基于兒童足部發育規律及步態特征的6～10歲童鞋設計原則

張秀麗

（華南師范大學 體育科學學院，廣東 廣州 510006）

基于兒童足部發育規律及步態特征的6～10歲童鞋設計原則

張秀麗

（華南師范大學 體育科學學院，廣東 廣州 510006）

結合華南師范大學附小20名女童靜、動態足底壓力測試數據、穿鞋習慣、消費觀念等，從生物力學角度對兒童出現的主要足部不適癥狀進行分析，指出中國6～10歲童鞋設計應遵循的主要原則：一是與腳的形狀相似，成扇形，為足的自然生長發育創造條件；二是兒童走路時鞋子產生彎折的部位符合兒童足的比例，不應只是成人鞋的翻版；三是通過增加足中部及足后跟穩定性的方法達到減小足底壓力的目的。并建議小童、中童、大童鞋的劃分標準以年齡為依據，而不應以鞋碼大小為依據。

運動生物力學；童鞋設計原則；足底壓力；步態

丘理等[1]負責的國家級公益項目“中國人群腳型規律的研究”表明：第一，中國幼兒園孩子的腳，絕大多數是健康的，而同一地區的中學生，健康腳型尚不到20%；第二，中國人群拇外翻畸形、平足發生率高，尤其是經濟發達地區，而且低齡化現象嚴重。以上所述均表明，我國兒童普遍存在穿鞋不當的問題。在很大程度上，足部不適、足部畸形，是童鞋設計不夠合理造成的。

國際品牌童鞋設計把童鞋定位于保健品，根據兒童足的生理發育規律、生物力學特點進行研發。然而，縱觀中國童鞋市場，絕大多數生產商的注意力還僅僅局限在款式、顏色以及造型上，童鞋生產企業中幾乎沒有研究兒童足部生理發育的人員，更沒有與足部生物力學相關的研究設施和儀器，其宣傳廣告多在顧客的消費心理上下功夫。因此，童鞋生產商的設計及顧客消費觀念尚有很多誤區[2]。

本研究從兒童足部的形態發育規律、骨骼生長規律、足弓形成機制及步態特征等幾個方面，結合華南師范大學附小20名女童靜、動態足底壓力測試數據、穿鞋習慣、消費觀念等，從生物力學角度對兒童出現的主要足部不適癥狀進行分析，指出目前童鞋消費者存在的主要誤區及其成因，提出6～10歲童鞋的研發、設計理念及原則，為提高國內童鞋設計水平提供參考。

1 研究對象與方法

1)研究對象：兒童的年齡跨度雖然只有10多年，但足的發育特點相去甚遠。從發育規律的角度來看，6～10歲是兒童身體和足部發育的關鍵期，因此選擇8歲左右兒童為對象進行前期研究。2009年9月在華南師范大學附小三年級隨機抽取23名女學生進行測試，全部數據均有效的為20名。

2)測試內容及步驟：(1)用一端帶有足跟形的鋼尺進行左右足長測量、用電子體重計進行體重測量。(2)進行赤足狀態下靜態足底壓力測試，以判斷足型。(3)進行動態足底壓力測試。正式測試前，要求每個測試對象在輔道上以自然步速、步態行走若干次，直至走路姿態沒有異樣，再進行正式數據采集，最后采用 3次有效數據的平均值進行分析。動、靜態足底壓力測試均用RSscan足底壓力平板測試系統(3D-plate-1m，Belgium)，采樣頻率50 Hz。

3)足底壓力比例法：在足底壓力圖上，從足跟至跖骨最遠端等分為3個區域A、B、C(如圖1所示)：A為足跟部位，B為中間部位，C為前腳掌部位。足弓高度評價指數為AI＝(FB/(FA+FB+FC))%，即B區域足底壓力的百分比大小。Footscan足底壓力測試系統的判斷標準：21%≤AI≤28%為正常足弓，AI>28%為平足，AI<21%為高足弓。

圖1 足底分區

4)個案分析：記錄測試對象平時穿鞋、選鞋的原則，觀察其足部外形特點，鞋底的磨損程度及部位，結合赤足及穿鞋狀態的足底壓力測試數據，從運動生物力學角度分析其不適或疼痛的原因。

2 研究結果

20名學生測試結果：年齡(9.3±0.6)歲，體重(28.2±3.23) kg，左足長(23.7±2.8) cm，右足長(23.2±3.2)cm；正常足的占25%，扁平足的占65%，高足弓的占10%；左右足長差值>2 mm的占25%。測試對象都不同程度的存在穿鞋誤區，本研究選擇具有代表性的 3名測試對象的結果進行個案分析。

1)王××，女，10歲，體重34 kg，左足長23.2 cm，右足長23.5 cm。

主觀描述：前腳掌痛，每天晚上都要求按摩。

穿鞋特點：近期穿的一雙涼鞋鞋底折成兩段，但本人感覺這雙鞋最舒服。

買鞋原則：買鞋時挑鞋底軟的，認為越軟越舒服。

赤足測試結果：第 1，右腳前掌先著地，然后才過渡到腳后跟，左腳后跟著地后即刻，前掌就受力，此為非正常步態特征；第 2，足底壓力中心出現側向偏移及不流暢的明顯特點，前腳掌中部的受力較大，且持續時間長。

穿鞋測試結果：從赤足與穿鞋的對比看，并沒有改善其赤足走路時的不良特征。尤其在落地實期，導致了兩次急劇的翻轉。

2)馮××，女，10歲，體重36 kg，左足長22.2 cm，右足長22.4 cm。

主觀描述：經常抱怨下肢、腰、膝部位多處疼痛，雙腳外側疼痛。

穿鞋特點：一直穿“阿迪”運動鞋，且幾雙鞋輪流穿。

買鞋原則：“阿迪”運動鞋和較貴的皮鞋，名牌鞋肯定質量好，穿著舒服。

赤足測試結果：第 1，左腳前掌最初受力點為中部，然后向外側擴展，最后再向內側，為非正常步態；第 2，從全足翻轉曲線看，左右腳都有一定程度的內外翻；右腳的跟部活動較劇烈，并總體呈現過度外翻趨勢。

穿鞋測試結果：對比赤足和穿鞋的足部翻轉特點，赤足時不良步態特點沒有得到適當的矯正。

3)胡××，女，9歲，體重24 kg，左足長21.9 cm，右足長22.0 cm。

主觀描述：無論從靜態站立姿勢，還是從走路姿態上目測，沒有人認為其有不正?，F象。

穿鞋特點：細心的母親偶然發現其穿過的鞋后幫向內傾斜變形。

靜態測試結果：輕微扁平足、足外翻。

動態測試結果：左足后跟中內側先著地，有過度外翻現象。

采取措施：日常及體育活動穿鞋內有相應足弓墊、后跟杯較硬的鞋，一年后靜態測試結果顯示外翻情況有所改善，且穿過的鞋沒有后幫傾斜變形情況。

3 討論

3.1 兒童足的發育規律

6～10歲發育正常幼兒的足比較胖，距骨頸較成人長，其長軸與腳底的長軸外側成40°，較成人的20°大，因此兒童跗骨前方較成人寬，前掌部分較寬呈扇形[2]；但隨著腳的生長，脂肪逐漸減少，跖骨與趾骨趨向于平行，不再成扇形。錢卓麗等[2]均視這種現象為自然發育的結果。但從本研究中20名兒童的足部及穿鞋特點看，小腳趾及大腳趾均有不同程度的擠壓痕跡，再結合兒童穿鞋習慣、選鞋的觀念、足外形的磨損印跡等情況，從扇形到窄長形的變化與其說是兒童足的發育規律，不如說是由于穿前端狹窄的鞋子造成的。

測試結果顯示：(1)20%左右的9～10歲兒童在市場上很難買到童鞋。此次測試過程中，10歲的女童足長大于23 cm的就有3名，10歲的女童足長已達到35 cm，甚至更大，而 35碼以上的童鞋在市場上很難找到。因此，這一部分兒童只能穿成人鞋。兒童足發育規律表明，兒童腳的趾骨、跖骨和跗骨的長度在成長過程中有一些變化，幼兒的跗骨、趾骨、跖骨占腳長比例分別為46%、23%、31%，成人分別為52%、18%、30%[3]。6～10歲兒童的足部特征尚未有參考數據。兒童穿成人版的鞋，使腳部的靜態和動態受力發生相應的變化[2]，引發不適，甚至發育畸形。(2)左右足長差值達到2 mm以上的占到了25%，可以肯定這群兒童穿鞋的舒適度較低。因為左右足長差值達到2 mm，穿同一號碼鞋，以一只腳為準，另一腳不是太緊就是太松，但目前童鞋市場沒有左右鞋碼不一樣的鞋。

為了保證兒童足的正常發育，此階段的童鞋設計應考慮：一是與腳的形狀相似，成扇形，為足的自然生長發育創造條件；二是此階段的童鞋設計應考慮兒童走路時鞋子產生彎折的部位符合兒童足的比例，不應只是成人鞋的翻版。

3.2 兒童足骨及足弓的生長發育規律

測試結果表明，8～10歲年齡段，扁平足仍占較高的比例。

扁平足分為先天性扁平足和生理性扁平足。先天性扁平足是骨骼結構性的，多伴有內翻足，會引起小腿和腳的生物力學改變，導致異常步態，所以要進行矯正；生理性扁平足也稱假性扁平足，是兒童身體生長發育過程中足部肌肉、肌腱、韌帶等力量性能不能滿足兒童站立、行走、跑跳等活動的壓力而造成的足弓變形，是某些兒童身體生長發育過程中的必然過渡階段。醫學上認為生理性扁平足是不需要矯正的，除了鍛煉外，穿著具有防護功能的鞋來減緩對足弓的損害[4-6]。從測試結果及穿鞋、選鞋習慣來看，幾乎沒人知道扁平足形成的原因及預防措施。

3.3 兒童步態運動學及動力學特點

目前，大多數童鞋的結構并沒有考慮穩定性，而是強調功能的動態穩定性。持這種觀點的人認為：人的本體感覺有動態穩定性的功能，會潛意識地進行自然、正常、合理的活動，而抵制生理上不健全的活動方式。但是，持這種觀點的人沒有考慮到之所以提到穩定性，主要因為兒童活動時，踝關節肌肉及韌帶尚不能承受較硬的地面產生的額外負荷，而容易出現左右不穩定的現象，嚴重時導致扭傷。

香港中文大學對“白飯魚”(指普通的白帆布鞋)等4種小學生常穿的運動鞋進行測試，結論是：“白飯魚”雖不能提供有效的減震，但從對足踝關節的側向穩定性來說，“白飯魚”對于學童上體育課來說足夠的。理由：一是學生是非專業的運動員，速度慢、動作小，充足的熱身、良好的運動姿勢與技巧，在運動時專心，更有助減少扭傷的機會；二是每星期只上兩堂體育課，每堂35～45 min，課堂中包含各種內容的練習，對下肢沖擊力的動作不多[7]。相反，筆者認為：第一，正因為小學生不是專業運動員，其動作技巧尚在形成中，不規范，動作速度及幅度不容易控制；第二，兒童跑、跳并不局限于上體育課，而且讓兒童在運動時做到專心很難。第三，學齡兒童多參加一些體育俱樂部的活動，而室內地面的軟硬度多是以成人體重為參考設計的，對兒童來說過硬，再加上活動強度隨著年齡增加而增加，兒童足部所受壓力增大，尤其是足跟承受的足底壓力較成人大。有研究表明相對地面反作用力(單位體重的地面反作用力)在 8歲時與成人相等[8-9]。因此，筆者的觀點是：此階段的童鞋應該提供足后部支撐，不僅可以使足的主要活動軸集中在踝關節，避免兒童過度“O”型或“X”型腿的出現，使兒童順利渡過關鍵發育期，而且可緩解跖趾關節處肌肉、韌帶的負擔。

從動力學研究成果來看，7歲兒童步態動力學特點是：正常體重兒童行走時，其動態足底壓力曲線與成人相同，表現為2個峰和1個谷的雙峰曲線，不同的是，第2峰值略低于第1峰值，即著地時刻所產生的沖擊峰值，要略大于蹬地時刻的峰值。沖擊峰出現在足跟著地時，這說明兒童走路時足跟著地比較生硬，緩沖能力較差，導致足跟負重較大[4]。從這個角度來講，兒童運動鞋也應考慮足跟處的緩沖特性。

綜上所述，6～10歲兒童如果是先天性扁平足，則需要穿有相應足弓支撐墊的矯形鞋，而如果是生理性的扁平足，除了加強足部肌肉的鍛煉外，還應該穿堅硬后跟杯及吸震功能的鞋。此階段的兒童注意合理穿鞋和鍛煉，扁平足的程度還可以得到改善，但如果不注意，成為永久性扁平足的可能性也很大。

3.4 兒童鞋設計及消費誤區

消費群體在選鞋過程中沒有客觀評價標準，多數根據個人的主觀喜好，以眼看、手觸、腳試為主。

王××的消費觀點具有代表性：鞋幫、鞋面越軟越好，鞋底的彎曲度越大越好，厚底鞋舒適防震等。鞋面軟，鞋底軟，足對鞋面、鞋底的壓力使其變形，一方面，足受到擠壓小，不易引起擠壓痛感，另一方面，當足與地面接觸時，鞋底的變形起到緩沖、減震的作用，尤其是軟厚底鞋緩沖效果更好，主觀舒適感更強。因此，這種消費心理普遍存在也得到了市場的驗證。與筆者合作的“巴巴童鞋”100多家加盟店遍布中國20多個省、市、自治區的一線城市，但各地經銷商一致的反饋是：消費者均認為鞋底越軟越有利于孩子的足部發育，鞋底較硬的童鞋，基本無人問津。因此，為了適應國內市場的需求，“巴巴童鞋”只能采取兩套措施：按國外客戶的要求，出口的童鞋大底軟硬度采用65度左右，而國內客戶的訂單則采用40～45度。從行業規范來說，這已超過鞋大底軟度的最低限，但盡管如此，還有相當一部分消費者認為應該再軟一點。鞋底軟固然能減震，避免損傷，但鞋底軟導致的能量損失及足弓缺乏支撐，不僅會造成體力消耗增加，使人易疲勞，更主要的是不能使兒童形成良好的腳形及步態，尤其是軟的鞋后跟不能穩固跟骨，會加重足內外翻的程度，同樣易引起急、慢性損傷。

馮××的消費觀點是另一個群體的代表。當前有經濟實力的消費群有盲目追求名牌的趨勢，但消費者忽略了一點，就是名牌產品，一般都是有針對性的，比如“阿迪”、“耐克”等多款運動鞋都有不同的特點，適應不同腳型的人在不同時候穿，因此，名牌鞋并非可以隨意選購，要根據自己的年齡、腳型、主要活動特點等來選擇。

綜上所述，目前中國童鞋消費者尚存在很多誤區，導致兒童足部不適甚至畸形。測試結果及分析認為，6～10歲階段童鞋設計應主要考慮：第一，與腳的形狀相似，成扇形，為足的自然生長發育創造條件；第二，兒童走路時鞋子產生彎折的部位符合兒童足的比例，不應只是成人鞋的翻版，足部各部分的比例有待更多的研究；第三，通過增加足中部及后部穩定性的方法達到減小過高的足底壓力的目的。從促進兒童健康發育的角度，有以下建議：第一，相關部門應重視并加大科學選鞋、合理穿鞋的科普宣傳力度，改善童鞋企業的設計理念及消費者的消費觀念。第二，童鞋的設計應以兒童年齡、骨骼、肌肉等發育的生物力學特點為準則，增加二型、三型鞋的比例，生產一定數量的左右鞋號不對稱童鞋。第三，小童、中童、大童鞋應以年齡來劃分，而不應以鞋碼大小為標準。第四，應該考慮左右腳號碼不一致鞋的生產比例。

[1]丘理. 中國人群腳型規律的研究之二——中國兒童腳型基本規律[J]. 中國皮革，2005(11)：135-137.

[2]錢卓麗，丘理. 兒童鞋[J]. 中國皮革，2003(4)：150-151.

[3]丘理. 淺談日本人體測量中的足部測量[J]. 中國皮革，2003，32(22)：132-133.

[4]Takegami Y. Wave pattern of ground Reaction force of growing children[J]. Journal of Pediatric Orthopaedics，1992(12)：522–526.

[5]Markus W，Dirk H，Angela S. Children sport shoes——a systematic review of current[J]. Foot and Ankle Surgery，2008(14)：180-189.

[6]Simon J，Doederlein L，McIntosh A S，et al. The heidelberg foot measurement method: development，description and assessment[J]. Gait Posture，2006，23(4)：411–424.

[7]王琳，徐冬青，李靜先. 中國青春期前男性肥胖兒童步態和姿勢控制變化[J]. 中國運動醫學雜志，2008，27(2)：179-181.

[8]丘理. 兒童鞋后跟的合理高度[J]. 中國皮革，2003(7)：110-111.

[9]王玫，鄒曉峰. 7歲健康男童裸足行走足底壓力分布特征研究[J]. 吉林體育學院學報，2008(4)：104-105.

Principles for designing shoes for children at ages 6-10 based on the development patterns and gait characteristics of children’s feet

ZHANG Xiu-li
（School of Physical Education，South China Normal University，Guangzhou 510006，China）

Based on latest achievements made by children’s feet and shoes researches at home and abroad, coupled with the static and dynamic sole pressure test data, shoeing habits and consumption conceptions of 20 girls studying at the Affiliated Elementary School of South China Normal University, the author analyzed major symptoms of foot discomfort happening to children from the perspective of biomechanics, and concluded the following major principles that should be followed for designing shoes for children at ages 6—10: 1) the shoes should be similar to the foot shape – like a sector, so as to create conditions for the natural growth and development of feet; 2) the bended area produced by the shoes when children are walking should fit into children’s foot proportion, should not simply copy the one used for adults’ shoes; 3) the goal to reduce sole pressure should be achieved by means of increasing the stability of the middle and heel of the shoes. The author also suggested that small, medium and big shoes for children be classified based on ages instead of shoe sizes.

exercise biomechanics；principles for designing shoes for children；sole pressure；gait

G804.7

A

1006-7116(2011)04-0141-04

2010-10-25

華南師范大學民族與體質健康研究中心資助項目，第13屆運動生物力學大會報告論文。

張秀麗(1968-)，女，副教授，博士，研究方向：運動生物力學。