足底压力测量

足底压力测量（共7篇）

足底压力测量 篇1

引 言

随着时代的进步,人们对身体健康的不断重视,将有更多的人投入到体育锻炼中来,运动功能鞋将具有良好的市场前景,因此,对运动功能鞋的设计就提出了更高的要求。足底压力测量技术的进一步发展,将为运动功能鞋的设计提供更加科学的依据。

足底压力测量技术作为揭示人体“足-鞋”状态下的足底压力分布特征与模式的方法之一,为运动功能鞋的设计及制鞋工业带来了技术支持。目前很多健身鞋、减肥鞋以及运动功能鞋都是通过运用足底压力测量技术研究得到的成果。世界上许多著名运动功能鞋品牌,如耐克、锐步、阿迪达斯等都有自己专门的研究机构,在设计、开发专项运动功能鞋和个性化运动功能鞋时,对其进行运动学和动力学测试。国际运动医学会主席Kai-Ming Chan教授在2004年已指出:目前市场上的运动功能鞋、健身鞋的设计与开发几乎都离不开足底压力测量[1]。

1 足底压力测量技术的发展

1882年英国人Beely率先开始研究压力分布测量技术[1],但该技术真正快速发展始于20世纪50年代,而应用于足底的研究起步更晚些[2]。足底压力测量作为当今步态研究、足疾诊断和运动功能鞋设计等领域的支撑技术,其技术发展历经足印法、足底压力扫描器、测力板、测力台、压力鞋及压力鞋垫等阶段[3]。

足印法与足底压力扫描都是定性分析,足底受力的大小只能根据变形物质的形变形态及深浅或者图像的变化做大致的判定。足印法只能记录足底的压力峰值,测不出瞬时压力;足底压力扫描技术是在一块玻璃的两端安置光源,玻璃上放置橡胶等弹性垫,当脚踩在弹性垫后,由于光在玻璃内全反射,受压的弹性垫即可在玻璃下产生一清晰的足印象,影像的光强度正比于压力。足底压力扫描技术虽然可辨认高压力点,但灰度的均匀变化很难肉眼分辨。

测力板、测力台、压力鞋和压力鞋垫则是在换能器、传感器基础上发展起来的测试系统。测力板和测力台可以准确测量足或鞋底的压力及分布,但无法评定“足-鞋”界面的受力情况[4]。同时由于测力板和测力台的面积有限,通常只能测定人体站立或运动一步的压力参数,不利于动态研究。压力鞋和压力鞋垫则是将传感器安置在鞋和鞋垫中,由于鞋或鞋垫与足底贴服,因此它可以连续测定“足-鞋”界面压力的连续参数,并进行实施监测和反馈[5]。

目前在运动功能鞋研究中最常用的是测力板、测力台以及鞋垫式足底压力测量技术,其中鞋垫式足底压力测量技术可以根据研究需要,调整压力鞋垫的大小,并可以在不同种类的鞋子上进行测量。

2 足底压力测量技术在运动功能鞋领域的应用及进展

随着人们物质生活水平的提高,运动鞋已成为人类日常生活的必备品,人们对足部保健日趋重视,不再仅仅满足于运动鞋的装饰性,更加强调运动鞋的功能性。足底压力测量技术也已被用于鞋靴,尤其是运动功能鞋的设计与开发中。在国内,对运动功能鞋的研究也方兴未艾,有少数专门机构根据足底压力测量技术专门对运动功能鞋进行研究。

2.1 在“功能部件设计”中的应用及进展

国内外研究人员通过对测试者在穿不同运动功能鞋状态下,用足底压力测量技术测得的足底压力进行深入广泛的研究,试图通过足底压力分布状况,对功能部件进行设计,以强化其功能性。

2.1.1 鞋跟设计

Joanne R.E.[6]等运用压力鞋垫测量技术对受试者穿着不同高度鞋跟状态下的足底压力进行了测定,认为:鞋后跟高度是导致足底压力及其分布产生变化的主要原因,鞋跟高度和粗细对足底压力分布具有重要影响。运动功能鞋为了满足其功能的要求,通常都在鞋跟部位进行特别设计,因此鞋跟设计是运动功能鞋不容忽视的重要因素。

另外国内一些学者就鞋跟高度也做了一些研究,王立平等[1]通过运用Footscan测力平板对青年女性行走过程中,裸足、平底鞋、中跟鞋和高跟鞋的足底压力分布进行研究,结果发现:穿高跟鞋行走时足前掌受力明显增加,足跟受力减小;足底受力面积随鞋跟的增高而减小,鞋跟高度对足前区和足中区受力面积影响较大,因此在运动功能鞋设计过程中一定要依据足底压力分布特征进行设计以满足其功能的需求。

2.1.2 鞋底设计

预防或降低运动中发生损伤的措施在于合理设计鞋底。鞋底是人脚与地面之间的媒介,其主要作用是尽可能吸收或降低地面对人体的反作用力。鞋底设计的主要目的在于减小足底较大受力部位的受力或通过鞋底结构的特殊设计将足底各部分的压力进行重新分布,以减小足底局部的受力值。

Joanne R.E.[6]等人在运用压力鞋垫对穿着不同运动功能鞋正常行走状态下的足底压力进行分析,结果发现:运动功能鞋设计过程中鞋底的结构设计对足底压力的产生和分布起着不容忽视的作用;方廷[7]在对运用压力鞋垫测量技术测得的足底压力的研究中指出:鞋底的周边(后跟、中腰、前掌)向内10~15mm是受到摩擦最多的部位,传统波浪纹因其具备良好的止滑性和耐磨性,常常用在运动功能鞋的鞋底;G.Brizuela[8]等曾同时使用测力板和压力鞋垫两种足底压力测量技术对足球鞋的鞋底生物力学设计进行研究,结果发现:鞋底有13个凸起在提高成绩和防护方面的效果优于鞋底有14和15个凸起;另外陈福华[9]也曾利用测力板对测得的足底压力进行研究,通过获得的压力数据进行分析,发现在运动功能鞋鞋底的设计中,足弓悬空设计在一定程度上能够减少足弓区域的冲量,比足弓部无悬空鞋底设计要好。以上所有关于运动功能鞋鞋底设计的成果均是基于足底压力测量技术的基础之上,可见足底压力测量技术对指导运动功能鞋的鞋底设计起到了积极的作用。

2.2 在“运动功能鞋开发”中的应用及进展

鞋穿着是否舒适的一个重要标志就是脚的受力情况,而足底的压力是穿鞋行走时最重要的力学性能参量。代浩然、蔡宇辉[10]等采用德国Novel公司的Pedar鞋垫式足底压力测量系统,对穿着匡威、李宁、锐步和安踏4种慢跑鞋慢跑时的足底压力进行了测量,根据测量的数据对各款慢跑鞋的舒适性设计提出了参考意见;耐克在2004年推出了Nike Shox系列运动功能鞋,这款鞋是根据足底压力分布而设计的符合人体生物力学要求的运动产品,不仅具有气垫的缓冲、减压、减震作用,而且还能够提供推力;崔丽娜[11]应用比利时Rsscan公司研发的Footscan足底压力测试系统,测量了50名男青年在不同运动状态下的足底压力分布情况,结合足底压力数据、篮球运动的运动特点等进行综合分析,指出篮球鞋鞋底应具备稳定性、抗扭以及轻量化等功能。

2.3 在“运动功能鞋检测”中的应用及进展

刘静民、郑秀媛[12]等采用德国Novel公司的Pedar鞋垫式足底压力测量系统,对15名男运动员和10名女运动员分别穿着慢跑鞋、马拉松鞋和体操鞋进行不同速度下的足底压力测量,通过分析测得的足底压力数据,对不同运动功能鞋的减震性能进行了评价,同时还对不同运动功能鞋的舒适性进行了测试和评价。蔡宇辉[13]将足底压力分布测量、鞋底材料压缩测试及鞋内底曲线吻合度等方法相结合,不仅可以定量地分析慢跑鞋在不同运动速度下的缓冲减震功能,从而得出影响慢跑鞋鞋底功能的本质因素;而且证实了这种组合方法是对慢跑鞋缓冲减震性能进行检测的有效方法。陆毅琛等对穿运动功能鞋时足底压力的分布测量,揭示了现代运动功能鞋缓冲振动的基本力学特征。霍洪峰[14]等人利用足底压力测试系统和三维测力台相结合,对不同慢跑鞋的减震性能、足底压力进行了检测。

3 小 结

当前,功能研究是运动鞋研究的热点之一,而足底压力测量是当今运动功能鞋研究中使用最频繁的技术;随着新技术发展、新仪器的产生,足底压力研究必将推动运动功能鞋研究的进一步发展。

随着足底压力测量技术的不断发展和逐步深入,其指标和内容也会不断拓展,如静态和动态足底压力特征分析、足底各区域压力分布分析、特殊人群和特殊环境与压力分布的关系等,这些都为运动功能鞋的研发提供了技术支持。但各项研究的系统性和深度还不够,尤其是足底压力测量的各项指标在运动功能鞋中的具体应用研究还不多,还有很多课题值得进一步研究。

摘要：足底压力测量技术是研究穿鞋状态下足-鞋界面压力分布的必要手段。本文回顾了足底压力测量技术的发展历史,概述了足底压力测量技术在运动功能鞋的设计、功能开发和检测三个方面中的应用及发展。

关键词：运动功能鞋,足底压力,压力分布,测量技术

平足儿童足底压力分析与运动矫治 篇2

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

实验对象为13~14岁在校学生。采用足印法进行扁平足检测;并按比例法将平足儿童按轻度、重度分组, 另设1 0人对照组作为研究参照。

1.2 测试方法

1.2.1 先进行足印检测

根据足印将被检者分为正常足、轻度扁平足和重度扁平足。

正常足:内缘切线在足印最凹处的足弓空白区宽度M与最窄足印区宽度N比2:1及以上。

重度扁平足:足印空白区M与最窄区宽度N比为1:2以上。

轻度扁平足:足印空白区M与最窄区宽度N比介于正常足与重度扁平足之间。

1.2.2 使用比利时Footcan USB2平板式足底压力测试系统

将Footscan测力平板平放在地板上, 测力平板两边均铺上延长步垫, 被检者均脱去鞋袜, 并以平时正常步态行走, 测量3次动态的足底压力。

数据分析采用配套软件footscan SOFTWARE7.0, 分析时, 将第1~5趾骨、第1~5跖骨作为前掌区域。将足弓作为中足。将内侧和足跟外侧为足跟 (见图1) 。测量每个区域的接触面积、着地时相、峰力值、冲量等。

2 结果

测试结果足底各部接触面积、时相、冲量等均以整足百分比表达, 以消除各个受试者个体差异所致的误差, 即对足底各指标进行归一化处理, 从而更准确地反应各个指标的变化。

2.1 受试者基本情况

本次实验对象为在校小学生, 平均年龄1 3.7岁, 共测试1 6 0人。受试者足踝关节活动正常, 其测试与分组标准:足印足弓空白区宽度与足印最窄区宽度之比大于2∶1的为正常足, 本项目随机抽取1 0人作为实验对照;足印足弓空白区宽度与足印最窄区宽度之比小于1∶2的为严重平足, 实际检测记录5人;足印足弓空白区与足印最窄区宽度比介于正常足与重度扁平足之间, 为轻度扁平, 实际检测记录1 2人。分三组进行足底压力测量, 各组别基本情况见表1。其中重度平足组的体重和IBM明显高于对照组儿童 (p<0.05) , 提示足印测试可能与体重超重足底脂肪存积较多有关联 (见表1) 。

2.2 足底接触面积

从表2中可见, 在自然行走时, 轻度和重度扁平足儿童与正常足儿童足底各区域接触面积占全足掌的百分比存在显著差异。正常足在自然行走时, 其最大的接触面积为前掌, 而足弓的接触面积最小。但是, 扁平足儿童在正常行走时, 足底最大接触面积是前掌, 其次是足弓, 足跟的接触面积最小。

2.3 足底各部分冲量

自然行走状态下, 正常足的冲量大小顺序为前掌、后跟和足弓;扁平足的冲量大小顺序依次为前掌、后跟和足弓。两者大小排序无差异, 但轻度和重度扁平足儿童足弓和前掌所受冲量明显大于正常足儿童, p<0.05;后跟所受冲量则明显小于正常足儿童, p<0.05;且差异度随平足程度加大 (见表3) 。

3 讨论

本项目对13~14岁儿童正常足与扁平足的足底压力进行了分析, 结果轻度和重度扁平足儿童前掌和足后跟的接触面积均小于正常足儿童;而足弓区接触面积轻度和重度扁平足儿童均大于正常足儿童。轻度和重度扁平足儿童前掌和足弓所受冲量均大于正常足儿童, 而后跟所受冲量则小正常足儿童。这说明, 扁平足儿童足着地时压力中心更为密集, 足中部的着力控制不好, 其前掌和足弓所受的冲量也较正常足大。如果长期忽视, 可能会影响足部发育或导致各种不良情况发生, 需加强指导和运动矫治, 减少不利影响。

有研究资料表明, 在我国青少年中, 扁平足的发生率为2 5%~4 9%之间[2]。当人体站立时, 足部一般以跟结节、第一距骨小头、第二距骨小头着地, 此三点能够将身体达到最佳的平衡状态。并能够在任何平面上定出一个较好的固定平面[3]。而足弓能够有效保证足底神经和血管受压。此外, 足弓的弹性还可以减轻身体与地面作用时产生的压力, 进而保护内脏、大脑等免于受到震荡和冲击。而扁平足者, 韧带往往被动拉长, 主动收缩能力较差, 一旦长期站立、行走、活动时, 均会导致腰背部、腿部、颈部疼痛, 疲劳。[4]扁平足对胫距关节也会产生较大的影响, 其能够将踝关节面的总接触区域向外、向后移动[5], 这样, 整个接触面相对正常足会减少, 而导致平均压力增加[7]。也就是说, 对扁平足者, 更容易发生踝关节的退行性病变。

而对扁平足的干预, 可使用运动处方, 尤其是青少年的干预, 矫治效果更好。练习时, 扁平足者采用坐位, 将两腿并拢前伸, 保持平直, 脚趾交替做前伸和勾屈动作, 注意动作尽量做到极限状态并稍作保持。也可足跟踩地, 双脚练习足内翻、外翻和足的背屈;足趾收展、屈曲;随后将足跟离地, 做绷紧足尖练习。还可练习用足趾抓弹珠、足趾夹铅笔、足底滚动木棍、足背抬小铅球 (沙袋) 等。此外, 扁平足儿童在长时间行走后, 要注意通过按摩等方法, 促进韧带等恢复, 减轻疲劳。

摘要：目的:探讨儿童正常足与扁平足的足底压力差异, 为运动矫治提供参考。方法:对13～14岁在校小学生进行足印测量, 根据足印足弓空白区宽度将被检者分为正常足、轻度扁平足和重度扁平足, 采用足底压力分布测试系统对三组被检者足底压力进行测量。结果:轻度和重度扁平足儿童前掌和足后跟的接触面积均小于正常足儿童, p<0.05;而足弓区接触面积轻度和重度扁平足儿童均大于正常足儿童, p<0.05。轻度和重度扁平足儿童前掌和足弓所受冲量均大于正常足儿童, 而后跟所受冲量则小正常足儿童, p<0.05。结论:扁平足在着地时压力中心更为密集, 其足弓和前掌所受的冲量较大, 可通过足趾收展、屈曲练习或足趾抓弹珠、足趾夹铅笔、足背抬沙袋等运动锻炼进行矫治。

关键词：儿童,扁平足,足底压力,运动矫治

参考文献

[1]Fangweifei.Analysis on the feet-pressure between flat-foot and normal foot[J].Smart Materials and Intelligent Systems, 2011:149-153.

[2]Lange B, Chipchase L, Evans A, et al.The effect of low-Dye taping on plantar pressures, during gait, in subjects with navicular drop exceeding10mm[J].The Journal of Orthopaedic and Sports Physical Therapy, 2004, 34 (4) :201-209.

[3]Echarri JJ, Forriol F.The development in footprint mor-phology in1851Congolese children from urban and ru-ral areas, and the relationship between this and wearing shoes[J].Journal of Pediatric Orthopaedics.B, 2003, 12 (2) :141-146.

足底压力测量 篇3

关键词：肥胖儿童,足底压力,步态

前言

肥胖, 与吸烟、艾滋病并称为全球三大健康杀手。肥胖儿童是发展至成人肥胖的潜在人群, 众多与肥胖相关的慢性病呈低龄化趋势, 也说明肥胖儿童是慢性疾病发生的高危人群[1]。根据国际肥胖专家工作小组 (IOTF) 数据和世界卫生组织 (WHO) 报告, 目前全球儿童超重率将近10%, 肥胖率为2%~3%, 总体均呈明显上升趋势。儿童单纯性肥胖病的逐年增长及增长速度之快, 成为当前儿童期健康的一个重要问题。中国居民营养与健康调查结果显示, 中国成人超重率为22.8%, 肥胖率为7.1%, 分别为2亿和6000万人。中国儿童肥胖率高达8.1%, 城市中小学生的超重率达到20%。根据张亚钦等[2]研究报道, 学龄前以及学龄期肥胖儿童胫桡骨骨骼强度均低于正常儿童, 其强度下降风险分别是正常儿童的6.87倍、2.24倍和9.73倍、2.54倍;同时, 研究表明, 2~18岁肥胖儿童、青少年骨骼强度的平均水平明显低于正常儿童青少年。这与多篇外国文献对肥胖儿童身体其他部位骨骼状况研究结果相一致[3,4,5]。并且, Taylor等[6]也发现单纯性肥胖儿童的骨折率明显高于正常儿童。所以综上所述, 过度的负重会对肥胖儿童下肢骨骼带来不可逆转的损害。肥胖儿童的步态特征及足底压力分布有利于肥胖儿童足部的发育情况研究。这对病变足的治疗和矫正, 以及肥胖儿童的运动性减肥具有重要的指导意义。

儿童肥胖的常用评价标准

(1) 直接测量法:直接测量方法包括双能x线 (DEXA) 、计算机体层扫描 (CT) 、水下称重法 (Underwater weighing) 、磁共振 (MRI) 、生物电阻抗法 (BIA) 等[7]。上述几种方法可准确的测量体内脂肪的含量与分布情况, 是最准确的测量方式。但由于检测设备价格昂贵, 操作繁琐, 不适合大规模人群普查的使用。

(2) 间接测量法:身高别体质量 (weight for height, WFH) , 年龄别体质量 (weight for age, WFA) , 是根据儿童生长发育图谱来确定标准的身高体重, 以超过标准体重的不同百分比来判定超重和肥胖。来自911cha.com。

我国至1985年以来一直采用WFH作为儿童肥胖评价指标, 超过标准体质量的10%和20%分别定为体质量超标和肥胖。体质量指数 (body mass index, BMI=体质量/身高2, kg/m2) , 20世纪70年代以来作为国际上评价和筛查人群肥胖的指标[8]。大量研究显示, BMI能够预示后期疾病的危险性和死亡的危险性。目前, 国际上已制定BMI的儿童肥胖评价标准。

1 步态分析方法的历史及进程

“步态分析 (Gait Analysis) ”一词是由英国人Rose于1983年提出的, 因其把整个步态评价过程从实验室中区分出来, 因而在步态分析史上是一个里程碑式成就[9]。随着科技的发展, 1991年, 近代步态分析大师James Gage将步态分析方法与病理步态分析和诊断相结合, 这不仅对于人机功能, 医学疗效和残疾评定有重要指导作用, 而且对于人造骨骼与义肢设计等具有重要意义。而对于儿童步态的专业化研究, 最初是始于欧洲的一些国家, 自19世纪30年代, 国外研究者开始对儿童行走步态进行研究, 由于技术的限制, 当时的分析也仅限于步态的时-空参数。到了19世纪80年代, 人们对儿童与成人的步态差异更感兴趣。儿童步态分析中最为关键的研究是小儿骨科的典范与步态分析的先驱David H.Sutherland[10]及其他研究人员对186名1~7岁之间的健康儿童的进行的步态分析实验。国外对儿童步态的研究自19世纪就已经开始了, 到现在为止已有非常成熟完整的步态分析研究体系。国内并能有很好的重视儿童的步态研究, 所以国内这方面的研究直到现在也不多, 并且数据不足[11], 并且到目前为止, 儿童步态的分析研究也多是针对肥胖儿童[12,28]。

2 肥胖对儿童足弓结构的影响

足弓有足跗骨和跖骨依靠韧带和肌腱牵拉, 形成的一个凸向上的弓形。其功能包括支撑承重、吸收震荡、传递运动和杠杆作用, 是人体在行走或跑步过程中必不可少的一个组件。导致足弓发生病变的主要因素就是足弓部被过重的身体质量所压迫, 其曲率已被压平, 但是仍需维持跑步、走路、伸展等姿势。Riddiford Harland及其同事曾通过足印技术, 即Chippaux-Smirak指数 (Chippaux-Smirak Index, CSI) 和足印角度 (Foot-print Angle, FA) 进行综合分析比较, 研究发现肥胖儿童与正常儿童的足弓情况有显著差异, 肥胖儿童表现为一个低足弓[13], 与Dowling[14]的研究结果相一致。人体肥胖时, 脂肪会覆盖足弓, 特别是儿童时期, 由于足弓尚未发育完全, 过度的足弓负荷更容易导致扁平足[15]。并且, 自身的一些主观因素, 比如年龄、性别、体重、自身疾病等与生理性扁平足的形成有重要关系[16,17,18]。EI[16]通过对579名6~12岁儿童的足部特征的研究发现, 有17.2%的儿童存在中度或重度扁平足, 并且张秀丽[19]对儿童足部发育规律的研究也发现, 6~10岁儿童扁平足发生率较高。大多数生理性扁平足是在青少年时期形成的[20]。但是医学上认为生理性扁平足是不需要进行手术的, 可进行日常矫正, 即在鞋内装上足弓垫或穿平足矫形鞋。通过穿着这类具有吸震减震、足跟保护等具有防护功能的鞋类来减缓儿童足弓的损伤[21,22,23]。由此可见, 肥胖对儿童足弓的健康发育会产生显著影响, 所以现在人们越来越重视肥胖对足部结构以及慢性足部病变的影响, 对于其治疗方法的研究也非常重视。

3 肥胖儿童的足底压力分布

自1882年英国人Beely对足底压力首次进行研究以来, 足底压力测量技术有了突飞猛进的发展[20]。足底压力测量使用技术分为脚印法 (Pedopraphy) 、足底压力扫描器 (Solebarograph) 、测力版 (Force Platform) 、压力鞋及压力鞋垫 (In-shoe plantar) 。Burnfield[24]等研究表明正常人足底压力的大小受体重、日常活动、年龄、步速的影响。根据马越和王子丹的研究也表明[25], 足底压力的分布规律存在年龄差异。足底压力分布分为静态与动态分布, 研究表明, 在静止状态下, 足底峰值压力与体重无明显相关[26]。杜晓宁等[15]对其原因进行分析认为, 可能是由于体质量与身高呈正相关, 因此体质量越大脚接触地面面积越大, 根据压强公式, 其压力分散, 不会有明显的高足压。然而在动态状况下, 体重与足底压力呈正相关。

王永慧[27]和袁刚[26]都认为不同年龄人的MMP (足底最大峰值压力值) 均位于第二跖骨头。Dowling等人[14]研究发现, 肥胖儿童行走过程中前足平均压强 (39.3±15.7 N·cm-2) , 同种行走情况下, 正常儿童前足平均压强 (32.3±9.2 N·cm-2) , 这说明肥胖儿童行走时前足平均压强高于正常儿童, 尤其表现在第二至第五跖趾关节部位的平均压强[28]。由于脚底堆积的脂肪, 和超重的体重, 行走过程中, 肥胖儿童有较正常儿童更大的足底接触面积。然而, 根据压强公式, 肥胖儿童足部中心受力部位及前掌、中足、后跟部位压强均明显高于正常儿童。肥胖儿童在中足部位压强的增加可能更容易导致足中部的骨骼、肌肉和软组织损伤[29]。随着步速的提高, 跟部压强显著增高, 肥胖儿童更应注重足跟的保护[30]。Dowling[14]还指出, 足底溃疡等病理学的病变是由足部压强的增大造成的。因此肥胖儿童不宜选择薄底鞋, 应尽量选择厚底鞋, 可以增大对地面的缓冲力, 以此降低足底局部压力, 从而减小因长时间行走或运动而造成的足部病理性病变的几率[31]。闫松华等[32]人在实验中发现, 肥胖儿童平地自然行走状态下, 足部第三和第四跖骨关节部位和后跟外侧部位压强较大, 中足以及足跟中心冲量较正常儿童明显加大, 说明肥胖与足部压力呈正相关。综上所述, 肥胖儿童应特别注意足部的保护, 尽量不穿薄底鞋, 最好选择比较厚实的材质的鞋, 鞋后跟部位加有气垫有利于缓冲作用力, 保护脚后跟。

4 肥胖儿童的步态特征

足作为人体支撑的基础, 承受着人体本身的重量和负重的作用力。儿童在3岁以前, 行走时为了维持身体平衡, 避免摔跤, 往往将两脚分开, 使重心下移, 3岁以后这种现象会逐渐消失[33]。然而, 在Hills和Parker[34]的研究中表明, 肥胖儿童双支撑相百分比显著高于正常儿童, 说明了步行时肥胖儿童存在着不稳定因素。正切合了Ben Mc Graw等[35]的研究分析。也与闫松华等[36]人的研究基本相符, 即肥胖儿童在行走过程中其足支撑期较正常儿童短, 说明肥胖儿童在行走过程中稳定性较正常儿童差。这种不稳定因素也许会导致上述现象在3岁之后会持续发生, 造成八字步、足外翻、垂状足等足部畸形病变。

Stansfield等[37]和Sutherland等[38]实验发现, 身高和腿长均会对步长、步频、步速产生影响。因此, Stansfield认为, 在步态分析中, 要将数据无量纲化, 旨在消除这些由于各人不同体重和身体形态因素对步态的影响。并且实验发现[38,40], 无量纲化后, 步态曲线不会发生明显改变。

4.1 肥胖儿童的步速特点

肥胖儿童由于过多的脂肪堆积, 过度的负重, 对其步速造成了了显著影响。根据Hill和Parker的实验数据, 肥胖儿童125步/s, 正常儿童133步/s。国内的实验中, 张晓栋和肖丹丹[39]的测试结果表明, 肥胖儿童122.4步/s, 正常儿童131.0步/s, 两者结果基本一致。这说明肥胖儿童的步速低于正常儿童, 且根据栾天峰[40]的测试数据表明, 在快速行走时, 肥胖儿童的速度显著低于正常儿童。步速/身高, 旨在消除身高对步速的影响, 两个实验的测试数据分别为肥胖儿童和正常儿童相对速度:0.90和1.03;0.90和1.09, 结果几乎完全一致。再次证明了用无量纲常数, 即步速/身高更能准确反应肥胖儿童与正常儿童步速的差异。

4.2 肥胖儿童的步长特点

有实验证明[30], 在速度较慢的情况下行走, 肥胖儿童有比正常儿童更长的步长, 然而, 随着实验步速的提高, 正常儿童较肥胖儿童的步长有明显增加, 肥胖儿童更倾向于短步快走。然而当用步长除以身高, 以消除身高对步长的影响时, 由于肥胖儿童的平均身高明显高于正常儿童, 所以当数据无量纲化之后, 肥胖儿童的步长/身高值明显小于正常儿童。显著低于正常儿童。戴克戎[40]等在平地常速步态研究中也发现, 步长与身高呈正相关, 为了更准确的分析不同人的步长变化, 需要用步周长/身高这个无量纲常数来反应步长变化。

4.3 肥胖儿童的步宽特征

由于上述的肥胖儿童行走时存在不稳定因素, 行走时更容易张开双腿降低重心以增加平衡。另一方面, 由于肥胖儿童大腿腹股沟部脂肪较多, 导致两腿很难并拢。肥胖儿童由于股肱脂肪堆积, 行走时易磨损裤裆, 所以肥胖儿童的衣裤生产中, 裤裆部位的材料应选择耐磨、厚实且相对柔软的材料。不同步速下, 肥胖儿童的步宽均比正常儿童宽, 且随着步速增加, 这种差异显著加大[30]。Panagiotis Spyropoulos等[41]实验分析, 肥胖的成年人步宽约为为0.16 m, 正常成年人的步宽约为0.08 m, 呈两倍关系。

5 肥胖儿童的关节曲伸特点

行走过程中, 关节的活动是比较复杂的过程。踝关节是人体最重要的负重部位和传动关节。Putti等[42], 通过实验得出结论, 踝关节在力的传导中大于体质量的2倍。据统计, 在所有运动损伤中, 踝关节的损伤占25%[43], 并且踝的跖屈和背屈对人的步态以及平衡性有密切关系[44]。在实验中, 将步态周期几个转折点的角度进行对比, 为了维持身体的平衡, 整个步态过程中, 肥胖儿童髋关节在矢状面上有一个较正常儿童小的最大伸角和最大屈角, 而在额状面上, 肥胖儿童有一个较大的外展角和一个较小的内收角。肥胖儿童这种髋关节的角度伸展差异, 可能与肥胖儿童的多余体重有关联。膝关节在每个步态过程中有两个屈曲波和两个伸展波。但从实验数据得出肥胖儿童的与正常儿童的膝关节屈伸活动基本相同[30]。然而在王琳等[12]对53名7~12岁男性儿童的步态研究实验过程中发现。肥胖儿童慢速行走时, 跨距、膝、踝关节的活动屈伸角度与正常儿童没有明显差异。

6 结论

Petit等[3]的研究分析表明, 高体重在一定程度上增加了关节符合, 对儿童骨骼生长产生不利影响, 这将增加成年关节疾病的发生率。总体来说, 肥胖儿童的高体重对其足部健康存在以下几个不利因素: (1) 足部压力较大, 造成负荷较大, 容易损伤骨骼、韧带以及软组织结构; (2) 肥胖儿童是生理性扁平足的高发人群; (3) 行走较正常儿童缓慢、困难; (4) 由于行走的不稳定, 易造成“八字脚”、“足外翻”等畸形病变。

足底压力测量 篇4

新生婴儿的足部大部分是软骨, 足弓形状为平、胖, 并且有柔软的新生儿脂肪垫。

足部成长发育的一个重要里程碑—儿童学会独自站立并且行走。此时, 儿童足底压力的缓冲主要依靠脂肪垫将压力分散于整个足底面, 从而避免足底压力过大[1]。

在足部发育的最初阶段, 随着年龄的增长, 足部的形态功能发生急速的变化, 具体表现为:脚长会在出生后1~1.5年内增长到最终长度的一半[2], 横足弓的发展成熟以及足底压力的急剧增加[3], 同时幼儿行走的稳定性不高[4]。

2~6岁期间, 儿童能够独立行走, 其活动量大幅的增加, 足部发育进入快速时期[5], 这种变化甚至会持续到10岁[6]。

这一时期足部的一些功能已经趋于稳定, 且同成人的足部功能相类似, 而在步幅和步频等方面, 依然不够成熟[7]。

12岁之后, 也就是儿童的发育后期, 儿童的足部发育进入到缓慢时期, 性别的影响逐步显示出来, 此时足部特征基本上与成人相同, 无明显区别。

注:M表示男性, F表示女性;BMI=体重 (kg) /身高 (m) 2。

1 试验部分

1.1 受测者基本情况

研究中共有895位 (456位男性/439位女性) 来自四川地区的儿童参与此次研究, 分为9个年龄阶段 (平均年龄为3.6~11.2岁) 。记录下他们的姓名、性别、年龄、身高和体重五个基本参数, 在确定测试样本时, 排除掉那些曾经下肢受过伤害或畸形的儿童。每个年龄阶段儿童身体发育的基本情况如表1所示。

1.2 试验设备与仪器

Footscan1米板压力测试系统。

1.3 测试方法

测试采用两步法 (two-step gait initiation protocol) [8], 受测试者裸足在自然状态下, 以自然步态的形式通过压力平板。所谓自然步态, 是指在放松的情况下以自选速度正常步态行走。

分析采集所得的数据前, 以他们的BMI值作为衡量标准之一, BMI=体重 (kg) /身高 (m) 2, 排除BMI值不合格 (大于22, 小于15) 的儿童, 避免因体重过重或过轻对足底压力的影响。

其次, 排除脚型畸形例如高弓足、扁平足等的儿童。

最后, 排除Footscan采集脚型不标准的样本, 包括脚型采集不完整、压力中心线短缺或偏移正常范围、框选脚型边缘不正确、自动划分足底区域与实际分区差距过大等数据。

2 数据分析与讨论

2.1 数据处理

采集的数据由Footscan 7 gait 2nd generation (V7.97) 软件进行分析。

足底经分析软件Footscan 7 gait2nd generation自动划分为10个区域 (T1, T2-5, M1, M2, M3, M4, M5, MF, LH和MH) , 根据儿童脚型特点将区域重组为5个新区域:M1拇指区域TOE (T1+T2-5) , M2足前部内侧区域MFF (M1+M2+M3) , M3足前部外侧区域LFF (M4+M5) , M4腰窝区域Mid F (MF) 和M5足跟区域HF (LH+MH) , 如图1所示。

Footscan 7 gait 2nd generation将会自动分析得出每个区域的峰值压力peak pressure (PP) (N/cm2) , 作用面积contact area (CA) (cm2) 和冲量pressure time integral (PTI) (s·N/cm2) 三个基本参量。

为了排除体重对于作用面积和冲量的影响, 以相对作用面积relative contact area (CArel) 和相对冲量relative pressure time integral (PTIrel) 来表征足底压力。相对作用面积CArel=100%× (CA (Xi) /∑CA (Xi) ) , 其中CA (Xi) 表示每个区域作用面积的大小, ∑CA (Xi) 表示将五个区域作用面积的大小相加后整个足底区域的总和。

相对冲量=100%× (PTI (Xi) /∑PTI (Xi) ) , 其中PTI (Xi) 表示每个区域冲量的大小, ∑PTI (Xi) 表示将五个区域冲量的大小相加后整个足底区域的总和。本试验中峰值压力peak pressure (PP) 以绝对值表征。

首先确定样本量的大小, 以年龄相差1岁为分组条件, 共划分为9个组 (3~11岁) , 计算每个组的平均年龄、平均身高、平均体重和平均BMI值。

其次, 采用Q-Q概率图来检验参量是否符合正态分布, 用Independent-Samples T Test来比较左右脚是否存在显著性差异。

第三步, 为排除个体的差异, 主要表现为体重的差异, 对作用面积和冲量运用体重进行归一化处理, 得到相对作用面积和相对冲量。

注:y, year;年龄分组;n, 表示样本数量;TOE, toe area, 拇指部位, MFF:medial forefoot, 足前部内侧区域;LFF, lateral forefoot, 足前部外侧区域;Mid F, mid foot, 腰窝区域;HF, hindfoot, 足跟区域。

注:同表2。

第四步, 对每位受试者的压力参数包括峰值压力、相对作用面积和相对冲量在各个区域内进行3次有效数据的平均。

第五步, 对每个足底区域进行3%、50%、97%数据的分布情况分析。以上所有数据的处理均使用SPSS (社会科学统计软件包, statistical package for the social science) 统计软件分析, 显著度设置为a=0.05。

2.2 峰值压力分析

将所有受测者的足底峰值压力数据分别进行统计平均, 结果如表2所示。

由表2分析可知, 腰窝区域的峰值压力有所减少, 3%的从3岁 (3.3 N/cm2) 到11岁 (1.8N/cm2) 减少了45%, 50%的从3岁 (4.7 N/cm2) 到11岁 (3.4 N/cm2) 减少了28%, 但97%的呈现出增长93.2%。除3%的足前部内侧区域和50%的足前部外侧区域, 其他区域均表现出增长趋势, 且数值较为接近。

2.3 作用面积分析

将所有受测者的足底相对作用面积数据分别进行统计平均, 结果如表3所示。

由表3分析可知, 随着年龄的增长, 拇指区域的相对作用面积均表现出增长的趋势。虽然3%腰窝区域表现为从3岁 (12.7) 到11岁 (16.5) 增长了30%, 而50%和97%表现为下降趋势, 分别从3岁 (29.8) 下降20%到11岁 (23.8) , 从3岁 (37.9) 下降15%到11岁 (32.4) 。3%足跟和50%分别增长了24%和17%, 97%却下降了8%。足前部内侧和外侧区域变化较小。

2.4 相对冲量分析

将所有受测者的足底相对冲量数据分别进行统计平均, 结果如表4所示。

由表4分析可知, 相对冲量在3%到97%腰窝区域均呈现出下降的趋势, 分别为26%、19%和16%。除腰窝部位, 其他区域3%的相对冲量都有明显增长 (超过100%) , 分别为拇指区域176%, 足前部内侧区域158%, 足前部外侧区域168%, 足跟区域155%。

3 结论

随着年龄的增长, 峰值压力和相对冲量逐渐增大, 但腰窝区域的峰值压力、相对作用面积和相对冲量有所降低;各区域间的峰值压力和相对冲量差距变大, 但变化幅度逐步降低。

注:同表2。

参考文献

[1]Spitzy H.Ber Bau und Entwicklung des kindlichen Fu βes[J].Jahrbuch Kinderheilkunde phys Erziehung, 1903, 57:731-762

[2]Anderson M, Blais M, Green W.Growth of the normal foot during childhood and adolescence:length of foot and interrealtions of foot, stature, and lower extremity as seen in serial records of children between1~8 years of age[J].Am J Phys Anthropol, 1956, 14:287-308

[4]Bosch K, Gerss J, Rosenbaum D.Preliminary normative values for foot loading parameters of the developing child[J].Gait Posture, 2007, 26:238-247

[5]Hallemans A, Aout D K, Clercq D D, et al.Pressure distribution patterns under the feet of new walkers:the first two months of independent walking[J].Foot Ankle, 2003, 24 (5) :444-453

[6]Walther M.Children sportshoes—A systematic review of current literature[J].Foot and Ankle Surgery, 2008, 14:180-189

[7]Rival C, Ceyte H, Olivier I.Developmental changes of staticstanding balance in children[J].Neuroscience Letters, 2005, 376:133-136

[8]Hallemans A, Clercq D D, Dongen S V, et al.Changes in foot-function paremeters during the first 5 months after the onset of independent walking:a longitudinal follow up study[J].Gait and Posture, 2006, 23:142-148

足底压力测量 篇5

自高跟鞋出现以来,高跟鞋以其独特的足跟高度设计广受青睐。在当今社会,高跟鞋已成为广大女性日常穿着的必需品。根据Branthwaite等人[1]的调查,女性选择高跟鞋,是因为穿着高跟鞋更能突显女性的性别特征,使女性看起来更加高挑。女性在穿着高跟鞋行走时,迈步频率增加,步幅变小,髋关节活动范围变大,这不仅增加了女性的气质,也让女性看起来更具女人味和吸引力[2]。然而,因穿着高跟鞋而导致的各类足部损伤也随之而来。广西医学院的古丽梅[3]等人在探讨了穿着高跟鞋对成年女性小腿及足部的影响后指出,调查对象中63.8%的女性出于气质和美观考虑会选择穿着高跟鞋,而同时93.6%的女性表示穿高跟鞋将会导致足部不适。Kerrigan等人[4]通过研究发现穿着高跟鞋会引起膝关节炎。Menz HB等人[5]发现鞋跟跟高超过25 mm会引起拇外翻和胼胝。调查表明大多数女性喜欢穿着7 cm左右的高跟鞋,然而高跟鞋的鞋跟高于4 cm以后,人体正常的解剖学结构会遭到破坏,生物力学平衡也会发生变化[6]。因此提高高跟鞋的舒适性,降低高跟鞋对足部的危害是极其重要的。足底压力是目前公认的影响鞋类舒适度的因素之一。目前国内外已有部分学者[7,8,9,10]对跟高和跟型对高跟鞋穿着过程中足-鞋界面间压力展开研究,但大多数研究存在以下问题,研究中所用的高跟鞋大多非定制,不仅跟型、跟高不同,鞋材、鞋的结构和款式等均不相同,而这些因素均会对最终的研究结果带来一定误差和影响[10,11],最终影响研究结论的精确性。因此,本论文为严格控制人为误差,实验用鞋全部为严格定制,仅改变鞋跟高度及鞋跟类型,从而更精确地从足-鞋界面足底压力角度展开对高跟鞋鞋跟结构不同对舒适度影响的研究。

1 实验部分

1.1 实验对象

14名女性作为受试者参与到本次实验中,本实验对受试者要求如下:1)具有高跟鞋穿着经验,且能穿着实验鞋正常行走;2)足弓正常,脚型适中;3)无已知足部疾病和行走障碍。受试者基本信息如表1所示。

1.2 实验设备

1.2.1 实验仪器

采用德国Novel Pedar-X鞋垫式足底压力测量系统,如图1所示。Pedar-X鞋垫系统主要由鞋垫、数据盒、电源和连接线组成,通过蓝牙与电脑相连接。Pedar-X鞋垫尺寸包括22~49码不同的大小,鞋垫传感器数量根据鞋垫大小的不同在85~99之间不等,数据采集频率最高可达400 Hz。其中,本实验中采用的36码鞋垫所包含传感器数量为99,数据采集频率为50 Hz。鞋垫厚度1.9 mm,受压力压缩后最小厚度为1mm,最小弯曲半径可达20 mm。

1.2.2 实验鞋

图2细跟A、粗跟B及坡跟C的女鞋结构跟高:1-30 mm;2-50 mm;3-70 mm Fig.2 Structure of women's shoes of thin heel A,thick heel B and slipsole heel Cheel-height:1-30mm,2-50mm,3-70mm

为了分析跟高和跟型影响下的鞋跟结构对职业女鞋舒适度的影响,实验设计对细跟、粗跟和坡跟三种跟型,分别为30 mm、50 mm和70mm跟高下足底压力参数进行比较分析。为了减少误差实验用鞋均为定制鞋,除鞋跟结构外,款式、各区域所用材料等均保持一致(如图2所示),避免跟型以外的因素影响研究结论。

1.3 实验方法

足-鞋界面间峰值压力、峰值压强、接触面积、压强时间积分等足底压力参数的采集,由Novel Pedar-X鞋垫系统完成。

数据采集要求受试者着统一材质和厚度的袜子,首先将数据盒及电源绑缚于腰部,待实验人员将压力鞋垫置入鞋内后穿上实验鞋。压力鞋垫与数据盒之间的连接线需用绑带绑在腿上以免影响行走,绑带绑缚的松紧应适中,不至于影响自然行走。

开始正式采集数据前,受试者有5~10 min的适应时间。准备就绪后,受试者听从实验人员的指令开始和结束行走。数据采集过程中,受试者要求保持自然行走速度匀速前进,不得骤然加快或减慢行走速度,也不得突然急转弯行走。采集受试者穿着实验鞋连续自然行走24 s以上数据为一次测量完成。每次数据采集后分别进行命名保存。

1.4 数据处理

足-鞋界面为足底与鞋内底的接触面,实验通过Novel鞋垫系统将足底受力分为大拇趾(T1)、2-5趾(T2-5)、跖趾内侧(MM)、跖趾中部(CM)、跖趾外侧(LM)、足中区域(MF)、足跟内侧(MH)和足跟外侧(LH)8个区域(如图3所示)。足-鞋界面间压力参数包括峰值压力、峰值压强、压强时间积分、压力时间积分和接触面积。

选取每次测试中数据采集最完整,行走最稳定的连续5步的数据进行导出,并求平均值。每位受试者每双实验鞋状态下各变量的平均值录入SPSS进行比较分析,显著性差异水平取0.05。

2 实验结果

通过多元多因素方差分析可知,在足-鞋界面间,各个区域和各个参数均不受跟高与跟型的交互作用影响(p>0.05)。跟型除了对足跟外侧区域的峰值压力、压力时间积分和压强时间积分有显著影响外(p=0.003,p=0.000,p=0.003),对其他区域和其他足-鞋界面压力参数均无显著影响。除了拇指区域外,其他足底区域的压强时间积分均受跟高的显著影响(T2-5、MM、CM、LM、MF、MH、LH区域跟高主体间效应的检验p=0.034,p=0.000,p=0.000,p=0.001,p=0.018,p=0.000,p=0.003)。除了压强时间积分外,在跖趾内侧区域,跟高对足-鞋界面间峰值压力、峰值压强、压力时间积分也都有显著影响(p=0.018,p=0.001,p=0.000)。在跖趾中部区域,跟高还对压力时间积分有影响(p=0.000)。在跖趾外侧区域,足-鞋界面间峰值压力和接触面积在不同的跟高情况下有显著差异(p=0.001,p=0.000)。在足中区域,除了压强时间积分,其他所有参数也都随着跟高的不同而呈现显著性差异(峰值压力、峰值压强、压力时间积分、接触面积的主体间效应的检验p=0.000,p=0.031,p=0.000,p=0.000)。在足跟内侧区域和足跟外侧区域,峰值压力和峰值压强也都受到跟高的显著影响(p=0.000,p=0.000;p=0.000,p=0.000)。此外,在足跟内侧区域还有压力时间积分也受到鞋跟高度的显著影响(p=0.011)。

在拇趾、2-5趾、跖趾内侧和足跟外侧区域,穿着坡跟鞋时的足-鞋界面间峰值压力均最大或较大,且足跟外侧区域穿着坡跟鞋时的峰值压力显著大于穿着细跟鞋和粗跟鞋时的压力(p=0.003,p=0.005)。在跖趾外侧区域,穿着坡跟鞋时的峰值压力最小,但差异不显著。在脚趾区域(T1和T2-5),穿着5 cm跟高实验鞋时峰值压力最大,穿着7 cm跟高实验鞋时的最小,但差异不显著。在跖趾内侧和跖趾中部区域,穿着7 cm跟高实验鞋时的峰值压力最大,穿着3 cm跟高实验鞋时的值最小,且在跖趾内侧区域,穿着3 cm跟高实验鞋时的峰值压力显著小于穿着5 cm跟高和7 cm跟高实验鞋时的压力(p=0.028,p=0.008)。在跖趾外侧区域、足中区域、足跟内侧以及足跟外侧区域,跟高对鞋-地界面间峰值压力的影响一致:穿着3 cm跟高的实验鞋时的峰值压力最大,而穿着7 cm跟高实验鞋时的压力最小。在跖趾外侧区域,穿着7 cm跟高实验鞋时的峰值压力显著小于穿着3 cm和5cm跟高实验鞋时的压力(p=0.000,p=0.045)。在足中、足跟内侧和足跟外侧区域,穿着3 cm跟高实验鞋时的峰值压力均显著大于穿着5 cm和7 cm跟高实验鞋时的压力(p=0.004,p=0.000;p=0.045,p=0.000;p=0.01,p=0.000),且穿着5 cm跟高实验鞋时的压力也显著大于穿着7cm实验鞋时的压力(p=0.002,p=0.000,p=0.008)(图4)。

足跟内侧区域峰值压强最大出现在穿着细跟高跟鞋时,拇趾、第2~5趾和足跟外侧区域在穿着坡跟鞋时的峰值压强最大。在拇趾和足跟内侧区域,穿着粗跟鞋时的峰值压强最小。跟高对脚趾区域(T1、T2-5)的峰值压强无显著影响。与跟高变化趋势一致,在跖趾内侧和跖趾中部区域,穿着7 cm跟高实验鞋时的峰值压强最大,穿着3 cm跟高实验鞋时的最小。在跖趾内侧区域,穿着3 cm跟高实验鞋时的峰值压强显著小于穿着5 cm和7 cm跟高实验鞋时的压强(p=0.018,p=0.000)。在跖趾中部区域,穿着3cm跟高实验鞋时的峰值压强显著小于穿着7cm跟高实验鞋时的值(p=0.038)。同样地,在足跟内侧和足跟外侧区域,穿着3 cm跟高实验鞋时的峰值压强最大,穿着7 cm跟高实验鞋时的峰值压强最小。在跖趾外侧区域,跟高对峰值压强的影响不显著。在足中区域,穿着3 cm跟高细跟实验鞋时的峰值压强显著大于穿着7 cm跟高实验鞋时的压强(p=0.012)。在足跟内侧和足跟外侧区域,穿着跟高为3 cm的实验鞋时的峰值压强均显著大于穿着5 cm和7 cm跟高实验鞋的值(p=0.004,p=0.000;p=0.000,p=0.000),且穿着5 cm跟高实验鞋时的峰值压强也显著大于穿着7 cm跟高实验鞋时的压强(p=0.000,p=0.002)(图5)。

在第2-5趾、足跟内侧和足跟外侧区域上,穿着坡跟鞋时的压强时间积分均为最大,在足跟外侧区域为穿着细跟鞋时的压强时间积分最小。在脚趾区域,穿着5 cm跟高实验鞋时的压强时间积分最大,穿着3 cm跟高实验鞋时的最小,其中第2-5趾区域穿着5 cm跟高实验鞋时的压强时间积分显著大于穿着3 cm实验鞋时的值(p=0.012)。在跖趾内侧、跖趾中部和跖趾外侧区域,跟高对压强时间积分的影响则表现为7 cm跟高下最大,3 cm跟高下最小,且均有7 cm跟高下的压强时间积分显著大于5 cm和3 cm跟高下的值(p=0.023,p=0.000;p=0.001,p=0.000;p=0.013,p=0.000)。在跖趾内侧区域还有5cm跟高下的压强时间积分显著大于3 cm跟高时的压强时间积分(p=0.001)。在足中、足跟内侧和足跟外侧区域,则刚好与跖趾区域相反,7 cm跟高下的压强时间积分最小,3 cm跟高时的最大,且7 cm跟高时的压强时间积分均显著小于3 cm跟高下的积分(p=0.012,p=0.000,p=0.001)。此外,在足中区域和足跟内侧区域,穿着7 cm跟高实验鞋时的压强时间积分还显著小于5 cm跟高下的积分(p=0.017,p=0.000)(图6)。

在拇趾区域足-鞋界面间最大接触面积出现在穿着粗跟鞋时。在拇趾和跖趾外侧区域,穿着坡跟鞋时的足-鞋接触面积最小,且跖趾外侧区域穿着坡跟鞋时的接触面积显著小于穿着细跟鞋时的面积(p=0.039)。在拇趾区域,5 cm跟高下的足-鞋接触面积最大,但与其他跟高下的接触面积差异不显著。在跖趾外侧和足中区域,均有穿着3 cm跟高实验鞋时的足-鞋界面接触面积显著大于穿着5 cm和7 cm跟高实验鞋时的接触面积(p=0.025,p=0.000;p=0.000,p=0.000),且5 cm跟高下的接触面积也显著大于穿着7 cm跟高实验鞋时的接触面积(p=0.000,p=0.000)(图7)。

3 分析与结论

高跟鞋跟型变化对足底压力的影响国内外已有部分学者[7,8,9,10,11,12,13,14]做过相关研究,但大部分学者[7,8,9,10]研究过程中的实验鞋属于非定制,实验鞋的结构和材质等均不同,对研究结果有影响[10,11];部分学者[10,13,14]在分析数据时对足底分区不够细化,导致结论过于笼统,不能详细体现足底压力变化情况;部分学者[7,13]的研究对象是跟型或跟高的变化对足底压力的影响,但实验鞋只有两双,不足以体现真实的跟高对足底压力的影响。本研究采用3种高度和3种跟型的9双实验鞋探讨跟型结构对足底压力的影响,将足底细分为8个分区,较已有研究更加全面详细,得到的实验结果也对已有研究结果做出了纠正及补充。

本研究结果显示相比于粗跟高跟鞋穿着细跟高跟鞋时拇趾区域压力在三种跟高状态下均更大,而第2-5趾区域仅在7cm跟高状态下穿着细跟高跟鞋的压力比粗跟高跟鞋更大,其它两种跟高状态下研究结果相反,GUO LY等人[12]通过对13名健康女性穿着7.8 cm跟高的粗跟高跟鞋和细跟高跟鞋状态下足底压力进行研究得出穿着细跟高跟鞋拇趾和第2-5趾区域的压力显著大于穿着粗跟鞋状态下压力的结论与本研究有所出入,本研究通过更全面的对高跟鞋跟高和跟型的研究为GUO LY等人的研究进行了补充,即相比于粗跟高跟鞋当跟高大于7 cm时第2-5趾压力在穿着细跟高跟鞋时更大,跟高小于7 cm时结果相反。Yan Luximon等人[13]通过对跟高为3英尺(7.62 cm)粗细两种跟型的高跟鞋研究发现粗跟增大了跖趾,足中和足跟区域的峰值压强,细跟增大了拇趾区域的最大压强;相比本研究中7 cm跟高的粗细两种跟型结果跖趾区域相关结论有所不同,因Yan Luximon等人的研究将足底分为了脚趾、跖趾、足中和足跟五个分区,本研究将足底细分为八个分区发现粗跟状态下跖趾内侧和跖趾外侧压强大于细跟,跖趾中部则表现为细跟压强大于粗跟。Lee Yung-Hui等人[14]定制了仅跟高不同的三双(1 cm、5 cm、7 cm)高跟鞋采集了足-鞋界面间压力参数发现跖趾内侧压强随跟高增高而显著变大,足跟区域峰值压强随跟高增高而显著变小,与本研究结果一致。Caroline M.等人[7]对10名健康女性穿着两双跟高(5.91±1.03)cm、(1.95±1.06)cm不同的女鞋时足底压力变化情况进行研究发现:足中和足跟区域的压力在高跟鞋状态下显著减小,跖趾中部的压强和压强时间积分值均在穿着高跟鞋时变大,与本研究结果相符。

通过本实验研究可知足-鞋界面间,足底压力参数更多的受鞋中底或内底缓冲性[11],以及鞋腔空间挤压程度的影响,因此,跟型对其影响不显著。跟高对足底压力参数的影响较为显著,跟高为3 cm与跟高为5 cm的高跟鞋之间足底压力参数差异比较不明显。但是,在7 cm跟高时,足底压力参数与3 cm跟高时相比显著增加。在本研究中,足-鞋界面间随着鞋跟高度的增加,前掌内侧压力增大,足跟压力减小;细跟鞋稳定性较差,坡跟鞋鞋跟较重。

在本实验中7 cm跟高高跟鞋前掌受力显著增加,直接导致脚趾和跖趾区域负荷过大,易引起鸡眼和胼胝[15]等足部病变,而3 cm跟高高跟鞋无法满足受试者对高跟的需求,因此5 cm跟高高跟鞋为较优选择;3种跟高状态下的粗跟高跟鞋在拇趾、跖趾内侧、跖趾中部和足跟内侧区域的压强时间积分均为最小或较小,而穿着高跟鞋过程中拇趾、跖趾内侧和足跟内侧区域为足底主要负重区域[7,8,10,11,12,16],因此穿着粗跟高跟鞋可有效均衡足底压力分布情况。综上通过本实验可得出在3 cm、5 cm和7 cm及细跟、粗跟和坡跟相结合的9种鞋跟结构的高跟鞋中5 cm粗跟高跟鞋为较优选择。

摘要：使用Novel鞋垫式足底压力测量系统测量14名女性穿着9种鞋跟结构的高跟鞋正常行走时足-鞋界面间峰值压强、压强时间积分、峰值压力、压力时间积分和接触面积等足底压力分布数据,探究跟高和跟型对职业女鞋舒适度的影响,实验鞋为定制,跟高分别为30 mm、50 mm、70 mm,跟型分别为细跟、粗跟和坡跟。足底分为8个区域:拇趾区域,2~5趾区域,跖趾内侧区,跖趾中部区,跖趾外侧区,足中区,足跟内侧区和足跟外侧区。研究结果表明:跟高对足-鞋界面间压力参数有显著影响,随着跟高的增加,跖趾内侧压力显著增加,足跟压力显著减小;50 mm粗跟高跟鞋为实验鞋中最舒适高跟鞋。

足底压力测量 篇6

当今,高跟鞋已成为众多女性生活之中不可或缺的重要组成部分,美国足部医学协会统计指出,有72%的女性穿着高跟鞋,40%的女性每天穿着高跟鞋[1]。然而穿着高跟鞋会对下肢骨骼、肌肉、韧带和软组织等造成伤害。Menz HB等人通过对176人进行临床问卷等形式的调查发现穿着跟高25 mm以上鞋会引起拇外翻和胼胝[2]。 Ebbeling CJ等人发现穿着高跟鞋会引起踝关节稳定性下降从而导致踝关节扭伤[3]。Kerrigan等人通过对20名女性穿着高跟鞋和裸足状态下行走时的压力等参数进行研究,结果表明穿着高跟鞋会引起膝关节炎[4]。穿着高跟鞋对女性危害极大, 但仍有42%的女性为了美观忍痛穿着高跟鞋[5]。目前对高跟鞋的研究侧重于跟高变化对下肢生物力学参数的影响[6,7,8]以及穿着高跟鞋行走过程中步态周期的变化[9,10,11],对连续穿着高跟鞋过程中足底压力变化情况的研究较少。本文通过测试17名青年女性连续穿着高跟鞋8 h过程中压力、压强等参数的分布情况及变化趋势为指导女性合理穿着高跟鞋提出科学建议。

1实验部分

1.1实验对象

18名身体健康无下肢疾病的青年女性作为受试者参与了本次实验,受试者的主动足为右足且均有两年以上长期穿着高跟鞋的经历。受试者均为主动参与实验并在实验前仔细阅读并签署实验知情协议书。每名受试者领取一双相应鞋码实验鞋,并保证实验期间站立和行走时间不少于80%,受试者基本信息见表1。

1.2实验设备

1.2.1实验仪器见图1

Novel Pedar鞋垫式足底压力测量系统,鞋垫厚度为:2.6 mm,每只有99个呈矩形分布的压力传感器。鞋垫数据传输盒尺寸为:150 mm×100 mm×40 mm,重:400 g。实验数据通过蓝牙传感器传输到计算机上。

1.2.2实验鞋袜

实验用鞋为18双款式相同,全新黑色浅口细跟定制正装高跟鞋(如图2示),帮面及内里均为真皮材质。跟高6.00 cm;质量0.20 kg/只。据受试者鞋码尺寸,实验鞋尺码分别为:中国鞋码230实验鞋6双;中国鞋码235实验鞋8双和中国鞋码240实验鞋4双。每名受试者对应一双实验鞋。实验过程中受试者均着短款肤色天鹅绒袜。

1.3实验方法

实验测量受试者连续穿着实验鞋行走过程中的足-鞋界面间压力。受试者从上午8点至下午4点连续穿着实验鞋,保证连续穿着实验鞋的时间为8 h。受试者连续穿着0 h,2 h,4 h,6 h和8 h后立即进行测量,因Nyska[12]等人已通过研究证明规定受试者行走速度会对受试者的足底压力产生影响,故本研究中指导受试者在测试过程中采用其习惯的自然步速行走。测试过程中使用Novel Pedar仪器进行压力、压强、接触面积、压力时间积分和压强时间积分数据的收集,每次测试保证三组有效数据。

1.4数据处理

将鞋垫对应足底部位分为8个区:第一脚趾区、第二至五脚趾区、跖趾内侧区、跖趾中部区、 跖趾外侧区、腰窝区、后跟内侧区和后跟外侧区(见图3)。1名受试者未能完全参与实验,故有效实验数据为17组。实验数据使用Excel2010软件处理,用SPSS17.0软件进行单因素方差分析(ANOVN) 分析,p<0.05时即为具有显著性差异(以下各图中用* 表示)。

2实验结果

对连续穿着高跟鞋5个时间点足鞋界面间不同部位平均峰值压力进行比较,结果如图4所示 。 脚趾部位压力随穿着时间增加而减小(第二至五脚趾部位连续穿着8 h峰值压力相比0 h显著减小p=0.043 );跖趾部位压力随穿着时间增加而增大;腰窝部位压力变化无明显趋势;后跟内侧部位压力在连续穿着0~6 h内随穿着时间增加而减小,在连续穿着6~8 h内压力随连续穿着时间增加而增大;后跟外侧部位压力随连续穿着时间增加而减小 。

对连续穿着高跟鞋五个时间点足-鞋界面间不同部位平均峰值压强进行比较,结果如图5所示。脚趾部位压强随穿着时间增加而减小(第二至五脚趾区连续穿着6、8 h峰值压强相比0 h显著减小p=0.048、p=0.042);跖趾部位压强随穿着时间增加而增大;腰窝部位压力变化无明显趋势;后跟部位在0~6 h内压强随连续穿着时间增加而减小,连续穿着6~8 h阶段压强随连续穿着时间增加而增大。

对连续穿着高跟鞋5个时间点足-鞋界面间不同部位接触面积进行比较,结果如图6所示。 足底各部位内足-鞋界面接触面积随连续穿着高跟鞋时间增加无变化趋势,足-鞋界面间接触面积变化为:跖趾外侧>后跟内侧>后跟外侧>跖趾内侧>腰窝>跖趾中部>第2-5脚趾>第1脚趾。

对连续穿着高跟鞋5个时间段足-鞋界面间不同部位压力时间积分值进行比较,结果如图7所示。脚趾部位压强时间积分值随穿着时间增加而减小(第一脚趾区连续穿着6、8 h压强时间积分值比0 h显著减小p=0.038,p=0.026);跖趾部位压强均随连续穿着时间增加而增大;腰窝部位压力时间积分值在0~6 h内随连续穿着时间增加而增大,在6~8 h内随连续穿着时间增加而减小; 后跟部位压强随连续穿着时间增加而减小。

对连续穿着高跟鞋5个时间点足-鞋界面间不同部位压强时间积分值进行比较,结果如图8所示。脚趾区压强时间积分值随穿着时间增加而减小(第一脚趾区连续穿着6、8 h压强时间积分值比0 h显著减小p=0.038,p=0.026);跖趾和腰窝部位压强均随连续穿着时间增加而增大;后跟部位压强随连续穿着时间增加而减小。

3分析与结论

本研究显示连续穿着高跟鞋时,时间的增加对足-鞋界面的接触面积无明显影响,由此可推断,全新高跟鞋在最初开始穿着时,连续8 h的穿着不会对高跟鞋的结构产生明显变化。在以后的研究中,可增加持续观测时间,从而观测鞋子内底、鞋跟和结构等的缺陷及鞋子的损坏情况。

连续穿着高跟鞋跖趾部位的峰值压力 、 压强等参数均为足底各部位峰值压力 、 压强等参数中的最大值,并随着连续穿着高跟鞋时间的增加跖趾部位压力各参数均呈现增大的变化趋势,其它部位的压力各参数则呈现减小或无明显变化的趋势。这与Nyska[12]、Snow[13]、和Soames[14]等人的研究成果一致。连续穿着高跟鞋期间跖趾部位持续增大的压力引起疼痛,长时间持续增大的压力作用于足底皮肤等组织引发鸡眼和胼胝[3]等足部病变,本研究通过实验更加科学地证实这一现象。

随连续穿着高跟鞋时间增加,足跟处的压力等参数均呈现出减小的趋势,然而并不能因此忽略连续穿着高跟鞋对足跟造成的损伤。穿着高跟鞋过程中,跖趾部位与足跟部位为足底主要承重部位,虽然穿着高跟鞋过程中足跟部位的压力较穿着平跟鞋或低跟鞋过程中有所减少[6],并且随连续穿着高跟鞋时间增加而减少,但因高跟鞋鞋跟较细且穿着高跟鞋过程中身体重心起伏变化较大,足部呈现出不稳定状态[15]。黄庆森[16]指出穿着高跟鞋会引起足跟前突骨折,因此穿着高跟鞋期间还应关注足跟的健康。

在连续穿着6~8 h期间,后跟部位压力、后跟内侧和外侧部位压强均呈现出增大的变化,与连续穿着0~6 h期间压力和压强减小的趋势相反。 推断这一结果出现的原因为足跟部位在长时间承受压力负荷后出现疲劳对足-鞋界面间作用力的缓冲能力减弱。由此建议女性在长期穿着高跟鞋过程中应尽量减少连续穿着时间且最好不要连续穿着高跟鞋超过6 h。

摘要：使用Novel Pedar鞋垫采集17名女性连续8 h穿着高跟鞋过程中连续穿着0 h、2 h、4 h、6 h和8 h的足底压力参数,将足底分为8个部位:第一脚趾部位,第二至五脚趾部位,跖趾内侧区,跖趾中部区,跖趾外侧区,腰窝区,后跟内侧区和后跟外侧区。探究连续穿着高跟鞋足底压力变化的分布及趋势。结果显示:1、连续穿着高跟鞋过程中足底各部位压力分布情况为:跖趾部位>后跟部位>脚趾部位>腰窝部位;2、随连续穿着高跟鞋时间增加足底压力向跖趾部位转移(跖趾内侧>跖趾中部>跖趾外侧);3、连续穿着高跟鞋时间越长对跖趾部位危害越大,连续穿着时间不宜超过6 h。

足底压力测量 篇7

乒乓球运动在迅速发展,上肢技术在不断丰富创新,随之也就对下肢的步法移动提出了更高要求。步法是指乒乓球运动员为回击不同来球而变化位置时所采用的合理移动方法[1],它是及时准确地使用与衔接各项技术动作的枢纽,也是执行各项战术的有力保证[2]。本文通过对乒乓球运动中三种步法的足底压力进行分析,试图通过不同动作指标的对比分析得出乒乓球专项的足底压力特征,从而为足踝部损伤研究和运动鞋专项化的相关领域提供实验依据和理论基础。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本研究选取了20名青年运动员为受试者。受试者均为北京体育大学竞技体育学院乒乓球专项运动员,受试者基本情况见表1。

2.2 实验仪器

本研究应用比利时RSscan公司生产的FOOTSCAN(R)INSOLE鞋垫式足底压力测量系统,鞋垫厚度为0.7～2.2mm,全部使用压阻式传感器,每平方厘米约有4个传感器,采样频率500Hz。

2.3 研究方法

选择与受试者鞋内底尺码符合的足底压力测试鞋垫,垫于乒乓球专项运动鞋中,鞋垫大小与鞋内底边缘吻合,确保测试鞋垫无折痕。配戴测试设备后,受试者进行3～5min适应性动作练习。

采集受试者使用跨步、并步、交叉步三种步法分别向正手位和反手位移动击球时足底所受的压力情况。每组步法动作测试时得到至少三次动作技术质量较高,足底压力数据完整的动作。

足底压力数据选取每人每种动作三个连续的动作周期数据,取平均值进行分析。为了排除体重对地面反作用力和足底压力的影响,并使不同受试者的数据结果具有一定的可比性,本研究对足底压力数据进行了力值除以体重的数据标准化处理,标准化后的数据表示为体重的倍数,单位设为BODY WEIGHT(BW)。

3 足底压力分区方法及测试指标的选取

实验受试者均为右手执拍,本文根据研究需要将正手跨/并步中的左脚(即支撑脚)称为移动辅助脚,右脚(即跨步脚)称为击球发力脚;将反手跨/并步中的右脚称为移动辅助脚,左脚称为击球发力脚。交叉步动作中将正手交叉步中的左脚称为击球发力脚,右脚称为移动辅助脚;反之,反手交叉步中的右脚为击球发力脚,左脚为移动辅助脚。

本研究在FOOTSCAN(R)INSOLE鞋垫式足底压力测量系统中把足底分成5个区域,如图1所示,即整个足底分为足后区、足中区和足前区,其中足前区又分为内侧区、中区和外侧区。

三个主要测试指标为压力峰值/体重、压力峰值百分比、前足各区压力峰值百分比。各指标及其定义描述如表2所示。

4 结果与分析

4.1 跨步步法的足底压力分析

受试者做跨步步法动作时的足底压力数据见表3。

由表3中可以看出,受试者在做跨步的步法动作时,支撑阶段的双脚足底压力主要承载区域均为足前区,足中区受力不显著,足后区在支撑阶段所受压力峰值超过一半体重,但是不如足前区受力明显。跨步步法多用于近台快攻打法中还击正手位大角度来球,受试者在做正手跨步动作向正手位移动的同时,为了迎击近台球,身体重心向近台方向移动,此时足前区相对足后区受力增加,因此正手跨步动作过程中足前区受力相对各区最为明显,反手跨步动作的足底受力情况与之同理。

击球发力脚与移动辅助脚相比,足中区受力情况二者无明显差异,足前区受力击球发力脚更大,足后区受力移动辅助脚大于击球发力脚。由于击球发力脚还要承担主动蹬伸发力参与击球动作以及回到原位的任务,此时作为蹬伸动作主要受力区域的足前区承担的压力更多;而移动辅助脚在整个正手跨步动作过程中大部分时间处于全脚支撑状态,受力较为分散,所以移动辅助脚的足前区与足后区受力情况的差异较小。

通过上述分析可知,跨步动作中足前区对于承载足底压力所贡献的作用是最大的,因此有必要对其进行进一步的分析。受试者做跨步动作时前足各区的足底压力数据见表4。

由表4中可以看出,受试者做正手跨步动作时,双脚在支撑阶段足前区的足底压力的承载区域主要集中在前足内侧区和前足中区,反手跨步动作的情况相同。

正手跨步动作过程中,击球发力脚的足前区足底压力的集中区域要偏向于前足中区,这与正手跨步移动击球时,执拍的右手与击球发力脚的相对位置较远,有关在压力峰值出现前后的一段时间内,身体重心偏向击球发力脚外侧,使作为发力蹬伸主要压力承载位置的第一跖趾关节所在前足内侧区的压力峰值相对减小。但是这种偏向是不明显的,移动辅助脚前足中区与前足内侧区的差异就很小,反映到反手跨步动作中则表现为击球发力脚前足内侧区的压力峰值高达体重的0.43倍,明显高于前足中区。同时反手跨步的移动辅助脚前足中区的压力峰值高于前足内侧区,这与受试者反手跨步击近台球时,执拍手并未超过击球发力脚并与移动辅助脚的相对位置较近,身体重心位于击球发力脚和移动辅助脚之间有关。

4.2 并步步法的足底压力分析

受试者做并步步法时的足底压力数据见表5。

由表5中可以看出,受试者在做并步的步法动作时,双脚足底的压力承载区域主要集中在足前区,足中区受力均不明显。足后区的受力绝对值相对中区较高,但是相对足前区所受压力峰值,除了反手并步移动辅助脚足后区与足前区的压力峰值百分比相差10%左右,其他都相差20%左右。并步动作击球发力脚和移动辅助脚在移动过程中的动作形式大致相同,区别在于击球发力脚在击球前要主动蹬伸发力参与完成击球进攻动作,此时击球发力脚的足前区成为蹬伸发力动作最主要的压力承载区域。

并步步法动作的整个过程中,双脚的足前区仍是足底压力的主要承载区域,受试者做并步步法时足前区各区的足底压力分布数据见表6。

由表6中可以看出,并步步法动作过程中,双脚足前区足底压力的承载区域主要集中在前足内侧区和前足中区,受试者使用正手并步步法移动击球时,击球发力脚有一个主动的内旋蹬伸发力的动作,这样的动作使第一跖趾关节和第一足趾所在的前足内侧区成为最主要的足底压力承载区域,而移动辅助脚在支撑阶段只起到保持身体平衡的作用,前足中区和前足内侧区的压力峰值因此没有明显差异。当受试者使用反手并步步法移动击球时,击球发力脚

主动内旋蹬伸发力参与完成击球动作,其前足内侧区的压力峰值最大,而移动辅助脚足前区的压力主要集中在前足中区,这种现象可能是受试者回击反手位来球后移动辅助脚回到原位过程中的蹬伸到前足支撑时的身体重心靠近前足中区所造成的。

4.3 交叉步步法的足底压力分析

受试者做交叉步步法时的足底压力数据见表7。由表7中可以看出,受试者在做交叉步的步法动作时,双脚足底的压力承载区域主要集中在足前区,足中区受力均不明显,足后区对于足底压力的贡献虽然不如足前区那么大,但是其所受足底压力峰值的绝对值很高,由于交叉步步法动作移动范围较大,击球发力脚在移动到击球位置落地后,受试者处于单足支撑阶段,在这个阶段中,身体重量全部集中在击球发力脚上,因此击球发力脚所承受的足底压力明显高于移动辅助脚。击球发力脚的主动蹬伸发力和移动辅助脚的蹬伸返回原位都是完成蹬伸动作的足前区承受压力最大的原因。

交叉步步法动作的整个过程中,双脚的足前区是足底压力的主要承载区域,受试者做交叉步步法时足前区各区的足底压力分布数据见表8。

由表8中可以看出,受试者做正手交叉步步法动作时,击球发力脚足前区足底压力的承载区域主要集中在前足内侧区,达到了体重的68%;移动辅助脚足前区的主要压力承载区域集中在前足中区和前足外侧区,两区的压力峰值百分比超过了70%。正手交叉步移动击球过程中,足前区在击球发力脚主动蹬伸用力并回归原位时是主要的足底压力承载区域,受到的压力最大,而正手位击球时执拍手与身体的相对位置决定了身体重心靠近前足内侧区,因此足前区的内侧区受力最大。

而受试者做反手交叉步步法动作时,击球发力脚足前区的压力主要集中在前足中区和前足外侧区,两区的压力峰值百分比达到了72%;移动辅助脚足前区的压力主要集中在前足中区和前足内侧区,两区的压力峰值百分比达到了80%。反手交叉步移动击球过程中,受试者击球发力脚的足前区在击球前后的一段时间内受到的压力最大,反手位击球时除了执拍手臂超过击球发力脚外,身体大部分都没有在运动方向上超过击球发力脚,这种情况决定了身体重心靠近前足外侧区,因此反手交叉步足前区的受力主要集中在前足中区并偏向于前足外侧区。反手位和交叉步的大范围移动导致反手交叉步步法动作的连贯性不强,移动辅助脚在中间担当了一部分调整重心的工作。调整重心后移动辅助脚蹬伸发力回归原位时足前区受力最大,蹬伸的动作使前足内侧区成为足底压力的主要承载区域。

4.4 三种步法足底压力的比较分析

从图2、图3中可以看出,受试者做三种步法动作时,足前区是双脚最主要的足底压力承载区域,足前区所受足底压力峰值明显高于足中区和足后区。足中区受力不明显,足后区在落地缓冲阶段承担一定的足底压力。交叉步步法动作中,击球发力脚足后区所受足底压力峰值明显大于跨步步法,并且差异具有显著性。从跨步步法到并步步法再到交叉步步法,随着移动距离和第一受力阶段所受第一峰值力的增大,击球发力脚足后区所受足底压力峰值也随之有增大的趋势,表现为交叉步步法最大,并步步法次之,跨步步法最小。

将作为足底压力主要承载区域的足前区更加细分为前足外侧区、前足中区和前足内侧区三个区域。从图4、图5中可以看出,受试者做三种步法动作时,双脚的前足中区所受到的足底压力峰值与步法动作形式关系不大。足前区的足底压力峰值情况表现为以前足中区为稳定的主要受力区域,同时最大压力峰值根据不同的步法动作形式偏向前足的外侧区或者内侧区。较为明显的是反手交叉步步法动作的击球发力脚前足外侧区所受足底压力峰值大于反手跨步和反手并步,并且差异具有显著性;正手交叉步步法动作的前足内侧区所受足底压力峰值大于正手跨步和正手并步,并且差异具有显著性。而移动辅助脚则是正手交叉步中的前足外侧区和反手交叉步中的前足内侧区为足前区足底压力主要承载区域,明显大于跨步步法和并步步法,并且差异具有显著性。

5 结论

5.1 三种步法动作双脚的足底压力主要承载区域集中在足前区,足中区受力不明显。

5.2 击球发力脚足后区足底压力峰值交叉步步法最大,并步步法次之,跨步步法最小。

5.3 前足中区为足前区较为稳定的主要受力区域,前足外侧区和前足内侧区所受足底压力峰值的大小与步法的动作形式有关,其中前足内侧区比前足外侧区更多的成为足前区的主要受力区域。

参考文献

[1]徐增琪主编.中国体育教练员岗位培训教材(乒乓球)[M].北京:人民体育出版社,2005

[2]刘建和.乒乓球教学与训练[M].北京:人民体育出版社,2004

[3]体育院校通用教材——乒乓球[M].北京:人民体育出版社,1992

[4]李建设,王立平.足底压力测量技术在生物力学研究中的应用与进展[J].北京体育大学学报,2005,(2):191-193

[5] JAMESG.The Biomechanics of Sports Techniques[M].U.S.A.1995

[6]教材编写组.体育院校教材.运动生物力学[M].北京:人民体育出版社,1995