不同體力活動水平大學生足底壓力規律分析

摘要：體力活動有助于預防心血管和精神疾病并改善身體健康狀況。本研究以32名在校男性大學生為實驗對象，探究體力活動水平對大學生行走功能影響，以及是否會增加足部損傷和異常步態的風險。通過Zebris FDM-TR70L步態分析系統測試受試者足底壓力中心（COP）的活動軌跡與足底壓力分布等信息，發現低體力活動水平組大學生在行走過程中的步態線長度、COP偏移程度、加載更改時間、前足和中足區足底壓力峰值及壓強峰值均高于高體力活動水平組，具有顯著性差異。建議低體力活動水平大學生應增加體育鍛煉，縮小與高體力活動水平人群的身體功能差距，減少異常步態和足底疲勞以及下肢損傷的發生率。

關鍵詞：體力活動、大學生、足底壓力 "行走功能

Analysis of plantar pressure patterns in college students with different levels of physical activity

YUE Lin¹"，LI Anbo²

（1.Taiyuan Tourism College， Taiyuan， Shanxi， 030200 China;"2.Shanxi"Medical University，"Taiyuan， Shanxi， 030200 China）

Abstract： Physical activity helps prevent cardiovascular and mental diseases and improves physical health. This study was conducted with 32 male college students to investigate the effect of physical activity level on walking function and whether it increases the risk of foot injury and abnormal gait in college students. The Zebris FDM-TR70L gait analysis system was used to test the activity trajectory of the center of plantar pressure （COP） and the distribution of plantar pressure， and it was found that the gait line length， the degree of COP offset， the time of loading change， the peak plantar pressure in the forefoot and midfoot regions and the peak pressure in the college students of the low physical activity group were higher than that of the group of the high physical activity group， which were all significant differences. difference. It is recommended that college students with low physical activity levels should increase physical activity to narrow the physical function gap with those with high physical activity levels， and to reduce the incidence of abnormal gait and plantar fatigue as well as lower extremity injuries.

Key Words："Physical activity"""College students ""Plantar pressure Walking function

體力活動 （Physical Activity）"是預防心血管和精神疾病以及改善身體健康的最有效方法之一。定期進行一定強度體力活動可降低高血壓、糖尿病和肥胖等多種疾病的危險因素^[1]。另一方面，缺乏體力活動可能會導致肥胖和心血管健康水平低下，并增加患高血壓和膽固醇的風險。體力活動水平不足在全球范圍內已成為一種常態化現象^[2]。隨著智能手機、電腦、平板電腦、視頻游戲和社交媒體等新工具的出現，使大學生課余主動進行體育鍛煉的時間減少，盡管學校公共體育體育課程是促進大學生體力活動的主要來源之一，但大學生對體育課的熱度不高，不夠積極^[3]。大學一上午或一下午的大課時課程，導致大學生的久坐行為增加，諸多原因導致大學生群體缺乏體力活動現象加重。

足底壓力是人行走過程中的直觀體現，正常人的足底壓力分布有一定的規律及模式，足底壓力特征可以為臨床疾病的診斷和康復提供參考，本文通過足底壓力特征探究體力活動水平對大學生行走功能影響，以及是否會增加足部損傷和異常步態的風險。

1 實驗方法

1.1 研究對象

本研究以32名在校男性大學生為實驗對象，排除扁平足、一年內有上下肢疾病史等影響正常行走功能的受試者后，使用國際體力活動問卷中文版將受試者分為16名低體力活動水平受試者、16名高體力活動水平受試者，并且在篩選受試者過程中排除身高、體重等無關變量對實驗結果的影響，受試者基本信息如表1所示。所有受試者在參加實驗前均以簽署知情同意書，自愿參加本研究。

1.2測試儀器

使用Zebris FDM-TR70L步態分析系統（Zebris Medical GmbH公司，德國），其壓力平臺的傳感器面積為 150cm×50cm，采集頻率為120Hz。支持靜態平衡測試和動態步態分析，該系統可測試受試者足底壓力中心（COP）的活動軌跡與足底壓力分布等信息。

1.3實驗方案

Zebris FDM-TR70L步態分析系統正常架設在室內實驗室。根據分組標準將受試者分為低體力活動水平組、高體力活動水平組。受試者實驗前24小時內無劇烈運動。

受試者需赤足站立在跑臺上，以4千米/小時的正常速度^[4]直線行走。在測試正式開始前，每名受試者以自身喜好速度熱身行走5分鐘同時告知受試者注意事項，測試時受試者先以4千米/每小時速度行走1分鐘，采集1分鐘后穩定行走的雙腳足底壓力數據30秒，連續采集兩次，并記錄實驗數據。

1.4數據處理

使用Zebris FDM-TR70L自帶的分析軟件處理采集到的數據，其可以采集到行走過程中的步態參數和足底壓力參數。步態參數有步長、足偏角、步幅、步寬等；足底壓力參數有步態線長度、峰值壓力、峰值壓強等，其根據組部解刨學原理，以跖骨中部和腰骨為界將足底劃分為前足、中足、后足３個區域。

使用SPSS26.0軟件對Zebris FDM-TR70L分析軟件中對整合后的實驗數據進行統計學分析。采用獨立樣本ｔ檢驗，統計結果以平均數±標準差（±SD）表示，顯著性水平 P＜0.05。

2 實驗數據

2.1行走過程中步態線參數比較

步態線是指在行走過程中從足跟觸地到前腳掌離開地面階段足底壓力中心（Center Of Pressure）軌跡線的長度，左右腳分別計算。從表2可知，低體力活動水平組大學生在行走過程中的步態線長度均高于高體力活動水平組，左右步態線長度存在顯著性差異。有研究^[5]表明，低體力活動水平大學生由于平時缺乏鍛煉，腳趾周圍肌肉力量薄弱，身體穩定性降低，通過增加腳掌與地面的接觸面積來維持平衡，故導致步態線長度長于高體力活動水平大學生。

2.2行走過程中COP偏移比較

COP偏移是指行走過程中足底壓力中心在前后和左右方向的偏移程度。從表3可知，低體力活動水平大學生行走過程中的COP前后變異和COP左右對稱與高體力活動水平均存在顯著性差異。有研究表明可以用COP偏移去評估行走過程中的動態穩定性，偏移程度越小代表穩定性越強^[6]。低體力活動水平組無論在左右方向還還是前后方向的偏移程度均大于高體力活動水平組，說明低體力活動水平大學生行走過程中的動態穩定性減弱。

2.3行走過程中加載更改比較

加載更改時間是指足底壓力中心（COP）從足跟轉移到前掌的時間，由表4可知，低體力活動水平大學生的加載更改時間高于高體力活動水平大學生，且具有顯著性差異。說明在行走過程中低體力活動水平大學生需要更多的時間去完成足底壓力中心的位置變換，需要花費更多時間完成身體姿勢的改變及穩定性維持。

2.4行走過程中腳掌足底壓力比較

由表4可知，低體力活動水平組大學生在行走過程中的足底壓力均大于高體力活動水平組，且低體力活動水平和高體力活動水平兩組之間存在顯著性差異。

2.5行走過程中三足區足底壓力比較

在行走過程中，整個足底被分為三個區域：前足、中足、足跟，共稱為三足區，由于三足區在行走過程中的分工不同，其所受到的足底壓力也是不同。從表五可知，低體力活動水平大學生前足、中足兩區的足底壓力明顯高于高體力活動水平大學生，具有顯著性差異。足跟區的壓力峰值兩組之間無顯著性差異。壓力峰值是反映足底壓力分布的一項重要指標，其大小和部位可以從一定程度上反映足部的疲勞以及足部損傷的風險^[7]。

2.6行走過程中三足區足底壓強比較

足底壓強是指是指單位面積內的足底壓力大小，單位為N/cm²。用三足區的最大力值除以三足區的受力面積，即可都得到三足區的壓強峰值。其可直觀反映行走過程的足底壓力分布規律。由表6可知低體力活動水平大學生在行走過程中足部承載局部更高的壓強峰值。前足、中足的壓強峰值結果在低體力活動水平組和高體力活動水平組之間具有顯著性差異，足跟部分壓強峰值兩組之間無顯著性差異。

3 討論

低體力活動水平大學生與高體力活動水平大學生，正常速度行走中足底壓力呈現出不同的分布規律，這可能與大學生的體力活動水平有關，體力活動水平影響著人們的肌肉骨骼力量^[8]，也從另一方面影響著人們的健康。本文在研究過程中采用足底壓力中心（COP）與足底壓力和足底壓強等指標結合研究，可以為不同體力活動水平大學生足底壓力分布規律提供更充分的說明，也可了解不同體力活動水平大學生的足部功能及預測損傷風險，為在運動中和生活中提供參考。

有研究表明身體功能受損后，行走時會出現異常步態，影響人體的日常生活能力^[9]。經常進行體育運動可以改善人的異常步態模式，朱娟通過懸吊力量訓練有效的提高了腦卒中術后患者平衡能力以及身體穩定性，提高了其步行功能。^[10]有研究^[11]指出定期進行八段錦可以增強下肢穩定性，改善行走功能，降低了異常步態的發生率。而本文中的低體力活動水平大學生由于缺乏日常體育鍛煉，肌肉骨骼力量以及身體功能低于經常參加體育鍛煉的高體力活動水平大學生，導致在其行走過程中的足底壓力呈現不同的分布規律。

有研究表明，缺乏體育鍛煉的任肌肉力量和本體感覺等身體功能減弱，導致人體平衡能力和穩定性降低^[12]。從COP的偏移程度，可以分析出低體力活動水平大學生在行走過程中的穩定性低于高體力活動水平大學生，結合步態線分析，低體力活動水平大學生通過增加腳掌與地面接觸面積增加行走過程中的身體穩定性^[13]，而維持正常的行走。低體力活動水平大學生的加載更改時間明顯高于高體力活動水平，說明低體力活動水平大學生在行走時重心的轉移需要更多的時間進行身體姿勢的調節來維持身體的穩定性，也表明低體力活動水平大學生行走過程中的穩定性降低。低體力活動水平大學生行走過程中的COP偏移程度和老年人相似，其偏移程度已嚴重超出本年齡階段^[14]，而COP偏移程度又與人體的動態穩定性息息相關，說明處在青年時期的大學生的姿勢穩定控制能力和老年人幾乎接近，衰老會對低體力活動大學生的姿勢控制能力影響逐漸加深，缺乏體力活動和衰老的雙重作用導致此類人群在老年時期的行走功能和姿勢控制能力大大受限。因此，應提高大學生人群對缺乏體力活動的重視程度，減少缺乏體力活動和衰老對身體功能的負面影響。

低體力活動水平大學生在行走過程中承受著更高的足底壓力，增加了足部損傷風險。通過不同體力活動水平大學生行走過程中三足區的壓力峰值和壓強峰值分析，說明在行走過程中，低體力活動水平大學生前足和中足區承受著較大的負荷和壓力刺激，足底壓力分布不均可能也是導致異常步態產生的原因之一，前腳掌和中足部分會更早表現疲勞，大大增加了前腳掌和中足部分的損傷風險。前腳掌和中足長期承受過大的負荷，極易造成身體其它部位的功能代償，從而產生異常步態^[15]。

4 結論

低體力活動水平大學生在日常生活中與高體力活動水平大學生存在穩定性差異，此項差異可能在運動后更加明顯，更容易造成足部損傷以及疲勞。在青年時期身體穩定性指標就低于高體力活動的同年齡段人群，隨著年齡的增長，在老年時期的低體力活動水平和高體力活動水平同年齡段人群的身體穩定性差距更加明顯，增加了跌倒風險，所以在青年時期的低體力活動水平大學生要經常進行體育鍛煉，不斷縮小與高體力活動水平人群的身體功能差距，減少異常步態和足底疲勞以及下肢損傷的發生率。

參考文獻

[1] McPhee J S， French D P， Jackson D， 等. Physical activity in older age： perspectives for healthy ageing and frailty[J]. Biogerontology， 2016， 17（3）： 567-580.

[2] Kljajevi? V， Stankovi? M， ?or?evi? D， 等. Physical Activity and Physical Fitness among University Students—A Systematic Review[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2021， 19（1）： 158.

[3] Yuksel H S， ?ahin F N， Maksimovic N， 等. School-Based Intervention Programs for Preventing Obesity and Promoting Physical Activity and Fitness： A Systematic Review[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2020， 17（1）： 347.

[4] 王乃軍， 李樹屏. 健康中年人不同速度長程行走時步態及生理功能特征研究[C]. 中國體育科學學會運動生物力學分會， 2010： 115-119.

[5] 李岸泊. 不同體力活動水平大學生步態特征研究[D]. 內蒙古師范大學， 2024.

[6] Zemková E， ?urinová"E， D?ubera A， et al. Simultaneous measurement of centre of pressure and centre of mass in assessing postural sway in healthcare workers with non-specific back pain： protocol for a cross-sectional study[J]."BMJ Open. 2021;11（8）：1-8.

[7] 左建剛， 胡海威， 桑志成， 等. 拇外翻足并發第2跖骨頭下疼痛的相關因素研究[J]. 中國骨傷， 2017， 30（1）： 51-56.

[8] Dhuli K， Naureen Z， Medori M C， 等. Physical activity for health[J]. Journal of Preventive Medicine and Hygiene， 2022， 63（2 Suppl 3）： E150-E159.

[9] Boudarham J， Roche N， Pradon D， 等. Variations in Kinematics during Clinical Gait Analysis in Stroke Patients[J]. PLoS ONE， 2013， 8（6）： e66421.

[10]朱娟. 懸吊運動對腦梗死偏癱患者平衡能力及步態的影響分析[J]. 中國實用醫藥， 2022， 17（25）： 177-179.

[11]付嘯. 八段錦對老年人下肢平衡穩定性影響的研究[D]. 山東體育學院， 2021.

[12]何媛媛， 丁呈彪， 張薇薇， 等. 老年肌肉減少癥患者的足底壓力變化[J]. 中國組織工程研究， 2020， 24（14）： 2223-2228.

[13]康森. 老年人冰狀環境行走與普通行走步態的比較分析[D]. 吉林大學， 2017.

[14]陳巖. 太極拳練習對老年人雙任務跨越障礙中前額葉皮層激活及姿勢控制能力的影響[D]. 上海體育學院， 2024.

[15]馬笑瑜， 張慶來. 不同專項大學生赤足正常行走的足底壓力特征分析[J]. 體育科技文獻通報， 2023， 31（5）： 154-156+191.