跑步中足底各區域溫度狀態變化初步研究

阮果清，鄭志藝，楊 禮，顧耀東（．安踏（中國）有限公司運動人體科學實驗室；．英國利物浦約翰摩爾大學）

跑步中足底各區域溫度狀態變化初步研究

阮果清1，鄭志藝1，楊 禮1，顧耀東2（1．安踏（中國）有限公司運動人體科學實驗室；2．英國利物浦約翰摩爾大學）

足底分區；溫度變化；紅外攝像儀

運動時，人體足部鞋腔內的環境主要包括溫度與濕度兩個重要方面。然而，目前對鞋內溫濕度的研究相對比較少，研究方法主要為足部散熱模型建立與實驗驗證相結合，模型主要考慮不同足部組織的熱傳導系數、動靜脈血液熱傳遞、汗液揮發等因素， 通過與足部接觸的溫濕度傳感器或紅外攝像儀進行溫度數據采集。

鄧富泉等通過對鞋相關材料的熱傳遞進行對比研究，分析不同材料對人體熱舒適不同影響情況。成意偉對糖尿病人足部溫度情況進行研究，通過足部溫度研究對服藥前后足部血液循環效果進行評價。國內外都有關于足部溫度傳遞模型的建立，任萍等通過外加可控足底加熱源對模型進行驗證，研究表明足部不同部位對溫度的響應速度不一樣，腳趾部位的溫度響應速度最慢，足跟部次之，足弓最快。代家群和杜少勛指出腳體體表溫度始終高于鞋腔溫度，鞋腔溫度始終高于室外溫度，并且腳體體表溫度和鞋腔溫度隨室外溫度升高而升高，鞋腔溫濕度變化狀態與運動習慣有關，左勢的受試者左腳溫度數據高于右腳,右勢的受試者右腳溫度數據高于左腳。Hennig等試圖通過實驗揭示不同襪子結構對足部汗液傳遞的影響，來確認是否不同的襪子結構對足周圍的環境是否有影響,最終發現足部溫度不僅隨著運動距離的增加而增大，襪子材料的變化對溫度升高幅度也具有一定聯系。同時，該研究表明并非材料傳熱性好，對比測試時穿著就比較舒服。

運動過程中足部溫度變化規律的相關研究非常匱乏，研究方法主要集中在材料測試、人體實驗以及計算機模擬。而人體足底各區域在運動過程中的變化規律為運動裝備設計的重要參考依據，因此本研究擬對不同性別受試者跑步過程中足底不同區域的溫度變化規律進行研究，為運動裝備改進及功能性開發提供生物力學依據。

1 研究方法

1.1 實驗對象

實驗選取了19名網球專項運動員（男9名，女10名），在測試前經檢查確認均未有任何下肢傷病情況。

1.2 測試儀器

非制冷焦平面熱像儀（大立DL700E，見圖1）：測量溫度范圍-20℃～+180℃；其他輔助設備如跑臺、秒表、環境溫濕度計等。

1.3 測試方案

紅外攝像儀預熱后，開始測試受試者足底初始溫度，然后穿著普通EVA中底跑鞋開始進行跑臺運動，跑動時間3 min為一間隔進行紅外攝像拍攝，運動時間共計30 min，前后拍紅外片共計12次。男受試者跑速控制為10 km/h，女受試者跑速控制為8 km/h。

圖1 紅外溫度測試儀Figure1 Infrared Temperature Tester

1.4 足底分區

本研究把足底分成8個區域，分別是1其他趾（OT）、2拇趾（BT）、3前掌外側(LF)、4前掌內側(MF)、5足中外區(LM)、6足中內區(MM)、7足跟外區(LH)、8足跟內區(MH)，具體如圖2所示。

1.5 數據處理

所拍攝紅外圖片用測試儀器自動分析軟件—大立紅外報表分析系統進行分區統計各區域的最高溫度，分析所得數據導入Excel進行統計分析。

2 結果與分析

該實驗采集了男女共計19名受試者足底溫度情況，經過大力紅外報表分析系統分析后統計，受試者在整個實驗中，足底溫度變化范圍在27℃～40℃（表1）。

表1 各時刻足底各分區溫度統計表TableⅠ Temperature of the Different Foot Regions in Different Time

圖3為每次測試足底平均溫度的縱向比較圖，從圖中可以看出，初始溫度與第一次運動3 min后足底溫度變化非常小，從運動3 min后開始，足底溫度迅速上升，直到第九次拍片，即開始運動后21 min后出現平臺，但到第11次拍片（27 min左右）時出現略微下降。從整體上看在21 min后達到一個比較穩定的平臺期，平均溫度接近36°。

圖3 不同時間段足底平均溫度情況Figure3 Average Foot Temperature in Different Time

圖4為所有受試者整個運動過程，不同區域溫度平均值的橫向比較圖，從圖中我們可以看出，LF、MF，即前掌外側、前掌內側兩個區域的溫度最高，LH、MH即足跟外側、內側的溫度最低。而足中部分區LM、MM的溫度相對不是很高。

通過對男女整體運動過程足底平均溫度配對T檢驗，結果表明男女溫度差異具有非常顯著意義（P＜0.01），女性的足底溫度比男性高，達到36.38℃，而男性平均為35.84℃。男性內外側足底溫度T檢驗表明差異具有顯著意義（P＜0.05），女性內外側足底溫度T檢驗表明差異具有非常顯著意義（P＜0.01）。男女統計都一致表明外側足底溫度小于內側足底溫度，如表2所示。

表2 足底溫度內外側分析表TableⅡ Comparison between the Inside and Outside Foot Temperatures

3 結論與建議

通過對受試者足底不同分區和不同運動時間段的足底溫度分析，發現足底各區域溫度隨人體運動時間增加而增大。從足底各分區整個運動過程溫度平均值來看，受試者足前掌跖骨部位溫度最高，且內側高于外側。同時，女性被試者在運動中的足底溫度上升趨勢高于男性。

該實驗初步研究了運動中足底溫度分布狀態，為運動鞋溫度控制設計提供了一定的參考價值。但由于研究設備限制及跑臺本身的溫度升高，數據精度還有待進一步提高。今后研究可以對受試者不同區域溫度感受進行量表測試，對鞋的透氣口位置等方面設計提出建議。

Tentative Researches on the Temperature Variance of the Different Foot Regions in Running

RUAN Guo-qing (ANTA Sports Science Laboratory, ANTA Sports Products Limited)

different foot regions; temperature variance; infrared video camera

G 804.6

A

1006-1207(2010)06-0017-02