【曼氏足踝-第6讲】从压力测量解读全身动力学

2016-10-11   文章来源:国际足踝联盟 摘自《曼氏足踝外科学》    点击量:1464 我要说

  前面我们讲了足底压力测量及足底压力测量各数据意义,本文我们将着重讲解从压力测量解读全身动力学。

  机体向前运动的唯一作用力是由重力、肌肉运动及少数情况下特殊结缔组织的弹性共同产生。

  压力测试板可对身体通过足部作用于地板的力进行实时记录。测量参数包括对地面垂直、前后以及左右方向的作用力以及水平力矩。在步态周期中,这四种参数发生着实时变化,其变化过程如图1。

  图1 步行中的地面反作用力的变化。图A 垂直作用力。图B 前后作用力。图C 横向作用力。图D 力矩。图例注释:Ext.,外侧; Fwd., 前侧; Int., 内侧; Lat., 外侧; Med.,内侧.

  垂直方向上的足-地接触力的分量是其最大的组成部分,且反映了地面产生的对抗地心引力的反作用力大小。足跟接触地面的过程中,该力先出现一个瞬时的冲击后逐渐降低。鞋底的缓冲可降低该瞬时冲击力的大小,软的鞋底可减小该冲击力,硬鞋则使其增大。

  向前方向的作用力出现在足跟着地后,用于对抗身体重心向前运动的趋势。当身体重心越过前方负重的下肢时,该侧下肢从足后方产生的向前作用力开始出现,且在对侧下肢着地时达到最大,最大值也仅为体重的10%到15%(见图1B),此时步态周期约进行至50%。该力在该侧足趾完全离地时降为零,从而再次印证了在正常的步态周期中此刻并无向前的推力产生的理论。

  内侧剪切力出现于足跟着地并指向中线,之后出现一个持久的外侧剪切力,直到步态周期进行至50%,对侧足跟着地时。对于膝关节以上截肢的患者,由于对假肢缺乏有效控制力而导致外侧剪切力的持续存在,而且也出现内侧剪切力,大小约为体重的5%(见图1)。

  下肢在支撑相中旋转使足部在对抗地面作用力的过程中产生相应的旋转力矩。在足跟着地后,一个内旋力矩逐渐出现,并于足部完全放平时达到最大,之后出现一个逐渐增大的外旋力矩,于足趾离地前达到最大。旋转力矩的出现与下肢的内外旋有关(见图1D)。旋转力矩主要出现在足部完全放平接触地面之时。旋转使得内旋力矩达到7到8牛•米。踝关节与距下关节在足部与下肢的相对旋转中起到了很好地传导作用。

  沿正常足底方向的足-地接触力的变化呈一个较为稳定的模式(图2)。

  图2 足-地接触力的中心在足底压力分布图中的轨迹(黑线)。红色的区域提示足-地接触力在步态周期不同阶段中作用区域的定位。

  在足跟着地后,该力迅速向前移动到达跖骨区域,此时步态周期进行到支撑相的二分之一,之后向大脚趾延伸。对于风湿性关节炎引起的拇外翻而导致的跖骨区疼痛的患者,足底压力中心维持在后足,而避免转移到跖骨区加重疼痛,之后在中足区快速越过跖骨头(图3)。

  图3 正常/异常足的压力中心移动轨迹,从右开始向左延续。蓝色线表示足-地接触力的垂直方向分量,褐色线表示足-地接触力的水平方向分量。路径上的标记表示每1/25秒的间期。图A: 正常步态周期中压力中心从足跟到足趾的轨迹。压力中心迅速从足跟开始向前移动,在跖骨头区短暂停留,后在足趾离地瞬间迅速移动至踇趾。图B: 风湿性关节炎伴有严重踇外翻畸形、跖骨头疼痛症患者的压力中心轨迹。注意压力中心先在足跟部停留,其后迅速越过跖骨头区,踇趾承受的压力很小或为零。风湿性关节炎或严重跖骨头疼痛症患者将大部分体重由足后方负荷从而避免足部疼痛区域受力,可产生曳行步态。

  对于大脚趾截肢的患者,压力中心在传导过程则会出现向外侧的偏移(图4)。

  图4 踇趾截肢后的压力中心运动轨迹。A,正常压力中心运动轨迹。B,踇趾截肢后的异常压力中心运动轨迹。注压力中心在跖骨区更多横向摆动,然后移向第三足趾而不是踇趾。



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