Effects of a long-term triceps surae stretching program on the pennation angle of triceps surae heads in children with hypermobile flat foot and Achilles tendon shortening

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Triceps surae retraction plays a key role in the pathogenesis of flat feet in children. This is a pennate muscle. The pennation angle is defined as the angle between triceps surae fascicles and aponeurosis.

AIM: The aim of the study was to evaluate the effect of a long-term triceps surae stretching program on the pennation angle of the triceps surae head in children with flat feet and Achilles tendon shortening.

MATERIALS AND METHODS: The study included a total of 82 children with hypermobile flat feet and Achilles tendon shortening. The pennation angle was measured by ultrasound. Triceps surae stretching was recommended for 6 months as a basic exercise. SPSS v.26.0 was used for statistical analysis of data.

RESULTS: The study group included 63 children who performed stretching exercises and the control group included 19 children who did not perform stretching exercises at the required intensity. The study group showed a significant improvement in the Foot Posture Index (FPI)-6, while the control group showed no change. The baseline foot dorsiflexion was 4.84° ± 0.10° in the study group and 4.81° ± 0.17° in the control group. After 6 months of stretching, dorsiflexion was 11.34° ± 0.24° in the study group and 4.85° ± 0.19° in the control group (p < 0.01). The pennation angle of the triceps surae heads showed a significant increase in the medial head of the gastrocnemius and soleus muscles.

CONCLUSIONS: A long-term stretching program in children with flat feet resulted in a significant increase in foot dorsiflexion. These changes were associated with morphological and functional muscle restructuring, manifested by a significant increase in the pennation angle of the medial head of the gastrocnemius and soleus muscles. Further research will identify the mechanisms underlying anatomical and functional muscle restructuring and their effects on anatomical foot parameters in flat feet.

About the authors

Leonid V. Gorobets

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery; Medical Home

Email: gorobetsleonid@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9424-3713

MD, PhD Student

Russian Federation, Saint Petersburg; Rostov-on-Don

Vladimir M. Kenis

H. Turner National Medical Research Center for Сhildren’s Orthopedics and Trauma Surgery; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: kenis@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7651-8485
SPIN-code: 5597-8832

MD, PhD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

  1. Harris RI, Beath T. Hypermobile flat-foot with short tendo achillis. J Bone Joint Surg Am. 1948;30A(1):116–140.
  2. Miskowiec RWI. The acute effects of stretching on pennation angle and force production [dissertation abstract]. 2012. 30 p. doi: 10.31390/gradschool_theses.2322
  3. Masenko VL, Kokov AN, Grigorieva II, et al. Radiology methods of the sarcopenia diagnosis. Research and Practical Medicine Journal. 2019;6(4):127–137. EDN: VIXNRI doi: 10.17709/2409-2231-2019-6-4-13
  4. Wu IT, Hyman SA, Norman MB, et al. Muscle architecture properties of the deep region of the supraspinatus: a cadaveric study. Orthop J Sports Med. 2024;12(10):23259671241275522. doi: 10.1177/23259671241275522.
  5. Zhang Y, Herbert RD, Bilston LE, et al. Three-dimensional architecture of the human subscapularis muscle in vivo. J Biomech. 2023;161:111854. doi: 10.1016/j.jbiomech.2023.111854
  6. Jiang W, Chen C, Xu Y. Muscle structure predictors of vertical jump performance in elite male volleyball players: a cross-sectional study based on ultrasonography. Front Physiol. 2024;15:1427748. doi: 10.3389/fphys.2024.1427748
  7. Wang R, Fu S, Huang R, et al. The diagnostic value of musculoskeletal ultrasound in the quantitative evaluation of skeletal muscle in chronic thyrotoxic myopathy: a single-center study in China. Int J Gen Med. 2024;17:3541–3554. doi: 10.2147/IJGM.S472442
  8. Fu H, Wang L, Zhang W, et al. Diagnostic test accuracy of ultrasound for sarcopenia diagnosis: A systematic review and meta-analysis. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2023;14(1):57–70. doi: 10.1002/jcsm.13149
  9. Moeskops S, Oliver JL, Radnor JM, et al. Effects of neuromuscular training on muscle architecture, isometric force production, and stretch-shortening cycle function in trained young female gymnasts. J Strength Cond Res. 2024;38(9):1640–1650. doi: 10.1519/JSC.0000000000004856
  10. Radnor JM, Oliver JL, Waugh CM, et al. Muscle architecture and maturation influence sprint and jump ability in young boys: a multistudy approach. J Strength Cond Res. 2022;36(10):2741–2751. doi: 10.1519/JSC.0000000000003941
  11. Dimitrieva AYu, Kenis VM. Medium-term results of body balance trainings in primary school-aged children with generalized joint hypermobility and symptomatic mobile flat foot: cohort study. Pediatric Pharmacology. 2021;18(5):347–358. EDN: YVHYML doi: 10.15690/pf.v18i5.2326
  12. Mosca VS. Principles and management of pediatric foot and ankle deformities and malformations. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2014.
  13. Dimitrieva AYu, Kenis VM, Klychkova IYu. Results of the first russian delphi survey on the diagnosis and treatment of flatfoot in children. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2023;11(1):49–66. EDN: CAHOCE doi: 10.17816/PTORS112465
  14. Wren TA, Cheatwood AP, Rethlefsen SA, et al. Achilles tendon length and medial gastrocnemius architecture in children with cerebral palsy and equinus gait. J Pediatr Orthop. 2010;30(5):479–484. doi: 10.1097/BPO.0b013e3181e00c80
  15. Moo EK, Leonard TR, Herzog W. The sarcomere force-length relationship in an intact muscle-tendon unit. J Exp Biol. 2020;223(Pt 6):jeb215020. doi: 10.1242/jeb.215020
  16. Nakamura M, Yoshida R, Sato S, et al. Comparison between high- and low-intensity static stretching training program on active and passive properties of plantar flexors. Front Physiol. 2021;12:796497. doi: 10.3389/fphys.2021.796497
  17. Mizuno T. Combined effects of static stretching and electrical stimulation on joint range of motion and muscle strength. J Strength Cond Res. 2019;33(10):2694–2703. doi: 10.1519/JSC.0000000000002260
  18. Panidi I, Bogdanis GC, Terzis G, et al. Muscle architectural and functional adaptations following 12-weeks of stretching in adolescent female athletes. Front Physiol. 2021;12:701338. doi: 10.3389/fphys.2021.701338
  19. Freitas SR, Mil-Homens P. Effect of 8-week high-intensity stretching training on biceps femoris architecture. J Strength Cond Res. 2015;29(6):1737–1740. doi: 10.1519/JSC.0000000000000800
  20. Dennis, Lacey G, The effects of static stretching on pennation angle and muscle power production in the triceps surae complex. Honors College Theses. 2017.
  21. Manal K, Roberts DP, Buchanan TS. Optimal pennation angle of the primary ankle plantar and dorsiflexors: variations with sex, contraction intensity, and limb. J Appl Biomech. 2006;22(4):255–263. doi: 10.1123/jab.22.4.255

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Ultrasonography of the medial head of the gastrocnemius in a patient with hypermobile flatfoot and Achilles tendon shortening: a, before the stretching program; b, after 6 months of the stretching program

Download (239KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Эко-Вектор

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».