徐苗苗 李靜先 王琳

1上海體育學院運動科學學院（200438）

2渥太華大學健康學院人體運動科學系

在現(xiàn)代女性的日常工作和生活中，穿高跟鞋是一種常見現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋的女性具有較強的異性吸引力[1]，且隨著鞋跟高度的增加，異性更樂意為之提供幫助[2]。然而，長時間穿著高跟鞋會引起行動不便及足部疼痛[3]。研究證明，較平底鞋，穿高跟鞋容易引起急性損傷[3-5]。美國足科協(xié)會一項調查稱，在2002～2012年10年間，國家電子損傷監(jiān)測中心數據顯示，共發(fā)生了3294例高跟鞋損傷患者，占所有損傷案例的0.0732%，其中，年輕女性損傷率較高，最容易發(fā)生的損傷類型為足、踝處的扭傷和拉傷[5]。澳大利亞維多利亞市一項調查稱，在2006～2010年4年間，穿著高跟鞋引起損傷的案例有240例。其中，踝關節(jié)是損傷多發(fā)部位[3]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，長期穿著高跟鞋易引起骨骼肌肉系統(tǒng)的慢性損傷。穿高跟鞋增大了腰屈肌及豎棘肌活動時間，進而導致腰肌勞損和下腰痛問題[6，7]，同時導致膝彎曲角度及膝關節(jié)內側的壓力增大，進而引發(fā)膝關節(jié)退行性病變[8]。在穿高跟鞋行走時，踝關節(jié)外旋和跖屈增大，踝關節(jié)外側韌帶松弛，增加了踝關節(jié)扭傷的風險[9]。研究表明，長期穿高跟鞋還與足弓塌陷[10]，骨量下降等存在高相關性[11]。因此從健康角度出發(fā)，有必要使人們了解穿著高跟鞋對人體的潛在危害，指導其正確穿著高跟鞋，以避免急性和慢性損傷的發(fā)生。此外，穿著高跟鞋行走而出現(xiàn)的潛在性危害與其下肢運動生物力學變化有著密切的關系[12]。

因此，本文通過總結國內外關于穿著高跟鞋走路對人體下肢生物力學特征影響的研究，探討穿著高跟鞋行走時，人體的步態(tài)、平衡和姿勢調控機制，進而為女性正確穿著高跟鞋和制鞋者設計更加安全舒適的高跟鞋提供建議。

1 高跟鞋的分類

1.1 按高度分類

根據鞋跟高度，可以將高跟鞋分為3類：低跟（3.0～4.0 cm）、中跟（4.0～7.0 cm）和高跟（7.0～10.0 cm ）[7，13-17]。中跟在舒適度方面優(yōu)于高跟。研究發(fā)現(xiàn)，穿4 cm中跟走路時，足底壓力和壓力中心（center of pressure，COP）的活動范圍與穿平底鞋相比沒有顯著差異；但穿10 cm高跟走路時，COP活動范圍顯著增加[13]，第1跖骨頭處的負載率顯著增加，第5跖骨頭處的負載率顯著減小，這容易引發(fā)拇外翻等足部疾病[18]。

1.2 按鞋跟粗細分類

根據鞋跟底面積，可以將高跟鞋分為2類：細跟（1.2×1.2 cm左右）和粗跟（2.2×3.5 cm左右）[19，20]。鞋跟底面積影響足底壓力分布。有研究發(fā)現(xiàn)，與粗跟相比，穿細跟走路或慢跑時，會顯著增大前腳掌以及大拇腳趾處的壓力[19]。此外，鞋跟底面積會影響COP活動范圍。有研究發(fā)現(xiàn)，穿細跟高跟鞋走路，增加了COP的變化范圍，使COP向足內側和足后方向偏移，導致足中部和足后部足底壓力和接觸面積增加，這樣是為了增加支撐面積。穿高跟鞋引起的COP活動范圍變化，可能會增加關節(jié)力矩和肌肉活動，而長期的關節(jié)肌肉緊張可能會引起下肢關節(jié)肌肉的勞損[19，20]。因此，如果工作要求穿高跟鞋，應優(yōu)先選擇粗跟中跟鞋，以減小足部不適，保持身體平衡。

2 高跟鞋對步態(tài)的影響

步態(tài)是指人體步行時的姿態(tài)，人體通過髖、膝、踝、足趾的一系列連續(xù)活動，使身體沿著一定方向移動。步行是周期性動作，一個步態(tài)周期可分為支撐時相和擺動時相。當一側下肢進入支撐時相，另側下肢尚未離地，兩下肢同時負重稱為雙支撐期，支撐時相的其他時間為單支撐期[21]。人體在行走過程中，單支撐時相占步態(tài)周期的比例越高，表明人體下肢肌肉活動性越強；反之，如果雙支撐時相步態(tài)周期的比例增加，說明下肢肌肉的活動性下降[22]。研究發(fā)現(xiàn)，與平底鞋相比，穿著高跟鞋改變了正常走路的時空參數，如增加了雙支撐時間，減小了步速、步長和步寬[23，24]。這種減小步長，延長雙支撐時間是一種為達到身體平衡的自我調節(jié)策略[23]。

2.1 穿高跟鞋對髖關節(jié)生物力學的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時，在矢狀面內，骨盆前傾[25]。也有研究認為，穿8 cm以下高跟鞋走路時，髖關節(jié)的前屈角度沒有發(fā)生顯著變化[26]。在額狀面內，髖關節(jié)的最大外展力矩增加[27]，而Kerrigan等[8]沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。在水平面內，繞著垂直軸，髖有輕微內旋[25]。髖關節(jié)處引起的生物力學變化較少，沒有膝踝關節(jié)顯著。

2.2 穿高跟鞋對膝關節(jié)生物力學的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時，在矢狀面內，膝關節(jié)屈曲[28]，并且隨著鞋跟高度增加，彎曲角度增加[14]。研究發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋引起身體質心（center of mass，COM）向前上方移動，膝關節(jié)屈曲是維持身體平衡的代償機制[25]。而屈膝使髕韌帶處于緊張狀態(tài)，這增加了股髕關節(jié)和股脛關節(jié)的壓力，易導致膝關節(jié)疼痛和關節(jié)退行性變化[29]，與高跟鞋相比，穿中跟鞋可減少股髕關節(jié)處的壓力[30]。此外，膝關節(jié)保持屈曲位，使膝關節(jié)活動范圍也顯著減小[31]，下肢關節(jié)僵硬度（joint stiffness）增加[32]，而經歷過關節(jié)整形手術的患者步態(tài)中，同樣存在關節(jié)活動范圍減小的現(xiàn)象[33]。這說明穿高跟鞋走路，步態(tài)受到限制，而穿中跟鞋可緩解這 種 步 態(tài) 限 制[15，31，34]。穿高跟 鞋 走 路 時 ，身體質量（weight of body）壓在膝關節(jié)內側，使膝關節(jié)內側關節(jié)腔壓力增大。額狀面內，膝關節(jié)內翻力矩增加[27，35]，導致其外側的肌肉活動代償性增加，進一步導致股脛關節(jié)壓力增加[29]。此外，動物實驗研究還發(fā)現(xiàn)，膝關節(jié)內翻力矩增大會導致其內側腔功能退化[36]。膝骨關節(jié)炎發(fā)生的部位在內側腔多于外側，女性發(fā)病率是男性的兩倍，并且容易雙側發(fā)病[37]。穿高跟鞋走路時，在水平面內，繞著垂直軸，膝關節(jié)有輕微內旋[25]。從健康角度出發(fā)，建議女性應盡量減少穿高跟鞋的次數。

2.3 穿高跟鞋對踝關節(jié)生物力學的影響

與裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路時，在矢狀面內，踝關節(jié)跖屈[28]，其正?；顒臃秶鶾15]和峰值跖屈力矩減小[35，38]。Simonsen 等[35]認為，踝關節(jié)跖屈位，小腿三頭肌肌束長度和跟腱力臂縮短，地面反作用力的矢量更加靠近踝關節(jié)中心，減少了對跖屈力矩的需求。隨著鞋跟高度增加，在額狀面內，踝關節(jié)外翻力矩增加[27]，這會增大膝關節(jié)內側壓力。在水平面內，繞著垂直軸，踝關節(jié)有輕微內旋[25]，使踝關節(jié)位置不正，距下關節(jié)活動度減少[34]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，踝關節(jié)跖屈和外旋力矩增加，這一變化也會加大膝關節(jié)內側負載[27]。因此長期穿著高跟鞋，尤其是鞋跟較高的高跟鞋，可能會增加膝內側關節(jié)退行性變化的風險。此外，經常穿高跟鞋的人踝關節(jié)跖屈力矩和外旋力矩增加，背屈和內旋減少。因此，經常穿高跟鞋的人可能在踝關節(jié)內翻方向存在一定的功能障礙，研究建議經常穿著高跟鞋的人（每周6次以上，每次5小時以上走路）應當在踝關節(jié)背屈和內旋方向做一些深度的踝關節(jié)牽拉運動，以提高踝關節(jié)穩(wěn)定性[39]。

3 高跟鞋對平衡能力的影響

人體在站立或行走時，為了防止跌倒，通過神經肌肉系統(tǒng)協(xié)調來控制身體平衡。當外部環(huán)境發(fā)生改變時，比如穿鞋高度增加、負重等，會使身體不穩(wěn)定性增加。研究發(fā)現(xiàn)，與穿平底鞋相比，穿高跟鞋行走時，身體質心（center of mass，COM）活動范圍在垂直方向上的運動顯著增加[40]，提示穿高跟鞋導致了身體的不平衡，影響了人體的姿勢控制穩(wěn)定性，增加跌倒的風險。研究證明，鞋跟高度和穿鞋經歷對身體平衡控制均有一定程度的影響[24，41]。

3.1 鞋跟高度對平衡的影響

隨高跟鞋高度增加，人體平衡能力降低。當穿著鞋跟高度＞4.5 mm時，矢狀面內的靜態(tài)平衡開始受到損失[6]。研究發(fā)現(xiàn)，相對于穿平底鞋，年輕女性穿著7 cm高跟鞋進行睜眼或閉眼站立靜態(tài)平衡測試時，COP擺動距離的變異顯著增加，尤其閉眼測試時，COP在內外方向的擺動幅度顯著增大，表明高跟鞋對靜態(tài)平衡能力產生影響[42]。Hapsari等[41]對高跟鞋穿著者進行兩項站立平衡測試，其一，穩(wěn)定極限測試（limit of stability，LOS），要求受試者在雙腳不動的情況下，完成不同方向的軀干擺動任務，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，身體重心（center of gravity，COG）變化速度減慢，說明身體移動速度較慢，姿勢控制能力下降；其二，對高跟鞋穿著者進行感覺組織測試（sensory organisation test，SOT），同樣要求受試者雙腳不動，靜止站立，由測力臺系統(tǒng)計算平衡得分，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，平衡得分下降。在同一研究中，Hapsari等[41]同時對高跟鞋穿著者進行兩項功能活動測試，其一，功能觸碰測試（functional reach，F(xiàn)R），要求受試者雙腳不動，使受試者單手水平向前伸觸，記錄觸及到的最大距離，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，觸及長度變短；其二，站起走（timed up and go，TUG）測試，記錄站起走實驗完成時間，發(fā)現(xiàn)隨著鞋跟高度增加，完成TUG測試的時間延長。此外，Chien等[43]進行穿高跟鞋跨越障礙物走路測試（crossing obstacle walking，CRW），檢驗不同鞋跟高度對人體動態(tài)平衡的影響，結果發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，當跨越障礙物時，足到障礙物的距離減小，可能會導致跌倒風險增加。總之，以上研究結果表明，隨鞋跟高度增加，人體平衡能力和功能活動能力下降。

3.2 穿鞋經歷對平衡的影響

長期穿著高跟鞋，對女性平衡控制能力存在一定影響。根據穿著高跟鞋的頻率，可以分為習慣性穿著高跟鞋者和不經常穿著高跟鞋者。通常，將習慣性穿著高跟鞋者定義為：至少1年內，每周穿著高跟鞋次數在2次以上，每天穿著時間在8小時以上；將不經常穿著高跟鞋者定義為：每月穿著高跟鞋次數不超過2次，穿著史在2年以下[19，20]。有研究發(fā)現(xiàn)，經常穿著高跟鞋的人，COM 和 COP的活動范圍較小[24]，說明長期穿著高跟鞋的女性平衡控制能力提高，尤其是在前后方向上的平衡能力改善顯著。Hapsari等[41]研究發(fā)現(xiàn)，經常穿著高跟鞋的人，向前方向的平衡控制能力優(yōu)于不常穿高跟鞋的人，并且在前后方向的可控制的活動范圍大于不常穿高跟鞋的人。但Xiong等[44]認為，長期穿著高跟鞋不會提高整體平衡能力，僅在前后方向平衡方面有優(yōu)勢，但當鞋跟高度大于7 cm時，前后方向的平衡控制優(yōu)勢消失。此外，研究認為，不經常穿高跟鞋者主要通過屈膝和踝關節(jié)背屈來調整身體重心的變化，而經常穿高跟鞋者通過屈頸[28]、屈髖、伸膝和踝外翻[45]來調整身體重心的變化。

4 穿高跟鞋的神經肌肉調控機制

人類的運動系統(tǒng)非常靈活，神經肌肉不斷協(xié)調配合，即使在非常不利的條件下，也能避免跌倒，并能進行運動。穿高跟鞋走路時，踝關節(jié)處于跖屈位，十分不穩(wěn)定。膝關節(jié)彎曲同時伴隨股四頭肌肌電活動增強[35，46]，這有利于代償踝關節(jié)背屈減少及緩沖沖擊力[14，35]。穿高跟鞋走路會增加小腿肌肉做功。于亞光等[47]發(fā)現(xiàn)，穿高跟鞋走路時，腓腸肌和比目魚肌的肌電活動頻率最為活躍。也有研究認為，穿高跟鞋增加了比目魚肌、脛骨前肌、腓腸肌內側和腓骨長肌的肌肉活動度，表明踝關節(jié)周圍的肌肉發(fā)生了共激活，這會減少踝關節(jié)活動范圍，使踝關節(jié)變得僵硬，目的是為了穩(wěn)定踝關節(jié)[35，38，44]。

4.1 鞋跟高度影響肌肉活動

Hapsari等[41]發(fā)現(xiàn)，隨著鞋跟高度增加，腓腸肌內側頭、腓腸肌外側頭、股外側肌和脛骨前肌的緊張度增大。在7cm時，最活躍的肌肉是腓腸肌內側頭和外側頭；10 cm時，最活躍的肌肉是脛骨前肌和股外側肌。而且，隨著穿鞋高度增加，豎脊肌、頸部肌肉肌電增強[48]。這提示鞋跟增高，軀干和下肢肌肉活動增加，可能增加軀干和小腿肌肉勞損的風險。

4.2 高跟鞋穿著經歷影響肌肉活動

有研究認為，經常穿高跟鞋的人整體肌肉做功較低，主要集中在腓腸肌內側[44]。Hapsari等[41]研究發(fā)現(xiàn)，習慣穿高跟鞋的人主要通過增加腓腸肌內側頭的緊張度來調節(jié)身體姿勢；而不習慣穿高跟鞋者主要通過增加股外側肌、脛骨前肌、豎棘肌的緊張度來維持身體平衡，其腓腸肌內側頭處的最大等張收縮較小。這說明經常穿高跟鞋的人更善于協(xié)調肌肉做功，采用了一種更加經濟舒適的身體調節(jié)姿勢控制身體平衡，而不經常穿高跟鞋的人則全身緊張。但是，長期穿高跟鞋使腓腸肌內側頭肌束收縮縮短，跟腱被拉長、變硬，導致踝關節(jié)活動范圍減小[38]。跟腱肥大是對小腿三頭肌肌力增大的適應現(xiàn)象[50]。長期穿著同一雙鞋也會使局部受力部位處于高應力狀態(tài)，容易加快肌肉勞損[50]。因此，應當有針對性選擇不同低粗跟高跟鞋輪替穿著。

5 小結與建議

總體而言，穿著高跟鞋站立或運動時，鞋跟高度、粗細及穿著經歷將影響人體步態(tài)、平衡和姿勢控制。長期穿著高跟鞋使關節(jié)活動度降低，軀干和下肢肌肉緊張度增加，從而增加了關節(jié)疼痛和肌肉勞損的風險。而穿著鞋跟較高、較細的高跟鞋會增加大拇趾以及前腳掌處的壓力和COP的活動范圍，增加足部不適和跌倒風險。因此從舒適和健康角度出發(fā)，建議女性平時少穿高跟鞋，如果由于工作要求或出席場合需要，應選擇穿著5 cm左右的粗跟高跟鞋。由于長期穿同一雙高跟鞋，局部受力部位長期處在高應力狀態(tài)，更容易引起肌肉勞損，因此，應當有針對性選擇不同低粗跟高跟鞋輪替穿著。此外，建議鞋類廠商設計生產粗跟的中等高度的鞋，以滿足女性對鞋類舒適健康方面的需求。