作者:北华大学附属医院 刘冬雪
足踝部存在诸多籽骨、副骨,其中副舟骨(AN)为足踝部最常见的副骨之一,临床上认为AN的出现是引起扁平足的一个重要因素,针对AN引起扁平足提出来诸多手术方案,但对于AN是否引起扁平足的机制尚无统一定论,近年来从影像学方面对其相关性的研究层出不穷,但结论不一,笔者针对AN与扁平足相关性影像学方面的进展进行综述,并对其相关性力学方面的研究进行总结分析。
AN影像学研究进展
AN的形成是由于舟骨的继发性骨化中心未融合引起,AN在单足或双足中均可出现,3~12岁儿童为AN形成的高发年龄,其中女性2~3岁、男性4~5岁者居多,AN在性别上的发生率无差异。成人中,女性发病率高于男性,AN的发生率为2%~22%。足部AN的形成为常染色体显性遗传,Kiter等对3个家庭三代人的家族史及谱系染色体进行分析发现AN具有显性遗传特性,并且其外显率不完全。Dobbs等描述了2个家族的AN遗传情况,同样发现其显性遗传特性。足部AN多于体检时偶然发现,无明显临床症状,仅少数患者可出现足内侧疼痛。根据AN与舟骨间连接不同,将AN分为3种类型,Ⅰ型AN为软组织内游离骨块,多位于胫骨后肌腱(PTT)内,呈圆形或类圆形,直径2~3mm;Ⅱ型AN与舟骨间以软骨结构相连,AN可呈心形或楔形,直径8~12mm,此型约占所有AN的50%~60%。
Ⅱ型AN具有高度遗传性,是最常引起足内侧疼痛的类型;Gursoy等通过MRI观察110例中AN、副三角骨、腓下骨的出现频率及肌腱病变情况,发现超过一半患者伴有PTT异常,周围积液量增加,且部分患者存在局部疼痛,其中以含Ⅱ型AN者居多。Ⅲ型AN为舟骨内侧的骨性突起。Ⅰ型AN、Ⅲ型AN也可引起局部疼痛,但较Ⅱ型AN少见,有学者通过对3种类型AN引起扁平足及骨髓水肿情况分析发现Ⅰ型AN可引起PTT周围炎症积液、变形、周围骨质坏死及骨髓水肿;Abourazzak等报道1例48岁女性,无外伤史且足内侧疼痛、肿胀,X线片检查发现双足存在Ⅲ型AN,超声检查发现疼痛由PTT炎症引起,MRI显示Ⅲ型AN局部骨髓水肿及软组织肿胀,临床保守治疗无效后行Ⅲ型AN切除术,术后效果佳。Alsager等对503例AN患者X线片分析发现Ⅰ型AN患者疼痛患病率最高,Ⅲ型AN患者仅次于Ⅰ型AN患者,即3种类型AN均可引起足内侧疼痛,但3种类型AN引起疼痛的发生率不同。
1828年VonLushka对AN与舟骨、PTT间关系进行过详细阐述。PTT起源于胫骨纵嵴及腓骨小头后方骨间膜,向下绕过内踝后呈140°~150°弯向足底走形,PTT由两部分纤维构成,较长且位于内侧纤维中的大部分止于舟骨结节,小部分可越过舟骨止于内侧楔骨下表面,较深且位于外侧的纤维,可止于中间楔骨及第2、第3、第4跖骨的基底部,也可止于骰骨及外侧楔骨,通过这些纤维PTT维持正常足的内旋活动。Kiter等对13足进行解剖发现,其中9足PTT止点位于AN。PTT在内踝后方转折处存在无血供段,该段为PTT最易发生病变的节段。PTT作为跗骨中关节锁定机制的重要组成部分,可扭转后足,形成刚性的中足,使腓肠肌-比目鱼复合体将足底屈曲力传递到跖骨头。含Ⅱ型AN的足,其止点多位于AN,在长期的行走过程中,AN对PTT产生慢性刺激,导致PTT肌腱变性,AN的存在使PTT受力发生改变,原有的后旋力变为内收力,从而改变足部受力均衡性,PTT对AN的作用力,可通过AN及舟骨与AN间形成关节的软组织结构作用于舟骨,两骨间产生异常的扭曲、撞击导致关节活动,该关节的反复活动形成慢性损伤及非特异性的炎症,使神经受到刺激引起局部疼痛,这种撞击力同时可使舟骨、AN形态及功能发生异常,导致足内侧产生疼痛等一系列临床症状,被称为足副舟骨痛综合征或副舟骨撞击综合征。
扁平足影像学研究进展
扁平足畸形以先天性扁平足和成人获得性扁平足多见,前者由遗传因素引起,多见于青少年,后者由各种因素引起神经肌肉病变导致。Pita-fernandez等发现扁平足发病率与年龄及足长有一定关系。扁平足生物力学研究发现,前足及中足内侧区域足底压力较高。扁平足最直观表现为足弓的塌陷。足弓包括3个,即内侧足弓、外侧足弓及横弓;内侧足弓由距骨、跟骨、舟骨、楔骨及内侧3个跖骨构成;外侧足弓由跟骨、骰骨、第4、5跖骨构成;横弓由跖骨基底部、楔骨、骰骨构成;3个足弓共同维持足部结构的稳定性。目前,影像学定义扁平足,临床上最常见的是通过负重位X线片,包括负重前后位X线片及负重侧位X线片,在负重侧位X线片上最常用的角度有内侧足弓顶角及外侧足弓顶角,临床中多以上述两个角度定义扁平足。内侧足弓顶角正常值为113°~130°,外侧足弓顶角正常值为130°~150°,内侧足弓顶角>130°,外侧足弓顶角>150°认为存在扁平足畸形。扁平足通常可引起后跟外翻、中足及前足外展,根据扁平足引起足部形体变化特征,在负重位X线片上提出7个角度测量指标,其中后足3个指标:负重侧位X线片的跟骨俯仰角(沿跟骨结节与足底软组织平行的线与沿跟骨下缘绘制的线间的夹角)、距跟骨角(跟骨下缘与距骨长轴线间夹角)、胫跟骨角(胫骨长轴与跟骨下缘间线的夹角)。中足2个指标:负重正位X线片上舟骨重叠(距骨前关节两侧连线与舟骨近端关节面两侧连线的夹角),负重侧位X线片上距舟覆盖角(距骨未被覆盖两端距离与舟骨内侧缘距距骨未覆盖部分间距离的百分比)。前足2个指标:负重侧位X线片上距骨-第1跖骨角(距骨长轴与第1跖骨长轴间夹角),负重前后位X线片上距骨-第1跖骨角。上述7个指标中负重前后位距骨第1跖骨角<20°、侧位的距骨-第1跖骨角>4°、跟骨倾斜角<20°,为目前影像学定义扁平足的最常用指标。
AN引起扁平足的受力机制分析
足的正常形态需要足部诸多结构共同维持,包括足弓、肌腱、韧带及其它软组织结构,其中足弓弯曲成圆顶状结构,跗横关节、跗中关节与距舟关节为其顶点,跗跖关节在站立时帮助支撑足中侧。维持足弓稳定的肌腱韧带主要包括PTT、三角韧带(TL)、弹簧韧带(SL);软组织结构包括足底筋膜、跗骨窦等。在足底跗骨和跖骨表面都有PTT纤维的附着,它们与许多韧带和关节囊结构协同作用,维持跗跖骨的对齐。在站立时,PTT通过在这些结构上的附着维持适当张力。尽管PTT在足中部几乎所有其它结构上都有插入,但它缺乏与距骨的连接。正常的PTT有效地牵引足中部和足底相对于距骨的其余部分,支撑距骨头并防止其下降。在运动过程中PTT对于稳定内侧足弓和为有效活动建立适当的对齐起到至关重要的作用。PTT通过收缩距舟关节来抬高距骨,可以起到稳定后跟,防止外翻畸形作用。PTT与SL上内侧束、TL浅层的距舟韧带在内侧弓处形成稳定结构,维持足部整体受力均衡性,正常足受力集中在第1、5跖骨处,两处所承受重量的百分比为12%、11%。当这些结构应力改变时,足部的复合结构就会产生功能障碍,导致足弓变平。
PTT附着点位于AN打破了内侧弓受力平衡特征,干扰了正常的跗骨力学,从而导致足弓下降,当PTT向心收缩时,肌腱将AN向后方牵拉,AN并不是构成内侧弓的重要骨性结构,PTT附着点的改变使整个内侧纵弓PTT作用力发生改变,内侧纵弓整体受力由正常情况下的PTT、TL、SL三者受力均衡所共同维持,改变为仅受PTT正常情况下部分原方向分力及TL、SL作用力的维持,故TL及SL成为内侧纵弓的主要作用力,导致维持内侧纵弓稳定的作用力的总和减小,SL及距舟韧带牵拉舟骨向外侧移位,在PTT作用力小于正常下,中足外展、距骨头下降,整个内侧纵弓扁平。横弓在PTT牵拉力改变的情况下,跗跖关节及关节囊受力不均,横弓破坏,前足外展。外侧二个跖骨基底部构成外侧纵弓的一部分,这部分失去PTT的附着,同样影响整体受力。足部足弓发生变化,使整个足部发生外翻、外展,舟骨外移,AN受PTT作用,使舟骨与AN连接处发生变化,最直观的表现为关节间隙加宽。上述足弓塌陷、足部外翻、外展及距骨头下降等改变,导致内侧的距舟关节力矩增加,可引起足底受力面积增加,体现在第5跖骨承重力减小,第1跖骨承重力增加,以第1跖楔关节处最大,距舟关节及距下关节外翻。AN引起足内侧疼痛是长期缓慢的过程,是PTT附着点改变后一个复杂的力学特征变化过程。
AN与扁平足相关性研究进展
AN与扁平足的相关性研究在临床中较常见。部分学者为验证其相关性特征利用MRI检查观察骨与软骨间变化情况,Choi等对Ⅱ型AN引起足内侧部疼痛患者进行MRI检查,观察到AN和软骨联合内有持续性水肿,提示骨坏死、炎症和软骨帽破坏。AN损伤及舟骨、AN联合处软骨损伤加重常会出现足弓下陷导致扁平足,这可能由AN连接的松动以及PTT的刺激和功能伸长引起。最近几年,为了更清晰观察扁平足骨性结构,负重位CT应用于临床,其可在站立状态下观察足部骨骼的细微变化,Pavani等以精准测量为目的在负重状态下对扁平足患者进行CT扫描并建立3D图像观察足部骨骼结构,利用扁平足患者手术前后角度值变化,对扁平足进行定义同时评价手术效果。也有学者利用影像学扁平足定义指标对AN摘除前后的影像学资料进行对比研究,Jang等通过将含AN的扁平足患者摘除AN及PTT止点重新固定于舟骨后随访,对比跟骨倾斜角观察足弓塌陷程度变化,研究结果显示跟骨倾斜角未见明显改变,遂得出AN与扁平足不存在相关性的结论。
Senses等对含扁平足的痛性AN患者行切除AN后PTT重新止于舟骨,术后随访2年,观察侧位第1跖骨角判断足弓塌陷程度变化情况,结果显示侧位距骨第1跖骨角角度值变化的差异无统计学意义,结果不能证实AN与扁平足有明显关联。还有学者在未进行手术的情况下,将影像学扁平足定义指标用于含AN足及正常足中,观察扁平足角度指标判断其相关性,Prichasuk等将含痛性AN患者与正常患者进行跟骨倾斜角的测定,发现含AN患者跟骨倾斜角比不含AN的正常足患者角度值变化更为明显,得出AN与扁平足间存在相关性的结论,这类研究在临床中相对较常见。Park等通过将含3种不同类型AN的足跟,据足内侧是否疼痛进行分组,分别对扁平足角度测量指标进行测定并进行统计学分析,结果显示,AN与扁平足间存在相关性,但扁平足的发展程度与AN患者症状的发展和严重程度无关。Kara等对含AN的足部疼痛患者双足的扁平足放射学参数变化与正常足,进行对比分析结果发现AN的存在不影响扁平足的放射学参数,有症状患者双足的放射学参数没有显著变化。利用负重位X线片测量扁平足指标判断AN与扁平足相关性,目前是临床上最常用的观察其相关性的研究方法,但这种方法目前为止对其相关性的研究未起到实质性的定义作用。
小结与展望
从既往的研究来看,无论是从摘除AN的术前与术后扁平足测量值变化来分析其相关性,还是对含AN扁平足及不含AN扁平足跟骨俯仰角等角度值变化情况进行对比研究观察其相关性,这些试验均是利用以往定义扁平足的角度指标研究AN与扁平足的相关性,这样的试验结果只能间接证明其相关结论。在今后的研究中需要一个可以直观且直接的角度值指标来验证其相关性,这个角度值指标要比以往研究的与扁平足相关的任何指标都具有更高的可信度;还需要一个AN与扁平足直接相关的角度研究其相关性,这个角度指标要同时考虑扁平足存在和AN位置变化的情况。另外,在负重位X线片角度测量的基础上,须纳入MRI,分析含AN扁平足与周围肌腱韧带的关系,主要是观察PTT在存在AN的情况下肌腱的位置及受力情况,同时进行足部三维CT扫描,可以更直观观察AN与足部诸骨位置变化关系。
总之,未来需要从多模态影像学角度更复杂且直接的方式研究其相关性,得出更为可靠的结论。也可利用有限元分析从生物力学角度研究其整体受力情况,为AN引起扁平足提供充分的理论依据。近些年有学者在足部进行3D打印技术研究,体外研究足部特征更为直观,但目前尚未见AN与扁平足相关性方面的报道,如未来在影像学多模态的研究结果基础上,还能对副舟骨与扁平足关系的研究致力于3D打印体外验证或能在人工智能领域进行更进一步精细研究。
来源:中国骨与关节杂志2024年8月第13卷第8期