足部生物力学与人体亚健康.docx

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1、各种足部问题不但会产生局部症状，也会对人体的其他部位带来不利影响。作为站立和步行时人体的支点，如果足部出现机能障碍，则会导致人体足部以上骨骼系统的对线不良，从而导致膝、髋、骨盆、脊柱椎体各部位关节出现问题，影响人体健康。1.足部解剖、足弓和足部生物力学足部并不是一个刚体（rigidbody），而是由26块骨，33个关节和多条肌肉、韧带和筋膜组成的。在负重、运动时，足部会发生不同程度的变形。四个可发挥弹性作用的足弓构成了足的基本功能单位。足弓是由足部骨骼的拱形砌合，以及肌肉、足部的肌腱、韧带等组织共同构成的凸

2、向上方的弓形结构。足弓的形态和功能是由韧带、足底筋膜、肌肉及骨骼系统共同维系的。人是唯一有足弓的脊椎动物。足弓对人体正常站立和步行功能的实现十分重要。可以认为，站立和步行时足部发挥的功能，是由足弓以及维持足弓的肌肉韧带等共同发挥作用而实现的。足弓分为纵弓及横弓。纵弓又分为内侧纵弓和外侧纵弓。内侧纵弓较高，在足的内侧缘，由跟骨、距骨、舟骨、3块楔骨和内侧第1～3跖骨构成，弓背的最高点为距骨头。直立姿势下有前后两个支点，前支点为第1～3跖骨小头，后支点为跟骨结节。此弓由胫骨后肌腱、趾长屈肌腱、长屈肌腱、以及足底

3、的短肌、跖长韧带及跟舟跖侧韧带等结构维持，其中最重要的是跟舟跖侧韧带，起着弓弦的作用。内侧纵弓曲度大、弹性强，适于跳跃，并能缓冲震荡。外侧纵弓较低，在足的外侧缘，由跟骨、骰骨及第4、5跖骨构成，骰骨为弓的最高点。前、后支点分别为第4、5跖骨小头和跟结节的跖面。维持此弓的结构有腓骨长肌腱、小趾侧的肌群、跖长韧带及跟骰跖侧韧带等，弓弦是跟骰跖侧韧带。此弓曲度小、弹性弱，主要与直立负重姿势的维持有关。横弓包括前横弓和后横弓。前横弓由第一到第五跖趾关节构成的，后横弓是由三块楔骨和骰骨构成的。足弓可使重力从踝关节经距

4、骨向前分散到跖骨小头，向后传向跟骨，以保证直立时足底支撑的稳固性。步行时，足弓吸收部份体重及步行时的能量，然后，在后跟离地过程中，将此能量转化为推动身体的能量。此外，足弓的弹性对身体重力下传和地面反弹力间的节奏有着缓冲作用，同时还可保护足底的血管和神经免受压迫。在所有足弓中，以内纵弓变曲程度度最大，以前横弓变化程度最大。人体站立时，体重由距骨分别传递到跖骨和跟骨，足弓保持弓状结构，支撑人体重量。而步行时，人体的重心会随足的着地部位的移动而改变。当重心完全集中在一侧足的跖趾关节时，前横弓消失。随着足的继续运动

5、，重心转移到另一侧，消失的前横弓会恢复到原来的弓状结构。步行时，健康成人的单步长为一侧足跟着地到紧邻的对侧足跟再次着地间的距离，约50-80cm，步幅（stridelength）又称为复步长，是一侧足跟着地到该侧足跟再次着地间的距离，一般是单步长的两倍。足行进角度（footprogressionangle）是步行时足长轴与前进方向之间的夹角，一般在7-10度之间。一个典型的步行周期包括站立期和摆动期。站立期占整个步行周期的62%，可分为开始触地期(initialcontact)、承重反应期(loadingr

6、esponse)、站立中间期(midstance)、站立终末期(terminalstance)和摆动前期(preswing)；摆动期占整个步行周期的38%，可分为开始摆动期(initialswing)、中间摆动期(midswing)和终末摆动期(terminalswing)。正常步行时，基于支撑足的步态推进是依靠三个功能性摇杆（functionalrockers）完成的：足跟摇杆：足跟是足滚动到跖屈位的支点。胫前肌群进行离心收缩，以减缓足部落下的速度，并推动胫骨前移。踝摇杆：此时踝关节作为支点，由于向前动量

7、的作用，胫骨前移，主要由比目鱼肌进行离心收缩以减缓胫骨相对于距骨的前移。前足摇杆：此时胫骨前移继续进行，小腿三头肌离心收缩，以减缓肢体的前移运动。此外，前移的动量，小腿后部肌肉存在的被动张力，小腿后部肌肉及足固有肌的主动收缩，和跖筋膜的绞盘作用（windlasseffect）均发挥作用，使足跟离地。足跟摇杆，踝摇杆和前足摇杆这三个摇杆机制都发生在足部，依赖于足部的正常功能。值得重视的是，步行时当体重从一次肢体转移到另一次肢体时发生的足跟触地，是一个外源性的减速过程。此过程中产生的冲力必须得到减缓，以避免对人

8、体产生不利影响。除足弓的弹性缓冲作用外，冲力的减缓是由四种不同的机制实现的：踝跖屈：足跟触地时，胫前肌群进行离心收缩以减速足的落下过程。距下关节旋前：当跟骨和地面的摩擦系数增加时，足跖屈、内收和外翻时距骨相对于跟骨会向前滑动。这一运动造成伴随的下肢内旋。上述运动会造成时间延迟，使冲力可以在一个更长的时间段内被吸收。膝关节屈曲：膝关节屈曲是对足跟摇杆，胫骨前移，和小腿后部张力的反应。在腹肌活动以作为支点的基础上，股