后足力线的不同测量方法比较研究

王俊秀 包贝西

足踝部疾病常常表现为后足内翻或外翻畸形，而这些畸形又是导致足部和踝关节疾病的公认原因，并可能导致关节退行性疾病[1]。通过保守或手术治疗改变足部力线是治疗足踝部畸形的基本目标。术前需要一种简便且可靠的方式对患者进行足部力线进行评估。临床医生可通过，体格检查测量[2]、足印图外翻指数[3]、后足长轴位 X 线[4]和 Saltzman 位 X 线[5]等多种方法对后足力线进行 评估。

通过体格检查的方法评价后足力线，通过量角器的负重位测量是医生在日常门诊中最为常用的方式。与体格检查不同，足印图外翻指数的测量是一项基于站立位足印图的定量测量方式。由于外翻指数是一种与动态测量相关的静态测量，因此被称为静态后足功能测量[6]。

由于足踝部骨性结构的重叠，常规的踝关节负重前后位 X 线片无法显示后足力线[7]。Harris 等[8]率先进行足正位 X 线检查，后来 Kleiger 等[9]对其进行了改进，形成了现在所谓的跟骨长轴位 X 线。这一检查方法可显示跟骨与胫骨的关系，并能很好地显示距下关节。1976 年 Cobey[10]首先提出了后足矫正位 X 线的检查方法。此后 Saltzman 等[11]对其进行改良，形成了目前所应用的 Saltzman 位 X 线。这两种方法都是评价后足力线的影像学方法。

Saltzman 位 X 线被认为是评价后足力线的一种准确方式[11]，但也有学者指出 Saltzman 位 X 线在拍摄过程中，特别是在控制胫骨的旋转上有一定的困难[12-13]。且其检查需要专门的 X 线投照平台，在临床中难以推广。目前并无针对于体格检查、足印图外翻指数、后足长轴位 X 线及 Saltzman 位 X 线对后足力线测量结果的综合研究，后足长轴位 X 线评价后足力线的可靠性还需进一步验证。

本研究目的在于通过体格检查、足印图外翻指数、后足长轴位 X 线以及 Saltzman 位 X 线对患者后足力线进行评价，研究几种后足力线评价方法之间的相关关系。寻找评价后足力线简便而准确的方法。研究能否通过较为简便的后足长轴位 X 线替代 Saltzman 位 X 线进行临床诊断和手术评估。

材料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 2019 年 10～11 月我院骨科足踝门诊就诊的患者；( 2 ) 年龄 ＞ 18 岁者；( 3 ) 完整进行数据采集者。

2. 排除标准：( 1 ) 患者因各种原因无法完成数据采集者；( 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 ) 先天性足骨发育异常。

二、资料的采集和测量

本研究共纳入 10 例 ( 20 足 )。对患者双足分别通过体格检查，足印图外翻指数，后足长轴位 X 线及 Saltzman 位 X 线对患者后足力线进行评价，并对相应指标进行测量和记录。

1. 体格检查测量：患者站立位，取跟腱轴线以及跟骨轴线为角的两条边，取距骨结节位置为角的顶点，测量并记录跟骨外翻角 ( 图1 )。患者足跟外翻记录为正值，足跟内翻记录为负值[2]。

2. 足印图外翻指数：应用 Harris Mat 足印平板采集患者的 Harris Mat 足印图。患者单足站立于 Harris Mat 足印平板，采集足印图，并标记内踝及外踝于足印图上的投影 ( 图2 )。对所采集的足印图采用 Rose 的方法[3]进行测量并计算足外翻指数 ( 图3 )。

3. 后足长轴位 X 线：根据 Kleiger 所描述的方法进行后足长轴位 X 线拍摄[9]。患者站立于 X 线采集平板之上，使 X 线球管与水平面成 45°，患者身体前倾，使踝关节背伸 10°，投照中心位于后踝。对所拍摄的后足长轴位 X 线采用 Mikel 的方法[12]进行测量 ( 图4 )。

4. Saltzman 位 X 线：根据 Saltzman 所描述的方法进行 Saltzman 位 X 线拍摄[11]。本研究中患者双足站立于作者设计的 Saltzman 后足 X 线投照平台 ( 图5 )，使 X 线采集平板与水平面成 70°，X 线球管与水平面成 20°，投照中心位于后踝，投照范围包括足跟及胫骨远端。对所拍摄的 Saltzman 位 X 线，采用 Mikel 的方法[12]进行测量 ( 图6 )。

图1 体格检查法测量跟骨外翻角图2 应用 Harris Mat 足印平板采集患者的 Harris Mat 足印图图3 足印图外翻指数的测量和计算：足印图中足宽度 A，后足宽度 B，二者中点的连线即为足印图轴线 C。内踝于足印图的投影 M 与外踝足印图的投影 L，二者的连线与 C 相交于点 O，分别测量 ML 与 MO 长度。外翻指数 = ( 1 / 2 ML-MO ) × 100 / ML图4 后足长轴位 X 线的测量：取胫骨中远端相距 30 mm 的两条平行线 A 和 B，两线段中点的连线 E 即为胫骨轴线。做距跟骨最低点 7 mm 平行于水平面的线段 D，取其中外 1 / 3 点 d，再做距离跟骨最低点 30 mm 平行于水平面的线段 C，取其中点 c，点 c 和 d 的连线 F 为跟骨轴线。E 与 F 的夹角 G 即为跟骨外翻角。成角位于胫骨轴线腓侧为正值，成角位于胫骨轴线胫侧为负值图5 应用 Saltzman 后足 X 线投照平台进行 X 线拍摄Fig.1 Calcaneal valgus angle measured by physical examinationFig.2 Harris Mat footprintFig.3 The measurement and calculation of the hindfoot valgus index: foot width A; hindfoot width B; the line between the two midpoints was axis C. The projection M of the medial malleolus on the footprint; the projection L of the lateral malleolus on the footprint; the line of the two intersects with axis C at point O; the lengths of ML and MO were measured respectively. The hindfoot valgus index = ( 1 / 2 ML-MO ) × 100 / MLFig.4 The measurement of long axial view X-ray: take two parallel lines A and B 30 mm apart at the distal tibia, and the line E at the midpoint of the two lines was the tibial axis. A line D 7 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made, and then a line C 30 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made. The line F between point c and d was the axis of calcaneus. Angle G between E and F was the calcaneus valgus angle. Angle G at the fibular side of the tibia axial was considered as positive, while at the tibial side negativeFig.5 Saltzman view X-ray application

图6 Saltzman 位 X 线的测量：取胫骨中远端相距 30 mm 的两条平行线 A 和 B，两线段中点的连线 E 即为胫骨轴线。做距跟骨最低点 7 mm 平行于水平面的线段 D，取其中外 1 / 3 点 d，再做距离跟骨最低点 20 mm 平行于水平面的线段 C，取其中点 c，点 c 和 d 的连线 F 为跟骨轴线。E 与 F 的夹角 G 即为跟骨外翻角。成角位于胫骨轴线腓侧为正值，成角位于胫骨轴线胫侧为负值Fig.6 The measurement of Saltzman X-ray: make two parallel lines A and B 30 mm apart at the distal tibia, and the line E at the midpoint of the two segments was the tibial axis. A line D 7 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made, and then line C 20 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made. The points c and d were the midpoints of line C and D. The line F between point c and d was the axis of calcaneus. Angle G between E and F was the calcaneus valgus angle. Angle G at the fibular side of the tibia axial was considered as positive, while at the tibial side as negative

采用 Harris Mat 足印平板收集患者的 Harris Mat 足印图。Harris Mat 足印图的采集由培训后人员按照标准统一收集并整理。按照上述方法测量患者的足印图外翻指数。

采用日本岛津 R-20J 型 X 线机进行 X 线投照，放射源为 4 mAs 和 50 kv，焦距 100 cm。采用 Kodak Direct View CR900 图像采集系统对数据进行成像处理。X 线图像的采集，由 1 位培训后人员协助放射科技师拍摄标准后足长轴位 X 线片及 Saltzman 位 X 线片，以确保每张 X 线片符合研究要求。在实验过程中，每张 X 线图像均由 2 位培训后的研究人员进行测量。根据上述方法测量患者后足长轴位 X 线及 Saltzman 位 X 线，取 2 位研究人员测得结果的均值进行研究。

三、统计学处理

本次统计的结果采用 Epi-data 双录入与双核查来完成，对于连续型变量采用±s，中位数和四分位数间距进行统计描述，采用配对秩和检验进行假设检验 ( 不满足正态性分布或方差齐性 )，相关分析探索两个变量之间的相关方向和关联大小，Bland-Altman 检验两个变量的一致性程度。P＜ 0.05 为差异有统计学意义，所用的数据分析均采用 SPSS 24.0 完成。

结 果

一、误差分析

“体格检查”，“外翻指数”，“后足长轴位”和“Saltzman”测得的结果采用配对秩和检验，结果显示统计量Z1= -1.702，P1= 0.089，Z1= -1.157，P1= 0.247，Z1= -1.589，P1= 0.112，差异均无统计学意义 ( 表1 )。

表1 误差分析Tab.1 Error analysis

二、相关分析

以“Saltzman”为 X 轴，“体格检查”，“外翻指数”，“后足长轴位”为 Y 轴，绘制散点图，给出相关系数；经过正态性检验，发现采用“Saltzman”，“体格检查”，“外翻指数”，“后足长轴位”的方法测量的数据均不符合正态分布的要求，因此采用 Spearman 积秩相关系数分析两个变量间的相关性，结果显示体格检查与 Saltzman 位 X 线测量结果之间的相关系数为 0.500 ( 95%CI-0.029%～0.822%，P= 0.025 )，差异有统计学意义，二者之间存在相关关系。

外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果之间的相关系数为 -0.397 ( 95%CI-0.754%～0.108%，P＞ 0.05 )，差异无统计学意义，二者之间无相关关系。

后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线测量结果之间的相关系数分别为 0.589 ( 95%CI0.123%～0.834%，P= 0.006 )，差异有统计学意义，二者之间存在相关关系 ( 表2 )。

表2 两种方法间相关分析结果Tab.2 Correlation analysis results between two methods

三、检测结果的 Bland-Altman 分析

图7显示，5% ( 1 / 20 ) 的点在 95% LoA 之外；在一致性界限范围以内，Saltzman 位 X 线测量结果和体格检查结果相比，差值的绝对值最大为 15.422 ( 图7 中最上面的点 )，差值平均值为 -4.85 ( -9.6906，-0.0093 )。体格检查和 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性。

图7 Saltzman 位 X 线与体格检查测量结果 Bland-Altman 图Fig.7 Bland-Altman plot of Saltzman view and physical examination measurement results

图8 显示，10% ( 2 / 20 ) 的点在 95% LoA 之外；在一致性界限范围以内，Saltzman X 线测量结果和足印图外翻指数结果相比，差值的绝对值最大为 42.841 ( 图中最上面的点 )，差值平均值为 1.6434 ( -8.1940，11.4808 )。足印图外翻指数和 Saltzman 位 X 线测量结果一致性一般。

图8 Saltzman 位 X 线与足印图外翻指数测量结果 Bland-Altman 图Fig.8 Bland-Altman plot of Saltzman view and footprint valgus index measurement results

图9 显示，5% ( 1 / 20 ) 的点在 95% LoA 之外；在一致性界限范围以内，Saltzman X 线测量结果和后足长轴位 X 线结果相比，差值的绝对值最大为 18.2842 ( 图9 中最上面的点 )，差值平均值为 2.950 ( -0.7115，6.6115 )。后足长轴位 X 线和 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性。

图9 Saltzman 位 X 线与后足长轴位 X 线测量结果 Bland-Altman 图Fig.9 Bland-Altman plot of Saltzman view and hindfoot long axial view measurement results

讨 论

正常人胫骨轴线应与跟骨轴线平行，但跟骨轴线位于胫骨轴线腓侧 5～10 mm4。多种足踝部的疾病都可以表现为后足的畸形，包括扁平足，高弓足，骨折畸形愈合和距下关节炎等。后足力线的评价对于临床诊断，术前评估有重要的作用。手术的最终目的是重建足部力线，通常是恢复后足中立位。因此，快速、准确地评估后足力线对临床有重要的指导意义。

本研究体格检查、足印图外翻指数和后足长轴位 X 线测量结果与 Saltzman 位 X 线测量结果的相关关系，其结果显示体格检查和后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线测量结果存在显著相关关系，而足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果无显著相关关系。本研究还分析了体格检查、足印图外翻指数和后足长轴位 X 线测量结果与 Saltzman 位 X 线测量结果的一致性程度。其结果显示体格检查和后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性，而足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果一致性一般。

Sober 等[14]通过体格检查方法对后足力线进行评价，其结果显示后足外翻角度平均为 4° ( 0°～9° )。其它研究中后足外翻角度平均为 ( 3.7°～11.0° )[3,15]。 本研究中，体格检查所测得的后足外翻角平均为 2.75° ( SD = 16.06 )，结果小于其它既往研究，这可能是由于本研究所选择的研究对象均为门诊患者，研究对象所存在的足部疾患可能是导致本结果出现的原因。

既往研究结果显示通过体格检查测量跟骨外翻，其准确性仅为 X 线测量的 48%。目前多项研究结果表明 X 线测量的方法较体格检查测量方法更为可靠[11,16-17]。Slullitel 等[18]研究结果显示，体格检查测量与 X 线检查评估后足力线的结果仅为弱相关关系。体格检查测量准确性低的原因包括：体表标志点确定不准确；足部软组织及韧带对测量的影响，稳定性差；测量结果受不同测量者影响大，可重复性差[19]。本研究结果显示体格检查与 Saltzman 位 X 线测量结果存在显著相关关系 (r= 0.50，P＜ 0.05 )，且体格检查和 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性。产生这一不同的原因在于，Slullitel 将跟骨外侧壁作为跟骨轴线。尽管这一方法在临床上有所应用[7,20]，但笔者认为用这种方法确定的跟骨轴线不能很好地代表跟骨复杂的三维结构。尽管临床体格检查法不如影像学方法可靠且可重复，但体格检查仍然是门诊筛查的有效检查方法[21]。

本研究结果显示足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果无显著相关关系 (r= -0.397，P＞ 0.05 )，足印图外翻指数和 Saltzman 位 X 线测量结果一致性一般。Rose 等[3]阐述了通过 Harris Mat 足印图测量外翻指数的方法。2005 年，Lamm 等[22]通过足印图外翻指数和 Saltzman 位 X 线的方法对后足力线进行评价，认为足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果存在着相关关系。这与本结果不同，其原因可能是由于足印图外翻指数及 Saltzman 位 X 线的测量方式与本研究存在不同，这种测量方法的差异可能导致了研究结果的不同。Kanatli 等[23]通过对于 261 例青少年儿童足印的测量发现：外翻指数与跟骨外翻角显著性相关。本研究的对象为 ＞ 18 岁的成年人，而 Kanatli 的对象为青少年儿童，青少年儿童足部发育的不完全可能是造成结果不同的原因。笔者认为，尽管通过足印图测量外翻指数评价后足力线是一种可行的方法，但其结果的准确性还存在争议。

后足长轴位 X 线和 Saltzman 位 X 线是临床评价后足力线的影像学方法。本研究结果显示后足长轴位 X 线及 Saltzman 位 X 线评价后足力线的结果存在显著相关关系 (r= 0.589，P＜ 0.05 )。这与 Cesar 等[24]的研究结果相一致，但其研究结果仅仅针对存在后足外翻的 Ⅱ 期成人获得性扁平足，本研究较 Cesar 等的研究对象更为全面。Saltzman 等[11]应用 Saltzman 位 X 线评价后足力线，其观察者间相关系数为 0.97，两种方法具有良好的相关性。Neri 等[25]和 Williamson 等[26]研究认为 Saltzman 位 X 线与后足长轴位 X 线具有显著相关关系，但 Saltzman 位 X 线其观察者间可靠性更高，故推荐采用 Saltzman 位 X 线评价后足力线。但 Reilingh 等[12]和 Buck 等[27]的研究结果显示足长轴位 X 线较 Slatzman 位 X 线有更好的观察者信度，故推荐采用后足长轴位 X 线进行后足力线的影像学评估。本研究结果显示，后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线其测量结果存在显著相关关系，且后足长轴位 X 线和 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性。笔者认为这两种测量方法均可用于患者后足力线的测量。这两种方法的不同在于 X 线的投照角度不同，导致跟骨在 X 线片上的影像长度不同，后足长轴位 X 线跟骨长轴较 Saltzman 位 X 线跟骨长轴更长，用于测量的两条标记线间距更大，这使得后足长轴位 X 线测量过程中的误差对跟骨轴线角度的影响更小，测量也更为容易。同时，也有学者指出 Saltzman 位 X 线在拍摄过程中，特别是在控制胫骨的旋转上有一定的困 难[12-13]。这也影响了测量结果的可信度。后足长轴位 X 线较少受到肢体旋转的影响，相比 Saltzman 位 X 线其可靠性更高[12]。此外，后足长轴位 X 线的投照在手术中更容易实现，也便于术者在术中对患者后足力线进行评价。因此，推荐采用后足长轴位 X 线对患者后足力线进行评价。

随着影像学技术的发展，越来越多的学者推荐采用 3D 影像技术评价后足力线，以减少从 3D 图像转化为 2D 过程中出现的误差[28]。Seltzer 等[29]曾通过 CT 技术对后足力线进行评价，并认为 CT 对后足力线的评价优于传统 X 线检查，但大多数患者的后足力线异常仅在行走和负重时出现，负重必不可少，传统的 CT 难以实现负重检查的要求。负重 CT 的出现解决了这一问题，有助于从三维的角度了解后足骨性结构的排列方式，从而更好的评价后足力线[30-34]。但负重 CT 由于价格昂贵，目前无法在临床大规模推广。

该研究也存在着不足之处。首先，研究的样本量较少。本研究的样本量为 10 例 ( 20 足 )；其次，本研究所选取的受试者均为门诊就诊患者，患者原发的足部畸形对测量结果可能产生影响，但旨在研究不同测量方法间的关系，因此笔者认为研究对象对研究结果无显著影响。

准确的临床和放射学评估是外科医生诊断及术前术后评价的基础。建立并优化一套针对后足力线标准的临床和影像学测量方法，可以使医生更准确的进行临床诊断并评估手术效果。本研究结果表明，足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果无显著相关关系，体格检查和后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线测量结果存在显著相关关系。足印图外翻指数与 Saltzman 位 X 线测量结果一致性一般，体格检查和后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线测量结果具有较好的一致性。后足长轴位 X 线与 Saltzman 位 X 线是评价后足力线准确的影像学方法。后足长轴位 X 线较 Saltzman 位 X 线不需要专用设备的辅助，测量方法较为简便，是一种评价后足力线的准确方法，值得临床应用及推广。