老年人與健康大學(xué)生平地行走時(shí)足底壓力特征比較①

劉程程，元香南，張立新，張志強(qiáng)

老年人與健康大學(xué)生平地行走時(shí)足底壓力特征比較①

劉程程，元香南，張立新，張志強(qiáng)

目的比較老年人與青年人行走時(shí)足底壓力特征。方法采用足底壓力分布測試系統(tǒng)對(duì)30名年齡55～65歲的老年人及30名年齡18～23歲的健康大學(xué)生平地自然行走時(shí)進(jìn)行測試，包括足底壓力各區(qū)域沖量、峰力值、負(fù)荷率，以及足跟內(nèi)側(cè)、外側(cè)接觸面積百分比。結(jié)果沖量左、右側(cè)比較，老年組7個(gè)區(qū)域有顯著性差異，大學(xué)生組3個(gè)區(qū)域有顯著性差異；老年組各區(qū)域沖量值低于大學(xué)生組(P＜0.05)。最大峰力值左、右側(cè)比較，老年組6個(gè)區(qū)域有顯著性差異，大學(xué)生組3個(gè)區(qū)域有顯著性差異；老年組各區(qū)域峰力值低于大學(xué)生組(P＜0.05)。負(fù)荷率左、右側(cè)比較，老年組7個(gè)區(qū)域有顯著性差異，大學(xué)生組3個(gè)區(qū)域有顯著性差異；老年組各區(qū)域負(fù)荷率小于大學(xué)生組(P＜0.05)。老年人左、右足均足跟內(nèi)側(cè)接觸面積大于足跟外側(cè)(P＜0.05)，且左、右足間有顯著性差異(P＜0.05)；大學(xué)生左、右足均足跟內(nèi)側(cè)接觸面積小于足跟外側(cè)(P＜0.05)，左、右足間無顯著性差異(P＞0.05)。結(jié)論老年人足底壓力沖量、峰力值、負(fù)荷率均低于青年人，左右側(cè)壓力分布差異更大。

足底壓力；沖量；峰力值；負(fù)荷率；老年人

[本文著錄格式]劉程程，元香南，張立新，等.老年人與健康大學(xué)生平地行走時(shí)足底壓力特征比較[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐, 2015,21(5):544-548.

CITED AS:Liu CC,Yuan XN,Zhang LX,et al.Characteristics of plantar pressure between old people and young students walking on flat[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(5):544-548.

行走是人體的基本運(yùn)動(dòng)之一。下肢的髖、膝、踝三大關(guān)節(jié)能否自如地運(yùn)動(dòng)及負(fù)重，對(duì)正常行走具有重要意義。但隨著年齡的增長，人體在行走時(shí)存在著諸如晃動(dòng)不穩(wěn)、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍減小及韌帶彈性降低等問題[1-3]。研究表明，約1/3老年人每年至少跌倒1次，其中約53%的跌倒是由行走或站立不穩(wěn)造成的。跌倒損傷繼而又引發(fā)其他一系列疾病，給老年人自身、家庭及社會(huì)均帶來很大負(fù)擔(dān)[4-5]。

對(duì)足底壓力的研究，歐美國家起步較早，積累了大量的參數(shù)值[6-7]。早在19世紀(jì)70年代，Carlet設(shè)計(jì)了一個(gè)類似于鞋底充氣袋的儀器，能記錄人體行走時(shí)足與地面的相互作用力；Morag等于1999年對(duì)55名健康

人平地自然行走時(shí)的足底壓力步態(tài)進(jìn)行研究，并建立了一個(gè)模型，以預(yù)測足底峰值壓力，從而判斷足底壓力是否升高，找出潛在的危險(xiǎn)因子，有助于降低風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生率[8]。

我國從20世紀(jì)80年代開始對(duì)足底壓力的研究。近十余年來，足底壓力步態(tài)分析相關(guān)研究信息及成果相繼呈現(xiàn)[9]。毛賓堯等應(yīng)用F-scan步態(tài)分析儀測量正常人動(dòng)態(tài)行走時(shí)及靜態(tài)站立時(shí)足底7個(gè)相關(guān)區(qū)域壓力，建立了一整套數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重心分析，最終驗(yàn)證了人體重心運(yùn)動(dòng)軸線與足內(nèi)側(cè)縱弓相合的運(yùn)動(dòng)規(guī)則[10]。

本研究應(yīng)用足底壓力測量系統(tǒng)，采集老年人及健康大學(xué)生平地自然行走時(shí)的足底壓力數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析比較，總結(jié)老年人行走過程中足底壓力特征，為避免老年人行走時(shí)跌倒損傷的發(fā)生提供參考。

1 對(duì)象和方法

1.1 測試對(duì)象

選取30名年齡55～65歲的健康老年人，其中男性15名，女性15名；另選取30名年齡18～23歲的健康大學(xué)生，其中男性15名，女性15名。經(jīng)查體及詢問病史，確定以上60名受試者優(yōu)勢(shì)側(cè)均為右側(cè)，且均無糖尿病病史，無足部畸形，無偏癱及病理步態(tài)。記錄老年組及大學(xué)生組受試者的身高、體重、足長值，經(jīng)比較兩組間上述指標(biāo)無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 測試對(duì)象一般情況

1.2 研究方法

采用足底壓力分布測試系統(tǒng)Footscan(比利時(shí)RSSCAN公司)，測量頻率500 Hz，傳感器厚2.2 mm，傳感器密度4個(gè)/cm2，引出厚度1.5 mm，壓力范圍1～60 N/cm2，最小分辨率25 g。

將長2 m的Footscan測力平板平放在地板上，測力平板兩邊均鋪上延長布?jí)|。受試者脫掉鞋襪，以個(gè)人平常自然行走時(shí)的步態(tài)通過測力平板。每人測3次，取均值。

數(shù)據(jù)應(yīng)用配套軟件Footscan 7.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析，得到相應(yīng)的圖形和原始數(shù)據(jù)。分析過程將足底根據(jù)解剖學(xué)的分區(qū)分為10個(gè)區(qū)域：第1趾骨(Toe1)、第2～5趾骨(Toes2-5)、第1跖骨(Meta1)、第2跖骨(Meta2)、第3跖骨(Meta3)、第4跖骨(Meta4)、第5跖骨(Meta5)、足弓(Arch)、足跟內(nèi)側(cè)(Heel medial)和足跟外側(cè)(Heel lateral)；研究指標(biāo)包括各區(qū)域沖量(Impulse)、峰力值(Max F)、負(fù)荷率(Load rate)情況及足跟內(nèi)外側(cè)接觸面積百分比。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。計(jì)量資料用(±s)表示，同組左、右足間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；老年人與大學(xué)生兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 全足壓力比較

老年組足底壓力沖量、峰力值、負(fù)荷率均低于大學(xué)生組(P＜0.05)。見表2。

同組左、右足比較，老年組和大學(xué)生組沖量、峰力值、負(fù)荷率均有顯著性差異(P＜0.05)。見表3、表4。

表2 老年組與大學(xué)生組足底壓力各參數(shù)比較

表3 老年組左右足底壓力各參數(shù)比較

表4 大學(xué)生組左右足底壓力各參數(shù)比較

2.2 分區(qū)域沖量比較

老年組左、右足最大沖量均在足跟外側(cè)，其他各部位沖量由大到小順序?yàn)椋?/p>

左足：第3跖骨、第2跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、第4跖骨、足弓、第5跖骨、第1跖骨、第1趾骨、第2～5趾骨；

右足：第2跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、第3跖骨、足弓、第4跖骨、第1跖骨、第1跖骨、第5跖骨、第2～5趾骨。

其中第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨、第5跖骨、足弓、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)7個(gè)區(qū)域左右之間有顯著性差異(P＜0.05)。

大學(xué)生組左、右足最大沖量均在足跟內(nèi)側(cè)。其他各部位沖量由大到小順序左右均為第3跖骨、第2跖骨、足跟外側(cè)、第4跖骨、足弓、第5跖骨、第1趾骨、第1跖骨、第2～5趾骨。其中第2跖骨、第5跖骨、足跟外側(cè)3個(gè)區(qū)域左右之間有顯著性差異(P＜0.05)。

老年組與大學(xué)生組比較，左足第1趾骨、第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨、第5跖骨、足跟內(nèi)側(cè)7個(gè)區(qū)域有顯著性差異(P＜0.05)；右足除第2～5趾骨、足弓外，其他8個(gè)區(qū)域均有顯著性差異(P＜0.05)。見表5。

2.3 分區(qū)域峰力值比較

老年組足底最大峰力值在足跟內(nèi)側(cè)，其他各部位峰力值由大到小順序?yàn)椋旱?跖骨、足跟外側(cè)、第3跖骨、足弓、第1跖骨、第4跖骨、第1趾骨、第5跖骨、第2～5趾骨。其中在第2跖骨、第4跖骨、第5跖骨、足弓、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)6個(gè)區(qū)域，右足峰力值大于左足(P＜0.05)。

大學(xué)生組足底最大峰力值在足跟內(nèi)側(cè)，其他各部位峰力值由大到小順序?yàn)椋鹤愎⒌?跖骨、第3跖骨、足跟外側(cè)、第4跖骨、第1趾骨、第1跖骨、第5跖骨、第2～5趾骨。其中在第1趾骨、第2～5趾骨、足跟內(nèi)側(cè)3個(gè)區(qū)域左右之間有顯著性差異(P＜0.05)。

老年組與大學(xué)生組比較，左足各區(qū)域峰力值均有顯著性差異(P＜0.05)。右足除第5跖骨外，其他9個(gè)區(qū)域也均有顯著性差異(P＜0.05)。見表6。

表5 兩組足底各區(qū)域沖量比較(n=30,Ns)

表6 兩組足底各區(qū)域峰力值比較(n=30,N)

2.4 分區(qū)域負(fù)荷率比較

老年組足底負(fù)荷率最大在足跟外側(cè)，其次為足跟內(nèi)側(cè)，再次為足弓。其中在第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨、足弓、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)7個(gè)區(qū)域左、右之間有顯著性差異(P＜0.05)。

大學(xué)生組足底負(fù)荷率最大同樣在足跟外側(cè)，其次為足跟內(nèi)側(cè)及足弓。其中，第2跖骨、第5跖骨、足跟外側(cè)3個(gè)區(qū)域左右之間有顯著性差異(P＜0.05)。

老年組與大學(xué)生組比較，左足各區(qū)域負(fù)荷率均有顯著性差異(P＜0.05)。右足除第5跖骨外，其他9個(gè)區(qū)域也均有顯著性差異(P＜0.05)。見表7。

表7 兩組足底各區(qū)域負(fù)荷率比較(n=30,N/s)

3 討論

足底壓力為人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在自身重力作用下，足底在垂直方向上受到地面的作用力。研究足底壓力，可以揭示人體在行走運(yùn)動(dòng)中足的動(dòng)力學(xué)特征；同時(shí)，足底壓力又是影響行走過程中步態(tài)特征的重要因素，對(duì)臨床指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)康復(fù)有重要意義。

沖量指作用力在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)足底各區(qū)域連續(xù)作用時(shí)產(chǎn)生的累積值，足底各區(qū)域沖量值的大小與各區(qū)域壓力值和接觸時(shí)間兩個(gè)因素相關(guān)。研究足底各區(qū)域沖量值的變化，對(duì)分析足部損害因素及異常步態(tài)模式有重要指導(dǎo)意義；同時(shí)也有助于評(píng)估老年人平衡能力及步行時(shí)的危險(xiǎn)因素。

本研究顯示，老年人左、右足大部分區(qū)域間沖量有差異，而大學(xué)生左、右足大部分區(qū)域間沖量無差異。這提示老年人行走過程中左、右足受力不均，導(dǎo)致平衡穩(wěn)定性下降，易跌倒損傷[11]。

另外，本研究顯示，老年人左、右足沖量普遍低于大學(xué)生。形成這一結(jié)果的原因可能與老年人足部控制能力減弱，行走過程中步幅減小相關(guān)。有研究顯示，步幅與足底壓力呈正相關(guān)性[12-13]。老年人步幅小，足底壓力減小，沖量值減小。

研究還顯示，老年人左、右足最大沖量均出現(xiàn)在足跟外側(cè)，而大學(xué)生均出現(xiàn)在足跟內(nèi)側(cè)。這表明老年人足跟易出現(xiàn)疲勞和損傷，可能與老年人踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降有關(guān)，有可能是老年人足踝受損及跌倒風(fēng)險(xiǎn)增高的原因之一。待于臨床進(jìn)一步研究。

峰力值是反映足底壓力特征的又一指標(biāo)，其大小對(duì)于判斷足部受力程度及老年人足部損傷發(fā)生可能性具有重要意義。本研究顯示，老年人平地自然行走過程中，左右足峰力值不一致[14]，右足普遍要大于左足。這可能因?yàn)槔夏耆似胶饽芰ο陆?，行走時(shí)不能很好控制重心，故重心偏向優(yōu)勢(shì)的右側(cè)[15]。

本研究還提示，老年人平地自然行走過程中足底壓力峰力值普遍低于大學(xué)生，這可能與老年人步行速度慢有關(guān)[16]。相關(guān)研究證實(shí)，老年人行走時(shí)，時(shí)空參數(shù)明顯降低，步行速度及步幅明顯下降，呈現(xiàn)短步幅、低節(jié)律的特點(diǎn)[17-18]。另外，老年人行走過程中峰力值低可能與老年人足跟著地方式相關(guān)[19-20]。由于老年人肌肉力量減弱，平衡穩(wěn)定性差，身體控制力差，行走時(shí)為避免跌倒損傷，其足跟著地時(shí)會(huì)加倍小心。這種身體保護(hù)機(jī)制，導(dǎo)致足底壓力分布發(fā)生變化，即足跟著地點(diǎn)靠近身體重心部位，這種著地方式使足跟著地角度趨近垂直[21-22]，可以降低足部著地時(shí)受到的沖擊力[23]，表現(xiàn)出峰力值較低。這可以降低老年人損傷發(fā)生率，是老年人自我保護(hù)的一種機(jī)制。

負(fù)荷率指足底壓力參數(shù)中壓力的變化快慢，表示

足底各區(qū)域的負(fù)荷變化速率。行走過程中，足底各區(qū)域負(fù)荷率越大，變化越快，局部接受的壓力刺激越大[24-25]；這項(xiàng)指標(biāo)也可以用來評(píng)價(jià)行走中足后跟的減震功能[26]。本研究顯示，老年人平地自然行走過程中，左、右足各區(qū)域負(fù)荷率均低于大學(xué)生。這可能與老年人行走過程中采取的自身安全保護(hù)策略有關(guān)。

老年人行走過程中足底壓力參數(shù)沖量、峰力值、負(fù)荷率等各項(xiàng)指標(biāo)均有別于年輕人。老年人應(yīng)堅(jiān)持體育鍛煉，增強(qiáng)肌肉力量，改善身體協(xié)調(diào)性，提高步行過程中的平衡穩(wěn)定性，避免跌倒損傷的發(fā)生。

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Characteristics of Plantar Pressure between Old People and Young Students Walking on Flat

LIU Cheng-cheng,YUAN Xiang-nan,ZHANG Li-xin,ZHANG Zhi-qiang
Department of Rehabilitation,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang,Liaoning 110000,China

Objective To compare the characteristics of plantar pressure between old and young people walking on flat.Methods 30 persons aged 55-65 years and 30 students aged 18-23 years were measured with a kind of plantar pressure measurement Footscan when they walked naturally,including impulse,max force,load rate of 10 regions,and distribution of the contact area of medial and lateral heels.Results The impulse was significantly different in 7 regions between both sides in the old people,and in 3 regions in the students.The impulse was significantly less in the old people than in the students(P＜0.05).The max force was significantly different in 6 regions between both sides in the old people,and in 3 regions in the students.The max force was significantly less in the old people than in the students(P＜0.05). The load rate was significantly different in 7 regions between both sides in old people,and in 3 regions in students.The load rate was significantly less in the old people than in the students(P＜0.05).The contact area was larger in the medial heel than the lateral heel in old people group(P＜0.05),and it was different between left and right foot.While the contact area was smaller in the medial heel than the lateral heel in the students(P＜0.05),and there was no difference between left and right foot(P＞0.05).Conclusion The impulse,max force,load rate decrease in the old people with the imbalance of distribution of the pressure between left and right.

plantar pressure;impulse;max force;load rate;old adults

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.05.011

R493

A

1006-9771(2015)05-0544-05

2014-11-27

2015-03-10)

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院康復(fù)中心，遼寧沈陽市110000。作者簡介：劉程程(1985-)，女，漢族，吉林柳河縣人，碩士，助教，主要研究方向：步態(tài)分析足底壓力、心肺康復(fù)。通訊作者：張志強(qiáng)。E-mail:zhangzq@sj-hospital.org。