運(yùn)動(dòng)損傷對籃球運(yùn)動(dòng)員足底壓力特征影響

高瀑寒，程冬美

(東北師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林 長春 130024)

人體的足部是起到承重和緩沖作用的最重要的人體器官之一，無論是在行走、跑步，還是在跳躍運(yùn)動(dòng)，當(dāng)人體落地時(shí)足部都承受較大壓力，特別是起跳落地動(dòng)作過程中足部所承受的反作用力更是達(dá)到體重的幾倍。足部是在人直立行走過程中起到承重和緩沖作用的最重要的人體器官之一，Weng-Pin[1]等的研究表明生物力學(xué)參數(shù)在研究治療與預(yù)防足部疾病和足部疾病的產(chǎn)生原因方面有著至關(guān)重要的作用。Stacoff A等[2]研究發(fā)現(xiàn)在起跳落地動(dòng)作過程中足部所承受的地面反作用力可以達(dá)到體重的7倍，McNitt-Gray等[3]在其研究中表示在跳遠(yuǎn)起跳時(shí)支撐腿受到的地面反作用力達(dá)到了體重的10倍。Murray MP[4]研究表明在人的日常起居生活中，平均每人每天大概要走8 000～10 000步，人的足部因?yàn)槿粘Ｉ畹男枰刻於家惺軒装賴嵉闹畏醋饔昧Γ@樣的壓力累積下來就會(huì)對足部產(chǎn)生大量的傷害，所以足部的健康以及如何科學(xué)地避免運(yùn)動(dòng)損傷吸引了人們的日益關(guān)注。運(yùn)動(dòng)員群體由于長期接受大運(yùn)動(dòng)量、大強(qiáng)度的訓(xùn)練，其足底壓力表現(xiàn)容易出現(xiàn)問題，特別是在籃球運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)員不斷地跑動(dòng)、跳躍、急停與變向等動(dòng)作使足底更是要承受很大的支撐反作用力，這樣的力累積下來不僅會(huì)對足部產(chǎn)生較大的傷害，同時(shí)也會(huì)對膝關(guān)節(jié)及下肢產(chǎn)生傷害，進(jìn)而損傷的機(jī)率也會(huì)較大。所以足部的保護(hù)及健康以及如何科學(xué)地避免運(yùn)動(dòng)損傷引起了人們的日益關(guān)注。另外，不同行走速度及負(fù)重對人體下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)有很大影響，主要體現(xiàn)在髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)力矩及功率均與負(fù)重、速度成正相關(guān)。從20世紀(jì)90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的長足發(fā)展和新型傳感器的技術(shù)進(jìn)步，在生物力學(xué)步態(tài)研究中，足底壓力測量已經(jīng)起到了至關(guān)重要的作用。

目前國內(nèi)外的研究方向大部分是針對競技比賽和損傷康復(fù)，很少有對專項(xiàng)青年運(yùn)動(dòng)員平時(shí)的足底壓力進(jìn)行分析。因此本研究以18歲以上青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員（有損傷和無損傷的）為研究對象，通過對足底壓力分布的測量和分析，可以更準(zhǔn)確、更細(xì)致地對青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員的足底壓力特征進(jìn)行分析，為運(yùn)動(dòng)選材提供參考。

1 研究方法

1.1 研究對象 以運(yùn)動(dòng)損傷對籃球運(yùn)動(dòng)員足底壓力特征的影響為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 根據(jù)本論文的研究內(nèi)容和目的，查閱關(guān)于足底壓力、步態(tài)特征以及體育科研方面相關(guān)教材、文獻(xiàn)等。筆者在東北師范大學(xué)圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫、CNKI中國知網(wǎng)查閱多篇相關(guān)研究文獻(xiàn)，為更多地了解本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和前沿動(dòng)態(tài)提供理論基礎(chǔ)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法

1.2.2.1 實(shí)驗(yàn)對象 本研究實(shí)驗(yàn)對象為青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員，采用分層整群抽樣方法選取東北師范大學(xué)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)運(yùn)動(dòng)年限超過5年的18歲以上青年男子籃球運(yùn)動(dòng)員，共計(jì)30人。對照組選擇18歲以上在校非體育學(xué)院學(xué)生20人。按照不同分組方式統(tǒng)計(jì)受試者情況見表1、表2。

表1 受試者基本狀況（M±SD）

表2 實(shí)驗(yàn)組按照是否有損傷分組后受試者基本狀況（M±SD）

1.2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

圖1 拍攝場地示意

1）使隊(duì)員們在室內(nèi)進(jìn)行測試，同時(shí)對足底壓力分布測試系統(tǒng)進(jìn)行連接和調(diào)試。

2）如圖1所示，在學(xué)校體育館內(nèi)架設(shè)2臺(tái)攝像機(jī)對實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行錄像，以備后期對動(dòng)態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分析。

3）首先讓受試者赤足進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，使其對本環(huán)境充分了解，然后讓被測試者一只腳以正常步速踏在測力平板上，折返時(shí)用另一腳，如此以往完成步態(tài)的一個(gè)周期測試。

4）使用Footscan7USB2型壓力平板儀器多次采集動(dòng)態(tài)足底壓力分布數(shù)據(jù)，選取3次有效數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行測試，測試結(jié)束后即刻測量受試者的身高、體重。

足底分區(qū)如圖2所示，第1趾（Toe l）、第2-5趾（Toe 2-5）、第1趾骨（Meta 1）、第2趾骨（Meta 2）、第3趾骨(Meta 3）、第4趾骨（Meta 4）、第5趾骨（Meta 5）、中足(Midfoot）、內(nèi)側(cè)足跟（Heel Medial）、外側(cè)足跟（Heel Lateral）10個(gè)部位。

圖2 足底壓力分區(qū)示意

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 得出的數(shù)據(jù)用均值，所有統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS14.0統(tǒng)計(jì)軟件包完成，并進(jìn)行t檢驗(yàn)和Pearson相關(guān)分析。總沖量、峰值總壓強(qiáng)、足底峰（谷）值壓力、接觸面積與體重、體重指數(shù)（BMI）、身高、年齡的關(guān)系用Pearson 相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員足底壓力特征 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的足底壓力分布規(guī)律(表3)：在跖骨處比較平均Meta 2、Meta 4、Meta 5、Heel Medial與對照組相比有較大差異（P＜0.01）。

表3 對照組與運(yùn)動(dòng)員組足底壓力（N/kg） （M±SD）

2.2 對照組與無損傷籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的足底壓力比較

無損傷的籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的足底壓力分布規(guī)律(表4)：Meta 2＞Heel Medial＞Heel Lateral＞Meta 1＞Toe 1＞Meta 3＞Midfoot＞Meta 4＞Meta 5＞Toe 2-5；Meta 3與對照組相比有較大差異（P＜0.01），Meta 1、Midfoot和Heel Medial與對照組（非運(yùn)動(dòng)員）相比存在差異（P＜0.05）。

表4 對照組與無損傷組足底壓力對比（N/kg） （M±SD）

2.3 籃球?qū)ｍ?xiàng)有損傷運(yùn)動(dòng)員與籃球?qū)ｍ?xiàng)無損傷運(yùn)動(dòng)員足底壓力特征比較 對比無損傷組與有損傷組足底壓力變化（表5），損傷組的足底壓力表現(xiàn)為內(nèi)側(cè)壓力減小、外測壓力增大，其中Toe 2-5和Meta 3以及Midfoot有明顯變化（P＜0.05），Meta 1、Meta 2、Meta 4和Meta 5變化較大（P＜0.01）。

表5 損傷組與無損傷組足底壓力對比（N/kg） （M±SD）

如圖3（b）所示損傷運(yùn)動(dòng)員足底壓力重心明顯向外側(cè)偏移。Meta 4、Meta 5壓力明顯增大，Toe、Meta 2和Meta 1壓力減小（圖5、圖6）.

圖3 足底壓力重心軌跡

圖4 壓力曲線說明

圖5 無損傷運(yùn)動(dòng)員足底壓力輸出曲線

圖6 損傷運(yùn)動(dòng)員足底壓力輸出曲線

2.4 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員步行足底各區(qū)域沖量分析

2.4.1 專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員步行足底各區(qū)域沖量特征 如表6所示，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組（有損傷和無損傷的籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員）第2跖骨區(qū)域沖量百分比減小（P＜0.05），第4跖骨區(qū)域沖量百分比增大（P＜0.05）。

表6 對照組與實(shí)驗(yàn)組足底各區(qū)域沖量百分比對比 （M±SD）

2.4.2 對照組與無損傷組足底各區(qū)域沖量對比 如表7所示，對照組和無損傷組的足底各區(qū)域沖量分布基本相同。

2.4.3 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員損傷組與無損傷組足底各區(qū)域沖量對比 如表8所示，損傷組和無損傷組的足底各區(qū)域沖量分布基本相同。

表7 對照組與無損傷組足底各區(qū)域沖量百分比對比（M±SD）

表8 損傷組與無損傷組足底各區(qū)域沖量百分比對比（M±SD）

3 分析與討論

3.1 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員足底壓力分析

3.1.1 對照組與實(shí)驗(yàn)組足底壓力對比分析 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)足底壓力的峰值壓力分布在跖骨處較為平均，在第2、第4、第5以及內(nèi)側(cè)足跟處存在較大差異。這與國內(nèi)研究青年大學(xué)生足底壓力分布的袁剛[5]、張慶來[6]等人的研究結(jié)論有很大差異，因此可以推斷籃球運(yùn)動(dòng)員與普通人的足底壓力分布存在明顯不同。其差異產(chǎn)生原因可能是因?yàn)榛@球運(yùn)動(dòng)員需要較好的落地緩沖，由于長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練而形成的良性適應(yīng)改變。

3.1.2 對照組與籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員無損傷的足底壓力對比分析 無損傷運(yùn)動(dòng)員的足底壓力分部特征是以第2跖骨最大，然后是足跟部且內(nèi)側(cè)大于外測，接著是第1跖骨、大腳趾、第3跖骨和足中部，第4跖骨、第5跖骨、第2-5腳趾依次遞減。壓力分布規(guī)律以第2跖骨為壓力峰值，由最高向外測依次遞減。這與國內(nèi)研究青年大學(xué)生足底壓力分布的袁剛[5]、張慶來[6]等人的研究結(jié)論總結(jié)出的普通青年大學(xué)生的足底壓力分布規(guī)律基本相同。在數(shù)值上第1跖骨、第3跖骨、足中部和足跟內(nèi)側(cè)存在明顯差異，且總壓力有所減小。Lees等人[7]的研究中發(fā)現(xiàn)足底峰值壓力越大損傷的風(fēng)險(xiǎn)越大，而且峰值壓力與足弓塌陷的相關(guān)系數(shù)很高。Foss[8]的研究中表示足球運(yùn)動(dòng)員中關(guān)節(jié)松弛大的足底壓力峰值壓力大，特別是跖骨區(qū)域的增大，而跖骨和足中部峰值壓力的增大會(huì)增加下肢急性或慢性損傷的幾率。由此可以推論出這個(gè)改變是為了適應(yīng)籃球運(yùn)動(dòng)而造成的適應(yīng)性變化。

3.1.3 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員損傷組與籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員無損傷組足底壓力對比分析 損傷組與無損傷組相比，第3跖骨和第2-5腳趾區(qū)域存在明顯差異，第1跖骨和第2跖骨壓力減小，第4跖骨和第5跖骨壓力增大，足底壓力峰值最高點(diǎn)出現(xiàn)在第4跖骨，與無損傷組相比具有顯著差異性。從總體來看，損傷組足內(nèi)側(cè)足底壓力峰值減小，外測峰值增大，重心軌跡外移。Lees等人[7]的研究中發(fā)現(xiàn)足底峰值壓力越大損傷的風(fēng)險(xiǎn)越大，而且峰值壓力與足弓塌陷的相關(guān)系數(shù)很高。Foss[8]的研究中表示足球運(yùn)動(dòng)員中關(guān)節(jié)松弛大的足底壓力峰值壓力大，特別是跖骨區(qū)域的增大，而跖骨和足中部峰值壓力的增大會(huì)增加下肢急性或慢性損傷的幾率。推斷重心軌跡的外移可能是出現(xiàn)保護(hù)性代償現(xiàn)象，無損傷組運(yùn)動(dòng)員由于受訓(xùn)練影響，造成足底壓力適應(yīng)性改變，足部內(nèi)側(cè)壓力大于外測壓力，損傷組外測壓力增大、內(nèi)側(cè)壓力減小可能是身體為了減輕損傷所造成的負(fù)荷與疼痛感而進(jìn)行的適應(yīng)性改變。

3.2 籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員足底各區(qū)域沖量百分比 足底各區(qū)域沖量除以足底整體接觸面的沖量，用百分比顯示，主要是為了消除被測試者個(gè)體差異所導(dǎo)致的誤差，籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的足底各區(qū)域沖量百分比基本相同，在第4跖骨處有所變化。推測跟籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員足底壓力重心內(nèi)移有關(guān)。在損傷組與無損傷組的對比中無明顯差異，因?yàn)闃颖玖康年P(guān)系造成的差異不明顯。

4 結(jié) 論

1）籃球運(yùn)動(dòng)員足底壓力分布跟一般人相比具有相當(dāng)大的不同，在跖骨地方的峰值壓力分布較為平均，在第2、第4、第5跖骨以及內(nèi)側(cè)足跟的壓力數(shù)值上與普通人相比存在較大差異。

2）無損傷籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的足底壓力分布特征是以第2跖骨最大，其次是足跟部，且內(nèi)側(cè)大于外測，然后是第1跖骨、大腳趾、第3跖骨和足中部，第4跖骨、第5跖骨、腳趾2-5依次遞減。壓力分布規(guī)律以第2跖骨為壓力峰值最高向外測依次遞減。和普通人相比，足底壓力分布基本相同，在數(shù)值上第1跖骨、第3跖骨、足中部和足跟內(nèi)側(cè)存在顯著差異，且總壓力比之前減小。

3）損傷組籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員與無損傷組籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員相比足底壓力分布規(guī)律有明顯差異，第3跖骨和第2～5腳趾區(qū)域存在明顯差異，第1跖骨和第2跖骨壓力減小，第4跖骨和第5跖骨壓力增大，足底壓力峰值最高點(diǎn)出現(xiàn)在第4跖骨，與無損傷組相比具有顯著差異性。

4）籃球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員足底各區(qū)域的沖量百分比與普通人足底各區(qū)域的沖量百分比基本相同。