足部前进角度调节了柔性扁平足患者在行走过程中的膝关节负荷

《Annals of Biomedical Engineering》：Foot Progression Angle Modulates Knee Loading During Walking in Individuals with Flexible Flatfoot

本研究评估了柔性扁平足（FFF）患者三种足尖进距角（中立、内翻、外翻）下行走时的胫骨股骨负荷及内侧半月板应力分布。通过Vicon运动捕捉和Kistler压力传感器采集数据，结合OpenSim模拟和有限元分析，发现内翻角在早期支撑阶段使男性胫骨股骨力增加9-11%（p=0.008），但通过改变接触力学和应力分布，显著降低内侧半月板峰值应力。结论指出，调整足尖进距角可通过运动链调控膝关节内部负荷，中性角提供稳定负荷，内翻角虽增加胫骨股骨力但减少半月板应力，需根据足部形态、性别和功能目标制定个性化干预方案。

　　

摘要

目的

本研究评估了具有柔性扁平足（FFF）的个体在不同足部内旋角度（FPA）条件下行走时胫股关节的受力情况以及内侧半月板的应力分布。

方法

本研究分析了28名FFF患者（16名男性，12名女性）在三种足部内旋角度（中性、足尖向内、足尖向外）下的步态。使用Vicon运动学数据和Kistler动力学数据在OpenSim中估算胫股关节受力。随后，利用胫股关节受力峰值时的关节角度和肌肉力量来构建膝关节的有限元（FE）模型，从而比较不同足部内旋角度条件下的半月板冯·米塞斯应力、最大剪切应力和接触压力。

结果

在足尖向内的条件下，胫股关节受力在站立初期增加了9–11%，这一增加在男性中具有统计学意义（p = 0.008，平均偏度平方η2 = 0.70）。有限元分析显示，峰值应力和接触压力主要集中在内侧半月板的前部区域。观察到了对足部内旋角度的一致性响应：足尖向内条件下的峰值最低，而足尖向外条件下的峰值最高。

结论

调整足部内旋角度可以通过动力链调节膝关节的关节内受力。对于FFF患者而言，中性足部内旋角度可以提供稳定的受力环境。足尖向内的条件虽然会导致胫股关节受力增加（尤其是在男性中），但通过改变接触机制和应力分布降低了峰值应力。因此，针对FFF患者的步态干预措施必须根据足部形态、性别和功能目标等个体因素进行个性化设计。