一种用于临床和放射学测量的研究研究中对正常和平足弓姿势进行分类的方案

背景

在研究中，有几种临床和放射学方法可以对足部姿势进行分类，但没有明确的策略来选择最合适的测量方法。因此，本研究的目的是开发一种足部筛查方案，以区分正常足部和平足部的参与者，然后将他们招募到一系列基于实验室的步态研究中。

方法

91名无症状的年轻人的足姿势通过两项临床测量(正常舟骨高度和弓指数)和四项前后侧x线放射测量(距-第二跖骨角、距-舟骨覆盖角、跟骨倾斜角和跟骨-第一跖骨角)进行评估。从文献中选取了规范的足部姿势值，并用于招募足弓正常的参与者。随后，这些参与者的数据被用来定义正常足弓和平足弓之间的界限。这些信息随后被用于招募足弓为平的参与者。本文还探讨了足部姿态的临床与x线测量之间的关系。

结果

32名参与者被招募到正常足弓研究，31名符合平足研究条件，28名参与者被归类为既没有正常足弓也没有平足弓，不适合任何一项研究。从两个临床和四个放射测量中获得的值建立了两个明确定义的足部姿势组。临床和放射测量之间的相关性显著(p< 0.05)，范围为r= 0.24 ~ 0.70。有趣的是，临床测量与从侧位视图获得的x线角度有更强的相关性。

结论

这种足部筛选方案为计划招募正常足部和平足部参与者的研究人员提供了一致的策略。然而，需要进一步的研究来确定足姿在矢状面、横向面或两个平面上的变化是否提供了扁平足的最佳描述。

足部姿势，就像大多数人体测量特征一样，在儿童、成人和老年人之间差异很大[1］．足部姿势的某些变化与下肢运动的变化有关[2，3.]和肌肉活动[4]，并受到一些全身性疾病的强烈影响，例如神经系统疾病[5]和风湿病[6］．这些因素增加了不同脚型之间存在功能差异的观点。因此，需要有策略来准确地分类脚的姿势，并定义正常和潜在的“异常”脚型。

为了解决这个问题，现在可以使用以下技术对足部姿势进行分类的规范数据:1];舟形高度的测量[7]或足中高度[8];足迹测量[7，9];而角度测量则来源于x射线摄影[10］．由于脚部骨骼结构上的软组织会混淆临床技术的解释，因此放射学技术被认为是评估静态负重位置下脚部骨骼对齐的金标准[11］．因此，从x射线中获得的足角测量常被用于验证临床对足姿的测量[8，12，13］．因此，通过临床测量准确预测来自x光片的角度测量将是有用的，因为这一过程将减少:(i)为研究获得x光的费用;及(ii)不必要转介参加者作x光检查。

已经有人尝试解决这个问题。门兹和蒙泰亚努[12]评估了三种临床测量值(弓指数[9]，脚姿指数[2]，舟形高度[14])，在95名老年参与者中进行了三次横向x线测量(舟骨高度、跟骨倾斜角和跟骨-第一跖骨角)。所有三项临床测量值均与x线测量值有显著相关性，其中舟骨高度和弓指数临床测量值相关性最强。此外，Saltzman等人。[14]调查了100名患有骨科疾病的患者(平均年龄46岁)的各种弓高测量与放射测量之间的关系。据报道，拱形高度测量结果与x线侧位视图得出的角度有很好的或很强的相关性。其他临床测量，如弓比，也已使用x射线验证[8］．然而，还需要进一步的研究来验证附加足部角度的临床测量，特别是从前后视图评估的角度，并验证针对年轻成人人群的测量。

研究人员的主要缺陷是现有文献没有提供选择一系列临床和放射测量方法来筛查参与者的足部姿势的途径。经过验证的临床测量和规范数据的结合，将使研究人员在筛查参与者的足部姿势时，无论是基于实验室的研究还是流行病学研究，都有一个明确的方案可以遵循。

因此，本研究的主要目的是通过临床和影像学测量来开发一种足部筛查方案，目的是招募足部正常和平足的参与者进行一系列基于实验室的步态研究。次要目的是探讨足部姿势的临床和影像学测量之间的关系。

参与者

91名无症状的年轻成人(男性45名，女性46名)，年龄18至47岁(平均±标准差，23.2±5.6岁)(表2)1)．参与者无大血管症状(如心绞痛、中风、周围血管疾病)和/或神经肌肉疾病，或任何影响其行走能力的生物力学异常。该研究获得了拉筹伯大学人类伦理委员会的伦理批准(伦理ID: FHEC06/205)，并在维多利亚州人类服务部辐射安全委员会注册。x光检查是根据澳大利亚辐射防护和核安全局的工作守则进行的以研究为目的的人体暴露于电离辐射(2005) (15］．

参与者主要是从拉筹伯大学的学生和教职员工中招募的。足部筛查方案旨在招募足弓正常的参与者，该方案为两种足位x线测量(talo-舟骨覆盖角和跟骨-第一跖骨角)提供了规范的参考价值。随后，这些参与者的数据被用来定义正常足弓和平足弓之间的界限。这些信息随后被用于招募足弓为平的参与者。因此，足部筛查方案是通过利用:(i)临床和放射测量公布的规范数据而制定的;和(ii)从第一项调查正常足弓的研究中获得的放射学测量结果(图1而且2)．高足弓的参与者不需要参与这项研究。尽管足弓过高容易受伤，值得进一步研究[16，17]，这种足型远不如正常足型和平足型常见[1]，因此我们选择关注两个参与者群体，这两个群体对更广泛的人群具有更大的普遍性。

阶段1:临床测量

筛查方案的第一阶段包括两项足部姿势的临床测量;(i)拱度指数[9]，及(ii)归一化舟骨高度截短[18］．这些“比率”测量值与x光片得出的角度测量值具有中度到高度相关性[11，14，19]，以提供最有效的足部骨骼排列方式[12］．尽管弓形指数和规范化舟形高度测量与其他弓形高度测量具有相当的可靠性，但选择这些测量是因为它们易于使用，并证明了通过x线片测量骨骼对齐的有效性[12］．此外，足弓指数对与年龄相关的足部姿势变化很敏感[7]并且与行走时足中部的最大力和峰值压力密切相关[20.］．本研究中使用临床试验的主要目的是避免不必要的参与者转介进行放射学评估。

足弓指数的计算方法是脚印中间三分之一的面积与整个脚印面积(不包括脚趾)的比率，比率越高说明脚越平[9)(图3.)．脚印是用复写纸拍的，然后用绘图板计算每三分之一脚的表面积。

正常化舟骨高度截断是舟骨高度相对于截断脚长度的比率。舟骨高度是指从舟骨粗隆最内侧突出处到支撑面的距离。脚长是通过测量从第一个跖趾关节到脚后跟最后方的垂直距离来截短的[18]，舟形高度比值较低，表示足部较平(图4)．

为了确定足弓指数和舟形高度的正常值，我们要求并获得了Scott及其同事的原始足姿测量数据[7其中包括50名健康青年(26名女性，24名男性，平均年龄±标准差为20.9±2.6岁)的数据。Scott及其同事报告的参与者[7]与我们研究的目标参与者年龄相仿(图1)．

对于正常足弓研究，当受试者足弓指数和舟形高度归一化得分与Scott及其同事采用的平均值在±1个标准差(SD)范围内时，他们就符合第二阶段的筛查评估，包括放射学评估。7)(图1)．我们选择±1标准差作为阈值，因为人类生理和人体测量特征的“正常限度”通常被定义为与总体平均值的1 - 2个标准差之间[21］．

第二阶段:射线测量

第二筛选阶段包括两张双侧x线片，包括:(i)前后位(a -p)和(ii)受试者以放松的双足站立姿势负重时的侧位视图。从A-P视图，评估距骨-第二跖骨角和距骨-舟骨覆盖角(图5)．从侧位角度，评估跟骨倾斜角和跟骨-第一跖骨角(图5)．选择这些角度来代表脚的姿势，基于:(i)易于测量和良好的可靠性;以及(ii)它们在矢状面和横切面上反映足部姿势的程度。

前后x线角度

距骨-舟骨覆盖角由距骨头前内侧和前外侧两端的平分和舟骨近端关节面的平分形成[22)(图5)．距骨-第二跖骨角由第二跖骨的平分线和一条垂直于距骨头前内侧和前外侧两端连线的线形成[10)(图5)．从a - p视图测量的角度反映了中脚掌和前脚掌的横向平面对齐，距舟骨覆盖角和距第二跖骨角的角度较大，表明脚掌较平。

侧位x线角度

跟骨倾斜角是跟骨下表面与支撑面之间的夹角[14)(图5)．跟骨-第一跖骨角是由跟骨下表面和平行于第一跖骨中轴背侧的一条线形成的角。从侧位视图测量的角度反映了后脚掌和前脚掌的矢状面对齐，较低的跟骨倾斜角和较大的跟骨第一跖骨角表明脚掌较平(图5)．

跟骨倾斜角的正常值来自Thomas及其同事的一项研究[10]，由100名成年人组成(50名女性和50名男性，女性平均年龄为34.7岁，男性平均年龄为34.3岁)，这比我们研究中包括的人群略大。

如图所示2，从初始正常弓足x线片中获取的距舟骨覆盖角和跟骨-第一跖骨角用于计算平弓足研究的参考值。当侧位和/或前后视图的测量值与正常研究报告的实际平均值相比超过1个SD时，参与者符合平拱研究的条件。接受侧位或前后位测量的决定是基于对哪个平面最能代表“平拱足”缺乏共识。

临床和放射测量的可靠性

据报道，临床测量的可靠性为中等至优秀，舟形高度归一化的类内相关系数(ICCs)分别为0.67和0.99 [23]和拱指数[12),分别。据报道，在放射学测量方面，ICCs对于跟骨倾斜角(0.98)、跟骨-第一跖骨角(0.99)非常出色[12]，对距舟面覆盖角(0.79)有利[24］．由于距骨-第二跖骨角的信度未知，我们评估了该角度的内部和内部测试者的信度。测试者内部的可靠性由一名有7年研究生经验的足病医生评估。在同一测试员和另一名具有四年本科足病训练的测试员之间评估测试员间的信度。x射线测量值被标记在放置在x射线上方的透明塑料透明片上，使用永久的精细标记。对于测试人员内部的可靠性，当测试人员在大约两周后进行重新测试时，他们不会看到最初的测量结果。为了测试人员之间的可靠性，检查人员独立评估x射线，对彼此的评估不知情，每个角度的数据都是从单个测量中记录下来的。无论是研究的内部测试者还是内部测试者，测试者都没有对参与者的人体测量数据(例如临床足部姿势测量)进行盲测。

统计分析

为了满足统计分析的独立性假设，只分析了单脚的测量值[25］．所有数据都通过评价偏度和峰度来探索正态分布。talo-舟形覆盖角的相对可靠性采用类型(3,1)类内相关系数和绝对一致限度进行评估[26］．为了评估正弓组与平弓组之间的人体测量学相关差异，采用了一系列独立样本t-测试被使用。为了确定临床和影像学测量之间的关联程度，将正常弓组、平弓组和非合格组的数据合并并进行Pearson分析r计算相关系数。对于两者t-检验和相关系数，显著性水平设置为0.05。所有统计检验均使用SPSS 13版for Windows (SPSS Inc .，芝加哥，伊利诺伊州)进行。

参与者的特征

研究样本的平均年龄(±标准差)为23.2±5.6岁，身高(1.70±0.10 m)，体重(71.6±14.6 kg)。在影像学评估后，32名参与者被招募到正常足弓研究，31名符合平足弓研究，28名参与者被归类为既没有正常足弓也没有平足弓，不适合任何一项研究。表中总结了正常弓型、平弓型和非合格参与者的人体测量数据1．所有参与者临床和放射测量值分布的散点图如图所示6而且7．

距-第二跖骨角的可靠性

距-秒跖骨角测量的测试仪内部和之间的信度见表2．距骨-第二跖骨角表现出良好至优异的内部评分可靠性，左右脚的icc范围为0.71至0.91，绝对随机误差范围为7.1至12.2°。距跖骨-秒跖骨角的评分者间可靠性中等至非常好，左右脚的icc范围为0.68至0.78，绝对随机误差范围为5.6至7.1°(表2)2)．

正常组与平拱组之间的人体测量差异

一般人体测量特征包括年龄、身高和体重在正常组和平弓组之间没有显著差异。然而，两组间所有临床和放射学差异均有统计学差异(p< 0.001)(表1)．

足姿势的临床和放射测量之间的联系

临床和放射测量之间的关系(整个组n = 91)见表3.．两种临床指标均与所有x线角度显著相关r取值范围为0.24 ~ 0.70。临床测量结果显示与侧位x线测量值有中度至强相关性r取值范围为0.59 ~ 0.70。然而，临床测量结果仅显示与前后位x线测量值有微弱到中等的关系r取值范围为0.24 ~ 0.56。临床和放射测量之间的最强关联发生在正常化舟骨高度和跟骨第一跖骨倾角(r= 0.70)。临床测量中，弓形指数与舟形高度归一化呈显著负相关(r= -0.58)。在x线测量中，侧位角度与前后位角度显著相关r取值范围为0.25 ~ 0.47。数字6而且7显示每个足姿势组的临床和放射测量之间的散点图和关联。

开发此筛选方案的目的是协助招募参与者进行一系列基于实验室的步态研究，调查正常足弓和平足弓之间的功能差异。对于正常弓的研究，临床和放射学价值来源于两个已发表的来源[7，10]，描述了健康和无症状成年人群的规范足部姿势。从正常足弓研究中获得的放射学值随后用于计算平足弓研究的包含值。这导致正常组和面足弓组具有显著不同的足部姿势特征，而组间没有年龄、身高或体重的系统性偏差。

在本研究中，足弓正常的参与者与Cavanagh和Rodgers报告的足弓指数(0.24±0.04)相似[9107例受试者(平均年龄30岁)(0.23±0.05)。有趣的是，我们的研究发现，与Scott及其同事相比，我们的平均拱指数(0.24±0.04)更高[7](0.18±0.07)，由此得出我们的规范参考值。这种差异可能是由于我们的研究只报告了满足放射学纳入标准的参与者的arch指数值，而不是接受临床筛查的所有参与者。因此，我们建议使用图中所列的研究值8，因为我们的标准arch指数值是通过x线片验证的。

在我们的研究中，很难将用于定义平弓足参与者的足弓指数(0.30±0.07)与Cavanagh和Rodgers的足弓指数进行比较[9](≥0.26)，因为他们将“平弓足”定义为107名受试者获得的足弓指数得分分布的前25%。相比之下，我们将平弓足定义为大于规范平均值的两个标准差(由Scott和同事报告[7])。使用两个标准差的基本原理是增加平足患者通过影像学评估符合纳入条件的可能性。因此，有必要强调的是，在我们的研究中，定义扁平足的足弓指数参考值更严格，这导致了与Cavanagh和Rodgers报道的相比，扁平足的补充。9］．

从正常足弓中，我们报告了来自年轻成人人群的跟骨-第一跖骨角和talo-舟骨覆盖角的第一个规范值(表2)1)．本研究中从正常弓足获得的跟骨倾斜角和距-秒跖骨角的实际值分别在Thomas及其同事报道的1.4°至2.9°之间[10100名受试者(平均年龄35岁)。

关于临床和放射测量之间的关系，所有相关性都具有统计学意义，相关性从中等到强(r= 0.24 ~ 0.70)。在两种临床测量中，正常化舟形高度与所有从A-P和侧位角度测量的x线片角度的相关性最强。这些发现与Menz和Munteanu报道的关联不同[12]，他们报告了95名老年参与者(平均年龄79岁)的足弓指数为跟骨倾斜角和跟骨-第一跖骨角提供了最强的相关性。这种差异可能是由于年轻人与老年人体重的年龄相关差异造成的，因为足弓指数受到不同个体之间足部软组织组成差异的影响[27］．

此外，虽然两种临床测量都与所有x线片角度显著相关，但弓指数和正常化舟骨高度与从侧位片获得的跟骨倾斜角和跟骨-第一跖骨角最为密切相关。因此，我们发现弓形指数和归一化舟形高度测量对于检测与侧位角度测量相关的平弓足更敏感，这更能代表矢状面对齐。因此，在目前的研究中，使用足弓指数和归一化舟骨高度测量可能会导致在招募以低跟骨倾斜角和高跟骨第一跖骨角为特征的平足患者时产生偏差。需要进一步的研究来验证可靠的临床试验，该试验对横切面畸形的x线变化敏感，例如最近报道的足部活动强度试验[28］．同样不清楚的是，足部在矢状面、横向面或两个平面上的姿势变化是否提供了平弓足的最佳描述。例如，疾病时胫骨后腱功能的丧失与足中矢状面和横跖面关节力矩的异常有关[29，30.］．尼斯等人[29]报告了34例胫骨后肌腱功能障碍患者与25例健康对照组相比，行走时前足跖屈和外展明显减少。这表明获得性扁平足畸形的特征是在多个平面上改变足姿势。然而，在我们的研究中所调查的足部姿势的变化提出了一套不同的考虑，因为疼痛和功能障碍不存在。

这里描述的筛选足部姿势的方案可以应用于未来的研究，特别是招募正常和平足弓姿势的参与者。由于足部姿态的临床和x线测量之间存在中度相关性，我们建议在最初的足部筛查中使用足弓指数和规范化舟形高度测量，以确定潜在的合适参与者，随后进行x线评估，包括侧位和前后位视图。

这种足部筛查方案需要考虑到一些局限性。距距-第二跖骨角的内部和内部测试者的可靠性范围从中等到优秀，ICCs分别在0.68到0.91之间，一致性范围分别在5.6°到12.1°之间。本研究的另一个缺点是，本次调查的参与者群体的同质性限制了我们的研究结果的泛化到年轻成人人群。

进一步的研究需要通过调查x线角度是否与步态中的功能差异有关来验证足部姿势的x线测量。此外，调查足部姿势的放射测量与损伤之间关系的大型前瞻性研究可以进一步验证放射测量。

这里提出的足部筛查方案为招募足部姿势正常和足弓平足的参与者提供了一种策略，包括临床和放射学测量的参考值。足弓指数和正常化舟形高度比提供了有效和可靠的足姿势测量。舟骨高度归一化与x线角度，尤其是跟骨倾斜角的相关性最强。需要进一步的研究来确定足姿在矢状面、横向面或两个平面上的变化是否提供了平弓足的最佳描述。在没有这项研究的情况下，我们推荐本文概述的方案来分类研究中的足部姿势。

这项研究由澳大利亚足病教育和研究基金(APERF)资助。我们感谢Mark Whiteside, Lisa Scott和Bianca David在拉筹伯大学医学中心协助招募参与者和南十字星医学成像。HBM目前是国家卫生与医学研究委员会研究员(临床职业发展奖，ID: 433049)。

作者及隶属关系

1. 澳大利亚邦多拉拉筹伯大学健康科学学院足病科

   乔治·S·默里和卡尔·B·兰多夫

2. 澳大利亚邦多拉拉筹伯大学健康科学学院肌肉骨骼研究中心

   George S Murley, hillton B Menz和Karl B Landorf

相应的作者

对应到乔治·S·默里．

相互竞争的利益

HBM和KBL分别是的总编辑和副总编辑足部和踝部研究杂志．这是期刊的政策，编辑被排除在同行评审和他们共同撰写的论文的编辑决策过程之外。

作者的贡献

GSM、HBM和KBL提出了这个想法，并获得了研究资金。GSM、HBM和KBL设计了研究方案。GSM招募/筛选参与者的足部姿势并评估x光片。GSM, HBM和KBL起草了手稿。所有作者均已阅读并批准最终稿。

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