研究矫形鞋垫对扁平足和内翻膝步态矫正的效果

1 前言

人类最基本的特征是直立行走，以及在行走过程中产生一系列的生物学效应。人类的行走，牵涉到人体全身所有环节，而其中作为直接接触地面的环节足部，在整个过程中，起到了重要的作用。我们将人体在行走过程中，由一侧足跟着地至该足跟再次着地称为一个步态周期，人的整个行走进程，便是由一个个步态周期所反复而形成的。对于正常人群来说，人的步态是具有稳定性、周期性、节律性、方向性和协调性等特性的。而当人的步态不具备或者破坏了正常步态特征，则出现异常步态。实验和研究证明，异常步态的原因是多方面的，其中主要有以下几种原因：一是结构原因，例如肌肉骨豁畸形；二是关节软组织病损，如关节炎、软组织挛缩等；三是神经系统病变，如周围或中枢神经系统的病变。作为常见的足部和下肢结构异常及骨豁畸形，扁平足和内翻膝即俗称“O型腿”与足部疾病和下肢肌腱肌肉功能性障碍存在着一定的联系。

扁平足最主要的特征是内侧足纵弓塌陷，导致足弓弹性缓冲性能下降，足弓底部血管神经受到压迫，长此以往，导致妬骨疲劳性骨折和足底腱膜劳损的几率增大；内翻膝最主要的特征是膝关节存在一个内翻角度，从而使得在行进过程中膝关节一直受到内翻力矩的影响，长期的应力导致膝关节关节炎的发生和发展。由于人体的下肢在运动过程中，是一个连续性作用的过程，足踢和膝关节的不正常应力，也会导致髋关节甚至骨盆、腰部的功能异常。因此，了解扁平足和内翻膝由于骨骼结构异常原因导致步态特征改变的规律，有助干帮助人们选择合适的干预手段，对此类畸形进行改善和矫正。

矫形鞋塾，作为无创矫正上述下肢畸形的治疗手段，被临床长期使用。除了其改变足底受力分布的特点之外，其作用机制仍然有所争议。通过查阅文献和进行实验验证的方式，本文拟通过步态分析测试来了解人体行走步态周期中的运动学、动力学和肌电特征，找到各个特征之间的相关关系，为扁平足和内翻膝受试者制作对应的矫形鞋塾，以了解和检验矫形鞋垫在进行矫正治疗过程中的作用和功能。从而为步态测试和矫形鞋垫在健康检查、危险因素蹄查和体质评价中的应用提供理论依据和数据支持。

2  文献综述

第一部分：扁平足和内翻膝

2.1 扁平足

人体的足弓是由附骨和妬骨形成拱形堆砲，并通过足底腱膜和韧带等弹性组织的收缩力和朝性共同形成的凸向上方的结构。足弓可分为横弓和纵弓，其中横弓由各跗骨远端和妬骨近端组成，除勒带外，还依靠腓骨长肌及拇收肌的横头等维持稳定。纵弓可分为外侧纵弓和内侧纵弓，外侧纵弓由跟骨、散骨以及第四、五跖骨组成，此弓曲度较小，弹性弱，主要起到承重的作用，以增加负重和支撑稳定，依靠腓骨长肌腱、小祉侧肌群、妬长扨带及跟殷妬侧韧带等维持稳定；内侧纵弓由跟骨、距骨、足舟骨，以及内、中、外楔骨和第一、二、三妬骨组成，依靠腔骨后肌腱、祉长屈肌腱，以及足底的短肌、妬长钥带及跟舟拓侧軔带等维持稳定，其中最为重要的是跟舟妬侧朝带，此軔带起着弓弦的作用，此弓曲度较大，弹性好，适于跳跃并具有缓冲震荡的作用。由于先天骨赂软组织发育不良或后天肌肉初带力量训练不足，造成足弓塌陷，形成扁平足。

2.1.1扁平足的定义及特征

扁平足是临床上常见的一种足部畸形疾病，其特点是患者在站立克服自身体重时，足弓呈现出明显低足弓状态，主要是内侧纵弓下陷，距骨内旋和妬屈，前足外翻和外展，距舟骨覆盖角度增加，使足底触地面积较正常足增大，足底部组织相对较松驰。由于遗传、种族和形态的差异，不是所有的扁平足都是病理现象。

根据扁平足的形成特点，可分为可塑性或称生理性扁平足、僵硬性或称病理性扁平足。可塑性扁平足是指在站立时，体重的负荷使跟骨外翻，内侧纵弓降低或消失，而当没有体重负荷时足弓正常。这种扁平足多是由于足底脂肪较厚，肌肉韧带力量不足形成的，在婴幼儿较常见。所有的人生来便是扁平足，跟骨呈现外翻状态，没有明显的内侧纵弓。直到2-3岁，由于足底脂肪的减少，逐步出现内侧纵弓，随着年龄的增长，肌肉骨豁的发育，在7-10岁时逐步形成正常足弓。这种生理性扁平足，并不等于病理性扁平足，不一定会出现临床症状。成人后天性扁平足多为病理性扁平足，其特点是患者的足部结构畸形，不论是静态还是动态支撑过程中，足弓较低或消失，内侧纵弓下陷，使足底触地面积较正常足增大，同时足底部组织相对较松驰。由于扁平足的此类结构特征，从而改变了足功能。如增加跟骨的外翻、腔骨的内旋和前足的外翻，降低行走时的效率及足弓的缓冲能。同时由于足部畸形造成足的外侧部分相对内侧部分变短。

2.2内翻膝

2.2.1内翻膝的定义及特征

内翻膝俗称“O型腿”，指双腿直立时，两内踝相碰，两膝关节内侧不能接触，在下肢内侧形成“”型空间。两膝之间的距离越大，内翻程度也越大。

2.2.2内翻膝可通过股腔角来诊断。股胚角指在膝关节正位X光片中，股骨轴线及胚骨轴线相交于胫骨内外侧縣中点，所行成的内侧夹角（如图4所示）。膝内翻者股腔角<182°，外翻者股腔用>184°。也有学者使用外侧作为股胚角，认为股腔角〉175°或176°为膝内翻。

2.2.3内翻膝的潜在危害

2.2.3.1内翻膝的发病率

内翻膝的发生情况比较常见，而其发病率鲜有报道。大部分的婴幼儿在2-3岁前常常会出现内翻膝，之后会渐渐形成外翻膝，直到7岁左右才发育成直腿。儿童少年时期若缺乏维生素D或是韩质，就可能导致内翻膝的持续存在，而外翻膝则是临床上常常诊断的狗偻病。王涛等在对2080例膝关节的观测中，膝内翻者占540例。而在膝关节骨性关节炎中，内翻膝的发病率则占很大比例。Mullaji等在对于内翻畸形矫正的研宄中，显示内翻性骨性关节炎的病人中，有约10%的患有严重内翻畸形。

2.2.3.2内翻膝产生的原因和后果

造成内翻膝的原因有多种。过度肥胖或是经常从事负重工作者，因为膝关节承受过大的压力，长期受力使得膝关节具有内翻的趋势，加上股骨由于负重受力而变粗大，进一步使膝关节受到内翻应力的作用。而膝骨性关节炎患者患膝内翻或膝外翻的几率则更高。另外，膝内翻或膝外翻者对膝骨性关节炎加重的危险性也更高膝关节关节炎的发病率，在男性为18.4%，女性为26%，且与年龄、性别、身高体重指数(BMI)、内外翻肌肉力量比例和内外翻协调程度相关，由此可以窥见，内翻膝的发生和发展与上述各因素也不无关系。

2.2.4内翻膝的步态特征

内翻膝与正常膝的最大不同是其膝关节在静止状态下便具有内翻角度。因此，内翻膝患者在行走过程中的膝关节受力主要集中在内侧股腔连接处，同时也伴随着膝内收幅度增加，其中膝内收力矩峰值可比正常膝大42%。足底外侧地面反作用力峰值比正常膝大51%，且伴随前足外翻角度峰值的增大。

3.研究对象与方法........30

3.1研究对象........30

3.2研究方法........34

3.2.1实验设计.......34

3.2.2数据采集........35

3.2.3数据处理........41

3.2.4数据分析..........46

4 结果与分析..........47

4.1 研究结果........47

第一部分：第一次测试结果...........49

4.1.1 步态周期运动学特征........49

4.1.2 下肢关节耦合机制特征..........55

4.1.3 肌肉发力时序........67

4.1.4 足底压力特征........71

5.结论与建议..........105

5.1 结论.....105

5.2 建议.......105

4 结果与分析

4.1研究结果

在进行矫形鞋垫作用效果的跟踪实验中，要求受试者如实填写了《矫形鞋塾穿戴随访记录》，表11显示了扁平足组和内翻膝组中矫形组的12名受试者穿戴矫形鞋垫的时间和效果评价记录。其中表中的一、二、三和四代表前后第一至四次跟踪实验的次数；空白处表示该受试者缺席本次测试或者未对记录表进行填写。

由表11中可知，扁平足组的受试者穿戴矫形鞋垫的平均时间较长，从第一次跟踪测试之后，所有受试者每天均穿戴矫形鞋垫超过3个小时小于8小时；而穿戴感受上，随着穿戴时间的增加，舒适度也增加，给鞋垫的作用效果评价也从“一般”到全部都感觉“好”或“很好”。内翻膝组受试者穿戴矫形鞋塾的平均时间较短，在全天穿戴的受试者中，穿戴感受维持在“不舒服”和“较舒服”的水平上，其余受试者平均穿戴时间不超过小时，个别受试者放弃穿戴，穿戴感受为“不舒服”到“很不舒服”的水平上，对作用效果的评价上，也主要是“一般”。

由于在实验开始时受试者便对《知情同意书》进行了签名和实验内容的了解，需要受试者对实验的整个周期内的测试进行配合。同时，对穿鞋垫组要求受试者如实填写穿戴的真实情况，故由上表随时间和测试次数的变化，可以确定受试者基本达到了本研究所要求的条件。

此外，在最后一次测试中对扁平足组受试者的足部FPI进行了判定，结果如表所示。虽然从平均值上看，扁平足矫形组受试者的足部的外翻程度有所下降，但统计结果并未显示具有显著性差异。

5结论与建议

5.1结论

1)本研究所使用的矫形鞋垫，在按实验要求长期穿戴的扁平足受试者组中产生了较好的主观感觉效果，但是在内翻膝组的主观感觉则因人而异。

2)扁平足与内翻膝存在与正常人群不同的步态特征。穿戴矫形鞋垫的即刻效果为：扁平足组受试者大部分关节角度值及其运动范围均比不加垫时更为接近正常组，矫形鞋垫可以改善扁平足的步态特征；矫形鞋垫可以改变内翻膝的特征；矫形鞋垫可以改善支撑早期时的扁平足组和支撑中期的内翻膝组的膝碟关节稱合作用。

3)穿戴矫形鞋垫的即刻效果还有：减小受试者在直立状态下的妬屈力量，减小足跟着地时压力，增大足掌足址蹬伸力量，使足底压力中心外移。

4)穿戴矫形鞋垫的长期效果为：增加摘除矫形鞋垫后跖屈力量；增加扁平足受试者外侧纵弓的支撑作用，减轻踢关节的外翻程度，造成内翻桊受试者外侧纵弓受力继续增大，内翻加剧；可使扁平足受试者的足底内侧压力值减小，但对内翻膝组受试者作用效果不明显。

5.2建议

扁平足患者，在选用矫形鞋垫时，前者需要考虑足弓支撑的问题，同时应该长期地穿戴，方能达到所需的作用效果；内翻膝患者，在选用矫形鞋塾时，应该选用外侧能够起到明显支撑作用鞋垫。无论选取何种矫形鞋垫，主观和客观的评价均能够帮助更好地选择合适的鞋垫，且不应以一开始的不舒适判定其作用效果。

参考文献（略）