重新审视足底筋膜与足内肌在绞盘机制中的负重功能：基于不同姿势与趾伸角度的生物力学研究

编辑推荐：本研究通过超声弹性成像技术，量化分析51名健康成人在坐姿与单腿站立时不同趾伸角度（0°-45°）下足底筋膜（PF）与趾短屈肌（FDB）刚度变化，揭示FDB在负重状态下对内侧纵弓（MLA）支撑的贡献率是坐姿的6倍，为临床足内肌训练（如毛巾卷曲）提供理论依据，发表于《Scientific Reports》。

　　

人类足部的内侧纵弓（Medial Longitudinal Arch, MLA）是进化赋予的精妙结构，既能像弹簧般储存能量助力行走，又可作为天然减震器分散冲击力。然而这个“生物力学奇迹”却暗藏危机——MLA塌陷会引发足底筋膜炎、拇外翻等一系列疾病。传统理论认为，被动性的足底筋膜（Plantar Fascia, PF）是支撑MLA的主力，而具有主动收缩能力的足内肌（Intrinsic Foot Muscles, IFM）仅起辅助作用。但这一观点正受到挑战：为何临床中针对足内肌的训练（如毛巾卷曲）能显著改善足弓功能？PF与IFM在不同负重状态下究竟如何分工？

日本青森县立保健大学与宝冢医疗大学的Hiroshi Shinohara团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过创新性实验设计揭开了这一谜题。研究团队招募51名健康成人（41男10女），利用超声弹性成像（Ultrasound Elastography）技术，首次系统比较了坐姿（无负重）与单腿站立（完全负重）状态下，PF与趾短屈肌（Flexor Digitorum Brevis, FDB）在0°、15°、30°、45°趾伸角度时的刚度变化，同时测量足弓高度指数（Arch Height Index, AHI）以评估绞盘机制（Windlass Mechanism）效能。

关键技术方法包括：1）采用实时组织弹性成像（RTE）量化PF与FDB刚度，参考材料弹性模量为22.6±2.2 kPa；2）定制可调趾伸角度平台（0°-45°）实现标准化测量；3）通过足姿指数（FPI-6）筛选受试者（30例正常足、12例扁平足、9例高弓足）；4）采用双因素重复测量方差分析比较姿势与趾伸角度的交互效应。

研究结果呈现三大发现：

1. 刚度差异：在坐姿中，PF与FDB共同参与绞盘机制，PF刚度（中位数12.6）显著高于FDB（7.7）；但在站立时FDB刚度暴增6倍（132.3 vs 7.7），贡献率从61%跃升至711%，表明负重状态下FDB成为主导力量。
2. 足弓动态：AHI在坐姿（0.262）始终高于站立（0.246），且随趾伸角度增加而显著提升（p<0.05），证实绞盘机制的效果与力学负荷呈正相关。
3. 可靠性验证：RTE测量的组内相关系数（ICC）达0.67-0.93，方法学稳健性支持结论可信度。

讨论部分指出，这一发现颠覆了“PF主导论”的传统认知：1）在无负重状态，PF与FDB协同工作；2）一旦承受体重负荷，FDB通过主动收缩（非单纯被动拉伸）成为维持MLA的“第一道防线”。这解释了为何足内肌训练能有效预防足部疾病——增强FDB刚度可直接提升负重状态下的足弓稳定性。研究同时指出局限性：仅分析FDB而忽略其他足内肌（如拇展肌），且未在动态步态中验证结论。

该研究为临床实践提供重要启示：针对足部功能障碍患者的康复方案应优先强化足内肌训练，尤其在负重姿势下进行（如单腿站立时的毛巾卷曲）。未来研究可拓展至跑步、跳跃等动态场景，进一步揭示FDB在运动损伤预防中的作用机制。这项融合生物力学与临床医学的探索，为理解人类足部进化适应性开辟了新视角。