正常足非肥胖学龄儿童足底压力分布特征测试与分析

李 立，陈玉娟，贾富池，胡雯雯，杨惠玲，张义飞 ，冯 蕾 ，李 敏

（石家庄学院 a.研究生工作办公室；b.体育学院，河北 石家庄 050035）

0 引言

足是人体的根基，一旦足出现变形，例如足内翻、外翻、扁平足、外八字等问题，将严重影响人体下肢“力”的正确传递，使关节间产生更大的压力和磨损，由于人自发的“代偿”作用，久而久之会造成人体功能更大的伤害，严重危害人体的健康，使很多人整日饱尝身体疼痛[1].人体的足底压力分布特征可以有效反映足的结构、功能、力学特点、身体姿势控制状况等问题，进而进行生物力学评定，对于有问题的情况给予及时的康复方案，对促进人体健康具有重要的指导意义[2].当前，足底压力的测试与分析已在运动生物力学、临床医学、康复医学、体态矫正等领域得到广泛使用[3].而对于足底压力有问题的人，最佳矫正时间是12岁之前，因为在这之前骨组织中有机物和无机物之比为5:5（成人是3:7），有机物含量越多骨就越柔软，就越容易矫正[4].本研究利用足底压力测试系统对正常足非肥胖学龄儿童足底压力进行测试分析，以了解随着生活方式的变迁及环境的变化当前城市儿童的足底压力特征.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

从石家庄市开发区第一小学选取正常足非肥胖的63名学龄儿童为研究对象，其中男生33名，女生30名.所有研究对象经过体成分、体态、步态、足底检查等测评筛选，要求身体健康，身体、足部无畸形（脊柱侧弯、骨盆前倾、膝关节超伸、扁平足、高弓足、足内翻、足外翻等），体脂率在正常范围，在进行足底压力测试的前两天（48 h内）没有参加过剧烈的运动，身体的肌肉不存在疲劳等问题，测试时身体各项机能正常.基本情况见表1.

1.2 研究方法

运用比利时生产的Footscan足底压力分布测试系统在室内对研究对象逐一进行测试.测试时要求每个研究对象身着宽松的运动短装，脱掉鞋和袜子，赤足以个人平常、自然的行走方式在足底测力平板上反复行走3次，测试系统可获得研究对象完整的步态周期足底压力分布图.然后采用足底压力分布测试系统配套的软件Footscan 7.0对研究对象的足底压力特征进行分析.

表1 研究对象基本情况

1.3 统计学处理

采用SPSS 17.0统计软件包对所分析的数据进行统计学处理，同一组别的左、右足之间的足底压力数据比较采用配对t检验，男女生之间的数据比较采用独立样本t检验.

2 结果与分析

2.1 男生与女生足底各区域峰值压强结果与分析

表2为男生、女生足底各区域峰值压强分布.在自然行走过程中，男生左足的峰值压强最大值出现在第4跖骨，右足出现在第3跖骨；左、右各区域峰值压强相比较，在第3，4跖骨和足跟外侧3个区域具有统计学意义（P＜0.05）.在自然行走过程中，女生左足的峰值压强最大值出现在足跟内侧，右足出现在第3跖骨；左、右各区域峰值压强相比较，在第1，2，3，5跖骨和足跟外侧5个区域具有统计学意义（P＜0.05）.男、女生同足之间比较，左足峰值压强在第1趾骨、第1，2，3，4跖骨5个区域具有统计学意义（P＜0.05），右足峰值压强在第2，4，5跖骨3个区域具有统计学意义（P＜0.05），男生各区域峰值压强均大于女生.

2.2 男生与女生足底压力曲线结果与分析

根据足底压力分布测试系统Footscan insole测得的男女生样本足底压力曲线数据，对所得数据进行时间标准化后得到图1.由图1可知，男、女生的足底压力曲线均呈现出典型的双峰型，其中第1个峰出现在单足支撑期开始之时，而此时对侧足刚蹬离地面处于腾空时期，此时处于支撑的单足负重比较大；当双足均落于地面，身体处于前移过程中时，因双足同时承担体重，这时谷值出现；第二个峰出现于足蹬离地面时，为人体向前行走提供必要的动力，这时对侧足处于足跟刚刚着地时期[5].由于男生体重大于女生，因此男生的足底压力曲线各时期呈现出大于女生的结果.

表2 男生、女生足底各区域峰值压强分布一览表（s）N/cm2

表2 男生、女生足底各区域峰值压强分布一览表（s）N/cm2

注：①表示同组间左右足比较P＜0.05，②表示不同组间比较P＜0.05，下同.

部位 男生 女生左足 右足 左足 右足第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跖骨足弓足跟内侧足跟外侧10.41±0.92 1.44±0.41 7.88±3.57 11.74±2.72 12.52±3.56 18.47±1.65 3.96±0.68 4.58±0.89 16.42±3.54 13.88±1.66 9.71±1.54 1.55±0.89 8.85±3.45 14.45±2.83 17.37±4.82①11.65±3.48①3.12±1.48 3.45±0.36 15.89±3.48 10.04±1.25①8.85±3.75②1.42±0.37 5.45±2.34②8.69±1.36②10.75±1.47②9.42±2.52②4.45±1.45 3.95±0.56 14.36±1.74 12.91±4.25 9.32±4.45 1.46±0.63 7.59±1.63①12.08±5.18①②16.44±3.66①8.67±3.94②1.86±1.12①②2.78±1.25 12.15±2.63 8.51±2.21①

2.3 男生与女生足底各区域冲量结果与分析

表3为男、女生足底各区域冲量分布.由表3数据可知，男、女生足底冲量最大部位集中在第4跖骨、第3跖骨、足跟内侧、第2跖骨、足跟外侧5个区域，冲量由大到小排序男、女生有所不同，左、右足略有差异.男生左、右足比较，在第3，4跖骨、足跟外侧3个区域具有统计学意义（P＜0.05）；女生左、右足比较，在第2，3，5跖骨、足跟内、外侧 5 个区域具有统计学意义（P＜0.05）. 男、女生比较，左足在第 1，2～5 趾骨、第 1，2，3，4 跖骨、足跟内侧7个区域具有统计学意义（P＜0.05）；右足在第1，2～5趾骨、第1，2，4，5跖骨、足跟内侧7个区域具有统计学意义（P＜0.05）.由此可见，性别差异导致的足底冲量的差异还是很大的.

图1 男、女生左右足的足底压力-时间百分比曲线

表3 男、女生足底各区域冲量分布一览表（s） N/s-1

表3 男、女生足底各区域冲量分布一览表（s） N/s-1

部位 男生（n=20） 女生（n=20）左足 右足 左足 右足第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跖骨足弓足跟内侧足跟外侧12.85±1.47 2.40±0.46 10.28±3.39 16.22±3.04 17.49±4.33 25.16±3.83 5.28±1.18 6.17±0.92 21.16±4.82 16.29±2.03 10.02±1.31 2.57±0.82 12.35±2.81 18.97±4.53 23.52±5.19①14.28±3.76①4.18±1.44 4.94±1.01 19.30±3.82 12.56±2.44①7.27±2.04②1.73±0.19②8.66±1.72②12.72±2.02②16.18±2.66②13.51±3.84②6.86±2.74 5.24±0.68 18.55±2.24②15.55±3.95 8.67±3.99②1.70±0.33②10.81±2.06②15.68±3.28①②20.74±4.22①11.27±3.39②1.82±1.49①②3.92±1.74 15.36±2.97①②11.62±2.83①

3 讨论

足在行走过程中具有3个非常重要的作用，一是适应地面的情况，调整用力状态及步伐来保持人体的平衡和稳定；二是有效支撑身体的重量，调整关节角度及作用时间达到缓冲地面冲击力、避免人体损伤的作用；三是提供人体行走时的推动力，使人体得以运动[6-8].足底压力的分布特征对足的健康及功能会产生重要影响，足底压强如果局部过大（在相同的行走速度下，足底受到的地面反作用力是相等的，但由于足底不同部位和地面的接触面积大小不一样，这样各区域压强值也就不一样），则其相应部位就容易损伤，因此应防止足底特高压强区域的出现[9].研究表明学龄儿童足底峰值压强比较大的区域位于第3跖骨、第4跖骨、足跟内侧、足跟外侧4个区域，较小的区域位于2～5趾骨、第5跖骨、足弓3个区域，不同性别、左右足略有差异，这一结果比较正常.沈伟琴[10]认为儿童如果足弓压强过大，很容易导致足弓塌陷，最终慢慢形成扁平足.沈伟琴[10]认为足弓的结构可以形象地用弓箭来比喻，上部分像是弓背，下部分像是弓弦（由跖腱膜构成，它起自跟骨结节，止于屈肌腱鞘和跖骨头横韧带，犹如弓弦），如果足部长期承受较大的压强，就会造成足弓部位的肌肉不堪承受其压力而松弛，进而造成足弓塌陷形成“扁平足”，扁平足将使足弓部位穿行的神经和肌肉受到压迫而产生足部疼痛.Veves等[11]研究发现足底压强与身高、年龄的相关性不大，与体重高度相关，少儿和成人之间的足底压强无统计学意义（P＞0.05）.

人体自然、放松正常行走时，步态的一个完整周期是由一侧足跟着地开始，到同侧足跟再次着地结束，然后再开始下一个步态周期，如此循环反复，实现步态的连续性.在行走过程中，身体的重心也随着两下肢支撑面之间不断转换而调整来维持平衡，这一过程可根据“足底压力-时间”曲线来反映足在行走过程中的受力状况，正常的“足底压力-时间”曲线呈典型的双峰型[12].本研究的结果显示，男、女生的“足底压力-时间”均呈现为双峰型，由2个峰和1个谷组成，两峰值差距不大，第二峰值略大于第一峰值.有研究认为，“足底压力-时间”的双峰，第一峰为冲击峰，它出现在足跟着地时刻，大小主要受足着地状态的影响，例如行走时的速度、步长等，随着足的落地缓冲前行，受力面积逐步增加，到足底完全接触地面时出现谷值，而后人体继续前行，在足蹬离地面、提供向前的动力时出现第二个波峰，整个行走过程形成一条“足底压力-时间”双峰曲线；正常的行走，第二峰值略大于第一峰值[13].由此可见，学龄儿童的“足底压力-时间”曲线已接近成人状态.Becker等[14]研究发现，儿童在5岁前足-地接触力随年龄而不断变化，5岁开始呈现成人步态.

冲量是反映力和时间累积效应的物理量，它能很好地反映足在着地这一过程中垂直应力对足的作用效果，足底各区域冲量的大小受各区域压力值和接触时间两个因素的影响[15].本研究结果表明，学龄儿童足底冲量较大的区域位于第2，3，4跖骨、足跟内侧4个区域，与足底峰值压强比较大的区域相似.这与王玮[16]的研究结果相同，其研究表明儿童行走时足底10个分区的峰值压强与区域冲量间相关信度系数在0.78～0.93，呈高度相关.Bumfield等[17]研究发现足底的冲量与年龄、身高呈弱负相关，与体重呈高度正相关，说明年龄、身高对足底冲量的影响不大，体重是影响足底冲量的关键.这一结果也提示少儿生长发育时期应当保持合理的体重，体重过大不仅会造成足底压力、压强过大，还有可能损伤足弓，造成足弓塌陷，形成扁平足.