儿童内八字足底压力特点及矫正效果探析

曹丹丹，张秀丽，杜高山，蔡祖林

1 前言

随着社会的发展，人们对儿童身体发育及走路姿态的关注程度也越来越高，如何保持良好的步态和姿态，已经成为广为关注的话题，儿童内八字步态即为其一。2011年9—10月在广州相关医院跟踪测试结果显示，足科就诊的200名儿童中，46名呈现内八字步态，占23%。然而，目前国内、外对内八字的研究尚不够深入，对各种矫治方法、手段也存在争议。

有研究认为，内八字是儿童发育过程中正常现象，随着年龄增大，骨肌的发育，内八字可自行改善，不需要矫正和 治 疗［28，29，30］；走 路 是 综 合 性 的 运 动 ，儿 童 肌 骨 神 经 等 系统尚处于发育期，某些习惯动作容易形成不良步态和足部畸形，如果在儿童时期得不到及时矫正，成年后矫正的可能性很小。同时，用各种矫形器进行儿童内八字矫治研究，但矫正效果众说不一［18，20，26］。国内研究者提出的运 动方案，如走直线、踢毽子等则没有理论和实验研究的支撑，缺 乏 合 理 性 和 可 行 性［4，9，14］。

基于内八字研究现状，本研究采用footscan足底压力测试系统、丹尼斯·布朗矫形鞋等仪器，通过正常步态和内八字步态儿童的对比分析，揭示内八字步态儿童足底压力特点；通过为期6个月的矫正实验，对比分析两种不同矫正观念和方案的成功率；对比分析矫治成功后的儿童足底压力特征与正常步态儿童的差异，客观地了解和评价不同观念和方案的矫正效果。

2 研究对象与方法

2.1 测试对象

在广州各大医院足科募集3～5岁内八字步态儿童40名，在尊重家长和临床医生意见的基础上，随机分为矫形鞋组和对照组。两个组的受试者均要求改变日常生活中坐、立、卧等可能导致内八字步态的不良姿态（“W”型坐姿和趴睡），唯一不同的是一组穿矫形鞋，一组不穿。

排除实验对象标准:1）年龄大于6岁和小于3岁者；2）由脑瘫导致的内八字；3）有神经损伤或患有心、肝、肾等疾患及全身情况较差者；4）足印测试为扁平足和高弓足等其他足部疾病者。剔除实验对象标准:1）因各种原因使实验中断，无法判断疗效者；2）未按规定作有关检查，或不按时复诊，而导致资料不全者。另外，募集20名正常步态儿童作为对比组（表1）。单因素方差分析结果表明，3个组的年龄、身高、体重差异均不具显著性。

表1 本研究研究对象基本情况一览表Table 1 Basic Information of Participants

2.2 实验仪器

足底压力平板测试系统（比利时，RSscan，0.5m规格，300Hz）；身高体重计（香山，EB9005L）；关节角度计（北京华兴瑞安科技有限公司）；数码相机（尼康，D5100）和丹尼斯·布朗鞋（北京环球P51-N）。

2.3 研究方法

2.3.1 测试指标定义

1.步向角（Progressive angle）:足跟中点和第二跖骨的连线与行走方向直线形成的夹角，“＋”表示向外偏离步行方向，“-”表示向内偏离步行方向。

2.足跟外翻角（heel valgus angle）:内外踝连线中点与足跟中点相连的直线，与小腿中线相交形成的夹角。

图1 丹尼斯·布朗鞋示意图Figure 1.Dennis-Brown Corrective Shoe

3.峰值压强（Max Pressure）:足底特定区域单位面积所受地面反作用峰值。将足底分为10个分区: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）、足跟内侧（HM）和足跟外侧（HL）。

4.足底三分区相对冲量（Impulse／Weight）:足底三分区即足前部（FF）、足中部（MF）和足后部（RF）所受冲量与体重的比值。

2.3.2 数据采集

1.准备工作。正式测试前，实验操作人员提前半小时到场，将Footscan测力板平放在地板上，在其上面和行进的前后方向铺设6.8m的EVA 延长跑道，标定调试测试仪器等。

2.测量身高体重。要求所有受试者均脱鞋袜，用体重秤测量体重，然后贴墙站立，用事先固定于墙上的米尺测量身高。

3.足跟外翻角度测量:受试者直立，两脚距离与肩同宽，躯干正直，眼睛目视前方，根据解剖学标志，触诊后用可擦油性笔在受测试者小腿上划出小腿中线，并标记内外踝连线中点和足跟中点，连接两点并延长与小腿中线相交，然后用数码相机从正后方面拍摄，打印后用关节角度计进行测量。

4.适应练习。每个受试者以个人自然步态、步速在铺设的跑道上行走多次，直至测试者认为其步态正常为止。

5.正式采集数据。每个受试者以个人自然步态、步速在铺设的跑道上行走至少3次，分别采集左、右足3次有效数据，采集频率为300Hz。

2.3.3 矫正实验方案

实验研究为期6个月，每3个月进行1次复查，每个月均进行电话随访。

矫形鞋组方案:改变“W”型坐姿和趴睡习惯的同时，要求受试者前两周每天白天休息睡觉期间穿丹尼斯·布朗鞋；两周后，除白天休息穿戴外，每天晚上睡觉期间也穿。对照组方案:仅告知受试者在日常生活中改变“W”型坐姿和趴睡习惯。

2.3.4 数据处理

数据处理采用SPSS 19.0和Excel 2003结合的方法，所有数据均采用平均值±标准差（D）的形式表示。内八字步态特征采用单因素一维方差分析，实验前后的对比均采用双因素重复测量方差分析。

3 研究结果

3.1 内八字儿童步态特征

3.1.1 步向角和足跟外翻角特征

表2显示，与正常步态组相比，内八字步态组的步向角和足跟外翻角度的差异均具非常显著性（P＜0.01）。

表2 本研究主要角度特征一览表Table 2 Main Angle Variables（°）

3.1.2 足底十分区的峰值压强（Max Pressure）分布特点

表3显示，正常步态儿童左、右足底峰值压强较大的三个部位为HL、M3、M2，内八字步态儿童足底峰值压强较大的部位则为M4、M3和HM；相对于正常步态儿童，内八字步态儿童足某些部位（Toe 1、M3、M4及HM）负荷较大，而有些部位（MF和HL）负荷较小，且均具有非常显著性差异。

3.1.3 足底三大分区的相对冲量（I／W）分布特征

表4显示，内八字组步态左、右足前部相对冲量值大于正常组，左足后部和足中部均小于正常组，且差异都具有非常显著性（P＝0.000）；正常步态组足底前、中、后三分区相对冲量的比值约为1∶5.0∶2.4，而内八字步态组的则为1∶0.2∶0.2。

3.1.4 内八字儿童足底压力中心（COP）线轨迹特征

图2比较直观的显示了内八字步态、正常步态足底压力中心轨迹特点。由于着地和蹬离地面时刻足接触地面的部位不同，内八字组与正常组的足底压力中心轨迹呈现不同的形状，内八字组的足底压力中心轨迹偏向于不平滑的折线型，且在第3、4跖骨底附近有明显的转折点，而正常组的足底压力中心轨迹偏向于圆滑的弧形，形似一张弓，没有明显的转折点。

表3 本研究足底峰值压强分布特点一览表Table 3 Max Pressure Variables （N／cm2）

表4 本研究足底相对冲量分布特征对比一览表Table 4 Impulse Variables （Ns／kg）

图2 本研究内八字组（左）与正常步态（右）COP轨迹对比影像图Figure 2.COP Trajectory of Toe-in and Normal Gait

3.1.5 儿童内八字步态发生率和程度分级

儿童内八字步向角范围多集中于-10°～-18°，占82.7%。结合临床医生的意见，本研究把儿童内八字分为轻、中、重三个级别（表5）。

表5 本研究内八字分级标准一览表Table 5 Classifications of Toe-in Gait

3.2 矫正效果及矫正后步态足底压力特点

实验过程中，两个组均有受试者流失，主要原因有二:一是未能坚持穿丹尼斯·布朗鞋，二是家长忙或距离太远而未能按时复查。前3个月，矫形鞋组有3名受试者流失，后3个月又有2名受试者没有参加测试；对照组3个月后完成测试的有16人，6个月后完成测试的有13人。

3.2.1 方案实施不同阶段步向角、足跟外翻角度变化情况

用双因素重复测量方差分析对两种不同方案实施后的步向角和足跟外翻角进行对比（表6）。由表6可知，纵向对比，无论是矫形鞋组还是自行恢复对照组，与实验前、3个月后相比，6个月后步向角和足跟外翻角都有明显的改变，且具有统计学意义；横向相比，相对于对照组，无论是3个月还是6个月，矫形鞋组的步向角和足跟外翻角改善的幅度都较大，均具有显著性差异。

3.2.2 矫正成功率

目前以步向角是否在正常范围内为内八字步态矫正成功与否的唯一判断标准，即矫正后的步向角是否在0°～15°之间，本研究对矫正效果的分析沿用此标准。

表6 本研究实验过程中步向角和足跟外翻角度变化一览表Table 6 Comparison in Progresive Angle and Valgus Angle （°）

矫正实施3个月后的测试结果表明，矫形鞋组17人中，步向角处于正常范围的分别有10人，成功率为58.8%；自行恢复组16人中，步向角处于正常范围的有2人，成功率为12.5%；6个月后，矫形鞋组15人，步向角全部处于正常范围，成功率达到100%；自行恢复组13人，有5人的步向角处于正常范围，成功率为38.5%。

3.2.3 矫正成功后的步向角、足跟外翻角特点

表7显示，6个月矫正实验后，按目前内八字矫正成功的评判标准，除右足跟外翻角以外，矫正成功者的步向角、足跟外翻角与正常步态儿童仍有显著性差异。另外，虽然对照组的成功率较低，但恢复的程度更接近于正常步态儿童。进一步观察对照组5名矫正成功者发现，实验前的步向角均小于-10°，即为轻度内八字步态。

表7 本研究与正常步态儿童步向角和足跟外翻角的对比一览表Table 7 Progressive and Valgus Angle of Normal and Toe-in Gait after Treatment （°）

3.2.4 矫正成功后足底峰值压强和相对冲量分布特征

表8和9显示，两种方案矫正实验过程中，足底各区的峰值压强和相对冲量的数值均向正常步态特点接近，分布趋于均衡，但与正常步态组相比，两组受试者左、右侧均尚有5个区域的峰值压强具有显著性差异，左、右足前、中部的相对冲量均尚有显著性差异；虽然两组均有5个区域的足底峰值压强与正常步态有差异，但对照组的值更接近正常步态组；两种不同矫正方案矫正成功后的Toe2-5和M5的峰值压强及足前、中部的相对冲量均存在显著性差异，从相对冲量来说，不用矫形鞋的对照组方案更有利于儿童步态趋于正常化。

表8 本研究与正常步态儿童足底峰值压强的对比一览表Table 8 Max Pressure of Normal and Toe-in Gait after Treatment （N／cm2）

表9 本研究与正常步态儿童相对冲量（I／W）的比较一览表Table 9 Impulse of Normal and Toe-in Gait after Treatment （Ns／kg）

3.2.5 矫正成功后足底压力中心轨迹特点

由图3可知，实验后，矫形鞋组和对照组的足底压力中心轨迹整体均趋于弧线形状，第3、4跖骨底附近明显的转折点消失，与正常组相比还存在差异:两组足前部的足底压力中心轨迹弧线圆滑度较正常组差，还有直线的特点。

图3 本研究矫正成功后COP轨迹特点对比影像图Figure 3.COP Trajectory of Normal and Toe-in Gait after Treatment

4 分析与讨论

4.1 儿童内八字步态特征

4.1.1 外形特征

步向角是足跟中点和第2跖骨的连线与行走方向的直线形成的角，它是评价步态的重要指标之一。本研究发现，内八字步态者除步向角与正常步态有显著性差异外，还伴随足跟外翻的现象，且有显著性差异。足跟外翻是指足部呈足跟外侧缘提高、内侧缘降低和足底朝外的状态［6］。足跟外翻形成的原因主要是由于足外翻肌（腓骨长短肌和第三腓骨肌）肌力相对过高，而足内翻肌（趾长屈肌和胫骨前后肌）肌力相对过弱所致［8］。当足跟外翻者站立和行走时，其重心则会落在内侧纵弓，严重者就会逐渐引起内侧纵弓的塌陷及舟骨的突出，从而引起足形态结构的变化和功能的受限，同时也影响踝、膝、髋、躯干整体的功能及形态［12］。因此，从这个角度来讲，矫正内八字的同时也应该考虑矫正足跟外翻现象，考虑肌肉力量的均衡发展。

4.1.2 峰值压强及相对冲量

足底压强是足底单位面积所承受的地面反作用力，峰值压强则是特定区域内所受地面反作用力最大部位单位面积的作用力值，是反映足底压力分布的重要指标，它的大小对足踝及其膝关节甚至髋关节的损伤具有重要的影响［2，7］。结果显示，相对于正常步态儿童，内八字步态儿童足底各部位足底压强数值相差较大，负荷分布不均衡；同时，正常步态足底三个分区所受冲量大小较接近，足前、中、后的相对冲量比值约1∶5.0∶2.4，而内八字步态组相对集中在足后部，比值约为1∶0.2∶0.2，相对明显失衡。同样，负荷大且不均衡会导致足底相应部位负荷的急剧增加，足部骨肌系统慢性损伤及不适症的可能性也会随之上升。

4.1.3 足底压力中心轨迹的定性分析

本研究定性地分析足底压力中心轨迹的两段和一点。第一，足后部段。正常步态为曲线，内八字步态为直线。正常步态着地部位是足跟后部，随之有明显的外翻动作，所以，正常步态儿童的足底压力中心轨迹在足跟处有一个向内的“小勾”，成曲线型；内八字步态儿童着地部位是足跟中部或内部，由于着地瞬间足处于外翻状态，随后没有更多的外翻动作，甚至还有轻微的内翻动作，因此，内八字步态儿童的足底压力中心线轨迹足后部段几近直线。第二，足跖点。正常步态行走过程中过渡流畅，在第二和第三足跖部位没有明显的转折点，为圆滑的弧形；内八字儿童足底压力中心轨迹有明显的内转折点，表明行走过程从前足到足趾的过渡不流畅，有导致此处足部骨肌慢性损伤和足部不适症的可能；第三，足趾段。两组儿童在蹬离地面时刻也有很大的差异:正常步态儿童是由第一拇趾蹬离地面，足底压力中心轨迹则呈现很大的弧形，而内八字步态是由第二和第三趾处蹬离地面，足底压力中心轨迹的弧度较小，且有明显的转折点。

4.2 儿童内八字步态矫正效果

矫形鞋和改变不良动作是目前公认的矫正观念和方法。本研究以3个月为一个阶段，进行为期6个月的矫正实验，从步向角、足外翻角、足底压力分布特点等几个方面对两种不同方法矫正成功后的儿童步态进行分析。一方面，按目前矫正成功的标准，两种不同处理方法都有效果，且穿矫形鞋的效果明显比自行恢复对照组的效果好；另一方面，矫治成功后的内八字步态儿童与正常步态儿童相比可知，无论是穿矫形鞋还是改变不良习惯动作，矫正效果都不理想。主要原因如下:

第一，步向角和足跟外翻角。矫形鞋组和自行恢复组矫正成功者的步向角均已达到正常范围，但与正常步态相比，左侧步向角、足跟外翻角、右足跟外翻角仍有显著性差异（P＜0.05）。

第二，峰值压强。某种程度上，6个月的矫正实验结果符合预期，两组内八字步态儿童足底各区的足峰值压强，趋于均衡，接近正常步态值特点，但与正常步态组相比，每个组、每侧均有5个区域具有显著和非常显著性差异。

第三，相对冲量。6个月的实验后，矫正成功的儿童足底三分区的相对冲量值都趋于正常，比例分配趋于均衡。但统计结果显示，只要足后部达到理想值，其他部位与正常步态儿童的数值差异仍具显著性，三区的比例也与正常步态组相去甚远。

第四，从图形来看，足底压力中心轨迹趋于正常步态，但尚有差异。没有对足底压力中心轨迹进行定量分析是本研究的不足之处。

5 结论与建议

1.与正常步态儿童相比，儿童内八字步态常伴有不同程度的足外翻，足底峰值压强、相对冲量分布不均衡。

2.根据步向角的大小，儿童内八字可分为轻、中、重三个级别:-10°＜轻度＜0°，-18°≤中度≤-10°，重度＜-18°。

3.以步向角在正常范围内为内八字步态矫正成功的标准，仅改变不良动作习惯，内八字步态儿童能自行恢复为正常步态的几率较小；相比而言，穿丹尼斯·布朗鞋可以促进儿童内八字步态在较短时间内，更快的趋于正常。

4.与正常步态儿童相比，矫正成功后的内八字步态儿童的步向角、足跟外翻角、足底峰值压强特点、相对冲量均有显著性差异。因此，在判断内八字步态是否达到正常时，不能仅以步向角为标准，应综合考虑足底压力因素。

5.矫形鞋和仅改变不良动作习惯的方法都不算理想的矫正方案。建议对儿童内八字生物力学特征进行更深层次的研究，从肌肉力量训练角度寻找理想的矫正方法。

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