【足脊健康说】应用工程技术解决足底慢性疼痛

来源: 北京德尔康尼骨科医院  日期:2024-06-14  点击: 

  当前,很多人都在经历着足底疼痛的困扰,这种疼痛不仅是短暂的不适,更是持续存在的负担,严重影响着患者的生活质量,无论进行日常活动,还是参与体育运动,足底疼痛都会限制个体的活动能力。今天我们带领大家深入专业场景,谈一谈针对足底疼痛在干预治疗领域的“昨天、今天与明天”。

  什么是普通人眼中的足底疼痛

  脚可以抽象成由“前足、中足、后足”三个固定件,外加两个轴承结构、三个拱桥结构、一套绞盘机制的集合体。其中任意一个结构的异常,都可能带来主观上的慢性疼痛。

  本篇文章探讨的足底疼痛是“各种病因导致前足、中足、后足持续发生或条件发生的慢性疼痛”。

  


  从大众视角出发,双足与地面接触的部分的疼痛都会描述成足底疼痛。这种理解涵盖了医学上的“前足、中足、后足”,更细一层是“脚趾、前脚掌、足弓、后跟”这些大众容易理解的部位。我们此次拟使用生物力学的测量与分析方法,研究足底疼痛相关健康问题的解决方案。

  哪些人容易发生足底疼痛

  场景一:

  足底和脚跟深处有局部或弥漫性的疼痛;清晨起床时疼痛尤为明显,适度活动后缓解;走路时间较长或剧烈运动后疼痛加重。

  易患人群:

  长时间走路、跑步、站立的人,尤其是体重过重和扁平足的人

  


  场景二:

  前脚掌疼痛,同时前脚掌中间位置可能出现厚的脚垫(老茧)。

  常见诱因:

  穿着不适的鞋子(如足跟太高或前足太窄)、长时间慢跑或跳舞、前脚压力过大、年龄增长、足底脂肪垫变薄等。

  场景三:

  脚后跟常感到疼痛或不适,清晨或剧烈运动后疼痛加剧。

  易患人群:长期跑跳运动者,尤其是扁平足和小腿肌肉紧张的人

  场景四:

  脚踝内侧疼痛、肿胀,可能伴有轻微的扁平足;严重时会影响行走,逐渐发展为关节炎,甚至可能造成肌腱断裂。

  常见诱因:

  突然剧烈运动,过度使用脚踝内侧的软组织。

  场景五:

  韧带松弛+肌腱紧张无力,勾脚尖或外翻足部时腓骨肌腱会摩擦外踝产生弹响和疼痛。

  常见诱因:崴脚后没有得到很好的处理,腓骨肌腱不能很好地固定住。

  综合上述信息,我们能够勾勒出一个足底疼痛人群的大致画像

  1、使用足踝工作生活强度较大的人

  军人、警察、医生、护士、教师、厨师、服务员 等

  田径类(跑步、跳高)、球类(足球、篮球)、登山等类型运动的爱好者

  2、女性

  中老年

  高跟鞋、尖头鞋爱好者

  3、足踝有疾病史

  扁平足、踝关节损伤、拇外翻、骨关节炎等

  脚趾、踝关节、膝关节 活动度异常等

  【过去】非甾体抗炎药+物理治疗是主流的治疗方法

  在足底疼痛的治疗中,物理治疗、药物治疗、支具治疗以及手术治疗是常见的治疗方法。物理治疗可能包括冰敷、热疗、超声治疗和激光治疗等。药物治疗通常涉及非甾体抗炎药(NSAIDs)和皮质类固醇。支具治疗则可能包括夜间矫形器或定制鞋垫。在某些情况下,尤其是当保守治疗无效时,可能需要进行手术治疗,如足底筋膜切开术。此外,新兴技术如冲击波治疗(ESWT)和高强度激光治疗也被用于治疗足底筋膜炎,显示出一定的效果。此外,医生、物理治疗师以及患者本人的共同参与,也是治疗过程中不可或缺的部分。

  总结一下,过去,“物理+药物”治疗是应对足底疼痛的主要临床干预手段。从治疗逻辑看,更倾向于“事后应对措施”。而对于病因层面(足踝力学状态)的干预,很多医院都在做“患者教育”,效果则更多依赖患者本人的科学素养与自律性。执行层面存在个体差异,导致部分患者的足底疼痛问题反复发生。这种持续的损伤不仅会导致足踝生物力学功能的持续下降,还会带来个体对传统治疗手段敏感性的持续降低,后续患者可能加大物理治疗的力度与药物的剂量。

  【现在】生物力学分析+矫形鞋垫的应用,给足底疼痛的对因治疗带来突破

  足底压力测试与矫形鞋垫的历史发展是一个跨学科领域,涉及生物力学、康复医学、材料科学等多个学科。矫形鞋垫的历史可以追溯到20世纪初,当时的鞋垫设计相对简单,主要功能是为了提供缓冲和舒适感。随着时间的推移,矫形鞋垫开始引入更多生物力学的概念,例如在1974年,Merton博士首次将生物力学引入矫形鞋垫的设计,这标志着矫形鞋垫设计原理的一个重要转变。早期的足底压力测试主要依赖于简单的观察和医生的临床经验,而现代的足底压力测试则利用先进的传感器和计算机技术,能够精确地测量足底在不同条件下的压力分布。矫形鞋垫的发展历程同样经历了从简单的支撑垫到现在的个性化定制,其设计原理也从最初的直觉改进,发展到现在基于详细的足部生物力学分析。

  


  进入21世纪,随着材料科学和制造技术的进步,矫形鞋垫开始采用更多高科技材料,如记忆泡沫和硅胶,以提供更好的支撑和适应性。近年来,随着数字化和个性化趋势的兴起,矫形鞋垫的应用场景更是得到了极大的拓展。现在,通过3D扫描和计算机辅助设计,可以为患者提供完全定制的矫形鞋垫,这些鞋垫能够根据个人的足部结构和压力分布进行优化,从而提供更有效的治疗和舒适度。至此,我们看到了APTA2023指南(J Orthop Sports Phys Ther 2023;53(12):CPG1-CPG39. doi:10.2519/jospt.2023.0303)中关于矫形鞋垫在足底疼痛中的使用推荐。

  


  【未来】医疗专业技术介入矫形鞋垫个体定制

  矫形鞋垫源于国内假肢矫形器设计与制造的发生发展,在数字定制化技术起步前,就以手工测量、石膏塑模等方式进行相关的设计与制造。在医院的康复科、假肢矫形器适配中心之类的科室开展工作,相关产品以“矫形器”的定位生产制造,并为患者服务。

  


  随着技术的演进与发展,骨科医生逐步意识到了相关产品在骨科疾病中的治疗或康复的意义,开始逐步出现在国内前沿骨科医院临床治疗的工具箱中,在2021年《矫形鞋垫配置服务行业标准MZ/T178-2021》面世。随着相关概念方法在国内的传播,使用数字化定制矫形鞋垫进行保守治疗的临床研究正在逐年增长。

  虽然定制矫形鞋垫在改善足底痛方面表现出良好的效果,其设计与制作仍面临着诸多挑战,需要所有从业者一起努力——

  1.行业当前处于发展早期,各项标准、制度、产品管理等,有待完善;

  2.骨科医生尚未大面积介入专业设计,假肢矫形器技师是设计主流;

  3.个人工作室、小企业、医疗机构在行业内混杂,技术水平参差不齐;

  4.“经验设计“仍占很大比例,预期效果存在一定的不确定性。

  整个行业都在起步探索,我们尊重科学、踏实做事

  2023年10月,德尔康尼“足底压力步态评估室”的试运行,标志着“数字足脊矫治与运动康复科”的正式启动,这是德尔康尼骨科医院在骨科数字化工程治疗领域的破晓。基于服务北京冬奥的历史合作与成果积淀,搭建了“骨科临床”与“增材制造”的技术合作平台,力争在广义的运动医学领域,合作研发个体健康3D打印解决方案。

  基于对科学的尊重,我们组建了由“骨科医生、力学工程师、矫形设计师、3D打印工程师”于一体的交叉团队;采用了“骨科问诊查体-影像学检查-足底压力测试-足踝及穿戴测量-模型CAD设计-模型力学仿真-EVA/FFF打印制造-持续跟进效果”的运营服务体系。

  基于对患者的责任,我们从不吝惜与患者的沟通交流时间,尽量引导患者参与整个测试与矫形鞋垫的定制过程。对每一个疼痛我们会刨根问底,力图从力学模型的角度解释清楚疼痛的原因及发生发展。

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