【摘要】 研究目的：扁平足和內(nèi)翻膝是常見(jiàn)的下肢畸形,并且會(huì)給患者帶來(lái)嚴(yán)重后果,影響到人們的健康生活。本文擬通過(guò)分析扁平足和內(nèi)翻膝受試者在步態(tài)特征中與正常人群的異同處,及使用矯形鞋墊后主觀感覺(jué)和步態(tài)特征變化情況,來(lái)研究矯形鞋墊對(duì)扁平足和內(nèi)翻膝的作用和機(jī)制,為人們提供選擇矯形器具的參考信息。研究方法：男性扁平足12名、內(nèi)翻膝12名和正常受試者8名參與實(shí)驗(yàn)。其中第一次試驗(yàn)使用紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉、表面肌電和足底壓力鞋墊測(cè)試系統(tǒng)采集受試者步態(tài)特征以及除正常組外受試者穿戴對(duì)應(yīng)矯形鞋墊的步態(tài)特征。在第一次測(cè)試后的兩個(gè)月內(nèi),扁平足和內(nèi)翻膝組中各有6名將穿戴矯形鞋墊進(jìn)行干預(yù),使用壓力鞋墊對(duì)除正常組外受試者進(jìn)行跟蹤測(cè)試。通過(guò)Visual3D、Matlab等數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)測(cè)試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并運(yùn)用SPSS軟件中單因素方差分析、配對(duì)樣本t檢驗(yàn)、重復(fù)測(cè)量方差分析及Pearson相關(guān)分析檢驗(yàn)三組受試者之間的異同,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯著性水平為p<0.05。研究結(jié)果：第一次測(cè)試,扁平足組和內(nèi)翻膝組跖屈力量加墊時(shí)均減小,壓力中心曲線整體外移；跟蹤測(cè)試,不加墊時(shí)扁平足矯形組跖屈力量隨時(shí)間增加。MF區(qū)壓力在扁平足各組別均減�。籑1-2區(qū)壓力在矯形組不加墊時(shí)減小。足跟著地瞬間,扁平足組不加墊時(shí)踝關(guān)節(jié)背伸角度為93.1。,加墊時(shí)增大到99.3。(p<0.05),更接近正常組；內(nèi)翻膝組中足關(guān)節(jié)的跖屈角度不加墊時(shí)為-30.6。,加墊時(shí)增大到-41.7。(p<0.05)。踝關(guān)節(jié)外翻和脛骨內(nèi)旋的幅值比,扁平足組加墊時(shí)支撐中期和后期接近正常組；內(nèi)翻膝組中,膝關(guān)節(jié)內(nèi)外旋角度較大,加墊時(shí)增加。扁平足組不加墊時(shí)支撐中期膝關(guān)節(jié)屈與后足外翻的極值時(shí)序差為正常組的近兩倍,加墊時(shí)降低；內(nèi)翻膝組的變化情況同扁平足組。研究結(jié)論：1矯形鞋墊,在扁平足受試者組中產(chǎn)生了較好的主觀感覺(jué)效果,但內(nèi)翻膝組的主觀感覺(jué)因人而異。2扁平足與內(nèi)翻膝存在與正常人群不同的步態(tài)特征。穿戴矯形鞋墊的即刻效果表明：矯形鞋墊可以改善扁平足的步態(tài)特征,可以改變內(nèi)翻膝的步態(tài)特征。3穿戴矯形鞋墊的長(zhǎng)期效果為：增加跖屈力量；增加外側(cè)縱弓的支撐作用,減輕踝關(guān)節(jié)外翻程度。

1 前言

人類(lèi)最基本的特征是直立行走，以及在行走過(guò)程中產(chǎn)生一系列的生物學(xué)效應(yīng)。人類(lèi)的行走，牽涉到人體全身所有環(huán)節(jié)，而其中作為直接接觸地面的環(huán)節(jié)足部，在整個(gè)過(guò)程中，起到了重要的作用。我們將人體在行走過(guò)程中，由一側(cè)足跟著地至該足跟再次著地稱(chēng)為一個(gè)步態(tài)周期，人的整個(gè)行走進(jìn)程，便是由一個(gè)個(gè)步態(tài)周期所反復(fù)而形成的。對(duì)于正常人群來(lái)說(shuō)，人的步態(tài)是具有穩(wěn)定性、周期性、節(jié)律性、方向性和協(xié)調(diào)性等特性的。而當(dāng)人的步態(tài)不具備或者破壞了正常步態(tài)特征，則出現(xiàn)異常步態(tài)。實(shí)驗(yàn)和研究證明，異常步態(tài)的原因是多方面的，其中主要有以下幾種原因：一是結(jié)構(gòu)原因，例如肌肉骨豁畸形；二是關(guān)節(jié)軟組織病損，如關(guān)節(jié)炎、軟組織攣縮等；三是神經(jīng)系統(tǒng)病變，如周?chē)蛑袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的病變。作為常見(jiàn)的足部和下肢結(jié)構(gòu)異常及骨豁畸形，扁平足和內(nèi)翻膝即俗稱(chēng)“O型腿”與足部疾病和下肢肌腱肌肉功能性障礙存在著一定的聯(lián)系。

扁平足最主要的特征是內(nèi)側(cè)足縱弓塌陷，導(dǎo)致足弓彈性緩沖性能下降，足弓底部血管神經(jīng)受到壓迫，長(zhǎng)此以往，導(dǎo)致妬骨疲勞性骨折和足底腱膜勞損的幾率增大；內(nèi)翻膝最主要的特征是膝關(guān)節(jié)存在一個(gè)內(nèi)翻角度，從而使得在行進(jìn)過(guò)程中膝關(guān)節(jié)一直受到內(nèi)翻力矩的影響，長(zhǎng)期的應(yīng)力導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和發(fā)展。由于人體的下肢在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，是一個(gè)連續(xù)性作用的過(guò)程，足踢和膝關(guān)節(jié)的不正常應(yīng)力，也會(huì)導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)甚至骨盆、腰部的功能異常。因此，了解扁平足和內(nèi)翻膝由于骨骼結(jié)構(gòu)異常原因?qū)е虏綉B(tài)特征改變的規(guī)律，有助干幫助人們選擇合適的干預(yù)手段，對(duì)此類(lèi)畸形進(jìn)行改善和矯正。

矯形鞋塾，作為無(wú)創(chuàng)矯正上述下肢畸形的治療手段，被臨床長(zhǎng)期使用。除了其改變足底受力分布的特點(diǎn)之外，其作用機(jī)制仍然有所爭(zhēng)議。通過(guò)查閱文獻(xiàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式，本文擬通過(guò)步態(tài)分析測(cè)試來(lái)了解人體行走步態(tài)周期中的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和肌電特征，找到各個(gè)特征之間的相關(guān)關(guān)系，為扁平足和內(nèi)翻膝受試者制作對(duì)應(yīng)的矯形鞋塾，以了解和檢驗(yàn)矯形鞋墊在進(jìn)行矯正治療過(guò)程中的作用和功能。從而為步態(tài)測(cè)試和矯形鞋墊在健康檢查、危險(xiǎn)因素蹄查和體質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

2  文獻(xiàn)綜述

第一部分：扁平足和內(nèi)翻膝

2.1 扁平足

人體的足弓是由附骨和妬骨形成拱形堆砲，并通過(guò)足底腱膜和韌帶等彈性組織的收縮力和朝性共同形成的凸向上方的結(jié)構(gòu)。足弓可分為橫弓和縱弓，其中橫弓由各跗骨遠(yuǎn)端和妬骨近端組成，除勒帶外，還依靠腓骨長(zhǎng)肌及拇收肌的橫頭等維持穩(wěn)定�？v弓可分為外側(cè)縱弓和內(nèi)側(cè)縱弓，外側(cè)縱弓由跟骨、散骨以及第四、五跖骨組成，此弓曲度較小，彈性弱，主要起到承重的作用，以增加負(fù)重和支撐穩(wěn)定，依靠腓骨長(zhǎng)肌腱、小祉側(cè)肌群、妬長(zhǎng)扨帶及跟殷妬側(cè)韌帶等維持穩(wěn)定；內(nèi)側(cè)縱弓由跟骨、距骨、足舟骨，以及內(nèi)、中、外楔骨和第一、二、三妬骨組成，依靠腔骨后肌腱、祉長(zhǎng)屈肌腱，以及足底的短肌、妬長(zhǎng)鑰帶及跟舟拓側(cè)軔帶等維持穩(wěn)定，其中最為重要的是跟舟妬側(cè)朝帶，此軔帶起著弓弦的作用，此弓曲度較大，彈性好，適于跳躍并具有緩沖震蕩的作用。由于先天骨賂軟組織發(fā)育不良或后天肌肉初帶力量訓(xùn)練不足，造成足弓塌陷，形成扁平足。

2.1.1扁平足的定義及特征

扁平足是臨床上常見(jiàn)的一種足部畸形疾病，其特點(diǎn)是患者在站立克服自身體重時(shí)，足弓呈現(xiàn)出明顯低足弓狀態(tài)，主要是內(nèi)側(cè)縱弓下陷，距骨內(nèi)旋和妬屈，前足外翻和外展，距舟骨覆蓋角度增加，使足底觸地面積較正常足增大，足底部組織相對(duì)較松馳。由于遺傳、種族和形態(tài)的差異，不是所有的扁平足都是病理現(xiàn)象。

根據(jù)扁平足的形成特點(diǎn)，可分為可塑性或稱(chēng)生理性扁平足、僵硬性或稱(chēng)病理性扁平足。可塑性扁平足是指在站立時(shí)，體重的負(fù)荷使跟骨外翻，內(nèi)側(cè)縱弓降低或消失，而當(dāng)沒(méi)有體重負(fù)荷時(shí)足弓正常。這種扁平足多是由于足底脂肪較厚，肌肉韌帶力量不足形成的，在嬰幼兒較常見(jiàn)。所有的人生來(lái)便是扁平足，跟骨呈現(xiàn)外翻狀態(tài)，沒(méi)有明顯的內(nèi)側(cè)縱弓。直到2-3歲，由于足底脂肪的減少，逐步出現(xiàn)內(nèi)側(cè)縱弓，隨著年齡的增長(zhǎng)，肌肉骨豁的發(fā)育，在7-10歲時(shí)逐步形成正常足弓。這種生理性扁平足，并不等于病理性扁平足，不一定會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀。成人后天性扁平足多為病理性扁平足，其特點(diǎn)是患者的足部結(jié)構(gòu)畸形，不論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)支撐過(guò)程中，足弓較低或消失，內(nèi)側(cè)縱弓下陷，使足底觸地面積較正常足增大，同時(shí)足底部組織相對(duì)較松馳。由于扁平足的此類(lèi)結(jié)構(gòu)特征，從而改變了足功能。如增加跟骨的外翻、腔骨的內(nèi)旋和前足的外翻，降低行走時(shí)的效率及足弓的緩沖能。同時(shí)由于足部畸形造成足的外側(cè)部分相對(duì)內(nèi)側(cè)部分變短。

2.2內(nèi)翻膝

2.2.1內(nèi)翻膝的定義及特征

內(nèi)翻膝俗稱(chēng)“O型腿”，指雙腿直立時(shí)，兩內(nèi)踝相碰，兩膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)不能接觸，在下肢內(nèi)側(cè)形成“”型空間。兩膝之間的距離越大，內(nèi)翻程度也越大。

2.2.2內(nèi)翻膝可通過(guò)股腔角來(lái)診斷。股胚角指在膝關(guān)節(jié)正位X光片中，股骨軸線及胚骨軸線相交于脛骨內(nèi)外側(cè)縣中點(diǎn)，所行成的內(nèi)側(cè)夾角（如圖4所示）。膝內(nèi)翻者股腔角<182°，外翻者股腔用>184°。也有學(xué)者使用外側(cè)作為股胚角，認(rèn)為股腔角〉175°或176°為膝內(nèi)翻。

2.2.3內(nèi)翻膝的潛在危害

2.2.3.1內(nèi)翻膝的發(fā)病率

內(nèi)翻膝的發(fā)生情況比較常見(jiàn)，而其發(fā)病率鮮有報(bào)道。大部分的嬰幼兒在2-3歲前常常會(huì)出現(xiàn)內(nèi)翻膝，之后會(huì)漸漸形成外翻膝，直到7歲左右才發(fā)育成直腿。兒童少年時(shí)期若缺乏維生素D或是韓質(zhì)，就可能導(dǎo)致內(nèi)翻膝的持續(xù)存在，而外翻膝則是臨床上常常診斷的狗僂病。王濤等在對(duì)2080例膝關(guān)節(jié)的觀測(cè)中，膝內(nèi)翻者占540例。而在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎中，內(nèi)翻膝的發(fā)病率則占很大比例。Mullaji等在對(duì)于內(nèi)翻畸形矯正的研宄中，顯示內(nèi)翻性骨性關(guān)節(jié)炎的病人中，有約10%的患有嚴(yán)重內(nèi)翻畸形。

2.2.3.2內(nèi)翻膝產(chǎn)生的原因和后果

造成內(nèi)翻膝的原因有多種。過(guò)度肥胖或是經(jīng)常從事負(fù)重工作者，因?yàn)橄リP(guān)節(jié)承受過(guò)大的壓力，長(zhǎng)期受力使得膝關(guān)節(jié)具有內(nèi)翻的趨勢(shì)，加上股骨由于負(fù)重受力而變粗大，進(jìn)一步使膝關(guān)節(jié)受到內(nèi)翻應(yīng)力的作用。而膝骨性關(guān)節(jié)炎患者患膝內(nèi)翻或膝外翻的幾率則更高。另外，膝內(nèi)翻或膝外翻者對(duì)膝骨性關(guān)節(jié)炎加重的危險(xiǎn)性也更高膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率，在男性為18.4%，女性為26%，且與年齡、性別、身高體重指數(shù)(BMI)、內(nèi)外翻肌肉力量比例和內(nèi)外翻協(xié)調(diào)程度相關(guān)，由此可以窺見(jiàn)，內(nèi)翻膝的發(fā)生和發(fā)展與上述各因素也不無(wú)關(guān)系。

2.2.4內(nèi)翻膝的步態(tài)特征

內(nèi)翻膝與正常膝的最大不同是其膝關(guān)節(jié)在靜止?fàn)顟B(tài)下便具有內(nèi)翻角度。因此，內(nèi)翻膝患者在行走過(guò)程中的膝關(guān)節(jié)受力主要集中在內(nèi)側(cè)股腔連接處，同時(shí)也伴隨著膝內(nèi)收幅度增加，其中膝內(nèi)收力矩峰值可比正常膝大42%。足底外側(cè)地面反作用力峰值比正常膝大51%，且伴隨前足外翻角度峰值的增大。

3.研究對(duì)象與方法........30

3.1研究對(duì)象........30

3.2研究方法........34

3.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).......34

3.2.2數(shù)據(jù)采集........35

3.2.3數(shù)據(jù)處理........41

3.2.4數(shù)據(jù)分析..........46

4 結(jié)果與分析..........47

4.1 研究結(jié)果........47

第一部分：第一次測(cè)試結(jié)果...........49

4.1.1 步態(tài)周期運(yùn)動(dòng)學(xué)特征........49

4.1.2 下肢關(guān)節(jié)耦合機(jī)制特征..........55

4.1.3 肌肉發(fā)力時(shí)序........67

4.1.4 足底壓力特征........71

5.結(jié)論與建議..........105

5.1 結(jié)論.....105

5.2 建議.......105

4 結(jié)果與分析

4.1研究結(jié)果

在進(jìn)行矯形鞋墊作用效果的跟蹤實(shí)驗(yàn)中，要求受試者如實(shí)填寫(xiě)了《矯形鞋塾穿戴隨訪記錄》，表11顯示了扁平足組和內(nèi)翻膝組中矯形組的12名受試者穿戴矯形鞋墊的時(shí)間和效果評(píng)價(jià)記錄。其中表中的一、二、三和四代表前后第一至四次跟蹤實(shí)驗(yàn)的次數(shù)；空白處表示該受試者缺席本次測(cè)試或者未對(duì)記錄表進(jìn)行填寫(xiě)。

由表11中可知，扁平足組的受試者穿戴矯形鞋墊的平均時(shí)間較長(zhǎng)，從第一次跟蹤測(cè)試之后，所有受試者每天均穿戴矯形鞋墊超過(guò)3個(gè)小時(shí)小于8小時(shí)；而穿戴感受上，隨著穿戴時(shí)間的增加，舒適度也增加，給鞋墊的作用效果評(píng)價(jià)也從“一般”到全部都感覺(jué)“好”或“很好”。內(nèi)翻膝組受試者穿戴矯形鞋塾的平均時(shí)間較短，在全天穿戴的受試者中，穿戴感受維持在“不舒服”和“較舒服”的水平上，其余受試者平均穿戴時(shí)間不超過(guò)小時(shí)，個(gè)別受試者放棄穿戴，穿戴感受為“不舒服”到“很不舒服”的水平上，對(duì)作用效果的評(píng)價(jià)上，也主要是“一般”。

由于在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)受試者便對(duì)《知情同意書(shū)》進(jìn)行了簽名和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的了解，需要受試者對(duì)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)周期內(nèi)的測(cè)試進(jìn)行配合。同時(shí)，對(duì)穿鞋墊組要求受試者如實(shí)填寫(xiě)穿戴的真實(shí)情況，故由上表隨時(shí)間和測(cè)試次數(shù)的變化，可以確定受試者基本達(dá)到了本研究所要求的條件。

此外，在最后一次測(cè)試中對(duì)扁平足組受試者的足部FPI進(jìn)行了判定，結(jié)果如表所示。雖然從平均值上看，扁平足矯形組受試者的足部的外翻程度有所下降，但統(tǒng)計(jì)結(jié)果并未顯示具有顯著性差異。

5結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

1)本研究所使用的矯形鞋墊，在按實(shí)驗(yàn)要求長(zhǎng)期穿戴的扁平足受試者組中產(chǎn)生了較好的主觀感覺(jué)效果，但是在內(nèi)翻膝組的主觀感覺(jué)則因人而異。

2)扁平足與內(nèi)翻膝存在與正常人群不同的步態(tài)特征。穿戴矯形鞋墊的即刻效果為：扁平足組受試者大部分關(guān)節(jié)角度值及其運(yùn)動(dòng)范圍均比不加墊時(shí)更為接近正常組，矯形鞋墊可以改善扁平足的步態(tài)特征；矯形鞋墊可以改變內(nèi)翻膝的特征；矯形鞋墊可以改善支撐早期時(shí)的扁平足組和支撐中期的內(nèi)翻膝組的膝碟關(guān)節(jié)稱(chēng)合作用。

3)穿戴矯形鞋墊的即刻效果還有：減小受試者在直立狀態(tài)下的妬屈力量，減小足跟著地時(shí)壓力，增大足掌足址蹬伸力量，使足底壓力中心外移。

4)穿戴矯形鞋墊的長(zhǎng)期效果為：增加摘除矯形鞋墊后跖屈力量；增加扁平足受試者外側(cè)縱弓的支撐作用，減輕踢關(guān)節(jié)的外翻程度，造成內(nèi)翻桊受試者外側(cè)縱弓受力繼續(xù)增大，內(nèi)翻加劇；可使扁平足受試者的足底內(nèi)側(cè)壓力值減小，但對(duì)內(nèi)翻膝組受試者作用效果不明顯。

5.2建議

扁平足患者，在選用矯形鞋墊時(shí)，前者需要考慮足弓支撐的問(wèn)題，同時(shí)應(yīng)該長(zhǎng)期地穿戴，方能達(dá)到所需的作用效果；內(nèi)翻膝患者，在選用矯形鞋塾時(shí)，應(yīng)該選用外側(cè)能夠起到明顯支撐作用鞋墊。無(wú)論選取何種矯形鞋墊，主觀和客觀的評(píng)價(jià)均能夠幫助更好地選擇合適的鞋墊，且不應(yīng)以一開(kāi)始的不舒適判定其作用效果。
 

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