湯運(yùn)啟， 秦　蕾， 徐嬌萍， 王幽幽

(1.陜西科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安　710021； 2.總后勤部軍需裝備研究所， 北京　100082)

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搖擺鞋和慢跑鞋對(duì)足底壓力分布影響的對(duì)比研究

湯運(yùn)啟1， 秦蕾2， 徐嬌萍1， 王幽幽1

(1.陜西科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安710021； 2.總后勤部軍需裝備研究所， 北京100082)

摘要：采用Novel pedar-X鞋墊式足底壓力測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)10名女大學(xué)生穿著搖擺鞋和普通慢跑鞋兩種狀態(tài)下分別進(jìn)行足底壓力測(cè)試.對(duì)比分析峰值壓強(qiáng)、峰值壓力/體重、足底接觸面積、壓強(qiáng)-時(shí)間積分等測(cè)試指標(biāo)的差異.通過(guò)對(duì)比分析得出以下結(jié)論：(1)搖擺鞋和普通慢跑鞋的足底壓力的各個(gè)測(cè)量指標(biāo)分析表明，在腳趾區(qū)搖擺鞋的各項(xiàng)指標(biāo)占整足的比重均大于普通慢跑鞋.(2)搖擺鞋和普通慢跑鞋足底分區(qū)的研究結(jié)果表明各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)分別在T1、T2-5、M2-3、MF等區(qū)域存在顯著差異.

關(guān)鍵詞：搖擺鞋； 慢跑鞋； 足底壓力分布

0引言

眾所周知，穿鞋不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致足部變形甚至發(fā)生

病變，特別是愛(ài)穿高跟鞋的女性產(chǎn)生足部疾病的原因常常與長(zhǎng)時(shí)間穿高跟鞋或者不合腳的鞋有關(guān).足底壓強(qiáng)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致足底潰瘍、應(yīng)力性骨折、足底筋膜炎、足跟骨刺、跖骨痛等[1,2].人體在行走時(shí)足底前掌負(fù)重過(guò)大會(huì)導(dǎo)致跖骨應(yīng)力性骨折和跖骨痛，這在愛(ài)好運(yùn)動(dòng)的人群特別是跑步愛(ài)好者中時(shí)常發(fā)生，導(dǎo)致這些傷害的一個(gè)潛在原因就是足底前掌區(qū)域局部壓力過(guò)大，因此減少此區(qū)域的足底壓力可能是比較有效的改善手段[3,4].

圖1　搖擺鞋

研究發(fā)現(xiàn)改變鞋子的設(shè)計(jì)可以顯著改變足底特定區(qū)域的壓力[5].如圖1所示的搖擺鞋，其鞋底底面形狀在前后方向呈弧線彎曲，在足底中部與地面接觸，這和普通慢跑鞋的觸地方式十分不同.

據(jù)廠家介紹，搖擺鞋具有運(yùn)動(dòng)中自由搖擺，幫助人體減肥、塑身、瘦腿、提臀、矯正身姿、減少膝蓋腰部壓力功能.它可以強(qiáng)化肌肉神經(jīng)系統(tǒng)，減少踝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)等行走時(shí)引起的損傷.搖擺鞋可以有效減少健康人群和患有跖骨痛的病患人群在行走時(shí)足底前掌區(qū)域的負(fù)荷，這方面已有相關(guān)報(bào)道[6-13]，但是這些研究論文關(guān)注的焦點(diǎn)在于搖擺鞋對(duì)人體下肢動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和下肢肌肉活動(dòng)的影響.目前，搖擺鞋在行走時(shí)對(duì)足底壓力的影響尚未見(jiàn)報(bào)道，為進(jìn)一步探究搖擺鞋對(duì)足底壓力分布的影響，本論文通過(guò)測(cè)試人體穿著搖擺鞋和普通慢跑鞋的各種足底壓力參數(shù)，分析搖擺鞋和普通慢跑鞋在人體行走時(shí)的差異，為評(píng)判搖擺鞋的功能提供科學(xué)依據(jù).

1試驗(yàn)部分

1.1　試驗(yàn)對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)的受試者為10名在校女大學(xué)生，年齡為(22.9±0.3)歲，身高為(156.4±3.6)cm,體重為(49.5±5.0)kg，BMI指數(shù)為(20.5±1.4)，鞋碼均為法國(guó)碼37號(hào)，并且要求所有的受試者足部無(wú)病史，下肢無(wú)傷殘史，理解本試驗(yàn)意圖并簽署同意書(shū).

1.2　試驗(yàn)儀器

(1)德國(guó)Novel pedar-X鞋墊式足底壓力測(cè)試系統(tǒng)，所采用壓力鞋墊的鞋碼大小根據(jù)受試者鞋碼選擇法碼37號(hào)，厚度為1.2 mm，采樣頻率為100 Hz，此系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)記錄動(dòng)態(tài)足底壓力的變化情況.

(2)英派斯跑步機(jī)，型號(hào)為Sierra501，用于控制受試者的行走速度，以減少實(shí)驗(yàn)中由于行走速度帶來(lái)的誤差.

1.3　試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)分析

采用德國(guó)Novel pedar-X足底壓力分析測(cè)試系統(tǒng)，受試者分別穿著搖擺鞋和普通慢跑鞋以 2.5 km/h 的速度在跑步機(jī)上進(jìn)行足底壓力測(cè)試.

為便于數(shù)據(jù)分析，將足底分為T(mén)1(大拇趾區(qū))、T2-5(第2-5腳趾區(qū))、M1(第1跖骨區(qū))、M2-3(第2-3跖骨區(qū))、M4-5(第4-5跖骨區(qū))、MF(足弓區(qū))、H(足后跟區(qū))七個(gè)區(qū)，分區(qū)情況如圖2所示.

本試驗(yàn)分析的足底壓力參數(shù)有峰值壓力、峰值壓強(qiáng)、足底接觸面積、壓強(qiáng)-時(shí)間積分等.足底接觸面積是指定區(qū)域在一次測(cè)量中壓力所分布的面積大小[4].壓強(qiáng)-時(shí)間積分反映足底壓強(qiáng)的大小和累計(jì)時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)分析它可以了解在相同時(shí)間內(nèi)地面反作用力對(duì)足底的累積影響效應(yīng)，從而判斷鞋子對(duì)人體的影響情況[5].對(duì)采集的數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件SPSS17.0進(jìn)行分析，以得出搖擺鞋和普通慢跑鞋在足底壓力方面的差異性.

圖2　足底分區(qū)

2結(jié)果與討論

2.1　峰值壓力/體重

由表1可知，在步行速度相同的情況下，搖擺鞋和普通慢跑鞋的足部峰值壓力分布不同，兩者相比，在T1前者增加12.64%；T2-5前者增加15.45%；M1(第1跖骨區(qū))前者下降14.91%；在M2-3前者下降13.33%；M4-5前者下降4.97%；MF前者增加7.64%；H前者下降24.67%.

表1　峰值壓力與體重的比值

2.2　峰值壓強(qiáng)

由表2可知，在步行速度相同的情況下，搖擺鞋和普通慢跑鞋的足部峰值壓強(qiáng)分布不同，兩者相比，在T1前者增加3.79%；T2-5前者增加21.61%；M1前者下降30.88%；在M2-3前者下降10.93%；M4-5前者下降14.77%；MF前者下降8.37%；H前者下降52.85%.

表2　峰值壓強(qiáng)　　　　　　kPa

2.3　足底接觸面積

由表3可知，搖擺鞋和普通慢跑鞋的足部接觸面積分布不同，兩者相比，從整足來(lái)看，前者增加2.55%；從各個(gè)分區(qū)來(lái)看，T1前者增加3.40%；T2-5前者增加5.50%；M1前者減少0.93%；在M2-3前者減少1.67%；M4-5前者減少2.74%；MF前者增加4.92%；H前者減少1.29%.

表3　接觸面積　　　　　　cm2

2.4　壓強(qiáng)-時(shí)間積分

由表4可知，在步行速度相同的情況下，搖擺鞋和普通慢跑鞋的足部壓強(qiáng)-時(shí)間積分分布不同，兩者相比，從整足來(lái)看，前者減少24.06%；從各個(gè)分區(qū)來(lái)看，T1前者增加7.10%；T2-5前者增加27.69%；M1前者減少34.17%；在M2-3前者增加0.95%；M4-5前者減少12.04%；MF前者增加15.31%；H前者減少14.62%.

表4　壓強(qiáng)-時(shí)間積分 　　　kPa·s

2.5　足底分區(qū)相關(guān)性分析

本文重點(diǎn)研究的是搖擺鞋和普通慢跑鞋對(duì)足底壓力的分布影響.基于這一點(diǎn)，有必要對(duì)兩種鞋在足部各區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析.相關(guān)性分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示.Pearson簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)r具有如下性質(zhì)：當(dāng)-1≤r≤1時(shí)，r的絕對(duì)值越大，表明兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度越強(qiáng)；當(dāng)0

由表5可知，搖擺鞋和普通慢跑鞋的峰值壓力足底各個(gè)區(qū)均不存在顯著差異；峰值壓強(qiáng)在T2-5、M2-3存在高度顯著差異，其他區(qū)不存在顯著差異；足底接觸面積在T1存在高度顯著性差異，M2-3存在顯著性差異，其他各個(gè)區(qū)均不存在顯著差異；壓強(qiáng)-時(shí)間積分在T2-5存在顯著差異，其他區(qū)域不存在顯著差異.

表5　搖擺鞋與慢跑鞋的相關(guān)性

注：*表示在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**表示在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān).

3結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)搖擺鞋和普通慢跑鞋足底壓力等測(cè)試指標(biāo)的研究，結(jié)果表明各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)分別在T1、T2-5、M2-3、MF區(qū)域存在顯著差異.

(2)搖擺鞋和普通慢跑鞋的足底壓力的各個(gè)測(cè)量指標(biāo)分析表明，在腳趾區(qū)(T1、T2-5)和中足區(qū)(MF)搖擺鞋的各項(xiàng)指標(biāo)占整足的比重均大于普通慢跑鞋.而在前掌區(qū)(M1、M2-3、M4-5)和后跟區(qū)(H)的各項(xiàng)指標(biāo)均有不同程度的降低.

參考文獻(xiàn)

[1] Burnfield J M,Few C D,Mohamed O S,et al.The influence of walking speed and footwear on plantar pressures in older adults[J].Clin Biomech,2004,19(1):78-84.

[2] Morag E,Cavanagh P R.Structural and functional predictors of regional peak pressures under the foot during walking[J].J.Biomech,1999,32:359-370.

[3] Bardelli M.Definition and classification of metatarsalgia[J].Foot Ankle Surg,2003,9:79-85.

[4] Nagel A,Fernholz F,Kibele C,et al.Long distance running increases plantar pressures beneath the metatarsal heads:A barefoot walking investigation of 200 marathon runners[J].Gait Posture,2008,27:152-155.

[5] Van Schie C,Ulbrecht J S,Becker M B,et al.Design criteria for rigid rocker shoes[J].Foot Ankle Int,2000,21(10):833-44.

[6] Postema K,Burm P E,Zande M E,et al.Primary metatarsalgia:The influence of a custom moulded insole and a rockerbar on plantar pressure[J].Prosthet Orthot Int,1998,22:35-44.

[7] Schaff P S,Cavanagh P R.Shoes for the insensitive foot:The effect of a rocker bottom shoe modification on plantar pressure distribution[J].Foot Ankle,1990,11:129-140.

[8] Brown D,Wertsch J J,Harris G F,et al.Effect of rocker soles on plantar pressures[J].Arch Phys Med Rehabil,2004,85:81-86.

[9] Fuller E,Schroeder S,Edwards J.Reduction of peak pressure on the forefoot with a rigid rocker-bottom postoperative shoe[J].J.Am Podiatr Med Assoc,2001,91:501-507.

[10] Kavros S,Van Straaten M,Coleman Wood K,et al.Forefoot plantar pressure reduction of off-the-shelf rocker bottom provisional footwear[J].Clin Biomech,2011,26:778-782.

[11] Praet S F,Louwerens J W.The influence of shoe design on plantar pressures in neuropathic feet[J].Diabetes Care,2003,26:441-445.

[12] Boyer K A,Andriacchi T P.Changes in running kinematics and kinetics in response to a rockered shoe intervention[J].Clin Biomech,2009,24:872-876.

[13] Sobhani S,Hijmans J,Vanden Heuvel E,et al.Biomechanics of slow running and walking with a rocker shoe[J].Gait Posture,2013,38(4):998-1 004.

[14] 宇傳華．Excel統(tǒng)計(jì)分析與電腦實(shí)驗(yàn)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009：162-163．

[15] 陳勝可．SPSS統(tǒng)計(jì)分析從入門(mén)到精通[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2013：210-213．

【責(zé)任編輯：蔣亞儒】

Comparative study of plantar pressure distribution

on unstable shoes and running shoes

TANG Yun-qi1， QIN Lei2， XU Jiao-ping1， WANG You-you1

(1.College of Resources and Environment， Shaanxi University of Science & Technology， Xi′an 710021， China； 2.Quartermaster Equipment Institute of the General Logistics Department， Beijing 100082，China)

Abstract:In this paper,10 female college students were participated in this study,planter pressure were tested under the condition of wearing unstable shoes and running shoes by using Novel pedar-X insole system.The parameters of peak pressure,ratio of max force and body weight,contact area and pressure time integral were analyzed with similarities and differences.Conclusions were the followings:(1)Each index of plantar pressure was analyzed and showed that every index accounts for the whole foot of unstable shoes were more than ordinary running shoes in the toe area.(2)Compared with the ordinary running shoes, each biomechanical parameter of unstable shoes with running shoes had significant difference only on the zone of T1,T2-5,M2-3 and MF.

Key words:unstable shoes； running shoes； plantar pressure distribution

中圖分類號(hào)：TS943.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-5811(2016)01-0037-03

作者簡(jiǎn)介:湯運(yùn)啟(1980-)，男，河南商丘人，副教授，研究方向：鞋靴結(jié)構(gòu)與功能、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

基金項(xiàng)目：陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目(15JK1092)； 國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(201510708158)

收稿日期:*2015-10-25