足踝生物力学
足踝部解剖与生物力学
踝关节扭伤
总结词
踝关节扭伤是指踝关节周围的韧带受到过度拉扯或扭伤,导致关节不稳定和疼痛 。
详细描述
踝关节扭伤是常见的运动损伤之一,通常是由于踩到不平的地板、跌倒或跳跃时 落地不稳等原因引起的。扭伤后,患者会感到关节肿胀、疼痛和活动受限,需要 休息和治疗来恢复关节的稳定性和功能。
足底筋膜炎
总结词
足底筋膜炎是指足底筋膜受到过度压力或损伤引起的炎症反应,导致足底疼痛和不适。
详细描述
足底筋膜是连接足跟和脚趾的结缔组织,在行走和跳跃时起到支撑和缓冲作用。足底筋膜炎通常是由于长期站立 、行走或运动过度引起的,患者会感到足底疼痛、压痛和行走困难,需要休息和治疗来缓解疼痛和恢复功能。
跟腱炎
总结词
跟腱炎是指跟腱受到过度压力或损伤引起的炎症反应,导致跟腱疼痛和不适。
详细描述
跟腱是连接小腿肌肉和跟骨的结缔组织,在行走、跑步和跳跃时起到关键作用。跟腱炎通常是由于长 期剧烈运动、不正确的运动姿势或鞋子不合适引起的,患者会感到跟腱疼痛、肿胀和僵硬,需要休息 和治疗来缓解疼痛和恢复功能。
VS
详细描述
跟腱炎是指跟腱受到过度压力或刺激引起 的炎症反应,常见症状为跟腱疼痛和不适 。预防跟腱炎的主要措施包括选择合适的 鞋子、避免长时间站立或行走、进行适当 的足部锻炼等。治疗方法包括休息、冰敷 、药物治疗、物理治疗和手术治疗等。
足踝部动力学特征对于评估下 肢功能和矫形器设计等方面具 有重要应用价值。
03
足踝部疾病与损伤
足部畸形
总结词
足部畸形是指足部形态和结构的异常,通常是由于遗传、创伤、疾病或不良习 惯等因素引起的。
详细描述
常见的足部畸形包括扁平足、高弓足、锤状趾、趾间关节变形等。这些畸形可 能导致足部疼痛、步态异常和下肢生物力学改变等问题,影响患者的日常生活 和工作。
足踝临床生物力学治疗与评估-蔡永裕
Pelvic Rotation
右邊股骨頭(right femoral head)往後推, 而左邊股骨頭往前 推擠髖臼 (acetebulum)
造成骨盆往左旋轉
Excessive pronation pattern of right > left pulls both innominates anteriorly.
Functional LLD
• Unilateral excessive foot pronation =functional shortening of limb (Sanner et al., 1981)
Anterior rotation of the innominate, if severe enough, can compress the Sciatic Nerve against the greater sciatic notch.
Excess Compensatory Pronation 过多的代偿旋前 Nature v Civilisation
LEFT FOOT
1. neal eversion 2. Decreased MLA 3 Increased medial loading 4. Internal Tibial rotation
11
Tri – Plane Motion
Supination Neutral Pronation
EXTERNAL ROTATION T
INTERNAL ROTATION T
INVERSION F
ADDUCTION T
DORSIFLEXION S
EVERSION F
ABDUCTION T PLANTARFLEXION S
浅蓝:踝关节及足部生物力学基础知识
浅蓝:踝关节及足部生物力学基础知识前语:文字和图摘选自《肌肉骨骼系统基础生物力学》一书,谢谢作者和译者。
摘选的部分是我目前正在测试、感知和试验的,且自己能读懂的部分。
这些内容,是人体达成自然体态的基础。
但对于武学来说,我们要的是在这个坚实的物质基础之上,巧妙地改变身体的自然形态,使之变成最佳平衡能力的状态,也就是平衡浑圆力,这才是武学形而上的根本。
踝关节和足部的生物力学相当复杂且彼此关系紧密。
足部是整个下肢运动系统中的一部分,对步态的平稳顺畅有重要作用,踝关节将承重由下肢传递到足部,决定着足在地面上的定位。
足由28块骨构成,骨与骨之间的运动密切相关。
除了作为一个可经受多种身体重量反复承重的结构支撑平面外,踝足部也要能够适应不同地面和变化的运动速度。
踝足部结构的特性使其即可以在芭蕾舞以足尖站立时,表现出牢固性,而当光脚行走在沙地上时又表现出柔韧性。
在步行中,足部发挥了吸收地面反作用力及推动身体向前的坚固的结构杠杆作用。
踝关节由三块骨构成,是一复合关节,包括胫腓关节,腓距关节和胫距关节。
踝关节是铰链关节,关节良好的吻合再加上内侧韧带、外侧韧带、前后距腓骨和跟腓骨韧带,使之非常稳定。
足的总的运动有三个运动轴和三个运动面。
腿、踝和距下运动的斜接铰链模型中,A是上方棍外旋导致下方棍内旋,B是上方棍内旋导致下方棍外旋,C是胫骨外旋导致足旋后,D是胫骨内旋导致足旋前。
足部生物力学跖骨分界线由五个跖趾关节的瞬时旋转中心线连线产生,与足纵轴的夹角50~70度,因人而异。
距下关节轴,矢状面侧面观,轴由跖面上抬42度。
水平面(上面观),轴向内侧与足中线呈16度夹角。
右侧距下关节和右旋螺钉的比较。
跗横关节由距舟关节和跟骰关节组成,足沿其纵轴进行内翻、外翻运动。
跗横关节的倾斜轴,足沿此轴进行屈伸运动。
距下关节和跗横关节的活动,使足具有了灵活性和牢固性。
当距下关节外翻时,跟骰关节和距舟关节的长轴是平行的,因此产生了跗横关节的活动。
踝关节生物力学
踝关节骨折的生物力学
总结词
踝关节骨折通常是由于高能量冲击引 起的,如跌落或车祸。
详细描述
当强大的外力作用于踝关节时,骨骼 可能发生断裂。常见的踝关节骨折类 型包括撕脱性骨折和压缩性骨折。
慢性踝关节不稳的生物力学
总结词
慢性踝关节不稳是指踝关节周围韧带 松弛,导致关节稳定性下降。
详细描述
慢性踝关节不稳可能是由于急性损伤 后未得到适当的治疗或反复的小损伤 累积引起的。这会导致关节稳定性下 降,容易发生扭伤和反复疼痛。
Hale Waihona Puke 04踝关节疾病的生物力学
踝关节炎的生物力学
总结词
踝关节炎是由于踝关节的炎症反应和关节软骨的退行性改变,导致关节疼痛、僵硬和活动受限。生物力学因素在 踝关节炎的发病中起着重要作用。
详细描述
踝关节炎的生物力学因素主要包括关节负荷异常、关节稳定性降低和软组织失衡。长期过度的关节负荷会导致关 节软骨磨损和退变,进而引发关节炎。此外,踝关节周围软组织的紧张度和平衡性对关节稳定性有重要影响,软 组织的失衡可导致关节压力分布不均,加速关节炎的发生。
03
踝关节的稳定性受损可能导致步行障碍、扭伤等运动损伤。因 此,了解踝关节的稳定性机制对于预防和治疗踝关节疾病具有
重要意义。
03
踝关节的损伤生物力学
踝关节扭伤的生物力学
总结词
踝关节扭伤是常见的运动损伤,主要由于踝关节周围韧带过度拉伸或撕裂引起。
详细描述
当踝关节受到外力作用,如突然的扭脚或踩到不平的地面上,会导致踝关节过 度内翻或外翻,超出韧带的正常承受范围,从而引起韧带撕裂或断裂。
THANKS
感谢观看
3
踝关节的动力学研究有助于了解不同运动状态下 关节的受力情况,为运动损伤的预防和康复提供 指导。
必须知道脚踝生物力学
必须知道脚踝生物力学功能性解剖足踝部生理解剖足踝部分为后足(hindfoot或rearfoot)、中足(midfoot)、前足(forefoot)三部分。
后足是由距骨(talus)和跟骨(calcaneus)组成,是踝关节最重要的部分;中足由7块小骨头组成;前足为跖骨(metatarsus)以下部分。
足踝关节(Ankle joint)足踝关节主要由包围距骨之三个关节面组成:胫距关节(talo-tibial joint),距下关节(subtalar joint),距舟关节(talo-navicular joint)。
踝关节轴线(Ankle axis)距下关节为了要应付行走时足部形状的改变,呈现S形立体交叉的关节面,其关节轴线为从内测前上方向外侧后下方倾斜。
因此距下关节的关节活动系主要沿着轴线,自然产生旋前(pronation)和旋后(supination)两种动作。
旋前(Pronation) 旋后(Supination)旋前(pronation)=背屈(dorsiflexion)+外展(eversion)+外翻(abduction)旋后(supination)=跖屈(plantar flexion)+内收(inversion)+内翻(adduction)足部纵向参考轴线(Axial reference line)足部之纵向中心轴线,为通过跟骨中点至第二跖骨头中点之直线。
步态动作着地期(Heel strike phase)在足跟着地时,是从跟骨外侧先触地,再向内侧翻转(Lateral-to-medial heel strike),因为摩擦力的关系,距下关节会从轻微旋后姿势 (supination)转为旋前姿势(pronation),这种姿势转变主要的作用就是吸收地面的反作用力(吸震作用)。
检查鞋子时,足跟外侧通常磨损比内侧多一些,这是正常现象。
站立期 (Stance phase)为了吸收身体的重量与着地的冲击力,会使距下关节产生旋前动作(pronation),促使原来前足内翻(约8度)转而贴向地面,接着足跟轻微外翻,胫骨向内转(tibia internal rotation)。
足踝生物力学
1 足踝部的生物力学 同济大学附属同济医院骨科 俞光荣 演讲提纲 •足的进化与结构•人行进运动学及步态•足踝的功能解剖 •踝关节的生物力学特点 •距下关节的生物力学特点 •足部稳定机理 •足弓的解剖与生物力学特点•足踝部联合运动特点 •主要足中前关节的生物力学特点 足的进化与结构 足的演进-第一跖骨的增厚、肥大 足的演进-足跟的肥大 •站立时跟骨负担约50%体重,行走时可至约4倍体重 •根据Wolf 定律,长期行走使跟骨增大、骨小梁排列改变 •但结构远不够完美,因此,跟骨是最易骨折部位之一 2009 Synthes Foot &Ankle Seminar足的演进-楔骨靠拢 •正常负重使跗骨逐渐转位楔形,且由坚强韧带固定为拱形整体 •第1、2楔骨间存在微动,使第1跖骨不稳定•有人认为此结构与扁平足和拇外翻有关2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班足的结构与功能特点 •26(+2)块骨与关节的复合体•依靠: –稳定的结构 –力的缓冲作用 –适应地面 •前、中、后足的主要功能 –后足:承重和平衡稳定 –中足:吸收振荡–前足:推进、把持和承重 韧带 骨关节肌肉 稳定结构 足踝的解剖学和生物力学特点 •不规则骨为主,以至活动度相对较小•稳定性 ✓静力性:骨性、软组织性 ✓动力性:内在肌、外在肌 ✓以静力韧带稳定为主 ✓以复合体维持为主 •活动单向少,多向以及复合活动为主 •骨折特点:隐匿、撕脱、复合不稳定 现代足结构的意义 运动力 –最低的能量消耗 –最低的躯干抬起 稳定性 –行走功能 –支撑体重 –肌肉收缩的稳定平台 人行进运动学及步态 人行进运动学-侧方身体移位 •A :双足靠拢行走时,身体发生轻度侧方移动 •B :双足分开行走时,身体明显增加侧方移动2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班步态分期 •步态周期=站立相+摆动相 •站立相=接触期+支撑中期+推进期 =双足站立初期+单足站立期+双足站立末期–推进期=主动+被动推进期 –接触期=足跟+足底着地期 一个步态周期中双侧足的步态分期60% 40% 足底压力分布变化 •步态周期12% :全足底开始触地 •步态周期22% :足底压力大部分从足跟转到跖骨头 •步态周期32% :足底压力多转到跖骨头 •步态周期42% :足底压力开始转到足趾上 •步态周期51%:跖骨头和足趾所受压力几乎相同 行走生物力学 •压力中心的变化 •迅速的前进•从跟部-跖骨-足趾 •站立期30%,负重位于 在足趾上 足踝的功能解剖 足与踝关节--整体 •距小腿关节•距下关节•跗横关节•跖跗关节•跖趾关节结构、功能密切联系2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班胫腓骨间膜 •下胫腓联合 •应力传递 •踝骨折的一种类型 足踝部的结构 距小腿关节 •距骨呈楔形,坐于踝穴内•距骨前部较后部宽 •内踝高于外踝•负重时,关节稳定性由关节面提供•非负重,关节周围韧带提供87%的稳定性 距小腿关节 –距骨, 胫骨, 腓骨关节结构侧重于稳定而非运动 踝关节稳定因素 •非负重踝关节稳定性 –外侧韧带前稳定占70% to 80% –三角韧带后稳定占 50% to 80% –两韧带旋转稳定占50% to 80% •负重踝关节稳定性 –踝关节的几何形状占100% 平移, 60% 旋转稳定 –跖屈位不稳定 –背伸位很稳定 三角韧带生物力学特点•三角韧带的浅层和深层共同限制距骨外翻和后移 •三角韧带浅层可防止距骨的外旋和外翻 •三角韧带深层主要限制距骨外翻、后移和外移 •深层为内侧稳定的主体 踝关节的生物力学特点 距小腿关节滑车结构•距骨就像截头去尾的一个圆锥体•当踝关节活动时,距骨顶沿其外侧基底发生旋转•踝关节在正常活动时距骨始终与踝穴完全匹配距骨前宽后窄,踝关节跖屈时关节不稳定?NO !!2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班距小腿关节力学特点 •内踝高于外踝•以内侧为支点的内翻运动幅度大于外翻 •约85-90%踝关节扭伤为外侧结构受累 •踝关节扭伤时,外踝对韧带提供较多保护 •踝关节内翻损伤时需高度怀疑外踝骨折 踝关节运动范围 •屈伸运动约50°,个体差异较大 •同肌肉强度、骨性结构对位情况、韧带稳定性及年龄有关 •10°背伸是完成正常步态所必须的 CLINICAL ORTHOPAEDICS AND RELATED RESEARCH Number 424, pp. 27–31正常步态中的踝关节运动 M.D. Castro / Foot Ankle Clin N Am 7 (2002) 679–693力学特点 重视外踝的作用 •外踝长度是维持下胫腓稳定的关键因素 •外踝旋转或短缩都会显著影响踝穴的接触特性 踝关节运动轴同冠状面夹角20-30度同水平面夹角8度2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班踝关节运动轴 •大致为内外踝尖的连线 •涉及运动:背伸/外展 跖屈/内收 •随关节运动,运动轴本身也发生运动,非单一、固定运动轴 踝关节运动的经验轴•踝关节运动的经验轴——位于内踝尖下方5mm ;外踝尖前侧8mm ,下方3mm踝关节运动轴及经验轴 胫骨中线与Mortise 位的天花板 经验轴 2009 Synthes Foot &Ankle Seminar 踝穴 •踝关节非铰链关节: •背伸——距骨外旋和腓骨外移及外旋 •跖屈——距骨的内旋 •正常的踝关节可外翻3O ,踝穴相对于膝关节为外旋20O ~30O •踝穴增宽1mm ,踝关节的最大接触压力将增加50% 距下关节的生物力学特点 距下关节 •由跟骨、距骨、舟骨构成–运动轴与横截面成42°角,与矢状面成16°•距下关节的三维运动 –旋前–旋后2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班距下关节 •其基本功能为在支撑相中和股骨、胫骨的旋转 •其次为吸收消散地面的反作用力 后足关节 •距舟关节和距下关节的活动具有高度的相关性•融合距舟关节,距下关节的活动度将全部消失 •融合距下关节,距舟关节的活动度将减少75% •融合跟骰关节不影响距下关节的活动度;而距舟关节的活动度可保留67% 足部稳定机理 足踝稳定模型 “3-腿”凳子概念 距骨 • 凳子的稳定取决于腿的位置 足踝稳定模型 “3腿” 凳子概念 正常的排列,前足和后跟垂直足跟=中立位 前足=中立位2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班前足内翻(未被距下关节活动抵销),前足外侧缘相对内侧缘跖屈 足跟=中立位 前足=内翻(旋后) 内侧外侧 前足内翻(被距下关节活动抵销),前足水平,后足外翻足跟=外翻前足=内翻 足弓的解剖与生物力学特点 足的结构-纵弓 内侧纵弓 跟、距、舟、3块楔骨及内侧3块跖骨构成 外侧纵弓 跟、骰及外侧2块跖骨构成。
常被“崴脚”问题困扰?VASYLI足踝生物力学,带你一探究竟
常被“崴脚”问题困扰?VASYLI足踝生物力学,带你一探究
竟
“足踝”近年来成为临床热点
而生物力学的解决思路因
快速简洁高效
也备受大家关注。
比如最常见的扁平足和高弓足问题
是临床骨科和康复最喜欢分享的话题。
高弓足和扁平足具有不同的生物力学功能特征
比如扁平足身体支撑力量差
高弓足落地缓冲差
但是,二者的其实也有共同之处,那就是——
踝关节不稳!
01
崴脚是踝关节损伤常见的疾病,作为人体负重最多的关节,踝部的关节和韧带损伤足以影响全身。
有时你对踝关节的不以为然,轻则带来腰膝踝痛,重则可能会造成不可逆的后果。
可能你的客户不会跟你抱怨Ta有“崴脚”、“踝不稳”这些问题。
但是Ta会跟你抱怨足底疼痛、长骨刺、拇囊肿甚至腰背痛、膝盖痛等症状。
如果你询问客户是否有过“扭伤史”,
Ta的答案几乎都是“YES”!
或许有人知道高弓足易崴脚
但有多少人知道这其中的生物力学原理?
又有多少人知道崴脚会导致足弓变扁平?
扁平足引起的踝关节松动,也会导致踝紊乱和不稳。
习惯性崴脚和踝紊乱症状看似相同,
其实两者的产生原因和治疗思路并不相同。
崴脚就像“老朋友”,时不时就会找上你
看似不太影响生活
但又有些苦恼
总是这样恶性循坏
如果没有找到正确的干预方式,踝关节的疼痛和不稳还是会频繁发生。
处理不及时可能会导致患者步行踩空受伤,还会引起更多肌肉骨骼系统上的代偿问题。
你必须要了解的足踝生物力学
你必须要了解的足踝生物力学双足的主要功能是作为一种半刚性基柱为躯干提供牢固的支撑。
从功能重要性出发,足踝关节可以分为必要关节、重要关节和不重要关节三大类。
必要关节是双足直立行走所必需的,要尽量保留、避免融合,包括踝关节(背伸跖屈)、距下关节(内外翻和前后旋)、距舟关节(内外翻和前后旋;行走时缓冲力量)、第二至五跖趾关节(屈曲足趾;站立晚期足趾偏心性伸直分担跖骨头负重)。
重要关节有一定的功能,如增加活动度或缓冲冲击力等,但并不向其他关节传导应力,其融合对足踝功能影响小,包括跟骰关节(使足适应不平坦路面)、骰骨-第四五跖骨关节(站立中期足外侧半缓冲冲击力)、第一跖趾关节(中立位以外的主动屈曲和被动伸直是重要的)、第一近侧趾间关节(活动虽然不重要,但保持其中立位有重要意义)。
一、胫距关节解剖和活动(一)结构特点踝关节包括胫距、胫腓、腓距三个关节面。
距骨是顶点位于内侧的圆锥截体,前宽后窄。
Inman测量其前后宽度差平均为(2.4±1.3)mm;并研究了距骨内外侧关节面与“踝关节轴”的关系,发现外侧面与关节轴基本垂直;内侧关节面与关节轴的夹角约为6.1°。
由此证实了距骨外侧面呈圆形,内侧面呈椭圆形,距骨是圆锥截体而非圆柱体这一结论。
Inman发现距骨和踝穴内外侧匹配并不相同,踝穴外侧弧度、直径和距骨差值<1 mm,而内侧平均差异为(2.1±1.1) mm。
而且所有标本的踝穴曲率半径都大于距骨,这样就允许距骨在水平面内发生旋转。
(二)踝关节轴向负荷步态周期中踝关节负重力最大可达体重的4.5~5.5倍。
根据负荷和踝关节位置不同,接触面积约为1.5cm²至9.4cm²。
Calhoun等发现,当踝关节从跖屈到背伸时,接触面积增加,而每单位面积受力相应减小;背伸时距骨内外侧关节面与胫腓骨间的接触面积最大。
Michelson和Helgemo应用动态模型研究发现:当踝关节背伸并外旋时,外侧持续负重,而内侧不负重。
足踝临床生物力学治疗与评估 蔡永裕
蔡永裕, MS, PT
台中澄清醫院 復健治療部 主任 中國醫藥大學 臨床副教授 昆明醫大 客座教授 陽明大學 高等治療學與手法治療學 講座講師 台灣衛生福利部與教育部 評鑑委員 美國Northwestern University 骨科碩士 澳洲 Vasylimedical 足踝醫療顧問
2. Lisfranc’s joint (tarsometatarsal ): between middle and anterior segment.
Ottawa-Buffalo Ankle guidelines: X-ray or not
• Cannot bear weight for four steps (two steps on each foot)
• Have point tenderness over the navicular (D).
3 Arches
• Medial Longitudinal Arch: – absorbs the majority of the shock of impact – calcaneus, talus, navicular, cuneiforms, and the first (3) metatarsals.
高弓足(旋後足)
扁平足(旋前足) 正常足
高弓足(旋後足)
正常足
扁平足(旋前足)扁平足(旋前足
16
內旋(Internal Rotation)
外旋(external Rotation)
扁平足(旋前足)versus高弓足(旋後足)
Neutral
No pronation / supination at the STJ
– 惯性,加速度,作用力和反作用 力
任挺老师足踝生物力学机制(二)
任挺老师足踝生物力学机制(二)前面说到这个距下关节的综合性运动,我重新把那个图片发给大家看一下。
足部在负重的时候,后足的旋前使得地面的反向作用力,这种作用在我们中足和前足的时候,会出现这种反方向的旋转。
这种反方向的旋转会造成这个跗横关节的旋前和旋后的这些变化,也就是说我们距下关节的旋前旋后和跗横关节的内旋和外旋,使我们两个足部就相当于脚链一样,可以适应我们不同的、不平坦的或者说高低不平的这种地面,表现出柔韧性,表现出这种适应不同的这种界面的所需,来适应我们人类在不同的环境下的生存行走的一个需要。
在步态中,足部后足的距下关节旋前的另外一个重要的功能就是我们足弓的下降。
我们人类是发现的物种中唯一一个具有足弓的生物。
当然这个足弓分成了内侧的增弓、外侧的增弓和横弓,还有些文献会说我们人类会有更多的足弓,主要文献认为是有这三个足弓。
足弓在实现足部的功能上是看似矛盾的。
一足弓既要实现我们人类的一个弹性减震的功能,同时要实现我们钢性杠杆的作用,又要起到灵活性柔韧性,还要起到负重和稳定性。
整个足部看似矛盾又统一的功能,是通过足部的这种生物力学机制去实现的。
那去看我们的足弓,内侧的纵弓是我们三个足弓中最为重要的一个足弓,内侧的纵弓骨骼往往是有跟骨距骨舟骨、内侧、中间、外侧楔骨和跖骨组成。
如果人没有足弓这个结构,我们在行走的时候,这种巨大并且快速的力量会将我们步态中所有的负荷作用在我们的足部上,足部是整体沉重的百分之百,如果再加上速度或者力量的时候,更多的力量将作用在我们足部。
这种情况下就会超出我们骨骼肌肉的生理所承重的这种能力,造成机械性的骨骼肌肉损伤或者称为生物力学的损伤,是常见的足部的伤中比较多的几种情况。
我们人类在正常站立的时候,身体的重量是向下通过我们的内侧的纵弓,外侧的纵弓和横弓向近端远端内侧外侧分散。
由于我们这三个足弓形成三角负重结构,这种三角负重结构,在我们的每个足部能有三个最主要的负重点。
第一个人就是跟骨结节,第二个是我们第一只骨头。
足踝部生物力学与临床相关性
足踝部生物力学与临床相关性作者:陈立马昕来源:《上海医药》2014年第24期摘要作为惟一直立行走的哺乳类动物,人类足踝部关节有着独特的生物力学特点。
踝关节在人体行走中稳定而又灵活,但踝关节的生物力学平衡一旦遭到破坏,相比其他主要关节更容易发生创伤性骨关节炎。
踝关节与后足三关节(距下关节、距舟关节、跟骰关节)在步态运动中形成偶联机制,通过扭力转换调节足踝部整体刚度以适应步态周期的需要。
在足踝部疾病的诊断与治疗中,所涉及关节的生物力学特点是首要考虑的因素。
关键词足踝关节生物力学骨折三关节融合术中图分类号:R681.8 文献标识码:A 文章编号:1006-1533(2014)24-0009-03直立行走是人类区别于其他哺乳类动物的根本特征,但足踝关节仍存在进化上的弱点,由四足爬行到双足行走,踝关节及足部小关节应力增加[1]。
绝大部分后天足踝关节疾患,包括创伤和退行性病变,均直接或间接来自于直立行走的不合理或累积性应力。
踝关节生物力学与临床相关性踝关节的生物力学特点踝关节是人体接触地面的第一个负重大关节,维系着人体的各种运动与平衡,其生物力学特征是“稳定中的灵活”。
踝关节活动范围较小,在人体所有的大关节中最为稳定[2],但也绝不仅是下肢连接足部的两个“铰链”。
踝关节在冠状面上有3°左右的外翻,在矢状面上有10°左右的前倾,这使其在背伸运动时伴足部外翻,跖屈运动时伴足部内翻。
踝关节背伸时踝穴更为稳定,适应步态推进器对于足部刚硬度的需要,在跖屈时更为灵活,使足部在步态摆动期适应不同地形柔韧性的需要。
足部共有41个关节,占双下肢关节数量的84%,具有三维解剖结构、复杂微妙的运动功能。
在以踝关节为主的大运动中包含了足部微动关节的三维运动,由此形成了人类站立、行走、跑步中的自然摆动运动与“步态美”。
因此,踝关节的解剖轴线、生物力学及功能重建等牵涉的问题较髋、膝关节多。
正常的踝关节极少发生退变性踝关节炎,而一旦踝关节的生物力学平衡遭到破坏(如创伤),则相比髋关节、膝关节更易发展为骨性关节炎。
曼氏足踝-第1讲足踝部的生物力学机制——步态周期
【曼氏足踝-第1讲】足踝部的生物力学机制——步态周期主讲:陈雁西李浩博单位:同济大学附属东方医院创伤骨科人体的步态是一组节律性、周期性向前运动的、机体各部分均参与其中的过程。
单一周期定义为自一侧足跟着地起到同一足跟再次着地的过程。
通过该定义方式,可将步态参数如步长、步时以及节律等测量简单化。
单一的步态周期可进一步划分为支撑相和摆动相。
支撑相约占整个步态周期的38%,摆动相占62%。
支撑相又可以进一步分为双下肢同时着地承重(从0%到12%)的双肢负重期,后续的单肢负重期(从12%到50%),以及之后摆动相开始前的第二次双肢负重期(50%到62%)(见图)。
对侧下肢的步态可通过一侧步态进行推算。
例如,一侧足尖离地发生于对侧足部完全放平之后,约发生于整个步态周期进行到12%之时。
一侧足跟离地发生于对侧下肢摆动相进行到34%之时,此时处于摆动相的足部已越过处于支撑相的足部。
最后,该侧足跟着地发生于整个步态周期进行到50%之时。
足部僵直的患者,初始阶段的足跟着地可能会被足见着地所替代,全足着地可能不会发生于整个步态周期的7%。
足部僵直或马蹄足可能使足跟离地动作发生变形,而腓肠肌群的萎缩可造成该动作的延迟。
胫前肌群的萎缩所导致的足下垂可在下肢摆动与全足着地期间引起髋关节和膝关节伸展度的增加。
作为一个持续运动的状态,由于许多运动同时发生,步行的步态周期的整体分析难度较大。
为评估步态周期中各种动作以及足踝部各组成部分的力学机制,将支撑相分为三个阶段:第一阶段,自单侧足跟开始着地到全足完全着地;第二阶段,自全足着地到身体重心越过该足;第三阶段,自足跟离地时踝关节开始跖屈到足尖完全离地。
步行的步态周期三个阶段各有什么特色?请看第3讲步行步态周期的三个阶段。
步态周期的构成图1. 步行的步态周期。
支撑相占整个步态周期的62%,摆动相占38%。
支撑相由两个阶段的双下肢支撑期和一个阶段的单肢支撑期构成。
支撑相可进一步分为三个阶段:自足跟着地到全足完全着地,该阶段占整个步态周期的7%;自全足完全着地到足跟离地,该阶段约占34%;自足跟离地到足尖离地阶段,约占62%。
详解足踝部的生物力学机制
详解⾜踝部的⽣物⼒学机制
胫⾻远端倾斜畸形在⼀定范围内会引起距下关节的反向代偿,该代偿常常需要关节周围的肌⼒作为⽀持,如果除去关节周围的肌⼒代偿,那倾斜的畸形常常会引起临近关节的同向改变。
关节功能的传递性也即同向⼀致性原则与反向代偿⼀起构筑了畸形发⽣发展的⽣物⼒学机制。
⽣物⼒学包括⽣物液体⼒学(像循环系统的⾎液动⼒学)、⽣物固体⼒学(如⾻折的复位固定原则)、运动⽣物⼒学。
今天着重向⼤家介绍⼀下运动⽣物⼒学原则。
第1跖⾻抬⾼征是平⾜症中⼀个查体体征。
虽然临床应⽤价值有限,但其产⽣机制涉及多个⽣物⼒学原则,下⾯进⾏简单分析。
平⾜症与⾼⼸⾜是⾜踝外科两个重要的畸形,分析其特点可发现⼆者存在很多相反相承的表现。
在跟⾻倾斜的表现上,平⾜症多表现为跟⾻外翻,⽽⾼⼸⾜多表现为内翻;⽽平⾜症多呈柔性松弛,⾼⼸⾜多僵硬。
是否存在⼀定的⽣物⼒学机制来解释这种不同的表现的内在相关性?
踝关节融合术后,为保持原有的⾏⾛及站⽴功能,必然导致踝关节临近关节的代偿。
⽽这种代偿⼜必然使得这些关节的功能负荷加重,这就使得关节退⾏性变加速。
⽽最⼤限度地减少临近关节的代偿压⼒,就变成了指导踝关节最佳融合位置的重要指导原则。
本⽂来源:⼭东⾜踝。
足踝生物力学6S中心调研报告
足踝生物力学6S中心调研报告一、足踝功能障碍治疗现状目前市场上足部问题的治疗通常有两种方式:医院和专业机构。
(一)医院1、治疗分为:(1)手术治疗(2)药物治疗(3)物理治疗(4)运动疗法2、利弊分析:利:群众接受度高,信任度高弊:风险大,局限性高,疗程缓慢(二)专业机构1、治疗顺序为:(1)生物力学评估(2)矫正方案、跟踪调整(3)专业的选鞋指引(4)功能锻炼指导2、利弊分析:利:专业的服务、无痛、简便弊:价格略高二、生物力学简介生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学学科。
生物力学是一门近代才开展的新兴的学科,尤其在足踝矫正中应用非常广泛。
骨与骨之间,关节之间,关节与肌肉、韧带之间,都存在着相互作用力。
不正常的受力会导致足的错误的力学对线,造成畸形,同时影响其他部位的运动,如膝关节,髋关节,甚至脊柱。
通过X光片可以了解足部骨骼的情况,比如骨折,骨骺线的情况;通过运动分析可以捕获人体运动时的各个关键点位移、速度、加速度,关节角度和关节力;通过足底压力分析可以了解步行时足底受到的压强、冲量,各个区域受力的情况;通过三维扫描可以了解足的外形特征,获得特征参数。
生物力学的研究方法很多种,但每一种都是有着严格的理论依据,经过大量公式推导和实际验证的。
三、适应症生物力学评估、糖尿病足功能评估、功能康复指导、扁平足生物力学治疗、高弓足生物力学治疗、长短腿生物力学治疗、踝部扭伤生物力学评估、足部疼痛生物力学治疗、跖痛症生物力学治疗、拇外翻、锤状趾生物力学治疗、糖尿病足生物力学治疗、膝关节炎生物力学治疗、术后康复生物力学治疗、异常姿势矫正、儿童O型腿矫正、儿童X型腿矫正。
四、鞋垫适配流程:检测评估→足底压力数据比对→生成矫治处方→鞋垫适配→确定矫治方案→鞋垫加工→完成鞋垫适配。
五、服务价目1、生物力学评估(手诊+压力分析+步态分析+姿势评估):150元/次;2、个性化矫治鞋垫定制:1200元/次;3、儿童扁平足矫正鞋定制:1200元/对;4、个性化糖尿病足鞋垫定制:500元/对;5、补高鞋定制:1500元/对;6、鞋垫跟踪调整(生物力学评估+鞋垫调整):200元/次;7、硅胶模具定制:100元起。
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1 足踝部的生物力学 同济大学附属同济医院骨科 俞光荣 演讲提纲 •足的进化与结构•人行进运动学及步态•足踝的功能解剖 •踝关节的生物力学特点 •距下关节的生物力学特点 •足部稳定机理 •足弓的解剖与生物力学特点•足踝部联合运动特点 •主要足中前关节的生物力学特点 足的进化与结构 足的演进-第一跖骨的增厚、肥大 足的演进-足跟的肥大 •站立时跟骨负担约50%体重,行走时可至约4倍体重 •根据Wolf 定律,长期行走使跟骨增大、骨小梁排列改变 •但结构远不够完美,因此,跟骨是最易骨折部位之一 2009 Synthes Foot &Ankle Seminar足的演进-楔骨靠拢 •正常负重使跗骨逐渐转位楔形,且由坚强韧带固定为拱形整体 •第1、2楔骨间存在微动,使第1跖骨不稳定•有人认为此结构与扁平足和拇外翻有关2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班足的结构与功能特点 •26(+2)块骨与关节的复合体•依靠: –稳定的结构 –力的缓冲作用 –适应地面 •前、中、后足的主要功能 –后足:承重和平衡稳定 –中足:吸收振荡–前足:推进、把持和承重 韧带 骨关节肌肉 稳定结构 足踝的解剖学和生物力学特点 •不规则骨为主,以至活动度相对较小•稳定性 ✓静力性:骨性、软组织性 ✓动力性:内在肌、外在肌 ✓以静力韧带稳定为主 ✓以复合体维持为主 •活动单向少,多向以及复合活动为主 •骨折特点:隐匿、撕脱、复合不稳定 现代足结构的意义 运动力 –最低的能量消耗 –最低的躯干抬起 稳定性 –行走功能 –支撑体重 –肌肉收缩的稳定平台 人行进运动学及步态 人行进运动学-侧方身体移位 •A :双足靠拢行走时,身体发生轻度侧方移动 •B :双足分开行走时,身体明显增加侧方移动2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班步态分期 •步态周期=站立相+摆动相 •站立相=接触期+支撑中期+推进期 =双足站立初期+单足站立期+双足站立末期–推进期=主动+被动推进期 –接触期=足跟+足底着地期 一个步态周期中双侧足的步态分期60% 40% 足底压力分布变化 •步态周期12% :全足底开始触地 •步态周期22% :足底压力大部分从足跟转到跖骨头 •步态周期32% :足底压力多转到跖骨头 •步态周期42% :足底压力开始转到足趾上 •步态周期51%:跖骨头和足趾所受压力几乎相同 行走生物力学 •压力中心的变化 •迅速的前进•从跟部-跖骨-足趾 •站立期30%,负重位于 在足趾上 足踝的功能解剖 足与踝关节--整体 •距小腿关节•距下关节•跗横关节•跖跗关节•跖趾关节结构、功能密切联系2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班胫腓骨间膜 •下胫腓联合 •应力传递 •踝骨折的一种类型 足踝部的结构 距小腿关节 •距骨呈楔形,坐于踝穴内•距骨前部较后部宽 •内踝高于外踝•负重时,关节稳定性由关节面提供•非负重,关节周围韧带提供87%的稳定性 距小腿关节 –距骨, 胫骨, 腓骨关节结构侧重于稳定而非运动 踝关节稳定因素 •非负重踝关节稳定性 –外侧韧带前稳定占70% to 80% –三角韧带后稳定占 50% to 80% –两韧带旋转稳定占50% to 80% •负重踝关节稳定性 –踝关节的几何形状占100% 平移, 60% 旋转稳定 –跖屈位不稳定 –背伸位很稳定 三角韧带生物力学特点•三角韧带的浅层和深层共同限制距骨外翻和后移 •三角韧带浅层可防止距骨的外旋和外翻 •三角韧带深层主要限制距骨外翻、后移和外移 •深层为内侧稳定的主体 踝关节的生物力学特点 距小腿关节滑车结构•距骨就像截头去尾的一个圆锥体•当踝关节活动时,距骨顶沿其外侧基底发生旋转•踝关节在正常活动时距骨始终与踝穴完全匹配距骨前宽后窄,踝关节跖屈时关节不稳定?NO !!2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班距小腿关节力学特点 •内踝高于外踝•以内侧为支点的内翻运动幅度大于外翻 •约85-90%踝关节扭伤为外侧结构受累 •踝关节扭伤时,外踝对韧带提供较多保护 •踝关节内翻损伤时需高度怀疑外踝骨折 踝关节运动范围 •屈伸运动约50°,个体差异较大 •同肌肉强度、骨性结构对位情况、韧带稳定性及年龄有关 •10°背伸是完成正常步态所必须的 CLINICAL ORTHOPAEDICS AND RELATED RESEARCH Number 424, pp. 27–31正常步态中的踝关节运动 M.D. Castro / Foot Ankle Clin N Am 7 (2002) 679–693力学特点 重视外踝的作用 •外踝长度是维持下胫腓稳定的关键因素 •外踝旋转或短缩都会显著影响踝穴的接触特性 踝关节运动轴同冠状面夹角20-30度同水平面夹角8度2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班踝关节运动轴 •大致为内外踝尖的连线 •涉及运动:背伸/外展 跖屈/内收 •随关节运动,运动轴本身也发生运动,非单一、固定运动轴 踝关节运动的经验轴•踝关节运动的经验轴——位于内踝尖下方5mm ;外踝尖前侧8mm ,下方3mm踝关节运动轴及经验轴 胫骨中线与Mortise 位的天花板 经验轴 2009 Synthes Foot &Ankle Seminar 踝穴 •踝关节非铰链关节: •背伸——距骨外旋和腓骨外移及外旋 •跖屈——距骨的内旋 •正常的踝关节可外翻3O ,踝穴相对于膝关节为外旋20O ~30O •踝穴增宽1mm ,踝关节的最大接触压力将增加50% 距下关节的生物力学特点 距下关节 •由跟骨、距骨、舟骨构成–运动轴与横截面成42°角,与矢状面成16°•距下关节的三维运动 –旋前–旋后2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班距下关节 •其基本功能为在支撑相中和股骨、胫骨的旋转 •其次为吸收消散地面的反作用力 后足关节 •距舟关节和距下关节的活动具有高度的相关性•融合距舟关节,距下关节的活动度将全部消失 •融合距下关节,距舟关节的活动度将减少75% •融合跟骰关节不影响距下关节的活动度;而距舟关节的活动度可保留67% 足部稳定机理 足踝稳定模型 “3-腿”凳子概念 距骨 • 凳子的稳定取决于腿的位置 足踝稳定模型 “3腿” 凳子概念 正常的排列,前足和后跟垂直足跟=中立位 前足=中立位2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班前足内翻(未被距下关节活动抵销),前足外侧缘相对内侧缘跖屈 足跟=中立位 前足=内翻(旋后) 内侧外侧 前足内翻(被距下关节活动抵销),前足水平,后足外翻足跟=外翻前足=内翻 足弓的解剖与生物力学特点 足的结构-纵弓 内侧纵弓 跟、距、舟、3块楔骨及内侧3块跖骨构成 外侧纵弓 跟、骰及外侧2块跖骨构成。
横弓 足的结构-横弓•横弓由三块楔骨及五个跖骨基底呈宽面向上,窄面向下楔形排列•五个跖骨头形成前横弓,均衡负重2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班足的结构-跖筋膜 •跖筋膜连接于跟骨和前足 •跖筋膜对足弓起到稳定作用,完全断裂将导致足弓高度丧失 跖腱膜的机制 足趾牵拉跖腱膜,跖骨头紧贴地面,提升纵弓稳定全足 站立相后半段发生卷场机制使足纵弓抬升 足弓的功能 -以最小的肌力提供直立姿态所必需的稳定性 -提供灵活性以适应不平坦的路面 -提供弹性以减轻震荡 -行走时充当杠杆增加推进力 足踝部联合运动特点 胚胎期和成人期足踝的运动轴 胫距关节-运动转化 距下关节-精细调节 复合运动 足踝部的运动------复合运动 •旋后(supination ):跖屈、内收、内翻•旋前(pronation ): 背伸、外展、外翻2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班足部旋前 •包括: –踝关节背伸 –跟骨(距下关节)外翻 –前足外展 •效果放大 •髋关节外旋 •胫骨扭转 •前足外展 •结局 •负重转向足部内侧 •内侧纵弓应力增加 足部旋后 –包括: –踝关节跖屈 –跟骨(距下关节)内翻 –前足内收–结局 –足部结构坚强 –关节活动度减少踝关节背伸 •原动肌 –胫骨前肌•辅助肌 –其他背伸肌群 –其他内翻肌群•原动肌(外翻) –腓骨长肌–腓骨短肌•辅助肌 –伸趾长肌 –第三腓骨肌同时伴有一定程度足外翻 踝关节跖屈 •原动肌 –腓肠肌–比目鱼肌 –跖肌 •辅助肌 –胫骨后肌 –腓骨长、短肌 •非负重位踝关节跖屈,主要依靠韧带获得稳定 –原动肌(内翻) –胫骨后肌 –辅助肌 –屈趾长肌 –伸拇长肌 同时伴有一定程度足内翻 AJA 胫骨前肌 拇长伸肌 趾长伸肌 腓骨长肌 跟腱 腓骨短肌 拇长屈肌趾长屈肌胫骨后肌 足踝部动力结构 STJA 足的结构-后足关节 后足生物力学机制 后足外翻时,距舟关节和跟骰关节轴相平行。
这种对线关节使这些关节处于解锁状态 后足内翻时,距舟和跟骰关节轴呈发散状,这会“锁住” Chopart 关节,使足弓僵硬 步态周期中,在足跟抬高阶段,胫后肌腱翻转后足使足弓僵硬,因此跟腱的力量便可以通过足弓传至跖骨头 主要足中前关节的生物力学特点2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2009 Synthes Foot &Ankle Seminar Lisfranc 关节(复合体)构成 •跖跗关节 •近侧跖骨间关节 •前方跗骨间关节 •扁平关节 •过度旋前会发生关节炎•活动度大 •引起前足畸形的原因之一 第一跖楔关节: 2009 Synthes Foot &Ankle Seminar 不同跖跗关节的活动度 •第4、5TMT>第1TMT>第2、3TMT •第1TMT 活动度实验较多,6~11º •第2、3TMT 比较固定 •第4、5TMT 活动度相对较大 –第4TMT 矢状面 18.5º±2.5º,水平面2.8º±0.7º –第5TMT 矢状面 20.2º±2.8º,水平面7.4º±1.7º •包括距舟和跟骰关节 •该关节松弛会导致平足畸形 •距舟关节:活动范围较大 (球窝关节) Chopart 关节 2009 Synthes Foot & Ankle Seminar 足部关节的重要性 关节名称 重要性 踝关节 距下关节 距舟关节 跟骰关节 舟楔关节 跖楔关节 跖骰关节 跖趾关节 趾间关节 必要 必要 必要 非必要 非必要 非必要 必要 必要 非必要 踝关节背伸不足 距下关节旋前代偿 中足、前足背伸中足塌陷2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班小 结 •足踝部的稳定性较活动度更为重要 •稳定取决于静力结构及动力平衡 •足踝部运动为复合运动 •正常步态至少需要10°踝关节背伸 •足踝部结构及力线正常是获得良好功能的基础2009 Synthes Foot & Ankle Seminar 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班 2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班。