后足力線的不同測量方法比較研究

王俊秀 包貝西

足踝部疾病常常表現為后足內翻或外翻畸形，而這些畸形又是導致足部和踝關節疾病的公認原因，并可能導致關節退行性疾病[1]。通過保守或手術治療改變足部力線是治療足踝部畸形的基本目標。術前需要一種簡便且可靠的方式對患者進行足部力線進行評估。臨床醫生可通過，體格檢查測量[2]、足印圖外翻指數[3]、后足長軸位 X 線[4]和 Saltzman 位 X 線[5]等多種方法對后足力線進行 評估。

通過體格檢查的方法評價后足力線，通過量角器的負重位測量是醫生在日常門診中最為常用的方式。與體格檢查不同，足印圖外翻指數的測量是一項基于站立位足印圖的定量測量方式。由于外翻指數是一種與動態測量相關的靜態測量，因此被稱為靜態后足功能測量[6]。

由于足踝部骨性結構的重疊，常規的踝關節負重前后位 X 線片無法顯示后足力線[7]。Harris 等[8]率先進行足正位 X 線檢查，后來 Kleiger 等[9]對其進行了改進，形成了現在所謂的跟骨長軸位 X 線。這一檢查方法可顯示跟骨與脛骨的關系，并能很好地顯示距下關節。1976 年 Cobey[10]首先提出了后足矯正位 X 線的檢查方法。此后 Saltzman 等[11]對其進行改良，形成了目前所應用的 Saltzman 位 X 線。這兩種方法都是評價后足力線的影像學方法。

Saltzman 位 X 線被認為是評價后足力線的一種準確方式[11]，但也有學者指出 Saltzman 位 X 線在拍攝過程中，特別是在控制脛骨的旋轉上有一定的困難[12-13]。且其檢查需要專門的 X 線投照平臺，在臨床中難以推廣。目前并無針對于體格檢查、足印圖外翻指數、后足長軸位 X 線及 Saltzman 位 X 線對后足力線測量結果的綜合研究，后足長軸位 X 線評價后足力線的可靠性還需進一步驗證。

本研究目的在于通過體格檢查、足印圖外翻指數、后足長軸位 X 線以及 Saltzman 位 X 線對患者后足力線進行評價，研究幾種后足力線評價方法之間的相關關系。尋找評價后足力線簡便而準確的方法。研究能否通過較為簡便的后足長軸位 X 線替代 Saltzman 位 X 線進行臨床診斷和手術評估。

材料與方法

一、納入標準與排除標準

1. 納入標準：( 1 ) 2019 年 10～11 月我院骨科足踝門診就診的患者；( 2 ) 年齡 ＞ 18 歲者；( 3 ) 完整進行數據采集者。

2. 排除標準：( 1 ) 患者因各種原因無法完成數據采集者；( 2 ) 足部骨性手術史者；( 3 ) 類風濕性關節炎患者；( 4 ) 足部外傷致骨折史者；( 5 ) 先天性足骨發育異常。

二、資料的采集和測量

本研究共納入 10 例 ( 20 足 )。對患者雙足分別通過體格檢查，足印圖外翻指數，后足長軸位 X 線及 Saltzman 位 X 線對患者后足力線進行評價，并對相應指標進行測量和記錄。

1. 體格檢查測量：患者站立位，取跟腱軸線以及跟骨軸線為角的兩條邊，取距骨結節位置為角的頂點，測量并記錄跟骨外翻角 ( 圖1 )。患者足跟外翻記錄為正值，足跟內翻記錄為負值[2]。

2. 足印圖外翻指數：應用 Harris Mat 足印平板采集患者的 Harris Mat 足印圖。患者單足站立于 Harris Mat 足印平板，采集足印圖，并標記內踝及外踝于足印圖上的投影 ( 圖2 )。對所采集的足印圖采用 Rose 的方法[3]進行測量并計算足外翻指數 ( 圖3 )。

3. 后足長軸位 X 線：根據 Kleiger 所描述的方法進行后足長軸位 X 線拍攝[9]。患者站立于 X 線采集平板之上，使 X 線球管與水平面成 45°，患者身體前傾，使踝關節背伸 10°，投照中心位于后踝。對所拍攝的后足長軸位 X 線采用 Mikel 的方法[12]進行測量 ( 圖4 )。

4. Saltzman 位 X 線：根據 Saltzman 所描述的方法進行 Saltzman 位 X 線拍攝[11]。本研究中患者雙足站立于作者設計的 Saltzman 后足 X 線投照平臺 ( 圖5 )，使 X 線采集平板與水平面成 70°，X 線球管與水平面成 20°，投照中心位于后踝，投照范圍包括足跟及脛骨遠端。對所拍攝的 Saltzman 位 X 線，采用 Mikel 的方法[12]進行測量 ( 圖6 )。

圖1 體格檢查法測量跟骨外翻角圖2 應用 Harris Mat 足印平板采集患者的 Harris Mat 足印圖圖3 足印圖外翻指數的測量和計算：足印圖中足寬度 A，后足寬度 B，二者中點的連線即為足印圖軸線 C。內踝于足印圖的投影 M 與外踝足印圖的投影 L，二者的連線與 C 相交于點 O，分別測量 ML 與 MO 長度。外翻指數 = ( 1 / 2 ML-MO ) × 100 / ML圖4 后足長軸位 X 線的測量：取脛骨中遠端相距 30 mm 的兩條平行線 A 和 B，兩線段中點的連線 E 即為脛骨軸線。做距跟骨最低點 7 mm 平行于水平面的線段 D，取其中外 1 / 3 點 d，再做距離跟骨最低點 30 mm 平行于水平面的線段 C，取其中點 c，點 c 和 d 的連線 F 為跟骨軸線。E 與 F 的夾角 G 即為跟骨外翻角。成角位于脛骨軸線腓側為正值，成角位于脛骨軸線脛側為負值圖5 應用 Saltzman 后足 X 線投照平臺進行 X 線拍攝Fig.1 Calcaneal valgus angle measured by physical examinationFig.2 Harris Mat footprintFig.3 The measurement and calculation of the hindfoot valgus index: foot width A; hindfoot width B; the line between the two midpoints was axis C. The projection M of the medial malleolus on the footprint; the projection L of the lateral malleolus on the footprint; the line of the two intersects with axis C at point O; the lengths of ML and MO were measured respectively. The hindfoot valgus index = ( 1 / 2 ML-MO ) × 100 / MLFig.4 The measurement of long axial view X-ray: take two parallel lines A and B 30 mm apart at the distal tibia, and the line E at the midpoint of the two lines was the tibial axis. A line D 7 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made, and then a line C 30 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made. The line F between point c and d was the axis of calcaneus. Angle G between E and F was the calcaneus valgus angle. Angle G at the fibular side of the tibia axial was considered as positive, while at the tibial side negativeFig.5 Saltzman view X-ray application

圖6 Saltzman 位 X 線的測量：取脛骨中遠端相距 30 mm 的兩條平行線 A 和 B，兩線段中點的連線 E 即為脛骨軸線。做距跟骨最低點 7 mm 平行于水平面的線段 D，取其中外 1 / 3 點 d，再做距離跟骨最低點 20 mm 平行于水平面的線段 C，取其中點 c，點 c 和 d 的連線 F 為跟骨軸線。E 與 F 的夾角 G 即為跟骨外翻角。成角位于脛骨軸線腓側為正值，成角位于脛骨軸線脛側為負值Fig.6 The measurement of Saltzman X-ray: make two parallel lines A and B 30 mm apart at the distal tibia, and the line E at the midpoint of the two segments was the tibial axis. A line D 7 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made, and then line C 20 mm from the lowest point of the calcaneus and parallel to the horizontal plane was made. The points c and d were the midpoints of line C and D. The line F between point c and d was the axis of calcaneus. Angle G between E and F was the calcaneus valgus angle. Angle G at the fibular side of the tibia axial was considered as positive, while at the tibial side as negative

采用 Harris Mat 足印平板收集患者的 Harris Mat 足印圖。Harris Mat 足印圖的采集由培訓后人員按照標準統一收集并整理。按照上述方法測量患者的足印圖外翻指數。

采用日本島津 R-20J 型 X 線機進行 X 線投照，放射源為 4 mAs 和 50 kv，焦距 100 cm。采用 Kodak Direct View CR900 圖像采集系統對數據進行成像處理。X 線圖像的采集，由 1 位培訓后人員協助放射科技師拍攝標準后足長軸位 X 線片及 Saltzman 位 X 線片，以確保每張 X 線片符合研究要求。在實驗過程中，每張 X 線圖像均由 2 位培訓后的研究人員進行測量。根據上述方法測量患者后足長軸位 X 線及 Saltzman 位 X 線，取 2 位研究人員測得結果的均值進行研究。

三、統計學處理

本次統計的結果采用 Epi-data 雙錄入與雙核查來完成，對于連續型變量采用±s，中位數和四分位數間距進行統計描述，采用配對秩和檢驗進行假設檢驗 ( 不滿足正態性分布或方差齊性 )，相關分析探索兩個變量之間的相關方向和關聯大小，Bland-Altman 檢驗兩個變量的一致性程度。P＜ 0.05 為差異有統計學意義，所用的數據分析均采用 SPSS 24.0 完成。

結 果

一、誤差分析

“體格檢查”，“外翻指數”，“后足長軸位”和“Saltzman”測得的結果采用配對秩和檢驗，結果顯示統計量Z1= -1.702，P1= 0.089，Z1= -1.157，P1= 0.247，Z1= -1.589，P1= 0.112，差異均無統計學意義 ( 表1 )。

表1 誤差分析Tab.1 Error analysis

二、相關分析

以“Saltzman”為 X 軸，“體格檢查”，“外翻指數”，“后足長軸位”為 Y 軸，繪制散點圖，給出相關系數；經過正態性檢驗，發現采用“Saltzman”，“體格檢查”，“外翻指數”，“后足長軸位”的方法測量的數據均不符合正態分布的要求，因此采用 Spearman 積秩相關系數分析兩個變量間的相關性，結果顯示體格檢查與 Saltzman 位 X 線測量結果之間的相關系數為 0.500 ( 95%CI-0.029%～0.822%，P= 0.025 )，差異有統計學意義，二者之間存在相關關系。

外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果之間的相關系數為 -0.397 ( 95%CI-0.754%～0.108%，P＞ 0.05 )，差異無統計學意義，二者之間無相關關系。

后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線測量結果之間的相關系數分別為 0.589 ( 95%CI0.123%～0.834%，P= 0.006 )，差異有統計學意義，二者之間存在相關關系 ( 表2 )。

表2 兩種方法間相關分析結果Tab.2 Correlation analysis results between two methods

三、檢測結果的 Bland-Altman 分析

圖7顯示，5% ( 1 / 20 ) 的點在 95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內，Saltzman 位 X 線測量結果和體格檢查結果相比，差值的絕對值最大為 15.422 ( 圖7 中最上面的點 )，差值平均值為 -4.85 ( -9.6906，-0.0093 )。體格檢查和 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性。

圖7 Saltzman 位 X 線與體格檢查測量結果 Bland-Altman 圖Fig.7 Bland-Altman plot of Saltzman view and physical examination measurement results

圖8 顯示，10% ( 2 / 20 ) 的點在 95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內，Saltzman X 線測量結果和足印圖外翻指數結果相比，差值的絕對值最大為 42.841 ( 圖中最上面的點 )，差值平均值為 1.6434 ( -8.1940，11.4808 )。足印圖外翻指數和 Saltzman 位 X 線測量結果一致性一般。

圖8 Saltzman 位 X 線與足印圖外翻指數測量結果 Bland-Altman 圖Fig.8 Bland-Altman plot of Saltzman view and footprint valgus index measurement results

圖9 顯示，5% ( 1 / 20 ) 的點在 95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內，Saltzman X 線測量結果和后足長軸位 X 線結果相比，差值的絕對值最大為 18.2842 ( 圖9 中最上面的點 )，差值平均值為 2.950 ( -0.7115，6.6115 )。后足長軸位 X 線和 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性。

圖9 Saltzman 位 X 線與后足長軸位 X 線測量結果 Bland-Altman 圖Fig.9 Bland-Altman plot of Saltzman view and hindfoot long axial view measurement results

討 論

正常人脛骨軸線應與跟骨軸線平行，但跟骨軸線位于脛骨軸線腓側 5～10 mm4。多種足踝部的疾病都可以表現為后足的畸形，包括扁平足，高弓足，骨折畸形愈合和距下關節炎等。后足力線的評價對于臨床診斷，術前評估有重要的作用。手術的最終目的是重建足部力線，通常是恢復后足中立位。因此，快速、準確地評估后足力線對臨床有重要的指導意義。

本研究體格檢查、足印圖外翻指數和后足長軸位 X 線測量結果與 Saltzman 位 X 線測量結果的相關關系，其結果顯示體格檢查和后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線測量結果存在顯著相關關系，而足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果無顯著相關關系。本研究還分析了體格檢查、足印圖外翻指數和后足長軸位 X 線測量結果與 Saltzman 位 X 線測量結果的一致性程度。其結果顯示體格檢查和后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性，而足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果一致性一般。

Sober 等[14]通過體格檢查方法對后足力線進行評價，其結果顯示后足外翻角度平均為 4° ( 0°～9° )。其它研究中后足外翻角度平均為 ( 3.7°～11.0° )[3,15]。 本研究中，體格檢查所測得的后足外翻角平均為 2.75° ( SD = 16.06 )，結果小于其它既往研究，這可能是由于本研究所選擇的研究對象均為門診患者，研究對象所存在的足部疾患可能是導致本結果出現的原因。

既往研究結果顯示通過體格檢查測量跟骨外翻，其準確性僅為 X 線測量的 48%。目前多項研究結果表明 X 線測量的方法較體格檢查測量方法更為可靠[11,16-17]。Slullitel 等[18]研究結果顯示，體格檢查測量與 X 線檢查評估后足力線的結果僅為弱相關關系。體格檢查測量準確性低的原因包括：體表標志點確定不準確；足部軟組織及韌帶對測量的影響，穩定性差；測量結果受不同測量者影響大，可重復性差[19]。本研究結果顯示體格檢查與 Saltzman 位 X 線測量結果存在顯著相關關系 (r= 0.50，P＜ 0.05 )，且體格檢查和 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性。產生這一不同的原因在于，Slullitel 將跟骨外側壁作為跟骨軸線。盡管這一方法在臨床上有所應用[7,20]，但筆者認為用這種方法確定的跟骨軸線不能很好地代表跟骨復雜的三維結構。盡管臨床體格檢查法不如影像學方法可靠且可重復，但體格檢查仍然是門診篩查的有效檢查方法[21]。

本研究結果顯示足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果無顯著相關關系 (r= -0.397，P＞ 0.05 )，足印圖外翻指數和 Saltzman 位 X 線測量結果一致性一般。Rose 等[3]闡述了通過 Harris Mat 足印圖測量外翻指數的方法。2005 年，Lamm 等[22]通過足印圖外翻指數和 Saltzman 位 X 線的方法對后足力線進行評價，認為足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果存在著相關關系。這與本結果不同，其原因可能是由于足印圖外翻指數及 Saltzman 位 X 線的測量方式與本研究存在不同，這種測量方法的差異可能導致了研究結果的不同。Kanatli 等[23]通過對于 261 例青少年兒童足印的測量發現：外翻指數與跟骨外翻角顯著性相關。本研究的對象為 ＞ 18 歲的成年人，而 Kanatli 的對象為青少年兒童，青少年兒童足部發育的不完全可能是造成結果不同的原因。筆者認為，盡管通過足印圖測量外翻指數評價后足力線是一種可行的方法，但其結果的準確性還存在爭議。

后足長軸位 X 線和 Saltzman 位 X 線是臨床評價后足力線的影像學方法。本研究結果顯示后足長軸位 X 線及 Saltzman 位 X 線評價后足力線的結果存在顯著相關關系 (r= 0.589，P＜ 0.05 )。這與 Cesar 等[24]的研究結果相一致，但其研究結果僅僅針對存在后足外翻的 Ⅱ 期成人獲得性扁平足，本研究較 Cesar 等的研究對象更為全面。Saltzman 等[11]應用 Saltzman 位 X 線評價后足力線，其觀察者間相關系數為 0.97，兩種方法具有良好的相關性。Neri 等[25]和 Williamson 等[26]研究認為 Saltzman 位 X 線與后足長軸位 X 線具有顯著相關關系，但 Saltzman 位 X 線其觀察者間可靠性更高，故推薦采用 Saltzman 位 X 線評價后足力線。但 Reilingh 等[12]和 Buck 等[27]的研究結果顯示足長軸位 X 線較 Slatzman 位 X 線有更好的觀察者信度，故推薦采用后足長軸位 X 線進行后足力線的影像學評估。本研究結果顯示，后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線其測量結果存在顯著相關關系，且后足長軸位 X 線和 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性。筆者認為這兩種測量方法均可用于患者后足力線的測量。這兩種方法的不同在于 X 線的投照角度不同，導致跟骨在 X 線片上的影像長度不同，后足長軸位 X 線跟骨長軸較 Saltzman 位 X 線跟骨長軸更長，用于測量的兩條標記線間距更大，這使得后足長軸位 X 線測量過程中的誤差對跟骨軸線角度的影響更小，測量也更為容易。同時，也有學者指出 Saltzman 位 X 線在拍攝過程中，特別是在控制脛骨的旋轉上有一定的困 難[12-13]。這也影響了測量結果的可信度。后足長軸位 X 線較少受到肢體旋轉的影響，相比 Saltzman 位 X 線其可靠性更高[12]。此外，后足長軸位 X 線的投照在手術中更容易實現，也便于術者在術中對患者后足力線進行評價。因此，推薦采用后足長軸位 X 線對患者后足力線進行評價。

隨著影像學技術的發展，越來越多的學者推薦采用 3D 影像技術評價后足力線，以減少從 3D 圖像轉化為 2D 過程中出現的誤差[28]。Seltzer 等[29]曾通過 CT 技術對后足力線進行評價，并認為 CT 對后足力線的評價優于傳統 X 線檢查，但大多數患者的后足力線異常僅在行走和負重時出現，負重必不可少，傳統的 CT 難以實現負重檢查的要求。負重 CT 的出現解決了這一問題，有助于從三維的角度了解后足骨性結構的排列方式，從而更好的評價后足力線[30-34]。但負重 CT 由于價格昂貴，目前無法在臨床大規模推廣。

該研究也存在著不足之處。首先，研究的樣本量較少。本研究的樣本量為 10 例 ( 20 足 )；其次，本研究所選取的受試者均為門診就診患者，患者原發的足部畸形對測量結果可能產生影響，但旨在研究不同測量方法間的關系，因此筆者認為研究對象對研究結果無顯著影響。

準確的臨床和放射學評估是外科醫生診斷及術前術后評價的基礎。建立并優化一套針對后足力線標準的臨床和影像學測量方法，可以使醫生更準確的進行臨床診斷并評估手術效果。本研究結果表明，足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果無顯著相關關系，體格檢查和后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線測量結果存在顯著相關關系。足印圖外翻指數與 Saltzman 位 X 線測量結果一致性一般，體格檢查和后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線測量結果具有較好的一致性。后足長軸位 X 線與 Saltzman 位 X 線是評價后足力線準確的影像學方法。后足長軸位 X 線較 Saltzman 位 X 線不需要專用設備的輔助，測量方法較為簡便，是一種評價后足力線的準確方法，值得臨床應用及推廣。