足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足女性行走時(shí)下肢肌電特征影響

李佳祺，鄭義

（1.北京體育大學(xué)，北京100089；2.首都體育學(xué)院，北京100089）

前言

目前扁平足的研究受到了廣泛的關(guān)注，發(fā)現(xiàn)普通女大學(xué)生扁平足檢出率偏高[1]，脊柱側(cè)彎的概率是正常人的1.5倍[2]。足弓是足部的重要組成部分，正常的足弓既保證了直立時(shí)足底支撐的穩(wěn)固性，又能緩沖地面對(duì)人體的沖力，同時(shí)還起到保護(hù)足底的血管、神經(jīng)免受重力壓迫的作用[3]、有助于減震和分散傳遞至足部的力量[4]。為了緩輕過(guò)載的內(nèi)側(cè)縱弓，扁平足患者肌肉神經(jīng)代償[5]，不利于運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間行走下肢疲勞感明顯。

在行走過(guò)程中，從一側(cè)足跟著地到該側(cè)足跟再著地的時(shí)間成為一個(gè)步態(tài)周期。腳的形態(tài)影響下肢肌肉肌電圖[6]。扁平足人腓腸肌外側(cè)和內(nèi)側(cè)的均方根振幅(Root Mean Square RMS)在1 h行走前后的有顯著性差異，在行走20 min后，扁平足脛骨前肌的疲勞速度明顯大于正常足[7]。由此可見(jiàn)，扁平足行走較正常足相比更易發(fā)生下肢的疲勞。目前主要的治療辦法有手術(shù)、體育鍛煉、矯形鞋,其中手術(shù)是針對(duì)畸形有效的方法[8-9]，而足弓支撐鞋墊相對(duì)來(lái)說(shuō)成本和風(fēng)險(xiǎn)更低，由于其無(wú)創(chuàng)、安全和方便被患者廣泛接受。

足弓支撐鞋墊給予塌陷的足弓支撐作用，從外界改善足弓的形態(tài)，改變扁平足人群行走時(shí)足部的不良姿態(tài)。湯運(yùn)啟的研究表明足弓支撐鞋墊可以改善足底壓力的分布[9]，改善行走時(shí)膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍[10]，從而降低關(guān)節(jié)的損傷風(fēng)險(xiǎn)，緩解足底疼痛，緩沖足底壓力，減輕足弓疲勞[11]，另外，在心理層面，足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足患者產(chǎn)生了較好的主觀感覺(jué)效果，可以改善扁平足的步態(tài)特征，長(zhǎng)期穿足弓支撐鞋墊可以增加跖屈力量，増加外側(cè)縱弓的支撐作用[12]。從而減緩因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)的肌肉疲勞以及不正常的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)引起的損傷。

雖然大部分研究認(rèn)為足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足有積極作用，但是也有文獻(xiàn)持相反意見(jiàn)，認(rèn)為足弓支撐鞋墊對(duì)于扁平足人群的肌電作用的效果并不明確[6，13]，沒(méi)有強(qiáng)有力的證據(jù)表明使用足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足有改善作用[14]，甚至穿矯形鞋墊比不穿鞋墊更痛苦[15]。所以本文旨在探究行走時(shí)扁平足與正常足女性肌電的差異，以及足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足女性下肢疲勞的緩解是否存在積極作用，為扁平足的康復(fù)治療工作打下理論基礎(chǔ)。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象

受試者為在校女性大學(xué)生，近期無(wú)損傷發(fā)生,可以獨(dú)立行走。受試者在裸足狀態(tài)下正常自然步行，通過(guò)footscan足底壓力板，采用動(dòng)態(tài)測(cè)試(dynamic)測(cè)量足底壓力參數(shù)，中足面積占比大于29%定義為扁平足[13]。最終選取受試者為正常組7人，扁平足組7人，且均左腳為扁平足。受試者基本信息如表1。

表1 受試者基本信息Tab.1 Basic information about subjects

1.2 試驗(yàn)測(cè)試

為了保證實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性，受試者均穿著統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)鞋和鞋墊。實(shí)驗(yàn)中受試者穿著的鞋子及其型號(hào)見(jiàn)圖1，足弓支撐鞋墊相關(guān)信息見(jiàn)圖2。第一次實(shí)驗(yàn)中，正常組和扁平足組共14名受試者均穿著普通鞋墊在跑臺(tái)上以3.5 km/h的速度正常行走30 min。為了對(duì)比足弓支撐鞋墊的作用，扁平足女性在充分休息后進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，雙足穿著足弓支撐鞋墊行走30 min，由于受試者均為左側(cè)扁平足，所以只采集受試者左側(cè)下肢肌電數(shù)據(jù)。

圖1 實(shí)驗(yàn)用鞋品牌：特步型號(hào)：02183316375Fig.1 Experimental shoeBrand:Xtep(China),model:02183316375

圖2 足弓支撐鞋墊品牌：京健達(dá)；型號(hào)：CORK 200，前掌厚：0.4 cm，足弓高：3.5 cm，后跟高：1.0 cm；材質(zhì)：表層彈力布+乳膠跖骨墊+吸汗泡棉+軟木足弓托架+彈性EVAFig.2 Arch support insoleBrand:Kyogenda,model:CORK 200 Forefoot thickness:0.4 cm;Arch height:3.5 cm Heel height:1.0 cm;Material:surface elastic fabric+latex metatarsal pad+sweat-absorbing foam+cork arch support+elastic EVA

實(shí)驗(yàn)均需要在受試者行走狀態(tài)穩(wěn)定的時(shí)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。使用Trigno Delsys無(wú)線表面肌電測(cè)試系統(tǒng)記錄受試者行走過(guò)程中左側(cè)下肢的肌電信號(hào)。首先對(duì)受試者下肢用醫(yī)用酒精進(jìn)行消毒，除去腿毛，隨后在受試者下肢貼上肌電傳感器，方向向上。傳感器粘貼的位置見(jiàn)表2。

表2 傳感器粘貼位置對(duì)應(yīng)表Tab.2 Sensor paste position

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EMG works Analysis進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用濾波頻率為10~500 Hz進(jìn)行帶通濾波處理。之后，肌電取絕對(duì)值，獲取整流肌電信號(hào)。得出第1 min、第10 min、第20 min、第30 min的RMS。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)用SPSS25和EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示。采用T檢驗(yàn)分析下肢肌電數(shù)據(jù)指標(biāo)的差異。P＜0.05表示差異具有顯著性，P＜0.01表示差異具有非常顯著性。由于所選受試者左腳為扁平足，所以僅對(duì)左側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 研究結(jié)果

RMS反映一定時(shí)間內(nèi)的肌肉放電的平均水平。正常組以及扁平足組穿著足弓支撐鞋墊前后RMS數(shù)據(jù)結(jié)果如表3所示。

表3中為正常組以及扁平足組穿著足弓支撐鞋墊前后的RMS結(jié)果。FF組與N組比第1 min的LHOG的RMS差異具有顯著性(P=0.021)，PL的RMS差異具有非常顯著性(P=0.006)；第10 min的PL、MHOG、LHOG的RMS差異均具有非常顯著性(P=0)、(P=0)、(P=0.001)；第20 min的PL、LHOG的RMS差異具有顯著性(P=0.022)、(P=0.016)，MHOG的RMS具有極顯著差異(P=0.006)；第30 min的PL的RMS差異具有顯著性(P=0.023)，MHOG的RMS、LHOG的RMS差異均具有非常顯著性(P=0.007)、(P=0.007)。FF+ASI與FF相比較只有第10 min的PL的RMS差異具有非常顯著性(P=0.006)，其他在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著差異。

表3 正常組(N)以及扁平足組(FF)和扁平足穿著足弓支撐鞋墊(FF+ASI)的RMS結(jié)果(mV)Tab.3 RMS results(mV)of normal feet group(N),flat feet group(FF)and flatfeet wearing arch supported insole(FF+ASI)

除正常組AT的RMS整體上隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大以外，RF、PL、MHOG、LHOG隨時(shí)間延長(zhǎng)均呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，并且MHOG下降最明顯。無(wú)論是正常組還是扁平足組是否穿著足弓支撐鞋墊，RF波動(dòng)最穩(wěn)定且最小，AT、PL、MHOG、LHOG的RMS值相對(duì)于RF較大。

3 討論

RMS反映一定時(shí)間內(nèi)的肌肉放電的平均水平。一項(xiàng)研究在尸體模擬顯示扁平足的足部?jī)?nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)負(fù)荷增加[16]，行走時(shí)募集更多的MHOG、LHOG和AT，以減少過(guò)載的內(nèi)側(cè)縱弓[5]，與前人[7，17]的研究結(jié)果相一致，顯示為各肌肉RMS更大，所以扁平足人群較正常足相比腓骨長(zhǎng)肌和腓腸肌更易疲勞。

扁平足組在穿足弓支撐鞋墊后，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的RMS整體減小，足弓支撐墊改變了扁平足不良的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)，降低了MHOG的放電，進(jìn)而意味著MHOG的疲勞緩解。在第30 min時(shí)RF、AT、LHOG的RMS水平降低，達(dá)到了緩解肌肉疲勞的作用，可能是受試者此前還沒(méi)能適應(yīng)鞋墊，或是足弓支撐鞋墊長(zhǎng)時(shí)間才可以達(dá)到緩解疲勞的效果。然而，PL的RMS大部分時(shí)刻均高于穿鞋墊前，可能穿做足弓支撐鞋墊后，下肢生物力學(xué)結(jié)構(gòu)改變，PL代償了MHOG、LHOG和AT的疲勞，也可能是足弓支撐鞋墊在脛骨前肌緩解疲勞上體現(xiàn)為負(fù)面效應(yīng)。

扁平足穿著足弓支撐鞋墊后，各肌肉RMS整體上并沒(méi)有隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，反而下降，因?yàn)閹缀跛凶悴宽g帶的最大應(yīng)力隨著鞋墊的材料硬度和足弓高度的增加而增加[15]。換句話說(shuō)，實(shí)驗(yàn)所用的足弓支撐鞋墊的硬度和高度，導(dǎo)致各肌肉和韌帶的最大應(yīng)力增加，在相同負(fù)荷下收縮力量越大則需要?jiǎng)訂T的肌肉減少，減緩了由時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生的疲勞，則導(dǎo)致RMS減小。也有可能是因?yàn)?，行走時(shí)間延長(zhǎng)，主要是慢肌纖維比例增多，在肌電上顯示為低頻放電[12]，所以顯示為均方根振幅隨著時(shí)間延長(zhǎng)而減小。

本實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性。本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象均為女性，可能與男性扁平足患者的肌電數(shù)據(jù)具有一定的差異。另外，扁平足患者的足弓塌陷程度不同，本實(shí)驗(yàn)采用的是普通市售的足弓支撐鞋墊，并非為受試者專門定制的專業(yè)鞋墊，建議根據(jù)患者的足弓高度選取不同高度的足弓支撐鞋墊并且增大運(yùn)動(dòng)量，進(jìn)一步研究足弓支撐鞋墊對(duì)扁平足人群緩解下肢疲勞是否存在積極作用。

4 結(jié)論

（1）較正常足相比，扁平足女性腓骨長(zhǎng)肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)和外側(cè)肌肉放電更高，提示扁平足下肢肌肉更易產(chǎn)生疲勞。

（2）足弓支撐鞋墊整體降低了腓腸肌內(nèi)側(cè)，以及第30 min時(shí)股直肌、脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)的放電水平，意味著疲勞的緩解。因此，穿著足弓支撐鞋墊將有助于緩解扁平足人群腓腸肌內(nèi)側(cè)的疲勞，以及長(zhǎng)時(shí)間行走所產(chǎn)生的股直肌、脛骨前肌、腓腸肌外側(cè)的疲勞，具有一定的積極作用。