兒童內八字足底壓力特點及矯正效果探析

曹丹丹，張秀麗，杜高山，蔡祖林

1 前言

隨著社會的發(fā)展，人們對兒童身體發(fā)育及走路姿態(tài)的關注程度也越來越高，如何保持良好的步態(tài)和姿態(tài)，已經(jīng)成為廣為關注的話題，兒童內八字步態(tài)即為其一。2011年9—10月在廣州相關醫(yī)院跟蹤測試結果顯示，足科就診的200名兒童中，46名呈現(xiàn)內八字步態(tài)，占23%。然而，目前國內、外對內八字的研究尚不夠深入，對各種矯治方法、手段也存在爭議。

有研究認為，內八字是兒童發(fā)育過程中正常現(xiàn)象，隨著年齡增大，骨肌的發(fā)育，內八字可自行改善，不需要矯正和 治 療［28，29，30］；走 路 是 綜 合 性 的 運 動 ，兒 童 肌 骨 神 經(jīng) 等 系統(tǒng)尚處于發(fā)育期，某些習慣動作容易形成不良步態(tài)和足部畸形，如果在兒童時期得不到及時矯正，成年后矯正的可能性很小。同時，用各種矯形器進行兒童內八字矯治研究，但矯正效果眾說不一［18，20，26］。國內研究者提出的運 動方案，如走直線、踢毽子等則沒有理論和實驗研究的支撐，缺 乏 合 理 性 和 可 行 性［4，9，14］。

基于內八字研究現(xiàn)狀，本研究采用footscan足底壓力測試系統(tǒng)、丹尼斯·布朗矯形鞋等儀器，通過正常步態(tài)和內八字步態(tài)兒童的對比分析，揭示內八字步態(tài)兒童足底壓力特點；通過為期6個月的矯正實驗，對比分析兩種不同矯正觀念和方案的成功率；對比分析矯治成功后的兒童足底壓力特征與正常步態(tài)兒童的差異，客觀地了解和評價不同觀念和方案的矯正效果。

2 研究對象與方法

2.1 測試對象

在廣州各大醫(yī)院足科募集3～5歲內八字步態(tài)兒童40名，在尊重家長和臨床醫(yī)生意見的基礎上，隨機分為矯形鞋組和對照組。兩個組的受試者均要求改變日常生活中坐、立、臥等可能導致內八字步態(tài)的不良姿態(tài)（“W”型坐姿和趴睡），唯一不同的是一組穿矯形鞋，一組不穿。

排除實驗對象標準:1）年齡大于6歲和小于3歲者；2）由腦癱導致的內八字；3）有神經(jīng)損傷或患有心、肝、腎等疾患及全身情況較差者；4）足印測試為扁平足和高弓足等其他足部疾病者。剔除實驗對象標準:1）因各種原因使實驗中斷，無法判斷療效者；2）未按規(guī)定作有關檢查，或不按時復診，而導致資料不全者。另外，募集20名正常步態(tài)兒童作為對比組（表1）。單因素方差分析結果表明，3個組的年齡、身高、體重差異均不具顯著性。

表1 本研究研究對象基本情況一覽表Table 1 Basic Information of Participants

2.2 實驗儀器

足底壓力平板測試系統(tǒng)（比利時，RSscan，0.5m規(guī)格，300Hz）；身高體重計（香山，EB9005L）；關節(jié)角度計（北京華興瑞安科技有限公司）；數(shù)碼相機（尼康，D5100）和丹尼斯·布朗鞋（北京環(huán)球P51-N）。

2.3 研究方法

2.3.1 測試指標定義

1.步向角（Progressive angle）:足跟中點和第二跖骨的連線與行走方向直線形成的夾角，“＋”表示向外偏離步行方向，“-”表示向內偏離步行方向。

2.足跟外翻角（heel valgus angle）:內外踝連線中點與足跟中點相連的直線，與小腿中線相交形成的夾角。

圖1 丹尼斯·布朗鞋示意圖Figure 1.Dennis-Brown Corrective Shoe

3.峰值壓強（Max Pressure）:足底特定區(qū)域單位面積所受地面反作用峰值。將足底分為10個分區(qū):第1趾骨（Toe 1）、第2～5趾骨（Toe 2～5）、第1跖骨（M1）、第2跖骨（M2）、第3跖骨（M3）、第4跖骨（M4）、第5跖骨（M5）、中足（MF）、足跟內側（HM）和足跟外側（HL）。

4.足底三分區(qū)相對沖量（Impulse／Weight）:足底三分區(qū)即足前部（FF）、足中部（MF）和足后部（RF）所受沖量與體重的比值。

2.3.2 數(shù)據(jù)采集

1.準備工作。正式測試前，實驗操作人員提前半小時到場，將Footscan測力板平放在地板上，在其上面和行進的前后方向鋪設6.8m的EVA 延長跑道，標定調試測試儀器等。

2.測量身高體重。要求所有受試者均脫鞋襪，用體重秤測量體重，然后貼墻站立，用事先固定于墻上的米尺測量身高。

3.足跟外翻角度測量:受試者直立，兩腳距離與肩同寬，軀干正直，眼睛目視前方，根據(jù)解剖學標志，觸診后用可擦油性筆在受測試者小腿上劃出小腿中線，并標記內外踝連線中點和足跟中點，連接兩點并延長與小腿中線相交，然后用數(shù)碼相機從正后方面拍攝，打印后用關節(jié)角度計進行測量。

4.適應練習。每個受試者以個人自然步態(tài)、步速在鋪設的跑道上行走多次，直至測試者認為其步態(tài)正常為止。

5.正式采集數(shù)據(jù)。每個受試者以個人自然步態(tài)、步速在鋪設的跑道上行走至少3次，分別采集左、右足3次有效數(shù)據(jù)，采集頻率為300Hz。

2.3.3 矯正實驗方案

實驗研究為期6個月，每3個月進行1次復查，每個月均進行電話隨訪。

矯形鞋組方案:改變“W”型坐姿和趴睡習慣的同時，要求受試者前兩周每天白天休息睡覺期間穿丹尼斯·布朗鞋；兩周后，除白天休息穿戴外，每天晚上睡覺期間也穿。對照組方案:僅告知受試者在日常生活中改變“W”型坐姿和趴睡習慣。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 19.0和Excel 2003結合的方法，所有數(shù)據(jù)均采用平均值±標準差（D）的形式表示。內八字步態(tài)特征采用單因素一維方差分析，實驗前后的對比均采用雙因素重復測量方差分析。

3 研究結果

3.1 內八字兒童步態(tài)特征

3.1.1 步向角和足跟外翻角特征

表2顯示，與正常步態(tài)組相比，內八字步態(tài)組的步向角和足跟外翻角度的差異均具非常顯著性（P＜0.01）。

表2 本研究主要角度特征一覽表Table 2 Main Angle Variables（°）

3.1.2 足底十分區(qū)的峰值壓強（Max Pressure）分布特點

表3顯示，正常步態(tài)兒童左、右足底峰值壓強較大的三個部位為HL、M3、M2，內八字步態(tài)兒童足底峰值壓強較大的部位則為M4、M3和HM；相對于正常步態(tài)兒童，內八字步態(tài)兒童足某些部位（Toe 1、M3、M4及HM）負荷較大，而有些部位（MF和HL）負荷較小，且均具有非常顯著性差異。

3.1.3 足底三大分區(qū)的相對沖量（I／W）分布特征

表4顯示，內八字組步態(tài)左、右足前部相對沖量值大于正常組，左足后部和足中部均小于正常組，且差異都具有非常顯著性（P＝0.000）；正常步態(tài)組足底前、中、后三分區(qū)相對沖量的比值約為1∶5.0∶2.4，而內八字步態(tài)組的則為1∶0.2∶0.2。

3.1.4 內八字兒童足底壓力中心（COP）線軌跡特征

圖2比較直觀的顯示了內八字步態(tài)、正常步態(tài)足底壓力中心軌跡特點。由于著地和蹬離地面時刻足接觸地面的部位不同，內八字組與正常組的足底壓力中心軌跡呈現(xiàn)不同的形狀，內八字組的足底壓力中心軌跡偏向于不平滑的折線型，且在第3、4跖骨底附近有明顯的轉折點，而正常組的足底壓力中心軌跡偏向于圓滑的弧形，形似一張弓，沒有明顯的轉折點。

表3 本研究足底峰值壓強分布特點一覽表Table 3 Max Pressure Variables （N／cm2）

表4 本研究足底相對沖量分布特征對比一覽表Table 4 Impulse Variables （Ns／kg）

圖2 本研究內八字組（左）與正常步態(tài)（右）COP軌跡對比影像圖Figure 2.COP Trajectory of Toe-in and Normal Gait

3.1.5 兒童內八字步態(tài)發(fā)生率和程度分級

兒童內八字步向角范圍多集中于-10°～-18°，占82.7%。結合臨床醫(yī)生的意見，本研究把兒童內八字分為輕、中、重三個級別（表5）。

表5 本研究內八字分級標準一覽表Table 5 Classifications of Toe-in Gait

3.2 矯正效果及矯正后步態(tài)足底壓力特點

實驗過程中，兩個組均有受試者流失，主要原因有二:一是未能堅持穿丹尼斯·布朗鞋，二是家長忙或距離太遠而未能按時復查。前3個月，矯形鞋組有3名受試者流失，后3個月又有2名受試者沒有參加測試；對照組3個月后完成測試的有16人，6個月后完成測試的有13人。

3.2.1 方案實施不同階段步向角、足跟外翻角度變化情況

用雙因素重復測量方差分析對兩種不同方案實施后的步向角和足跟外翻角進行對比（表6）。由表6可知，縱向對比，無論是矯形鞋組還是自行恢復對照組，與實驗前、3個月后相比，6個月后步向角和足跟外翻角都有明顯的改變，且具有統(tǒng)計學意義；橫向相比，相對于對照組，無論是3個月還是6個月，矯形鞋組的步向角和足跟外翻角改善的幅度都較大，均具有顯著性差異。

3.2.2 矯正成功率

目前以步向角是否在正常范圍內為內八字步態(tài)矯正成功與否的唯一判斷標準，即矯正后的步向角是否在0°～15°之間，本研究對矯正效果的分析沿用此標準。

表6 本研究實驗過程中步向角和足跟外翻角度變化一覽表Table 6 Comparison in Progresive Angle and Valgus Angle （°）

矯正實施3個月后的測試結果表明，矯形鞋組17人中，步向角處于正常范圍的分別有10人，成功率為58.8%；自行恢復組16人中，步向角處于正常范圍的有2人，成功率為12.5%；6個月后，矯形鞋組15人，步向角全部處于正常范圍，成功率達到100%；自行恢復組13人，有5人的步向角處于正常范圍，成功率為38.5%。

3.2.3 矯正成功后的步向角、足跟外翻角特點

表7顯示，6個月矯正實驗后，按目前內八字矯正成功的評判標準，除右足跟外翻角以外，矯正成功者的步向角、足跟外翻角與正常步態(tài)兒童仍有顯著性差異。另外，雖然對照組的成功率較低，但恢復的程度更接近于正常步態(tài)兒童。進一步觀察對照組5名矯正成功者發(fā)現(xiàn)，實驗前的步向角均小于-10°，即為輕度內八字步態(tài)。

表7 本研究與正常步態(tài)兒童步向角和足跟外翻角的對比一覽表Table 7 Progressive and Valgus Angle of Normal and Toe-in Gait after Treatment （°）

3.2.4 矯正成功后足底峰值壓強和相對沖量分布特征

表8和9顯示，兩種方案矯正實驗過程中，足底各區(qū)的峰值壓強和相對沖量的數(shù)值均向正常步態(tài)特點接近，分布趨于均衡，但與正常步態(tài)組相比，兩組受試者左、右側均尚有5個區(qū)域的峰值壓強具有顯著性差異，左、右足前、中部的相對沖量均尚有顯著性差異；雖然兩組均有5個區(qū)域的足底峰值壓強與正常步態(tài)有差異，但對照組的值更接近正常步態(tài)組；兩種不同矯正方案矯正成功后的Toe2-5和M5的峰值壓強及足前、中部的相對沖量均存在顯著性差異，從相對沖量來說，不用矯形鞋的對照組方案更有利于兒童步態(tài)趨于正?；?。

表8 本研究與正常步態(tài)兒童足底峰值壓強的對比一覽表Table 8 Max Pressure of Normal and Toe-in Gait after Treatment （N／cm2）

表9 本研究與正常步態(tài)兒童相對沖量（I／W）的比較一覽表Table 9 Impulse of Normal and Toe-in Gait after Treatment （Ns／kg）

3.2.5 矯正成功后足底壓力中心軌跡特點

由圖3可知，實驗后，矯形鞋組和對照組的足底壓力中心軌跡整體均趨于弧線形狀，第3、4跖骨底附近明顯的轉折點消失，與正常組相比還存在差異:兩組足前部的足底壓力中心軌跡弧線圓滑度較正常組差，還有直線的特點。

圖3 本研究矯正成功后COP軌跡特點對比影像圖Figure 3.COP Trajectory of Normal and Toe-in Gait after Treatment

4 分析與討論

4.1 兒童內八字步態(tài)特征

4.1.1 外形特征

步向角是足跟中點和第2跖骨的連線與行走方向的直線形成的角，它是評價步態(tài)的重要指標之一。本研究發(fā)現(xiàn)，內八字步態(tài)者除步向角與正常步態(tài)有顯著性差異外，還伴隨足跟外翻的現(xiàn)象，且有顯著性差異。足跟外翻是指足部呈足跟外側緣提高、內側緣降低和足底朝外的狀態(tài)［6］。足跟外翻形成的原因主要是由于足外翻?。韫情L短肌和第三腓骨?。┘×ο鄬^高，而足內翻?。ㄖ洪L屈肌和脛骨前后?。┘×ο鄬^弱所致［8］。當足跟外翻者站立和行走時，其重心則會落在內側縱弓，嚴重者就會逐漸引起內側縱弓的塌陷及舟骨的突出，從而引起足形態(tài)結構的變化和功能的受限，同時也影響踝、膝、髖、軀干整體的功能及形態(tài)［12］。因此，從這個角度來講，矯正內八字的同時也應該考慮矯正足跟外翻現(xiàn)象，考慮肌肉力量的均衡發(fā)展。

4.1.2 峰值壓強及相對沖量

足底壓強是足底單位面積所承受的地面反作用力，峰值壓強則是特定區(qū)域內所受地面反作用力最大部位單位面積的作用力值，是反映足底壓力分布的重要指標，它的大小對足踝及其膝關節(jié)甚至髖關節(jié)的損傷具有重要的影響［2，7］。結果顯示，相對于正常步態(tài)兒童，內八字步態(tài)兒童足底各部位足底壓強數(shù)值相差較大，負荷分布不均衡；同時，正常步態(tài)足底三個分區(qū)所受沖量大小較接近，足前、中、后的相對沖量比值約1∶5.0∶2.4，而內八字步態(tài)組相對集中在足后部，比值約為1∶0.2∶0.2，相對明顯失衡。同樣，負荷大且不均衡會導致足底相應部位負荷的急劇增加，足部骨肌系統(tǒng)慢性損傷及不適癥的可能性也會隨之上升。

4.1.3 足底壓力中心軌跡的定性分析

本研究定性地分析足底壓力中心軌跡的兩段和一點。第一，足后部段。正常步態(tài)為曲線，內八字步態(tài)為直線。正常步態(tài)著地部位是足跟后部，隨之有明顯的外翻動作，所以，正常步態(tài)兒童的足底壓力中心軌跡在足跟處有一個向內的“小勾”，成曲線型；內八字步態(tài)兒童著地部位是足跟中部或內部，由于著地瞬間足處于外翻狀態(tài)，隨后沒有更多的外翻動作，甚至還有輕微的內翻動作，因此，內八字步態(tài)兒童的足底壓力中心線軌跡足后部段幾近直線。第二，足跖點。正常步態(tài)行走過程中過渡流暢，在第二和第三足跖部位沒有明顯的轉折點，為圓滑的弧形；內八字兒童足底壓力中心軌跡有明顯的內轉折點，表明行走過程從前足到足趾的過渡不流暢，有導致此處足部骨肌慢性損傷和足部不適癥的可能；第三，足趾段。兩組兒童在蹬離地面時刻也有很大的差異:正常步態(tài)兒童是由第一拇趾蹬離地面，足底壓力中心軌跡則呈現(xiàn)很大的弧形，而內八字步態(tài)是由第二和第三趾處蹬離地面，足底壓力中心軌跡的弧度較小，且有明顯的轉折點。

4.2 兒童內八字步態(tài)矯正效果

矯形鞋和改變不良動作是目前公認的矯正觀念和方法。本研究以3個月為一個階段，進行為期6個月的矯正實驗，從步向角、足外翻角、足底壓力分布特點等幾個方面對兩種不同方法矯正成功后的兒童步態(tài)進行分析。一方面，按目前矯正成功的標準，兩種不同處理方法都有效果，且穿矯形鞋的效果明顯比自行恢復對照組的效果好；另一方面，矯治成功后的內八字步態(tài)兒童與正常步態(tài)兒童相比可知，無論是穿矯形鞋還是改變不良習慣動作，矯正效果都不理想。主要原因如下:

第一，步向角和足跟外翻角。矯形鞋組和自行恢復組矯正成功者的步向角均已達到正常范圍，但與正常步態(tài)相比，左側步向角、足跟外翻角、右足跟外翻角仍有顯著性差異（P＜0.05）。

第二，峰值壓強。某種程度上，6個月的矯正實驗結果符合預期，兩組內八字步態(tài)兒童足底各區(qū)的足峰值壓強，趨于均衡，接近正常步態(tài)值特點，但與正常步態(tài)組相比，每個組、每側均有5個區(qū)域具有顯著和非常顯著性差異。

第三，相對沖量。6個月的實驗后，矯正成功的兒童足底三分區(qū)的相對沖量值都趨于正常，比例分配趨于均衡。但統(tǒng)計結果顯示，只要足后部達到理想值，其他部位與正常步態(tài)兒童的數(shù)值差異仍具顯著性，三區(qū)的比例也與正常步態(tài)組相去甚遠。

第四，從圖形來看，足底壓力中心軌跡趨于正常步態(tài)，但尚有差異。沒有對足底壓力中心軌跡進行定量分析是本研究的不足之處。

5 結論與建議

1.與正常步態(tài)兒童相比，兒童內八字步態(tài)常伴有不同程度的足外翻，足底峰值壓強、相對沖量分布不均衡。

2.根據(jù)步向角的大小，兒童內八字可分為輕、中、重三個級別:-10°＜輕度＜0°，-18°≤中度≤-10°，重度＜-18°。

3.以步向角在正常范圍內為內八字步態(tài)矯正成功的標準，僅改變不良動作習慣，內八字步態(tài)兒童能自行恢復為正常步態(tài)的幾率較??；相比而言，穿丹尼斯·布朗鞋可以促進兒童內八字步態(tài)在較短時間內，更快的趨于正常。

4.與正常步態(tài)兒童相比，矯正成功后的內八字步態(tài)兒童的步向角、足跟外翻角、足底峰值壓強特點、相對沖量均有顯著性差異。因此，在判斷內八字步態(tài)是否達到正常時，不能僅以步向角為標準，應綜合考慮足底壓力因素。

5.矯形鞋和僅改變不良動作習慣的方法都不算理想的矯正方案。建議對兒童內八字生物力學特征進行更深層次的研究，從肌肉力量訓練角度尋找理想的矯正方法。

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