足底测压在康复中的应用.doc

足底测压在康复中的应用前言步行是人类最基本的运动方式, 人体的运动都是以运动链的形式进行的，因此下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息都可以从步态和足底压力中表现出来。足底压力分析在临床治疗领域已得到了广泛的应用，且随着近些年康复事业的快速发展，足底压力测试在康复领域也开始发挥越来越重要的作用。动态足底压力测量是重要的定量检查与分析手段，目前在国外此技术已应用于人工关节手术前后的功能和疗效评定、躯干和下肢疾病的检查和随访、为假肢和人工关节设计提供数据、康复训练及体育训练的分析和评价、糖尿病足的早期预测和治疗。通过足底压力测试可以分析出病人走路时足部受力情况，哪部分受的压强比较大，严重到什么程度，还可测试出患者走路过程中足内、外翻的程度，整个脚的运动轨迹等。过度的内翻、外翻会引起损伤。足部的过渡旋转导致运动的不稳定性，使跟腱支点不稳定，引起跟腱张力不平均，增加跟腱撕裂的可能性。足底压力测试还可非常准确的诊断出患者的平足状况，足弓塌陷程度。通过动态的步态测试，进一步分析患者的具体病症，例如：行走步态沉重无弹性，吸收震荡力能力差；足内外翻情况，从而引起膝关节、髋关节及腰部的损伤。足底压力测试技术是一项基于生物力学原理，探测人体下肢结构状况，评藉预估未来足部疾病，提供科学康复治疗方法的国际先进技术。1足底测压的发展1.1足底测压技术的发展早在1882年, 英国人Beely就开始了足底压力的测量。随后, 世界各国出现了足印法、直接形象化技术、测力板、测力鞋、光学足压计、足底照相机等一系列静态足底压力分析方法。随着近年来科学技术的发展, 足底压力的测量逐渐由静态转化为动静结合,由肉眼观察转化为计算机精确量化分析, 由平面图像转化为二维、三维仿真模拟。目前, 计算机化的三维动态足底压力测试系统已成为定量研究的首选工具 陈雁西 俞光荣 F-scan足底压力步态分析仪临床应用现状 国外医学骨科学分册2005年5月第26卷第3期。常用的测量系统是测力台、测力板及测力鞋垫系统。1.2足底测压系统的发展1.2.1 测力台(Force Platform )测力台是最早用来测量和评估足底压力的仪器之一，由压电式传感器和面板组成。测量时，足底压力被转换为方便测量的电信号，根据定量标定和计算公式，输出为量化的力学指标。这种仪器优点是精确度高，数据可靠，能测量前后、左右及垂直方向上的三维受力。缺点是具有一定的电延迟性，不利于进行动态、实时测量和评价，不能精确测量足底压力分布。具有代表性的产品是Kistler (瑞士)和Amti(美国)两大系统。 kistler测力台 Amti测力台1.2 测力板(Force Plate)测力板是标准化电容式传感器测量技术。平板由上千个传感器构成，可测量的参数包括各点的压力(压强)、平均压力(压强)、接触面积以及压力(压强)中心轨迹等。不足之处在于只能测量一维数据，其测量的精确度和可靠性稍逊于测力台。两大测力板产品为德国的Novel-emed系统和比利时的RSscan系统。 Novel-emed测力板 RSscan测力板1.3 测力鞋垫系统(Insole System)为了记录实验对象的日常活动的足部载荷，设计了鞋内垫的压力测试装置。测力鞋垫系统除了可测量行进中的足底压力分布外，还可对足部与鞋的接触特性作出评价，对设计具有特殊功能的各类型鞋也有较高的实用价值。目前，较为著名的测力鞋垫系统主要有美国的F-scan系统、德国的Novel Pedar-x系统、比利时的RSscan系统,现在，新出现的还有最方便实用的英国Walkinsense系统。 美国Tekscan f-scan 德国 Novel Pedar-x 比利时 RSscan 英国 Walkinsense表-1 四种足底测压系统性能比较F-scanNovel-pedalRS-scanWalkinsense数据采集时间无限无限8秒无限传感器密度低高高可任意安装传感器位置定标方法简单复杂简单简单鞋垫可重复使用一次或几次重复使用重复使用重复使用实用范围速度适中、时间适中速度较慢、时间较长速度较快、时间较短速度快、时间长产地美国德国比利时英国2足底压力（Plantar Pressure）与步态分析（Gait Analysis）步态是人类步行的行为特征。而步行是人类生存的基础，是人类与其它动物区别的关键特征之一。正常步行并不需要思考，然而步行的控制十分复杂，包括中枢命令，身体平衡和协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉和关节协同运动。步态分析是利用力学的概念和人体解剖、生理学知识对人体的行走功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法。足底压力是人体在静止站立或者动态行走时，在自身重力的作用下，足底在垂直方向上受到的一个地面的反作用力。足底压力测定是步态分析的一个重要组成部分，是分析和衡量异常足底应力分布和步态的基础，它对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义，因此其临床应用越来越广泛。足底压力分布能反映下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息，对足底压力的研究可揭示人体在不同状态下的足底压力特征, 即运动过程中足的动力学特性。当下肢功能及足内结构轻微变化时, 都将改变足底压力负荷的分配,因此研究人体不同状态下（正常人与病人之间、站立和步态之间）的足底压力的变化，可以用来进一步分析并获得人体各部位的受力情况和生理、病理学参数，从而可以与病史、其他检查联合使用对人体健康程度进行诊断。3足底测压在康复中的应用足底压力测试技术提供定量的功能评估，该技术是重要的定量检查与分析的手段，从而改变了沿用已久的定性分析和直观描述，可揭示人体在不同状态下的足底压力特征，即运动过程中足的动力学特性。它已逐渐成为临床生物力学研究与足部康复评定的重要手段,为足疾的功能康复、疗效评定和手术后效果鉴定提供客观评价。随着科学技术的发展和进步，一个人的足底压力和步态会像血压、体温那样，从一个侧面反映出人体的健康状况和病变特征。足底压力测量技术在临床医疗领域得到了越来越广泛的应用，测量技术也不断的发展成熟，指标也逐步丰富，测量的精度也随之提高。足底压力测试技术在康复领域也有广泛的应用：可进行康复训练前后的足底压力对比测试，评价康复训练的效果；也可用足底压力步态分析的数据与曲线鉴别、评定肢体伤残的程度，为制定整体的康复计划提供客观依据等等。3.1足底压力与糖尿病足近年来,我国糖尿病的发病率在逐年上升,特别是农村患者明显增多,糖尿病足的并发率也明显升高,给社会、家庭和个人带来了严重的负担。糖尿病足作为糖尿病的一个严重并发症,有很强的致残性和致死性,是糖尿病慢性并发症之一,与普通人群相比,糖尿病患者下肢截肢的机会要高出15倍-40倍,截肢率高达40% 耿荣娟 沈培 崔芳 蔡可英 动静脉足泵在预防糖尿病足中的应用研究。足底压力增高可用于预测糖尿病足溃疡，是足溃疡发生的独立危险因素，相关性高达70-90%严励 糖尿病患者足底压力检测的意义及影响因素 中华医学杂志2007年7月10日第87卷第26期。有研究发现，高足底压力的糖尿病患者（足底压力87.5N/cm）在以后发生足溃疡的可能性是低足底压力患者的2倍 Lavery LA，Armstrong DG，Wunderlich RP，et al，Predictive value of foot pressure assessment as part of a population based diabetes disease management program.Diabetes care,2003,26.1069-1073。应用足底压力测量仪测定足底不同部位的压力分布,探讨足部生物力学的改变,可了解糖尿病病人足底压力是否有异常变化,筛查糖尿病足的高危人群,为糖尿病足的早期干预和指导治疗提供证据杨青,钱晓路,白姣姣等.糖尿病病人足底压力的研究进展J.护理研究,2009,12(23):3109-3112.。具有不正常足底压力分布的糖尿病患者可根据脚部发生溃疡的情况，合理选择各种矫形装置，降低脚的局部足底压力 Mike Edmonds MD，Ali Foster DPMThe use of antibioticsin the diabetic footJThe American Journal of Surgery，2004，187(5)：2528。糖尿病足溃疡的治疗方法中最基本的原则是减少足底不正常的压力 Pataky Z，Vischer UDiabetic foot disease in the elderlyJ，Diabetes Metabolism2007，33(4)：556-565。跖骨圆筒、内翻楔、外翻楔和足弓支撑物等矫形器的运用，可以减轻糖尿病足的特定区域足底压力 Guldemond NA，Walenkamp GHIM，Lefers P，et a1The effect of insole configurations of plantar pressure in diabeticpatients with neuropathic feetJClinical Biomechanics，2008，23(5)：707-708。处方鞋也能够改善糖尿病患者足底压力分布。处方鞋与传统男士休闲鞋、橡胶底鞋相比，具有额外的深度与宽度，通过糖尿病患者穿传统鞋与穿处方鞋时足底压力特征的对比研究，得到穿处方鞋时糖尿病患者前足、足弓、足后跟三个区域与地面的接触面积都比穿传统鞋时大同时在三个区域的峰值压强都降低。3.2足底压力测试为手术和治疗方案的制定提供参考依据减重支持系统训练（Partial Body Weight Support System Training,PBWST）作为一种常见的康复训练手段，让偏瘫患者通过减重装置减轻偏瘫侧肢体承受的重量，从而减轻步行时髋部及双下肢的负荷，改善下肢关节活动度，增加下肢的肌力及耐力，矫正异常步态模式，从而达到提高行走能力及日常生活能力的目的，消除了恐惧及紧张心理，增加了患者训练的信心和康复训练的主动性。有报道称可利用足底压力步态分析系统对进行PBWST训练的偏瘫患者测试，来确定PBWST最适宜的负重，提高PBWST的临床疗效刘红英,李茜,尚晓娜.减重支持系统训练在偏瘫患者康复治疗中的应用J.吉林医学,2010,31(10):1399.。足外侧柱延长术是治疗成人获得性平足症的一种辅助性手术，术后一个比较常见的并发症是足外侧柱疼痛或有其他不适感。通过实验对比病人的足底压力发现外侧柱延长术后足底外侧疼痛的病人均同时伴有足外侧足底压力值增大，提示外科医生在手术时必须小心操作，以避免因增加足底外侧压力而导致患者足底疼痛的发生Ellis SJ,Yu JC,Johnson AH et al.Plantar pressures in patients with and without lateral foot pain after lateral column lengthening. J Bone Joint Surg Am,2010,92(1):8191. 。对急性脑梗死(ACI)偏瘫患者于治疗前和治疗后30天分别进行足底压力测试。记录压力值后发现ACI患者患侧足底压力治疗前均低于健侧，治疗后患侧足底压力有所上升, 与治疗前比较, 第1跖骨、第3跖骨、足弓部和足跟内侧压力明显上升, 说明患足和患侧下肢负重能力和髋、膝、踝关节控制能力提高, 痉挛程度减轻。同时，健侧足中部和足跟内侧压力峰值较治疗前显著下降, 更有利于健足对身体平衡和姿态的调整。通过足底压力的测定分析，在ACI患者康复治疗中加强平衡功能和姿势控制能力的训练,可得到较好的治疗效果,改善ACI患者的预后葛剑青,陈建军,叶强等.急性脑梗死偏瘫患者足底压力测定的临床研究J.临床神经病学杂志,2009,22(5):334-336. 。通过前后足底压力值的对比，可直观地反映偏瘫患者康复治疗的效果，对治疗方案的修改和下一阶段方案的制定打下基础。脑瘫儿童由于中枢神经损伤，神经肌肉控制能力受限，步行功能受到了极大的影响，并常常产生异常的步态模式，影响步行的平衡性和协调性。采用踝足矫形器（AFO）治疗脑瘫儿童，不仅可以纠正和预防踝足畸形的产生，还可以抑制异常的姿势反射，促进正常运动模式的建立。在AFO治疗前后进行足底压力测试，周安艳等人研究发现脑瘫儿童步态周期时间缩短，步频增加，步态对称性改善，总体步行能力得到提高，显示足底压力步态分析系统是评定脑瘫儿童佩戴下肢矫形器后步行能力是否改善的一种新型客观的测试手段，AFO利于矫正尖足、稳定踝关节，以便更好地进行站立、行走训练周安艳,李海.佩戴踝足矫形器对痉挛型脑性瘫痪儿童足底压力步态的作用J.中国康复理论与实践,2010,14(17):3127-3130. 。Schuh R等人对20位单侧踝关节骨关节炎病人术后进行了足底压力测试，证实了踝关节的关节融合术能使病人得到较高水平的功能，而足底压力分布的改变却非常小Schuh R,Hofstaetter JG,Hofstaetter SG et al.Plantar pressure distribution after tibiotalar arthrodesis.Clin Biomech (Bristol, Avon),http:/www.ncbi.nlm.nih. 2011 Mar 9.。足底压力测试系统可用于智能化假肢的设计和假肢质量的鉴定，给病人设计出最适合的假肢帮助其步行。在穿戴假肢时也可进行足底压力的测试，完善提高假肢的功能，尽可能恢复病人的行走功能王立平,李建设.足底压力测量技术的发展现状与应用研究J.浙江体育教育,2004,26(1):40-43.。膝关节骨性关节炎（KOA）患者由于膝关节的病变带来肌肉运动的不协调，这些不协调的动作在步态上都会有所反映。例如一些患者健侧和患侧受到地面的垂直反作用力有明显差异；又如疼痛时，足跟不敢着地，后蹬无力，中间垂直支撑阶段不能很好缓冲，不但不减少垂直力反而出现峰值，出现典型的单峰曲线，可由此判断患者当时的活动是否疼痛、以及程度如何。3.3 足底压力测试应用于术后功能与疗效评定足底压力测试可在足部手术前后分别进行，用来评估足部手术的疗效。目前，对跟骨骨折术后的疗效评价多为患者的自觉症状，缺乏客观指标，较常用的评分系统也各自存在缺陷，但足底压力步态分析为跟骨骨折术后更加精确化、客观化的疗效评价以及跟骨骨折临床术式的选择和术后康复治疗提供了客观指导。孙鲁等人对33例各型根骨骨折术后患者（其中关节外骨折7例,Sanders II型14,Sanders III型12例）分别进行了足底压力步态分析和Mary land足部评分系统评分。研究发现：正常人后足的内侧压力要高于外侧压力，而骨折患者后足的外侧压力高于内侧压力。分析原因可能是因为跟骨骨折时内、外侧壁同时发生塌陷，而复位时外侧壁复位较好，内侧壁复位相对困难，故仍存在残余足跟内翻的可能。Mary land评分中多数患者并未出现跛行及步行外观上的变化，但足底压力步态分析系统却敏锐地发现了异常，证实了足底压力测试更能精确、细致地发现跟骨骨折术后的变化，为之后的康复治疗提供依据孙鲁,王明喜,王增涛等.足底压力步态分析在跟骨骨折术后疗效评价中的作用J.山东医药,2007,47(20):70-71.。陈占法等人采用两种不同的方式对跟骨骨折患者固定治疗后，用足底压力分析系统对手术疗效进行定量评定，得出自制加压钢板内固定治疗跟骨骨折的手术效果明显优于传统AO钢板。足底压力分析系统作为定量评价手术效果的手段开始发挥越来越重要的作用陈占法,张英泽,郑占乐等.Footscan足底压力分析系统对跟骨骨折术后疗效的定量评价J.中国修复重建外科杂志,2009,23(8):925-929.。除跟骨骨折手术外，儿麻后遗马蹄内翻足手术后采取临床标准和足底压力测试分析两种方法对比疗效发现：临床疗效优良足的足底动、静态压力分布较为均匀，但仍和正常人足有一定差距，有临床肉眼不易察觉的极轻微内翻、外翻，内翻足的足外侧压力值偏高；临床疗效尚可足的足底压力分布不均，某些孤立局限的区域负重，集中于第1、5跖骨头区、拇指及足底边缘王军,徐新智,张伟等.足底压力动态图像分析系统与临床应用J.中国临床康复,2002,6(6):802-803.。足底压力测试用较精确数据显示足底高压的数值和部位，更好评估术后疗效，为接下去康复计划的制定提供有力依据。拇外翻患者由于先天或者后天因素导致拇趾骨和第一跖骨的关节倾斜超过15度，穿鞋、久站、久行时前足产生疼痛，严重时影响走路姿势。正因为足底形态构造发生改变，较正常人其承重中心外移。拇外翻患者在实施跖骨远端截骨术后，通过重建骨骼框架而达到正常的足底负荷平衡状态，即前足底压力发生了改变。张致媛通过测试前足足底压力发现术后拇外翻足第三、四跖骨头的负重作用减弱了，手术使拇外翻足原本外移的压力重心重新转移到前足内侧张致媛.跖骨远端截骨术治疗拇外翻的X线测量、前足底压力改变及有限元分析D.北京:北京协和医学院,2009.。拇外翻有多种手术方法, 各术式孰优孰劣能否用足底压力测定分析做出科学的评价? 测定结果显示,第1 跖趾关节融合术后的患者有80%的拇趾在足印上留有明显的压印, 而Keller 手术后的病足只有40%的拇趾在足印上留有明显的压印,因此，Keller术后对拇趾的负重功能影响较大 Henry APJ,Wangh W,WoodH.The use of footprints in assessing the result s of operat ion for hallux valgus. J Bone Joint Surg ( Br) 1975, 157(4) : 478 485。Keller术后, 如果近节趾骨截骨长度小于1/ 3, 则73%的拇趾有负重功能, 而截骨长度大于1/ 3, 则只有18% 的拇趾有负重功能。趾- 指移植手术是否影响足功能, 一直是显微外科和手外科所关注的问题。动、静态足底压力测定结果表明, 供趾足在步态周期站立相各期所占时间的百分比无明显改变, 但供趾足第25 跖骨头在站立相的压力峰值增高, 以第3、4 跖骨头更为显著, 供趾足25 跖骨头区压力时间积分增加, 以第3、4 骨头更为显著, 3、4 跖骨头区出现高压区且与足底胼胝相吻合刘亚平, 楮晓朝, 黄耀添等 供趾足的足底压力分析 中华手外科杂志1994,10( 4): 206208。陈建军对脑梗死患者足底压力测试，并比较治疗前后的临床疗效，发现针灸治疗对患者足底压力分布的改变及站立平衡功能的改善有一定作用，即治疗后健侧前脚掌压力峰值、足跟压力峰值有所下降，患侧的有所上升，且实验结果证明针灸治疗比一般康复训练的治疗效果好陈建军.针灸康复治疗对急性脑梗死患者足底压力等生物力学参数影响的临床研究D.南京:南京中医药大学,2009.。通过足底压力的步态分析的测定结果表明, 人工髋关节置换术后患者在最快行走速度、步频、步长及患肢站立相等参数上均较术前有明显改善, 术后3 个月这些改变达到最高水平, 术后6月再进一步的改善不明显, 术后1年以上指标与正常同龄人相比仍有差异 孙天胜, 胥少汀, 张立仁等 人工髋关节置换手术患者的步态分析 中华骨科杂志, 1998, 18( 1) 27 29。在Harris评分中, 行走功能满分的人, 步态参数并没有完全正常。髋关节置换术后, 患肢髋、膝、踝角度时间曲线较术前有明显改善, 术后3个月以上, 则角度时间曲线与正常同龄人之间差异无显著性意义。非骨水泥型假体术后3个月虽较术前有明显恢复, 但Harris评分、最快行走速度、患肢站立相3 项指标较非骨水泥型假体恢复差,术后6个月除最快行走速度外, 其他指标无明显差异。一般认为双下肢相差2cm 以上时才会影响步态, 但人工全髋关节置换术后肢体长度差1.49 cm 就会影响步态 Khodadach D.Calculation of gait parameters direct from forceplate reading. Med Eng Techol , 1994,18,22 28。步态分析证实, 膝关节成形术后3 个月步态改善最明显, 步长、步速增加, 术后6个月步态改善达到最佳状态, 但即使是最好结果患者的步态仍与正常人不同 Simon S,TreishmannH, Burdett R et al Quant ilative gait analysis aft ertotal knee arthroplasty