前交叉韌帶損傷患者動(dòng)態(tài)足底壓力變化

杜天舒 成西俠 張春禮 徐虎 王迎春 丁明

第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京骨科醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科（西安 710032）

前交叉韌帶損傷患者動(dòng)態(tài)足底壓力變化

杜天舒 成西俠 張春禮 徐虎 王迎春 丁明

第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京骨科醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科（西安 710032）

目的：通過(guò)檢測(cè)前交叉韌帶（ACL）損傷患者動(dòng)態(tài)足底壓力，探討ACL損傷對(duì)步行時(shí)足底壓力產(chǎn)生的影響。方法：采用FootScan足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)，分別對(duì)31例單側(cè)ACL損傷患者及26例正常人進(jìn)行動(dòng)態(tài)足底壓力測(cè)試，采集計(jì)算測(cè)試者單足支撐相時(shí)長(zhǎng)及各階段所占支撐相百分比、全足及測(cè)定區(qū)域平均峰值壓力、各測(cè)定區(qū)域達(dá)到其峰值壓力時(shí)間分布、各測(cè)定區(qū)域沖量分布、各測(cè)定區(qū)域平均峰值壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，對(duì)患者患健側(cè)下肢之間及患者與正常人之間足底壓力相關(guān)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較。結(jié)果：與未損傷側(cè)比較，ACL損傷側(cè)足跟觸地相、前腳掌觸地相、全足支撐相所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)降低，足蹬離相所占百分比增高，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；足跟內(nèi)外側(cè)足底平均峰值壓力顯著降低，沖量及平均峰值壓強(qiáng)降低更為顯著，達(dá)峰值時(shí)間增加。與正常對(duì)照組比較，ACL損傷側(cè)足跟觸地相及全足支撐相所占百分降低，前腳掌觸地相、足蹬離相及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)增高，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；足跟內(nèi)外側(cè)足底沖量顯著降低，平均峰值壓力及平均峰值壓強(qiáng)顯著降低，達(dá)峰值時(shí)間增加。結(jié)論：ACL損傷后膝關(guān)節(jié)功能紊亂，患者為避免再損傷步行時(shí)會(huì)盡可能減少使用患肢，增加對(duì)足跟區(qū)保護(hù)，從而影響動(dòng)態(tài)足底壓力相關(guān)參數(shù)，導(dǎo)致患肢單足支撐相各階段時(shí)長(zhǎng)及比例發(fā)生變化，足跟區(qū)平均峰值壓力、壓強(qiáng)及沖量減小，達(dá)峰值壓力時(shí)間延長(zhǎng)。應(yīng)用步態(tài)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)可對(duì)韌帶損傷進(jìn)行量化評(píng)估，更為準(zhǔn)確了解ACL損傷后下肢生物力學(xué)特性改變。

前交叉韌帶；膝；動(dòng)態(tài)足底壓力；步態(tài)分析

前交叉韌帶（Anterior Cruciate Ligament，ACL）損傷會(huì)導(dǎo)致患者關(guān)節(jié)不穩(wěn)和部分功能的喪失，從而使關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的改變。Berchuck等[1]發(fā)現(xiàn)韌帶損傷患者在行走時(shí)調(diào)整出一種代償?shù)牟綉B(tài)方式：ACL損傷后，患者行走時(shí)通過(guò)改變屈膝屈髖角度，盡力避免股四頭肌收縮，防止脛骨前移，重新達(dá)到關(guān)節(jié)內(nèi)外力矩再一次平衡。這種被稱(chēng)為“股四頭肌逃避步態(tài)”之后也被不少研究者觀察并證實(shí)，認(rèn)為ACL損傷患者行走時(shí)步態(tài)姿勢(shì)存在變化[2-7]。

足踝關(guān)節(jié)作為下肢末端結(jié)構(gòu)，在人類(lèi)步行、站立等運(yùn)動(dòng)中起著極為重要的作用。足的部分區(qū)域支撐全身大部分重量，并調(diào)節(jié)人體平衡。行走時(shí)下肢各關(guān)節(jié)相互協(xié)調(diào)，有序運(yùn)動(dòng)形成整體。有人認(rèn)為足膝之間存在偶聯(lián)機(jī)制[8]。有文獻(xiàn)報(bào)道[9]ACL損傷后，隨著膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和運(yùn)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)變化，髖、踝關(guān)節(jié)也將產(chǎn)生相應(yīng)的參數(shù)變化。

自上世紀(jì)末有人開(kāi)始研究足底壓力分布測(cè)量技術(shù)[10]以來(lái)，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅速。近年來(lái)，簡(jiǎn)便迅捷、客觀且無(wú)侵入性的動(dòng)態(tài)足底壓力分析方法已逐漸被證實(shí)能有效量化評(píng)估下肢生物力學(xué)負(fù)荷特性[5，8，11-13]。但關(guān)于ACL損傷后是否影響正常步行時(shí)足底各區(qū)域壓力等參數(shù)及時(shí)相特征，目前鮮有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[14]。本研究通過(guò)分析ACL損傷患者動(dòng)態(tài)足底壓力改變，初步探討ACL損傷對(duì)步行時(shí)足底壓力相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生的影響及其生物力學(xué)機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我科2014年4月至2015年5月期間收治的在關(guān)節(jié)鏡下確診為ACL損傷患者（n=127）為研究對(duì)象。

入選標(biāo)準(zhǔn)：（1）經(jīng)了解研究目的及風(fēng)險(xiǎn)后，同意參加實(shí)驗(yàn)；（2）初次單側(cè)ACL損傷，不伴關(guān)節(jié)其它韌帶損傷；（3）無(wú)明顯軟骨損傷，半月板無(wú)嚴(yán)重?fù)p傷[4]；（4）無(wú)既往外傷史；（5）無(wú)合并下肢血管神經(jīng)損傷；（6）無(wú)既往足踝關(guān)節(jié)受傷史；（7）無(wú)明顯下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，可進(jìn)行一般日?；顒?dòng)；（8）排除糖尿病、先天性足內(nèi)外翻、膝內(nèi)外翻畸形、偏癱等神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病。

共31例ACL損傷患者（ACLD組）符合標(biāo)準(zhǔn)，其中，男性27例，女性4例；平均年齡28.5±8.1歲（17～46歲）；平均身高168.4±8.6 cm（155～178 cm）；平均體重75.6±9.9 kg（64～90 kg）；左側(cè)18例，右側(cè)13例。將該31例患者納入損傷組，術(shù)前進(jìn)行動(dòng)態(tài)足底平板壓力測(cè)試，與26例隨機(jī)抽選出來(lái)的正常人組成的對(duì)照組進(jìn)行比較研究（見(jiàn)表1）。

表1 ACLD組與對(duì)照組一般情況比較

1.2 測(cè)試儀器與設(shè)備

本研究采用比利時(shí)RScan公司設(shè)計(jì)研發(fā)的footscanR高頻足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析。設(shè)備主要由三部分組成：（1）2米長(zhǎng)測(cè)力板（內(nèi)置16384個(gè)大小為0.5 cm×0.7 cm，密度為4個(gè)/cm2的傳感器，測(cè)試頻率設(shè)定為125 Hz）；（2）數(shù)據(jù)采集盒，使用3D box。（3）主控電腦1臺(tái)。

1.3 測(cè)試程序及數(shù)據(jù)采集

囑測(cè)試者脫襪裸足，熟悉測(cè)試步驟后以平常步態(tài)在foootscan平板上自然行走，用儀器記錄及測(cè)量雙腳各5次動(dòng)態(tài)足底壓力數(shù)據(jù)納入結(jié)果分析。

數(shù)據(jù)采集及分析使用系統(tǒng)配套軟件FootScan Software 7.0，將足底左右對(duì)稱(chēng)分為10個(gè)區(qū)域：第1趾骨（Toe 1，T1），第2～5趾骨（Toe 2～5，T2～5），第1跖骨（Meta 1，M1），第2跖骨（Meta 2，M2），第3跖骨（Meta 3，M3），第4跖骨（Meta 4，M4），第5跖骨（Meta 5，M5），足弓（Midfoot），足跟內(nèi)側(cè)（Heel Medial，HM），足跟外側(cè)（Heel Lateral，HL）。

計(jì)算測(cè)試者單足支撐相時(shí)長(zhǎng)及各階段所占支撐相百分比、全足及測(cè)定區(qū)域平均峰值壓力（Max Force，MF）、各測(cè)定區(qū)域達(dá)峰值壓力時(shí)間（Time To Max Force，TMF）、各測(cè)定區(qū)域沖量（Impulse，IP）、各測(cè)定區(qū)域平均峰值壓強(qiáng)（Max Pressure，MP）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對(duì)照組左右下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，平均左右數(shù)值作為對(duì)照組數(shù)據(jù)。計(jì)算每個(gè)參數(shù)均值及標(biāo)準(zhǔn)差，使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)ACL損傷側(cè)與未損傷側(cè)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)分析，對(duì)ACL損傷側(cè)及未損傷側(cè)與健康對(duì)照組行獨(dú)立t檢驗(yàn)分析，顯著性界限定為雙側(cè)P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 單足支撐相時(shí)長(zhǎng)及各階段所占支撐相百分比

一個(gè)正常完整步態(tài)周期主要分為支撐相（Stance-Phase）和擺動(dòng)相（Swing-phase）兩個(gè)時(shí)期，左右足兩相相互交替并有所重疊（圖1）。其中FootScan系統(tǒng)又將單足支撐相分為初始觸地相（Initial Contact Phase，ICP）、前足觸地相（Forefoot Contact Phase，F(xiàn)CP）、全足支撐相（Foot Flat Phase，F(xiàn)FP）及足蹬離相（Forefoot Push-off Phase，F(xiàn)FPOP）四個(gè)時(shí)相階段（圖2）。

圖1 完整步態(tài)周期示意圖，左右兩足支持相及擺動(dòng)相相互交替重疊

圖2 單足支撐相四階段：初始觸地相（ICP）、前足觸地相（FCP）、全足支撐相（FFP）及足蹬離相（FFPOP）

由表2可見(jiàn)，ACL損傷側(cè)與未損傷側(cè)比較，ICP、FFCP、FFP所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)有所降低，F(xiàn)FPOP所占百分比稍高（tICP=－0.678，P=0.503；tFFCP=－0. 948，P=0.351；tFFP=－0.191，P=0.850；t總=－1.973，P=0.58；tFFPOP=1.722，P=0.95）。以上各差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL損傷側(cè)與對(duì)照組比較，ICP及FFP所占百分比較低（tICP=－0.537，P=0.593；tFFP=－0.685，P=0.496），F(xiàn)FCP、FFPOP所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)較高（tFFCP=0.22，P=0.827；tFFPOP=0.653，P=0.515；t總=0.155，P= 0.877）。以上各差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL未損傷側(cè)與對(duì)照組比較，ICP、FFP、FFPOP所占百分比較對(duì)照組降低（tICP=－0.001，P=0.999；tFFP=－0. 529，P=0.598；tFFPOP=－0.520，P=0.604），F(xiàn)FCP所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)較對(duì)照組高（tFFCP=1.059，P=0. 293；t總=1.59，P=0.116）。以上各差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 步行時(shí)單足支撐相時(shí)長(zhǎng)及各階段所占百分比（±s）

表2 步行時(shí)單足支撐相時(shí)長(zhǎng)及各階段所占百分比（±s）

時(shí)相 ACLD損傷側(cè)(n=31) 未損傷側(cè)(n=31) 對(duì)照組(n=26) ICP(%) 6.80 – 1.87 7.05 – 2.26 7.05 – 2.14 FFCP(%) 10.35 – 6.63 11.85 – 7.12 9.96 – 8.26 FFP(%) 46.20 – 9.41 46.55 – 8.44 47.57 – 8.42 FFPOP(%) 36.66 – 9.10 34.55 – 6.66 35.43 – 7.82總時(shí)長(zhǎng)(ms) 753.10 – 64.13 781.43 – 87.92 750.36 – 85.05

2.2 全足及各測(cè)定區(qū)域平均峰值壓力

ACL損傷患者在行走過(guò)程中，左右足MF分布基本同正常對(duì)照組，壓力仍為典型M型曲線，雙峰仍主要集中在以M2、M3為主的跖骨區(qū)及HM、HL足跟區(qū)（圖3）。

圖3 a：正常人足底壓力分布圖（X軸為步態(tài)周期時(shí)間百分比，Y軸為區(qū)域平均峰值壓力值），壓力曲線呈典型的M型或雙峰型。b：ACLD患者足底壓力分布基本與正常參數(shù)一致，但曲線較平坦。

ACL損傷側(cè)較未損傷側(cè)HM、HL兩處區(qū)域及全足MF顯著降低（tHM=－4.262，P＜0.01；tHL=－4.374，P＜0.01；tsum=－3.073，P=0.004）。差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL損傷側(cè)較對(duì)照組HM、HL區(qū)域MF明顯降低（tHM=－2.124，P=0.037；tHL=－2.353，P=0.021）。差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL未損傷側(cè)較對(duì)照組足跟區(qū)及全足MF相應(yīng)代償增高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見(jiàn)表3）。

表3 全足及各測(cè)定區(qū)域平均峰值壓力（MF/N，±s）

表3 全足及各測(cè)定區(qū)域平均峰值壓力（MF/N，±s）

a：損傷側(cè)vs未損傷側(cè)，PM2＜0.05，PHM＜0.01，PHL＜0.01，PSUM＜0.01 b：損傷側(cè)vs對(duì)照組，PHM＜0.05，PHL＜0.05

部位 ACLD損傷側(cè)(n=31） 未損傷側(cè)(n=31） 對(duì)照組(n=26）T183.86 – 62.08 99.76 – 64.19 92.31 – 59.31 T2-512.57 – 10.56 21.65 – 30.97 19.45 – 24.82 M1122.16 – 70.59 139.54 – 74.81 143.66 – 95.04 M2199.23 – 62.48a238.01 – 88.98 216.62 – 101.04 M3213.34 – 67.17 216.03 – 55.36 202.36 – 73.36 M4148.84 – 53.04 137.64 – 41.32 141.05 – 57.12 M581.91 – 37.21 123.61 – 40.21 80.98 – 51.76 Midfoot 123.61 – 64.45 141.70 – 75.07 157.55 – 94.46 HM 259.58 – 90.12ab329.57 – 108.54 308.53 – 107.71 HL 192.83 – 60.28ab238.36 – 62.20 235.12 – 88.47 SUM 825.07 – 152.98a881.62 – 175.31 865.26 – 281.93

2.3 各測(cè)定區(qū)域達(dá)峰值壓力時(shí)間

ACL損傷患者損傷側(cè)及未損傷側(cè)足底各區(qū)域TMF分布與正常對(duì)照組參數(shù)分布相似，即按照步行過(guò)程中足底各區(qū)域接觸地面順序從足跟至趾骨呈遞增趨勢(shì)。

ACL損傷側(cè)T1、M1及M2區(qū)域TMF較未損傷側(cè)明顯減少（tT1=－2.354，P=0.025；tM1=－3.045，P=0.005；tM2=－2.283，P=0.03），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL未損傷側(cè)較對(duì)照組足跟區(qū)TMF相應(yīng)代償增高。見(jiàn)表4。

2.4 各測(cè)定區(qū)域沖量

ACL損傷患者傷側(cè)及未傷側(cè)各區(qū)域IP分布與正常對(duì)照組相似，即行走過(guò)程中足底IP最大主要集中在M2、M3及HM區(qū)域，沖量較小主要集中在T2-5區(qū)域。

表4 全足及各測(cè)定區(qū)域達(dá)到其峰值壓力時(shí)間分布（TMF/ms，±s）

表4 全足及各測(cè)定區(qū)域達(dá)到其峰值壓力時(shí)間分布（TMF/ms，±s）

a：損傷側(cè)vs未損傷側(cè)，PT1＜0.05，PM1＜0.01，PM2＜0.05

部位 ACLD損傷側(cè)(n=31） 未損傷側(cè)(n=31） 對(duì)照組(n=26）T1594.99 – 75.87a627.87 – 69.43 754.77 – 168.71 T2-5537.40 – 142.32 583.79 – 109.29 513.64 – 179.99 M1535.60 –78.28a580.61 – 67.49 559.94 – 78.03 M2578.85 – 59.77a599.45 – 72.90 575.95 – 72.85 M3581.49 – 60.96 595.01 – 87.13 567.85 – 74.61 M4547.22 – 71.66 559.41 – 93.03 533.95 – 84.37 M5486.75 – 100.62 495.43 – 112.37 490.90 – 92.05 Midfoot 307.37 – 87.33 313.14 – 83.65 321.11 – 108.21 HM 184.83 – 51.55 175.02 – 44.65 177.34 – 53.74 HL 176.88 – 52.61 169.24 – 50.19 178.52 – 50.55 SUM 504.44 – 83.03 488.31 – 105.38 465.19 – 114.13

ACL損傷側(cè)較未損傷側(cè)足弓IP明顯降低（tMidfoot=－2.422，P=0.022），HM、HL及全足IP均較未損傷側(cè)顯著減少（tHM=－4.788，P＜0.01；tHL=－4.835，P＜0.01；tSUM=－4. 821，P＜0.01）。

ACL損傷側(cè)較對(duì)照組足跟區(qū)IP明顯降低（tHM=－2.302；P=0.024；tHL=－2.455，P=0.016），以上差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

未損傷側(cè)足跟區(qū)及全足IP代償增高，大小分布同MF分布。見(jiàn)表5。

表5 各測(cè)定區(qū)域沖量分布（IP/N·s，±s）

表5 各測(cè)定區(qū)域沖量分布（IP/N·s，±s）

a：損傷側(cè)vs未損傷側(cè)，PMidfoot＜0.05，PHM＜0.01，PHL＜0.01，PUM＜0.01 b：損傷側(cè)vs對(duì)照組，PHM＜0.05，PHL＜0.05

部位 ACL損傷側(cè)(n=31） 未損傷側(cè)(n=31） 對(duì)照組(n=26）T117.68 – 14.60 19.06 – 14.21 17.95 – 13.58 T2-52.24 – 2.01 3.51 – 4.95 3.43 – 5.08 M132.78 – 19.75 34.13 – 20.97 35.52 – 26.35 M257.71 – 21.13 62.82 – 27.64 57.07 – 24.62 M362.82 – 23.21 59.23 – 15.94 55.68 – 19.14 M443.75 – 15.10 40.57 – 12.26 40.67 – 17.57 M522.70 – 10.34 21.62 – 12.06 22.08 – 15.16 Midfoot 37.54 – 22.61a47.44 – 28.50 48.71 – 31.08 HM 67.32 – 26.62ab92.81 – 32.62 84.70 – 36.73 HL 50.68 – 17.80ab68.22 – 20.93 65.34 – 30.23 SUM 395.11 – 72.73a449.91 – 80.37 431.72 – 140.02

2.5 各測(cè)定區(qū)域的平均峰值壓強(qiáng)（Max Pressure，MP）

ACL損傷患者損傷側(cè)及未損傷側(cè)各區(qū)域MP分布規(guī)律與正常對(duì)照組相似，并與相應(yīng)MF分布相一致，壓強(qiáng)較大區(qū)域主要集中在以M2、M3為主的跖骨區(qū)及HM、HL足跟區(qū)。

ACL損傷側(cè)較未損傷側(cè)T1、T2-5、M2及Midfoot區(qū)MP明顯降低（tT1=－2.364，P=0.025；tT2-5=－2.567，P=0. 015；tM2=－02.403，P=0.023；tMidfoot=－2.262，P=0.031），HM、 HL兩處區(qū)域MP顯著降低（tHM=－4.489，P＜0.01；tHL=－4. 140，P＜0.01；tsum=－3.073，P=0.004）。差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

ACL損傷側(cè)較對(duì)照組T2-5、Midfoot、HM及HL區(qū)MP明顯降低（tT1=－2.364，P=0.025；tT2-5=－2.417，P=0. 018；tMidfoot=－2.379，P=0.020；tHM=－4.438，P=0.017；tHL=－2. 587，P=0.011）。差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表6。

未損傷側(cè)足趾區(qū)、足弓及足跟區(qū)MP減少。

表6 各測(cè)定區(qū)域的平均峰值壓強(qiáng)（MP/N·cm-2，±s）

表6 各測(cè)定區(qū)域的平均峰值壓強(qiáng)（MP/N·cm-2，±s）

a：損傷側(cè)vs未損傷側(cè)，PT1＜0.05，PT2-5＜0.05，PM2＜0.05，PMidfoot＜0.05，PHM＜0.01，PHL＜0.01 b：損傷側(cè)vs對(duì)照組，PT2-5＜0.05，PMidfoot＜0.05，PHM＜0.05，PHL＜0.05

部位 ACL損傷側(cè)(n=31） 未損傷側(cè)(n=31） 對(duì)照組(n=26）T15.14 – 3.36a6.37 – 4.00 5.33 – 3.13 T2-50.89 – 0.73ab1.42 – 1.65 1.38 – 0.98 M17.43 – 3.65 8.56 – 4.63 8.97 – 4.64 M216.36 – 4.87a18.45 – 6.12 18.78 – 8.83 M322.50 – 7.55 21.54 – 6.12 22.49 – 9.02 M415.74 – 6.96 13.37 – 4.15 16.04 – 7.07 M56.71 – 2.98 5.99 – 2.54 7.63 – 4.74 Midfoot 2.85 – 1.24ab3.33 – 1.44 3.79 – 1.97 HM 12.35 – 3.88ab15.45 – 4.84 14.80 – 4.71 HL 10.66 – 3.04ab12.97 – 3.12 13.36 – 5.30

3 討論

本研究結(jié)果顯示，ACL損傷側(cè)與未損傷側(cè)比較，ICP、FFCP、FFP所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)有所降低，F(xiàn)FPOP所占百分比稍高。這與之前黃紅拾[14]研究結(jié)果相類(lèi)似，其主要原因?yàn)锳CL損傷后患者可能采取代償機(jī)制，盡可能減少患側(cè)觸地及支撐時(shí)間。另外，我們還考慮患者患側(cè)下肢及足部肌肉因?yàn)锳CL損傷后長(zhǎng)時(shí)間恐懼感，收縮能力下降[15，16]，導(dǎo)致蹬伸力量不足，從而延長(zhǎng)了FFPOP時(shí)長(zhǎng)。其次，我們還發(fā)現(xiàn)ACL患者雙側(cè)足與正常對(duì)照組比較，ICP及FFP所占百分比均較低，F(xiàn)FCP所占百分比及全足支撐相總時(shí)長(zhǎng)較高。有研究表明[2，6]在足跟著地及支撐中后期，膝關(guān)節(jié)接近伸直，股四頭肌收縮，牽拉脛骨前移，增加ACL的張力，此外在關(guān)節(jié)接近完全伸膝位時(shí)，髕韌帶也會(huì)有一個(gè)向前牽拉脛骨的力。我們認(rèn)為當(dāng)ACL損傷后，患者失去了ACL對(duì)脛骨的前向限制，導(dǎo)致關(guān)節(jié)不穩(wěn)，故ACL損傷患者會(huì)盡可能減少足跟著地與支撐中后期時(shí)間，避免伸直位時(shí)股四頭肌收縮引起脛骨前移。另外，由于韌帶損傷和修復(fù)后神經(jīng)肌肉重新調(diào)節(jié)，ACL損傷患者回應(yīng)及維持平衡能力會(huì)大打折扣，并且在行走過(guò)程中健側(cè)關(guān)節(jié)也一同參與維持穩(wěn)定性[5]，故其為了提高膝關(guān)節(jié)在支撐相穩(wěn)定性，在FFCP階段便需要更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)調(diào)整重心，加強(qiáng)身體平衡。

足底MF是反映足底壓力分布的重要指標(biāo)，其大小及分布對(duì)于足部損傷的發(fā)生具有重要作用。本研究表明ACL損傷側(cè)全足平均峰值壓力降低，其中足跟內(nèi)外側(cè)壓力峰值降低更為明顯，這可能與韌帶損傷后患者自身保護(hù)機(jī)制[1，2，4，7]改變了足跟著地方式，避免其受到?jīng)_擊有關(guān)。另外患肢肌肉收縮力量下降[17，18]，導(dǎo)致足與地面間相互作用力減小。其次，有研究表明步速與足底壓力呈正相關(guān)[19]，ACL損傷患者在行走過(guò)程中為維持平衡，步幅減小，步速減慢[20]，這也許是造成全足平均峰值壓力降低的重要因素。

有研究[21]表明足跟及跖骨區(qū)壓力與地面接觸時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，本研究中ACL損傷側(cè)足跟區(qū)達(dá)峰值壓力時(shí)間較未損傷側(cè)及對(duì)照組均延長(zhǎng)，這與之前時(shí)相特征實(shí)驗(yàn)中ICP百分比縮短及足底壓力測(cè)試中足跟區(qū)壓力減小相一致。此外，我們還發(fā)現(xiàn)T1、M1及M2區(qū)域TMF明顯縮短，考慮原因?yàn)榛颊咴贏CL損傷后避免使用足跟區(qū)受力而轉(zhuǎn)為利用前腳掌支撐體重，故出現(xiàn)足跟TMF延長(zhǎng)，跖骨區(qū)TMF縮短的改變。

沖量是指作用于物體的外力與其作用時(shí)間的乘積，用來(lái)描述力對(duì)物體持續(xù)作用一段時(shí)間所產(chǎn)生的累積效應(yīng)。本研究結(jié)果表明ACL損傷側(cè)足弓及跟骨內(nèi)外側(cè)沖量降低，以跟骨區(qū)變化更為明顯。這一結(jié)果提示ACL損失后，患者在步行時(shí)采用代償機(jī)制，減少足弓及足跟對(duì)地面的沖擊力，并增加相應(yīng)區(qū)域與地面接觸時(shí)間，從而減少地面反應(yīng)力對(duì)足底的持續(xù)傷害，避免運(yùn)動(dòng)損傷。

足底壓強(qiáng)即單位面積足底所受壓力，是研究防止足底局部相關(guān)組織遭受過(guò)高壓力而受到損傷的有效指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得ACL損傷側(cè)T2-5、足弓及足跟內(nèi)外側(cè)MP較未損傷側(cè)及對(duì)照組明顯降低，HM及HL降低更為顯著。多考慮ACL損傷后患者因畏懼患肢再損傷而采取盡量減少利用患肢支撐體重行走的代償行為。

綜上所述，ACL損傷后膝關(guān)節(jié)功能紊亂，患者為避免再損傷步行時(shí)會(huì)盡可能減少使用患肢，增加對(duì)足跟區(qū)保護(hù)，從而影響動(dòng)態(tài)足底壓力相關(guān)參數(shù)，導(dǎo)致患肢單足支撐相各階段時(shí)長(zhǎng)及比例發(fā)生變化，足跟區(qū)平均峰值壓力、壓強(qiáng)及沖量減小，達(dá)峰值壓力時(shí)間延長(zhǎng)。應(yīng)用步態(tài)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)可對(duì)韌帶損傷進(jìn)行量化評(píng)估，更

為準(zhǔn)確了解ACL損傷后下肢生物力學(xué)特性改變。

本研究存在以下局限性：（1）.基于減少其他因素對(duì)關(guān)節(jié)的影響，標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)于復(fù)雜，致樣本量不大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性還有待增強(qiáng)；（2）本研究為單純足底壓力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可避免受測(cè)試者主觀行為影響，故在今后研究中應(yīng)考慮加強(qiáng)與臨床靜態(tài)檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的結(jié)合；（3）本研究?jī)H觀察ACL損傷側(cè)與未損傷側(cè)及正常對(duì)照組之間的比較，對(duì)損傷側(cè)未行進(jìn)一步細(xì)化比較研究（如左右側(cè)損傷、受傷時(shí)間等因素），將在今后實(shí)驗(yàn)中加以完善。

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Change in Plantar Pressure of Patients with Anterior Cruciate Ligament Deficient during Walking

Du Tianshu，Chen Xixia，Zhang Chunli，Xu Hu，Wang Yingchun，Ding Ming
Department of Sports Injury，Xijing Orthopeadic Hospital，The Fourth Military Medical University，Xi’an，China 710032 Corresponding Author：Zhang Chunli，Email：zhangcl816@sohu.com

Objective To investigate the impact of anterior cruciate ligament deficient（ACLD）on the plantar pressure during walking.Methods This study included 31 subjects with isolated unilateral ACLD and 26 healthy persons.Following parameters during walking were measured and calculated：（1）the total planter contact duration and the percentages of contact duration of initial contact phase（ICP），forefoot contact phase（FCP），foot flat phase（FFP），and forefoot push-off phase（FFPOP）during single limb stance phase；（2）the average distribution of maximal force（MF）on the planta and its subareas；（3）the time to maximal force（TMF）；（4）the impulse（IP）distribution on the planta and its subareas；and（5）the average maximal pressure（MP）distribution on the planta and its subareas.Above parameters were compared between affected side and non-affected side of knee in ACLD patients，and between ACLD patients and healthy persons.Results Significantly shorter ICP，F(xiàn)FCP，F(xiàn)FP and total planter contact duration and insignificant difference in FFPOP were found in ACLD side as compared with non-affected side.Significantly shorter ICP and FFP，and greater FFCP，F(xiàn)FPOP and total planter contact duration were found in ACLD patients as compared with healthy persons.Compared non-affected side of ACLD patients with that of healthy persons，the affected side of ACLD patients showed significantly less MF，IP and MP in heel medial and heel lateral sides accompanied with

anterior cruciate ligament，knee，plantar pressure，gait analysis

2015.12.10

張春禮，Email：zhangcl816@sohu.com

greater TMF.Conclusions The patients with anterior cruciate ligament deficient are more likely to avoid using the affected side during walking，resulting in the change in dynamic planter pressure that can be used for quantifying the injury.