足踝部異常除導(dǎo)致疼痛、畸形及運(yùn)動(dòng)障礙外，還可進(jìn)一步影響膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、骨盆和脊柱等的正常功能。足踝矯形器是以非手術(shù)方法解決足踝問題的穿戴器具。常見足踝矯形器包括鞋墊、足弓支撐、局部足墊、護(hù)踝等及類似產(chǎn)品。局部足墊是最簡(jiǎn)單的矯形器，放置于腳底常用以緩和前足痛。其存在多種樣式、形狀及大小，如圓形或者環(huán)形墊用以減緩胼胝或雞眼受壓。鞋墊放置于鞋子內(nèi)部，可治療包括關(guān)節(jié)炎和扁平足等在內(nèi)的多種足部問題。市面可購(gòu)買到多種型號(hào)和尺寸的成品來(lái)滿足需求，特殊需求需要進(jìn)行個(gè)性化定制。其軟硬度范圍較廣，最終目的為預(yù)防或矯正足部功能異常或畸形，為人體提供穩(wěn)固的基底支撐。但矯形鞋墊置入鞋內(nèi)后改變鞋子支撐狀態(tài)，可能引起疼痛或者應(yīng)力增加，通常需要進(jìn)行局部調(diào)整和適應(yīng)期才能與鞋子成為一個(gè)整體的功能單元。

踝-足矯形器（ankle-foot-orthoses，AFO）主要控制參數(shù)為踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍，用于緩解或治療踝關(guān)節(jié)炎、足下垂及肌腱炎等，也可用于長(zhǎng)期臥床者保護(hù)足踝功能預(yù)防肌骨病變。典型的護(hù)踝矯形器呈L型，從膝蓋下緣覆蓋至足部跖骨頭。其主要作用是固定關(guān)節(jié)正常功能位避免韌帶異常拉伸，牽拉肌腱對(duì)抗肌肉攣縮，以及代償部分肌無(wú)力，適用于控制有各種神經(jīng)系統(tǒng)或肌骨系統(tǒng)病變引起的足下垂。運(yùn)動(dòng)中的足踝矯形器可以提高足踝穩(wěn)定性，在步態(tài)擺動(dòng)期使腳趾與地面之間保持間隙，降低腳趾拖地引起的摔倒風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)制作方法和功能不同，材料可以包括熱成型塑料、金屬、皮革及碳復(fù)合材料。足踝矯形器可使用于從幼兒至老人所有年齡段，是應(yīng)用最廣泛最常見的矯形器。

足踝矯形器作為人體外部輔助設(shè)備幫助人恢復(fù)或者加強(qiáng)身體局部的結(jié)構(gòu)和功能缺陷，其影響范圍包括足踝、下肢、骨盆甚至脊柱。其相關(guān)的生物力學(xué)參數(shù)主要包括關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)及受力、肢體對(duì)線、接觸界面應(yīng)力等，通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)改善人體運(yùn)動(dòng)的能動(dòng)性、穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

足踝矯形器對(duì)足踝的影響。足底支撐類及關(guān)節(jié)包裹類矯形器對(duì)足部的最直接影響是應(yīng)力分布以及足踝內(nèi)外反角度。在緩解足底疼痛類問題時(shí)，局部足底支撐影響限制在疼痛區(qū)域應(yīng)力分布，對(duì)足踝或以上部分的運(yùn)動(dòng)影響甚微。治療足內(nèi)外翻類問題的鞋底支撐矯形器，如外側(cè)或內(nèi)側(cè)楔形鞋墊可以影響足踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和角度，如減小足外翻，甚至足踝以上部分。矯形器設(shè)計(jì)形式、材料和鞋內(nèi)放置方法不同對(duì)足踝生物力學(xué)將產(chǎn)生不同影響，也因此在矯形器對(duì)后足運(yùn)動(dòng)是否造成顯著性影響問題上存在爭(zhēng)議。通常內(nèi)側(cè)楔形鞋墊放置在后足區(qū)域，配合足弓支撐治療后跟外翻或過度旋前問題，但近期研究表明，放置在前足或后足都會(huì)對(duì)過度旋前運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，前足的旋前會(huì)導(dǎo)致后足外翻增加甚至髖關(guān)節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)。有數(shù)據(jù)表明內(nèi)側(cè)墊放置前足和后足都會(huì)減小足外翻角度和速度；Nigg等則認(rèn)為內(nèi)側(cè)楔形鞋墊僅可以降低旋前初期的足外翻，且后側(cè)放置比前足放置這一效果更加明顯；亦有不同觀點(diǎn)稱后足角度不會(huì)影響外翻的角度和時(shí)長(zhǎng)。骨骼運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)受到包裹軟組織的影響，矯形器的定量化影響作用并不易通過運(yùn)動(dòng)分析精確評(píng)估。為了消除軟組織的在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)造成的誤差，有研究把運(yùn)動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)訂入骨頭替代貼在皮膚或鞋子表面，更加精確和定量化評(píng)估了內(nèi)側(cè)支撐矯形器對(duì)后跟外翻和脛骨轉(zhuǎn)動(dòng)的影響作用。

受定制 AFO 被廣泛用于補(bǔ)償跖曲肌肉功能，其有效性與產(chǎn)品的彎曲剛度緊密相關(guān)，而彎曲剛度的選取則取決于跖曲肌肉的活動(dòng)度。跖曲肌在步態(tài)的支撐期為足踝提供穩(wěn)定的上提和向前推進(jìn)的力量，減少踝關(guān)節(jié)能量損耗，尤其在支撐期后期腳跟提起時(shí)控制小腿的穩(wěn)定。當(dāng)足底與地面全接觸時(shí)，踝關(guān)節(jié)是距骨同小腿之間的旋轉(zhuǎn)中心，此時(shí)距下關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幫助減小踝關(guān)節(jié)應(yīng)力。跖曲肌弱化造成小腿失衡，呈現(xiàn)出屈膝步態(tài)、步長(zhǎng)減小及步速降低等問題。對(duì)正常人佩戴AFO進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析發(fā)現(xiàn)佩戴者跖曲肌的發(fā)力時(shí)間被提前，對(duì)于病人來(lái)講跖曲肌提前發(fā)力并不可行，因此調(diào)用其他肌肉用更復(fù)雜的機(jī)制補(bǔ)償該跖曲需求。有數(shù)據(jù)表明，AFO能夠增加步態(tài)支撐期、足趾離地期以及擺動(dòng)期的最大背曲量，在動(dòng)力學(xué)方面AFO通過增加足底壓力中心的路徑長(zhǎng)度降低了踝關(guān)節(jié)承載力矩。雖然臨床研究證實(shí)AFO能夠增強(qiáng)患側(cè)承重能力以及改善膝踝運(yùn)動(dòng)功能，但尚未充分證明 AFO 可以改善髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)及其他關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)及肌肉力等。

足踝矯形器對(duì)下肢的影響。膝關(guān)節(jié)的軸向?qū)€維持關(guān)節(jié)以上身體垂直方向平衡，其影響因素包括最大內(nèi)收力矩及冠狀面運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩也是影響膝關(guān)節(jié)載荷的重要參數(shù)。外側(cè)楔形鞋墊是非手術(shù)方法治療膝關(guān)節(jié)炎的重要矯形器之一，其通過調(diào)整足部骨頭位置以及關(guān)節(jié)對(duì)線來(lái)降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)壓力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外側(cè)楔形鞋墊能夠減小冠狀面膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩從而降低膝關(guān)節(jié)炎的惡化風(fēng)險(xiǎn)，但關(guān)節(jié)疼痛緩解作用并不優(yōu)于普通平墊。如果伴隨其他足踝問題，干預(yù)方法還有鞋型鞋墊加內(nèi)側(cè)足弓支撐、單獨(dú)足弓支撐以及吸震鞋墊。但數(shù)據(jù)表明，外側(cè)鞋型鞋墊加內(nèi)側(cè)足弓支撐對(duì)冠狀面膝關(guān)節(jié)最大內(nèi)收力矩并無(wú)明顯影響 ，對(duì)冠狀面踝關(guān)節(jié)和距下關(guān)節(jié)有較大影響。而單獨(dú)內(nèi)側(cè)足弓支撐和單獨(dú)吸震鞋墊干預(yù)則不會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩產(chǎn)生影響。內(nèi)側(cè)楔形鞋墊用于治療身體對(duì)線異常綜合癥，數(shù)據(jù)證明其能夠增加膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩和角度，但對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)收的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)無(wú)明顯影響。Meadows在AFO對(duì)下肢生物力學(xué)影響方向的研究中較為全面闡述了AFO對(duì)青少年步態(tài)的影響，參數(shù)包括了地面反力作用位置和方向及步態(tài)周期參數(shù)，并指出 AFO 通過降低膝關(guān)節(jié)過度伸展和加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)伸展增加了下肢的推進(jìn)作用。在足跟觸地期AFO能夠顯著減小膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩，增加膝關(guān)節(jié)的屈曲幅度和力矩，最大屈曲值在單腳支撐期也顯著增加。膝關(guān)節(jié)的最大伸展角度在支撐期有顯著性增加，但在擺動(dòng)期則不產(chǎn)生影響。

足部矯形器對(duì)步長(zhǎng)、步幅及步態(tài)對(duì)稱性產(chǎn)生顯著性影響，對(duì)小腿肌肉活動(dòng)產(chǎn)生肌肉活動(dòng)時(shí)段產(chǎn)生影響，但對(duì)肌肉活動(dòng)度的影響作用在很多研究中發(fā)現(xiàn)并不明顯。由距下關(guān)節(jié)內(nèi)翻引起的小腿癥狀患者在足部矯形器干預(yù)下，脛骨前肌、腓骨長(zhǎng)肌及腓腸肌在步態(tài)過程中的肌電信號(hào)發(fā)生變化，脛骨前肌的作用時(shí)長(zhǎng)顯著性增加，而三組肌肉的活動(dòng)度無(wú)明顯差別。在對(duì)下肢痛的緩解治療研究中，下肢肌肉股二頭肌和脛骨前肌的活動(dòng)度在足部矯形器干預(yù)后情況后發(fā)生顯著性變化，分別降低11.1%和增加 37.5%，而內(nèi)側(cè)腓腸肌、股內(nèi)肌及股外肌的活動(dòng)度則無(wú)明顯變化。在AFO對(duì)肌肉活動(dòng)的影響研究中已經(jīng)證實(shí)AFO能夠減少中風(fēng)康復(fù)者的步行期間的能量損耗、增強(qiáng)患側(cè)承重能力以及改善膝踝運(yùn)動(dòng)功能，但尚未充分證明 AFO 可以改善髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)、及其他關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)及肌肉力等。

足踝矯形器對(duì)骨盆及脊柱的影響。足部矯形器對(duì)下肢異常生物力學(xué)的改變被進(jìn)一步用以治療骨盆、脊柱及以上部位的對(duì)線或病痛。盆骨向上承接頭部和軀干與髖關(guān)節(jié)相互作用，向下動(dòng)態(tài)連接雙側(cè)下肢，是身體對(duì)線和運(yùn)動(dòng)體系的重要組成部分。盆底肌肉活動(dòng)的對(duì)稱性可以影響盆骨對(duì)線，進(jìn)一步引起足底應(yīng)力分布變化，反之亦然，足底壓力分布調(diào)整優(yōu)化也有利于盆骨的對(duì)稱性。足部矯形器被用于治療人體對(duì)線異常綜合癥，可改變下肢動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)恢復(fù)脊柱和骨盆的正常功能和結(jié)構(gòu)。

從臨床和理論層面，足部矯形器被認(rèn)為能夠改變疼痛區(qū)域肌肉活動(dòng)度來(lái)緩解疼痛，也被作為治療下腰痛的手段之一。研究已經(jīng)通過評(píng)定疼痛等級(jí)的方法證明足部矯形器對(duì)下背痛的緩解作用以及提高髖關(guān)節(jié)外展力矩的對(duì)稱性。通過測(cè)量分析步態(tài)過程中背部肌肉的肌電信號(hào)，研究人員發(fā)現(xiàn)楔形鞋墊對(duì)肌肉活動(dòng)程度沒有明顯影響，但卻可以改變背部肌肉的活動(dòng)時(shí)段。

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