霍洪峰1，付  均2，赵焕彬1，梁  玉1，丁立鹏2

1 河北师范大学体育学院，河北省石家庄市  050016；2 广东省黄村体育训练基地，广东省广州市  510630

霍洪峰★，男，1981年生，河北省馆陶县人，汉族，2008年河北师范大学毕业，硕士，实验师，主要从事运动生物力学方面的研究。

通讯作者：赵焕彬，博士，教授，河北师范大学体育学院，河北省石家庄市  050016
huanbinzhao@126.com

Longitudinal study of foot pressure and gait feature change in pregnancy women   

Huo Hong-feng1, Fu Jun2, Zhao Huan-bin1, Liang Yu1, Ding Li-peng2

1College of Physical Education, Hebei Normal University, Shijiazhuang  050016, Hebei Province, China; 2Huangcun Sports Training Base, Guangzhou  510630, Guangdong Province, China

Huo Hong-feng★, Master, Experimentist, College of Physical Education, Hebei Normal University, Shijiazhuang  050016, Hebei Province, China

Correspondence to: Zhao Huan-bin, Doctor, Professor, College of Physical Education, Hebei Normal University, Shijiazhuang  050016, Hebei Province, China
huanbinzhao@
126.com

Supported by: the Natural Science Foundation of Education Department of Hebei Province, No. 2008470*; Youth Foundation of Hebei Normal University, No. L2009Q12*

Abstract
BACKGROUND: Pregnancy is a special period for a woman because the posture change and body mass gain take inconvenience to the life. Thus, the physical condition of this special group should be highly concerned from the whole society.
OBJECTIVE: To explore the gait features of different gestational periods in pregnancy women in order to support pregnancy exercise and give suggestions for pregnant women shoes design.
METHODS: The dynamic foot pressure during the natural walk in pregnant 12, 21, 30 and 36 weeks were analyzed by foot pressure analysis system, and the cycle phase, intensity of pressure, and feet control were observed.
RESULTS AND CONCLUSION: The proportions of support time and double support time in gait cycle were increased following the gestational periods, however the amplitudes were diminished. The supinational spots (M3 and M2) of maximal intensity of pressure were increased gradually during gestation. The time of forefoot push off phase also showed the increasing tendency in gestational period. In order to improve the feet discomfort during physical activity and fitness exercise of pregnant women, we recommend that design and develop pregnant women-only fitness shoes according to the different gait characteristics during the natural walking gait.

摘要
背景：孕期是女性的特殊时期，由于体态变化，体质量增加等因素给生活带来诸多不便，这一特殊群体的体质状况应得到全社会的高度关注。
目的：探讨孕妇不同孕期的步态特征，对孕期妇女行走锻炼、孕妇鞋的设计提出建议。
方法：采用Footscan高频足底压力测试系统，对孕妇在12，21，30，36周孕期自然行走时的动态足底压力分布进行分析，观察其步态及支撑期时相、压强、足部控制等指标。
结果与结论：随孕期的增长，支撑期和双支撑期所占步态周期百分比增加，但增加幅度在减小；行走时足外翻程度、足部最大压强部位(第3跖骨、第2跖骨)处的压强值逐渐增大；足蹬离地面时足外翻程度存在变大的趋势。为改善孕期女性体力活动和健身运动时的足部不适感，建议针对孕妇不同孕期自然行走时步态的变化特征，研制适合孕期女性专用健身鞋。
关键词：步态；足底压力；足；孕妇；调查分析
doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.37.041

0  引言

大多数孕妇在怀孕期间，特别是妊娠后期，由于腿脚浮肿、体态变化，体质量增加，血液循环不畅，足底压力分布会发生改变[1]，对脚底会产生很大的压迫。而对脚的压迫又会使步态发生改变，影响胎儿发育，因此改善孕妇足底压力的分布对母亲的健康和胎儿的发育均是急需解决的问题。
步态分析，可以帮助医生科学的进行病因分析和病情诊断、疗效评定及指导行走训练等[2-6]。行走时的足底压力可为研究足部的结构、功能和动作控制，足部疾病做出合理的解释[7-10]。中国人口众多，孕妇是一个颇为庞大的群体。这一特殊群体的体质状况应得到全社会的高度关注。
实验对孕妇不同孕期在自然行走时的足底压力进行追踪测试，获取孕妇不同孕期运动下的生理、病理力学参数和机能参数，分析孕妇妊娠后期行走时的足底压力分布及步态特征，以期对临床医学诊断、疾患程度测定、孕妇鞋的设计及康复研究提供依据。

1  对象和方法

设计：单样本纵向跟踪测试实验。
时间及地点：实验于2008-06/2009-10在河北师范大学体育学院步态研究室完成。
对象：选取石家庄市孕妇为测试对象，受试人员例行医院体检无异常情况，无足部畸形和足部外伤史，足踝关节活动正常。所有受试
者对实验均知情同意，对孕妇不同孕期在自然行走时的足底压力进行追踪测试，获取在孕期(12，21，30，36周)自然行走状态下足底压力分布。共收集完整数据21人。
 
基本资料如下：

方法：应用比利时RSscan公司生产的Footscan高频足底压力测试系统的平板系统进行测试。测量频率为50 Hz，传感器厚度     2.2 mm，传感器密度4个/cm2。压强范围1~   60 N/cm2，最小分辨率为25 g，一致性为±25 g。
将测力平板平放在地板上，测力平板两边均铺上延长跑道，所有受试者均脱鞋袜，每位受试者以其最舒适习惯的步姿行走通过测力平板，足底压力分布解析系统可获得完整步态周期的足底压力分布图，测试6次。数据采集与分析采用配套软件Footscan Software 7.0，分析过程将足底分为10个区域：第1趾骨、第2~5趾骨、第1跖骨、第2跖骨、第3跖骨、第4跖骨、第5跖骨、足弓、足跟内侧和足跟外侧。
主要观察指标：支撑期时相、峰值压强、足部控制。
设计、实施、评估者：研究方案的设计，实施由第一作者负责完成，评估由全部作者完成，均受过专业培训。
统计学分析：采集数据首先应用系统自带的分析软件对数据文件进行分析，得到相应曲线及原始数据。所有数据处理均用SPSS 11.0软件，统计结果用x(_)±s与变异系数表示。统计学分析采用单因素方差分析及多重比较检定(S-N-K法)，P < 0.05为差异有统计学意义。
 
2  结果

2.1  参与者数量分析  进行追踪测试的孕妇有34例，由于测试间期较长，有13例受试者数据不全，被删除。21例进入结果分析。
2.2  步态的时相  行走是一种单脚支撑与双脚支撑相交替的周期性位移运动，按动作产生的动力学特征来分析，通过腿部后蹬与上、下肢摆动相配合而产生前进动力的周期性位移运动。行走过程中，从一侧脚跟着地开始到该脚跟再次着地构成一个步态周期。人行走时的步态周期分为2个时期：支撑期和摆动期，支
 
撑期又分为单支撑期和双支撑期，见图1。其中，对指定的下肢而言，支撑期根据足刚开始着地时相、跖骨刚开始着地时相、趾骨刚开始着地时相、足跟离开地面时相、趾离地时相几个关键时刻，又分为着地阶段、前掌接触阶段、整足接触阶段、离地阶段，见图2。

测试结果显示：受试者在30，36周孕期时的支撑期和双支撑期所占步态周期百分比均高于受试者初孕时(12周)，并随着孕期的增长而增加(P < 0.01)；摆动期则随着孕期的增长而变短。受试者在30，36周孕期时的支撑期和双支撑期所占步态周期百分比差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。

通过足支撑期各阶段动态足底压力支撑时间分配数据分析可以看出，行走时足底受力基本都由足跟先着地再过渡到全足，最后由足前掌蹬离地面，见图2。检测结果显示：支撑期时间所占比例最大的均为整足接触阶段，依次是离地阶段、前掌接触阶段、着地阶段；但受试者支撑期各阶段所占支撑期百分比发生了改变，21，30，36周孕期时前掌接触阶段百分比高于受试者初孕时(12周)；21，30，36周孕期时离地阶段百分比低于受试者初孕时(12周)(P < 0.05)，且随着孕期的增长而变短，但30，36周差异无显著性意义(P > 0.05)；整足接触阶段比例虽然没有显著性增加，但由于步速降低，使整足接触阶段时间变长，见表2。

2.3  足底各区域所受压强情况  见表3。

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检测结果显示：受试者正向平地自然走时，足部最大压强部位在第3跖骨，各部位压强由大到小依次为第2跖骨、足跟、第4跖骨、第1跖骨、第1趾骨、第2~5趾骨、第5跖骨、足弓，左右双足的分布规律基本一致；受试者在30，36周孕期时，第1跖骨、第2跖骨处的最大压强均大于受试者初孕时(12周)(P < 0.05)，且随着孕期的增长压强变大，同时在足跟内侧及足跟外侧处的最大压强均小于受试者初孕时(12周)(P < 0.05)。
2.4  步态的足部控制分析  由Footscan Software分析系统中自带的判断模块可以得到正常人群足内、外翻的规律。通过大量的研究，白色区域是损伤最小的范围，也是足自然滚动较正常的范围，见图3。其中，0~15%表示着地缓冲阶段足翻转情况，20%~40%表示整足支撑阶段足翻转情况，50%~80%表示离地蹬伸阶段足翻转情况。

以1名受试者为例，见图3。着地缓冲阶段，孕妇在不同孕期表现出一致的规律，足跟内外侧受力较平衡，有适度的外翻，均在正常的范围内，足部适度的外翻可以吸收踏地时的冲击力，减小冲击力峰值，此动作具有重要的生物力学意义；整足支撑阶段，受试者在12周孕期步行时，左、右足表现出不同的足部控制，这是受试者平常习惯造成的。左足中部支撑过程有内翻现象，随着孕期的增长，内翻现象越来越不明显，30，36周时在正常范围内；离地蹬伸阶段，受试者在12周孕期步行时，左足前掌蹬离地面时有严重的内翻，21周时内翻有所减轻，30周时在正常范围内，36周出现足外翻，即随着孕期的增长，左足前掌蹬离地面时逐渐变为外翻；右足也存在随着孕期的增长足外翻程度变大的规律。

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3  讨论

时相划分是研究动作的重要环节，人行走时的步态周期分为2个时期：支撑期和摆动期，支撑期又分为单支撑期和双支撑期，通过足支撑时相把支撑期划分为着地阶段、前掌接触阶段、整足接触阶段、离地阶段4个阶段。对各指标的归一化处理，可以消除各受试者个体差异所致的误差，从而更准确地反应指标的变化规律。实验结果显示，受试者在21，30，36周孕期时的支撑期和双支撑期所占步态周期百分比均高于受试者初孕时(12周)，并随着孕期的增长而增加，但增加幅度在减小。支撑期的前掌接触阶段随着孕期的增长而增加，增加了孕妇行走的不稳定性。受试者随着孕期的增长体质量在逐渐增加，需要较长的支撑期和双支撑期以使身体重心在两肢移动时能够保持身体的稳定性。较长的支撑期和较慢的步速会使孕妇表现出一种拖沓的步态，以此来保持身体平衡。同时，随着孕期的增长其离地阶段比例减小，受试者为求步行时的稳定，脚离地阶段膝关节屈曲角度较小，为降低步速所致；由于随孕期增长体质量急剧增加，孕妇在挺直姿势时向前行走比较困难，从而使前掌接触阶段比例加大，足底支撑面大才容易控制身体平衡，着地阶段和前掌接触阶段支撑面小，增加了孕妇行走的不稳定性，因此对身体平衡能力要求高；整足接触阶段比例虽然没有显著性增加，但由于步速降低，使整足接触阶段时间变长，由于前足的结构比较复杂，力学结构的稳定性也远不如足跟。长时间或过度的承重都会导致损害，形成多种病变。
足底压强是研究防止足底局部相关组织遭受过高压力而损伤方面的有效的指标。已有研究表明，如在足部某一部位，承受过大压力时，即易产生过度使用伤害[11]。足部结构和功能的异常都会在足底产生异常的高压强峰值。很多研究显示，冲击力与慢性运动损伤有关[12-18]，主要表现为软骨和韧带的损伤，冲击力不仅影响到足部和下肢，与腰背部的损伤也具有极为密切的关系，甚至与神经系统疾病也有关系。长期的冲击积累在中长跑运动员中会导致红细胞的破坏。实验中，随着孕期的增长，行走时足部最大压强部位(第3跖骨、第2跖骨)处的压强值在逐渐增大，显示这几个部位为主要的冲击性负荷的承受部位，即孕妇步行时足前掌中部易出现疲劳和损伤，设计孕妇鞋应注意分散足前掌中部所受的压力，足部肌肉方可达到最大程度的放松。
行走支撑中，足部适度的外翻可以缓冲踏地时的冲击，减小冲击力峰值，此动作具有重要的生物力学意义。但过度的外翻会造成足部解剖结构的异常变形，导致局部的应力过大，以致造成严重的急性足部损伤，内、外翻情况可作为评价步态足部控制性能的指标[19]。随孕期的增长，孕妇的体质量、体形在急剧改变，为更好的控制行走时的平衡，走路的姿势逐渐向“外八字”演变，这与实验在测试及步态分析时的发现相符，“外八字”步姿在足离地蹬伸阶段靠前掌内侧用力[20]，从而出现了随着孕期的增长在足蹬离地面阶段存在足外翻程度变大的规律。鞋研发人员设计孕妇鞋时应注意分散足前掌中部所受的压力，针对孕妇在不同孕期由于行走时表现出内、外翻改变这一特点，细分孕妇的种类，改善孕期女性体力活动和健身运动时的足部不适感，研制适合不同孕期女性专用健身鞋。

4  参考文献

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来自本文课题的更多信息--
基金资助：河北省教育厅自然科学项目（运动鞋生物力学性能指标评测体系的研究，2008470）；河北师范大学青年基金（妊娠期妇女足底压力及步态特征变化的纵向追踪研究，L2009Q12）。
利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。
文章的偏倚或不足：测试方法中对受试者行走的速度控制及足着地方式的控制有一定难度，且可能会引起误差，文中对足底压力左右足的不对称性的讨论较少。
提供临床借鉴的意义：本文利用足底压力测试平板系统获得不同孕期妇女行走过程时的足底压力数据，通过对支撑期时相、压强、足部控制对足部功能及损伤预防等进行了研究。为研制适合孕期女性专用健身鞋提供依据。