Feet and Footwear: Applying Biological Design and Mismatch Theory to Running Injuries

Abstract

ance-running specialists [1-3]. However, injury rates ranging from 20-79% [4-6] suggest modern humans are prone to injury in running which the Endurance-Running hypothesis contends is a species-specific movement pattern for which we are well adapted. Explanations and solutions focus largely on shoe design and gait mechanics. Foot structure and function, in contrast, have received little attention in running-related research [7]. Moreover, and despite continued interest in running-shoe design, there has been little attention on how footwear might influence foot structure and function and therefore the rest of the kinetic chain above it. This opinion piece addresses these issues and proposes a novel perspective that could add to factors explaining injury risk in endurance running. Endurance-Running Hypothesis The fossil record of the genus homo shows evidence of musculoskeletal adaptations that reduce the mechanical and energetic demands of bipedal-endurance running. Adaptations differentiating homo sapiens from early homo and from primate ancestors include the nuchal ligament for head stabilisation, a mobile thoracic spine permitting counter rotation of the trunk and legs, long legs that lengthen the stride so reducing energy cost per unit of distance, large proximal hip muscles (gluteals) to control forward pitch of the torso at ground contact, long Achilles tendons and plantar arches to facilitate energy storage and return, and short-straight toes that minimise toe flexion moments and smooth the forward trajectory of body weight over the supporting foot [1-3]. Many of these adaptations benefit running only, suggesting that

A influência de calçados no arco longitudinal medial do pé e na cinemática dos membros inferiores de crianças no início da fase de aquisição de marcha

“…5 Apesar disso, há poucas pesquisas sobre o impacto do calçado em crianças, principalmente na fase de aquisição da marcha. Alguns autores 3,21 afirmam que o calçado pode ter um efeito O ALM é dependente de estruturas anatômicas passivas e ativas. A aponeurose plantar é considerada uma estrutura importante durante a fase de apoio, juntamente com os ligamentos, enquanto os músculos da perna e os intrínsecos do pé atuam como um suporte ativo.…”

“… 5 However, just few studies consider the impact of footwear on toddlers. Some authors 3 21 claim that footwear can have a long-term effect on foot function. Footwear with a biomimetic and anatomical design can protect the foot and may maintain natural flexibility, forefoot width, and sustain foot MLA.…”

“… 5 Apesar disso, há poucas pesquisas sobre o impacto do calçado em crianças, principalmente na fase de aquisição da marcha. Alguns autores 3 21 afirmam que o calçado pode ter um efeito a longo prazo na função do pé. Um calçado com um design biomimético e anatômico é capaz de proteger o pé e pode também manter a flexibilidade natural, largura do antepé e sustentar o ALM do pé.…”

Efeitos do uso de calçado biomimético na marcha de crianças típicas

“… 14 Walking in the real world involves negotiating challenges over uneven surfaces, requiring constant adjustments of the body's movement pattern to maintain stability. Michael et al 15 stated that anatomically shaped shoes permit biologically normal structure and foot function. Taking inspiration from a natural design (i.e., biomimetism), a commercially available shoe for children at a young age used sand as a model to develop its midsole through polymers to simulate walking over a soft substratum.…”

“… 14 O caminhar no mundo real requer enfrentar desafios em superfícies irregulares, o que exige ajustes constantes do padrão de movimento do corpo para manutenção da estabilidade. Michael et al 15 afirmaram que sapatos com formato anatômico permitem a estruturação e função biologicamente normais dos pés. Com uma inspiração no caminhar na areia e na natureza (chamado biomimetismo), existe um calçado comercial para crianças pequenas que fez uso de polímeros para simulação do caminhar e um substrato macio e dinâmico na sua entresola.…”