足部生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

1、足部生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展足部生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展摘要:人體足底壓力測(cè)量、步態(tài)分析及足數(shù)字模型是目前足部生物力學(xué)研究的熱點(diǎn)，為足部疾病基礎(chǔ)研究和康復(fù)功能研究提供了有效的支持。現(xiàn)從基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用及足部功能康復(fù)角度出發(fā)，對(duì)上述三種應(yīng)用技術(shù)在足部生物力學(xué)研究中的應(yīng)用作出總結(jié)。根據(jù)臨床常見(jiàn)足部疾病的解剖學(xué)特點(diǎn)與生物力學(xué)機(jī)制，在足部功能康復(fù)領(lǐng)域?qū)ψ悴可锪W(xué)在臨床與市場(chǎng)需求的應(yīng)用展開(kāi)論述，并對(duì)今后的研究工作提出展望。關(guān)鍵詞:足生物力學(xué)足底壓力步

2、態(tài)分析TheTheExperimentalExperimentalResearchResearchDevelopmentDevelopmentofofFootFootBiomechanicsBiomechanicsAbstractAbstract:Thehumanplantarpressuremeasurement，gaitanalysisdigitalmodelingofhumanfootarethreeimptantaspectsi

3、nbiomechanicalstudyoffoot，therearesomeeffectivesupptsfthebasicstudyoffootdiseasesfunctionalrehabilitationInthispaper，thethreeappliedtechnologyinthestudyoffootbiomechanicsacteristicsperspectiveweredescribedfromthebasicres

4、earches，clinicalapplicationsrehabilitationoffootfunctionAccdingtotheanatomicacteristicsbiomechanicalmechanismsofcommonfootdisders，theclinicalapplicationmarketdemoffootbiomechanicsarereviewedbythefootfunctionalrehabilitat

5、ionresearchfurtherpromisingstudiesareproposedKeyKeywdswds:FootBiomechanicsPlantarpressureGaitanalysis生物力學(xué)研究最早以血管殘余應(yīng)力研究［1］為起點(diǎn)，發(fā)展到目前已深入到生物材料、醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。該研究在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究范圍涉及人體各個(gè)組織系統(tǒng)，而足部生物力學(xué)的研究更是其重要組成部分。足部生物力學(xué)的興起不僅是臨床和基礎(chǔ)研究的共同作用，并逐漸成

6、為足外科基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用中不可或缺的技術(shù)手段。隨著現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)及智能化步態(tài)分析系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得其中某些復(fù)雜的功能性問(wèn)題的研究成為可能，針對(duì)足部生物力學(xué)研究中的變化，適時(shí)地綜述前人的工作經(jīng)驗(yàn)與進(jìn)展，將有助于今后更好地開(kāi)展研究工作。1足底壓力測(cè)量及應(yīng)用長(zhǎng)期以來(lái)，研究者認(rèn)為對(duì)足底和支撐面之間的壓力分布的測(cè)量可以為研究足部結(jié)構(gòu)、功能和體態(tài)控制獲得大量有用的信息［2］，同時(shí)還可以利用這些信息對(duì)一些足部疾病作出合理的解釋。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)正常

7、人群和偏癱患者足底壓力研究較多［3－5］，最早的足底壓力分布測(cè)量研究是1882年由Beely完成的［6］。并有大量文獻(xiàn)報(bào)道，如外翻、糖尿病足等，足底壓力分布均有一定的規(guī)律性［7］。Minns［8］對(duì)跖痛患者與正常人的足底壓力測(cè)量分析后指出:在靜態(tài)站立時(shí)，兩者足的最大壓力分布無(wú)明顯差別，但行走時(shí)正常者的足趾在離地前的最大壓力多集中在前足中部，而病患者的足趾在離地前的最大壓力多集中在前足外側(cè)部。Ld等［9］研究顯示，當(dāng)足潰瘍時(shí)，前足支撐的壓

8、力分布背屈對(duì)人的步態(tài)、平衡有很密切的關(guān)系。Butler等［26］也報(bào)道了腿部力量特別是踝關(guān)節(jié)的力量在日常活動(dòng)中的重要性。通過(guò)對(duì)踝關(guān)節(jié)力量的測(cè)試可以預(yù)測(cè)人體擺動(dòng)、平衡、跌跤的可能性，腿部肌肉和踝部肌的另外一個(gè)重要作用是能夠吸收來(lái)自地面的沖擊，對(duì)關(guān)節(jié)起到保護(hù)作用。因此踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性對(duì)其保持負(fù)重和運(yùn)動(dòng)功能具有重要的意義。但目前對(duì)于踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的研究結(jié)果大多仍是通過(guò)離體標(biāo)本或人工模型研究所得，而且研究方法比較單一，大多是單因素的體外研究，容易

9、造成結(jié)果的不全面。因此，對(duì)于踝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)研究方法有待于改進(jìn)，以期更深入地研究和探討踝關(guān)節(jié)的在體運(yùn)動(dòng)及損傷機(jī)制。42踇外翻的生物力學(xué)研究踇外翻是足趾向外側(cè)過(guò)度傾斜所引起的一種足趾畸形，多發(fā)于女性，大多由于穿鞋不當(dāng)所致，手術(shù)治療目前多數(shù)存在二次翻修的可能。嚴(yán)重者對(duì)行走功能有很大影響，近年在臨床受到越來(lái)越多的重視。陳寶興［27］曾統(tǒng)計(jì)踇外翻的治療方法近200余種。因此應(yīng)用生物力學(xué)方法研究外翻引起的足變化，更有助于對(duì)踇外翻的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和對(duì)癥

10、治療。首先是踇外翻與足橫弓之間的關(guān)系。Adams等［28］較早進(jìn)行了外翻足的X線(xiàn)攝影，提供了踇外翻中足橫弓的塌陷的影像學(xué)數(shù)據(jù)。踇外翻患者有明顯的足橫弓塌陷現(xiàn)象，趾解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。其次是跖趾間解剖位置關(guān)系與前足受力區(qū)的外移。正常人前足的壓力分布從第一至第五跖骨頭區(qū)依次減小，而踇外翻患者存在前足受力區(qū)外移的趨勢(shì)，且這種趨勢(shì)與踇外翻畸形程度相關(guān)［29，30］。吳立軍等［31］研究發(fā)現(xiàn)，踇外翻患者在直線(xiàn)行走時(shí)第1、2跖骨頭壓力明顯增高。由此可

11、見(jiàn)，如何改善第1、2跖骨的解剖關(guān)系及其在前足的受力分布，是踇外翻臨床治療的關(guān)鍵所在。因此，通過(guò)對(duì)踇外翻生物力學(xué)的研究，從跖趾結(jié)構(gòu)關(guān)系入手，探究踇外翻畸形的形成機(jī)制及發(fā)生后的功能變化，結(jié)合個(gè)體的習(xí)慣特點(diǎn)，加強(qiáng)踇外翻畸形的早期診斷和治療，是目前臨床和矯形康復(fù)的重點(diǎn)。43扁平足的生物力學(xué)研究扁平足是常見(jiàn)足外科功能畸形癥，以足弓降低或消失為主要特征。主要多發(fā)于青少年時(shí)期，30%以上的嬰兒在出生時(shí)足弓都有降低并跟骨外翻現(xiàn)象［32，33］，但隨著生

12、理發(fā)育的成熟，逐漸趨于正常。Lee等［34］對(duì)扁平足進(jìn)行了解剖學(xué)描述:人站立時(shí)，距骨、跖屈、距下聯(lián)合關(guān)節(jié)過(guò)度外翻，跟骨相對(duì)脛骨跖屈，舟骨背屈并外展，足前部旋后。Carson等［35］研究認(rèn)為，舟骨下陷的足比正常足更柔軟。因此對(duì)扁平足的研究應(yīng)該從其生物力學(xué)特點(diǎn)上深入。隨著對(duì)扁平足引起的走姿不雅等負(fù)面影響的關(guān)注，以及人們對(duì)應(yīng)用足底壓力分析步態(tài)重要性認(rèn)識(shí)的逐步加深，利用足底壓力信息對(duì)矯正扁平足患者的步態(tài)研究將是今后步態(tài)矯形的熱點(diǎn)之一。5展望綜

13、上所述，到目前為止足部生物力學(xué)雖然已經(jīng)取得了很多研究成果，但仍有局部問(wèn)題尚待研究。未來(lái)的研究可能會(huì)從以下幾個(gè)方面展開(kāi):足部生物力學(xué)進(jìn)一步促進(jìn)足部病理和足部功能深入性研究隨著研究手段的進(jìn)步，足部三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的獲取與臨床應(yīng)用的結(jié)合完善足部三維有限元模型以及足部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下壓力、應(yīng)力的準(zhǔn)確測(cè)量，并根據(jù)個(gè)體差異，準(zhǔn)確定制設(shè)計(jì)不同的康復(fù)矯形器、功能鞋以及假肢等，以期更好地為患者的術(shù)后康復(fù)評(píng)定及功能恢復(fù)服務(wù)。參考文獻(xiàn)［1］劉人懷，王璠淺談我國(guó)生物力學(xué)