生長發育突增期青少年左右足底壓力分布的對比分析

張 攀 ，馬楚虹 ，王 超 ，龔成秋

人體足底壓力分布反映有關足的結構、功能及整個身體姿勢控制等情況，是足疾診斷、步態研究和運動鞋設計等領域的支撐技術。足底壓力分布在生物力學、臨床醫學、體育科學、健康評估等方面發揮著越來越重要的作用［1］。國內外對于人體不同人群的足底壓力分布的研究頗多，國內學者對不同年齡的人在行走（正走、倒走）、負重、跳躍等條件下的足底壓力分布進行測試和分析，同時也有對特殊群體（肥胖、扁平足）的足底壓力進行了一定的研究，揭示了不同形式的狀態下的足底壓力分布特征。本文對13-14歲的生長發育突增期青少年行走過程中的足底壓力特征進行了研究，以期對青少年左右雙足足底壓力分布特征的研究進行一些補充。本文通過對13-14歲青少年行走時左右足底壓力的分析，以期找出青少年行走時左右足底壓力的差異性特征。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取20名13-14歲的在校學生作為研究對象，其中男生11名，女生 9名.其平均身高為 149.3±26.5 cm，平均體重為42.1±4.1kg。受試者無足疾和運動性障礙，身體健康，腳部無任何損傷史。

1.2 研究方法

采用Rsscan公司研發的Footscan平板式足底壓力分布測量系統。平板式足底壓力測量系統包括1m長的感應平板，采樣頻率為500HZ，傳感器密度為4個傳感器/cm2。在Footscan測力平板兩邊鋪上延長步墊，讓受試者在自然放松的狀態下進行。在進行測試時，要求每位受試者均脫鞋、脫襪、裸足行走。測試前先讓每位受試者進行適應性的隨意重復行走。測試時，要求每位受試者以常速自然通過測力平板，完成3次行走，保證左右足都可以采集到數據。

由Footscan測試分析軟件導出測試數據后，運用SPSS13.0統計軟件對數據進行統計分析，所有數據均采用平均值和標準差表示，并進行正態分布檢驗、分析差異性。

2 結果與分析

根據足底解剖結構，Footscan足底壓力分布測試系統將足底分為10個區域：大拇指（T1）、第2-5腳趾（T2-5）、第 1跖骨（M1）、第2跖骨（M2）、第3跖骨（M3）、第4跖骨（M4）、第5跖骨（M5）、足弓（MF）、足跟內側（HM）、足跟外側（HL）。

2.1 13-14歲青少年行走中左右足底各區域的壓強峰值

Footscan足底壓力測試系統通過記錄壓力傳感器上負重時的壓強值，反映人體行走時的足底壓強的變化。足底峰值壓強是壓力測試系統在每個傳感器上某個運動過程中測得的一個最大壓強值，它所反映的是足底各區在行走過程中壓強所達到的最大水平，運動過程中，每個傳感器的峰值壓強是唯一的，因此，峰值壓強是反映足底各區最大壓強值的分布特征［2］。

由表1可見，13-14歲青少年行走時第2、4、5跖骨和足弓、足跟區域的峰值壓強存在差異，且右足的第2跖骨、足弓、足跟外側的最大壓強比左足大（P<0.05），而左足的第4、5跖骨和足跟內側的峰值壓強比右足大（P<0.05）。青少年正常行走時，足底最大壓強部位在第3跖骨，其次是足跟內側和第2跖骨，最小壓強區域在第2-5趾骨，左右雙足呈現一致的規律性。這說明青少年行走時跖骨頭中間區域和足跟區域受壓為主。足底壓強即單位面積的足底壓力。足底壓強是研究防止足底局部相關組織遭受過高壓力而損傷的有效指標，如果在足部某一部位壓強過大時，極易產生過度使用傷害［3］，因此要注意放松，減少因長時間行走或運動而造成的足部病理性病變發生的幾率。

表1 受試者的基本情況

2.2 13-14歲青少年左右足底各區域接觸面積特征

由表2可見，青少年行走時，左右雙足底接觸面積都存在顯著差異（除了第 2-5趾骨），其中，左足的第1、2、足跟內外側區域小于右足（P<0.01），而右足的第5跖骨和足弓部位的接觸面積比左足大。足底接觸面積最大的部位是足弓部，其次是足跟內側和外側，且右足的最大接觸面積比左足大，雙足表現出一致性的規律；其中左足的第1、2、3、4跖骨和足跟區域的接觸面積比右足大。青少年正常行走過程中前足和足跟的接觸面積均比成年人小，且足弓處的接觸面積最大，右足足弓處的觸地面積比左足大，這可能由于青少年正處在生長發育階段，體重較成年人小，而足弓處的發育滯后，所以承受的體重壓力比較大［4］，因此合理安排青少年的運動時間、運動負荷以及運動的放松，加強維持足弓周圍的韌帶和肌肉的鍛煉，從而預防扁平足等病理性病變。

表2 13-14歲青少年左右足底峰值壓強的比較（±S，N/㎝2）

表2 13-14歲青少年左右足底峰值壓強的比較（±S，N/㎝2）

分區 右足 左足 P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跖骨足弓足跟內側足跟外側9.42±4.93 1.25±1.30 8.39±4.98 17.51±8.56 18.91±9.90 8.61±5.68 2.49±2.79 2.73±2.14 17.92±5.91 16.95±6.44 8.04±3.95 0.90±1.01 10.18±12.10 12.84±5.00 19.81±6.99 11.45±5.02 3.50±3.61 2.29±1.98 17.15±6.66 14.20±6.04>0.05>0.05>0.05<0.05>0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

2.3 生長發育期青少年自然行走過程中左右足底各區域的沖量

沖量表示力在一定時間內對足底各區域連續作用所產生的累積效應，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，研究足底各區域所受沖量對足部所造成的傷害具有重要的意義。從表3可見，青少年在行走時足底各區沖量在地1、2、4、5跖骨和足弓區域存在差異，其中右足在第1、2跖骨的沖量比左足大 （P<0.05），左足的第4、5和足弓區域比右足大（P<0.05）。雙足足底最大沖量都分布在第3跖骨，且左足比右足大，其次在足跟內側，最小沖量都分布在第2-5趾骨，雙足表現出一致性。

表3 13-14歲青少年左右足底各區接觸面積的比較（±S，㎝2）

表3 13-14歲青少年左右足底各區接觸面積的比較（±S，㎝2）

分區 右足 左足 P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跖骨足弓足跟內側足跟外側12.15±2.02 8.73±4.56 7.59±2.40 8.64±1.64 6.92±1.24 7.32±1.13 9.70±2.12 34.32±6.45 13.29±1.88 11.52±1.60 11.11±1.50 10.72±2.97 11.93±2.73 10.04±1.68 8.15±0.86 8.18±1.16 7.36±2.06 30.60±6.39 14.52±1.93 12.44±1.87<0.05>0.05<0.01<0.01<0.05<0.05<0.05<0.01<0.01<0.01

表4 13-14歲青少年左右足底各區沖量的比較（±s，N/s）

表4 13-14歲青少年左右足底各區沖量的比較（±s，N/s）

分區 右足 左足 P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跖骨足弓足跟內側足跟外側1.13±0.75 0.09±0.11 1.38±1.27 3.02±1.65 3.46±1.49 1.35±1.21 0.34±0.63 0.39±0.35 3.06±1.12 2.81±1.11 0.91±0.55 0.07±0.09 1.29±1.25 2.23±1.09 3.37±2.23 2.03±1.32 0.64±0.82 0.45±0.54 2.77±0.85 2.36±0.92>0.05>0.05<0.05<0.05>0.05<0.05<0.01<0.05>0.05>0.05

3 討論

很多學者在研究中發現研究對象的左右足底壓力分布有顯著性差異的意義，張德榮等［5］研究表明青年人左右雙足的沖量除足弓和足跟外側差異都有顯著性意義，壓力峰力值除第2、3、5跖骨外左右足均存在差異；周安艷等［6］對正常學齡前兒童步行時的動態足底壓力進行了分析，發現男女之間并無統計學差異，但左右雙側存在一定的差異性；張慶來等［7］對正常青年人左右足底壓力分布特征進行了對比分析，結果發現正常青年人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，而本研究發現13-14歲青少年行走時足底各區域接觸面積除了第2-5趾骨外，其他各區域都存在顯著差異，且左右足足底分布規律一致，行走時足底最大接觸面積位于足弓，其次是足跟區域，這與張慶來［7］研究的青年人左右足底接觸面積的分布規律一致。

13-14歲青少年自然行走時左右雙足峰值壓強和最大沖量分布規律幾乎一致，且左右雙足不同區域存在差異。本文研究處于生長發育突增期的青少年行走時足底最大沖量主要分布于第 2、3 跖骨和足跟內側區域，張慶來等［7］和李立［8］等研究青年人自然行走時發現足底最大沖量主要分布區域也位于第2、3跖骨和足跟內側；這說明處于生發發育突增期的青少年與青年人動態足底最大沖量分布區域一致，且足弓處的沖量比較小，而李立等［8］和梁玉等［9］對老年組（60-69 歲）正常步態行走時的研究發現，老年組（60-69歲）足底最大沖量主要位于第2跖骨、第3跖骨、足跟區域，到了70、80歲年齡段的老年人足底最大沖量位于足跟區域，且足弓區域的沖量比60歲年齡段的老年人增大，而沖量的大小是疲勞積累的直接原因，所以老年人在穿鞋時要盡量選擇能厚底，減小足弓處的負荷。而處于生長發育期的13-14歲青少年自然行走時雖然足底最大接觸面積位于足弓，但足弓的沖量比較小，因而產生的負荷也小，所以在進行體育鍛煉時，生長發育突增期的青少年科學、有規律的進行體育鍛煉不會輕易造成足底的病理性疾病。

本文研究還發現青少年左足足底在峰值壓強、最大接觸面積和最大沖量有一半左右的區域比右足大。大多數人以右足為主動足，左足為制動足，緩沖右足發力產生的震動［10］，那么右足的沖量應該要比左足大，本文出現左足足底4個區域的沖量比右足大，可能是因為有一些青少年是以左足為主動足；也有可能是實驗中青少年由于緊張沒有輕松自然地走路，重心不穩，從而影響足底壓力的分布，這還有待于進一步擴大樣本量進行證實。

4 結論

1）生長發育期青少年自然行走時足底壓強主要位于跖骨頭中間區域和足跟區域，這和青年人足底峰值壓強分布規律一致，且左右足在行走過程中峰值壓強分布規律一致。2）對于雙足各區接觸面積的分析發現，13-14歲青少年行走時足底最大接觸面積位于足弓，且左右足底各區除了第2-5趾骨外都存在顯著差異，這與張慶來［7］的研究發現一致。3）13-14歲青少年自然行走時足底最大沖量與青年人分布區域規律一致，由于處在生長發育突增期，青少年體重會不斷增加，為了足部的正常發育，進行體育鍛煉時應注意地面的彈性。4）隨著年齡的增長，這批青少年在進行不同項目的體育鍛煉時，他們的足底壓力分布規律會不會有變化還需進一步的跟蹤研究。

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