健康女大学生步行时左右足支撑期时相特征比较

黄红拾 敖英芳 李松竹 施延昭 陶立元 王占星

1 北京大学第三医院运动医学研究所（北京 100083） 2 中国皮革和制鞋工业研究院 3 RSscan中国生物力学实验室 4 北京大学第三医院临床流行病研究中心

足底压力测量通过对比不同状态下足底压力参数，揭示足底压力分布特征和模式，分析内在病理机制，对运动系统疾病的病因分析、病理诊断、治疗方案选择及疗效评定等具有重要意义［1］。既往国内外研究多集中于足底平均峰力值、接触面积、冲量等［2-5］，通过步行时支撑期各阶段时相可了解支撑期足动力学和功能特征，分析运动损伤病因，以及步态是否异常，为足或膝部疾病的病因分析、病程衍变、疗效评价提供参考［6］。虽然基于步行和跑步时支撑期足底压力各阶段时相的研究已有报道，但有待深入。Blanc等［6］采用足底贴附的若干传感器研究了步行时相特征，但传感器数目太少，贴附传感器也影响足和地接触，且未研究步行时时空参数的可靠性和左右侧差异。随着高采样率（>400 Hz）压力板等先进仪器的应用［7］，对足底压力时空参数的研究更严谨。目前常用的足底压力分析方法是将足底按解剖区域分为6～11个不同区域，称为马赛克法（masking）［2-5］。马赛克法虽实用价值较大，但会丢失足底压力分布的一些重要信息，且难以比较不同足。最近Keijsers等［8］开发了更先进的足底压力标准化分析方法，能分析所有足底区域，确保信息全面而不丢失，使比较不同对象、时间、状态下足底压力的研究更为合理［9］。但目前尚无比较步行时左右侧足底压力支撑期各阶段时相参数的报道，而且应用上述足底压力标准化方法分析支撑期足底压力特征有待明确。本研究通过测量健康女大学生步行时的动态足底压力，分析步行时足底支撑期各阶段时相参数左右侧的差异及重测信度，为临床诊断、康复评定、矫形处方和运动训练等提供参考依据。

1 对象和方法

1.1 对象

采用随机抽样的方式抽取北京大学医学部2006级右利手女大学生32人。受试者年龄20～23岁，体重（53.4±8.3）kg，身高（161.5±5.3）cm。

所有受试者经询问无糖尿病史，未接受过专业体育训练，无足部畸形、异常步态和严重足部创伤史，测试期间足踝关节活动正常。本研究得到北京大学第三医院伦理委员会批准。受试者了解研究目的和风险后，签署知情同意书，在RSscan中国运动生物力学实验室进行足底压力测试。

1.2 实验程序

受试者以自选速度在footscan®公司压力测力板（RSscan 公司，2×0.4米，16384个感受器）上裸足步行。压力板放在30米跑道中间。测试前受试者先热身并熟悉裸足步行程序，然后以自选适合的速度进行测试。若某次测试时非足跟部先着地或者受试者步行速度与其正常步行速度均值相差10%以上，该次测试视为无效，要求受试者重测。每侧足取5次有效测试数据进行分析。根据足底压力变化［7］，将步态支撑期分为足跟触地（first foot contact，FFC）、前足触地（first metatarsal contact，FMC）、前后足支撑（forefoot flat，FFF）、足跟离地（heel off，HO）、足尖离地（last foot contact，LFC）5个时刻，以及足跟触地阶段（initial contact phase，ICP）、前足触地阶段（forefoot contact phase，FFCP）、全足支撑阶段（foot flat phase，FFP）和前足蹬离阶段（forefoot push off phase，FFPOP）4个阶段（图1）。

采用由Keijsers等［8］提出的足底压力标准化方法分析：先将每个足进行缩放和旋转，然后对每个传感器的足底压力与全足足底压力进行标准化。因为膝内收力矩第一峰值和踝外翻力矩峰值均发生在支撑期的前半部分［10］，所以选择左右侧足－地接触时间（total contact time，TCT）、支撑期四个阶段的时间分别占支撑期的百分比值以及足跟触地（ICP）和前足触地（FFCP）两个阶段内足跟内侧和外侧足底压力作为本研究的参数。

1.3 统计学分析

图1 步态支撑期分为5个时刻和4个阶段

采用 SPSS 15.0（SPSS Inc.，Chicago，USA）进行统计分析。分别计算左右侧上述参数组内相关系数（ICC）［11］，评估5次测试间的信度。计算每个参数的均值和标准差。选取双侧显著性水平α=0.05，采用配对t检验或Wilcoxon符号秩和检验来统计分析各参数左右侧差异。

2 结果

所有参数均呈正态分布。左右侧足－地接触时间、支撑期各阶段参数、足跟触地和前足触地两个阶段内足跟内侧和外侧足底压力的差异均无统计学意义（表1），足－地接触时间、ICP、FFCP、FFP、FFPOP、足跟触地和前足触地两个阶段内足跟内侧和外侧足底压力P值分别为0.791、0.603、0.961、0.846、0.529、0.304、0.678。足－地接触时间及其支撑期四个阶段足跟触地阶段等特征参数的ICC均大于0.76。

表1 步行时足－地接触时间、支撑期各阶段参数、足跟触地和前足触地两个阶段足跟内侧和外侧足底压力左右侧比较（n = 32 ,）

左侧 右侧足－地接触时间（ms） 618.3±51.7 617.8±50.9足跟触地阶段（%） 8.66±1.98 8.54±2.03前足触地阶段（%） 9.30±6.31 9.25±6.19全足支撑阶段（%） 39.13±8.46 38.89±7.19前足蹬离阶段（%） 42.91±6.11 43.30±5.62足跟内侧足底压力（N/cm2） 1157.57±358.32 1240.25±391.48足跟外侧足底压力（N/cm2） 1055.35±306.18 1050.45±290.61

表2 步行时足－地接触时间、支撑期各阶段参数、足跟触地和前足触地两个阶段足跟内侧和外侧足底压力的组内相关系数（ICC）（n=32，5次测试）

3 讨论

虽有研究［12］认为：正常青年人行走过程中左右足平均峰力值、接触面积、冲量等参数存在不同程度差异。但步态常被看作是双侧对称［10］，跨步周期、支撑期时间、步频等参数已被证实左右两侧无明显差异［6］。本研究结果表明，步行时左右侧足－地接触时间、支撑期四个阶段、足跟触地和前足触地两个阶段内的足跟内侧和外侧足底压力的差异均无统计学意义。这将为临床诊断、康复评定、矫形处方和运动训练等实际应用提供比较依据。但有必要进一步扩大受试者数量，提高对动态足底压力参数的临床理解。

本实验结果显示，足跟触地、前足触地、全足支撑和前足蹬离4个阶段分别约占支撑期的8.6%、9.2%、39%、43%。Blanc等［6］在每侧足底将4个传感器直接贴于有关的解剖区域，结果是步行时支撑期4个阶段分别约为8.8%、29.1%、25.3%、36%。两个研究结果有较大差异，其可能原因有：① 测试仪器不同：Blanc所用传感器太少且贴附的传感器影响足底压力测量结果；本研究采用的footscan®公司压力测力板有16384个感受器，而且不影响足和地接触；② 受试者不同，他们的研究对象是16～63岁欧洲人种，而且男性和女性均有；本研究对象均为中国青年女性医学生；③ 步行速度有差异，其双侧的足－地接触时间（total contact time）在670 ms左右，而本研究中足－地接触时间约为618 ms。

组内相关系数（ICC）可反映重复测量资料不同测试时观察值间的相关关系，ICC值介于0～1之间，低于0.4表示信度较差，大于0.75表示信度良好［11］。本研究结果表明，足－地接触时间、支撑期四个阶段足跟触地阶段以及足跟内侧和外侧足底压力等参数的ICC均大于0.76，表明上述参数在五次测试中的可信度良好。

4 总结

步行时4个阶段的时间分布以及足跟触地和前足触地两个阶段内的足跟内侧和外侧足底压力等参数重测信度良好，左右侧对称。

［1］李建设，王立平. 足底压力测量技术在生物力学研究中的应用与进展. 北京体育大学学报，2005，28（2）：290-291.

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