不同體力活動(dòng)水平大學(xué)生足底壓力規(guī)律分析

摘要：體力活動(dòng)有助于預(yù)防心血管和精神疾病并改善身體健康狀況。本研究以32名在校男性大學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，探究體力活動(dòng)水平對(duì)大學(xué)生行走功能影響，以及是否會(huì)增加足部損傷和異常步態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)Zebris FDM-TR70L步態(tài)分析系統(tǒng)測(cè)試受試者足底壓力中心（COP）的活動(dòng)軌跡與足底壓力分布等信息，發(fā)現(xiàn)低體力活動(dòng)水平組大學(xué)生在行走過(guò)程中的步態(tài)線長(zhǎng)度、COP偏移程度、加載更改時(shí)間、前足和中足區(qū)足底壓力峰值及壓強(qiáng)峰值均高于高體力活動(dòng)水平組，具有顯著性差異。建議低體力活動(dòng)水平大學(xué)生應(yīng)增加體育鍛煉，縮小與高體力活動(dòng)水平人群的身體功能差距，減少異常步態(tài)和足底疲勞以及下肢損傷的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞：體力活動(dòng)、大學(xué)生、足底壓力 "行走功能

Analysis of plantar pressure patterns in college students with different levels of physical activity

YUE Lin¹"，LI Anbo²

（1.Taiyuan Tourism College， Taiyuan， Shanxi， 030200 China;"2.Shanxi"Medical University，"Taiyuan， Shanxi， 030200 China）

Abstract： Physical activity helps prevent cardiovascular and mental diseases and improves physical health. This study was conducted with 32 male college students to investigate the effect of physical activity level on walking function and whether it increases the risk of foot injury and abnormal gait in college students. The Zebris FDM-TR70L gait analysis system was used to test the activity trajectory of the center of plantar pressure （COP） and the distribution of plantar pressure， and it was found that the gait line length， the degree of COP offset， the time of loading change， the peak plantar pressure in the forefoot and midfoot regions and the peak pressure in the college students of the low physical activity group were higher than that of the group of the high physical activity group， which were all significant differences. difference. It is recommended that college students with low physical activity levels should increase physical activity to narrow the physical function gap with those with high physical activity levels， and to reduce the incidence of abnormal gait and plantar fatigue as well as lower extremity injuries.

Key Words："Physical activity"""College students ""Plantar pressure Walking function

體力活動(dòng) （Physical Activity）"是預(yù)防心血管和精神疾病以及改善身體健康的最有效方法之一。定期進(jìn)行一定強(qiáng)度體力活動(dòng)可降低高血壓、糖尿病和肥胖等多種疾病的危險(xiǎn)因素^[1]。另一方面，缺乏體力活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致肥胖和心血管健康水平低下，并增加患高血壓和膽固醇的風(fēng)險(xiǎn)。體力活動(dòng)水平不足在全球范圍內(nèi)已成為一種常態(tài)化現(xiàn)象^[2]。隨著智能手機(jī)、電腦、平板電腦、視頻游戲和社交媒體等新工具的出現(xiàn)，使大學(xué)生課余主動(dòng)進(jìn)行體育鍛煉的時(shí)間減少，盡管學(xué)校公共體育體育課程是促進(jìn)大學(xué)生體力活動(dòng)的主要來(lái)源之一，但大學(xué)生對(duì)體育課的熱度不高，不夠積極^[3]。大學(xué)一上午或一下午的大課時(shí)課程，導(dǎo)致大學(xué)生的久坐行為增加，諸多原因?qū)е麓髮W(xué)生群體缺乏體力活動(dòng)現(xiàn)象加重。

足底壓力是人行走過(guò)程中的直觀體現(xiàn)，正常人的足底壓力分布有一定的規(guī)律及模式，足底壓力特征可以為臨床疾病的診斷和康復(fù)提供參考，本文通過(guò)足底壓力特征探究體力活動(dòng)水平對(duì)大學(xué)生行走功能影響，以及是否會(huì)增加足部損傷和異常步態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 研究對(duì)象

本研究以32名在校男性大學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，排除扁平足、一年內(nèi)有上下肢疾病史等影響正常行走功能的受試者后，使用國(guó)際體力活動(dòng)問(wèn)卷中文版將受試者分為16名低體力活動(dòng)水平受試者、16名高體力活動(dòng)水平受試者，并且在篩選受試者過(guò)程中排除身高、體重等無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，受試者基本信息如表1所示。所有受試者在參加實(shí)驗(yàn)前均以簽署知情同意書(shū)，自愿參加本研究。

1.2測(cè)試儀器

使用Zebris FDM-TR70L步態(tài)分析系統(tǒng)（Zebris Medical GmbH公司，德國(guó)），其壓力平臺(tái)的傳感器面積為 150cm×50cm，采集頻率為120Hz。支持靜態(tài)平衡測(cè)試和動(dòng)態(tài)步態(tài)分析，該系統(tǒng)可測(cè)試受試者足底壓力中心（COP）的活動(dòng)軌跡與足底壓力分布等信息。

1.3實(shí)驗(yàn)方案

Zebris FDM-TR70L步態(tài)分析系統(tǒng)正常架設(shè)在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)分組標(biāo)準(zhǔn)將受試者分為低體力活動(dòng)水平組、高體力活動(dòng)水平組。受試者實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)內(nèi)無(wú)劇烈運(yùn)動(dòng)。

受試者需赤足站立在跑臺(tái)上，以4千米/小時(shí)的正常速度^[4]直線行走。在測(cè)試正式開(kāi)始前，每名受試者以自身喜好速度熱身行走5分鐘同時(shí)告知受試者注意事項(xiàng)，測(cè)試時(shí)受試者先以4千米/每小時(shí)速度行走1分鐘，采集1分鐘后穩(wěn)定行走的雙腳足底壓力數(shù)據(jù)30秒，連續(xù)采集兩次，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Zebris FDM-TR70L自帶的分析軟件處理采集到的數(shù)據(jù)，其可以采集到行走過(guò)程中的步態(tài)參數(shù)和足底壓力參數(shù)。步態(tài)參數(shù)有步長(zhǎng)、足偏角、步幅、步寬等；足底壓力參數(shù)有步態(tài)線長(zhǎng)度、峰值壓力、峰值壓強(qiáng)等，其根據(jù)組部解刨學(xué)原理，以跖骨中部和腰骨為界將足底劃分為前足、中足、后足３個(gè)區(qū)域。

使用SPSS26.0軟件對(duì)Zebris FDM-TR70L分析軟件中對(duì)整合后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用獨(dú)立樣本ｔ檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±SD）表示，顯著性水平 P＜0.05。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1行走過(guò)程中步態(tài)線參數(shù)比較

步態(tài)線是指在行走過(guò)程中從足跟觸地到前腳掌離開(kāi)地面階段足底壓力中心（Center Of Pressure）軌跡線的長(zhǎng)度，左右腳分別計(jì)算。從表2可知，低體力活動(dòng)水平組大學(xué)生在行走過(guò)程中的步態(tài)線長(zhǎng)度均高于高體力活動(dòng)水平組，左右步態(tài)線長(zhǎng)度存在顯著性差異。有研究^[5]表明，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生由于平時(shí)缺乏鍛煉，腳趾周圍肌肉力量薄弱，身體穩(wěn)定性降低，通過(guò)增加腳掌與地面的接觸面積來(lái)維持平衡，故導(dǎo)致步態(tài)線長(zhǎng)度長(zhǎng)于高體力活動(dòng)水平大學(xué)生。

2.2行走過(guò)程中COP偏移比較

COP偏移是指行走過(guò)程中足底壓力中心在前后和左右方向的偏移程度。從表3可知，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生行走過(guò)程中的COP前后變異和COP左右對(duì)稱與高體力活動(dòng)水平均存在顯著性差異。有研究表明可以用COP偏移去評(píng)估行走過(guò)程中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，偏移程度越小代表穩(wěn)定性越強(qiáng)^[6]。低體力活動(dòng)水平組無(wú)論在左右方向還還是前后方向的偏移程度均大于高體力活動(dòng)水平組，說(shuō)明低體力活動(dòng)水平大學(xué)生行走過(guò)程中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性減弱。

2.3行走過(guò)程中加載更改比較

加載更改時(shí)間是指足底壓力中心（COP）從足跟轉(zhuǎn)移到前掌的時(shí)間，由表4可知，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生的加載更改時(shí)間高于高體力活動(dòng)水平大學(xué)生，且具有顯著性差異。說(shuō)明在行走過(guò)程中低體力活動(dòng)水平大學(xué)生需要更多的時(shí)間去完成足底壓力中心的位置變換，需要花費(fèi)更多時(shí)間完成身體姿勢(shì)的改變及穩(wěn)定性維持。

2.4行走過(guò)程中腳掌足底壓力比較

由表4可知，低體力活動(dòng)水平組大學(xué)生在行走過(guò)程中的足底壓力均大于高體力活動(dòng)水平組，且低體力活動(dòng)水平和高體力活動(dòng)水平兩組之間存在顯著性差異。

2.5行走過(guò)程中三足區(qū)足底壓力比較

在行走過(guò)程中，整個(gè)足底被分為三個(gè)區(qū)域：前足、中足、足跟，共稱為三足區(qū)，由于三足區(qū)在行走過(guò)程中的分工不同，其所受到的足底壓力也是不同。從表五可知，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生前足、中足兩區(qū)的足底壓力明顯高于高體力活動(dòng)水平大學(xué)生，具有顯著性差異。足跟區(qū)的壓力峰值兩組之間無(wú)顯著性差異。壓力峰值是反映足底壓力分布的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其大小和部位可以從一定程度上反映足部的疲勞以及足部損傷的風(fēng)險(xiǎn)^[7]。

2.6行走過(guò)程中三足區(qū)足底壓強(qiáng)比較

足底壓強(qiáng)是指是指單位面積內(nèi)的足底壓力大小，單位為N/cm²。用三足區(qū)的最大力值除以三足區(qū)的受力面積，即可都得到三足區(qū)的壓強(qiáng)峰值。其可直觀反映行走過(guò)程的足底壓力分布規(guī)律。由表6可知低體力活動(dòng)水平大學(xué)生在行走過(guò)程中足部承載局部更高的壓強(qiáng)峰值。前足、中足的壓強(qiáng)峰值結(jié)果在低體力活動(dòng)水平組和高體力活動(dòng)水平組之間具有顯著性差異，足跟部分壓強(qiáng)峰值兩組之間無(wú)顯著性差異。

3 討論

低體力活動(dòng)水平大學(xué)生與高體力活動(dòng)水平大學(xué)生，正常速度行走中足底壓力呈現(xiàn)出不同的分布規(guī)律，這可能與大學(xué)生的體力活動(dòng)水平有關(guān)，體力活動(dòng)水平影響著人們的肌肉骨骼力量^[8]，也從另一方面影響著人們的健康。本文在研究過(guò)程中采用足底壓力中心（COP）與足底壓力和足底壓強(qiáng)等指標(biāo)結(jié)合研究，可以為不同體力活動(dòng)水平大學(xué)生足底壓力分布規(guī)律提供更充分的說(shuō)明，也可了解不同體力活動(dòng)水平大學(xué)生的足部功能及預(yù)測(cè)損傷風(fēng)險(xiǎn)，為在運(yùn)動(dòng)中和生活中提供參考。

有研究表明身體功能受損后，行走時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常步態(tài)，影響人體的日常生活能力^[9]。經(jīng)常進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)可以改善人的異常步態(tài)模式，朱娟通過(guò)懸吊力量訓(xùn)練有效的提高了腦卒中術(shù)后患者平衡能力以及身體穩(wěn)定性，提高了其步行功能。^[10]有研究^[11]指出定期進(jìn)行八段錦可以增強(qiáng)下肢穩(wěn)定性，改善行走功能，降低了異常步態(tài)的發(fā)生率。而本文中的低體力活動(dòng)水平大學(xué)生由于缺乏日常體育鍛煉，肌肉骨骼力量以及身體功能低于經(jīng)常參加體育鍛煉的高體力活動(dòng)水平大學(xué)生，導(dǎo)致在其行走過(guò)程中的足底壓力呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律。

有研究表明，缺乏體育鍛煉的任肌肉力量和本體感覺(jué)等身體功能減弱，導(dǎo)致人體平衡能力和穩(wěn)定性降低^[12]。從COP的偏移程度，可以分析出低體力活動(dòng)水平大學(xué)生在行走過(guò)程中的穩(wěn)定性低于高體力活動(dòng)水平大學(xué)生，結(jié)合步態(tài)線分析，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生通過(guò)增加腳掌與地面接觸面積增加行走過(guò)程中的身體穩(wěn)定性^[13]，而維持正常的行走。低體力活動(dòng)水平大學(xué)生的加載更改時(shí)間明顯高于高體力活動(dòng)水平，說(shuō)明低體力活動(dòng)水平大學(xué)生在行走時(shí)重心的轉(zhuǎn)移需要更多的時(shí)間進(jìn)行身體姿勢(shì)的調(diào)節(jié)來(lái)維持身體的穩(wěn)定性，也表明低體力活動(dòng)水平大學(xué)生行走過(guò)程中的穩(wěn)定性降低。低體力活動(dòng)水平大學(xué)生行走過(guò)程中的COP偏移程度和老年人相似，其偏移程度已嚴(yán)重超出本年齡階段^[14]，而COP偏移程度又與人體的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性息息相關(guān)，說(shuō)明處在青年時(shí)期的大學(xué)生的姿勢(shì)穩(wěn)定控制能力和老年人幾乎接近，衰老會(huì)對(duì)低體力活動(dòng)大學(xué)生的姿勢(shì)控制能力影響逐漸加深，缺乏體力活動(dòng)和衰老的雙重作用導(dǎo)致此類人群在老年時(shí)期的行走功能和姿勢(shì)控制能力大大受限。因此，應(yīng)提高大學(xué)生人群對(duì)缺乏體力活動(dòng)的重視程度，減少缺乏體力活動(dòng)和衰老對(duì)身體功能的負(fù)面影響。

低體力活動(dòng)水平大學(xué)生在行走過(guò)程中承受著更高的足底壓力，增加了足部損傷風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)不同體力活動(dòng)水平大學(xué)生行走過(guò)程中三足區(qū)的壓力峰值和壓強(qiáng)峰值分析，說(shuō)明在行走過(guò)程中，低體力活動(dòng)水平大學(xué)生前足和中足區(qū)承受著較大的負(fù)荷和壓力刺激，足底壓力分布不均可能也是導(dǎo)致異常步態(tài)產(chǎn)生的原因之一，前腳掌和中足部分會(huì)更早表現(xiàn)疲勞，大大增加了前腳掌和中足部分的損傷風(fēng)險(xiǎn)。前腳掌和中足長(zhǎng)期承受過(guò)大的負(fù)荷，極易造成身體其它部位的功能代償，從而產(chǎn)生異常步態(tài)^[15]。

4 結(jié)論

低體力活動(dòng)水平大學(xué)生在日常生活中與高體力活動(dòng)水平大學(xué)生存在穩(wěn)定性差異，此項(xiàng)差異可能在運(yùn)動(dòng)后更加明顯，更容易造成足部損傷以及疲勞。在青年時(shí)期身體穩(wěn)定性指標(biāo)就低于高體力活動(dòng)的同年齡段人群，隨著年齡的增長(zhǎng)，在老年時(shí)期的低體力活動(dòng)水平和高體力活動(dòng)水平同年齡段人群的身體穩(wěn)定性差距更加明顯，增加了跌倒風(fēng)險(xiǎn)，所以在青年時(shí)期的低體力活動(dòng)水平大學(xué)生要經(jīng)常進(jìn)行體育鍛煉，不斷縮小與高體力活動(dòng)水平人群的身體功能差距，減少異常步態(tài)和足底疲勞以及下肢損傷的發(fā)生率。

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