体育锻炼对肥胖儿童足底压力的影响

汪海滨，蔡瑞宝

(池州学院 体育系，安徽 池州 247000)

体育锻炼对肥胖儿童足底压力的影响

汪海滨，蔡瑞宝

(池州学院 体育系，安徽 池州 247000)

以南京市城区某所小学8-12岁小学生为研究对象，进行三个月的体育锻炼，实验前后对受试者身体成分、各项运动指标、足底压力等各个指标进行监测，收集数据，使用spss13.0对实验数据进行统计分析。结果表明：（1）儿童足弓具有一定的可塑性；（2）肥胖儿童在行走和跑步过程中足有外翻的倾向，跑步时大于行走；（3）经过三个月的健身锻炼，肥胖儿童运动时的平衡能力增加，减少了发生运动损伤的可能性。

体育锻炼; 肥胖儿童; 足底压力

行走是人在日常生活中重复最多的一种动作，正常行走是人正常生活的最基本的保障，特别对于肥胖儿童来说，如何通过体育锻炼减少身体脂肪和增强体质事关重大。然而在运动处方的设计中，所有的运动基本上都以下肢的活动为主，特别是与地面唯一接触点的足，通过观察足底压力的变化能够反应身体在运动中的平衡以及发现下肢运动潜在的危险性。通过足底压力的研究还能反过来检验运动处方的效果，制定合理的个性化运动处方。故而对足底压力的研究有助于了解运动中的足部和下肢功能状态，为以后运动处方的调整提供理论指导。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

南京市城区某所小学8-12岁小学生，其中体重正常30人、超重和肥胖120人（超重及肥胖者符合2004年中国肥胖问题工作组界定的中国学龄儿童青少年超重及肥胖标准；正常体重者符合“2005年国民体质检测工作手册”标准；年龄在8-12岁之间，性别不限；顺应性良好）[1]。

研究剔除因为各种原因而没有参与实验前或是实验后测试的学生；排除因为系统自身原因而不能使用的数据（脚后跟和大拇指没有踩到平板上的；系统出现出错足底图像显示有误的；因实验原因没能拿到全部孩子的实验前后的数据），在保证减少人为丢失数据的基础上，最后进行分组，每组20人进行配对T检验的统计分析。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法从中国知网、维普咨询网和standford图书馆网上查询1970年到2011年有关足底压力和步态相关文献，Rscan公司相关内部资料。

1.2.2 实验法笔者对选取样本进行为期3个月的有氧运动（每天放学后1h，每周4次），全程跟踪。由笔者和同事在本校体育老师的帮助下在课外活动时间对受试者进行1h的指导锻炼，从而对受试者走、跑速度进行控制。保证体内脂肪进行有氧分解。实验过程中经常咨询运动人体科学方面专家，营养监督中除了制定合理膳食的食谱外，还有定期专家讲座，做到学生和老师之间的互动。实验前后对受试者足底压力各个指标进行监测，收集数据。

2 结果与分析

2.1 足弓调查结果

从表1中可以看出：在肥胖儿童左脚高足弓占20.0%，正常足是35.0%，平底足占45.0%；右脚高足弓占2.5%，正常足占60.0%，平底足占37.5%。

把运动作为一个因素提出来，通过配对T检验，可以发现B组和C组肥胖儿童足弓的变化与A组和D组肥胖儿童足弓的变化，走路时左右脚均无显著性差异，跑步时：左脚P=0.017（P<0.05），右脚P=0.02（P<0.05），均有显著性差异。可以看出下肢的运动对扁平足有一定的影响，参与体育锻炼的肥胖儿童运动后扁平足发生率有显著性增加，这是由于平时运动的过少，身体不能适应这种负荷的体育锻炼，从而导致足弓发生一定的变化。这也同时说明了儿童足弓的可塑性，扁平足可以通过一定的康复体操来矫正，降低运动时的不适。

从这个实验的结果中我们还可以看出，运动是通过下肢来进行的一种身体活动，在设计运动处方的过程中，一定要考虑到不同年龄层次人群其下肢骨骼和韧带的发育情况，不能让下肢有过度的负担以及不同方向的剪切力对下肢形态的影响。监督运动处方的实施，及时调整运动处方，让它能更好的服务于健身运动。

表1 足弓调查结果(n=20)

2.2 足底其他数据的分析压力在足底各个区域的大小跟步态有很直接的关系，直接影响着人体在身体活动中的情况。从压力的分布上还能看出足底各个部位的变化，能在一定程度上加强足部不适的预防，甚至是运动损伤的预防。故而，对足底进行分区分析更能说明问题，更全面的论证运动对肥胖儿童足底压力的影响。

2.2.1 足跟的旋转 图1正值说明HM大于HL，表示足跟内侧的压力大于足跟外侧的压力，走步时，重心落在足内侧，行走时足有外翻的倾向；负值说明身体重心在足的外侧，表示足有外翻的倾向。两者差值越大运动中产生损伤的可能性越大越危险。

图1 足跟的旋转图

实验前，肥胖儿童在行走时，足跟外侧的受力大于足跟内侧，而在跑步中，这个内侧压力明显增大，特别是第一和第二跖骨的压力；实验结束后，随着体重的降低，足底压力的分布并没有出现太多的变化，反而在跑步过程中，跖骨区的压力有所增加，其中HM和HL的压力跟实验前无显著性差异，这说明短时间的运动不会造成足底压力分布的变化，但是却不排除长时间运动带来的危害。

2.2.2 蹬地离开时大脚趾的受力图2表述大脚趾和第一跖骨之间压力的关系，正值表示T1>M1，大脚趾在足的移动过程中用力较大，在蹬地离开时，大脚趾承受的压力较大。反应了大脚趾在蹬地离开阶段的受力情况，是否在最后的蹬离阶段由大脚趾来推动身体向前移动。从本次实验结果可以看出，不管是实验前后，肥胖儿童M1的受力都大于T1；肥胖儿童在实验前跑步时T1的受力几乎为0，蹬地瞬间根本没有大脚趾着地，缓冲能力和维持身体平衡的能力较差，而实验结束后，可以从两者的差值中发现T1的压力随着增高，这是由于运动姿势的改变作用的结果。

图2 蹬离地面时大脚趾的受力图

2.2.3 足平衡 足底内侧三块区域的压力之和与足底外侧四块区域的压力之和之间的差值，可用来表述在日常运动过程中足内外侧受力的分布。正值，M1+M2+HM+>M3+M4+M5+HL足内侧的压力大于外侧压力，足有外翻倾向，身体失去平衡。负值则表示外侧的压力之和大于内侧的，人体在行走过程中压力落在外侧的比较多，在运动过程中内翻的趋势。只有当两者的差值接近“0”时，才表示身体平衡性好，在运动过程中比较稳定，可以一定程度上减少运动损伤的危害。

图3 足平衡图

实验前的平衡性测量中可以发现，肥胖儿童在走步时的平衡性大于跑步时的平衡性，且在走步过程中足底外侧的压力之和大于内侧的压力之和，这说明在运动中肥胖儿童有足外翻的倾向，可以观察到一般鞋子的外侧磨损大于内侧，但是在跑动过程中第一跖骨的压力明显增加，造成足底内侧压力之后增加，大于足底外侧部位的压力之和；而实验结束后的测试中我们可以看出肥胖儿童依然是足外侧的压力大于足内侧，两者的差值减少，然而用T检验实验前后的数据，没有发现显著性差异。这是由于运动时间太短的原因，但是在跑动过程中，第二跖骨的压力值依然很大，跟实验前相差无几。

2.2.4 前足平衡 从足底压力的分布来看，在行走和跑步过程中，第一和第五跖骨承受的压力显然比其他跖骨的高，特别是在跑步过程中，第一跖骨的压力显著增加。在实验数据的分析中，不管是在走还是跑中，M1和M2之和一定是大于M3、M4和M5之和的，实验前后未见显著性差异。使用足底压力平板测量仪分析足底由于受力不均而带来的平衡上的影响，能够从一定程度上反应肥胖儿童在日常生活中，身体协调能力的变化。

图4 前足平衡图

近年来对足横弓的研究日渐增多，发现横弓在支持运动中身体的平衡起着非常重要的作用。抽取足平衡这段图像内的最大值和最小值之差，来做实验前后的T检验，肥胖儿童的第一二跖骨的受力较大，横弓有外翻的倾向，而且随着实验的进行，在实验结束后的测试中发现这个差值越来越大，p<0.05，出现显著性差异。保护肥胖儿童的横弓能有效的减少运动损伤，增加减肥运动的可行性。

2.2.5 前足内侧平衡 M1和M2受力的对比也是为了更进一步来说明横弓在运动中的作用，实验后发现在维持横弓的作用中，M1受的压力更大。在维持足横弓中起着桥梁的作用，过大的压力会导致横弓塌陷，这在一些相关研究中都有发现[2-4]；在三个月的运动实验结束后，第一跖骨的压力并没有随着体重的下降而降低，反而有些增加，部分参与运动的肥胖儿童出现了轻度胼胝，特别是第一跖骨的受力区。长时间运动有可能降低运动能力，故而应给予特别的保护。

图5 前足内侧平衡图

2.2.6 第二三跖骨的负荷 图6表示第二、三跖骨和第一、四、五跖骨之间压力的比较。正值是第二三跖骨压力的和大于第一四五跖骨的压力和；负值则相反。因为在走路时，正常身体重心的压力都压在第二三跖骨上，否则会出现运动不平衡的现象，大大提高运动损伤的发病率。

图6 第二三跖骨的负荷图

第二三跖骨在维持横弓的高度中起着决定性的作用，实验前后（m2+m3）-(m1+m4+m5)的差值为正值，其中参与运动的肥胖儿童在实验后得出的差值要大于实验前的，两者有显著性差异，这说明体重过大会加重第二三跖骨的负荷。

2.3 足轴的角度和距下关节的分析

2.3.1 足轴偏移角度足轴线是穿过足中间的一条线，它取决与人体运动时脚尖的方向：上面经过第2、3跖骨头之间；下方在足跟内外侧之间，把足分为左右两个部分进行分析。足轴能描述足的运动情况。数据显示正值表示足有外翻的倾向，而负值则表示有内翻的倾向，可以看出日常生活中或是运动中足的运动情况，利用外界手段及时的给予矫正，防止运动损伤。一般来说，足轴偏移的角度在3～12度之间，这个数值是比利时RSscan公司经过多年实验研究得出的（详见爱思康公司参考资料D3D Training Book）。

由表2可以看出，在实验前的肥胖儿童在前走时，左脚发生足外翻的可能性人数为20，占25.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为32，占40.0%；当前跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为28，占35.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为40，占50.0%。

实验后参与运动的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为10，占25.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为16，占40.0%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为14，占35.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为22，占55.0%。

非运动组的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为8，占20.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为18，占45.0%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为10，占25.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为18，占42.5%。

将实验前后的数据进行配对检验，在运动后的走步过程中参与运动的肥胖儿童与未参与运动的肥胖儿童没有差异性，但是在跑动过程中，统计结果为P<0.05，有显著性差异，参与运动的肥胖儿童足有外翻的情况，这与不当的运动方式对跑步姿势的影响有关。

2.3.2 距下关节旋转角度 距下关节在足的内外翻运动中起着重要作用。它被跗骨窦及跗骨管分成前后两部分，跗骨窦口朝向前外，上为距骨颈下外面，下为跟骨前上面。在测量得出的数据中，最小值描述距下关节外翻的最大极限，一般值范围在-13～8度，度数越小，发生足外翻的可能性越大；最大值描述距下关节内翻的极限，一般值范围在12～18度，度数越大，运动中足内翻的可能性越大。

实验前的肥胖儿童在前走时，左脚发生足外翻的可能性人数为15，占37.5%，右脚发生足外翻的可能性人数为17，占42.5%；当前跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为16，占40.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为17，占42.5%。

运动组的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为13，占32.5%，右脚发生足外翻的可能性人数为13，占32.5%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为12，占30.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为15，占37.5%。

实验后非运动组的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为18，占45.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为15，占37.5%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为15，占37.5%，右脚发生足外翻的可能性人数为16，占40.0%。

2.3.3 距下关节的柔韧性距下关节的柔韧性表示关节的僵硬度，能充分的说明关节在运动中的内外翻情况。正常值的范围一般是10～25°。数据显示正值是说明在运动中足有外翻的倾向，负值表示内翻的倾向。

在实验前的肥胖儿童在前走时，左脚发生足外翻的可能性人数为62，占77.5%，右脚发生足外翻的可能性人数为60，占75.0%。当前跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为52，占65.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为62，占77.5%。

运动组的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为10，占25.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为22，占55%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为30，占75.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为30，占75.0%。

非运动组的肥胖儿童后走时左脚发生足外翻的可能性人数为14，占35.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为14，占35.0%；当后跑时，左脚发生足外翻的可能性人数为28，占70.0%，右脚发生足外翻的可能性人数为30，占75.0%。

将实验前后的数据进行配对检验，发现参与运动的40人与未参与运动的40名肥胖儿童在统计上没有显著性差异。这是由于运动时间过短对关节硬度的影响不大造成的。

表2 实验前后数据对比情况

3 结论

（1）参与体育锻炼的肥胖儿童运动后扁平足发生率有显著性增加，这是由于平时运动的过少，身体不能适应这种负荷的体育锻炼，从而导致足弓发生一定的变化。同时也说明了儿童足弓的可塑性，扁平足可以通过一定的康复体操来矫正，降低运动时的不适。

（2）肥胖儿童在行走和跑步过程中足有外翻的倾向，跑步时大于行走。由于运动时间过短对关节硬度的影响不大，因此，肥胖儿童足的外翻在实验前后没有显著性差异。

（3）经过三个月的健身锻炼，肥胖儿童运动时的平衡能力增加，减少了发生运动损伤的可能性。

［1］Riddiford-Harland D.etal.Int JObesity Relationship［J］.Metab Disord, 2000（24）：541-544.

［2］温建民,钟红刚.正常足与拇外翻足的足底压力研究［J］.中华骨科杂志，1999,6（19）：346－348.

［3］张伟.足底压力分析在足部疾病中的应用［J］.中国矫形外科杂志，1998（5）：257－258.

［4］Goble DJ, Marino GW, Potvin JR The influence of horizontal velocity on interlimb symmetry in normal walking ［J］.Hum Mov Sci,2003,22(3):271-83.

［5］王永慧.糖尿病患者足底压力改变与足溃疡的关系［J］.国外医学内分泌学分册, 2004：324－326.

［6］Hennig EM, Staats A, Rosenbaum D Plantar pressure distribution patterns of young school children in comparison to adults［J］.Foot Ankle Int. ,1994, 15(1):35-40.

Physical Exercise Inf l uence of Plantar Pressure of Obese Children

WANG Hai-Bin, CAI Rui-bao
（Sports Department of Chizhou College，Chizhou 247000, Anhui China）

Experimental approach to a primary school in Nanjing City 8-12 year-old pupils to study. To carry out a three-month physical exercise. The use of experimental data on spss13.0 for statistical analysis, and revealed the following findings:（ 1） The child has a certain plasticity arch（; 2）In obese children in the process of walking and running feet have a tendency to valgus, running at more than walking（; 3）After three months of fitness training, when obese children exercise to increase balance, reducing the possibility of injury in sports happen.

Physical exercise; Obese children; Plantar pressure

G804.55

A

1008-2808(2012)04-0113-05

G804.55

A

1008-2808(2012)04-0113-05

2012-04-06；

2012-04-19

汪海滨（1972－），男，讲师，在读硕士研究生，研究方向为体育理论。

编辑 郭霞