張高陽 張永剛 王偉偉

(重慶移通學(xué)院 重慶 401520)

運動員選材是根據(jù)一定標準和測量評價手段選拔適合從事某類運動項目訓(xùn)練的專門人才的過程［1］。隨著運動訓(xùn)練與體育科學(xué)研究之間的聯(lián)系越來越緊密，先進的實驗儀器設(shè)備在運動員的訓(xùn)練中廣泛應(yīng)用，足底壓力系統(tǒng)作為運動生物力學(xué)研究領(lǐng)域中的工具，通過測量不同人群自然行走狀態(tài)下的步態(tài)，能夠直接獲得一個完整步態(tài)周期的足底壓力特征，進而更能細致、準確地從生物力學(xué)角度來解析步態(tài)特征，進一步為運動訓(xùn)練提供堅實的理論基礎(chǔ)和實踐指導(dǎo)。

該文從生物力學(xué)的角度出發(fā)，通過對網(wǎng)球運動員、右足嚴重”外八字”腳型大學(xué)生和正常腳型大學(xué)生在自然行走狀態(tài)下足底壓力分布特征進行對比，分析比較三組實驗者足軸角、足底壓強峰值、足底沖量峰值、足底支撐時相、足弓指數(shù)指標特征，進而為運動員的選材和運動訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

實驗對象為8 名西安體育學(xué)院網(wǎng)球?qū)I(yè)二級及以上運動員以及右足具有嚴重外八字腳型和正常足型的在校非體育專業(yè)男生各8 名。選擇受試對象時，要求其在半年內(nèi)沒有運動損傷，尤其是下肢和足部，無足部骨折史，且24h內(nèi)沒有劇烈運動［2］。

1.2 研究方法

該研究采用比利時生產(chǎn)的FreeStep 足底壓力測試系統(tǒng)（采樣頻率高達500Hz，厚度1mm，測量范圍1～100N/cm2）對實驗對象進行測試。在實驗測試前，打開足底壓力測試軟件，設(shè)置相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，該測試所設(shè)置的采集頻率為100Hz；測試者必須光腳進行測試，以正常的行走步態(tài)自然行走，各測試3次。使用該測試系統(tǒng)自帶的freeStep scientific7.97軟件對測試數(shù)據(jù)完成保存、分析和提取。該系統(tǒng)將足底分為11個區(qū)域：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、足弓內(nèi)側(cè)、足弓外側(cè)、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)。

2 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件進行，對所有整理過的數(shù)據(jù)用平均值±標準差來表示。各參數(shù)比較采用單因素方差分析，P＜0.05 表示具有顯著性差異，P＜0.01表示具有非常顯著性差異。

3 實驗結(jié)果

3.1 足軸角

通過試驗及統(tǒng)計分析獲得網(wǎng)球運動員、右足嚴重“外八字”腳型大學(xué)生和正常腳型大學(xué)生足軸腳數(shù)據(jù)，如表1所示。

由表1 可以得出，網(wǎng)球運動員右腳足軸角與外八字腳學(xué)生相比具有非常顯著性差異；外八字腳學(xué)生右足足軸角與正常學(xué)生相比具有顯著性差異；左、右足足軸角的大小均為網(wǎng)球運動員＜正常學(xué)生＜外八字腳學(xué)生。

表1 實驗對象足軸角比較（°）

3.2 足弓指數(shù)

通過試驗及統(tǒng)計分析獲得網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生足弓指數(shù)數(shù)據(jù)，如表2所示。

由表2可以得出，網(wǎng)球運動員左、右腳足弓指數(shù)與外八字腳學(xué)生相比均具有顯著性差異，且左腳具有非常顯著性差異；左、右腳足弓指數(shù)的大小均為網(wǎng)球運動員＜普通學(xué)生＜外八字腳學(xué)生。

表2 實驗對象足弓指數(shù)比較

3.3 足底各區(qū)域壓強峰值分布

通過試驗及統(tǒng)計分析獲得網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生足底各區(qū)壓強峰值數(shù)據(jù)，如表3所示。

由表3 可以得出，網(wǎng)球運動員左腳與外八字腳相比，在第2～5 趾骨、第3、4 跖骨區(qū)域足底壓強峰值具有非常顯著性的差異。右腳在第3 跖骨、足跟內(nèi)外側(cè)區(qū)域均具有非常顯著性的差異。網(wǎng)球運動員左腳與正常學(xué)生相比，在第2～5 趾骨、第4 跖骨區(qū)域足底壓強峰值具有顯著性差異，在第3 跖骨區(qū)域具有非常差異。右腳在第3 跖骨，足跟內(nèi)外側(cè)區(qū)域足底壓強峰值均具有非常顯著性差異。

表3 實驗者足底各區(qū)域壓強峰值分布（N/cm2）

3.4 足底各區(qū)域沖量峰值分布

通過試驗及統(tǒng)計分析，獲得網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生足底各區(qū)域沖量峰值數(shù)據(jù)，如表4 所示。網(wǎng)球運動員左腳與外八字腳學(xué)生相比，在第2跖骨、足跟內(nèi)側(cè)區(qū)域足底沖量峰值具有非常顯著差異；右腳在1、2 跖骨區(qū)域沖量峰值具有非常顯著性的差異，在第1 趾骨區(qū)域具有顯著差異。網(wǎng)球運動員左腳與正常學(xué)生相比，在第1 趾骨區(qū)域足底沖量峰值具有顯著性差異，在第1、2 跖骨區(qū)域具有非常顯著性的差異；右腳在第1 趾骨區(qū)域足底沖量峰值具有非常顯著性差異。

表4 實驗者足底各區(qū)域沖量峰值分布(N·S)

3.5 足底支撐時相

通過試驗及統(tǒng)計分析獲得網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生足底支撐時相數(shù)據(jù)，如表5所示。網(wǎng)球運動員左腳與外八字腳學(xué)生相比，在前掌接觸期、前掌蹬離期2 個階段所用時間具有非常顯著性差異；右腳在前掌接觸期、前掌放平期、前掌蹬離期3個階段所用時間具有顯著性差異。網(wǎng)球運動員左腳與正常學(xué)生相比，在前掌接觸期、前掌放平期2兩個階段所用時間具有顯著性差異，在前掌蹬離期所用時間具有非常顯著性差異；右腳在前掌放平期所用時間具有非常顯著性差異。

4 討論分析

4.1 網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生步態(tài)特征分析

足軸角的定義為人在行走時足縱軸與前進方向的夾角，是評價步態(tài)足部控制的有效指標。當足軸角數(shù)值在6.7°～6.8°時為正常值，當數(shù)值大于15°時，則為異常值［3］。由表1 可以看出，網(wǎng)球運動員左、右足足軸角最小，且處于正常的范圍之內(nèi)，網(wǎng)球運動員長期進行專業(yè)訓(xùn)練，身體的運動能力、協(xié)調(diào)能力、平衡能力等更好。外八字腳學(xué)生左右雙足的足軸角存在較大的差異，因其右足的穩(wěn)定性差，在單腳著地的支撐時刻，會快速把身體的重心轉(zhuǎn)移至左腳，長此以往，使左足的穩(wěn)定性提高。在自然行走的一個完整步態(tài)周期過程中，需要保持整個步行過程中身體的穩(wěn)定性，右足就會出現(xiàn)過度外翻，即使足軸角增大，進而增加足部與地面的接觸面積，控制身體的穩(wěn)定性完成正常行走。

正常行走步態(tài)周期分為支撐時期和擺動時期。該實驗將支撐期分為初始著地階段（時相一）、前掌接觸期（時相二）、前掌放平期（時相三）、前掌蹬離期（時相四）。由表5 可以看出，在前掌蹬離階段，網(wǎng)球運動員所用時間遠大于其余兩組實驗者。在處于該階段時刻，一側(cè)腳是唯一的支撐腳，而另一側(cè)腳則處于擺動期。該階段支撐腳的主要功能是保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定，控制脛骨前向慣性運動，為下肢向前推進做準備。當下肢承重力小于體重或身體不穩(wěn)定時，此期縮短，以便將重心迅速轉(zhuǎn)移到另一側(cè)腳，保持身體平衡［4］。網(wǎng)球運動員在該階段足前掌能充分與地面接觸，協(xié)調(diào)下肢相關(guān)肌肉的發(fā)力，對身體的控制能力強，能更快地完成身體從足跟到足前掌的過渡。通過訓(xùn)練使身體的平衡能力加強，能承受住從足跟過渡到前腳掌這一快速變化階段的壓力［5］，并使步行的速度加快。

4.2 網(wǎng)球運動員、右足“外八字”腳型學(xué)生和正常腳型學(xué)生足弓特征分析

足弓指數(shù)（AI）可以表示為：AI=足中部面積×100%/（足中部面積+足前掌面積+足跟面積），其中高足弓AI≤21%；正常足弓21%＜AI＜28%；扁平足AI≥28%［6］。由表2可以看出，三組實驗者的足弓都為高足弓，且網(wǎng)球運動員的足弓指數(shù)最高。足弓的主要功能是保證直立時足底支撐的穩(wěn)固性，以及起著重要的緩沖震蕩作用。由于低弓者足弓功能較弱，緩沖地面對身體沖擊力能力弱，在運動時需要通過增加膝關(guān)節(jié)彎曲角度來代償［7］，低足弓者在膝部損傷明顯高于高足弓者。

4.3 網(wǎng)球運動員、右足嚴重“外八字”腳型大學(xué)生和正常腳型大學(xué)生足底受力特征分析

足底壓強是指在足底單位面積上所承受的地面反作用力，是由某時刻足底分區(qū)所受壓力和分區(qū)面積決定的，是指單位面積所受到的壓力［8］。足底區(qū)域壓強峰值越大，說明該區(qū)域的抗沖擊力越強，造成損傷的可能性越大［9］。由表3可以看出，在網(wǎng)球運動員訓(xùn)練的過程中，足部的不同韌帶和肌腱會產(chǎn)生適應(yīng)性變化，能夠經(jīng)受較大沖擊力機制，對足部沖擊力的消除能力增強，對防止足部的運動損傷有積極作用。如果足部區(qū)域長期集中處在較高壓強下，會因過度使用而埋下?lián)p傷的隱患或是直接造成傷害。

沖量是指力在一定時間上內(nèi)對足底各個區(qū)域持續(xù)作用所產(chǎn)生的積累效應(yīng)，是力與時間的乘積［10］。由表4 可以看出，網(wǎng)球運動員自然狀態(tài)下行走時，足底各區(qū)域沖量峰值有減小的趨勢，且在第1、2 跖骨區(qū)域顯著性減少。而外八字腳學(xué)生在右足外側(cè)區(qū)域沖量峰值整體偏大，嚴重外八字腳大學(xué)生在行走過程中重心習(xí)慣性向右偏移，造成大腿外旋以及小腿較大幅度的外翻，使得足弓不能完全發(fā)揮緩沖作用。

長期的體育訓(xùn)練，使網(wǎng)球運動員足部相關(guān)肌肉、踝關(guān)節(jié)以及下肢力量增強，能夠更好地在行走與運動訓(xùn)練的過程中控制穩(wěn)定性，使得足部整體結(jié)構(gòu)和足部周圍肌肉組織的緩沖能力更強，足部和下肢出現(xiàn)運動損傷的風(fēng)險減?。?1］。

5 結(jié)語

在運動員選材過程中，應(yīng)盡量挑選足軸角數(shù)值接近正常值的運動員，可以使運動訓(xùn)練更有效率；挑選高于正常足弓指數(shù)的運動員，在運動訓(xùn)練過程中可以更好地降低下肢損傷的風(fēng)險。在日常訓(xùn)練時，通過足底壓強峰值、足底沖量峰值、足底支撐時相等指標，實現(xiàn)對運動員訓(xùn)練活動的監(jiān)控，可以及時調(diào)整并改變運動訓(xùn)練計劃，高效率地提高運動成績。