青年女性不同步姿足底壓強(qiáng)分布規(guī)律的實驗研究

杜 潔，孫立娟

(河北體育學(xué)院運動人體科學(xué)系，河北 石家莊 050041)

從日常的學(xué)校體育鍛煉中我們不難發(fā)現(xiàn)，許多青年學(xué)生在步姿中表現(xiàn)出不同程度的“外八字”“內(nèi)八字”“踢著走”“掂腳尖走”等。女青年如果得了這種下肢畸形，會影響參軍、工作以致影響生活，有些人精神壓抑，甚至悲觀厭世。

足底壓強(qiáng)是足底和支撐面之間的壓力與接觸面積的比值，是運動過程中人體足底直接所受到的地面或鞋底反作用力，它是足底壓力、壓強(qiáng)、剪切力共同作用結(jié)果。利用足底壓強(qiáng)分布特征對女大學(xué)生不同步姿的足底壓強(qiáng)特征及步態(tài)分析，探討兩種畸形步姿與正常步態(tài)的運動特征，開展人體運動功能評定方法、矯形運動鞋的設(shè)計、運動假肢設(shè)計方法等研究提供重要的基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究對象及方法

1.1 研究對象

本研究遵循簡單隨機(jī)抽樣原則，選取石家莊十所大學(xué)女學(xué)生450名為研究對象，足踝關(guān)節(jié)活動正常，平均年齡22歲(20－23歲)，平均體重54.1kg(46－59kg)。無足部畸形、步態(tài)異常、足部外傷史。研究對象基本情況見表1。

1.2 研究方法

文獻(xiàn)資料法、測量法、數(shù)理統(tǒng)計法。

1.2.1 查閱文獻(xiàn)資料

利用河北體育學(xué)院圖書館萬方數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)1997－2014－02期間發(fā)表的有關(guān)文章，檢索詞“步態(tài)分析”，檢索到420篇，對資料進(jìn)行精讀，選取對自己有借鑒價值的的有關(guān)文章不僅通讀全文，而且要求做記錄。

1.2.2 測量法

表1 研究對象基本情況一覽表(±S)

表1 研究對象基本情況一覽表(±S)

樣本量 年齡 身高(cm) 體重(kg) 體重指數(shù)(kg/m2)450 22.3 ±1.6 162.6 ±1.3 54.1 ±6.4 20.5 ±3.4

測量儀器設(shè)備:足底壓力分布Footscan insole系統(tǒng)是比利時生產(chǎn)的進(jìn)口系統(tǒng)，傳感器厚度2.2毫米，測量頻率100赫茲，引出厚度1.5毫米，傳感器密度4個/厘米2。最小的分辨率是25克，一致性±25克。測量研究對象分別以正常步姿、內(nèi)八字、外八字在正常行走、慢跑時的壓強(qiáng)分布特征，并進(jìn)行對比研究。

圖1 足底壓力分布測試系統(tǒng)Footscan insole平板系統(tǒng)

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理使用配套軟件footscan SOFTW ARE7.0，用描述性統(tǒng)計，分析結(jié)果的描述用(ˉx±S)表示，采用組間單因素方差分析方法。數(shù)據(jù)分析按足底10個區(qū)進(jìn)行分區(qū):趾骨1、趾骨2－5、跖骨2、跖骨3、跖骨4、跖骨5、足中部、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)［1］，計算3次每個區(qū)域平均峰力值、接觸面積。

圖2 足底分區(qū)

2 足底壓強(qiáng)特征分析

2.1 三步姿行走時足底10分區(qū)壓強(qiáng)最大值

表2 三步姿行走時足底10分區(qū)壓強(qiáng)最大值(N/cm2)

續(xù)表2

圖3 三步姿行走時足底10分區(qū)壓強(qiáng)

表2可以看出，單因素方差分析表中，組間和組內(nèi)差異均顯示有顯著性。組間平均值的差異，說明內(nèi)八字、外八字和正常步態(tài)有顯著性影響。研究對象在以正常姿勢行走時，在跖骨2處足部壓強(qiáng)最大，各部位最大壓強(qiáng)從小到大依次跖骨5處、趾骨2－5處、足弓處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨1處、跖骨3處、足跟處，雙足分布規(guī)律基本一致;研究對象在以外八字行走時，最大壓強(qiáng)在足部跖骨1處，各部位最大壓強(qiáng)從小到大依次為足弓處、趾骨2－5處、跖骨5處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨3處、足跟處、跖骨2處，雙足分布基本一致;內(nèi)八字姿態(tài)行走時，最大壓強(qiáng)部位在足部跖骨3處，各部位最大壓強(qiáng)從小到大為跖骨5處、趾骨5處、足弓處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨1處、足跟處、跖骨2處，雙足分布基本一致。受試者以外八字姿態(tài)行走時，足跟和前掌1跖骨壓強(qiáng)大于在以正常步姿時，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義;受試者以內(nèi)八字姿勢行走時，前掌第3跖骨處的壓強(qiáng)大于在以正常步態(tài)行走時，差異具有顯著性。

反映足底壓力分布規(guī)律的重要指標(biāo)是足底壓強(qiáng)峰值，其大小和部位對足部疲勞積累和損傷的發(fā)生具有重要影響［2－3］。一般是以足大趾、1、2、3、4、5 跖骨、足弓內(nèi)側(cè)、足弓外側(cè)和足跟內(nèi)側(cè)、外側(cè)10個點最大壓強(qiáng)來反映足底整體最大壓強(qiáng)分布［4］。從表中看出，最大壓強(qiáng)發(fā)生在前足中部即2、3跖骨區(qū)，這一部位過度疲勞是導(dǎo)致前足橫弓塌陷重要原因。前足內(nèi)部位、外側(cè)部位、足趾區(qū)部位和足弓區(qū)是主要動力負(fù)荷承受區(qū)，這三個部位作用力主要提供身體前進(jìn)動力。關(guān)于足大趾區(qū)，根據(jù)毛德偉等關(guān)于太極的足底受力研究結(jié)果，這個部位對于維持身體平衡姿勢有重要意義。在最大壓強(qiáng)的分布圖上，這一部位都占據(jù)比較大的比例。足趾區(qū)沖量分布有一重要特點是標(biāo)準(zhǔn)差很大，反映了不同研究對象在這一部位用力特征有很大差距。

2.2 三步姿慢跑時足底10分區(qū)壓強(qiáng)最大值

表3 三步姿慢跑時足底10分區(qū)壓強(qiáng)最大值(N/cm2)

圖4 三步姿慢跑時足底10分區(qū)壓強(qiáng)

方差分析是數(shù)理統(tǒng)計中分析試驗數(shù)據(jù)的根本，試驗數(shù)據(jù)方差的來源，一般是條件誤差和隨機(jī)誤差。從觀察數(shù)據(jù)中分離這兩種因素造成的方差，通過比較，尋找出對觀察數(shù)據(jù)其主要影響的因素。從表3可以看出，受試者以正常姿勢行走時，足部最大壓強(qiáng)在2跖骨處，其他各部位最大壓強(qiáng)從小到大依次為足弓處、跖骨5處、趾骨2－5處、跖骨4處、趾骨1處、足跟處、跖骨1處、跖骨3處，雙足分布規(guī)律基本一致;在以外八字姿勢慢跑時，足部最大壓強(qiáng)部位在跖骨2處，各部位最大壓強(qiáng)由小到大依次為足弓處、趾骨2－5處、跖骨5處、跖骨4處、趾骨1處、足跟處、跖骨1處、跖骨3處，雙足分布規(guī)律基本保持一致;以內(nèi)八字姿勢慢跑時，最大壓強(qiáng)在足部足跟處，各部位最大壓強(qiáng)由小到大依次為足弓處、跖骨5處、趾骨2－5處、跖骨4處、跖骨1處、趾骨1處、跖骨3處、跖骨2處，雙足分布規(guī)律基本一致。研究對象以內(nèi)八字姿勢慢跑時，足跟處的壓強(qiáng)大于在以正常步姿時，差異具有顯著性。

壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的指標(biāo)，足部結(jié)構(gòu)和功能的異常均可導(dǎo)致足底產(chǎn)生異常的高壓強(qiáng)峰值，足底的壓強(qiáng)峰值是反映足底壓力分布的重要指標(biāo)［5］，大量關(guān)于神經(jīng)性足疾、糖尿病足和矯形足的臨床研究都常以壓強(qiáng)峰值作為重要的診斷指標(biāo)［6］［7］。王玉珍［8］等曾經(jīng)發(fā)表于2005年中華糖尿病雜志第13卷第6期的糖尿病足治療鞋減輕了足底壓力一文中，就使用了足底壓強(qiáng)峰值特征作為診斷指標(biāo)，得出了治療鞋和鞋墊較布鞋能夠減輕足前部和足跟的壓力、壓強(qiáng)的結(jié)論;張立山［9］等曾經(jīng)發(fā)表于2009年中華手外科雜志第25卷第5期的不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后供足的步態(tài)分析一文中，使用了足底壓強(qiáng)峰值作為評價不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后的對比評價指標(biāo)，得出了改良游離甲皮瓣移植較傳統(tǒng)甲皮瓣移植對供足功能影響較小;陳占法［10］等曾經(jīng)發(fā)表于2009年中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志第31卷第6期的采用Footscan系統(tǒng)指導(dǎo)跟骨骨折患者術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的療效觀察一文中，使用了足底壓力、壓強(qiáng)峰值作為觀察和評價指標(biāo)，得到了利用這些指標(biāo)可以提高術(shù)后康復(fù)療效以及對術(shù)后康復(fù)進(jìn)行客觀評價。本文中，外八字姿勢慢跑時，受試者的壓強(qiáng)峰值主要在第二、三跖骨頭，與正常姿勢相似，但壓強(qiáng)峰值較正常姿勢大，顯示這幾個部位為主要的沖擊性負(fù)荷的承受部位。建議針對畸形步態(tài)患者的足底壓力分布設(shè)計個性化鞋墊，用于調(diào)整足底壓力的分布，使之更加接近正常步態(tài)的足底壓力。

3 結(jié)論

步姿不同，足底壓強(qiáng)最大的部位就不同，外八字姿勢行走時足跟及前掌第1跖骨處的壓強(qiáng)大;內(nèi)八字姿勢行走時，前掌第3跖骨處的壓強(qiáng)大，慢跑時，足跟處的壓強(qiáng)大，這也是畸形步姿下最容易損傷的部位。

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［3］趙煥彬，霍洪峰，張靜，等.老年人健身背向走的足底壓力與步態(tài)特征［J］.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2010(5):435－438.

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［8］王玉珍，王愛紅，等.糖尿病足治療鞋減輕了足底壓力［J］.中華糖尿病雜志，2005(16):406－408.

［9］張立山，潘勇衛(wèi)，田光磊，等.不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后供足的步態(tài)分析［J］.中華手外科雜志，2009(10):321－316.

［10］陳占法，馬利杰，郭明珂，等.中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志［J］.2009(6):405 －408.