步行过程中负跟鞋对足底参数的影响

辛东岭 刘淑文

摘  要：目的  通过对比穿负跟鞋和运动鞋的下肢生物力学参数，评价负跟鞋对步态的影响，为不同鞋型参数对步态的影响提供数据支持。方法  随机选取在校大学生22名，分别穿负跟鞋和运动鞋，在跑台上进行4km/h的步行测试，利用“步资专家”足底机能鞋垫对信息进行采集，包括足底对称性、平均步幅、着地仰角、着地内翻脚、着地外翻角、离地仰角等。结果  在平均步幅、最大摆髋、最大步高、摆动速度、着地内翻角、外翻幅度、步偏角上，两种鞋子无显著性差异;穿负跟鞋的两脚对称性更高，拍地速度更加平缓;穿负跟鞋的着地仰角更大，离地仰角更小，着地外翻速度更大。结论  （1）负跟鞋能够提高双脚对称性，减小双脚差异带来的运动损伤;（2）着地仰角增加和拍地速度的减小，能够有效避免足下垂步态的产生及作为后期的康复治疗。

关键词：负跟鞋  步态  机能鞋垫

中图分类号：G804.6    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）10（a）-0175-03

Abstract： Research purposes： By comparing the biomechanical parameters of lower limbs wearing negative heels and sports shoes， to evaluate the impact of negative heels on gait， and to provide data support for the impact of different shoe shape parameters on gait. Research methods： 22 college students were randomly selected， wearing negative heels and sports shoes respectively. The walking test was conducted on the treadmill for 4 km/h. The information was collected by using the foot insole of "gait expert"， including the symmetry of the sole， the average stride， the landing elevation， landing inversion， landing valgus and landing elevation. The results showed that there was no significant difference in average stride， maximum swing hip， maximum stride height， swing speed， landing inversion angle， valgus amplitude and foot deflection angle between the two kinds of shoes; the symmetry of the feet wearing negative heels was higher， and the landing speed tended to the standard value; the landing elevation angle of wearing negative heels was larger， the landing elevation angle was smaller， and the landing valgus speed was higher. Research conclusions： （1）Negative heel shoes can improve the symmetry of feet and reducing Sports Injuries Caused by Differences in Feet; （2）The increase of landing elevation Angle and the decrease of beating speed can effectively avoid the generation of foot sagging gait and serve as the later rehabilitation treatment.

Key Words： Negative heels; Gait; Functional insoles

步態是研究人体步行力学分析的最主要方式，常被用来评估个体走路能力的评估、计划、和治疗[1]，也常被用于生物力学分析来帮助运动员更有效的跑步，以及确定运动损伤是姿态问题还是动作问题等。生活中与步态密切相关的外界因素就是我们穿的鞋子，不同类型的鞋子对步态的影响大不相同，如鞋底的硬度、鞋底的厚度、鞋面的材质等都会影响人们的主观感知，继而影响步态[2-3]。负跟鞋是将鞋头高度增加，从而在水平面上脚尖高度大于足跟高度，不同于市面上现有的鞋底水平或足跟偏高的鞋子。这种设计新颖的鞋子将对我们的步态产生一定程度上的影响。

1  研究对象与方法

1.1 试验用鞋

负跟鞋为代理工厂特殊定制款，满足鞋头高度大于足跟高度，鞋底材质与市场常规运动鞋相同。运动鞋选取阿迪达斯春季轻便运动鞋。

1.2 受试者

从南京体育学院中选取22名自愿参与试验的受试者，体型无较大差异，足踝无严重损伤经历，健康状况良好。年龄（20.53±1.04）周岁，身高（168.87±8.42）cm，体重（59.50±6.99）kg，BMI（20.82±1.41）。

1.3 试验仪器设备

该实验是在按南京体育学院运动训练与康复实验室完成，采用“步姿专家”足底机能鞋垫进行实验采集，该实验仪器由步姿芯片、足底机能鞋垫和手机客户端组成，足底机能鞋垫有特殊的卡槽，将步姿芯片装入卡槽内，再将鞋垫放在需要测试的鞋子里，即可进行测试。机能鞋垫为9双不同尺码的鞋垫，可以满足大多数鞋子尺码。完整实验只需1min即可完成。

1.4 操作过程

测试前，受试者选择合适尺码的足底机能鞋垫，再将步态芯片装入机能鞋垫的卡槽中，装置好的机能鞋垫放入待测鞋子中，然后打开手机上的“步态专家”客户端进行蓝牙连接即可测试。受试者要依次完成负跟鞋和运动鞋的测试。

测试包括负跟鞋和运动鞋跑台步行各1min。受试者站上跑台后先保持静止，待“步态专家”客户端链接稳定后，打开跑台，速度调整为4km/h，待受试者步态稳定后，再进行记录，完整记录1min后即可结束。

2  数据处理

该实验在同一时间段对负跟鞋和运动鞋进行交替测试，然后进行数据对比，结果用平均值±标准差（）表示，所有数据运用SPSS 23.0统计分析软件进行独立样本t检验。

3  结果与分析

3.1 不同鞋型的步态参数比较

由表1统计分析得出穿运动鞋与负跟鞋，对称性、拍地速度P<0.001，差异非常显著;平均步幅、最大摆髋、最大步高、摆动速度、着地内翻角、外翻幅度、步偏角P>0.05，无显著差异;着地仰角、离地仰角、着地外翻速度P<0.05，有显著差异。

3.2 穿负跟鞋对双脚对称性的影响

在22名测试者双脚对称性的数据看，负跟鞋的对称性改善明显，根据方差分析可知，负跟鞋和运动鞋存在统计学差异。在穿着负跟鞋步行过程中，足背屈的角度增加，穿过踝关节的肌肉如胫骨前肌、趾长伸肌、踇长伸肌、小腿三头肌、趾长屈肌、踇长屈肌、胫骨后肌和腓骨长短肌。在矢状面上的肌肉由于鞋底高度的改变而被迫收缩或预先拉长启动。小腿前群的胫骨前肌、趾长伸肌和踇长伸肌在步行过程中，由于足背屈的增加，因此需要进一步增加收缩强度，来增加足背屈角度，着地仰角的角度也会随之增加。小腿后侧的小腿三头肌、趾长屈肌、踇长屈肌和脛骨后肌在步行过程中足底离地阶段，由于足背屈加大的原因被进一步拉长，预先被启动激活，发力更充分。

3.3 穿负跟鞋对拍地速度的影响

负跟鞋和运动鞋的拍地速度有着明显差异，且负跟鞋的拍地速度明显低于运动鞋，存在统计学差异。拍地速度的大小和胫骨前侧肌群的离心收缩有关系，负跟鞋增加了足背屈角度，拍地时肌肉的控制发生改变，跖屈的空间位置也发生了变化，胫骨前侧肌群的离心收缩更有力，前脚掌能够有效得到控制落地，因此拍地速度减小。

3.4 穿负跟鞋对着地仰角、离地仰角的影响

负跟鞋和运动鞋在着地仰角、离地仰角的数据上存在统计学差异。在穿着负跟鞋的过程中，一直处于足背屈角度增加的状态，步行过程中需要进一步加大足背屈角度，因此在穿负跟鞋的过程中着地仰角会明显增加。相对于运动鞋，负跟鞋的离地仰角减小。离地仰角和跖屈相关，由于负跟鞋特殊的结构特点，鞋头高度增加，则在离地过程中无需原本的跖屈角度就可完成离地过程，因此负跟鞋的离地仰角明显小于运动鞋。

3.5 穿负跟鞋对着地外翻速度的影响

负跟鞋的着地外翻速度明显大于运动鞋，在数据分析上有统计学差异。足部的着地外翻速度和两个因素有关，一是支持期的时长，二是外翻角度的大小。从数据上看，外翻角度的变化两种鞋子的差异性并不是特别明显，因此平足期的时长存在较大差异，且负跟鞋的步态平足期被明显缩短，平足期缩短意味着足底筋膜过度紧张、小腿三头肌紧张、重心过度前移等。因此负跟鞋容易使步态中着地外翻速度增加，缩短平足期而使足底筋膜发生紧张、小腿三头肌紧张和重心偏移等问题。

4  讨论

步态是一个十分复杂的运动环节，其变化受多方面的影响，任何相关因素的变化都会对步态产生影响，因此关于步态的分析需要细致的分析和全面的考虑[4]。该文是用运动鞋作为参照数据，比对步态过程中负跟鞋的足底参数变化。

在穿着负跟鞋的过程中，着地仰角明显大于普通运动鞋角度，此时胫骨前侧使足背屈的肌肉就会处于一种被迫收缩的状态，从而起到强化胫骨前肌、趾长伸肌和拇长伸肌[5]的效果，同时负跟鞋可以有效降低拍地速度，也就意味着胫骨前侧肌群的离心控制能力得到了提高，这种强化的效果能够有效避免足下垂步态的产生，也可以用于足下垂步态后期的康复治疗[6]。负跟鞋有效地增加了胫骨前侧肌群的收缩力量，但在长距离的行走过程中，此类肌肉会提前出现疲劳状态。在双脚对称性上，负跟鞋可以起到一定的优化效果，对称性在步态过程中是一个综合体现，很大程度上体现了一个人的行走能力[7]，提高双脚对称性可以有效减少长时间足底单侧受力而引起的运动疲劳以及运动损伤。穿着负跟鞋会使足底着地外翻速度明显增加，主要是步行过程中支持期缩短导致的，行走过程中分为支撑相预支持期、支持期、离地期、摆动相摆动期和预着地期5个时期[8]。而一般出现支持期过短是因为足底筋膜过紧、小腿三头肌紧张等造成的，但是离地仰角的减小也会使支撑期缩短，穿着负跟鞋时离地仰角变小，因此负跟鞋是否会导致足底筋膜过紧和小腿三头肌紧张，有待进一步考证。负跟鞋改变了矢状面的运动模式，相关数据有差异，而在冠状面和水平面上的变化则变化不大。

5  结论与建议

5.1 结论

（1）负跟鞋能够提高双脚对称性，减小双脚差异带来的运动损伤。

（2）着地仰角增加和拍地速度的减小，能够有效避免足下垂步态的产生及作为后期的康复治疗。

5.2 建议

负跟鞋在改善步态的同时也存在着一定的弊端，如长距离行走易产生疲劳，因此负跟鞋可用于康复训练，不适合生活中长距离行走。

参考文献

[1] 励建安，孟殿怀.步态分析的临床应用[J].中华物理医学与康复杂志，2006，28（7）：500-503.

[2] 宋雅伟，滕津汝，张曦元.不同硬度鞋底对下肢步行运动学的影响[J].医用生物力学，2013，28（4）：388-396.

[3] 贾谊，李智，曹电康.运动鞋不同鞋底厚度对人体下肢相关生物力学参数的影响[J].西安体育学院学报，2018，35（6）：731-741.

[4] Gardner LI Jr，Dziados JE，Jones BH，et al.Prevention of lower extremity stress fractures： A controlled trial of a shock absorbent insole[J].Am J Public Health，1988，78（ 12）：1563-1567.

[5] 罗冬梅.运动解剖学[M].2版.北京：北京体育大学出版社，2015.

[6] 王彤，赵勇，李涛，等.踝足矫形器对足下垂患者下肢功能影响的分析[J].中国康复医学杂志，2004（1）：27-29.

[7] 林英杰，吴建宁，林丽辉.人体步态对称性量化评价方法研究进展[J].中国生物医学工程学报，2019，38（2）：222-232.

[8] 吴晓光，王挺进，韦磊，等.一种基于矢状面质心角动量的人类行走步态周期阶段划分方法[J].控制与决策，2019（5）：1-9.