高跟鞋鞋跟高度对前掌受力影响分析

方婷婷

（际华三五一五皮革皮鞋有限公司，河南 漯河 462000）

高跟鞋是重要的鞋类品种，深受女性消费者的欢迎。随着人们生活水平的提高，生活中穿高跟鞋的女士随处可见。推算世界上约有25%的人受脚部疾病的困扰，大多由于穿着不合适的鞋子造成。随着传感技术压力测量仪的发展，深入研究足底压力分布成为现实。中外学者对高跟鞋引发压力分布改变进行广泛研究，运动医学专家认为，常穿高跟鞋不利于足部健康，行走时未避免鞋子脱落通常利用前后两端卡主鞋子，高跟鞋前后普遍设计为尖形，易产生拇指外翻现象。高跟鞋导致问题包括腰部酸痛等。研究发现穿高跟鞋女性腰痛不适症状占42%。本文研究女性穿着不同跟高鞋子行走前掌压强变化，客观评估高跟鞋前掌处的稳定性，可以通过指导鞋楦前掌凸度改善，减小女性穿高跟鞋时扭伤概率。

1 高跟鞋行走足部压力测量分析

人体足部有26 块骨头，基本功能具有承受体重吸收冲击力。步行是人类运动行为特征，肌肉与关节相互协同运动，足部承受地面对人体反作用力。跑步运动时承受体重2～3 倍，跳跃运动承受地面反作用力达体重7 倍以上。如何保持人体足部健康成为运动生物力学研究人员关注的问题[1]。研究人体足部压力分布特性可以反映行走中足底压力结构及身体姿态运动状况。可获得人体在各种运动状态下力学参数。直接压力扫描法根据图像变化对测试结果判定，随着测力台发展的新测试系统提高对人体足部压力测试精度，不能评定足-鞋受力情况，只能测定战力步行压力参数。

2 基于足部生物力学的高跟鞋鞋跟设计

研究表明成年人嫩脚病起因中64%由于穿鞋不当造成。鞋子是人体足部穿着物，与人体健康密切相关，具有重要的医学功能[2]。不符合力学原理的鞋底设计成为影响人类健康的隐形杀手。日常生活中高跟鞋成为女性追求美的方式，现代社会有39%的女性每天穿高跟鞋，可以使脚步显得小巧，形成优美的腿部线条，身体自然挺拔。穿高跟鞋后足部压力重新分配，长期穿高跟鞋会对人体健康产生不利影响，导致出现扁平足、应力性骨折等人体损伤。

由于长期穿高跟鞋体重集中于脚掌部位，脚趾挤向鞋头顶端，易引起脚趾损伤。脚前掌负荷加大使腿部肌肉紧张收缩引起足弓变形，下肢静脉曲张产生腿部疾病。穿高跟鞋行走使长屈肌伸缩引起拇趾外展，加重鞋足部积压易引发鸡眼。研究指出穿高跟鞋与赤足行走时髋踝关节受力不同，长期穿高跟鞋行走必须由膝关节代偿保持稳定步态。研究发现穿高跟鞋时间与甲真菌发病呈正相关关系。穿高跟鞋经常爬楼梯女性膝关节负荷压力为体重的3 倍，下楼梯增加7 倍。长期穿高跟鞋使骶骨向上前，两下肢支撑体重压力。孕妇往往腹壁悬垂腹易造成分娩困难[3]。

随着生活水平的提高，消费者开始用审美目光挑选适合的鞋子，消费者需求变化要求鞋业设计者转变观念。研究采用足底压力测试系统测量穿不同高跟鞋平地行走足底压力参数，表明EVA 垫加入在步行中对足部支撑点进行保护。Grundy M 等研究发现鞋底硬度增加足前掌承重功能减弱，厚软的鞋内垫减小冲击力缓解前脚掌疲劳。Channa 等人研究得出足弓部造型影响鞋底舒适性。也就建议在鞋底内纵弓加鞋垫分担压力。研究表明鞋底材料厚度对性能影响不大，合理的EVA 可导致足底压力分布变化，避免足底局部高压强区产生[4]。

3 已有研究述评

青年女性处于生长发育阶段，职业模特女性喜欢穿特殊高度的鞋子衬托优美体型，但长期穿高跟鞋对女性下肢关节带来损伤，国内外研究人员对高跟鞋对足部健康影响进行广泛研究。前期研究中青年女性穿不同高度鞋行走综合测试分析较少，对女性行走步态参数，足底压力的影响等有待完善补充[5]。本研究对青年女性穿不同高度鞋子在平地行走测试，通过对数据定量分析，为避免长时间穿高跟鞋运动引发摔倒，指导女性科学选择适宜的鞋跟高度，关注保护自己足部健康提出生物力学研究数据。

4 高跟鞋鞋跟高度对脚前掌的影响

人体站立时身体躯干挺直前倾，重力线垂直通过两侧足踝等关节，增加鞋跟高度使身体前倾力度加大，为保持身体平衡胸腰部必须向后挺直，肌肉收缩导致身体疲劳。高跟鞋使身体大部分重量集中于个别部位，长期穿着会引发系列足部疾病，穿着高跟鞋破坏身体批评亨利，易造成膝关节炎等系列病变。随着高跟鞋鞋跟高度增加，前掌受力加大，对足部产生不利影响。本文研究女性穿着不同跟高高跟鞋脚前掌中心位置压力变化[6]。

实验研究对象为10 名足部健康、脚型适合的穿36#鞋的女性，参与测试前24 h 未进行剧烈运动。根据实验条件对观测变量定义，足前掌是人足楔骨以前区域；高跟鞋跟高指鞋跟后跟最凸点到水平面垂直距离；前掌静态压力中心为静立时前掌区域压力峰值出现位置，高跟鞋前掌为鞋腰窝以下拐点以前区域。前掌动态稳定性是与地面接触面积不同导致处于稳定不同。实验采用平底鞋底厚度为2.0 cm，高跟鞋为牛皮材质浅口单鞋，鞋跟为锥形。采用Pedar-X 压力鞋垫系统弄，测试鞋垫由99 个矩形分布压感器组成，可采用蓝牙技术无线输入测量数据，测量结果精确可信。实验前告知志愿者流程，开启鞋垫前掌部位传感器，志愿者穿着不同跟高鞋子接受足底压力分布动态测试。

实验选取10 个样本进行数据采集，静立时测量12 s，实验截取各项数据稳定数据，分析静态时压力中心点位置变化，鞋垫系统中以纵轴值描述压力中心位置。志愿者行走25 s 内排除不稳定数据，对样本进行3 次测量求结果平均值。前掌压力中心压力值随鞋跟高增高变大，跟高增加到8.0 cm 压力值急剧增加。4.0 cm、8.0 cm 高跟鞋压力中心点压力均值为25.76 N、57.08 N。说明长期穿较高高跟鞋对人脚前掌损伤很大。足底压力中心X 值随鞋跟高度增加减小，2.0 cm、5.5 cm 高跟鞋X 轴坐标均值为42.79 mm、36.44 mm,前掌压力中心向内侧移动明显，6 位受试者出现压力轻微向外移动现象。前掌压力中心随鞋跟高度增加向前移动，4.0 cm、8.0 cm 高跟鞋在Y轴平均值为163.46 mm、266.29 mm。前掌最大压强随鞋跟高度增加升高，6 人穿4.0 cm 高跟鞋出现压力峰值降低现象。穿较高跟高高跟鞋测得数据中平底鞋、5.5 cm 高跟鞋压力峰值均值为191.23 kPa、249.51 kPa，压力峰值增加58.27 kPa,其余组压力峰值相差不大。

随着跟高增加前掌最大受力面积先增后减，平底鞋平均受力面积为32.37 cm2，穿着5.5 cm 跟高高跟鞋最大受力面积为33.71 cm2，8.0 cm 跟高高跟鞋最大受力面积29.86 cm2，穿4.0 cm 跟高高跟鞋受理分布均匀。实验高跟鞋前掌形状一致，可排除鞋子的影响。通过实验表明前掌压力中心值随鞋跟高度增加，鞋跟高度超过5.5 cm 前掌压力中心受压值增加，鞋跟为4.0 cm 时压强峰值较小。穿着4.0 cm 高跟鞋较为舒适，超过5.5 cm 跟高高跟鞋受力面积减小，设计鞋楦应控制前掌凸度。

结语

中国女性身高较矮，很多女性钟情于选择跟高较高的高跟鞋，高跟鞋设计不符合人体运动力学原理，对女性健康造成危害。人们采取系列措施避免长期穿高跟鞋带来的健康问题。研究表明随着跟高增加前掌压力中心点前移平稳，穿着5.5 cm 以下跟高鞋子压力值变化不大。穿着高度较高高跟鞋对人脚伤害明显。试验测得压力中心位置，前掌压力中心点在前移时向脚内侧移动。跟高在5.5 cm 以下前掌压力中心向内侧移动明显。6 名受试者前掌压力中心出现向外移动现象。穿着8.0 cm 高跟鞋前掌压力中心向内侧移动5.41 mm。随鞋跟高度增加前掌压力前移平稳。实验研究量化高跟鞋跟高对前掌静态压力影响，可以指导消费者选择适合的鞋子。