包贝西 张建中
足印角及 C-S 指数与扁平足的相关性研究
包贝西 张建中
目的研究足印角及 C-S 指数与扁平足内侧纵弓的相关性,探讨应用足印角及 C-S 指数诊断扁平足的可行性。方法选取 162 例受试者 ( 308 足 ) 的双足负重正侧位 X 线片和 Harris Mat 足印图。负重侧位 X 线图像上测量距骨第 1 跖骨角,跟骨倾斜角,距骨倾斜角和距骨跟骨角。Harris Mat 足印图测量足印角及 C-S 指数。根据距骨第 1 跖骨角将研究对象分为:正常足弓组,轻度扁平足组,中度扁平足组和重度扁平足组,将内侧纵弓各测量结果与其对应的足印角和 C-S 指数进行差异性及相关性分析。结果足印角:正常足为 ( 42.79±6.93 ) °,轻度扁平足为 ( 31.73±8.44 ) °,中度扁平足为 ( 21.07±12.6 ) °,重度扁平足为 ( 5.50± 1.19 ) °,差异有统计学意义 ( F=63.90,P=0.000 );C-S 指数:正常足为 0.37±0.05,轻度扁平足为0.41±0.05,中度扁平足为 0.46±0.11,重度扁平足为 0.69±0.20,差异有统计学意义 ( F=39.70,P=0.000 );距骨第 1 跖骨角与足印角呈负相关关系,左足的相关系数为 -0.646,右足的相关系数为 -0.752;距骨第 1 跖骨角与 C-S 指数呈正相关关系,左足的相关系数为 0.514,右足的相关系数为 0.575;内侧纵弓与足印角及 C-S 指数呈显著性相关关系。结论足印角和 C-S 指数是测量和评价扁平足内侧纵弓的可靠指标;足印图测量结果有助于扁平足的早期诊断和分级,并指导扁平足的二级预防。
扁平足;足畸形;畸形足;足
扁平足是以足弓降低或消失为主要特征的足部疾患。成人获得性扁平足是指成人的继发性扁平足,是成人扁平足中最常见的类型。引起成人获得性扁平足的原因很多,目前成人获得性扁平足最常见的发病原因是胫后肌肌腱功能不全[1]。
扁平足主要表现为内侧纵弓塌陷,前足外展及跟骨外翻,这些结构异常会导致足部在负重状态下局部应力增加。不同严重程度的扁平足与患者的临床症状有着明显的关系,早期诊断并治疗扁平足与患者的预后密切相关。
影像学检查是诊断和评价扁平足畸形严重程度的重要手段。可以通过体格检查[2]、超声检查[3-4]、影像学检查[5]和足印分析[6]等方法诊断扁平足。足负重正位及侧位 X 线是诊断扁平足的最常用方法。扁平足的 X 线测量指标主要有:( 1 ) 侧位 X 线片:距骨第 1 跖骨角,跟骨倾斜角,跟骨距骨角以及内外侧足弓高度等;( 2 ) 正位 X 线片:距骨第 1 跖骨角,距骨第 5 跖骨角,距舟覆盖角,距骨头未覆盖角,以及距骨头未覆盖距离等[7]。其中侧位距骨第 1 跖骨角被认为是 X 线上评价扁平足最有意义的指标。
目前,国内外对扁平足的评价还没有统一的标准。早在 1980 年日本学者横仓健次郎[8]通过横仓指数对扁平足的严重程度进行评价,但是其需要专业人员进行测绘,测量点的选择主观性较大,难以在临床大规模推广。目前最为常用的评价方式是通过距骨第 1 跖骨角对扁平足的严重程度进行分类,即正常足的距骨第 1 跖骨角为 +4°~-4°,轻度扁平足的距骨第 1 跖骨角为 4°~15°,中度扁平足的距骨第 1 跖骨角为 15°~30°,重度扁平足的距骨第 1 跖骨角>30°[9]。这些 X 线测量的指标对成人扁平足畸形的定量研究有重要的临床参考价值。
除 X 线检查外,足印分析技术也是临床诊断扁平足的常用方法。其中 Harris 足印是应用最多,也是目前认为最准确可靠的足印采集方法。已经有多种指标通过足印图对内侧纵弓进行评价和分析。Umar[10]通过足印图测量 Clarke 角。Forriol 和Pascual[11]计算 C-S 指数 ( Chippaux-Smirak Index ) 用以阐明足弓的发育情况。并可以通过足印角和 C-S指数判断足印的类型,但目前还没有通过足印角和C-S 指数对扁平足严重程度进行评价的相关研究。
Grebing[12]还通过 Harris Mat 对足弓的类型进行了分类,Michael[13]在此研究的基础上进一步研究,将扁平足进行分度。这种方式可以用于评价扁平足畸形的严重程度,但是此方法在临床操作中测量时较为困难,且难以建立统一的坐标系用于足印的分析和测量,临床上难以广泛应用。
足内侧纵弓的高度会受到多种因素的影响,建立完整而准确的评价方法,对于足弓形态的判断和临床诊断有重要的意义。足印分析技术已被各国学者广泛用于足弓形态的分析。但目前国际和国内都缺少不同严重程度扁平足足印图测量指标与 X 线测量指标的差异性研究,同样缺少不同严重程度的畸形与足印指标的相关性研究。目前无法通过足印测量指标对扁平足畸形的严重程度进行科学准确地评价。
本课题通过横断面调查研究,比较正常足与扁平足负重位 X 线及足印图的测量指标,研究足印角及足弓指数与内侧纵弓的相关性;探讨应用足印角及足弓指数评价内侧纵弓的可行性;为进一步开展扁平足的流行病学研究奠定基础。
一、纳入标准与排除标准
1. 纳入标准:( 1 ) 年龄>18 岁者;( 2 ) 存在足部超限负荷或足部肌肉韧带软弱者;( 3 ) 足部纵弓塌陷,足底扁平,足跟外翻,行或久站易感疲乏、疼痛和压痛者;( 4 ) 足印检查无弓状缺损区,并确定平足型和严重程度;( 5 ) X 线检查示足纵弓塌陷,跗趾骨者;( 6 ) 获得知情同意的患者。
2. 排除标准:( 1 ) 距骨第 1 跖骨角<-4° 的高弓足患者;( 2 ) 足部骨性手术史者;( 3 ) 类风湿性关节炎患者;( 4 ) 足部外伤致骨折史者;( 5 ) 先天性足骨发育排列异常。
二、一般资料
本研究共纳入 162 例 ( 308 足 )。部分患者之前有过其它外伤史致失去 1 只足而只保留了 1 只足,因而实为。其中男 44 例 ( 82 足 ),女 118 例 ( 226 足 )。年龄 18~73 岁,平均 57.6 岁。摄双足负重正侧位X 线片的患者,并收集其 Harris Mat 足印图。分别测量患者侧位 X 线片的距骨第 1 跖骨角、跟骨倾斜角、距骨倾斜角及距骨跟骨角。通过 Harris Mat 足印图测量其 C-S 指数和足印角。
三、研究方法
采用日本岛津 R-20J 型 X 线机进行 X 线投照,同时采用 Kodak Direct View CR900 图像采集系统对数据进行成像处理。足标准负重侧位 X 线图像的采集,由本课题组指派 1 名实验员协助放射科技师拍摄足标准负重正侧位 X 线片,以确保每张 X 线片符合科研要求。在实验过程中,每张 X 线图像均由同一人进行测量,避免不同人对于测量参考点选取的不同而产生误差。按照文献的方法对患者 X 线图像进行测量[5],并应用 AutoCAD2010 专业测量软件辅助测量 ( 图 1 )。
通过 Harris Mat 足印平板收集患者的 Harris Mat足印图。Harris Mat 足印图的采集由课题组专业人员按照标准统一收集并整理。按照文献提供的方法[9,14]测量 Clarke 角和 C-S 指数 ( 图 2 )。
距骨第 1 跖骨角是评价足弓高度的重要指标,将所收集的数据按照正常足:( +4°~-4° ),轻度扁平足:( 4°~15° ),中度扁平足:( 15°~30° ),重度扁平足:>30° 的标准将足的类型进行分类[9]( 图 3 )。对正常足弓组,轻度扁平足组,中度扁平足组和重度扁平足组的内侧纵弓各测量与其对应的足印角和C-S 指数统计学检验。并对侧位 X 线测量指标与足印图测量指标的相关性进行统计学分析,从而确定足印图在判断内侧纵弓中的指导意义。
四、统计学处理
采用 SPSS 15.0 软件对各测量指标进行统计学分析。定量资料以 x-±s 表示,两组定量资料的组间比较采用 t 检验,左右足的各指标比较采用配对 t 检验,多组定量资料的比较采用单因素方差分析,各指标的相关性分析采用 Pearson 相关分析,以 P<0.05 为差异有统计学意义。
图 1 侧位 X 线测量指标:角 1,距骨第 1 跖骨角;角 2,跟骨倾斜角;角 3,距骨倾斜角;角 4,距骨跟骨角Fig.1 Measurement indexes on lateral X-ray films: Angle 1: Talofi rst metatarsal angle; Angle 2: Calcaneal pitch angle; Angle 3: Talus tilt angle; Angle 4: Talocalcaneal angle
图 2 Clarke 角 ( a ) C-S 指数 ( c / b% )Fig.2 Clarke angle ( a ) and C-S index ( c / b% )
图 3 距骨第 1 跖骨角 ( Meary 角 ) 对扁平足的分类Fig.3 Classification of flatfeet by the talo-first metatarsal angle ( Meary angle )
一、各指标在不同性别和左右足间差异性比较
1. 各指标不同性别间差异性比较:足印角,C-S 指数,距骨第 1 跖骨角,跟骨倾斜角,距骨倾斜角,距骨跟骨角这 6 个指标在不同性别之间差异无统计学意义 ( 表 1 )。
表 1 各指标在不同性别比较 ( x- ± s )Tab.1 Comparison of indexes in different genders ( x- ± s )
2. 各指标左右足比较:按照左右足对受试者进行分组。对所统计的数据进行配对 t 检验进行分析。通过统计学检验可以得出结论距骨第 1 跖骨角的均数左侧均小于右侧,且二者差异有统计学意义 ( P<0.05 ),而对于足印角,C-S 指数,跟骨倾斜角,距骨倾斜角,距骨跟骨角这 5 个指标的分析结果显示,左右足差异无统计学意义 ( P>0.05 ) ( 表 2 )。
3. 各指标在不同 BMI 之间差异性的比较:通过不同 BMI 指数与各指标的统计学分析显示,不同BMI 指数间差异存在统计学意义的指标有:左 / 右距骨第 1 跖骨角、左距骨第 1 跖骨角、左 / 右足印角,其余指标在不同 BMI 指数间差异均无统计学意义 ( 表 3 )。
二、不同类型足的组间比较
由于左右足的距骨第 1 跖骨角之间差异有统计学意义,故对左右足进行分类研究。对各组之间的足印角,C-S 指数,跟骨倾斜角,距骨倾斜角,距骨跟骨角进行单因素方差分析。
足印角随着扁平足严重程度的增加而减小,且组间比较差异有统计学意义,C-S 指数随着扁平足严重程度的增加而增大,且组间比较差异有统计学意义。跟骨倾斜角、距骨倾斜角、距骨跟骨角 3 个指标在各组间比较差异无统计学意义,也未见明显的变化趋势 ( 表 4,5 )。
表 2 各指标左右足的比较 ( x- ± s )Tab.2 Comparison of indexes of the left and right feet ( x- ± s )
三、各测量指标之间相关性分析
距骨第 1 跖骨角与足印角呈负相关关系,距骨第 1 跖骨角与 C-S 指数呈正相关关系;足印角与C-S 指数呈负相关关系,足印角与跟骨倾斜角呈正相关关系,相关系数为 0.326;跟骨倾斜角与距骨倾斜角呈负相关关系;距骨倾斜角与距骨跟骨角呈正相关关系 ( 表 6,7 )。
一、影响内侧纵弓的因素
足弓的形成和维持受到多方面因素的影响。年龄,体重,性别以及工作都会影响足弓。本研究所选择的患者年龄均为>18 岁的成年人,足弓的发育均已完全,从而排除了生长发育 ( 年龄 ) 对于足弓高度的影响。
表 3 各指标在不同 BMI 之间差异性的比较 ( x- ± s )Tab.3 Comparison of indexes in different BMI groups ( x- ± s )
表 4 右足 5 个指标的不同扁平足程度间比较 ( x- ± s )Tab.4 Comparison of 5 indexes of the right foot among the 4 groups ( x- ± s )
表 5 左足 5 个指标的不同扁平足程度间比较 ( x- ± s )Tab.5 Comparison of 5 indexes of the left foot among the 4 groups ( x- ± s )
表 6 右足各指标的相关性分析 ( Pearson 直线相关系数 r )Tab.6 Correlation analysis of indexes of the right foot ( Pearson linear correlation coeff i cient r )
表 7 左足各指标的相关性分析 ( Pearson 直线相关系数 r )Tab.7 Correlation analysis of indexes of the left foot ( Pearson linear correlation coeff i cient r )
前人的研究发现,足内侧纵弓高度男性与女性差异有统计学意义,且男性内侧纵弓高度较女性低。Inui[15]通过足印角和 C-S 指数的研究发现,未成年人中,男性的内侧纵弓高度较女性的内侧纵弓高度要低;Sadeghi-Demneh 等[16]认为这样的差异可能与遗传因素有关。有研究通过对女生的足印图研究发现[17],足弓的高度在 20~40 岁时达到峰值,之后随着年龄的增长而逐渐降低。成年男性的骨骼和韧带较女性更为强韧,女性由于绝经期后激素水平的变化会进一步导致韧带松弛,使其足弓高度进一步下降。本研究中男性与女性患者,其侧位 X 线各测量指标及足印角和 C-S 指数差异无统计学意义。这是由于本实验的受试者平均年龄为 57.6 岁,大于其它先关研究的平均年龄,随年龄的增长和女性韧带的松弛,使遗传因素所造成的差异相应减小。
此外,体重也是影响扁平足形成的一个重要因素,正如本研究结果所示,左 / 右距骨第 1 跖骨角、左距骨第 1 跖骨角、左 / 右足印角在不同 BMI指数间存在显著差异,而且 BMI 为 18.5~24.99 和BMI<18.5 患者指标值分别与 BMI>25 患者值差异均有统计学意义 ( P<0.05 ),可能的原因是超重人群单足支撑的时间比 BMI 正常及低体重的人群单足支撑时间短,而且左右摆幅会明显大于体重正常的人群,同时高 BMI 人群重心移动的面积以及足内翻机率也越大[18]。
Gilmour[19]在研究 X 线和足印图关系时发现,左右足的足弓指数和舟骨水平高度差异有统计学意义。他认为这样的差异可能是一种正常的生长差异,与肢体偏好无关,而在临床工作和研究中,这样的差异并没有临床意义,并没有进行左右足的分组研究。本研究结果显示左右足的距骨第 1 跖骨角存在显著差异,这可能是受试者的生长差异所导致的。本实验对左右足进行分组分别进行了研究,结果显示两左右足一致,差异无统计学意义。
二、足印分析与 X 线测量的关系
目前对于扁平足的临床诊断并没有统一的标准。Gould[8]认为扁平足的距骨第 1 跖骨角>4°。Ikoma 通过研究认为足弓降低时跟骨倾斜角为 10°~20°[20]。通过跟骨倾斜角,距骨倾斜角,以及距骨跟骨角并没有对于扁平足严重程度的分型。本研究结果表明,跟骨倾斜角,距骨倾斜角和跟骨距骨角其组间差异无统计学意义。由此可见,通过跟骨倾斜角,距骨倾斜角和跟骨距骨角无法判断扁平足畸形的严重程度。
足印分析技术广泛应用于扁平足内侧纵弓的研究。通常应用足印角和 C-S 指数,对足印图进行测量和分析。Kanatli 研究发现足印图测量所获得的参数,与应用 X 线分析扁平足所测量的角度之间有显著的相关性[21]。Chen[22]应用电容式足印克服了传统墨水足印图的缺点,并且通过计算机进行辅助测量和分析,使测量的数据更加准确而科学。他通过对足印图和 X 线测量的分析发现,足印图可以用于评价扁平足内侧纵弓。Queen[23]研究足印、X 线和体格检查,三者间的关系,认为舟骨高度与足印所确定足长的比值是评价内侧纵弓的最佳指标。
本研究发现,不同严重程度的扁平足,其足印角和 C-S 指数差异有统计学意义;距骨第 1 跖骨角与足印角呈负相关关系,距骨第 1 跖骨角与 C-S 指数呈正相关关系。本实验首次提出了不同严重程度扁平足,其足印图测量指标的差异性,填补了目前国际上研究的空白,并进一步证明了扁平足内侧纵弓与足印角及 C-S 指数的相关关系。
足弓的高度会受到多种因素的影响,建立完整而准确的测量方法,对于足弓形态的判断和临床诊断有重要的意义。足印分析技术已被各国学者广泛用于足弓形态的分析。但是足印分析并不能很好地体现出足的各部分组成及其位置关系,难以分析造成扁平足的原因。对于骨性结构的判断以及手术方案的选择,还需要进一步的影像学检查,为进一步流行病学研究奠定了基础。
扁平足是人群中常见的足踝外科疾病,早期诊断和治疗扁平足对患者的预后十分重要。本研究发现不同严重程度扁平足的足印角和 C-S 指数存在显著差异;距骨第 1 跖骨角与足印角呈负相关关系,与 C-S 指数呈正相关关系。足印图测量结果有助于扁平足的早期诊断和分级,可以通过足印角和 C-S指数进一步判断扁平足的严重程度。通过研究和测量我国居民的内侧纵弓及与足印图指标的相关性,为进一步扁平足的流行病学研究奠定了基础。
[1] Yasui Y, Tonogai I, Rosenbaum AJ, et al. Use of the arthroereisis screw with tendoscopic delivered platelet-rich plasma for early stage adult acquired fl atfoot deformity[J]. Int Orthop, 2017, 41(2):315-321.
[2] 朱静华, 丛林. 扁平足的防治[J]. 田径, 2015, 3:54-55.
[3] Yontar NS, Ogut T, Guven MF, et al. Surgical treatment results for flexible flatfoot in adolescents[J]. Acta Orthop Traumatol Turc, 2016, 50(6):655-659.
[4] 何凯, 王愉思, 刘宏. 关于扁平足测量方法及评估指标的研究与进展[J]. 世界最新医学信息文摘, 2014, 14(7):58-59.
[5] 尚宪刚, 董军, 张兆臣, 等. 基于足印影像的扁平足检测方法研究[J]. 中国医学装备, 2012, 9(9):4-7.
[6] Yoshioka N, Ikoma K, Kido M, et al. Weight-bearing threedimensional computed tomography analysis of the forefoot in patients with fl atfoot deformity[J]. J Orthop Sci, 2016, 21(2): 154-158.
[7] Chen Y, Zhang K, Qiang M, et al. Maintenance of longitudinal foot arch after different mid/hind-foot arthrodesis procedures in a cadaveric model[J]. Clin Biomech (Bristol, Avon), 2014, 29(2):170-176.
[8] Gould N, Schneider W, Ashikaga T. Epidemiological survey of foot problems in the continental united states: 1978-1979[J]. Foot Ankle, 1980, 1(1):8-10.
[9] Cody EA, Williamson ER, Burket JC, et al. Correlation of talar anatomy and subtalar joint alignment on weightbearing computed tomography with radiographic fl atfoot parameters[J]. Foot Ankle Int, 2016, 37(8):874-881.
[10] Umar MB, Tafida RU. Prevalence of flatfoot and anthropometric comparison between fl at and normal feet in the Hausa ethnic group of Nigeria[J]. J Am Podiatr Med Assoc, 2013, 103(5):369-373.
[11] Forriol F, Pascual J. Footprint analysis between three and seventeen years of age[J]. Foot Ankle, 1990, 11(2):101-104.
[12] Grebing BR, Coughlin MJ. Evaluation of Morton’s theory of second metatarsal hypertrophy[J]. JBJS, 2003, 86-A(7): 1375-1386.
[13] Coughlin MJ, Kaz A. Correlation of Harris mats, physical exam, pictures, and radiographic measurements in adult fl atfoot deformity[J]. Foot Ankle Int, 2009, 30(7):604-612.
[14] Pauk J, Ihnatouski M, Najafi B. Assessing plantar pressure distribution in children with flatfoot arch: application of the Clarke angle[J]. J Am Podiatr Med Assoc, 2014, 104(6): 622-632.
[15] Inui K, Ikoma K, Imai K, et al. Examination of the correlation between foot morphology measurements using pedography and radiographic measurements[J]. J Foot Ankle Surg, 2017, 56(2):298-303.
[16] Sadeghi-Demneh E, Jafarian F, Melvin JM, et al. Flatfoot in school-age children: prevalence and associated factors[J]. Foot Ankle Spec, 2015, 8(3):186-193.
[17] 蒋建新, 蒋涵芝. 女生扁平足现状调查与及时干预矫正研究[J]. 继续医学教育, 2016, 30(2):99-100.
[18] 李圆. 超重对中老年人群步态特征和平衡功能的影响[D]. 首都体育学院, 2015, 5:1-6.
[19] Gilmour JC, Burns Y. The measurement of the medial longitudinal arch in children[J]. Foot Ankle Int, 2001, 22(6): 493-498.
[20] Ikoma K, Ohashi S, Maki M, et al. Diagnostic characteristics of standard radiographs and magnetic resonance imaging of ruptures of the tibialis posterior tendon[J]. J Foot Ankle Surg, 2016, 55(3):542-546.
[21] Kanatli U, Yetkin H, Cila E. Footprint and radiographic analysis of the feet[J]. J Pediatr Orthop, 2001, 21(2):225-228.
[22] Chen CH, Huang MH, Chen TW, et al. The correlation between selected measurements from footprint and radiograph of fl atfoot[J]. Arch Phys Med Rehabil, 2006, 87(2):235-240.
[23] Queen RM, Mall NA, Hardaker WM, et al. Describing the medial longitudinal arch using footprint indices and a clinical grading system[J]. Foot Ankle Int, 2007, 28(4):456-462.
( 本文编辑:李贵存 )
A correlation study of Clarke angle and Chippaux-Smirak index with fl atfoot deformity
BAO Bei-xi, ZHANG Jian-zhong. Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, Beijing, 100730, China
ObjectiveTo investigate the relationship of Clarke angle and Chippaux-Smirak ( C-S ) index with the medial longitudinal arch and to explore the feasibility in the diagnose of fl atfoot deformity by using the Clarke angle and C-S index.MethodsA total of 162 subjects ( 308 feet ) were enrolled, whose weight-bearing anteroposterior and lateral X-ray films and Harris mat footprints of both feet were collected. On the weight-bearing lateral X-ray films, the talo-first metatarsal angle, calcaneal pitch angle, talus tilt angle and talocalcaneal angle were measured. On the Harris mat footprints, the Clarke angle and C-S index were measured. According to the talo -f i rst metatarsal angle, the subjects were divided into 4 groups: normal arch group, mild fl atfoot group, moderate fl atfoot group and severe fl atfoot group. The difference and correlation analyses were conducted between the medial longitudinal arch measurement results and the corresponding Clarke angle and C-S index.ResultsThe Clarke angles were ( 42.79 ± 6.93 ) °, ( 31.73 ± 8.44 ) °, ( 21.07 ± 12.6 ) ° and ( 5.50 ± 1.19 ) ° in normal arch group, mild fl atfoot group, moderate flatfoot group and severe flatfo ot group respectively, and the differences among them were statistically significant ( F = 63.90, P = 0.000 ). The C-S indexes were 0.37 ± 0.05, 0.41 ± 0.05, 0.46 ± 0.11 and 0.69 ± 0.20 in normal arch group, mild fl atfoot group, moderate fl atfoot group and severe fl atfoot group respectively, and the differences among them were statistically signif i cant ( F = 39.70, P = 0.000 ). There was a negative correlation between the talo-f i rst metatarsal angle and the Clarke angle, and the correlation coeff i cients were -0.646 for the left foot and -0.752 for the right foot. The talo-f i rst metatarsal angle and the C-S index were positively correlated, and the correlation coeff i cients were 0.514 for the left foot and 0.575 for the right foot. There was a significant correlation between the medial longitudinal arch and the Clarke angle and C-S index.ConclusionsThe Clarke angle and C-S index are reliable indicators to measure and evaluate the medial longitudinal arch. The footprint measurement results can be helpful in the early diagnosis and grading of fl atfeet, and further guide the secondary prevention of fl atfeet.
Flatfoot; Foot deformities; Clubfoot; Fo ot
10.3969/j.issn.2095-252X.2017.06.008
R682
作者单位:100730 北京,首都医科大学附属北京同仁医院
2016-08-26 )