馬 越 楊明陽 郭 勇 高 毅

（1 中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035；2 痕跡檢驗鑒定技術(shù)公安部重點實驗室 遼寧 沈陽 110035；3 廣州市公安局增城分局 廣東 廣州 511300；4 四川警察學(xué)院刑事科學(xué)技術(shù)系 四川 瀘州 646000）

1 引言

赤足足跡同一檢驗所依據(jù)的特征必須有明確的特殊性和穩(wěn)定性，能夠支持同一檢驗的結(jié)論。目前，對赤足細(xì)節(jié)特征的研究主要集中在局部邊緣結(jié)構(gòu)的觀察與統(tǒng)計上，通過頻度分布來評估特征的特殊性。如測量統(tǒng)計趾區(qū)不同長度類型和關(guān)系類型的出現(xiàn)頻度[1]，來確定特征的特殊性和檢驗價值。此類研究對樣本人群特點和特征形成的關(guān)鍵因素沒有進(jìn)行探討。

對赤足足跡的特征研究，不能脫離造痕的足，它是由26塊足骨、33個關(guān)節(jié)、126條韌帶及肌肉和神經(jīng)所組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，此外還可能有數(shù)量不等的籽骨和額外骨。足作為重要的運動肢體結(jié)構(gòu)，承受體重和運動沖擊，其結(jié)構(gòu)必與功能相適應(yīng)，是人體結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定、承重能力最強的部分[2]，足骨是這個結(jié)構(gòu)的核心。在行走中，足部所承受的地面反作用力可以達(dá)到體重的1.5倍；跑步時則能達(dá)到體重的2～3倍；而在跳躍的落地動作中足部所承受的地面反作用力更能高達(dá)體重的7倍[3]。在日?；顒又?，平均每人每天大概要走8000～10000步[4]，每一步足骨都在承受力的同時形成支撐，結(jié)合肌肉和皮膚，以一定運動狀態(tài)在地面形成痕跡。

在足踝外科領(lǐng)域，有研究利用北京地區(qū)120個正常人和115個拇外翻病人的足正位X光片數(shù)據(jù)進(jìn)行男女差異比較，對利用赤足足跡進(jìn)行性別分析有一定的指導(dǎo)意義，對于病態(tài)足遺留的足跡檢驗也有參考價值。在國外，對于赤足足跡特征的研究報道也集中在足踝外科領(lǐng)域。將國內(nèi)外對成年男性足骨骼的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)國外報道的數(shù)據(jù)與國內(nèi)有一定的區(qū)別。數(shù)據(jù)顯示，足的形態(tài)受種族、性別、地區(qū)、遺傳因素、生活方式、勞動形式等諸多因素影響，這種影響也體現(xiàn)在骨骼和印痕等方面。骨骼形態(tài)既有種類差異，也存在個體差異，因此，對骨骼的觀察既可以對人群進(jìn)行推測，又可以說明個體足型差異的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，還能夠揭示足跡特征變化的原因。

2 足骨X射線影像的研究

2.1 研究方法

為了明確行走行為中能夠處于較穩(wěn)定狀態(tài)的足骨結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的足跡特征，研究中利用X光影像學(xué)檢驗對足骨基本形態(tài)和負(fù)重狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了測量和分析，并著重從足骨與赤足結(jié)構(gòu)的對應(yīng)性、足骨結(jié)構(gòu)與赤足跡特征的穩(wěn)定性等角度進(jìn)行了討論。

拍照中球管指向第二跖骨軸線中點，在人體矢狀面內(nèi)與縱軸夾角20°，球管距感光片盒100cm。利用1.5倍體重負(fù)重，可以有效模擬行走在足部產(chǎn)生的負(fù)荷變化，因此負(fù)重量定為30kg。研究關(guān)注的不是站立與負(fù)重之間的結(jié)構(gòu)差別，而是確定運動狀態(tài)不同情況下足骨骨骼結(jié)構(gòu)的變化情況。

2.2 足骨特征

研究將能夠從特定性角度對足型進(jìn)行區(qū)分并對與赤足足跡有明顯對應(yīng)關(guān)系的特征進(jìn)行篩選，從足跡鑒定的經(jīng)典特征和穩(wěn)定的足骨結(jié)構(gòu)關(guān)系分析中確定以下指標(biāo)進(jìn)行觀察：

（1）足骨長度（SPCL）。為了適應(yīng)足跡長度研究的需要，足骨長度測量采用第二趾骨遠(yuǎn)端點與跟骨后凸中心點連線作為足骨中軸線，選取拇趾或二趾之中較長趾骨遠(yuǎn)端在中軸線上投影到跟骨后凸點之間的距離作為足骨長度。

（2）拇外展角（HVA）。拇趾的第一、二趾骨軸線夾角。第一趾骨軸線由遠(yuǎn)、近端關(guān)節(jié)面中點確定，第二趾骨軸線由骨干遠(yuǎn)端點及近端關(guān)節(jié)面中點確定。

（3）五趾內(nèi)收角（FPVA）。第五跖骨與近節(jié)趾骨軸線夾角。第五跖骨與近節(jié)趾骨軸線均由遠(yuǎn)、近端關(guān)節(jié)面中點確定。

（4）一二跖骨長度差（DBML1-2）。第一、二跖骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面中點在第二跖骨軸線上的距離。第二跖骨軸線由遠(yuǎn)、近端關(guān)節(jié)面中點確定。

（5）二四跖骨長度差（DBML2-4）。第二、四跖骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面中點在第二跖骨軸線上的距離。第二跖骨軸線由遠(yuǎn)、近端關(guān)節(jié)面中點確定。

（6）足骨寬度（MW1-5）。第一跖骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面內(nèi)側(cè)凸點與第五跖骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面外側(cè)凸點在足骨長軸線的垂線距離。

2.3 數(shù)據(jù)的測量方法

拍攝20名自愿者正常站立狀態(tài)下，右足骨骼正位像和30kg右足單足負(fù)重站立的正位像，兩組對照影像連續(xù)拍攝，控制其他條件不變。采用中國刑事警察學(xué)院與大連恒銳科技股份有限公司聯(lián)合開發(fā)的足跡檢驗輔助軟件（以下簡稱軟件）對本文2.2中特征進(jìn)行測量，記錄相對照的兩組數(shù)據(jù)。采用軟件測量法避免在X光片上手工繪線測量可重復(fù)性差、精度受觀察光線影響的弊端。該軟件可以方便的調(diào)整圖像長度、大小和位置等，通過設(shè)置比例尺，精確測量長度、角度等并能自動返回測量值。測量可精確到0.01cm，滿足足跡檢驗需求，如圖所示。

圖 足骨（模型）特征測量方法示意圖

3 實驗結(jié)果分析

對自由站立和負(fù)重站立兩種情況下足骨長度、寬度、拇外展角、五趾內(nèi)收角、一二跖骨長度差和二四跖骨長度差數(shù)據(jù)進(jìn)行配對t檢驗，分析負(fù)重因素對上述特征的影響情況，并觀察兩種狀態(tài)下的數(shù)據(jù)差值。

統(tǒng)計值t：

3.1 對足骨長度變化的結(jié)果分析

用excel對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行配對T檢驗，p＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)顯著差異，如表1。

結(jié)果表明，在兩種不同的運動和負(fù)荷條件下，兩組數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)為0.81，統(tǒng)計值t＞臨界值，P＜0.05，拒絕H0。在封閉實驗系統(tǒng)里兩組數(shù)據(jù)高度相關(guān)，且存在顯著差異，即負(fù)重可以使足骨長度增加。

對兩組數(shù)據(jù)的差值即行走負(fù)荷下足跡長度變化值進(jìn)行描述統(tǒng)計，得到表2。

表2 對兩組SPCL的差值的描述統(tǒng)計

足部骨骼在行走負(fù)荷下平均長度增加0.74cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.46，峰值為1.61，99.9%覆蓋率下，x+3s=2.12cm。

在負(fù)荷進(jìn)一步增加的時候，足弓可以進(jìn)一步變化，帶來足跡長度的改變，直至第五跖骨粗隆完全進(jìn)入支撐，足弓變形達(dá)到極限。在這種情況下，足跡長度變化范圍可以達(dá)到2.12cm以上，應(yīng)引起鑒定人員的充分重視。

3.2 對較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的結(jié)果分析

（1）對拇外展角的配對T檢驗結(jié)果為表3。

在兩組樣本高度相關(guān)的情況下，統(tǒng)計值t＜臨界值，P＞0.1，即便在更高的風(fēng)險水平上，負(fù)荷也并沒有體現(xiàn)出其對拇外翻角的影響。因為實驗條件受到充分控制，帶來數(shù)據(jù)差異的因素更多的來自測量環(huán)節(jié)。

對兩組數(shù)據(jù)的差值即行走負(fù)荷下拇外展角的變化值進(jìn)行描述統(tǒng)計，得到表4。

表4 對兩組HVA的差值的描述統(tǒng)計

拇外展角平均增加0.3°，標(biāo)準(zhǔn)差為1.0，峰值為2.5，99.9%覆蓋率下，x+3s=3.3°。兩組樣本的拇外展角平均數(shù)分別是168.5°和168.2°，最大變化率約為2%，在實際檢驗中不構(gòu)成足跡特征的本質(zhì)差異。

（2）分別對足骨寬度、一二跖骨長度差和二四跖骨長度差的組間差值進(jìn)行統(tǒng)計描述，如表5。

由表5可知，足骨寬度、一二跖骨長度差和二四跖骨長度差的組間變化均值都小于0.2cm，在特征變化可以接受的范圍。一是由于數(shù)據(jù)測量控制精細(xì)，所有數(shù)據(jù)均由一人依據(jù)細(xì)節(jié)反映定位測量，保證了除加載的負(fù)荷以外的其他測量條件一致；二是該部分與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，在相當(dāng)于行走的負(fù)荷下變形很小，可以在同一檢驗中作為依據(jù)，描述統(tǒng)計結(jié)果充分支持了以上判斷。

表5 對MW1-5、DBML1-2、DBML2-4的差值的描述統(tǒng)計

3.3 對五趾內(nèi)收角數(shù)據(jù)的結(jié)果分析

用excel對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行配對T檢驗，p＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)顯著差異，如表6。

表6 T檢驗FPVA成對雙樣本均值分析

在兩組樣本高度相關(guān)的情況下，統(tǒng)計值t＜臨界值，P＞0.1，即便在更高的風(fēng)險水平上，負(fù)荷也并沒有體現(xiàn)出其對五趾內(nèi)收角的影響。

表7中統(tǒng)計均值為0.94，標(biāo)準(zhǔn)差為3.2，最大值為10.8。雖然兩組對照數(shù)據(jù)配對統(tǒng)計沒有本質(zhì)差異，平均差值為0.94°，但差值最大值為10.8°，99.9%覆蓋率下x+3s=10.5°，變化率超過6%，超出了測量誤差的范圍。最大值為小于0.1%的小概率事件，系加載負(fù)荷后身體重心外移調(diào)整造成足部整體內(nèi)翻，致使X射線影像角度變化，應(yīng)為動作變化引起的改變。

表7 對兩組FPVA的差值的描述統(tǒng)計

4 結(jié)論

（1）自由站立與加載30kg負(fù)荷兩種情況下，所測得足骨長度存在顯著差異，表現(xiàn)為足跡長度明顯變化。99.9%覆蓋率下，變化值為2.12cm，同一檢驗中檢材和樣本間2cm差異不能作為否定同一的主要依據(jù)。

（2）自由站立與加載30kg負(fù)荷兩種情況下，足骨寬度、一二跖骨長度差和二四跖骨長度差不存在明顯變化，相對應(yīng)跖區(qū)寬度和前緣凸凹結(jié)構(gòu)為較穩(wěn)定特征。在受力較大情況下前足橫弓會出現(xiàn)下降從而帶來寬度變化，但正常的行走負(fù)荷不會對跖趾關(guān)節(jié)排列形成的跖區(qū)寬度帶來明顯影響。由于軟組織的參與，也可出現(xiàn)跖區(qū)寬度和前緣形態(tài)的微小變化，在檢驗鑒定的實踐中應(yīng)注意區(qū)分。

（3）自由站立與加載30kg負(fù)荷兩種情況下，拇外展角未存在明顯變化，為較穩(wěn)定特征。99.9%覆蓋率下，拇外展角變化3.3°，在實際檢驗中不構(gòu)成足跡特征的本質(zhì)差異。

（4）自由站立與加載30kg負(fù)荷兩種情況下，五趾內(nèi)收角雖不存在統(tǒng)計學(xué)意義的顯著差異，但由于易受動作因素影響，可出現(xiàn)較大變化，不能作為否定同一的主要依據(jù)。