(一)实验前后行走时的时间变化

由图5-51可以看出，与裸足行走时相比，穿软底鞋和中等硬底鞋行走时的支撑总时间稍有减小，而穿硬底鞋行走时的支撑总时间稍有增加。

图5-51　穿不同鞋的步态支撑时间

表5-12　实验前、后足行走不同阶段的支撑时间百分比(%)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

由表5-12可以看出，与裸足行走的百分比相比，足跟着地期，穿软底鞋的支撑时间百分比减小，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的支撑时间百分比有所增加;在足趾着地期，穿软底鞋的支撑时间百分比明显增加，穿中等硬底鞋的支撑时间百分比与裸足行走的百分比相等，硬底鞋的支撑时间百分比有所减小;在足跟离地期，穿软底鞋和硬底鞋的支撑时间百分比均有所增加，而穿中等硬底鞋的支撑时间百分比与裸足行走时的百分比相等;在足趾离地期，穿软底鞋的支撑时间百分比减小，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走时的支撑时间百分比有所增加。

(二)实验前后行走时的面积变化

在分析压力、压强及接触面积时，将行走过程分为四个阶段:足跟受力期、足弓接触期、足跟离地期、足蹬地期。

如表5-13所示，与裸足行走时相比，在足跟着地期，穿软底鞋行走时的接触面积有所增加，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走时的接触面积有所减小;在足弓接触期，三双鞋的接触面积均减小;在足跟离地期，穿软底鞋行走时的接触面积有所增加，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走时的接触面积有所减小;在三双鞋的接触面积也同样都减小。而且在足弓接触期和足蹬地期的接触面积随着鞋底硬度的增加，数值减小的程度也增加。

表5-13　正常人穿不同鞋试验前后足底着地各时期接触面积(±s，cm2)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

如图5-52所示，与裸足行走时相比，穿软底鞋行走时的最大接触面积有明显增加，穿中等硬底鞋行走时的最大接触面积与裸足行走时相持平，而穿硬底鞋行走时的最大接触面积有明显减小。

图5-52　实验前后行走足的最大接触面积比较

如图5-53所示，与裸足行走时相比，穿软底鞋行走时总的接触面积有所增加，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走时总的接触面积有所减小，而且行走过程中总的接触面积随着鞋底硬度的增加而减小，并且行走的各个时相上都有减少。

图5-53　实验前后行走各时期足的接触面积

(三)实验前后行走时的压力变化

如图5-54所示，在支撑相的第一期间(占周期的0～15%)小腿胫骨前肌与趾伸肌功能性收缩，让足悠悠自然着地，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;第二间期(周期的15%～45%)，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;第三间期(周期的45%～65%)，足跖屈明显，足跟抬起，因足内在肌强有力地收缩，足趾着地背伸，足纵弓抬高，有利于克服阻力，增强反推力。

图5-54　实验前后足的峰值力线变化情况

表5-14　正常人穿不同鞋试验前后足底着地各时期峰值压力分布(±s，N)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

由表5-14可知，在足跟着地期，与裸足行走时相比，穿软底鞋和硬底鞋峰值压力增加，中等硬底鞋受力减少;在足弓接触期，三双鞋的峰值压力均减少，其中软底鞋明显，而硬底鞋减少的数值最小，这与鞋底对足弓的保护有关。可以认为鞋底越软，行走过程中足弓部分所受地面的反作用力越小;在足跟离地期，中等硬底鞋的峰值压力有所减小，软底鞋的峰值压力增加较明显，而硬底鞋的峰值压力与裸足行走时相比，数值略有增加;在足蹬地期，中等硬底鞋和硬底鞋峰值压力均有明显减小，软底鞋的峰值压力与裸足行走时相比，数值略有减小。

如图5-55所示，穿软底鞋和中等硬底鞋行走时总的力值与裸足行走时相比均减小，中等硬底鞋的数据显示更明显，而穿硬底鞋行走时总的力值与裸足行走时相比基本持平。

图5-55　实验前后各时期足的力值变化情况

如图5-56所示，脚接触地面时由地面来的反作用力，有两个峰值。第一个峰值见于足底接触地面时，重心向上方加速;支撑中期有一次向上方向分力的下降(重心的最高位);第二个峰值见于重心向下方减速时，最大地面反作用力发生于着地期的中期，且施加在脚的前掌部位。

图5-56　行走过程中压力值与时间之间的关系图

图5-57　实验前后行走过程中压力值与时间之间的关系图

如图5-57所示，第一个峰值时，速度适中时此峰高，速度过大或过小时此峰均变低;第二个峰值时，速度适中时此峰高，速度过大或过小时此峰均变低;谷值时，速度大时此谷变深，速度小时此谷变浅。由图可见，未穿鞋一组行走过程中的速度最小，穿软底鞋行走的速度次之，而穿中等硬底鞋行走的速度最快。速度的快慢也决定了对侧脚足跟的离地时间，离地时前掌的极大应力位置:穿硬底鞋离地时前掌极大应力出现明显双极值点，而穿软底鞋的离地前掌极大应力出现在脚右侧。

行走时足底压力的最大应力和极大应力的值和持续时间:硬底鞋最大应力出现在着地时的后跟，其他的最大应力均出现在离地时的前掌。软硬适中鞋的后跟反作用力持续时间较长;硬底鞋的最大反作用、着地后跟反作用及离地前掌极大应力的持续时间均较长，而软底鞋较短。

(四)实验前后行走时的压强变化

足底压强是足底单位面积所承受的地面反作用力，最大足底压强(Pmax)则是特定区域内所受地面反作用力最大的部位内单位面积的作用力值。在相同的运动速度下，人体足部受到的地面反作用力是相等的，但足与鞋不同的接触面积和不同的弹性效果，会产生不同的缓冲减震效果。当足与鞋底的接触面积小时，其足底压强必然要大，过大的足底压强极易对足底造成伤害。

由表5-15可知，在足跟着地期，与裸足行走时相比穿软底鞋和硬底鞋压强增加，中等硬底鞋数值增加不大，与裸足时很接近;在足弓接触期，软底鞋和中等硬底鞋压强减少，硬底鞋数值增加，而且随着鞋底硬度的增加，压强的数值也逐渐增大;在足跟离地期，软底鞋的压强减小，中等硬底鞋和硬底鞋的压强有所减小，而且随着鞋底硬度的增加，压强的数值也是逐渐增大的;在足蹬地期，三双鞋的压强均减小，中等硬底鞋的数值有明显减小。

表5-15　正常人穿不同鞋试验前后足底着地各时期压强分布(±s，N/cm2)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

从图5-58可以看出，穿软底鞋和中等硬底鞋行走时总的压强与裸足行走时相比均减小，且穿这两双鞋行走的每个行走时相压强都减小，而穿硬底鞋行走时总的压强与裸足行走时相比有明显的增加，每个行走时相的压强都增加。

图5-58　实验前后行走过程中各阶段的压强变化

(五)实验前后行走时的冲量变化

在分析冲量时，将实验对象的行走过程分为三个阶段:足跟着地期、全掌着地期、足尖着地期。

由表5-16、表5-17可以得知，穿软底鞋足跟着地时冲量的百分比明显增加、全掌着地期时的冲量的百分比明显减小;穿硬底鞋足跟、全掌、足尖着地的冲量均有增加的趋势，且足跟着地时冲量的百分比明显增加。

表5-16　正常人穿不同鞋试验前后足底着地各时期冲量分布(±s，N·s)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

表5-17　正常人穿不同鞋足底着地各时期冲量与总冲量的比值均数(±s，N·s)

这一结果提示在体育运动中，当足与地面接触过程中应注意足底压力和作用时间的关系;若足所受的冲量恒定，应充分利用足弓等的减震功能，增加足与地面的接触时间，从而减小冲击力值，避免运动损伤。

图5-59　实验前后行走过程中各阶段的冲量变化

冲量是指作用于物体的外力与外力作用时间的乘积，表示力在一定时间内对足底各区域连续作用所产生的积累效应。图5-59中穿中等硬底鞋和裸足情况下的实验结果总冲量最接近，而且三个时期的冲量分布也是最接近;穿软底鞋和硬底鞋的总冲量相对于裸足情况下均有增加。

脚跟着地刻，图5-60中穿三双鞋行走的数值与裸足时的数值相比均有所增加，但穿中等硬底鞋行走的实验数值与裸足时的数值最接近，而且穿软底鞋和硬底鞋数据的离散程度较大，这可能与个体差异性、实验数据的稳定性有关系。

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图5-60　实验前后行走过程中足跟着地刻的冲量

脚全掌着地刻，从图5-61中可以看到，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的数值与裸足时的数值相比持平，但是相比之下中等硬底鞋数据的离散程度较大，穿软底鞋行走的实验数值较低于裸足时的数值。

图5-61　实验前后行走过程中脚全掌着地刻的冲量

足尖离地期，从图5-62中可以看到，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的数值与裸足时的数值相比均减小，穿软底鞋行走的实验数值略高于裸足时的数值。

图5-62　实验前后行走过程中脚尖离地的冲量

(六)实验前后行走时的足底压力中心角度、长度的变化

正常的步行运动，需要经过“伸脚”、“运脚”、“着地”三阶段，身体重心伴随步行而移动。重心先是在脚后跟，然后沿着脚的外侧移动到拓趾关节处，再移动至大拇趾的根部，整体趋势就是向前移动，但不是沿着直线进行。

正常的步行运动，需要经过“伸脚”、“运脚”、“着地”三阶段，身体重心伴随步行而移动。重心先是在脚后跟，然后沿着脚的外侧移动到跖趾关节处，再移动至大拇趾的根部。整体趋势就是向前移动，但不是沿着直线进行。所以，压力中心是一个曲线。

由上面足底压力中心移动曲线显示表明(图5-63)，和实验前相比，随着鞋底硬度的增加，压力中心从内侧的第一跖骨向外依次移动。

在足底压力中心移动曲线示意中(图5-64)，我们把足底压力中心移动曲线分为3个点，即足跟着地点、足底压力中心移动曲线突然变化的拐点和足尖离地点;以足跟中点为原点，足跟中点与第二趾的连线为Y轴做坐标轴，分别找出这三个点的坐标。横坐标表示行走过程中足底压力中心左右偏移的程度，纵坐标表示行走过程中足底压力中心前后偏移的程度。

图5-63　单步行走的足底压力中心移动曲线

图5-64　足底压力中心移动曲线示意图

如表5-18所示，压力中心与纵轴夹角与裸足行走时相比，穿三双鞋行走的角度都变小，而且穿中等硬底鞋行走时的角度减小得最明显;压力中心与拐点夹角与裸足行走时相比，穿软底鞋和硬底鞋行走的角度均减小，硬底鞋角度减小的最明显，穿中等硬底鞋行走时的角度略微增加;足底压力中心轨迹长度与裸足行走时相比，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的轨迹长度都变长，而且穿软底鞋行走时的轨迹长度缩短。

表5-18　正常人穿不同鞋试验前后压力中心各角度、长度的变化(±s)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

如图5-65所示，压力中心与纵轴夹角与裸足行走时相比，穿三双鞋行走的角度都变小，而且穿中等硬底鞋行走时的角度减小得最明显。

图5-65　足底压力中心与足纵轴的夹角

如图5-66所示，压力中心与拐点夹角与裸足行走时相比，穿软底鞋和硬底鞋行走的角度均减小，硬底鞋角度减小得最明显，穿中等硬底鞋行走时的角度略微增加。

如图5-67所示，足底压力中心轨迹长度，与裸足行走时相比，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的轨迹长度都变长，而且穿软底鞋行走时的轨迹长度缩短。压力中心移动曲线越长、越靠前，鞋底的弯曲刚度分布越合理，稳定性越好;曲线太短则说明鞋底中腰过软;曲线后头越平直越不会崴脚，前头越平直越不会磨脚。

图5-66　足底压力中心拐点的夹角

图5-67　足底压力中心轨迹长度

(七)实验前后行走时的足底压力中心各点位置的变化

从表5-19、图5-68可以看出，与裸足行走时落地点的坐标相比，穿中等硬底鞋行走时的纵坐标轨迹偏离得比较大，穿软底鞋行走时的横坐标轨迹偏离得比较大。

表5-19　正常人穿不同鞋试验前后足底压力轨迹中三点坐标的变化(±s，cm)

注 实验前与软底鞋行走后有差异☆，与中等硬底鞋行走后有差异#，与硬底鞋行走后有差异*。

图5-68　足跟落地点坐标图

从图5-69可以看出与裸足行走时拐点的坐标相比，穿硬底鞋行走时的横坐标轨迹偏离得比较大。

由图5-70中可以看出，与裸足行走时脚尖离地点的坐标相比，足尖离地点穿硬底鞋行走时的横坐标、纵坐标的偏离比较大。

图5-69　足底压力中心拐点坐标图

图5-70　脚尖离地点坐标图

(八)实验前后行走时的足底压力中心速度的变化

通过与Zebris平板数据相对应分析，如图5-71所示，可以看出在摆动中期时，足底压力中心的速度最快;当压力、压强达到最大时，足底压力中心的速度为0;在压强力曲线的第一个峰值时，被测试者的行走状态为两脚重合，对侧脚足跟向前;足跟离地时足底压力中心的速度降低直至接近于0，有拐点出现时速度最低;在压强力曲线的第二个峰值时，足底压力中心的速度增加，而穿硬底鞋足底压力中心速度在全掌着地到足跟离地期变化最为明显，速度此刻降得最低，身体重心的移动速度较慢。

图5-71　穿不同鞋足底压力中心速度

(九)裸足实验前后的足底压力与穿鞋行走过程足底压力的小结

(1)总体来看，最大力值呈现如下规律——硬底鞋＞软底鞋＞中等硬底鞋;压强表现出——硬底鞋＞软底鞋＞中等硬底鞋;接触面积的关系是——软底鞋＞中等硬底鞋＞硬底鞋;冲量的关系是——硬底鞋＞软底鞋＞中等硬底鞋。

(2)最大力值，中等硬底鞋和软底鞋之间有差异。接触面积，硬底鞋和软底鞋之间有差异，与中等硬底鞋之间也差异。即穿硬底鞋与穿软底鞋和穿软硬适中底的鞋相比，接触面积差异比较大，而穿软底鞋和穿软硬适中底的鞋接触面积差异不太大。

(3)通过因子分析，对足底的内外翻影响比较大;中等硬底鞋理解为缓冲与蹬伸两部分;硬度鞋对蹬伸以及足弓以及外侧跖骨部分影响比较大。

(4)软底鞋内侧增加，外侧降低，所以是内侧力量偏大，容易引起外翻。并且，硬度鞋内侧降低，外侧增加，所以是外侧力量偏大，容易引起内翻。

(5)穿软底鞋行走时总的接触面积与裸足行走时相比有所增加，穿中等硬底鞋和硬底鞋行走时总的接触面积与裸足行走时相比有所减小，而且行走过程中总的接触面积随着鞋底硬度的增加而减小，并且行走的各个时相上都有减少。

(6)穿软底鞋和行走时总的力值与裸足行走时相比均减小，减小更明显，而穿硬底鞋行走时总的力值与裸足行走时相比基本持平。

(7)穿软底鞋和中等硬底鞋行走时总的压强与裸足行走时相比均减小，且穿这两双鞋行走的每个行走时相压强都减小，而穿硬底鞋行走时总的压强与裸足行走时相比有明显的增加，每个行走时相的压强都增加。

(8)穿中等硬底鞋和裸足情况下的实验结果总冲量最接近，而且三个时期的冲量分布也是最接近;穿软底鞋和硬底鞋的总冲量相对于裸足情况下均有增加。

(9)随着鞋底硬度的增加，压力中心从内侧的第一跖骨向外依次移动。足底压力中心轨迹长度，与裸足行走时相比穿中等硬底鞋和硬底鞋行走的轨迹长度都变长，而且穿软底鞋行走时的轨迹长度缩短。

(10)与裸足行走时足底压力中心拐点的坐标相比，穿硬底鞋行走时的横坐标轨迹偏离得比较大，穿硬底鞋行走时的纵坐标轨迹偏离得比较大。

(11)穿硬底鞋硬底鞋足底压力中心速度在全掌着地到足跟离地期变化最为明显，速度此刻降得最低，身体重心的移动速度较慢。

(12)三种鞋分析点评，如表5-20所示。

表5-20　三种鞋分析点评表