布鲁克纳的解剖学 | Discover Magazine

位于费城托马斯·杰斐逊大学的物理治疗学教授珍·布鲁克纳在一个温暖的早晨，健步穿过校园，前往人类表现实验室参加上午10点的预约。在那里，布鲁克纳的学生之一加里·西尔维斯特正紧张地等待着。他响应了她提出的对任何抱怨脚痛的学生进行检查的长期承诺。在那里，布鲁克纳的学生之一加里·西尔维斯特正紧张地等待着。他响应了她提出的对任何抱怨脚痛的学生进行检查的长期承诺。

西尔维斯特担心他的抱怨很琐碎，当布鲁克纳通过询问他的年龄来开始评估时，他紧张得站得笔直。“二十三，”他宣布。“才二十三？”在同一个实验室里，一位正在治疗严重脚病的老妇人说道。她咯咯地笑了起来，然后叹了口气，嫉妒地听着西尔维斯特解释他每周跑15英里。他的脚在鞋里摩擦，脚趾周围磨破，起水泡。“还有别的吗？”布鲁克纳问道。“还有其他问题吗？”就这样。

她听着西尔维斯特描述自从高中时期参加田径运动以来，他一直饱受水泡的困扰。他已经接受了它们，但现在他开始想为什么其他跑步者没有这个问题。他的脚到底怎么了？

布鲁克纳坐下来面对西尔维斯特，一只脚抬到她面前，她轻轻地从脚趾到脚跟操纵着关节，重点关注他的后足。一只手抓住前足，另一只手将其固定在大腿上，布鲁克纳屈伸脚跟，并左右摆动。她说，你来得正是时候。水泡是真正麻烦的预兆。从结构上看，西尔维斯特的脚是未来的脚，是人类进化的下一步，但目前还没有鞋店出售能够适应它们的运动鞋。

西尔维斯特远非孤例。布鲁克纳说，高达30%到80%的人有他那样的脚，导致许多人后足僵硬，鞋子无法提供适当的支撑。经过多年的临床实践、人类学研究和开创性研究，布鲁克纳得出结论，从生物力学的角度来看，根本不存在所谓的正常人类的脚。相反，存在着一个变异谱，没有一个比其他更正常。虽然每个人都拥有相同的基本骨骼和肌肉，但各部分的连接方式并不总是相同的。从生物学上看，脚仍然是一个正在进行中的项目，它需要鞋业比目前提供的更多的帮助。身体的任何部位遭受的打击都不如脚大。如果西尔维斯特今天没有 bother 来，他的水泡很容易变成跟骨刺，然后就会影响到他的脚踝和膝盖。最终，他最初的小抱怨就会变成慢性疼痛。但由于他还年轻，布鲁克纳设计的简单定制鞋垫就能拯救他的脚。

布鲁克纳是一位安静、礼貌的革命者，致力于拯救全世界的脚。

她默默无闻地工作了15年，没有获得大型资助或企业支持，一直在完善她关于人类最低肢体的理论。她的工作已经变成了一场运动。她认为每个学童都应该接受脚部评估，就像每个人都接受视力检查一样。她说，几乎每个人都能买到处方眼镜，那么为什么买不到处方鞋呢？了解自己的脚型应该和了解自己的血型一样重要，尤其是考虑到最近一项民意调查显示，一半的美国人声称患有某种脚部或踝部问题。其中五分之一的人，这些问题将迫使他们改变活动。

布鲁克纳并非一直都是脚的倡导者。在越南战争期间，她在巴纳德学院读本科时，师从玛格丽特·米德学习人类学。正是在那时，她第一次意识到，如果做得恰当，物理治疗就是应用人类学的一种形式。“这些病人有文化、价值观和亲属关系，”布鲁克纳解释说。大四那年，她对圣卢克医院的物理康复科进行了民族志研究，并记录了物理治疗师的行为。“和许多在我之前的社会学家一样，”布鲁克纳说，“我研究了这种奇特的文化，并融入其中。”布鲁克纳随后在波士顿大学获得了物理治疗学的硕士学位。

作为一名研究生，布鲁克纳接受了她所学到的知识，即脚，一个由26块骨头和23个关节组成的令人费解的堆积物，是一个奇妙的生物力学装置，能够以速度和惊人的控制力推动人类——这是进化适应的证明。“我觉得这太酷了，”她说。

1977年5月，在她获得学位后的第二年，布鲁克纳开始在纽约州罗切斯特的一家养老院与老年人一起工作。不久之后，她开始意识到进化带来的奇迹并没有很好地发挥作用。事实上，在太多的人身上，脚似乎注定要失败。“我非常沮丧，”她说。“我的病人在行走方面有巨大的问题。”一旦他们的脚出了问题，他们似乎就突然变老了。“我想，如果这个机制如此酷，为什么有这么多人有这么多问题？”

在执业物理治疗八年后，布鲁克纳想要了解更多关于脚的生物力学信息。她转向了她最初的热情，并进入了印第安纳大学的体质人类学项目。布鲁克纳开始阅读旧的人类学研究，这些研究涉及骨骼和关节，这些工作在医学界被认为是不相关的。“我发现了一些我在物理治疗学习解剖学时从未被教过的内容，”她说。少数人类学家曾写过关于人类脚部形状和构造的广泛变异，而现代教科书从未提及。特别是距骨（直接位于脚跟上方、小腿骨下方）的形状在人类之间差异很大。从视觉上看，这些异常现象似乎并没有什么大不了的。然而，布鲁克纳怀疑它们在力学上可能意义重大。

对她来说最重要的变异发生在距下关节，即圆形的距骨嵌入 the 结节状跟骨（脚跟骨）中。骨骼的不规则形状通常在两个或三个不同的点接触，这些点被称为 the 关节面——大小与 the 指甲盖相当的扁平区域。布鲁克纳意识到，一个有三个关节面的关节将是稳定而坚固的，就像一个三条腿的凳子，它会限制运动，并允许更多的冲击通过脚部传递到相邻的关节。另一方面，两个关节面的关节则允许更大的灵活性。三个关节面看起来有问题，布鲁克纳不确定这种变异对现代人类有什么影响。结果是，其他人也不知道。

为了找出答案，布鲁克纳需要大量的脚。她从 the 尸体开始。因为她在医学院的物理治疗系任教，布鲁克纳可以接触到解剖课使用的尸体。她解剖了30多具尸体的脚，发现三个关节面的数量多于两个关节面的数量。更令人不安的是，她发现其中三分之一的尸体一只脚是两个关节面的，而另一只脚是三个关节面的，反之亦然，这违反了身体其他部位存在的左右对称性。在她 small 但随机的样本中，布鲁克纳没有发现一对正常的脚。

她开始想，那些脚部减震器不匹配的人，他们的膝盖、臀部和下背部会怎么样？他们到了中年还能走多好？她开始怀疑，各种酸痛都可能沿着 the 骨骼追溯到 these 鲜为人知的脚部变异。布鲁克纳称，脚部的不对称排列为 the 身体其他部位解决 the 问题提供了一个“有趣的物理学问题”。

为了在不进行手术的情况下继续对活体进行研究，她开发了一种通过摆动病人脚跟来揭示三个关节面的技术。但她仍然需要一个活的研究对象群体，并且偶然发现了他们，当时她填补了亚利桑那州南部托霍诺·奥德姆（发音与 autumn 相同）部落的临时物理治疗师的空缺。

奥德姆部落是非胰岛素依赖型糖尿病发病率最高的地区之一。病人会失去脚部感觉，然后忽略 the 磨擦造成的 the 伤口。一个微小的感染性脚部伤口可能只需一个月就会发展成坏疽，这意味着截肢。

1987年，布鲁克纳与该部落达成协议：她同意在保留区的诊所免费工作，前提是她可以检查任何愿意接受检查的部落成员的脚。由于奥德姆部落的人口相对同质，布鲁克纳预计他们的脚几乎不会有什么变异。“在北美，他们几乎没有基因隔离，”她说。相反，她发现了距下关节的显著差异。

她仍然需要一个比奥德姆部落更多样化的研究群体。1989年冬天，海湾战争几乎将他们带到了她家门口。随着部队被运往海湾，布鲁克纳在美国印第安纳州本杰明·哈里森堡的美国陆军工作，治疗 the 接受训练的步兵的 the 扭伤、骨折、水泡和胫骨疼痛。她免费工作，条件是她可以检查基地上任何自愿参加她研究的健康士兵的脚。她再次发现了大量的变异——以及其他东西。如果一个士兵一只脚是三个关节面，另一只脚是两个关节面，那么受伤的几率就更高。“比 the 关节面构型更具破坏性的是 the 不对称性，”她说。

布鲁克纳终于有了足够的数据来支持她的理论，但她并没有止步于此。她联系了奥德姆部落，提议用他们最近从一处旧矿产地获得的资金建立一家鞋厂。“我告诉他们，‘我知道如何为糖尿病患者、感觉迟钝的脚制作非常好的鞋子。’”她说，部落很热情，但也很谨慎，最终没有就建厂达成协议。

布鲁克纳也联系了本杰明·哈里森堡诊所的负责人。“我说，‘你们必须停止成双成对地发放鞋子。按单只发放。我们诊所里有问题的士兵，一只脚与另一只脚明显不同。’”那位军官看着布鲁克纳，感觉像是过了很长一段时间。“女士，”她记得他说的，“这是陆军。我们不能那样做。”

布鲁克纳并没有放弃她为大众提供完美鞋子的梦想。1996年，她遇到了宾夕法尼亚大学的计算机科学家迪米特里斯·梅塔克萨斯。他邀请她看一个名为 Jack™ 的程序，这是一个仅存在于屏幕上的虚拟人模型，旨在创建更好的工作站。例如，当汽车工程师在电脑上设计汽车时，Jack 会坐在虚拟驾驶座上，让工程师知道他是否能看到所有 controls。布鲁克纳立即看到了该程序帮助她设计完美贴合世界上任何脚的鞋子的潜力。但是，虽然 Jack 的上半身似乎准确地复制了一个人，但他的脚却是另一回事。“Jack 走路像个机器人，”她说，“Jack 没有距下关节。他的脚看起来像肉块。”

尽管 Jack 现在属于一家与各公司签订合同的私营公司，但看到他吸引布鲁克纳来到费城：她需要虚拟病人来建模虚拟鞋子，而中心的程序员可以制作它们。一位人机建模与仿真中心的计算机科学家在布鲁克纳说计算机需要模仿真实人类脚的26块骨头和23个关节时“吓坏了”。然而，梅塔克萨斯发现这个挑战很有趣，两人开始合作。去年，布鲁克纳搬到了费城，以便离中心更近。

目前正在开发两个 computer models。一个是步态模型，它根据 individual 的变异来行走。到目前为止，每个步态模型都遵循一个理想的算法。“没有人走路与别人一样，更不用说 with an ideal gait 了，”布鲁克纳说。另一个模型代表一个人的脚，然后设计这个人需要穿的鞋子。“我想把这两个程序放在一起，进行临床研究。我想用这些智能程序来制造鞋子和制作矫形器。”那一天至少还有五年。目前，这些模型只模拟了后足；前足还有待完成。“很多工作已经完成了，但整个项目还有很长的路要走，”布鲁克纳说。

与此同时，布鲁克纳正在为 computer 能够模拟任何脚并设计完美鞋子的那天 gathering 未来的测试案例。每个月的一个星期四晚上，她会驾驶她那辆1988年的灰色雪佛兰诺瓦，穿过一个单行道组成的 urban 迷宫，来到救世军经营的 Gateway 中心。在这里，在一个晚上被推开桌子的教室里，布鲁克纳会见那些否则很少能见到物理治疗师的 homeless 病人。

布鲁克纳希望她的 computer model 能为这些病人制造出更好的鞋子。“如果我能让他们穿上更好的鞋子，我就能让他们走路。如果他们能走路，他们就能工作。这不是为了好玩而进行的研究。这是服务。”她和 simulation center 的同事们“似乎还没有 fully 意识到他们会有 indigent 人出现在他们的 computer lab 里，”她说。“我们谈论过这件事，但我认为他们还没有 fully 明白。”

最终，她希望建立一个 permanent 的诊所，在那里 paying 的病人可以获得如此 extraordinary 的治疗，更不用说定制设计的鞋子了，他们会 happily 地与 homeless 的病人并排坐在一起。“但是一个诊所太有限了，太狭隘了。任何需要这个 model 的人都应该可以使用它。”

今晚，当布鲁克纳在中心 parking 时，一位超重的中年妇女笑着从街对面走过来，向她打招呼，并拖着一只脚。九个月前，她从楼梯上摔了下来。X 光片显示没有骨折，所以她继续 the 脚行走，尽管疼痛。

布鲁克纳过去一年一直 fairly 规律地 seeing 她，怀疑舟骨骨折可能正在 pushing into 其他骨骼和软组织。她说，这位女士需要 CT 扫描，但这要花费大约 800 美元。然后她可能需要手术。诊所的一位医生给了这位女士止痛药。

当布鲁克纳和这位女士在人行道上交谈时，人们开始从阴影中走出来，朝着中心走去。其中一位是加里·西尔维斯特，就是今天早些时候她 examined 的跑步者。然后，布鲁克纳的 another 学生也出现了，再 another。很快，来自大学的 six 位物理治疗专业的学生都来 put in a long evening，为 homeless 人群的脚 working。