張發(fā)寧 葉東強(qiáng) 孫曉樂(lè) 蘇婉妍 張希妮 王少白 傅維杰

上海體育學(xué)院“運(yùn)動(dòng)健身科技”省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海200438）

作為人體足部與地面接觸的媒介，鞋具被認(rèn)為可保護(hù)足部并提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[1，2]。第1 跖趾關(guān)節(jié)（first metatarsophalangeal joint，1stMPJ）作為足部末端環(huán)節(jié)，在人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與鞋構(gòu)成一個(gè)整體，由此，鞋的特性對(duì)其功能甚至結(jié)構(gòu)都具有很大影響[3]，如：中底剛度的增加減少了跖趾關(guān)節(jié)蹬伸期最大背屈角度，并降低了跖趾關(guān)節(jié)處所做的負(fù)功[4，5]，減少了跑步中的能量消耗；鞋前部翹度的增加能為足跟觸地到蹬伸提供更流暢的過(guò)渡，減少1stMPJ 的屈伸活動(dòng)范圍，并降低該處的壓力峰值[6，7]。然而，現(xiàn)階段針對(duì)MPJ 的研究大多基于皮膚表面標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，但標(biāo)記點(diǎn)會(huì)相對(duì)于跟蹤的鞋或足部表面發(fā)生移動(dòng)，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影[8]。即使通過(guò)在鞋表面挖洞[9]，仍無(wú)法獲取著鞋時(shí)足部關(guān)節(jié)真實(shí)的在體運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，尤其是被鞋面包裹的足部小關(guān)節(jié)。雖然醫(yī)學(xué)界可使用骨皮質(zhì)標(biāo)記釘[10]的方式量化1stMPJ 運(yùn)動(dòng)，但該方法具有侵入性與易感染性，并對(duì)正常運(yùn)動(dòng)造成影響?？梢?jiàn)，由于受限于技術(shù)，目前研究難以獲取1stMPJ 的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。此外，不得不指出的是，鞋對(duì)1stMPJ 運(yùn)動(dòng)功能的影響也并非全是有益的：Shu等[11]發(fā)現(xiàn)，習(xí)慣裸足人群，其1stMPJ的骨骼對(duì)線排列會(huì)比習(xí)慣穿鞋的人群更直，即著鞋可能增加1stMPJ水平面內(nèi)的內(nèi)收角度，使足部呈現(xiàn)拇外翻癥狀；且不論鞋子是否合腳，都可能會(huì)增加拇外翻的風(fēng)險(xiǎn)[12]。因此，有必要采用更精準(zhǔn)的技術(shù)獲取運(yùn)動(dòng)中1stMPJ 在鞋包裹下六自由度（6 degree of freedom，6DOF）的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，為鞋具研究和臨床判斷提供準(zhǔn)確依據(jù)。

鑒于上述，本研究采用高速雙平面熒光透視成像系統(tǒng)（dual fluoroscopic imaging system，DFIS）——一種不受皮膚等軟組織相對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響、無(wú)創(chuàng)并能動(dòng)態(tài)捕捉骨骼在體運(yùn)動(dòng)的醫(yī)學(xué)影像測(cè)量技術(shù)[13]，探究跑步時(shí)著鞋與裸足條件下1stMPJ在體6DOF運(yùn)動(dòng)學(xué)的差異。研究假設(shè)：與裸足相比，著鞋限制了1stMPJ 6DOF運(yùn)動(dòng)，并增大了其在水平面內(nèi)的峰值內(nèi)收角度。

1 方法

1.1 研究對(duì)象

根據(jù)G*Power 樣本量計(jì)算，本研究招募健康男性跑者15 名[14]（表1）。所有受試者均為習(xí)慣后跟著地跑者，周跑量大于20 km，近半年內(nèi)無(wú)下肢相關(guān)損傷。受試者優(yōu)勢(shì)腿均為右側(cè)，且在本實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)內(nèi)不進(jìn)行任何劇烈運(yùn)動(dòng)，測(cè)試開(kāi)始前由專業(yè)實(shí)驗(yàn)人員為受試者講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及流程，并簽署知情同意書。本研究通過(guò)了上海體育學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：102772021RT034）。

表1 受試者基本信息

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

1.2.1 電子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（CT）

采用德國(guó)西門子公司64 排128 層螺旋CT（SOMATOM，德國(guó)）拍攝受試者右側(cè)踝關(guān)節(jié)中立位時(shí)足部斷層掃描圖像。掃描層厚、層距均為0.6 mm，電壓120 kV，電流140 mA，體素的長(zhǎng)、寬、高分別設(shè)置為0.488 mm、0.488 mm、0.625 mm，體素大小為512×512×256。

1.2.2 高速雙平面熒光透視成像系統(tǒng)（DFIS）

DFIS 由兩組熒光透視成像系統(tǒng)組成，分別由產(chǎn)生X射線的熒光發(fā)射器和接受X射線并成像的影增組成，影增直徑為431.8 mm（圖1）。本研究中兩個(gè)熒光發(fā)射器和影增之間的距離分別為132.2 cm 與128.6 cm，影增之間的夾角為119.6°；拍攝電壓為60 kV，電流為63 mA，拍攝頻率為100 Hz，曝光速度為1/1000 s，圖像分辨率為1024×1024像素。

圖1 本研究所采用的雙平面熒光透視成像系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

1.2.3 光柵計(jì)時(shí)系統(tǒng)

采用意大利Microgate 公司生產(chǎn)的WittyManual 光柵計(jì)時(shí)系統(tǒng)，以記錄跑者通過(guò)特制跑道的速度。

1.2.4 光柵傳感器

當(dāng)受試者跑步經(jīng)過(guò)目標(biāo)采集區(qū)域，身體阻斷GJ-2004光柵傳感器發(fā)射出的紅外線時(shí)啟動(dòng)DFIS，完成圖像采集。

1.3 實(shí)驗(yàn)用鞋

選取市面上常見(jiàn)的一款普通跑鞋作為實(shí)驗(yàn)用鞋（圖2），該款跑鞋中底材料由TPU與EVA構(gòu)成，跟差為6 mm，且沒(méi)有足弓支撐結(jié)構(gòu)。

圖2 本研究實(shí)驗(yàn)用鞋

1.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程

1.4.1 足部CT掃描

受試者到指定醫(yī)院進(jìn)行右側(cè)足部CT圖像拍攝，同時(shí)進(jìn)一步確認(rèn)無(wú)足部異常。在進(jìn)行CT拍攝時(shí)，受試者仰臥平躺，使用硬質(zhì)支具將右側(cè)踝關(guān)節(jié)固定在中立位。圖像拍攝完成后保存原始文件用于1stMPJ 的三維模型重建。

1.4.2 雙平面熒光透視成像系統(tǒng)搭建

（1）確定拍攝范圍：將圓形鏡面平整粘貼在影增上，調(diào)整影增和熒光發(fā)射器之間的位置，使得兩者中心相互對(duì)齊，隨后固定熒光發(fā)射器與影增的位置。利用圖像采集軟件PhantomCameraControl（v.3.3）確認(rèn)所采集的圖像位于拍攝中心。

（2）空間標(biāo)定使用立方體標(biāo)定框?qū)ε臄z區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定，并利用XMAlab（v.1.5.4）計(jì)算熒光發(fā)射器與圖像接收器在空間內(nèi)的相對(duì)位置。

（3）圖像畸變矯正：將兩個(gè)孔陣鋼盤貼于影增表面，并利用XMAlab 對(duì)比計(jì)算孔陣鋼盤與所捕捉的圖像，以此完成對(duì)捕捉圖像的畸變矯正。

1.4.3 測(cè)試流程

在測(cè)試開(kāi)始之前，受試者進(jìn)行信息登記，隨后更換統(tǒng)一的測(cè)試服裝。在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，要求受試者在跑步機(jī)上以3 m/s 的速度進(jìn)行5 分鐘的熱身。熱身結(jié)束后，受試者在實(shí)驗(yàn)人員的引導(dǎo)下在架設(shè)有DFIS的特定跑道上進(jìn)行跑步練習(xí)，確保受試者足部處于圖像采集的區(qū)域內(nèi)（圖1）。在此過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員不告知受試者需要踏入目標(biāo)采集區(qū)域，受試者能夠完全自然地在跑道上進(jìn)行跑步練習(xí)。練習(xí)完成后，要求受試者分別在裸足和著鞋條件下（隨機(jī)順序）以3 m/s（±5%）的速度通過(guò)實(shí)驗(yàn)跑道，并且右足成功踏入采集區(qū)域，且觸地姿勢(shì)為后跟觸地。通過(guò)對(duì)X 線圖像進(jìn)行質(zhì)量對(duì)比，裸足和著鞋條件分別選擇圖像質(zhì)量最好的一次數(shù)據(jù)[15]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Mimics 軟件（v.21.0）處理足部CT 掃描圖像，通過(guò)閾值提取、多層操作和動(dòng)態(tài)區(qū)域增長(zhǎng)指令重建第1跖骨和第1近節(jié)趾骨的3D模型。為了提高重建后的模型表面的質(zhì)量，利用軟件中自帶的插件對(duì)模型進(jìn)行平滑處理，平滑參數(shù)為：迭代次數(shù)為2，平滑因子0.4。

將由XMAlab生成的環(huán)境標(biāo)定文件導(dǎo)入Rhinoceros軟件中（v.6.0），利用其建模模塊在虛擬空間內(nèi)重建拍攝空間并還原兩對(duì)熒光發(fā)射器與圖像接收器的相對(duì)位置，同時(shí)導(dǎo)入畸變校準(zhǔn)后的足部X線圖像和第1跖骨與第1近節(jié)趾骨的3D模型。參考以往文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)建立第1跖骨和第1 近節(jié)趾骨的坐標(biāo)系[16]，其坐標(biāo)系的內(nèi)外、前后及上下方向分別對(duì)應(yīng)x、y與z軸，關(guān)節(jié)的屈/伸、旋前/后、內(nèi)收/外展分別被定義為繞內(nèi)外軸、前后軸與上下軸運(yùn)動(dòng)。隨后在由Rhinoceros 軟件重建的三維空間內(nèi)對(duì)導(dǎo)入的骨骼模型進(jìn)行2D-3D 配準(zhǔn)：根據(jù)圖片中骨骼的影像勾劃出每塊骨骼的外輪廓，在三維空間中通過(guò)平移和旋轉(zhuǎn)工具調(diào)整骨骼在空間中的位置，直到骨骼模型的投影輪廓與透視圖像上的骨骼輪廓相匹配，此時(shí)該塊骨骼配準(zhǔn)完成，另一塊骨骼也按照此方法完成配準(zhǔn)。

圖3 本研究數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程

1.6 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

使用Rhinoceros 軟件中的坐標(biāo)系計(jì)算插件計(jì)算1stMPJ（第1近節(jié)趾骨相對(duì)于第1跖骨）的6DOF數(shù)據(jù)，其中包括在3 個(gè)平動(dòng)方向（內(nèi)外、前后、上下）及3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向（屈/伸、旋前/旋后、內(nèi)收/外展）的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)（圖4）。具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括觸地時(shí)刻1stMPJ 6DOF運(yùn)動(dòng)，最大角度、最小角度與關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍（最大角度與最小角度的差值）。其中，正值代表第1近節(jié)趾骨相對(duì)于第1 跖骨向外、向前、向上平移以及伸展、旋后與外展；負(fù)值代表向內(nèi)、向后、向下平移以及屈曲、旋前與內(nèi)收；對(duì)應(yīng)1stMPJ的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)則正值代表向外、向前、向上平移以及伸展、旋后與外展，負(fù)值代表向內(nèi)、向后、向下平移以及屈曲、旋前與內(nèi)收。

圖4 第1近節(jié)趾骨（左，長(zhǎng)骨）與第1跖骨（右，長(zhǎng)骨）6DOF運(yùn)動(dòng)示意圖

為便于與以往研究進(jìn)行比較，通過(guò)線性插值法將不同時(shí)間長(zhǎng)度的右足支撐期1stMPJ 運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化，并采用Matlab軟件對(duì)所得到的6DOF運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)與CT 重建模型中對(duì)應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和濾波處理，其中，運(yùn)動(dòng)學(xué)截止頻率為20 Hz[16]。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS23.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。所有參數(shù)均使用平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)比較著鞋與裸足條件下1stMPJ 在體6DOF 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的差異，顯著性水平α設(shè)定為0.05。

2 結(jié)果

2.1 第1跖趾關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

（1）關(guān)節(jié)平動(dòng)：相比裸足，著鞋時(shí)1stMPJ在支撐期的50%向下移動(dòng)距離更?。≒=0.032），而在支撐期的90%和100%向上移動(dòng)距離更?。≒=0.014，P=0.007）；1stMPJ在支撐期20%、60%時(shí)刻前移距離顯著更小（P＜0.05），在支撐期90%、100%時(shí)刻后移距離顯著更?。≒＜0.05）（圖5，表2）。

（2）關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)：在支撐期的大部分時(shí)間內(nèi)，著鞋和裸足條件下1stMPJ均處于伸展、旋后和內(nèi)收狀態(tài)。相比裸足，著鞋時(shí)1stMPJ在支撐期的30%、40%、50%和60%時(shí)刻伸展角度更大（P＜0.05），但在支撐期90%和100%時(shí)刻伸展角度更?。≒＜0.05）；1stMPJ在支撐期的10%、20%、50%和60%時(shí)刻內(nèi)收角度更大（P＜0.05），并在支撐期的30%（P=0.061）和40%（P=0.062）時(shí)刻內(nèi)收角度有顯著更大的趨勢(shì)；支撐期內(nèi)1stMPJ的旋前、旋后沒(méi)有顯著性差異（圖5，表2）。

表2 著鞋與裸足條件下第1跖趾關(guān)節(jié)支撐階段運(yùn)動(dòng)學(xué)特征差異比較

圖5 著鞋和裸足下第1跖趾關(guān)節(jié)支撐階段6DOF運(yùn)動(dòng)特征比較

2.2 第1跖趾關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征值

（1）關(guān)節(jié)平動(dòng)：在支撐階段，相比裸足，著鞋時(shí)1stMPJ 向內(nèi)移動(dòng)峰值（P=0.039）、向后移動(dòng)峰值（P＜0.001）、向上移動(dòng)峰值（P=0.043）（圖6）、前后移動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍（P=0.002）和上下移動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍（P＜0.001）顯著更小（表3）。

（2）關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)：著鞋和裸足條件下觸地時(shí)刻1stMPJ屈/伸、旋前/后和內(nèi)收/外展角度均無(wú)顯著性差異。相比裸足，著鞋時(shí)1stMPJ伸展最大值（P＜0.001）更小，伸展最小值（P=0.009）更大，1stMPJ內(nèi)收最小角度顯著更大（P=0.009）（圖6）。在關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍中，著鞋條件下屈/伸活動(dòng)范圍顯著小于裸足條件（P＜0.001），而旋前/后與內(nèi)收/外展的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍兩種條件下沒(méi)有顯著性差異（表3）。

圖6 著鞋與裸足條件下第1跖趾關(guān)節(jié)峰值角度

表3 著鞋和裸足下第1跖趾關(guān)節(jié)觸地時(shí)刻平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)與活動(dòng)范圍比較

3 討論

本研究采用高速雙平面正交熒光透視成像系統(tǒng)，探究跑步過(guò)程中著鞋與裸足條件下的1stMPJ 在體骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)特征差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在平動(dòng)方向上，著鞋條件下峰值內(nèi)移、后移和上移距離顯著減少；在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上，著鞋限制了1stMPJ的伸展，包括最大伸展角度、最小伸展角度和屈伸活動(dòng)范圍，同時(shí)增加了支撐前中期內(nèi)收角度和最小內(nèi)收角度。上述結(jié)果與研究假設(shè)相符，即著鞋限制了1stMPJ六自由度的部分運(yùn)動(dòng)。

具體而言，著鞋條件下1stMPJ在矢狀面內(nèi)的屈伸活動(dòng)顯著減少，這與以往的研究發(fā)現(xiàn)一致[3，7，9，17]，但其在支撐期的最小、最大伸展角度要比以往使用傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕捉研究中的更大：在McDonald等[18]的研究中，受試者以2.7 m/s 速度跑步時(shí)裸足和著鞋條件下1stMPJ最小伸展角度接近0 度，而最大伸展角度分別為34.2° ±3.9°（裸足）和30.1° ± 2.8°（著鞋），遠(yuǎn)小于本研究中的角度（著鞋：44.7° ± 7.9°；裸足：52.6° ± 6.0°）。由于絞盤機(jī)制的作用，1stMPJ 的伸展會(huì)拉緊足底筋膜，除了能夠儲(chǔ)存彈性能量，還能夠放大跟腱產(chǎn)生的力[19]；伴隨第1 跖骨的跖屈，還會(huì)使得內(nèi)側(cè)縱弓升高。而著鞋減少了1stMPJ的伸展活動(dòng)，由此潛在減少足底筋膜彈性能量的儲(chǔ)存和釋放，降低跟腱力的增強(qiáng)效果，進(jìn)而降低步態(tài)效率[9]。本研究中更大的伸展角度可能是第1 跖骨跖屈的結(jié)果，而傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)捕捉方式受限于技術(shù)手段缺陷，難以探測(cè)第1跖骨真實(shí)的在體運(yùn)動(dòng)，因而無(wú)法獲取準(zhǔn)確的1stMPJ的運(yùn)動(dòng)。此外，1stMPJ的伸展角度對(duì)于計(jì)算關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)有著重要作用，傳統(tǒng)的動(dòng)作捕捉方式對(duì)1stMPJ 屈伸活動(dòng)的低估或許影響了以往研究中的關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)結(jié)果。由于現(xiàn)階段基于高速DFIS 的研究仍處起步階段，本研究并沒(méi)有計(jì)算1stMPJ的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，因此未來(lái)的研究可以對(duì)比兩種不同動(dòng)作捕捉方式獲取的1stMPJ動(dòng)力學(xué)結(jié)果的差異。

根據(jù)本研究結(jié)果，著鞋條件下1stMPJ峰值上移距離和上下移動(dòng)的活動(dòng)范圍顯著減少，導(dǎo)致該結(jié)果的原因或許與1stMPJ的解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)。人體第1跖骨頭背側(cè)關(guān)節(jié)表面偏向足背側(cè)，同時(shí)有較寬的表面積，能夠使第1 近節(jié)趾骨基底在其關(guān)節(jié)表面進(jìn)行滑動(dòng)，增加1stMPJ的伸展活動(dòng)范圍[17，20]。在行走過(guò)程中，第1 跖骨的下壓能使1stMPJ 實(shí)現(xiàn)最大程度的伸展[21]，本研究中1stMPJ 的伸展運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和上下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)具有一致性，這進(jìn)一步驗(yàn)證了以往的研究結(jié)果。而著鞋限制了1stMPJ的屈伸活動(dòng)，因此矢狀面內(nèi)關(guān)節(jié)上下平動(dòng)的活動(dòng)范圍也隨之減少。此外，著鞋條件下蹬伸期峰值后移距離顯著減少，這可能是因?yàn)橹瑫r(shí)蹬伸期峰值伸展角度小于裸足，1stMPJ 受到的壓力減少，使得關(guān)節(jié)囊受到的壓縮小于裸足所致。

本研究中所有受試者支撐期內(nèi)1stMPJ 最小內(nèi)收角度在15°～20°，與輕度拇外翻的臨床標(biāo)準(zhǔn)一致[22，23]。先前的研究表明，習(xí)慣穿鞋的人群第1跖趾關(guān)節(jié)和第2跖趾關(guān)節(jié)之間的距離通常要比習(xí)慣裸足的人群更窄，第1跖骨和第1近節(jié)趾骨之間正常骨骼對(duì)線被破壞，使得習(xí)慣著鞋的人群更易呈現(xiàn)足部拇外翻的形態(tài)[11]。本研究中習(xí)慣穿著運(yùn)動(dòng)鞋跑步的受試者，其1stMPJ正常骨骼對(duì)位可能受到了長(zhǎng)期著鞋運(yùn)動(dòng)的影響。此外，著鞋條件下，1stMPJ 內(nèi)收角度顯著大于裸足，這與本研究的假設(shè)相符。Yu 等[24]使用有限元模擬發(fā)現(xiàn)，隨著1stMPJ內(nèi)收角度增加，其內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊所受應(yīng)力增加，著鞋下內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊所受應(yīng)力也要顯著高于裸足；且著鞋運(yùn)動(dòng)時(shí)，1stMPJ 內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊會(huì)受到由正、負(fù)軸向應(yīng)力產(chǎn)生的一個(gè)合力矩，并隨著人體的周期性運(yùn)動(dòng)（如跑步）損傷內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊，這表明著鞋進(jìn)行跑步可能會(huì)加速拇外翻的進(jìn)展。相反，裸足時(shí)支撐前中期1stMPJ內(nèi)收角度更小，由于裸足時(shí)前足有更多的活動(dòng)空間，能潛在幫助改善1stMPJ形態(tài)與功能[25]，提示裸足可能有助于拇外翻的糾正。以往研究也證實(shí)了上述猜測(cè)，如Xiang等[22]對(duì)15 名患有輕度和中度拇外翻的受試者進(jìn)行了12周五指鞋跑步干預(yù)，發(fā)現(xiàn)干預(yù)后拇外翻程度明顯減輕；而五指鞋沒(méi)有任何支撐和緩沖功能，僅提供保護(hù)足部皮膚的功能，被認(rèn)為可模仿裸足條件[26]。相比穿著傳統(tǒng)跑鞋，裸足跑已經(jīng)被證實(shí)能夠提升足部肌肉力量，改善足部形態(tài)變化和改變足部生物力學(xué)功能[27]。運(yùn)動(dòng)鞋雖然能夠幫助足部抵御外部的傷害，但其鞋頭較為狹小的空間不僅限制了1stMPJ的活動(dòng)，還會(huì)使其內(nèi)側(cè)在跑步蹬伸過(guò)程中承受外力矩，進(jìn)而潛在加速拇外翻的發(fā)生和進(jìn)展。

本研究使用高速DFIS 為分析跑步著地時(shí)1stMPJ真實(shí)骨骼在體運(yùn)動(dòng)特征提供了新視角，但仍存在一定局限：只招募了男性習(xí)慣穿著跑鞋跑步的受試者，并沒(méi)有探究性別差異；實(shí)驗(yàn)用鞋為傳統(tǒng)跑鞋，未來(lái)研究可探究不同鞋頭大小條件下1stMPJ的運(yùn)動(dòng)學(xué)差異。

4 結(jié)論

本研究采用高速雙平面正交熒光透視成像系統(tǒng)，探究了整個(gè)跑步支撐期著鞋與裸足條件下第1跖趾關(guān)節(jié)在體關(guān)節(jié)六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)差異，為研究被鞋包裹的足部小關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)立了更精確的測(cè)量方法，并發(fā)現(xiàn)：著鞋限制了第1跖趾關(guān)節(jié)的伸展和3個(gè)方向的平動(dòng)，同時(shí)增加了水平面內(nèi)收角度，提示著鞋會(huì)限制第1 跖趾關(guān)節(jié)在鞋內(nèi)的蹬伸效果和活動(dòng)范圍，并可能會(huì)增加拇外翻的發(fā)生及進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)，建議鞋具制造應(yīng)在兼顧提高足前部運(yùn)動(dòng)能力的同時(shí)，盡量減小或避免由此帶來(lái)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。