正常足非肥胖學(xué)齡兒童足底壓力分布特征測試與分析

李 立，陳玉娟，賈富池，胡雯雯，楊惠玲，張義飛 ，馮 蕾 ，李 敏

（石家莊學(xué)院 a.研究生工作辦公室；b.體育學(xué)院，河北 石家莊 050035）

0 引言

足是人體的根基，一旦足出現(xiàn)變形，例如足內(nèi)翻、外翻、扁平足、外八字等問題，將嚴(yán)重影響人體下肢“力”的正確傳遞，使關(guān)節(jié)間產(chǎn)生更大的壓力和磨損，由于人自發(fā)的“代償”作用，久而久之會造成人體功能更大的傷害，嚴(yán)重危害人體的健康，使很多人整日飽嘗身體疼痛[1].人體的足底壓力分布特征可以有效反映足的結(jié)構(gòu)、功能、力學(xué)特點、身體姿勢控制狀況等問題，進(jìn)而進(jìn)行生物力學(xué)評定，對于有問題的情況給予及時的康復(fù)方案，對促進(jìn)人體健康具有重要的指導(dǎo)意義[2].當(dāng)前，足底壓力的測試與分析已在運(yùn)動生物力學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、體態(tài)矯正等領(lǐng)域得到廣泛使用[3].而對于足底壓力有問題的人，最佳矯正時間是12歲之前，因為在這之前骨組織中有機(jī)物和無機(jī)物之比為5:5（成人是3:7），有機(jī)物含量越多骨就越柔軟，就越容易矯正[4].本研究利用足底壓力測試系統(tǒng)對正常足非肥胖學(xué)齡兒童足底壓力進(jìn)行測試分析，以了解隨著生活方式的變遷及環(huán)境的變化當(dāng)前城市兒童的足底壓力特征.

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

從石家莊市開發(fā)區(qū)第一小學(xué)選取正常足非肥胖的63名學(xué)齡兒童為研究對象，其中男生33名，女生30名.所有研究對象經(jīng)過體成分、體態(tài)、步態(tài)、足底檢查等測評篩選，要求身體健康，身體、足部無畸形（脊柱側(cè)彎、骨盆前傾、膝關(guān)節(jié)超伸、扁平足、高弓足、足內(nèi)翻、足外翻等），體脂率在正常范圍，在進(jìn)行足底壓力測試的前兩天（48 h內(nèi)）沒有參加過劇烈的運(yùn)動，身體的肌肉不存在疲勞等問題，測試時身體各項機(jī)能正常.基本情況見表1.

1.2 研究方法

運(yùn)用比利時生產(chǎn)的Footscan足底壓力分布測試系統(tǒng)在室內(nèi)對研究對象逐一進(jìn)行測試.測試時要求每個研究對象身著寬松的運(yùn)動短裝，脫掉鞋和襪子，赤足以個人平常、自然的行走方式在足底測力平板上反復(fù)行走3次，測試系統(tǒng)可獲得研究對象完整的步態(tài)周期足底壓力分布圖.然后采用足底壓力分布測試系統(tǒng)配套的軟件Footscan 7.0對研究對象的足底壓力特征進(jìn)行分析.

表1 研究對象基本情況

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件包對所分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，同一組別的左、右足之間的足底壓力數(shù)據(jù)比較采用配對t檢驗，男女生之間的數(shù)據(jù)比較采用獨立樣本t檢驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 男生與女生足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)結(jié)果與分析

表2為男生、女生足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)分布.在自然行走過程中，男生左足的峰值壓強(qiáng)最大值出現(xiàn)在第4跖骨，右足出現(xiàn)在第3跖骨；左、右各區(qū)域峰值壓強(qiáng)相比較，在第3，4跖骨和足跟外側(cè)3個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）.在自然行走過程中，女生左足的峰值壓強(qiáng)最大值出現(xiàn)在足跟內(nèi)側(cè)，右足出現(xiàn)在第3跖骨；左、右各區(qū)域峰值壓強(qiáng)相比較，在第1，2，3，5跖骨和足跟外側(cè)5個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）.男、女生同足之間比較，左足峰值壓強(qiáng)在第1趾骨、第1，2，3，4跖骨5個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），右足峰值壓強(qiáng)在第2，4，5跖骨3個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），男生各區(qū)域峰值壓強(qiáng)均大于女生.

2.2 男生與女生足底壓力曲線結(jié)果與分析

根據(jù)足底壓力分布測試系統(tǒng)Footscan insole測得的男女生樣本足底壓力曲線數(shù)據(jù)，對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行時間標(biāo)準(zhǔn)化后得到圖1.由圖1可知，男、女生的足底壓力曲線均呈現(xiàn)出典型的雙峰型，其中第1個峰出現(xiàn)在單足支撐期開始之時，而此時對側(cè)足剛蹬離地面處于騰空時期，此時處于支撐的單足負(fù)重比較大；當(dāng)雙足均落于地面，身體處于前移過程中時，因雙足同時承擔(dān)體重，這時谷值出現(xiàn)；第二個峰出現(xiàn)于足蹬離地面時，為人體向前行走提供必要的動力，這時對側(cè)足處于足跟剛剛著地時期[5].由于男生體重大于女生，因此男生的足底壓力曲線各時期呈現(xiàn)出大于女生的結(jié)果.

表2 男生、女生足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)分布一覽表（s）N/cm2

表2 男生、女生足底各區(qū)域峰值壓強(qiáng)分布一覽表（s）N/cm2

注：①表示同組間左右足比較P＜0.05，②表示不同組間比較P＜0.05，下同.

部位 男生 女生左足 右足 左足 右足第1趾骨第 2～5趾骨第1跖骨第2跖骨第3跖骨第4跖骨第5跖骨足弓足跟內(nèi)側(cè)足跟外側(cè)10.41±0.92 1.44±0.41 7.88±3.57 11.74±2.72 12.52±3.56 18.47±1.65 3.96±0.68 4.58±0.89 16.42±3.54 13.88±1.66 9.71±1.54 1.55±0.89 8.85±3.45 14.45±2.83 17.37±4.82①11.65±3.48①3.12±1.48 3.45±0.36 15.89±3.48 10.04±1.25①8.85±3.75②1.42±0.37 5.45±2.34②8.69±1.36②10.75±1.47②9.42±2.52②4.45±1.45 3.95±0.56 14.36±1.74 12.91±4.25 9.32±4.45 1.46±0.63 7.59±1.63①12.08±5.18①②16.44±3.66①8.67±3.94②1.86±1.12①②2.78±1.25 12.15±2.63 8.51±2.21①

2.3 男生與女生足底各區(qū)域沖量結(jié)果與分析

表3為男、女生足底各區(qū)域沖量分布.由表3數(shù)據(jù)可知，男、女生足底沖量最大部位集中在第4跖骨、第3跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、第2跖骨、足跟外側(cè)5個區(qū)域，沖量由大到小排序男、女生有所不同，左、右足略有差異.男生左、右足比較，在第3，4跖骨、足跟外側(cè)3個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；女生左、右足比較，在第2，3，5跖骨、足跟內(nèi)、外側(cè) 5 個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）. 男、女生比較，左足在第 1，2～5 趾骨、第 1，2，3，4 跖骨、足跟內(nèi)側(cè)7個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右足在第1，2～5趾骨、第1，2，4，5跖骨、足跟內(nèi)側(cè)7個區(qū)域具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）.由此可見，性別差異導(dǎo)致的足底沖量的差異還是很大的.

圖1 男、女生左右足的足底壓力-時間百分比曲線

表3 男、女生足底各區(qū)域沖量分布一覽表（s） N/s-1

表3 男、女生足底各區(qū)域沖量分布一覽表（s） N/s-1

部位 男生（n=20） 女生（n=20）左足 右足 左足 右足第1趾骨第 2～5趾骨第1跖骨第2跖骨第3跖骨第4跖骨第5跖骨足弓足跟內(nèi)側(cè)足跟外側(cè)12.85±1.47 2.40±0.46 10.28±3.39 16.22±3.04 17.49±4.33 25.16±3.83 5.28±1.18 6.17±0.92 21.16±4.82 16.29±2.03 10.02±1.31 2.57±0.82 12.35±2.81 18.97±4.53 23.52±5.19①14.28±3.76①4.18±1.44 4.94±1.01 19.30±3.82 12.56±2.44①7.27±2.04②1.73±0.19②8.66±1.72②12.72±2.02②16.18±2.66②13.51±3.84②6.86±2.74 5.24±0.68 18.55±2.24②15.55±3.95 8.67±3.99②1.70±0.33②10.81±2.06②15.68±3.28①②20.74±4.22①11.27±3.39②1.82±1.49①②3.92±1.74 15.36±2.97①②11.62±2.83①

3 討論

足在行走過程中具有3個非常重要的作用，一是適應(yīng)地面的情況，調(diào)整用力狀態(tài)及步伐來保持人體的平衡和穩(wěn)定；二是有效支撐身體的重量，調(diào)整關(guān)節(jié)角度及作用時間達(dá)到緩沖地面沖擊力、避免人體損傷的作用；三是提供人體行走時的推動力，使人體得以運(yùn)動[6-8].足底壓力的分布特征對足的健康及功能會產(chǎn)生重要影響，足底壓強(qiáng)如果局部過大（在相同的行走速度下，足底受到的地面反作用力是相等的，但由于足底不同部位和地面的接觸面積大小不一樣，這樣各區(qū)域壓強(qiáng)值也就不一樣），則其相應(yīng)部位就容易損傷，因此應(yīng)防止足底特高壓強(qiáng)區(qū)域的出現(xiàn)[9].研究表明學(xué)齡兒童足底峰值壓強(qiáng)比較大的區(qū)域位于第3跖骨、第4跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)4個區(qū)域，較小的區(qū)域位于2～5趾骨、第5跖骨、足弓3個區(qū)域，不同性別、左右足略有差異，這一結(jié)果比較正常.沈偉琴[10]認(rèn)為兒童如果足弓壓強(qiáng)過大，很容易導(dǎo)致足弓塌陷，最終慢慢形成扁平足.沈偉琴[10]認(rèn)為足弓的結(jié)構(gòu)可以形象地用弓箭來比喻，上部分像是弓背，下部分像是弓弦（由跖腱膜構(gòu)成，它起自跟骨結(jié)節(jié)，止于屈肌腱鞘和跖骨頭橫韌帶，猶如弓弦），如果足部長期承受較大的壓強(qiáng)，就會造成足弓部位的肌肉不堪承受其壓力而松弛，進(jìn)而造成足弓塌陷形成“扁平足”，扁平足將使足弓部位穿行的神經(jīng)和肌肉受到壓迫而產(chǎn)生足部疼痛.Veves等[11]研究發(fā)現(xiàn)足底壓強(qiáng)與身高、年齡的相關(guān)性不大，與體重高度相關(guān)，少兒和成人之間的足底壓強(qiáng)無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）.

人體自然、放松正常行走時，步態(tài)的一個完整周期是由一側(cè)足跟著地開始，到同側(cè)足跟再次著地結(jié)束，然后再開始下一個步態(tài)周期，如此循環(huán)反復(fù)，實現(xiàn)步態(tài)的連續(xù)性.在行走過程中，身體的重心也隨著兩下肢支撐面之間不斷轉(zhuǎn)換而調(diào)整來維持平衡，這一過程可根據(jù)“足底壓力-時間”曲線來反映足在行走過程中的受力狀況，正常的“足底壓力-時間”曲線呈典型的雙峰型[12].本研究的結(jié)果顯示，男、女生的“足底壓力-時間”均呈現(xiàn)為雙峰型，由2個峰和1個谷組成，兩峰值差距不大，第二峰值略大于第一峰值.有研究認(rèn)為，“足底壓力-時間”的雙峰，第一峰為沖擊峰，它出現(xiàn)在足跟著地時刻，大小主要受足著地狀態(tài)的影響，例如行走時的速度、步長等，隨著足的落地緩沖前行，受力面積逐步增加，到足底完全接觸地面時出現(xiàn)谷值，而后人體繼續(xù)前行，在足蹬離地面、提供向前的動力時出現(xiàn)第二個波峰，整個行走過程形成一條“足底壓力-時間”雙峰曲線；正常的行走，第二峰值略大于第一峰值[13].由此可見，學(xué)齡兒童的“足底壓力-時間”曲線已接近成人狀態(tài).Becker等[14]研究發(fā)現(xiàn)，兒童在5歲前足-地接觸力隨年齡而不斷變化，5歲開始呈現(xiàn)成人步態(tài).

沖量是反映力和時間累積效應(yīng)的物理量，它能很好地反映足在著地這一過程中垂直應(yīng)力對足的作用效果，足底各區(qū)域沖量的大小受各區(qū)域壓力值和接觸時間兩個因素的影響[15].本研究結(jié)果表明，學(xué)齡兒童足底沖量較大的區(qū)域位于第2，3，4跖骨、足跟內(nèi)側(cè)4個區(qū)域，與足底峰值壓強(qiáng)比較大的區(qū)域相似.這與王瑋[16]的研究結(jié)果相同，其研究表明兒童行走時足底10個分區(qū)的峰值壓強(qiáng)與區(qū)域沖量間相關(guān)信度系數(shù)在0.78～0.93，呈高度相關(guān).Bumfield等[17]研究發(fā)現(xiàn)足底的沖量與年齡、身高呈弱負(fù)相關(guān)，與體重呈高度正相關(guān)，說明年齡、身高對足底沖量的影響不大，體重是影響足底沖量的關(guān)鍵.這一結(jié)果也提示少兒生長發(fā)育時期應(yīng)當(dāng)保持合理的體重，體重過大不僅會造成足底壓力、壓強(qiáng)過大，還有可能損傷足弓，造成足弓塌陷，形成扁平足.