異常足弓是指足骨系統(tǒng)生長發(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]如果在小學階段沒有形成正常的足弓，過了該敏感階段后，應用非手術(shù)方式調(diào)整異常足弓的成功率非常低，因此在10歲之前進行干預與治療最有效。[7]足弓調(diào)整過度的扁平足會導致靜態(tài)足底壓力的分布和踝關節(jié)的受力異常，也會影響下肢動態(tài)功能，[8]同時會代償影響較近的環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題，越靠近足所受影響越大，膝關節(jié)、髖關節(jié)等受扁平足的影響遞減。[9-10]患有過度高足弓的患者會影響足底壓力分布，而引起足踝、足跟以及相關肌肉疼痛，如跖骨痛、腳后跟痛及籽骨炎。[11]異常足弓可能會引起多種足部問題，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，并根據(jù)科學數(shù)據(jù)進行個性化矯正與干預，如矯正鞋墊、力量訓練等。[12]

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

1 研究方法

1.1 研究對象

本研究通過LorAn足底壓力分析系統(tǒng)檢測北京市6所小學三年級的足部健康情況，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足弓的影響，篩選身高和體重盡量一致者共計為36名。篩選條件：(1)家長、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、無足部畸形、異常步態(tài)和近半年無嚴重足部外傷史。在測試之前24 h內(nèi)未參加過劇烈運動，無肌肉疲勞癥狀，測試期間足踝關節(jié)活動正常；(4)認知正常，溝通無障礙；(5)身高體重盡可能一致，體重上下不超過3 kg。

表1 受試者基本情況

注：進行方差分析和X2檢驗，正常足弓與異常足弓的受試者體重無差異性。

1.2 實驗方法

1.2.1 測試工具

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

室內(nèi)測試，其室內(nèi)溫度為24℃～27℃，測試時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步道，測試區(qū)域前后各2 m。測試前受試者脫鞋脫襪(減少其對外界的平衡輔助)，在指定的測試區(qū)域進行2次的預測試，使其了解測試要求及流程。規(guī)定患有異常足弓(扁平足和高足弓)為實驗組，正常足弓為對照組。測試分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試。數(shù)據(jù)采集與分析均采用該軟件：靜態(tài)測試分析靜態(tài)平衡和足底壓力指標，動態(tài)測試分析時空參數(shù)和足底壓力指標，足底壓力分10個區(qū)域(見圖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 實驗流程

(1)靜態(tài)測試：要求36名受試者在第1塊壓力板原地踏步約10 s，聽口令“立正”后，成人體解剖姿勢站立在測力板上，進行靜力測試20 s；(2)動態(tài)測試：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，測量3次，每次測試間歇1 min，每次獲取1個完整的步態(tài)周期；[14](3)測試結(jié)束，記錄測試結(jié)果，并分析比較組間差異。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

應用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。使用獨立樣本t檢驗，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±標準差”表示，結(jié)果的顯著性水平設定為P<0.05，非常顯著性水平設定為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)平衡能力無明顯差異性。說明患有高足弓的兒童靜態(tài)穩(wěn)定性相對較差。

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，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應接觸面積，而左足MF、右足MF的接觸面積明顯大于正常足弓的對應接觸面積；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應接觸面積，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應區(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應的接觸面積，而M4的接觸面積明顯小于對應的接觸面積；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應區(qū)域面積，而M2、M3的接觸面積明顯大于正常足弓對應的接觸面積。

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，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應壓力百分比，而左足MF、右足MF的壓力百分比明顯大于正常足弓的對應壓力百分比；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應壓力百分比，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應區(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應的壓力百分比，而LH的壓力百分比明顯小于正常足弓對應的壓力百分比；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應壓力百分比，而LH的壓力百分比明顯大于正常足弓對應的壓力百分比。

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應接觸面積，而左足MF、右足MF的接觸面積明顯大于正常足弓的對應接觸面積；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應接觸面積，而左足MF和右足MF的接觸面積明顯小于正常足弓的對應區(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應的接觸面積，而T1的接觸面積明顯小于正常足弓的對應的接觸面積；患有高足弓兒童的MF的接觸面積明顯小于正常足弓對應區(qū)域面積，而M3-5區(qū)域的接觸面積明顯大于正常足弓對應的接觸面積。

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應壓力百分比，而左足MF、右足MF的壓力百分比明顯大于正常足弓的對應壓力百分比；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應壓力百分比，而左足MF和右足MF的壓力百分比明顯小于正常足弓的對應區(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應的壓力百分比；患有高足弓兒童的MF的壓力百分比明顯小于正常足弓對應壓力百分比。

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人體重心的動搖情況描述人體姿勢的變化，應用重心動搖總軌跡長、包絡面積、重心動搖速度以及X和Y方向上的動搖情況反應，動搖幅度越小說明平衡能力越好，[15]該指標同時也可推斷人體關節(jié)、肌肉等存在的損傷及風險率。[16]靜態(tài)平衡能力受多種因素影響，包括衰老、感覺異常、肌肉韌帶功能下降、骨骼問題、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明顯差異。其主要原因可能是患有高足弓者足橫弓對靜態(tài)站立時的貢獻率相對正常足弓的兒童明顯較低，最有可能引起人體重心搖動。因此，患有高足弓兒童，靜態(tài)穩(wěn)定性相對較差，可能會容易出現(xiàn)崴腳現(xiàn)象，建議加強足部相關肌肉韌帶的強化鍛煉。

足底壓力的測量廣受科研和臨床實踐重視，應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]、設計和制定足底鞋墊和鞋楦[20-21]并且是評估矯正足部手術(shù)是否成功的有效指標之一[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)域面積相對較小，LH的壓力相對較小，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，可能是左右腿長不一、骨盆向左旋轉(zhuǎn)、右膝關節(jié)過于內(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，可能會引起兒童的足骨骼變形，對老年人可能會引起相近關節(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致，而足弓支撐力是受足弓骨骼、足部相關肌肉、足部相關韌帶以及足部相關筋膜等強度決定的，因此，引起兒童異常足弓的原因可能是由于足部相關肌肉、韌帶和筋膜增長發(fā)育速度與足部骨骼生長發(fā)育不協(xié)調(diào)所致，如果其增長發(fā)育速度明顯大于足骨的生長發(fā)育速率，可能會引起高足弓，相反，可能會引起扁平足，但僅靠足底壓力分布一個因素不能完全說明具體原因，仍需要后期繼續(xù)研究，增添更多的實驗方法，如肌骨超聲、肌電評定以及運動能力等研究具體產(chǎn)生的機制。

人類步態(tài)是一種有節(jié)奏的周期性運動，但步態(tài)不具有完全一致性，不同足型的行走方式會影響行走過程中的足底壓力區(qū)域分布。一般來說，足承受的壓力越大，越容易使足部結(jié)構(gòu)感覺不適或疼痛，如果足弓較大能在垂直方向緩解過多壓力，但是足弓過大支撐的穩(wěn)定性相對較差，因此，為了穩(wěn)定足部和踝關節(jié)，就會代償性引起踝關節(jié)、膝關節(jié)及髖關節(jié)等關節(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險。行走過程中，足底跖內(nèi)側(cè)區(qū)域的壓力過高是引起足中部受傷的風險因素之一。[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)的負荷，而且還會干擾正常的足部功能或相鄰關節(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”，起到支撐行走過程中足尖離地期的接觸面積；患有高足弓兒童行走過程中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系，可能是由足弓骨骼塌陷或過于呈拱型引起的。異常足弓兒童在行走過程中的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程中對應區(qū)域存在不同程度差異性，這可能與兒童行走過程中足骨骼、步速、步寬、步頻和肌肉韌帶的差異有關。

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，加強趾短伸肌的鍛煉，以改善兒童過度足弓隆起。

(2)相對正常足弓兒童，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發(fā)育階段進行輔助治療(如矯形鞋墊、鞋楦等)和主動體能訓練，以改善兒童異常足弓特征。

(3)相對正常足弓兒童，患有扁平足兒童站立時第4跖骨接觸面積和足跟外側(cè)壓力明顯較小，而行走時第1趾骨接觸面積明顯較??；患有高足弓兒童站立時第3-5跖骨接觸面積明顯較大。建議在進行矯正兒童異常足弓提供個性化矯形鞋墊或鞋楦的理論依據(jù)，但具體機制問題還需進一步研究。

參 考 文 獻

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