张 攀 ,马楚虹 ,王 超 ,龚成秋
人体足底压力分布反映有关足的结构、功能及整个身体姿势控制等情况,是足疾诊断、步态研究和运动鞋设计等领域的支撑技术。足底压力分布在生物力学、临床医学、体育科学、健康评估等方面发挥着越来越重要的作用[1]。国内外对于人体不同人群的足底压力分布的研究颇多,国内学者对不同年龄的人在行走(正走、倒走)、负重、跳跃等条件下的足底压力分布进行测试和分析,同时也有对特殊群体(肥胖、扁平足)的足底压力进行了一定的研究,揭示了不同形式的状态下的足底压力分布特征。本文对13-14岁的生长发育突增期青少年行走过程中的足底压力特征进行了研究,以期对青少年左右双足足底压力分布特征的研究进行一些补充。本文通过对13-14岁青少年行走时左右足底压力的分析,以期找出青少年行走时左右足底压力的差异性特征。
选取20名13-14岁的在校学生作为研究对象,其中男生11名,女生 9名.其平均身高为 149.3±26.5 cm,平均体重为42.1±4.1kg。受试者无足疾和运动性障碍,身体健康,脚部无任何损伤史。
采用Rsscan公司研发的Footscan平板式足底压力分布测量系统。平板式足底压力测量系统包括1m长的感应平板,采样频率为500HZ,传感器密度为4个传感器/cm2。在Footscan测力平板两边铺上延长步垫,让受试者在自然放松的状态下进行。在进行测试时,要求每位受试者均脱鞋、脱袜、裸足行走。测试前先让每位受试者进行适应性的随意重复行走。测试时,要求每位受试者以常速自然通过测力平板,完成3次行走,保证左右足都可以采集到数据。
由Footscan测试分析软件导出测试数据后,运用SPSS13.0统计软件对数据进行统计分析,所有数据均采用平均值和标准差表示,并进行正态分布检验、分析差异性。
根据足底解剖结构,Footscan足底压力分布测试系统将足底分为10个区域:大拇指(T1)、第2-5脚趾(T2-5)、第 1跖骨(M1)、第2跖骨(M2)、第3跖骨(M3)、第4跖骨(M4)、第5跖骨(M5)、足弓(MF)、足跟内侧(HM)、足跟外侧(HL)。
Footscan足底压力测试系统通过记录压力传感器上负重时的压强值,反映人体行走时的足底压强的变化。足底峰值压强是压力测试系统在每个传感器上某个运动过程中测得的一个最大压强值,它所反映的是足底各区在行走过程中压强所达到的最大水平,运动过程中,每个传感器的峰值压强是唯一的,因此,峰值压强是反映足底各区最大压强值的分布特征[2]。
由表1可见,13-14岁青少年行走时第2、4、5跖骨和足弓、足跟区域的峰值压强存在差异,且右足的第2跖骨、足弓、足跟外侧的最大压强比左足大(P<0.05),而左足的第4、5跖骨和足跟内侧的峰值压强比右足大(P<0.05)。青少年正常行走时,足底最大压强部位在第3跖骨,其次是足跟内侧和第2跖骨,最小压强区域在第2-5趾骨,左右双足呈现一致的规律性。这说明青少年行走时跖骨头中间区域和足跟区域受压为主。足底压强即单位面积的足底压力。足底压强是研究防止足底局部相关组织遭受过高压力而损伤的有效指标,如果在足部某一部位压强过大时,极易产生过度使用伤害[3],因此要注意放松,减少因长时间行走或运动而造成的足部病理性病变发生的几率。
表1 受试者的基本情况
由表2可见,青少年行走时,左右双足底接触面积都存在显著差异(除了第 2-5趾骨),其中,左足的第1、2、足跟内外侧区域小于右足(P<0.01),而右足的第5跖骨和足弓部位的接触面积比左足大。足底接触面积最大的部位是足弓部,其次是足跟内侧和外侧,且右足的最大接触面积比左足大,双足表现出一致性的规律;其中左足的第1、2、3、4跖骨和足跟区域的接触面积比右足大。青少年正常行走过程中前足和足跟的接触面积均比成年人小,且足弓处的接触面积最大,右足足弓处的触地面积比左足大,这可能由于青少年正处在生长发育阶段,体重较成年人小,而足弓处的发育滞后,所以承受的体重压力比较大[4],因此合理安排青少年的运动时间、运动负荷以及运动的放松,加强维持足弓周围的韧带和肌肉的锻炼,从而预防扁平足等病理性病变。
表2 13-14岁青少年左右足底峰值压强的比较(±S,N/㎝2)
表2 13-14岁青少年左右足底峰值压强的比较(±S,N/㎝2)
分区 右足 左足 P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跖骨足弓足跟内侧足跟外侧9.42±4.93 1.25±1.30 8.39±4.98 17.51±8.56 18.91±9.90 8.61±5.68 2.49±2.79 2.73±2.14 17.92±5.91 16.95±6.44 8.04±3.95 0.90±1.01 10.18±12.10 12.84±5.00 19.81±6.99 11.45±5.02 3.50±3.61 2.29±1.98 17.15±6.66 14.20±6.04>0.05>0.05>0.05<0.05>0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05
冲量表示力在一定时间内对足底各区域连续作用所产生的累积效应,足底各区域冲量的大小受每个区域的压力值和接触时间两个因素的影响,研究足底各区域所受冲量对足部所造成的伤害具有重要的意义。从表3可见,青少年在行走时足底各区冲量在地1、2、4、5跖骨和足弓区域存在差异,其中右足在第1、2跖骨的冲量比左足大 (P<0.05),左足的第4、5和足弓区域比右足大(P<0.05)。双足足底最大冲量都分布在第3跖骨,且左足比右足大,其次在足跟内侧,最小冲量都分布在第2-5趾骨,双足表现出一致性。
表3 13-14岁青少年左右足底各区接触面积的比较(±S,㎝2)
表3 13-14岁青少年左右足底各区接触面积的比较(±S,㎝2)
分区 右足 左足 P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跖骨足弓足跟内侧足跟外侧12.15±2.02 8.73±4.56 7.59±2.40 8.64±1.64 6.92±1.24 7.32±1.13 9.70±2.12 34.32±6.45 13.29±1.88 11.52±1.60 11.11±1.50 10.72±2.97 11.93±2.73 10.04±1.68 8.15±0.86 8.18±1.16 7.36±2.06 30.60±6.39 14.52±1.93 12.44±1.87<0.05>0.05<0.01<0.01<0.05<0.05<0.05<0.01<0.01<0.01
表4 13-14岁青少年左右足底各区冲量的比较(±s,N/s)
表4 13-14岁青少年左右足底各区冲量的比较(±s,N/s)
分区 右足 左足 P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跖骨足弓足跟内侧足跟外侧1.13±0.75 0.09±0.11 1.38±1.27 3.02±1.65 3.46±1.49 1.35±1.21 0.34±0.63 0.39±0.35 3.06±1.12 2.81±1.11 0.91±0.55 0.07±0.09 1.29±1.25 2.23±1.09 3.37±2.23 2.03±1.32 0.64±0.82 0.45±0.54 2.77±0.85 2.36±0.92>0.05>0.05<0.05<0.05>0.05<0.05<0.01<0.05>0.05>0.05
很多学者在研究中发现研究对象的左右足底压力分布有显著性差异的意义,张德荣等[5]研究表明青年人左右双足的冲量除足弓和足跟外侧差异都有显著性意义,压力峰力值除第2、3、5跖骨外左右足均存在差异;周安艳等[6]对正常学龄前儿童步行时的动态足底压力进行了分析,发现男女之间并无统计学差异,但左右双侧存在一定的差异性;张庆来等[7]对正常青年人左右足底压力分布特征进行了对比分析,结果发现正常青年人行走过程中左右双足的平均峰力值、接触面积、冲量等参数都存在不同程度的差异,而本研究发现13-14岁青少年行走时足底各区域接触面积除了第2-5趾骨外,其他各区域都存在显著差异,且左右足足底分布规律一致,行走时足底最大接触面积位于足弓,其次是足跟区域,这与张庆来[7]研究的青年人左右足底接触面积的分布规律一致。
13-14岁青少年自然行走时左右双足峰值压强和最大冲量分布规律几乎一致,且左右双足不同区域存在差异。本文研究处于生长发育突增期的青少年行走时足底最大冲量主要分布于第 2、3 跖骨和足跟内侧区域,张庆来等[7]和李立[8]等研究青年人自然行走时发现足底最大冲量主要分布区域也位于第2、3跖骨和足跟内侧;这说明处于生发发育突增期的青少年与青年人动态足底最大冲量分布区域一致,且足弓处的冲量比较小,而李立等[8]和梁玉等[9]对老年组(60-69 岁)正常步态行走时的研究发现,老年组(60-69岁)足底最大冲量主要位于第2跖骨、第3跖骨、足跟区域,到了70、80岁年龄段的老年人足底最大冲量位于足跟区域,且足弓区域的冲量比60岁年龄段的老年人增大,而冲量的大小是疲劳积累的直接原因,所以老年人在穿鞋时要尽量选择能厚底,减小足弓处的负荷。而处于生长发育期的13-14岁青少年自然行走时虽然足底最大接触面积位于足弓,但足弓的冲量比较小,因而产生的负荷也小,所以在进行体育锻炼时,生长发育突增期的青少年科学、有规律的进行体育锻炼不会轻易造成足底的病理性疾病。
本文研究还发现青少年左足足底在峰值压强、最大接触面积和最大冲量有一半左右的区域比右足大。大多数人以右足为主动足,左足为制动足,缓冲右足发力产生的震动[10],那么右足的冲量应该要比左足大,本文出现左足足底4个区域的冲量比右足大,可能是因为有一些青少年是以左足为主动足;也有可能是实验中青少年由于紧张没有轻松自然地走路,重心不稳,从而影响足底压力的分布,这还有待于进一步扩大样本量进行证实。
1)生长发育期青少年自然行走时足底压强主要位于跖骨头中间区域和足跟区域,这和青年人足底峰值压强分布规律一致,且左右足在行走过程中峰值压强分布规律一致。2)对于双足各区接触面积的分析发现,13-14岁青少年行走时足底最大接触面积位于足弓,且左右足底各区除了第2-5趾骨外都存在显著差异,这与张庆来[7]的研究发现一致。3)13-14岁青少年自然行走时足底最大冲量与青年人分布区域规律一致,由于处在生长发育突增期,青少年体重会不断增加,为了足部的正常发育,进行体育锻炼时应注意地面的弹性。4)随着年龄的增长,这批青少年在进行不同项目的体育锻炼时,他们的足底压力分布规律会不会有变化还需进一步的跟踪研究。
[1]袁 刚,张木勋,王中琴,等.正常人足底压力分布及其影响因素分析[J].中华物理医学与康复杂志,2004,26(3):156.
[2]蔡凌丽,潘慧炬.走、跑、跳动作足底压力分布特征研究[J].吉林体育学院学报,2009,25(1):57-59.
[3]徐晴岩,周大伟,李立峰,等.使用硅胶足垫分解足底压力的研究[J].中国康复医学杂志,2007,22(8):736-738.
[4]王 玫,邹晓峰.7岁健康男童裸足行走足底压力分布特征研究[J].吉林体育学院学报,2008,24(4):104-105.
[5]张德荣,张庆来.山东某大学46名学生足底压力及足健康状况分析[J].中国学校卫生,2009,30(7):608-610.
[6]周安艳,李 海,尹运冬,等.正常学龄前儿童步行时的动态足底压力特征[J].中国临床康复,2006,24(10):55-57.
[7]张庆来,孟站领.正常青年人左右足底压力分布特征的对比分析[J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11(5):889-892.
[8]李 立,陈玉娟,霍凤鸣,等.老年人与青年人足底压力分布特征比较[J].中国老年学杂志,2011,31(12):4574-4576.
[9]梁 玉,霍洪峰,杨静怡,等.老年人步行时足底压力及步态特征的增龄性变化[J].中国老年学杂志,2013,33(7):3038-3040.
[10]栾天峰.11-12岁正常儿童与肥胖儿童步行时足底压力分布特征[J].北京体育大学学报,2011,34(6):68-70.