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第二节 糖尿糖人足底压力测定及意义
一、足底压力测定的意义
糖尿病足是糖尿病的常见慢性并发症之一,是患者致残、致死的重要原因。15%以上的糖尿病患者将在其生命的某一时期发生足溃疡或坏疽。足生物力学异常是糖尿病周围神经病变的常见结果,并导致足底压异常,已知足底压力升高是足溃疡发生的独立危险因素,足底压力最高处往往最早出现神经性溃疡,大量临床观察证实,两者相关性高达70%~90%。足底压力异常增高由于机械压力直接破坏组织、使足底毛细血管闭塞造成局部组织缺血破坏、反复持续的机械压力使组织发生无菌性、酶性自溶,从而导致足溃疡。所以应用足底压力平板系统或鞋内压力分析系统检测糖尿病患者的足底压力和分布,可了解患者是否压力异常变化,预测足溃疡发生的危险性,早期诊断糖尿病足、筛查发现其高危人群、判断足病的病因及其严重程度,为早期干预及指导治疗提供证据。矫正足压力异常的基本原则是增加足底与地面的接触面积,尽量减少局部受压点的压力,避免发生压力性溃疡。积极有效的压力缓解措施如全接触石膏、治疗性鞋袜等,可降低足底压力,缩短溃疡愈合的时间。保护性鞋、鞋袜、鞋垫已用于足溃疡的预防,可将足部压力降至发生溃疡的阈值之下,据报道,可预防60%~85%患者的溃疡复发。
发达国家已开展正常人和病态足底压力检测多年,积累了大量数据。他们发现足底压力升高和异常分布与糖尿病患者足溃疡的发生有显著关系。足底压力升高作为足溃疡的预测因子具有较高的敏感性和特异性。我国在此领域的研究起步较晚,近年才开始涉足此研究领域,近五年也有相关研究报道,但目前仍处于探索阶段。
二、常用的足底压力参数
1.足底最大峰值压力(peak pressure of maximum pressure picture,MPP)(kPa)
2.足底所承受最大力(maximum force)(N)
3.足底与地面接触时间(contact time,CT)(ms)
4.足底与地面接触面积(contact area,CA)(cm)
5.足底压力⁃时间积分(pressure⁃time integrals,PTIs)(kPa·s)
三、影响糖尿病患者足底压力的主要因素
影响糖尿病患者足底压力的原因是多方面的,是解剖结构和功能异常共同作用的结果。主要影响因素有以下几方面:
1.糖尿病周围神经病变
是糖尿病足的主要危险因素。糖尿病状态下,不但足底压增高,且足底压力分布不均衡。感觉神经病变使足失去自我保护机制,容易损伤;运动神经病变使足部小肌肉萎缩,足(趾)畸形和跖骨头突出,前足的纤维脂肪垫前移,前足和跖骨头部位局部压力增高,且前足/后足压力比增高,这与临床上胼胝和压力性溃疡多发生在前足掌相一致;运动神经病变还可致步态异常、足和踝关节运动受限、胼胝形成,最终致溃疡发生。周围神经病变不但导致糖尿病患者足底压力升高,也是高足底压力发生足溃疡的最重要协同因素。Craig认为,糖尿病患者合并周围神经病变并出现足底压力升高时更易于发生足溃疡。然而单纯高足压本身并不会引起足溃疡的发生,如类风湿关节炎患者足底压力明显升高,但因没有伴神经病变很少发生溃疡;而糖尿病患者由于合并周围神经病变,保护性感觉消失,步行时的反复外伤不能被感知与足底压力升高、剪切力等共同作用,最终导致溃疡的发生。Caselli等进行了为期两年半的前瞻性研究,发现糖尿病合并周围神经病变者,前后足压力均增加,而前后足底压力比值(F/R)增高仅见于有严重糖尿病神经病变者,F/R比值大小与糖尿病周围神经病变的严重程度几乎呈线性关系,若F/R>2对预测发生足部溃疡有较高的特异性。
Armstrong和Lavery等报道在Charcot关节患者中MPP为(1000±85)kPa,合并足溃疡病史的周围神经病变(DPN)患者MPP为(900±188)kPa,无足溃疡病史的DPN患者MPP为(650±256)kPa,无DPN病变及足溃疡病史的糖尿病患者MPP为(450±80)kPa。国内袁刚等人亦发现与正常人相比,虽然糖尿病患者MPP分布无差异,无DPN的DM患者仅表现为第2跖骨和足弓压力轻微升高,当出现明显DPN时,第2跖骨压力进一步增高。我们研究发现,合并DPN的糖尿病患者总足MPP比正常人增大,足弓、前足MPP较正常人升高,以第2、3跖骨头明显,前足/后足压力比值增高。但与无合并DPN的糖尿病患者比较,合并DPN的糖尿病患者总足MPP、最大力差异均无统计学意义。不同研究结果有差异可能与研究人群合并神经病变严重程度和比例不同有关,也可能与我们一般只以感觉神经病变评价患者有否神经病变,而对影响足底压更大的运动神经病变缺乏敏感和精确的评价方法有关。
2.关节活动度
也是影响足底压力的主要因素之一。糖尿病患者关节软组织及皮肤内蛋白质的糖基化引起关节活动受限,导致足底压力增高。跟矩关节活动受限后不能有效吸收足部的震动,丧失了维持正常足底压力的能力,在行走中引起压力升高。白种人较其他人种的关节活动度差,Frykberg等利用Foot⁃scan系统对251例不同种族糖尿病人群的足底压力进行前瞻性溃疡风险预测研究,发现足底压力增高是发生足溃疡的独立危险因素,但在白人、黑人之间存在一定差异,白人足底压力高于黑人,发生足溃疡风险也相应增大。
3.骨折和截肢
骨折可导致足承重和承重传递的改变。Cavanaghet等发现糖尿病合并周围神经病变患者12%发生骨折(多为趾骨柄),8%有Charcot骨折,这些患者大多数被漏诊。这些未被发现的骨损伤成为足底压力升高和发生足溃疡的危险因素。
截肢(或趾)显著改变了足的结构、功能和压力分布。有研究发现:糖尿病患者第1趾被截去后,引起同侧第2、3趾畸形、跖趾关节活动度降低,足底压力的分布明显改变,截肢足与对侧相比,第1、4跖骨头和第4趾的压力升高,增加了患者发生新溃疡及再次截肢的风险。
4.胼胝
足底压增高使局部角化细胞的活性增高,渐形成胼胝,胼胝形成后又反过来使局部压力增高,最终导致溃疡形成。Lawerence等发现有足底胼胝的糖尿病患者比无胼胝患者足底压力高2.4倍;去除胼胝后足底压力降低。我们检测了1003例正常人的足底压,发现有胼胝者的总足底MPP高于没有胼胝者,单因素相关分析显示胼胝与总足的最大峰值压力正相关;尤其在前足、第二跖骨头、第3~5趾等区域的MPP增高更明显,这些区域与临床上常形成胼胝的部位较一致。在1025例糖尿病患者中发现有无胼胝者间MPP无显著性差异,但进一步分析发现糖尿病患者足有胼胝的部位压力明显高于正常人,而无胼胝部位压力显著低于正常人,研究中观察到糖尿病患者胼胝好发部位为第2趾、第2、第3和第5跖骨,与局部MPP增高的区域相符合。说明胼胝虽然不一定导致糖尿病患者全足足底压力的改变,但可引起局部区域压力升高,从而导致局部溃疡的发生。胼胝还显著减少足底除第1跖骨头外所有跖骨头软组织厚度,增加相应部位跖骨头的压力。
5.鞋、袜、鞋垫
糖尿病患者日常穿着的鞋袜在足溃疡的发生和预防中起很重要作用。鞋袜以生物力学机制影响足部溃疡的发生,生物力学异常是糖尿病神经病变的结果并导致足底压力异常。鸡眼及胼胝是由于摩擦及挤压所致,多因穿不合脚的鞋袜引起,所以要穿合脚、软底的鞋袜。具有周围神经病变或足底压力增加证据的糖尿病患者应该给予适当的处理,如穿合脚的步行鞋及去除胼胝。我们的研究证实,通过穿治疗鞋可明显减低足压力,预防高足底压力糖尿病患者发生足溃疡。
另外,患者平时的穿鞋习惯对足底压力也有影响:有研究发现穿高跟鞋行走时足前掌受力明显增加,足底压力中心前移,支撑时间增加。我们的研究数据也显示,平时习惯穿高跟皮鞋的糖尿糖人裸足MPP值高于其他各组,尖头皮鞋组次之,圆头皮鞋组最小。考虑长期穿高跟皮鞋及尖头皮鞋可能使其足部发生了一定的结构改变,故出现了足底压力增高的趋势。考虑到这两种鞋均可使人体足部压力更多地转移至前足,故仍建议糖尿病患者避免穿高跟皮鞋和尖头皮鞋,以免造成前足压力增高而导致足部溃疡的发生。另外,我们研究发现:患者穿着糖尿病护足鞋后,高足压可明显减低。故国外已有专为糖尿病患者设计的生物力学鞋垫和糖尿病鞋,通常还配特殊的鞋垫,支持生理足弓,分散足底压力,提高舒适性和抗疲劳性,有利于治疗和预防糖尿病足溃疡。
6.体重
国外关于体重对足底压力参数的影响结果各有不同。Gravante G检测了肥胖者(平均BMI为37)和非肥胖者(平均BMI为22.2)站立时的静态足底压力,发现肥胖者的足底最大压力、接触面积大于非肥胖组,前足最大横径与中足最小横径的比值亦大于非肥胖组,主要是由于足弓的接触面积增大所致。
体重是足底所受最大力的重要决定因素,体重增大足底各部位所受力均增加。但多数研究显示足底峰值压力与体重无明显相关,可能由于体重和身高为正相关,而身高与足的大小即足的接触面积也呈正相关,因此体重较大者的足接触面积也较大,从而将高体重对足的压力分散以致不出现明显高足压。在我们的研究中糖尿病患者足底最大力随BMI增大而升高,由于随BMI增加足底接触面积也增大,所以不同BMI组总足MPP无显著性差异,说明体重及BMI对糖尿病患者足底无明显影响。
7.年龄
国外研究显示幼儿、儿童与成人的足底压力特征并不相同。Bertsch C等研究认为,4岁时幼儿足底压力的大小和分布特征已接近成年人。学龄期儿童足底各区域的足底峰值压力均比成人低、这是由于儿童足底接触面积相对其体重比成人大,压力相对分散至较大面积故压强减低。随着年龄增加,人体足弓会发生退行性改变,可能影响足底压力和分布。在老年人,由于足底表面、关节活动度、本体感受器发生改变和肌肉、足底脂肪垫的萎缩、鹰状趾、锤状趾的增多,足与地面接触面积减少,在行走过程中可能促进足底压力升高,但一般认为年龄所致的改变在70岁以后才较显著。
我们的研究未发现正常人和糖尿病患者总足MPP随年龄增加出现增加或降低的趋势,但前足和足跟的最大压力随年龄增加逐渐降低,足弓和足趾各区最大压力则随年龄增加逐渐上升;前/后足底压力比值(F/R)在糖尿病患者不同年龄组已发生变化,老年组、中年组和年轻组分别为1.97、1.65和1.28。提示由于老年人前足压力增加,F/R比值增大,即使在总足底压力无增高时,也比年轻人更容易出现足部溃疡。
8.足溃疡史
有研究将足底分为第1趾、前足内、中、外侧4区,发现无并发症的糖尿病对照组、糖尿病合并周围神经病变组和有足溃疡史的糖尿病组3组,前足内、中侧的最大压力均升高。与其他组相比,有足溃疡史的糖尿病组4区的压力均升高;且与糖尿病对照组相比,前足外侧压力显著升高,这与大多数足溃疡发生在第4、5跖骨头处相符。但我们的研究显示既往有足溃疡史的糖尿病患者足底压力与无溃疡史者相比无明显增高,这可能一方面与我们患者中有无溃疡史的人数相差较悬殊使结果出现偏性,也可能与溃疡的发生还与其他多种因素有关。有研究发现发生足溃疡的压力阈值为40N/cm 2(鞋内压力);另一研究发现,87.5N/cm 2(平台压)为发生足溃疡的最佳截点,高足底压力的糖尿病患者以后发生足溃疡的可能性是低足底压力患者的2倍。国外研究发现有足底神经性溃疡病史的糖尿病患者比无溃疡病史及DPN的糖尿病患者关节活动度更差,足底压力更高。
9.剪切力
在足溃疡的发生中起重要作用。行走时各方向剪切力之间的相互作用导致组织伸展明显大于组织聚集,更易引起组织损伤,导致溃疡发生。但目前所用的测力仪均不能直接反映剪切力,故有关剪切力与糖尿病足溃疡发生间的关系有待进一步的研究明确。
10.外周血管病变
糖尿病患者常存在广泛的微循环障碍,其可以导致出汗减少和皮肤干燥,引起足底部位形成胼胝,而胼胝又反过来进一步增加足底压力。但现一般认为糖尿病外周血管病变与足底压增高无直接关系。Ayzin⁃Rosoky检测了有间歇性跛行的糖尿病患者的足底压,发现两者间无明显关系。我们的结果也显示,有否外周血管病变及其程度对糖尿病患者MPP及其分布无明显影响。
四、我国足底压研究现状和存在问题
发达国家开展正常人和病态足底压力检测多年,国内近年才开始涉足,在此领域的研究起步较晚,尽管近五年也有相关研究报道,但目前仍处于探索阶段,主要存在以下问题:①由于足压测量仪价格较贵,足底压检测在国内多数单位还不能作为糖尿病患者的常规检查项目。目前国内所报道的研究样本量均较小,且多数研究分析欠细致。故急需多中心、多地域、大样本的研究,以建立我国正常人足底压参数的数据库和探讨糖尿病患者足底压的变化和影响因素,为进一步建立矫形系统打下基础。②各种测量仪敏感性和特异性不同,重复性也有待改进,故使用不同测量仪所得的检测结果间可能有差异;国内有些学者使用自行设计的压力测量仪,所获得的结果难以与国际资料比较。③由于人体的生物力学非常复杂,足底压受诸多因素影响,在疾病状态下变化更大,以致不同学者报道的结果不统一,甚至出现相反的结果,所以每个研究室应建立各自的正常值。④所检测的结果还不能很好地应用于临床实践。大多数的研究认为足底压力的截点值可帮助临床上判断糖尿病患者发生足溃疡的危险,但各研究报道的截点值有差异。国人发生足溃疡的截点值是多少?还不清楚,有待更多的临床资料明确。⑤治疗性鞋或鞋垫可用于预防足溃疡发生和促进溃疡愈合,但各家报道的效果有差异,且由于生产数量少、原材料价格较贵致价格昂贵、夏天不适合穿着等限制了其使用,急需研发适合我国国情的糖尿病治疗鞋。
(严励)