骨科医生设计和实施手术依赖于对扎实的足踝部生物力学基础。接下来几章将重点讨论手术对足踝关节的生物力学影响。

　　由于在步态周期中距下关节与踝关节共同发挥作用，在进行踝关节融合术操作时扎实的解剖学基础十分重要。踝关节位置的关节融合术增加了距下关节和的膝关节的应力。此外胫骨内旋和外旋的程度，膝内翻或外翻，近端肌肉无力，以及足纵弓的结构均应当纳入术后评估的内容之中。

　　图1 踝关节在跑步，慢跑和行走时的背伸和跖屈。注意步态周期时长从步行时的1秒下降到跑步时的0.6秒。支撑相时长同样显著缩短。肌肉功能以小腿三头肌和胫前肌为描述标准。相对于步行时的支撑相肌肉的被动收缩，小腿三头肌在跑步或慢跑的摆动相后期变为主动收缩。

　　当进行踝关节融合术时，应重点注意踝穴的横向的旋转，从而避免足部应力的增加。如果踝关节过度内旋，患者在其重心越过足部时会感到吃力。踝关节的内旋会增加距下关节和跗横关节区域的应力，进而引发疼痛的加重。膝关节疼痛以及可能的髋关节疼痛，也可能是由于下肢通过外旋来代偿足部位置的异常而引起的。如果踝关节过度外旋，患者重心可能过于偏向足底内侧缘，从而加重第一跖趾关节区域的负荷，最终导致拇外翻畸形。此外上述病理性改变还可能导致膝关节内侧缘应力增加。

　　图2 跗横关节和距下关节对于关节融合术后增加运动量的代偿作用。A 背伸;B 跖屈。

　　在进行踝关节融合术时还需要认真评估踝关节的外翻与内翻程度，并与距下关节以及膝关节和胫骨的排列。如果距下关节出现僵硬而无法代偿任何程度的结构排列异常，则需使踝关节充分外翻来进行代偿。而当踝关节内翻时，则患者在行走时足部外侧应力增加，这不仅会因负荷大部分集中于一个相对面积较小的区域而引发行走时的不适，还会因距下关节的持续外翻导致跗横关节处于半刚性状态，进而对重心前移越过足部的动作产生阻碍。

　　此外，踝关节的跖屈与背伸同样是踝关节融合术后的重要评估因素之一。若由于股四头肌力量减弱或丧失而导致下肢长度缩短或膝关节不稳定，则踝关节可通过跖屈(10到15度)进行代偿和稳定膝关节。如果仅踝关节发生病变，其踝关节往往会处于中立位。若踝关节过度跖屈而导致同侧下肢长度增大，则会对膝关节造成一个从后向前的应力，导致步态的不协调。若踝关节过度背伸，则地面的反作用力会过度集中于足跟部很小的区域并可能导致慢性疼痛。踝关节融合术后患者往往会在矢状面增大活动幅度来代偿丧失的踝关节活动度。在一项81例踝关节融合术后患者的研究中，我们发现距骨与第一跖骨在矢状面活动的弧度平均为24度(波动范围为9到43度)，距舟关节为14±5度，距下关节为8±6度(图2)。