有鞋帶跑鞋和松緊鞋舌跑鞋跑步主觀舒適度、足底壓力和后足運動參數比較

洪友廉 王琳 周繼和 李靜先

1 成都體育學院運動醫學系（成都 610041） 2 香港中文大學體育運動科學系3 School of Human Kinetics，University of Ottawa，Ottawa，Canada 4 天津體育學院健康與運動科學系

跑步是最普遍的運動之一［1］。跑鞋是跑步時的重要裝備。對跑鞋的生物力學研究指出，跑鞋的不同設計，例如鞋底后跟厚度、鞋墊材料、鞋幫高度等影響后足運動［2-5］、足底的壓力分布［6-9］以及鞋的舒適度［2，9-12］。這些參數已廣泛作為運動鞋的評價指標。

鞋帶裝置是運動鞋設計中的重要一環并引起許多研發人員的注意。Frey認為鞋帶可以使鞋更貼腳，可以使鞋對足面的作用力均勻分布。然而，至今并無證據支持這一說法［13］。Hagen和Henning［14-16］令受試者穿同一跑鞋，但使用不同的鞋帶孔并憑自己的感覺將鞋帶系成松、一般和緊三種程度，觀察其對足底壓力分布、足底沖擊的減緩和后足控制的影響。結果發現不同系鞋帶方式對鞋－腳配合有顯著影響，其中緊綁鞋帶使鞋的貼腳效果較好。近年來，國內外眾多制鞋廠商試圖設計新型的不用鞋帶的運動鞋。此類運動鞋采用中國傳統布鞋的緊鞋方式，即松緊鞋舌取代鞋帶。但該設計在運動生物力學上的合理性尚未得到論證。本研究通過比較松緊鞋舌式跑鞋與有鞋帶跑鞋在跑步時在主觀舒適度、足底壓力分布和后足運動參數等方面的區別，為運動者正確選擇跑鞋提供參考。本研究的無效假設是采用松緊鞋舌和采用一般鞋帶的跑鞋在主觀舒適性、足底壓力和后足內外翻控制上無區別。

1 對象與方法

1.1 受試者

15位業余跑步愛好者應邀參加本研究作為受試者。所有受試者跑步時均腳跟先落地，鞋碼為歐碼41；均無神經肌肉、前庭和視覺系統疾病。受試者均為男性，以排除在跑步生物力學上的性別差異。測試前，通過踢球的方法判斷受試者的優勢腳，所有受試者均為右利。本測試所有受試者均已知情并自愿參加本測試。

1.2 測試跑鞋

由專業運動鞋廠制造兩款樣板跑鞋。兩款鞋僅在緊鞋方式上有區別：一款為普通鞋帶，另一款是松緊鞋舌。每位參加者均得到兩款鞋各一雙。正式實驗時，受試者按自己的習慣掌握鞋帶的松緊度。松緊鞋舌式跑鞋的松緊度由受試者根據足背圍度自動調整。測試過程中，隨機安排受試者穿著兩款跑鞋進行測試，以避免跑鞋測試次序對實驗結果產生影響。

1.3 測試程序

1.3.1 主觀舒適度測試

采用一份經檢驗證實可靠的問卷（視覺評價量表）評價受試者穿著跑鞋的舒適感［5，12］。主觀舒適度量表引自加拿大科學家的研究，包括9個問題：Q1總體舒適，Q2后跟緩沖，Q3前腳掌緩沖，Q4內－外方向上的控制，Q5足弓高度，Q6后跟鞋幫的貼腳，Q7后跟的寬度，Q8鞋前腳的寬度，Q9鞋的長度［12］。要求受試者根據自己的主觀感受，在一條10厘米長的橫線上（“0”代表最不舒適；“10”代表最舒適）劃一條豎線表示自己對該項目的主觀舒適感覺程度。實驗在田徑場跑道上進行。在穿著每雙測試鞋跑步之前，受試者均穿著對比鞋完成相同的運動，保證測試前受試者足部主觀舒適度處于同樣水平。對比鞋是由實驗室提供的統一的標準跑鞋。受試者穿著每一雙測試鞋采用自感舒適的速度跑完450米后填寫舒適性問卷。

1.3.2 后足內、外翻運動測試

在活動跑臺正后方固定一臺攝像機（9800，JVC Inc.，Japan），以200 Hz之頻率拍攝跑步者后足的動作。為便于實驗后自動解析錄像畫面，根據文獻以及美國測試與材料學會批準的用于研究鞋對后足運動控制的標準測試方法［2，17，18］，在受試者的利側腿上固定4個反光球。第1個球位于跟腱上踝關節上方4 cm，第2個位于膝關節后側中點和第一個球連線的中點位置，第3個位于鞋后跟鞋幫中線上跟腱的附著點，第4個位于鞋后跟鞋幫的中線上鞋底的上部。第1和第2個球之連線與第3和第4個球之連線的夾角為足跟相對小腿的內翻和外翻角度（以下簡稱為后足角度）。為抵消受試者個體后足角度的解剖學差異，我們測量了所有受試者在標準姿勢下的后足角度。標準姿勢為正常站立，足跟分開5 cm，兩腳外翻7°［17］。將每位受試者在標準姿勢下的后足角度作為參考值以修訂正式跑步測試中得到的后足角度。測量標準姿勢下的后足角度后，受試者在活動跑臺上跑3分鐘（速度3.8 m/s），拍攝最后30秒的優勢腿的10個落地動作。采用運動分析系統（APAS，Ariel Dynamics Inc.，USA）處理錄像圖像以計算后足角度。修訂后的正值反映足跟相對于小腿的內翻，負值反映足跟相對于小腿的外翻。采用后足落地角、后足最大外翻角、后足角變化范圍（即后足最大內翻角減最大外翻角的絕對值）3個參數評價后足運動。

1.3.3 足底壓力測試

采用鞋墊測力系統（Novel Pedar System，Germany）測量受試者在跑步時利側腿的足底壓力。采樣頻率為100 Hz。受試者以3.3 m/s的速度在跑臺上跑2分鐘，分析優勢腿10個成功步態的足底壓力。測試中，每個鞋墊均根據足的解剖特點劃分成9個區域，即M1足跟內側，M2足跟外側，M3足弓內側，M4足弓外側，M5第1跖趾關節，M6第2和第3跖趾關節，M7第4和第5跖趾關節，M8大拇趾，M9其他腳趾。此分法在許多已報道的研究中廣泛采用［19，20］。測試指標包括每一區域的最大壓強和接觸面積。

1.4 統計學分析

所有參數均表示為平均數（ ）和標準差（s）。采用SPSS 12.0統計學軟件進行配對樣本t檢驗，驗證兩款鞋是否存在差異。顯著性差異水平為P < 0.05。

2 結果

2.1 主觀舒適度測試

表1顯示，在主觀舒適度測試中，有鞋帶跑鞋的前腳掌緩沖、后鞋跟幫貼腳、后跟寬度、鞋前腳寬度和鞋長度等方面的舒適度得分明顯好于松緊鞋舌跑鞋，有統計學意義。

表1 有鞋帶跑鞋和松緊鞋舌跑鞋主觀舒適度評價比較

2.2 后足運動測試

圖1顯示，與有鞋帶跑鞋相比，松緊鞋舌跑鞋的后足最大外翻角較大（P < 0.05），后足落地角和后足角變化范圍無明顯差異。

2.3 足底壓力測試

圖2顯示，在足底壓力測試中，松緊鞋舌跑鞋足底分區中的第4和第5跖趾關節分區足底最大壓強較有鞋帶跑鞋增加（P < 0.05）。兩款跑鞋其它分區的足底最大壓強無明顯差異。兩種跑鞋足底各分區的觸地面積無明顯差異。

3 討論

Frey推測可通過調整鞋帶松緊使鞋適應腳型，幫助跑步者獲得更好的舒適度［13］。本研究中，跑鞋舒適度問卷結果顯示，有鞋帶跑鞋的一些主觀舒適度評分明顯好于松緊鞋舌跑鞋，此結果支持Frey的假設。在舒適度評分中，采用松緊鞋舌跑鞋在前腳掌緩沖上得分較低。有研究認為，跑步中足底壓強分布影響跑步者主觀舒適度評價［11，21］。較高的足底壓強降低足底主觀舒適度［22］。一些研究將足底壓力測試系統用于研究不同跑鞋的足底緩沖［6，23，24］。本研究中，松緊鞋舌跑鞋在第4和第5跖趾關節分區足底壓強較有鞋帶跑鞋高，這會降低其在前腳掌緩沖上的主觀舒適度。與有鞋帶跑鞋相比，松緊鞋舌跑鞋在后鞋跟幫貼腳、后跟寬度、鞋前腳寬度和鞋長度等方面的主觀舒適度評分較低。在整體主觀舒適度評價上，兩款鞋之間雖無顯著性差異，但有鞋帶跑鞋得分有高于松緊鞋舌跑鞋的趨勢（P = 0.074），表明穿著松緊鞋舌跑鞋降低了跑步者的主觀舒適度。

本研究中，松緊鞋舌跑鞋在第4和第5跖趾關節分區足底壓強高于有鞋帶跑鞋。Hagen和Henning［15］曾報道過類似結果，在他們的研究中，受試者穿著鞋帶系成不同松緊程度（松、一般和緊）的跑鞋跑步，鞋帶較松跑鞋的足底壓強最高，鞋帶較緊跑鞋在足底中足外側區壓強較低。較高的足底壓強增加長距離跑步運動中足部產生過勞性損傷的危險性。此外，過度足外翻（Excessive pronation）也是造成下肢運動損傷的重要因素之一［25］。Sandrey等發現鞋帶的特殊綁法可有效控制足球運動員正常跑動時的過度足外翻［26］。一些研究者猜想，穿著鞋帶較松的跑鞋跑步時，跑步者足外翻角度可能較大［15］。而相關研究未證實這一假設。本研究中，松緊鞋舌跑鞋足外翻角度大于有鞋帶跑鞋，可證實上述假設，鞋帶幫助足跟與鞋后跟部分貼合，更好控制后足運動。如果跑步者穿著松緊鞋舌式跑鞋跑步，可能增加損傷幾率。

合腳的運動鞋幫助防止運動損傷和增加跑步中的舒適度［27-29］。如Avramakis等研究發現，鞋筒和鞋底高度影響足和踝側向運動的能力，而鞋幫影響足外翻［30］。本研究中，松緊鞋舌式跑鞋較有鞋帶跑鞋有較低的主觀舒適度評分、較大的足外翻角度和較高的足底壓力，考慮跑步中運動損傷的相關因素，松緊鞋舌設計并不適合跑鞋。有鞋帶跑鞋較松緊鞋舌跑鞋能更好控制上述因素，可幫助防止運動損傷。

4 總結

鞋帶可幫助跑鞋獲得更好的合腳性，有利于跑步者的腳在鞋內的固定，增加穿著運動鞋的主觀舒適度，防止跑步中的過度足外翻以及降低足底壓力。松緊鞋舌式設計并不適合于跑鞋。

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