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为探究儿童足部疼痛与静态、动态足部姿势参数关系,研究发现其与 RA 增加、TOCP 减少有关,为相关疾病预测提供依据。
在孩子的成长过程中,脚就像小小的 “风火轮”,带着他们跑跳玩耍。可你知道吗?儿童足部疼痛的情况可能比我们以为的更常见。以往,大家总觉得孩子脚疼的事儿没那么多,可研究发现,儿童下肢不适的发生率在 15% - 33%,这说明足部疼痛或许比传统认知中更为普遍。而且,儿童足部疼痛的病因复杂,足部姿势又和脚疼关系密切,可目前关于动态足部姿势,尤其是儿童的相关研究却很有限。另外,在孩子成长时,足部的变化很大,步态也在逐渐成熟,但这期间的步态变化和足部症状之间有啥联系,我们还不清楚。所以,定期评估儿童足部功能就显得特别重要。
为了弄清楚这些问题,南方医科大学南方医院等多家机构的研究人员开展了一项研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上。这项研究主要是想搞明白儿童足部疼痛和静态、动态足部姿势参数,比如后足外翻角度(即后足角,Rearfoot angle,RA)以及由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)得出的步态姿势参数之间的关系。研究人员假设儿童足部疼痛和步态中的推进特征有关。
研究人员为开展这项研究,用到了以下几个主要关键技术方法:首先,从南方医院招募 7 - 11 岁符合条件的儿童,收集他们的基本信息并通过问卷评估足部疼痛情况。接着,采用数字化测量的方式,根据 Ribeiro 的方法从数字图像计算后足角进行静态足部评估。动态足部评估则是借助华为足部运动可穿戴传感器收集 IMU 数据,让孩子们每天在直的混凝土路上以自选速度走 10 米,持续 30 天,收集基本步态参数和动态足部姿势参数。最后,使用 SPSS 软件进行统计分析,比较无症状儿童和足部疼痛儿童的各项参数。
下面来看具体的研究结果:
- 人口统计学信息:最初招募了 120 名儿童,26 人因个人原因退出,94 人完成 30 天任务。这 94 名儿童中,37 名女孩,57 名男孩,平均年龄 9.3 岁。其中 81 人无症状,13 人有足部疼痛史。疼痛组儿童在年龄、体重和 BMI 上比无症状组稍高,后续分析已对此进行调整。
- 参数间的相关性:在所有参数中,只有步频(Cadence,CD)与基本人体测量指标有显著相关性,和年龄、身高呈中度负相关。时空参数之间,如 CD、瞬时速度(Instantaneous velocity,IV)、站立百分比(Stance percentage,STP)、摆动百分比(Swing percentage,SWP)存在相关性,速度相关参数与 SWP 正相关,与 STP 负相关。时空参数和步态姿势参数也有联系,如 CD 和 IV 与趾离地矢状面投影(Toe-off sagittal projection,TOSP)双侧呈中度正相关。静态 RA 与任何动态参数都无显著关联。
- 静态和动态参数的组间差异分析:研究发现只有左脚参数在静态和动态测量中显示出显著组间差异。足部疼痛组的左脚平均后足角(RA)比无症状组高,摆动百分比(SWP)和趾离地冠状面投影角度(TOCP)比无症状组低。
- 二元逻辑回归分析:通过分析,确定了两个足部疼痛的显著独立预测因素,即左脚后足角(RA)和左脚趾离地冠状面投影(TOCP)。
研究结论和讨论部分意义重大。研究揭示了儿童足部疼痛患者有独特的长期步态姿势特征,RA 增大可能意味着后足外翻,这可能会引发生物力学问题,比如足底内侧负荷增加。虽然疼痛组儿童摆动相持续时间缩短,但这不是疼痛的显著预测因素,不过趾离地阶段的细微变化说明推进功能对儿童足部疼痛很重要。而且,疼痛儿童在趾离地阶段冠状面运动范围减小,这挑战了传统理论,表明推进时冠状面运动受限可能会影响体重转移和身体前进。研究还发现静态 RA 和动态 TOCP 分别是足部疼痛的促进和保护因素,体现了静态和动态生物力学因素的复杂相互作用。这一研究突出了 IMU 技术在检测儿童足部疼痛风险方面的潜力,不过研究也存在一些局限,如仅左脚有显著结果、疼痛组样本量较小、未进行连续日常活动监测等。但总体而言,该研究为开发基于 IMU 的算法来预测儿童肌肉骨骼疾病提供了科学基础,有望实现早期检测和干预 。