第四节 足弓
足弓是人类特有的结构,是人体采取直立姿势的产物。婴儿无足弓,因骨骼、肌肉、韧带皆不发达。随着站立、行走和跑跳,足弓相应产生。足弓可比做为一活的弹簧性装置,它借三点支撑于地面上。在每两点之间,各架起一弓,整个看来,宛如由3个弓所支持的拱形屋顶样结构。3个支点是:后方的跟骨结节内、外侧突,前方的第一跖骨头和第五跖骨头。从上面观察,这3个支点皆位于足与地面接触区即足印内。每一支点皆被相邻的两个弓所依附。内侧纵弓架于跟骨结节内侧突与第一跖骨头之间,外侧纵弓架于跟骨结节外侧突与第五跖骨头之间,横弓架于第一和第五跖骨头之间。
足弓必须具有一定弹力,一个足弓当承受重力后,即相应降低,使重力传达到韧带。韧带达到一定紧张时,足内、外肌即起作用,协助韧带维持足弓。韧带和肌肉不能过于松弛,也不能过于紧张,它们必须具有一定的弹性。这样,在走跑跳时才能吸收振荡,并保护内脏免受损伤。
在行走时,先是足跟着地,以后相继是外侧纵弓和内侧纵弓着地,动作是由后而前,由外而内,并不是足弓的前后同时分担重量的。跑跳时,主要是趾骨和跖骨头着地,足跟悬起,主要靠足内、外肌的强力收缩,完成各种动作,而韧带并未受到太多劳损。因此,适当的步行和跑跳,对于维持足弓是有益的。骨骼、韧带、肌肉对维持足弓皆起作用,其中肌肉最为重要。这些因素受损,皆可引起平足症。但它们受损的情况并不决定于承受力量的剧烈程度,而在于时间的长久。一个运动员经常跑跳,很少患平足症;相反,一个人经常站立工作,长久不动,平足症反而容易发生。
一、内侧纵弓
(一)内侧纵弓的构成
由5块骨组成,从前向后为第一跖骨、内侧楔骨、舟骨、距骨和跟骨。各骨背面较跖面凸出且宽广,无论从前后方向或左右方向观察均向上拱起。第一跖骨仅以头接触地面,跖骨体与地面形成一锐角(10°~15°),内侧楔骨完全离开地面。舟骨和距骨头构成内侧纵弓之顶,约位于弓的前3/5与后2/5的交界处。距骨接受小腿的全部压力并将之传至足弓。跟骨作为内侧纵弓的后柱,仅其后端与地面接触。
内侧纵弓高度男性平均4.56cm,女性平均4.52cm。内测纵弓高径指数,男性18.34,女性17.44。
(二)内纵弓的维持
除骨骼因素外,有赖于韧带和肌肉(图1-31)。在弓的凹面,有一些韧带将各骨连结起来,可牵拉前、后两柱。有楔舟足底韧带、跗跖足底韧带、距跟骨间韧带和跟舟足底韧带等。这些韧带抵抗着暴力和短暂的应力。跟舟足底韧带居内侧纵弓最弱之点,在距骨头下面,可防止距骨头沉没于跟、舟两骨之间。此韧带由弹性纤维软骨组成,具有相当弹性,当体重落于距骨时略为伸展退让,一旦重力解除,又恢复原状。这个韧带本身被胫骨后肌腱所支持。内侧纵弓各骨间的韧带可以使因行走或跑跳加于第一跖骨的后冲力量分散至第二、三跖骨,然后再经内侧楔骨、舟骨和距骨传递至胫骨,三角韧带的主要作用在于稳定踝关节,防止跟骨外翻,使其保持一定内翻位。
图1-31 维持内侧纵弓的韧带、肌肉
足底腱膜可保护足底肌肉,但对维持足弓亦极重要。足底腱膜犹如韧带,颇为发达。弓形足的足底腱膜挛缩。肌肉是维持足弓的重要因素,连结足弓二柱或纵贯全弓。
1.胫骨后肌腱
靠近内侧纵弓的穹顶,抵于舟骨和内侧楔骨,向后绕过内踝后沟,可向下后方牵拉舟骨,由于肌腱稍微短缩及舟骨改变方位,因此,内侧纵弓的前柱降低。胫骨后肌腱附着于跟骨和骰骨的部分直接位于距骨头下面,可增强跟舟足底韧带,并使舟骨与距骨头紧密相贴,不致分离。胫骨后肌的跖骨抵止与足底长韧带交织,并可作用于中间3个跖骨上。
2.长屈肌腱
贯于内侧纵弓的大部分,强力影响内侧纵弓的弧度。此腱与趾长屈肌腱在足底交叉,位于距骨头之下,成一附加的弹力支持带,以稳定距骨和跟骨。由于它行于距骨后突两结节中间,当它向后牵拉舟骨时可防止距骨后退,此时,距跟骨间韧带紧张,由于腱像弓弦一样推距骨向前,使距骨恢复其本来位置。由于长屈肌腱行于载距突下方,亦可承受来自距骨头的垂直应力而提高跟骨前半部。
3.腓骨长肌腱
因其抵于内侧楔骨的下外面,可使内侧楔骨在舟骨上屈曲并使第一跖骨屈曲,因而可增大内侧纵弓。它与胫骨前肌腱的向内上后作用平衡起来,对足纵弓的维持起一定作用。
展肌紧张于内侧纵弓全长,自跟骨结节内侧突至趾近节趾骨底。可使弓两端接近,增大弓的弧度。它是一特别有效的内侧纵弓的维持者。
此外,有两块肌肉抵于足背内侧缘,直接上牵足弓。胫骨前肌腱能向上内方牵引前足,使前足与后足在楔骨与舟骨中间产生运动,因而减小弧度,使内侧纵弓变扁,是个不利因素。正常时它与腓骨长肌共同作用,这个不利因素即转化为有利因素。长伸肌在某些条件下亦起着类似作用。
(三)内侧纵弓各骨的小梁结构
内侧纵弓各骨的小梁构筑与体重负荷及应力的传递方向有关。压力小梁起自胫骨下端前面皮质,斜向下后行,穿过距骨体,向下后做放射状,至跟骨。然后从跟骨后关节面厚的皮质起始,作扇状放散至跟骨结节。另一组压力小梁起自胫骨下端后面皮质,斜向下前行,经距骨颈和距骨头,再经舟骨、内侧楔骨和第一跖骨,抵达跖骨头。
跟骨的小梁排列,除上述压力小梁外,有与跟腱和足底长韧带有关的张力小梁,沿跟骨两侧和下面分布,呈扇状扩散,一部分织入跟骨结节,并可向前达跟骰关节的皮质层。
在正常跟骨前下部,各组小梁之间形成一骨小梁较少具有较多骨髓的空间,成为跟骨骨髓窦。侧位X线像上显为三角形透明区,边缘锐利,顶端位于跟骨沟下方,基底与跟骨下缘平行。高度平均为14~16mm,于成人多见。此透明区并非病理性破坏,而系骨小梁发育变异所形成的骨髓窦。
二、外侧纵弓
外侧纵弓仅由跟骨、骰骨和第五跖骨组成(图1-32)。跟骨以其后外侧结节作为弓的后方支点,而跟骨前突系为外侧纵弓之顶,此处是弓的后柱与前柱的会合点。骰骨位于弓的中央,完全离开地面。骰骨的前后关节面较凹陷,但其后内角向后突出于跟骨下方,可作相当程度的跖屈。第五跖骨头构成弓的前方支点。与内侧纵弓比较,外侧纵弓不甚明显,当足着地时,几乎隐而不见,并借软组织与地面接触。
图1-32 维持外侧纵弓的韧带、肌肉
外侧纵弓较内侧纵弓强硬。主要受足底长韧带维持,足底长韧带一方面可拉紧跟骨和骰骨,另一方面可拉紧骰骨和跖骨,在身体重力作用下,可防止跟骰关节和骰跖关节在下方敞开;其短纤维亦可保持跟、骰两骨的正常关系。外侧纵弓各骨间韧带的排列方向足以抵抗肌肉向后牵引及走跑跳时在第四、五趾所引起的后冲力量。
腓骨短肌、腓骨长肌和小趾展肌为外侧纵弓紧张性的维持者。腓骨短肌可防止骰跖关节和跟骰关节在下方敞开;腓骨长肌可防止骰骨下陷和跟骰关节下方敞开。它还绕行于跟骨外面的腓骨肌滑车下方,以自身的弹性支持跟骨前端,防止其向下外塌陷。小趾展肌紧张于外侧纵弓全长,可维持其弧度。第三腓骨肌作用于外侧纵弓背面,可提高前足,减少外侧弓弧度。
三、足横弓
足横弓贯穿足的全长,由跗骨及跖骨构成,全体作拱桥形,背侧面一般比跖侧面大,因此上宽下窄,在足底面形成一很深的凹,全体构成一个横弓。横弓宽度男性6.6~9.8cm,女性6.3~8.8cm(图1-33)。
图1-33 足横弓
在跖骨头平面,前横弓从第一跖骨头到第五跖骨头,此弓相当扁平,借软组织与地面接触。弓跖面分布有很薄弱的跖骨间韧带和收肌横头。因此,前横弓易塌陷,变扁平,甚而凸向下方,致使跖骨头下方形成胼胝。
在楔骨平面,横弓由内侧楔骨、中间楔骨、外侧楔骨和骰骨组成,骰骨外缘贴附地面,内侧楔骨离开地面,中间楔骨为弓的最高点。此横弓跖面被腓骨长肌腱横过,该肌对维持横弓弧度起重要作用。
在舟骨和骰骨平面,横弓仅以其外侧的骰骨着地,舟骨离开地面并依附于骰骨的内面。此横弓受胫骨后肌在足底的抵止所维持。