Metatarsaaliluut
Ensimmäistä lukuun ottamatta metatarsaaliluut ovat pitkiä ja hoikkia, niiden tyvi on vankka ja pää pieni. Ne kaikki niveltyvät proksimaalisesti distaaliseen jalkapöytäriviin tarsometatarsaalisten nivelten kautta ja distaalisesti proksimaalisten falangien tyviin metatarsaalisten nivelten kautta. Kumpikin luusta luokitellaan pitkäksi luuksi, ja se koostuu kolmiosaisesta varresta, suuresta, suhteellisen neliömäisestä proksimaalisesta tyvestä ja pienestä, sivusuunnassa puristuneesta distaalisesta päästä. Varsi on poikkileikkaukseltaan prismaattinen, ja se kapenee asteittain tyvestä päähän lievästi pituussuuntaisesti kaarevasti siten, että plantaarinen puoli on kovera ja dorsaalinen pinta on kupera. Koska kyseessä on pitkä luu, ei ole yllättävää, että metatarsaaliluuta on hyödynnetty sekä sukupuolen että pituuden määrityksessä (Byers ym., 1989; Smith, 1997; Bidmos, 2008; Cordeiro ym., 2009).
Ensimmäinen metatarsaaliluu on huomattavasti järeämpi kuin neljä lateraalista luuta, ja tämä on suora seuraus siitä, että se osallistuu kävelyn varpaiden liikkeellelähtövaiheeseen, jossa se vastaa työntövoimasta ja painon tukemisesta. Muut metatarsaaliluut toimivat ainoastaan tukevasti, sillä ne ylläpitävät kehon tasapainoa. Tämän vuoksi luiden koko pyrkii pienenemään mediaalisesta lateraaliseen suuntaan. Näin ollen metatarsaaliluun yleinen pituuskaava on, että metatarsaaliluu kaksi on pisin, jonka jälkeen seuraavat pienenevässä järjestyksessä kolmas, neljäs, viides ja lopuksi ensimmäinen, joka on lyhin (mutta tukevin) (Aiello ja Dean, 1990).
Metatarsaaliluun valtimoverkostoon on kiinnitetty huomattavan paljon huomiota näiden luiden osallisuuden vuoksi autonomisissa neuropatioissa, kuten leprasta (Brand, 1966; Jopling ja McDougall, 1988). Ravintoaukkojen sijaintia ja suuntaa on tutkittu, jotta voitaisiin selvittää luuta syöttävien valtimoiden alkuperä (Huber, 1941; Jaworek, 1973; Shereff, 1991). Tämä prosessi toteutetaan usein perfuusion avulla käyttäen erilaisia aineita, kuten akryyliä, gelatiiniväriaineita, radio-opakki bariumia ja polyesterihartsia (Shereff ym., 1987; Barker, 1993; Crock, 1996). Patake ja Mysorekar (1977) päättelivät, että kullakin metatarsaalilla on tavallisesti varren keskimmäisessä kolmanneksessa yksi ravintoaukko, joka suuntautuu kohti ensimmäisen metatarsaaliluun päätä ja neljän muun metatarsaaliluun tyviä. Ali (1991) totesi, että foramen sijaitsee tavallisesti viidennen metatarsaaliluun mediaalipinnalla ja ensimmäisen ja toisen luun lateraalipinnoilla. Kolmannen ja neljännen metatarsaaliluun foramenin sijainnin raportoitiin olevan hyvin vaihteleva.
Ensimmäinen metatarsaaliluu on metatarsaaliluun lyhin mutta vankin, ja sen läpimitta dorsoplantaarisessa tasossa on erityisen leveä, minkä ansiosta luu kestää varpaiden lähdön aikana esiintyviä huomattavia taivutusjännityksiä, jotka eivät ole merkityksettömiä. Se niveltyy proksimaalisesti mediaalisen keilaluun ja distaalisesti ensimmäisen proksimaalisen falangin kanssa. Vaikka sen lateraalipinnan proksimaalinen alue koskettaa usein toista metatarsaaliluuta, se muodostaa harvoin nivelpinnan. Varren sanotaan olevan muodoltaan prismaattinen, ja siinä on kolme pintaa, jotka on erotettu toisistaan pyöristetyillä reunoilla. Dorsaalipinta on loivasti kupera ja ulkonäöltään yleensä merkityksetön. Plantaarinen (mediaalinen) pinta on syvästi kovera proksimaalisella alueella, ja sitä rajoittaa sivusuunnassa voimakas harjanne, joka kaareutuu pään ja tyven välissä. Lateraalipinta on distaalisesti suhteellisen tasainen ja proksimaalisesti kevyesti kovera, ja siihen kiinnittyy ensimmäisen selkälihaksen mediaalinen pää. Ensimmäisen metatarsaaliluun tyvi on suuri ja tyypillisesti reniforminen, jotta se niveltyy mediaaliseen kiilteen. Pinnan kuperuus on mediaalireunaa pitkin ja koveruus lateraalireunaa pitkin, ja syvennys (hilum) on lähempänä plantaarista pintaa, joten muodostuu kaksi nivelpintaa, joista plantaarinen on yleensä pienempi. Poikittainen harjanteen voidaan usein nähdä kulkevan nivelpinnan poikki niin, että muodostuu kaksi varsin erillistä koveraa nivelpintaa, jotka niveltyvät mediaalisen kiilteen kanssa (Singh, 1960). Tibialis anterior kiinnittyy pohjan mediaaliseen/plantaariseen osaan ja peroneus longus kiinnittyy lateraalisella puolella olevaan karhennettuun soikeaan ulokkeeseen. Pää on suuri ja laajentunut mediolateraaliseen suuntaan. Nivelpinta ulottuu jonkin verran dorsaalipuolelle, mikä mahdollistaa suuremman dorsifleksion, mikä on tärkeää kävelyn ”varpaiden irtoamisvaiheessa” (Joseph, 1954). Ubelaker (1979) havaitsi Ecuadorista peräisin olevissa esihistoriallisissa jäännöksissä nivelpintoja metatarsaaliluun varsien dorsaalipuolella, ja hän katsoi, että nämä olivat osoitus usein tapahtuneesta polvistumisesta, koska tällaisessa työssä varpaat saattoivat olla pitkiä aikoja varpaiden hyperdorsifleksiossa.
Distaalinen nivelpinta ulottuu vielä pidemmälle jalkapöydän pinnalle, ja siinä on pareittain samansuuntaisia syviä uria mediaalista (sääriluu) ja lateraalista (sääriluu) sesamoidiluuta varten, jotka on erotettu toisistaan intersesamoidisella harjanteella. Mediaalinen ura on poikkeuksetta leveämpi ja syvempi kuin lateraalinen ura. Nämä ovat pysyviä jalkapöytäluita, ja ne ovat patellan jälkeen kehon suurimmat (Pfitzner, 1892; Bizzaro, 1921). Mediaalinen sesamoidi esiintyy abductor hallucis -lihaksen ja flexor hallucis brevis -lihaksen mediaalisen pään yhdistetyssä jänteessä, kun taas lateraalinen esiintyy adductor hallucis -lihaksen ja flexor hallucis brevis -lihaksen lateraalisen pään yhdistetyssä jänteessä. Mediaalinen sesamoidi on tyypillisesti suurempi kuin pyöreämpi ja pienempi lateraalinen sesamoidi, ja molemmat ovat dorsaalipuolelta koveria ja plantaariselta pinnalta kuperia.19 Ne ovat kapselinsisäisiä, ja niitä vakauttaa niitä yhdistävä paksu kuituinen intersesamoidinen ligamentti, joka muodostaa uran flexor hallucis longus -jänteen kulkua varten (Orr, 1918). Tässä paikassa sesamoidit suojaavat pitkää halluusiuksen fleksiojännettä muodostamalla tunnelin, jolloin jänne säästyy kuormitettaessa ja voimat absorboituvat pieniin sesamoidiin. Mediaalisella sesamoidilla on taipumus toimia iskunvaimentimena, koska se sijaitsee suoraan metatarsophalangeaalinivelen alapuolella, ja siksi se murtuu todennäköisemmin, koska se sijaitsee suoraan suurimman painonsiirron linjalla (Freiberg, 1920; Inge ja Ferguson, 1933). Murtumat johtuvat yleensä akuutista iskuvammasta tai kroonisesta painorasituksesta, ja ne ovat yleisimpiä urheilijoilla ja uusilla varusmiehillä (Potter ym., 1992; Heim ym., 1997). Oireena on invalidisoiva kipu kävellessä, erityisesti jokaisen askeleen lopussa, kun varpaat ovat dorsifleksiossa ja kehon paino siirtyy jalkapallon alueelle (Powers, 1934). Synnynnäinen hallucialisten sesamoidien puuttuminen on hyvin harvinaista (Kanatli ym., 2006), ja vaihtelua esiintyy todennäköisemmin sesamoidirakenteen muodostavien luisten osien lukumäärässä (kaksi-, kolmi- tai neliosainen). Sesamoidien toistuvia vammoja nähdään useimmiten naisilla, jotka käyttävät tavallisesti korkokenkiä ja seisovat tai kävelevät niissä pitkiä aikoja (Hubay, 1949).
Kakkonen metatarsaaliluu on pisin, ja se niveltyy proksimaalisesti kolmeen kiilaluun ja kolmanteen metatarsaaliluun sekä distaalisesti toisen varpaan proksimaaliseen falanxiin. Varsi on pääpiirteissään suunnilleen kolmion muotoinen, dorsaalipuolelta hieman litteä, ja se kiinnittyy mediaalipuolelta ensimmäisen dorsaalisen värttinäluun lateraalipäähän ja lateraalipuolelta toisen dorsaalisen värttinäluun mediaalipäähän. Tämän metatarsaaliluun tyvi työntyy kauemmas proksimaalisesti kuin minkään muun metatarsaaliluun tyvi, joten se on kiilautunut tilaan, joka rajoittuu proksimaalisesti välimuotoiseen kiilteen ja on kiinnittynyt mediaalisen ja lateraalisen kiilteen väliin. Tämä järjestely edistää vakautta ja tekee toisesta sädestä jalan jäykimmän ja vakaimman (Manter, 1946; Sammarco, 1988). Keskimmäisen kiilteen nivelpinta on kolmion muotoinen ja hieman kovera, ja sen lateraalipuolella on supistuma. Keskimmäisen kiilteen nivelpinta rajoittuu yleensä pienelle alueelle dorsomediaalisessa kulmassa, mutta sen koko voi vaihdella huomattavasti (Singh, 1960). Lateraalisen keilaluun nivelpinta voi olla yksittäinen tai parillinen, ja se on yleensä jatkuva kolmannen metatarsaaliluun nivelpintojen kanssa, vaikkakin joskus pienen harjanteen erottamana. Adductor hallucis -lihaksen vino pää kiinnittyy pohjan plantaariseen pintaan, samoin kuin tibialis posterior -jänteen liuska. Pää on pidempi dorsoplantaarisessa kuin mediolateraalisessa tasossaan, ja se työntyy pidemmälle plantaaripinnalle lateraalisen kondyylin kautta. Toisen metatarsophalangeaalinivelen (MTP) kohdalla voi esiintyä inkonstantti sesamoidi, joka sijaitsee yleensä pään mediaalisella puolella (Bizzaro, 1921; Holland, 1928; Burman ja Lapidus, 1931; Lapidus, 1940). Bizzaro (1921) raportoi tämän seesamoidin esiintyvyydeksi 1-1,6 %. Pään lateraalisella puolella on yleensä hyvin kehittynyt poikittaisten metatarsaaliligamenttien kiinnityskohta, ja vastaava kohta ei useinkaan ole hyvin merkitty mediaalisella puolella. Vahvojen sivusiteiden kiinnityskohtia varten on dorsaalisia kyhmyjä, ja yleensä mediaalinen on suurempi ja proksimaalisemmin sijaitseva, jotta nivelside voidaan ohjata ensimmäiseen metatarsaaliluun.
Kolmas metatarsaaliluu niveltyy distaalisesti kolmannen varpaan proksimaalisen falanxin kanssa ja proksimaalisesti lateraalisen kiilteen ja toisen ja neljännen metatarsaaliluun kanssa. Varsi on vääntynyt pitkän akselinsa suuntaisesti siten, että pään nivelpinta ei ole samassa tasossa kuin mediaalisemmissa metatarsaaliluussa, vaan dorsaalinen puoli on taipunut mediaalisesti ja plantaarinen puoli lateraalisesti (Singh, 1960). Tämän seurauksena selkäpinta ei ole litteä, kuten kahdessa ensimmäisessä metatarsaalissa, vaan siinä on pitkittäisharju, joka rajaa sivusuunnassa olevan pienen onkalon. Toisen dorsaalisen välikantalihaksen lateraalinen pää on kiinnittynyt sen mediaaliseen pintaan, ja kolmannen dorsaalisen välikantalihaksen ensimmäinen plantaarinen ja mediaalinen pää ovat kiinnittyneet sen lateraalipuolelle. Litteän pohjan ääriviivat ovat suunnilleen kolmionmuotoiset, vaikkakin plantaarinen reuna voi olla pidempi kuin toisen metatarsaaliluun, joka on yleensä profiililtaan terävämpi. Lateraalireunassa on yleensä syvennys, joka muodostuu neljänteen metatarsaaliluun yhdistävän vahvan intermetatarsaaliligamentin kiinnittymisestä. Toisen metatarsaaliluun kanssa niveltyviä erillisiä fasetteja on tavallisesti kaksi, joista dorsaalisesti sijaitseva on yleensä suurempi, vaikka ei olekaan harvinaista, että plantaarifasetti puuttuu (Singh, 1960). Lateraalipinnan dorsaalisessa reunassa on yksi suuri kaareva fasetti, joka niveltyy neljännen metatarsaaliluun kanssa. Adductor hallucis -lihaksen vino pää ja tibialis posterior -lihaksen jänteinen liuska kiinnittyvät tyven plantaaripuolelle. Pää on pienempi kuin toisen metatarsaaliluun pää sekä dorsoplantaarisessa että mediolateraalisessa tasossa. Lateraalinen plantaarikondyyli on suurempi kuin mediaalinen, ja mediaalinen dorsaalinen tuberculum sijaitsee distaalisemmin ja on voimakkaammin kehittynyt kuin sen lateraalinen vastine. Kolmannen MTP-nivelen inkonstantti sesamoidi on raportoitu (Burman ja Lapidus, 1931; Lapidus, 1940).
Neljäs metatarsaaliluu on pienempi kuin kolmas ja niveltyy distaalisesti neljännen varpaan proksimaalisen falangin kanssa ja proksimaalisesti cuboidin, lateraalisen cuneiformin sekä kolmannen ja viidennen metatarsaaliluun kanssa. Kolmannen metatarsaaliluun tapaan varren akseli on kiertynyt niin, että selkäpinnalla on pitkittäisharju, joka muodostaa selvän lateraalisen koveruuden varren pituussuunnassa. Kolmannen välikantalihaksen lateraalinen pää ja toinen välikantalihas kiinnittyvät mediaalipuolelle, kun taas neljännen välikantalihaksen mediaalinen pää kiinnittyy lateraalipinnalle. Tyvessä on vinosti suunnattu nelikulmainen fasetti, joka niveltyy kuutioluun. Mediaalipuolella on sen dorsaalisella reunalla suuri kaareva fasetti, joka on usein uurrettu dorsoplantaarisesti siten, että distaalinen osa niveltyy kolmannen metatarsaaliluun kanssa ja proksimaalinen osa lateraalisen cuneiformin kanssa. Lateraalisivulla on yksi sivu, joka niveltyy viidenteen metatarsaaliluun kanssa ja jota rajaa syvä ura vahvaa intermetatarsaalista ligamenttia varten. Adductor hallucis -lihaksen vino pää ja tibialis posterior -lihaksen jänteinen liuska kiinnittyvät tyven plantaariseen osaan. Pää on sekä muodoltaan että kooltaan samanlainen kuin kolmannen metatarsaaliluun pää. Lateraalinen plantaarikondiyli on suurempi kuin mediaalinen, ja mediaalisella puolella on jälleen raportoitu harvinainen epästabiili sesamoidi (Burman ja Lapidus, 1931; Lapidus, 1940). Mediaalinen dorsaalinen tuberculum sijaitsee distaalisemmin ja on voimakkaammin kehittynyt kuin sen lateraalinen vastine.
Viides metatarsaali niveltyy distaalisesti viidennen varpaan proksimaalisen falangin kanssa ja proksimaalisesti cuboidin ja neljännen metatarsaalin kanssa. Varressa on selväpiirteinen dorsaalinen harja, joka laskee vähitellen alaspäin lateraaliseen reunaan, joka on selvästi kovera. Neljäs dorsaalinen interosseus interosseus ja kolmas plantaarinen interosseus interosseus kiinnittyvät varren mediaaliseen pintaan. Tyven lateraalipuolella on selvästi erottuva kyhmy (styloid process), joka on helposti tunnusteltavissa elävässä tilassa ja johon on kiinnittynyt peroneus brevis -lihas. Tyven proksimaalinen pinta niveltyy kuutioluun kanssa vinon kolmiomaisen fasetin kautta, joka jatkuu mediaaliselle pinnalle neljännen metatarsaaliluun nivelen kanssa. Peroneus tertius -lihas on kiinnittynyt tyviluun dorsaalipinnan mediaaliseen osaan, ja se voi ulottua distaalisesti varren mediaaliselle reunalle. Abductor digiti minimi -jänne uurtaa pohjan plantaarista puolta, ja flexor digiti minimi brevis -jänne on kiinnittynyt tuberculumin plantaariseen puoleen. Pää on kaikista metatarsaaliluun luista pienin, ja se on viistosti asettunut. Lateraalinen plantaarikondi sijaitsee distaalisemmin kuin mediaalinen, mutta ne ovat yhtä hyvin kehittyneet. Tässä nivelessä esiintyy inkonstantteja sesamoidia, ja ne ovat yhtä todennäköisesti parittaisia kuin yksittäisiä, ja niiden esiintyvyys on noin 5-10 prosenttia (Pfitzner, 1896; Bizzaro, 1921; Holland, 1928). Viidennen metatarsaaliluun varsi on myös tunnustettu kroonisten rasitusmurtumien (väsymysmurtumien) paikka uusilla varusmiehillä.