随着运动的普及和广大人民群众物质生活水平的提高，人们对足部保健日趋重视，普通消费者开始关注起自身运动鞋的专业功能。篮球运动是最受大众喜爱和欢迎的运动之一，很多人都选择打篮球作为其健身锻炼的方式。各大运动鞋制造厂商也将篮球鞋作为自己的主力开发对象之一，就生产和消费的关系来说，篮球鞋的需求量和生产量是相当大的。以上因素促使我们应当用可靠的力学参数和科学的评价方法来衡量各种篮球鞋的功能特性。

跑步时，脚触地的瞬间，受到地面的冲击力将达到人体重量的2～4倍。篮球运动中，落地缓冲时最大冲击力能达到体重的5～7倍。这种冲击力在人体内会产生震荡波，对人体各部位造成不同程度的伤害。这就要求运动鞋鞋底要有一定的吸收和降低地面冲击力的功能。运动员穿有减震功能的运动鞋可以缓冲地面冲击力对人体造成的伤害，有助于提高运动成绩。如果运动鞋没有良好的减震系统来缓解这种冲击力，双脚一定会感到疲惫不堪，膝关节、腰、背以及大脑也会受到冲击伤害，因此，篮球鞋的最主要功能之一就是其缓冲减震功能。缓冲减震功能是篮球鞋的基本防护性能，只有加强篮球鞋减震缓冲性能的研究，才能提升篮球鞋的档次，提高篮球鞋的附加值。

(一)研究对象与方法

1.研究对象

采用随机抽样的方法，从南京体育学院体育系篮球专选学生中随机抽取6名大学生(男性)参加了本次试验。受试者的基本参数如表6-1所示。测试之前，由测试人员说明本研究的目的、研究方法及实验步骤，在受试者充分了解本研究的实验过程，并进行适应性实验后，测试正式进行。

表6-1　受试者基本资料

在选择研究的篮球鞋时，我们首先选择了有独立减震结构(材料)的篮球鞋。其次，考虑各个品牌篮球鞋的主流减震技术，且鞋底厚度基本相同。最后，依据课题背景，本研究选取了阿迪达斯TS PROMODEL、安踏“霸道”三代和耐克FLIGHT 96系列的3款篮球鞋，尺码均为US10即EUR44码，并依次将其编号为AD、ANTA和NIKE。

2.研究方法

在测试仪器与设备的选择上，我们准备了不同大小尺码的鞋垫以符合受试者的足部大小要求。每只鞋垫表面分布99个压力传感单元，通过电缆线与控制盒相连，控制盒执行读取、记录、发送、同步输出数据等功能。Pedar控制盒最快扫描速度为2万次/s，当分布于两只鞋垫上的所有198个传感器同时工作时，最高采集频率为100Hz，采集到的原始数据为每一传感器的压强值。分析软件为足底压力系统自带的测量分析系统管理软件。

3.测试实验步骤

(1)足底压力分布测试采用德国Novel公司的Emed-pedar系列鞋垫式足底压力测量系统。数据采集频率为100frame/sec，选择足底压力测量系统的鞋垫尺寸。将鞋垫平整地放入运动鞋内，且不可有前后滑动的情形，以避免因跖骨部位的蹬伸作用出现将鞋垫后推上滑的现象。

(2)足底压力测量系统相关配线的连接;启动Emed-pedar足底压力测量采集系统，对左右鞋垫进行调零，待受试者按规定速度运动后，开始采集数据。

(3)受试者在跑台上进行3个速度的测试，分别定义为步行(1m·s-1)、慢跑(1.5m·s-1)和中速跑(2m·s-1)，每个速度测试3次。数据处理和统计方法足底压力分布测试完成后，将足底压力鞋垫的99个传感器分为4个区域(趾骨区、跖骨区、足弓区、足跟区，见图6-8)。

图6-8　足底压力和压强分析分区

从Pedar系统中选取步态最为稳定的3步步态的测试数据，取出保存为.asc格式的文件，选取左脚的步态数据，从而得到每一位受试者每步的全足以及4个分区的最大地面反作用力、最大足底压强、均值足底压强和力量—时间积分值，并将所得数据输入SPSS13.0中进行统计分析。

(二)结果与分析

通过对数据进行计算、整理，得到穿不同篮球鞋在不同速度下的整足力学参数(表6-2)，比较不同篮球鞋在不同速度下的足底压力差异。

表6-2　穿不同篮球鞋在不同速度下的整足力学参数一览表(x±s)

注 AD-ANTA有差异☆，有显著性差异☆☆;AD-NIKE有差异#，有显著性差异##;ANTA-NIKE有差异＊，有显著性差异＊＊。

1.最大地面反作用力

行走或慢跑时，足与地面接触，地面给足以反作用力，在步态分析和足的生物力学研究中地面反作用力峰值曲线非常重要。在跑步或者篮球运动中，最大地面反作用力在人体内产生的震荡波对人体的损伤也可见一斑，尤其是对足和膝盖。

由表中可得出，不同速度下穿不同篮球鞋整足所受地面最大反作用力从小到大进行简单排序为:步行时NIKE＜ANTA＜AD;慢跑时NIKE＜ANTA＜AD;中速跑时ANTA＜NIKE＜AD。很明显，在步行和慢跑两种速度下，NIKE篮球鞋都表现出了较好的缓冲作用，ANTA其次，AD最差。而在中速跑时，ANTA篮球鞋则最为优异。随着运动速度的增加，足底各部位的压强均增大，足底的接触面积也增大，从而足底所受的地面反作用力也随之增大，经过ANOVA分析，在1m·s-1时，AD-ANTA存在差异(P=0.028)和AD-NIKE存在差异(P=0.013)。(www.daowen.com)

图6-9　穿不同鞋1m·s-1足底分区峰值压力

通过对足底分区数据的方差分析，显示在1m·s-1时足弓区AD-ANTA有显著性差异(P=0.003)，AD-NIKE在足弓区也有差异(P=0.016)，说明AD篮球鞋在步行时对足弓的减震作用最差，从图6-9可以看出AD篮球鞋在跖骨区、足弓区和足跟区的压力分布相对ANTA和NIKE篮球鞋集中，容易造成足弓区的损伤以及引起足底筋膜炎。ANTA篮球鞋因为在跖骨区没有独立的减震材料，因而在跖骨区最大地面反作用力最大，这类篮球鞋比较适合速度型球员，启动速度快，地面反应迅速。

2.最大足底压强

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，而由于鞋底设计的不同，产生不同的弹性效果，从而产生不同的缓冲减震效果。

由表中可得出，不同速度下，穿不同篮球鞋整足所受最大足底压强从小到大进行简单排序为:步行时NIKE＜ANTA＜AD;慢跑时NIKE＜ANTA＜AD;中速跑时NIKE＜ANTA＜AD，很明显，在3种速度下，穿NIKE篮球鞋所受的最大足底压强均为最小的，减震出色，适合弹跳型运动员和体重大的篮球爱好者。通过对最大足底压强方差分析，发现在1m·s-1时，AD-NIKE存在差异(P=0.035)和ANTA-NIKE也存在差异(P=0.049)。通过对分区数据的方差分析，显示在1m·s-1时足跟区AD-ANTA存在差异(P=0.012)和AD-NIKE存在显著性差异(P=0.001)，说明NIKE篮球鞋在低速时对足跟的减震作用最好，这对足跟脂肪垫的保护是很有好处的。另外，从图6-10我们可以看出，3双篮球鞋在低速时趾骨区和跖骨区的压强离散程度从小到大进行简单排序为:ANTA＜AD＜NIKE，反映出ANTA相对于其他两双篮球鞋较不稳定，容易造成运动损伤。

图6-10　 1m·s-1时分区最大足底压强

3.均值足底压强

与最大足底压强不同，均值足底压强反映的是在一段时间内足底受到的平均压强值，其值越大意味着该运动鞋越不适宜长时间的运动。由表中可得出，不同速度下，穿不同篮球鞋整足所受均值足底压强从小到大进行简单排序为:步行时NIKE＜ANTA＜AD;慢跑时NIKE＜ANTA＜AD;中速跑时ANTA＜NIKE＜AD。在步行和慢跑两种速度下，NIKE篮球鞋的足底全足均值压强值最小，舒适性最好，ANTA篮球鞋则在中速跑时舒适性最好，AD篮球鞋在3种速度下舒适性均较差。由图6-11所示，均值足底压强通过方差分析，发现在1m·s-1时，AD-NIKE存在显著性差异(P=0.010)通过对分区数据的方差分析，显示在1m·s-1时足弓区AD-ANTA存在显著性差异(P=0.010)和足弓区AD-NIKE存在差异(P=0.027)，再次说明AD篮球鞋在低速时对足弓的保护存在不足，不适宜长时间运动。

图6-11　 1m·s-1时分区均值足底压强

4.力量—时间积分值

力量—时间积分值表明力在一定时间内对足底各区域连续作用所产生的累积效应。足底各区域冲量的大小受每个区域的压力值和接触时间两个因素的影响。足底力量—时间积分值可表明足底各区分载负荷比例，也可以推知足底各区域对地面施力的相对大小。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;应充分利于足弓等的减震功能，增加足与地面的接触时间，减小冲击力值，避免运动损伤。随着速度的增加，步态周期的减小，足底接触时间的缩短，所以，虽然足底压力在增大，但也使得力量—时间积分值随之变小。

图6-12　三种速度下力量—时间积分值

由图6-12可得出，不同速度下，穿不同篮球鞋整足力量—时间积分值从小到大进行简单排序为:步行时NIKE＜ANTA＜AD;慢跑时NIKE＜ANTA＜AD;中速跑时NIKE＜ANTA＜AD。结果与最大地面反作用力的数据基本吻合，依然是NIKE篮球鞋的数值最小，性能最好。通过对力量—时间积分值进行方差分析，显示在三种速度下整足有差异性或显著性差异。步行:AD-NIKE(P=0.002)，ANTA-NIKE(P=0.049)。慢跑:AD-ANTA(P=0.000)，AD-NIKE(P=0.000)。中速跑:AD-ANTA(P=0.021)，AD-NIKE(P=0.000);ANTA-NIKE(P=0.032)。

通过对足底分区数据的方差分析，发现在足弓区三款篮球鞋的冲量存在显著差异。步行:AD-ANTA(P=0.009)，AD-NIKE(P=0.011)。慢跑:ADANTA(P=0.001)，AD-NIKE(P=0.001)。中速跑:AD-ANTA(P=0.000)，AD-NIKE(P=0.021)。由图6-12可知，AD最劣，ANTA中等，NIKE最优，可见NIKE篮球鞋在对足弓的保护方面还是有优势的，很有可能是因为NIKE篮球鞋的气垫是全掌设计的缘故(其余两款篮球鞋的减震结构为分段和后跟独立设计)。另外在三种速度下的趾骨区的力量—时间积分值基本相同，不存在差异。

根据实验数据我们得出了如下结论:运动员长期穿不合适的运动鞋从事高强度运动会引起足部软组织损伤。如果运动鞋底较硬，足底受到的冲击应力反复通过无弹性的足底筋膜在内侧跟结节上牵拉，就会导致内侧跟结节撕裂及足底筋膜的疲劳与损伤，因此，对运动员穿不同篮球鞋运动时的足底生物力学进行分析，可以让其知道哪种篮球鞋对自己的足底保护效果更佳。针对实验的三种篮球鞋来说，具体差别如下:

(1)实验中三种篮球鞋的足底压力分布在趾骨区差异不大，在足弓区和足跟区差异较显著。

(2)实验中阿迪达斯篮球鞋对足弓的保护不足，不适宜长时间运动。

(3)实验中安踏篮球鞋中速跑时舒适性最好，跖骨区受力大，适合速度型球员穿着，启动速度快。

(4)实验中耐克篮球鞋在整足和分区的足底压力分析中均表现优异，减震缓冲效果好，适合体重较大的专业运动员和篮球爱好者穿着。