健康女大學生步行時左右足支撐期時相特征比較

黃紅拾 敖英芳 李松竹 施延昭 陶立元 王占星

1 北京大學第三醫院運動醫學研究所（北京 100083） 2 中國皮革和制鞋工業研究院 3 RSscan中國生物力學實驗室 4 北京大學第三醫院臨床流行病研究中心

足底壓力測量通過對比不同狀態下足底壓力參數，揭示足底壓力分布特征和模式，分析內在病理機制，對運動系統疾病的病因分析、病理診斷、治療方案選擇及療效評定等具有重要意義［1］。既往國內外研究多集中于足底平均峰力值、接觸面積、沖量等［2-5］，通過步行時支撐期各階段時相可了解支撐期足動力學和功能特征，分析運動損傷病因，以及步態是否異常，為足或膝部疾病的病因分析、病程衍變、療效評價提供參考［6］。雖然基于步行和跑步時支撐期足底壓力各階段時相的研究已有報道，但有待深入。Blanc等［6］采用足底貼附的若干傳感器研究了步行時相特征，但傳感器數目太少，貼附傳感器也影響足和地接觸，且未研究步行時時空參數的可靠性和左右側差異。隨著高采樣率（>400 Hz）壓力板等先進儀器的應用［7］，對足底壓力時空參數的研究更嚴謹。目前常用的足底壓力分析方法是將足底按解剖區域分為6～11個不同區域，稱為馬賽克法（masking）［2-5］。馬賽克法雖實用價值較大，但會丟失足底壓力分布的一些重要信息，且難以比較不同足。最近Keijsers等［8］開發了更先進的足底壓力標準化分析方法，能分析所有足底區域，確保信息全面而不丟失，使比較不同對象、時間、狀態下足底壓力的研究更為合理［9］。但目前尚無比較步行時左右側足底壓力支撐期各階段時相參數的報道，而且應用上述足底壓力標準化方法分析支撐期足底壓力特征有待明確。本研究通過測量健康女大學生步行時的動態足底壓力，分析步行時足底支撐期各階段時相參數左右側的差異及重測信度，為臨床診斷、康復評定、矯形處方和運動訓練等提供參考依據。

1 對象和方法

1.1 對象

采用隨機抽樣的方式抽取北京大學醫學部2006級右利手女大學生32人。受試者年齡20～23歲，體重（53.4±8.3）kg，身高（161.5±5.3）cm。

所有受試者經詢問無糖尿病史，未接受過專業體育訓練，無足部畸形、異常步態和嚴重足部創傷史，測試期間足踝關節活動正常。本研究得到北京大學第三醫院倫理委員會批準。受試者了解研究目的和風險后，簽署知情同意書，在RSscan中國運動生物力學實驗室進行足底壓力測試。

1.2 實驗程序

受試者以自選速度在footscan?公司壓力測力板（RSscan 公司，2×0.4米，16384個感受器）上裸足步行。壓力板放在30米跑道中間。測試前受試者先熱身并熟悉裸足步行程序，然后以自選適合的速度進行測試。若某次測試時非足跟部先著地或者受試者步行速度與其正常步行速度均值相差10%以上，該次測試視為無效，要求受試者重測。每側足取5次有效測試數據進行分析。根據足底壓力變化［7］，將步態支撐期分為足跟觸地（first foot contact，FFC）、前足觸地（first metatarsal contact，FMC）、前后足支撐（forefoot flat，FFF）、足跟離地（heel off，HO）、足尖離地（last foot contact，LFC）5個時刻，以及足跟觸地階段（initial contact phase，ICP）、前足觸地階段（forefoot contact phase，FFCP）、全足支撐階段（foot flat phase，FFP）和前足蹬離階段（forefoot push off phase，FFPOP）4個階段（圖1）。

采用由Keijsers等［8］提出的足底壓力標準化方法分析：先將每個足進行縮放和旋轉，然后對每個傳感器的足底壓力與全足足底壓力進行標準化。因為膝內收力矩第一峰值和踝外翻力矩峰值均發生在支撐期的前半部分［10］，所以選擇左右側足－地接觸時間（total contact time，TCT）、支撐期四個階段的時間分別占支撐期的百分比值以及足跟觸地（ICP）和前足觸地（FFCP）兩個階段內足跟內側和外側足底壓力作為本研究的參數。

1.3 統計學分析

圖1 步態支撐期分為5個時刻和4個階段

采用 SPSS 15.0（SPSS Inc.，Chicago，USA）進行統計分析。分別計算左右側上述參數組內相關系數（ICC）［11］，評估5次測試間的信度。計算每個參數的均值和標準差。選取雙側顯著性水平α=0.05，采用配對t檢驗或Wilcoxon符號秩和檢驗來統計分析各參數左右側差異。

2 結果

所有參數均呈正態分布。左右側足－地接觸時間、支撐期各階段參數、足跟觸地和前足觸地兩個階段內足跟內側和外側足底壓力的差異均無統計學意義（表1），足－地接觸時間、ICP、FFCP、FFP、FFPOP、足跟觸地和前足觸地兩個階段內足跟內側和外側足底壓力P值分別為0.791、0.603、0.961、0.846、0.529、0.304、0.678。足－地接觸時間及其支撐期四個階段足跟觸地階段等特征參數的ICC均大于0.76。

表1 步行時足－地接觸時間、支撐期各階段參數、足跟觸地和前足觸地兩個階段足跟內側和外側足底壓力左右側比較（n = 32 ,）

左側 右側足－地接觸時間（ms） 618.3±51.7 617.8±50.9足跟觸地階段（%） 8.66±1.98 8.54±2.03前足觸地階段（%） 9.30±6.31 9.25±6.19全足支撐階段（%） 39.13±8.46 38.89±7.19前足蹬離階段（%） 42.91±6.11 43.30±5.62足跟內側足底壓力（N/cm2） 1157.57±358.32 1240.25±391.48足跟外側足底壓力（N/cm2） 1055.35±306.18 1050.45±290.61

表2 步行時足－地接觸時間、支撐期各階段參數、足跟觸地和前足觸地兩個階段足跟內側和外側足底壓力的組內相關系數（ICC）（n=32，5次測試）

3 討論

雖有研究［12］認為：正常青年人行走過程中左右足平均峰力值、接觸面積、沖量等參數存在不同程度差異。但步態常被看作是雙側對稱［10］，跨步周期、支撐期時間、步頻等參數已被證實左右兩側無明顯差異［6］。本研究結果表明，步行時左右側足－地接觸時間、支撐期四個階段、足跟觸地和前足觸地兩個階段內的足跟內側和外側足底壓力的差異均無統計學意義。這將為臨床診斷、康復評定、矯形處方和運動訓練等實際應用提供比較依據。但有必要進一步擴大受試者數量，提高對動態足底壓力參數的臨床理解。

本實驗結果顯示，足跟觸地、前足觸地、全足支撐和前足蹬離4個階段分別約占支撐期的8.6%、9.2%、39%、43%。Blanc等［6］在每側足底將4個傳感器直接貼于有關的解剖區域，結果是步行時支撐期4個階段分別約為8.8%、29.1%、25.3%、36%。兩個研究結果有較大差異，其可能原因有：① 測試儀器不同：Blanc所用傳感器太少且貼附的傳感器影響足底壓力測量結果；本研究采用的footscan?公司壓力測力板有16384個感受器，而且不影響足和地接觸；② 受試者不同，他們的研究對象是16～63歲歐洲人種，而且男性和女性均有；本研究對象均為中國青年女性醫學生；③ 步行速度有差異，其雙側的足－地接觸時間（total contact time）在670 ms左右，而本研究中足－地接觸時間約為618 ms。

組內相關系數（ICC）可反映重復測量資料不同測試時觀察值間的相關關系，ICC值介于0～1之間，低于0.4表示信度較差，大于0.75表示信度良好［11］。本研究結果表明，足－地接觸時間、支撐期四個階段足跟觸地階段以及足跟內側和外側足底壓力等參數的ICC均大于0.76，表明上述參數在五次測試中的可信度良好。

4 總結

步行時4個階段的時間分布以及足跟觸地和前足觸地兩個階段內的足跟內側和外側足底壓力等參數重測信度良好，左右側對稱。

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