(一)正常人足底各区域最大压力值(MF)分布
未穿鞋、穿普通运动鞋情况下足的峰值力线变化如图4-2所示。
由图4-2可知:足的峰值力线曲线在未穿鞋情况下,足跟着地时的峰值力是716N。穿鞋情况下是824N,增加了15%。在未穿鞋情况下全脚掌着地时的峰值力是424N。穿鞋情况下是384N,减少了9.43%。在未穿鞋情况下足前掌蹬地时的峰值力是944N。穿鞋情况下是984N,增加了4.24%。
图4-2 未穿鞋、穿普通运动鞋情况下足的峰值力线变化情况(上图为实验截图)
在站立相的第1间期(周期前15%):小腿胫前肌与趾伸肌功能性收缩,让足悠悠自然着地,而防止猛然放下,同时小腿屈肌群与足内在肌放松,足开始负重,足弓下降,增加足底与地面的接触面,足产生外翻,小腿外旋。
第2间期(周期的15%~45%):整个足底固定在地面上,足内在肌收缩使足弓的各关节产生定向活动,但可分散落在足部各韧带、肌腱与骨结构上,此时足底固定,髋、膝关节可充分活动,膝关节过伸,髋关节屈曲,产生反推力,使人体得以向前跨步。
第3间期(周期的45%~65%):足跖屈明显,足趾部固定在地面,足跟渐渐抬起,足明显内翻,兼有小腿外旋,因足内在肌强有力地收缩,足趾着地背伸,距骨头与跖趾关节靠拢,足纵弓抬高,有利于克服阻力,增强反推力。
正常人足底各区域最大压力值分布如表4-1所示。
由表4-1可知:正常成人在未穿鞋情况下足跟内侧平均峰力值最大,其次是第二、第三跖骨。足底平均峰力值较小的区域主要分布在第二、第五趾和第五跖骨,在穿鞋情况下足弓部平均峰力值最大,其次是第一趾。足底平均峰力值较小的区域主要分布在第五跖骨,其他区域平均峰力值分布较均匀。
表4-1 正常人足底各区域最大压力值分布 (±s,N)
经对比发现:穿鞋正常行走组较裸足正常行走组左右脚的第一趾、第二趾~第五趾、第一跖骨的压力有所增加,足弓的压力增加更为显著。第二跖骨~第五跖骨、足跟部的压力均有所减小。右脚第一趾和右脚足弓在两组实验之间存在差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.05。左脚足弓和右脚第二趾~第五趾在两组实验之间存在显著差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.01。
(二)正常人足底各区域最大压强值分布
由表4-2可知:实验对象在行走过程中未穿鞋的时候压强较大的区域主要分布在第二趾~第五趾、第二跖骨以及足跟部;穿鞋情况下压强较大的区域主要分布在足弓部。经对比发现:穿鞋正常行走组较裸足正常行走组左右脚的第一趾、第二趾~第五趾、第一跖骨的压强有所增加,足弓的压强增加更为显著,而第二跖骨~第五跖骨、足跟部的压强均有所减小。左脚第三跖、右脚足跟外侧和左右脚足弓在两组实验之间存在差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.05。(www.daowen.com)
表4-2 正常人足底各区域最大压强值分布 (±s,N/cm2)
(三)正常人足底各区域负载率分布
由表4-3可知:实验对象在行走过程中未穿鞋的时候负荷率最大的区域主要分布在足跟外侧,而穿鞋自然行走的时候,负荷率最大的区域主要分布在足弓和足跟部。经对比发现:穿鞋正常行走组较裸足正常行走组左右脚的第一趾骨、足跟内侧和足跟外侧的负载率有所增加,第二趾~第五趾、足弓的压强增加更为显著,而第一跖骨~第五跖骨的负载率有所减小。右脚足弓在两组实验之间存在差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.05,左脚足弓和右脚第二趾~第五趾在两组实验之间存在显著差异,经t检验P值均<0.01。Load rate是负荷变化率,表示压强的变化快慢,可解释为足底各解剖区域的负荷变化速率,变化越快,局部接受压力刺激越大,可以评价后跟的减震功能。
表4-3 正常人足底各区域负荷率分布 (±s,N·s)
(四)正常人足底各区域冲量分布
由表4-4可知:实验对象在行走过程中未穿鞋时足底冲量最大的区域主要分布在第二、第三跖骨和足跟部,冲量较小的区域主要分布在第二~第五趾、第五跖骨。而穿鞋自然行走的时候,足底冲量最大的区域主要分布在足弓部,冲量较小的区域主要分布在第五跖骨。
表4-4 正常人足底各区域冲量分布 (±s,N·s)
实验数据经对比发现:穿鞋正常行走组较裸足正常行走组右脚的第一趾骨、左右脚的第一跖骨的冲量有所增加,第二趾~第五趾、足弓的冲量增加更为显著,而第二跖骨~第五跖骨、足跟内外侧的冲量有所减小。左脚第三跖骨、右脚第二趾~第五趾和右脚足弓在两组实验之间存在差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.05,右脚足弓在两组实验之间存在显著差异,具有统计学意义,经t检验P值均<0.01。
(五)裸足与穿鞋力学参数的关系
由图4-3a可以推导出压力、冲量、负载率三者之间的关系:Var峰值压力=0.62+3.59·冲量+4.68·负载率,可决系数R-Square=0.91,可知,在裸足情况下,当峰值压力增加时,冲量随之增加,负载率也随之增加。因为足底的肌肉与脂肪垫来不及缓冲外在的冲击力,所以负载率和冲量增加。从图4-3b得知,由于穿鞋对第二~第五趾骨、足弓部起保护作用,压力增加时,压强也增加。
图4-3 裸足与穿鞋力学参数的相关图
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