徐苗苗 李靜先 王琳

1上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（200438）

2渥太華大學(xué)健康學(xué)院人體運(yùn)動(dòng)科學(xué)系

在現(xiàn)代女性的日常工作和生活中，穿高跟鞋是一種常見(jiàn)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋的女性具有較強(qiáng)的異性吸引力[1]，且隨著鞋跟高度的增加，異性更樂(lè)意為之提供幫助[2]。然而，長(zhǎng)時(shí)間穿著高跟鞋會(huì)引起行動(dòng)不便及足部疼痛[3]。研究證明，較平底鞋，穿高跟鞋容易引起急性損傷[3-5]。美國(guó)足科協(xié)會(huì)一項(xiàng)調(diào)查稱，在2002～2012年10年間，國(guó)家電子損傷監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)顯示，共發(fā)生了3294例高跟鞋損傷患者，占所有損傷案例的0.0732%，其中，年輕女性損傷率較高，最容易發(fā)生的損傷類型為足、踝處的扭傷和拉傷[5]。澳大利亞維多利亞市一項(xiàng)調(diào)查稱，在2006～2010年4年間，穿著高跟鞋引起損傷的案例有240例。其中，踝關(guān)節(jié)是損傷多發(fā)部位[3]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期穿著高跟鞋易引起骨骼肌肉系統(tǒng)的慢性損傷。穿高跟鞋增大了腰屈肌及豎棘肌活動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致腰肌勞損和下腰痛問(wèn)題[6，7]，同時(shí)導(dǎo)致膝彎曲角度及膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)的壓力增大，進(jìn)而引發(fā)膝關(guān)節(jié)退行性病變[8]。在穿高跟鞋行走時(shí)，踝關(guān)節(jié)外旋和跖屈增大，踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶松弛，增加了踝關(guān)節(jié)扭傷的風(fēng)險(xiǎn)[9]。研究表明，長(zhǎng)期穿高跟鞋還與足弓塌陷[10]，骨量下降等存在高相關(guān)性[11]。因此從健康角度出發(fā)，有必要使人們了解穿著高跟鞋對(duì)人體的潛在危害，指導(dǎo)其正確穿著高跟鞋，以避免急性和慢性損傷的發(fā)生。此外，穿著高跟鞋行走而出現(xiàn)的潛在性危害與其下肢運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)變化有著密切的關(guān)系[12]。

因此，本文通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于穿著高跟鞋走路對(duì)人體下肢生物力學(xué)特征影響的研究，探討穿著高跟鞋行走時(shí)，人體的步態(tài)、平衡和姿勢(shì)調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而為女性正確穿著高跟鞋和制鞋者設(shè)計(jì)更加安全舒適的高跟鞋提供建議。

1 高跟鞋的分類

1.1 按高度分類

根據(jù)鞋跟高度，可以將高跟鞋分為3類：低跟（3.0～4.0 cm）、中跟（4.0～7.0 cm）和高跟（7.0～10.0 cm ）[7，13-17]。中跟在舒適度方面優(yōu)于高跟。研究發(fā)現(xiàn)，穿4 cm中跟走路時(shí)，足底壓力和壓力中心（center of pressure，COP）的活動(dòng)范圍與穿平底鞋相比沒(méi)有顯著差異；但穿10 cm高跟走路時(shí)，COP活動(dòng)范圍顯著增加[13]，第1跖骨頭處的負(fù)載率顯著增加，第5跖骨頭處的負(fù)載率顯著減小，這容易引發(fā)拇外翻等足部疾病[18]。

1.2 按鞋跟粗細(xì)分類

根據(jù)鞋跟底面積，可以將高跟鞋分為2類：細(xì)跟（1.2×1.2 cm左右）和粗跟（2.2×3.5 cm左右）[19，20]。鞋跟底面積影響足底壓力分布。有研究發(fā)現(xiàn)，與粗跟相比，穿細(xì)跟走路或慢跑時(shí)，會(huì)顯著增大前腳掌以及大拇腳趾處的壓力[19]。此外，鞋跟底面積會(huì)影響COP活動(dòng)范圍。有研究發(fā)現(xiàn)，穿細(xì)跟高跟鞋走路，增加了COP的變化范圍，使COP向足內(nèi)側(cè)和足后方向偏移，導(dǎo)致足中部和足后部足底壓力和接觸面積增加，這樣是為了增加支撐面積。穿高跟鞋引起的COP活動(dòng)范圍變化，可能會(huì)增加關(guān)節(jié)力矩和肌肉活動(dòng)，而長(zhǎng)期的關(guān)節(jié)肌肉緊張可能會(huì)引起下肢關(guān)節(jié)肌肉的勞損[19，20]。因此，如果工作要求穿高跟鞋，應(yīng)優(yōu)先選擇粗跟中跟鞋，以減小足部不適，保持身體平衡。

2 高跟鞋對(duì)步態(tài)的影響

步態(tài)是指人體步行時(shí)的姿態(tài)，人體通過(guò)髖、膝、踝、足趾的一系列連續(xù)活動(dòng)，使身體沿著一定方向移動(dòng)。步行是周期性動(dòng)作，一個(gè)步態(tài)周期可分為支撐時(shí)相和擺動(dòng)時(shí)相。當(dāng)一側(cè)下肢進(jìn)入支撐時(shí)相，另側(cè)下肢尚未離地，兩下肢同時(shí)負(fù)重稱為雙支撐期，支撐時(shí)相的其他時(shí)間為單支撐期[21]。人體在行走過(guò)程中，單支撐時(shí)相占步態(tài)周期的比例越高，表明人體下肢肌肉活動(dòng)性越強(qiáng)；反之，如果雙支撐時(shí)相步態(tài)周期的比例增加，說(shuō)明下肢肌肉的活動(dòng)性下降[22]。研究發(fā)現(xiàn)，與平底鞋相比，穿著高跟鞋改變了正常走路的時(shí)空參數(shù)，如增加了雙支撐時(shí)間，減小了步速、步長(zhǎng)和步寬[23，24]。這種減小步長(zhǎng)，延長(zhǎng)雙支撐時(shí)間是一種為達(dá)到身體平衡的自我調(diào)節(jié)策略[23]。

2.1 穿高跟鞋對(duì)髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時(shí)，在矢狀面內(nèi)，骨盆前傾[25]。也有研究認(rèn)為，穿8 cm以下高跟鞋走路時(shí)，髖關(guān)節(jié)的前屈角度沒(méi)有發(fā)生顯著變化[26]。在額狀面內(nèi)，髖關(guān)節(jié)的最大外展力矩增加[27]，而Kerrigan等[8]沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異。在水平面內(nèi)，繞著垂直軸，髖有輕微內(nèi)旋[25]。髖關(guān)節(jié)處引起的生物力學(xué)變化較少，沒(méi)有膝踝關(guān)節(jié)顯著。

2.2 穿高跟鞋對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時(shí)，在矢狀面內(nèi)，膝關(guān)節(jié)屈曲[28]，并且隨著鞋跟高度增加，彎曲角度增加[14]。研究發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋引起身體質(zhì)心（center of mass，COM）向前上方移動(dòng)，膝關(guān)節(jié)屈曲是維持身體平衡的代償機(jī)制[25]。而屈膝使髕韌帶處于緊張狀態(tài)，這增加了股髕關(guān)節(jié)和股脛關(guān)節(jié)的壓力，易導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛和關(guān)節(jié)退行性變化[29]，與高跟鞋相比，穿中跟鞋可減少股髕關(guān)節(jié)處的壓力[30]。此外，膝關(guān)節(jié)保持屈曲位，使膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍也顯著減小[31]，下肢關(guān)節(jié)僵硬度（joint stiffness）增加[32]，而經(jīng)歷過(guò)關(guān)節(jié)整形手術(shù)的患者步態(tài)中，同樣存在關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍減小的現(xiàn)象[33]。這說(shuō)明穿高跟鞋走路，步態(tài)受到限制，而穿中跟鞋可緩解這 種 步 態(tài) 限 制[15，31，34]。穿高跟 鞋 走 路 時(shí) ，身體質(zhì)量（weight of body）壓在膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)，使膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)腔壓力增大。額狀面內(nèi)，膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩增加[27，35]，導(dǎo)致其外側(cè)的肌肉活動(dòng)代償性增加，進(jìn)一步導(dǎo)致股脛關(guān)節(jié)壓力增加[29]。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩增大會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)側(cè)腔功能退化[36]。膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的部位在內(nèi)側(cè)腔多于外側(cè)，女性發(fā)病率是男性的兩倍，并且容易雙側(cè)發(fā)病[37]。穿高跟鞋走路時(shí)，在水平面內(nèi)，繞著垂直軸，膝關(guān)節(jié)有輕微內(nèi)旋[25]。從健康角度出發(fā)，建議女性應(yīng)盡量減少穿高跟鞋的次數(shù)。

2.3 穿高跟鞋對(duì)踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時(shí)，在矢狀面內(nèi)，踝關(guān)節(jié)跖屈[28]，其正常活動(dòng)范圍[15]和峰值跖屈力矩減小[35，38]。Simonsen 等[35]認(rèn)為，踝關(guān)節(jié)跖屈位，小腿三頭肌肌束長(zhǎng)度和跟腱力臂縮短，地面反作用力的矢量更加靠近踝關(guān)節(jié)中心，減少了對(duì)跖屈力矩的需求。隨著鞋跟高度增加，在額狀面內(nèi)，踝關(guān)節(jié)外翻力矩增加[27]，這會(huì)增大膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)壓力。在水平面內(nèi)，繞著垂直軸，踝關(guān)節(jié)有輕微內(nèi)旋[25]，使踝關(guān)節(jié)位置不正，距下關(guān)節(jié)活動(dòng)度減少[34]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，踝關(guān)節(jié)跖屈和外旋力矩增加，這一變化也會(huì)加大膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)負(fù)載[27]。因此長(zhǎng)期穿著高跟鞋，尤其是鞋跟較高的高跟鞋，可能會(huì)增加膝內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)退行性變化的風(fēng)險(xiǎn)。此外，經(jīng)常穿高跟鞋的人踝關(guān)節(jié)跖屈力矩和外旋力矩增加，背屈和內(nèi)旋減少。因此，經(jīng)常穿高跟鞋的人可能在踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻方向存在一定的功能障礙，研究建議經(jīng)常穿著高跟鞋的人（每周6次以上，每次5小時(shí)以上走路）應(yīng)當(dāng)在踝關(guān)節(jié)背屈和內(nèi)旋方向做一些深度的踝關(guān)節(jié)牽拉運(yùn)動(dòng)，以提高踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[39]。

3 高跟鞋對(duì)平衡能力的影響

人體在站立或行走時(shí)，為了防止跌倒，通過(guò)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)協(xié)調(diào)來(lái)控制身體平衡。當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，比如穿鞋高度增加、負(fù)重等，會(huì)使身體不穩(wěn)定性增加。研究發(fā)現(xiàn)，與穿平底鞋相比，穿高跟鞋行走時(shí)，身體質(zhì)心（center of mass，COM）活動(dòng)范圍在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)顯著增加[40]，提示穿高跟鞋導(dǎo)致了身體的不平衡，影響了人體的姿勢(shì)控制穩(wěn)定性，增加跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。研究證明，鞋跟高度和穿鞋經(jīng)歷對(duì)身體平衡控制均有一定程度的影響[24，41]。

3.1 鞋跟高度對(duì)平衡的影響

隨高跟鞋高度增加，人體平衡能力降低。當(dāng)穿著鞋跟高度＞4.5 mm時(shí)，矢狀面內(nèi)的靜態(tài)平衡開(kāi)始受到損失[6]。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于穿平底鞋，年輕女性穿著7 cm高跟鞋進(jìn)行睜眼或閉眼站立靜態(tài)平衡測(cè)試時(shí)，COP擺動(dòng)距離的變異顯著增加，尤其閉眼測(cè)試時(shí)，COP在內(nèi)外方向的擺動(dòng)幅度顯著增大，表明高跟鞋對(duì)靜態(tài)平衡能力產(chǎn)生影響[42]。Hapsari等[41]對(duì)高跟鞋穿著者進(jìn)行兩項(xiàng)站立平衡測(cè)試，其一，穩(wěn)定極限測(cè)試（limit of stability，LOS），要求受試者在雙腳不動(dòng)的情況下，完成不同方向的軀干擺動(dòng)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，身體重心（center of gravity，COG）變化速度減慢，說(shuō)明身體移動(dòng)速度較慢，姿勢(shì)控制能力下降；其二，對(duì)高跟鞋穿著者進(jìn)行感覺(jué)組織測(cè)試（sensory organisation test，SOT），同樣要求受試者雙腳不動(dòng)，靜止站立，由測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)計(jì)算平衡得分，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，平衡得分下降。在同一研究中，Hapsari等[41]同時(shí)對(duì)高跟鞋穿著者進(jìn)行兩項(xiàng)功能活動(dòng)測(cè)試，其一，功能觸碰測(cè)試（functional reach，F(xiàn)R），要求受試者雙腳不動(dòng)，使受試者單手水平向前伸觸，記錄觸及到的最大距離，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，觸及長(zhǎng)度變短；其二，站起走（timed up and go，TUG）測(cè)試，記錄站起走實(shí)驗(yàn)完成時(shí)間，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，完成TUG測(cè)試的時(shí)間延長(zhǎng)。此外，Chien等[43]進(jìn)行穿高跟鞋跨越障礙物走路測(cè)試（crossing obstacle walking，CRW），檢驗(yàn)不同鞋跟高度對(duì)人體動(dòng)態(tài)平衡的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，當(dāng)跨越障礙物時(shí)，足到障礙物的距離減小，可能會(huì)導(dǎo)致跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加?？傊陨涎芯拷Y(jié)果表明，隨鞋跟高度增加，人體平衡能力和功能活動(dòng)能力下降。

3.2 穿鞋經(jīng)歷對(duì)平衡的影響

長(zhǎng)期穿著高跟鞋，對(duì)女性平衡控制能力存在一定影響。根據(jù)穿著高跟鞋的頻率，可以分為習(xí)慣性穿著高跟鞋者和不經(jīng)常穿著高跟鞋者。通常，將習(xí)慣性穿著高跟鞋者定義為：至少1年內(nèi)，每周穿著高跟鞋次數(shù)在2次以上，每天穿著時(shí)間在8小時(shí)以上；將不經(jīng)常穿著高跟鞋者定義為：每月穿著高跟鞋次數(shù)不超過(guò)2次，穿著史在2年以下[19，20]。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常穿著高跟鞋的人，COM 和 COP的活動(dòng)范圍較小[24]，說(shuō)明長(zhǎng)期穿著高跟鞋的女性平衡控制能力提高，尤其是在前后方向上的平衡能力改善顯著。Hapsari等[41]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常穿著高跟鞋的人，向前方向的平衡控制能力優(yōu)于不常穿高跟鞋的人，并且在前后方向的可控制的活動(dòng)范圍大于不常穿高跟鞋的人。但Xiong等[44]認(rèn)為，長(zhǎng)期穿著高跟鞋不會(huì)提高整體平衡能力，僅在前后方向平衡方面有優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)鞋跟高度大于7 cm時(shí)，前后方向的平衡控制優(yōu)勢(shì)消失。此外，研究認(rèn)為，不經(jīng)常穿高跟鞋者主要通過(guò)屈膝和踝關(guān)節(jié)背屈來(lái)調(diào)整身體重心的變化，而經(jīng)常穿高跟鞋者通過(guò)屈頸[28]、屈髖、伸膝和踝外翻[45]來(lái)調(diào)整身體重心的變化。

4 穿高跟鞋的神經(jīng)肌肉調(diào)控機(jī)制

人類的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)非常靈活，神經(jīng)肌肉不斷協(xié)調(diào)配合，即使在非常不利的條件下，也能避免跌倒，并能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。穿高跟鞋走路時(shí)，踝關(guān)節(jié)處于跖屈位，十分不穩(wěn)定。膝關(guān)節(jié)彎曲同時(shí)伴隨股四頭肌肌電活動(dòng)增強(qiáng)[35，46]，這有利于代償踝關(guān)節(jié)背屈減少及緩沖沖擊力[14，35]。穿高跟鞋走路會(huì)增加小腿肌肉做功。于亞光等[47]發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋走路時(shí)，腓腸肌和比目魚(yú)肌的肌電活動(dòng)頻率最為活躍。也有研究認(rèn)為，穿高跟鞋增加了比目魚(yú)肌、脛骨前肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)和腓骨長(zhǎng)肌的肌肉活動(dòng)度，表明踝關(guān)節(jié)周圍的肌肉發(fā)生了共激活，這會(huì)減少踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，使踝關(guān)節(jié)變得僵硬，目的是為了穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)[35，38，44]。

4.1 鞋跟高度影響肌肉活動(dòng)

Hapsari等[41]發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭、股外側(cè)肌和脛骨前肌的緊張度增大。在7cm時(shí)，最活躍的肌肉是腓腸肌內(nèi)側(cè)頭和外側(cè)頭；10 cm時(shí)，最活躍的肌肉是脛骨前肌和股外側(cè)肌。而且，隨著穿鞋高度增加，豎脊肌、頸部肌肉肌電增強(qiáng)[48]。這提示鞋跟增高，軀干和下肢肌肉活動(dòng)增加，可能增加軀干和小腿肌肉勞損的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 高跟鞋穿著經(jīng)歷影響肌肉活動(dòng)

有研究認(rèn)為，經(jīng)常穿高跟鞋的人整體肌肉做功較低，主要集中在腓腸肌內(nèi)側(cè)[44]。Hapsari等[41]研究發(fā)現(xiàn)，習(xí)慣穿高跟鞋的人主要通過(guò)增加腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的緊張度來(lái)調(diào)節(jié)身體姿勢(shì)；而不習(xí)慣穿高跟鞋者主要通過(guò)增加股外側(cè)肌、脛骨前肌、豎棘肌的緊張度來(lái)維持身體平衡，其腓腸肌內(nèi)側(cè)頭處的最大等張收縮較小。這說(shuō)明經(jīng)常穿高跟鞋的人更善于協(xié)調(diào)肌肉做功，采用了一種更加經(jīng)濟(jì)舒適的身體調(diào)節(jié)姿勢(shì)控制身體平衡，而不經(jīng)常穿高跟鞋的人則全身緊張。但是，長(zhǎng)期穿高跟鞋使腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌束收縮縮短，跟腱被拉長(zhǎng)、變硬，導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍減小[38]。跟腱肥大是對(duì)小腿三頭肌肌力增大的適應(yīng)現(xiàn)象[50]。長(zhǎng)期穿著同一雙鞋也會(huì)使局部受力部位處于高應(yīng)力狀態(tài)，容易加快肌肉勞損[50]。因此，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性選擇不同低粗跟高跟鞋輪替穿著。

5 小結(jié)與建議

總體而言，穿著高跟鞋站立或運(yùn)動(dòng)時(shí)，鞋跟高度、粗細(xì)及穿著經(jīng)歷將影響人體步態(tài)、平衡和姿勢(shì)控制。長(zhǎng)期穿著高跟鞋使關(guān)節(jié)活動(dòng)度降低，軀干和下肢肌肉緊張度增加，從而增加了關(guān)節(jié)疼痛和肌肉勞損的風(fēng)險(xiǎn)。而穿著鞋跟較高、較細(xì)的高跟鞋會(huì)增加大拇趾以及前腳掌處的壓力和COP的活動(dòng)范圍，增加足部不適和跌倒風(fēng)險(xiǎn)。因此從舒適和健康角度出發(fā)，建議女性平時(shí)少穿高跟鞋，如果由于工作要求或出席場(chǎng)合需要，應(yīng)選擇穿著5 cm左右的粗跟高跟鞋。由于長(zhǎng)期穿同一雙高跟鞋，局部受力部位長(zhǎng)期處在高應(yīng)力狀態(tài)，更容易引起肌肉勞損，因此，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性選擇不同低粗跟高跟鞋輪替穿著。此外，建議鞋類廠商設(shè)計(jì)生產(chǎn)粗跟的中等高度的鞋，以滿足女性對(duì)鞋類舒適健康方面的需求。