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足拇外翻足外在肌功能的初步评价

足拇外翻足外在肌功能的初步评价

 

摘要目的:应用肌电图测定足外在肌力变化,初步探讨肌性因素在外翻成因及病变发展中的作用。方法:外翻患者与正常足志愿者各10足,应用Keypoint四道程肌电诱发电位仪记录安静状态下胫前肌、胫后肌与腓骨长短肌的潜伏期与波幅变化。结果:外翻足与正常足的腓骨长肌与胫后肌潜伏期与波幅的变化存在明显差异。结论:外翻足患者存在足的外在肌功能紊乱,可能在疾患发生、发展过程中发挥一定作用。

关键词外翻 肌电图 胫后肌

Evaluation of the function of extrinsic muscles in foot with hallux valgus Wang Xu, Zhu Yi, Gu Xiang-jie, Chen Fei-yan, Bao Gen-xi. Department of orthopedic sports medicine, Hua Shan hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China 

AbstractObjectiveTo study the EMG changes of extrinsic muscles of the feet, to discuss the muscular factors in the cause and development of hallux valgus. Methods: 10 patients of hallux valgus and 10 volunteers of normal feet were examined with Keypoint, the Lat and Amp of anterior tibial  muscle, posterior tibial muscle, peroneus brevis muscle and peroneus longus muscle were recorded. ResultThere is significant difference between hallux valgus foot and normal foot of the Lat and Amp of posterior tibial muscle and peroneus longus muscle. Conclusion There is extrinsic muscles disorder in the foot of hallux valgus.

Key Words Hallux valgus  Electromyograph  Posterior tibial muscle,

外翻原因不明,许多学者认为足内在肌异常与肌力不平衡是其中一个重要因素。Hoffmeyer发现,外翻患者肌肉存在组织学变化,而且内收肌与骨间肌EMG异常。同样,2003Arinic对足内在肌进行了肌电图检测,发现外展肌与内收肌的力量都降低,但是前者变化更大,降低更多,从而进一步说明了外翻患者存在的肌力紊乱。作为一个结构严谨的生物力学单位,足外在肌特别是胫后肌、胫前肌与腓骨长短肌同样在足的正常功能中发挥重要作用。本文试图通过对其EMG的测定,探讨外翻足伴发的足外在肌肌力功能障碍与其他功能紊乱。

资料与方法

1. 一般资料

本组20足,其中正常10足,男4足,女6足;年龄 2267岁,平均51岁;左侧5足,右侧5足。外翻(第一跖趾关节角>15°)10足,男3足,女6足;年龄3473岁,平均56岁;左侧3足,右侧7足。所有的受试者没有糖尿病足病、脊柱疾患、、神经系统病变、下肢血管性疾病、脑瘫、感染性关节疾病及既往外翻手术史。

2. 测定方法

应用丹麦Dantec公司Keypoint四道程肌电诱发电位仪(图1)。刺激强度:18mA,扫描速度:5mS/D,灵敏度:5mV/D。刺激使用方波:频宽2mS。室温:20ºC25ºC

电极进针点采用卢祖能[1]的方法,描述如下:

胫前肌:胫骨结节下四指宽,胫骨嵴外测一指宽处进针;

腓骨长肌:胫骨外侧面,腓骨小头下方三指宽处进针;

腓骨短肌:外踝上方一手宽,腓骨长肌腱前侧进针;

胫骨后肌:胫骨结节下方一手宽,胫骨内侧缘旁开一指宽处进针,针紧贴胫骨后面斜向插入,穿过比目鱼肌和趾长屈肌后即达胫骨后肌。

刺激点均位于腓骨小头。

 

 

  

1 Dantec公司Keypoint四道程肌电诱发电位仪

3.       统计学分析

应用独立样本T检验进行统计学分析(SPSS统计软件)。P<0.05有统计学意义。

   

1 正常足LatmS):

腓骨长肌

3.0

2.6

2.5

2.4

2.7

2.4

2.5

2.6

2.5

2.6

腓骨短肌

2.7

3.1

3.2

3.3

3.4

3.3

3.1

3.2

3.2

3.3

胫前肌

3.0

2.5

2.4

2.6

2.6

2.6

2.3

2.5

2.5

2.4

胫后肌

3.0

2.9

3.0

2.7.

2.8

2.9

2.7

2.7

2.8

3.0

2 正常足AmpmV):

腓骨长肌

8.8

6.3

6.4

6.2

6.3

6.3

6.2

6.2

6.2

6.3

腓骨短肌

68

7.1

6.8

6.8

6.9

6.8

7.1

7.0

6.8

6.9

胫前肌

8.0

9.1

8.9

8.7

8.9

9.0

9.1

8.9

8.8

9.0

胫后肌

8.2

8.5

8.3

8.6

8.3

8.6

8.1

8.6

8.9

8.7

3 外翻足LatmS):

腓骨长肌

2.5

2.8

3.0

2.6

2.7

2.5

2.5

2.3

2.3

2.9

腓骨短肌

3.3

3.2

3.4

3.6

3.1

3.3

3.4

3.4

3.1

3.2

胫前肌

2.4

2.5

2.6

2.4

2.4

2.5

2.5

2.4

2.6

2.5

胫后肌

4.2

4.4

4.8

4.6

4.5

4.4

4.6

4.2

4.3

4.6

4 外翻足AmpmV):

腓骨长肌

6.0

5.9

6.1

5.9

6.0

6.0

5.8

5.9

6.0

5.9

腓骨短肌

6.8

7.0

6.8

6.9

6.9

7.0

6.8

7.0

7.1

7.0

胫前肌

8.7

8.6

8.9

8.8

8.8

8.9

8.7

8.8

8.9

8.8

胫后肌

2.9

2.0

3.1

2.2

2.1

3.1

2.7

2.5

3.1

2.6

腓骨长肌Lat未见明显差异,p>0.05;腓骨短肌Lat未见明显差异,p>0.05

胫前肌Lat未见明显差异,p>0.05;胫后肌Lat有显著性差异,p<0.05;

腓骨长肌Amp有显著性差异,p<0.05;腓骨短肌Amp未见明显差异,p>0.05

胫前肌Amp有显著性差异,p<0.05; 胫后肌Amp有显著性差异,p<0.05;

 

2 外翻足肌电图(HVA  35º)                   3 正常足肌电图(HVA  10º)

说明:图象线条:                刺激点    潜伏期(Lat/mS    波幅(Amp/mV)

1 腓骨长肌    腓骨小头        2.5-3.0              6.3-8.8

2 胫前肌      腓骨小头        2.5-3.0              8.8-6.8

3 胫后肌      腓骨小头        4.2-3.0              2.9-8.0

4 腓骨短肌    腓骨小头        3.3-2.7              6.9-8.2

 

   

外翻与足部功能紊乱的联系由来已久。1981年,ShimazakiTakebe[2]做了一个深入的研究,发现第一跖趾内在功能动力性失平衡及趾外翻外展畸形演化是继发于后足结构性变化及旋前作用。而SgariatoRoot(2)及其同事充分描述了趾外展外翻畸形的生物力学关系及功能结果。这些功能异常包括:代偿性前足及后足内翻、足外翻畸形、第一跖列过度活动。踝关节下垂引起的过度旋前(骨性、腓肠肌性、腓肠比目鱼肌性、痉挛性)。扭转畸形及下肢旋转异常。可以在足内产生过度旋前力的任何结构或功能性病变,都可以导致趾外展外翻畸形的发展。我们通过观察,发现外翻足外在肌有一定的变化,并与足部其他畸形相联系。

1. 解剖

胫骨前肌起自胫骨外侧面的上2/3,肌腱经小腿横韧带和十字韧带深面的内侧管至足背,绕过足的内侧缘,止于第一楔骨及第一跖骨基底部。由腓深神经支配。

胫后肌腱是内侧纵弓的动态支持结构,起于小腿骨间膜上2/3及邻近的胫腓骨骨面。肌腱经分裂韧带深面、内踝后方的沟内,穿过单独的骨性纤维管至足内侧缘。其腱分叉如指状,  通过止于舟骨结节,与跟舟韧带一起阻止距骨头向跖侧与内侧移位。超过舟骨的部分,继续止于楔骨、骰骨与13跖骨的基底面。由胫神经支配。

腓骨长肌起自腓骨小头,腓骨上2/3的外侧面和深筋膜。肌腱经腓骨短肌的后面,行于外踝的后方,经腓骨肌上支持带深面,继经跟骨外侧面的滑车突的下方,再经腓骨肌下支持带深面的骨性纤维管道弯至足底。在足底经骰骨跖侧面的腓骨长肌腱沟,至足底内侧缘止于第一楔骨和第一跖骨基底部跖侧的外侧。由腓浅神经支配。

腓骨短肌位于腓骨长肌的深面,起自腓骨外侧面下2/3,及前后肌间隔。肌腱与腓骨长肌腱一同下降,外踝后方、腓骨肌上支持带深面,沿跟骨的外侧面向前行,止于第五跖骨粗隆。腓浅神经分支支配[3]

2. 正常步态周期关节的肌力的动态作用

正常步态周期中,足弓是减轻振荡、吸收应力的重要弹性结构。而组成足弓的各个关节在此过程中发生密切联系的变化。后跟触地相,距下关节处于中立位或轻度旋后位;站立相全足负重时,距下关节旋前,跗横关节解锁,前足活动度加大;站立相中期,随胫骨外旋距下关节恢复中立位,跗横关节绞锁以增强全足的稳定性。推离相,由于趾背伸,跖筋膜的绞盘样机制使第一跖列跖屈,足弓抬高。在这个动态过程中,内侧足纵弓的静力性因素-骨与韧带的支持固然重要,但腓肠肌、胫后肌腱、腓骨长短肌、趾长伸肌与长伸肌的活动性增加,纵弓的维持很大程度上依赖肌肉的收缩[4-8] 特别是距舟关节、舟楔关节与第一跖楔关节,不断发生包括跖屈、背伸在内的三维运动,而附着于此的胫前肌腱、胫后肌腱与腓骨长肌腱成为维持其结构稳定的重要结构。

3. 第一跖列的稳定性

1925年,Truslow[9]发现外翻患者中存在跖骨内收内翻畸形,Prieskorn[10]等证明了跖骨间角度异常与跖楔关节过度活动有关。Farsetti[11]认为跖骨内收畸形原发于跖楔关节面的倾斜。虽然存在不同意见,如:Lapidus[12.13]认为跖骨内收是由于跖楔关节面的返祖现象,而不是过度活动。但是大量的试验及临床观察证明,在外翻患者患者中存在跖楔关节过度活动。而这种异常可能原发于跖楔关节面解剖结构异常,也可能与其维持因素失衡有关。第一跖楔关节韧带是维持矢状面稳定的重要因素,而腓骨长肌腱维持横截面的稳定性。原始人中,腓骨长肌腱作为第一跖骨的外展力量,而在现代人中,腓骨肌腱不仅是重要的跖屈外翻肌力,而且也是重要的维持在足纵弓和横弓的力量。经过骰骨沟后的部分更象作用于第一跖骨的韧带,维持第一跖骨外展的力量比III趾蹼之间皮肤、III跖骨之间韧带、内收肌的力量更加强大。而胫后肌腱是足的强力内翻力量。主要有5个止点把跗骨牢牢的“锁”在一起。其主要作用是在步态周期中内翻距下关节,内收前足与稳定后足,是步态周期中维持内侧足纵弓的重要因素。行走过程中,足内侧纵弓的应力远远超过体重,当前足负重,后跟轻微抬起时,跟腱的收缩牵拉跟骨与距骨相对于前足旋转,舟骨明显向内、跖侧移位,导致足纵弓的塌陷。在这种反复应力作用下,如果存在的前致因素,如:跖楔关节面倾斜、韧带损伤、胫后肌腱乏力等,就可以导致跖楔关节活动度增加。而足纵弓的高度降低使前足旋前、第一跖列沿长轴旋转、趾外翻[13-17]。许多外翻的治疗方法,如Lapidus术式,就是针对第一跖骨的过度活动而设计的[18-21]

4.       胫后肌腱与外翻

我们的结果可以发现,外翻患者中胫后肌腱的变化最大:潜伏期明显变长,波幅降低。而这种变化也是与其功能密切联系的。胫后肌腱起到悬吊、维持足纵弓,稳定第一跖骨与中足、内翻中足、锁定跗中关节,在站立相末期及退离相,内翻距下关节,使距舟关节与跟骰关节轴相互绞锁的作用。

胫后肌腱乏力,导致第一跖楔关节的稳定性下降,是成人获得性扁平足的主要原因。1983年,Johnson[22.23]最早描述了胫后肌腱乏力的症状与体征,后足外翻、前足外展导致平足畸形。1989年,JohnsonStrom([24.25]将胫后肌腱乏力进行了分级:I:胫后肌腱肌腱炎或腱鞘炎,沿肌腱疼痛,由于肌腱的长度正常,未见临床畸形。患者单足站立后跟可以抬起,轻度平足畸形,距下关节可屈曲。以保守治疗为主。如果保守失败,进行肌腱清创或腱鞘切除。II:介于IIII期之间。由于肌腱退变或撕裂,不能完成单足后跟抬高,后足外翻、前足外展,平足更加明显。III:后足固定性外翻畸形,跟距关节半脱位伴骨关节炎,前足旋后外展,伴或不伴跟腱延长,治疗方法为距下关节或三关节融合。1996年,Myerson[26]定义IV级病变:所有以上畸形,合并胫距关节距骨外翻畸形。既往应用足底印记测定方法发现,20%的正常人有扁平足,但是引起临床症状或功能障碍的是少数,而本组外翻患者也均未主诉扁平足症状。说明外翻患者中虽然存在胫后肌腱的功能紊乱,但这种紊乱是外翻的原因或是结果不明,而且多数患足在表现出由胫后肌腱乏力造成的扁平足症状之前,已经表现出了由第一跖楔关节过度活动所造成的临床症状。

分析这种变化,可能与步态周期中内侧纵弓所承受的巨大应力有关。如前述,舟骨跖侧、内侧的最大位移,发生在站立相末期。此时,胫后肌腱是支持舟骨防止内侧纵弓塌陷的主要动态结构,而正是在此时,动力支持的作用要远远强于静态结构的作用。一旦胫后肌腱乏力,反复应力作用下内侧纵弓的支持韧带变长。当距骨头跖屈、前足外展时,第一跖骨头相对向背侧移位,这个过程使第一跖楔关节复合体韧带拉长,加上交织在一起的胫后肌腱乏力使第一跖楔关节变得更加不稳定。而第一跖骨的背侧移位为第一跖骨的旋转提供了条件,同时发生跖跗关节变化的代偿-趾的外展旋前。所以如果在外翻的早期,应用肌力训练或其他保守治疗方法如:应用内侧足弓矫形支具应该可以缓解外翻的发展[27-30]。同样,Myerson[31.32]认为外翻手术应该以重建第一跖骨干周围的肌力为主。

外翻原因复杂,肌力因素是众所周知的原因,而且该疾患存在足内、外在肌的功能紊乱。而对于由于足弓的动力性支持结构,特别是胫后肌腱的变化,不可避免的导致跗中关节与后足关节的生物力学特性改变。所以外翻不仅是第一跖列的力线排列不良,很有可能引起全足功能异常或作为全足功能紊乱的结果。临床工作中建议注意纠正这些异常以进一步促进外翻足的早期诊断与治疗。

 

参考文献

1 卢祖能,曾庆杏主编. 实用肌电图学. 1. 北京, 人民卫生出版社.2000. 524-529.

2卢英译. 趾外翻及相关畸形. 1. 北京, 中国医药科技出版社. 1996.4-14.

3 河北新医大学编写. 人体解剖学 1. 北京,人民卫生出版社. 1977.1408-1412.

4 Tanaka, Yasuhito ,Takakura. Precise Anatomic Configuration Changes in the First Ray of the Hallux Valgus Foot. Foot Ankle. 2000,21(8):651-656.

5 Anderson, John G, Harrington. Alterations in Talar Morphology Associated with Adult Flatfoot. Foot Ankle, 1997:18(11):705-709.

6 Pearce, Timothy J. , F.R.C.S.C. Subtalar Joint Movement: Clinical and Computed Tomography Scan Correlation. Foot Ankle, 1999,20(7):428-432.

7 Faber, Frank W. M, Kleinrensink. Mobility of the First Tarsometatarsal Joint in Relation to Hallux Valgus Deformity: Anatomical and Biomechanical Aspects. Foot Ankle. 1999,20(4):651.

8 Ito, Hiromu, Shimizu. Clinical Significance of Increased Mobility in the Sagittal Plane in Patients with Hallux Valgus. Foot Ankle. 1999,20(1):29-32.

9 Tanaka, Yasuhito ,Takakura. Hindfoot Alignment of Hallux Valgus Evaluated by a Weightbearing Subtalar X-Ray View. Foot Ankle.1999,20(4):640.

10 Saltzman, Charles L, Brandser. Coronal Plane Rotation of the First Metatarsal. Foot Ankle. 1996,17(3):157-161.

11 Hintermann, Beat ,Gächter. The First Metatarsal Rise Sign: A Simple, Sensitive Sign of Tibialis Posterior Tendon Dysfunction. Foot Ankle.1996,17(4):236-241.

12 Glasoe, Ward Mylo, Yack. The Reliability and Validity of a First Ray Measurement Device. Foot Ankle.2000,21(3):240-246.

13 Nevin, Craig M.Sc. Kinematics of the First Metatarsophalangeal Joint in Intact and Surgically Altered Cadavers. Foot Ankle. 1997,18(3):132-137.

14 Ahn, Tae-Kunm, Kitaoka. Kinematics and Contact Characteristics of the First Metatarsophalangeal Joint. Foot Ankle. 1997,18(3):170-174.

15 Bohne, Walther H.O, Lee. Action of the Peroneus Longus Tendon on the First Metatarsal Against Metatarsus Primus Varus Force. Foot Ankle. 1997,18(8):510-512.

16 Carlson, Robert E, Fleming. The Biomechanical Relationship Between The Tendoachilles, Plantar Fascia and Metatarsophalangeal Joint Dorsiflexion Angle. Foot         Ankle.2000,21(1):18-25.

17 Kitaoka, Harold B, Luo. Effect of the Posterior Tibial Tendon on the Arch of the Foot During Simulated Weightbearing: Biomechanical Analysis. Foot Ankle. 1997,18(1):43-46.

18 Helliwell TR, Tynan M, Hayward M. The pathology of the lower leg muscles in pure forefoot pes cavus. Acta Neuropathol. 1995,89(6):552-9.

19 Roukis TS, Hurless JS, Page JC. Functional significance of torsion of the tendon of tibialis posterior. Am Podiatr Med Assoc. 1996 ,86(4):156-63.

20 Gatens PF, Saeed MA. Electromyographic findings in the intrinsic muscles of normal feet. Arch Phys Med Rehabil. 1982,63(7):317-8.

21 Susan M, Gregory Pomeroy, Arthur Manoli II. Pathoanatomy and Etiology of Posterior Tibial Tendon Dysfunction. Clin Orthrop.1999,365:12-22.

22 Hunt AE, Smith RM, Torode M. Extrinsic muscle activity, foot motion and ankle joint moments during the stance phase of walking. Foot Ankle Int. 2001,22(7):543.

23 Rattanaprasert U, Smith R, Sullivan M, Gilleard W. Three-dimensional kinematics of the forefoot, rearfoot, and leg without the function of tibialis posterior in comparison with normals during stance phase of walking. Clin Biomech, 1999, 14(1):14-23.

24 Louwerens JW, van Linge B, de Klerk LW. Peroneus longus and tibialis anterior muscle activity in the stance phase. A quantified electromyographic study of 10 controls and 25 patients with chronic ankle instability. Acta Orthop Scand, 1995, 66(6):517-23.

25 Thordarson DB, Schmotzer H, Chon J, Pe. Dynamic support of the human longitudinal arch. A biomechanical evaluation. Clin Orthop,1995 ,(316): 165-72.

26 Ekholm J, Svensson O, Arborelius UP. Ankle joint load and leg muscle activity during lifting. Foot Ankle, 1984 ,4(6):292-300.

27 Mizel MS, Temple HT, Scranton PE Jr, Gellman RE, Hecht PJ, Horton GA, McCluskey LC, McHale KA. Role of the peroneal tendons in the production of the deformed foot with posterior tibial tendon deficiency. Foot Ankle Int,1999,20(5):285-9.

28 Helliwell TR, Tynan M, Hayward M. The pathology of the lower leg muscles in pure forefoot pes cavus.  Acta Neuropathol, 1995,89(6):552-9.

29 Engsberg JR. A biomechanical analysis of the talocalcaneal joint--in vitro. J Biomech,1987, 20(4):429-42.

30 Roling BA, Christensen JC, Johnson CH. Biomechanics of the first ray. Part IV: the effect of selected medial column arthrodeses. A three-dimensional kinematic analysis in a cadaver model. J Foot Ankle Surg, 2002, 41(5):278-85.

31 Tynan MC, Klenerman L, Helliwell TR. Investigation of muscle imbalance in the leg in symptomatic forefoot pes cavus: a multidisciplinary study. Foot Ankle, 1992, 13(9):489-501.

32 Boozer MH, Finch A, Waite LR. Investigation of the relationship between arch height and maximum pronation angle during running. Biomed Sci Instrum, 2002, 38:203-7.