编辑推荐：
在跑步运动日益普及的当下，第五跖骨（MT5）骨折频发。研究人员开展了 “第五跖骨骨折前后跑步姿态下足部生物力学变化” 的研究。结果发现，MT5 骨折康复后仍显著影响跖骨，各 MT 骨会做出调整。该研究为评估康复状况提供依据，助力运动医学发展。
跑步，这项简单易行的运动，正受到越来越多人的喜爱。然而，与之相伴的是跑步相关损伤的高发，其中足部损伤在下肢损伤中占比可观，第五跖骨（MT5）骨折尤为常见，在 5 岁以上人群中，45% - 70% 的跖骨骨折集中在 MT5。MT5 骨折不仅影响日常活动，还对运动员的职业生涯构成严重威胁。
以往研究大多基于生物力学测试和模拟软件计算的边界条件，但这些方法存在诸多局限性，如反光标记放置、力板杂质以及皮肤表面电信号传导等问题，会导致运动学、动力学和肌肉力计算出现偏差。为了更精准地探究 MT5 骨折对足部生物力学的影响，宁波大学体育科学学院的研究人员展开了深入研究。
研究人员招募了 21 名曾在实验数据收集前 6 个月内发生 MT5 骨干应力骨折的受试者，这些患者均接受了 4 - 6 周的石膏固定治疗，康复后采集其步态生物力学数据；同时选取 21 名健康受试者作为对照组。研究采用有限元（FE）分析方法，以高速双荧光透视成像系统（DFIS）观察到的足部骨骼位移作为边界条件，模拟跑步时足部结构，进而比较 MT5 骨折前后足部生物力学变化。
研究人员首先进行模拟模型验证，通过对比模拟结果与舟骨变形情况评估 FE 足部模型准确性。利用 14 个数据集，采用组内相关系数（ICC）评估体内测量与预测结果的一致性。结果显示，ICC 得分为 0.97，表明模型可靠性极佳。同时，确定了 MT5 骨折前后模型的最佳单元数量和节点数量。
研究还对 21 名健康受试者和 21 名骨折后受试者跑步支撑阶段足部三个部分的空间位移进行了观察。此外，研究人员分析了 MT1 - 4 在不同跑步支撑阶段的 Von - Mise 应力分布，发现支撑阶段应力最大值为 30.775MPa，最小值为 0.2517MPa，应力在支撑阶段会发生位置转移。
在生物力学参数变化方面，研究人员发现骨折前后，踝关节角度（跖屈和背屈：63.03% - 100%，p<0.001；外翻和内翻：38.47% - 79.44%，p=0.002）、踝关节力矩（跖屈和背屈：22.38% - 61.23%，p<0.001 ）、踝关节功率（跖屈和背屈：18.50% - 36.56%，p<0.001；46.57% - 75.83%，p<0.001；外翻和内翻：0.52% - 18.17%，p<0.001；31.07% - 56.20%，p<0.001 ）、膝关节角度（外翻和内翻：58.76% - 100%，p=0.004 ）、膝关节力矩（外翻和内翻：20.75% - 25.55%，p=0.046 ）、膝关节功率（外翻和内翻：18.16% - 29.43%，p<0.001 ）、踝关节力（前后：10.10% - 14.28%，p=0.037；24.35% - 38.21%，p=0.002；46.19% - 92.56%，p<0.001 ）（内外侧：30.98% - 90.50%，p<0.001 ）（垂直：2.73% - 29.70%，p<0.001；37.94% - 96.43%，p<0.001 ）、膝关节力（前后：0.60% - 6.69%，p=0.020；16.21% - 21.20，p=0.027；33.32% - 94.75%，p<0.001 ）（内外侧：30.96% - 100%，p<0.001 ）（垂直：4.90% - 29.42%，p<0.001；41.87% - 95.58%，p<0.001 ）以及比目鱼肌、胫骨前肌、内侧腓肠肌、外侧腓肠肌、拇长屈肌、拇长伸肌、趾长屈肌、趾长伸肌等肌肉的活动情况均存在显著差异。
研究结果表明，MT5 骨折即使在康复后，仍会对跖骨产生显著影响。骨折后 MT1 - 4 应力发生变化，MT1 和 MT2 应力升高可能与足部内外侧不稳定有关，MT4 应力升高则可能是为了维持足部稳定性。同时，骨折后踝关节矢状面角度、关节力矩和关节功率下降，可能是跖骨的代偿机制在起作用。
该研究通过以 DFIS 观察到的足部骨骼位移作为 FE 分析边界条件，成功还原了骨折前的运动学状态，为评估 MT5 骨折康复后的状况提供了重要依据。这不仅有助于深入了解骨折后足部的变化，还能为运动医学领域制定更科学的康复方案和运动防护策略提供有力支持，对促进运动健康发展具有重要意义。
研究主要技术方法：
研究采用 Kistler 力平台和八摄像头 Vicon 运动捕捉系统收集动力学和运动学数据，利用 OpenSim 软件计算生物力学参数，通过 CT 和 MRI 扫描获取足部数据进行模型重建，运用 LS - DYNA 动态求解器模拟跑步支撑阶段，使用统计软件进行数据分析。
