（体育教育训练学专业论文）儿童不同负荷书包重行走时的足底压力分析.pdf

学位论文原创性声明 i y 1815 9 91 i i i i ii ii ii ii ii ii iii i 本人所提交的学位论文( j h 童不同负荷书包负重行走时的足底压力分析是在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 茹孝荔署转矽lb 年纯只衢 指导教师确认( 签名) ： 汐 b 年 vr 区r 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在年解密后适用本授权书) 论文作者( 签名) ： 乙参b 年| 旯西r d 指翟”lc 签考二栌 w d 年具匿日v 摘要 儿童背负书包重量对其生长发育及健康的影响，已经引起社会各方面的关注已有研 究结果表明，小学生背负重量过重，对学生的j 下常发育会产生不利影响。本文运用运动 生物力学的研究手段和方法，应用国际先进的足底压力测量系统，对3 0 名儿童在自然 行走、双肩背书包( 2 5k g 、5k g ) 运动时的足底压力分布。旨在通过受试者以三种形式 行走和过程中的时相、足底峰值压强、冲量、足部内外翻转情况、足轴角等指标，对儿 童负重行走的足底压力特征及步态分析，探讨负重行走步姿与正常步态的运动特征，从 而为儿耄步态以及儿童鞋的设计提供基础的数据参考。 研究表明： l 受试者在自然行走、2 5 k g 负重、5 k g 负重时的支撑期和双支撑期所占步态周期百分 比均高于受试者自然行走情况，并随着负重的增加而增长；而摆动期则随着负重的增加 变短。支撑期的前掌接触阶段随着负重的增加而增长，增加了儿章行走的不稳定性。 2 随着负重的增加，行走时足部第2 跖骨、第l 跖骨处的压强值在逐渐增大，同时前掌 所受冲量占整足百分比随负重的增加而增加，儿章负重步行时足f i 掌中部位易出现疲劳 和损伤。 3 足蹬离地面阶段存在随着随着负重的增加足外翻程度变大的规律，存在随着随着负重 的增加足轴角变大的规律。 4 应避免儿童过早较大负重，鞋研发人员设计儿童鞋时应注意分散足前掌中部所受的压 力。 关键词：步态、足底压力、儿童 a b s t r a c t t h ec h i l dc a r r i e so nt h eb a c kt h es c h o o l b a gw e i g h ta st oi t sg r o wg r o w t ha n dh e a l t h y i n f l u e n c e ，h a v ea l r e a d yc a u s e dt h ec o n c e r no fs o c i a le v e r y o n e sn o o d l e st oh a v ea l r e a d yh a da r e s e a r c har e s u l te n u n c i a t i o n ，t h ep r i m a r ys c h o o l l i v i n g st oc a r r yo nt h eb a c kw e i g h t o v e r - w e i g h t ，t os t u d e n to fn o r m a lg r o w t hw i l lp r o d u c ed i s a d v a n t a g e o u si n f l u e n c e t h i st e x t u s a g es p o r tb i o m e c h a n i c a lr e s e a r c hm e a n sa n dm e t h o d ，t h ef o o tb o t t o mp r e s s u r eo ft h e a p p l i e di n t e r n a t i o n a lf o r e r u n n e rm e a s u r e ss y s t e m ，t o3 0c h i l d sa tt h en a t u r er u na b o u t ，d o u b l e t h es h o u l d e re n d o r s e m e n t w r a p ( 2 5k g s ，5k g s ) s p o r to ft h ef o o tb o t t o mp r e s s u r e d i s t r i b u t e a i ma tp a s sat e s t r e c e i v e rt ob er u na b o u tw i t ht h r e ek i n d so ff o r m sw i t hp r o c e s so f m u t u a l l y ，t h e f o o tb o t t o mv a l u e p r e s ss t r o n g ，b l u n tq u a n t i t y ，f o o t o u t s i d ei n s i d eo u t c i r c u m s t a n c ei n s i d et h ed e p a r t m e n t ，t h ef o o ts t a l kc a p ee t c i n d e xs i g ni sn e g a t i v et ow a l k a g a i nt ot h ec h i l do f t h ef o o tb o t t o mp r e s s u r ec h a r a c t e r i s t i ca n dt r e a dt h eg a i ta n a l y s i s ，i n q u i r y i n t on e g a t i v ew a l kt ot r e a dg a i ta g a i nt h es p o r tc h a r a c t e r i s t i co ft h eg a i tw i t ht h en o r m a ls t e p ， p r o v i d ea b a s a ld a t ar e f e r e n c ef o rt h ed e s i g nt h a tt h ec h i l dt r e a d sg a i ta n dc h i l d ss h o et h u s r e s e a r c hs h o w st h a t ： f i r s t ，t e s t r e c e i v e ra tt h en a t u r er u na b o u t ，t h e2 5k g si sn e g a t i v eh e a v y ，t h e5k g si s n e g a t i v eh e a v y o fp r o pu pt oe x p e c tt op r o pu pt oe x p e c tw i t hd o u b l eh a v et ot r e a dt h e p e r i o d p e r c e n t a g ea l lh i g hr u na b o u tac i r c u m s t a n c ei nt e s t r e c e i v e r sn a t u r e ，a n da l o n gw i t ht a k e h e a v yi n c r e m e n tb u ti n c r e a s e ；b u tt h es w i n ge x p e c tt ob et h e nt ob e c o m ea l o n gw i t ht h e n e g a t i v eh e a v yi n c r e m e n ts h o r t p r o pu pt h ee x 掌o ft h ep e r i o dc o n t a c ts t a g ea l o n gw i t h n e g a t i v et h eh e a v yg r o w t hb u ti n c r e m e n t ，i n c r e a s e dac h i l dt or u na b o u to fu n s t e a d y ，i t i n c r e a s e dt h er i s ko f i n j u 巧 s e c o n d ，a l o n gw i t ht a k eh e a v yi n c r e m e n t ，w h i l er u na b o u tt h e f o o td e p a r t m e n t2 m e t a t a r s u s e s ，t h e1m e t a t a r s u s e sp r e s ss t r o n gv a l u ea tg r a d u a lg g r a n d i z e m e n t ，i nt h em e a n t i m e e x - t h eb l u n tq u a n t i t yt h a tb es u b j e c t e dt oh a v et h ew h o l ef o o tp e r c e n t a g ew i t hn e g a t i v eh e a v y i n c r e m e n tb u ti n c r e m e n t ，c h i l dn e g a t i v eh e a v yo nf o o th o u rb e f o r et h ef o o tc e n t r a le a s y e m e r g e n c et i r e da n dh u r t t h i r d ，t h ef o o tl e a v e st h eg r o u n ds t a g ee x i s t e n c ea l o n gw i t ht u mo v e rd e g r e et ob e c o m e b i go u t s i d ea l o n gw i t ht h en e g a t i v eh e a v yi n c r e m e n tf o o to fr e g u l a t i o n ，e x i s t e n c ea l o n gw i t h a l o n gw i t hn e g a t i v et h eh e a v yi n c r e m e n tf o o ts t a l kc a p eb e c o m eb i go fr e g u l a t i o n f o u r t h ，s h o u l da v o i d ac h i l d l e a d e a r l yc o m p a r eg r e a t l yn e g a t i v eh e a v y ，s h o e d e v e l o p m e n tt h ep e r s o n n e ld e s i g nc h i l d ss h o es h o u l dn o t i c ea s u n d e rb e f o r et h ef o o tt h e p r e s s u r eb es u b j e c t e dt ob yt h ec e n t r a lp a r t i v k e yw o r d s ：g a i t ，p l a n t a rp r e s s u r e ，c h i l d r e n v 目录 中文摘要。 英文摘要 绪论 i 前言2 1 1 选题依据2 1 2 文献综述3 1 2 1 步态的研究领域3 1 2 2 步态的检测方法3 1 2 3 足底压力研究综述。4 1 3 研究目的6 1 4 研究流程7 1 4 1 研究思路一7 1 4 2 研究流程一8 2 研究对象与研究方法9 2 1 研究对象9 2 2 研究方法9 2 2 1 查阅文献资料一9 2 2 2 测量法9 2 2 3 数理统计1o 3 研究结果与分析 3 1 步态的时相分析1 2 3 2 足底压力特征分析1 4 3 2 1 足底1 0 分区压强分析1 5 3 2 2 足底l o 分区冲量分析1 6 3 3 步态足部控制分析l8 3 3 1 足内、外翻分析18 3 3 2 足轴角比较分析1 9 v i 4 结论。 2 0 参考文献2 1 v h 绪论 儿童背负书包重量对其生长发育及健康的影响，已经引起社会各方面的关注 已有研究结果表明，小学生背负重量过重，对学生的正常发育会产生不利影响。 本研究以学龄儿童为研究对象，测量儿童在不同负荷书包下行走时的足底压力分 布，目的是研究负重对儿童的足底压力变化情况，通过对不同负重行走时儿童足 底压力参数的对比研究，分析背负重量对生长发育期儿童足的潜在影响，从而来 讨论对健康危害的可能性，丰富学龄儿童负重行走问题的知识，从而为家长及教 师提供有关适当的书包重量的参考依据，为提高学生三维健康水平，增强学生 体质提供基线数据。 本文运用运动生物力学的研究手段和方法，应用国际先进的足底压力测量系 统，对3 0 名儿童在自然行走、双肩背书包( 2 5k g 、5k g ) 运动时的足底压力分 布。旨在通过受试者以三种形式行走和过程中的时相、足底峰值压强、冲量、足 部内外翻转情况、足轴角等指标，对儿童负重行走的足底压力特征及步态分析， 探讨负重行走步姿与j 下常步态的运动特征，从而为儿童步态以及儿章鞋的设计提 供基础及有价值的数据参考。 1 前言 1 1 选题依据 “少年强则中国强，少年进步则中国进步”，梁启超先生在2 0 世纪初的高呼 至今仍在耳边振聋发聩。对青少年的世代的健康生长的学生实际健康水平影响 力，直接影响到我国人才培养的质量，关系到民族的未来和兴衰。然而2 0 0 6 年的 1 0 月发布的全国学生体质健康状况表明：与2 0 0 0 年相比，中小学生视力不良率均 有所上升；学生各年龄组的肺活量水平继续下降；速度、爆发力、力量、耐力素 质进一步下降。我国青少年学生的部分体能素质指标近二十年来持续下降。基于 三维健康理念，提高学生三维健康水平，增强学生体质，己成为刻不容缓 的紧迫课题。 足底部压强是有支撑的足底部在一上面压强的分配，是直接地地面受制于的 中间人体步行底部的运动的过程或者鞋脚掌反冲，它是用剪切根据压强的足切成 薄片一个力的系数结果。足底部强迫，措施引导和作用量踏在态中最先进的技术 时下研究，将会发展运动生物力学新的研究，为了要学习足部的结构，功能和作用 量控制及足部门疾病做合理的解释。 步态受制于人类的体解剖结构，生理学功能，运动的控制能力的影响力和精 神的外征等等各种不同因素的影响，四肢、躯干、神经系统或某些身体病变，均 能造成步态异常。一个人步态，能反映一个人的病理变化特性，做一个客观的评价 给骨，关节，尤其的小腿和韧带的正常程度的肌肉。通过对步态的分析，能在医 生科学进位对疾病分析的因素的援助和情况诊断方面，治病的效果估定，指导患 者行走训练。同时，步态分析对人工关节、人为的肢部态分析，疾病恢复和设计 研究的装置等等有重要的科学意义。 关于学生背书包重量对其生长发育及健康的影响力，已经引起社会各各方面 关心，已经有一个研究结果说明了，小学生背负重量过重，对正常生长意志的学生 生产不利的影响力。本研究以学龄儿童为研究对象，测量儿章在不同形式书包负 荷下行走时的足底压力分布，目的是研究负重对儿童的足底压力变化情况，通过 对不同负重行走时儿童足底压力参数的对比研究，分析背负重量对生长发育期儿 童足的潜在影响，从而来讨论对健康危害的可能性，丰富学龄儿童负重行走问题 的知识，从而为家长及教师提供有关适当的书包重量的参考依据，为提高学生 2 三维健康水平，增强学生体质提供有实际应用价值的基线数据。 1 2 文献综述 1 2 1 步态的研究领域 当前，步态分析己成为研究热点，步态分析是利用力学，运动的观念，联合 人类的体解剖和生理学知识跑有关对功能继续对比的人类的体分析一种生物力 学研究方法。行走时一侧足跟着地至该足跟再次着地称为一个步态周期，在一个 步态周期中，每侧肢体要经过支撑负重和离地摆动两个阶段，在步态周期中的有 关时间、几何、力学等正常参数值和曲线，然后在此基础上分析各种步姿状态下 的异常参数和曲线，从而为矫形外科提供客观真实的依据。 在步态的研究中，由于人体结构的复杂性，许多研究者从不同的侧重点进行 不同内容的研究，对特殊人群的步态的研究，向改良他们的活质量有重要的意义， 进而为和谐社会的建立具有重要意义。 1 2 2 步态的检测方法 2 0 0 0 年，上海体育学院的伍解、陆爱云对上海市杨浦区5 0 名年龄为6 0 - 8 0 岁的健康男性及女性老年人进行了室内常速行走的平面图像解析拍摄，并使用三 维测力台同步记录足与地面的接触反作用力，对其进行步态分析；p e t e rr c a v a n a g h ( 1 9 9 9 ) 对5 名受试者使用探针技术测试行走中足地接触时足底软组织的 厚度；朱晓兰于2 0 0 2 年用三维测力台分析老年人步态特征并建立了老年人步态 特征评价系统【2 1 。 统计表明，对步态的分析国内外学者己经进行了多方面的广泛研究，虽然内 容面每个都有一个不同，测量评价面向步态，器具和用法的方法几乎一致，然后使 用照相或者射像记录而且计算测量运动的叁数，使用测量力台记录动力学叁数， 也有一用法足底部的压强分配机器分度尺更多的正确足一地面的压强分配确的足 一地压力分布规律，然后，进行综合有价值的统计学分析掣3 卅。 关于步态研究主要地瞄准病理的研究更多，比较少量对正常的人研究，在国 外主要地利用足底部压强分析步态，然而样品量比较小，是情况的界限，样品量不 能使数据共分散请求满意，是因为人类种群的不同直接地应用，而且不可能是我 们的国家的使用。本项目利用足底压力测试系统测量出精确的足底压力分布规 律，对儿章的负重步姿做步态分析。 3 1 2 3 足底压力研究综述 1 2 3 1 足底压力 解剖的结构【7 9 】和外部可测量的输出【1 0 。1 1 】常用来用来研究足的生物力学。研 究在解剖变化的影响力走路功能【1 2 。1 3 1 能从静态测量推论足部负重功能【1 4 1 。足底 压力是人体站立及行走时外部可测量的重要数据，足底部压强是有支撑的足底部 在一上面压强的分配，是直接地地面受制于的中间人体步行底部的运动的过程或 者鞋脚掌反冲，它是用剪切根据压强的足切成薄片一个力的系数结果。足底部强 迫，措施引导和作用量踏在态中最先进的技术时下研究，将会发展运动生物力学 新的研究，在运动领域可以利用这些信息为训练、比赛及避免运动创伤、和将来 在该领域的研究提供理论基础和定量的数据依据。对于大多数运动项目来说，足 底动作技术的分析对于运动员技术的改进有很大的指导意义。足底压力测试系统 能在不破坏运动原貌的情况下，获取人体对地面的作用力，系统可以记录动作的 各个阶段的足底动态压力分布特征。研究者可以使用配套软件方便进行足底压强 变化特点、时间变化特点、与鞋相作用的部位特点、左右足发力特点比较等分析。 1 2 3 2 足底压力测量技术的发展 足底压力测量技术是运用压力测量仪器对人体在静止或者运动过程中足底 压力的力学、几何学以及时间参数进行分析研究【”】，揭示不同的足底压力分布 特征和模式。有文献记载的最早的足底压力测量是由英国人b e e l y 于1 8 8 2 年完 成的，其测量的结果并非真正意义上的足底压力，而是足在塑性地面上留下的痕 迹，易受足部外形轮廓的干扰，真正有系统地进行步态分析和广泛临床则始于 2 0 世纪5 0 年代。 根据足底压力测定的发展过程及使用技术可将其分为脚印法、足底压力扫描 器、测力板及测力台、测力鞋垫系统，其中脚印法的优点是简单易行、结果直观， 但记录得的是峰值脚一地面压力【1 6 1 ，。且需要进一步转化为定量结果，测不出瞬 时压力。因此，此技术主要应用于3 卜7 0 年代，近年来已很少使用。足底压力 扫描器可以实时测得压力分布瞬时值、足一地接触区域及面积，其空间分辨率及 压力分辨率较高，结果直观。但只能测得单侧一步的压力参数。 测力台由压电式感器和面板组成，这种仪器优点是精确度高，数据可靠缺点 是不利于进行动态、实时测量和评价，不能精确测量足底压力分布。压力板是标 准化电容式传感器测量技术，不足之处在于只能测量一维数据，其测量的精确度 4 和可靠性稍逊于测力台。测力板和测力台只能测量足底压力，不能评定足一鞋界 的受力情况【1 7 】。测力板和测力台只能测定站立或者步行一步的压力参数。目f j ， 运用最多的是鞋挚式足底压力测量技术，鞋挚测量可以对足部与鞋的接触特性作 出评价，鞋内垫装置可以连续记录行进中的足部压力，测试的地点和活动范围不 受限制。目前，采用瑞士k i s t l e 测力台，美国t e k s c a n 公司的f 一段a n 测力鞋 垫系统和德国n o v e l 公司的e m e d 测力板系统和p e d a r 测力鞋挚系统进行的研究 相对较为广泛。 1 2 3 3 足底压力测试系统的应用 目前。国内应用足底压力测量的研究主要集中于康复医学界，研究成果不够 系统。体育界在近几年开始引入足底压力进行步态分析等领域的研究，足底压力 研究中获取的信息和数据，能够准确地揭示某一技术动作的特征和规律，为寻找 更先进，更省力的技术提供科学依据。 大量的文献资料显示，运动训练中足底压力的研究，大多集中在对运动技术 进行定性分析，主要涉及到中长跑、竞走、乒乓球、轮滑等，具有一定的理论意 义和参考价值。 g r o s s 和b u n c h 对十名跑步者的研究【1 8 】发现，为解释跑步者经常发生跖骨疲 劳骨折”现象提供了理论依据。w i n d l e c m 等的研究【悖】发现递增负荷训练降低 了中长跑的经济性而且计算比较难的介质底部的鞋子的负担可能减少能源的消 耗。仍然有研究显示：在优良介质的流动过程长途奔跑运动员，压强峰价值( 中风 力峰价值) 在第二个压强峰价值( 加速的力峰价值) 显然地很小，暗示我们，对于职 业的长途奔跑运动员，也想要特别地加强一个项目力量的训练。马来西亚向东方 在那速率圆的光滑加倍那蹬技术足底部压强分配研究中指那特性的：加倍那蹬技 术是有利的到保存体平衡，那脚后跟区在那运动或者一那跖趾连接区发生扭伤容 易地，练习训练赢应该加强一个防护，暗示一双蹬技术在与第二蹬为主。孟昭莉等 通过对竞走时动态足底压力测试数据分析【2 0 】，应在训练中增加侧重左足外侧副 韧带和足底肌腱韧带的专项力量练习，要注意对这些特别部份鞋子，特别地在运 动伤害的设计，速率走动速率和上升运动结果上处理有对预防的重要意义。李新 通过研究健美操腾起类难度动作科萨克跳( c o s s a c kj u m p ) 起跳过程的足底压力分 稚，结果显示科萨克跳起跳阶段左右脚起跳时出现最大压力峰值( f m a x ) 的部位不 同，分别是，左脚出现在第7 区( 第一跖趾关节处) 、右脚出现在第2 区( 足跟 5 区内侧) 。应加强两个部位的力量训练，以提高动作质量。 1 2 3 4 足底压力的研究指标 定义足的左右部分和前中后部分，有利于分析发力过程中足的不同部位的受 力、发力的过程、支撑足的压力中心运动特点、蹬伸足的内外翻特点等，从而为 改进动作提供充足的测试依据。然而，支撑足的动态测量在支撑相位期间的生物 力学可能提供- - l l 较好的为功能分类制度的切入剧2 1 1 。h u g h e s 等区别四群体的 足类型，凭借足部前掌最高压强在下面四类被定义为：内侧，内侧的一中央，中 央和中央一外侧部【2 2 之3 1 。这应用在步行的期间但是不在慢跑或奔跑期间，虽然足 受制于较大的撞击力就较短时期的接触时间【2 4 】。r o s e n b a u m 及其研究同仁【2 5 】表示 如步行速率增加则整足受力增加了而且改变了内侧地和足外翻。跖压强测量有那 势阐明关系在那之间多分割步行结构而且步行功能，因为这技术允许在地方的下 面研究足部结构与功制2 6 。2 7 】。因为这技术允许在足的局部解剖区的足底受力2 扪。 大概以最高跖压强为基础在下面分区【2 9 1 。峰值压强指出局部的在皮肤和软组织 上的高的压强，同时峰值压强在糖尿病溃疡的应用方面很重要。另一方面，压强 时间整体( 冲量) 统一、振幅和期间的压强加载和是在足加载和足功能的理解上是 有价值的指标3 1 。3 2 1 。亚历山大及其研究同仁，得出结论平均前脚的承载荷功能大 约是后跟的三倍，跖骨头有一对负重的重要贡献。而且，没有单一压强式样在前 脚下存在( 3 3 。3 5 l 。因此，现在的研究把重心集中在步行时前脚的着地期的足部功能。 而足与地面刚开始着地时的功能，在目前的论文中没得到更进一步的讨论。 1 3 研究目的 ( 1 ) 利用足底压力测试鞋挚测量出学龄儿章自然行走时的足底压力分析，为 足底压力在各领域的应用研究提供基线数据。 ( 2 ) 分析研究学龄儿童以不同形式书包负重时的足底压力，通过对不同负重 行走时学龄儿童足底压力参数的对比研究，分析背负形式对生长发育期儿章足的 潜在影响，讨论其对健康危害的可能性，丰富有关儿童负重行走问题的知识，从 而为研发人员及家长提供有关书包背负形式的参考依据。同时揭示不同负重时的 足底压力分布特征和模式，进一步掌握足的运动机能和特征。 1 4 研究流程 6 1 4 1 研究思路 1 4 2 研究流程 图l 足底压力、步态分析研究流程图 7 8 文献检索、资料搜集 i 开提报告 l 测试 数据采集 j j 参数数据处理 j l 撰写论文 l 专家咨询 j i 论文定稿 图2 本论文研究工作流程图 2 研究对象与研究方法 2 1 研究对象 本研究遵循随机抽样原则，采用分层抽样的方法，选取河北石家庄普通3 0 名学龄儿童为研究对象，没有足部畸形、异常步态和足部外伤史等情况，足踝关 节活动正常。其一般情况见表l 。 表1 受试者基本情况比较( i s ) 2 2 研究方法 2 2 1 文献资料法 查阅国内、外有关足底压力分布及步态分析的重要文献、理论著作和研究成 果，能够全面了解目前国内、外同类研究中的一些基本原则、相同的类型罩面的 方法研究和研究礼物情况，避免功的过去的重复，发现出自不足的和主题创造力 的地方，在来自方法预先步态分析的诊断蔻生熟选择的其间和索引征兆为这一个 主题的平滑完成提供强壮的理论支持。 检索策略：查阅河北师范大学图书馆、河北师范大学体育学院资料室。应用 计算机检索p u b m e d 数据库1 9 9 8 一1 2 2 0 1 0 一0 6 有关步态方面的文章，题名检索词 “g a i t 限定文章语言种类为e n g l i s h ，搜到2 0 8 篇。同时应用计算机检索中国 期刊全文数据库、万方数据库1 9 9 9 一1 2 2 0 1 0 0 6 期间的相关文章，题名检索词“步 态 ，限定文章语言种类为中文，搜到3 9 5 篇( 其中学位论文3 9 篇) ，另题名检 索词“足底压力，搜到4 8 篇( 其中学位论文4 篇) 。对资料进行初审，选取符 合研究要求的有关文章找全文。 纳入标准：足底压力测试；步态分析及特征；足底压力分析；排除理 由：较陈旧的文献：重复研究。 9 2 2 2 测量法 测试仪器：比利时足底压力分布测试系统f o o t s c a ni n s o l e 平板系统。 测试方法： 将f o o t s c a n 测力平板平放在地板上，测力平板两边均铺上延长跑道。所有 受试者均脱鞋袜，受试者以分别自然行走、双肩背书包( 2 5 k g 、5 k g ) 运动时的 足底压力分布，数据采集时间为8 秒，受试者慢走经过f o o t s c a n 测力平板。 在受试者熟悉要求之后，符合下列标准的试验被考虑有效纳入分析：( 1 ) 脚 后跟着地，( 2 ) 奔跑速度与要求的速度一致；( 3 ) 在经过足底压力板时没有看得见 的错误步态式样。至少选取三次有效的试验。所有受试者进行身高、体质量以及 足长足宽的测量等相关信息，测试前检查所有受试者足底有无骈体。 主要观察指标：时相、冲量、足内外翻及足轴角情况。 黟缫懒p 警。搠纩i ? 黔霉巧j 懈巾懒翳j 嘞警鼍孵嬲謦缈嗍嬲g 图3 足底压力分布测试系统f o o t s c a ni n s o l e 平板系统 2 2 3 数理统计 数据采集与分析采用足底压力系统配套软件f o o t s c a ns o f i 呵a r e 7 0 ，分析 过程将足底分为l o 个区域：t o el 第1 趾骨、t o e2 - 5 第2 5 趾骨、m e t al 第l 跖骨、m e t a2 第2 跖骨、m e t a3 第3 跖骨、m e t a4 第4 跖骨、m e t a5 第5 跖骨、 m i d f o o t 足中部或足弓、h e e lm e d i a l 足跟内侧、h e e ll a t e r a l 足跟外侧，计算3 次 测量每个区域的时相、冲量、足内外翻及足轴角情况。 对于每个区描述的统计学描述指标为：峰值冲量( r i ；时间一压力) 和分区相 对冲量( r i r ；总冲量) 。所有数据处理均用s p s s l1 o 软件，数据筛选方法：走 是典型的周期性运动。由技术动作的反复性和连贯性特点所决定，每一个动作周 期即每一个周期中动作阶段的比例是恒定的a 选取受试者动作完成较为稳定的单 步过程中的支撑阶段进行分析。评估试验一试验与可信相关程度，在三试验之间的 内部相关系数( 平均i c c ) 被为左右足分开独立计算f 3 6 1 。w i t h w e a r i n g 及其研究同 l o 仁。 2 1 o 7 5 和0 9 0 之间被设定为测量的非常好可信度。用简单描述性统计， 结果用( i s ) 表示，不同负重组间比较采用单因素方差分析，在文献资料研究、 经验总结和问卷调查、实验中计算基础等研究上，比较，如此得到一个一些规则理 解和有益的启示。 图4 足底分区 3 1 步态的时相分析 3 研究结果与分析 图5 步态时相及阶段划分 i n t i a lf o o tl n i t i a l c o n t a c t ( i f c ) m e t a t a r s a l c o n t a c t i h o f 矿1 1 1 5f 话。孵 h e e ll a s tf o o t 0 仃 c o n t a c t ( l r c ) 帅 r 湎f i t s2 “咻 i n i t i a l o n t a c tf o r 西o o tf o o tf l a tf 嘲r e l o o tp u s h p h a s e ( i c p ) c m l t a c tp h a s e 甜n 靶 0 f rp h a s e ( r f c p )胛) ( f f p o p ) f 百一瞄瞄吓犷糙行矿瞄 图6 支撑期时相与阶段划分 行走是一种单脚支撑及双脚支撑相交替的周期性的位移运动，按压迫行动一 个输出动力学特性到分析的，在经过小腿部蹬之后而且提高，小腿摇摆相配彼此 相配但是生产向前地去动态的周期性运动。行走过程中，从一侧脚跟着地开始到 该脚跟再次着地构成一个步态周期，见图5 。人行走时的步态周期可分为两个时 期：支撑时期和摆动时期，同时支撑期又分为单支撑期和双支撑期。其中，对指 1 2 一移氏 苞鲰缒0仔q啜沁鬈 ，谴蓼烈如风、麓鬣竣矗弘 愁抖 定的下肢而言，如图6 所示：支撑时期根据足刚丌始着地时相i n i t i a lf o o tc o n t a c t ( 1 f c ) 、跖骨刚丌始着地时相i n i t i a lm e t a t a r s a lc o n t a c t ( i m c ) 、趾骨刚丌始着地时 相i n i t i a lf o r e f o o tf l a tc o n t a c t ( i f f c ) 、足跟离开地面时相h e e lo f f ( h o ) 、趾离地 时相l a s tf o o tc o n t a c t ( l f c ) 几个关键时刻，支撑时期又分为足跟触地缓冲阶段 i n i t i a lc o n t a c tp h a s e ( i c p ) 、前掌接触阶段f o r e f o o tc o n t a c tp h a s e ( f f c p ) 、整足着 地阶段f o o tf l a tp h a s e ( f f p ) 、前掌蹬离阶段f o r e f o o tp u s ho f f p h a s e ( f f p o p ) 等阶 段。 表2 支撑期、摆动期、双支撑期占步态周期百分比( x s ，n = 3 0 ) 注：, l j j 然行走相比p 0 0 5 ； | | i 与自然行走相比p o o l ：与2 5 k g 负重相比p o 0 5 ； 与2 5 k g 负重相比p 0 0 5 各指标进行归一化处理，除去每个测试一接收器和结果的个别不同那误差， 如此而且多而且f 确地指标的多样性规则。经对测试结果( 见表2 ) 统计后发现： 受试者在自然行走、2 5 k g 负重、5 k g 负重时的支撑期和双支撑期所占步态周期百 分比均高于受试者自然行走情况，并随着负重的增长增加( p o 0 1 ) ；而摆动期则 随着负重的增加变短。受试者随着负重的增加合体重在逐渐增加，需要较长的支 撑期和双支撑期以使身体重心在两肢移动时能够保持身体的稳定性。较长的支撑 期和较慢的步速会使儿童表现出一种拖沓的步态，以此来保持身体平。 表3 支撑期各阶段时间占支撑期百分比( x s ) 注：与亡j 然行走相比p o 0 5 ；与自然行走相比p o o l ；与2 s k g 负重相比p o 0 5 ； - k 与2 5 k g 负重相比p o 0 5 通过足支撑时期各阶段动态足底压力支撑时间分配数据分析，由图6 可以看 出，行走时足底受力基本都由足跟先着地再过渡到全足，最后由足前掌蹬离地面， 8 岁儿章已有成年人的步态特征。分析表3 可知，支撑时期时间所占比例最大的 均为整足着地阶段，依次是前掌蹬离阶段、前掌接触阶段、足跟触地缓冲阶段； 但受试者支撑期各阶段所占支撑期百分比发生了改变，2 5 k g 负重、5 k g 负重行 走时前掌接触阶段、百分比高于受试者自然行走，2 5 k g 负重、5 k g 负重行走时 前掌蹬离阶段百分比低于受试者自然行走时，随着负重的增加而变短( p o 0 5 ) ， 差异具有统计学意义，随着负重的增加其前掌蹬离阶段比例减小，可能为求步行 时的稳定，脚前掌蹬离阶段膝关节屈曲角度较小，降低步速所致；由于随负重的 增加合体重急剧增加，儿童在挺直姿势时向前行走比较困难，从而使前掌接触阶 段比例加大，足底支撑面大才容易控制身体平衡，足跟触地缓冲阶段和前掌接触 阶段支撑面小，增加了儿童行走的不稳定性，对身体平衡能力要求高；整足着地 阶段比例虽然没有显著性增加，但由于步速降低，使整足着地阶段时间变长，由 于前足的结构比较复杂，力学结构的稳定性也远不如足跟。长时间或过度的承重 都会导致损害，形成多种病变。 3 2 儿童自然行走时足底压力特征分析 几章行走时足底十个分区的峰值压强，区域冲量被发现。峰值压强，区域冲 量组间测量相关信度系数( 平均e c ) 见表4 表4 峰值压强，区域冲量相关信度系数 1 4 组间测量相关信度系数( 平均i c c ) 在0 7 8 和0 9 3 之间。最高的i c c 系数是脚 后跟内侧及第4 跖骨( m e t a 4 ) 分区和最低的i c c 为m 2 是在第2 5 趾骨及第5 跖骨 ( m e t a 5 ) 。 3 2 1 足底1 0 分区压强分析 表5 足底各区域峰值压强情况 n c m 2 注：与白然行走相比p 0 0 5 ；与臼然行走相比p 0 0 1 ；与2 5 k g 负重相比p 0 0 5 ； 与2 5 k g 负重相比p 0 0 5 表5 数据显示，受试儿童正向平地自然走时，足部最大压强部位在足跟，同 时足跟内侧( m e d i a l ) 大于足跟外侧( l a t e r a l ) ，其他各部位压强由大到小依次 为第2 跖骨( m e t a 2 ) 、第3 跖骨( m e t a 3 ) 、第4 跖骨( m e t a 4 ) 、第l 跖骨( m e t a l ) 、 第l 趾骨( t o e1 ) 、第5 跖骨( m e t a 5 ) 、足弓( m i d f o o t ) 、第2 5 趾骨( t o e2 - 5 ) ， 左右双足的分布规律基本一致；受试者在2 5 k g 负重、5 k g 负重行走时，第l 跖骨 ( m e t a l ) 、第2 跖骨( m e t a 2 ) 处的最大压强均大于受试者自然行走时，随着负重 的增加压强变大( p o 0 5 ) ，同时在足跟内侧( m e d i a l ) 及足跟外侧( l a t e r a l ) 处的最大压强均小于受试者自然行走时，差异具有统计学意义。 足底压强是研究防止足底局部相关组织遭受过高压力而损伤方面的有效的 指标。已有研究表明，如在足部某一部位，承受过大压力时，即易产生过度使用 伤害f i l 】。足部结构和功能的异常都会在足底产生异常的高压强峰值。很多研究【1 2 】 显示，冲击力与慢性运动损伤有关( n i g ge ta 1 ，1 9 7 4 ) ，主要表现为软骨和韧 带的损伤( r a d i n ，1 9 7 3 ) ，冲击力不仅影响到足部和下肢，与腰背部的损伤也具 有极为密切的关系，甚至与神经系统的疾病也有关系( l i g h t ，1 9 8 0 ) 。长期的冲 击积累在中长跑运动员中会导致红细胞的破坏( f a l s e t t i ，b u r k e ，f e l d ， f r e d e r i c k ，r a t e r i n g ) 。本研究中，随着负重的增长，行走时足部最大压强部位 ( 第2 跖骨( m e t a 2 ) 、第1 跖骨( m e t a l ) ) 处的压强值在逐渐增大，显示这几个 部位为主要的冲击性负荷的承受部位，即儿童步行时足前掌中部位易出现疲劳和 损伤，儿童负重不易超过2 5 k g 。同时设计儿童鞋应注意分散足前掌中部所受的 压力，足部肌肉方可达到最大程度的放松。 3 2 2 足底1 0 分区冲量分析 表6 足底1 0 分区冲量 ( n s ) 注：与自然行走相比p o 0 5 ；与自然行走相比p o o l ；与2 5 k g 负重相比p o 0 5 ； 与2 5 k g 负重相比p o 0 5 表5 数据显示，受试儿童正向平地自然走时，足部最大冲量部位在足跟，足 跟内侧( m e d i a l ) 大于足跟外侧( l a t e r a l ) ，其他各部位冲量由大n d , 依次为第 3 跖骨( m e t a 3 ) 、第4 跖骨( m e t a 4 ) 、第l 趾骨( t o e1 ) 、第2 跖骨( m e t a 2 ) 、第5 跖骨( m e t a 5 ) 、足弓( m i d f o o t ) 、第2 5 趾骨( t o e2 - 5 ) ，左右双足的分布规 律表现基本一致：在第3 跖骨( m e t a 3 ) 、第5 跖骨( m e t a 5 ) 处差异具有显著性。 1 6 受试者在2 5