異常足弓男童的靜態(tài)平衡能力與足底壓力特征研究

異常足弓是指足骨系統(tǒng)生長(zhǎng)發(fā)育的異常，主要表現(xiàn)是扁平足弓和高足弓，是由遺傳、環(huán)境及特殊病因共同作用的結(jié)果，多發(fā)于兒童青少年群體。[1]幾乎所有的兒童剛出生時(shí)均是扁平足，而正常足弓在10歲左右形成。[2-3]10～13歲兒童患扁平足的概率約為19.1%，[4]而高足弓患者比例約為14.6%～25.8%，[5-6]如果在小學(xué)階段沒(méi)有形成正常的足弓，過(guò)了該敏感階段后，應(yīng)用非手術(shù)方式調(diào)整異常足弓的成功率非常低，因此在10歲之前進(jìn)行干預(yù)與治療最有效。[7]足弓調(diào)整過(guò)度的扁平足會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)足底壓力的分布和踝關(guān)節(jié)的受力異常，也會(huì)影響下肢動(dòng)態(tài)功能，[8]同時(shí)會(huì)代償影響較近的環(huán)節(jié)產(chǎn)生問(wèn)題，越靠近足所受影響越大，膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)等受扁平足的影響遞減。[9-10]患有過(guò)度高足弓的患者會(huì)影響足底壓力分布，而引起足踝、足跟以及相關(guān)肌肉疼痛，如跖骨痛、腳后跟痛及籽骨炎。[11]異常足弓可能會(huì)引起多種足部問(wèn)題，因此正處于足部快速發(fā)育期的8～9歲兒童的異常足弓的特征亟需證實(shí)，并根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化矯正與干預(yù)，如矯正鞋墊、力量訓(xùn)練等。[12]

本研究旨在通過(guò)對(duì)患有異常足弓的8～9歲男兒童的靜態(tài)平衡能力、足底壓力特征和步態(tài)壓力特征進(jìn)行測(cè)試與分析，并與同齡人正常足弓比較，得出其異常足弓的原因，為處于生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童進(jìn)行科學(xué)有效的康復(fù)治療與干預(yù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象

本研究通過(guò)LorAn足底壓力分析系統(tǒng)檢測(cè)北京市6所小學(xué)三年級(jí)的足部健康情況，總?cè)藬?shù)為1 523人，男生占47.6%。(其中患有扁平足者143名，左右足均患58名，足弓指數(shù)不低于35%為21名；患有高足弓94名，左右均高足弓41名，足弓指數(shù)不高于14%為18名。)為了排除體重因素對(duì)足弓的影響，篩選身高和體重盡量一致者共計(jì)為36名。篩選條件：(1)家長(zhǎng)、老師及受試者同意，并自愿參加；(2)扁平足的左右足弓指數(shù)均在35%以上，高足弓的左右足弓指數(shù)均在14%以下；(3)所有受試者體型正常、無(wú)足部畸形、異常步態(tài)和近半年無(wú)嚴(yán)重足部外傷史。在測(cè)試之前24 h內(nèi)未參加過(guò)劇烈運(yùn)動(dòng)，無(wú)肌肉疲勞癥狀，測(cè)試期間足踝關(guān)節(jié)活動(dòng)正常；(4)認(rèn)知正常，溝通無(wú)障礙；(5)身高體重盡可能一致，體重上下不超過(guò)3 kg。

表1 受試者基本情況

注：進(jìn)行方差分析和X2檢驗(yàn)，正常足弓與異常足弓的受試者體重?zé)o差異性。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 測(cè)試工具

意大利LorAn(型號(hào)：MPS)足底壓力分布測(cè)試系統(tǒng)，適用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試足底壓力，由4塊壓力測(cè)量平板組成，可測(cè)試多步行走的步態(tài)，其中第1塊壓力板含有人體重心檢測(cè)平臺(tái)、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等硬件以及重心分析軟件。該設(shè)備采樣頻率為100 Hz，傳感器規(guī)格9 mm*9 mm，測(cè)試板長(zhǎng)度為2 m，測(cè)壓原理為電阻式。

室內(nèi)測(cè)試，其室內(nèi)溫度為24℃～27℃，測(cè)試時(shí)將壓力板平放在水平底板之上，壓力板兩邊均鋪上高度和顏色一致的延長(zhǎng)步道，測(cè)試區(qū)域前后各2 m。測(cè)試前受試者脫鞋脫襪(減少其對(duì)外界的平衡輔助)，在指定的測(cè)試區(qū)域進(jìn)行2次的預(yù)測(cè)試，使其了解測(cè)試要求及流程。規(guī)定患有異常足弓(扁平足和高足弓)為實(shí)驗(yàn)組，正常足弓為對(duì)照組。測(cè)試分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。數(shù)據(jù)采集與分析均采用該軟件：靜態(tài)測(cè)試分析靜態(tài)平衡和足底壓力指標(biāo)，動(dòng)態(tài)測(cè)試分析時(shí)空參數(shù)和足底壓力指標(biāo)，足底壓力分10個(gè)區(qū)域(見(jiàn)圖1)：第1趾骨(T1)、第2～5趾骨(T2～5)、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)、足弓(MF)、足跟內(nèi)側(cè)(MH)和足跟外側(cè)(LH)。[13]

圖1足底壓力各區(qū)域分布

Figure1Distributionofplantarpressureindifferentareas

1.2.2 實(shí)驗(yàn)流程

(1)靜態(tài)測(cè)試：要求36名受試者在第1塊壓力板原地踏步約10 s，聽(tīng)口令“立正”后，成人體解剖姿勢(shì)站立在測(cè)力板上，進(jìn)行靜力測(cè)試20 s；(2)動(dòng)態(tài)測(cè)試：首先要求受試者在指定的步道上以平常步態(tài)勻速自然行走，測(cè)量3次，每次測(cè)試間歇1 min，每次獲取1個(gè)完整的步態(tài)周期；[14](3)測(cè)試結(jié)束，記錄測(cè)試結(jié)果，并分析比較組間差異。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，比較患有異常足弓組和正常足弓組組間差異，結(jié)果的描述以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，結(jié)果的顯著性水平設(shè)定為P<0.05，非常顯著性水平設(shè)定為P<0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 不同足弓指數(shù)8～9歲兒童靜態(tài)平衡能力

由表2可知，與患有高足弓的兒童相比，正常足弓兒童的靜態(tài)平衡能力具有顯著差異性，主要表現(xiàn)為重心的移動(dòng)表面積較大，P<0.05；而患有扁平足與正常足弓兒童的靜態(tài)平衡能力無(wú)明顯差異性。說(shuō)明患有高足弓的兒童靜態(tài)穩(wěn)定性相對(duì)較差。

表2 不同足弓指數(shù)的8～9歲兒童靜態(tài)平衡能力

*表示P<0.05，患有高足弓與正常足弓的兒童的靜態(tài)平衡力存在顯著差異性。

2.2 足弓指數(shù)8～9歲兒童不同的靜態(tài)足底各區(qū)域的接觸面積及壓力百分比特征

2.2.1 靜態(tài)足底各區(qū)域的接觸面積特征

由表3可知，靜態(tài)站立時(shí)，患有扁平足兒童的左足T1、左足M4、右足M4、右足MH、右足LH的接觸面積明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積，而左足MF、右足MF的接觸面積明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積；患有高足弓的左足M1-5、左足MH、左足LH、右足M2和右足M3的接觸面積明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積，而左足MF和右足MF的接觸面積非常明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)區(qū)域的面積。由左右腳的結(jié)果可知，患有扁平足弓兒童的MF的接觸面積明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的接觸面積，而M4的接觸面積明顯小于對(duì)應(yīng)的接觸面積；患有高足弓兒童的MF的接觸面積非常明顯小于正常足弓對(duì)應(yīng)區(qū)域面積，而M2、M3的接觸面積明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的接觸面積。

表3 異常足弓兒童的靜態(tài)足底各區(qū)域接觸面積

注：扁平足患者與正常足弓相比，#P<0.05,##P<0.01；高足弓患者與正常足弓相比，※P<0.05,※※P<0.01。下同。

2.2.2 靜態(tài)足底各區(qū)域的壓力百分比特征

由表4可知，靜態(tài)站立時(shí)，患有扁平足兒童的左足T1、左足M2、左足LH、右足MH和右足LH的壓力百分比明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比，而左足MF、右足MF的壓力百分比明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比；患有高足弓的左足LH和右足LH的壓力百分比明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比，而左足MF和右足MF的壓力百分比非常明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)區(qū)域的壓力百分比。由左右腳的結(jié)果可知，患有扁平足弓兒童的MF的接觸壓力百分比明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的壓力百分比，而LH的壓力百分比明顯小于正常足弓對(duì)應(yīng)的壓力百分比；患有高足弓兒童的MF的壓力百分比非常明顯小于正常足弓對(duì)應(yīng)壓力百分比，而LH的壓力百分比明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的壓力百分比。

表4 異常足弓兒童的靜態(tài)足底各區(qū)域壓力百分比分布

2.3 不同足弓指數(shù)8～9歲兒童的行走足底各區(qū)域的接觸面積及壓力分布特征

2.3.1 行走足底各區(qū)域的接觸面積特征

由表5可知，行走過(guò)程中，患有扁平足兒童的左足T1、左足T2-5和右足T1的接觸面積明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積，而左足MF、右足MF的接觸面積明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積；患有高足弓的左足M3-5和右足M2-5的接觸面積明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)接觸面積，而左足MF和右足MF的接觸面積明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)區(qū)域的面積。由左右腳的結(jié)果可知，患有扁平足弓兒童的MF的接觸面積明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的接觸面積，而T1的接觸面積明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)的接觸面積；患有高足弓兒童的MF的接觸面積明顯小于正常足弓對(duì)應(yīng)區(qū)域面積，而M3-5區(qū)域的接觸面積明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的接觸面積。

表5 異常足弓兒童的行走足底各區(qū)域的接觸面積

2.3.2 行走足底各區(qū)域的壓力分布特征

由表6可知，行走過(guò)程中，患有扁平足兒童的左足T2-5的壓力百分比明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比，而左足MF、右足MF的壓力百分比明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比；患有高足弓的左足T2-5和左足M3的壓力百分比明顯大于正常足弓的對(duì)應(yīng)壓力百分比，而左足MF和右足MF的壓力百分比明顯小于正常足弓的對(duì)應(yīng)區(qū)域的壓力百分比。由左右腳的結(jié)果可知，患有扁平足弓兒童的MF的接觸壓力百分比明顯大于正常足弓對(duì)應(yīng)的壓力百分比；患有高足弓兒童的MF的壓力百分比明顯小于正常足弓對(duì)應(yīng)壓力百分比。

表6 異常足弓兒童行走足底各區(qū)域的壓力百分比

3 討論

靜態(tài)平衡能力主要是通過(guò)人體重心的動(dòng)搖情況描述人體姿勢(shì)的變化，應(yīng)用重心動(dòng)搖總軌跡長(zhǎng)、包絡(luò)面積、重心動(dòng)搖速度以及X和Y方向上的動(dòng)搖情況反應(yīng)，動(dòng)搖幅度越小說(shuō)明平衡能力越好，[15]該指標(biāo)同時(shí)也可推斷人體關(guān)節(jié)、肌肉等存在的損傷及風(fēng)險(xiǎn)率。[16]靜態(tài)平衡能力受多種因素影響，包括衰老、感覺(jué)異常、肌肉韌帶功能下降、骨骼問(wèn)題、神經(jīng)紊亂以及代謝性疾病等。[17]鑒于本文選取的受試者均為正常兒童，可以排除他項(xiàng)干擾，但由于他們的足部骨骼存在較大差異，高足弓患者的靜態(tài)站立20 s期間的平衡能力明顯差于正常足弓兒童，而患有扁平足的兒童靜態(tài)平衡力與正常足弓兒童無(wú)明顯差異。其主要原因可能是患有高足弓者足橫弓對(duì)靜態(tài)站立時(shí)的貢獻(xiàn)率相對(duì)正常足弓的兒童明顯較低，最有可能引起人體重心搖動(dòng)。因此，患有高足弓兒童，靜態(tài)穩(wěn)定性相對(duì)較差，可能會(huì)容易出現(xiàn)崴腳現(xiàn)象，建議加強(qiáng)足部相關(guān)肌肉韌帶的強(qiáng)化鍛煉。

足底壓力的測(cè)量廣受科研和臨床實(shí)踐重視，應(yīng)用足底壓力分布情況辨別正常和病態(tài)步態(tài)[18]、區(qū)別足形態(tài)[19]、設(shè)計(jì)和制定足底鞋墊和鞋楦[20-21]并且是評(píng)估矯正足部手術(shù)是否成功的有效指標(biāo)之一[22]。本研究結(jié)果表明，患有扁平足兒童的接觸面積和壓力主要集中于MF，這是由足弓骨塌陷造成，而M4的區(qū)域面積相對(duì)較小，LH的壓力相對(duì)較小，這最可能是足跖骨外翻原因造成。而患有扁平足兒童T1的接觸面積和壓力百分比明顯小于右側(cè)，可能是由于足弓骨塌陷代償引起T1接觸面積和壓力百分比明顯低于正常足弓；患有高足弓兒童的左足接觸面積明顯大于右足，是其重心明顯偏向左側(cè)所致，可能是左右腿長(zhǎng)不一、骨盆向左旋轉(zhuǎn)、右膝關(guān)節(jié)過(guò)于內(nèi)翻或者足弓幅度更高等原因引起的。由Castro MP等人[23]研究可知，在足底不同區(qū)域之間受高壓力，可能會(huì)引起兒童的足骨骼變形，對(duì)老年人可能會(huì)引起相近關(guān)節(jié)受力形變或產(chǎn)生疼痛等不良現(xiàn)象。足底壓力分布可能是引起異常足弓的主要原因，可能由于身體質(zhì)量和足弓支撐力的合力導(dǎo)致，而足弓支撐力是受足弓骨骼、足部相關(guān)肌肉、足部相關(guān)韌帶以及足部相關(guān)筋膜等強(qiáng)度決定的，因此，引起兒童異常足弓的原因可能是由于足部相關(guān)肌肉、韌帶和筋膜增長(zhǎng)發(fā)育速度與足部骨骼生長(zhǎng)發(fā)育不協(xié)調(diào)所致，如果其增長(zhǎng)發(fā)育速度明顯大于足骨的生長(zhǎng)發(fā)育速率，可能會(huì)引起高足弓，相反，可能會(huì)引起扁平足，但僅靠足底壓力分布一個(gè)因素不能完全說(shuō)明具體原因，仍需要后期繼續(xù)研究，增添更多的實(shí)驗(yàn)方法，如肌骨超聲、肌電評(píng)定以及運(yùn)動(dòng)能力等研究具體產(chǎn)生的機(jī)制。

人類(lèi)步態(tài)是一種有節(jié)奏的周期性運(yùn)動(dòng)，但步態(tài)不具有完全一致性，不同足型的行走方式會(huì)影響行走過(guò)程中的足底壓力區(qū)域分布。一般來(lái)說(shuō)，足承受的壓力越大，越容易使足部結(jié)構(gòu)感覺(jué)不適或疼痛，如果足弓較大能在垂直方向緩解過(guò)多壓力，但是足弓過(guò)大支撐的穩(wěn)定性相對(duì)較差，因此，為了穩(wěn)定足部和踝關(guān)節(jié)，就會(huì)代償性引起踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)等關(guān)節(jié)摩擦、損傷或疼痛。由Hudson等人[24]研究可知調(diào)整足底壓力分布，尤其是減少跖骨下的足底壓力峰值，能夠降低其受損的風(fēng)險(xiǎn)。行走過(guò)程中，足底跖內(nèi)側(cè)區(qū)域的壓力過(guò)高是引起足中部受傷的風(fēng)險(xiǎn)因素之一。[25]研究表明單足患有扁平足或雙足患有扁平足，不僅僅增加了足部結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，而且還會(huì)干擾正常的足部功能或相鄰關(guān)節(jié)功能。本研究中，患有扁平足的兒童T1的接觸面積明顯小于正常足弓，其原因可能是該人群的足弓MF塌陷并推擠一些“肉墊”，起到支撐行走過(guò)程中足尖離地期的接觸面積；患有高足弓兒童行走過(guò)程中M3-5區(qū)域接觸面積明顯大于正常足弓的，可能是由于高足弓MF過(guò)高，用M3-5趾骨的接觸面積代MF，以維持足穩(wěn)定性。而患有異常足弓的接觸面積和壓力呈正比關(guān)系，可能是由足弓骨骼塌陷或過(guò)于呈拱型引起的。異常足弓兒童在行走過(guò)程中的T1-5、M1-5、MH和LH區(qū)域的接觸面積和壓力百分比與正常行走過(guò)程中對(duì)應(yīng)區(qū)域存在不同程度差異性，這可能與兒童行走過(guò)程中足骨骼、步速、步寬、步頻和肌肉韌帶的差異有關(guān)。

4 結(jié)論

(1)高足弓兒童的足部平衡能力比正常足弓的差。建議拉伸兒童足底的趾短屈肌和拇展肌，加強(qiáng)趾短伸肌的鍛煉，以改善兒童過(guò)度足弓隆起。

(2)相對(duì)正常足弓兒童，扁平足的足弓接觸面積和壓力明顯較大，高足弓的足弓接觸面積和壓力明顯較小。建議在兒童足部生長(zhǎng)發(fā)育階段進(jìn)行輔助治療(如矯形鞋墊、鞋楦等)和主動(dòng)體能訓(xùn)練，以改善兒童異常足弓特征。

(3)相對(duì)正常足弓兒童，患有扁平足兒童站立時(shí)第4跖骨接觸面積和足跟外側(cè)壓力明顯較小，而行走時(shí)第1趾骨接觸面積明顯較??；患有高足弓兒童站立時(shí)第3-5跖骨接觸面積明顯較大。建議在進(jìn)行矯正兒童異常足弓提供個(gè)性化矯形鞋墊或鞋楦的理論依據(jù)，但具體機(jī)制問(wèn)題還需進(jìn)一步研究。

參 考 文 獻(xiàn)

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