腦力、體力勞動者足底壓力參數分布特征及評定

摘要：通過分析腦力、體力勞動者自然行走過程中峰力值(max force，MF)、達峰力值時間(time to max force)、沖量(impulse)等參數特征，探討職業對足底壓力分布的影響。采用比利時Footscan USB2平板式足底壓測試系統對50名普通健康腦力勞動者和63名普通健康體力勞動者進行自然行走過程中動態足底壓力測試。結果顯示：腦力、體力勞動者左腳Toe1、Toe2~5、Heel Lateral區域平均峰力值(MF)存在顯著性差異，右腳Mid foot、Meta5區域MF差異存在非常顯著性(P﹤0.01)，左、右雙足平均峰力值(MF)最大值均出現在足跟內側(Heel Medial)。腦力、體力勞動者足底各區域達峰力值的時間(TMF)，左右雙足差異均存在非常顯著性(P﹤0.01)。腦力勞動者與體力勞動者行走過程中左足在Toe1、Toe2~5、Meta1、Heel Medial、Heel Lateral區域的沖量(Impulse，IP)，體力勞動者明顯大于腦力勞動者且具有顯著性差異(P﹤0.01)，體力勞動者與腦力勞動者的足底MF與足弓接觸面積及足角度存在不同程度的相關。結果說明：腦力勞動者與體力勞動者行走過程中左右雙足的平均峰力值、接觸面積、沖量等參數都存在不同程度的差異，可能與長期從事的職業不同有關，建議經常進行體育鍛煉或定制矯形鞋墊，可以緩解足底壓力高壓區的過度集中，不斷維護足健康水平。

關鍵詞：足底壓力；峰力值；峰力值時間；沖量；腦力勞動者；體力勞動者

中圖分類號：G804.6文獻標識碼：A文章編號：1006-7116(2008)11-0100-06

Characteristic of distribution of and evaluation of parameters of pressure of the foot sole of brain and physical workers

ZHANG Qing-lai1，LIU Xue-zhen2，CHEN Feng-cai1，LI Ji-wei1

（1. Department of Physical Education，Shandong Technology University，Zibo 255049，China；

2. Department of Sports Biomechanics，Beijing Sport University，Beijing 100084，China）

Abstract: By analyzing characteristics of such parameters as Peak Force (PF)， Time to Peak Force (TPF) and Impulse of brain and physical workers during natural walking， the authors probed into the effects of occupations on the distribution of pressure of the foot sole. By using flat panel type FOOTSCAN USB2 foot sole pressure test system made in Belgium， the authors performed a dynamic foot sole pressure test on 50 ordinary healthy brain workers and 63 ordinary healthy physical workers during natural walking， and revealed the following findings: between brain and physical workers， there is a significant difference in the average PF of Toe1， Toe2~5 and Heel Lateral areas of the left foot， there is a very significant difference (P<0.01) in PF of Mid Foot and Mata5 areas of the right foot， and the maximum value of the average PK of the left and right feet occurs at Heel Medial; there is a very significant difference (P<0.01) in TPF in various areas of the foot sole of the left and right feet between brain and physical workers; during walking， the Impulse of Toe1， Toe2~5， Meta1， Heel Medial and Heel Lateral areas of the left foot of physical workers is significantly greater than the same of brain workers (P<0.01); PF of the foot sole of physical and brain workers is correlative with instep contacting area and foot angle to different extents. The said findings indicate that there is a difference to different extents in such parameters as average PF， Contacting Area and Impulse of the left and right feet between brain and physical workers， which might relates to the difference of occupations they engage in for a long period of time. The authors suggested that doing physical exercises on a regular basis or wearing a custom made orthopedic insole can release over concentration of foot sole pressure in high pressure areas， and constantly maintain the level of foot health.

Key words: foot sole pressure；peak force；time to peak force；impulse；brain worker；physical worker

步行是人類最基本、最簡單的運動形式之一，人體步行過程中的雙足起著至關重要的作用，美國足部醫學會的研究報告顯示，一個正常人每天平均大約要行走8 000步，人一生所走的距離約為地球周長兩周半以上，而在步行時足部所承受的地面反作用力達到1.5倍體重，跑步時更達到3～4倍體重[1]。國內外對正常人群足底壓力的研究已開展多年，但對于足底壓力特征的描述，不同學者測試結果及研究觀點也有所不同。國內學者嚴勵等[1]對138名非糖尿病受試者進行足底壓力測試指出，正常人平均最大峰值壓力(MPP)為(385±90) kPa，而Cavanagh等[2]報道的正常人的MPP為700.1 kPa，Femando等[3]報道的正常人的MPP為560 kPa。嚴勵等[1]指出正常人足底壓力的分布規律為：第2跖骨(289±78) kPa>第3跖骨(277±79) kPa>第1趾(271±97) kPa>足跟(232±53) kPa)>第4跖骨(226±58) kPa>第1跖骨(190±48) kPa>第5跖骨(186±24) kPa>第2趾(153±44) kPa>足弓(120±26) kPa>第3~5趾(99±37) kPa。而袁剛等[4]報道：在動態時各部位最大壓力由大到小依次為第2跖骨頭、足跟、第1跖骨頭、第1趾、第3~5跖骨頭、第2趾、足弓、第3~5趾，前足壓力在第2跖骨頭最高、第3~5跖骨頭依次降低，足趾壓力由第1趾到第5趾依次降低。行走時，足底最大壓力主要位于第2跖骨(57%)和跟骨(16％)，但與國外報道的結果有所不同，國外研究顯示正常人足底最大壓力位于第1跖骨頭[5]。步行時足底與支撐面之間的壓力分布反映了下肢乃至全身的生理、結構和功能等方面的信息，人體下肢骨關節的創傷、畸形、腫瘤、感染、神經系統疾病，甚至精神狀態都會不同程度地影響人體的步態。當前，步態分析已成為生物力學領域的研究熱點，步態分析(gait analysis)是利用力學概念，結合人體解剖和生理學知識對人體行走功能進行對比分析的一種生物力學研究方法[4]。本文通過對腦力勞動者和體力勞動者進行足底壓力測量與對比分析，探索足底壓力參數的分布規律，為臨床醫療診斷、療效評估、矯形處方、權益保障和體育鍛煉等提供借鑒。

1研究對象與方法

1.1對象

本研究測試對象采用隨機抽樣的方式，抽取山東理工大學教師30名，行政辦公人員20名，其中，男32人，女18人，年齡35～45歲，此部分受試者作為腦力勞動者(brain worker，BW)的代表；另外，在某建筑工程隊抽取46名建筑工和校園綠化工人17，其中，男43人，女20人，年齡22～48歲，此部分受試者作為體力勞動者(manual worker，MW)的代表。所有受試者經詢問和目測無糖尿病史，無足部畸形、異常步態和嚴重足部外傷史，測試期間足踝關節活動正常。測試時間為2006年8~10月。

1.2 方法

受試者測試過程中均脫鞋(赤腳或穿薄襪)，以個人平常步態自然行走，采用一步法，即每次行走過程只測試單足，測量左右雙足各3次動態足底壓力。測試采用Footscan USB2平板式足底壓測試系統(比利時RSscan公司生產，傳感器：4/cm2 )。測試完成后對所有受試者進行問卷調查及口頭咨詢，主要涉及日常穿鞋類型、足部健康狀況以及對足健康的認知情況等。

1.3數據處理

數據采集與分析采用配套軟件footscan SOFTWARE7.0，分析過程將足底分為圖1所示的10個區域：Toe1(第1趾，T1)、Toe2~5(第2～5趾，T2~5)、Meta1(第1跖骨，M1)、Meta2(第2跖骨，M2)、Meta3(第3跖骨，M3)、Meta4(第4跖骨，M4)、Meta5(第5跖骨，M5)、Mid foot(足中部或足弓，Mf)、Heel Medial(足跟內側，HM)、Heel Lateral(足跟外側，HL)。計算3次測量每個區域的平均峰力值(Maximum Force，MF)、達峰力值時間(Time to Maximum Force，TMF)、沖量(Impulse，IP)、足弓接觸面積(Surface，Sf)、足的角度(Foot Axis Angle，FA)。

所有數據分析均采用SPSS11.0統計軟件包完成，正態分布變量腦力、體力勞動者組間分析采用獨立樣本t檢驗，同組左、右足壓力參數比較采用配對t檢驗，結果均以 ±s表示，采用Pearson雙尾相關分析。

2結果與分析

2.1腦力、體力勞動者足底各區域MF分布

從表1可知，腦力、體力勞動者左腳Toe1、Toe2~5、Heel Lateral區域平均峰力值(MF)差異存在顯著性，腦力、體力勞動者右腳Mid foot、Meta5區域MF差異存在非常顯著性(P<0.01)。另外，腦力勞動者左右雙足除Toe2~5、Meta3、Meta4區域以外，其他7個區域MF差異存在非常顯著性(P<0.01)，而體力勞動者只有Meta2、Heel Lateral 2個區域有差異外，其他8個區域MF差異均無顯著性(P>0.05)。

結果表明，腦力、體力勞動者左、右雙足平均峰力值(MF)最大值均出現在足跟內側(Heel Medial)。腦力勞動者左足MF從大到小前3位依次是Heel Medial((194.97±43.21) N)>Heel Lateral((164.25±43.87) N)>Meta3((138.24±35.24) N)；腦力勞動者右足MF從大到小前3位依次是Heel Medial((214.58±41.87) N)>Heel Lateral((186.19±40.77) N)>Meta2((158.43±41.27) N)。體力勞動者左腳從大到小依次是Heel Medial ((220.29±44.49) N)>Heel Lateral((180.98±31.69) N)>Toe1((158.81±41.20) N)；體力勞動者右腳從大到小依次是Heel Medial((228.93±31.69) N)>Heel Lateral((196.92±36.91) N)>Meta2((150.48±36.39) N)，由此可知，腦力、體力勞動者在行走過程中在支撐腳落地階段足的受力是一致的，MF均出現在足跟區域，但當支撐過程結束即蹬離地面時，兩人群的足底受力出現差異，腦力勞動者MF主要集中在第2、3跖骨，而體力勞動者MF主要集中大拇趾，兩人群左右雙足平均峰力值(MP)最小值均分布在Toe2~5區域。這可能與平時工作時不同職業者足的用力方式不同有關。

2.2腦力、體力勞動者足底各區域TMF分布

從表2可知，腦力、體力勞動者足底各區域達峰力值的時間(TMF)，左右雙足差異均存在非常顯著性(P<0.01)。而腦力勞動者左、右足各區域TMF差異無顯著，體力勞動者只有在Meta5、Mid foot、Heel Lateral 3個區域左右足TMF差異有非常顯著性(P<0.01)。足底各區域達峰力值的時間與壓力值有一定關系，王永慧等[6]研究表明，MPP、足跟和第1~3跖骨壓力與足跟地面的接觸時間呈負相關，足弓部位的壓力與足跟地面的接觸時間呈正相關，其中20~29歲組，足底接觸時間足跟<足弓<總足趾<前足。本研究結果顯示，腦力、體力勞動者足底各區域達峰力值的時間(TMF)，左右雙足差異均存在非常顯著性(P<0.01)。足底各區域達峰力值時間按照行走過程中足底接觸地面順序呈依次遞增趨勢，即達峰力值時間足跟<足弓<跖骨<腳趾，且腦力、體力勞動者人群左右足的此變化規律基本一致。

2.3腦力、體力勞動者足底各區域IP分布

從表3可知，腦力勞動者與體力勞動者行走過程中左足在Toe1、Toe2~5、Meta1、Heel Medial、Heel Lateral區域的沖量(IP)體力勞動者明顯大于腦力勞動者且差異具有非常顯著性(P<0.01)；兩人群的右足IP在Toe1、Toe2~5、Meta5、Mid foot、Heel Medial、Heel Lateral區域內差異存在顯著，同樣，體力勞動者的IP明顯大于腦力勞動者(P<0.01)。腦力勞動者行走過程中左、右雙足足底各區域的IP都存在不同程度的差異，且多數區域IP右足大于左足（Meta5、Mid foot除外），而體力勞動者行走過程中雙足足底各區域IP除Meta2差異存在顯著外(P<0.01)，其他各區域的IP差異均無顯著。

沖量是指作用于物體的外力與外力作用時間的乘積，它表示了力在一定時間內對足底各區域連續作用所產生的積累效應。所以足底各區域沖量的大小受每個區域的壓力值和接觸時間兩個因素的影響，本研究表明，腦力勞動者、體力勞動者在行走過程中左右雙足在各區域的沖量(IP)都存在不同程度的差異，且多數表現為體力勞動者的沖量值大于腦力勞動者，腦力勞動者行走過程中足底沖量最大的區域主要分布在第2、3跖骨和足跟內側，沖量較小的區域主要分布在第2~5趾、足弓以及第5跖骨。而體力勞動者行走過程中足底沖量主要集中在足跟、第2、3跖骨和第1趾。這一結果提示我們體育運動中或體力勞動過程中，當足與地面接觸過程中應注意足底壓力和作用時間的關系，若足部所受動量的變化量恒定時，應充分利用足弓等的減震功能，增加足與地面的接觸時間，從而減小足的沖擊力，避免運動損傷。Mary曾指出如在足部某一部位承受過大壓力時，即易產生過渡使用傷害[1]。

2.4腦力、體力勞動者足底各區域MF與足弓、足角度的相關分析

從表4可看出，體力勞動者左足足弓接觸面積與Meta1、Meta5和Mid foot區域的平均峰力值(MF)呈顯著性相關，其中與Meta1、Meta5的MF呈負相關，與Mid foot的MF呈正相關。而右足只與Mid foot區域的MF呈正相關；腦力勞動者左右雙足只有Mid foot區域的MF與足弓接觸面積呈正相關。足角度是指在正常行走過程中足中軸與測試平板縱軸(即前進方向)的夾角，此角度可判斷走路時足的外撇及內扣，俗稱“外八字”和“內八字”。從表4中的統計數據發現，體力勞動者左足角度與MF有明顯相關性，而右足角度與Toe1、Meta1區域的MF呈正相關；腦力勞動者左足角度與Meta1、Heel Lateral區域的MF呈負相關，右足角度與Heel Lateral區域的MF呈負相關。

從腦力、體力勞動者足底各區域的平均峰力值(MF)與足弓接觸面積和足角度的相關分析來看，腦力勞動者的足弓接觸面積主要受足跟平均峰力值的影響，而體力勞動者的足弓接觸面積主要受足中部及第2、3跖骨的平均峰力值影響。鮑根喜等研究表明跖骨頭平面足橫弓在正常步態周期中發揮重要作用，由站立相至推離相，隨重心前移，第3、4跖骨頭的負重增加，跖骨頭下移而與地面接觸導致足橫弓的塌陷[7]。當足中部的接觸面積占全腳接觸面積的21%~28%為正常足弓，小于21%為高足弓，大于28%為扁平足，腦力勞動者足中部接觸面積，左腳25.51%，右腳19.36%；體力勞動者足中部接觸面積，左腳為27.85%，右腳28.12%。腦力勞動者左足角6.85°，右足角11.49°，體力勞動者左足角12.53°，右足角13.78°，統計數據表明，體力勞動者左足角度與MF為明顯相關性，而右足角度與Toe1、Meta1區域的MF呈正相關；腦力勞動者左足角度與Meta1、Heel Lateral區域的MF呈負相關，右足角度與Heel Lateral區域的MF呈負相關。所以由于體力勞動者長期的重體力勞動引起足底壓力分布以及足弓等發生改變，足弓變低，足的外撇角度增大，即影響了體力勞動者的身體美觀，同時也影響他們的足健康乃至全身健康。

腦力勞動者與體力勞動者行走過程中左右雙足的平均峰力值、接觸面積、沖量等參數都存在不同程度的差異，可能與長期從事某一特定職業有關，體力勞動者長期從事重體力勞動，造成足底壓力分布及足弓形態等發生改變。經常進行步行、慢跑、太極拳等體育鍛煉，可以緩解足底壓力高壓區的過度集中，定制矯形鞋墊可以使足底壓力分布趨于合理，不斷維護足健康水平。建議有關部門對重體力勞動者的勞動負荷強度加以限制，以保障勞動者的身體健康包括足健康，維護體力勞動者的權益。

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[編輯：李壽榮]