竇永濤DOU Yongtao

薛金娟2XUE Jinjuan

劉鴻宇1LIU Hongyu

陳雁卉3CHEN Yanhui

耿紹瑋1GENG Shaowei

CT評價跆拳道足部應力對足弓形態(tài)的影響

竇永濤1DOU Yongtao

薛金娟2XUE Jinjuan

劉鴻宇1LIU Hongyu

陳雁卉3CHEN Yanhui

耿紹瑋1GENG Shaowei

目的觀察跆拳道運動員足部應力對足弓形態(tài)的影響，為運動損傷康復影像解剖學和人類學提供依據(jù)。資料與方法選擇10名高水平跆拳道運動員作為跆拳道組，10名普通在校生作為對照組，均為男性。采用64層螺旋CT掃描受試者足部，三維重建后測量足內(nèi)外側(cè)縱弓角度、高度（足背高、弓高）、高度/長度、內(nèi)外側(cè)縱弓高度比、前弓角及后弓角。結(jié)果與對照組相比，跆拳道組右足（進攻足）外側(cè)縱弓角、內(nèi)/外側(cè)縱弓高度比均明顯增大（P＜0.05、 P＜0.01），外側(cè)縱弓高度、外側(cè)縱弓高度/長度、前弓角和后弓角均明顯減小（P＜0.01、 P＜0.001、P＜0.01、P＜0.01）。兩組內(nèi)側(cè)縱弓角、高度、高度/長度和足背高度均無顯著改變（P＞0.05），跆拳道組右足與左足之間內(nèi)、外側(cè)縱弓角、高度、高度/長度及足背高度、前弓角、后弓角、內(nèi)外側(cè)縱弓高度比均無顯著差異（P＞0.05）。結(jié)論足部長期經(jīng)受跆拳道運動應力可以使足弓形態(tài)發(fā)生特異性和適應性改變，表現(xiàn)為外側(cè)足縱弓呈現(xiàn)下降趨勢，并有足內(nèi)翻傾向，以右足（進攻足）最為明顯。

跆拳道；體育與訓練；足；體層攝影術(shù)，螺旋計算機；應力，物理；足弓

足弓發(fā)育及形態(tài)變化是少兒衛(wèi)生學、人類學、足外科學和運動醫(yī)學領(lǐng)域常見的問題，尤其是扁平足。各年齡段青少年扁平足發(fā)生率均較高，較20年前提高1.77～2.77倍，并隨年齡增長而遞減，大學生扁平足男、女發(fā)生率分別為24.42%和24.11%，近40年來大學生足弓高度呈下降趨勢[1-3]。另外，運動員及士兵在長期大負荷運動或行走期間足弓高度下降，有發(fā)生扁平足的趨勢[4]。跆拳道是以足部和下肢運動為主的典型的近體對抗性競技運動項目，是否存在扁平足傾向及是否影響運動成績尚未見報道。該項目足、踝、膝部運動損傷發(fā)生率較高，了解其骨關(guān)節(jié)形態(tài)特征對運動員選材和防治運動損傷具有一定的意義。以往足部目測方法誤差較大（足部軟組織厚度不一），本文運用CT和數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以在直視狀態(tài)下定量測評足弓各徑線，更為客觀地評價足弓特征，為防治運動損傷及影像解剖學研究提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取石家莊市體育運動學校和福州市體育運動學校10名參加2011年全國跆拳道冠軍賽的運動員，均為國家一級或健將運動員，并具有8年以上訓練史，進攻足均為右足，無足部嚴重損傷史。選取經(jīng)常參加體育運動的10名非體育專業(yè)在校大學生作為對照組，均為男性，兩組受檢者身高、體重和年齡差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。所有受檢者均知情同意并簽署知情同意書。

表1 兩組受檢者一般資料比較

1.2 儀器與方法 受試者取仰臥位，兩足并攏，足底垂直于地面。采用GE LightSpeed 64層螺旋CT機（蘇州大學第二附屬醫(yī)院提供）。掃描范圍：足尖至脛腓骨遠端；采集視野30 cm×30 cm，管電壓120 kV，管電流250 mA。探測器64×0.625 mm，螺距0.984∶1，進床速度98.4 mm/s。重建參數(shù)：層厚0.625 mm，重建間隔0.625 mm，重建算法采用標準算法和骨算法。

1.3 圖像測量方法及足弓指標參數(shù) 在圖像后處理工作站使用AW 4.4軟件對足部圖像進行后處理，采用表面陰影顯示法對圖像進行三維重建。經(jīng)切割、旋轉(zhuǎn)和平移后，對足骨三維圖像進行立體動態(tài)測量。在既往足弓圖像測量方法的基礎(chǔ)上[5,6]，選定以下10個足弓測量指標，見圖1。

測量指標：①內(nèi)側(cè)縱弓角∠cba：由跟骨最低點a至距舟關(guān)節(jié)最低點b作一直線，再由b至第一跖骨遠端最低點c作一直線，兩線的夾角。②外側(cè)縱弓角∠ade：由跟骨最低點a至跟骰關(guān)節(jié)最低點d作一直線，再由d至第五跖骨遠端最低點e作一直線，兩線的夾角。③足背高度h：足舟骨最高點到地面的距離，即由足舟骨（后緣）最高點f向水平基線ac作一垂直線。④內(nèi)側(cè)縱弓高度h1：內(nèi)側(cè)縱弓到地面的距離，即由距舟關(guān)節(jié)最低點b向水平基線ac作一垂直線。⑤外側(cè)縱弓高度h2：外側(cè)縱弓到地面的距離，即由跟骰關(guān)節(jié)最低點d向水平基線ae作一垂直線。⑥內(nèi)側(cè)縱弓高度/長度h1/ac：內(nèi)側(cè)縱弓高度與長度的比值，該比值大小與內(nèi)側(cè)足弓高度成正比，并與足長成反比，⑦外側(cè)縱弓高度/長度h2/ae：外側(cè)縱弓高度與長度的比值，該比值大小與外側(cè)足弓高度成正比，并與足長成反比。⑧前弓角∠dea：由跟骰關(guān)節(jié)最低點d至第五跖骨遠端最低點e作一直線，再由e至跟骨最低點a作一直線，兩線的夾角為前弓角。⑨后弓角∠dae：由跟骰關(guān)節(jié)最低點d至跟骨最低點a作一直線，再由a至第五跖骨遠端最低點e作一直線，兩線的夾角為后弓角。⑩內(nèi)外側(cè)縱弓高度的比值h1/h2：內(nèi)側(cè)縱弓高度與外側(cè)縱弓高度的比值，該比值大小與足內(nèi)/外翻及重力線位置相關(guān)。1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 17.0軟件，跆拳道組與對照組右足各測量指標比較采用協(xié)方差分析，跆拳道組右足和左足比較采用配對t檢驗，跆拳道組與對照組比較采用成組t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 內(nèi)側(cè)足縱弓（A）及外側(cè)足縱弓（B）測量點。1：脛骨；2：腓骨；3：距骨；4：跟骨；5：足舟骨；6：內(nèi)側(cè)楔骨；7：中間楔骨；8：外側(cè)楔骨；9：骰骨；a：跟骨最低點；b：距舟關(guān)節(jié)最低點；c：第一跖骨遠端最低點；d：跟骰關(guān)節(jié)最低點；e：第五跖骨遠端最低點；f：足舟骨最高點；h：足背高度；h1：內(nèi)側(cè)足縱弓高度；h2：外側(cè)足縱弓高度

2 結(jié)果

2.1 跆拳道組右足（進攻足）與對照組比較 跆拳道組18例（90%）內(nèi)側(cè)縱弓角為111°～130°；17例（85%）外側(cè)縱弓角為131°～150°，2例（10%）外側(cè)縱弓角＞150°。與對照組相比，跆拳道組右足外側(cè)縱弓角和內(nèi)外側(cè)縱弓高度比明顯增大（F=6.905、11.242, P＜0.05、P＜0.01），外側(cè)縱弓高度、外側(cè)縱弓高度/長度、前弓角和后弓角均明顯減?。‵=10.695、17.625、8.613、8.699, P＜0.01、P＜0.001、P＜0.01、P＜0.01），但內(nèi)側(cè)縱弓角、高度、高度/長度和足背高度差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。

2.2 運動員右足與左足比較 跆拳道組右足與左足相比，內(nèi)側(cè)縱弓角、內(nèi)側(cè)縱弓高度、足背高度、內(nèi)側(cè)縱弓高度/長度、外側(cè)縱弓角、外側(cè)縱弓高度、外側(cè)縱弓高度/長度、前弓角、后弓角、內(nèi)外側(cè)縱弓高度比差異均無統(tǒng)計學意義（t=－1.376～1.884, P＞0.05），見表2。

表2 跆拳道組與對照組右足各項參數(shù)比較

3 討論

足弓具有堅韌性和彈性，使足在離開地面時有一定的彈推力，利于彈（走）、跳、跑等各種運動，同時還防止足底血管和神經(jīng)受壓迫，緩沖地面對身體的沖擊，保護腦和內(nèi)臟器官免受震蕩等[7,8]。足弓分為內(nèi)側(cè)縱弓和外側(cè)縱弓，內(nèi)側(cè)縱弓由跟骨、距骨、足舟骨、楔骨和內(nèi)側(cè)跖骨構(gòu)成。外側(cè)縱弓由跟骨、骰骨和第五跖骨構(gòu)成。足在負重時主要通過三點與地面接觸，即后方的跟骨粗隆、前內(nèi)方的第一跖骨頭和前外方第五跖骨頭為最低點，使足成為具有彈性的“三腳架”結(jié)構(gòu)[9]，而且骨性結(jié)構(gòu)在該彈性支架中發(fā)揮的作用比軟組織大。

國內(nèi)外有關(guān)足弓的測量多采用足印法、比值法和劃線法，能夠簡單、方便地診斷扁平足[10]。X線為二維圖像，雖然能夠定量測量內(nèi)外側(cè)縱弓角等指標，但不能進行三維動態(tài)測量。本研究采用螺旋CT掃描，能夠直觀、立體地顯示足骨的復雜形態(tài)，并能三維任意旋轉(zhuǎn)，動態(tài)地測量足弓的各項指標[9,11]。

本研究結(jié)果表明，跆拳道運動員右足內(nèi)側(cè)縱弓角平均為（120.27±5.06）°，左足為（121.60±4.04）°，均在正常范圍111°～130°內(nèi)；右足外側(cè)縱弓角平均為（142.76±5.50）°，左足為（139.88±6.89）°，均在正常范圍131°～150°內(nèi)[12-14]。夏祖謐[12]報道，內(nèi)側(cè)縱弓角＞130°，同時外側(cè)縱弓角＞150°時可以診斷為扁平足，故本組跆拳道運動員并無扁平足發(fā)生。然而，內(nèi)側(cè)縱弓高度和角度能夠準確地評價足弓的形態(tài)結(jié)構(gòu)，比值法和三線法所測量的扁平足發(fā)生率最接近X線測量內(nèi)側(cè)縱弓角的結(jié)果，而非外側(cè)縱弓角[13,14]。本組跆拳道運動員內(nèi)側(cè)縱弓角與對照組相比無顯著差異，也說明本組跆拳道運動員無扁平足發(fā)生。跆拳道組外側(cè)縱弓角明顯大于對照組，提示跆拳道運動有致足弓下降的趨勢。由于運動員在訓練和比賽時長期處于頻繁跳躍狀態(tài)，并在跳躍時發(fā)力踢打，足弓長期承受巨大爆發(fā)力的牽拉，可使足部韌帶負荷過大，致使足弓高有下降傾向。

內(nèi)側(cè)縱弓反映中部縱弓變平的程度，外側(cè)縱弓反映足外緣下降的程度，前弓角反映跖骨前橫弓下降的程度，后弓角反映跟骨下降的程度。本研究結(jié)果顯示，跆拳道組內(nèi)側(cè)縱弓高度無顯著變化，即中部縱弓無變平趨勢；前弓角和后弓角均顯著減小，表明跖骨前橫弓和跟骨有下降趨勢；右足（進攻足）外側(cè)縱弓高度明顯降低提示足外緣高度下降；右足內(nèi)側(cè)縱弓高度/外側(cè)縱弓高度比顯著增加，表明足內(nèi)側(cè)不變、外側(cè)降低，略呈內(nèi)翻足。以上研究結(jié)果提示，跆拳道運動可以使足弓形態(tài)發(fā)生特異性改變，可能是由于內(nèi)外側(cè)縱弓在維持運動平衡中的作用不同，內(nèi)側(cè)縱弓活動相對較大，使足弓獲得穩(wěn)定性的同時又具有靈活性和彈性，為足弓的主要運動部分；而外側(cè)縱弓較低、較短，幾近地面，為足弓的負重部分，其靈活性較小，以穩(wěn)定見長，與內(nèi)側(cè)縱弓互補。跆拳道運動員足弓形態(tài)并非像普通扁平足那樣整體降低，而是由其獨特的運動方式造成其足內(nèi)緣不變、外緣降低，其原因可能是：①跆拳道運動員足部具有較高的靈活性，但長時間練習造成足底韌帶松弛、肌肉疲勞，外側(cè)縱弓產(chǎn)生適應性改變而下陷，以致發(fā)生運動型扁平足；②跆拳道要依靠單足快速騰空、旋轉(zhuǎn)發(fā)力取得主動，故足部只有瞬間方得以調(diào)整和恢復，這種旋轉(zhuǎn)的離心力、控制平衡和技巧性爆發(fā)力等動作均加重了足弓的運動負荷，必然導致承受體重的外側(cè)足弓塌陷。

運動員中扁平足的發(fā)生率高于普通人群，部隊戰(zhàn)士扁平足的發(fā)生率也高于同齡人，但足弓高低與彈跳、耐力和速度等運動能力并無明顯相關(guān)性[15,16]。影響運動能力的是扁平足癥，即除扁平足外，尚有運動后疼痛以及下肢重力線內(nèi)移和跟外翻現(xiàn)象。因此，運動型扁平足不是扁平足癥，而屬于生理性或適應性改變。

本研究采用CT三維重建技術(shù)測量了跆拳道運動員足弓的各項指標，結(jié)果表明跆拳道運動有致外側(cè)足弓呈現(xiàn)扁平足的趨勢，提示跆拳道運動可以使足弓的整體形態(tài)發(fā)生特異性改變，內(nèi)側(cè)足弓不變而外側(cè)足弓降低，并有內(nèi)翻足傾向。本研究是對跆拳道運動員足部形態(tài)觀測的一次初步嘗試，然而由于樣本量較少、研究條件有限等，本研究結(jié)果僅為跆拳道運動員足部力學分析、運動員選材和體育人類學等提供部分理論依據(jù)，對于訓練前、隨訪后及停止訓練比賽以后足弓形態(tài)的變化，有待進一步跟蹤調(diào)查。

（志謝：感謝河北省體育局摔拳跆運動管理中心劉良宗和張立紅教練員對本研究的支持和協(xié)助）

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（責任編輯 張春輝）

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. 中北大學運動醫(yī)學研究所 山西太原030051

2. 第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院放射科 陜西西安710038

3. 山西晉城煤業(yè)集團總醫(yī)院CT室 山西晉城048006

劉鴻宇

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年中北大學科學基金資助項目（青年

2011）。

R322.7+1；R445.3

2014-02-20

修回日期：2014-05-09

中國醫(yī)學影像學雜志

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