运动损伤对篮球运动员足底压力特征影响

高瀑寒，程冬美

(东北师范大学体育学院，吉林 长春 130024)

人体的足部是起到承重和缓冲作用的最重要的人体器官之一，无论是在行走、跑步，还是在跳跃运动，当人体落地时足部都承受较大压力，特别是起跳落地动作过程中足部所承受的反作用力更是达到体重的几倍。足部是在人直立行走过程中起到承重和缓冲作用的最重要的人体器官之一，Weng-Pin[1]等的研究表明生物力学参数在研究治疗与预防足部疾病和足部疾病的产生原因方面有着至关重要的作用。Stacoff A等[2]研究发现在起跳落地动作过程中足部所承受的地面反作用力可以达到体重的7倍，McNitt-Gray等[3]在其研究中表示在跳远起跳时支撑腿受到的地面反作用力达到了体重的10倍。Murray MP[4]研究表明在人的日常起居生活中，平均每人每天大概要走8 000～10 000步，人的足部因为日常生活的需要每天都要承受几百吨的支撑反作用力，这样的压力累积下来就会对足部产生大量的伤害，所以足部的健康以及如何科学地避免运动损伤吸引了人们的日益关注。运动员群体由于长期接受大运动量、大强度的训练，其足底压力表现容易出现问题，特别是在篮球运动过程中，运动员不断地跑动、跳跃、急停与变向等动作使足底更是要承受很大的支撑反作用力，这样的力累积下来不仅会对足部产生较大的伤害，同时也会对膝关节及下肢产生伤害，进而损伤的机率也会较大。所以足部的保护及健康以及如何科学地避免运动损伤引起了人们的日益关注。另外，不同行走速度及负重对人体下肢运动学及动力学有很大影响，主要体现在髋关节、膝关节、踝关节力矩及功率均与负重、速度成正相关。从20世纪90年代以后，随着计算机技术的长足发展和新型传感器的技术进步，在生物力学步态研究中，足底压力测量已经起到了至关重要的作用。

目前国内外的研究方向大部分是针对竞技比赛和损伤康复，很少有对专项青年运动员平时的足底压力进行分析。因此本研究以18岁以上青年男子篮球运动员（有损伤和无损伤的）为研究对象，通过对足底压力分布的测量和分析，可以更准确、更细致地对青年男子篮球运动员的足底压力特征进行分析，为运动选材提供参考。

1 研究方法

1.1 研究对象 以运动损伤对篮球运动员足底压力特征的影响为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 根据本论文的研究内容和目的，查阅关于足底压力、步态特征以及体育科研方面相关教材、文献等。笔者在东北师范大学图书馆、中国学术期刊全文数据库、CNKI中国知网查阅多篇相关研究文献，为更多地了解本领域的研究现状和前沿动态提供理论基础。

1.2.2 实验法

1.2.2.1 实验对象 本研究实验对象为青年男子篮球运动员，采用分层整群抽样方法选取东北师范大学运动训练专业运动年限超过5年的18岁以上青年男子篮球运动员，共计30人。对照组选择18岁以上在校非体育学院学生20人。按照不同分组方式统计受试者情况见表1、表2。

表1 受试者基本状况（M±SD）

表2 实验组按照是否有损伤分组后受试者基本状况（M±SD）

1.2.2.2 实验步骤

图1 拍摄场地示意

1）使队员们在室内进行测试，同时对足底压力分布测试系统进行连接和调试。

2）如图1所示，在学校体育馆内架设2台摄像机对实验区域进行录像，以备后期对动态学特征进行分析。

3）首先让受试者赤足进行适应性训练，使其对本环境充分了解，然后让被测试者一只脚以正常步速踏在测力平板上，折返时用另一脚，如此以往完成步态的一个周期测试。

4）使用Footscan7USB2型压力平板仪器多次采集动态足底压力分布数据，选取3次有效数据存入数据库并进行测试，测试结束后即刻测量受试者的身高、体重。

足底分区如图2所示，第1趾（Toe l）、第2-5趾（Toe 2-5）、第1趾骨（Meta 1）、第2趾骨（Meta 2）、第3趾骨(Meta 3）、第4趾骨（Meta 4）、第5趾骨（Meta 5）、中足(Midfoot）、内侧足跟（Heel Medial）、外侧足跟（Heel Lateral）10个部位。

图2 足底压力分区示意

1.2.3 数理统计法 得出的数据用均值，所有统计分析使用SPSS14.0统计软件包完成，并进行t检验和Pearson相关分析。总冲量、峰值总压强、足底峰（谷）值压力、接触面积与体重、体重指数（BMI）、身高、年龄的关系用Pearson 相关分析。

2 结 果

2.1 篮球专项运动员足底压力特征 篮球专项运动员的足底压力分布规律(表3)：在跖骨处比较平均Meta 2、Meta 4、Meta 5、Heel Medial与对照组相比有较大差异（P＜0.01）。

表3 对照组与运动员组足底压力（N/kg） （M±SD）

2.2 对照组与无损伤篮球专项运动员的足底压力比较

无损伤的篮球专项运动员的足底压力分布规律(表4)：Meta 2＞Heel Medial＞Heel Lateral＞Meta 1＞Toe 1＞Meta 3＞Midfoot＞Meta 4＞Meta 5＞Toe 2-5；Meta 3与对照组相比有较大差异（P＜0.01），Meta 1、Midfoot和Heel Medial与对照组（非运动员）相比存在差异（P＜0.05）。

表4 对照组与无损伤组足底压力对比（N/kg） （M±SD）

2.3 篮球专项有损伤运动员与篮球专项无损伤运动员足底压力特征比较 对比无损伤组与有损伤组足底压力变化（表5），损伤组的足底压力表现为内侧压力减小、外测压力增大，其中Toe 2-5和Meta 3以及Midfoot有明显变化（P＜0.05），Meta 1、Meta 2、Meta 4和Meta 5变化较大（P＜0.01）。

表5 损伤组与无损伤组足底压力对比（N/kg） （M±SD）

如图3（b）所示损伤运动员足底压力重心明显向外侧偏移。Meta 4、Meta 5压力明显增大，Toe、Meta 2和Meta 1压力减小（图5、图6）.

图3 足底压力重心轨迹

图4 压力曲线说明

图5 无损伤运动员足底压力输出曲线

图6 损伤运动员足底压力输出曲线

2.4 篮球专项运动员步行足底各区域冲量分析

2.4.1 专项运动员步行足底各区域冲量特征 如表6所示，与对照组相比，实验组（有损伤和无损伤的篮球专项运动员）第2跖骨区域冲量百分比减小（P＜0.05），第4跖骨区域冲量百分比增大（P＜0.05）。

表6 对照组与实验组足底各区域冲量百分比对比 （M±SD）

2.4.2 对照组与无损伤组足底各区域冲量对比 如表7所示，对照组和无损伤组的足底各区域冲量分布基本相同。

2.4.3 篮球专项运动员损伤组与无损伤组足底各区域冲量对比 如表8所示，损伤组和无损伤组的足底各区域冲量分布基本相同。

表7 对照组与无损伤组足底各区域冲量百分比对比（M±SD）

表8 损伤组与无损伤组足底各区域冲量百分比对比（M±SD）

3 分析与讨论

3.1 篮球专项运动员足底压力分析

3.1.1 对照组与实验组足底压力对比分析 篮球专项运动足底压力的峰值压力分布在跖骨处较为平均，在第2、第4、第5以及内侧足跟处存在较大差异。这与国内研究青年大学生足底压力分布的袁刚[5]、张庆来[6]等人的研究结论有很大差异，因此可以推断篮球运动员与普通人的足底压力分布存在明显不同。其差异产生原因可能是因为篮球运动员需要较好的落地缓冲，由于长时间的运动训练而形成的良性适应改变。

3.1.2 对照组与篮球专项运动员无损伤的足底压力对比分析 无损伤运动员的足底压力分部特征是以第2跖骨最大，然后是足跟部且内侧大于外测，接着是第1跖骨、大脚趾、第3跖骨和足中部，第4跖骨、第5跖骨、第2-5脚趾依次递减。压力分布规律以第2跖骨为压力峰值，由最高向外测依次递减。这与国内研究青年大学生足底压力分布的袁刚[5]、张庆来[6]等人的研究结论总结出的普通青年大学生的足底压力分布规律基本相同。在数值上第1跖骨、第3跖骨、足中部和足跟内侧存在明显差异，且总压力有所减小。Lees等人[7]的研究中发现足底峰值压力越大损伤的风险越大，而且峰值压力与足弓塌陷的相关系数很高。Foss[8]的研究中表示足球运动员中关节松弛大的足底压力峰值压力大，特别是跖骨区域的增大，而跖骨和足中部峰值压力的增大会增加下肢急性或慢性损伤的几率。由此可以推论出这个改变是为了适应篮球运动而造成的适应性变化。

3.1.3 篮球专项运动员损伤组与篮球专项运动员无损伤组足底压力对比分析 损伤组与无损伤组相比，第3跖骨和第2-5脚趾区域存在明显差异，第1跖骨和第2跖骨压力减小，第4跖骨和第5跖骨压力增大，足底压力峰值最高点出现在第4跖骨，与无损伤组相比具有显著差异性。从总体来看，损伤组足内侧足底压力峰值减小，外测峰值增大，重心轨迹外移。Lees等人[7]的研究中发现足底峰值压力越大损伤的风险越大，而且峰值压力与足弓塌陷的相关系数很高。Foss[8]的研究中表示足球运动员中关节松弛大的足底压力峰值压力大，特别是跖骨区域的增大，而跖骨和足中部峰值压力的增大会增加下肢急性或慢性损伤的几率。推断重心轨迹的外移可能是出现保护性代偿现象，无损伤组运动员由于受训练影响，造成足底压力适应性改变，足部内侧压力大于外测压力，损伤组外测压力增大、内侧压力减小可能是身体为了减轻损伤所造成的负荷与疼痛感而进行的适应性改变。

3.2 篮球专项运动员足底各区域冲量百分比 足底各区域冲量除以足底整体接触面的冲量，用百分比显示，主要是为了消除被测试者个体差异所导致的误差，篮球专项运动员的足底各区域冲量百分比基本相同，在第4跖骨处有所变化。推测跟篮球专项运动员足底压力重心内移有关。在损伤组与无损伤组的对比中无明显差异，因为样本量的关系造成的差异不明显。

4 结 论

1）篮球运动员足底压力分布跟一般人相比具有相当大的不同，在跖骨地方的峰值压力分布较为平均，在第2、第4、第5跖骨以及内侧足跟的压力数值上与普通人相比存在较大差异。

2）无损伤篮球专项运动员的足底压力分布特征是以第2跖骨最大，其次是足跟部，且内侧大于外测，然后是第1跖骨、大脚趾、第3跖骨和足中部，第4跖骨、第5跖骨、脚趾2-5依次递减。压力分布规律以第2跖骨为压力峰值最高向外测依次递减。和普通人相比，足底压力分布基本相同，在数值上第1跖骨、第3跖骨、足中部和足跟内侧存在显著差异，且总压力比之前减小。

3）损伤组篮球专项运动员与无损伤组篮球专项运动员相比足底压力分布规律有明显差异，第3跖骨和第2～5脚趾区域存在明显差异，第1跖骨和第2跖骨压力减小，第4跖骨和第5跖骨压力增大，足底压力峰值最高点出现在第4跖骨，与无损伤组相比具有显著差异性。

4）篮球专项运动员足底各区域的冲量百分比与普通人足底各区域的冲量百分比基本相同。