青年女性穿著高跟鞋的生物力學研究

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2014）03-000-02

摘 要 本研究分析了青年女性穿著高跟鞋的日常功用及其生物力學特征，揭示女性高跟鞋狀態下的步態特征及運動損傷的生物力學機理，以及由于穿著高跟鞋不當而造成的運動損傷等。穿著高跟鞋行走狀態下的步態特征，主要表現為隨著鞋跟高度的增加，足底壓力也隨之重新分配，即足后掌壓力減小、足前掌壓力增大。運動損傷研究發現，穿著高跟鞋不僅可以引發多種足部疾病，還可引發腰酸背痛、骨關節炎、疲勞性骨折等。

關鍵詞 足 高跟鞋 扁平足 步態特征

人體站立和行走的地面差異很大，從柔軟、平坦和光滑到堅硬、凹凸和粘滯的都有，所以足的結構通常需要適應多種動作和生存環境的需要；此外，人體的足部穿的鞋也各有不同，從赤腳到平底鞋、再到各種時尚的高跟鞋等。由于鞋的材料的差異、鞋跟高度的變化等的不同，足部在不同環境條件下運動時的受力情況也大不相同。

一、高跟鞋及其對足的影響

穿高跟鞋行走時，由于鞋跟高度增高使得下肢肌肉的活動趨向有所下降，從而在行走中表現為雙支撐時相占步態周期比例上升，相應的單支撐時相占步態周期的比例下降。穿高跟鞋行走以及運動時導致單支撐時相縮短的主要原因是脛骨前肌退讓性收縮力的減弱，而小腿三頭肌和腓腸肌功能減弱使雙支撐時相占步態周期的比例明顯上升。

二、高跟鞋的日常功用及其生物力學特征

（一）高跟鞋的日常功用

日常生活中我們到處可以見到穿著高跟鞋的女性，穿著高跟鞋一直是世界各地女性追求美的一種方式。在行走過程中腳后跟的抬高，它使腳背高高拱起，讓腳部顯得更加纖瘦、小巧，大腿、小腿、腳踝的肌肉能夠緊繃，腿部線條形成優美的曲線，同時重心前移，胸部前挺，臀部肌肉緊縮，身體自然挺拔。高跟鞋在無形中給女性帶來了美感，但同時也給女性帶來了身體上的損害，這已經成為女性身心健康不可忽視重點問題。

在日常生活中，雖然穿高跟鞋發生嚴重的損傷不適很常見，且對身體有潛在的致病作用，但是女性基于愛美之心和工作需要仍然會選擇穿高跟鞋。但是，女性穿著高跟鞋增添了人體的美感，身高變長的同時使人們覺得腿部的線條更加優美。從生理角度分析，由于腳后跟抬高，改變了從下肢上傳的沖力方向，腰部前凸增加，能減輕走、跑、跳等對脊髓和顱腦的震蕩，這是對健康有利的。

（二）高跟鞋的生物力學特征

當今對穿著高跟鞋步態的研究主要為鞋跟高度對人體步態的影響。女性穿著高跟鞋狀態下的生物力學研究引起了學界的廣泛重視，以及由于穿著高跟鞋而造成運動損傷等。

1.足底壓力

女性穿著高跟鞋腳后跟在提踵狀態下，足弓結構本身所具備的“拱橋效應”的保護功能大大降低。足底的壓力分布特征也與全足著地不同，女性提踵狀態下第一跖縱弓MRI成像顯示，軟骨、腱膜、綜合骨、足底肌等各種材料的特性，通過實測足底壓力分布變化值、有限元分析軟件建模計算得出提踵步態時期各個階段的第一跖縱弓應力，發現楔骨、距舟關節、第一跖骨和腱膜等處出現相對較高的應力值，從力學角度解釋了由于足部提踵動作引發的足部病變部位。

通過對10名健康女性行走時穿不同高度的高跟鞋的足底壓力進行了測量，發現隨鞋跟高度的不斷增加足底的沖擊力、前腳掌中部的壓力均呈現升高的趨勢。許多科學家在研究女性穿不同跟高的高跟鞋行走時的足底壓力研究表明，女性穿高跟鞋在行走狀態時，前腳掌的負重時間和下肢的支撐期與裸足行走時有一定延長[3]。

2.步態特征

高跟鞋狀態的步態特征表現為，鞋跟高度增加將使足底壓力重新分配，即足后掌壓力減小、足前掌壓力增大。在行走過程中為了彌補女性穿上高跟鞋后的重心前移，人體軀干會主動后仰，下肢各關節及步態參數也會發生相應變化[1]。

青年女性穿高跟鞋步態容易導致足病發生，高跟鞋步態的動力學研究分別從時間參數、空間參數、時空參數三個方面分析了高跟鞋對女性身體的影響。女性穿高跟鞋行走時的步態較裸足或穿球鞋行走時步態周期變長、步速變慢、步長變短、單支撐時相占支撐時相比例低，重心起伏幅度變大，說明青年女性穿高跟鞋行走使下肢肌肉運動機能減弱。

女性穿高跟鞋行走時，足前掌的負重時間與雙足支撐時相均比裸足行走時有延長，但這種變化跟鞋跟高度并沒有直接聯系。第一、二跖骨負重比例升高，也與鞋跟的高度不存在相關性，但第五跖骨的壓力峰值卻與鞋跟呈現高度相關性。

三、運動損傷

高跟鞋雖可將女性的身段襯托得挺拔，但它的設計本身不符合足部結構和運動的生物力學原理，高跟鞋改變了足底的壓力分布，高跟鞋對于女性健康存在顯而易見的危害性，已引起廣泛的生物力學、醫學病理學等的關注。長時間穿高跟鞋容易導致各種高跟鞋疾病，如拇指囊腫、拇指外翻和模式神經瘤等。

鞋跟的不斷增高對人體健康產生了不利影響，也改變了人體力學的性質。鞋跟高于4cm的承重設計破壞了人體正常的解剖學結構和生物力學平衡，引發了生理病變及解剖學上的改變，高跟鞋對人體的運動生理產生了巨大影響。

腰背疼痛。當女性穿上高跟鞋后，骨盆前傾、重力線前移。為了保持身體穩定，女性勢必采取挺胸、翹臀、腰后伸等姿勢重新建立平衡，成熟女性曲線美得以展現的同時，由于過度的腰后伸使腰背肌收縮繃緊，腰椎小關節剪切應力增加，關節囊處于緊張狀態。長期下去，腰背肌、關節囊及小關節易發生勞損，產生腰背痛。此外，穿著高跟鞋致使足底受力增加、下肢不得力，站立和行走都不能隨心所欲，整個身體的反應、協同能力下降，也容易誘發腰扭傷。扭傷時肌肉、韌帶發生程度不等的撕裂和微量出血，可表現為急性腰痛。

應力性骨折。應力性骨折又稱疲勞性骨折，是指由于內在或外在的微小創傷反復作用于骨，超過了骨組織的自身調節能力，最終造成完全或不完全骨折。近幾年來，女性出現應力性骨折的報道逐漸增多，統計顯示男女應力性骨折的比例為（3.5～10：1），這一方面與女性的體型有關（大骨盆、髖內翻、膝外翻、身材矮小及步幅?。?，骨密度較低，另一方面也與女性經常穿高跟鞋有關[2]。

人體正常站立在地面上時，雙足部承受壓力的情況基本相同[3]，足底各部位承受的壓力在分布上，從大到小依次為：足跟大于第二跖骨大于第一跖骨大于第三-五跖骨大于足弓大于第一趾骨大于第二跖骨大于第三-五趾骨。穿高跟鞋時不合理的壓力分布變化又導致了跖骨的應力性骨折。

骨關節炎。日前，美國科學家[4]提出警告，喜歡穿高跟鞋的女性，未來可能讓自己陷入退化性膝關節炎的折磨中。哈佛醫學院的研究小組所發表的調查研究指出[5]： 對于膝關節造成的壓力，無論是寬跟高跟鞋還是細跟高跟鞋都是相同的，這種壓力使膝蓋軟骨進行磨損，長期磨損會逐漸衍生為疲勞性骨關節炎[6]。

伴隨高跟鞋狀態下生物力學研究的深入，研究方法由以往的步態研究擴展到現在的肌電學研究、影像學研究及結構力學研究[7]；研究內容已從原來的足部開始擴展到上肢及全身，研究內容更加豐富[8]。預計高跟鞋狀態下的生物力學研究趨勢是：對不同跟高進行高敏度研究可用來量化高跟鞋的生物力學影響。高跟鞋對下肢乃至全身骨骼肌肉系統影響的生物力學研究。人的行走過程是一個很復雜的生物過程，足部除在行走過程中受到地面給予的反沖力外，還受到地面的摩擦力。在鞋的設計中，將反沖力轉化為摩擦力也將是鞋底設計的一個重要內容。

參考文獻：

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