洪友廉 王琳 周继和 李静先

1 成都体育学院运动医学系（成都 610041） 2 香港中文大学体育运动科学系3 School of Human Kinetics，University of Ottawa，Ottawa，Canada 4 天津体育学院健康与运动科学系

跑步是最普遍的运动之一［1］。跑鞋是跑步时的重要装备。对跑鞋的生物力学研究指出，跑鞋的不同设计，例如鞋底后跟厚度、鞋垫材料、鞋帮高度等影响后足运动［2-5］、足底的压力分布［6-9］以及鞋的舒适度［2，9-12］。这些参数已广泛作为运动鞋的评价指标。

鞋带装置是运动鞋设计中的重要一环并引起许多研发人员的注意。Frey认为鞋带可以使鞋更贴脚，可以使鞋对足面的作用力均匀分布。然而，至今并无证据支持这一说法［13］。Hagen和Henning［14-16］令受试者穿同一跑鞋，但使用不同的鞋带孔并凭自己的感觉将鞋带系成松、一般和紧三种程度，观察其对足底压力分布、足底冲击的减缓和后足控制的影响。结果发现不同系鞋带方式对鞋－脚配合有显著影响，其中紧绑鞋带使鞋的贴脚效果较好。近年来，国内外众多制鞋厂商试图设计新型的不用鞋带的运动鞋。此类运动鞋采用中国传统布鞋的紧鞋方式，即松紧鞋舌取代鞋带。但该设计在运动生物力学上的合理性尚未得到论证。本研究通过比较松紧鞋舌式跑鞋与有鞋带跑鞋在跑步时在主观舒适度、足底压力分布和后足运动参数等方面的区别，为运动者正确选择跑鞋提供参考。本研究的无效假设是采用松紧鞋舌和采用一般鞋带的跑鞋在主观舒适性、足底压力和后足内外翻控制上无区别。

1 对象与方法

1.1 受试者

15位业余跑步爱好者应邀参加本研究作为受试者。所有受试者跑步时均脚跟先落地，鞋码为欧码41；均无神经肌肉、前庭和视觉系统疾病。受试者均为男性，以排除在跑步生物力学上的性别差异。测试前，通过踢球的方法判断受试者的优势脚，所有受试者均为右利。本测试所有受试者均已知情并自愿参加本测试。

1.2 测试跑鞋

由专业运动鞋厂制造两款样板跑鞋。两款鞋仅在紧鞋方式上有区别：一款为普通鞋带，另一款是松紧鞋舌。每位参加者均得到两款鞋各一双。正式实验时，受试者按自己的习惯掌握鞋带的松紧度。松紧鞋舌式跑鞋的松紧度由受试者根据足背围度自动调整。测试过程中，随机安排受试者穿着两款跑鞋进行测试，以避免跑鞋测试次序对实验结果产生影响。

1.3 测试程序

1.3.1 主观舒适度测试

采用一份经检验证实可靠的问卷（视觉评价量表）评价受试者穿着跑鞋的舒适感［5，12］。主观舒适度量表引自加拿大科学家的研究，包括9个问题：Q1总体舒适，Q2后跟缓冲，Q3前脚掌缓冲，Q4内－外方向上的控制，Q5足弓高度，Q6后跟鞋帮的贴脚，Q7后跟的宽度，Q8鞋前脚的宽度，Q9鞋的长度［12］。要求受试者根据自己的主观感受，在一条10厘米长的横线上（“0”代表最不舒适；“10”代表最舒适）划一条竖线表示自己对该项目的主观舒适感觉程度。实验在田径场跑道上进行。在穿着每双测试鞋跑步之前，受试者均穿着对比鞋完成相同的运动，保证测试前受试者足部主观舒适度处于同样水平。对比鞋是由实验室提供的统一的标准跑鞋。受试者穿着每一双测试鞋采用自感舒适的速度跑完450米后填写舒适性问卷。

1.3.2 后足内、外翻运动测试

在活动跑台正后方固定一台摄像机（9800，JVC Inc.，Japan），以200 Hz之频率拍摄跑步者后足的动作。为便于实验后自动解析录像画面，根据文献以及美国测试与材料学会批准的用于研究鞋对后足运动控制的标准测试方法［2，17，18］，在受试者的利侧腿上固定4个反光球。第1个球位于跟腱上踝关节上方4 cm，第2个位于膝关节后侧中点和第一个球连线的中点位置，第3个位于鞋后跟鞋帮中线上跟腱的附着点，第4个位于鞋后跟鞋帮的中线上鞋底的上部。第1和第2个球之连线与第3和第4个球之连线的夹角为足跟相对小腿的内翻和外翻角度（以下简称为后足角度）。为抵消受试者个体后足角度的解剖学差异，我们测量了所有受试者在标准姿势下的后足角度。标准姿势为正常站立，足跟分开5 cm，两脚外翻7°［17］。将每位受试者在标准姿势下的后足角度作为参考值以修订正式跑步测试中得到的后足角度。测量标准姿势下的后足角度后，受试者在活动跑台上跑3分钟（速度3.8 m/s），拍摄最后30秒的优势腿的10个落地动作。采用运动分析系统（APAS，Ariel Dynamics Inc.，USA）处理录像图像以计算后足角度。修订后的正值反映足跟相对于小腿的内翻，负值反映足跟相对于小腿的外翻。采用后足落地角、后足最大外翻角、后足角变化范围（即后足最大内翻角减最大外翻角的绝对值）3个参数评价后足运动。

1.3.3 足底压力测试

采用鞋垫测力系统（Novel Pedar System，Germany）测量受试者在跑步时利侧腿的足底压力。采样频率为100 Hz。受试者以3.3 m/s的速度在跑台上跑2分钟，分析优势腿10个成功步态的足底压力。测试中，每个鞋垫均根据足的解剖特点划分成9个区域，即M1足跟内侧，M2足跟外侧，M3足弓内侧，M4足弓外侧，M5第1跖趾关节，M6第2和第3跖趾关节，M7第4和第5跖趾关节，M8大拇趾，M9其他脚趾。此分法在许多已报道的研究中广泛采用［19，20］。测试指标包括每一区域的最大压强和接触面积。

1.4 统计学分析

所有参数均表示为平均数（ ）和标准差（s）。采用SPSS 12.0统计学软件进行配对样本t检验，验证两款鞋是否存在差异。显著性差异水平为P < 0.05。

2 结果

2.1 主观舒适度测试

表1显示，在主观舒适度测试中，有鞋带跑鞋的前脚掌缓冲、后鞋跟帮贴脚、后跟宽度、鞋前脚宽度和鞋长度等方面的舒适度得分明显好于松紧鞋舌跑鞋，有统计学意义。

表1 有鞋带跑鞋和松紧鞋舌跑鞋主观舒适度评价比较

2.2 后足运动测试

图1显示，与有鞋带跑鞋相比，松紧鞋舌跑鞋的后足最大外翻角较大（P < 0.05），后足落地角和后足角变化范围无明显差异。

2.3 足底压力测试

图2显示，在足底压力测试中，松紧鞋舌跑鞋足底分区中的第4和第5跖趾关节分区足底最大压强较有鞋带跑鞋增加（P < 0.05）。两款跑鞋其它分区的足底最大压强无明显差异。两种跑鞋足底各分区的触地面积无明显差异。

3 讨论

Frey推测可通过调整鞋带松紧使鞋适应脚型，帮助跑步者获得更好的舒适度［13］。本研究中，跑鞋舒适度问卷结果显示，有鞋带跑鞋的一些主观舒适度评分明显好于松紧鞋舌跑鞋，此结果支持Frey的假设。在舒适度评分中，采用松紧鞋舌跑鞋在前脚掌缓冲上得分较低。有研究认为，跑步中足底压强分布影响跑步者主观舒适度评价［11，21］。较高的足底压强降低足底主观舒适度［22］。一些研究将足底压力测试系统用于研究不同跑鞋的足底缓冲［6，23，24］。本研究中，松紧鞋舌跑鞋在第4和第5跖趾关节分区足底压强较有鞋带跑鞋高，这会降低其在前脚掌缓冲上的主观舒适度。与有鞋带跑鞋相比，松紧鞋舌跑鞋在后鞋跟帮贴脚、后跟宽度、鞋前脚宽度和鞋长度等方面的主观舒适度评分较低。在整体主观舒适度评价上，两款鞋之间虽无显著性差异，但有鞋带跑鞋得分有高于松紧鞋舌跑鞋的趋势（P = 0.074），表明穿着松紧鞋舌跑鞋降低了跑步者的主观舒适度。

本研究中，松紧鞋舌跑鞋在第4和第5跖趾关节分区足底压强高于有鞋带跑鞋。Hagen和Henning［15］曾报道过类似结果，在他们的研究中，受试者穿着鞋带系成不同松紧程度（松、一般和紧）的跑鞋跑步，鞋带较松跑鞋的足底压强最高，鞋带较紧跑鞋在足底中足外侧区压强较低。较高的足底压强增加长距离跑步运动中足部产生过劳性损伤的危险性。此外，过度足外翻（Excessive pronation）也是造成下肢运动损伤的重要因素之一［25］。Sandrey等发现鞋带的特殊绑法可有效控制足球运动员正常跑动时的过度足外翻［26］。一些研究者猜想，穿着鞋带较松的跑鞋跑步时，跑步者足外翻角度可能较大［15］。而相关研究未证实这一假设。本研究中，松紧鞋舌跑鞋足外翻角度大于有鞋带跑鞋，可证实上述假设，鞋带帮助足跟与鞋后跟部分贴合，更好控制后足运动。如果跑步者穿着松紧鞋舌式跑鞋跑步，可能增加损伤几率。

合脚的运动鞋帮助防止运动损伤和增加跑步中的舒适度［27-29］。如Avramakis等研究发现，鞋筒和鞋底高度影响足和踝侧向运动的能力，而鞋帮影响足外翻［30］。本研究中，松紧鞋舌式跑鞋较有鞋带跑鞋有较低的主观舒适度评分、较大的足外翻角度和较高的足底压力，考虑跑步中运动损伤的相关因素，松紧鞋舌设计并不适合跑鞋。有鞋带跑鞋较松紧鞋舌跑鞋能更好控制上述因素，可帮助防止运动损伤。

4 总结

鞋带可帮助跑鞋获得更好的合脚性，有利于跑步者的脚在鞋内的固定，增加穿着运动鞋的主观舒适度，防止跑步中的过度足外翻以及降低足底压力。松紧鞋舌式设计并不适合于跑鞋。

［1］Van Mechelen W. Running injuries： A review of the epidemiological literature. Sports Med，1992，14（5）：320-335.

［2］Cheung RTH，Ng GYF. Eff cacy of motion control shoes for reducing excessive rearfoot motion in fatigued runners. Phys Ther Sport，2007，8（2）：75-81.

［3］Dewit B，Declercq D， Lenoir M. The effect of varying midsole hardness on impact forces and foot motion during foot contact in running. J Appl Biomech，1995，11（4）：395-406.

［4］Hamill J，Bates BT，Holt KG. Timing of lower extremity joint actions during treadmill running. Med Sci Sports Exerc，1992，24（7）：807-813.

［5］Kersting UG，Brüggemann GP. Midsole material-related force control during heel-toe running. Res Sports Med，2006，14（1）：1-17.

［6］Dixon SJ. Use of pressure insoles to compare in-shoe loading for modern running shoes. Ergonomics，2008，51（10）：1503-1514.

［7］Henning EM，Milani TL. In-shoe pressure distribution for. running in various types of footwear. J Appl Biomech，1995，11（3）：299-310.

［8］Verdejo R，Mills NJ. Heel-shoe interactions and the durability of EVA foam running-shoe midsoles. J Biomech，2004，37（9）：1379-1386.

［9］Chiu MC，Wang MJ. Professional footwear evaluation for clinical nurses. Appl Ergon，2007，38（2）：133-141.

［10］Hong WH，Lee YH，Chen HC，et al. Inf uence of heel height and shoe insert on comfort perception and biomechanical performance of young female adults during walking. Foot Ankle Int，2005，26（12）：1042-1048.

［11］Milani TL，Hennig EM，Lafortune MA. Perceptual and biomechanical variables for running in identical shoe constructions with varying midsole hardness. Clin Biomech，1997，12（5）：294-300.

［12］Mündermann A，Stefanyshyn DJ，Nigg BM. Relationship between footwear comfort of shoe inserts and anthropometric and sensory factors. Med Sci Sports Exerc，2001，33（11）：1939-1945.

［13］Frey C. Foot health and shoewear for women. Clin Orthop Relat Res，2000，372：32-44.

［14］Hagen M，Henning EM. The inf uence of different shoe lacing conditions on plantar pressure distribution，shock attenuation and rearfoot motion in running. Clin Biomech，2008，23（5）：673 -674.

［15］Hagen M，Henning EM. Effect of different shoe-lacing patterns on the biomechanics of running shoes. J Sports Sci，2009，27（3）： 267-275.

［16］Hagen M，Henning EM. Effects of different shoe-Lacing patterns on dorsal pressure distribution during running and perceived comfort. Res Sports Med，2010，18（3）：176-187.

［17］ASTM F1833-97，Standard Test Method for Comparison of Rearfoot Motion Control Properties of Running Shoes. 2006，West Conshohocken：American Society for Testing and Materials.

［18］Clarke TE，Frederick EC，Hamill CL. The effects of shoe design parameters on rearfoot control in running. Med Sci Sports Exerc，1983，15（5）：376-381.

［19］Burnf eld JM，Few CD，Mohamed OS，et al. The inf uence of walking speed and footwear on plantar pressures in older adults. Clin Biomech，2004，19（1）：78-84.

［20］Mao DW，Li JX，Hong Y. Plantar pressure distribution during Tai Chi exercise. Arch Phys Med Rehabil，2006，87（6）：814-820.

［21］Chen H，Nigg BM，Hulliger M，et al. Inf uence of sensory input on plantar pressure distribution. Clin Biomech，1995，10（5）：271-274.

［22］Jordan C，Bartlett R. Pressure distribution and perceived comfort in casual footwear. Gait Posture，1995，3（4）：215-216.

［23］Clinghan R，Arnold GP，Drew TS，et al. Do you get value for money when you buy an expensive pair of running shoes? Br J Sports Med，2008，42（3）：189-193.

［24］Wegener C，Burns J，Penkala S. Effect of neutralcushioned running shoes on plantar pressure loading and comfort in athletes with cavus feet： a crossover randomized controlled trial. Am J Sports Med，2008，36（11）：2139-2146.

［25］Hintermann B，Nigg BM. Pronation in runners. Implications for injuries. Sports Med，1998，26（3）：169-176.

［26］Sandrey MA，Zebas CJ，Bast JD. Rear-foot motion in soccer players with excessive pronation under 4 experimental conditions. J Sport Rehabil，2001，10（2）：143-154.

［27］Mckenzie DC，Clement DB，Taunton JE. Running shoes，orthotics，and injuries. Sports Med，1985，2（5）：334-347.

［28］Riddle DL，Pulisic M，Pidcoe P，et al. Risk factors for plantar fasciitis： A matched case-control study. J Bone Joint Surg Am，2003，85A（5）：872-877.

［29］Taunton JE，Ryan MB，Clement DB，et al. A prospective study of running injuries：the Vancouver Sun Run“In Training ”clinics. Br J Sports Med，2003，37（3）：239-244.

［30］Avramakis E，Stakoff A，Stüssi E. Effect of shoe shaft and shoe sole height on the upper ankle joint in lateral movements in floorball（uni-hockey）. Sportverletz Sportschaden，2000，14（3）：98-106.