正常足与高弓足的足底压力分布特征的对比研究*

刘晓飞 苏思维 杜 森 姜雯君 宋洪强

1.齐鲁医药学院，山东 淄博 255300；2. 运动医学研究所，山东第一医科大学(山东省医学科学院)，山东 泰安 271000

正常成人1年行走约300万～350万步[1]，因此足痛是一种很常见的现象。足痛的原因多种多样，可能与足部畸形、足底皮肤病变、腿痛、腰痛甚至心理因素有关[2]。据估计，总人口中高弓足所占的比例为10%～15%[3-4]，且他们当中有60%都有疼痛症状，这被认为与足底局部区域压力过高有关[5-6]。高弓足的主要特征是足内侧纵弓的抬高，我们认为，这会导致足中段接触面积的减小，从而引起足底压力整体分布的变化，直接导致足底某些区域压力的增高。局部足底压力的升高可导致足的病理变化及疼痛。然而，为了确定这一假设是否合理，需要将正常足和高弓足的足底压力参数作以比较，进而确认两者之间是否有明显差异。回顾之前的文献，发现对于正常足足底压力的分布情况缺乏统一的认识。一些学者认为负载是平均分配在前足和足后的[7]，而另有学者认为前足和足后的压力比为3∶5[8]，1∶3[9]或后足略高于前足[10]。达成共识的是，在跖骨区，第二和第三跖骨头承受的负载最大[11-14]。就高弓足患者而言，前足是负重最大的区域[5,6,15,16]。然而，具体的前足负重分布情况尚不清楚。因此，本研究的目的是测量并比较正常人群和高弓足患者的足底压力分布，为高弓足患者的诊断和治疗提供有价值的生物力学参考。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本实验为描述性研究，共纳入50名成年受试者，其中25人为高弓足，25人为正常足。高弓足组的平均年龄为(23.8±4.9)岁，平均BMI为(22.3±2.6)kg/m2。高弓足的诊断标准为影像学确认的内侧 Bartani Coata 角小于125°[17]。正常对照组的平均年龄为(26.6±8.2)岁，平均BMI为(22.1±3.0) )kg/m2。对“正常足”的诊断是基于足姿指数(Foot Posture Index，FPI)的评价，0～5分定义为正常足[18]。

1.2 方法

在测量过程中，测试者保持放松，呈双脚站立姿势，两臂在身体两侧自然下垂。考虑到FPI的个体内部观测可靠性高于个体间的观测可靠性[19]，因此所有的测量均由同一名检查者进行。

1.3 观察指标

在FPI中使用的6个评分标准分别是距骨头触诊、上下踝曲率、跟骨冠状面姿势、距舟关节凸出度、足底内侧纵弓的一致性以及前足相对于后足是内收还是外展。每个标准在-2到﹢2之间打分，0到﹢5为正常，﹢6到﹢12为扁平足，-1到-12为高弓足[18]。该标准适用于无骨或关节退行性变、无足部手术和外伤史以及无代偿性异常步态的成年人。采用Footscan足底压力测试系统(2 m×0.4 m×0.02 m，16384个传感器，500 Hz，3个/cm2传感器)对受试者进行动态足底压力测试。系统自带软件将足底面积划分为拇趾、2～4趾、第1跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、第5跖骨区、足中部、足跟内侧区以及足跟外侧区等10个区域。所有受试者被要求以正常的步幅和步频赤足在测试台上行走。研究的参数为：足底各分区的触地面积、各跖骨区所承受的平均压强、包括足趾在内的前足(拇指+2～4趾+跖骨区)所承受的压力(压力=平均压强×触地面积)、跖骨区承受的压力、足中区承受的压力以及足后跟区承受的压力等。受试者被要求在平板上进行至少5次标准的数据采集，5次数值的平均值作为最终的数据。

1.4 统计学处理

数据分析使用SPSS 17.0软件包。使用独立样本t检验来确定两组之间的差异是否有统计学意义。检验标准设为0.05。

2 结 果

表1显示的是两组人群足底不同区域的平均压强和足底总面积的测量值(标准差)。不论是整个跖骨区还是单个的跖骨头，高弓足实验组所承受的平均压强都较大，除第五跖骨区外均与正常足有显著差异。其他的足底区域除拇趾的平均压强较低以外，其他区域无明显差异。高弓足组的触地总面积也明显少于正常对照组。表2列出了两组人群足底各个区域承重所占的比例。

表1 足底不同区域平均压强(kPa)以及正常足和高弓足足底接触面积(cm2)的比较

表2 正常足和高弓足压力分布百分数

3 讨 论

足底压力测量技术的发展使得精确细致的测量正常足和病理足的足底压力分布成为可能。本研究的结果表明高弓足人群的前足区域承受了大部分的足底压力(表2)。其与正常足的不同也在该区域表现的最为突出(表1)。尽管尚未在文献中找到证据来解释这些发现，但是我们的假设如下：在高弓足人群中，跖骨垂直度的增加导致前足区域的负荷增多[20]，尤其是在第一跖骨区。同时，足触地总面积的减少(表1)并没有导致整个足底区域压力的重新分布，只是在前足区域产生了额外的压力。一些有关正常足足底压力分布的研究称前足区域中第二跖骨区承重最大[12-14]，然而另有一些人不同意这一说法[21-23]。为了确定这些结果是否真的缺乏一致性，需要考虑很多的因素。首先需要确定的是受试者在实验时是否穿鞋，如果穿鞋，需要明确鞋跟的设计和高度以及鞋垫的缓冲度和硬度，这些因素都有可能对结果产生影响。其他的影响因素包括测量系统的不同以及在测量过程中多种变量的控制情况[13]。这也是为什么我们在设计实验时两组受试者都采用相同的测量方法和测量方案。测量结果表明，在两组试验人群中，第二、三跖骨区所承受的压力最大。有学者认为第二、三跖骨位于楔形关节处，这一区域的解剖结构使得它们的活动度较小，因而较难分散所承受的压力[24]。同时我们还观察到，与正常足相比，高弓足组除第五跖骨外，所有跖骨区所承受的压力都明显增大。这也是为什么普遍认为高弓足最容易受损的区域是前足区域[7,23]。有学者研究了足痛和足结构的关系，发现压强-时间积分和足痛有很好的相关性，不论高弓足的病因是什么，其压强-时间积分都较高。通过比较两个实验组的结果可以发现，在跖骨区的压力分布是相似的，不过高弓足人群所承受负荷的绝对值较大(表1)。本研究的发现之一就是足部结构的变化并没有改变跖骨区的压力分布，只是在前四个跖骨头处都产生了更大的压力。

高弓足拇趾区所承受的压力明显低于正常足(表1)。在高弓足中，脚趾内部的稳定机制以及长伸肌和长屈肌的变化导致了爪形趾畸形[16]。爪形趾可以减轻大脚趾底的压力，但是其机制尚不清楚。最近有研究比较了高弓足，正常足以及扁平足的足底压力分布，发现高弓足脚趾处的压力较小[25]。

从结构上来说，由于高弓足足底触地面积较小[26-27]，导致其比正常足更僵硬且更难缓冲触地带来的冲击力[15,28]。有研究表明，触地面积的减少与前足和足后单位面积上足底压力的增加有关，而这也是导致下肢过劳损伤的原因之一[29]。本研究中，我们发现，与正常足相比，高弓足的总触地面积明显减少。然而其中足和足后的足底压力变化并没有统计学意义。唯一的显著变化是前足区域足底压力的增加。已有报道指出，当触地面积增大时，整足的压力分布都有明显的改善，尤其是在承重较大的区域[15]。相应的，当足的触地面积减小时，整足的足底的压力分布情况变差。这与本研究中观察到的高弓足前足区域更高的压力分布相吻合。

本研究中选定的变量是平均压强，压强-时间积分以及峰值压强并没有体现。但是，许多足底压力参数(峰值压强、平均压强和压强-时间积分)都有高度相关性，因此不需要描述全部的数据[30]。本研究的样本数量较少，未来还可进行更大样本量的研究，使取得的结论更有说服力[31-32]。

高弓足人群足底的触地面积明显减小，前足区域的承重压力也明显增加。尽管在高弓足中跖骨区的足底压力的绝对值明显增加，但是跖骨区的压力分布比例与正常足是类似的。在临床实践中，不论是使用矫形器械还是鞋垫，都应以增加足底接触面积并减少前足区域的负载为目标。同时，在治疗高弓足时，要做好负载增高区域的监测、评估、保护和治疗工作，减少相应区域疼痛及其他并发症的发生。