生物力學(xué)視角個(gè)性化運(yùn)動(dòng)鞋墊的研究綜述,運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)論文

生物力學(xué)視角個(gè)性化運(yùn)動(dòng)鞋墊的研究綜述,運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)論文摘要：個(gè)性化鞋墊能夠提供良好的舒適度,提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)并且降低運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn),故被專(zhuān)業(yè)的運(yùn)發(fā)動(dòng)所接受。文章扼要介紹了個(gè)性化鞋墊對(duì)鞋墊舒適度的影響,對(duì)一些特殊疼痛的緩解;分析了足弓支撐墊對(duì)扁平足過(guò)度外翻控制以及足底壓力分布的影響;分析了楔形鞋墊對(duì)膝關(guān)節(jié)力線調(diào)整以干涉膝關(guān)節(jié)慢性損傷的研究;比照了預(yù)制型鞋墊與緩震鞋墊對(duì)損傷的干涉和成效;總結(jié)了主流的個(gè)性化鞋墊的制備方式方法,為后續(xù)研究提供參考。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：個(gè)性化;鞋墊;生物力學(xué);Abstract：Thecustom-madeinsolescouldprovideoptimalcomfort,improvingperformanceandlowertheriskofsomekindofsportsinjuries,socustom-madeinsolesareapprobatedbyprofessionalathletes.Thisreviewsummarizetheeffectsofcustom-madeinsolesonsubjectivecomfort,relievethepainunderneath,analyzingtheuseofarchsupportinsolesonflatfeetpopulationstocontrolfootover-pronationandredistributeconcentratedplantarpressure.Wealsoexpoundtheeffectoflateralwedgeinsolesformedialkneeosteoarthritisandtheeffectofcustommadeinsolesvs.prefabricatedones.Wealsoconcludesomenewcustom-madeplatformsforfunctionalinsolesandfastmanufacturing,whichmaygivesomereferencesforfurtherstudies.Keyword：custom-made;insole;biomechanics;0、前言觀看美國(guó)職業(yè)籃球聯(lián)賽(NBA)的時(shí)候,現(xiàn)場(chǎng)的某些幸運(yùn)觀眾在賽后能收到球星贈(zèng)送的比賽球鞋。但是很多球員在送鞋前都有一個(gè)小動(dòng)作,那就是先抽出鞋墊。為什么作為頂級(jí)球員對(duì)一雙小小的鞋墊會(huì)如此吝嗇,其有何特殊成效?不僅僅僅是針對(duì)專(zhuān)業(yè)運(yùn)發(fā)動(dòng),對(duì)于業(yè)余運(yùn)動(dòng)喜好者,鞋墊的個(gè)性化又能提供哪些幫助?一般以為,一雙優(yōu)質(zhì)的運(yùn)動(dòng)鞋墊應(yīng)知足下面幾項(xiàng)基本要求:①防止足在鞋腔內(nèi)的滑動(dòng);②輔助后跟承托,限制后跟著地時(shí)冠狀面過(guò)度位移,提高步態(tài)穩(wěn)定性;③提供一定的吸震緩震性能。對(duì)于一些特殊的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以及運(yùn)動(dòng)人群的個(gè)性化需求,還要根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目特點(diǎn)在這里基礎(chǔ)上增加其他性能。研究發(fā)現(xiàn),符合受試者足底壓力特征和足形的鞋墊對(duì)次最大恒定速度跑步時(shí)的肌肉生理學(xué)產(chǎn)生了顯著影響,即能夠降低腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的疲憊程度[1]。受試者穿著個(gè)性化定制的鞋墊行走、上下樓梯、舉重物等日?；顒?dòng)的足底壓力峰值和足底負(fù)荷顯著小于普通運(yùn)動(dòng)鞋墊,個(gè)性化定制鞋墊能夠重新分布運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中的足底壓力,避免過(guò)高的足底負(fù)荷在足底某一個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)間累積[2]。使用動(dòng)作捕捉等運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試手段能夠量化受試者著個(gè)性化鞋墊著地經(jīng)過(guò)中下肢力線變化情況,包括膝關(guān)節(jié)Q角,脛股角等參數(shù),從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度討論個(gè)性化足形鞋墊功能[3,4]。不同的鞋墊楔形片:如前傾腳跟楔,旋前帶,跖趾骨嵌體,后跟內(nèi)楔,足弓插被證實(shí)能夠顯著改善步態(tài),現(xiàn)有研究大多關(guān)注跖趾關(guān)節(jié)中心線往近端區(qū)域(即足中和后部)[5,6]。在特殊足形人群的研究中,個(gè)性化定制鞋墊在扁平足人群運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中,能夠重新調(diào)整后跟與前足集中分布的壓力[7],同時(shí)能夠增加著地時(shí)踝關(guān)節(jié)的背屈角度,增加足跟內(nèi)側(cè)接觸面積[8],使之趨近于正常步態(tài)[9]。同樣在高足弓人群中,定制鞋墊的使用一方面能夠分散運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中局部足底過(guò)高的壓力,同時(shí)能夠提高肌肉發(fā)力效率,進(jìn)而延緩高足弓人群行走的疲憊進(jìn)程,降低下肢承受的負(fù)荷[10],同時(shí)降低支撐期足跟內(nèi)翻角度。而針對(duì)特殊人群的鞋墊使用,矯形師會(huì)建議受試者根據(jù)循序漸進(jìn)原則,,穿著時(shí)間天天增加1h,直至1周后,開(kāi)場(chǎng)全天候穿著[11,12]。對(duì)鞋墊的成效評(píng)估多項(xiàng)選擇取即刻,1周,4周,6周這幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行追蹤研究[6]。通過(guò)對(duì)以往國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的研讀與分析,對(duì)正常人群的運(yùn)動(dòng)鞋墊研究主要集中在驗(yàn)證鞋墊特殊構(gòu)造的生物力學(xué)成效[13,14],而基于舒適度知足前提下,完全足形個(gè)性化鞋墊對(duì)正常人群運(yùn)動(dòng)功能影響的生物力學(xué)相關(guān)研究較少牽涉。1、個(gè)性化定制鞋墊舒適度研究進(jìn)展文獻(xiàn)顯示,鞋具的舒適度提升不僅能夠改善運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[15]可以以減少相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)損傷[16,17]。足矯形器被定義為鞋具插入物,其輪廓與足底外表輪廓嚴(yán)密貼合,用于輔助、抵抗、促進(jìn)、穩(wěn)定或改善運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)能力[18]。鞋墊為足部矯形器的華而不實(shí)一種,置于鞋具中并且直接與足部接觸的部位,起著重要的作用。隨著運(yùn)動(dòng)鞋研究的日益深切進(jìn)入及明星球員越來(lái)越多的使用,運(yùn)動(dòng)鞋墊也遭到廣泛關(guān)注。個(gè)性化鞋墊主要有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):提供最適腳感,提升舒適度,提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn),并通過(guò)個(gè)性化的減震及支撐需求降低下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)[19]。多項(xiàng)研究表示清楚,鞋具舒適度下降會(huì)導(dǎo)致下肢肌肉活動(dòng)度和發(fā)力順序的改變,會(huì)增加損傷風(fēng)險(xiǎn)[20,21]。人體工效學(xué)研究發(fā)現(xiàn)舒適度能夠影響運(yùn)動(dòng)動(dòng)作或姿勢(shì)的控制[22]。從消費(fèi)者調(diào)研結(jié)果顯示,鞋具舒適度也是讓消費(fèi)者決定能否購(gòu)買(mǎi)鞋款的關(guān)鍵因素[23]。鞋墊作為鞋具直接與足部接觸的部位,鞋墊的舒適度很大程度上影響鞋具的舒適性能[24],提供良好的的舒適度也是鞋墊的關(guān)鍵性能之一[20]。Y.Chenxiao[25]等對(duì)專(zhuān)業(yè)跑鞋鞋墊選擇研究發(fā)現(xiàn),在舒適性與功能性的鞋墊中間選擇,跑者主觀會(huì)更傾向于外表柔軟的或者平面的鞋墊,即便這類(lèi)鞋墊機(jī)械測(cè)試結(jié)果顯示不能提供有效的減震和運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的控制。但是這正講明鞋墊外表層的柔軟度能夠直接影響到使用者的舒適度體驗(yàn)感。受試者穿著足形定制化鞋墊行走、上下樓梯、舉重物等日常活動(dòng)中足底壓力峰值和足底負(fù)荷顯著小于普通運(yùn)動(dòng)鞋墊,足形定制鞋墊能夠幫助足底壓力重新分布,避免過(guò)高的足底負(fù)荷在足底某一個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)間累積[2]。StevenGoske[26]使用有限元建模的方式,搭配三種不同形狀的(平面鞋墊,半定制以及全定制的方式),三種不同的材料厚度(6.3、9.5以及12mm)以及三種材料(緩震泡棉,兩種不同軟硬度EVA)進(jìn)行了27種排列,模擬在步態(tài)支撐早期壓力的分布情況,發(fā)現(xiàn)鞋墊材料的搭配對(duì)峰值壓力的影響不明顯,但是全定制鞋墊能夠明顯降低后跟足底的壓力,有效緩解后跟疼痛。A.G.Lucas-Cuevas[27]等通過(guò)對(duì)40名跑者的研究發(fā)現(xiàn),半定制與全定制鞋墊都能夠提升舒適度且預(yù)制鞋墊的舒適度略高于定制鞋墊(不具有顯著差異),但是全定制鞋墊因與每個(gè)人的腳密切匹配進(jìn)而降低了舒適度。而鞋墊舒適度的研究主要針對(duì)一些特殊的疼痛的緩解,如后跟疼痛,跖骨疼痛。針對(duì)后跟舒適度的提升,研究主要集中為采用后跟杯鞋墊及后跟底部復(fù)合特殊的緩震材料。S.Perhamre[28]等比照楔形鞋墊與后跟杯鞋墊對(duì)男童后跟疼痛緩解的情況,后跟杯鞋墊具有更好的表現(xiàn),并且華而不實(shí)50%受試者在1年后的隨訪經(jīng)過(guò)中,仍穿著后跟杯鞋墊。更早的研究觀點(diǎn)有證明,后跟杯鞋墊對(duì)腳后跟墊的包裹限制能夠提升后跟墊本身的減震能力,但是僅針對(duì)后跟墊緩震能力較弱的人如老年人或其他損傷人群[29]。Mark[30]等對(duì)后跟杯鞋墊測(cè)試發(fā)現(xiàn),使用后跟杯鞋墊個(gè)體間差異較大,預(yù)示后跟杯鞋墊不是對(duì)所有人都是有益的。并且相對(duì)另一種特殊的減震平面鞋墊后跟杯鞋墊的使用并未影響垂直地面反作用力的第一峰值,而第一峰值壓力通常被以為與一些陳舊性損傷有關(guān),此研究講明減震的功能主要還是基于材料而實(shí)現(xiàn),即緩震鞋墊。另外一種常被提及的緩震鞋墊,即在原有鞋墊底部復(fù)合一層柔軟的高吸震材料,也被證明能夠降低峰值力值[30,31]。而平面材料的鞋墊也有一個(gè)案研究證明顯示能夠減小峰值力值[32]以及加載率[33]。部分輕度跖痛癥患者會(huì)選擇跖骨墊進(jìn)行保守治療。趾骨墊能否能減少跖骨頭處的壓力取決于的趾骨墊厚度及正確的放置位置。Kang等[34]對(duì)跖痛癥患者13例(18只足)進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),跖骨墊放置于跖骨頭的近端時(shí),可重新分布患者的足底壓力,將跖骨頭下的壓力轉(zhuǎn)移到毗鄰位置。降低第二跖骨頭處的最大峰值壓力及壓力時(shí)間積分,且與目測(cè)類(lèi)比法評(píng)分具有顯著相關(guān)性。Chen[34]等通過(guò)有限元分析,選取不同厚度的鞋墊,厚度值分別為2.5、5.1、7.6、10.2和12.7mm,根據(jù)有無(wú)跖骨墊以及跖骨墊的位置分為四種情況,無(wú)跖骨墊(insole-only),遠(yuǎn)端組(P1),中間組(P2)和近端組(P3),研究結(jié)果顯示,隨著鞋墊厚度的增加,跖骨區(qū)域的峰值壓強(qiáng)也隨之降低,同時(shí)中足區(qū)域的接觸面積也隨之增大,并且跖骨墊位置的改變同樣對(duì)跖骨頭區(qū)域足底軟組織的壓縮應(yīng)力產(chǎn)生不一樣的效果,P2位置的跖骨墊主要作用在跖骨體部位,蹬地受壓時(shí)跖骨墊與跖骨體處的軟組織產(chǎn)生大致一樣程度的壓縮形變,因而跖骨頭處軟組織的壓縮載荷降低,降低程度到達(dá)33.1%。而遠(yuǎn)端位置的P1跖骨墊的使用則使得跖骨頭處軟組織的壓縮載荷增加了10.4%。當(dāng)前,定制鞋墊在運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)及高水平運(yùn)發(fā)動(dòng)中被廣泛的運(yùn)用,其通常具有不平整波狀外形,這種外形特點(diǎn)也往往是根據(jù)足型特點(diǎn)設(shè)計(jì),其目的是為了改進(jìn)足部功能[8]。其改善下肢及足部功能的詳細(xì)神經(jīng)生物學(xué)還不是很清楚明晰,從生物力學(xué)角度看,矯形鞋墊能夠調(diào)節(jié)足底壓力重新分布,提感覺(jué)反應(yīng)傳輸,調(diào)節(jié)下肢在走、跑等活動(dòng)中的肌肉活動(dòng)度以及運(yùn)動(dòng)學(xué)表現(xiàn)[35,36,37,38],華而不實(shí)以足弓鞋墊及楔形鞋墊的研究最廣。2、足弓支撐鞋墊的生物力學(xué)研究進(jìn)展足弓支撐墊被廣泛應(yīng)用于扁平足人群中。扁平足是一種以足弓低平或消失、足部疼痛為特征的足部畸形,發(fā)病早期僅在負(fù)重情況下才出現(xiàn)足弓下陷,長(zhǎng)時(shí)間行走和站立會(huì)出現(xiàn)疼痛或疲憊感,但休息后異常感覺(jué)和狀態(tài)消失,而病程較長(zhǎng)者可能發(fā)展為痙攣性平足或強(qiáng)直性平足,導(dǎo)致其步行困難。足弓墊一般采用仿足弓的高貼合設(shè)計(jì)或足弓處與足后跟處的整墊設(shè)計(jì),其目的均為支撐塌陷的足弓。王瑞霞等[39]在1項(xiàng)持續(xù)8年的研究發(fā)現(xiàn),足弓墊可抬高足弓改善足部受力,矯正足部變形,代償足弓的減震緩沖作用,緩解疼痛,足弓與足后跟處整墊設(shè)計(jì)的矯形鞋墊可通過(guò)保持距下關(guān)節(jié)中立位來(lái)提高足內(nèi)側(cè)縱弓高度。Tochigi[40]的研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)側(cè)縱弓支撐鞋墊可減輕由距跟骨間韌帶和距腓前韌帶損傷引起的踝關(guān)節(jié)異常內(nèi)旋,增加距下關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性,改善雙下肢運(yùn)動(dòng)功能。Kogler[41]等的研究則比照了5種足矯形器的縱弓墊對(duì)足底筋膜張力的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),縱弓墊可明顯降低足底筋膜張力對(duì)治療足底筋膜炎有顯著療效。Kim[42]等比照不同角度的足弓粘貼墊片,發(fā)現(xiàn)定制足弓支撐鞋墊能夠有效改善足弓塌陷人群的過(guò)度外翻狀態(tài),在行走以及跑步經(jīng)過(guò)中均發(fā)現(xiàn)足底壓力中心線的外側(cè)移動(dòng),在一定程度上矯正了足弓塌陷人群的過(guò)度內(nèi)翻狀態(tài)。SimonFuk-TanTang[43]等使用通過(guò)足弓支撐可使足部位于中立位的的全接觸鞋墊,能夠減少扁平足人群的后跟的過(guò)度外翻,并且顯著降低腳趾、外側(cè)跖骨以及外側(cè)足跟區(qū)域的壓力。Kosonen[44]等運(yùn)動(dòng)學(xué)研究結(jié)果顯示,足弓支撐鞋墊的使用降低了過(guò)度足外翻人群在步行及跑步時(shí)的足前掌外翻程度,而后足的內(nèi)外翻程度則并沒(méi)有由于鞋墊的干涉而改變,Wahmkow[38]等人發(fā)表研究同樣佐證了足弓支撐鞋墊無(wú)法影響后跟內(nèi)外翻狀態(tài)的觀點(diǎn),這也從側(cè)面講明足弓支撐鞋墊的使用無(wú)法改善步行或跑步時(shí)的足朝向角(Footalignmentangle)。從動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的角度來(lái)看,足弓支撐鞋墊的使用僅對(duì)跑步時(shí)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)產(chǎn)生影響,例如跑步時(shí),足弓支撐鞋墊組支撐期踝關(guān)節(jié)外翻力矩降低,膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)的內(nèi)翻力矩增大,同時(shí)測(cè)力臺(tái)得到的跑步時(shí)鞋底壓力中心線趨向于正常人群,以上研究結(jié)果證實(shí)了足弓支撐鞋墊對(duì)過(guò)度外翻足人群的矯正及改進(jìn)效果。譚維義[46]等的研究建議由于足弓的位置主要靠韌帶和肌肉來(lái)維持(尤其是脛前肌及腓骨長(zhǎng)肌等外在肌)因而在早期柔軟性平足的治療中,應(yīng)當(dāng)配合足部的肌肉鍛煉預(yù)防足部構(gòu)造性改變。但是也有學(xué)者以為增加了足弓支撐的鞋墊可能會(huì)導(dǎo)致某些小肌肉群的惰性,而這些肌肉的強(qiáng)度才是預(yù)防運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵部位。長(zhǎng)期使用足弓支撐鞋墊會(huì)對(duì)使用者的足本身的功能造成損害,不利于運(yùn)動(dòng)機(jī)能的持續(xù)提高,但是提出這種假設(shè)卻沒(méi)有大樣本量,長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤性流行病學(xué)調(diào)查研究來(lái)佐證這種鞋墊的成效[46]。3、楔形鞋墊的生物力學(xué)研究進(jìn)展針對(duì)楔形鞋墊的研究大多是對(duì)膝關(guān)節(jié)的慢性損傷干涉,如膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(kneeosteoarthritis,KOA)。研究指出,楔形鞋墊能夠使跟骨與脛骨對(duì)齊,通過(guò)糾正膝關(guān)節(jié)力線,緩解KOA的異常感覺(jué)和狀態(tài)[47,48,49]。Arazpour[50]等的研究發(fā)現(xiàn),外側(cè)楔形鞋墊及減重膝矯形器均可緩解內(nèi)側(cè)KOA患者的疼痛,增加其膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)活動(dòng)度,但以外側(cè)楔形鞋墊療效更佳。Jones[51]等的研究也發(fā)現(xiàn),外側(cè)楔形鞋墊及膝外翻吊帶均可明顯提高步行速度,增加膝關(guān)節(jié)內(nèi)收角度,但以外側(cè)楔形鞋墊療效更為顯著,患者也更容易接受。加拿大卡爾加里大學(xué)的Lewinson等人的一項(xiàng)為期6周的追蹤性研究,隨機(jī)分配3mm傾斜度的外側(cè)楔形鞋墊以及6mm傾斜度的內(nèi)側(cè)楔形鞋墊,測(cè)量通過(guò)逆動(dòng)力學(xué)分析兩組受試者在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的膝關(guān)節(jié)外翻角動(dòng)量,使用視覺(jué)量表模擬測(cè)試(visualanalogscale)評(píng)價(jià)受試者在6周干涉前和干涉后鞋墊對(duì)膝關(guān)節(jié)髕骨關(guān)節(jié)疼痛綜合征的緩解效果。從6周干涉測(cè)試結(jié)果部分來(lái)看,兩組受試者穿著內(nèi)側(cè)楔形和外側(cè)楔形鞋墊髕骨關(guān)節(jié)疼痛的下降程度一致,均為33%左右,且無(wú)顯著性差異(P=0.697)。同時(shí)逆向動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果顯示,膝關(guān)節(jié)外翻角動(dòng)量的改變程度在內(nèi)側(cè)楔形鞋墊組和外側(cè)楔形鞋墊組并無(wú)顯著性差異。Hinman[52]等研究分析由于外側(cè)楔形鞋墊組膝關(guān)節(jié)冠狀面相對(duì)于地面反作用力的力臂長(zhǎng)度降低可能是膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩降低,外側(cè)楔形鞋墊的使用顯著降低了膝關(guān)節(jié)的峰值內(nèi)翻力矩和膝關(guān)節(jié)峰值內(nèi)翻角動(dòng)量。膝關(guān)節(jié)峰值內(nèi)翻力矩的降低同時(shí)還伴隨著足底壓力中心線的外側(cè)偏移,地面反作用力相對(duì)于膝關(guān)節(jié)冠狀面的力臂長(zhǎng)度減小,髖關(guān)節(jié)內(nèi)收程度降低。但是,關(guān)于楔形鞋墊的成效,也有不少學(xué)者持有反對(duì)觀點(diǎn)。Nigg[53,54]等發(fā)現(xiàn)使用楔形鞋墊并未到達(dá)實(shí)驗(yàn)室預(yù)期的結(jié)果,并且各受試者之間壓力中心曲線的反映并不一致,存在較大的個(gè)體差異。4、個(gè)性化定制鞋墊的運(yùn)動(dòng)損傷生物力學(xué)研究進(jìn)展運(yùn)動(dòng)損傷降低了人體身體的活力,群眾運(yùn)動(dòng)喜好者或者頂級(jí)運(yùn)發(fā)動(dòng)都有強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)防護(hù)的訴求。運(yùn)動(dòng)損傷的防護(hù)是運(yùn)動(dòng)裝備繞不開(kāi)的話題,上文關(guān)于個(gè)性化鞋墊的研究也大多基于對(duì)損傷的預(yù)防和干涉為目的。從運(yùn)動(dòng)裝備的角度入手,通過(guò)對(duì)鞋墊進(jìn)行功能性、個(gè)性化方案的改進(jìn),是近年來(lái)的一個(gè)熱門(mén)課題。當(dāng)前,預(yù)制型鞋墊與緩震鞋墊被廣泛的應(yīng)用于下肢肌骨骼損傷的預(yù)防以及人體體姿的調(diào)整。現(xiàn)有市面上有大量的個(gè)性化定制或預(yù)制鞋墊,通常具有不平整波浪外形,這種外形特點(diǎn)往往是根據(jù)足形特點(diǎn)設(shè)計(jì),其目的是改進(jìn)足部功能[51]。所采取的理論大多為中立位理論,即通過(guò)鞋墊的矯正比方足弓支撐墊,楔形鞋墊等使距下關(guān)節(jié)維持在中立位,進(jìn)而確保步態(tài)經(jīng)過(guò)中距下關(guān)節(jié)與中跖維持在正確的位置上[55],而這種中立位又主要集中在靜態(tài)的位置上。大量研究證明半剛性預(yù)制鞋墊相對(duì)傳統(tǒng)鞋墊能夠顯著地降低運(yùn)發(fā)動(dòng)在對(duì)抗性訓(xùn)練經(jīng)過(guò)中的下肢應(yīng)力性骨折,足跟、跖骨、足底筋膜以及脛骨骨前疼痛發(fā)生率[56,57,58,59]。但并未發(fā)現(xiàn)預(yù)制鞋墊對(duì)下肢軟組織損傷及慢性下腰痛的受益之處[60,61]。支持的學(xué)者以為,楔形鞋墊能夠通過(guò)幫助使用者建立正確合理的下肢發(fā)力方式和運(yùn)動(dòng)形式,降低股骨、脛骨以及跖骨的骨折發(fā)生率。Zhang[62]等運(yùn)動(dòng)有限元三維重建膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)和足部的三維有限元模型,模擬結(jié)果顯示楔形鞋墊能夠降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)符合,對(duì)與預(yù)防膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎起積極的作用。但是同樣有大量文獻(xiàn)顯示,預(yù)制性鞋墊相對(duì)對(duì)照組在下肢運(yùn)動(dòng)的損傷發(fā)生率上并無(wú)顯著差異[63,64]。Nigg等以為長(zhǎng)期使用特殊鞋墊,造成下肢肌肉的惰性,不利于運(yùn)動(dòng)技能的持續(xù)提高,同時(shí)也沒(méi)有長(zhǎng)期大樣本的流行病學(xué)研究來(lái)支持運(yùn)動(dòng)鞋的效果[63,65]。相對(duì)預(yù)制型鞋墊,緩震鞋墊外形通常較為平整,主要是復(fù)合柔軟性材料制成,例如聚乙烯泡沫和氯丁橡膠泡沫,設(shè)計(jì)理念是視圖通過(guò)材料本身的物理性能吸收過(guò)高的沖擊力以減少運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生[3]。但是對(duì)于緩震鞋墊的綜述分析結(jié)果顯示,并不支持緩震鞋墊對(duì)下肢硬力性骨折,特定的足部軟組織疼痛(足底筋膜組織,跟腱等),小腿三頭肌疼痛,脛骨前疼痛以及膝關(guān)節(jié)疼痛發(fā)生率的改進(jìn)[66,67]。現(xiàn)市面上銷(xiāo)售最好的運(yùn)動(dòng)鞋墊大多為此類(lèi)鞋墊,由于其良好的穿著舒適感,并且無(wú)需有專(zhuān)業(yè)經(jīng)歷體驗(yàn)的足部矯形師的專(zhuān)門(mén)配置,實(shí)現(xiàn)的成本低,易于流通。5、鞋墊新制備方式方法隨著三維足型掃描技術(shù),3D快速打印技術(shù)等的日漸成熟,消費(fèi)者對(duì)鞋墊的個(gè)性定制有著強(qiáng)烈需求。矯形器師勢(shì)必會(huì)逐步擺脫傳統(tǒng)的慢速的石膏取模的手段,大型鞋具廠商也愿意采用更為便捷可批量的技術(shù)手段,不斷完善能夠?qū)崿F(xiàn)知足每位用戶足形特征和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣等的運(yùn)動(dòng)鞋墊。首先是關(guān)于定制的流程系統(tǒng)。Mandolini[42]開(kāi)場(chǎng)探究一個(gè)大數(shù)據(jù)鞋墊個(gè)性化定制網(wǎng)絡(luò)分享平臺(tái),該平臺(tái)的名稱為SmartPrescriptionPlatform(SPP),即智能鞋墊個(gè)性化處方定制平臺(tái)。該平臺(tái)覆蓋了鞋墊定制的整個(gè)經(jīng)過(guò),從最開(kāi)場(chǎng)的足部問(wèn)題及運(yùn)動(dòng)需求診斷到最終的鞋墊生產(chǎn)成型。該平臺(tái)整合了多種足型掃描技術(shù),鞋具虛擬試穿系統(tǒng),足底壓力模擬技術(shù),三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(3DCAD)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)入到PrescriptionSystem(PS)即處方系統(tǒng)模塊,基于大數(shù)據(jù)庫(kù)給出較為準(zhǔn)確可靠的鞋墊個(gè)性化定制處方。這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶、鞋墊定制商、市場(chǎng)的整合,幫助用戶快速選擇最合適的鞋墊的流程,為將來(lái)定制化鞋墊的批量生產(chǎn)提供可能。一些大型的鞋具生產(chǎn)廠商也開(kāi)場(chǎng)牽涉?zhèn)€性化定制,國(guó)外幾家公司走在前列,比利時(shí)Rsscan,德國(guó)SOLS等公司,使用三維足形掃描技術(shù)和足底壓力測(cè)量技術(shù)獲取消費(fèi)者足部數(shù)據(jù),調(diào)配鞋墊材料不同的構(gòu)造以實(shí)現(xiàn)不同部位不同的軟硬程度,最終通過(guò)3D打印機(jī),完成個(gè)性化運(yùn)動(dòng)鞋墊的制作[68]。但3D打印鞋墊主要使用材料為尼龍,材料成本較為昂貴,并且由于數(shù)控機(jī)臺(tái)的成本限制,并不占據(jù)優(yōu)勢(shì)[69]。雖近年來(lái),新型的石墨烯材料也被應(yīng)用與鞋墊成效中[70],但是由于價(jià)格的昂貴投入使用并不常見(jiàn)。而Vasily,ICB等制備廠商,通過(guò)收集受試者無(wú)負(fù)重雙腳與肩同寬站立狀態(tài)下受試者足底壓力數(shù)據(jù)和足底模型,進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理,預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)模塊化的半成型的鞋墊,通過(guò)醫(yī)師診斷,使用加熱槍的熱熔法處理,制備出合適知足個(gè)人的某些足形要求的特制墊。此種鞋墊主要成分為熱塑性EVA,成本比尼龍更為經(jīng)濟(jì),但是此種鞋墊僅采用部分區(qū)域能夠熱塑變形,并非完全貼合足形。同時(shí)為便于后續(xù)材料修剪,半成品鞋墊更為肥厚,加上為了便于存放及運(yùn)輸?shù)膯为?dú)外殼,大量增加存儲(chǔ)面積。從1999年至今,矯形器師主流的鞋墊材料為60～80A硬度的聚氨酯PU及3mm～3.5mm的聚烯烴PP搭配而成[71,72]。世界知名的運(yùn)動(dòng)鞋墊供給商歐斯萊(Ortholite),海波麗(HI-POLY)等專(zhuān)注于此類(lèi)運(yùn)動(dòng)鞋墊材料的研發(fā),由于各品牌的大面積使用及研發(fā)投入,其成本較為低廉,性能更為穩(wěn)定豐富。中國(guó)皮革和制鞋工業(yè)研究院改進(jìn)做法,研發(fā)的快速鞋墊成型儀器,使用真空抽氣沙袋,構(gòu)成足底輪廓技術(shù)。加上傳統(tǒng)的聚氨酯和聚烯烴加熱成型工藝,能夠在十幾分鐘完成知足消費(fèi)者個(gè)人足底形狀的鞋墊,簡(jiǎn)單快速易操作。故本研究采用現(xiàn)今可投入量產(chǎn)的鞋墊材料為聚氨酯和聚烯烴材料的搭配的平面鞋墊,采用改進(jìn)的真空沙袋抽空做法構(gòu)成個(gè)性化腳形的鞋墊。6、總結(jié)與瞻望基于對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的分析,我們能夠發(fā)現(xiàn)大家對(duì)個(gè)性化鞋墊關(guān)注主要集中在下面幾方面:6.1、通過(guò)對(duì)材料的優(yōu)化,通過(guò)個(gè)性化定制方案實(shí)現(xiàn)鞋墊外表形狀與足部形狀貼合,以及特殊后跟拖或跖骨墊構(gòu)造調(diào)節(jié)足底壓力的重新分布,提升運(yùn)動(dòng)舒適性反應(yīng),緩解足部疼痛。6.2、從對(duì)生物力學(xué)的分析,通過(guò)楔形墊、足弓支撐墊等手段能夠改善下肢的力線,幫助使用者建立正確合理的下肢發(fā)力方式和運(yùn)動(dòng)形式,恢復(fù)正確的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)。6.3、從運(yùn)動(dòng)損傷角度分析,現(xiàn)對(duì)定制鞋墊在損傷的預(yù)防方面還存在較大的爭(zhēng)議,支持的學(xué)者以為正確的姿勢(shì)能夠降低下肢損傷的風(fēng)險(xiǎn);反對(duì)學(xué)者以為特殊支持的構(gòu)造會(huì)降低機(jī)能本身的成效,導(dǎo)致新的損傷。6.4、隨著運(yùn)動(dòng)裝備專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域細(xì)分,以及研發(fā)投入的增加,關(guān)于運(yùn)動(dòng)定制的方案會(huì)越來(lái)越豐富,快速的個(gè)性化定制方案必將成為一個(gè)熱門(mén)項(xiàng)目。隨著各個(gè)品牌的大力投入,對(duì)個(gè)性化鞋墊的研究會(huì)愈加深切進(jìn)入,但現(xiàn)有所有文獻(xiàn)研究的鞋墊都是基于中立位的觀點(diǎn)所獲取的,針對(duì)市場(chǎng)所覆蓋廣大的運(yùn)動(dòng)人群他們的需求會(huì)不會(huì)有所不同?現(xiàn)并未有文獻(xiàn)研究關(guān)于正常人群自然站立位下所構(gòu)成的個(gè)性化鞋墊的舒適度以及下肢生物力學(xué)的影響的研究。以下為參考文獻(xiàn)[1]KellyLA,GirardO.,RacinaisS.Effectoforthosesonchangesinneuromuscularcontrolandaerobiccostofa1-hrun,MedSciSportsExerc,2018,43(12):2335-2343.[2]CaravaggiP,GiangrandeA,etal.Inshoepressuremeasurementsduringdifferentmotortaskswhilewearingsafetyshoes:Theeffectofcustommadeinsolesvs.prefabricatedandoff-the-shelf,GaitPosture,2021,50:232-238.[3]弓太生,徐玲玲,湯運(yùn)啟,全接觸式鞋墊的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展[J].中國(guó)皮革,2020,42(10):112-114.[4]K.Y.Park,K.C.Seo,Effectsofafunctionalfootorthosisonthekneeangleinthesagittalplaneofcollegestudentsintheir20swithflatfoot,JournalofPhysicalTherapyScience,2021,27(4):1211-1213.[5]R.T.Lewinson,R.Madden,A.Killick,J.W.Wannop,J.P.Wiley,V.M.Y.Lun,C.Patel,J.M.Lamothe,D.J.Stefanyshyn,Footstructureandkneejointkineticsduringwalkingwithandwithoutwedgedfootwearinsoles,JournalofBiomechanics,2021,73:192-200.[6]N.H.Pasin,G.Lac,F.Lab,D.Nac,M.Galli,C.S.Oliveira,Posturalinsolesongaitinchildrenwithcerebralpalsy:Randomizedcontrolleddouble-blindclinicaltrial,JournalofBodyworkMovementTherapies,2021,21(4):890.[7]蘇宏倫,郭俊超,莫中軍,等.個(gè)性化扁平足矯形鞋墊的生物力學(xué)研究[J].醫(yī)用生物力學(xué),2021,31(6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