高弓足临床特点及矫形鞋垫的设计应用
一 概论
根据足弓的形状特点以及与地面接触面积多少依序分为三种足型：平足、正常足和高弓足。高弓足约12% ，运动员中所占比例更高达到20-25%。所谓高弓足，它主要表现为内侧纵弓较正常足高、足底与地面接触面积减少以及足缓冲功能降低等特点。研究表明：无论是先天性、还是神经性高弓足，其足部损伤几率(60%) 都远高于正常足(23%)。Williams 等对高弓足跑步者易损伤的部位进行调查，结果发现：高弓足有较高的踝关节、骨及外侧损伤的几率。 Powell 等对高弓足与扁平足在赤足行走过程中的三维运动学数据进行记录，发现高弓足与扁平足相比有较小的跟骨外翻角度。 高弓足与正常足的足底压力和步态特征对比研究表明，高弓足与正常足相比，由于其接触面积较少，足底跟部和前足所受压力高于正常足，从而增加了后足和前足足部损伤概率，同时由于高弓足足弓弹性功能降低，导致膝关节半月板和椎间盘冲击力增大，增加膝关节、下肢关节和脊柱关节软组织损伤和疼痛几率。
二
高弓足临床表现和生物力学特点
1. 临床表现
高弓足表现出足内侧纵弓过高，后跟内翻僵硬。足底肌肉牵拉过度，跟腱缩短，轻微尖足姿势，背屈受限，跖筋膜短缩紧缩，横弓变平、爪状趾畸形。高弓足站立时，可以感觉到身体的重量大都集中在双脚的前、后端，脚底内侧的足弓较明显异常过高，脚背上的韧带过紧或骨骼变形，导致跟骨与脚趾间的足弓弧度逐渐变高。同时，高弓足会导致膝关节外侧角度变大，造成膝盖关节外侧张开，引起膝关节病变，使得下坡及下楼梯容易产生疲劳和疼痛。尤其当脚底肌腱拉力不均匀时，导致出现走路、站立及跑步时感到横弓疼痛、足底筋膜抽痛等症状。高弓足也容易伴随产生肩颈酸痛的现象，甚至造成假性长短腿、脊柱侧弯、足底筋膜炎、跖骨炎、脚底跟骨处及跖骨处长茧及脚底韧带容易发炎等多项并发症。而且高弓足隐蔽性较强、年轻或初期时大都不会觉得疼痛，甚至感觉自己行动很敏捷，但是长久之后高弓足的脚因体重重量分布不均匀，除形成脚底长茧疼痛外，因走路方式容易外旋，稳定度不佳，其他关节亦较易产生角度过大的伤害。
2. 生物力学特点
足踝生物力学看，高弓足具有以下主要生物力学特点：
a. 从骨性结构上看
静态时表现出后足足跟骨倾斜角变大( 一般大于60度)、距骨高位、中足高位、前足跖屈角加大。
b. 从足底内在肌和软组织上看
查体和超声波检查，足内在肌、软组织、足底肌及肌腱挛缩张力增高。
c. 从足底滚动步态分析角度上看
足底四个滚动过程中，多数高弓足表现出后足部过度足内翻、跟着地缓冲功能下降；中足部旋前不足、支撑中期缓冲能力降低、站立中期时间变短；前足部旋前不足、内收角度加大趋势，多数情况第一跖骨头下沉滚动时受力较大、第五、四趾滚动受力时较大，整体足底滚动缓冲能力下降。
d. 从足底压力和重心转移线上看
后足跟骨外侧受力增加、第五跖骨头近端和远端受力加大、第一跖骨头远端和拇指压力过大，中足部分重心转移线整体外移等特点。
图2 高弓足压力特点
e. 从足踝关节和下肢关节链运动看
后足内翻加剧、中足、前足过于旋后，前足轻度内收位，常代偿性导致膝、髋关节内旋、过伸、骨盆后倾腰椎前凸减小运动趋势等一系列代偿性生物力学异常状态发生，导致相对应下肢内旋肌张力增高、外旋肌被拉伸，进一步引起膝髋关节外旋肌疲劳性损伤和疼痛，也是导致腰部及躯干病理性疼痛常见的主要原因。
三
高弓足的病因
发病原因复杂，大部分是神经肌肉性疾病，致使足弓降低的动力性因素如胫前肌或小腿三头肌肌力减弱，以及足跖侧内在肌挛缩，从而造成足纵弓增高。高弓足形成原因可分为以下四点：
1. 遗传因素
众多医学研究报告表明，有高弓足的儿童，他们的父母亲或兄弟姊妹也可能有高弓足。
2. 神经系统病患
脊柱裂、遗传性运动、感觉神经病变、脑性麻痹、弗利特莱什氏病( 遗传性运动失调)、小儿麻痹症、脊椎性肌肉萎缩症、脊髓牵扯症候群等都有足部肌肉群虚弱、不平衡、萎缩及足部骨骼僵硬变形等症状。
3. 变形/ 僵硬高弓足
因外伤至足部压力改变、后胫肌腱功能不良、抑制足部骨骼正常发展及足部肌肉发展不平衡而造成僵硬高弓足。
4. 鞋具不当
长期穿着过小、过紧及过窄的鞋子，使足部骨头无法正常伸展，导致足跟在行走时有不当的外旋，影响足部骨骼正确发展。
四
高弓足分类及特征
根据足弓高的程度，是否伴发足的其它畸形，通常将高弓足分成四个类型及相应特征：
1. 单纯性高弓足
主要是前足有固定性跖屈畸形，第一和第五跖骨均匀负重。足内外侧纵弓呈一致性增高，足跟仍保持中立位，或者有轻度的外翻。
2. 内翻型高弓足
只有前足内侧列即第一、二跖骨的跖屈畸形，使足内纵弓增高，而外纵弓仍正常。在不负重时第五跖骨很容易被抬高至中立位，而第一跖骨因固定性跖屈，则不能被动背伸至中立位，并有20 ～30°的内旋畸形。初期后足型多正常。站立和行走时，第一跖骨头所承受的压力明显增加。为减轻第一跖骨头的压力，病人往往采取足内翻姿势负重，晚期出现后足固定性内翻畸形。病人多有爪形趾，第一跖骨头向足底突出，足底负重区软组织增厚，胼胝体形成和疼痛。
3. 跟行型高弓足
常见于脊髓灰质炎、脊膜脊髓膨出。主要是小腿三头肌麻痹所致，其特点是跟骨处于背伸状态，前足固定在跖屈位。
4. 跖屈型高弓足
多继发于先天性马蹄内翻足手术治疗之后。此型除前足呈固定性跖屈畸形外，其后足、踝关节也有明显的跖屈畸形。
各型高弓足的临床表现不尽一致，但前足均有固定性跖屈畸形。足趾早期多正常，随着病程的发展，则逐渐出现足趾向后退缩，趾间关节跖屈，跖趾关节过度背伸，呈爪状趾畸形，严重者足趾不能触及地面。
在这四种高弓足中，跟行型和跖屈型高弓足足弓相对僵硬，足弓弹性严重降低，常发展为僵硬型高弓足。
五
高弓足矫形鞋垫治疗
应根据每个患者的不同情况设计鞋垫治疗方案。轻度畸形，如单纯性和外翻型高弓足可以用矫形鞋治疗。中至重度畸形、如跟行型和跖屈型高弓足，常采用肌腱移位术及延长术、跖腱膜切断术、跗中关节楔形截骨术或足部三关节融合术等手术治疗。
1. 高弓足矫形鞋垫设计
高弓足生物力学问题在于脚外侧纵弓没有得到充分的支撑，站立时脚正下面常有空洞的感觉。站立时不但稳定度差，吸收来自地面的冲击力能力降低。高弓足鞋垫制作考虑以下原则：
a. 总体原则
足部主要有缓冲、支撑和滚动三大主要功能，所以高弓足矫形鞋垫首先必须满足三大功能要求。高弓足患者常表现出足外侧的压力过大、外侧足弓支撑及缓冲能力下降，足底滚动时重心线过于向外移动异常模式。鞋垫设计时，加强后跟整个外侧弓和前足的支撑力度，同时应避免对内侧弓或中足过多施压支撑、增加中足和前足旋前的机会、转移足底前足和后足压力过于集中，引导重心移动向内侧发展，重建重心正常转移线和足底正常滚动、避免对下肢和脊柱造成继发性损伤。
b. 骨性矫正原则
对于能够通过手法可矫正的单纯性高弓足，可通过对后跟向后和前足跖骨向前一起支撑一对力来降低足弓高度，减少跟骨的前倾角角度；对于伴有后足内翻或者外翻以及前足旋前旋后畸形高弓足，应在对后足和前足畸形矫正到位的基础上进行。如果穿鞋时能在足中部脚背上施加向下的力量效果会更加。
c. 肌肉神经刺激原则
对于足底筋膜和小腿后侧肌张力高的患者，在鞋垫设计时、通过对足底肌和小腿后侧肌在跖骨头止点处施加本体感受刺激，来缓解足底肌和腱膜的张力，为降低足弓高度创造机会。
矫正鞋垫类型原理
d. 缓冲原则
鞋垫设计时考虑使用EVA等有一定弹性材料，提高高弓足整体缓冲能力，并通过具有弹性缓冲性能的材料缓解后足和前足局部集中压力；应注意保持足弓适度的支撑力的同时、维持足弓一定弹性，减少对下肢关节和脊柱的冲击力、避免损伤发生。
e. 步态滚动调整原则
人体行走时足底完成足跟着地、足放平、跖趾关节滚动和趾蹬地四个支撑滚动过程和重心一个弧线转移过程。
对于高弓足来说，常表现出跟着地滚动时后足内翻过大、足放平及中足滚动过程中外侧负重过多、前足处于内翻位、前足旋前过多导致四趾受力增加；同时常出现大拇趾蹬地滚动时受力过大、重心转移线过于外移等异常现象。鞋垫制作时应加大后足、中足旋前和前足旋后作用，调整重心转移线向内移发展。但对于足底滚动时后足外翻、中足旋前、前足旋前不足、静态时表现为足弓偏高的所谓高弓足，需区别对待。
对于畸形相对僵硬的高弓足，为了改善足底滚动和减少足底压力过于集中和改善对高弓足矫正治疗效果和行走步态，可以配合个性化定制的矫形鞋来提高对高弓足治疗效果( 图5)。这种个性化定制的矫形鞋设计时抬高后跟减小后跟的压力、同时减少后跟后倾角度保持对足弓部肌腱和软组织牵拉，通过改变滚动边角度，减少跖趾关节处的压力，同时配合前足上翘更好改善足底滚动，提高步行能力。
2. 矫形鞋垫适应症及临床应用
治疗高弓足鞋垫类型及适应症根据高弓足病理特点，高弓足鞋垫常分为支撑性和矫正性。
(1) 支撑性鞋垫主要在维持足弓部高度基础上，分散足底压力过于集中、减轻足底肌和软组织牵伸力、调整重心移动的曲线，增加足底整体缓冲能力。主要适合于骨性原因和肌肉原因导致骨性结构难以矫正的高弓足。对于跟行足和跖屈性高弓足，还需配合个性化定制的矫形器和鞋改善足部畸形、足底滚动和改变滚动边位置才能更好地提高治疗效果。
(2) 矫正型鞋垫常见有三点力矫正鞋垫和本体刺激性鞋垫。三点力矫正鞋垫主要通过适合于骨性结构可矫正患者。本体刺激性鞋垫主要适合于肌肉张力过高而导致高弓足患者，它的主要原理是通过对张力过高肌肉的附着处给予压力刺激减低肌肉张力，从而矫正足弓。
六 总结
随着年龄的增长，高弓足足部僵硬性的畸形往往会加重，防止足部骨结构性僵化和肌腱软组织弹性降低化应成为首要的治疗目标。鞋垫和矫形鞋制作时，在确定足弓三维形状和足底压力异常点的基础上，防止足部畸形的进一步发展、减轻疼痛、提高足部弹性缓冲功能以及步行能力等外，通过物理治疗等多种康复训练手段，提高患者原有足部运动功能、下肢关节活动性、改善下肢肌肉运动功能以及运动协调能力是高弓足全面康复的关键。
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