一、研究背景与目的步态周期是指正常行走或奔跑时,同一侧足从足跟至前足离地迈出-空中摆动直到脚跟再次着地的行进过程。前足横弓支撑着人的正常站立和行走,参与着足底功能的构建,在整个行动时的步态周期中发挥关键性的作用。相关研究表明,根据步态系统分析正常前足足底压力有一定规律,从内（第一跖骨头）向外（第五跖骨头）依次呈递减趋势,而足底压力分布顺序的变化是足部结构发生改变的信号,这会打破整个足部生物力学状态从而影响整个步态周期甚至正常行走过程。足踝门诊常见的此类病症就是拇外翻合并跖痛症和拇外翻术后转移性跖痛症,其主要病理表现就是前足足底胼胝体的形成和跖骨头下方的疼痛。由于遗传性拇外翻畸形导致前足足横弓塌陷或者后天医源性因素导致足弓结构改变使步行时前足负荷增加,足底压力偏聚在局部跖骨头下所致。近几年因传统开放术式损伤较大,过程复杂,恢复期较长,中西医结合微创治疗拇外翻术式广泛接受,这种术式主要包括分离关节囊、削磨骨赘、跖骨截骨、手法复位、外固定裹帘以上5个步骤,在治疗时从三维和生物力学角度出发,尽可能使足底混乱的压力分布恢复正常,从而纠正畸形。因此,在术中微型钻头截骨后手法整复纠正拇外翻畸形时,需要根据第1跖骨的长度尽量控制调整跖骨远端的短缩与位移距离。当下研究中缺乏相关术中位移距离定量的指标研究,应临床需求,当加强微创截骨端在步态周期中的位移研究,确定其中的具体量化关系,实现科技化、规范化、精准化医疗救治。二、研究方法选取一位拇外翻合并足底跖痛症的志愿病人,操作Mimics、Rapidform XOR3 64、ABAQUS等有限元三维处理软件构建构建中西医结合微创治疗拇外翻手术前、后的有限元模型。选取两位拇外翻志愿病人,其中一位为拇外翻合并跖痛症但术后跖痛症痊愈病人,利用足底测力台采集分析系统对二位拇外翻志愿者手术前后的足底压力进行动态测试,将步态测试后的数据与所构建的有限元模型对比,从而验证有限元模型是否有效;在拇外翻术前有限元模型上模拟中西医结合微创治疗拇外翻的手术操作步骤,分别将截骨后第1跖骨头远端由内向外、由上到下按照步骤依次纠正,位移单位定义为2mm,最终位移距离为Omm、2mm、4mm和6mm。收集并分析截骨端及各个跖骨头下在步态周期中的应力数据,明确垂直位移和水平位移分别与第1、2跖骨头下应力变化之间的量化关系,分析第1、2跖骨头在步态周期中的压力变化与术后转移性跖痛症发生之间的关系,得到术中精确的位移量化指标。三、研究结果本研究建立了拇外翻合并跖痛症全足的骨软骨及软组织的模拟仿真有限元模型,同时模拟步态周期中拇外翻术后全足应力、应变模型及动态过程支撑相末期的工况。拇外翻合并跖痛症支撑相末期工况有限元模型包括跗骨、跖骨、趾骨、关节软骨及肌腱韧带共80个独立模型,拇外翻合并跖痛症支撑相末期工况共有610861个单元,173618个节点。基于拇外翻合并跖痛症动态仿真支撑相末期有限元模型分析结果显示:第1跖骨截骨远端位移的变化情况与外侧跖骨头之间存在线性相关关系:水平位移保持固定值时,伴随着垂直位移量的增但,截骨远端（第1跖骨头下压力）逐渐增加相反第二跖骨头下压力随之减轻。对比分析发现,水平位移固定为0mm时,垂直位移的变化情况与截骨远端（第1跖骨头下压力）变化相关性最大,r值0.873;与第2跖骨头下压力变化呈中度负相关性,r值为-0.650;当水平位移量在2mm～6mm动态变化时,垂直位移变化关系与第1跖骨头压力变化存在相关性,r值依次为0.912、0.987和0.799;水平位移在4mm～6mm之间动态变化时,垂直位移的变化与第2跖骨头的压力变化相关性较高,r值分别为-0.811、-0.699（水平位移在2mm时,第二跖骨头下压力与垂直位移无明显相关性）。同样情况下,当垂直位移在（0～6mm）动态变化一定时,水平位移的动态增加过程与第1跖骨头下压力关系明显相关,第2跖骨头对应位置压力依次降低;支撑相末期工况,当垂直位移固定为4mm时,水平位移的依次增加与截骨远端（第1跖骨头下）压力变化相关性最高,和第2跖骨头下压力变化高度负相关性,二者相关性均为最大值,此时r值最高为0.981与-0.890。当垂直位移一定时随着水平位移的增加其余数据（Omm与4mm）也具有较为明显的相关性,与第一跖骨下应力r值分别为0.826、0.930,与第二跖骨头下应力具有中度负相关性,具体r值为-0.581、-0.512。当垂直位移为4mm时,第1跖骨头下应力伴随着水平方向位移的增加而增大,相反,第2跖骨头下压力随之减小,二者与水平方向的位移均具有高度的相关性,r值为0.981与-0.890;同时在这一区间,截骨远端（第1跖骨头下）压力x与第2跖骨头下对应压力y相关性最高,r值为-0.830,量化关系方程为y=-0.4528x+0.4159;水平位移为4mm时,垂直位移的增加,截骨远端（第1跖骨头下）压力x与第2跖骨头下对应压力y相关性为负值,r值为-0.894,量化关系为 y=-0.6504x+0.5232。四、研究结论步态周期中,中西医结合微创治疗拇外翻截骨端的位移变化与跖痛症的发生具有一定线性关系。当第1跖骨截骨远端向外侧位移4mm、跖侧位移4mm时,拇外翻畸形能够得到纠正,术后跖痛症的发生概率明显降低。