“裸足”运动方式对下肢生物力学功能调整的研究进展

顾耀东，孙 冬，Gusztáv Fekete，梅齐昌，李建设

1 前言

人类是双足直立行走的物种之一，其正常足包含26块骨骼，33个关节及若干肌肉和韧带组织用于支撑日常活动，是人体内部动力链与外界环境相接触的始端（Dimon，2008）。足部骨骼的特异性结构也具有相应的功能，如支撑且分散应力起缓冲作用的足纵弓。除骨骼外，由浅至深分布着复杂的肌肉韧带组织，通过神经肌肉功能与本体感觉系统控制人体运动（Mckeon et al.，2015）。Kennedy等（2002）发现，单脚足底有104个机械传感域，其接收器主要分布在足与地面接触的区域，说明，足部在动作控制和维持平衡上的重要性。有研究表明，最早的鞋具出现在约4万年前，着鞋后人类脚趾长度明显缩短，对脚趾抓地功能的依赖程度下降。现代鞋具逐渐由分趾的简易鞋演变为基于美学的复杂鞋具，鞋具对足部形态和功能的影响亦被忽视，且着鞋运动对动作控制机理尚无定论（Trinkaus，2005；Trinkaus et al.，2008）。长期着不合脚或具有过度保护功能的鞋具可能导致足部脚趾形变及抓地功能退化（梅齐昌 等，2015；Sinclair et al.，2016）以及足弓相关肌肉力量和韧带功能减弱，足部绞盘机制（Windlass mechanism）功能削弱增加损伤风险（梅齐昌 等，2015；张燊 等，2018）。儿童长期穿着无足弓支撑和缓震功能的简易鞋具，扁平足发生率约为6%，而穿着具有科技功能鞋具的儿童其扁平足发生率为13%（Rao et al.，1992）；约2/3的老年群体足宽大于鞋具的宽度（Chantelau et al.，2002）。长期着5 cm以上的高跟鞋具造成被动提踵和身体前倾会增加膝关节负荷与踝关节扭伤风险，及造成拇外翻畸形（Cronin et al.，2012；Wolf et al.，2008）。形态与功能密切相关，形态改变必然引起功能的代偿甚至退行性改变。

裸足及模拟裸足运动是当前生物力学领域的研究热点之一，有研究认为，回归原始状态的裸足运动具有减少运动损伤风险，增强足部及下肢肌力，改善足弓功能的效果等（Hsu，2012；Lieberman，2012a；Lieberman et al.，2010；Tam et al.，2014）。Bennett（2009）和Lieberman（2014）等对早期直立行走的足印及足部骨骼化石的分析发现，早期人类大脚趾内收程度更大，与其余4趾的走向相反，且更为发达。习惯裸足及着简易系带鞋跑步的墨西哥塔拉乌马拉成年男性足部踇展肌、趾短屈肌以及小趾展肌的横截面积显著大于正常成年男性跑者（图1）（Holowka et al.，2018）。从人类进化论的角度，长跑是早期人类生存的必备技能之一，习惯裸足人群的足型与自然足型更相近，且研究建议将裸足跑作为预防损伤和增强肌力的训练手段（Hall et al.，2013），并可以提升长跑运动的经济性（Cochrum et al.，2017）。自20世纪70年代第1双缓震运动鞋问世起，各类运动鞋科技层出不穷，如能量回归、减震缓震、后跟控制、足弓支撑等，旨在提高运动表现且避免运动损伤（李建设 等，2009）。但流行病学统计发现，现代运动鞋科技并没有降低下肢及足部运动损伤（郝琦 等，2012）。裸足运动方式和理念自20世纪80年代提出就吸引了极大的关注和兴趣，业余跑者将裸足跑作为一项娱乐活动，职业跑者则将其作为提升耐力和力量的训练方案，但目前鲜有对裸足及模拟裸足运动对足部形态和功能的系统全面综述。本研究通过对国内、外关于裸足运动方式对下肢生物力学功能调整的研究进行系统综述，一方面探讨习惯着鞋运动人群在即刻和短期裸足运动干预前、后的生物力学表现，另一方面，剖析习惯裸足运动人群长期裸足运动习惯的生物力学适应机制。归纳裸足运动方式在当前国内、外生物力学领域的研究状况，以期为裸足运动在运动训练和模拟裸足鞋具制造的实践应用中提供理论依据及相关建议。

图1 超声影像观察习惯着裸足和着简易系带鞋具运动的墨西哥塔拉乌马拉男性跑者 （Holowka et al.，2018）Figure 1. Illustration of Muscle Cross-sectional Area from Ultrasound

2 文献检索及梳理方法

2.1 文献检索策略

本研究检索了Web of Science、Scopus和Google Scholar等 英 文 数 据 库，时 间 为1990 年1 月1 日－2018 年8 月31日，英文关键词为“barefoot” OR “shod” OR “running” OR“walking” OR “habitual barefoot” OR “habitual shod” AND“barefoot” OR “shod” OR “footwear” OR “shoe” OR “foot”OR “arch” OR “plantar pressure” OR “ground reaction force”OR “biomechanics” OR “kinetic” OR “dynamic” OR “kinematic”OR “motor performance” OR “injury” OR “electromyography”OR “morphology”；检索了中国知网、维普期刊和超星期刊等中文数据库，时间为1980年1月1日－2018年8月31日，中文关键词为“裸足”或含“着鞋（穿鞋）”或含“走（步行/行走）”或含“跑（跑步）”或含“习惯裸足”或含“习惯着鞋”并含“裸足”或含“着鞋”或含“鞋具”或含“足（脚）”或含“足弓”或含“足底压力”或含“地面反作用力”或含“生物力学”或含“动力学”或含“运动学”或含“运动表现”或含“损伤”或含“肌电”或含“足型”；检索设定在题目、摘要及关键词。

2.2 文献剔除标准

依据上述关键词检索英文数据库获得文献934篇，检索中文数据库获得文献48篇。经第1轮标题和摘要重复性筛查共剔除重复文献502篇，初步得到中、英文学术论文470篇。对文献资料依据下述标准进行剔除：1）会议论文；2）综述论文；3）评论性论文；4）个案研究；5）未经同行评议的研究论文；6）受试者为非健康人群，病理步态。经上述剔除标准后共获得中、英文学术论文58篇。

图2 . 文献检索及删选流程图Figure 2. Flowchart of the Literature Inclusion and Exclusion Process

2.3 文献最终筛选确认标准

对上述58篇文献根据以下标准进行最终筛选及确认：1）裸足；2）着鞋；3）运动学；4）动力学；5）肌电；6）受试者（样本量/身高/体重/年龄等）；7）足型；8）运动习惯；9）髋关节；10）膝关节；11）踝关节；12）跖趾关节。系统整理上述文献资料并依据最终筛选确认标准得到中、英文学术论文41篇（图2）；其中，英文学术论文39篇，中文学术论文2篇；习惯着鞋人群短期裸足步行及跑步干预相关研究29篇，习惯裸足人群长期裸足运动习惯相关研究12篇（表1、2、3）。

表1 短期裸足步行干预生物力学研究Table 1 Biomechanical Studies of Short-term Barefoot Walking Intervention

3 短期“裸足”运动干预的生物力学研究进展

自20世纪70年代以来，运动鞋科技层出不穷，却未降低下肢及足部的运动损伤率。正常成年人每天运动约8 000～10 000步，行走时冲击力约为体重的1～1.5倍，跑步时可达3倍以上。作用在足部和下肢的持续冲击会提升损伤发生率，长期跑步人群的损伤率显著高于普通人（Grouios，2004）。长期着有保护功能的鞋具可降低足部本体感觉和神经肌肉控制功能。随着裸足运动被广泛关注，部分职业跑者将裸足跑作为一种提升耐力和力量的训练方案；有报道显示，裸足运动会增加跟腱负荷及跖骨应力，习惯着鞋人群即刻转为裸足运动可增加部分运动损伤风险 （Tam et al.，2017）；该运动模式的安全性和有效性尚未得到充分的研究与证实（Lieberman et al.，2015）。本部分将对习惯着鞋人群短期裸足行走和跑步干预的时空参数、运动学、动力学以及肌肉活动特征进行系统归纳概括，揭示习惯着鞋人群裸足运动的内在生物力学机制。

（续表1）

表2 短期裸足跑步干预的生物力学研究Table 2 Biomechanical Studies of Short-term Barefoot Running Intervention

（续表2）

（续表2）

表3 长期“裸足”运动习惯的生物力学研究Table 3 Biomechanical Studies of Long-term Habitual Barefoot Locomotion

（续表3）

3.1 时空参数特征

与着鞋相比，裸足步长显著降低，但着极简鞋具的步长无显著下降。有学者认为，将步行摆动期的下肢看成钟摆运动，鞋具质量增加了惯性载荷，基于钟摆拉长效应，着鞋增大步长，而轻质极简鞋惯性载荷较小，因此，步长变化不明显（Oeffinger et al.，1999）。另一角度而言，鞋具质量并非是降低裸足步长的唯一因素，如老年人穿袜步长显著小于裸足步长，而年轻人裸足与穿袜步长无显著差异，可归因于老年群体步态稳定性较低，裸足提高本体感觉而增加步态稳定性（Tsai et al.，2013）。相反，裸足步频显著高于着鞋，裸足的双支撑相百分比降低，支撑时间减小，摆动时间增加（Lythgo et al.，2009；Moreno et al.，2010）。步速差异较大程度上是受试者对鞋具条件的适应程度不同，与裸足相比，着日常习惯鞋步速显著提高，而着实验配备的标准鞋具步行速度无显著差异（Franklin et al.，2015）。即刻或短期裸足跑步干预的时空参数主要体现在步频方面，裸足步频显著高于着鞋（Bonacci et al.，2013）；相同跑速时，更短的裸足步长可能是增加步频的主要原因（Burkett et al.，1985）。研究证实，增加裸足步频一方面可降低着地时冲击载荷而减小损伤风险，另一方面，增加臀大肌和臀中肌激活度，从而降低膝关节前侧的负荷。然而，快步频增加了累积的冲击载荷，增加了长距离跑步的损伤风险（Chumanov et al.，2012；Heiderscheit et al.，2011；Hobara et al.，2012）。

3.2 运动学特征

与着鞋行走相比，短期裸足步行的运动学差异主要在足部。习惯着鞋人群裸足行走时，内侧纵弓的长度变化显著小于裸足。着鞋行走可减小足外翻外旋程度以及足扭转程度（Wolf et al.，2008；Morio et al.，2009）。裸足步行对膝关节与踝关节运动学特征也产生显著影响，如裸足触地时踝关节跖屈程度显著大于着鞋行走，足触地角显著减小，胫骨前肌的峰值振幅减小，到达峰值振幅时间延长（Chard et al.，2013；Scott et al.，2012；Zhang et al.，2013）。习惯着鞋人群即刻转变为裸足行走常减小了触地时足底接触面积，增加跌倒风险。因此，即刻或短期裸足行走时，增大的踝关节触地跖屈可增大裸足行走时足底接触面积，是提高支撑稳定性的一种代偿策略。

短期裸足跑步的运动学变化主要体现在膝关节、踝关节以及足部，这与同裸足步行时足触地角减小且踝关节跖屈增大相同，并且裸足跑更倾向于前掌着地方式。增大的足跖屈程度出现在触地前的0.03 s，该调整可能是对地面冲击力的一种适应机制，以降低触地冲击力（De Wit et al.，2000）。现代跑鞋的后跟较厚且材料缓震性较好，在一定程度上促进着鞋跑后跟触地模式（Kurz et al.，2004；Lieberman，2012b）。习惯着鞋跑者在转变为裸足跑时并非都采用前掌着地式，有学者发现在草地裸足跑步时的足触地角度与着鞋跑无差异（Tessutti et al.，2010）。因此，除裸足与鞋具因素外，跑步界面的软硬度也是影响裸足与着鞋跑生物力学的重要因素。

足后跟的过度外翻与胫后肌腱功能紊乱，运动性下肢疼痛以及胫骨内侧应力疼痛综合征显著相关。从运动损伤的角度出发，减小足踝外翻可降低相关损伤风险（Chuter et al.，2012；De Wit et al.，2000；Morley et al.，2010；Tome et al.，2006）。需注意的是，适度足外翻可分散局部过高的冲击载荷，降低胫骨及股骨应力（Chuter et al.，2012）。裸足跑支撑中后期踝关节快速达到最大外翻，可提升蹬离期的稳定性（Hreljac et al.，2000；Morley et al.，2010）。有研究发现，裸足跑触地时膝关节屈曲程度增大（De Wit et al.，2000；Squadrone et al.，2009），同时也有研究发现，膝关节屈曲角度在两种跑步模式下并无显著性差异（Braunstein et al.，2010；Williams et al.，2012）。可能由于上述研究的跑步界面不一致导致了膝关节运动学的不同反应。增大膝关节屈曲能延长缓冲，减小冲击力而降低损伤风险，阐释了裸足RFS跑法存在的合理性（Derrick，2004；Lieberman，2012b）。

3.3 动力学特征

习惯着鞋人群裸足与着鞋步行的动力学特征也存在显著差异，裸足与着鞋步行的动力学差异体现在裸足步行的第一地面反作用力（GRF）峰值降低，第1与第2峰值之间的谷值升高。相比于着鞋步行较高的第1和第2峰值以及较低的谷值，裸足步行支撑期的垂直GRF分布更为均匀（Keenan et al.，2011；Sacco et al.，2010）。D’Août等（2009）发现，习惯裸足人群及习惯着鞋人群裸足步行时垂直GRF在支撑期内的分布更均匀，裸足跑步垂直GRF的分布特征也呈相似特征。上述裸足步行垂直GRF变化可归因于裸足触地时的踝关节跖屈程度较大，足部绞盘机制得到了更好地利用。支撑早期踝关节背屈力矩降低及支撑末期踝关节跖屈力矩减小可能降低裸足步行时的第1峰值GRF （张燊 等，2018；赵晓光，2018；Zhang et al.，2013）。裸足步行支撑早期的伸髋力矩、屈髋力矩及膝关节内翻力矩均显著降低，对应着显著升高的屈膝力矩，可推测上述膝髋关节力矩的变化可能与裸足步行的步长降低有关（Keenan et al.，2011）。膝关节内翻力矩增大会显著提高内侧关节应力，增加膝关节骨性关节炎的风险。裸足步行可显著降低膝关节内翻力矩，可能是由于现代鞋具后跟过高，足弓过度支撑导致着鞋步行的膝关节内翻力矩相对增大（Kerrigan et al.，2005）。在动力学参数中，足底压力与足底压力中心线 （COP）参数也出现显著变化。习惯着鞋人群转变为裸足行走时足跟及跖骨头部位的峰值压强显著增大，而大踇指区域无显著差异。裸足步行的纵向COP轨迹和位移显著减小，而横向位移显著增大，可能降低了步态稳定性和增大跌倒损伤风向（Carl et al.，2008；D’Août et al.，2009；Zhang et al.，2013）。

习惯着鞋人群短期裸足跑的第1峰值和第2峰值GRF均降低，且第1峰值到第2峰值之间的过度更加平缓（Divert et al.，2005a）。减小的冲击力峰值能够降低长期跑步运动损伤的风险，如胫骨应力性骨折和足底筋膜炎等。因此，习惯着鞋跑者进行裸足跑步训练可通过降低冲击峰值而降低跑步损伤风险。但需注意的是，裸足跑着地方式对冲击力有较大影响，裸足RFS方式会显著增大垂直负荷增长率（Pohl et al.，2009；Zadpoor et al.，2011）。裸足跑的膝关节内翻力矩显著低于着鞋跑。膝关节内翻力矩减小能够降低胫股平台内侧面之间的接触力，进而降低膝关节内磨损和退行性病变的风险（Bonacci et al.，2013；Kerrigan et al.，2009）。跑步过程中，下肢各关节不断处于吸收能量与释放能量的循环状态。研究显示，裸足跑膝关节做功和能量吸收显著小于着鞋跑，而踝关节及足部做功和能量吸收显著高于着鞋跑。减小膝关节做功和能量吸收在一定程度上降低了膝关节内部应力和髌股关节疼痛，而加大的踝关节做功可增加周围组织的损伤风险（Williams et al.，2012）。裸足FFS跑法常表现出较高的步频，这能降低单步触地时的冲击峰值，但高步频会累积更多的冲击负荷。FFS跑法可增加踝关节跖屈肌群及跟腱组织的应力，可能增加跟腱炎的风险（Bonacci et al.，2013）。

3.4 肌肉活动特征

从表面肌肉电信号来看肌肉活动情况，裸足与着鞋运动时下肢肌肉的平均峰值振幅至峰值振幅的时间以及最大峰值振幅是关注的重点。裸足步行时胫骨前肌的平均峰值振幅显著小于着鞋步行，而裸足步行时腓骨长肌的平均峰值振幅显著大于着鞋步行。裸足步行时胫骨前肌和腓骨长肌至峰值振幅时间晚于着鞋步行（Diebal et al.，2012；Sacco et al.，2010；Scott et al；2012）。着常规鞋与着极简鞋具步行对肌电信号影响不大，上述裸足与着鞋步行肌电信号的改变可能源于鞋具的束缚 （Scott et al.，2012）。习惯着鞋人群裸足与着鞋跑步的肌肉预激活程度存在显著差异，表明，裸足跑触地前跖屈肌群的预激活程度显著高于着鞋跑，裸足跑下肢主动适应机制调整转变为跖屈着地方式以分散较高的冲击（李蜀东 等，2018；Divert et al.，2005a）。裸足跑踝关节及周围肌群吸收了大部分的冲击负荷从而降低膝髋关节载荷，减小膝髋关节损伤风险（Kurz et al.，2004）。裸足跑时前掌着地方式增强小腿三头肌的激活程度，因此，增加了跟腱炎与小腿三头肌损伤的风险，且习惯着鞋人群即刻转变为裸足跑时损伤风险会进一步增大（Lieberman，2012b）。相比于踝关节跖屈肌群，背屈肌群（如胫骨前肌）在裸足跑时的激活程度显著低于着鞋跑，减少的胫骨前肌激活程度和做功能降低慢性胫骨前疼痛综合症风险（Diebal et al.，2012；Von et al.，2003）。习惯着鞋成年人着裸足鞋具（Asics Piranha SP4 极简跑鞋，其质量为138±10 g/只，后跟高度22 mm，前后掌跟差5 mm）6周能增大跖趾关节屈肌群的横截面积约20%的肌肉力量（Fuller et al.，2017），提示，较强的足深层肌群可有效抬高足弓，使足弓在压力载荷时具有更好的缓震功能。

4 长期“裸足”运动习惯的生物力学研究进展

从进化学角度看，在鞋具出现之前人类已裸足活动了数万年之久。Lieberman（2012a）发现，远古人类的大踇指呈内收状态，与其余4趾分离程度较大，且大踇指更为粗壮，这与Bennett等（2009）观点一致。近数十年，裸足运动引起运动科学学者、运动员、普通跑者和鞋具制造商等的广泛关注，各种裸足运动理念及裸足鞋具科技层出不穷（郝琦等，2012；李建设 等，2009；梅齐昌 等，2015）。该理论的支持者认为，裸足是一种回归自然的运动模式，现代鞋具对足部是一种过度束缚，会削弱足部本体感觉及功能。并且，现代运动鞋科技的诞生和发展并未从根本上降低运动损伤发生率，相反有逐渐升高的趋势（Fuller et al.，2015；Yan et al.，2013）。而该理论的反对者提出，足部在运动时需要鞋具提供缓冲、支撑、保护及控制。在沙滩、草坪等较软界面的裸足运动或许是安全的，而在坚硬的水泥、沥青等界面，裸足运动会降低主观舒适性并增加冲击损伤风险（Giuliani et al.，2011；Nigg，2010；Ridge et al.，2013）。值得关注的是，目前世界上仍有大量习惯裸足运动的人群，如肯尼亚的裸足跑者、印度南部地区的习惯裸足人群和墨西哥北部的塔拉乌马拉部落（Hollander et al.，2017）。本部分将对习惯裸足运动人群的足部形态学改变及生物力学适应机制进行系统总结归纳，旨在揭示长期裸足运动的生物力学规律。

4.1 足部形态测量学特征

从足部测量学和解剖学角度分析，由于生活习惯、地理位置、年龄、性别等差异，足形也会各不相同。根据着鞋或裸足运动习惯，划分为习惯着鞋人群及习惯裸足人群（梅齐昌 等，2015），裸足人群足宽显著高于着鞋人群。在身高标准化后发现，裸足人群足相对较宽较肥大，而着鞋人群足相对纤细（Echarri et al.，2003）。Chaiwanichsiri等（2009）对着鞋老年人群足部疾病发生率的统计发现，患一种足部畸形的老年比例达87%，其中45.5%有拇外翻畸形。Shu等（2015）发现，裸足印度人与着鞋中国人的足形差异主要体现在足前掌，即裸足人群前掌较宽且脚趾分开，而裸足人群前掌较窄且脚趾合拢，不合脚鞋具可增加拇外翻畸形率（图3）。Kadambande等（2006）研究发现，着鞋儿童足部柔软度和活动度降低，可能是鞋具限制了足部尤其是跖趾关节活动度。Wolf等（2008）对着鞋儿童足部形态的测量发现，幼童穿着束缚过紧的鞋具可导致足部畸形及足内侧纵弓功能障碍；从足部运动学结果来看，鞋具束缚了儿童足自然的运动状态，尤其是限制了前足的活动。足纵弓在支撑触地时受压拉长、降低高度，足底筋膜被拉长，张力增大并储存部分弹性势能，足蹬离期时足底筋膜缩短释放弹性势能帮助蹬离，即足底绞盘机制（张燊 等，2018；赵晓光，2018）。内侧纵弓长度下降意味着足底筋膜长度的下降及储存的弹性势能降低，在一定程度上抑制了绞盘机制。Rao等（1992）发现，过渡束缚鞋具对儿童足部发育不利，儿童开始穿着鞋具的时间越早越易出现扁平足畸形。长期使用不同类型鞋具能改变足部形态结构，如高弓足与地面接触面积减小可增加运动时不稳定程度和跌倒风险；低弓足过度外翻外旋，且足弓功能的缺失可能会抑制足底绞盘功能（Wolf et al.，2008）。如前文所述，裸足人群的平均足弓高度低于着鞋人群，可能是现代鞋具过分强调足弓支撑和外翻控制使足在鞋腔内处于一种非自然姿势，对足部及下肢神经肌肉系统及本体感觉系统的协同控制机能产生了过度保护甚至是抑制效果。超声影像学研究发现，裸足人足部的踇展肌、趾短屈肌及小趾展肌横截面积均显著高于着鞋人群（Holowka et al.，2018）。关于裸足与着鞋运动习惯对足部形态及功能的具体影响需要结合不同地区及人种差异的大样本量长期追踪性研究。

图3 习惯着鞋运动人群 （A） 与习惯裸足跑步运动人群（B）的足部测量学对比 （Shu et al.，2015）Figure 3. 2D Foot Print Image of Habitually Shod （left） and Unshod （right） Runners

4.2 运动生物力学特征

从时空参数的角度看，裸足人群与着鞋人群相比跑步时的步长小、步频快，导致该差异的主要原因可能是裸足与着鞋状态下的跑速不一致。与裸足跑者的时空参数相比，着鞋跑者进行短期裸足跑干预后的时空参数呈现出相似的变化趋势，表明，降低步长提高步频的跑法可能会降低冲击运动的损伤风险（Griffin et al.，2010；Lieberman et al.，2015；Mei et al.，2015）。与着鞋人群相比，裸足人群跑步触地时刻的踝跖屈程度更大、足触地角度减小，与着鞋人群即刻或短期转变为裸足跑相似。裸足跑者更倾向于采用前掌着地或中足着地的跑法，与上述足触地时的运动学表现相一致（Almeida et al.，2015；Hollander et al.，2014，2015）。当前关于裸足、着极简鞋和着常规鞋跑步的着地方式仍无一致观点。跑步运动中，习惯裸足跑者及习惯着鞋跑者的跑姿均不会一成不变，而是根据跑者状态、疲劳程度、路面情况等实时调整。着鞋RFS或裸足在较软界面RFS具有潜在优势，如RFS姿需动员较少的小腿和足部肌群且能降低踝关节外力矩（Miller et al.，2014）。从力学角度分析（图4），裸足或着极简鞋FFS和RFS足纵弓在着地时刻所受的内力和外力特征。FFS时，Fv相对较小，跟腱提供跖屈力量来控制足的跖屈；RFS时，Fv相对较大且无跟腱拉力，转由胫骨前肌群提供背屈动力即Fat。如图4B中足弓部分虚线所示，由于前足跑纵弓受到Fv和Fp同时作用，足弓被动拉伸增长，储存的弹性势能也增大，有利于蹬地发力动作（Lieberman，2012b）。

图4 . 着极简鞋具前掌着地跑姿 （A） 与 着常规鞋具后跟着地跑姿 （B） 的力学分析 （Lieberman et al.，2012b）Figure 4. Schematic of （A） Forefoot Strike （FFS） in a Minimal Shoe without a Stiff Sole and （B） Rearfoot Strike （RFS） in a Shoe with a Cushioned Heel and Arch Support

习惯裸足人群跑步时的峰值GRF和VLR（负荷加载率）均下降，与习惯着鞋人群即刻转变为裸足跑步后的动力学变化一致，可能是步长降低和步频升高所致（Hall et al.，2013；Hobara et al.，2012；Hollander et al.，2014）。习惯裸足人群足底面积的增大能够分散局部较高的足底压力，且足触地时的触地角度减小，延长了压强在足底的作用时间并减小压强冲量（D’Août et al.，2009）。另有研究发现，着极简凉鞋时的冲击峰值和垂直冲量均显著高于裸足，且垂直负荷加载率显著低于裸足（Wallace et al.，2018），上述差异可能是由裸足与着鞋的“有效质量”差异而致，由此可推测，相比于着极简鞋，裸足步行时的落地动作更轻。上述结果似乎可得出，鞋具的使用习惯能够改变运动特征，需注意的是，上述研究选取的人群均来自于西方国家或印度人群，地区、人种等因素也会对研究结果产生影响。Mei等（2015）对习惯裸足的印度人群与习惯着鞋的中国人群进行系统的足部形态以及运动生物力学测试，发现了相似的足形结果；习惯裸足人群倾向于FFS和中足跑姿（midfood strike，MFS），习惯着鞋人群RFS时VLR显著高于裸足人群。该作者建议，加强习惯着鞋人群脚趾的抓地机能训练能够降低前足负荷且提高跑步运动表现。需要注意的是，足部形态与功能密不可分，习惯裸足人群与习惯着鞋人群足部形态学的差异，如踇指外展、足部小肌肉群横截面积增大等，与习惯裸足人群的脚趾抓地机能、本体感觉反馈、足部力量及控制能力为裸足跑训练学奠定了理论基础。

5 小结

从研究综述结果分析，下肢生物力学功能在裸足运动方式下出现了一定程度的调整。习惯着鞋人群短期裸足运动干预的生物力学特点与长期裸足运动人群的生物力学特征相似。在步行和跑步时均表现为快步频、低步长的时空参数特征；运动学特征则均表现出触地角度、踝跖屈减小和膝屈曲增大；动力学特征中，习惯着鞋人群和习惯裸足人群步行及跑步时的峰值地面反作用力及垂直负荷加载率均下降。

相比于习惯裸足人群，习惯着鞋人群步行时足后跟及跖骨区域的峰值压强及压强冲量均增大。与习惯裸足人群相比，习惯着鞋人群足形态的改变和部分功能的抑制，如足部小肌肉群（踇长屈肌等）横截面积减小、前掌变窄、大脚指外展程度增大，形态改变抑制了习惯着鞋人群足的部分功能，如足弓绞盘和脚趾抓地功能等。因此，尽管习惯着鞋人群即刻或短期转变为裸足运动方式的部分生物力学特征与长期裸足人群相似，但需要考虑基于形态的功能差异，顺循渐进的裸足式运动。

6 启示与展望

由于运动界面的复杂性，天然裸足运动对大多数人群来说并不现实，鞋具能够为足部提供保护以防止外界环境对其造成伤害，因此，轻便易弯折的极简裸足鞋为代替裸足运动提供了一种选择。现代运动鞋具设计需要寻求一种平衡，即在提供保护的同时维持足的自然运动状态且表现其自然功能。

建议未来针对裸足运动的生物力学研究应明确以下问题：1）习惯着鞋人群对裸足运动方式的解剖学和生物力学的反应和适应机制，以及转变为裸足运动是否能降低运动损伤发生率；2）中长期裸足运动训练对习惯着鞋人群足部形态和功能影响的具体程度。以上问题的研究有助于更好的理解和揭示人体对裸足运动方式的适应机制，为裸足运动进一步推广应用提供科学依据。