CT评价跆拳道足部应力对足弓形态的影响

窦永涛DOU Yongtao

薛金娟2XUE Jinjuan

刘鸿宇1LIU Hongyu

陈雁卉3CHEN Yanhui

耿绍玮1GENG Shaowei

CT评价跆拳道足部应力对足弓形态的影响

窦永涛1DOU Yongtao

薛金娟2XUE Jinjuan

刘鸿宇1LIU Hongyu

陈雁卉3CHEN Yanhui

耿绍玮1GENG Shaowei

目的观察跆拳道运动员足部应力对足弓形态的影响，为运动损伤康复影像解剖学和人类学提供依据。资料与方法选择10名高水平跆拳道运动员作为跆拳道组，10名普通在校生作为对照组，均为男性。采用64层螺旋CT扫描受试者足部，三维重建后测量足内外侧纵弓角度、高度（足背高、弓高）、高度/长度、内外侧纵弓高度比、前弓角及后弓角。结果与对照组相比，跆拳道组右足（进攻足）外侧纵弓角、内/外侧纵弓高度比均明显增大（P＜0.05、 P＜0.01），外侧纵弓高度、外侧纵弓高度/长度、前弓角和后弓角均明显减小（P＜0.01、 P＜0.001、P＜0.01、P＜0.01）。两组内侧纵弓角、高度、高度/长度和足背高度均无显著改变（P＞0.05），跆拳道组右足与左足之间内、外侧纵弓角、高度、高度/长度及足背高度、前弓角、后弓角、内外侧纵弓高度比均无显著差异（P＞0.05）。结论足部长期经受跆拳道运动应力可以使足弓形态发生特异性和适应性改变，表现为外侧足纵弓呈现下降趋势，并有足内翻倾向，以右足（进攻足）最为明显。

跆拳道；体育与训练；足；体层摄影术，螺旋计算机；应力，物理；足弓

足弓发育及形态变化是少儿卫生学、人类学、足外科学和运动医学领域常见的问题，尤其是扁平足。各年龄段青少年扁平足发生率均较高，较20年前提高1.77～2.77倍，并随年龄增长而递减，大学生扁平足男、女发生率分别为24.42%和24.11%，近40年来大学生足弓高度呈下降趋势[1-3]。另外，运动员及士兵在长期大负荷运动或行走期间足弓高度下降，有发生扁平足的趋势[4]。跆拳道是以足部和下肢运动为主的典型的近体对抗性竞技运动项目，是否存在扁平足倾向及是否影响运动成绩尚未见报道。该项目足、踝、膝部运动损伤发生率较高，了解其骨关节形态特征对运动员选材和防治运动损伤具有一定的意义。以往足部目测方法误差较大（足部软组织厚度不一），本文运用CT和数字图像处理技术，可以在直视状态下定量测评足弓各径线，更为客观地评价足弓特征，为防治运动损伤及影像解剖学研究提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取石家庄市体育运动学校和福州市体育运动学校10名参加2011年全国跆拳道冠军赛的运动员，均为国家一级或健将运动员，并具有8年以上训练史，进攻足均为右足，无足部严重损伤史。选取经常参加体育运动的10名非体育专业在校大学生作为对照组，均为男性，两组受检者身高、体重和年龄差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。所有受检者均知情同意并签署知情同意书。

表1 两组受检者一般资料比较

1.2 仪器与方法 受试者取仰卧位，两足并拢，足底垂直于地面。采用GE LightSpeed 64层螺旋CT机（苏州大学第二附属医院提供）。扫描范围：足尖至胫腓骨远端；采集视野30 cm×30 cm，管电压120 kV，管电流250 mA。探测器64×0.625 mm，螺距0.984∶1，进床速度98.4 mm/s。重建参数：层厚0.625 mm，重建间隔0.625 mm，重建算法采用标准算法和骨算法。

1.3 图像测量方法及足弓指标参数 在图像后处理工作站使用AW 4.4软件对足部图像进行后处理，采用表面阴影显示法对图像进行三维重建。经切割、旋转和平移后，对足骨三维图像进行立体动态测量。在既往足弓图像测量方法的基础上[5,6]，选定以下10个足弓测量指标，见图1。

测量指标：①内侧纵弓角∠cba：由跟骨最低点a至距舟关节最低点b作一直线，再由b至第一跖骨远端最低点c作一直线，两线的夹角。②外侧纵弓角∠ade：由跟骨最低点a至跟骰关节最低点d作一直线，再由d至第五跖骨远端最低点e作一直线，两线的夹角。③足背高度h：足舟骨最高点到地面的距离，即由足舟骨（后缘）最高点f向水平基线ac作一垂直线。④内侧纵弓高度h1：内侧纵弓到地面的距离，即由距舟关节最低点b向水平基线ac作一垂直线。⑤外侧纵弓高度h2：外侧纵弓到地面的距离，即由跟骰关节最低点d向水平基线ae作一垂直线。⑥内侧纵弓高度/长度h1/ac：内侧纵弓高度与长度的比值，该比值大小与内侧足弓高度成正比，并与足长成反比，⑦外侧纵弓高度/长度h2/ae：外侧纵弓高度与长度的比值，该比值大小与外侧足弓高度成正比，并与足长成反比。⑧前弓角∠dea：由跟骰关节最低点d至第五跖骨远端最低点e作一直线，再由e至跟骨最低点a作一直线，两线的夹角为前弓角。⑨后弓角∠dae：由跟骰关节最低点d至跟骨最低点a作一直线，再由a至第五跖骨远端最低点e作一直线，两线的夹角为后弓角。⑩内外侧纵弓高度的比值h1/h2：内侧纵弓高度与外侧纵弓高度的比值，该比值大小与足内/外翻及重力线位置相关。1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，跆拳道组与对照组右足各测量指标比较采用协方差分析，跆拳道组右足和左足比较采用配对t检验，跆拳道组与对照组比较采用成组t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

图1 内侧足纵弓（A）及外侧足纵弓（B）测量点。1：胫骨；2：腓骨；3：距骨；4：跟骨；5：足舟骨；6：内侧楔骨；7：中间楔骨；8：外侧楔骨；9：骰骨；a：跟骨最低点；b：距舟关节最低点；c：第一跖骨远端最低点；d：跟骰关节最低点；e：第五跖骨远端最低点；f：足舟骨最高点；h：足背高度；h1：内侧足纵弓高度；h2：外侧足纵弓高度

2 结果

2.1 跆拳道组右足（进攻足）与对照组比较 跆拳道组18例（90%）内侧纵弓角为111°～130°；17例（85%）外侧纵弓角为131°～150°，2例（10%）外侧纵弓角＞150°。与对照组相比，跆拳道组右足外侧纵弓角和内外侧纵弓高度比明显增大（F=6.905、11.242, P＜0.05、P＜0.01），外侧纵弓高度、外侧纵弓高度/长度、前弓角和后弓角均明显减小（F=10.695、17.625、8.613、8.699, P＜0.01、P＜0.001、P＜0.01、P＜0.01），但内侧纵弓角、高度、高度/长度和足背高度差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

2.2 运动员右足与左足比较 跆拳道组右足与左足相比，内侧纵弓角、内侧纵弓高度、足背高度、内侧纵弓高度/长度、外侧纵弓角、外侧纵弓高度、外侧纵弓高度/长度、前弓角、后弓角、内外侧纵弓高度比差异均无统计学意义（t=－1.376～1.884, P＞0.05），见表2。

表2 跆拳道组与对照组右足各项参数比较

3 讨论

足弓具有坚韧性和弹性，使足在离开地面时有一定的弹推力，利于弹（走）、跳、跑等各种运动，同时还防止足底血管和神经受压迫，缓冲地面对身体的冲击，保护脑和内脏器官免受震荡等[7,8]。足弓分为内侧纵弓和外侧纵弓，内侧纵弓由跟骨、距骨、足舟骨、楔骨和内侧跖骨构成。外侧纵弓由跟骨、骰骨和第五跖骨构成。足在负重时主要通过三点与地面接触，即后方的跟骨粗隆、前内方的第一跖骨头和前外方第五跖骨头为最低点，使足成为具有弹性的“三脚架”结构[9]，而且骨性结构在该弹性支架中发挥的作用比软组织大。

国内外有关足弓的测量多采用足印法、比值法和划线法，能够简单、方便地诊断扁平足[10]。X线为二维图像，虽然能够定量测量内外侧纵弓角等指标，但不能进行三维动态测量。本研究采用螺旋CT扫描，能够直观、立体地显示足骨的复杂形态，并能三维任意旋转，动态地测量足弓的各项指标[9,11]。

本研究结果表明，跆拳道运动员右足内侧纵弓角平均为（120.27±5.06）°，左足为（121.60±4.04）°，均在正常范围111°～130°内；右足外侧纵弓角平均为（142.76±5.50）°，左足为（139.88±6.89）°，均在正常范围131°～150°内[12-14]。夏祖谧[12]报道，内侧纵弓角＞130°，同时外侧纵弓角＞150°时可以诊断为扁平足，故本组跆拳道运动员并无扁平足发生。然而，内侧纵弓高度和角度能够准确地评价足弓的形态结构，比值法和三线法所测量的扁平足发生率最接近X线测量内侧纵弓角的结果，而非外侧纵弓角[13,14]。本组跆拳道运动员内侧纵弓角与对照组相比无显著差异，也说明本组跆拳道运动员无扁平足发生。跆拳道组外侧纵弓角明显大于对照组，提示跆拳道运动有致足弓下降的趋势。由于运动员在训练和比赛时长期处于频繁跳跃状态，并在跳跃时发力踢打，足弓长期承受巨大爆发力的牵拉，可使足部韧带负荷过大，致使足弓高有下降倾向。

内侧纵弓反映中部纵弓变平的程度，外侧纵弓反映足外缘下降的程度，前弓角反映跖骨前横弓下降的程度，后弓角反映跟骨下降的程度。本研究结果显示，跆拳道组内侧纵弓高度无显著变化，即中部纵弓无变平趋势；前弓角和后弓角均显著减小，表明跖骨前横弓和跟骨有下降趋势；右足（进攻足）外侧纵弓高度明显降低提示足外缘高度下降；右足内侧纵弓高度/外侧纵弓高度比显著增加，表明足内侧不变、外侧降低，略呈内翻足。以上研究结果提示，跆拳道运动可以使足弓形态发生特异性改变，可能是由于内外侧纵弓在维持运动平衡中的作用不同，内侧纵弓活动相对较大，使足弓获得稳定性的同时又具有灵活性和弹性，为足弓的主要运动部分；而外侧纵弓较低、较短，几近地面，为足弓的负重部分，其灵活性较小，以稳定见长，与内侧纵弓互补。跆拳道运动员足弓形态并非像普通扁平足那样整体降低，而是由其独特的运动方式造成其足内缘不变、外缘降低，其原因可能是：①跆拳道运动员足部具有较高的灵活性，但长时间练习造成足底韧带松弛、肌肉疲劳，外侧纵弓产生适应性改变而下陷，以致发生运动型扁平足；②跆拳道要依靠单足快速腾空、旋转发力取得主动，故足部只有瞬间方得以调整和恢复，这种旋转的离心力、控制平衡和技巧性爆发力等动作均加重了足弓的运动负荷，必然导致承受体重的外侧足弓塌陷。

运动员中扁平足的发生率高于普通人群，部队战士扁平足的发生率也高于同龄人，但足弓高低与弹跳、耐力和速度等运动能力并无明显相关性[15,16]。影响运动能力的是扁平足症，即除扁平足外，尚有运动后疼痛以及下肢重力线内移和跟外翻现象。因此，运动型扁平足不是扁平足症，而属于生理性或适应性改变。

本研究采用CT三维重建技术测量了跆拳道运动员足弓的各项指标，结果表明跆拳道运动有致外侧足弓呈现扁平足的趋势，提示跆拳道运动可以使足弓的整体形态发生特异性改变，内侧足弓不变而外侧足弓降低，并有内翻足倾向。本研究是对跆拳道运动员足部形态观测的一次初步尝试，然而由于样本量较少、研究条件有限等，本研究结果仅为跆拳道运动员足部力学分析、运动员选材和体育人类学等提供部分理论依据，对于训练前、随访后及停止训练比赛以后足弓形态的变化，有待进一步跟踪调查。

（志谢：感谢河北省体育局摔拳跆运动管理中心刘良宗和张立红教练员对本研究的支持和协助）

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（责任编辑 张春辉）

Stress Infuence on Arches of the Foot Morphology in Taekwondo Athletes Using CT

PurposeTo investigate the influence of stress on morphology of arches of the foot in Taekwondo athletes, and to provide imaging evidence for sports rehabilitation.Materials and MethodsTen high-ranking male Taekwondo athletes were chosen as Taekwondo group with ten male college students as control group. The feet were scanned using a 64-detector spiral CT with three-dimensional reconstruction of the skeleton. The angle, height (dorsum of foot and arch), height/length ratio and height ratio of the medial and lateral longitudinal arches as well as angles of anterior and posterior arches were measured.ResultsCompared with the control group, the angle of lateral longitudinal arch and the height ratio of the medial and lateral longitudinal arches were signifcantly increased in the right feet (attacking foot) (P＜0.05, P＜0.01) in Taekwondo group; the height and height/length ratio of lateral longitudinal arch, anterior and posterior angles were significantly decreased in the right feet in the Taekwondo group (P＜0.05, P＜0.01, P＜0.001、P＜0.01、P＜0.01). The angle, height, height/length ratio and height of dorsum of the foot were not significantly different (P＞0.05). These parameters were not significantly different between the right and left foot in Taekwondo group (P＞0.05).ConclusionChronic stress from Taekwondo practice may cause morphologic changes in the arches of the foot such as decreased lateral longitudinal arch and medial strephenopodia, especially in the right foot (attacking foot).

Taekwondo; Physica1 education and training; Foot; Tomography, spiral computed; Stress, mechanical; Foot-arch

1. 中北大学运动医学研究所 山西太原030051

2. 第四军医大学唐都医院放射科 陕西西安710038

3. 山西晋城煤业集团总医院CT室 山西晋城048006

刘鸿宇

Institute of Sport and Exercise Medicine, North University of China, Taiyuan 030051, China

Address Correspondence to: LIU Hongyu

E-mail: lhyxian@nuc.edu.cn

2011年中北大学科学基金资助项目（青年

2011）。

R322.7+1；R445.3

2014-02-20

修回日期：2014-05-09

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第5期：346-349

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(5): 346-349

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.05.007