高跟鞋鞋跟高度對前掌受力影響分析

方婷婷

（際華三五一五皮革皮鞋有限公司，河南 漯河 462000）

高跟鞋是重要的鞋類品種，深受女性消費者的歡迎。隨著人們生活水平的提高，生活中穿高跟鞋的女士隨處可見。推算世界上約有25%的人受腳部疾病的困擾，大多由于穿著不合適的鞋子造成。隨著傳感技術(shù)壓力測量儀的發(fā)展，深入研究足底壓力分布成為現(xiàn)實。中外學(xué)者對高跟鞋引發(fā)壓力分布改變進行廣泛研究，運動醫(yī)學(xué)專家認為，常穿高跟鞋不利于足部健康，行走時未避免鞋子脫落通常利用前后兩端卡主鞋子，高跟鞋前后普遍設(shè)計為尖形，易產(chǎn)生拇指外翻現(xiàn)象。高跟鞋導(dǎo)致問題包括腰部酸痛等。研究發(fā)現(xiàn)穿高跟鞋女性腰痛不適癥狀占42%。本文研究女性穿著不同跟高鞋子行走前掌壓強變化，客觀評估高跟鞋前掌處的穩(wěn)定性，可以通過指導(dǎo)鞋楦前掌凸度改善，減小女性穿高跟鞋時扭傷概率。

1 高跟鞋行走足部壓力測量分析

人體足部有26 塊骨頭，基本功能具有承受體重吸收沖擊力。步行是人類運動行為特征，肌肉與關(guān)節(jié)相互協(xié)同運動，足部承受地面對人體反作用力。跑步運動時承受體重2～3 倍，跳躍運動承受地面反作用力達體重7 倍以上。如何保持人體足部健康成為運動生物力學(xué)研究人員關(guān)注的問題[1]。研究人體足部壓力分布特性可以反映行走中足底壓力結(jié)構(gòu)及身體姿態(tài)運動狀況?？色@得人體在各種運動狀態(tài)下力學(xué)參數(shù)。直接壓力掃描法根據(jù)圖像變化對測試結(jié)果判定，隨著測力臺發(fā)展的新測試系統(tǒng)提高對人體足部壓力測試精度，不能評定足-鞋受力情況，只能測定戰(zhàn)力步行壓力參數(shù)。

2 基于足部生物力學(xué)的高跟鞋鞋跟設(shè)計

研究表明成年人嫩腳病起因中64%由于穿鞋不當造成。鞋子是人體足部穿著物，與人體健康密切相關(guān)，具有重要的醫(yī)學(xué)功能[2]。不符合力學(xué)原理的鞋底設(shè)計成為影響人類健康的隱形殺手。日常生活中高跟鞋成為女性追求美的方式，現(xiàn)代社會有39%的女性每天穿高跟鞋，可以使腳步顯得小巧，形成優(yōu)美的腿部線條，身體自然挺拔。穿高跟鞋后足部壓力重新分配，長期穿高跟鞋會對人體健康產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致出現(xiàn)扁平足、應(yīng)力性骨折等人體損傷。

由于長期穿高跟鞋體重集中于腳掌部位，腳趾擠向鞋頭頂端，易引起腳趾損傷。腳前掌負荷加大使腿部肌肉緊張收縮引起足弓變形，下肢靜脈曲張產(chǎn)生腿部疾病。穿高跟鞋行走使長屈肌伸縮引起拇趾外展，加重鞋足部積壓易引發(fā)雞眼。研究指出穿高跟鞋與赤足行走時髖踝關(guān)節(jié)受力不同，長期穿高跟鞋行走必須由膝關(guān)節(jié)代償保持穩(wěn)定步態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)穿高跟鞋時間與甲真菌發(fā)病呈正相關(guān)關(guān)系。穿高跟鞋經(jīng)常爬樓梯女性膝關(guān)節(jié)負荷壓力為體重的3 倍，下樓梯增加7 倍。長期穿高跟鞋使骶骨向上前，兩下肢支撐體重壓力。孕婦往往腹壁懸垂腹易造成分娩困難[3]。

隨著生活水平的提高，消費者開始用審美目光挑選適合的鞋子，消費者需求變化要求鞋業(yè)設(shè)計者轉(zhuǎn)變觀念。研究采用足底壓力測試系統(tǒng)測量穿不同高跟鞋平地行走足底壓力參數(shù)，表明EVA 墊加入在步行中對足部支撐點進行保護。Grundy M 等研究發(fā)現(xiàn)鞋底硬度增加足前掌承重功能減弱，厚軟的鞋內(nèi)墊減小沖擊力緩解前腳掌疲勞。Channa 等人研究得出足弓部造型影響鞋底舒適性。也就建議在鞋底內(nèi)縱弓加鞋墊分擔壓力。研究表明鞋底材料厚度對性能影響不大，合理的EVA 可導(dǎo)致足底壓力分布變化，避免足底局部高壓強區(qū)產(chǎn)生[4]。

3 已有研究述評

青年女性處于生長發(fā)育階段，職業(yè)模特女性喜歡穿特殊高度的鞋子襯托優(yōu)美體型，但長期穿高跟鞋對女性下肢關(guān)節(jié)帶來損傷，國內(nèi)外研究人員對高跟鞋對足部健康影響進行廣泛研究。前期研究中青年女性穿不同高度鞋行走綜合測試分析較少，對女性行走步態(tài)參數(shù)，足底壓力的影響等有待完善補充[5]。本研究對青年女性穿不同高度鞋子在平地行走測試，通過對數(shù)據(jù)定量分析，為避免長時間穿高跟鞋運動引發(fā)摔倒，指導(dǎo)女性科學(xué)選擇適宜的鞋跟高度，關(guān)注保護自己足部健康提出生物力學(xué)研究數(shù)據(jù)。

4 高跟鞋鞋跟高度對腳前掌的影響

人體站立時身體軀干挺直前傾，重力線垂直通過兩側(cè)足踝等關(guān)節(jié)，增加鞋跟高度使身體前傾力度加大，為保持身體平衡胸腰部必須向后挺直，肌肉收縮導(dǎo)致身體疲勞。高跟鞋使身體大部分重量集中于個別部位，長期穿著會引發(fā)系列足部疾病，穿著高跟鞋破壞身體批評亨利，易造成膝關(guān)節(jié)炎等系列病變。隨著高跟鞋鞋跟高度增加，前掌受力加大，對足部產(chǎn)生不利影響。本文研究女性穿著不同跟高高跟鞋腳前掌中心位置壓力變化[6]。

實驗研究對象為10 名足部健康、腳型適合的穿36#鞋的女性，參與測試前24 h 未進行劇烈運動。根據(jù)實驗條件對觀測變量定義，足前掌是人足楔骨以前區(qū)域；高跟鞋跟高指鞋跟后跟最凸點到水平面垂直距離；前掌靜態(tài)壓力中心為靜立時前掌區(qū)域壓力峰值出現(xiàn)位置，高跟鞋前掌為鞋腰窩以下拐點以前區(qū)域。前掌動態(tài)穩(wěn)定性是與地面接觸面積不同導(dǎo)致處于穩(wěn)定不同。實驗采用平底鞋底厚度為2.0 cm，高跟鞋為牛皮材質(zhì)淺口單鞋，鞋跟為錐形。采用Pedar-X 壓力鞋墊系統(tǒng)弄，測試鞋墊由99 個矩形分布壓感器組成，可采用藍牙技術(shù)無線輸入測量數(shù)據(jù)，測量結(jié)果精確可信。實驗前告知志愿者流程，開啟鞋墊前掌部位傳感器，志愿者穿著不同跟高鞋子接受足底壓力分布動態(tài)測試。

實驗選取10 個樣本進行數(shù)據(jù)采集，靜立時測量12 s，實驗截取各項數(shù)據(jù)穩(wěn)定數(shù)據(jù)，分析靜態(tài)時壓力中心點位置變化，鞋墊系統(tǒng)中以縱軸值描述壓力中心位置。志愿者行走25 s 內(nèi)排除不穩(wěn)定數(shù)據(jù)，對樣本進行3 次測量求結(jié)果平均值。前掌壓力中心壓力值隨鞋跟高增高變大，跟高增加到8.0 cm 壓力值急劇增加。4.0 cm、8.0 cm 高跟鞋壓力中心點壓力均值為25.76 N、57.08 N。說明長期穿較高高跟鞋對人腳前掌損傷很大。足底壓力中心X 值隨鞋跟高度增加減小，2.0 cm、5.5 cm 高跟鞋X 軸坐標均值為42.79 mm、36.44 mm,前掌壓力中心向內(nèi)側(cè)移動明顯，6 位受試者出現(xiàn)壓力輕微向外移動現(xiàn)象。前掌壓力中心隨鞋跟高度增加向前移動，4.0 cm、8.0 cm 高跟鞋在Y軸平均值為163.46 mm、266.29 mm。前掌最大壓強隨鞋跟高度增加升高，6 人穿4.0 cm 高跟鞋出現(xiàn)壓力峰值降低現(xiàn)象。穿較高跟高高跟鞋測得數(shù)據(jù)中平底鞋、5.5 cm 高跟鞋壓力峰值均值為191.23 kPa、249.51 kPa，壓力峰值增加58.27 kPa,其余組壓力峰值相差不大。

隨著跟高增加前掌最大受力面積先增后減，平底鞋平均受力面積為32.37 cm2，穿著5.5 cm 跟高高跟鞋最大受力面積為33.71 cm2，8.0 cm 跟高高跟鞋最大受力面積29.86 cm2，穿4.0 cm 跟高高跟鞋受理分布均勻。實驗高跟鞋前掌形狀一致，可排除鞋子的影響。通過實驗表明前掌壓力中心值隨鞋跟高度增加，鞋跟高度超過5.5 cm 前掌壓力中心受壓值增加，鞋跟為4.0 cm 時壓強峰值較小。穿著4.0 cm 高跟鞋較為舒適，超過5.5 cm 跟高高跟鞋受力面積減小，設(shè)計鞋楦應(yīng)控制前掌凸度。

結(jié)語

中國女性身高較矮，很多女性鐘情于選擇跟高較高的高跟鞋，高跟鞋設(shè)計不符合人體運動力學(xué)原理，對女性健康造成危害。人們采取系列措施避免長期穿高跟鞋帶來的健康問題。研究表明隨著跟高增加前掌壓力中心點前移平穩(wěn)，穿著5.5 cm 以下跟高鞋子壓力值變化不大。穿著高度較高高跟鞋對人腳傷害明顯。試驗測得壓力中心位置，前掌壓力中心點在前移時向腳內(nèi)側(cè)移動。跟高在5.5 cm 以下前掌壓力中心向內(nèi)側(cè)移動明顯。6 名受試者前掌壓力中心出現(xiàn)向外移動現(xiàn)象。穿著8.0 cm 高跟鞋前掌壓力中心向內(nèi)側(cè)移動5.41 mm。隨鞋跟高度增加前掌壓力前移平穩(wěn)。實驗研究量化高跟鞋跟高對前掌靜態(tài)壓力影響，可以指導(dǎo)消費者選擇適合的鞋子。