Foot posture influences the electromyographic activity of selected lower limb muscles during gait

George MurleyGeorge MurleyHylton MenzHylton MenzKarl LandorfKarl Landorf

November 2009Journal of Foot and Ankle Research 2(1):35

DOI: 10.1186/1757-1146-2-35

abst

Some studies have found that flat-arched foot posture is related to altered lower limb muscle function compared to normal- or high-arched feet. However, the results from these studies were based on highly selected populations such as those with rheumatoid arthritis. Therefore, the objective of this study was to compare lower limb muscle function of normal and flat-arched feet in people without pain or disease. Sixty adults aged 18 to 47 years were recruited to this study. Of these, 30 had normal-arched feet (15 male and 15 female) and 30 had flat-arched feet (15 male and 15 female). Foot posture was classified using two clinical measurements (the arch index and navicular height) and four skeletal alignment measurements from weightbearing foot x-rays. Intramuscular fine-wire electrodes were inserted into tibialis posterior and peroneus longus under ultrasound guidance, and surface EMG activity was recorded from tibialis anterior and medial gastrocnemius while participants walked barefoot at their self-selected comfortable walking speed. Time of peak amplitude, peak and root mean square (RMS) amplitude were assessed from stance phase EMG data. Independent samples t-tests were performed to assess for significant differences between the normal- and flat-arched foot posture groups. During contact phase, the flat-arched group exhibited increased activity of tibialis anterior (peak amplitude; 65 versus 46% of maximum voluntary isometric contraction) and decreased activity of peroneus longus (peak amplitude; 24 versus 37% of maximum voluntary isometric contraction). During midstance/propulsion, the flat-arched group exhibited increased activity of tibialis posterior (peak amplitude; 86 versus 60% of maximum voluntary isometric contraction) and decreased activity of peroneus longus (RMS amplitude; 25 versus 39% of maximum voluntary isometric contraction). Effect sizes for these significant findings ranged from 0.48 to 1.3, representing moderate to large differences in muscle activity between normal-arched and flat-arched feet. Differences in muscle activity in people with flat-arched feet may reflect neuromuscular compensation to reduce overload of the medial longitudinal arch. Further research is required to determine whether these differences in muscle function are associated with injury.

いくつかの研究では、平らなアーチ型の足の姿勢は、正常なアーチ型または高いアーチ型の足と比較して、下肢の筋肉機能の変化に関連していることがわかっています。ただし、これらの研究の結果は、関節リウマチなどの厳選された集団に基づいています。したがって、この研究の目的は、痛みや病気のない人の正常な足と扁平足の下肢の筋肉機能を比較することでした。 18〜47歳の60人の成人がこの研究に採用されました。これらのうち、30人は正常なアーチ型の足（男性15人と女性15人）であり、30人は扁平足（男性15人と女性15人）でした。足の姿勢は、2つの臨床測定値（アーチインデックスと舟状骨の高さ）と、体重を支える足のX線写真からの4つの骨格アライメント測定値を使用して分類されました。筋肉内細線電極を超音波ガイド下で後脛骨筋と長腓骨筋に挿入し、参加者が自分で選択した快適な歩行速度で裸足で歩いている間、前脛骨筋と内側腓腹筋から表面筋電図活動を記録しました。ピーク振幅の時間、ピークおよび二乗平均平方根（RMS）振幅は、立脚期EMGデータから評価されました。独立したサンプルのt検定を実行して、通常のアーチ型とフラットアーチ型の足の姿勢グループ間の有意差を評価しました。接触期の間、平らなアーチ型のグループは、前脛骨筋の活動の増加（ピーク振幅;最大随意等尺性収縮の65対46％）および長腓骨筋の活動の減少（ピーク振幅;最大随意等尺性収縮の24対37％）を示しました。中立/推進中、フラットアーチ型グループは後脛骨筋の活動の増加（ピーク振幅;最大随意等尺性収縮の86対60％）および長腓骨筋の活動の減少（RMS振幅;最大随意等尺性収縮の25対39％）を示しました。これらの重要な所見の効果量は0.48から1.3の範囲であり、正常なアーチ型の足と扁平足の間の筋活動に中程度から大きな違いがあることを表しています。扁平足の人の筋肉活動の違いは、内側縦アーチの過負荷を減らすための神経筋補償を反映している可能性があります。筋肉機能のこれらの違いが傷害に関連しているかどうかを判断するには、さらなる研究が必要です。