Akilles – kolme erilaista jännettä yhdessä

Akillesjänteen ajatellaan usein olevan yksi paketti, mutta rakenteellisesti siinä yhdistyy siinä kolmen erilaisen pohjelihaksen jänteet. Nyt uusi tutkimuksemme osoittaa, että akillesjänteen kolme eri osajännettä voivat olla ominaisuuksiltaan erilaisia. Tulokset näyttävät, että akillesjänteen rakenne on yhteydessä jänteen sisäiseen liikkeeseen.

Aiemmissa tutkimuksissa on havaittu, että akillesjänne ei kuormitu hyppelyssä tai juoksussa tasaisesti koko pinta-alaltaan. Tämä on mahdollista, koska se toimii yhteisenä jänteenä kolmelle pohjelihakselle, joilla on erilaisia ominaisuuksia ja tehtäviä. Kun leveä kantalihas (m. soleus) ojentaa vain nilkkaa, toimii kaksipäinen kantalihas (m. gastrocnemius) lisäksi polven koukistajana.

Sivuhuomautus plantaris-lihaksesta: tämän pienen pohjelihaksen pitkä jänne muodostaa myös osan akillesjänteestä, mutta kolmipäiseen pohjelihakseen verrattuna se on ihmisellä se on hyvin pieni, ja jätän sen tässä kirjoituksessa huomioimatta.

Omassa väitöskirjatutkimuksessani parikymmentä vuotta sitten käytimme ohuita valokuituja jännevoima-antureina, ja saimme ensimmäiset viitteet akillesjänteeseen kohdistuvan kuormituksen epätasaisesta jakautumisesta (Finni 2001). Suuria voimia vaatineiden hyppelyiden ja juoksusuoritusten jälkeen kävi joskus niin, että valokuitu oli taipunut ja rikkoutunut pysyvästi. Taipuma viittasi siihen, että jänteeseen kohdistui leikkausvoimia, eikä kuorma jakautunut tasaisesti (Kuva 1).

AT_pohjekuva2017

 

 

 

Kuva 1. Kolmipäisen kantalihaksen lihaksista soleus ojentaa vain nilkkaa ja gastrocnemius koukistaa myös polvea. Lihasten jännesäikeet voivat olla edustettuna akillesjänteen poikkipinta-alassa hyvin yksilöllisesti. Kuvassa esitetty yksi mahdollinen jakauma, joka voi vaikuttaa myös voiman jakautumiseen jänteessä.

Eri lihaksista lähtevät jännesäikeet myös kiertyvät matkallaan alaspäin kohti kiinnityskohtaansa kantaluussa (Edama ym. 2015). Akillesjänteen kiertymän ajatellaan olevan yksi sen joustavuutta lisäävä mekanismi (Bojsen-Moller & Magnusson 2015). Koska akillesjänteessä on siis eri osajänteitä (subtendons, Hansfield ym. 2016), jotka kiinnittyvät yhden tai kahden nivelen yli meneviin lihaksiin, on todennäköistä, että jänteen eri osat voivat myös liikkua toistensa suhteen. Jänteen sisäistä liikettä ja venymiä onkin selvitetty useissa viimeaikaisissa tutkimuksissa. Esimerkiksi ultraäänitutkimuksissa on havaittu että akillesjänteen pinnallisempi ja syvempi osa liikkuvat eri tavoin mm. isometrisessä lihastyössä ja kävelyssä (e.g. Slane & Thelen 2014, Franz & Thelen 2015).

Koska ihmistutkimuksissa on vaikea selvittää ultraäänimittauksilla havaitun toiminnan yhteyttä jänteen anatomiaan, päätimme tutkia asiaa eläinmallilla. Viime vuoden vierailulla VU Amsterdamiin tutkin akillesjänteen eri osajänteiden anatomian ja toiminnan välisiä yhteyksiä rotilla. Äskettäin Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports­ –lehdessä julkaistussa artikkelissa raportoimme että soleuksen ja gastrocnemius-lihaksen lateraaliosan jänteet liikkuvat toisiinsa nähden vähän, mutta niiden venymät ovat huomattavasti erilaiset: gastrocnemiuksen jänne oli jäykempi kuin soleuksen jänne (Finni ym. 2017).

Tämä rotilla tehty havainto auttaa selittämään myös ihmistutkimuksissa raportoituja tuloksia. Kolme eri tutkimusta on raportoinut, että isometrisessä nilkan ojennuksessa soleus-lihaksen osajänne venyy enemmän kuin gastrocnemius-lihaksen pidempi jänne (Farris ym. 2013, Lichtwark ym. 2013, Obst ym. 2016). On mahdollista, että osajänteiden erilaiset venymät auttavat maksimoimaan elastisen energian varastoimisen ja hyödyntämisen sekä kävelyssä että juoksussa tai hyppelyissä, joissa leveän ja kaksoiskantalihaksen roolit ovat hieman erilaisia.

Havainnot akillesjänteen ei-homogeenisestä liikkeestä ja jäykkyydestä tuovat uutta näkökulmaa myös jänteen vammamekanismeihin. Vahvuudestaan huolimatta akillesjänne on altis vammoille, eikä tiedetä vielä hyvin mitkä tekijät ennustavat hyvää tai huonoa toipumista vammoista. Akillesjänteen repeämän jälkeen jänteen sisäisen liikkeen on raportoitu olevan yhdenmukaisempi kuin terveessä jänteessä (Fröberg ym. 2017). Tulevissa tutkimuksissa onkin syytä selvittää jänteen sisäistä mekaniikkaa tarkemmin, jotta kuntoutusohjelmia voidaan optimoida.

Perjantaina 24.11. 2017 asiaa akillesjänteestä ja pohjelihasten merkityksestä voi kuunnella Yle Radio 1, klo 12:10 ja sen jälkeen YLE Areenasta:  https://areena.yle.fi/1-1403833. Haastateltavana minun lisäkseni Lauri Stenroth.

Kinesiologian professori Taija Juutinen

Uusi julkaisu: Taija Finni, Michel Bernabei, Guus C. Baan, Wendy Noort, Chris Tijs, and Huub Maas: “Nonuniform displacement and strain between the soleus and gastrocnemius subtendons of rat Achilles tendon” in Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 11/2017, doi: 10.1111/sms.13001

Muut lähteet:

Bojsen-Møller J, Magnusson SP. Heterogeneous loading of the human Achilles tendon in vivo. Exer Sport Sci Rev 2015;43:190–197.

Edama M, Kubo M, Onishi H, Takabayashi T, Inai T, Yokoyama E, Hiroshi W, Satoshi N, Kageyama I. The twisted structure of the human Achilles tendon. Scand J Med Sci Sports 2015;25:497-503.

Farris DJ, Trewartha G, McGuigan MP, Lichtwark GA. Differential strain patterns of the human Achilles tendon determined in vivo with freehand three-dimensional ultrasound imaging. J Exp Biol 2013;216:594-600.

Finni T. 2001 Muscle mechanics during human movement revealed by in vivo measurements of tendon force and muscle length. Studies in Sport, Physical Education and Health, 78. Ph.D. Thesis. University of Jyväskylä. ISBN 951-39-1044-X.

Franz JR, Thelen DG. Depth-dependent variations in Achilles tendon deformations with age are associated with reduced plantarflexor performance during walking. J Appl Physiol 2015;119:242-249.

Fröberg Å, Cissé AS, Larsson M, Mårtensson M, Peolsson M, Movin T, Arndt A. Altered patterns of displacement within the Achilles tendon following surgical repair. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2017;25:1857-1865.

Handsfield GG, Slane LC, Screen HRC. Nomenclature of the tendon hierarchy: An overview of inconsistent terminology and a proposed size-based naming scheme with terminology for multi-muscle tendons. J Biomech 2016; 49:3122-3124.

Lichtwark GA, Cresswell AG, Newsham-West RJ. Effects of running on human Achilles tendon length-tension properties in the free and gastrocnemius components. J Exp Biol  2013;216:4388-4394.

Obst SJ, Newsham-West R, Barrett RS. Changes in Achilles tendon mechanical properties following eccentric heel drop exercise are specific to the free tendon. Scand J Med Sci Sports 2016;26:421-431.

Slane LC, Thelen DG. Non-uniform displacements within the Achilles tendon observed during passive and eccentric loading. J Biomech 2014;47:2831-2835.

 

 

 

 

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s