本体感受鞋垫对于儿童功能性平足的矫正效果

发布时间：2021-04-25所属分类：医学职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要：儿童功能性平足是最常见的一种平足类型，利用本体感受鞋垫矫正儿童功能性平足是一种新型的主动干预手段，它与传统被动式的力学矫正鞋垫具有完全不同的原理。本文选择54例功能性平足儿童进行本体感受鞋垫与力学步态矫正鞋垫适配对比测试。通过分析足弓

　　摘要：儿童功能性平足是最常见的一种平足类型，利用本体感受鞋垫矫正儿童功能性平足是一种新型的主动干预手段，它与传统被动式的力学矫正鞋垫具有完全不同的原理。本文选择54例功能性平足儿童进行本体感受鞋垫与力学步态矫正鞋垫适配对比测试。通过分析足弓角度、舟状骨侧凸距离、内侧足弓高度、足跟外翻角度四项指标得出对比数据。结果显示，本体感受鞋垫相对于力学步态矫正鞋垫，从生物力学、材料学、肌肉动力学三个方面均具有较大优势。四项指标对比均具有统计学显著性差异(P<0.05)。本体感受鞋垫是未来儿童功能性平足矫正领域的一个发展方向。

　　关键词：生物力学;功能性平足;本体感受鞋垫;力学步态矫正鞋垫

　　引言

　　儿童功能性扁平足，又叫做后天性扁平足，主要是后天的下肢力线异常导致。儿童功能性扁平足如果未得到有效干预日后可以形成成人获得性平足症。它的主要特点是胫后肌功能不全。它可以导致足部多种病理现象的产生，如跟骨外翻、足弓塌陷、舟状骨内侧凸出、第一跖趾序列受力增加等。儿童功能性扁平足可以通过足部辅具的干预有效改善平足状况，本体感受鞋垫(Proprioceptorinsole)矫正儿童功能性扁平足在德国已经使用了20多年[1]，其矫正效果显著,整体效果优于传统的力学步态矫正鞋垫。本文通过对持续使用科德曼本体感受鞋垫和力学步态矫正鞋垫12个月的功能性扁平足儿童进行有效性分析，对比其扁平足矫正效果，探讨其矫正机理和结果。

　　1儿童功能性平足的鞋垫矫正原理分析

　　1.1儿童功能性平足的形成原理

　　儿童功能性平足是平足中发生比率最高的一种。它与结构性平足的比例大约为76%：24%[2]。结构性平足绝大部分是先天性的，它可能是由于遗传或足部骨骼肌肉受损引发，功能性扁平足基本上以后天为主，导致功能性平足的因素既有姿势性的下肢力线发育异常因素，也有肌肉神经因素。无论何种因素功能性平足均表现出如下特征：跟骨外翻、舟状骨向下塌陷、舟状骨向内侧凸出、足弓角度变大等[3]。上述症状可导致维持足弓的肌肉、韧带功能逐渐丧失，最终形成平足。

　　1.2本体感受鞋垫矫正儿童功能性扁平足的生物力学优势

　　矫形鞋垫分为两种类型，一种是力学矫正鞋垫，它是一种依靠鞋垫材料强度硬性支撑足部骨骼结构的足部矫形器具。它的作用机理是通过调整足底受力点位置来达到调整下肢力线的目的。它属于传统力学矫正鞋垫，已经使用了大约100年。另外一种是本体感受鞋垫。它是最近20年欧洲兴起的一种新型矫正鞋垫，它应用最多和最成熟的国家是德国。近年来它开始进入中国。本体感受鞋垫是一种利用刺激人体足底的肌肉中本体感受器的原理使神经受损的肌肉重新恢复正常机能的一种主动型矫正鞋垫。它是传统被动式力学矫正鞋垫的一个升级[4]。本体感觉是人体的一种身体位置和运动感觉。它包括位觉、运动觉和振动觉，影响神经和运动系统的本体感受器主要分布在肌肉中肌梭和腱梭中。一个人的神经系统受损后虽然其局部肌肉不能运动，发生肌张力僵硬状态。但是只要其本体感觉系统完好，通过施加一定的压力刺激，其肌张力照样可以降低下来。足底肌张力的刺激是通过人体运动时自身重力给予足底相关肌肉的刺激而产生运动活性，并且同时激活下肢肌肉的整体活性，进而恢复步态[5]。本体感受鞋垫相对于传统力学矫正鞋垫从生物力学角度来分析主要有四点。①增加足弓角度数;②缩短舟状骨侧凸距离;③提升足弓高度;④降低足跟外翻角度。上述4点是评估儿童平足的重要指标。本体感受鞋垫通过刺激足底相关肌肉将足弓拉升。从生物力学角度来分析其增加了足跟到脚趾的力矩(足部力矩=力臂×肌力，L=d×F)。足部力臂是足部跟骨到第一脚趾的距离，肌力是足部固有肌和非固有肌共同的肌力作用之和。在足部力臂长度不变的情况下，力矩的大小主要由肌力的大小来决定。其中足后部和外侧的非固有肌起到了决定性的作用，而足底部的固有肌起到了辅助性的作用。传统力学矫正鞋垫不具有足部力矩的改变作用，它不具备提高足部肌肉力量的功能。儿童功能性扁平足依靠单纯足弓支撑起不到功能恢复的作用。

　　1.3本体感受鞋垫的材料结构优势分析

　　本体感受鞋垫材料结构设计采用的是硬度递减法组合设计，它与传统的力学步态矫正鞋垫结构正好相反。本体感受鞋垫的最上层材料是最硬层，下层依次是次硬层、托衬层。它要求次硬层在本体刺激层的下面，鞋垫首先要解决本体感受器的刺激强度到位。传统力学鞋垫结构设计采用的是硬度递增法设计，它要求鞋垫最上层材质柔软，材料脚感要好，硬度高的支撑材料放在下层，其硬度逐层递增。该设计导致了一个缺点突显，那就是鞋垫表面层(第一层)的柔软材料对于足底肌肉内的本体感受器刺激强度不够。这会使激活本体感受器鞋垫表层的刺激效果降低。而本体感受鞋垫通常在表面层选择较硬的EVA发泡材料(邵氏硬度一般控制在45邵C以上)，这个专有刺激层可以对胫骨后肌等肌肉施以充分的反作用力，有效提高刺激效果。此外，传统力学步态矫正鞋垫没有针对专门发挥功能的足底肌肉进行局部专门刺激，其鞋垫表面形态是平板型结构。它对拉升足弓的肌肉起不到精确刺激作用。本体感受鞋垫表面刺激层结构形态进行了专门的凹凸设计，针对足踝不同肌力的平足患者进行了不同硬度和高度的刺激强度设置，其效果明显。

　　1.4本体感受鞋垫对于儿童下肢骨骼肌肉的矫正优势分析

　　影响平足的肌肉主要是对足弓起拉升作用的非固有肌和固有肌。非固有肌主要是后部肌肉和侧面肌肉起主要作用。后部肌肉包括趾长屈肌、胫骨后肌、拇长屈肌、小腿三头肌、腓骨长肌、腓骨短肌。足固有肌肉主要是足底肌肉起作用，足底固有肌肉包括足底方肌、蚓状肌、拇收肌、拇展肌、拇短屈肌。足底固有肌多为短肌，它在足弓拉升过程中只起到辅助作用。其主要作用的还是长肌(亦称双关节肌肉，足部的非固有肌)。

　　对足弓拉升作用的后部非固有肌有两组，一组为胫后肌腱。它起源于小腿骨间膜上2/3及邻近的胫腓骨后面，向下移行于长的肌腱，该肌腱在内踝后方，经过屈肌支持带(分裂韧带)深面至足内侧缘，止于舟骨粗隆及三块楔骨的基底面[6]。支配胫骨后肌的神经为坐骨神经的腘内侧，它主要分布于第4、5腰椎部位。该神经的受损或发育不良会导致足弓的下沉，并且导致距下关节力矩变大。此时，跟腱的位置也会偏向外侧。这些因素导致了足内外翻解锁时跗横关节的受力出现异常，它直接影响到儿童步态的发展[7，8]。此外，腓骨短肌与胫骨后肌是一对协同肌肉，如果胫骨后肌作用减弱那么腓骨短肌也会失去拮抗作用而被过度牵拉。这会进一步导致足跟外翻[9]。另外一组对于足弓提升作用的肌肉是趾长屈肌和足底方肌。趾长屈肌起自胫骨后内侧，它经过胫骨远端和内侧踝骨下行到载距突前端，之后延伸到足前部趾骨末端。支配该肌肉的神经为坐骨神经，其位置位于第1至3骶骨。该肌肉与足底方肌配合共同对足弓进行拉升。

　　相关期刊推荐：《皮革科学与工程》(双月刊)创刊于1998年，是由国家教育部主管，中国皮革工业协会及四川大学主办，由四川大学皮革工程系及皮革化学与工程教育部重点实验室编辑出版的科技刊物。登载皮革科学与工程领域(制革、毛皮、鞣料及助剂、皮革制品及机械、化工材料等)有关学科基础理论、应用技术、实验研究方法、测试技术等的研究论文和研究报告，对我国皮革科技与产业有重大意义的专题论述(包括政策性的)和有参考价值的译文。

　　对于上述导致儿童功能性平足出现的肌肉解剖特点，必须使用合理有效的足部矫正鞋垫进行纠正才能使其恢复正常骨骼肌肉秩序[10]。儿童平足涉及到对上述肌肉的充分、有效刺激方可有效。本体感受鞋垫能够使上述肌肉重新发挥活性，使肌肉主动参与到运动调节中。因此，它比传统的力学支撑鞋垫效果更好，矫正儿童平足的速度也更快。但是，在一些复杂的功能性平足患者中，单纯的依赖本体感受鞋垫刺激肌肉还是不够的。它需要利用传统力学支撑鞋垫首先把骨骼力线进行矫正之后再配合本体感受鞋垫效果才会更好。

　　2研究材料与方法

　　2.1一般资料

　　选取2018年10月至2019年9月在科德曼中国步态实验室的54例功能性平足儿童进行本体感受鞋垫与力学步态矫正鞋垫矫正治疗。鞋垫结构与材质性能对比见图1、图2、表1。受试者统一穿着科德曼矫形鞋垫专属适配鞋(图3)。受试者随机分为两组，分别为观察组和对照组。每组人数为27人，其中每组男童15人，女童12人。年龄5~7岁，平均年龄为(6.13±1.32)岁。BMI平均指数(16.35±1.77)。测试前均与受试者家长签订知情同意书。纳入标准：(1)经初步手法筛查确定为功能性平足者。(2)经足底形态扫描仪评估为平足者。排除标准：(1)结构性平足患者。(2)神经疾病导致的足部畸形患者。(3)伴有精神性疾病患者。

　　2.2方法

　　将观察组和对照组分别采用不同的两种矫正鞋垫进行治疗。观察组为适配本体感受鞋垫的儿童，对照组为适配传统力学步态矫正鞋垫的儿童。适配前为每一位患者做如下检测：(1)使用CORDEWENERScaner2.0足底形态扫描仪测试足弓角度和舟状骨侧凸距离。(2)使用CORDEWENER-Camera2.5摄像仪测试内侧足弓高度指数和足跟外翻角度。(3)使用CORDEWENER-GaitAnalys足底压力分析系统对每一位患者进行动态足底压力测试，判断其整体步态参数。根据上述测试数据为每一位患者进行矫正鞋垫适配。观察组适配本体感受鞋垫，对照组适配步态矫正鞋垫。鞋垫每天穿着时间不低于3h，其中行走活动时间不低于1小时。矫正周期按照德国矫形鞋协会规定的矫形鞋垫试穿周期(1年时间)进行测试，鞋垫每3个月进行一次复查，期间如果有局部不适进行调整，整体结构不做大的改动。复查时分别记录足弓角度、舟状骨侧凸距离、足弓高度以及足跟外翻角度四个指标。两组鞋垫共穿戴12个月，期间3个月、6个月、12个月进行数据统计。

　　2.3检测指标

　　(1)足弓角度为足底扫描设备自带的角度测量工具。足弓角的内侧边为足弓第一跖趾关节内侧最凸点A和足跟内侧最凸点B的连线。足弓角的外侧边为足弓空白处的最宽处部位点C与角顶点O的连线。内外两条线构成了足弓角度(∠AOC)，角度越大足弓越高，平足指数越小。反之，则越大。正常足弓角度为8°~15°，低于此度数即为平足;(2)舟状骨侧凸距离也是采用足底扫描设备自带的距离测量工具。它测量的是舟状骨(包含副舟骨)向足内侧凸出的距离(D-D’)。它以第一跖趾内侧最凸点和足跟内侧最凸点的切线为起点D’，垂直测量舟状骨内侧最凸点D与该切线的长度，见图4;(3)足跟外翻角度测量使用摄像仪自带的角度尺，其测量的角度为内外踝最凸点连线中点(B)与跟骨中点(C)连线和小腿中心点(A)连线(Centralline)之间的夹角(，见图5;(4)内侧足弓高度测量也是使用摄像仪自带的高度尺测量舟状骨下缘点(B)到地面的垂直距离(B—B’)，见图6。

　　3统计学处理

　　应用SPSS17.0对数据进行统计分析。各项数据之间的均值采用(x±s)表示，组间独立样本采用t检验，显著性水平差异为(P<0.05)。

　　4结果

　　4.1足弓角度对比

　　本体感受鞋垫(观察组)与力学步态矫正鞋垫(对照组)足弓角度相比较，在适配3个月、6个月、12个月后足弓角度变化差异较大。观察组的足弓角度变化为8.27±1.22、13.25±2.24、15.61±1.34。对照组的足弓角度变化为5.13±0.26、6.17±2.28、9.53±1.57。二者具有显著性差异(P<0.05)，见表2。4.2舟状骨侧凸距离对比本体感受鞋垫(观察组)与力学步态矫正鞋垫(对照组)舟状骨侧凸距离相比较，在适配3个月、6个月、12个月后舟状骨侧凸距离变化差异较大。观察组的舟状骨侧凸距离变化为(4.28±1.54)mm、(2.29±0.63)mm、(1.55±0.47)mm。对照组的舟状骨侧凸距离变化为(5.38±0.59)mm、(3.43±1.94)mm、(3.53±0.73)mm。二者具有显著性差异(P<0.05)，见表3。

　　4.3足弓高度对比

　　本体感受鞋垫(观察组)与力学步态矫正鞋垫(对照组)足弓高度相比较，在适配3个月、6个月、12个月后足弓高度变化差异较大。观察组的足弓高度变化为(12.48±2.73)mm、(14.32±1.65)mm、(16.56±2.91)mm。对照组的足弓高度变化为(12.65±1.82)mm、(12.33±1.56)mm、(13.29±2.58)mm。二者具有显著性差异(P<0.05)，见表4。

　　4.4足跟外翻角度对比

　　与传统力学矫正鞋垫(对照组)相比，本体感觉鞋垫(观察组)具有矫正足跟外翻速度快、效果好的特点。适配3个月、6个月、12个月后观察组的足跟外翻数据分别为13.28°±2.33°、10.69°±2.73°、7.36°±3.25°。与对照组14.58°±2.41°、13.36°±3.52°、11.63°±2.29°，具有显著性差异(P<0.05)，见表5。

　　5讨论

　　影响儿童功能性平足的四个指标：①足弓角度数、②舟状骨侧凸距离、③足弓高度、④足跟外翻角度是判断本体感受鞋垫与传统步态矫正鞋垫疗效的有效指标。它们各自反映了足弓恢复的准确范围。

　　5.1足弓角度

　　足弓角度是反映足底着地面积的一个角度指标。该角度的正常范围是6°~15°。足弓角度越大，表示足弓脱离水平面的面积越大，足弓随之也越高。这一规律适用于80%的平足患者[11]，从分析结果来看，观察组使用本体感受鞋垫的患者比使用传统力学矫正鞋垫的患者足弓角度增加幅度要大，这说明其效果优于传统力学矫正鞋垫。此外观察组在适配3个月即达到合理角度，这说明其矫正速度要优于对照组。

　　5.2跗骨侧凸距离

　　跗骨侧凸距离反映的是舟骨(包含部分类型的副舟骨)水平方向伸向足内怀一侧的凸出距离，它是功能性平足的一个显性标志。通过数据分析可以看出，观察组使用本体矫形鞋垫的患者使用不同时间段后其舟状骨凸出的距离明显缩短。这说明舟状骨的高度得到提升，其侧向凸出的距离得到缩小。此外，从数据还可以看出本体感受鞋垫比力学步态矫正鞋垫矫正速度也要快。舟状骨侧凸矫正的时间也比力学步态矫正鞋垫要短。

　　5.3足弓高度

　　足弓高度是判断足弓指数的一个传统常用指标。从分析数据可以看出观察组穿着本体感受鞋垫的患者其内侧足弓高度恢复比力学步态矫正鞋垫效果要好，所用时间也较快。它对于儿童足弓高度的恢复更加显著。

　　5.4足跟外翻角度

　　足跟外翻角度是从足后部观察儿童距下关节外翻幅度的一个常用指数，它是通过距下关节的下肢中线与跟骨外翻连线的夹角。它的正常角度为外翻6°~12°[12]。当超出12°时即为外翻，外翻角度越大平足症状越严重。从数据分析结果来看，观察组在6个月后即达到合理度数。对照组在12个月才能达到合理度数。

　　上述指标说明本体感受鞋垫综合矫正效果普遍优于力学步态矫正鞋垫。当然，本体感受鞋垫也有不足之处。它的支撑性能不如传统力学步态矫正鞋垫效果好，在一些舟状骨下榻严重以及一些结构性平足矫正时其效果不如力学步态矫正鞋垫效果显著。——论文作者：王占星1，2，宋雅伟1*，刘鸣峻3，张健4，MarcCordewener5