高跟鞋对女性步态及平衡的影响研究进展

徐苗苗 李静先 王琳

1上海体育学院运动科学学院（200438）

2渥太华大学健康学院人体运动科学系

在现代女性的日常工作和生活中，穿高跟鞋是一种常见现象。研究发现，穿高跟鞋的女性具有较强的异性吸引力[1]，且随着鞋跟高度的增加，异性更乐意为之提供帮助[2]。然而，长时间穿着高跟鞋会引起行动不便及足部疼痛[3]。研究证明，较平底鞋，穿高跟鞋容易引起急性损伤[3-5]。美国足科协会一项调查称，在2002～2012年10年间，国家电子损伤监测中心数据显示，共发生了3294例高跟鞋损伤患者，占所有损伤案例的0.0732%，其中，年轻女性损伤率较高，最容易发生的损伤类型为足、踝处的扭伤和拉伤[5]。澳大利亚维多利亚市一项调查称，在2006～2010年4年间，穿着高跟鞋引起损伤的案例有240例。其中，踝关节是损伤多发部位[3]。此外，研究发现，长期穿着高跟鞋易引起骨骼肌肉系统的慢性损伤。穿高跟鞋增大了腰屈肌及竖棘肌活动时间，进而导致腰肌劳损和下腰痛问题[6，7]，同时导致膝弯曲角度及膝关节内侧的压力增大，进而引发膝关节退行性病变[8]。在穿高跟鞋行走时，踝关节外旋和跖屈增大，踝关节外侧韧带松弛，增加了踝关节扭伤的风险[9]。研究表明，长期穿高跟鞋还与足弓塌陷[10]，骨量下降等存在高相关性[11]。因此从健康角度出发，有必要使人们了解穿着高跟鞋对人体的潜在危害，指导其正确穿着高跟鞋，以避免急性和慢性损伤的发生。此外，穿着高跟鞋行走而出现的潜在性危害与其下肢运动生物力学变化有着密切的关系[12]。

因此，本文通过总结国内外关于穿着高跟鞋走路对人体下肢生物力学特征影响的研究，探讨穿着高跟鞋行走时，人体的步态、平衡和姿势调控机制，进而为女性正确穿着高跟鞋和制鞋者设计更加安全舒适的高跟鞋提供建议。

1 高跟鞋的分类

1.1 按高度分类

根据鞋跟高度，可以将高跟鞋分为3类：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]。中跟在舒适度方面优于高跟。研究发现，穿4 cm中跟走路时，足底压力和压力中心（center of pressure，COP）的活动范围与穿平底鞋相比没有显著差异；但穿10 cm高跟走路时，COP活动范围显著增加[13]，第1跖骨头处的负载率显著增加，第5跖骨头处的负载率显著减小，这容易引发拇外翻等足部疾病[18]。

1.2 按鞋跟粗细分类

根据鞋跟底面积，可以将高跟鞋分为2类：细跟（1.2×1.2 cm左右）和粗跟（2.2×3.5 cm左右）[19，20]。鞋跟底面积影响足底压力分布。有研究发现，与粗跟相比，穿细跟走路或慢跑时，会显著增大前脚掌以及大拇脚趾处的压力[19]。此外，鞋跟底面积会影响COP活动范围。有研究发现，穿细跟高跟鞋走路，增加了COP的变化范围，使COP向足内侧和足后方向偏移，导致足中部和足后部足底压力和接触面积增加，这样是为了增加支撑面积。穿高跟鞋引起的COP活动范围变化，可能会增加关节力矩和肌肉活动，而长期的关节肌肉紧张可能会引起下肢关节肌肉的劳损[19，20]。因此，如果工作要求穿高跟鞋，应优先选择粗跟中跟鞋，以减小足部不适，保持身体平衡。

2 高跟鞋对步态的影响

步态是指人体步行时的姿态，人体通过髋、膝、踝、足趾的一系列连续活动，使身体沿着一定方向移动。步行是周期性动作，一个步态周期可分为支撑时相和摆动时相。当一侧下肢进入支撑时相，另侧下肢尚未离地，两下肢同时负重称为双支撑期，支撑时相的其他时间为单支撑期[21]。人体在行走过程中，单支撑时相占步态周期的比例越高，表明人体下肢肌肉活动性越强；反之，如果双支撑时相步态周期的比例增加，说明下肢肌肉的活动性下降[22]。研究发现，与平底鞋相比，穿着高跟鞋改变了正常走路的时空参数，如增加了双支撑时间，减小了步速、步长和步宽[23，24]。这种减小步长，延长双支撑时间是一种为达到身体平衡的自我调节策略[23]。

2.1 穿高跟鞋对髋关节生物力学的影响

与裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路时，在矢状面内，骨盆前倾[25]。也有研究认为，穿8 cm以下高跟鞋走路时，髋关节的前屈角度没有发生显著变化[26]。在额状面内，髋关节的最大外展力矩增加[27]，而Kerrigan等[8]没有发现显著差异。在水平面内，绕着垂直轴，髋有轻微内旋[25]。髋关节处引起的生物力学变化较少，没有膝踝关节显著。

2.2 穿高跟鞋对膝关节生物力学的影响

与裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路时，在矢状面内，膝关节屈曲[28]，并且随着鞋跟高度增加，弯曲角度增加[14]。研究发现，穿高跟鞋引起身体质心（center of mass，COM）向前上方移动，膝关节屈曲是维持身体平衡的代偿机制[25]。而屈膝使髌韧带处于紧张状态，这增加了股髌关节和股胫关节的压力，易导致膝关节疼痛和关节退行性变化[29]，与高跟鞋相比，穿中跟鞋可减少股髌关节处的压力[30]。此外，膝关节保持屈曲位，使膝关节活动范围也显著减小[31]，下肢关节僵硬度（joint stiffness）增加[32]，而经历过关节整形手术的患者步态中，同样存在关节活动范围减小的现象[33]。这说明穿高跟鞋走路，步态受到限制，而穿中跟鞋可缓解这 种 步 态 限 制[15，31，34]。穿高跟 鞋 走 路 时 ，身体质量（weight of body）压在膝关节内侧，使膝关节内侧关节腔压力增大。额状面内，膝关节内翻力矩增加[27，35]，导致其外侧的肌肉活动代偿性增加，进一步导致股胫关节压力增加[29]。此外，动物实验研究还发现，膝关节内翻力矩增大会导致其内侧腔功能退化[36]。膝骨关节炎发生的部位在内侧腔多于外侧，女性发病率是男性的两倍，并且容易双侧发病[37]。穿高跟鞋走路时，在水平面内，绕着垂直轴，膝关节有轻微内旋[25]。从健康角度出发，建议女性应尽量减少穿高跟鞋的次数。

2.3 穿高跟鞋对踝关节生物力学的影响

与裸足或穿平底鞋相比，穿高跟鞋站立或走路时，在矢状面内，踝关节跖屈[28]，其正常活动范围[15]和峰值跖屈力矩减小[35，38]。Simonsen 等[35]认为，踝关节跖屈位，小腿三头肌肌束长度和跟腱力臂缩短，地面反作用力的矢量更加靠近踝关节中心，减少了对跖屈力矩的需求。随着鞋跟高度增加，在额状面内，踝关节外翻力矩增加[27]，这会增大膝关节内侧压力。在水平面内，绕着垂直轴，踝关节有轻微内旋[25]，使踝关节位置不正，距下关节活动度减少[34]。研究发现，随着鞋跟高度增加，踝关节跖屈和外旋力矩增加，这一变化也会加大膝关节内侧负载[27]。因此长期穿着高跟鞋，尤其是鞋跟较高的高跟鞋，可能会增加膝内侧关节退行性变化的风险。此外，经常穿高跟鞋的人踝关节跖屈力矩和外旋力矩增加，背屈和内旋减少。因此，经常穿高跟鞋的人可能在踝关节内翻方向存在一定的功能障碍，研究建议经常穿着高跟鞋的人（每周6次以上，每次5小时以上走路）应当在踝关节背屈和内旋方向做一些深度的踝关节牵拉运动，以提高踝关节稳定性[39]。

3 高跟鞋对平衡能力的影响

人体在站立或行走时，为了防止跌倒，通过神经肌肉系统协调来控制身体平衡。当外部环境发生改变时，比如穿鞋高度增加、负重等，会使身体不稳定性增加。研究发现，与穿平底鞋相比，穿高跟鞋行走时，身体质心（center of mass，COM）活动范围在垂直方向上的运动显著增加[40]，提示穿高跟鞋导致了身体的不平衡，影响了人体的姿势控制稳定性，增加跌倒的风险。研究证明，鞋跟高度和穿鞋经历对身体平衡控制均有一定程度的影响[24，41]。

3.1 鞋跟高度对平衡的影响

随高跟鞋高度增加，人体平衡能力降低。当穿着鞋跟高度＞4.5 mm时，矢状面内的静态平衡开始受到损失[6]。研究发现，相对于穿平底鞋，年轻女性穿着7 cm高跟鞋进行睁眼或闭眼站立静态平衡测试时，COP摆动距离的变异显著增加，尤其闭眼测试时，COP在内外方向的摆动幅度显著增大，表明高跟鞋对静态平衡能力产生影响[42]。Hapsari等[41]对高跟鞋穿着者进行两项站立平衡测试，其一，稳定极限测试（limit of stability，LOS），要求受试者在双脚不动的情况下，完成不同方向的躯干摆动任务，发现随着鞋跟高度增加，身体重心（center of gravity，COG）变化速度减慢，说明身体移动速度较慢，姿势控制能力下降；其二，对高跟鞋穿着者进行感觉组织测试（sensory organisation test，SOT），同样要求受试者双脚不动，静止站立，由测力台系统计算平衡得分，发现随着鞋跟高度增加，平衡得分下降。在同一研究中，Hapsari等[41]同时对高跟鞋穿着者进行两项功能活动测试，其一，功能触碰测试（functional reach，FR），要求受试者双脚不动，使受试者单手水平向前伸触，记录触及到的最大距离，发现随着鞋跟高度增加，触及长度变短；其二，站起走（timed up and go，TUG）测试，记录站起走实验完成时间，发现随着鞋跟高度增加，完成TUG测试的时间延长。此外，Chien等[43]进行穿高跟鞋跨越障碍物走路测试（crossing obstacle walking，CRW），检验不同鞋跟高度对人体动态平衡的影响，结果发现，随着鞋跟高度增加，当跨越障碍物时，足到障碍物的距离减小，可能会导致跌倒风险增加。总之，以上研究结果表明，随鞋跟高度增加，人体平衡能力和功能活动能力下降。

3.2 穿鞋经历对平衡的影响

长期穿着高跟鞋，对女性平衡控制能力存在一定影响。根据穿着高跟鞋的频率，可以分为习惯性穿着高跟鞋者和不经常穿着高跟鞋者。通常，将习惯性穿着高跟鞋者定义为：至少1年内，每周穿着高跟鞋次数在2次以上，每天穿着时间在8小时以上；将不经常穿着高跟鞋者定义为：每月穿着高跟鞋次数不超过2次，穿着史在2年以下[19，20]。有研究发现，经常穿着高跟鞋的人，COM 和 COP的活动范围较小[24]，说明长期穿着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显著。Hapsari等[41]研究发现，经常穿着高跟鞋的人，向前方向的平衡控制能力优于不常穿高跟鞋的人，并且在前后方向的可控制的活动范围大于不常穿高跟鞋的人。但Xiong等[44]认为，长期穿着高跟鞋不会提高整体平衡能力，仅在前后方向平衡方面有优势，但当鞋跟高度大于7 cm时，前后方向的平衡控制优势消失。此外，研究认为，不经常穿高跟鞋者主要通过屈膝和踝关节背屈来调整身体重心的变化，而经常穿高跟鞋者通过屈颈[28]、屈髋、伸膝和踝外翻[45]来调整身体重心的变化。

4 穿高跟鞋的神经肌肉调控机制

人类的运动系统非常灵活，神经肌肉不断协调配合，即使在非常不利的条件下，也能避免跌倒，并能进行运动。穿高跟鞋走路时，踝关节处于跖屈位，十分不稳定。膝关节弯曲同时伴随股四头肌肌电活动增强[35，46]，这有利于代偿踝关节背屈减少及缓冲冲击力[14，35]。穿高跟鞋走路会增加小腿肌肉做功。于亚光等[47]发现，穿高跟鞋走路时，腓肠肌和比目鱼肌的肌电活动频率最为活跃。也有研究认为，穿高跟鞋增加了比目鱼肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧和腓骨长肌的肌肉活动度，表明踝关节周围的肌肉发生了共激活，这会减少踝关节活动范围，使踝关节变得僵硬，目的是为了稳定踝关节[35，38，44]。

4.1 鞋跟高度影响肌肉活动

Hapsari等[41]发现，随着鞋跟高度增加，腓肠肌内侧头、腓肠肌外侧头、股外侧肌和胫骨前肌的紧张度增大。在7cm时，最活跃的肌肉是腓肠肌内侧头和外侧头；10 cm时，最活跃的肌肉是胫骨前肌和股外侧肌。而且，随着穿鞋高度增加，竖脊肌、颈部肌肉肌电增强[48]。这提示鞋跟增高，躯干和下肢肌肉活动增加，可能增加躯干和小腿肌肉劳损的风险。

4.2 高跟鞋穿着经历影响肌肉活动

有研究认为，经常穿高跟鞋的人整体肌肉做功较低，主要集中在腓肠肌内侧[44]。Hapsari等[41]研究发现，习惯穿高跟鞋的人主要通过增加腓肠肌内侧头的紧张度来调节身体姿势；而不习惯穿高跟鞋者主要通过增加股外侧肌、胫骨前肌、竖棘肌的紧张度来维持身体平衡，其腓肠肌内侧头处的最大等张收缩较小。这说明经常穿高跟鞋的人更善于协调肌肉做功，采用了一种更加经济舒适的身体调节姿势控制身体平衡，而不经常穿高跟鞋的人则全身紧张。但是，长期穿高跟鞋使腓肠肌内侧头肌束收缩缩短，跟腱被拉长、变硬，导致踝关节活动范围减小[38]。跟腱肥大是对小腿三头肌肌力增大的适应现象[50]。长期穿着同一双鞋也会使局部受力部位处于高应力状态，容易加快肌肉劳损[50]。因此，应当有针对性选择不同低粗跟高跟鞋轮替穿着。

5 小结与建议

总体而言，穿着高跟鞋站立或运动时，鞋跟高度、粗细及穿着经历将影响人体步态、平衡和姿势控制。长期穿着高跟鞋使关节活动度降低，躯干和下肢肌肉紧张度增加，从而增加了关节疼痛和肌肉劳损的风险。而穿着鞋跟较高、较细的高跟鞋会增加大拇趾以及前脚掌处的压力和COP的活动范围，增加足部不适和跌倒风险。因此从舒适和健康角度出发，建议女性平时少穿高跟鞋，如果由于工作要求或出席场合需要，应选择穿着5 cm左右的粗跟高跟鞋。由于长期穿同一双高跟鞋，局部受力部位长期处在高应力状态，更容易引起肌肉劳损，因此，应当有针对性选择不同低粗跟高跟鞋轮替穿着。此外，建议鞋类厂商设计生产粗跟的中等高度的鞋，以满足女性对鞋类舒适健康方面的需求。