疲勞對中老年女性足底壓力的影響

徐明月 董德朋 高國程

(曲阜師范大學體育科學學院,山東 曲阜 273165)

隨著年齡增長,老年人的四肢肌肉發生衰退,對其足底壓力測量出現壓力中心軌跡長度延長、第四、五跖骨區受力較差等變化〔1〕。通過觀察老年人行走狀態下足底壓力變化,能夠幫助臨床判斷是否存在并導致足部疾病的發展。對比不同年齡段人群足底壓力特征〔2,3〕,表現為跖骨區足-地接觸時間與年齡都呈遞增趨勢,伴隨步態周期時間的增加,其步態穩定性呈下降趨勢。在不同年齡段的老年人群中,其足底壓力也呈現不同特點,霍洪峰等〔4〕研究發現中年與老年女性群體的足前掌中部是最易疲勞與損傷區域,老年女性的足軸角度更大,同時更容易發生足內翻。Gimunová等〔5〕研究發現,70～79歲老年男性的第四、第五跖骨區、足中部平均壓力較高,而同年齡范圍老年女性的第一跖骨區的平均壓力較高,在考慮年齡變化對足底壓力的影響時,應將性別納入考量范圍之內。然而,針對疲勞后中、老年女性足底壓力變化的研究數量有限。本研究比較中年和老年女性下肢疲勞前后其足底壓力特征變化,并探討年齡增長和下肢疲勞狀態下步行,會給女性中、老年群體帶來何種不同影響。

1 對象與方法

1.1研究對象 根據實驗納入與排除標準,選取某市某社區的15名老年女性(老年組)及15名40～59歲中年女性(中年組)。納入標準:①中年女性年齡40～59歲;老年女性年齡60～69歲女性;②日常生活能夠自主流暢步行,無行動受限且能完成疲勞干預;③在熟悉知情實驗流程下,自愿簽訂實驗知情同意書。排除標準:①不能獨自完成實驗過程;②過去半年內發生過跌倒、骨折等情況;③無糖尿病、帕金森病等出現病理步態等疾病。兩組基本情況見表1。

表1 兩組基本信息

1.2研究方法 步態數據獲取采用意大利Freestep足底壓力測試系統進行中、老年人疲勞前后步態的動力學數據收集。在受試者充分熟悉行走通過Freestep足底壓力板后,開始收集疲勞前足底壓力數據,每位受試者采取往返行走方式,單程走完后身體完全進入緩沖區后轉身繼續,根據Freestep壓力板長度(受試者以最舒適方式行走便可采集到2～4個有效腳印),往返共收集4～6個完整足底壓力數據,完成收集后選3次有效足底壓力數據即可。疲勞干預后3 min內完成第二次足底壓力數據采集。數據通過Freestep配套的FreeStep足底壓力分析軟件導出Excel格式。

1.3疲勞干預試驗 為誘發受試者肌肉疲勞產生,本實驗選取重復坐-站的任務進行干預。受試者在測試前24 h內無劇烈運動,采用雙手交叉放在肩膀位置,選取相同標準尺寸且沒有扶手座椅(高度42 cm、寬度28 cm、深度32 cm),疲勞干預過程中要求受試者保持30次/min的節拍器音頻,全程鼓勵盡可能跟上節拍器節奏,當出現3次以上低于節拍器速度或表示無法堅持后,疲勞干預停止。在疲勞試驗結束后的3 min之內完成步態試驗,對疲勞后足底壓力數據進行收集。

1.4足底壓力分區及指標 Freestep軟件將足底進行分區為第一趾骨(T1)、第2～5趾骨(T2～5)、第一跖骨(M1)、第二～第三跖骨(M2～3)、第四～第五跖骨(M4～5)、內側足弓(MFM)、外側足弓(MFL)、內側足跟(HM)、外側足跟(HL)共計9個區域。分析指標包括足底負荷分布面積、足底分區負荷分布百分比、足底平均壓力峰值、足底壓強峰值、壓力中心軌跡占足印長度百分比。

1.5統計學分析 采用SPSS22.0軟件進行t檢驗、方差分析。

2 結 果

2.1足底負荷分布面積變化比較 中年組在疲勞干預后,T1、M4～5、MFL負荷分布面積較疲勞干預前顯著減小,HM、HL顯著增大;老年組疲勞干預后MFM負荷分布面積明顯減小,HL負荷分布面積顯著增大(P<0.05)。兩組間疲勞干預前,T1、M1、M4～5、MFM、MFL差異有統計學意義,疲勞干預后兩組M1、M4～5、MFL、HL有顯著差異(P<0.05)。見表2。

表2 疲勞干預前后兩組足底負荷分布面積

2.2足底分區負荷分布百分比變化比較 中年組的足底各分區負荷在疲勞干預后無明顯變化;老年組T1、MFL分區負荷分布百分比明顯增大,M2～3分區負荷分布百分比顯著降低(P<0.05)。疲勞干預前老年組的M2～3分區負荷分布百分比顯著大于中年組,M1區域顯著小于中年組(P<0.05)。疲勞干預后,老年組M1區域依然明顯低于中年組(P<0.05)。見表3。

表3 疲勞干預前后兩組足底分區負荷分布百分比變化

2.3足底相對壓力峰值變化比較 考慮到受試者體質量的差異性,將足底壓力峰值數據進行體質量標準化處理(%BW),足底壓力選為相對壓力峰值。疲勞后中年組的HM、HL區域相對壓力峰值明顯增大;老年組T2～T5、M4～5、HM區域相對壓力峰值顯著增大,MFM區域相對壓力峰值顯著減少(均P<0.05)。疲勞干預前兩組T1、M1、MFM區域顯著差異,疲勞干預后兩組T2～5、M1、M4～5、MFM相對壓力峰值有顯著差異(P<0.05)。見表4。

表4 疲勞干預前后兩組相對壓力峰值變化

2.4足底壓強峰值變化比較 疲勞干預后,老年組M2～3、HL區域足底壓強峰值顯著增大,中年組M2～3、HM、HL區域壓強峰值顯著增大(P<0.05)。疲勞干預前,兩組T1、T2～5、 MFM、MFL、HM區域足底壓強峰值有顯著差異,疲勞干預后兩組除M2～3區域外均有顯著差異(均P<0.05)。見表5。

表5 兩組疲勞干預前后足底壓強峰值對比

2.5壓力中心連線占足印長度百分比變化比較 疲勞干預后老年組軌跡長度占足印長度百分比顯著增大(P<0.05)。對照組干預前后以上指標未發生明顯變化。疲勞干預前后組間對比未出現明顯差別(P>0.05)。見表6。

表6 疲勞干預前后與壓力中心軌跡占足印尺度百分比

3 討 論

步行是老年人日常生活的必需品,對于老年人步行出現不暢或無法自主步行時,對其身體、心理都會產生一定影響。當下肢疲勞的產生,老年人足底壓力產生何種變化及是否影響行走的穩定性,通過步態數據評估能夠幫助老年人降低跌倒產生的概率。一個完整的步態周期是以足跟觸底相開始,疲勞產生前老年人足跟外側相對壓力峰值要大于足跟內側,疲勞產生后足跟內側區域平均壓力峰值明顯增加,從力-時曲線來看,疲勞后曲線表現出第一峰值力明顯降低,曲線的斜率明顯減小,從步態中觀察老年人在疲勞后的行走更為謹慎,在足跟著地過渡到平足期時,下肢關節的屈曲緩沖減少,這種策略一直保持到足前掌蹬地開始,即第二峰值力發生之前。這種曲線特征與高跌倒風險老年人的曲線特征有一定相似〔6〕。老年人隨著年齡的逐漸增高,伴隨足部肌肉的衰退與韌帶的松弛,足跟與足中部的負荷增大〔7〕,負荷增加成為誘發疾病產生的原因。同時這種雙支撐對稱性的降低與跌倒風險有一定相關,疲勞后老年人步態穩定性明顯降低〔8〕。

神經肌肉的疲勞會使得著地時刻足跟緩沖沖擊能力下降〔9〕,中年組出現HM、HL壓力峰值明顯增加。老年組在足跟區域的峰值壓力數值低于中年組,在疲勞產生后老年人可能通過髖關節策略彌補神經肌肉疲勞產生所致的足跟沖擊過大。結合相對峰值壓力與足底接觸面積兩個指標,疲勞產生前HL接觸面積明顯大于內側區域,在疲勞產生后,同時足內側區域接觸面積也出現明顯增加。壓強是壓力與面積的比值,當峰值壓力過大時,老年人會產生足底疼痛等情況,當接觸面積增大足夠大時會彌補壓力增大帶來的壓強升高,避免足底疼痛產生,這是按照Freesteps的足底分區,若將T1-T5、M1-M5面積相加劃定為足前部,MFM、MFL、HM、HL相加定為足后區,足部前后分區面積呈現足后區域小幅度增大,前區小幅度減小的情況,前后區域對稱性未出現大幅度變化,疲勞后前足部前后著地面積對比未發生明顯波動。

本研究說明,伴隨疲勞產生后,即便是有年齡差異的人群,他們的著地控制能力都有減弱,這是疲勞所帶來的附加效應。老年人疲勞后身體的控制能力減弱,從足跟著地開始到峰值力出現整個過程時間縮短,這一時間段是通過下肢髖、膝、踝關節的屈曲來降低身體所受到的力,因此疲勞后行走時肢體緩沖能力減弱,足跟內側區受力增加,在老年人肌肉衰退的情況下,足跟區域出現損傷概率增加。老年人在行走過程中應避免疲勞后長時間行走。

壓力中心運動軌跡可以作為測量神經肌肉控制的指標〔10〕,當壓力中心軌跡出現X或Y軸不同方向偏移時,人體步態會呈現出不同典型特征。本研究選取的指標欠缺將壓力中心軌跡進行前后對比及著步態著地時刻的時間變化,因此不能明確的評價為這是一種老年群體在疲勞后為了增加對稱性的一種補償步態,還是加快速度的重心轉移行為。但壓力中心軌跡長度占足印百分比的增大同時說明壓力中心軌跡長度增加,在足印長度無明顯變化的情況下,說明壓力中心在整個軌跡過程中出現不同方向上的移動,相較于疲勞前老年人的步行穩定性下降,身體的控制能力出現減弱,當下肢開始著地緩沖再到離開地面過程中,壓力中心軌跡延長反應老年人在單支撐時,重心未出現急于離開支撐腿表現,老年人想通過延長壓力中心軌跡補償疲勞對步態的影響。

關于疲勞試驗的選取,重復坐-起方案滿足了下肢疲勞的產生,未選取步行疲勞干預是因為在測量足底壓力過程時,步行干預可能會帶來步速的適應性,反而提高步速和壓力中心移動軌跡〔11,12〕。通常在疲勞時人們會選擇減慢步行速度從而減緩疲勞感覺,如果選取步行疲勞模型,伴隨步速適應性所獲得足底壓力數據不完全符合預想的疲勞后足底壓力數據。

綜上,疲勞會明顯影響中、老年人群行走的足底壓力,老年人表現出較弱的補償能力,前足跖骨區壓力顯著增大,中年組表現在足跟區域壓力、壓強增大。步入老年階段,身體各項功能衰退,中、老年應適當加強體育鍛煉,提高肌肉質量,在疲勞產生時注意休息,避免足部損傷的情況出現。