人体跖趾关节活动受限对行走时下肢生物力学特征的影响

目的:分析跖趾关节活动受限对行走时下肢生物力学特征的影响。方法:10名普通男性大学生分别完成正常和跖趾关节受限情况下的步行,同步采集运动学、动力学及下肢主要肌肉的表面肌电信号。计算髋、膝、踝的三维角度、关节净力矩、关节功率和关节功,计算各肌肉摆动相和支撑相的肌电均方根振幅(RMS)并获得肌电的线性包络线。结果:与正常步行比较,限制跖趾关节行走时步宽显著增大(P=0.032),摆动相百分比显著增大(P=0.002),支撑相百分比显著减小(P=0.002),步长、步频两组之间无显著性差异(P>0.05)。跖趾关节受限情况下,踝最大背屈角度显著增大(P<0.001),最大跖屈角度显著减小(P<0.001);踝关节最大跖屈力矩(P<0.001)、最大背屈力矩(P=0.029)显著增大;踝关节功率最大值增大(P<0.001)、最小值显著减小(P<0.001);踝关节负功显著增大(P<0.001),正功受限和正常两种情况无显著性差异(P>0.05)。膝关节和髋关节各指标在受限和正常两种情况下均无显著性差异(P>0.05)。支撑相腓肠肌内侧头RMS值受限情况显著大于正常情况(P=0.009),其他肌肉两组间均无显著性差异(P>0.05)。结论:在跖趾关节运动受到约束后,人体主要是通过踝关节增大背屈角度、增加做功和增大周围肌肉的活动水平来代偿,以保持步长、步速和运动中的动态平衡。限制跖趾关节会增加行走时人体足踝部分的能量消耗,长期受限,可能会导致小腿后群肌肉的疲劳或损伤。