杜 潔,孫立娟
(河北體育學院運動人體科學系,河北 石家莊 050041)
從日常的學校體育鍛煉中我們不難發(fā)現(xiàn),許多青年學生在步姿中表現(xiàn)出不同程度的“外八字”“內(nèi)八字”“踢著走”“掂腳尖走”等。女青年如果得了這種下肢畸形,會影響參軍、工作以致影響生活,有些人精神壓抑,甚至悲觀厭世。
足底壓強是足底和支撐面之間的壓力與接觸面積的比值,是運動過程中人體足底直接所受到的地面或鞋底反作用力,它是足底壓力、壓強、剪切力共同作用結(jié)果。利用足底壓強分布特征對女大學生不同步姿的足底壓強特征及步態(tài)分析,探討兩種畸形步姿與正常步態(tài)的運動特征,開展人體運動功能評定方法、矯形運動鞋的設(shè)計、運動假肢設(shè)計方法等研究提供重要的基礎(chǔ)依據(jù)。
本研究遵循簡單隨機抽樣原則,選取石家莊十所大學女學生450名為研究對象,足踝關(guān)節(jié)活動正常,平均年齡22歲(20-23歲),平均體重54.1kg(46-59kg)。無足部畸形、步態(tài)異常、足部外傷史。研究對象基本情況見表1。
文獻資料法、測量法、數(shù)理統(tǒng)計法。
1.2.1 查閱文獻資料
利用河北體育學院圖書館萬方數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)1997-2014-02期間發(fā)表的有關(guān)文章,檢索詞“步態(tài)分析”,檢索到420篇,對資料進行精讀,選取對自己有借鑒價值的的有關(guān)文章不僅通讀全文,而且要求做記錄。
1.2.2 測量法
表1 研究對象基本情況一覽表(±S)
表1 研究對象基本情況一覽表(±S)
樣本量 年齡 身高(cm) 體重(kg) 體重指數(shù)(kg/m2)450 22.3 ±1.6 162.6 ±1.3 54.1 ±6.4 20.5 ±3.4
測量儀器設(shè)備:足底壓力分布Footscan insole系統(tǒng)是比利時生產(chǎn)的進口系統(tǒng),傳感器厚度2.2毫米,測量頻率100赫茲,引出厚度1.5毫米,傳感器密度4個/厘米2。最小的分辨率是25克,一致性±25克。測量研究對象分別以正常步姿、內(nèi)八字、外八字在正常行走、慢跑時的壓強分布特征,并進行對比研究。
圖1 足底壓力分布測試系統(tǒng)Footscan insole平板系統(tǒng)
1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計
數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理使用配套軟件footscan SOFTW ARE7.0,用描述性統(tǒng)計,分析結(jié)果的描述用(ˉx±S)表示,采用組間單因素方差分析方法。數(shù)據(jù)分析按足底10個區(qū)進行分區(qū):趾骨1、趾骨2-5、跖骨2、跖骨3、跖骨4、跖骨5、足中部、足跟內(nèi)側(cè)、足跟外側(cè)[1],計算3次每個區(qū)域平均峰力值、接觸面積。
圖2 足底分區(qū)
表2 三步姿行走時足底10分區(qū)壓強最大值(N/cm2)
續(xù)表2
圖3 三步姿行走時足底10分區(qū)壓強
表2可以看出,單因素方差分析表中,組間和組內(nèi)差異均顯示有顯著性。組間平均值的差異,說明內(nèi)八字、外八字和正常步態(tài)有顯著性影響。研究對象在以正常姿勢行走時,在跖骨2處足部壓強最大,各部位最大壓強從小到大依次跖骨5處、趾骨2-5處、足弓處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨1處、跖骨3處、足跟處,雙足分布規(guī)律基本一致;研究對象在以外八字行走時,最大壓強在足部跖骨1處,各部位最大壓強從小到大依次為足弓處、趾骨2-5處、跖骨5處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨3處、足跟處、跖骨2處,雙足分布基本一致;內(nèi)八字姿態(tài)行走時,最大壓強部位在足部跖骨3處,各部位最大壓強從小到大為跖骨5處、趾骨5處、足弓處、跖骨4處、趾骨1處、跖骨1處、足跟處、跖骨2處,雙足分布基本一致。受試者以外八字姿態(tài)行走時,足跟和前掌1跖骨壓強大于在以正常步姿時,差異具有統(tǒng)計學意義;受試者以內(nèi)八字姿勢行走時,前掌第3跖骨處的壓強大于在以正常步態(tài)行走時,差異具有顯著性。
反映足底壓力分布規(guī)律的重要指標是足底壓強峰值,其大小和部位對足部疲勞積累和損傷的發(fā)生具有重要影響[2-3]。一般是以足大趾、1、2、3、4、5 跖骨、足弓內(nèi)側(cè)、足弓外側(cè)和足跟內(nèi)側(cè)、外側(cè)10個點最大壓強來反映足底整體最大壓強分布[4]。從表中看出,最大壓強發(fā)生在前足中部即2、3跖骨區(qū),這一部位過度疲勞是導致前足橫弓塌陷重要原因。前足內(nèi)部位、外側(cè)部位、足趾區(qū)部位和足弓區(qū)是主要動力負荷承受區(qū),這三個部位作用力主要提供身體前進動力。關(guān)于足大趾區(qū),根據(jù)毛德偉等關(guān)于太極的足底受力研究結(jié)果,這個部位對于維持身體平衡姿勢有重要意義。在最大壓強的分布圖上,這一部位都占據(jù)比較大的比例。足趾區(qū)沖量分布有一重要特點是標準差很大,反映了不同研究對象在這一部位用力特征有很大差距。
表3 三步姿慢跑時足底10分區(qū)壓強最大值(N/cm2)
圖4 三步姿慢跑時足底10分區(qū)壓強
方差分析是數(shù)理統(tǒng)計中分析試驗數(shù)據(jù)的根本,試驗數(shù)據(jù)方差的來源,一般是條件誤差和隨機誤差。從觀察數(shù)據(jù)中分離這兩種因素造成的方差,通過比較,尋找出對觀察數(shù)據(jù)其主要影響的因素。從表3可以看出,受試者以正常姿勢行走時,足部最大壓強在2跖骨處,其他各部位最大壓強從小到大依次為足弓處、跖骨5處、趾骨2-5處、跖骨4處、趾骨1處、足跟處、跖骨1處、跖骨3處,雙足分布規(guī)律基本一致;在以外八字姿勢慢跑時,足部最大壓強部位在跖骨2處,各部位最大壓強由小到大依次為足弓處、趾骨2-5處、跖骨5處、跖骨4處、趾骨1處、足跟處、跖骨1處、跖骨3處,雙足分布規(guī)律基本保持一致;以內(nèi)八字姿勢慢跑時,最大壓強在足部足跟處,各部位最大壓強由小到大依次為足弓處、跖骨5處、趾骨2-5處、跖骨4處、跖骨1處、趾骨1處、跖骨3處、跖骨2處,雙足分布規(guī)律基本一致。研究對象以內(nèi)八字姿勢慢跑時,足跟處的壓強大于在以正常步姿時,差異具有顯著性。
壓強是表示壓力作用效果的指標,足部結(jié)構(gòu)和功能的異常均可導致足底產(chǎn)生異常的高壓強峰值,足底的壓強峰值是反映足底壓力分布的重要指標[5],大量關(guān)于神經(jīng)性足疾、糖尿病足和矯形足的臨床研究都常以壓強峰值作為重要的診斷指標[6][7]。王玉珍[8]等曾經(jīng)發(fā)表于2005年中華糖尿病雜志第13卷第6期的糖尿病足治療鞋減輕了足底壓力一文中,就使用了足底壓強峰值特征作為診斷指標,得出了治療鞋和鞋墊較布鞋能夠減輕足前部和足跟的壓力、壓強的結(jié)論;張立山[9]等曾經(jīng)發(fā)表于2009年中華手外科雜志第25卷第5期的不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后供足的步態(tài)分析一文中,使用了足底壓強峰值作為評價不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后的對比評價指標,得出了改良游離甲皮瓣移植較傳統(tǒng)甲皮瓣移植對供足功能影響較小;陳占法[10]等曾經(jīng)發(fā)表于2009年中華物理醫(yī)學與康復(fù)雜志第31卷第6期的采用Footscan系統(tǒng)指導跟骨骨折患者術(shù)后康復(fù)訓練的療效觀察一文中,使用了足底壓力、壓強峰值作為觀察和評價指標,得到了利用這些指標可以提高術(shù)后康復(fù)療效以及對術(shù)后康復(fù)進行客觀評價。本文中,外八字姿勢慢跑時,受試者的壓強峰值主要在第二、三跖骨頭,與正常姿勢相似,但壓強峰值較正常姿勢大,顯示這幾個部位為主要的沖擊性負荷的承受部位。建議針對畸形步態(tài)患者的足底壓力分布設(shè)計個性化鞋墊,用于調(diào)整足底壓力的分布,使之更加接近正常步態(tài)的足底壓力。
步姿不同,足底壓強最大的部位就不同,外八字姿勢行走時足跟及前掌第1跖骨處的壓強大;內(nèi)八字姿勢行走時,前掌第3跖骨處的壓強大,慢跑時,足跟處的壓強大,這也是畸形步姿下最容易損傷的部位。
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[2]霍洪峰,付均,趙煥彬,等.孕期婦女足底壓力及步態(tài)特征變化的縱向追蹤[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2010(9):7012-7016.
[3]趙煥彬,霍洪峰,張靜,等.老年人健身背向走的足底壓力與步態(tài)特征[J].中國康復(fù)醫(yī)學雜志,2010(5):435-438.
[4]梁玉,霍洪峰,楊靜怡,等.老年人行走時足底壓力及步態(tài)特征的增齡化變化[J],中國老年學雜志,2013(7):3038-3040.
[5]葉松.大學生慢跑時足底壓力的動態(tài)分布特征[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2009(11):9109-9112.
[6]Arnel Arguinaldo.Impact loading in running shoes with cushioning column systems[J].J of applied biomechanics,2003(19):353 -360..
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[8]王玉珍,王愛紅,等.糖尿病足治療鞋減輕了足底壓力[J].中華糖尿病雜志,2005(16):406-408.
[9]張立山,潘勇衛(wèi),田光磊,等.不同術(shù)式拇手指再造術(shù)后供足的步態(tài)分析[J].中華手外科雜志,2009(10):321-316.
[10]陳占法,馬利杰,郭明珂,等.中華物理醫(yī)學與康復(fù)雜志[J].2009(6):405 -408.