拇外翻畸形与跖骨疼痛的生物力学关系

抽象

跖骨疼痛是拇外翻畸形患者常见的病理结果。然而，高压畸形程度与跖骨疼痛之间的关系尚未得到系统的研究。本研究旨在探讨跖骨疼痛与高压畸形程度的关系。在2017年10月至2018年9月期间，512名高压患者（944英尺）使用X射线图像参与了其高压角（HVA）的评估。参与者被分为4组，分别对应于他们的HVA（<15°、15°~20°、21°~40°或>40°）。使用RsScan系统测量负荷率、脉冲、接触持续时间和接触面积，并记录为动态步态参数。数据采用SPSS统计软件进行评价。采用视觉模拟量表（VAS）评定跖骨疼痛。对于4个HV畸形组，冲击峰值和接触时间集中在第二和第三跖骨（第二和第三跖骨）( );接触区也显示在跖骨1，2和5( )。跖骨疼痛在Meta2上的VAS评分最高（VAS:6.57），其次是Meta3（平均VAS:5.72）。在HV > 40°组中，Meta2上的负载位置转移到Meta1。在这个组中，由Meta2和Meta3引起的疼痛百分比也增加了。这些结果说明，在不同程度的HV畸形中，跖骨疼痛主要位于跖2和跖3。这些信息可以提供疼痛缓解的目标位置，并有助于指导进一步康复。

1.简介

拇外翻（HV）是女性常见的一种疾病，由第一跖骨（Meta）的复杂错位和大脚趾的侧偏组成[1个]。的12-33％的患病率是因为紧缩或高跟鞋的女性[流行高得多2个]. 鞋和脚之间的皮肤和皮下组织受到挤压，会加剧兔皮疙瘩[2个]和在内侧第一跖骨头形成一个突起结节[三]. 因此，这种情况严重影响了高压患者的步态和足部健康[三]。

在高压患者前脚疼痛已经报道了以前的研究[4个,5个]. 长时间与前脚接触会引起第一跖趾关节内侧疼痛[4个]。这种疼痛的主要原因是内侧韧带张力早期HV患者减弱。随着HV畸形的程度日益严重，方阵缓缓漂移到外翻位置，跖骨头从籽骨平台逃逸[6个]. 因此，第一跖骨头上的内侧关节软骨与近节指骨失去了正常的接触关系，不再承受正常的压力[6个,7个]。趾间隔衬垫[八]，康复训练[9个]和矫形鞋[10个所有这些都被证明可以改善第一跖骨的压力以减轻疼痛。然而，物理治疗也显示疼痛缓解不足[5个]。这可以在第一射线和鞋类[之间是由于不准确的装载位置2个]. 先前的研究也证实了跖骨胼胝体对伴有加重的高压的跖骨区域的影响[4个,6个,7个]。

许多研究表明，足底压力是HV患者跖骨疼痛的主要原因[10个–14个]. Hutton和Dhanendran在一项关于高压性疼痛的研究中发现，第三跖骨有较高的峰值压力[11个]。Marta等发现Meta2区域前脚区域压力最高[德意志北方银行]. 据报道，Meta1–3上的力荷载高于Meta4–5上的力荷载[13个]。Francesc等人测量了不同跖骨疼痛区域的视觉模拟评分(VAS)。研究发现，患者的主要疼痛区位于Meta2-3 [14个]。其他研究发现，HV程度的加重会导致跖骨头负荷的增加[德意志北方银行]。这可能是鞋类和姆囊炎突起[之间的皮肤的压缩的结果2个]中，关节软骨的异常接触关系[7个，或拇长伸肌腱功能障碍[6个]。然而，跖骨疼痛与HV严重程度之间的关系尚未得到系统的研究。

因此，本研究的目的是利用生物力学测试、医学影像及软体来探讨高压程度与跖骨疼痛的关系。

2.方法

2.1条。样品

该512例与康复医院，国家研究中心康复辅，HV（944英尺）参加了2017年10月与月之间的这项研究中，从每个参与者获得了2018年签署知情同意书，实验程序经伦理委员会批准医院。VAS评分为元区疼痛管理，由专业的医生记录[15个]。使用的X射线图像完全负重时的944英尺HV角（HVA）被记录，并使用MIMICS10.01软件（Materialise的，比利时）进行测定。参与者在自适应速度走在压板赤脚。T型he plate was 2 m by 0.4 m in dimension with a sampling frequency of 250 Hz. The corresponding plantar partitions were divided into 10 regions (Toe1, Toe2–5, Meta1, Meta2, Meta3, Meta4, Meta5, Forefoot, Midfoot, and Hindfoot), and pressures were also recorded during a gait cycle using the RsScan system (RsScan, Belgium) [16个]。每个参与者三个有效试验的最低记录和收集[17岁]。

根据HVA的严重程度，将944足进一步分为4组。HV分为轻度、轻度、中度、中度和重度四种[18岁]：1组轻度（HVA≤ 15°）、2组轻度-中度（15° 18岁,19个]（图1个)。女性患者占87.0%、96.0%、95.9%、94%，分别为1 ~ 4组。HV患者的性别分布与既往研究一致[20个]（表1个)。

2.2。数据分析

利用RsScan软件系统将前脚分为5个解剖区。软件系统对各分部成果进行了适当调整。在RsScan系统中，每个参数都是使用密集的传感器阵列来计算的，而不是使用基于区域内单个传感器网格的计算。使用密集传感器阵列记录了来自压力板的200个数据点。试验数据采用分段三次样条插值。总兵力(F型_一个)在一次试验中使用数据帧总数（插值前）计算。帧数与脚接触持续时间成比例，在不同步行速度的步态周期中，脚接触持续时间的百分比相对恒定。数据通过F型_一个除以数据帧的总数。此测试方法优于区域内单个传感器网格的计算[17岁]。

我们进一步推导了高压评估的各种参数。负荷率代表跖骨区在短接触时间内的负荷情况。这个相对度量被定义为F型_元1–5/F型_一个作为Meta1-5负荷的一个重要特征和作为足部接触期间HV患者疼痛的参考，与HV患者相关。选择了比峰值压力更可靠的加载条件。无论是用力还是用压力，都能很好地描述荷载的冲量[17岁]。

一个独立的样本T型-试验分析4组间差异，显著性水平为0.05。负荷率、脉冲、接触面积和疼痛指数的参数集中在接触地面和前脚提离时Meta1-5区域的比较上。此外，疼痛的百分比计算为每组患者的每个跖骨疼痛评分除以总疼痛评分。

三。结果

数字2个显示四组负荷率在Meta1-5中的峰值和位置。第1 ~ 3组负荷定位集中在Meta2区域，第4组负荷定位转移到Meta1区域。四组第1、2、3个峰值的负荷位置均在Meta1-3上，组间无显著差异( )。

脉冲(图3(一个))，接触持续时间（图3 (b)），和接触面积（图3 (c))四组中Meta1-5的变化情况如图所示三。对于Meta2-3的峰值和第二峰值的位置，有四组没有差异。然而，第三峰值位置上浓缩美帝弗在组1-3和组4朝向META1被转移随着HV严重程度，Meta1-5的脉冲有显著上升趋势（ )（图3(一个)). 对于不同的HV疼痛患者，Meta2和Meta3的接触时间没有差异（图3 (b)) ( )。对于Meta1-5区域的接触面积，峰值位置的顺序为第一，第二，和第五跖骨在所有四组区域（图3 (c)) ( )。

图中显示了四组患者的Meta1-5区疼痛的百分比4个。Meta2是所有组患者疼痛比例最高的区域，其次是Meta3(表2)2个). 四组患者Meta2和Meta3的疼痛百分比相似( )。Meta2和Meta3疼痛患者分别占足部总疼痛的50.63%和68.7%。Meta2和Meta3疼痛的平均VAS评分分别为6.57和5.72（表2个). 此外，随着HV严重程度的增加，Meta2和Meta3的疼痛部位呈上升趋势（图4个)。

4。讨论

在这项研究中，512名HV患者参加了HV严重性和跖骨疼痛的程度之间的生物力学研究。在临床实践中，HVA作为参数可以直接反映在第一射线的病理行为[18岁,21岁]。HV的畸形的程度通常被评估通过使用第一光线的角度之前的研究[5个,9个,18岁,21岁,22个]. 本研究采用X线影像和足底压力测量对HV畸形进行研究。这些方法在以往的高压病人研究中得到了广泛的应用[21岁,22个]. 结果表明，女性高血压发病率较高，1～4组女性患者比例分别为87.0%、96.0%、95.9%和94%。两组间无显著性差异，这与文献中HV患者的性别分布相一致[6个,20个,21岁]（表1个)。

在临床实践中，足底压力通常被用来评估高压患者在步态和其他活动中的脚功能[23个]. 足底静态和动态压力直接反映了不同足底负荷条件下的变化趋势[23个]。一项研究发现，更高的峰值力集中在第三跖骨区域和大脚趾和第二脚趾[11个]. Meta1–3上的力也显示高于Meta4和Meta5[13个]. 然而，Martinez Nova等人。报道说最高的压力在Meta2头上[德意志北方银行]。这与高峰负荷率位置在本研究中对Meta2是一致的（图2个). 一个可能的原因是拇长伸肌腱跟随着指骨的偏移[6个]，并且第一道射线的排列被内部组织张力改变了[11个,德意志北方银行]。拇长屈也作为收来禁用功能。肌肉骨骼疾病挤出第二跖骨区域和加重HV畸形[德意志北方银行，这也是我们研究中Meta2疼痛的主要来源2个)。

随着HV畸形程度的增加（第4组），负荷位置从Meta2移到Meta1（图2个)。此前已有研究表明，Meta1在正常步态下的负荷率有所提高[德意志北方银行]. 这种病理行为是由导致拇趾内侧旋转或内旋的肌肉矢量失衡引起的[11个,德意志北方银行]. 这导致皮肤和皮下组织之间的严重压迫，这将导致Meta2疼痛的急剧增加（图4个). 这也符合Meta2（6.57）和Meta3（5.72）较高的VAS评分（表2个). 然而，之前的文献报道显示Meta的VAS指数略高于5[24个]。这是因为文献主要研究的是高压术后疼痛，而不是术前疼痛。四组患者的Meta2和Meta3区域的疼痛没有差异( )。

与四组患者Meta2-3的疼痛百分比较高相对应(图2)4个），则VAS疼痛评分与增加HV畸形的严重程度（表显著增加2个)。以前的研究发现，HV畸形和疼痛跖骨水平[之间的正相关关系18岁,24个]. HV严重程度的增加也与更大的Meta疼痛和足部功能下降显著相关[25个]. Meta2和Meta3的疼痛百分比较高（图4个)符合较高的VAS评分（表2个)。

我们的研究结果不仅证实了先前研究的正相关[25个]，但也证实了跖骨区域疼痛的位置。与此同时，Meta2的峰值负载率（图2个)和Meta2、Meta3的峰值脉冲和接触时间(图3)3(一个)和3 (b))，四组间差异不显著。先前的研究表明，在正常的HV患者步态中，Meta2和Meta3的负荷更大[21岁,22个,26个]。它也表明，接触时间过在HV患者的步态[Meta2-3和足底之间增加的趋势25个,26个]。因此，这些结果表明，在Meta2和Meta3疼痛几乎是普遍的，无论高压患者的严重程度。这提供的信息来确定操作或物理治疗是否会获益最与HV患者的进一步治疗。

此外，我们还发现有在META1和Meta4-5，不分轻重HV之间疼痛无显著差异（图4个). 与较高的Meta2–3值相比，较低的脉冲（图3(一个))和接触时间（图3 (b)）META1，图4和5的建议降低Meta4-5装载在四组[有相同的倾向13个]. 此外，在所有组中，跖骨1-5的最大接触面积在第一、第二和第五跖骨区域，没有显著差异（图3 (c)). 随着HV的加重，肌肉骨骼系统的紊乱表现为短屈肌张力和肌向量失衡[11个,德意志北方银行]. 接触区与指骨外翻和跖骨头脱离无关[6个]. 在接触面积方面，改变前足触地面积是减少跖骨疼痛的有效方法。因此，这将为高压患者的鞋类设计提出建议。

至于高压患者的统计方法，有在本研究中的一些限制。首先，尽管总样本较大，百分比的结果可能会因为不平等的科目四组的负面影响。其次，我们并没有考虑个人的脚，的区别，如前脚掌的横向宽度。不管这个因素是不合理的跖骨痛是值得商榷的。

5.结论

在这项研究中，根据对大量样品HV的生物力学行为进行定量，并使用X射线图像中，足底压力测试系统，以及VAS评分。我们比较了四组不同的HV畸形之间的步态参数差异。我们发现，Meta2-3的较长接触时间有较高的负荷率和冲动随着HV严重性。Meta2和Meta3是痛苦的主要地区，无论HV严重程度。这些信息可以提供位置，以目标为缓解疼痛，并有助于指导进一步的康复治疗。

数据可用性

在我们的手稿中，我们声明数据共享将允许其他研究人员验证一篇文章的结果。

泄露

俊超郭昌成是合着者。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

该项目由来自中国国家自然科学基金（编号81573800和11702068）和中国科学技术部（2016YFB1101101）的资助。

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