Университетска амбулатория, Спортна медицина и спортна ортопедия, Университет в Потсдам, Потсдам, Германия

влияние

Афилиация Университет по образование Schwäbisch Gmünd, Институт по здравни науки, Schwäbisch Gmünd, Германия

Университетска амбулатория, Спортна медицина и спортна ортопедия, Университет в Потсдам, Потсдам, Германия

Принадлежност Бернски университет за приложни науки, здравеопазване, физиотерапия, Берн, Швейцария

Университетска амбулатория, Спортна медицина и спортна ортопедия, Университет в Потсдам, Потсдам, Германия

  • Стефен Мюлер,
  • Аня Карлсон,
  • Джулиан Мюлер,
  • Хайнер Баур,
  • Франк Майер

Фигури

Резюме

Заден план

Наднорменото тегло и затлъстяването увеличават здравословните проблеми, които не са ограничени само до възрастни. Детското затлъстяване е свързано с метаболитни, психологически и мускулно-скелетни съпътстващи заболявания. Липсват обаче знания за ефекта на затлъстяването върху функцията на стъпалото през цялото съзряване. При деца със затлъстяване се очаква намалена функция на стъпалото с непропорционални характеристики на натоварване. Целта на това проучване беше да се изследват характеристиките на натоварване на краката по време на походка на деца с нормално тегло, наднормено тегло и затлъстяване на възраст 1–12 години.

Методи

Общо 10382 деца на възраст от една до дванадесет години са били включени в проучването. И накрая, 7575 деца (m/f: n = 3630/3945; 7,0 ± 2,9 години; 1,23 ± 0,19 m; 26,6 ± 10,6 kg; ИТМ: 17,1 ± 2,4 kg/m 2) бяха включени за анализ на (пълен случай). Децата са категоризирани с нормално тегло (≥3-ти и th-ти процентил; n = 6458), с наднормено тегло (≥90-ти и th-ви персентил; n = 746) или с наднормено тегло (> 97-и процентил; n = 371) според немската справка система, която се основава на индекси на телесна маса (ИТМ), специфични за възрастта и пола. Измерванията на плантарното налягане бяха оценени по време на походка на инструментална пътека. Площта на контакт, индексът на дъгата (AI), върховото налягане (PP) и интегралът на времето на сила (FTI) бяха изчислени за общото, предното, средното и задното стъпало. Данните бяха анализирани описателно (средно ± SD), последвано от ANOVA/Welch-тест (според хомогенността на отклоненията: да/не) за групови разлики според категоризацията на ИТМ (нормално тегло, наднормено тегло, затлъстяване) и за всяка възрастова група от 1 до 12 години (post-hoc Tukey Kramer/C на Dunnett; α = 0,05).

Резултати

По този начин може да се предположи, че наднорменото тегло може да не повлияе на формата на краката или функцията на малките деца толкова, колкото при по-големите деца. Независимо от това, все още липсват знания, ако телесната маса влияе върху плантарния натиск на краката при деца под 4-годишна възраст. Главно причинено от малки размери на пробите или тесен възрастов диапазон, развитието на натоварването на стъпалата при деца със затлъстяване и с наднормено тегло в процеса на стареене и съзряване от 1 до 12-годишна възраст не е подробно.

Следователно целта на изследването е да изследва ефекта на различната телесна маса при деца с нормално тегло, наднормено тегло и затлъстяване на възраст 1–12 години върху характеристиките на разпределение на плантарното налягане по време на походка. Нещо повече, тя имаше за цел да идентифицира характерни модели на натоварване на краката в сравнение с деца с нормално тегло, наднормено тегло и затлъстяване във всички възрастови групи и разглеждане на различни региони на краката.

Методи

Предмети и дизайн на обучение

Изследването е проведено в 61 града в Германия с доброволци, наети на информационни бюра, разположени в близост до измервателните станции. На родителите на децата беше предоставена информация за целта, методите и потенциалните рискове. След това родителите дадоха писмено информирано съгласие преди доброволното участие на децата в проучването. Изследването е одобрено от Етичната комисия на университета Алберт-Лудвиг във Фрайбург.

Общо 10382 деца на възраст от една до дванадесет години са били включени в проучването. Децата бяха изключени от проучването, ако не можеха да ходят неподдържани, не отговаряха на изискванията за завършване на цялата настройка за измерване (n = 161) или страдаха от скорошни наранявания или болка по време на походка (n = 52). Тези деца не показват статистически значима разлика в антропометричните данни в сравнение с останалата кохорта. Субектите (N = 2557) бяха изключени от анализа на данните в случай на липсващи стойности (т.е. възраст, височина, телесна маса или по-малко от три повторения на пътеката) или неправдоподобни данни. Децата са категоризирани като поднормено тегло (rd процентил; n = 37), нормално тегло (≥3 rd и th percentile; n = 6458), наднормено тегло (≥90 rd и th percentile; n = 746) или затлъстяване (> 97 th percentile; n = 371) според немската референтна система, която се основава на възрастови и полово специфични индекси на телесна маса (ИТМ) [23,24]. Децата, категоризирани като поднормено тегло (n = 37), бяха изключени за по-нататъшен статистически анализ поради липсващи субекти в много възрастови групи. И накрая, 7575 деца (m/f: n = 3630/3945; 7.0 ± 2.9y; 1.23 ± 0.19m; 26.6 ± 10.6kg; ИТМ: 17.1 ± 2.4kg/m 2) бяха включени в анализа на данните. Антропометрията на участниците е показана в таблица 1.

За запознаване децата бяха насърчавани да ходят многократно по пътеката. След това се измерва плантарно налягане на десния крак по време на боса походка със самостоятелно избрана скорост през инструменталната пътека. За да се отчетат разликите в вариабилността на походката за предварително дефинирани скорости на ходене, скоростта на ходене не е стандартизирана в настоящото проучване [16,25]. Горната граница на скоростта на ходене е избрана на 6 km/h поради докладвания преход на ходене към бягане при възрастни с тази скорост [26,27]. Изискваха се минимум три и максимум пет завършени опита. За да се осигури възпроизводим модел на походка, трябва да се извърши поне една крачка, преди да се влезе в зоната за измерване в рамките на фотоелектрическите бариери. Доказано е, че директният двустепенен протокол има по-висока възпроизводимост при измервания на плантарно налягане по време на походка в сравнение с измерване на средна походка [28]. Всички изследвания бяха извършени от един и същ опитен изпитващ, подкрепен от двама допълнителни научни сътрудници, използващи преносима и инструментална пътека.

Мерки

Основните изходни мерки бяха (1) контактната площ (CA [cm²]) за изчисляване на индекса на свода, (2) интегралът на силовото време (FTI [N ∙ s]) и (3) пиковото налягане (PP [kPa]) като представители за натоварването на крака. CA, FTI и PP са добре приети, надеждни и валидни променливи за характеризиране на надлъжната арка на стъпалото, общото и максималното изолирано натоварване на стъпалото [19,29,30]. Мерките бяха придобити за цялото стъпало, пръсти, предно стъпало, медиално средно стъпало, странично средно стъпало и задно стъпало с помощта на софтуерния пакет Novel-win (Novel Projects® & Novel Scientific®, Мюнхен, Германия). Задното, средното и предното стъпало се дефинират (по подразбиране; Novel Automask), като се използват съответно 27% и 55% от дължината на стъпалото от петата до пръстите и средната/страничната средна част на крака, съответно на оста на дължината на стъпалото. За анализ пръстите бяха отделени от предната част на краката, използвайки градиенти на налягането около пиковите налягания на пръстите и бяха включени само за измерване на общото стъпало. Освен това динамичният индекс на дъгата (AI) се изчислява, както е описано от Cavanagh et al. (1987) [30]. Според дефиницията на Кавана, високата арка води до малък индекс на дъгата, докато плоската арка води до голям индекс на арката. Следователно AI се използва като косвена мярка за характеристиките на надлъжната арка на стъпалото. Всички измервания на плантарно налягане бяха изчислени за всеки субект от средното от 3 до 5 валидни опити за ходене.

Анализ на данни

Всички данни бяха проверени за правдоподобност с проверка на обхвата (възраст: 1–12 години; размер на тялото: 12 kg/m²; скорост на походка: 2]) последователно се повишава от най-малките (47,2 ± 5,7 cm 2) до най-големите деца (101,8 ± 17,0 cm 2). Като цяло и във всяка възрастова група децата с нормално тегло представят по-малък CA от децата с наднормено тегло (p 0,001).

Установено е постоянно увеличение на общото натоварване на крака (количествено измерено от: FTI общо стъпало) от 1 до 12-годишни деца. Във всяка възрастова група стойностите на FTI на общия крак са най-високи за затлъстелите и най-ниски за децата с нормално тегло. (Фигура 2А и Таблица 2). Децата с наднормено тегло показват 1,26-кратно (2-годишно) до 1,75-кратно (12-годишно) от общото натоварване на краката (FTI), което се наблюдава при деца с нормално тегло на същата възраст. Количеството статистически значими групови разлики е особено налице за общата част на стъпалото и предната част на краката, започвайки на възраст 3-4 години. За областта на задното и средното стъпало разлики са видими от 5-6 годишна възраст (Таблица 2; p Фиг. 2. Интегралът на силовото време (FTI [N ∙ s]) при деца с нормално тегло, наднормено тегло и затлъстяване от 1 до 12 години) със средна стойност ± SD.

A: за целия крак; Б: за средното стъпало.

За измервания на пиково налягане се наблюдава увеличение от най-малките до най-големите деца, но разликите между групите телесна маса са по-малки, отколкото при FTI с максимално 1,25-кратно пиково налягане (общо стъпало) при затлъстелите деца. Със специфичен фокус върху средното стъпало, FTI е най-висок при деца със затлъстяване (22,4 ± 19,4 N ∙ s), последвано от деца с наднормено тегло (13,9 ± 10,5 N ∙ s) и нормално тегло (7,9 ± 6,7 N ∙ s) над всички и във всяка възрастова група (p Таблица 3. Пиково налягане (PP [kPa]) за областта на стъпалото: пръсти, предно стъпало (FF), медиално средно стъпало (MMF), странично средно стъпало (LMF), задно стъпало (RF), общо стъпало (TF) със средна стойност ± SD.

Дискусия

Изследването има за цел да изследва ефекта от разликите в телесната маса при деца върху характеристиките на разпределение на плантарното налягане, изчисляване на контактната площ на стъпалото, индекс на дъгата, върхово налягане и време на сила в различни области на стъпалото по време на походка. Установени са разлики в натоварването на краката/характеристиките на контакт между категориите телесна маса за всички деца и в единични възрастови групи (1–12 години). Резултатите показват по-висока площ на контакт с краката, намалена надлъжна дъга на стъпалото, по-високо пиково налягане и време на сила при децата с наднормено тегло и затлъстяване в сравнение с децата с нормално тегло. По този начин децата с наднормено тегло не компенсират допълнително тегло чрез пасивни (структура на стъпалото) и/или активни механизми по време на походка и тези разлики изглежда са по-доминиращи с напредналата възраст. Освен това констатациите за този широк възрастов диапазон показват за първи път ясни доказателства за възрастово зависими разлики и модели на натоварване, които трябва да бъдат обсъдени в контекста на развитието на стъпалата при деца.

Спортът и физическата активност могат да бъдат хипотезирани като разумни превантивни стратегии за подобряване на активната компенсация на телесната маса и натоварването на (средния) крак. Често се предполага, че по-голямото натоварване на стъпалото и следователно по-голямото натоварване на стъпалните структури е свързано с дискомфорт или болка [3]. Като се вземе това предвид, наднорменото тегло и затлъстяването трябва да се разглеждат критично за здравето на краката още в ранно детство, започвайки на възраст от 1 година. Може също така да се предположи, че по-високият стрес на краката и възможният дискомфорт могат да служат като фактор, влияещ отрицателно върху нивото на активност при тези деца, които започват порочен кръг.

В контекста на общото развитие на краката и походката, характеристиките на стъпалата на малките деца изглежда се влияят от допълнителната телесна маса. Това важи в по-голяма степен при по-възрастните в сравнение с по-малките деца. В съответствие с предишните резултати, индексът на дъгата за деца с нормално, наднормено тегло и затлъстяване показва намаление за 1-5-годишни деца с изравняване, започващо на възраст от 5 до 6 години [16].

Поради измервания на място се оценява телесната маса, докато се носят дрехи през целия ден. Не е приложена корекция, за да се избегнат допълнителни пристрастия при деца с висок ръст, което означава, че интерпретацията на данните не е валидна на индивидуално ниво.

Заключение

В обобщение, изследването представя подробни данни за съществени разлики в динамичните характеристики на стъпалата при деца с нормално тегло, наднормено тегло и затлъстяване за всяка възраст между 1 и 12 години. Допълнителната телесна маса показва намаляване на индекса на свода на стъпалото и по-голямо общо натоварване, което оказва влияние непропорционално на средната част на краката. Освен това, оценката на плантарното налягане от началото на неподдържано ходене, за да узрее подобна походка в различни региони на краката, показва специфични модели за деца с наднормено тегло и затлъстяване. Наднорменото тегло и затлъстяването не се компенсират от опорно-двигателния апарат и вече засягат краката на една и две години и стават прогресивно изразени с увеличаване на възрастта. За да се избегне прекомерно натоварване на краката с потенциален риск от дискомфорт или болка в детска възраст, трябва да се разработят и утвърдят стратегии за превенция за деца с висок индекс на телесна маса. Представените стойности на плантарно налягане могат допълнително да служат като референтни данни за идентифициране на подозрителни модели на натоварване на краката при деца.

Благодарности

Това проучване беше подкрепено от Федерацията на германската обувна индустрия (HDS, Офенбах, Германия), RICOSTA Schuhfabriken GmbH (Донауешинген, Германия) и Университета в Потсдам (Потсдам, Германия).

Принос на автора

Замислени и проектирани експерименти: SM JM HB FM. Изпълнява експериментите: SM JM HB FM. Анализирани данни: SM AC JM HB. Реактиви/материали/инструменти за анализ, допринесени: SM AC JM HB FM. Написа хартията: SM AC JM HB FM.