Влияние вращения голеностопного сустава и нагрузки на мышцы на плечо момента пяточного сухожилия: прижизненное исследование с использованием визуализации и моделирования

В этом комбинированном прижизненном исследовании с вычислительным моделированием проверяли центральную гипотезу о том, что вращение голеностопного сустава и нагрузка на трехглавую мышцу голени оказывают независимое и сочетанное влияние на плечо момента пяточного (то есть ахиллова) сухожилия (CTma), которое не в полной мере учитывается в современных опорно-двигательных моделях движений человека. С помощью ультразвуковой визуализации под контролем системы регистрации движений оценивали мгновенные изменения CTma во время серии изометрических и изотонических сокращений и сравнивали их с прогнозами масштабированных вычислительных моделей нижней конечности. В соответствии с гипотезой нагрузка на мышцы: (i) независимо увеличивала CTma максимум на 8% и (ii) ослабляла влияние вращения голеностопного сустава, вероятно за счет изменения слабости и кривизны сухожилия. Игнорирование влияния нагрузки на трехглавую мышцу голени в моделях нижней конечности приводило к занижению CTma в среднем, особенно при подошвенном сгибании, когда это влияние было наиболее выраженным. Кроме того, при индивидуальном сравнении выявлено слабое соответствие между прижизненными оценками и прогнозами моделей, что указывает на неучтенную вариабельность анатомического строения и, следовательно, на фундаментальные ограничения масштабирования моделей. В совокупности эти результаты углубляют понимание физиологии формирования момента силы и мощности в голеностопном суставе и открывают новые возможности для разработки моделей.