新兵足底筋膜炎患者足底压力分布与步态特征

牛森 霍洪峰 赵焕彬

1 河北师范大学体育学院（石家庄050024）

2 商丘师范学院体育学院（商丘476000）

3 河北省人体运动生物信息测评重点实验室（石家庄050024）

足是人体在步行时最重要的承受体重和吸收来自地面冲击力的结构之一，是由26 块骨骼、33 个关节、126 条韧带以及肌肉和神经所组成的网状分层结构。它除了具有承受体重、缓冲和吸收冲击力等作用外，还具有产生走、跑、跳等的推动力以及协调和维持人体平衡等基本功能[1]。我国新兵入伍要进行3 个月军事训练，训练任务重，目标集中，训练强度大，导致军事训练伤高发。海军某部新兵入伍实战化训练期间训练伤发生率高达59.3%，陆军、空军、海军、武警的训练伤发生率为10%～20%，远高于《军事训练伤健康保护规定》要求的年发生率8%的上限[2]，损伤部位分布以脊柱及下肢关节居多，分别达23.5% 及32.8%[3]。本研究采用Footscan高频足底压力测试系统，对新兵足底筋膜炎患者进行步态足底压力测试与分析，并与正常足进行比较，为新兵足底筋膜炎患者的康复治疗、矫正和损伤预防提供理论依据和数据支撑。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以某军勤务支援旅和防空旅新兵左足足底筋膜炎患者19 名（损伤组）和健康新兵19 名（健康组）为研究对象，基本情况见表1。损伤组除左足患足底筋膜炎外无其它疾病。足底筋膜炎诊断标准依据美国物理治疗协会骨科分会临床实践指南（修订版）的诊断分类[4]，纳入标准：①足底内侧疼痛：在一段时间不活动后重新行走的最初几步最明显，负重时间延长后加重；②近期负重活动增加引发足跟痛；③跖筋膜近端附着处触诊疼痛等。健康组无任何相关疾病和运动障碍，身高、体重与损伤组相近，无显著性差异。两组测试前24 h内未参加剧烈运动，可以排除其它干扰，保证了所获取数据的真实和可靠性，全部纳入结果分析。

表1 研究对象基本情况表（±s）

表1 研究对象基本情况表（±s）

组别健康组（n=19）损伤组（n=19）年龄（岁）17.36 ± 0.34 17.24 ± 0.45身高（cm）172.43 ± 6.31 172.15 ± 5.45体重（kg）65.78 ± 4.13 66.29 ± 4.56鞋码41.34 ± 1.43 41.22 ± 1.36

1.2 研究方法

1.2.1 测试仪器

采用比利时生产的足底压力分布测试系统Footscan insol，测试频率500 Hz，传感器厚度2.2 mm，传感器密度4个/cm2。引出厚度1.5 mm，压力范围1～60 N/cm2，最小分辨率为25 g，一致性为±25 g。

1.2.2 检测方法

将Footscan 测力板放置在平整地板上，在测试板两端各放置延长跑道，测试前端放置4米延长跑道，结束端放置2米延长跑道，受试者均赤足，以其平常步态自然行走，测量3次，满足测试系统获得完整步态周期的足底压力分布图，左右足均获得测试数据。数据的采集与分析均使用与测试系统相匹配的软件Footscan7.0系统，分析过程将足底分为10个区域（见图1）：第1 趾骨、第2～5 趾骨、第1 跖骨、第2 跖骨、第3 跖骨、第4 跖骨、第5 跖骨、足弓、足跟内侧和足跟外侧，观察指标为足底各区域峰力值（max force）、达峰力值时间（time to max force）、负荷率（load rate）和冲量（impulse）等。足底各区域峰力值是足在支撑时间内足底各区域所受压力的最大值；达峰力值时间是足底各区域从触地到最大压力时的时间；负荷率是足底各区域峰力值除以达峰力值时间；冲量是指作用于物体的外力与外力作用时间的乘积。为减少体重差异对研究结果的影响，本研究对足底峰力值和冲量进行了数值除以体重的数据标准化处理，即峰力值/体重和冲量/体重。

1.3 统计学分析

本研究使用测试系统自带的分析软件Footscan7 gait 2nd generation，得到研究对象足底各区域原始数据和图形。对获得的原始数据用SPSS22.0软件进行分析处理，结果用均数± 标准差（±s）表示。组间、左右脚间数据参数比较采用独立样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 损伤组与健康组新兵足底各区域峰力值/体重比较

由表2 可知，损伤组左足峰力值/体重较大区域主要集中于足跟内侧、足跟外侧和第2 跖骨。健康组左足各区域峰力值/体重较大区域主要集中于足跟内侧、第1 跖骨、足跟外侧和第3 跖骨。损伤组左足峰力值/体重在第1、5 跖骨、足跟内侧和足跟外侧区域小于健康组（P＜0.01）；在第1趾骨、第2～5趾骨和第3、4跖骨区域峰力值/体重小于健康组（P＜0.05），仅足弓区域峰力值/体重大于健康组（P＜0.05）。损伤组左足第1、2跖骨和足跟内侧区域峰力值/体重小于右足（P＜0.01），在第1 趾骨，第3、4 跖骨和足跟外侧4 个区域，左足峰力值/体重小于右足（P＜0.05）。

2.2 损伤组与健康组新兵足底各区域达峰力值时间比较

由表3 可知，损伤组左足着地达峰力值时间大于健康组的区域分别是第1趾骨、第1跖骨和足跟外侧区域（P＜0.01）；在第2～5趾骨，第3、4跖骨，足弓和足跟内侧5 个区域着地达峰力值时间大于健康组（P＜0.05）。损伤组左足足跟外侧区域着地达峰力值时间大于右足（P＜0.01）；在第1 趾骨，第2、3 跖骨，足跟内侧4 区域达峰力值时间大于右足（P＜0.05）。

表3 两组新兵足底各区域达峰力值时间比较（ms）

2.3 损伤组与健康组新兵足底各区域负荷率比较

由表4 可知，损伤组和健康组负荷率较大区域主要集中在足跟内侧、足跟外侧和足弓。损伤组左足各区域负荷率在第1 趾骨和足跟内侧区域小于健康组（P＜0.01）；在第2～5趾骨、第1跖骨、足弓和足跟外侧区域也小于健康组（P＜0.05）。损伤组在第2～5 趾骨，第4、5 跖骨区域负荷率左足小于右足（P＜0.05）；左足第1跖骨区域负荷率小于右足（P＜0.01），但左足足弓区域负荷率大于右足（P＜0.01）。

表4 两组新兵足底各区域负荷率比较（N/ms）

2.4 损伤组与健康组新兵足底各区域冲量/体重比较

由表5 可知，损伤组左足足跟内侧区域所受冲量最大，其它区域冲量由大到小依次是足弓、第4 跖骨、第3跖骨、足跟外侧、第5跖骨、第2跖骨、第1跖骨、第1趾骨和第2～5 趾骨。损伤组左足在第1 趾骨和足跟外侧区域冲量/体重值小于健康组（P＜0.01），足弓区域冲量/体重值大于健康组（P＜0.01）；在第2～5 趾骨、第1 跖骨区域冲量/体重小于健康组（P＜0.05），足跟内侧冲量/体重大于健康组（P＜0.05）。损伤组左足第1 跖骨区域冲量/体重小于右足（P＜0.01），足弓区域冲量/体重大于右足（P＜0.01）。在第1趾骨、第2～5趾骨，第2、5跖骨和足跟外侧区域所受冲量/体重小于右足（P＜0.05），仅足弓内测区域大于右足（P＜0.05）。

表5 两组新兵足底各区域冲量/体重比较（N·s/kg）

3 讨论

3.1 新兵足底筋膜炎与压力分布特征

足底筋膜炎又称足跟疼痛综合症，是由于足弓结构异常，生物力学异位导致足底的肌腱或筋膜发生微损伤，进而导致功能性退变，并最终引发足跟部的疼痛与不适，也是足跟疼痛中最常见的疾病[5]。足底筋膜炎一般均为无菌性炎症，有时剧烈且具有持续性。足底筋膜起于足跟骨结节，延伸并止于脚趾间的纤维组织处，足底筋膜是足底内部肌肉的附着点，对肌肉、血管和神经组织都具有良好的保护作用，在跖趾关节背屈时对足跟、跖骨、跖趾关节进行牵拉，增加了足弓角度，对足弓起着重要的稳定和维持作用[6]。人体正常行走包括肢体和躯干的运动、足的支撑以及身体重心的转移等阶段，人体在运动状态下身体重心是不断改变的，但无论在何种状态下都要保持身体的平衡和稳定的移动，保持支撑和身体重心的动态平衡，这个过程需要运动器官、神经调节功能的密切配合[7]。人在走、跑、跳、站立等过程中，足的各个解剖区域承受着人体大部分质量并维持和调节人体平衡，测试这些区域的力，可获取足、下肢乃至全身的生理、结构及功能等信息[8]。FScan足底压力步态分析仪正是测量人站立或行走中足底接触面压力分布的系统[9]。

峰力值是反映足底压力分布的重要指标，峰力值的大小和部位对足部损伤的发生具有重要影响。负荷率表示压强的变化快慢，是足底各区域的负荷变化速率，其变化越快，局部承受压力越大。损伤组新兵患病足底各区域峰力值、负荷率值明显低于健康组，形成这一结果的原因与患病足由于疼痛导致的发力不足有关。足底筋膜炎患者为减小疼痛或不适感从而产生自我保护机制，足底着地时步幅相应变小，着地点靠近身体重心，着地角度更大，步速相应减慢；在支撑阶段时，力量不足，动作缓慢，髋、膝、踝伸展不充分，这样就降低了着地时足底的冲击力。损伤组患病足和健康组足底最大峰力值均集中在足跟内侧，但前脚掌区域患病足峰力值集中在第2跖骨，健康组峰力值集中在第1跖骨。Nurse[10]研究认为，在足的第1跖骨部位，触觉感受器特别敏感，脚掌内侧的高压力可有效增强第1趾骨、第1 跖骨部位的触觉感受器，这两个区域的触觉感受器对维持人体平衡起到重要作用，因此，前脚掌内侧区域的峰力值较大可以达到使人体及时反馈-修正姿势-维持平衡的作用。故损伤组患病足峰力值集中区域与健康组不同。

达峰力值时间反映了行走速度，同时也反映移动的连贯性以及损伤程度。损伤组新兵患病足底各区域达峰力值时间均晚于健康组对应区域，特别是着地达峰力值时间比较，差异具有统计学意义（P＜0.01）的区域是在第1 趾骨、第1 跖骨和足跟外侧区域，患病组自身左右足比较也同样表现为足底各区域达峰力值时间较晚，患病足足跟外侧区域着地达峰值时间也大于右足（P＜0.01）。这与损伤组新兵患病足难以承受较大压力，为了减缓足底不适或疼痛，相应增加着地时间而缓解过多压力有关。

冲量表示力在一定时间内对足底各区域连续作用所产生的积累效应[11]，足底各区域冲量的大小受每个区域压力值和接触时间两个因素的影响[12]。损伤组和健康组新兵左足足底各区域冲量比较分析发现，损伤组足跟内侧、足弓和第5跖骨区域冲量大于健康组，其他区域冲量小于健康组。形成这一结果的主要原因是患病足着地时间长，前脚掌蹬伸无力，或由于不适和疼痛使足底着地方式发生改变，足跟和足弓接触地面时间长，因此表现出较高的冲量，而其它区域冲力较小，则冲量值响应变小。

3.2 新兵足底筋膜炎的原因分析

足底压力的测量广受科研和临床实践重视，其可用于辨别正常和异常步态、区别足形态，并且是评估足部矫正或治疗是否成功的有效指标之一[13-15]。新兵在军事训练中走、跑、跳、攀爬和军姿站立等训练时间长，训练科目多，运动负荷大，导致足的过度使用，引起足底筋膜的生物力学发生改变，甚至是超出了其承受力量极限，继而引发足底筋膜纤维发生病变，如撕裂、退变，甚至由于长期在应力牵拉下产生纤维断裂、水肿，在得不到充分休息和恢复的情况下，周而复始，足底筋膜长期疲劳累积产生慢性纤维组织炎症。主要表现为：早起足刚着地行走时出现疼痛，稍活动后会有减轻，但负重时疼痛加剧，进而引起步态不良，改变人体生物力学结构。

4 总结

本研究结果表明，新兵患病足各区域峰力值、负荷率值明显偏低，达峰力值时间较长，足跟和足弓接触地面时间长，因此表现出较高的冲量，而其它区域冲量值较小，这与新兵患病足由于疼痛和不适导致发力不足、承受力变小、前脚掌着地方式发生改变有关。因此，在新兵训练中发现上述症状后，应采取积极的恢复与治疗手段，及时调整训练方案，提升预防、康复和训练效果。