矯形鞋墊的作用機制及臨床研究進展

胡智宏，葉倩，孔葉平

在日常生活中，人體的負重、行走都依賴足部正常的生物力線。異常的生物力學環境可導致骨小梁不同程度的微骨折；長期處于這種環境下，易使骨小梁發生軟骨下骨硬化及囊性等改變[1]，從而導致力的分布不均，降低人類正常情況下對行走能力的控制，引發各種不適癥狀[2]。研究表明，足部功能異常將直接影響到膝關節、髖關節、脊柱以及相關的肌肉、韌帶等軟組織[3]。矯形鞋墊是足部生物力學鼻祖Merton博士[4]提出的,根據足踝部解剖結構特點制定的、以恢復人體正常生物力學為目的的矯正輔助器具。

1 矯形鞋墊的作用機制

1.1 重新建立較為理想的足底壓力分布 足部與地面接觸時，會在重力的作用下對地面產生壓力，正常情況下足底壓力是正常分布的，若長期處在異常力線下使足底壓力分布不均而導致足部不適，可能的不適癥狀包括足部疼痛、拇囊腫、足外翻，甚至扁平足、足底筋膜炎、膝內側疼痛等。矯形鞋墊給予人體外在作用力，重新分布足底壓力，使人體處于正確的生物力線狀態中。①可以給予足弓的正確支撐作用：足內側弓主要包括足內側縱弓和橫弓。兩個弓形結構為足部提供重要的穩定性及彈性因素。其中形成內側縱弓的骨骼是跟骨、距骨、舟骨、楔骨和相關的3塊內側跖骨，距舟關節以及相關結締組織構成內側縱弓的拱頂，足底筋膜、彈簧韌帶以及第一跗跖關節則負責維持內側縱弓高度和基本形狀。在行走過程中，足內側弓可以承受超過骨骼的生理負重能力，而足底筋膜、彈簧韌帶為內側足弓提供主要的被動支撐。正常足高14～18mm，低于14mm為扁平足，高于18mm為高弓足[5]。扁平足可導致脛骨損傷、趾外翻、跟腱炎等，增加足弓過勞性損傷[6]，矯形鞋墊可以給予足弓外在支撐力，使扁平足患者站立和行走時足底壓力均勻的分布至前足和后足，有效支撐人體重量。高弓足則表現為足部剛性增加，第一跖骨過度屈曲，后足過度旋后而導致跖骨痛、足踝扭傷等。矯形鞋墊可以給予前足內側及足后跟外在支撐力，減輕局部過度的壓力,同時其特殊的彈性材質可以增加后足彈性，提高足部的柔韌性。②重新分布前足足底壓力：拇外翻是是前足常見癥狀，是第一跖骨圍繞跗跖關節的過度內收，變形的跖趾關節會導致第一跖趾關節外側脫臼，導致發炎并發生疼痛。矯形鞋墊主要是通過改變拇趾兩側的壓力，改善畸形和拇趾受力情況，使拇趾處于正常的力學位置，從而減輕疼痛和畸形癥狀。③改善后足足部力學：距骨的異常運動導致動態脛距關節的不穩定從而導致踝關節骨性關節炎[7]。成年人的距骨頸長軸是距骨頭處于矢狀面內側約30°位置，故傳統的矯形鞋墊均會有5°的后足內翻附件。跟骨為最大的跗骨骨骼，承受行走時足跟著地的沖擊力。足底筋膜起于跟骨結節，當足弓塌陷時，可以導致足底筋膜的生物力學發生改變，承受的力超過其所承受的生理限度，可發生足底筋膜炎。矯形鞋墊材質較為柔軟并具有彈性，能有效緩解疼痛，同時給予足弓及足跟良好的支撐，減輕對足底筋膜的刺激，促進炎性因子吸收[8]。跟骨和距骨組成距下關節，主要包括旋前和旋后兩種運動，旋前主要是外翻、外展，而旋后為內收、內翻。距下關節的旋前、旋后讓足部在每個步態周期中轉換柔韌性結構與剛性結構，從而減輕離地時產生的壓力。若后足過度旋前，則會引起整個下肢力學改變，可能會導致膝關節內側疼痛[9]。通過測量立姿跟骨休息位和立姿跟骨中立位，定制相應材質的矯型鞋墊，可以起到調整下肢生物力線、解除疼痛的作用。

1.2 改善足底皮膚感覺和本體感覺 足底存在兩種感受器：一種為外感受器，接受足底表面刺激，如壓覺、觸覺、痛溫覺；另一種為本體感受器,主要接受來自足底深部刺激包括骨骼肌、關節囊、韌帶和足底筋膜。矯形鞋墊不僅可以給予患足皮膚感覺和本體覺刺激[10],而且可以緩解足踝相關關節的負擔，糾正下肢生物力線，提高患者平衡性，改善步態，進而提高步行的穩定性[11]。平衡主要是指身體靜止或者運動的狀態下，可以調整并維持姿勢狀態的能力。平衡的控制主要有感覺輸入、傳導和輸出三方面[12-14]。有研究表明在異常狀態下，神經-肌肉機制會被打亂，若給予機體正常的本體覺輸入則可以使其部分或完全重建和恢復[15]。正常人站立在固定的支撐面時，足底皮膚的觸覺、壓覺和踝關節的本體感覺輸入起主導作用。當人體感受支撐面情況能力減弱時，肢體的穩定性就會受到影響。矯形鞋墊給機體予外在的壓力，不僅輸入正確的觸壓覺使皮膚感覺增強，還可以刺激肌腱交界處的高爾基腱感受器，使相互聯系的肌梭收縮或牽拉促進本體感覺輸入，維持身體的平衡能力。

2 矯形鞋墊的臨床研究進展

2.1 對足踝部相關疾病治療 劉巍等[16]發現穿戴矯形鞋墊對治療足底筋膜炎有較好療效。嚴文廣等[17]認為體外沖擊波聯合矯形鞋墊治療足底筋膜炎療效確切，值得臨床上應用。高峰等[18]探討物理因子結合矯形鞋墊可以縮短治療跟骨痛癥的時間，同時提高跟足痛癥的治愈率。廖蘇[19]使用紅外高速運動捕捉、表面肌電和足底壓力鞋墊測試系統發現矯形鞋墊不僅可以改善扁平足和內翻膝的步態，還能增加趾屈力量，增加外側支撐力，減輕踝關節旋前程度。龔禹琨[20]認為扁平足的最大壓力為中足部位，穿著扁平足墊后，扁平足足底各部位壓力均有所減小，并基本達到了正常組足底壓力的分布水平，起到矯正作用。審美平等[21]認為足部矯形鞋墊對跟骨骨折康復有較好的效果，可以減輕患者疼痛，增加步行能力且安全有效，同時認為足部矯形鞋墊還可以應用于扁平足、拇趾外翻、足底筋膜炎、后跟骨刺等足部力學問題。孫民焱等[22]探討針刺配合矯形鞋墊治療跖腱膜炎/跟骨骨刺綜合征的臨床療效中發現，針刺配合矯形鞋墊治療跖腱膜炎/跟骨骨刺綜合征與曲安奈德注射液配利多卡因的短期療效相同，但長期療效針刺配合矯形鞋墊優于曲安奈德注射液配利多卡因。張明等[23]認為帶有足弓支撐的鞋墊可以有效減少足底的最大壓力，鞋墊的形狀對減少足底壓力有重要意義。

2.2 對膝關節相關疾病治療 Natalie[24]研究發現短期效果而言，矯形鞋墊對髕骨疼痛作用最佳。Munuera等[25]也認為矯型鞋墊對髕骨疼痛患者有較好療效，是治療髕骨疼痛的有效方法。矯形鞋墊通過減緩步行速度和減震作用，有效降低步行中的內翻力矩和內側間室壓力[26-27]，從而減輕內側間室膝骨性關節炎的疼痛。矯形鞋墊可以提高功能性步行能力量表指標并改善患者的步態，不同楔形的矯型鞋墊治療內側間室膝骨性關節炎效果無差異[28]。郝軍[29]在利用矯形鞋墊治療膝骨性關節炎臨床應用報告中指出，下肢機械軸60%～75%的負荷通過膝關節內側，膝骨性關節炎發作主要原因在于關節軟骨的負荷過重，失去了“回彈力”的防護作用，矯形鞋墊可以將膝內側負荷應力轉移到關節面較正常的部位，重新建立正確的力學平衡，從而改善膝關節疼痛及日?；顒幽芰Α?/p>

2.3 對神經系統相關疾病治療 Amira[30]研究發現使用個性化矯形鞋墊可以明顯降低糖尿病足患者的足部感覺性異常，其原因可能為矯型鞋墊可以增加足底接觸面積，減少足底軟組織內部應力[31]。汪波[32]發現穿戴鞋墊錯誤姿勢得以改善，同時大多數患有疼痛和痛癥的患者疼痛減輕、改善，可能是足底的感覺刺激點對肌肉刺激、或者是高爾基肌腱感受器受到刺激產生了作用，從而促使身體恢復正常力學平衡狀態。李哲等[33]認為矯形鞋墊對偏癱患者Fugl-Meyer運動積分及功能性步行量表均有顯著提高，患者穿戴矯形鞋墊，可顯著提高偏癱患者平衡功能及步行能力。Yamamoto等[34]在腦卒中后患者平衡能力測試中發現使用矯形鞋墊后不僅可以可以使患者的平衡能力得到較好的控制、防止患者跌倒，同時可以改善輕偏癱患者的步態周期。萬凱等[35]認為ICB矯形鞋墊主要是通過提供正確力線從而可以糾正兒童畫圈步態。楊杰等[36]研究發現生物力學矯形鞋墊可以應用于早期小兒腦癱患者中，改善患者的生活質量，且具有效率高、不良反應少等優點。Hyun等[37]發現足部矯形器可以提高偏癱患者的有氧能力，對行走功能有改善作用。

3 不足和展望

矯形鞋墊作為一種安全的治療手段，通過重新平衡身體的生物力學分布，可以用于下肢生物力學異常所引起的相關功能障礙疾病的輔助治療中。目前關于矯形鞋墊的研究主要強調矯形鞋墊對足踝部力學失常引起的下肢相關疾病有較好的改善作用。國外對矯形鞋墊的應用較早，作用機制研究較為深入，臨床應用較為普遍。而國內對矯形鞋墊的應用較晚，作用機制研究較少，且研究樣本量較少，缺乏大樣本量以及后期的長期療效研究。矯型鞋墊的制定對下肢生物力學原理掌握和下肢生物力學相關指標測量要求較高。在今后的臨床研究中應該就矯形鞋墊的個性化制作方法、作用機理以及生物力學原理應進行進一步探討研究。

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