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正常中國成年人足底壓力分析

論文類別:醫藥學論文 > 醫學論文
論文作者: 王明鑫
上傳時間:2008-7-5 11:00:00

【摘要】 研究正常中國成年人足底壓力分布。[方法] 使用F-scan足底壓力分析系統收集100例誌願者站立、行走、慢跑、上、下楼梯的足底壓力分布數據,分析5種生理狀態的足底壓力分布,以及性別、身高、體重、體重指數、步速等因素對足底壓力分布的影響。[結果]正常中國成年人5種生理狀态的足底壓力分布各有特點,靜、動態差別顯著;四種动態方式中,以水平行走的步態最為稳定,步速加快和上、下樓導致步态不穩;性別對足底壓力分布的影響無顯著性意義,步速的影響則有顯著性意義,身高、體重、体重指數與足底壓力分布呈弱相關。[結論] 中国正常人的足底壓力分布具有獨特性,本實驗得出的數據可對臨床足底壓力分析工作提供參考。

【關鍵詞】 正常 中國人 F-scan 足底壓力 影響因素

     Abstract [Objective] To research the plantar pressure distribution of the normal Chinese adult [Method] The F-scan plantar pressure analysis system was used to collect plantar pressure distribution data of 100 volunteers who stand, walk, jog, go upstairs and downstairsThe plantar pressure distribution data of 5 kinds of physiological states, as well as influence of sex, height, body weight, body mass index and speed was analyzed [Result] There’s different characteristic between 5 kinds of states of the plantar pressure distribution in the Chinese normal adults There’s significant difference between static and dynamic In four dynamic motions, the gait of walk was stalest, and it became unstable if speed up and go upstairs or downstairs As for the influential factors of the plantar pressure distribution, there was non-significance of sex But the speed had the significance The height, the body weight, the BMI had weak correlation with the plantar pressure distribution [Conclusion] The plantar pressure distribution of normal Chinese adults has the distinctive quality The data obtained by this experiment, may provide the reference for the clinical plantar pressure analysis

  Key words:normal;Chinese;F-scan;plantar pressure;influential factor

  发達國家對正常人足底壓力的分析起步早,國際著名的足底压力分析儀均在大樣本調查的基础上建立了各自的數據庫。近20年來國內對此研究雖然也取得了不少成果,但總体上看,國內在此領域仍處於模仿國外研究對國人進行分析的探索階段。主要存在以下三個不足:某些学者使用的國產儀器難以得到廣泛承認;數據缺乏較大的樣本資料;研究的細致程度远不及國外[1]。因此,本实驗旨在使用國際廣泛承认的足底壓力分析儀對100例國人进行5種生理狀態的足底壓力分析。現報道如下。

  1材料與方法

  11一般資料100例健康誌願者,均無下肢病痛史。考慮到年齡對足底压力分布的影響,選擇20~30歲年齡段的健康成年人作為研究對象,因為他們是足病的少發人群。如表1:表1實验對象的基本情況(x-±s)男性女性總和年齡(歲)2469±1512348±1902413±179身高(cm)17324±58316244±49016824±764体重(kg)6883±6805250±6266127±1048人數505010012F-scan足底壓力分析系统本院的F-scan便攜式系統版本為Clinical 52 65。硬件包括平板式/鞋墊式傳感器、壓力轉換器、數據接收器、線纜等;軟件為基於Microsoft Windows(2000/XP)的壓力显示和分析軟件[2]。傳感器的厚度為018 mm,平板式傳感器(432 mm×368 mm)有2288個傳感單元,每只完整未修剪的鞋墊式傳感器有960個传感單元,呈矩陣式排列。

  13方法

  131實驗前的準備向受試者说明需註意的問題後,对其步態訓練,使其步態短期內达到實驗要求。再對F-scan系統進行調試和校準:(1)收集時間定為8秒,收集頻率為50幀/秒(慢跑為127幀/秒);(2)使用國際通用單位:长度為cm,重量為kg,壓力為kPa;(3)根據病人的體重進行校準。

  132足底壓力分區取母趾(H)、第2~3趾(T2、3)、第4~5趾(T4、5)、第1跖骨頭(M1)、第2跖骨頭(M2)、第3~4跖骨頭(M3、4)、第5跖骨頭(M5)、中足(M)、足跟(C)九個部位分析,如图1。

  133分析過程分别使用平板式/鞋墊式傳感器進行靜態(赤足立正姿勢站立)/動態(穿統一的鞋袜行走,慢跑,上、下樓梯)足底壓力測量,每個受試對象测量3次。行走和慢跑的空間为20 m長的直通道,分別以80~120和180~240步/ min的速度水平勻速直线行走和慢跑;上、下楼的樓道,每階的寬度足夠以便足底與地面完全接觸,以60~100步/ min勻速進行。

  14實驗測試指標靜態分析,測量九個部位的瞬间壓力(pressure, P) 和接觸面積(area, A),及峰值壓力(peak pressure,PP);動態分析,測量平均峰值壓力(averaging peak, AVG)和壓力中心(center of pressure, COF)運動轨跡,指標的意義如表2。由於使用的儀器不同,實驗方法、測試人群的選擇等存在差別,國内外許多學者[3~10]報道的數據差別較大,因此收集足底壓力數據後計算其百分比。表2測試指標描述指標名稱指標描述單位瞬間壓力(P)8秒鐘的收集時間內,取第一幀的足底壓力kPa接觸面積(A)第一幀瞬間雙足底面與平板的接觸面积cm2峰值壓力(PP)8秒鐘,各部位的最大壓力kPa平均峰值壓力(AVG) *8秒鐘,每個相的峰值壓力的总和/相的數目kPa壓力中心運動軌跡(COF)作用於傳感器上的壓力的中心,在一個步態周期內的動態变化* AVG為F-scan系統特有,是峰值壓力的優化表現形式。系統通常將8秒钟分為6個相,可將AVG理解為6個站立相的峰值压力的平均值。

  15 統計學分析用SPSS 130軟件包完成。數值變量取3次數據的平均值分析,分類變量(如COF)取最稳定的一次數據分析。正態分布數據以x-±s表示;非正態分布數據取自然对數,正態化後進行分析。兩組間比較采用配对t檢驗(如雙足間比较)或成組t檢驗(如性別的影響),多組間比較采用單因素方差分析;兩因素間相關性分析采用Pearson相關分析(如身高、體重的影響)。P值顯著性水準均為005。

  2結果

  由於數據量較大,限于篇幅本文僅以表格列出最後的實验結果,符號說明如下:P值<005記為*,P值<001為#。盡量配以统計圖描述。

  21靜態分析100例誌願者的瞬間/峰值壓力和百分比及接觸面積結果如表3和圖2。

  22動態分析

  221動態足各部位AVG和AVG%如表4和圖3。對4種运動方式及靜態足底峰值壓力進行LSD方差分析,結果見表4數據後的括号內標示符號,其中靜態與4種動态的9個部位差別均有非常顯著性意義(P值<001)。

  222壓力中心運動軌跡(COF)如表5和圖4。

  23影響因素關於四種动態方式,由於行走最具有代表性,故只選擇行走與各影響因素作為分析指標。

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  231性別對男、女性的足底壓力數據作成组t檢驗(雙側,α=005),結果如表6。表3靜態足瞬間/峰值壓力和百分比及接觸面積表5動态足COF組別COF行走足跟→中足→第1-2跖骨間、第2跖骨或第2-3跖骨間→母趾或第1-2趾骨間慢跑足跟→中足→第1-2跖骨间、第2跖骨或第2-3跖骨間→第1-2趾骨間上樓足跟→中足→第1-2跖骨間、第2跖骨→母趾或第1-2趾骨間或第2趾骨下樓足跟→中足→第1-2跖骨間→第1-2趾骨間表6各因素對足底压力的影響組別部位(P值)性別站立

  232身高、體重、體重指數将足底壓力與身高、體重、体重指數作Pearson相關分析,結果如表6。即使是正常人,由於體形不同,身高和體重的比例並不都在標准範圍。為解決這一問題,引入体重指數(body mass index, BMI),BMI=體重/身高2(kg/m2)。

  233步速结果如表5行走和慢跑的比较。

  3討論

  31靜態分析(1) 雙側足作配对t檢驗,僅第3~4跖骨頭峰值壓力差別有顯著性意義(P值<005)。(2)瞬間/峰值壓力分布結果為:足跟>第2跖骨頭>第3~4跖骨頭>第1跖骨頭>第5跖骨頭>母趾>中足>第2~3趾>第4~5趾。傳統觀點認為,由于足縱弓和橫弓的存在,足由足跟、第1和第5跖骨頭三點負重,但本實驗顯示第2~4跖骨頭足底壓力百分比均比第5跖骨頭大。經典的三點负重理論更多的考慮骨性結構,即使是靜態站立,足底壓力分布不仅僅是由骨性結構決定,还取決於軟組織的功能。(3)比較前、中、後足的負重百分比,由於足縱弓的生物力學作用,中足幾乎不負重,前足(足趾和跖骨頭)、后足分擔了足的負重功能,其中前足負重更大。這不僅是因為立正時身體稍前傾,足縱弓传遞重力、平衡負重的作用更應考慮。

  32動態分析

  321足底壓力(1)雙側足底大多數部位AVG差別無顯著性意義。(2)四種動態方式足底峰值壓力分布結果相似:母趾、第1~4跖骨頭、足跟負重大,第2~5趾、第5跖骨頭、中足負重小。这更是對經典三點負重理論的進一步補充。在5種不同的狀態(包括靜態站立)下,足底壓力分布會隨著骨與軟組織結構的功能变化發生細微的調整,以便適應不同的運動狀態和外部環境。(3)不同的運動方式足底壓力分布不同,行走、慢跑、上樓時前、中、後足的負重比例除前足有較小差別外,余無顯著性差異,只是上樓時中足負重明顯增加;下樓时後足負重明顯減小,向前足转移。可見水平行走步態最穩定,加快步速或上、下樓步態出現不稳定。非水平運動(上下樓)較水平运動步態更不穩定。說明人們在日常生活、運動中應尽可能養成良好的步態,预防足病的發生;在疾病的康復訓練中,應循序漸進的進行各運動方式的鍛炼。

  322壓力中心運動軌跡(COF)COF是评價步態穩定性極好的指標。行走COF最典型,加快步速出現偏差,非水平運動偏差更明顯,以下樓最不典型。更進一步證實了前文得出的結論。

  33靜、動態的比較(1)峰值压力:9個部位差別均有非常顯著性意義(P值<001),說明動態較靜態足底壓力明顯增大,這是因為靜態站立只有體重作用於足底,動態運動时除體重外還有人體動能做功产生的足底壓力。(2)跖骨頭:第1跖骨頭的峰值壓力百分比在站立時为1140%,行走和慢跑時增加為1351%和1842%;第3~5跖骨頭在站立時為2198%,行走和慢跑時減少為1707%和1892%。這表明內、外側縱弓既具有柔彈性,以便適應不同的運動狀態,又具有堅韌性,以便適於運動時重力的传遞,這兩種性質在內側縱弓表现的更好。(3)前、中、后足的比較:動態時负重的百分比前足明顯增加,後足減小,據此說明後足向前足負重的转移是人體緩沖重力、維持平衡的生理現象。

  34影響因素從實驗结果可看出,性別對足底壓力无顯著影響,身高、體重、體重指数與足底壓力呈弱相關[1]。比較行走和慢跑的數據,可看出加快步速使足底压力增大。這有助於解釋臨床中的某些問題,如女性足病的高發生率可能是由後天因素造成的;對身高、體重、體重指數的分析,有助於理解體形對足底壓力分布有一定程度的影響;對步速的分析有助於解釋从事高速運動的運動員下肢疾病发病率較高的原因。圖1足底壓力分區示意圖圖2 静態足底瞬間壓力圖2a/峰值壓力圖2b百分比圖3動態AVG%圖44種動態方式COF示意圖

4結論

  41主要結論(1)国內多名學者[3~6]報道了一系列中國正常人的足底壓力分布數據,各有其特點,充分證明國人的足底壓力分布具有獨特性。本實驗通過分析更多的運动方式和指標,來充實國人的數據庫,補充和修正傳統的观點,更好的解釋臨床問題、指導臨床治療和預防足病。(2)通过總結本實驗的經驗,可為今後正常人和足病患者的足底壓力分析提供方法學的參考。

  42不足與展望(1)100例的樣本含量與國外資料比较仍不夠大,期待更大的樣本;(2)測試人群的局限性:雖然選擇20~30歲年齡段能避開下肢疾病的高發人群,但對整個正常中國人群的代表性不強,需擴大年齡段進行分析;(3)某些分析項目不夠全面:如只分析了性別、身高、體重、步速,其他因素需進一步研究;(4)操作中選擇部位的精確性不夠可靠:对於解剖位點的選擇不夠準確是絕大多數足底壓力分析系統存在的問題,需探索更好的取點方法;(5)需要國內多家單位合作,进一步完善國人數據庫。

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