裸足与着鞋下跑步生物力学及损伤特征的研究现状

研究已证实跑步有很多益处,包括增强心血管机能,促进身体和心理健康。但是,有太多的损伤与跑步相关,在当今裸足跑或者是穿"裸足"鞋跑步的流行趋势下,总结了大量高水平研究论文,其目的是通过运动学测量,能量消耗和生物力学来比较穿鞋和裸足跑步者的相似处和差异性,深入探究跑步步态学,并为因跑步导致肌肉骨骼损伤的病人了解跑步生物力学原理并制定合理训练计划。

“裸足”运动方式对下肢生物力学功能调整的研究进展

足部作为人体动力链与外界环境接触的始端,形态的变化与功能的表现紧密相关。通过对即刻与短期裸足运动干预以及长期裸足运动人群的足部形态和运动学、动力学、肌肉活动度等生物力学特征进行系统总结归纳,旨在从生物力学角度揭示裸足运动的本质特征,探究形态与功能的关联。研究发现,习惯着鞋人群在短期裸足步行及跑步运动干预时,均表现出小步长、高步频的时空参数特征。短期裸足步行及跑步后足触地角度减小,踝关节跖屈增大,膝关节屈曲程度增大等运动学特征与习惯裸足人群的运动学特征相似。对习惯着鞋人群进行短期裸足步行及跑步干预时,比习惯裸足人群在着地期的冲击峰值及垂直负荷增长率均呈现降低。长期使用不合脚鞋具可改变足形和功能,如足部肌群横截面积减小,足前掌宽度及接触面积降低,拇指外翻及削弱绞盘功能等。被抑制的足部功能或许是习惯着鞋人群损伤风险较大的原因,而开展裸足运动时需综合考量足形态与功能,循序渐进,以实现足部功能训练,提高运动表现。

穿不同鞋与裸足对羽毛球蹬地动作下肢及跖趾关节运动协调特征的影响

目的探讨穿着不同鞋和裸足对羽毛球典型蹬跨步动作蹬地时腿下肢和跖趾关节运动协调的影响,为羽毛球运动的科学训练和专用鞋的选择及研发提供理论基础。方法选取优秀男子羽毛球运动员作为研究对象,穿着某品牌羽毛球成品鞋、某款羽毛球样品鞋和裸足作为不同鞋条件,并以羽毛球典型蹬跨步作为测试动作。利用Vicon运动捕捉系统和高速摄像仪同步采集下肢蹬地过程中髋、膝、踝和跖趾关节的运动学及协调特征。结果(1)在蹬地阶段,穿着两款羽毛球专项鞋时下肢各关节的运动学表现并无显著性差异,但相比裸足,两款鞋均在一定程度上增加踝、跖趾关节的角速度,并显著减低各关节角速度到达峰值的时间;(2)下肢运动协调特征方面,3种足鞋条件均表现为在相近时间内下肢髋、膝、踝和跖趾关节由近及远依次加速蹬伸。结论穿着运动鞋具备更好的蹬伸动力来源,能增加蹬伸的速度和效果,有利于提高运动表现;羽毛球蹬伸动作协调性的表现形式倾向于顺序性与同步性的合理组合,建议应针对性地加强踝、跖趾等末端关节的速度和力量训练。

裸足跑生物力学特征研究述评

对国内外关于裸足跑生物力学特征研究进行了综述,概括了裸足跑与穿鞋跑在运动学、动力学、生理学等方面的生物力学特征差异。与穿鞋跑相比,裸足跑更多地采用前足着地、更短的步长、更快步频的行进方式,这种模式能大大降低地面的碰撞冲击峰、加载率;裸足跑能更多地利用好足部的本体感觉,从而可能增强足的力量及行进中的稳定性;裸足跑并不比穿鞋跑拥有更低的损伤率,当前没有权威性的证据显示行进中较高运动损伤率是由于巨大、反复的撞碰力所致,故影响裸足或穿鞋跑损伤率的方式和模式有待于进一步探讨;裸足比穿鞋跑更经济这已被实验所证明,而几乎每个长跑项目的世界纪录保持者都是前足着地的跑步者,故建议将裸足跑作为一种交叉训练方式纳入我国长距离项目运动员和教练员的训练计划中,这对改进运动员的着地方式是有益的。

裸足跑时人体下肢运动学和肌电特征的变化

通过红外光高速运动捕捉测试系统和表面肌电测试系统,分析12名后足着地方式的穿鞋跑步爱好者在最初进行裸足跑时下肢运动学和肌电的变化,探究裸足跑对人体运动特征的影响及其可能机制,以及穿鞋跑转变为裸足跑适应过程的相关问题,为跑步爱好者和运动员选择适合自身的跑步锻炼方式提供理论依据。结果表明:(1)从穿鞋跑转变为裸足跑后的30 min时间内,人体下肢步态发生了明显变化,髋关节处于较伸的状态,踝关节处于较跖屈的状态,而足着地方式仍为后足着地的跑步方式;(2)裸足跑时,胫骨前肌、腓肠肌外侧头和股二头肌的肌电平均振幅均明显减小,人体已经开始形成神经——肌肉的适应性变化;(3)从穿鞋跑转变为裸足跑是一个循序渐进的过程,30 min的裸足跑练习对于原本习惯穿鞋跑的跑者适应并转变为裸足跑是不够的,跑者需要更长的时间来适应裸足跑。建议今后针对裸足跑时人体步态特征变化的研究应进行更长时间的跟踪测试。

裸足跑下肢损伤的生物力学研究进展

运用文献资料检索和归纳与演绎等方法,以裸足跑与运动损伤为研究对象,从裸足跑的生物力学特征,裸足跑对降低损伤风险的作用和机制,以及裸足跑步者下肢损伤的发生和预防等角度,综述了国内外在该领域的研究进展,以期为今后针对裸足跑的进一步研究提供参考。结果表明,目前没有研究可以确切的证实裸足跑与损伤预防有相关性。裸足跑的研究应尽可能在真实环境中进行,以证实裸足跑的方式是否比穿鞋跑更有利于损伤的预防。跑步者欲从穿鞋跑转变为裸足跑,应逐渐增加裸足跑或穿赤足鞋的跑步时间,以适应裸足跑的运动方式,避免损伤的发生。

基于高速荧光透视成像探究裸足与着鞋对跑步时距上和距下关节在体运动学的影响

目的:采用国内首套高速双平面荧光透视成像系统(dual fluoroscopic imagingsystem,DFIS)独立量化裸足与着鞋跑时距上和距下关节的在体六自由度(6 degree of freedom,6DOF)运动学。方法:选取12名健康男性跑者,通过计算机断层扫描获取踝中立位影像学数据,构建踝关节模型并建立距上、距下关节局部坐标系。利用DFIS采集受试者在裸足与着鞋条件下后跟着地时(3 m/s±5%跑速)的荧光成像,并通过3D-2D图像配准技术获取距上、距下关节的6DOF运动学特征。采用配对样本t检验比较2种条件下距上和距下2个关节的6DOF参数。结果:相比裸足,着鞋跑显著降低了支撑中期距上关节的峰值跖/背屈角度与整个支撑期的屈伸活动度(P<0.05);显著增加了支撑中期距下关节的峰值背屈与峰值外翻角度(P<0.05);在整个支撑期3个平动方向(内外、前后、上下)上的运动学特征无显著性差异。结论:上述发现有效弥补了现阶段采用传统测量技术只能获取单一踝关节运动学结果的缺陷;而着鞋跑显著增加了距下关节的外翻,未来研究可进一步探究距下关节外翻与跑步损伤之间的关联;同时,着鞋对踝运动的影响在距上和距下关节处的不同则强调了采用DFIS捕捉独立关节运动的重要性。

着鞋与裸足对跑步时第1跖趾关节的在体运动学影响

目的:采用高速双平面荧光透视成像系统(DFIS)探究着鞋与裸足条件下跑步时整个支撑阶段第1跖趾关节在体六自由度(6DOF)运动学差异。方法:招募15名健康男性跑者,通过计算机断层扫描技术重建第1跖趾关节三维骨骼模型,并建立局部坐标系。利用DFIS采集受试者着鞋与裸足下后跟着地时(跑速:3±5%m/s)的荧光成像,通过2D-3D配准技术获取第1跖趾关节支撑期6DOF运动学特征,并采用配对样本t检验比较。结果:相比裸足,着鞋1)降低了支撑期第1跖趾关节峰值内移、后移和上移活动(P<0.05);2)降低了最小、最大伸展角度和屈伸活动范围(P<0.05);3)增加了第1跖趾关节最小内收角度(P<0.05)。结论:着鞋限制了跑步支撑期第1跖趾关节屈伸运动并增加了水平面内收角度,提示着鞋可能会影响其蹬伸效果并增加拇外翻发生的风险。

裸足跑功能适应性的生物力学研究

遴选健康男大学生12人进行穿鞋跑与裸足跑测试，测试时间1h，每隔10min进行数据采集，并在每10min内对受试者进行主观疲劳感受的问询。结果表明：穿鞋跑与裸足跑在足掌接触时间上差异不大；裸足跑在前30min内人体舒适度较大，30-60min内对受试者损伤较大。相对于裸足跑，穿鞋跑时抓地能力较差。因此，在进行中小强度的训练时，可以适当选择裸足跑方式。建议在鞋的设计上，要平衡好抓地力与舒适度之间的关系。

针刺推拿配合裸足矫形器治疗脑瘫足外翻患儿102例

脑性瘫痪（（cerebral palsy）简称脑瘫，指在出生前、出生时或出生后的1个月内各种原因导致脑损害而出现的中枢性运动障碍。脑瘫是造成儿童残疾的主要疾病之一，随着产科技术、围产医学、新生儿医学的发展，脑瘫的发病率并无减少的趋势，而足外翻是脑瘫患儿常见的伴随症状，足外翻常常导致扁平足，足弓塌陷，导致足部着地不在一个水平面上，严重影响患儿的粗大运动发展，甚至可以导致终生残疾，所以如何在早期发现、早期诊断、早期治疗足外翻，就成为摆在康复医生面前的重要课题。

不同速度下裸足与穿鞋跑时下肢运动学分析

研究目的:实验着重从运动学角度出发对裸足与穿鞋两种状态下,以不同速度在跑台上跑步时支撑时相肢膝关节角度和踝关节角度变化进行分析。研究方法:6名普通男性大学生在跑台上,分别以7.5km/h、10km/h、12.5km/h3个速度在裸足与穿鞋两种情况下进行实验。使用高速摄像机拍摄其跑步过程,得到下肢环节运动学参数计算关节角度,并探究其变化规律。研究结果和结论:穿鞋时支撑时相时间大于裸足时;不论裸足还是穿鞋,着地角度、膝关节角度和踝关节角度等指标上存在明显变化。

日本幼儿园的“裸足保育”

在国内,老师和家长一般绝不允许孩子光着脚到处跑,其理由是担心孩子不小心把脚划破,或者寒气从脚底传至体内,导致孩子生病、感冒。在日本,无论是家长还是幼儿园都会鼓励幼儿赤脚走路,幼儿园里,经常可见到成群结队的孩子,赤着脚,绕着操场或沿着走廊嬉戏玩耍,这就是20多年前就已兴起、现已风靡日本的"裸足保育"。为了顺利开展"裸足保育",幼儿园会专门设置一些沙地或木质地板甚至斜坡为孩子创造光脚走路的条件。在日本,有一家幼儿园被称为"马拉松幼儿园",因为这所幼儿园的教育理念很简单——就是"跑"。

自然速度裸足跑足底压力特征与慢跑鞋设计研究

目的:以探索自然速度裸足跑单步足支撑时间与负荷结构的部位分布规律为基础,并依据功能设计2要素(位置选择与频率设置)的特征研究慢跑鞋能量回输功能设计的策略与方法。方法:研究主要利用RSscan系统对91名大学生自然速度裸足跑进行了足底压力测试。首先采用独立样本T检验、单因素方差分析与卡方构成比检验等方法分析自然速度裸足跑足支撑的时间与负荷特征,然后利用聚类分析与判别分析对慢跑鞋设计进行了量化研究。结果:自然速度裸足跑单步支撑时间先短后长、负荷空间分布不均集中作用于后足与前足,但时间与负荷分布均无性别差异;大众慢跑鞋后跟与前掌回弹频率的类别设计具有小中大频3类确定标准,个体慢跑鞋类别选择具有确定方法。结论:1)自然速度裸足跑个体单步足支撑先快后慢、节奏鲜明,负荷集中作用于后跟与前掌,但节奏与负荷均无性别差异。2)获得了小中大频3类大众慢跑鞋频率设计标准,并给出了个体慢跑鞋类别选择标准与方法。3)提出了有利于能量回输的个性化专业慢跑鞋设计思路与策略。

我国土壤裸肉足虫8种新纪录

土壤裸肉足虫(soil Sarcodina)生活在土层和土表凋落物中,是土壤动物群落中的组成部份,对研究土壤生物区系和群落结构有一定意义。其主要特征是衣膜薄,身体变形,难以制成永久性标本,分类鉴定主要依据活体观察。国内研究工作尚少。从中国科学院上海昆虫研究所提供的浙江天目山土壤样品中,培养。

中国裸瘦足蝇属两新种(双翅目:瘦足蝇科)(英文)

记述中国瘦足蝇科裸瘦足蝇属Cliobata Enderlein 2新种:浅褐裸瘦足蝇Cliobata ecruis sp. nov.和周氏裸瘦足蝇Cliobata choui sp. nov.。浅褐裸瘦足蝇的鉴别特征为体浅褐色,胸部褐色具黄色斑;翅近端部具宽的透明带;生殖叉褐色,其臂部几乎与基部等长,臂基部中央具新月形凹陷。周氏裸瘦足蝇的鉴别特征为体黑色;翅近端部透明带窄;生殖叉黑褐色,其臂部长于基部,臂基部中央具半圆形凹陷。新种模式标本保存在中国农业大学昆虫博物馆。

着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响

目的探讨穿鞋和裸足跑在不同触地方式下对足部受力特征的影响。方法利用Medilogic鞋垫式足底压力测试系统和Kistler三维测力台采集12名健康男性受试者在着鞋与裸足情况下分别进行后跟触地与前掌触地慢跑(3 m/s)时的受力特征,包括地面反作用力、冲击力峰值、最大负载率、足底压力峰值以及冲量。结果 (1)后跟触地时,穿着运动鞋可以显著降低最大负载率,并且延缓冲击力峰值出现的时间。前掌触地时,穿鞋时的最大蹬地力量要显著大于裸足;(2)不同触地方式对于足底各区域压力峰值参数的影响相较于着鞋条件更多,主要表现为两种触地方式之间对于足中区和足后区足底压力峰值和出现时间的差异。结论不同触地方式对慢跑时的足部受力影响更为显著。穿鞋后跟触地跑能降低冲击负荷,而裸足前掌触地跑则会使足底压力过度集中于足前部,提示慢跑时无论采用何种触地方式均可以通过选择合理的运动鞋来减小足部受力。

不同外源性生物力学手段对原地纵跳时足底的力学影响

通过采用足部不同外源性生物力学手段,即穿着两种不同防震功效的运动鞋与裸足状态下对原地纵跳时足底压强分布区域特征、MMP(meanmaximumpressure)平均最大压强值特征、MVP(meanvaluepressure)平均压强值特征、纵跳落地缓冲压力值变化的时间差异性、X轴与Y轴向压力的合力特征的比较研究,探究运动鞋的不同防震系统设计在人体进行原地纵跳时,对足底的缓震功效的形成机制,从而指导设计运动鞋,并且在一定程度上加强人们对防震运动鞋的认识。

基于足部形态特征的跑步生物力学分析

目的:旨在分析习惯着鞋跑步者与习惯裸足跑步者跑步的运动学和动力学特征,并结合习惯着鞋跑步者内收的大脚趾与习惯裸足跑步者外展的大脚趾的足部形态差异进行功能分析。方法:18名习惯裸足跑步者与20名习惯着鞋跑步者参与跑步测试(控制速度3.0±0.2m/s)。Vicon三维红外运动分析系统用于收集两组受试者跑步测试时下肢的运动学数据;Kistler三维测力台用于收集受试者跑步过程中右腿的地面反作用力;Novel Pedar-X鞋垫式足底压力测量系统用于获得足部特定解剖区域的足底压力(峰值压强,接触面积及压强-时间积分)数据,重点探究两组受试者外展及内收的大脚趾跑步时的功能。结果:由于两组受试者跑步时落地方式的差异,两组受试者在落地时踝关节屈伸的角度存在较为显著的差异。习惯着鞋跑步者跑步时垂直负荷增长率高于习惯裸足跑步者,这与下肢及足部常见损伤相联系。习惯裸足跑步者跑步时,足部前掌区的峰值压强和压力-时间积分高于习惯着鞋跑步者,习惯着鞋跑步者大脚趾区由于鞋底的支撑作用表现出较大的峰值压强及压强-时间积分,相应的前足内外侧的峰值压强和压强-时间积分也明显低于习惯裸足跑步者。结合两组受试者在踝关节冠状面内的角度变化,习惯裸足跑步者蹬离地面时外翻角度高于习惯着鞋跑步者。结论:习惯着鞋跑步者跑步时足部蹬离阶段大脚趾由于鞋底支撑作用能够降低聚集于前足的负荷,减少足部筋膜炎、跖骨疲劳性骨折的风险;针对脚趾蹬地时抓地弹射机能的训练能够提高跑步的运动表现。

跑鞋类型对走跑过程中足底压力分布的影响

采用鞋垫式足底压力测试系统对15名女性受试者进行动态足底压力测试。针对行走和慢跑2种状态下受试者穿着极简跑鞋和普通慢跑鞋时前掌、中足和后跟区域足底峰值压强、压强时间积分、接触面积、支撑时间进行对比。结果显示：穿着极简跑鞋和普通慢跑鞋相比，行走和慢跑2种状态下，尽管前者后跟峰值压强均小于后者（P〈0．05），但前者中足峰值压强、中足压强时间积分、前掌接触面积等均大于后者（P〈0．05）。与穿着普通慢跑鞋相比，穿着极简跑鞋时，会增大中足区域峰值压强，长期穿着还容易导致足部的不适，因此，跑步者应该避免长时间穿着极简跑鞋。

极简鞋对后跟着地跑者足踝生物力学的影响

探讨极简鞋对无穿着极简鞋经验的习惯性后跟着地跑者跑步时足踝生物力学的即刻影响。采用Vicon三维运动捕捉系统、Kistler三维测力台同步采集10名男性跑者在三种着鞋类型下(裸足、极简鞋、普通跑鞋),跑步时踝关节的运动学和动力学数据。与裸足跑相比,穿着极简鞋跑步时的平均负载率和峰值负载率均显著减小;与穿普通跑鞋相比,穿着极简鞋跑步时的着地时刻足倾角显著减小,着地时刻踝关节内翻角度和支撑期踝关节最大内翻角度显著增大,平均负载率、峰值负载率和跟腱力峰值显著增大。习惯性后跟着地跑者即刻穿着极简鞋跑步时,与裸足状态相比,在不改变裸足跑步着地模式的同时会给足部提供一定的保护;与穿着普通跑鞋相比,会增大胫骨应力性骨折、跟腱损伤等过用性损伤以及踝关节扭伤发生的风险。