基于膝內(nèi)、外翻人群的矯正鞋墊的研究設(shè)計

韓璇 于凱華 徐美涓 白麗娜 徐莉 指導(dǎo)老師

摘要：當(dāng)今社會，無論兒童還是中年人群普遍存在走姿方面困擾，鞋底內(nèi)側(cè)磨損較多，往往是偏膝外翻，鞋底外側(cè)磨損較多，往往是偏膝內(nèi)翻。走姿不好會給人帶來多方面影響，首先影響美觀，其次會讓人產(chǎn)生心理負擔(dān)，易造成自卑，甚至?xí)o我們?nèi)梭w健康造成危害，引起膝關(guān)節(jié)的疼痛，嚴重會導(dǎo)致骨性膝關(guān)節(jié)炎，活動受限，影響患者日常行走，給生活工作帶來極大的困擾，因此本研究以此為突破點，進行改進矯正鞋墊設(shè)計。

關(guān)鍵詞：x型腿;O型腿;矯正鞋墊

膝關(guān)節(jié)作為人體最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，對于穩(wěn)定身體平衡、維持人類直立姿勢和負重、行走有著重要的意義。膝內(nèi)翻、膝外翻作為常見的不良下肢形態(tài)，長時間地影響著人體的下肢外觀的視覺美感，持久性的對下肢健康造成損傷。矯形鞋墊通過調(diào)整足部著力點，使足部均衡受力，使踝關(guān)節(jié)力線處于正常位置，保持踝關(guān)節(jié)與下肢受力一致，在行走過程中確保雙側(cè)力線合理，壓力負荷處在合適的范圍，避免下肢代償機制的形成，恢復(fù)下肢生物力學(xué)平衡，改善人體行走步態(tài)和姿勢，從而達到矯正作用[1]。

1.概念及病因

膝內(nèi)翻是指人體直立時膝關(guān)節(jié)向外突出，而小腿向外偏移，兩下肢構(gòu)成“O”型腿 。膝內(nèi)翻患者不僅在外觀上產(chǎn)生畸形，而且行走時左右搖擺，步態(tài)不穩(wěn) ，兩足相碰，呈“內(nèi)八字”。膝外翻則是與膝內(nèi)翻相反的畸形，是指膝關(guān)節(jié)向內(nèi)側(cè)突出，小腿向外偏移并外旋，兩脛骨內(nèi)髁可以相互接觸，但兩踝則無法接觸而互相分離，分離的大小是畸形程度輕重的標志[2]。

足底平面的傾斜造成膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻與外翻，足部形態(tài)及受力異常是導(dǎo)致足底平面變形的主要原因。現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，超過70%的膝部疼痛和相當(dāng)一部分的腰痛都與足部疾病有關(guān)[3]。正常人的膝關(guān)節(jié)的壓力會平均分布在關(guān)節(jié)上，而膝內(nèi)、外翻人群，由于膝關(guān)節(jié)的變化讓關(guān)節(jié)面上承擔(dān)了過多的壓力，當(dāng)關(guān)節(jié)承擔(dān)的壓力和摩擦力變大時，將會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外的軟骨面加劇磨損，使得脛骨平臺老化和塌陷，導(dǎo)致走姿異常和各類下肢疾病[4]。

2.不良影響

兒童肥胖、書包過重、走路姿勢不正確，老年人身體功能下降及女性長期穿著高跟鞋等是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)病癥日常中常見的原因。患者下肢負重狀態(tài)和力線改變，行走步態(tài)的異常，必然會引起膝關(guān)節(jié)偏側(cè)的負荷增加，進而導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的損害，造成膝關(guān)節(jié)退行性改變。加大跌倒風(fēng)險和肢體損傷，不及時加以矯正，會加劇足踝、膝關(guān)節(jié)反轉(zhuǎn)程度，最終會導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬和行走功能障礙或膝骨關(guān)節(jié)炎等并發(fā)癥的產(chǎn)生。

3.膝內(nèi)外翻患者對治療的要求

據(jù)我們發(fā)布的調(diào)查報告結(jié)果顯示，202人參加調(diào)查，包括99個女生、103個男生，其中193人認為可矯正就避免手術(shù)，不僅費用昂貴，還有心理擔(dān)憂。

從報告的結(jié)果得出，大部分人更愿意采用更溫和、遞進的矯正器具治療。對于醫(yī)院常見的不開刀治療“O”型腿的保守療法是夾板矯正法（此方法適用于 7～ 10歲以下 ，畸形程度較輕的）也有其局限性。

患者對于矯形器具的要求：

矯正效果：這是患者根本的目的，通過矯正達到非手術(shù)治療的最好效果，通過矯正器具的使用，調(diào)整下肢負重狀態(tài)，改變力線，進而矯正走姿，使膝關(guān)節(jié)負荷狀態(tài)和位置恢復(fù)正常，呈現(xiàn)出直觀的效果，但同時也要考慮其時效性和并發(fā)癥，是否易復(fù)發(fā)等。

舒適度：選擇的材質(zhì)，設(shè)計的弧度都要符合人體科學(xué)，適應(yīng)患者的需求，高質(zhì)量地達到矯正的效果。

實用性：物美價廉，能有效緩解膝內(nèi)外翻相關(guān)癥狀，在安全范圍內(nèi)，切實有效考慮在設(shè)計過程中延長產(chǎn)品使用壽命，適當(dāng)增加附加功能

便攜度：便捷易攜，體積小，減少對環(huán)境與時間的要求，達到在日常生活活動中實現(xiàn)矯正的目的。

4.矯正鞋墊設(shè)計要點

如膝內(nèi)翻需外高內(nèi)低呈坡狀，利用高低差物理矯正。

矯正鞋墊帶有15°坡度，采用硅膠質(zhì)地，軟硬適當(dāng)，能很好地吸收地面反作用力，彈力加倍，減少走路時對腳的壓力，較少腳和膝蓋的損害。同時，我們重構(gòu)弧度，完善細節(jié)，設(shè)計更人性化，鞋墊低側(cè)也有弧度，避免擠傷腳面，更符合人體腳部構(gòu)造;簡便易帶，易操作，有利于長期治療，產(chǎn)生良效，沒有時間，場所，道具限制，負擔(dān)較小，經(jīng)濟實惠，滿足廣大患者的需求。

5.矯正鞋墊的設(shè)計細節(jié)

為了完善相關(guān)細節(jié)，我們查閱十幾款常見矯正鞋墊的坡度設(shè)計，大多數(shù)為鞋墊高端與鞋墊低端為4/1，坡度為10°或20°，我們對此展開對比實驗，尋找38名程度不一的膝內(nèi)翻患者，包括女生18名，男生20名，鞋墊弧度分別為10°、15°、20°，鞋墊除弧度外無差別，實驗三周后，選出最適宜的坡度。

從結(jié)果得出，15°的度數(shù)是較為溫和遞進，能夠得到良好矯正效果，體驗感相較于其他更好，能達到治療效果和舒適度的相對平衡。

現(xiàn)在市面上好的鞋墊材料主要有兩種，進口pu和硅膠但進口pu價格昂貴，但現(xiàn)在疫情影響，進口貨物十分不安全，所以我們選擇硅膠制作鞋墊。硅橡膠具有良好的生物相容性，對人體組織無刺激性、無毒性、無過敏反應(yīng)、機體排異反應(yīng)極少;具有良好的理化特性，與體液以及組織接觸過程中能保持其原有的彈性和柔軟度，不被降解，是一種相當(dāng)穩(wěn)定的惰性物質(zhì)。能耐高溫，易清洗，可消毒，加工成型方便，易加工雕刻形狀，更能滿足我們和患者的需要。

我們針對多樣的需求設(shè)置了可選擇的尺碼。

6.潛在價值

現(xiàn)在所需矯正的人群還是較為廣泛，不管是6、7歲的兒童，還是50、60歲中老年人群，都或多或少的有矯正的需要。走姿方面的困擾不分年紀，兒童時期是走姿發(fā)育的關(guān)鍵時期，不良的走姿會對人體健康產(chǎn)生壞影響，父母對其矯正比較看重，而身處職場的成年人更會注重形象管理，不良的走姿，既影響美觀又會危害身體;老年人群也可以使用，減輕對身體的危害，面對市場人群比較廣泛，市場潛力較大。往往膝內(nèi)翻膝外翻矯正治療都會是要長期的，有足夠的優(yōu)勢一定能得到消費者的喜愛。

7.結(jié)束語

足舒適矯正鞋墊具有廣闊的市場發(fā)展空間，產(chǎn)品設(shè)計主張舒適便捷，在日常活動中達到矯正目的，希望也能得到更多的經(jīng)驗，不斷完善，增加和改進其附加功能，做到服務(wù)為患者的優(yōu)秀產(chǎn)品。

參考文獻

[1]張新語， 邢新陽， 霍洪峰. 矯正鞋墊的設(shè)計原理與生物力學(xué)功能[J]. 中國組織工程研究， 2020， 024（023）：3744-3750.

[2]曉君. 什么是O型腿和X型腿[J]. 四川農(nóng)業(yè)科技， 1999（05）：38-38.

[3]汪波. CAD/CAM矯形鞋墊制作原理與臨床應(yīng)用[C]// 第六屆北京國際康復(fù)論壇——截肢與康復(fù)工程分論壇. 0.

[4]孟航. 膝內(nèi)，外翻形態(tài)對膝關(guān)節(jié)活動范圍，肌肉做功能力，平衡能力影響研究. 河北師范大學(xué)， 2019.