在前面第8讲中，我们讲到了运动系统成分的生物力学之从足跟着地到足部平放的相关知识。本章节将讲解足完全平放到足趾离地的生物力学情况下的相关生物力学。

　　踝关节

　　支撑相中期由于足与地面完全接触，重心在越过足部时引起足的背伸。该背伸持续至大约步态周期的40%，此时跖屈再次开始，在足趾离地时达到最大。

　　踝关节轴线的倾斜在初始阶段使下肢内旋，其程度取决于踝关节背伸程度以及轴线倾斜角度的大小(图1)。在支撑相中期，踝关节的背伸时下肢产生一个内旋力矩。足跟离地时，踝关节跖屈，同时引发下肢的外旋。

　　图1足固定在地面，因为踝关节轴倾斜使下肢产生的水平旋转。

　　胫前肌群作为一个整体进行运动，胫骨后肌和腓骨长肌通常在支撑相进行到10%时开始激活，而其他小腿后侧肌群往往在大约20%开始激活。

　　踝关节逐渐从足水平位置时背伸至步态周期的40%时足跟离地，在此期间上述肌群呈离心性收缩。足跟抬起后，踝关节开始跖屈，上述肌肉继续收缩，并出现内收。在周期的50%，上述肌肉的电活动停止，踝关节靠惯性继续被动跖屈。高速运动画面显示，正常步行时，足趾离地前，足自地面抬起，足趾在离地过程中并未主动发力。

　　小腿后侧肌群在支撑相的功能是足与地面完全时牵引胫骨的向前运动。控制支撑相一侧下肢的胫骨前移是维持正常步态的关键，小腿后侧肌群的收缩减慢了胫骨向前越过着地足部的速度，进而有助于对侧下肢步长的增加。该部位肌群的萎缩将导致对侧下肢足跟部过早着地而导致步长缩短。

　　足底作用力在整个步态周期进行到40%时达到一个峰值，此时重心越过支撑相一侧的下肢，足部由背伸过渡到跖屈(图2)。踝关节负荷达到约4.5倍体重。如此大的力作用于在较小的受力区域可能是导致踝关节结构容易松弛和骨折复位效果不佳易引发创伤性关节炎的原因之一。

　　图2 踝关节在步态周期支撑相的中的负荷变化。在步行周期的40%踝关节开始跖屈，此时负荷约为体重的4.5倍。

　　距下关节

　　在支持相的初始阶段，足外翻达到最大程度后，将逐步从足放平阶段向足趾离地内翻约6度。被动和主动运动的机制共同作用引发后足的逐步内翻。后足内翻通过跗横关节使中足变为刚性结构，进而在支撑相之后的阶段维持中足的稳定性。

　　小腿后侧深部的肌肉活动有助于后足内翻。当胫骨后肌肌腱–复合体收缩时，后足被拉向内翻。足内在肌的活动也有助于足弓的稳定性并且与距下关节旋转的程度相当密切相关。在正常足中，内在肌;而在扁平足中，它们在步行周期的前15%变得活跃。

　　被动机制，包括跖腱膜和下述的跖趾间隙有助于后足内翻和中足稳定性。腿旋转和后足移动的关系也有助于在后阶段的后足内翻。骨盆，大腿和小腿在支撑相的后2/3外旋。这种外旋在后足会通过距下关节轴倾角向后足转移。

　　跗横关节

　　跗横关节的重要性不在于非负重时其关节轴的运动，而在于其在支撑相中需要对承重的足部的控制作用。前足固定时跗横关节的移动度取决于足跟的位置。这种现象在检查足时可以看出。如果检查者将后足外翻，中足可达到“解锁”的效果，跗横关节可以实现最大幅度的运动。然而，如果使后足内翻，跗横关节则被“锁住”，中足变为刚性(图3)。这种现象可以解释为跗横关节轴的聚合和离散。

　　图3 足的骨性结构的重新排列。A，前足旋后足跟外翻使足的全部结构发生最大幅度的位移。B，前足旋前足跟内旋会导致足的所有成分固定，变为刚性结构。

　　后足的位置和中足的弹性之间在步态的支撑期具有相同的关系。在足跟着地时，跟骨进入外翻，跗横关节有活动度，而在足趾离地时，跟骨内翻，结果导致跗横关节的稳定性和足纵弓。这种关系有助于足跟离地时足纵弓的稳定性，让足作为腿部的延伸增大步长。