摇摆鞋和慢跑鞋对足底压力分布影响的对比研究

汤运启， 秦　蕾， 徐娇萍， 王幽幽

(1.陕西科技大学 资源与环境学院， 陕西 西安　710021； 2.总后勤部军需装备研究所， 北京　100082)



摇摆鞋和慢跑鞋对足底压力分布影响的对比研究

汤运启1， 秦蕾2， 徐娇萍1， 王幽幽1

(1.陕西科技大学 资源与环境学院， 陕西 西安710021； 2.总后勤部军需装备研究所， 北京100082)

摘要：采用Novel pedar-X鞋垫式足底压力测试系统，对10名女大学生穿着摇摆鞋和普通慢跑鞋两种状态下分别进行足底压力测试.对比分析峰值压强、峰值压力/体重、足底接触面积、压强-时间积分等测试指标的差异.通过对比分析得出以下结论：(1)摇摆鞋和普通慢跑鞋的足底压力的各个测量指标分析表明，在脚趾区摇摆鞋的各项指标占整足的比重均大于普通慢跑鞋.(2)摇摆鞋和普通慢跑鞋足底分区的研究结果表明各项测试指标分别在T1、T2-5、M2-3、MF等区域存在显著差异.

关键词：摇摆鞋； 慢跑鞋； 足底压力分布

0引言

众所周知，穿鞋不当会导致足部变形甚至发生

病变，特别是爱穿高跟鞋的女性产生足部疾病的原因常常与长时间穿高跟鞋或者不合脚的鞋有关.足底压强过大会导致足底溃疡、应力性骨折、足底筋膜炎、足跟骨刺、跖骨痛等[1,2].人体在行走时足底前掌负重过大会导致跖骨应力性骨折和跖骨痛，这在爱好运动的人群特别是跑步爱好者中时常发生，导致这些伤害的一个潜在原因就是足底前掌区域局部压力过大，因此减少此区域的足底压力可能是比较有效的改善手段[3,4].

图1　摇摆鞋

研究发现改变鞋子的设计可以显著改变足底特定区域的压力[5].如图1所示的摇摆鞋，其鞋底底面形状在前后方向呈弧线弯曲，在足底中部与地面接触，这和普通慢跑鞋的触地方式十分不同.

据厂家介绍，摇摆鞋具有运动中自由摇摆，帮助人体减肥、塑身、瘦腿、提臀、矫正身姿、减少膝盖腰部压力功能.它可以强化肌肉神经系统，减少踝关节、髋关节等行走时引起的损伤.摇摆鞋可以有效减少健康人群和患有跖骨痛的病患人群在行走时足底前掌区域的负荷，这方面已有相关报道[6-13]，但是这些研究论文关注的焦点在于摇摆鞋对人体下肢动力学、运动学和下肢肌肉活动的影响.目前，摇摆鞋在行走时对足底压力的影响尚未见报道，为进一步探究摇摆鞋对足底压力分布的影响，本论文通过测试人体穿着摇摆鞋和普通慢跑鞋的各种足底压力参数，分析摇摆鞋和普通慢跑鞋在人体行走时的差异，为评判摇摆鞋的功能提供科学依据.

1试验部分

1.1　试验对象

本实验的受试者为10名在校女大学生，年龄为(22.9±0.3)岁，身高为(156.4±3.6)cm,体重为(49.5±5.0)kg，BMI指数为(20.5±1.4)，鞋码均为法国码37号，并且要求所有的受试者足部无病史，下肢无伤残史，理解本试验意图并签署同意书.

1.2　试验仪器

(1)德国Novel pedar-X鞋垫式足底压力测试系统，所采用压力鞋垫的鞋码大小根据受试者鞋码选择法码37号，厚度为1.2 mm，采样频率为100 Hz，此系统能够实时记录动态足底压力的变化情况.

(2)英派斯跑步机，型号为Sierra501，用于控制受试者的行走速度，以减少实验中由于行走速度带来的误差.

1.3　试验方法及数据分析

采用德国Novel pedar-X足底压力分析测试系统，受试者分别穿着摇摆鞋和普通慢跑鞋以 2.5 km/h 的速度在跑步机上进行足底压力测试.

为便于数据分析，将足底分为T1(大拇趾区)、T2-5(第2-5脚趾区)、M1(第1跖骨区)、M2-3(第2-3跖骨区)、M4-5(第4-5跖骨区)、MF(足弓区)、H(足后跟区)七个区，分区情况如图2所示.

本试验分析的足底压力参数有峰值压力、峰值压强、足底接触面积、压强-时间积分等.足底接触面积是指定区域在一次测量中压力所分布的面积大小[4].压强-时间积分反映足底压强的大小和累计时间的长短，通过分析它可以了解在相同时间内地面反作用力对足底的累积影响效应，从而判断鞋子对人体的影响情况[5].对采集的数据用统计学分析软件SPSS17.0进行分析，以得出摇摆鞋和普通慢跑鞋在足底压力方面的差异性.

图2　足底分区

2结果与讨论

2.1　峰值压力/体重

由表1可知，在步行速度相同的情况下，摇摆鞋和普通慢跑鞋的足部峰值压力分布不同，两者相比，在T1前者增加12.64%；T2-5前者增加15.45%；M1(第1跖骨区)前者下降14.91%；在M2-3前者下降13.33%；M4-5前者下降4.97%；MF前者增加7.64%；H前者下降24.67%.

表1　峰值压力与体重的比值

2.2　峰值压强

由表2可知，在步行速度相同的情况下，摇摆鞋和普通慢跑鞋的足部峰值压强分布不同，两者相比，在T1前者增加3.79%；T2-5前者增加21.61%；M1前者下降30.88%；在M2-3前者下降10.93%；M4-5前者下降14.77%；MF前者下降8.37%；H前者下降52.85%.

表2　峰值压强　　　　　　kPa

2.3　足底接触面积

由表3可知，摇摆鞋和普通慢跑鞋的足部接触面积分布不同，两者相比，从整足来看，前者增加2.55%；从各个分区来看，T1前者增加3.40%；T2-5前者增加5.50%；M1前者减少0.93%；在M2-3前者减少1.67%；M4-5前者减少2.74%；MF前者增加4.92%；H前者减少1.29%.

表3　接触面积　　　　　　cm2

2.4　压强-时间积分

由表4可知，在步行速度相同的情况下，摇摆鞋和普通慢跑鞋的足部压强-时间积分分布不同，两者相比，从整足来看，前者减少24.06%；从各个分区来看，T1前者增加7.10%；T2-5前者增加27.69%；M1前者减少34.17%；在M2-3前者增加0.95%；M4-5前者减少12.04%；MF前者增加15.31%；H前者减少14.62%.

表4　压强-时间积分 　　　kPa·s

2.5　足底分区相关性分析

本文重点研究的是摇摆鞋和普通慢跑鞋对足底压力的分布影响.基于这一点，有必要对两种鞋在足部各区的各项指标进行相关性分析.相关性分析的实验结果如表5所示.Pearson简单相关系数r具有如下性质：当-1≤r≤1时，r的绝对值越大，表明两个变量之间的相关程度越强；当0

由表5可知，摇摆鞋和普通慢跑鞋的峰值压力足底各个区均不存在显著差异；峰值压强在T2-5、M2-3存在高度显著差异，其他区不存在显著差异；足底接触面积在T1存在高度显著性差异，M2-3存在显著性差异，其他各个区均不存在显著差异；压强-时间积分在T2-5存在显著差异，其他区域不存在显著差异.

表5　摇摆鞋与慢跑鞋的相关性

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关;**表示在 0.01 水平(双侧)上显著相关.

3结论

(1)通过对摇摆鞋和普通慢跑鞋足底压力等测试指标的研究，结果表明各项测试指标分别在T1、T2-5、M2-3、MF区域存在显著差异.

(2)摇摆鞋和普通慢跑鞋的足底压力的各个测量指标分析表明，在脚趾区(T1、T2-5)和中足区(MF)摇摆鞋的各项指标占整足的比重均大于普通慢跑鞋.而在前掌区(M1、M2-3、M4-5)和后跟区(H)的各项指标均有不同程度的降低.

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【责任编辑：蒋亚儒】

Comparative study of plantar pressure distribution

on unstable shoes and running shoes

TANG Yun-qi1， QIN Lei2， XU Jiao-ping1， WANG You-you1

(1.College of Resources and Environment， Shaanxi University of Science & Technology， Xi′an 710021， China； 2.Quartermaster Equipment Institute of the General Logistics Department， Beijing 100082，China)

Abstract:In this paper,10 female college students were participated in this study,planter pressure were tested under the condition of wearing unstable shoes and running shoes by using Novel pedar-X insole system.The parameters of peak pressure,ratio of max force and body weight,contact area and pressure time integral were analyzed with similarities and differences.Conclusions were the followings:(1)Each index of plantar pressure was analyzed and showed that every index accounts for the whole foot of unstable shoes were more than ordinary running shoes in the toe area.(2)Compared with the ordinary running shoes, each biomechanical parameter of unstable shoes with running shoes had significant difference only on the zone of T1,T2-5,M2-3 and MF.

Key words:unstable shoes； running shoes； plantar pressure distribution

中图分类号：TS943.1

文献标志码：A

文章编号：1000-5811(2016)01-0037-03

作者简介:汤运启(1980-)，男，河南商丘人，副教授，研究方向：鞋靴结构与功能、运动生物力学

基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目(15JK1092)； 国家级大学生创新创业训练项目(201510708158)

收稿日期:*2015-10-25