侯亞麗 王向東

1上海體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（上海 200438）

2國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）

矯形鞋墊在相關(guān)病癥康復(fù)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

侯亞麗1王向東2

1上海體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（上海 200438）

2國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）

矯形鞋墊；足部畸形；踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)；跖骨痛；足底筋膜炎；膝關(guān)節(jié)畸形；膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎；下背痛；偏癱；足潰瘍

人體在行走等日?；顒?dòng)中，足部的支撐以及下肢關(guān)節(jié)的生物力學(xué)對(duì)維持姿勢(shì)平衡以及預(yù)防各種病癥具有很重要的意義。足底壓力分布情況可以反映人體的下肢力線[1]（解剖學(xué)定義為下肢各器官的結(jié)構(gòu)學(xué)連接線）是否正常，預(yù)測(cè)異常情況下會(huì)造成的病癥以及采取合適的矯正方法等，在臨床醫(yī)學(xué)中有很重要的應(yīng)用。除了先天性的遺傳變形外，人們?nèi)粘２徽_的穿鞋方式、走路習(xí)慣等也會(huì)造成足的變形，甚至是膝關(guān)節(jié)乃至整個(gè)軀干的生物力學(xué)特征發(fā)生變化。近年來(lái)，隨著有限元分析法和footscan、kistler、3D掃描打印等設(shè)備的發(fā)展，在臨床治療中，除了運(yùn)用物理因子、牽拉等療法外，矯形鞋墊的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，可以有效改變一些患者的下肢生物力線[2]。因此，本文通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解并分析矯形鞋墊對(duì)不同臨床病癥的康復(fù)作用以及生物力學(xué)原理，為今后矯形鞋墊的進(jìn)一步發(fā)展及其臨床運(yùn)用提供參考。

1 矯形鞋墊

鞋墊是放置于鞋內(nèi)底上的一種常用足部輔具，起吸汗防滑、緩沖減震、支撐和改善足部功能的作用。矯形鞋墊在具備鞋墊基本功能的同時(shí)，還可以通過(guò)矯正和改善足底壓力分布，保守治療一些足部疾病；改善下肢異常的生物力學(xué)特征，預(yù)防和治療一些膝關(guān)節(jié)病變以及調(diào)整人體站立行走時(shí)的整體姿勢(shì)，改善腰背部疼痛等功能。矯形鞋墊按其制作方式可以分為預(yù)制型矯形鞋墊、定制型矯形鞋墊、以及定制-模制型矯形鞋墊3種[3]。在臨床上，這3種矯形鞋墊使用都很常見(jiàn)，按造價(jià)和人工費(fèi)不同在使用中也有差異，定制-模制型的矯形鞋墊可以真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，價(jià)格也最貴，一般用于較嚴(yán)重的病癥，但由于矯正效果最好，因此在臨床中使用也很廣泛。

2 矯形鞋墊在足部畸形等病癥康復(fù)中的應(yīng)用

足有兩個(gè)縱弓和一個(gè)橫弓。內(nèi)側(cè)縱弓由跟骨內(nèi)側(cè)、距骨、舟骨、3塊楔骨和內(nèi)側(cè)3個(gè)跖骨構(gòu)成，由足底長(zhǎng)短韌帶和足底筋膜支撐，富有彈性。外側(cè)縱弓由跟骨外側(cè)、骰骨和第 4、5跖骨構(gòu)成，是一個(gè)骨性排列的結(jié)構(gòu)，較為穩(wěn)固，但缺少?gòu)椥?，主要保持足的穩(wěn)定性[4]。先天遺傳、后天穿鞋不適或行走姿勢(shì)不正確等易造成足骨形態(tài)異常、肌肉萎縮、韌帶攣縮或慢性勞損，從而引發(fā)一系列如扁平足、高弓足、拇外翻、跖骨痛等足部畸形和病癥[5]。

扁平足是以足的縱弓降低或消失為主要特征的足部畸形。臨床表現(xiàn)是足弓塌陷伴前足旋前、外展及后足外翻變寬，距下關(guān)節(jié)旋前[4，5]。其足底壓力情況分析為：足尖，第2、3跖骨，足外側(cè)和腳跟區(qū)域的壓力增大[6]；在行走向前推進(jìn)的過(guò)程中，重心更傾向于右前足；且在跖骨頭處著地順序?yàn)橛赏庀騼?nèi)[7]，有較大的跖曲角度和較大的踝關(guān)節(jié)跖曲力矩峰值。研究表明扁平足患者在使用合適的足弓墊后，可以改善足弓，增加水平行走時(shí)起步階段連續(xù)性，同時(shí)減小足內(nèi)翻和脛骨內(nèi)旋的角度，減少跖骨頭的壓力峰值、后跟壓力沖擊力和前掌壓力[8]。足跟著地時(shí)踝關(guān)節(jié)背伸角度增加，足內(nèi)側(cè)接觸面積增加，外側(cè)減少，更接近于正常值[9]。

高弓足是足弓高于正常足弓范圍（14～18 mm），足與地面的接觸面積減少的一種足部畸形。其足部的生物力學(xué)情況表現(xiàn)為：承重面積減少，足底壓力均增加，前腳掌區(qū)域除第5跖骨外，其他跖骨區(qū)域的壓力均明顯增加[5]。有研究表明通過(guò)定制合適的足弓墊可以減輕前腳掌和足跟兩部分的壓力，明顯減小跖骨頭的壓力峰值、后跟壓力沖擊力和前掌壓[9]。例如在鞋墊中加厚跖骨頭位置的部分，減少前腳掌的壓力，并且把鞋墊后外側(cè)加厚，可以減輕行走時(shí)足跟部出現(xiàn)的內(nèi)翻傾向[9]。

拇外翻是指第1拇趾向外偏斜超過(guò)正常生理角度的一種足部畸形。一般指第1跖骨和第2跖骨之間的夾角超過(guò)8°～9°范圍，第1跖趾關(guān)節(jié)外翻的角度超過(guò)15°～20°的范圍[5]。此類畸形女性發(fā)病率較男性高，且扁平足會(huì)增加患拇外翻的幾率。其生物力學(xué)表現(xiàn)為：在站立或行走時(shí)，第1跖趾關(guān)節(jié)向外脫位或呈半脫位，第1跖骨關(guān)節(jié)頭突出。足內(nèi)側(cè)縱弓和前足橫弓較正常者過(guò)度下降，第1跖列的承重減少，整體負(fù)重外移。因此拇外翻患者常伴有拇囊炎、前腳掌疼痛、胼胝和第1跖骨頭內(nèi)側(cè)疼痛等病癥[6]。通過(guò)矯形鞋墊可以將足的內(nèi)側(cè)縱弓和前足橫弓墊起，使足保持中立位，且研究表明矯形鞋墊配合足部?jī)?nèi)外肌的鍛煉和理療可取得較好效果。但對(duì)于嚴(yán)重者需先通過(guò)手術(shù)治療[11]。

踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定患者表現(xiàn)特征為：在足跟著地時(shí)，足底壓力線較正常者明顯向外側(cè)偏離，足背屈不足，內(nèi)翻角度大，足中部和前部壓力顯著增加，雙足壓強(qiáng)變化不對(duì)稱，且足部位置覺(jué)較差[12]。可以通過(guò)在足跟處放置杯狀足跟墊，從而增強(qiáng)足跟的穩(wěn)定性?；蛘呖梢酝ㄟ^(guò)定制更個(gè)性化的鞋墊來(lái)糾正和改善患足的足底力線。如對(duì)于跟骨關(guān)節(jié)內(nèi)骨折造成的踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者，通過(guò)定制一款鞋墊（足內(nèi)側(cè)用發(fā)泡膠填充且足跟部嵌入一個(gè)避免跟骨軸向偏移的杯狀墊），增加足的穩(wěn)定性，可以使患側(cè)足的前足壓力峰值減小，易于增加跖屈力矩和整個(gè)踝關(guān)節(jié)力量，使左右兩足差異減小，顯著提高步態(tài)和步長(zhǎng)[13]。

跖骨痛也是一種臨床常見(jiàn)并發(fā)癥，產(chǎn)生原因主要是由于其他病癥或衰老造成的足部組織變薄，使得足部跖骨頭壓力過(guò)大，承載的負(fù)荷過(guò)多。通過(guò)定制跖骨支撐墊可以重新分配跖骨痛患者跖骨頭處過(guò)多的負(fù)荷。但有研究發(fā)現(xiàn)，跖骨墊對(duì)緩解跖骨痛有一定的局限[14]，主要是因?yàn)榛颊咝凶邥r(shí)與跖骨墊的吻合度不高。因此又發(fā)明了動(dòng)態(tài)壓力鞋墊[15]，這是一種基于連續(xù)的步態(tài)壓力的泡沫墊，可以很好地與動(dòng)態(tài)中的足的跖骨吻合，增大跖骨接觸面積，減少壓力峰值，從而更好地緩解跖骨痛。目前國(guó)外還有通過(guò)對(duì)足進(jìn)行有限元三維建模來(lái)定制治療鞋墊。

足底筋膜炎是由足弓自身結(jié)構(gòu)和力學(xué)異常所導(dǎo)致的足底筋膜跟骨止點(diǎn)處損傷或退變，在人群中的發(fā)病率為10%。其生物力學(xué)及臨床表現(xiàn)為：距下關(guān)節(jié)過(guò)度旋前，足弓降低，足部與地面的接觸面積增大，足底筋膜受到牽拉，局限在腳跟處有刺骨疼痛。由于與其他臨床治療方式相比較，定制鞋墊的治療效果最好[16]，所以可以定制陰性足型矯形鞋墊或采用100%雙密度乙烯醋酸乙烯酯（EVA）材料來(lái)制作個(gè)性化鞋墊[17]，以承托起整個(gè)足弓，使足底筋膜松弛，恢復(fù)足部的生物力學(xué)平衡，使疼痛癥狀改善或完全緩解。

3 矯形鞋墊在膝關(guān)節(jié)畸形等病癥康復(fù)中的應(yīng)用

常見(jiàn)的膝關(guān)節(jié)畸形有膝外翻和膝內(nèi)翻，這些不正常的解剖結(jié)構(gòu)使患者的脛股角以及足踝關(guān)節(jié)發(fā)生變化，膝關(guān)節(jié)受力不均勻，其他部位（如足內(nèi)外翻）發(fā)生代償。長(zhǎng)期任其發(fā)展會(huì)加劇膝內(nèi)外翻的程度以及誘發(fā)膝骨關(guān)節(jié)炎等病癥。

膝內(nèi)翻俗稱“O”型腿，其生物力學(xué)特征表現(xiàn)為：膝內(nèi)收力矩增大，膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)室的壓力增加，足踝關(guān)節(jié)外傾；且在支撐期的最大膝內(nèi)翻角度顯著增大，并伴有步態(tài)的足偏角減小。研究通過(guò)對(duì)比平底鞋墊和外側(cè)楔形鞋墊發(fā)現(xiàn)，使用外側(cè)楔形鞋墊可減少支撐期的膝內(nèi)收力矩，主要是通過(guò)減少足的外傾，使機(jī)械軸更接近垂直，減輕踝關(guān)節(jié)外翻程度[10]。長(zhǎng)期使用可有效防治膝內(nèi)翻程度加重。但有研究發(fā)現(xiàn)，這種楔形鞋墊不能改變脛股角[18]。

膝外翻俗稱“X”型腿，指兩足站立，膝關(guān)節(jié)并攏時(shí)，兩足不能并攏的癥狀。與膝內(nèi)翻不同的是，膝外翻時(shí)脛骨平臺(tái)受力不均勻，外側(cè)受力較大，下肢解剖結(jié)構(gòu)的生物力線向外偏移，并伴有不同程度的足內(nèi)翻[19]。根據(jù)嚴(yán)重程度，可以采用內(nèi)厚外薄的楔形鞋墊，抬高足底內(nèi)緣，使負(fù)重點(diǎn)向外側(cè)移動(dòng)，從而達(dá)到力線穩(wěn)定或平衡。

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎是高發(fā)的膝關(guān)節(jié)疾病之一，病變常起于膝關(guān)節(jié)某一側(cè)間室，先是關(guān)節(jié)軟骨某一承重區(qū)磨損，繼而產(chǎn)生關(guān)節(jié)面不平，使負(fù)重力線內(nèi)移或外移，關(guān)節(jié)面磨損增加，最終導(dǎo)致膝外翻或膝內(nèi)翻畸形[20]。臨床中常見(jiàn)為膝內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)炎，這是由于地面反作用力在步態(tài)的站立相中始終指向膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)承載較多。研究通過(guò)對(duì)比不同等級(jí)的外側(cè)楔形鞋墊表明，5度和10度的外側(cè)楔形鞋墊都可以有效地減小站立相中足底內(nèi)側(cè)的壓力，使下肢力線外移[21]。使用增加足弓支撐的新型外側(cè)楔形鞋墊，還可以更好地避免踝關(guān)節(jié)因異常受力所產(chǎn)生的不適[22]。還有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單側(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎患者，使用外側(cè)楔形鞋墊會(huì)使足的內(nèi)旋、膝內(nèi)收力矩、小腿旋轉(zhuǎn)和軀干側(cè)彎增加，對(duì)其下肢及軀干造成不利影響，因此對(duì)于此類患者應(yīng)該謹(jǐn)慎使用[23]。

4 矯形鞋墊在腰背部病癥康復(fù)中的應(yīng)用

引起下背痛的原因之一是下肢生物力學(xué)異常，而扁平足、高弓足、前足內(nèi)外翻、踝關(guān)節(jié)過(guò)度扭轉(zhuǎn)、膝內(nèi)外翻等都會(huì)引起下肢力線異常。在臨床研究中，對(duì)于下背痛患者矯形鞋墊的制作與以往不同，其矯正技術(shù)特別強(qiáng)調(diào)調(diào)整站立姿勢(shì)時(shí)跟骨的中立位，通過(guò)減少距下關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，從而減少踝關(guān)節(jié)扭傷，使人體重心能夠準(zhǔn)確落在舟、楔、骰骨構(gòu)成的承重位置，重建良好的人體生物力學(xué)姿勢(shì)[24]。但是國(guó)外一些研究發(fā)現(xiàn)，矯形鞋墊對(duì)治療或緩解下背痛的效果還有待商榷[25]。

對(duì)于腦卒中后的偏癱患者，由于其感覺(jué)通路發(fā)生障礙，所以其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為左右肢體間協(xié)調(diào)性下降、重心擺動(dòng)增加和承重不對(duì)稱等不平衡狀態(tài)。Ocguder等[26]研究發(fā)現(xiàn)，穿矯形鞋墊，可顯著增加偏癱患者的踝跖屈力矩及踝部力量，增加步長(zhǎng)、步寬，而且鞋墊的硬度可以刺激患足的本體感覺(jué)和深層感覺(jué)，糾正其下肢生物力線，從而提高平衡功能及步行能力。還有研究發(fā)現(xiàn)使用可及時(shí)監(jiān)測(cè)足底壓力且進(jìn)行振動(dòng)提示的鞋墊可大大降低姿勢(shì)不穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)[27]。

5 矯形鞋墊在糖尿病、麻風(fēng)病并發(fā)足潰瘍病癥康復(fù)中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者足底壓力過(guò)高且分布不均衡，表現(xiàn)為：患者足的大拇趾和前腳掌部分受力大，行走時(shí)緩沖不充分，支撐時(shí)間長(zhǎng)，腳趾離地前最大壓力多集中在前足的外側(cè)，對(duì)于受壓比較大的部分易造成損傷，尤其是足大拇趾及前腳掌容易發(fā)生潰瘍。因此，對(duì)于患有糖尿病的患者，應(yīng)提前預(yù)防和治療足潰瘍[28]。由于潰瘍先發(fā)生在足底的軟組織而不是足底表面，因此有研究調(diào)查了不同類型的鞋墊（定制硅膠墊和預(yù)制墊）對(duì)減少足底軟組織壓力和足的壓力情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)定制的硅膠墊可同時(shí)減少兩者的壓力，而預(yù)制墊只能很好地減少軟組織的壓力，因此，定制型硅膠鞋墊在矯正治療中具有更大的有效性[29]。有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病足可以采用增加內(nèi)側(cè)縱弓支撐的柔軟防潮材質(zhì)的矯形鞋墊，可通過(guò)對(duì)足弓的支撐減少前足和足跟的壓力，使足底壓力重新分配，減少易發(fā)生潰瘍的第1跖骨頭處的壓力[30，31]。還有研究對(duì)比了全腳掌墊和跖骨墊發(fā)現(xiàn)，兩者均可減小糖尿病足跖骨頭處的壓力，只是全腳掌墊是通過(guò)增加接觸面積減少壓力，而材質(zhì)較軟的跖骨墊可以通過(guò)有效吸收異常的足底壓力減少胼胝、潰瘍的發(fā)生[32]。麻風(fēng)病人的足底壓力分布也不均勻，跖骨頭和足跟處承載壓力較大，易得潰瘍。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)定制的大頭套鞋和使距下關(guān)節(jié)成非承重位置的全接觸鞋墊，可以增加腳后跟區(qū)域的接觸面積，減少足跟部、足內(nèi)側(cè)，以及整個(gè)跖骨頭區(qū)域的足底壓力，有效預(yù)防和治療足潰瘍[33]。

6 矯形鞋墊的發(fā)展

矯形鞋墊在歐美國(guó)家比較流行，我國(guó)起步較晚，還處于發(fā)展階段。隨著臨床廣泛應(yīng)用，矯形鞋墊在調(diào)整足底壓力以及下肢力線，改善治療一些病癥方面取得了良好效果。定制-模制型鞋墊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用越來(lái)越多[3]，但既有研究較多關(guān)注下肢的足底壓力，且研究中的鞋墊大多是根據(jù)靜止站立情況下的足底壓力情況來(lái)設(shè)計(jì)的，與足做不到完全相適應(yīng)，尤其是在日?；顒?dòng)等動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，因此，為了更好發(fā)揮鞋墊的作用，對(duì)其研究也越來(lái)越深入，科學(xué)化程度不斷提高。目前，國(guó)外根據(jù)足步態(tài)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)三維鞋墊來(lái)防治足部疾病已很普遍，一些高科技的材料以及新的技術(shù)被運(yùn)用到鞋墊中，如采用雙密度 100%乙烯醋酸乙烯酯（EVA）制作個(gè)性化矯形鞋墊，這種材料可以在還未完全成型期通過(guò)走路等方式慢慢形成符合自己腳型的鞋墊；還有將光纖布拉格光柵（FBG）傳感器加在鞋墊中，可以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中足的變化[34]，將足部變化傳輸?shù)浇K端，便于采集觀察；還有使用裝有振動(dòng)節(jié)奏器的鞋墊來(lái)改善在不同地面上的行走步態(tài)，當(dāng)足底壓力分布超過(guò)預(yù)定的范圍便會(huì)通過(guò)不同程度的振動(dòng)來(lái)提示使用者，這對(duì)于足底感覺(jué)遲鈍者以及老年人來(lái)說(shuō)非常重要[35]。隨著3D打印技術(shù)以及其他相關(guān)儀器的推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了一些可以制作個(gè)性化鞋墊的機(jī)構(gòu)，主要是通過(guò)記錄行走中人的足底壓力變化，掃描3D足型，再計(jì)算選材，通過(guò)設(shè)備制作鞋墊。

7 總結(jié)

由于人體是一個(gè)整體，足部壓力分布不均勻會(huì)使整個(gè)下肢甚至脊柱等其他部分力學(xué)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。臨床證明許多下肢畸形及一些疾病的并發(fā)癥與其異常的足底壓力分布及下肢生物力學(xué)特征有關(guān)。矯形鞋墊這種嵌入式的治療輔具，可以通過(guò)改變足與地面的接觸面積從而重新分布足底壓力，預(yù)防和治療一些臨床病癥，且長(zhǎng)期使用無(wú)危害性。

本研究發(fā)現(xiàn)目前對(duì)于扁平足等足部畸形以及糖尿病等的并發(fā)足潰瘍的研究較多，且矯形鞋墊的應(yīng)用也比較成熟，矯正和緩解病痛效果較佳。但由于其治療時(shí)間較長(zhǎng)、見(jiàn)效慢，在臨床中常配合物理治療、手術(shù)等，且大多數(shù)研究都是即時(shí)的效果報(bào)道，因此對(duì)矯形鞋墊對(duì)足踝畸形的矯正作用以及持久性還無(wú)法量化。關(guān)于矯形鞋墊對(duì)膝關(guān)節(jié)畸形及病變、腰背部的一些病癥影響的研究較少，臨床應(yīng)用顯示矯形鞋墊在治療輕度膝內(nèi)翻及膝外翻方面效果較好，但對(duì)于脛股角嚴(yán)重偏離正常范圍的膝內(nèi)外翻以及膝骨關(guān)節(jié)炎的治療效果還有一定局限[2]。且對(duì)于治療和緩解下背痛效果不明顯。究其原因，一方面是由于對(duì)這方面的研究較少，且樣本量較少；另一方面是由于人們對(duì)自身步態(tài)的變化關(guān)注較少，發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)較嚴(yán)重，且通常造成相鄰的關(guān)節(jié)肌肉發(fā)生了代償，造成研究復(fù)雜化和治療效果降低。因此，今后對(duì)膝關(guān)節(jié)病變及腰背部疼痛等的研究應(yīng)盡量深入，增加樣本量，評(píng)價(jià)矯形鞋墊對(duì)膝骨關(guān)節(jié)炎治療效果時(shí)應(yīng)排除足踝關(guān)節(jié)變形或脛股角變化等其他因素。

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2016.04.28

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王向東，Email：wangxiangdong@ciss.cn