Konsekwencje niewydolności mechanizmu

Brak wyprostu palucha powoduje, że ciało odbija się od innych palców; palców nie zbudowanych do tej pracy⁵. Ten nadmierny stres może powodować ból stopy i kostki⁵. Słaby wyprost palucha zmusza również piętę do zbyt wczesnego odrywania się: ponownie z nadmierną fleksją kolana, zapobiegając wyprostowi biodra (wprowadzanie nogi za biodra), ponieważ kąt palca po prostu nie pozwala na kąt wymagany w biodrze⁵.

Gdy pierwszy staw śródstopno-paliczkowy zwiększa wyprost, wysokość podłużnego łuku przyśrodkowego powinna również wzrosnąć². Oba te zachowania różniły się od normalnego wzorca². Oba scenariusze skutkują nieskutecznym mechanizmem windlass².

Związek z zapaleniem powięzi podeszwowej

Zapalenie powięzi podeszwowej powoduje ból w pięcie i dolnej części stopy⁶. Występuje, gdy powięź podeszwowa, gruba taśma tkanki łączącej kość piętową z palcami, ulega zapaleniu z powodu powtarzającego się stresu⁶. Ten stan często powoduje ostry ból, szczególnie przy pierwszych krokach rano lub po okresach odpoczynku⁶.

Mechanizm windlass odgrywa kluczową rolę w tym stanie⁶. Odnosi się do naturalnego procesu, który występuje, gdy palce stóp są grzbietowo zgięte lub wygięte w górę, powodując naprężenie powięzi podeszwowej i podniesienie łuku stopy⁶. Ta akcja pomaga w chodzeniu i bieganiu, ale może pogorszyć zapalenie powięzi podeszwowej, jeśli tkanka jest nadmiernie obciążona⁶.

Fazy mechanizmu windlass podczas chodu

Podczas chodu mamy dwie fazy windlass: początkową fazę windlass i drugą fazę windlass⁷. Początkowa faza windlass chodu występuje podczas fazy wahadłowej chodu i podczas akceptacji ciężaru⁷. Mechanizm obejmuje grzbietowe zginanie palców przed uderzeniem stopy, które nawija powięź podeszwową wokół stawów śródstopno-paliczkowych, a następnie pasywne podeszwowe zginanie palców⁷.

Ten mechanizm pozwala na rozłożenie sił generowanych podczas akceptacji ciężaru na znacznie dłuższy okres czasu, niż miałoby to miejsce w przeciwnym razie, chroniąc w ten sposób tkanki podeszwowe stopy przed szkodliwymi poziomami szczytowej siły⁷. Prawidłowo funkcjonująca „początkowa faza mechanizmu windlass” prawdopodobnie zmniejszy tempo obciążania tkanek podeszwowych i tym samym naprężenia skumulowane, którym podlega powięź podeszwowa⁸.

Wpływ na inne struktury stopy

Ograniczony wyprost pierwszego palca prowadzi do zmienionej ruchomości w stawie skokowym⁹. Jeśli kostka nie może się prawidłowo grzbietowo zginać, kolano i biodro nie będą się w pełni wyprostowywać⁹. Rezultatem jest zmniejszona elastyczność zginaczy biodra i powtarzająca się rotacja wyprostna kręgosłupa lędźwiowego⁹.

To doskonały przykład tego, jak zagięcie w kończynie dolnej może wpływać na struktury dalej w górę łańcucha kinetycznego⁹. Przez systematyczne zwiększanie grzbietowego zginania w pierwszym stawie śródstopnym, zapalenie i ochronne napięcie mięśni może zostać zmniejszone, prowadząc do poprawy objawowej⁹.

Znaczenie kliniczne zaburzeń mechanizmu

Wyprost palucha ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania bólowi stopy, kolana, biodra i pleców⁵. Funkcjonalnie sztywne paluchy są obserwowane codziennie w praktyce podiatrycznej¹⁰. Określane jako funkcjonalne ograniczenie palucha¹⁰. Nie powinny być ignorowane, ponieważ sztywny paluch może potencjalnie prowadzić do niepożądanych bólów¹⁰.

Paluch musi być prawidłowo „wykręcany”, aby pomóc w przesunięciu ciężaru ciała do przodu¹⁰. To jeden z pierwszych stawów, które podiatryst zbada w badaniu biomechanicznym¹⁰. Jeśli paluch nie funkcjonuje prawidłowo, z jakiegokolwiek powodu, może być uważany za niewydolny¹⁰.