王海軍，楊洪濤

(1河北科技師范學(xué)院體育系，2河北科技師范學(xué)院物理系，河北秦皇島，066004)

人在自然行走過程中足部所承受的地面反作用力是體質(zhì)量的1.5倍［1，2］，而肥胖者足部要承受的作用力更大，根據(jù)生物全息理論，足部關(guān)聯(lián)著人體的五臟六腑和各個(gè)器官，并有其相應(yīng)的反射區(qū)［3］。在步行時(shí)足底與支撐面之間的壓力分布反映了下肢乃至全身的生理、結(jié)構(gòu)和功能等方面的信息［4］，因此如何保持足部的健康、避免損傷并對(duì)健康程度做出定性評(píng)價(jià)一直以來是醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)，體育學(xué)所關(guān)注的重要課題之一。許多國內(nèi)外學(xué)者對(duì)肥胖兒童足底壓力分布特征及步態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行分析［5～10］，對(duì)肥胖青年女性穿著不同高度高跟鞋的足底壓力變化特點(diǎn)的研究也有所涉獵［11～15］，而對(duì)25～27歲肥胖男青年自然行走時(shí)的步態(tài)動(dòng)力學(xué)研究尚未見報(bào)道。筆者通過對(duì)25～27歲肥胖男青年自然行走時(shí)足底壓力研究，旨在揭示肥胖男青年與體質(zhì)量正常男青年自然行走時(shí)足底壓力參數(shù)變化特點(diǎn)，進(jìn)一步掌握自然行走時(shí)足的運(yùn)行機(jī)制和功能特性，探究足底壓力參數(shù)變化的影響因素，為臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)和體育學(xué)等方面的研究提供實(shí)踐依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為東北某大學(xué)非體育學(xué)院的25～27歲在校研究生(男性)16名，采用韓國杰文公司生產(chǎn)的身體成份分析儀(VENE5.5Body composition Analyzer)對(duì)研究對(duì)象的身體成份進(jìn)行測量，脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞0.250的8名研究生確定為肥胖組，脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.150～0.250的8名研究生為對(duì)照組。在測試前經(jīng)詢問與醫(yī)院體檢確定研究對(duì)象下肢無受傷史，無八字腳、糖尿病、“O”型腿、訓(xùn)練史、扁平足、足部胼體等。研究對(duì)象自然情況見表1。

表1 研究對(duì)象自然情況

1.2 測試方法

應(yīng)用比利時(shí)RSscan INTERNATIONAL公司生產(chǎn)的足底壓力測力平板(Foot scan 7 USB2 gait system)，連接和調(diào)節(jié)測力平板，使采樣頻率為500幀/s，測量時(shí)間為8 s，對(duì)受試者進(jìn)行適應(yīng)性練習(xí)(要求脫掉鞋襪)，待其適應(yīng)后，讓其以平時(shí)自然步速(速度為1 m/s或一步半/s)行走通過測力平板，為提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，隨機(jī)一足踏在測力板上即可，受試者多次往返行走，通過儀器共采集6次往返自然行走時(shí)左足的足底壓力相關(guān)參數(shù)，最后通過觀察與分析剔除無效數(shù)據(jù)，取3次有效數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。足底壓力測試系統(tǒng)的主頁面見圖1。

圖1 footscan7系統(tǒng)軟件主界面

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

將Footscan7足底壓力測試系統(tǒng)分析軟件測量后獲得的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，錄入SPSS 18.0軟件，結(jié)果用±S表示，組間采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，其返回值為P，分析其差異是否具有顯著性，當(dāng)P＜0.05時(shí)，認(rèn)為二組數(shù)據(jù)差異具有顯著性意義。當(dāng)P＜0.01時(shí)，認(rèn)為二組特征量差異具有高度顯著性差異，當(dāng)返回值P不在此范圍內(nèi)不予討論。同時(shí)將測得足底各部位最大峰值壓強(qiáng)、最大峰值接觸面積、最大峰值壓力負(fù)荷率及最大峰值沖量等足底壓力參數(shù)指標(biāo)與身高、體質(zhì)量、年齡、脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鞋碼進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，其返回值為P，分析其相關(guān)性是否具有顯著性，且當(dāng)相關(guān)系數(shù)R接近于±1時(shí)，認(rèn)為其關(guān)系具有相關(guān)性。當(dāng)P＜0.05時(shí)，認(rèn)為二組數(shù)據(jù)相關(guān)性顯著。當(dāng)P＜0.01時(shí)，認(rèn)為二組特征量相關(guān)性高度顯著。

1.4 足底壓力分區(qū)方法

根據(jù)人體足底壓力分布特點(diǎn)與人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，以及為了客觀準(zhǔn)確的研究，將足底分為足跟區(qū)、足弓區(qū)、跖骨區(qū)、趾骨區(qū)等4個(gè)部分。為了更為細(xì)致的研究采用二維測力平板配套的分析軟件自動(dòng)將足底共分為10個(gè)區(qū)域:第1趾骨(Toe1)、第2～5趾骨(Toe 2-5)、第1跖骨(Meta 1)、第2跖骨(Meta2)、第3跖骨(Meta 3)、第4跖骨(Meta 4)、第5跖骨(Meta 5)、足弓(Mid Foot)、足跟內(nèi)側(cè)(HM)和足跟外側(cè)(HL)(圖2)。

圖2 足底各分區(qū)位置示意

2 結(jié)果與分析

2.1 25～27歲男青年自然行走時(shí)足底各區(qū)的壓力-時(shí)間變化情況

肥胖組與對(duì)照組的足底壓力-時(shí)間變化曲線均呈現(xiàn)出典型的兩峰一谷的雙峰型曲線(圖3，圖4)，其中第一峰代表一側(cè)足跟著地階段，而第二峰由一側(cè)足蹬離地面而對(duì)側(cè)足處于足跟著地階段，且第一峰值壓力均大于第二峰值壓力，肥胖組和對(duì)照組在足跟著地時(shí)足底各區(qū)域的主要受力部位為足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)和足弓，但肥胖組的各區(qū)域受力比對(duì)照組有不同程度的增加。在足放平的過程中，肥胖組足弓著地的時(shí)間比對(duì)照組早，但離地的時(shí)間明顯晚于對(duì)照組。在第二峰中，肥胖組的主要受力部位是第3跖骨、第2跖骨、第1跖骨，而對(duì)照組的主要受力部位是第3跖骨、第2跖骨、第1趾骨。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是由于肥胖青年脂肪在體內(nèi)過多堆積，給身體帶來額外負(fù)擔(dān)，單一靠足部的某一分區(qū)承受體重難以實(shí)現(xiàn)，而足弓是承受體重的最佳部位，所以肥胖組在雙支撐結(jié)束過渡到單支撐時(shí)馬上從足跟過度到足弓，為了維持這種平衡，使平衡不被破環(huán)，增加支撐面，足弓離地時(shí)間較晚，足弓承受壓力時(shí)間較長，易使足弓受壓過大，極易出現(xiàn)疲勞，形成塌陷，產(chǎn)生損傷。

圖3 肥胖組足底各分區(qū)壓力-時(shí)間曲線

圖4 對(duì)照組足底各分區(qū)壓力-時(shí)間曲線

2.2 肥胖組自然行走時(shí)足底壓力參數(shù)情況

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，肥胖組足底各分區(qū)的壓強(qiáng)從大到小的順序?yàn)榈?跖骨、第2跖骨、第4跖骨、足跟外側(cè)、足跟內(nèi)側(cè)、第5跖骨、第1跖骨、足弓、第1趾骨、第2～5趾骨;對(duì)照組足底各分區(qū)的壓強(qiáng)從大到小的順序?yàn)榈?跖骨、第2跖骨、第4跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)、第1趾骨、第5跖骨、第1跖骨、足弓、第2～5趾骨(表2，表3)。且研究對(duì)象的峰值壓強(qiáng)均集中在第3跖骨，壓強(qiáng)最小值均集中在第2～5趾骨。但肥胖組在第1跖骨、第5跖骨、足弓、足跟外側(cè)的峰值壓強(qiáng)明顯大于對(duì)照組(P＜0.01，P=0.001，0.000，0.006，0.001)且差異具有非常顯著性意義。而在第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨處的峰值壓強(qiáng)大于對(duì)照組且差異具有顯著性意義(P ＜0.05，P=0.034，0.013，0.035)。而肥胖組在第1趾骨處的壓強(qiáng)明顯小于對(duì)照組(P＜0.01，P=0.000)。其它足底各部位的峰值壓強(qiáng)不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

研究結(jié)果顯示，肥胖組足底各分區(qū)壓強(qiáng)負(fù)荷率(LR)從大到小的順序?yàn)?足跟外側(cè)、足跟內(nèi)側(cè)、足弓、第3跖骨、第2跖骨、第4跖骨、第1跖骨、第1趾骨、第5跖骨、第2～5趾骨;而對(duì)照組足底各分區(qū)壓強(qiáng)負(fù)荷率從大到小的順序?yàn)?，足跟?nèi)側(cè)、足跟外側(cè)、第3跖骨、第2跖骨、第4跖骨、足弓、第1跖骨、第1趾骨、第5跖骨、第2～5趾骨(表2，表3)。肥胖組在足跟外側(cè)的壓強(qiáng)負(fù)荷率明顯大于對(duì)照組(P＜0.01，P=0.001)且差異具有顯著性意義。肥胖組在足弓處的壓強(qiáng)負(fù)荷率明顯大于對(duì)照組(P＜0.01，P=0.009)且差異具有非常顯著性意義。對(duì)照組在足跟內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)負(fù)荷率明顯大于肥胖組(P＜0.05，P=0.029)，而肥胖組在第1趾骨處壓強(qiáng)負(fù)荷率大于對(duì)照組(P＜0.05，P=0.037)且差異具有顯著性意義。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是，肥胖組在自然行走時(shí)步態(tài)一般呈“外八字型”，使足跟外側(cè)用力較大。為此，肥胖青年在自然行走時(shí)應(yīng)注意走路姿勢，使足部均勻受力，也可以考慮在鞋的足跟內(nèi)側(cè)墊一加高的保健鞋墊來騰空足跟外側(cè)，減小足部某一特定區(qū)域的壓強(qiáng)，防止損傷。

肥胖組和對(duì)照組的足底接觸面積(CA)存在著不同程度的差異。肥胖組足底接觸面積較大部位在足弓、足跟和第1趾骨，接觸面積較小部位集中在第2～5趾骨、第3跖骨、第4跖骨;而對(duì)照組足底接觸面積最大集中在足弓、足跟、第2～5趾骨，接觸面積最小集中部位在第3跖骨和第4跖骨。除第2～5趾骨外，肥胖組足底各區(qū)域的接觸面積都比對(duì)照組有著不同程度的增加，其中肥胖組在第1趾骨處的接觸面積明顯大于對(duì)照組且差異具有顯著性意義(P＜0.05，P=0.015)。肥胖組在足跟內(nèi)側(cè)的接觸面積明顯大于對(duì)照組且差異具有非常顯著性意義(P＜0.01，P=0.008)。肥胖組在第2～5趾骨處的接觸面積明顯小于對(duì)照組且差異具有非常顯著性意義(P＜0.01，P=0.000)。

足底各區(qū)域沖量(I)是足底各局域的壓力對(duì)足底各部位的累積效應(yīng)，是判斷足現(xiàn)疲勞的重要指標(biāo)之一［16］。測量結(jié)果表明:肥胖組和對(duì)照組足底各區(qū)域的最大沖量主要都集中在第3跖骨、第2跖骨、第4跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)，而肥胖組和對(duì)照組的最小沖量都集中在第2～5趾骨。肥胖組在第1跖骨、第5跖骨、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)的峰值沖量與對(duì)照組相比有不同程度的增加且差異具有顯著性意義(P ＜0.05，P=0.049，0.047，0.015，0.023)。而肥胖組在足弓處的沖量明顯大于對(duì)照組且差異具有非常顯著性意義(P＜0.01，P=0.000)。但肥胖組在第1趾骨處的峰值沖量明顯小于對(duì)照組且差異具有顯著性意義(P＜0.01，P=0.001)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是由于肥胖青年為維持身體平衡在由足跟向前腳掌移動(dòng)時(shí)側(cè)向擺動(dòng)增大，以擴(kuò)大支撐面，而前后方向擺動(dòng)較小。

表2 肥胖組男青年自然行走時(shí)足底壓力參數(shù)情況

表3 對(duì)照組男青年自然行走時(shí)足底壓力參數(shù)情況

2.3 肥胖組自然行走時(shí)足底壓力各參數(shù)與身高、體質(zhì)量、年齡、鞋碼、脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析

對(duì)肥胖組自然行走時(shí)左足足底各區(qū)域最大的峰值沖量(I)(即第3跖骨沖量)、峰值壓強(qiáng)(即第3跖骨壓強(qiáng))、足底接觸面積(即足弓接觸面積)、壓力負(fù)荷率(即足跟壓強(qiáng)負(fù)荷率)與身高、體質(zhì)量、年齡、鞋碼的大小、脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，肥胖組的最大峰值沖量、足底接觸面積、最大峰值壓強(qiáng)與體質(zhì)量呈高度顯著正相關(guān)(P ＜0.01，R=0.920，0.971，0.897)且差異具有高度顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表4)。足底的最大峰值沖量與身高呈弱的正相關(guān)(P＞0.05，R=0.315)與年齡、鞋碼呈弱的負(fù)相關(guān)(P＞0.05，R=－0.360，－0.319)且差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，肥胖組壓強(qiáng)負(fù)荷率與體質(zhì)量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05，R=0.761)且差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。肥胖組自然行走時(shí)足底最大峰值沖量、峰值壓強(qiáng)、峰值壓強(qiáng)負(fù)荷率與脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈高度顯著正相關(guān)(P＜0.01，R=0.887，0.880，0.870)且差異具有高度顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。肥胖組自然行走時(shí)足底峰值接觸面積與脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)(P＜0.05，R=0.721)且差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。足底最大峰值壓強(qiáng)與身高、年齡呈弱的正相關(guān)(P ＞0.05，R=0.438，0.058)與鞋碼呈弱的負(fù)相關(guān)(P ＞0.05，R=－0.136)且差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。足底峰值接觸面積與身高、鞋碼、呈弱正相關(guān)(P＞0.05，R=0.062，0.500)，與年齡呈弱的負(fù)相關(guān)(P ＞0.05，R=－0.007)。足底峰值壓力負(fù)荷率與身高、鞋號(hào)呈弱的正相關(guān)(P ＞0.05，R=0.521，0.407)，與年齡呈弱的負(fù)相關(guān)(P＞0.05，R=－0.398)且差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在此不予討論。

表4 足底壓力參數(shù)指標(biāo)與身高、體質(zhì)量、年齡、鞋碼、脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性分析

3 結(jié) 論

(1)25～27歲男青年自然行走時(shí)足底各區(qū)域壓力-時(shí)間曲線均呈現(xiàn)出典型的兩峰一谷的雙峰型曲線，且足底各部位著地順序、離地順序基本保持一致，但肥胖男青年最后離地的足底區(qū)域是第2～5趾骨，而體質(zhì)量正常男青年則為第1趾骨;肥胖男青年在足弓部位的接觸時(shí)間明顯早于體質(zhì)量正常男青年，離地時(shí)間明顯晚于體質(zhì)量正常男青年。

(2)肥胖男青年第5跖骨壓強(qiáng)、足弓壓強(qiáng)、足跟接觸面積、足弓壓強(qiáng)負(fù)荷率、足弓外側(cè)壓強(qiáng)負(fù)荷率和足弓沖量明顯大于體質(zhì)量正常男青年且差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而體質(zhì)量正常男青年第1趾骨壓強(qiáng)、第1趾骨沖量、足跟內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)負(fù)荷率明顯大于肥胖男青年且差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

(3)肥胖男青年足底最大峰值沖量、足底接觸面積、最大峰值壓強(qiáng)與體質(zhì)量呈高度顯著正相關(guān)，壓強(qiáng)負(fù)荷率與體質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，而與身高、年齡、鞋碼呈弱相關(guān)且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，肥胖男青年自然行走時(shí)足底最大峰值沖量、峰值壓強(qiáng)、峰值壓強(qiáng)負(fù)荷率與脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈高度顯著正相關(guān)，足底峰值接觸面積與脂肪占身體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)，其它指標(biāo)不具有顯著相關(guān)性且不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

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