足部生物力學實驗研究進展

1、足部生物力學實驗研究進展足部生物力學實驗研究進展摘要:人體足底壓力測量、步態(tài)分析及足數(shù)字模型是目前足部生物力學研究的熱點，為足部疾病基礎研究和康復功能研究提供了有效的支持?，F(xiàn)從基礎研究、臨床應用及足部功能康復角度出發(fā)，對上述三種應用技術在足部生物力學研究中的應用作出總結。根據臨床常見足部疾病的解剖學特點與生物力學機制，在足部功能康復領域對足部生物力學在臨床與市場需求的應用展開論述，并對今后的研究工作提出展望。關鍵詞:足生物力學足底壓力步

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

3、nbiomechanicalstudyoffoot，therearesomeeffectivesupptsfthebasicstudyoffootdiseasesfunctionalrehabilitationInthispaper，thethreeappliedtechnologyinthestudyoffootbiomechanicsacteristicsperspectiveweredescribedfromthebasicres

4、earches，clinicalapplicationsrehabilitationoffootfunctionAccdingtotheanatomicacteristicsbiomechanicalmechanismsofcommonfootdisders，theclinicalapplicationmarketdemoffootbiomechanicsarereviewedbythefootfunctionalrehabilitat

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

6、為足外科基礎研究與臨床應用中不可或缺的技術手段。隨著現(xiàn)代電子測量技術及智能化步態(tài)分析系統(tǒng)的廣泛應用，使得其中某些復雜的功能性問題的研究成為可能，針對足部生物力學研究中的變化，適時地綜述前人的工作經驗與進展，將有助于今后更好地開展研究工作。1足底壓力測量及應用長期以來，研究者認為對足底和支撐面之間的壓力分布的測量可以為研究足部結構、功能和體態(tài)控制獲得大量有用的信息［2］，同時還可以利用這些信息對一些足部疾病作出合理的解釋。目前國內外對正常

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量研究是1882年由Beely完成的［6］。并有大量文獻報道，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］對跖痛患者與正常人的足底壓力測量分析后指出:在靜態(tài)站立時，兩者足的最大壓力分布無明顯差別，但行走時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部。Ld等［9］研究顯示，當足潰瘍時，前足支撐的壓

8、力分布背屈對人的步態(tài)、平衡有很密切的關系。Butler等［26］也報道了腿部力量特別是踝關節(jié)的力量在日?；顒又械闹匾浴Ｍㄟ^對踝關節(jié)力量的測試可以預測人體擺動、平衡、跌跤的可能性，腿部肌肉和踝部肌的另外一個重要作用是能夠吸收來自地面的沖擊，對關節(jié)起到保護作用。因此踝關節(jié)的穩(wěn)定性對其保持負重和運動功能具有重要的意義。但目前對于踝關節(jié)生物力學的研究結果大多仍是通過離體標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、造成結果的不全面。因此，對于踝關節(jié)的生物力學研究方法有待于改進，以期更深入地研究和探討踝關節(jié)的在體運動及損傷機制。42踇外翻的生物力學研究踇外翻是足趾向外側過度傾斜所引起的一種足趾畸形，多發(fā)于女性，大多由于穿鞋不當所致，手術治療目前多數(shù)存在二次翻修的可能。嚴重者對行走功能有很大影響，近年在臨床受到越來越多的重視。陳寶興［27］曾統(tǒng)計踇外翻的治療方法近200余種。因此應用生物力學方法研究外翻引起的足變化，更有助于對踇外翻的進一步認識和對癥

10、治療。首先是踇外翻與足橫弓之間的關系。Adams等［28］較早進行了外翻足的X線攝影，提供了踇外翻中足橫弓的塌陷的影像學數(shù)據。踇外翻患者有明顯的足橫弓塌陷現(xiàn)象，趾解剖結構發(fā)生改變。其次是跖趾間解剖位置關系與前足受力區(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，且這種趨勢與踇外翻畸形程度相關［29，30］。吳立軍等［31］研究發(fā)現(xiàn)，踇外翻患者在直線行走時第1、2跖骨頭壓力明顯增高。由此可

11、見，如何改善第1、2跖骨的解剖關系及其在前足的受力分布，是踇外翻臨床治療的關鍵所在。因此，通過對踇外翻生物力學的研究，從跖趾結構關系入手，探究踇外翻畸形的形成機制及發(fā)生后的功能變化，結合個體的習慣特點，加強踇外翻畸形的早期診斷和治療，是目前臨床和矯形康復的重點。43扁平足的生物力學研究扁平足是常見足外科功能畸形癥，以足弓降低或消失為主要特征。主要多發(fā)于青少年時期，30%以上的嬰兒在出生時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］對扁平足進行了解剖學描述:人站立時，距骨、跖屈、距下聯(lián)合關節(jié)過度外翻，跟骨相對脛骨跖屈，舟骨背屈并外展，足前部旋后。Carson等［35］研究認為，舟骨下陷的足比正常足更柔軟。因此對扁平足的研究應該從其生物力學特點上深入。隨著對扁平足引起的走姿不雅等負面影響的關注，以及人們對應用足底壓力分析步態(tài)重要性認識的逐步加深，利用足底壓力信息對矯正扁平足患者的步態(tài)研究將是今后步態(tài)矯形的熱點之一。5展望綜

13、上所述，到目前為止足部生物力學雖然已經取得了很多研究成果，但仍有局部問題尚待研究。未來的研究可能會從以下幾個方面展開:足部生物力學進一步促進足部病理和足部功能深入性研究隨著研究手段的進步，足部三維運動參數(shù)的獲取與臨床應用的結合完善足部三維有限元模型以及足部運動狀態(tài)下壓力、應力的準確測量，并根據個體差異，準確定制設計不同的康復矯形器、功能鞋以及假肢等，以期更好地為患者的術后康復評定及功能恢復服務。參考文獻［1］劉人懷，王璠淺談我國生物力學