腰椎间盘突出症患者的足底压力分布研究

曹娟娟，夏清，曹晓光

腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)是脊柱外科的常见病、多发病[1]。长期腰腿痛会导致腰部和下肢神经肌肉功能受损，可能导致患者出现异常步态[2]。Menz等[3]研究发现下背痛患者足底压力中心发生改变，行走时可产生异常步态，早期干预可以预防或治疗下背痛。本研究对32例患下肢放射痛LDH患者进行动态足底压力分布检测，以分析LDH患者步态特征，为其临床诊断、治疗、康复提供指导意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2013年4月～2014年3月在我科治疗的患下肢放射痛LDH患者32例(观察组)，均符合LDH的诊断标准[4]。其中男18例，女14例；年龄 (48.41±12.66)岁；左下肢放射痛16例，右下肢放射痛16例；身高(167.31±7.06)cm，体质量(65.59±10.59)kg；病程(1.52±1.06)个月。另选取年龄、性别、体质量和身高与其相匹配的健康成人31例作为对照组,其中男13例，女18例；年龄(46.10±14.72)岁；身高(166.42±7.26)cm，体质量(64.58±10.15)kg。2组性别、年龄、身高、体质量比较差异无统计学意义。

1.2 方法 2组均进行动态足底压力分布检测。采用Footscan 7步态足底压力测量系统，测试时，由测试人员指导每位受试者先进行熟悉练习，确保能够适应实验环境，之后要求每个受试者赤足在平板步道上常速自然行走通过测力板5次，左、右脚各有5次落在测试平板上，行走时，尽量保持自然，离测力板3m外开始行走，通过测力板之后，要再走至少两步以上。采样频率为500Hz,测试完成后，通过Footscan软件系统导出数据对测试结果进行分析。Footscan软件系统将足分为10个区域，对各部位进行支撑相的力学分析，主要分为以下区域：足跟外侧(heel lateral，HL)；足跟内侧(heel medial,HM)；足中部(midfoot)；第5跖骨(metatarsal 5,M5)；第4跖骨(metatarsal 4, M4)；第3跖骨(metatarsal 3, M3)；第2跖骨(metatarsal 2,M2)；第1跖骨(metatarsal 1,M1)。第1脚趾(toe1 1,T1);第2～5脚趾(toe1 2-5,T2-5)。足底各区域受力时间主要包括HL、HM、M1、M2、M3、M4、M5 七个区域数据值。

1.3 评定标准 观察受试者支撑期分期参数、足底各区域受力时间、足底各区域压力峰值。行走时一侧足跟着地至该足跟再次着地构成一个完整的步态周期，包括支撑期和摆动期。支撑期是人足与地面接触时的时间段，目前主要将一个支撑期分为足跟着地阶段、全足支撑阶段、足蹬伸阶段。本实验为更深入的研究又将第一个阶段细分为足跟触地阶段、前足触地阶段，即将步态支撑期分为4个阶段：足跟触地阶段、前足触地阶段、全足支撑阶段、前足离地阶段。支撑期分期参数用各时间阶段占总时间的百分比来表示。

2 结果

2.1 支撑期分期参数 对照组左右足在支撑期各个阶段未见明显差异。观察组健足及对照组左足在前足触地、全足支撑参数均明显高于患足(P<0.05)，前足离地阶段参数均明显低于患足(P<0.05)。而观察组健足与对照组在支撑期各阶段差异无统计学意义。见表1。2.2 足底各区域受力时间 对照组左右足除M4区域外，足底各区域与地面接触时间百分比差异无统计学意义。观察组患者健患足相比，除M5区域外，患侧足底各区域与地面接触时间百分比均低于健侧(P<0.05)。与对照组左足比较,观察组患者患足除M3区域外，患侧足底各区域与地面接触时间百分比均低于对照组左足(P<0.05)，而健侧足底各区域与地面接触时间百分比差异无统计学意义。见表2。

2.3 足底各区域压力峰值(Max Force,MF) 对照组左右足除M1区域，其余足底各区域MF差异无统计学意义。观察组患者健患足MF相比，除M1区域外，患足压力峰值均小于健足，其中在M4、M5、HL区域患足MF较健足明显降低(P<0.05)。与对照组左足相比，观察组患者患足MF在M2、M4、M5、HM、HL区域均小于左足(P<0.05)，健侧足除M2区域外，足底各区域MF差异无统计学意义。见表3。

组别项目足跟触地阶段前足触地阶段全足支撑阶段前足离地阶段观察组患足4.55±2.4454.24±7.45a46.82±6.72a41.26±6.74a(n=32)健足4.73±2.0159.39±5.6853.16±5.8935.78±4.43对照组左足5.74±10.5959.29±4.7152.86±6.5437.22±4.09(n=31)右足4.05±2.2158.05±5.3651.99±7.0238.79±4.76

与观察组健足、对照组左足比较,aP<0.05

区域观察组(n=32)患足健足对照组(n=31)左足右足HM58.4±5.92ab64.93±3.8665.28±5.5063.15±4.27HL57.74±6.02ab63.82±4.2964.15±5.7862.32±4.53M176.92±6.66ab82.21±3.5084.88±4.1383.40±5.17M280.37±6.58ab85.92±3.2786.39±3.8587.11±3.54M381.24±6.91b86.60±3.6886.76±3.4087.58±2.78M479.93±7.00ab84.88±4.6286.49±5.1182.32±6.97aM574.57±6.97a79.37±5.1180.07±4.1377.39±7.92

与对照组左足比较,aP<0.05；与观察组健足比较，bP<0.05

区域观察组(n=32)患足健足对照组(n=31)左足右足T158.64±48.3459.84±44.7364.14±24.6870.27±36.05M179.58±63.6377.19±60.5365.93±29.93118.51±57.14aM2124.16±72.37a127.74±62.09a163.07±52.06154.38±45.16M3120.82±74.89138.93±66.19129.15±46.82120.05±37.87M491.85±61.09ab114.73±58.91118.90±26.73107.53±30.98M549.68±31.99ab74.05±59.7473.20±41.5872.13±40.45HM158.25±101.91a182.48±93.31219.94±118.58185.93±54.40HL125.76±80.37ab147.73±75.59169.85±71.64172.01±64.24

与对照组左足比较,aP<0.05；与观察组健足比较，bP<0.05

3 讨论

LDH好发于20～50岁青壮年，受多因素、多环节的影响，可能存在年龄、机械损伤、细胞代谢障碍、免疫反应及炎性刺激等因素的共同作用[5]。近年来LDH发病率呈逐年上升及发病年轻化趋势，严重影响了患者的日常生活及工作[6]。

足底压力分析是步态分析系统中动力学参数的重要组成部分[7]。步行时足底与支撑面之间的压力大小及分布可反映下肢乃至全身的结构、功能及运动控制等情况[8]。正常成人行走时，左右步幅、步频、步速、步行周期分布基本相等, 表明双腿交替性步态的对称性好[9]。正常成人无论是站立还是行走,左、右足底各区域压力峰值、冲量等参数分布大致相同,双足承受压力对称,从而避免异常高足底压力出现[10]。本研究中对照组左、右足在支撑期分期参数、足底各区域受力时间、足底MF 3个指标中，部分区域存在差异，但整体上与先前的研究结果基本一致，而LDH患者健侧足与正常成人足相比，除M2区域压力峰值外，未见明显统计学差异。

本研究发现疼痛明显放射到一侧下肢的LDH患者足底压力分布具有一定的特征性改变。患足在前足触地及全足支撑阶段明显低于健侧和正常成人，而在前足蹬离阶段明显高于健侧和正常成人。表明患者在行走时为减少患侧下肢疼痛，健侧足用了较长的支撑期来保持身体平衡，从而为患侧足蹬伸提供较长的缓冲时间。

人在行走过程中双足不断地承受着较高的地面反作用力[11]。本研究中患侧足底各区域与地面接触时间百分比低于健侧和正常成人，表明患者为了缓解患侧肢体疼痛，足底压力分布时间参数发生了一定偏移，使足底各个部位失去平衡，从另外一个方面也提示下肢放射疼痛与足部运动相互影响，随着患肢疼痛进一步加重，LDH患者下肢肌肉长期使用不足甚至废用，会导致患侧下肢肌力明显降低，影响整个身体姿势平衡，降低身体协调性，最终患者可能出现行走不稳，整个下肢生物力学的改变可能会导致疼痛更加明显，从而形成恶性循环。

MF表示足部各区域压力最大值，是反映足底压力分布的重要指标，MF大小和部位对于足部损伤的发生具有重要影响[12]。有研究表明足底MF是研究足底局部相关组织遭受过高压力而损伤的有效指标[13-14]，如在足的某一部位压力过大时，易产生过度使用伤害，如足的疼痛、软组织和关节结构发生变化。本研究中健患足MF相比，除M1区域外，患足MF均小于健足，而在M4、M5、HL区域(即足外侧区域)患足MF较健足明显降低，且差异有统计学意义，表明患足足底压力分布发生改变，患侧足底压力中心发生偏移现象。Sipko等[15]发现如果LDH患者疼痛明显放射到一侧下肢，会引起整个身体姿势平衡出现异常，患者可能会出现骨盆重心向左或向右转移，从而引起整个下肢生物力学的改变，患者两侧足底压力明显不对称。Wu[16]研究表明，足底压力分布改变将使足底压力中心发生偏移，压力中心的内外侧位移是单脚支撑姿势足部倾斜动作的表现，最终会导致膝关节发生内外翻。这种力学的异常可能是肌肉活动和自身平衡控制能力下降所引起[17]。本研究表明LDH患者患足足跟外侧肌肉力量和平衡能力控制下降，这可能会导致患者行走不稳，行走时表现为病理步态。

综上所述，患下肢放射痛LDH患者的步态指标具有一定特征性表现。对于LDH治疗除了绝对卧板床、抗炎镇痛、消除神经根水肿，常规理疗、推拿等常规治疗外，腰背肌锻炼、平衡性训练及加强患侧下肢尤其是膝关节周围肌力对于疼痛明显累及下肢的LDH患者康复也十分必要。通过足底压力测试和分析，对LDH患者下肢功能进行量化评估，可以为LDH临床诊断、治疗及康复疗效评定提供参考方案。

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