矯形鞋墊的作用機(jī)制及臨床研究進(jìn)展

胡智宏，葉倩，孔葉平

在日常生活中，人體的負(fù)重、行走都依賴足部正常的生物力線。異常的生物力學(xué)環(huán)境可導(dǎo)致骨小梁不同程度的微骨折；長期處于這種環(huán)境下，易使骨小梁發(fā)生軟骨下骨硬化及囊性等改變[1]，從而導(dǎo)致力的分布不均，降低人類正常情況下對行走能力的控制，引發(fā)各種不適癥狀[2]。研究表明，足部功能異常將直接影響到膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、脊柱以及相關(guān)的肌肉、韌帶等軟組織[3]。矯形鞋墊是足部生物力學(xué)鼻祖Merton博士[4]提出的,根據(jù)足踝部解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定的、以恢復(fù)人體正常生物力學(xué)為目的的矯正輔助器具。

1 矯形鞋墊的作用機(jī)制

1.1 重新建立較為理想的足底壓力分布 足部與地面接觸時，會在重力的作用下對地面產(chǎn)生壓力，正常情況下足底壓力是正常分布的，若長期處在異常力線下使足底壓力分布不均而導(dǎo)致足部不適，可能的不適癥狀包括足部疼痛、拇囊腫、足外翻，甚至扁平足、足底筋膜炎、膝內(nèi)側(cè)疼痛等。矯形鞋墊給予人體外在作用力，重新分布足底壓力，使人體處于正確的生物力線狀態(tài)中。①可以給予足弓的正確支撐作用：足內(nèi)側(cè)弓主要包括足內(nèi)側(cè)縱弓和橫弓。兩個弓形結(jié)構(gòu)為足部提供重要的穩(wěn)定性及彈性因素。其中形成內(nèi)側(cè)縱弓的骨骼是跟骨、距骨、舟骨、楔骨和相關(guān)的3塊內(nèi)側(cè)跖骨，距舟關(guān)節(jié)以及相關(guān)結(jié)締組織構(gòu)成內(nèi)側(cè)縱弓的拱頂，足底筋膜、彈簧韌帶以及第一跗跖關(guān)節(jié)則負(fù)責(zé)維持內(nèi)側(cè)縱弓高度和基本形狀。在行走過程中，足內(nèi)側(cè)弓可以承受超過骨骼的生理負(fù)重能力，而足底筋膜、彈簧韌帶為內(nèi)側(cè)足弓提供主要的被動支撐。正常足高14～18mm，低于14mm為扁平足，高于18mm為高弓足[5]。扁平足可導(dǎo)致脛骨損傷、趾外翻、跟腱炎等，增加足弓過勞性損傷[6]，矯形鞋墊可以給予足弓外在支撐力，使扁平足患者站立和行走時足底壓力均勻的分布至前足和后足，有效支撐人體重量。高弓足則表現(xiàn)為足部剛性增加，第一跖骨過度屈曲，后足過度旋后而導(dǎo)致跖骨痛、足踝扭傷等。矯形鞋墊可以給予前足內(nèi)側(cè)及足后跟外在支撐力，減輕局部過度的壓力,同時其特殊的彈性材質(zhì)可以增加后足彈性，提高足部的柔韌性。②重新分布前足足底壓力：拇外翻是是前足常見癥狀，是第一跖骨圍繞跗跖關(guān)節(jié)的過度內(nèi)收，變形的跖趾關(guān)節(jié)會導(dǎo)致第一跖趾關(guān)節(jié)外側(cè)脫臼，導(dǎo)致發(fā)炎并發(fā)生疼痛。矯形鞋墊主要是通過改變拇趾兩側(cè)的壓力，改善畸形和拇趾受力情況，使拇趾處于正常的力學(xué)位置，從而減輕疼痛和畸形癥狀。③改善后足足部力學(xué)：距骨的異常運(yùn)動導(dǎo)致動態(tài)脛距關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定從而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎[7]。成年人的距骨頸長軸是距骨頭處于矢狀面內(nèi)側(cè)約30°位置，故傳統(tǒng)的矯形鞋墊均會有5°的后足內(nèi)翻附件。跟骨為最大的跗骨骨骼，承受行走時足跟著地的沖擊力。足底筋膜起于跟骨結(jié)節(jié)，當(dāng)足弓塌陷時，可以導(dǎo)致足底筋膜的生物力學(xué)發(fā)生改變，承受的力超過其所承受的生理限度，可發(fā)生足底筋膜炎。矯形鞋墊材質(zhì)較為柔軟并具有彈性，能有效緩解疼痛，同時給予足弓及足跟良好的支撐，減輕對足底筋膜的刺激，促進(jìn)炎性因子吸收[8]。跟骨和距骨組成距下關(guān)節(jié)，主要包括旋前和旋后兩種運(yùn)動，旋前主要是外翻、外展，而旋后為內(nèi)收、內(nèi)翻。距下關(guān)節(jié)的旋前、旋后讓足部在每個步態(tài)周期中轉(zhuǎn)換柔韌性結(jié)構(gòu)與剛性結(jié)構(gòu)，從而減輕離地時產(chǎn)生的壓力。若后足過度旋前，則會引起整個下肢力學(xué)改變，可能會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)疼痛[9]。通過測量立姿跟骨休息位和立姿跟骨中立位，定制相應(yīng)材質(zhì)的矯型鞋墊，可以起到調(diào)整下肢生物力線、解除疼痛的作用。

1.2 改善足底皮膚感覺和本體感覺 足底存在兩種感受器：一種為外感受器，接受足底表面刺激，如壓覺、觸覺、痛溫覺；另一種為本體感受器,主要接受來自足底深部刺激包括骨骼肌、關(guān)節(jié)囊、韌帶和足底筋膜。矯形鞋墊不僅可以給予患足皮膚感覺和本體覺刺激[10],而且可以緩解足踝相關(guān)關(guān)節(jié)的負(fù)擔(dān)，糾正下肢生物力線，提高患者平衡性，改善步態(tài)，進(jìn)而提高步行的穩(wěn)定性[11]。平衡主要是指身體靜止或者運(yùn)動的狀態(tài)下，可以調(diào)整并維持姿勢狀態(tài)的能力。平衡的控制主要有感覺輸入、傳導(dǎo)和輸出三方面[12-14]。有研究表明在異常狀態(tài)下，神經(jīng)-肌肉機(jī)制會被打亂，若給予機(jī)體正常的本體覺輸入則可以使其部分或完全重建和恢復(fù)[15]。正常人站立在固定的支撐面時，足底皮膚的觸覺、壓覺和踝關(guān)節(jié)的本體感覺輸入起主導(dǎo)作用。當(dāng)人體感受支撐面情況能力減弱時，肢體的穩(wěn)定性就會受到影響。矯形鞋墊給機(jī)體予外在的壓力，不僅輸入正確的觸壓覺使皮膚感覺增強(qiáng)，還可以刺激肌腱交界處的高爾基腱感受器，使相互聯(lián)系的肌梭收縮或牽拉促進(jìn)本體感覺輸入，維持身體的平衡能力。

2 矯形鞋墊的臨床研究進(jìn)展

2.1 對足踝部相關(guān)疾病治療 劉巍等[16]發(fā)現(xiàn)穿戴矯形鞋墊對治療足底筋膜炎有較好療效。嚴(yán)文廣等[17]認(rèn)為體外沖擊波聯(lián)合矯形鞋墊治療足底筋膜炎療效確切，值得臨床上應(yīng)用。高峰等[18]探討物理因子結(jié)合矯形鞋墊可以縮短治療跟骨痛癥的時間，同時提高跟足痛癥的治愈率。廖蘇[19]使用紅外高速運(yùn)動捕捉、表面肌電和足底壓力鞋墊測試系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)矯形鞋墊不僅可以改善扁平足和內(nèi)翻膝的步態(tài)，還能增加趾屈力量，增加外側(cè)支撐力，減輕踝關(guān)節(jié)旋前程度。龔禹琨[20]認(rèn)為扁平足的最大壓力為中足部位，穿著扁平足墊后，扁平足足底各部位壓力均有所減小，并基本達(dá)到了正常組足底壓力的分布水平，起到矯正作用。審美平等[21]認(rèn)為足部矯形鞋墊對跟骨骨折康復(fù)有較好的效果，可以減輕患者疼痛，增加步行能力且安全有效，同時認(rèn)為足部矯形鞋墊還可以應(yīng)用于扁平足、拇趾外翻、足底筋膜炎、后跟骨刺等足部力學(xué)問題。孫民焱等[22]探討針刺配合矯形鞋墊治療跖腱膜炎/跟骨骨刺綜合征的臨床療效中發(fā)現(xiàn)，針刺配合矯形鞋墊治療跖腱膜炎/跟骨骨刺綜合征與曲安奈德注射液配利多卡因的短期療效相同，但長期療效針刺配合矯形鞋墊優(yōu)于曲安奈德注射液配利多卡因。張明等[23]認(rèn)為帶有足弓支撐的鞋墊可以有效減少足底的最大壓力，鞋墊的形狀對減少足底壓力有重要意義。

2.2 對膝關(guān)節(jié)相關(guān)疾病治療 Natalie[24]研究發(fā)現(xiàn)短期效果而言，矯形鞋墊對髕骨疼痛作用最佳。Munuera等[25]也認(rèn)為矯型鞋墊對髕骨疼痛患者有較好療效，是治療髕骨疼痛的有效方法。矯形鞋墊通過減緩步行速度和減震作用，有效降低步行中的內(nèi)翻力矩和內(nèi)側(cè)間室壓力[26-27]，從而減輕內(nèi)側(cè)間室膝骨性關(guān)節(jié)炎的疼痛。矯形鞋墊可以提高功能性步行能力量表指標(biāo)并改善患者的步態(tài)，不同楔形的矯型鞋墊治療內(nèi)側(cè)間室膝骨性關(guān)節(jié)炎效果無差異[28]。郝軍[29]在利用矯形鞋墊治療膝骨性關(guān)節(jié)炎臨床應(yīng)用報(bào)告中指出，下肢機(jī)械軸60%～75%的負(fù)荷通過膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)，膝骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)作主要原因在于關(guān)節(jié)軟骨的負(fù)荷過重，失去了“回彈力”的防護(hù)作用，矯形鞋墊可以將膝內(nèi)側(cè)負(fù)荷應(yīng)力轉(zhuǎn)移到關(guān)節(jié)面較正常的部位，重新建立正確的力學(xué)平衡，從而改善膝關(guān)節(jié)疼痛及日常活動能力。

2.3 對神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病治療 Amira[30]研究發(fā)現(xiàn)使用個性化矯形鞋墊可以明顯降低糖尿病足患者的足部感覺性異常，其原因可能為矯型鞋墊可以增加足底接觸面積，減少足底軟組織內(nèi)部應(yīng)力[31]。汪波[32]發(fā)現(xiàn)穿戴鞋墊錯誤姿勢得以改善，同時大多數(shù)患有疼痛和痛癥的患者疼痛減輕、改善，可能是足底的感覺刺激點(diǎn)對肌肉刺激、或者是高爾基肌腱感受器受到刺激產(chǎn)生了作用，從而促使身體恢復(fù)正常力學(xué)平衡狀態(tài)。李哲等[33]認(rèn)為矯形鞋墊對偏癱患者Fugl-Meyer運(yùn)動積分及功能性步行量表均有顯著提高，患者穿戴矯形鞋墊，可顯著提高偏癱患者平衡功能及步行能力。Yamamoto等[34]在腦卒中后患者平衡能力測試中發(fā)現(xiàn)使用矯形鞋墊后不僅可以可以使患者的平衡能力得到較好的控制、防止患者跌倒，同時可以改善輕偏癱患者的步態(tài)周期。萬凱等[35]認(rèn)為ICB矯形鞋墊主要是通過提供正確力線從而可以糾正兒童畫圈步態(tài)。楊杰等[36]研究發(fā)現(xiàn)生物力學(xué)矯形鞋墊可以應(yīng)用于早期小兒腦癱患者中，改善患者的生活質(zhì)量，且具有效率高、不良反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)。Hyun等[37]發(fā)現(xiàn)足部矯形器可以提高偏癱患者的有氧能力，對行走功能有改善作用。

3 不足和展望

矯形鞋墊作為一種安全的治療手段，通過重新平衡身體的生物力學(xué)分布，可以用于下肢生物力學(xué)異常所引起的相關(guān)功能障礙疾病的輔助治療中。目前關(guān)于矯形鞋墊的研究主要強(qiáng)調(diào)矯形鞋墊對足踝部力學(xué)失常引起的下肢相關(guān)疾病有較好的改善作用。國外對矯形鞋墊的應(yīng)用較早，作用機(jī)制研究較為深入，臨床應(yīng)用較為普遍。而國內(nèi)對矯形鞋墊的應(yīng)用較晚，作用機(jī)制研究較少，且研究樣本量較少，缺乏大樣本量以及后期的長期療效研究。矯型鞋墊的制定對下肢生物力學(xué)原理掌握和下肢生物力學(xué)相關(guān)指標(biāo)測量要求較高。在今后的臨床研究中應(yīng)該就矯形鞋墊的個性化制作方法、作用機(jī)理以及生物力學(xué)原理應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步探討研究。

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